JPH1065216A - ３族窒化物半導体素子 - Google Patents
３族窒化物半導体素子Info
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- JPH1065216A JPH1065216A JP24138496A JP24138496A JPH1065216A JP H1065216 A JPH1065216 A JP H1065216A JP 24138496 A JP24138496 A JP 24138496A JP 24138496 A JP24138496 A JP 24138496A JP H1065216 A JPH1065216 A JP H1065216A
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- Japan
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- iii nitride
- nitride semiconductor
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 電極ー３族窒化物半導体層間のオーミック抵
抗を低減する。 【解決手段】 ３族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=
0,Y=0,X=Y=0を含む）層６と金属電極７との間に、バン
ドギャップが前記半導体層のバンドギャップよりも小さ
く、かつその厚さが１〜５０ｎｍである３族窒化物半導
体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）製のコン
タクト層１１を設ける。
抗を低減する。 【解決手段】 ３族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=
0,Y=0,X=Y=0を含む）層６と金属電極７との間に、バン
ドギャップが前記半導体層のバンドギャップよりも小さ
く、かつその厚さが１〜５０ｎｍである３族窒化物半導
体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）製のコン
タクト層１１を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は３族窒化物半導体
素子に関し、特に３族窒化物半導体層と金属電極との間
に設けられるコンタクト層の改良に関する。
素子に関し、特に３族窒化物半導体層と金属電極との間
に設けられるコンタクト層の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】可視光短波長領域の発光素子として化合
物半導体を用いたものが知られている。なかでも３族窒
化物半導体、特にＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体は直
接遷移型であることから発光効率が高く、かつ光の３原
色の１つである青色発光すること等から、昨今特に注目
を集めている。
物半導体を用いたものが知られている。なかでも３族窒
化物半導体、特にＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体は直
接遷移型であることから発光効率が高く、かつ光の３原
色の１つである青色発光すること等から、昨今特に注目
を集めている。
【０００３】このような半導体層に対して直接電極を形
成すると、当該電極と半導体層との間の抵抗が高くな
る。これは、３族窒化物半導体はバンドギャップが大き
く、特にｐ伝導型にドープされたものでは、ホールキャ
リヤ密度が低く、高々１ X １０18ｃｍー3程度しかない
からである。
成すると、当該電極と半導体層との間の抵抗が高くな
る。これは、３族窒化物半導体はバンドギャップが大き
く、特にｐ伝導型にドープされたものでは、ホールキャ
リヤ密度が低く、高々１ X １０18ｃｍー3程度しかない
からである。
【０００４】そこで、特開平２ー２２９４７５号公報に
おいて、電極と半導体層との間にバンドギャップの狭い
コンタクト層を介在させる技術が開示されている。これ
により、電極と半導体層との間のオーミック抵抗が小さ
くなる。
おいて、電極と半導体層との間にバンドギャップの狭い
コンタクト層を介在させる技術が開示されている。これ
により、電極と半導体層との間のオーミック抵抗が小さ
くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電極と半導体層との間
にこのようなコンタクト層を介在させることは他の半導
体素子、例えばＧａＡｓ系の半導体素子においても行わ
れている。しかしながら、３族窒化物半導体素子におい
てこのようなコンタクト層としていかなるものを用いる
べきかは今まで具体的に検討されておらず、コンタクト
層の具体的なスペックを提示した文献は知られていな
い。
にこのようなコンタクト層を介在させることは他の半導
体素子、例えばＧａＡｓ系の半導体素子においても行わ
れている。しかしながら、３族窒化物半導体素子におい
