JPH11121804A - 半導体発光素子用の電極 - Google Patents

半導体発光素子用の電極

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体側に形成された金属薄膜と該金属薄膜
の上部に形成された金属酸化物薄膜とを有する透光性電
極と金属薄膜よりなるワイヤボンド用のパッド電極とか
らなる半導体発光素子用の電極において、透光性電極と
パッド電極との電気的接触を確実に得ることができ、か
つ、電極下での発光を有効に取り出すことのできる構造
の電極を提供する。さらに、電極とワイヤの接着強度を
改良した電極を提供する。 【解決手段】 透光性電極の一部をパッド電極上の少な
くとも一部に重ねて形成する。特に透光性電極をパッド
電極上の全面を覆って形成し、パッド電極と重なった部
分の透光性電極の金属酸化物薄膜を除去する。さらに、
パッド電極と重なった部分の透光性電極の金属酸化物薄
膜を除去し、その部分に金線との接着性に優れる金属を
積層する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子に
用いられる電極に係わり、特に透光性の第１の電極とワ
イヤボンド用の第２の電極とからなる半導体発光素子用
の電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、短波長光発光素子用の半導体材料
としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。
ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとし
て、種々の酸化物基板や III−Ｖ族化合物半導体を基板
として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ
法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形
成される。
【０００３】サファイア基板等の電気的に絶縁体である
基板を用いた発光素子では、ＧａＡｓ、ＧａＰ等の半導
体基板を使用した発光素子とは異なり、基板裏面に電極
を設けることができない。よって、正、負一対の電極を
発光素子の同じ面に形成する必要がある。
【０００４】また、ＧａＮ系化合物半導体材料の特性と
しては、横方向への電流拡散が小さい。原因は、エピタ
キシャル結晶中に多く存在する基板から表面へ貫通する
転位の存在であることが考えられるが、詳しいことは判
っていない。この特性のため、ＧａＮ系化合物半導体材
料を用いた発光素子では、電極を形成して通電発光させ
た場合でも、発光領域は電極直下に限定され電極の周囲
には広がりにくい。したがって発光領域は電極直下に限
られるため、透光性の電極を用いて、電極を通して発光
を上方に取り出す技術が開示されている（特開平６−３
１４８２２）。
【０００５】ここで、透光性の電極は透光性で導電性を
有する金属酸化物薄膜や金属薄膜などで形成されるが、
金属酸化物薄膜は金線との接着性が悪いため、また金属
薄膜は膜としての強度が小さいため、一般に透光性の電
極には直接外部から電流を注入するためのワイヤを結線
することができない。そのためこの透光性の電極とは別
に、透光性の電極と電気的に導通したワイヤボンド用の
パッド電極を形成し、ここにワイヤを結線して外部から
の電流を透光性の電極に通じる構造の電極が一般に用い
られている。例として特開平６−３１４８２２で開示さ
れた電極の断面構造を図１に示す。図１で１、２はそれ
ぞれ透光性の電極およびパッド電極である。
【０００６】図１に示すような構成を持つ電極におい
て、従来透光性電極１を金属の薄膜で形成した場合に、
半導体と電極金属との接触特性の向上を目的とした熱処
理の際に該金属薄膜が液滴状に凝集して塊となり、薄膜
としての連続性を失う「ボールアップ」と呼ばれる現象
が起きていた。そこで我々は、これを抑えるために該金
属薄膜の上に透明な金属酸化物からなる薄膜を形成する
技術を開発した（特願平９−１１８３１５）。
【０００７】また、図１に示すパッド電極２は、通常Ａ
ｕやＡｌなどの金属により１μｍ程度の厚い膜厚で形成
される。そのためパッド電極２は透光性を持たず、パッ
