JPH10256603A - Electrode of nitride compound semiconductor and semiconductor device - Google Patents
Electrode of nitride compound semiconductor and semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系化合物半
導体の電極に関する。The present invention relates to a nitride-based compound semiconductor electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体（例えば、
ＧａＮ）は、ｐ型の不純物（Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｂｅ，
Ｌｉ等）を添加すればｐ型半導体として機能し、ｎ型の
不純物（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ等）を添加すればｎ型半導体
として機能するものであり、青色発光ダイオード、レー
ザーダイオード、或いは受光素子などのデバイスの半導
体層として用いられている。2. Description of the Related Art Gallium nitride-based compound semiconductors (for example,
GaN) is a p-type impurity (Mg, Zn, Cd, Be,
Li or the like functions as a p-type semiconductor, and when added with an n-type impurity (Si, Sn, Ge, etc.), it functions as an n-type semiconductor. A blue light emitting diode, a laser diode, or a light receiving element It is used as a semiconductor layer of a device such as.
【０００３】これらのデバイスでは、低電圧駆動化や高
輝度化といった点での性能向上が求められているが、こ
の要求を実現するには、半導体膜と金属膜との接触（オ
ーミック接触）の良好化（電流−電圧特性における優れ
た直線性や対称性）が求められる。電流−電圧特性にお
いて直線性が得られない原因は、図３のバンド構造図に
示しているように、金属の仕事関数（ｑφm ）と、半導
体の仕事関数（ｑφs）が異なるために、これらの界面
でエネルギー障壁（ｑφBn或いはｑφBp）が生じ、空乏
層が形成されるためである。[0003] These devices are required to have improved performance in terms of lower voltage driving and higher brightness. To realize this demand, however, the contact (ohmic contact) between the semiconductor film and the metal film is required. Improvement (excellent linearity and symmetry in current-voltage characteristics) is required. The reason why the linearity cannot be obtained in the current-voltage characteristics is that the work function of metal (qφ m ) and the work function of semiconductor (qφ s ) are different as shown in the band structure diagram of FIG. This is because an energy barrier (qφ Bn or qφ Bp ) occurs at these interfaces and a depletion layer is formed.
【０００４】そこで、従来より、ｎ型の窒化物系化合物
半導体層に対しては、これよりも仕事関数が小さい金属
から成る電極を用い、ｐ型の窒化物系化合物半導体に対
しては大きな仕事関数の金属から成る電極を用いるとい
った方法、或いは、金属と接する部分の窒化物系化合物
半導体の不純物濃度を高くするといった方法などが提案
されている。Therefore, conventionally, an electrode made of a metal having a smaller work function is used for an n-type nitride-based compound semiconductor layer, and a large work is performed for a p-type nitride-based compound semiconductor. A method of using an electrode made of a metal having a function or a method of increasing the impurity concentration of a nitride-based compound semiconductor in a portion in contact with the metal have been proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの方法によっても、理想的なオーミック特性は得ら
れないというのが実情である。更に、不純物濃度を高く
する方法では、窒化物系化合物半導体の結晶性が低下す
るために却ってデバイスの特性を劣化させるおそれもあ
る。また、Ａｌ等の活性な金属材料を電極に用いると、
酸化等の影響が生じてデバイスの信頼性を低下させてし
まう。また、ＧａＮにあっては、導電型がｎ型かｐ型か
によって最適な金属材料が異なると言われており（アプ
ライト・フィジックス・レター第６９巻（１９９６）Ｐ
１４７７参照）、最適材料を見いだすために試行錯誤的
な実験を繰り返さねばならず、開発コストが嵩むといっ
た欠点もある。また、窒化物系化合物半導体の電極に
は、前述のオーミック特性の他、半導体膜に対する強い
付着力が求められる。However, the reality is that ideal ohmic characteristics cannot be obtained by any of the above methods. Further, in the method of increasing the impurity concentration, the crystallinity of the nitride-based compound semiconductor may be reduced, which may rather degrade the characteristics of the device. When an active metal material such as Al is used for the electrode,
The influence of oxidation or the like occurs, thereby reducing the reliability of the device. In GaN, it is said that the optimal metal material differs depending on whether the conductivity type is n-type or p-type (Apprite Physics Letter Vol. 69 (1996) P
1477), a trial-and-error experiment must be repeated to find the optimum material, and this has the disadvantage of increasing the development cost. In addition, the nitride compound semiconductor electrode is required to have a strong adhesive force to the semiconductor film in addition to the ohmic characteristics described above.