てこのようなコンタクト層としていかなるものを用いる
べきかは今まで具体的に検討されておらず、コンタクト
層の具体的なスペックを提示した文献は知られていな
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、３族窒化
物半導体層、特にＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体層と
金属電極との間に設けられるコンタクト層につき検討を
重ねてきた結果、本発明に想到した。即ち、本発明は３
族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含
む）層と、金属電極と、半導体層と金属電極との間に設
けられるコンタクト層であって、そのバンドギャップが
前記半導体層のバンドギャップよりも小さく、かつその
厚さが１〜５０ｎｍである３族窒化物半導体（AlXInYGa
1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）製のコンタクト層とを
備えてなることを特徴とする３族窒化物半導体素子であ
る。
物半導体層、特にＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体層と
金属電極との間に設けられるコンタクト層につき検討を
重ねてきた結果、本発明に想到した。即ち、本発明は３
族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含
む）層と、金属電極と、半導体層と金属電極との間に設
けられるコンタクト層であって、そのバンドギャップが
前記半導体層のバンドギャップよりも小さく、かつその
厚さが１〜５０ｎｍである３族窒化物半導体（AlXInYGa
1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）製のコンタクト層とを
備えてなることを特徴とする３族窒化物半導体素子であ
る。
【０００７】
【作用及び効果】このように構成された半導体素子によ
れば、コンタクト層のバンドギャップが３族窒化物半導
体層のバンドギャップよりも小さく、かつその厚さが１
〜５０ｎｍと極めて薄い。これにより、コンタクト層を
持たないもの、すなわち、３族窒化物半導体層へ金属電
極を直接形成した場合に比べて本発明の半導体素子で
は、電極ー半導体層間のオーミック抵抗が大幅に低減し
た。
れば、コンタクト層のバンドギャップが３族窒化物半導
体層のバンドギャップよりも小さく、かつその厚さが１
〜５０ｎｍと極めて薄い。これにより、コンタクト層を
持たないもの、すなわち、３族窒化物半導体層へ金属電
極を直接形成した場合に比べて本発明の半導体素子で
は、電極ー半導体層間のオーミック抵抗が大幅に低減し
た。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、ｐーＧａＮからなる半導
体層ー各種金属製電極間の接触抵抗率（黒塗り四角で示
す。）と、半導体層と電極との間にｐーＩｎＧａＮから
なるコンタクト層を介在させたときの同じく接触抵抗率
（黒塗り丸で示す。）とを比較したものである。ここ
で、コンタクト層ｐーＩｎYＧａ1-YＮにおけるインジウ
ムの配合量Ｙは０．２、アクセプタはマグネシウムであ
ってその濃度は１．０ X １０20/cm3である。コンタク
ト層の膜厚は１０ｎｍである。コンタクト層と半導体層
は電子線照射によりともにｐ伝導型化された。電極は蒸
着により実施例のコンタクト層及び比較例の半導体層へ
それぞれ積層した。
体層ー各種金属製電極間の接触抵抗率（黒塗り四角で示
す。）と、半導体層と電極との間にｐーＩｎＧａＮから
なるコンタクト層を介在させたときの同じく接触抵抗率
（黒塗り丸で示す。）とを比較したものである。ここ
で、コンタクト層ｐーＩｎYＧａ1-YＮにおけるインジウ
ムの配合量Ｙは０．２、アクセプタはマグネシウムであ
ってその濃度は１．０ X １０20/cm3である。コンタク
ト層の膜厚は１０ｎｍである。コンタクト層と半導体層
は電子線照射によりともにｐ伝導型化された。電極は蒸
着により実施例のコンタクト層及び比較例の半導体層へ
それぞれ積層した。
【０００９】図１の結果から、コンタクト層を設けるこ
とにより、ｐーＧａＮ半導体層ー金属電極間の抵抗が１
／２乃至１／５に低下することがわかった。特に、プラ
チナ及びニッケルで電極を形成したときの低下率が大き
いことがわかった。プラチナ合金及びニッケル合金にお
いても同様の傾向があるものと考えられる。
とにより、ｐーＧａＮ半導体層ー金属電極間の抵抗が１
／２乃至１／５に低下することがわかった。特に、プラ
チナ及びニッケルで電極を形成したときの低下率が大き
いことがわかった。プラチナ合金及びニッケル合金にお
いても同様の傾向があるものと考えられる。
【００１０】以下、本発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。実施例の半導体素子１０
は、図２に示すとおり、ダブルへテロ接合を有する発光
ダイオードである。この半導体素子は、サファイア基板
