JPH10303504A - ＧａＮ系化合物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
ＧａＮ系化合物半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH10303504A JPH10303504A JP10867397A JP10867397A JPH10303504A JP H10303504 A JPH10303504 A JP H10303504A JP 10867397 A JP10867397 A JP 10867397A JP 10867397 A JP10867397 A JP 10867397A JP H10303504 A JPH10303504 A JP H10303504A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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-
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型の導電型を有するＧａＮ系半導体に対す
る低抵抗オーミック電極を提供し、該半導体系を用いた
各種デバイスの動作電圧の低減を図る。 【解決手段】 ｐ型ＧａＮに対する電極として、電極表
面からＰｔ層、ＰｔＧａ化合物層、ｐ型ＧａＮにより構
成される電極構造を形成する。Ｐｔ−ＧａＮ界面でのエ
ネルギー障壁を緩和する中間層として、特性・安定性に
優れたＰｔＧａ化合物が電極構造の中に含まれているこ
とをその特徴とする。
る低抵抗オーミック電極を提供し、該半導体系を用いた
各種デバイスの動作電圧の低減を図る。 【解決手段】 ｐ型ＧａＮに対する電極として、電極表
面からＰｔ層、ＰｔＧａ化合物層、ｐ型ＧａＮにより構
成される電極構造を形成する。Ｐｔ−ＧａＮ界面でのエ
ネルギー障壁を緩和する中間層として、特性・安定性に
優れたＰｔＧａ化合物が電極構造の中に含まれているこ
とをその特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザダイ
オードを初めとするＧａＮ系化合物半導体装置及びその
製造方法に関する。
オードを初めとするＧａＮ系化合物半導体装置及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただしｘ＋ｙ＋ｚ
＝１、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で表わされるＧａＮ系化合
物半導体は大きなエネルギーバンドギャップや高い熱安
定性を有し、発光素子や高温デバイスを初めとして様々
な応用展開が可能な材料系として期待されている。中で
も発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄ
ｉｏｄｅ；ＬＥＤ）としては青〜緑の波長域で数ｃｄ級
のデバイスが既に開発・実用化され、今後は更に長波長
発光を狙うことによるフルカラー化や、同材料系を用い
たレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ；ＬＤ）
の実現が、研究開発のターゲットとなりつつある。
＝１、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で表わされるＧａＮ系化合
物半導体は大きなエネルギーバンドギャップや高い熱安
定性を有し、発光素子や高温デバイスを初めとして様々
な応用展開が可能な材料系として期待されている。中で
も発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄ
ｉｏｄｅ；ＬＥＤ）としては青〜緑の波長域で数ｃｄ級
のデバイスが既に開発・実用化され、今後は更に長波長
発光を狙うことによるフルカラー化や、同材料系を用い
たレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ；ＬＤ）
の実現が、研究開発のターゲットとなりつつある。
【０００３】従来、これらのデバイスのｐ型電極として
用いられてきた構造の断面概略図を図６に示す。ｐ型電
極において、ｐ型ＧａＮ層６０１からなるコンタクト層
に接する金属層６０２にＮｉが用いられ、ｐ型ＧａＮ層
６０１上にＮｉ層６０２が接触した状態で、窒素雰囲気
中にて５００℃、１０分のアニーリングを行い、ＧａＮ
とＮｉの中間層６０４を形成している。さらにＮｉ層６
０２の上には、ワイヤボンディングや素子マウントのた
めの表面電極層６０３が積層されている。この表面電極
材料としてはＡｕなどが用いられる場合が多い。
用いられてきた構造の断面概略図を図６に示す。ｐ型電
極において、ｐ型ＧａＮ層６０１からなるコンタクト層
に接する金属層６０２にＮｉが用いられ、ｐ型ＧａＮ層
６０１上にＮｉ層６０２が接触した状態で、窒素雰囲気
中にて５００℃、１０分のアニーリングを行い、ＧａＮ
とＮｉの中間層６０４を形成している。さらにＮｉ層６
０２の上には、ワイヤボンディングや素子マウントのた
めの表面電極層６０３が積層されている。この表面電極
材料としてはＡｕなどが用いられる場合が多い。
【０００４】これは、ｐ型ＧａＮ６０１とＮｉ金属６０
２が直接接触した場合、第２図に示したようにその界面
Ｓの価電子帯側に形成されるショットキー障壁Ｅｓの高
さを、中間層６０４を形成することにより第３図のよう
に緩和するためである。
２が直接接触した場合、第２図に示したようにその界面
Ｓの価電子帯側に形成されるショットキー障壁Ｅｓの高
さを、中間層６０４を形成することにより第３図のよう
に緩和するためである。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の従来技術により形成されたＧａＮ系のｐ型電極構造に
は、電極のオーミック特性に不安定さがあり、比コンタ
クト抵抗値も１０-2〜１０-3Ωｃｍ2と高いという問題
点があった。半導体レーザにておいて必要となるｐ型電
極の比コンタクト抵抗は５×１０-4Ωｃｍ2以下であ
り、従来の技術では達成不可能であった。
の従来技術により形成されたＧａＮ系のｐ型電極構造に
は、電極のオーミック特性に不安定さがあり、比コンタ
クト抵抗値も１０-2〜１０-3Ωｃｍ2と高いという問題
点があった。半導体レーザにておいて必要となるｐ型電
極の比コンタクト抵抗は５×１０-4Ωｃｍ2以下であ
り、従来の技術では達成不可能であった。
【０００６】そのため、従来技術によるｐ型電極構造を
詳細に検討した結果、上記の構造では、図６に示すよう
に中間層６０４の下部にさらに新たな高抵抗層６０５が
形成されていることが分かった。この高抵抗層６０５
は、以下のような理由により形成されるものと考えられ
る。
詳細に検討した結果、上記の構造では、図６に示すよう
に中間層６０４の下部にさらに新たな高抵抗層６０５が
形成されていることが分かった。この高抵抗層６０５
は、以下のような理由により形成されるものと考えられ
る。
【０００７】Ｎｉを金属層６０２として用いてｐ型Ｇａ
Ｎ層６０１と熱処理により中間層６０４を形成した場
合、中間層６０４の内部にはＧａとＮｉの化合物以外に
ＮｉとＮの化合物も多量に形成される。この時（電極金
属ＮｉとＧａの化合物が中間層として形成されるアニー
リング過程および電極形成後の他の熱サイクルの過程、
とりわけ前者において）、下部のｐ型ＧａＮ層６０１か
らＮが供給され、ＧａＮ結晶中のＮ原子を吸い出し、ｐ
型ＧａＮ層の表面を高抵抗層（またはｎ型層）６０５に
変質させてしまうのである。
Ｎ層６０１と熱処理により中間層６０４を形成した場
合、中間層６０４の内部にはＧａとＮｉの化合物以外に