ド電極の直下で発生した発光はパッド電極に遮られて外
部に取り出すことができない。従って、パッド電極の直
下の部分の半導体には電流を注入せず、その分の電流を
透光性の電極に流すような構造とすることが半導体発光
素子の発光輝度の向上につながる。そのための素子構造
として、我々はパッド電極の下面において半導体と接触
する金属として、透光性の電極の下面において半導体と
接触する金属よりも接触抵抗値の高い金属を選択して形
成した電極という技術を開発した（特願平９−２３６１
１７）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の透光性電極にお
いては、図１に示したようにパッド電極を透光性の電極
の上に形成する構造が一般的であった。しかし、この様
な構造とした場合には、透光性電極の最上層とパッド電
極の下面の金属との間の接着性が低いと、電極作製の工
程でパッド電極が剥がれて落ちてしまうことがあった。
【０００９】また、我々が特願平９−１１８３１５にお
いて開示したように透光性電極を半導体側から順に金属
および金属酸化物という層構造で形成した場合には、一
般に表面側の金属酸化物薄膜には導電性がないため、図
１に示したように透光性電極の上に金属のパッド電極を
形成する構造では、パッド電極と透光性電極の間の導通
を図ることができず、透光性電極に電流を流すことがで
きなかった。このため、該金属酸化物薄膜として導電性
の金属酸化物を用いることが考えられるが、その場合で
も金属酸化物の抵抗率は一般に金属よりも大きいため発
光素子の駆動電圧が高くなってしまうという欠点があっ
た。
【００１０】さらに図１に示した構造の電極では、前述
の特願平９−２３６１１７で示したような半導体と接触
する金属をパッド電極と透光性の電極とで異なる金属と
することができなかった。すなわち、透光性の電極上に
パッド電極を形成した場合、パッド電極下で半導体と接
触する金属は透光性電極の材料と同じであり、パッド電
極と透光性電極でそれぞれ望まれる電気特性を有する金
属を選択して使用することができなかった。
【００１１】そこで上記の問題点を解決するため、透光
性電極の一部に半導体表面が露出した「窓部」を形成
し、その部分にパッド電極を形成してパッド電極と半導
体とを直接接触させる技術が公開されている（特開平７
−９４７８２）。この技術に係わる電極の構造を図２に
示す。図２において１は透光性電極である。透光性電極
１には窓部３が形成されており、該窓部３にパッド電極
２が形成されている。
【００１２】図２に示した構造の電極では、透光性電極
において半導体と接触する金属とパッド電極において半
導体と接触する金属とを別の材料にすることができる。
これにより、パッド電極で半導体と接触する金属を半導
体との接着性が強くかつ半導体との接触抵抗が高い金属
とし、透光性電極で半導体と接触する金属を半導体の接
触抵抗が低い金属とすることが可能となった。
【００１３】しかしながら、我々が特願平９−１１８３
１５において採用したように透光性電極の表面を金属酸
化物薄膜とした場合、図２に示した構造の電極では、表
面の金属酸化物は導電性が低いため、透光性電極の金属
層とパッド電極との電気的接触はわずかに透光性電極の
金属層の側面において成されるのみである。さらに例え
ば透光性電極において金属酸化物層が金属層の縁よりわ
ずかでも張り出した形状となっていると、パッド電極を
蒸着により形成する際に透光性電極とパッド電極との側
面での電気接触がうまく得られないことがあった。
【００１４】また、図２に示す構造を持つ電極を形成し
た場合、パッド電極２の下において、図２に４で示すよ
うな、透光性電極１から半導体に電流が注入される領域
が存在する。この領域４からの発光は外部に取り出すこ
とができないので、図２に示す電極構造は、発光の効率
的な取り出しができない。
【００１５】従って本発明の目的は、半導体側に形成さ
れた金属薄膜と該金属薄膜の上部に形成された金属酸化
物薄膜とを有する透光性の第１の電極（透光性電極）と
金属薄膜よりなるワイヤボンド用の第２の電極（パッド
電極）とからなる半導体発光素子用の電極において、第
１の電極の金属層と第２の電極との電気的接触を確実に
得ることができ、かつ、電極下での発光を有効に取り出
すことのできる構造の電極を提供することにある。さら