１の上に膜厚が５０ｎｍのＡｌＮ製のバッファ層２が形
成されている。このバッファ層２の上には、順に、膜厚
約２０００ｎｍ、電子濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコ
ンドープトｎーＧａＮ層３、膜厚約２０００ｎｍ、電子
濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコンドープトｎー（Ａｌ
0.47Ｇａ0.53）0.9Ｉｎ0.1Ｎからなる下側クラッド層
４、膜厚約５００ｎｍのマグネシウム、亜鉛及びシリコ
ンドープトｐー（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.94Ｉｎ0.06Ｎから
なる発光層５、膜厚約１０００ｎｍ、ホール濃度２ X
１０17／ｃｍ3のマグネシウムドープトｐー（Ａｌ0.47
Ｇａ0.53）0.9Ｉｎ0.1Ｎからなる上側クラッド層６が形
成されている。上下のクラッド層４及び６には金属電極
７、８がそれぞれ接続されている。上側クラッド層６と
金属電極７との間にはコンタクト層１１が形成されてい
る。素子１０において電極７と電極８とは溝９により絶
縁分離されている。
き図面を参照して説明する。実施例の半導体素子１０
は、図２に示すとおり、ダブルへテロ接合を有する発光
ダイオードである。この半導体素子は、サファイア基板
１の上に膜厚が５０ｎｍのＡｌＮ製のバッファ層２が形
成されている。このバッファ層２の上には、順に、膜厚
約２０００ｎｍ、電子濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコ
ンドープトｎーＧａＮ層３、膜厚約２０００ｎｍ、電子
濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコンドープトｎー（Ａｌ
0.47Ｇａ0.53）0.9Ｉｎ0.1Ｎからなる下側クラッド層
４、膜厚約５００ｎｍのマグネシウム、亜鉛及びシリコ
ンドープトｐー（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.94Ｉｎ0.06Ｎから
なる発光層５、膜厚約１０００ｎｍ、ホール濃度２ X
１０17／ｃｍ3のマグネシウムドープトｐー（Ａｌ0.47
Ｇａ0.53）0.9Ｉｎ0.1Ｎからなる上側クラッド層６が形
成されている。上下のクラッド層４及び６には金属電極
７、８がそれぞれ接続されている。上側クラッド層６と
金属電極７との間にはコンタクト層１１が形成されてい
る。素子１０において電極７と電極８とは溝９により絶
縁分離されている。
【００１１】図３は上側クラッド層６、第１のコンタク
ト層１１及び電極７の拡大断面図である。第１のコンタ
クト層１１はマグネシウムドープトｐーＩｎYＧａ1-YＮ
半導体から構成される。コンタクト層１１は上側クラッ
ド層６に比べてバンドギャップが小さくされている。バ
ンドギャップを小さくするために、コンタクト層１１は
上側クラッド層６に比べて、インジウムの配合割合が大
きくされている。上側クラッド層６におけるインジウム
の割合は１０％であるところ、コンタクト層１１におい
ては、インジウムの割合が１５％（Ｙ＝０．１５）とさ
れている。また、コンタクト層１１の膜厚は１０ｎｍで
ある。コンタクト層１１はマグネシウムが１．０ X １
０20/ cm3に添加されている。
ト層１１及び電極７の拡大断面図である。第１のコンタ
クト層１１はマグネシウムドープトｐーＩｎYＧａ1-YＮ
半導体から構成される。コンタクト層１１は上側クラッ
ド層６に比べてバンドギャップが小さくされている。バ
ンドギャップを小さくするために、コンタクト層１１は
上側クラッド層６に比べて、インジウムの配合割合が大
きくされている。上側クラッド層６におけるインジウム
の割合は１０％であるところ、コンタクト層１１におい
ては、インジウムの割合が１５％（Ｙ＝０．１５）とさ
れている。また、コンタクト層１１の膜厚は１０ｎｍで
ある。コンタクト層１１はマグネシウムが１．０ X １
０20/ cm3に添加されている。
【００１２】第１のコンタクト層１１の膜厚、インジウ
ムの配合割合及びマグネシウムのドープ量はクラッド層
６と電極７との間に要求される抵抗に応じて適宜調整さ
れる。第１のコンタクト層の膜厚は１〜５０ｎｍとする
ことが好ましい。１ｎｍより薄いコンタクト層１１を均
一に形成することは非常に困難であり、膜厚を５０ｎｍ
より厚くすると、コンタクト層１１自体の膜抵抗が無視
できなくなる。インジウムの配合量は５〜４０％（Ｙ＝
０．０５〜０．４）とすることが好ましく、更に好まし
くは１０〜２０％（Ｙ＝０．１〜０．２）である。マグ
ネシウムのドープ量は５ X １０19〜１ X １０22/ cm3
とすることが好ましく、更に好ましくは５ X １０19〜
１ X １０20/ cm3である。
ムの配合割合及びマグネシウムのドープ量はクラッド層
６と電極７との間に要求される抵抗に応じて適宜調整さ
れる。第１のコンタクト層の膜厚は１〜５０ｎｍとする
ことが好ましい。１ｎｍより薄いコンタクト層１１を均
一に形成することは非常に困難であり、膜厚を５０ｎｍ