ＮｉとＮの化合物も多量に形成される。この時（電極金
属ＮｉとＧａの化合物が中間層として形成されるアニー
リング過程および電極形成後の他の熱サイクルの過程、
とりわけ前者において）、下部のｐ型ＧａＮ層６０１か
らＮが供給され、ＧａＮ結晶中のＮ原子を吸い出し、ｐ
型ＧａＮ層の表面を高抵抗層（またはｎ型層）６０５に
変質させてしまうのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであって、従来技術の課題で
あったｐ型ＧａＮ層表面に形成される不要な高抵抗層を
形成することなく、ｐ型電極を形成することを可能と
し、ひいては、５×１０-4Ωｃｍ2以下の低抵抗なｐ型
オーミック電極を実現するものであり、以下のような構
成で本発明の特徴的な構成を有する。
決するためになされたものであって、従来技術の課題で
あったｐ型ＧａＮ層表面に形成される不要な高抵抗層を
形成することなく、ｐ型電極を形成することを可能と
し、ひいては、５×１０-4Ωｃｍ2以下の低抵抗なｐ型
オーミック電極を実現するものであり、以下のような構
成で本発明の特徴的な構成を有する。
【０００９】本発明は、ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合
物半導体層に対するｐ型電極を備え、該ｐ型電極は、前
記ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順
に、実質的に窒素を含まない、電極金属とガリウムの化
合物からなる第１層、及び単独の前記電極金属からなる
第２層、を含む多層構造体により形成されてなることを
特徴とするＧａＮ系化合物半導体装置である。
物半導体層に対するｐ型電極を備え、該ｐ型電極は、前
記ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順
に、実質的に窒素を含まない、電極金属とガリウムの化
合物からなる第１層、及び単独の前記電極金属からなる
第２層、を含む多層構造体により形成されてなることを
特徴とするＧａＮ系化合物半導体装置である。
【００１０】また、本発明は、ｐ型不純物を含むＧａＮ
系化合物半導体層に対する電極構造であって、前記半導
体層上から順に、電極金属とガリウムの化合物からなる
第１層、及び単独の前記電極金属からなる第２層、とを
含む、比コンタクト抵抗が５×１０-4Ωｃｍ2以下であ
る多層構造体によるｐ型電極を備えてなることを特徴と
するＧａＮ系化合物半導体装置である。
系化合物半導体層に対する電極構造であって、前記半導
体層上から順に、電極金属とガリウムの化合物からなる
第１層、及び単独の前記電極金属からなる第２層、とを
含む、比コンタクト抵抗が５×１０-4Ωｃｍ2以下であ
る多層構造体によるｐ型電極を備えてなることを特徴と
するＧａＮ系化合物半導体装置である。
【００１１】製造方法においては、前記ＧａＮ系化合物
半導体装置の製造方法において、前記ｐ型電極は、前記
ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順に、
真空蒸着法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法
のいずれかの薄膜形成方法により電極金属とガリウムの
化合物からなる第１層を製膜する工程、同じく真空蒸着
法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法のいずれ
かのにより単独の前記電極金属からなる第２層を製膜す
る工程、とを含む多層構造体により形成されることを特
徴とする。前記電極金属は、特に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、
Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉのうち少なくとも一種類、また
はこれらを含む化合物が望ましい。
半導体装置の製造方法において、前記ｐ型電極は、前記
ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順に、
真空蒸着法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法
のいずれかの薄膜形成方法により電極金属とガリウムの
化合物からなる第１層を製膜する工程、同じく真空蒸着
法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法のいずれ
かのにより単独の前記電極金属からなる第２層を製膜す
る工程、とを含む多層構造体により形成されることを特
徴とする。前記電極金属は、特に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、
Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉのうち少なくとも一種類、また
はこれらを含む化合物が望ましい。
【００１２】あるいは、前記製造方法における、ｐ型不
純物を含むＧａＮ系化合物半導体層に対する電極形成方
法において、前記半導体層上に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選択された一種類以上の電極金属を
成膜する工程と、その後、５００〜９００℃のアニーリ
ングを行うことにより前記電極金属と前記半導体層の間
に、電極金属のガリウムの化合物層を形成することを特
徴とする。特に、前記電極金属がＰｄである場合は、５
００〜８００℃のアニーリングを行うことを特徴とす
る。また、前記電極金属がＰｔである場合は、６００〜
９００℃のアニーリングを行うことを特徴とする。
純物を含むＧａＮ系化合物半導体層に対する電極形成方
法において、前記半導体層上に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選択された一種類以上の電極金属を
成膜する工程と、その後、５００〜９００℃のアニーリ
ングを行うことにより前記電極金属と前記半導体層の間
に、電極金属のガリウムの化合物層を形成することを特
徴とする。特に、前記電極金属がＰｄである場合は、５
００〜８００℃のアニーリングを行うことを特徴とす
る。また、前記電極金属がＰｔである場合は、６００〜
９００℃のアニーリングを行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の電極構造は、ｐ型不純物
を含むＧａＮ系化合物半導体上に形成された電極構造
が、電極金属／実質的にＮを含まない、前記金属−Ｇａ
化合物半導体なる構成、または、電極金属／該金属−Ｇ
ａ化合物／半導体なる構成で、比コンタクト抵抗が５×
１０-4Ωｃｍ2以下である多層構造体によるなることを
特徴とする。
を含むＧａＮ系化合物半導体上に形成された電極構造
が、電極金属／実質的にＮを含まない、前記金属−Ｇａ
化合物半導体なる構成、または、電極金属／該金属−Ｇ
ａ化合物／半導体なる構成で、比コンタクト抵抗が５×
１０-4Ωｃｍ2以下である多層構造体によるなることを
特徴とする。
【００１４】上記は、半導体上の構造部分を、真空蒸着
法、化学気相成長法、高周波スパッタ法のいずれかによ
り電極金属とＧａとを同時に形成することにより得られ
る。これは、本プロセスにより、ＧａＮ層上に、例えば
直接ＰｔとＧａの原子が同時に蒸着されることにより、
ＰｔとＮの分子結合を抑制した状態で、すなわち、実質
的にＮを含まない、ＧａとＰｔからなる化合物（合金）
を制御性良く形成することができるからである。さら
に、上記の電極構造において、中間層を上記に示した構
成とすることにより、電極が形成された後のプロセス過
程におけるＧａＮ層からのＮ抜けに起因する中間層とｐ