に本発明は、上記の電極において、電極とワイヤの接着
強度を改良した電極を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体側に形
成された金属薄膜と該金属薄膜の上部に形成された金属
酸化物薄膜とを有する透光性の第１の電極と金属薄膜よ
りなるワイヤボンド用の第２の電極とからなる半導体発
光素子用の電極において、前記第１の電極の一部を前記
第２の電極上の少なくとも一部に重ねて形成したことを
特徴とする。上記の半導体発光素子用の電極において
は、第１の電極において半導体と接触する金属として、
第２の電極において半導体と接触する金属よりも、半導
体に対する単位面積当たりの接触抵抗の小さい金属を用
いることが好ましい。
【００１７】また本発明は、上記の半導体発光素子用の
電極において、第１の電極が第２の電極上の全面を覆っ
て形成されていることが好ましい。特に上記の半導体発
光素子用の電極においては、第２の電極と重なった部分
の第１の電極の金属酸化物薄膜を除去することが好まし
い。さらに上記の半導体発光素子用の電極において、第
２の電極と重なった部分の第１の電極の金属酸化物薄膜
を除去し、その部分に金線との接着性に優れる金属を積
層することが好ましい。
【００１８】本発明は半導体がＧａＮ系化合物半導体で
ある場合に特に有効に用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、透光性の第１の電極と
ワイヤボンド用の第２の電極とからなる半導体発光素子
用の電極に関する。透光性の第１の電極は、半導体側に
形成された金属薄膜と該金属薄膜の上部に形成された金
属酸化物薄膜とを有する多層膜によって形成される。す
なわち上記の第１の電極は、膜厚をおよそ１〜１００ｎ
ｍと薄く形成された金属からなる薄膜の上に、保護層と
して透光性の金属酸化物膜を形成した構造を用いる。金
属薄膜や金属酸化物薄膜は、それぞれ数種類の金属或い
は金属酸化物の層からなる多層構造とすることができ
る。金属薄膜を形成する金属は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｉｎなどから選ぶことができ
る。また、これらのうちのいくつかを混ぜ合わせた合金
を用いることもできるし、これらのうちのいくつかを積
層して多層構造とすることもできる。また、これらの金
属に対し、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇなどを不純物として
添加したものを用いても良い。また金属酸化物薄膜の材
料には、透光性であることが良く知られた、ＳｉＯ2、
ＮｉＯ、ＴｉＯ2 、ＳｎＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｃｕ2 Ｏ、ＭｇＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 やそのいくつかを混
合した金属酸化物を用いることができる。金属酸化物薄
膜の厚さはおよそ１〜１０００ｎｍが好ましい。また、
金属酸化物薄膜は、異なった金属酸化物の多層膜として
も良い。
【００２０】また上記の第２の電極を形成する金属材料
としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｉｎなどの金属を用いることができる。また、これ
らのうち何種類かを混合した合金や、これらの金属にＢ
ｅ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇなどを不純物として添加させたも
のを用いても良い。また、第２の電極は１種類の金属か
らなる単層として形成できるだけではなく、いくつかの
金属からなる層を組み合わせた多層膜として形成するこ
ともできる。第２の電極を多層膜とし、半導体と接触す
る側に第１の電極の半導体側の金属材料よりも高い接触
抵抗を示す材料を用いることは、半導体発光素子の発光
強度の向上のために有効であり、また第２の電極の表面
の層としてＡｕ、Ａｌ、Ｎｉなどを用いることは、電極
とワイヤの接着性の向上の為に有効である。また第２の
電極は、ワイヤボンドの際の衝撃を緩和し半導体をその
際のダメージから守るために、膜厚を０．７μｍ以上と