より厚くすると、コンタクト層１１自体の膜抵抗が無視
できなくなる。インジウムの配合量は５〜４０％（Ｙ＝
０．０５〜０．４）とすることが好ましく、更に好まし
くは１０〜２０％（Ｙ＝０．１〜０．２）である。マグ
ネシウムのドープ量は５ X １０19〜１ X １０22/ cm3
とすることが好ましく、更に好ましくは５ X １０19〜
１ X １０20/ cm3である。
【００１３】電極７はＮｉ、Ｎｉ合金、Ｐｔ又はＰｔ合
金等のＧａＮ系半導体の電極として好ましい金属で形成
される。４００〜８００℃で熱処理することにより電極
７は、第１のコンタクト層の材料と合金化され、電極７
ー上側クラッド層６間の抵抗が更に低下する。上記の熱
処理は上側クラッド層６及びコンタクト層１１をｐ型化
するときの熱処理と同時に行うことができる。
金等のＧａＮ系半導体の電極として好ましい金属で形成
される。４００〜８００℃で熱処理することにより電極
７は、第１のコンタクト層の材料と合金化され、電極７
ー上側クラッド層６間の抵抗が更に低下する。上記の熱
処理は上側クラッド層６及びコンタクト層１１をｐ型化
するときの熱処理と同時に行うことができる。
【００１４】図２の実施例において、各半導体層のＡｌ
とＩｎはこれが含まれなくてもよい。コンタクト層にお
いては更にＡｌは配合することができる。
とＩｎはこれが含まれなくてもよい。コンタクト層にお
いては更にＡｌは配合することができる。
【００１５】半導体素子１０は有機金属化合物気相成長
法（以下、「ＭＯＶＰＥ」と記す。）により製造され
る。用いるガスは、ＮＨ3、キャリアガスとしてのＨ2又
はＮ2、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3）（以
下、「ＴＭＧ」と記す。）、トリメチルアルミニウム
（Ａｌ（ＣＨ3）3）（以下、「ＴＭＡ」と記す。）、ト
リメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3）3）（以下、「ＴＭ
Ｉ」と記す。）、ジエチルジンク（以下、「ＤＥＺ」と
記す。）、シラン（ＳｉＨ4）及びシクロペンタジエン
マグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5Ｈ5）2）（以下、「ＣＰ2Ｍ
ｇ」と記す。）である。
法（以下、「ＭＯＶＰＥ」と記す。）により製造され
る。用いるガスは、ＮＨ3、キャリアガスとしてのＨ2又
はＮ2、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3）（以
下、「ＴＭＧ」と記す。）、トリメチルアルミニウム
（Ａｌ（ＣＨ3）3）（以下、「ＴＭＡ」と記す。）、ト
リメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3）3）（以下、「ＴＭ
Ｉ」と記す。）、ジエチルジンク（以下、「ＤＥＺ」と
記す。）、シラン（ＳｉＨ4）及びシクロペンタジエン
マグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5Ｈ5）2）（以下、「ＣＰ2Ｍ
ｇ」と記す。）である。
【００１６】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
a面を主面とする単結晶サファイア基板１を周知のＭＯ
ＶＰＥ装置の反応室内のサセプタに装着する（例えば、
特公平５ー７３２５１号公報参照）。次に、常圧でH2を
流速２ liter/min で反応室に流しながら温度１１００
℃でサファイア基板１を気相エッチングする。
a面を主面とする単結晶サファイア基板１を周知のＭＯ
ＶＰＥ装置の反応室内のサセプタに装着する（例えば、
特公平５ー７３２５１号公報参照）。次に、常圧でH2を
流速２ liter/min で反応室に流しながら温度１１００
℃でサファイア基板１を気相エッチングする。
【００１７】次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ
2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、ＴＭＡを
１．８ X １０ー5 mol/min で供給してＡｌＮのバッファ
層２を約５０ｎｍの厚さに形成する。次にサファイア基
板１の温度を１１５０℃に保持し、膜厚約２２００ｎ
ｍ、電子濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコンドープトｎ
−ＧａＮからなる層３を形成する。
2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、ＴＭＡを
１．８ X １０ー5 mol/min で供給してＡｌＮのバッファ
層２を約５０ｎｍの厚さに形成する。次にサファイア基
板１の温度を１１５０℃に保持し、膜厚約２２００ｎ
ｍ、電子濃度２ X １０18／ｃｍ3のシリコンドープトｎ
−ＧａＮからなる層３を形成する。
【００１８】以下、亜鉛（Ｚｎ）とシリコン（Ｓｉ）を
発光中心として発光ピーク波長を４３０ｎｍに設定した
場合の発光層５（アクティブ層）及びクラッド層４、６