型ＧａＮ界面での高抵抗領域の形成も未然に防ぐことが
できる。これらより、電極金属とＧａとの化合物に実質
的なＮを含まない、あるいはｐ型電極の比コンタクト抵
抗が５×１０-4Ωｃｍ2以下である化合物とすることが
できる。
法、化学気相成長法、高周波スパッタ法のいずれかによ
り電極金属とＧａとを同時に形成することにより得られ
る。これは、本プロセスにより、ＧａＮ層上に、例えば
直接ＰｔとＧａの原子が同時に蒸着されることにより、
ＰｔとＮの分子結合を抑制した状態で、すなわち、実質
的にＮを含まない、ＧａとＰｔからなる化合物（合金）
を制御性良く形成することができるからである。さら
に、上記の電極構造において、中間層を上記に示した構
成とすることにより、電極が形成された後のプロセス過
程におけるＧａＮ層からのＮ抜けに起因する中間層とｐ
型ＧａＮ界面での高抵抗領域の形成も未然に防ぐことが
できる。これらより、電極金属とＧａとの化合物に実質
的なＮを含まない、あるいはｐ型電極の比コンタクト抵
抗が５×１０-4Ωｃｍ2以下である化合物とすることが
できる。
【００１５】通常、ｐ型ＧａＮと金属が接触した場合、
先に述べたようにその界面には極めて幅広で、背の高い
ショットキー障壁が価電子帯側に形成されるが、両者の
間に特定の中間層を挿入することで、前記障壁が幅、高
さともに分割され、障壁が正孔の界面通過を阻害する程
度が低減され、電極構造のオーミック化・低抵抗化が達
成される。我々は、この目的に合致する材料としては電
極金属材料として、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｎｉなどが優れていることを見出した。本発明の電
極構造において、前記金属元素群のうち少なくとも一種
類以上が電極金属の構成材料として含まれていることを
特徴とする。前記電極金属は単層であっても、多層であ
っても構わない。ただし多層の場合には、該金属元素群
のうち少なくとも一種類以上を含む層が最下層になって
いなければならない。
先に述べたようにその界面には極めて幅広で、背の高い
ショットキー障壁が価電子帯側に形成されるが、両者の
間に特定の中間層を挿入することで、前記障壁が幅、高
さともに分割され、障壁が正孔の界面通過を阻害する程
度が低減され、電極構造のオーミック化・低抵抗化が達
成される。我々は、この目的に合致する材料としては電
極金属材料として、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｎｉなどが優れていることを見出した。本発明の電
極構造において、前記金属元素群のうち少なくとも一種
類以上が電極金属の構成材料として含まれていることを
特徴とする。前記電極金属は単層であっても、多層であ
っても構わない。ただし多層の場合には、該金属元素群
のうち少なくとも一種類以上を含む層が最下層になって
いなければならない。
【００１６】また、本発明の電極構造は、ｐ型ＧａＮ系
半導体層上に形成する金属種を限定することにより、ｐ
型ＧａＮ系半導体層上に直接電極金属層を形成した後、
適当な条件でアニーリングすることにより中間層を形成
して実現することもできる。このような中間層としては
ＧａＮ層からのＮ原子を吸い出すことを極力抑制し、電
極金属とＧａの化合物を選択的に形成することが適して
いる。この場合の金属としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔがあり、さらに望ましくはＰｄ、Ｐｔで
ある。上記の場合も、電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成の電極構造を形成する。ここ
で、前記と同様に、金属−Ｇａ化合物は実質的にＮを含
まない、あるいは前記電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成でｐ型電極の比コンタクト抵抗
は５×１０-4Ωｃｍ2以下とすることができる。なお、
特に電極金属がＰｄの場合には、アニーリング温度は５
００℃〜８００℃、また、電極金属がＰｔの場合には、
アニーリング温度は６００℃〜９００℃が適当である。
半導体層上に形成する金属種を限定することにより、ｐ
型ＧａＮ系半導体層上に直接電極金属層を形成した後、
適当な条件でアニーリングすることにより中間層を形成
して実現することもできる。このような中間層としては
ＧａＮ層からのＮ原子を吸い出すことを極力抑制し、電
極金属とＧａの化合物を選択的に形成することが適して
いる。この場合の金属としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔがあり、さらに望ましくはＰｄ、Ｐｔで
ある。上記の場合も、電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成の電極構造を形成する。ここ
で、前記と同様に、金属−Ｇａ化合物は実質的にＮを含
まない、あるいは前記電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成でｐ型電極の比コンタクト抵抗
は５×１０-4Ωｃｍ2以下とすることができる。なお、
特に電極金属がＰｄの場合には、アニーリング温度は５
００℃〜８００℃、また、電極金属がＰｔの場合には、
アニーリング温度は６００℃〜９００℃が適当である。
【００１７】以下に、本発明の具体的な実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例に係る電極構造を示す断面図である。
例に係る電極構造を示す断面図である。
【００１９】最初に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法によりサファイア基板上にエピタキシャル成長され
た、１．５×１０17ｃｍ-3のキャリア濃度を有するよう
にＭｇを１０19ｃｍ-3だけ添加したｐ型ＧａＮ層１０１
の表面を、アセトン及びエタノール中で超音波洗浄し、
表面の脱脂を行った。次に、ＨＣｌと脱イオン水を体積
比１：１で混合したエッチャントに約３分間浸漬し、表
面に吸着した酸素及び表面に形成された酸化物層を除去
した。続いて、ＨＦと脱イオン水を体積比１：１で混合
したエッチャントに約３分間浸漬し、表面に付着した炭
素を含む不純物を除去した。
法によりサファイア基板上にエピタキシャル成長され
た、１．５×１０17ｃｍ-3のキャリア濃度を有するよう
にＭｇを１０19ｃｍ-3だけ添加したｐ型ＧａＮ層１０１
の表面を、アセトン及びエタノール中で超音波洗浄し、
表面の脱脂を行った。次に、ＨＣｌと脱イオン水を体積
比１：１で混合したエッチャントに約３分間浸漬し、表
面に吸着した酸素及び表面に形成された酸化物層を除去
した。続いて、ＨＦと脱イオン水を体積比１：１で混合
したエッチャントに約３分間浸漬し、表面に付着した炭
素を含む不純物を除去した。
【００２０】以上の手順でｐ型ＧａＮ１０１の表面を清
浄化した後、該ウェハを真空蒸着装置のメインチャンバ
内にセットし、チャンバ内を高真空（１〜２×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下）に排気した。この蒸着装置は抵抗加熱式の
蒸着法と電子ビーム（ＥＢ）蒸着法が併用できるように
なっており、所定の真空度に到達後、ウェハの温度を４
００℃程度まで加熱し、抵抗加熱式蒸着法によりＧａ
を、ＥＢ蒸着法によりＰｔをそれぞれｐ型ＧａＮ１０１
表面に同時に蒸着した。
浄化した後、該ウェハを真空蒸着装置のメインチャンバ
内にセットし、チャンバ内を高真空（１〜２×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下）に排気した。この蒸着装置は抵抗加熱式の