【０００６】この発明は、上記の事情に鑑み、半導体膜
に対して高い付着力を有し得る窒化物系化合物半導体の
電極を提供することを目的とする。また、窒化物系化合
物半導体の不純物濃度を過度に増加させることなく、良
好なオーミック特性を得ることができ、更に、電極とし
てＡｌ等の金属を用いる場合に生じがちなデバイスの信
頼性の低下や、最適な金属を見いだすための開発コスト
が嵩むといった不具合を生じない窒化物系化合物半導体
の電極を提供することを目的とする。[0006] In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a nitride-based compound semiconductor electrode that can have a high adhesive force to a semiconductor film. In addition, good ohmic characteristics can be obtained without excessively increasing the impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor, and furthermore, a decrease in device reliability, which tends to occur when using a metal such as Al as an electrode, It is another object of the present invention to provide an electrode of a nitride-based compound semiconductor that does not cause a problem such as an increase in development cost for finding an optimum metal.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明の窒化物系化合
物半導体の電極は、金属窒化物から成ることを特徴とす
る。前記金属窒化物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれることが好まし
い。なお、当該電極は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた一つの元素の
窒化物である他、二つ以上の元素の窒化物からなる場合
もこの発明に含まれる。また、前記窒化物系化合物半導
体は、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡ
ｌ、ＧａＩｎＡｌのうちから選ばれることが好ましい。According to the present invention, an electrode of a nitride-based compound semiconductor is made of a metal nitride. The metal nitride includes Ti, Zr, Hf, V, Nb,
It is preferable to be selected from Ta, Cr, Mo, and W. The electrodes are Ti, Zr, Hf, V, Nb,
The present invention includes a nitride of one element selected from Ta, Cr, Mo, and W, and a nitride of two or more elements. Further, the nitride-based compound semiconductor is Ga, In, Al, GaIn, GaAl, InA.
It is preferable to be selected from l and GaInAl.
【０００８】金属窒化物は比抵抗が低く、電極として使
用することが可能であるとともに、窒化物系化合物半導
体および電極には共に窒素が介在するという共通点があ
るため、当該電極の窒化物系化合物半導体に対する付着
力を高め得る。更に、当該電極の組成を、窒化物系化合
物半導体に近い組成から金属窒化物組成まで容易に変化
させ得るので、後述するように、半導体層／電極界面に
生じるエネルギー障壁を小さくすることが容易である。The metal nitride has a low specific resistance and can be used as an electrode, and the nitride compound semiconductor and the electrode have the common feature that nitrogen is interposed between them. Adhesion to a compound semiconductor can be increased. Further, since the composition of the electrode can be easily changed from a composition close to that of the nitride-based compound semiconductor to a metal nitride composition, it is easy to reduce the energy barrier generated at the semiconductor layer / electrode interface as described later. is there.
【０００９】即ち、当該電極が、窒化物系化合物半導体
の構成元素である被窒化物を含有していることが前記エ
ネルギー障壁を小さくする上で好適である。特に、金属
元素をａとし、電極が形成されるｐ型および／またはｎ
型の窒化物系化合物半導体における被窒化物をｂとし、
電極材料が下記の条件 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすように構成されていることが望ましい。That is, it is preferable that the electrode contains a nitride to be formed, which is a constituent element of a nitride-based compound semiconductor, in order to reduce the energy barrier. In particular, the metal element is a, and the p-type and / or n-type electrode is formed.
The nitrided compound in the type nitride-based compound semiconductor is b,
The electrode material is configured so as to satisfy the following condition: a X b 1 -X N (where X is in the range of 0 ≦ X ≦ 1 and X increases as the distance from the nitride-based compound semiconductor increases). Is desirable.