の組成及び層形成条件を説明する。層３の形成に続い
て、サファイア基板１の温度を８５０℃に保持し、Ｈ2
又はＮ2を１０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、Ｔ
ＭＧを１．１２ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７
X １０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．１ X １０ー4 mol/min
及びシランを導入し、膜厚約５００ｎｍ、電子濃度１ X
１０18／ｃｍ3のシリコンドープト（Al0.47Ga0.53）
0.9In0.1Nからなる下側クラッド層４を形成する。
発光中心として発光ピーク波長を４３０ｎｍに設定した
場合の発光層５（アクティブ層）及びクラッド層４、６
の組成及び層形成条件を説明する。層３の形成に続い
て、サファイア基板１の温度を８５０℃に保持し、Ｈ2
又はＮ2を１０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、Ｔ
ＭＧを１．１２ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７
X １０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．１ X １０ー4 mol/min
及びシランを導入し、膜厚約５００ｎｍ、電子濃度１ X
１０18／ｃｍ3のシリコンドープト（Al0.47Ga0.53）
0.9In0.1Nからなる下側クラッド層４を形成する。
【００１９】続いて、温度を８５０℃に保持し、Ｈ2又
はＮ2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、ＴＭ
Ｇを１．５３ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７ X
１０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．０２ X １０ー4 mol/mi
n、ＣＰ2Ｍｇを２ X １０ー4 mol/min、ＤＥＺを２ X １
０ー7 mol/min、及びシランを１０ X １０ー9 mol/min導
入し、膜厚約５００ｎｍのマグネシウム、亜鉛及びシリ
コンドープト（Al0.3Ga0.7）0.94In0.06Nからなる発光
層５を形成する。この状態で発光層５はまだ高抵抗であ
る。この発光層５におけるマグネシウムの濃度は１ X
１０19／ｃｍ3、亜鉛の濃度は５ X １０18／ｃｍ3、シ
リコンの濃度は１ X １０18／ｃｍ3である。
はＮ2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、ＴＭ
Ｇを１．５３ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７ X
１０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．０２ X １０ー4 mol/mi
n、ＣＰ2Ｍｇを２ X １０ー4 mol/min、ＤＥＺを２ X １
０ー7 mol/min、及びシランを１０ X １０ー9 mol/min導
入し、膜厚約５００ｎｍのマグネシウム、亜鉛及びシリ
コンドープト（Al0.3Ga0.7）0.94In0.06Nからなる発光
層５を形成する。この状態で発光層５はまだ高抵抗であ
る。この発光層５におけるマグネシウムの濃度は１ X
１０19／ｃｍ3、亜鉛の濃度は５ X １０18／ｃｍ3、シ
リコンの濃度は１ X １０18／ｃｍ3である。
【００２０】続いて、温度を１１００℃に保持し、Ｈ2
又はＮ2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、Ｔ
ＭＧを１．１２ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７
X １０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．１ X １０ー4 mol/mi
n、ＣＰ2Ｍｇを２ X １０ー4 mol/min導入し、膜厚約１
０００ｎｍのマグネシウムドープト（Al0.47Ga0.53）
0.9In0.1Nからなる上側クラッド層６を形成する。この
状態で上側クラッド層６はまだ抵抗率１０8Ωｃｍ以上
の絶縁体である。この上側クラッド層６におけるマグネ
シウムの濃度は１ X １０20／ｃｍ3である。
又はＮ2を２０ liter/min、ＮＨ3を１０ liter/min、Ｔ
ＭＧを１．１２ X １０ー4 mol/min、ＴＭＡを０．４７
X １０ー4 mol/min、ＴＭＩを０．１ X １０ー4 mol/mi
n、ＣＰ2Ｍｇを２ X １０ー4 mol/min導入し、膜厚約１
０００ｎｍのマグネシウムドープト（Al0.47Ga0.53）
0.9In0.1Nからなる上側クラッド層６を形成する。この
状態で上側クラッド層６はまだ抵抗率１０8Ωｃｍ以上
の絶縁体である。この上側クラッド層６におけるマグネ