蒸着法と電子ビーム（ＥＢ）蒸着法が併用できるように
なっており、所定の真空度に到達後、ウェハの温度を４
００℃程度まで加熱し、抵抗加熱式蒸着法によりＧａ
を、ＥＢ蒸着法によりＰｔをそれぞれｐ型ＧａＮ１０１
表面に同時に蒸着した。
【００２１】蒸発源から飛び出したＧａとＰｔはそれぞ
れ大きな熱エネルギーを有しているので、両者はｐ型Ｇ
ａＮ１０１表面で化合物反応を起こし、化合物層１０２
が形成される。続いて電極金属用Ｐｔ層１０３をＥＢ蒸
着法にて成膜することにより、本実施例の電極構造が完
成した。なお本実施例においては化合物層１０２、Ｐｔ
層１０３の膜厚をそれぞれ２０ｎｍ、１００ｎｍとなる
ようにした。
れ大きな熱エネルギーを有しているので、両者はｐ型Ｇ
ａＮ１０１表面で化合物反応を起こし、化合物層１０２
が形成される。続いて電極金属用Ｐｔ層１０３をＥＢ蒸
着法にて成膜することにより、本実施例の電極構造が完
成した。なお本実施例においては化合物層１０２、Ｐｔ
層１０３の膜厚をそれぞれ２０ｎｍ、１００ｎｍとなる
ようにした。
【００２２】以上のような工程で製作された電極構造の
比コンタクト抵抗をＴＬＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｌｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ）法により測定したところ、１
×１０-4Ωｃｍ2以下の、従来に比べて比コンタクト抵
抗値を低減することができた。例えば、もっとも抵抗値
が高い１×１０-4Ωｃｍ2の電極をストライプ幅１０μ
ｍ、共振器長５００μｍのディメンジョンを有する半導
体レーザにｐ型電極として用いた場合でも、２０ｍＡ通
電時の電極部分での電圧降下はおよそ４００ｍＶとな
り、数Ｖレベルの素子電圧全体に対して及ぼす影響を十
分小さく抑えることが可能になる。
比コンタクト抵抗をＴＬＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｌｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ）法により測定したところ、１
×１０-4Ωｃｍ2以下の、従来に比べて比コンタクト抵
抗値を低減することができた。例えば、もっとも抵抗値
が高い１×１０-4Ωｃｍ2の電極をストライプ幅１０μ
ｍ、共振器長５００μｍのディメンジョンを有する半導
体レーザにｐ型電極として用いた場合でも、２０ｍＡ通
電時の電極部分での電圧降下はおよそ４００ｍＶとな
り、数Ｖレベルの素子電圧全体に対して及ぼす影響を十
分小さく抑えることが可能になる。
【００２３】図７に、上記のＰｔをｐ型電極に採用した
ＧａＮ系化合物半導体レーザのレーザのＩ−Ｖ特性を示
す。同図中に示した従来のＡｕ／Ｎｉ電極をｐ型電極に
用いた例と比べて抵抗値が低減され、特性が向上したこ
とが確認された。
ＧａＮ系化合物半導体レーザのレーザのＩ−Ｖ特性を示
す。同図中に示した従来のＡｕ／Ｎｉ電極をｐ型電極に
用いた例と比べて抵抗値が低減され、特性が向上したこ
とが確認された。
【００２４】このような結果が得られるのは、本プロセ
スにより形成された化合物層１０２では、ＧａＮ層１０
１上に直接ＰｔとＧａの原子を蒸着することにより、Ｐ
ｔとＮの分子結合を抑制した状態で、ＧａとＰｔからな
る化合物（合金）を制御性良く形成することができるか
らである。また、上記の電極構造において、中間層１０
２を上記に示した構成とすることで、電極が形成された
後のプロセス過程におけるＧａＮ層１０１からのＮ抜け
に起因する中間層とｐ型ＧａＮ界面での高抵抗領域の形
成を未然に防ぐことができるからである。
スにより形成された化合物層１０２では、ＧａＮ層１０
１上に直接ＰｔとＧａの原子を蒸着することにより、Ｐ
ｔとＮの分子結合を抑制した状態で、ＧａとＰｔからな
る化合物（合金）を制御性良く形成することができるか
らである。また、上記の電極構造において、中間層１０
２を上記に示した構成とすることで、電極が形成された
後のプロセス過程におけるＧａＮ層１０１からのＮ抜け
に起因する中間層とｐ型ＧａＮ界面での高抵抗領域の形
成を未然に防ぐことができるからである。
【００２５】本実施例の電極構造とすることで、ｐ型Ｇ
ａＮ層１０１とＰｔ層１０３の間に存在する正孔に対し
て幅広で背の高いエネルギー障壁が分割され、障壁が正
孔の伝播に対して与える影響を少なくし、電極の低抵抗
化が実現できた。
ａＮ層１０１とＰｔ層１０３の間に存在する正孔に対し
て幅広で背の高いエネルギー障壁が分割され、障壁が正
孔の伝播に対して与える影響を少なくし、電極の低抵抗
化が実現できた。
【００２６】なお、上記のプロセスにおいて形成され
る、ＰｔとＧａの化合物層１０２の組成はＰｔＧａに限
るものではなく、Ｐｔ2Ｇａ3やＰｔ3Ｇａ2といった組成
でもよく、該化合物層の上に蒸着される金属元素とＧａ
の化合物であればよい。
る、ＰｔとＧａの化合物層１０２の組成はＰｔＧａに限
るものではなく、Ｐｔ2Ｇａ3やＰｔ3Ｇａ2といった組成
でもよく、該化合物層の上に蒸着される金属元素とＧａ
の化合物であればよい。
【００２７】また、上記の実施例の形態において作製さ
れた電極では、金属層１０３と化合物層１０２に含まれ
る金属材料としてはＰｔ以外に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｎｉの場合にも検討したが、１〜５×１０-4
Ωｃｍ2の比コンタクト抵抗を実現することができた。
また、上記真空蒸着工程におけるウェハの加熱は電極の
付着強度を高めるため、またＰｔとＧａとの化合物反応
を促進するために行うもので、化合物層１０２と半導体
層１０１の密着性を確保するため、１００℃以上のウェ
ハ温度が好ましく、化合物層１０２形成前の蒸着器中で
のＧａＮ層１０１表面からのＮの離脱を抑制するために
は７００℃以下の温度であることが必要であった。
れた電極では、金属層１０３と化合物層１０２に含まれ
る金属材料としてはＰｔ以外に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｎｉの場合にも検討したが、１〜５×１０-4
Ωｃｍ2の比コンタクト抵抗を実現することができた。
また、上記真空蒸着工程におけるウェハの加熱は電極の
付着強度を高めるため、またＰｔとＧａとの化合物反応
を促進するために行うもので、化合物層１０２と半導体
層１０１の密着性を確保するため、１００℃以上のウェ
ハ温度が好ましく、化合物層１０２形成前の蒸着器中で
のＧａＮ層１０１表面からのＮの離脱を抑制するために
は７００℃以下の温度であることが必要であった。
【００２８】また、本実施例では、電極構造の成膜に抵
抗加熱式およびＥＢ蒸着法を用いているが、スパッタリ
ング法や化学気相成長法（ＣＶＤ法）が代用されてもか
まわない。
抗加熱式およびＥＢ蒸着法を用いているが、スパッタリ
ング法や化学気相成長法（ＣＶＤ法）が代用されてもか
まわない。
【００２９】（実施例２）本実施例の構造は図１と同等
であるので図面は省略し、図１をそのまま使用して説明
する。
であるので図面は省略し、図１をそのまま使用して説明
する。
【００３０】実施例１ではＰｔとＧａの化合物層１０２
は独立した層として成膜されたが、本実施例ではまずｐ
−ＧａＮ層１０１上にＥＢ蒸着法を用いてＰｔ層１０３
を蒸着した後、アニーリング処理を行い本実施例で示し
た構造を形成した。
は独立した層として成膜されたが、本実施例ではまずｐ
−ＧａＮ層１０１上にＥＢ蒸着法を用いてＰｔ層１０３
を蒸着した後、アニーリング処理を行い本実施例で示し
た構造を形成した。
【００３１】アニーリングの際には、ＧａＮ層１０１か
らの窒素脱離の抑止や電極の酸化防止のためにＮＦ3雰