【００１０】ここで、例えばＧａＮ層上に形成される電
極構造として、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎといった２
層構造、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ／Ｔｉ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎといった３層構造、４層以上の構造、或いは層と
は言えないような徐々にＸが変化する構造がこの発明の
電極構造に含まれるものである。そして、前記層の数を
多くし、究極的には層とは言えないような徐々にＸが変
化する構造に近づけるほど、窒化物系化合物半導体と上
記構成の電極との間でバンド構造を滑らかに変化させる
ことが可能となる。このような電極構造は、ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などを用いるこ
とで得ることができる。Here, for example, as an electrode structure formed on the GaN layer, two electrodes such as TiN / Ti 0.5 Ga 0.5 N are used.
Layer structure, TiN / Ti 0.5 Ga 0.5 N / Ti 0.2 Ga
The electrode structure of the present invention includes a three-layer structure such as 0.8 N, a structure having four or more layers, or a structure in which X gradually changes so as not to be a layer. The band structure between the nitride-based compound semiconductor and the electrode having the above-described structure becomes smoother as the number of the layers is increased, and as the structure approaches the structure in which X gradually changes so as not to be ultimately a layer. Can be changed. Such an electrode structure is formed by a CVD method,
It can be obtained by using a plasma CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like.
【００１１】前記の電極材料上に、金属電極膜が形成さ
れていてもよい。図１（ａ）はｎ型の窒化物系化合物半
導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造の電極材料を
形成するとともに当該電極材料上に金属電極膜を形成し
た電極構造のバンド図であり、図１（ｂ）はｐ型の窒化
物系化合物半導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造
の電極材料を形成するとともに当該電極材料上に金属電
極膜を形成した電極構造のバンド図である。これらの図
から分かるように、窒化物系化合物半導体と上記金属電
極膜との間において、前記Ｘを徐々に変化させた構造の
電極材料は、バンド構造を滑らかにする傾斜層として機
能する。なお、図１において、ｑφm は金属の仕事関
数、ｑφs は半導体の仕事関数、ｑｘは電子親和力をそ
れぞれ示している。A metal electrode film may be formed on the electrode material. FIG. 1A is a band diagram of an electrode structure in which an electrode material having a structure in which X is gradually changed is formed on an n-type nitride-based compound semiconductor and a metal electrode film is formed on the electrode material. FIG. 1B shows a band having an electrode structure in which an electrode material having a structure in which X is gradually changed is formed on a p-type nitride-based compound semiconductor and a metal electrode film is formed on the electrode material. FIG. As can be seen from these figures, between the nitride-based compound semiconductor and the metal electrode film, the electrode material having a structure in which X is gradually changed functions as a gradient layer for smoothing the band structure. Incidentally, in FIG. 1, qφ m is the work function of metal, Qfai s semiconductor work function, qx denotes the electron affinity, respectively.
【００１２】前述したａX ｂ1-X Ｎにおけるｂが例えば
ＧａＩｎＡｌであるとき、これをＧａE ＩｎF ＡｌG の
ごとく表すと、１−Ｘ＝Ｅ＋Ｆ＋Ｇとなる。そして、Ｘ
の増加に伴ってＥ，Ｆ，Ｇが一律に減少する場合の他、
これらが異なった比率で減少したり、これらのうちの一
つ又は二つが減少し、残りの二つ又は一つが、あるとき
までは一定でその後に減少するといった場合などもこの
発明に含まれる。[0012] When b in the aforementioned a X b 1-X N is, for example, GaInAl, which is expressed as the Ga E In F Al G, a 1-X = E + F + G. And X
In addition to the case where E, F, G decrease uniformly with the increase of
The present invention includes a case where these are reduced at different ratios, one or two of them are reduced, and the other two or ones are constant until a certain time and thereafter are reduced.
【００１３】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記Ｘが、比抵抗で表して１０-3Ωｃｍより大
きく１０-1Ωｃｍ以下となるような場合には、前述した
ように、当該電極材料上に金属電極膜を形成すること
で、電極表面に十分な導電性を確保することが望まし
い。If the X at the position farthest from the nitride-based compound semiconductor is greater than 10 -3 Ωcm and less than 10 -1 Ωcm in terms of specific resistance, as described above, It is desirable to form a metal electrode film on the electrode material to secure sufficient conductivity on the electrode surface.