シウムの濃度は１ X １０20／ｃｍ3である。
【００２１】引き続き、ＴＭＩとＣＰ2Ｍｇの導入条件
をそれぞれ０．２ X １０ー4 mol/min、２ X １０ー3 mol
/min と変更し、膜厚約１０ｎｍのマグネシウムドープ
トGa0.85In0.15N からなるコンタクト層１１を形成す
る。このコンタクト層１１のマグネシウムドープ量は１
X １０20／ｃｍ3であって、この層もまだ高抵抗の絶縁
体である。
をそれぞれ０．２ X １０ー4 mol/min、２ X １０ー3 mol
/min と変更し、膜厚約１０ｎｍのマグネシウムドープ
トGa0.85In0.15N からなるコンタクト層１１を形成す
る。このコンタクト層１１のマグネシウムドープ量は１
X １０20／ｃｍ3であって、この層もまだ高抵抗の絶縁
体である。
【００２２】次に、反射電子回折装置を用いて、コンタ
クト層１１、上側クラッド層６及び発光層５へ一様に電
子線を照射する。電子線の照射条件は、加速電圧約１０
ｋＶ、試料電流１μＡ、ビーム移動速度０．２mm/sec、
ビーム径６０μmΦ、真空度５．０ X １０ー5Torrであ
る。この電子線の照射によりコンタクト層１１、上側ク
ラッド層６及び発光層５はともにｐ伝導型となる。この
ようにして、図４に示す多層構造の半導体ウエハを得
る。
クト層１１、上側クラッド層６及び発光層５へ一様に電
子線を照射する。電子線の照射条件は、加速電圧約１０
ｋＶ、試料電流１μＡ、ビーム移動速度０．２mm/sec、
ビーム径６０μmΦ、真空度５．０ X １０ー5Torrであ
る。この電子線の照射によりコンタクト層１１、上側ク
ラッド層６及び発光層５はともにｐ伝導型となる。この
ようにして、図４に示す多層構造の半導体ウエハを得
る。
【００２３】以下に述べる図５乃至図９は、説明の都合
上、半導体ウエハ上の１つの素子を示す。実際にはこの
素子がウエハ上において二次元的に繰り返されており、
最終的に各素子は切り離されることとなる。
上、半導体ウエハ上の１つの素子を示す。実際にはこの
素子がウエハ上において二次元的に繰り返されており、
最終的に各素子は切り離されることとなる。
【００２４】図５に示す通り、コンタクト層１１の上に
スパッタリングによりＳｉＯ2層２１を約２０μmの厚さ
に形成する。次に、ＳｉＯ2層２１上にフォトレジスト
２２を塗布する。そして、ファトリソグラフにより、コ
ンタクト層１１上において、下側クラッド層４に至るよ
うに形成される孔２５に対応する電極形成部位Ａとこの
電極形成部位Ａをコンタクト層１１に接続される電極７
から絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォトレジス
トを除去する。
スパッタリングによりＳｉＯ2層２１を約２０μmの厚さ
に形成する。次に、ＳｉＯ2層２１上にフォトレジスト
２２を塗布する。そして、ファトリソグラフにより、コ
ンタクト層１１上において、下側クラッド層４に至るよ
うに形成される孔２５に対応する電極形成部位Ａとこの
電極形成部位Ａをコンタクト層１１に接続される電極７
から絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォトレジス
トを除去する。
【００２５】次に、図６に示すように、フォトレジスト
２２で被覆されていないＳｉＯ2層２１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去する。その後、図７に示すよう
に、フォトレジスト２２及びＳｉＯ2層２１によって覆
われていない部位のコンタクト層１１とその下の上側ク
ラッド層６及び発光層５、更には下側クラッド層４の一
部を、真空度０．０４Torr、高周波電力０．４４W/c
m2、BCl3ガスを１０ml/minの割合で供給しドライエッチ
ングした後、さらにＡｒでドライエッチングする。この
工程で、下側クラッド層４に対する電極取り出しのため
の孔２５と絶縁分離のための溝９が形成される。
２２で被覆されていないＳｉＯ2層２１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去する。その後、図７に示すよう
に、フォトレジスト２２及びＳｉＯ2層２１によって覆
われていない部位のコンタクト層１１とその下の上側ク
ラッド層６及び発光層５、更には下側クラッド層４の一
部を、真空度０．０４Torr、高周波電力０．４４W/c
m2、BCl3ガスを１０ml/minの割合で供給しドライエッチ
ングした後、さらにＡｒでドライエッチングする。この
工程で、下側クラッド層４に対する電極取り出しのため
の孔２５と絶縁分離のための溝９が形成される。
【００２６】次に、図８に示すように、コンタクト層１
１の上に残っているＳｉＯ2層２１をフッ化水素酸で除
去する。続いて、図９に示すように、試料の上全面に、
Ｎｉ層２３を蒸着する。これにより、孔２５には下側ク
ラッド層４へ電気的に接続するＮｉ層２３が形成され
る。そして、Ｎｉ層２３の上にフォトレジスト２４を塗
布して、フォトリソグラフによりそのフォトレジスト２
４を所定形状にパターン形成して、下側クラッド層４及