囲気下でアニーリングを行った。アニーリング温度は７
５０℃、アニーリング時間は５分とした。このようにし
て形成された電極では、２×１０-4Ωｃｍ2のコンタク
ト抵抗が得られた。
らの窒素脱離の抑止や電極の酸化防止のためにＮＦ3雰
囲気下でアニーリングを行った。アニーリング温度は７
５０℃、アニーリング時間は５分とした。このようにし
て形成された電極では、２×１０-4Ωｃｍ2のコンタク
ト抵抗が得られた。
【００３２】さらに、本構成においてアニーリング温度
を４５０℃〜１０００℃において５０℃ごとに温度条件
を検討を実施した結果、５５０℃、５００℃、４５０℃
および９５０℃、１０００℃でアニーリングを行った場
合、コンタクト抵抗が２〜１０×１０-3Ωｃｍ2と高く
なった。これは、５５０℃以下では中間層１０２が形成
されないためであり、また、９５０℃以上でアニーリン
グを実施したウェハーにおいては、化合物層１０２形成
の速度が早く、全てのＰｔが化合してしまった上に、Ｇ
ａＮ層１０１から雰囲気中へＮ原子が抜けるため、高抵
抗層が出現してしまうためであることが分かった。この
ように、ある選択された電極金属、例えばこのＰｔ等に
おいては、アニーリングにおいて、化合物層１０２を形
成する際において、所定温度領域において実質的にＮを
含まないようにすることが可能であり、これにより低抵
抗の化合物層１０２を形成することができる。
を４５０℃〜１０００℃において５０℃ごとに温度条件
を検討を実施した結果、５５０℃、５００℃、４５０℃
および９５０℃、１０００℃でアニーリングを行った場
合、コンタクト抵抗が２〜１０×１０-3Ωｃｍ2と高く
なった。これは、５５０℃以下では中間層１０２が形成
されないためであり、また、９５０℃以上でアニーリン
グを実施したウェハーにおいては、化合物層１０２形成
の速度が早く、全てのＰｔが化合してしまった上に、Ｇ
ａＮ層１０１から雰囲気中へＮ原子が抜けるため、高抵
抗層が出現してしまうためであることが分かった。この
ように、ある選択された電極金属、例えばこのＰｔ等に
おいては、アニーリングにおいて、化合物層１０２を形
成する際において、所定温度領域において実質的にＮを
含まないようにすることが可能であり、これにより低抵
抗の化合物層１０２を形成することができる。
【００３３】なお、再現性良く確実に化合物層１０２を
形成するためにはアニーリング時間を３分以上とするこ
とが必要であり、かつ、全てのＰｔが化合してしまった
上に、ＧａＮ層１０１から雰囲気中へＮ原子が抜けるこ
とによる高抵抗層の出現を防止するためにはアニーリン
グ時間を２０分以下とすることが５×１０-4Ωｃｍ2以
下のコンタクト抵抗を実現するのに必要であった。
形成するためにはアニーリング時間を３分以上とするこ
とが必要であり、かつ、全てのＰｔが化合してしまった
上に、ＧａＮ層１０１から雰囲気中へＮ原子が抜けるこ
とによる高抵抗層の出現を防止するためにはアニーリン
グ時間を２０分以下とすることが５×１０-4Ωｃｍ2以
下のコンタクト抵抗を実現するのに必要であった。
【００３４】以上より、Ｐｔ層を形成した後アニーリン
グし、選択的にＰｔとＧａの化合物を形成するためには
アニーリング温度の最適範囲は６００℃から９００℃
で、アニーリング時間の最適範囲は３〜２０分間である
ことが判明した。
グし、選択的にＰｔとＧａの化合物を形成するためには
アニーリング温度の最適範囲は６００℃から９００℃
で、アニーリング時間の最適範囲は３〜２０分間である
ことが判明した。
【００３５】また、本実施例構成により形成される電極
において、使用可能な金属を検討した所、Ｐｔ以外に、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒを用いた場合に、材料ご
とに若干上下するが、概ね５００〜９００℃の温度範囲
で１０-4Ωｃｍ2以下のコンタクト抵抗を実現できた。
において、使用可能な金属を検討した所、Ｐｔ以外に、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒを用いた場合に、材料ご
とに若干上下するが、概ね５００〜９００℃の温度範囲
で１０-4Ωｃｍ2以下のコンタクト抵抗を実現できた。
【００３６】さらに、これらの金属種の中でも、Ｐｄが
上記実施例のＰｔと並んで、５×１０-4Ωｃｍ2以下の
コンタクト抵抗が制御制良く確認できた。
上記実施例のＰｔと並んで、５×１０-4Ωｃｍ2以下の
コンタクト抵抗が制御制良く確認できた。
【００３７】上述の構成に、Ｐｄを適用した場合の製造
例を図４、図５を用いて説明する。
例を図４、図５を用いて説明する。
【００３８】最初に、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法に
よりＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長された７×１０
17ｃｍ-3のキャリア濃度を有するようにＺｎを１０20ｃ
ｍ-3程度添加したｐ型ＧａＮ層４０１の表面を、アセト
ン及びエタノール中で超音波洗浄し、表面の脱脂を行っ
た。次に、ウェハをＲＩＥ装置に投入し、Ｃｌ2やＢＣ
ｌ3などの塩素系ガスによりｐ型ＧａＮ層４０１表面に
２００Ｗの電力を投入して約３０秒間プラズマ照射し、
ｐ型ＧａＮ層４０１表面に吸着した酸素及び表面に形成
された酸化物層やその他の不純物層を除去した。以上の
手順でｐ型ＧａＮ層４０１の表面を清浄化した後、該ウ
ェハをＲＦスパッタリング装置のメインチャンバ内にセ
ットし、チャンバ内を高真空（１〜２×１０-6Ｔｏｒｒ
以下）に排気した。所定の真空度に到達後、ウェハの温
度を２００℃程度まで加熱し、Ａｒプラズマによるスパ
ッタリングで電極金属用Ｐｄ層４０３、ボンディング用
電極４０４をそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍ成膜し、
図４に示す層構造を形成した。
よりＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長された７×１０
17ｃｍ-3のキャリア濃度を有するようにＺｎを１０20ｃ
ｍ-3程度添加したｐ型ＧａＮ層４０１の表面を、アセト
ン及びエタノール中で超音波洗浄し、表面の脱脂を行っ
た。次に、ウェハをＲＩＥ装置に投入し、Ｃｌ2やＢＣ
ｌ3などの塩素系ガスによりｐ型ＧａＮ層４０１表面に
２００Ｗの電力を投入して約３０秒間プラズマ照射し、
ｐ型ＧａＮ層４０１表面に吸着した酸素及び表面に形成
された酸化物層やその他の不純物層を除去した。以上の
手順でｐ型ＧａＮ層４０１の表面を清浄化した後、該ウ
ェハをＲＦスパッタリング装置のメインチャンバ内にセ
ットし、チャンバ内を高真空（１〜２×１０-6Ｔｏｒｒ
以下）に排気した。所定の真空度に到達後、ウェハの温
度を２００℃程度まで加熱し、Ａｒプラズマによるスパ
ッタリングで電極金属用Ｐｄ層４０３、ボンディング用
電極４０４をそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍ成膜し、
図４に示す層構造を形成した。
【００３９】その後、前記電極構造を６５０℃のＮ2雰
囲気下で約５分間アニールすると、ｐ型ＧａＮ層４０１
とＰｄ層４０３界面で化合物反応が生じ、ＰｄとＧａの
化合物層４０２が生成され、その結果、図５に示すよう
な電極構造が完成した。
囲気下で約５分間アニールすると、ｐ型ＧａＮ層４０１
とＰｄ層４０３界面で化合物反応が生じ、ＰｄとＧａの
化合物層４０２が生成され、その結果、図５に示すよう
な電極構造が完成した。
【００４０】上記の電極構造において、ＰｄとＧａの化
合物層４０２の組成はＰｄＧａでも、或いはＰｄ2Ｇａ3
やＰｄ3Ｇａ2といった組成でもよく、該化合物層４０３