【００１４】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記電極材料のＸが、比抵抗で表して１０-3Ω
ｃｍ以下となるように設定されていてもよい。一般に、
このような比抵抗が得られるときには、そのまま電極と
して利用可能となる。なお、かかる構造においても、前
述のごとく電極材料上に金属電極膜を形成してもよいも
のである。X of the electrode material at a position farthest from the nitride-based compound semiconductor is 10 −3 Ω in terms of specific resistance.
cm or less. In general,
When such a specific resistance is obtained, it can be used as an electrode as it is. In this structure, the metal electrode film may be formed on the electrode material as described above.
【００１５】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記電極材料のＸは、その値が必ずしも１であ
る必要はないが、１であることが望ましいと言える。ま
た、前記窒化物系化合物半導体に接する位置での前記電
極材料のＸは、その値が必ずしも０である必要はない
が、０に極めて近いことが望ましいと言える。The value of X of the electrode material at the position farthest from the nitride-based compound semiconductor does not necessarily have to be 1, but it can be said that it is desirable that it be 1. Further, the value of X of the electrode material at the position in contact with the nitride-based compound semiconductor does not necessarily have to be 0, but it can be said that it is desirable that the value is extremely close to 0.
【００１６】ｐ型の窒化物系化合物半導体上に形成され
た電極（ｐ電極）と、ｎ型の窒化物系化合物半導体上に
形成された電極（ｎ電極）とが同一構造であってもよ
い。例えば、ｐ電極がＴｉＮであり、ｎ電極もＴｉＮで
ある構造が挙げられる。かかる構造であれば、ｐ電極と
ｎ電極とを同一工程で作製し得るので、製造工程数を削
減することが可能となる。また、例えば、ｐ電極を薄膜
電極（透光性電極）として形成し、ｎ電極を厚膜電極と
する場合には、これらを同一工程で作製することは困難
であるが、ｐ電極とｎ電極をスパッタ法にて作製する場
合等において、ターゲット（ＴｉＮ）の入替えの手間を
省略できるといった利点がある。An electrode formed on a p-type nitride compound semiconductor (p electrode) and an electrode formed on an n-type nitride compound semiconductor (n electrode) may have the same structure. . For example, there is a structure in which the p electrode is TiN and the n electrode is also TiN. With such a structure, the p-electrode and the n-electrode can be manufactured in the same step, so that the number of manufacturing steps can be reduced. Further, for example, when the p-electrode is formed as a thin-film electrode (light-transmitting electrode) and the n-electrode is a thick-film electrode, it is difficult to manufacture them in the same process. In the case of manufacturing by sputtering, there is an advantage that the trouble of replacing the target (TiN) can be omitted.
【００１７】また、この発明の半導体素子は、上述した
の窒化物系化合物半導体の電極を備えたことを特徴とす
る。かかる構成であれば、良好なオーミック特性を得て
優れたデバイス特性を発揮することができる。Further, a semiconductor device according to the present invention is provided with the above-mentioned nitride compound semiconductor electrode. With such a configuration, good ohmic characteristics can be obtained and excellent device characteristics can be exhibited.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】図２は、この発明の窒化物系化合物半導体
の電極が形成されたＬＥＤチップの縦断側面図である。
このＬＥＤチップは、サファイア基板１上に形成された
ｎ型の窒化物系化合物半導体としてのＡｌＮバッファ層
（膜厚５ｎｍ）２及びｎ型ＧａＮ層（膜厚２μｍ）３
と、発光層としてのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層（膜厚２．５
ｎｍ）４と、ｐ型の第１窒化物系化合物半導体としての
ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（膜厚０．１μｍ）５と、ｐ
型の第２窒化物系化合物半導体としてのｐ型ＧａＮ層
（０．４μｍ）６とがこの順に積層された構造を有して
おり、前記ｎ型ＧａＮ層３におけるメサエッチングで露
出された表面上に、この発明のｎ電極７が形成され、前
記ｐ型ＧａＮ層６上に、この発明のｐ電極８が形成され
ている。FIG. 2 is a vertical sectional side view of the LED chip on which the nitride compound semiconductor electrode of the present invention is formed.