することが望ましい。
【００２１】本発明は、半導体側に形成された金属薄膜
と該金属薄膜の上部に形成された金属酸化物薄膜とを有
する透光性の第１の電極と金属薄膜よりなるワイヤボン
ド用の第２の電極とからなる半導体発光素子用の電極に
おいて、前記第１の電極の一部を前記第２の電極上の少
なくとも一部に重ねて形成する。この結果、第１の電極
の下面の金属薄膜と第２の電極表面の金属薄膜とが接触
するので、第１の電極の最表面が金属酸化物薄膜で形成
されるため高抵抗であっても、両電極の電気的接触は良
好となる。また上記の構造の電極では、第１の電極で半
導体に接触する金属が半導体に対して接着性が悪い場合
でも、第２の電極の半導体に接触する金属に半導体に対
する接着性の良い金属を用いることにより、ワイヤボン
ドの際に半導体表面から第２の電極が剥がれてしまう事
を防止することができる。
【００２２】ここで、第１の電極において半導体と接触
する金属として、第２の電極において半導体と接触する
金属よりも、半導体に対する単位面積当たりの接触抵抗
の小さい金属を用いることが望ましい。特に第１の電極
の単位面積当たりの接触抵抗値が、第２の電極のそれよ
りも１／５以下の大きさであることが望ましい。このよ
うに第２の電極において半導体と接触する金属材料とし
て、半導体との接触抵抗の高い金属材料を用いることに
より、第２の電極の直下の半導体に電流が注入されるこ
とを防ぐことができる結果、半導体発光素子の発光強度
を向上することが出来る。
【００２３】また本発明に係わる構造の電極では、図２
に示した電極構造のように第２の電極（パッド電極）の
下に第１の電極（透光性電極）と半導体が接触する領域
がない。従って第２の電極の直下の半導体に電流が注入
されることを防ぐことが出来る結果、発光はすべて透光
性の第１の電極の下で起こり、発光を効率的に素子の外
部に取り出すことが可能である。
【００２４】また特に、本発明に係わる電極は、第２の
電極の全面を覆って第１の電極が形成されていることが
望ましい。第１の電極を第２の電極の全面を覆って形成
することにより、第１の電極と第２の電極の接着性の向
上を図ることができる。これによって第１の電極と第２
の電極の間の接着強度が小さい場合でも、第１の電極が
剥がれたり、捲れたりするのを防ぐことが出来る。ま
た、第１の電極と第２の電極の形成の際に両者の位置を
合わせる作業時において、多少両者の相対位置がずれた
としても、第２の電極の全面が第１の電極に重なってい
るため、第１の電極と第２の電極の接触に影響が生じな
い。さらに、一般的な超音波式のワイヤボンダーによる
ワイヤボンディングでは、ワイヤボンドの際の衝撃で第
２の電極上の第１の電極の薄い層が破壊されるため、第
２の電極の表面の層として金線との接着性に優れる金属
が形成されていれば、第２の電極にワイヤである金線を
結線することが可能である。
【００２５】しかし、一般に金属酸化物薄膜はワイヤで
ある金線との接着性に劣るため、上記の様に第１の電極
が第２の電極の全面を覆って形成されている場合には、
第２の電極と重なった部分の第１の電極の金属酸化物薄
膜を除去することが、電極と金線との接着を一層確実に
するために望ましい。第２の電極と重なった部分の第１
の電極については、その全層を除去する必要はなく、金
属酸化物薄膜のみを除去すればよい。また、第２の電極
と重なった部分の第１の電極の全部について金属酸化物
薄膜を除去する必要はなく、ワイヤボンドに必要な面積
分だけ金属酸化物薄膜を除去すればよい。特に、第１の
電極を構成する金属薄膜として金線との接着性に優れる
金属を使用している場合、酸化物薄膜を除去することで
第１の電極の金属薄膜が第２の電極の上面に露出され、
金線と電極を強固に接着させることが可能である。金線
と良好な接着性を有する金属とは、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉな
どである。
【００２６】なお、上記のように第１の電極の金属薄膜
として金線との接着性に優れる金属を用いている場合は
第１の電極の金属酸化物薄膜を除去することだけで金線
との接着性の改良を図ることができるが、該金属薄膜が
Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ以外の金属で形成されている場合に