の上方に隣接する金属元素とＧａの化合物であればよ
い。また、上記真空蒸着工程においてウェハの加熱は、
各金属層の付着強度を高めるために行うもので、特に２
００℃に限定されるものではない。
合物層４０２の組成はＰｄＧａでも、或いはＰｄ2Ｇａ3
やＰｄ3Ｇａ2といった組成でもよく、該化合物層４０３
の上方に隣接する金属元素とＧａの化合物であればよ
い。また、上記真空蒸着工程においてウェハの加熱は、
各金属層の付着強度を高めるために行うもので、特に２
００℃に限定されるものではない。
【００４１】以上のような工程で製作された電極構造の
比コンタクト抵抗をＴＬＭ法により測定したところ、第
１の実施例には及ばないものの、３×１０-4Ωｃｍ
2の、従来値と比較して低抵抗な値を得ることができ
た。これは、上記の電極構造において、中間層（化合物
層４０２）を上記に示した構成とすることで、電極が形
成された後のプロセス過程におけるＰｄ層４０３とｐ型
ＧａＮ４０１界面での高抵抗領域の形成を未然に防ぐこ
とができた。または、先の例のＰｔとＧａとの化合物と
同様に、ＰｄとＧａの化合物はｐ型ＧａＮ層４０１か
ら、結晶中の窒素を吸い出して下地のｐ型ＧａＮ層４０
１の表面に高抵抗層またはｎ型層を形成することがない
ためであると考えられる。
比コンタクト抵抗をＴＬＭ法により測定したところ、第
１の実施例には及ばないものの、３×１０-4Ωｃｍ
2の、従来値と比較して低抵抗な値を得ることができ
た。これは、上記の電極構造において、中間層（化合物
層４０２）を上記に示した構成とすることで、電極が形
成された後のプロセス過程におけるＰｄ層４０３とｐ型
ＧａＮ４０１界面での高抵抗領域の形成を未然に防ぐこ
とができた。または、先の例のＰｔとＧａとの化合物と
同様に、ＰｄとＧａの化合物はｐ型ＧａＮ層４０１か
ら、結晶中の窒素を吸い出して下地のｐ型ＧａＮ層４０
１の表面に高抵抗層またはｎ型層を形成することがない
ためであると考えられる。
【００４２】さらに、本構成においてアニーリング温度
を４５０℃〜１０００℃において５０℃ごとに温度条件
を検討を実施した結果、４５０℃以下および８５０℃以
上でアニーリングを行った場合、コンタクト抵抗が５〜
１０×１０-3Ωｃｍ2と高くなった。これは、４５０℃
以下では中間層４０２が形成されないためであり、ま
た、８５０℃以上でアニーリングを実施したウェハで
は、化合物層４０２形成の速度が早く、全てのＰｄが化
合してしまった上に、ＧａＮ層４０１から雰囲気中へＮ
原子が抜けるため、高抵抗層が出現してしまうためであ
ることが分かった。また、このような温度ではＡｕ層４
０４がＧａＮ層４０１にまで達してしまい、界面のエネ
ルギー障壁が増大して高抵抗化するという問題も明らか
になった。
を４５０℃〜１０００℃において５０℃ごとに温度条件
を検討を実施した結果、４５０℃以下および８５０℃以
上でアニーリングを行った場合、コンタクト抵抗が５〜
１０×１０-3Ωｃｍ2と高くなった。これは、４５０℃
以下では中間層４０２が形成されないためであり、ま
た、８５０℃以上でアニーリングを実施したウェハで
は、化合物層４０２形成の速度が早く、全てのＰｄが化
合してしまった上に、ＧａＮ層４０１から雰囲気中へＮ
原子が抜けるため、高抵抗層が出現してしまうためであ
ることが分かった。また、このような温度ではＡｕ層４
０４がＧａＮ層４０１にまで達してしまい、界面のエネ
ルギー障壁が増大して高抵抗化するという問題も明らか
になった。
【００４３】なお、再現性良く確実に中間層（化合物
層）４０３を形成するためにはアニーリング時間を３分
以上とすることが必要であり、かつ、全てのＰｄが化合
してしまった上に、ＧａＮ層４０１から雰囲気中へＮ原
子が抜けることによる高抵抗層の出現を防止するために
はアニーリング時間を２０分以下とすることが５×１０
-3Ωｃｍ2以下のコンタクト抵抗を実現するのに必要で
あった。
層）４０３を形成するためにはアニーリング時間を３分
以上とすることが必要であり、かつ、全てのＰｄが化合
してしまった上に、ＧａＮ層４０１から雰囲気中へＮ原
子が抜けることによる高抵抗層の出現を防止するために
はアニーリング時間を２０分以下とすることが５×１０
-3Ωｃｍ2以下のコンタクト抵抗を実現するのに必要で
あった。
【００４４】従って、Ｐｄ層４０３を形成した後アニー
リングし、選択的にＰｄとＧａの中間層（化合物層）４
０２を形成するためには、アニーリング温度の最適範囲
は５００℃から８００℃で、アニーリング時間の最適範
囲は３〜２０分間であることが判明した。
リングし、選択的にＰｄとＧａの中間層（化合物層）４
０２を形成するためには、アニーリング温度の最適範囲
は５００℃から８００℃で、アニーリング時間の最適範
囲は３〜２０分間であることが判明した。
【００４５】このようなＧａとの化合物中間層（化合物
層）４０２を選択的に形成し、ＧａＮ層４０１からのＮ
原子を吸い出すことを極力抑制するこの金属としては、
他に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒがあり、これら金属で
も、前記と同様に、金属−Ｇａ化合物は実質的にＮを含
まない、あるいは前記電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成でｐ型電極の比コンタクト抵抗
は５×１０-4Ωｃｍ2以下とすることができる。これら
の場合における、アニーリング温度は、Ｐｔ，Ｐｄの場
合と同様で、概ね５００℃〜９００℃の範囲が適当であ
る。
層）４０２を選択的に形成し、ＧａＮ層４０１からのＮ
原子を吸い出すことを極力抑制するこの金属としては、
他に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒがあり、これら金属で
も、前記と同様に、金属−Ｇａ化合物は実質的にＮを含
まない、あるいは前記電極金属／該金属−Ｇａ化合物／
ＧａＮ系半導体なる構成でｐ型電極の比コンタクト抵抗
は５×１０-4Ωｃｍ2以下とすることができる。これら
の場合における、アニーリング温度は、Ｐｔ，Ｐｄの場
合と同様で、概ね５００℃〜９００℃の範囲が適当であ
る。
【００４６】以上、本実施例では電極構造の成膜にＲＦ
スパッタリング法を用いたが、特にこれに限定されるも
のではなく、第１の実施例と同様に、たとえばＥＢ蒸着
法やその他の薄膜形成方法が用いられてもなんら問題は
ない。また、本発明とは直接関係しないが、上記第１〜
第３の実施例において、例えばｐ型ドーパントであるＭ
ｇやＺｎなどをｐ型ＧａＮ表面に拡散するなどしてｐ型
ＧａＮ表面近傍のキャリア濃度を高濃度化しておけば、
第１〜第３の実施例よりもそれぞれ更に低抵抗な電極構
造を得ることが可能であるのは言うまでもない。
スパッタリング法を用いたが、特にこれに限定されるも
のではなく、第１の実施例と同様に、たとえばＥＢ蒸着
法やその他の薄膜形成方法が用いられてもなんら問題は
ない。また、本発明とは直接関係しないが、上記第１〜
第３の実施例において、例えばｐ型ドーパントであるＭ
ｇやＺｎなどをｐ型ＧａＮ表面に拡散するなどしてｐ型
ＧａＮ表面近傍のキャリア濃度を高濃度化しておけば、
第１〜第３の実施例よりもそれぞれ更に低抵抗な電極構
造を得ることが可能であるのは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、ｐ型ＧａＮに対する電
極構造において選択的に電極金属とＧａの化合物を形成
することにより、ＧａＮ層表面に高抵抗層やｎ型化層が
出現することを抑制でき、結果、５×１０-4Ωｃｍ2以
下の十分に低抵抗なオーミック電極を形成することがで
きた。これにより、半導体レーザや発光ダイオードなど
の発光デバイスの動作電圧を大幅に低減することができ
た。
極構造において選択的に電極金属とＧａの化合物を形成