びコンタクト層１１に対する電極上の部分が残るように
する。
１の上に残っているＳｉＯ2層２１をフッ化水素酸で除
去する。続いて、図９に示すように、試料の上全面に、
Ｎｉ層２３を蒸着する。これにより、孔２５には下側ク
ラッド層４へ電気的に接続するＮｉ層２３が形成され
る。そして、Ｎｉ層２３の上にフォトレジスト２４を塗
布して、フォトリソグラフによりそのフォトレジスト２
４を所定形状にパターン形成して、下側クラッド層４及
びコンタクト層１１に対する電極上の部分が残るように
する。
【００２７】次に、パターン形成されたフォトレジスト
２４をマスクとしてＮｉ層２３の露出した部分を硝酸系
エッチング液でエッチングする。このとき、絶縁分離の
ための溝９に蒸着されいたＮｉ層１３は完全に除去され
る。そして、フォトレジスト２４をアセトンで除去す
る。これにより、図２に示した半導体素子１０が得られ
る。
２４をマスクとしてＮｉ層２３の露出した部分を硝酸系
エッチング液でエッチングする。このとき、絶縁分離の
ための溝９に蒸着されいたＮｉ層１３は完全に除去され
る。そして、フォトレジスト２４をアセトンで除去す
る。これにより、図２に示した半導体素子１０が得られ
る。
【００２８】電極−半導体層間の抵抗を低減するための
コンタクト層は電極８と下側クラッド層４との間にも設
けることができる。このコンタクト層も３族窒化物半導
体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）で形成さ
れ、そのスペックは上で説明したコンタクト層１１と同
一である。但し、不純物としてマグネシウムの代わりに
シリコンがドープされる。シリコンのドープ量は１ X
１０18〜５ X １０19/ cm3 とすることが好ましく、更
に好ましくは５ X １０18 〜 １ X １０19/ cm3 であ
る。
コンタクト層は電極８と下側クラッド層４との間にも設
けることができる。このコンタクト層も３族窒化物半導
体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=0,X=Y=0を含む）で形成さ
れ、そのスペックは上で説明したコンタクト層１１と同
一である。但し、不純物としてマグネシウムの代わりに
シリコンがドープされる。シリコンのドープ量は１ X
１０18〜５ X １０19/ cm3 とすることが好ましく、更
に好ましくは５ X １０18 〜 １ X １０19/ cm3 であ
る。
【００２９】上記では、ダブルへテロ型の発光素子を３
族窒化物半導体素子の例に採り説明したが、ｐｎ接合
型、シングルヘテロ型、超格子型、その他の３族窒化物
半導体素子に本発明を適用できることはいうまでもな
い。本発明の技術的範囲は上記実施例の記載に何ら限定
されるものではない。
族窒化物半導体素子の例に採り説明したが、ｐｎ接合
型、シングルヘテロ型、超格子型、その他の３族窒化物
半導体素子に本発明を適用できることはいうまでもな
い。本発明の技術的範囲は上記実施例の記載に何ら限定
されるものではない。
【図１】図１は本発明のコンタクト層を設けたときとそ
うでないときの３族窒化物半導体層ー金属電極間の接触
抵抗率の差を示すグラフ図。
うでないときの３族窒化物半導体層ー金属電極間の接触
抵抗率の差を示すグラフ図。
【図２】図２は本発明の実施例の半導体素子の構成を示
す断面図。
す断面図。
【図３】図３は実施例の半導体素子の要部拡大断面図。
【図４】図４は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【図５】図５は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【図６】図６は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【図７】図７は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【図８】図８は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【図９】図９は実施例の半導体素子の製造方法を示す断
面図。
面図。
【符号の説明】 ４、６ ３族窒化物半導体層 ７、８ 金属電極 １０ 半導体素子 １１ コンタクト層
フロントページの続き (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 山崎 史郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 梅崎 潤一 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 森 朋彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小澤 隆弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大脇 健史 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 多賀 康訓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 ３族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=