は、金属薄膜を露出しただけでは、金線との接着性の改
良を図ることはできない。その場合には、上記のように
して露出させた第１の電極の金属層の上にＡｕ、Ａｌ、
Ｎｉなどの金線との接着性に優れる金属を積層すること
で金線と電極の接着性の向上を図ることができる。
【００２７】本発明に係わる電極は、第１の電極よりも
先に第２の電極を形成することで形成することが可能で
ある。第２の電極を積層する方法としては、蒸着法やス
パッタリング法を用いることができる。第２の電極を形
成する方法は、いわゆる「リフトオフ法」によっても構
わないし、一旦全面に金属薄膜を形成しておき、この金
属薄膜上にレジストにより所定の保護膜を形成し、エッ
チング液に含浸して露出した部分の金属薄膜を除去する
方法によっても構わない。
【００２８】同様に第１の電極を積層する方法として
も、蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。
また、第１の電極の上部に金属酸化物薄膜を形成する場
合、酸化物を蒸着法やスパッタリング法で直接形成する
方法や、蒸着やスパッタで酸化物となる金属の薄膜を形
成しておき、これを酸素を含む雰囲気中で熱処理するこ
とによって、金属薄膜を金属酸化物とする方法を用いる
ことができる。また、第１の電極を形成する方法として
も、第２の電極の形成方法と同様に、前述のリフトオフ
法によっても構わないし、エッチャント液によるエッチ
ングによる方法によっても構わない。
【００２９】また、第２の電極と重なった部分の第１の
電極の金属酸化物薄膜を除去し、その部分にＡｕ、Ａ
ｌ、Ｎｉなどの金線との接着性に優れる金属を積層する
場合も上記と同様の方法を用いることができる。
【００３０】また、一般に電極を形成後には熱処理を行
うことによって電極と半導体の間のオーミック接触を実
現する。この場合の通常の熱処理としては、温度を３０
０℃以上とし１分以上熱処理を行う条件が用いられる。
熱処理に際して炉内の圧力は常圧より低くても構わない
し、常圧でも良い。炉内の雰囲気ガスとしては、Ｎ2、
Ｏ2 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒなどから選ばれた一種類
の気体からなるガスや、それらの混合ガスを用いること
ができる。本発明の実施の際、第１の電極の金属酸化物
薄膜を金属薄膜を酸化雰囲気中で熱処理して金属酸化物
薄膜とする方法で形成するとき、金属薄膜を酸化するた
めの熱処理と上記のオーミック接触を実現するための熱
処理とを兼ねることができる。
【００３１】また、第２の電極と重なった部分の第１の
電極の金属酸化物薄膜を除去し、その部分にワイヤボン
ドに適する金属を積層する場合、第２の電極、第１の電
極の残存する層、最後に積層した金線との接着性に優れ
る層のそれぞれの間の接着性を上げるため、最後の層を
積層後熱処理を施すことが好ましい。この場合、第２の
電極上の各層の接着性を向上するための熱処理と、上記
の金属薄膜を酸化するための熱処理あるいはオーミック
接触を実現するための熱処理とを兼ねることができる。
【００３２】本発明に係わる半導体発光素子用電極は、
半導体発光素子において電極から横方向への電流拡散が
小さく、透光性の電極を必要とするＧａＮ系化合物半導
体の場合に、特に有効に用いることが出来る。ＧａＮ系
化合物半導体は一般にＡｌＧａＩｎＮで表すことが出来
る。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）本発明に係わる半導体発光素子用電極の一
例は、図３の断面図で示すような、サファイア基板上
に、ＡｌＮをバッファ層として、ｎ型ＧａＮ層、ＩｎＧ
ａＮ層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層を順に積層し
た半導体基板５のｐ型ＧａＮ層上に、基板側からＡｕＢ
ｅ層６、その上にＡｕ層７を積層した層構造からなる第
２の電極８、基板側からＡｕ層９、その上にＮｉＯ層１
０からなる第１の電極１１を形成して作製した電極であ
る。第１の電極１１の最表面に保護膜として用いたＮｉ
Ｏは導電性の酸化物として知られているが抵抗率は高い
ので、金属層を接触させても良好な導通は取れない。ま
た、第１の電極１１の下面に用いたＡｕ層９はｐ型Ｇａ