することにより、ＧａＮ層表面に高抵抗層やｎ型化層が
出現することを抑制でき、結果、５×１０-4Ωｃｍ2以
下の十分に低抵抗なオーミック電極を形成することがで
きた。これにより、半導体レーザや発光ダイオードなど
の発光デバイスの動作電圧を大幅に低減することができ
た。
【図１】本発明の第１の実施例に係る電極構造を示す断
面模式図である。
面模式図である。
【図２】従来の電極構造における金属−半導体界面のエ
ネルギー障壁の様子を表す模式図である。
ネルギー障壁の様子を表す模式図である。
【図３】金属−半導体界面に中間層が形成された場合の
のエネルギー障壁の様子を表す模式図である。
のエネルギー障壁の様子を表す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施例において各金属層を成膜
した直後の電極構造を示す断面図である。
した直後の電極構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例において熱処理後の電極
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図６】ｐ型ＧａＮに対する従来の電極構造を示す断面
模式図である。
模式図である。
【図７】Ｐｔ電極およびＡｕ／Ｎｉ電極を用いた半導体
ＬＤのＩ−Ｖ特性である。
ＬＤのＩ−Ｖ特性である。
１０１ ｐ型ＧａＮ層 １０２ ＰｔＧａ化合物層 １０３ Ｐｔ層 ４０１ ｐ型ＧａＮ層 ４０２ ＰｄＧａ化合物層 ４０３ Ｐｄ層 ４０４ Ａｕ層
Claims (7)
- 【請求項１】 ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体
層に対するｐ型電極を備え、該ｐ型電極は、前記ｐ型不
純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順に、実質的
に窒素を含まない、電極金属とガリウムの化合物からな
る第１層、及び単独の前記電極金属からなる第２層、を
含む多層構造体により形成されてなることを特徴とする
ＧａＮ系化合物半導体装置。 - 【請求項２】 ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体
層に対する電極構造であって、前記半導体層上から順
に、電極金属とガリウムの化合物からなる第１層、及び
耽読の前記電極金属からなる第２層、とを含む、比コン
タクト抵抗が５×１０-4Ωｃｍ2以下である多層構造体
によるｐ型電極を備えてなることを特徴とするＧａＮ系
化合物半導体装置。 - 【請求項３】 ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体
層に対するｐ型電極であって、前記ｐ型電極は、前記ｐ
型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体層上から順に、真
空蒸着法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法の
いずれかの薄膜形成方法により電極金属とガリウムの化
合物からなる第１層を製膜する工程、同じく真空蒸着
法、化学気相成長法、高周波スパッタリング法のいずれ
かのにより単独の前記電極金属からなる第２層を製膜す
る工程、とを含む多層構造体により形成されることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のＧａＮ系化合物
半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記電極金属は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉのうち少なくとも一種類、または
これらを含む化合物であることを特徴とする請求項３に
記載のＧａＮ系化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 ｐ型不純物を含むＧａＮ系化合物半導体
層に対する電極形成方法であって、前記半導体層上に、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選択された一
種類以上の電極金属を成膜する工程と、その後、５００
〜９００℃のアニーリングを行うことにより前記電極金
属と前記半導体層の間に、電極金属のガリウムの化合物
層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載のＧａＮ系化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記電極金属がＰｄであり、５００〜８
００℃のアニーリングを行うことを特徴とする請求項５
に記載のＧａＮ系化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記電極金属がＰｔであり、６００〜９
００℃のアニーリングを行うことを特徴とする請求項５
に記載のＧａＮ系化合物半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP10867397A JP3365607B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | ＧａＮ系化合物半導体装置及びその製造方法 |
| US09/063,875 US6100174A (en) | 1997-04-25 | 1998-04-21 | GaN group compound semiconductor device and method for producing the same |
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|---|---|---|---|
| JP10867397A JP3365607B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | ＧａＮ系化合物半導体装置及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303504A true JPH10303504A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3365607B2 JP3365607B2 (ja) | 2003-01-14 |
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ID=14490784
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|---|---|---|---|
| JP10867397A Expired - Fee Related JP3365607B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | ＧａＮ系化合物半導体装置及びその製造方法 |
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| JP2000036619A (ja) * | 1998-05-13 | 2000-02-02 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| KR20010097906A (ko) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | 김효근 | 오믹 접촉용 금속박막 및 그 제조방법 |