0,Y=0,X=Y=0を含む）層と、 金属電極と、 前記半導体層と前記金属電極との間に設けられるコンタ
クト層であって、そのバンドギャップが前記半導体層の
バンドギャップよりも小さく、かつその厚さが１〜５０
ｎｍである３族窒化物半導体（AlXInYGa1-X-YＮ;X=0,Y=
0,X=Y=0を含む）製のコンタクト層とを備えてなる３族
窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記コンタクト層は前記半導体層と同じ
伝導型の化合物半導体層であって、インジウムの配合量
Ｙが０．０５〜０．４である請求項１に記載の３族窒化
物半導体素子。 - 【請求項３】 前記半導体層はｐ伝導型であり、前記コ
ンタクト層はマグネシウムが５ X １０19〜１ X １０22
/ cm3 に添加されたｐ伝導型の化合物半導体層である請
求項１に記載の３族窒化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記半導体層はｎ伝導型であり、前記コ
ンタクト層はシリコンが１ X １０18〜５ X １０19/ cm
3 に添加されたｎ伝導型の化合物半導体層である請求項
１に記載の３族窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記半導体層はｐ伝導型であり、前記コ
ンタクト層はＩｎＧａＮであり、前記金属電極はニッケ
ル、ニッケル合金、プラチナ又はプラチナ合金である請
求項１ないし３に記載の３族窒化物半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24138496A JPH1065216A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | ３族窒化物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24138496A JPH1065216A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | ３族窒化物半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065216A true JPH1065216A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=17073490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24138496A Pending JPH1065216A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | ３族窒化物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1065216A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061971A1 (ja) | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | ｐ型窒化物半導体構造及びバイポーラトランジスタ |
| JP2009152644A (ja) * | 1998-05-08 | 2009-07-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 化合物半導体薄膜のｐ型への活性化方法 |
-
1996
- 1996-08-22 JP JP24138496A patent/JPH1065216A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152644A (ja) * | 1998-05-08 | 2009-07-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 化合物半導体薄膜のｐ型への活性化方法 |
| WO2004061971A1 (ja) | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | ｐ型窒化物半導体構造及びバイポーラトランジスタ |
| US7804106B2 (en) | 2003-01-06 | 2010-09-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | P-type nitride semiconductor structure and bipolar transistor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040218 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040521 |