Ｎと良好なオーミック接触を実現する金属であり、第２
の電極８の下面に用いたＡｕＢｅ層６は、ｐ型ＧａＮと
高抵抗の接触を形成する合金である。なお、図３で、１
２はｎ側電極である。また図４は、図３で示した半導体
発光素子用電極の平面図であり、図中に８、１１で示し
た部分が本発明に係わる第２の電極および第１の電極で
ある。
【００３４】図３、図４に示した半導体発光素子用電極
は、次の手順で作製した。初めに、公知のフォトリソグ
ラフィー技術を用い、ｐ型ＧａＮ層上にＡｕＢｅ層６、
その上にＡｕ層７の構造よりなる第２の電極８を形成し
た。第２の電極８の形成においては、まず、半導体基板
５を真空蒸着装置に入れ、ｐ型ＧａＮ層上の全面に圧力
３×１０-6Ｔｏｒｒにおいて初めに１重量％のＢｅを含
むＡｕＢｅを３００ｎｍの厚さで積層した。続いて、同
じ真空装置内でＡｕを７００ｎｍ蒸着した。ＡｕＢｅ層
６、その上にＡｕ層７の多層薄膜を蒸着した基板５は、
真空装置から取り出した後、一般のフォトリソグラフィ
ーと呼ばれる手法によって、第２の電極の形成される領
域にレジストによる保護膜を形成し、Ａｕエッチング液
に含浸して露出した部分の多層薄膜を除去した。この様
にしてｐ型ＧａＮ層上には、基板側からＡｕＢｅ層６、
その上にＡｕ層７からなる第２の電極８を形成した。
【００３５】続いて、公知のフォトリソグラフィー技術
及び公知のリフトオフ技術を用いて、ｐ型ＧａＮ層上に
Ａｕ層９、その上にＮｉＯ層１０を形成した多層構造の
薄膜からなる第１の電極１１を形成した。第１の電極１
１の形成では、まず、一般にフォトリソグラフィーと呼
ばれる手法によって、第２の電極８を形成済みの半導体
基板５上に第１の電極の形成される領域を露出し、それ
以外の領域にレジストの保護膜を形成した。次に、半導
体基板５を真空蒸着機に入れｐ型ＧａＮ層上に圧力３×
１０-6Ｔｏｒｒにおいて初めにＡｕを２０ｎｍ、続いて
同じ真空室内でＮｉを１０ｎｍ蒸着した。ＡｕとＮｉを
蒸着した基板は、真空室から取り出した後、通常リフト
オフと呼ばれる手順に則って処理し、図４の１１で示す
形状の薄膜を形成した。この後、この基板をアニール炉
においてアルゴンと酸素の比が８：２の混合ガス雰囲気
中で５５０℃で１０分間熱処理し、Ｎｉを酸化させて透
明なＮｉＯとするとともに第１の電極とｐ型ＧａＮのオ
ーミック接触を実現させた。
【００３６】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いて、図３および図４中に１３で示した第２の電極
８に重なった部分の第１の電極の表面は露出させて、第
１の電極１１上にレジスト膜を形成した。続いて基板を
濃塩酸中に含浸し第１の電極の領域１３の部分のＮｉＯ
層を除去した。最後にレジスト膜を除去した。この工程
により、第２の電極８上の領域１３において第１の電極
層はＮｉＯ層が除去され、Ａｕ層だけが残存した。
【００３７】更にその後、ドライエッチングによってｎ
側電極を形成する部分のｎ層を露出させ、露出した部分
にＡｌよりなるｎ側電極１２を形成し、ｎ側電極のオー
ミック接触を形成するための熱処理を行った。このよう
にして電極を形成したウエハを４００μｍ角のチップに
切断し、リードフレーム上に載置し結線して発光ダイオ
ードとしたところ、電流２０ｍＡにおける発光出力が８
０μＷ、順方向電圧は２．８Ｖを示した。ワイヤボンデ
ィング作業は、図３および図４で１３で示した領域に金
線のボールを押しつけ、超音波で加熱して結線した。第
２の電極と金線の接着に問題は生じなかった。また、全
作業を通じて半導体と第２の電極の剥がれは生じなかっ
た。また、２インチφの基板から１６０００個のチップ
が得られ、発光強度が７６μＷに満たないチップを取り
除いたところ、収率は９８％であった。
【００３８】（実施例２）本発明に係わる半導体発光素
子用透光性電極の一例は、図５の断面図で示すような、
サファイア基板上に、ＡｌＮをバッファ層として、ｎ型
ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型Ｇａ
Ｎ層を順に積層した半導体基板５のｐ型ＧａＮ層上に、
基板側からＡｕＢｅ層１４、間に第１の電極の金属層で
あるＰｄ層１６をはさみ、その上にＡｕ層１５を積層し