This LED chip includes an AlN buffer layer (thickness: 5 nm) 2 and an n-type GaN layer (thickness: 2 μm) 3 as an n-type nitride-based compound semiconductor formed on a sapphire substrate 1.
And an In 0.35 Ga 0.65 N layer (with a film thickness of 2.5
nm) 4, a p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer (film thickness 0.1 μm) 5 as a p-type first nitride-based compound semiconductor,
And a p-type GaN layer (0.4 μm) 6 serving as a second nitride-based compound semiconductor of a p-type are laminated in this order, and the surface of the n-type GaN layer 3 exposed by mesa etching is formed. Then, an n-electrode 7 of the present invention is formed, and a p-electrode 8 of the present invention is formed on the p-type GaN layer 6.
【００２０】この発明の電極が用いられる半導体素子と
しては、上記ＬＥＤの他、トランジスタ、ダイオード、
或いはフォトディテクタ等が挙げられる。The semiconductor device using the electrode of the present invention includes a transistor, a diode,
Alternatively, a photodetector may be used.
【００２１】（１）Ｔｉをａ、Ｇａをｂとし、ｎ電極７
及び／又はｐ電極８の電極材料が、 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすとともに、電極が形成されるＧａＮ層から最も離れ
た位置での前記電極材料のＸを１とし、前記ＧａＮ層に
接する位置での前記電極材料のＸを０に極めて近づけた
電極の成膜方法について説明する。(1) Ti is a, Ga is b, and n electrode 7
And / or the electrode material of the p-electrode 8, a X b 1-X N ( where the X is present in the range of 0 ≦ X ≦ 1, X farther from the nitride-based compound semiconductor is greater) satisfy A method for forming an electrode in which X of the electrode material at a position farthest from the GaN layer on which the electrode is formed is set to 1 and X of the electrode material at a position in contact with the GaN layer is extremely close to 0 explain.
【００２２】成膜方法としてＣＶＤ法を用い、原料ガス
には、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）
3 ）、ＴｉＣｌ4 、ＮＨ3 を用いる。成膜温度は約６０
０℃とする。これら原料ガスの具体的な流量値は問わな
いが、ＴｉＣｌ4 の流量は略０から始まって徐々にその
値を大きくし、トリメチルガリウムの流量値は当初は大
きいが徐々にその値を小さくし、電極表面の形成時点で
は０とするように各ガス流量の制御を行うようにする。A CVD method is used as a film forming method, and trimethyl gallium (TMGa: Ga (CH 3 )) is used as a source gas.
3 ), TiCl 4 and NH 3 are used. The film formation temperature is about 60
0 ° C. Although the specific flow value of these raw material gases does not matter, the flow rate of TiCl 4 starts from about 0 and gradually increases, and the flow rate value of trimethylgallium is initially large but gradually decreases. At the time of forming the electrode surface, each gas flow rate is controlled so as to be zero.
【００２３】なお、ＴｉＣｌ4 やトリメチルガリウムの
流量値を段階的に変化させれば、この段階数に応じた数
の多層構造の電極が得られることになる。また、窒化物
系化合物半導体層における被窒化物としてＩｎを用いる
のであれば、トリメチルインジウムを用い、Ａｌを用い
るのであれば、トリメチルアルミニウムを用いればよ
い。また、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎＡ
ｌを用いるのであれば、トリメチルガリウム、トリメチ
ルインジウム、トリメチルアルミニウムを適宜用いれば
よい。If the flow rate value of TiCl 4 or trimethylgallium is changed stepwise, electrodes having a multilayer structure corresponding to the number of steps can be obtained. Further, if In is used as the nitride in the nitride-based compound semiconductor layer, trimethylindium may be used, and if Al is used, trimethylaluminum may be used. GaIn, GaAl, InAl, GaInA
If l is used, trimethylgallium, trimethylindium, and trimethylaluminum may be used as appropriate.
【００２４】（２）ｎ電極７、ｐ電極８の電極材料をＴ
ｉＮとする場合の電極成膜方法は、上記と同様、成膜方
法としてＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてＴｉＣｌ4 、
ＮＨ3を用い、成膜温度は約６００℃とすればよい。(2) The electrode material of the n-electrode 7 and the p-electrode 8 is T
The electrode film forming method when iN is used is the same as the above, using the CVD method as the film forming method and using TiCl 4 ,
The film formation temperature may be about 600 ° C. using NH 3 .