| JP2002353570A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Sharp Corp | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体装置及びその製造方法 |
| WO2005081328A1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-01 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device |
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| WO2005117150A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device |
| WO2006001462A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-05 | Showa Denko K.K. | Reflective positive electrode and gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device using the same |
| JP2006013474A (ja) * | 2004-05-26 | 2006-01-12 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JP2006041498A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-02-09 | Showa Denko Kk | 反射性正極およびそれを用いた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US7095042B2 (en) | 2003-11-04 | 2006-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrode structure, semiconductor light-emitting device having the same and method of manufacturing the same |
| JP2006222225A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | ｐ型窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| US7109529B2 (en) | 1998-05-13 | 2006-09-19 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
| KR100831957B1 (ko) | 2004-02-24 | 2008-05-23 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자 |
| JP2009188435A (ja) * | 2003-11-11 | 2009-08-20 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法および光ディスク装置および光伝送システム |
| US7653105B2 (en) | 2006-11-09 | 2010-01-26 | Sony Corporation | Semiconductor laser, method of manufacturing semiconductor laser, optical pickup and optical disk system |
| WO2023106346A1 (ja) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 窒化ガリウム層の表面処理方法及び半導体デバイス |
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|---|---|---|---|---|
| US6774449B1 (en) * | 1999-09-16 | 2004-08-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| US6294016B1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-09-25 | Kwangju Institute Of Science And Technology | Method for manufacturing p-type GaN based thin film using nitridation |
| KR100348269B1 (ko) * | 2000-03-22 | 2002-08-09 | 엘지전자 주식회사 | 루데니움 산화물을 이용한 쇼트키 콘택 방법 |
| US6326294B1 (en) * | 2000-04-27 | 2001-12-04 | Kwangju Institute Of Science And Technology | Method of fabricating an ohmic metal electrode for use in nitride compound semiconductor devices |
| US7214325B2 (en) | 2001-03-23 | 2007-05-08 | Lg Electronics Inc. | Method of fabricating ohmic contact on n-type gallium nitride (GaN) of room temperature by plasma surface treatment |
| KR100467316B1 (ko) * | 2002-03-20 | 2005-01-24 | 학교법인 포항공과대학교 | 갈륨나이트라이드계 광소자의 ｐ형 오믹 전극 및 그 제조방법 |
| JP4507532B2 (ja) * | 2002-08-27 | 2010-07-21 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP4956928B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2012-06-20 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2009152356A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
| KR20120039412A (ko) * | 2010-10-15 | 2012-04-25 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0952617B1 (en) * | 1993-04-28 | 2004-07-28 | Nichia Corporation | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP10867397A patent/JP3365607B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-21 US US09/063,875 patent/US6100174A/en not_active Expired - Lifetime
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