【００２５】なお、ＴｉＮは、酸化されにくく、且つ高
融点（３０００℃）であるなど、優れた安定性を有する
から、当該電極が形成される半導体素子の信頼性（耐熱
性、耐環境性）を向上させることができる。Since TiN is hardly oxidized and has excellent stability such as a high melting point (3000 ° C.), the reliability (heat resistance and environmental resistance) of the semiconductor element on which the electrode is formed is high. Can be improved.
【００２６】（３）ＣＶＤ法を用いない電極成膜方法と
して、以下の方法がある。かかる方法は、まず、ｎ型Ｇ
ａＮ層３およびｐ型ＧａＮ層６の表面に、Ｎ（窒素）原
子をイオン注入し、Ｎ過剰状態とする。そして、このＮ
過剰状態とされた表面上にＴｉを蒸着する。次に、Ｎ2
雰囲気中でアニール（例えば、〜８００℃）を行う。か
かる処理により、Ｎ過剰状態とされた表面上に堆積した
Ｔｉが前記アニールによって窒化し、界面付近において
ＴｉX Ｇａ1-X Ｎが形成されるとともに、前記Ｘが界面
から離れるほど大きくされた電極構造が得られる。(3) As an electrode film forming method without using the CVD method, there is the following method. Such a method involves first n-type G
N (nitrogen) atoms are ion-implanted into the surfaces of the aN layer 3 and the p-type GaN layer 6 to make the N excess state. And this N
Ti is deposited on the surface in excess. Next, N 2
Annealing (for example, up to 800 ° C.) is performed in an atmosphere. With this treatment, Ti deposited on the surface in the N-excess state is nitrided by the annealing, and Ti x Ga 1 -xN is formed near the interface, and the electrode is made larger as the X gets away from the interface. The structure is obtained.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の電極
は、半導体膜に対して高い付着力を有し得る。更に、窒
化物系化合物半導体の不純物濃度を過度に増加させるこ
となく、良好なオーミック特性を得ることが可能とな
る。更に、電極としてＡｌ等の金属を用いる場合に生じ
がちなデバイスの信頼性の低下や、最適な金属を見いだ
すための開発コストが嵩むといった不具合を生じないと
いう効果も奏する。また、この発明の半導体素子は、良
好なオーミック特性を得て優れたデバイス特性を発揮す
るという効果を奏する。As described above, the electrode of the present invention can have a high adhesive force to a semiconductor film. Furthermore, good ohmic characteristics can be obtained without excessively increasing the impurity concentration of the nitride-based compound semiconductor. Further, there is provided an effect that problems such as a decrease in device reliability and an increase in development cost for finding an optimum metal, which tend to occur when a metal such as Al is used as an electrode, do not occur. Further, the semiconductor element of the present invention has an effect of obtaining good ohmic characteristics and exhibiting excellent device characteristics.
【図１】この発明の窒化物系化合物半導体の電極を用い
た場合のバンド構造図であり、同図（ａ）はｎ型半導体
の場合を、同図（ｂ）はｐ型半導体の場合をそれぞれ示
している。FIGS. 1A and 1B are band structure diagrams when an electrode of a nitride-based compound semiconductor of the present invention is used, wherein FIG. 1A shows the case of an n-type semiconductor and FIG. 1B shows the case of a p-type semiconductor. Each is shown.
【図２】この発明の窒化物系化合物半導体の電極を有す
るＬＥＤチップの縦断側面図である。FIG. 2 is a vertical sectional side view of an LED chip having a nitride-based compound semiconductor electrode of the present invention.
【図３】従来の電極を用いた場合のバンド構造図であ
り、同図（ａ）はｎ型半導体の場合を、同図（ｂ）はｐ
型半導体の場合をそれぞれ示している。3A and 3B are band structure diagrams when a conventional electrode is used. FIG. 3A shows the case of an n-type semiconductor, and FIG.
Each shows the case of a type semiconductor.
１ サファイア基板 ２ ＡｌＮバッファ層 ３ ｎ型ＧａＮ層 ４ Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層 ５ ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 ６ ｐ型ＧａＮ層 ７ ｎ電極 ８ ｐ電極Reference Signs List 1 sapphire substrate 2 AlN buffer layer 3 n-type GaN layer 4 In 0.35 Ga 0.65 N layer 5 p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 6 p-type GaN layer 7 n electrode 8 p electrode
Claims (12)
化物系化合物半導体の電極。1. An electrode of a nitride-based compound semiconductor, comprising a metal nitride.
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた金
属元素の窒化物であることを特徴とする請求項１に記載
の窒化物系化合物半導体の電極。2. The method according to claim 1, wherein the metal nitride is Ti, Zr, Hf,
The nitride-based compound semiconductor electrode according to claim 1, wherein the electrode is a nitride of a metal element selected from V, Nb, Ta, Cr, Mo, and W.
ｎ、Ａｌ、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎＡ
ｌのうちから選ばれていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の窒化物系化合物半導体の電極。3. The method according to claim 2, wherein the nitride-based compound semiconductor is Ga, I
n, Al, GaIn, GaAl, InAl, GaInA
The nitride-based compound semiconductor electrode according to claim 1, wherein the electrode is selected from the group consisting of:
が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体の電極。4. The nitride compound semiconductor electrode according to claim 1, wherein a metal electrode film is formed on the metal nitride electrode material.
被窒化物を含有していることを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体の電
極。5. The nitride compound semiconductor electrode according to claim 1, further comprising a nitride to be nitride, which is a constituent element of the nitride compound semiconductor.
型および／またはｎ型の窒化物系化合物半導体における
被窒化物をｂとし、電極材料が下記の条件 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすように構成されたことを特徴とする請求項５に記載
の窒化物系化合物半導体の電極。6. The metal element a is defined as p, on which an electrode is formed.
The material to be nitrided in the n-type and / or n-type nitride-based compound semiconductor is b, and the electrode material is the following condition: a X b 1 -X N (where X is in the range of 0 ≦ X ≦ 1; 6. The electrode of claim 5, wherein X is larger as the distance from the nitride-based compound semiconductor increases. 6.
た位置での前記電極材料のＸが、比抵抗で表して１０-3
Ωｃｍ以下となるように設定されていることを特徴とす
る請求項６に記載の窒化物系化合物半導体の電極。7. X of the electrode material at a position farthest from the nitride-based compound semiconductor is 10 −3 in terms of specific resistance.
The electrode of claim 6, wherein the electrode is set to be Ωcm or less.
た位置での前記Ｘが、比抵抗で表して１０-3Ωｃｍより
大きく１０-1Ωｃｍ以下となるように設定されているこ
とを特徴とする請求項６に記載の窒化物系化合物半導体
の電極。8. The method according to claim 1, wherein X at a position farthest from the nitride-based compound semiconductor is set to be greater than 10 −3 Ωcm and less than or equal to 10 −1 Ωcm in terms of specific resistance. The nitride-based compound semiconductor electrode according to claim 6.
た位置での前記電極材料のＸが、１であることを特徴と
する請求項６に記載の窒化物系化合物半導体の電極。9. The nitride-based compound semiconductor electrode according to claim 6, wherein X of the electrode material at a position farthest from the nitride-based compound semiconductor is 1.
置での前記電極材料のＸが、０に極めて近いことを特徴
とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の窒化物
系化合物半導体の電極。10. The nitride-based compound semiconductor according to claim 6, wherein X of the electrode material at a position in contact with the nitride-based compound semiconductor is extremely close to 0. Electrodes.
された電極と、ｎ型の窒化物系化合物半導体上に形成さ
れた電極とが同一構造であることを特徴とする請求項１
乃至請求項１０のいずれかに記載の窒化物系化合物半導
体の電極。11. An electrode formed on a p-type nitride compound semiconductor and an electrode formed on an n-type nitride compound semiconductor have the same structure.
An electrode of the nitride-based compound semiconductor according to claim 10.
物系化合物半導体の電極を備えたことを特徴とする半導
体素子。12. A semiconductor device comprising the nitride-based compound semiconductor electrode according to claim 1. Description:
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1997
- 1997-03-12 JP JP05807397A patent/JP3363740B2/en not_active Expired - Fee Related
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