た多層構造からなる第２の電極８’、基板側からＰｄ層
１６、ＳｎＯ層１７を積層した多層構造からなる第１の
電極１１’を形成して作製した電極である。第１の電極
１１’の最表層に用いたＳｎＯは導電性の酸化物として
知られているが、金属と比較して抵抗率は高いため金属
を接触させても良好な導通は取れない。また、第１の電
極１１’の下面に用いたＰｄ層１６はｐ型ＧａＮと良好
なオーミック接触を実現する金属であり、第２の電極
８’の下面に用いたＡｕＢｅ層１４は、ｐ型ＧａＮと高
抵抗の接触を形成する合金である。なお、図５で、１
２’はｎ側電極である。また図６は、図５で示した半導
体発光素子用電極の平面図であり、８’、１１’で示し
た部分が本発明に係わる第２の電極および第１の電極で
ある。
【００３９】図５、図６に示した半導体発光素子用電極
は、次の手順で作製した。初めに、公知のフォトリソグ
ラフィー技術を用い、ｐ型ＧａＮ層上にＡｕＢｅ単層よ
りなる金属層１４を形成した。ＡｕＢｅ層１４の形成
は、実施例１と同様に行った。続いて、公知のフォトリ
ソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、ｐ型Ｇ
ａＮ層上にＰｄ層１６、その上にＳｎＯ層１７を積層し
た多層構造からなる第１の電極１１’を形成した。第１
の電極１１’の形成では、まず一般にフォトリソグラフ
ィーと呼ばれる手法によって、第２の電極のＡｕＢｅ層
１４のみを形成済みの半導体基板５上にレジストにより
第１の電極のパターン以外の部分に保護膜を形成し、該
半導体基板５を真空蒸着機に入れｐ型ＧａＮ層上に圧力
３×１０-6Ｔｏｒｒにおいて初めにＰｄを５ｎｍ、続い
て同じ真空室内でＳｎを１０ｎｍ蒸着した。ＰｄとＳｎ
を蒸着した基板は、真空室から取り出した後、通常リフ
トオフと呼ばれる手順に則って処理し、図６の１１’で
示す形状の薄膜を形成した。
【００４０】この後、基板５を酸素ガスを雰囲気ガスと
するアニール炉において、５００℃で６０分間熱処理
し、Ｓｎを酸化させて透明なＳｎＯとさせるとともに第
１の電極とｐ型ＧａＮのオーミック接触を実現させた。
その後、一般的なフォトリソグラフィーにより、図５お
よび図６中に１３’で示した第２の電極のＡｕＢｅ層１
４と重なった部分の第１の電極が露出したレジストのパ
ターンを形成した。その後、酸に含浸し領域１３’の部
分の第１の電極１１’のＳｎＯを除去した。使用した酸
はＰｄを溶かさず、ＳｎＯのみを溶かす。第２の電極
８’上の領域１３’において、ＳｎＯ層１７のみが完全
に除去されＰｄ層１６のみが残った。次に、ＳｎＯが取
り除かれた領域１３’を露出し、他の領域にレジストの
保護膜を形成した。この基板５を蒸着機に入れ、第２の
電極を形成したのと同じ手順でＡｕを蒸着した。真空室
から基板を取り出した後、リフトオフの手法に則って処
理し、基板側からＡｕＢｅ層１４、その上に第１の電極
の金属層であるＰｄ層１６をはさみ、その上に領域１
３’にＡｕ層１５を積層した多層構造をもつワイヤボン
ド用の第２の電極８’を完成した。
【００４１】その後、ドライエッチングによってｎ側電
極１２’を形成する部分のｎ層を露出させ、露出した部
分に基板側からＴｉ層、その上にＡｌ層よりなるｎ側電
極１２’を形成し、ｎ側電極のオーミック接触を形成す
るための熱処理を行った。このようにして電極を形成し
たウエハを４００μｍ角のチップに切断し、リードフレ
ーム上に載置し結線して発光ダイオードとしたところ、
電流２０ｍＡにおける発光出力が８０μＷ、順方向電圧
は２．８Ｖを示した。ワイヤボンディング作業では、第
２の電極８’表面のＡｕ層を積層した領域１３’に金線
のボールを押しつけ、超音波で加熱して結線した。第２
の電極と金線の接着には問題は生じなかった。また、全
作業を通じて半導体と第２の電極の剥がれは生じなかっ
た。また、２インチφの基板から１６０００個のチップ
が得られ、発光強度が７６μＷに満たないチップを取り
除いたところ、収率は９８％であった。
【００４２】（比較例１）図２に示したような従来の電
極を、実施例１に用いたものと同様の半導体基板上に以
下のように作製した。まず、実施例１と同様の操作によ
って半導体基板のｐ型ＧａＮ上に基板側からＡｕ層、そ
の上にＮｉＯ層構造からなる第１の電極１を形成した。
このとき、実施例１とは異なり、第１の電極のパターン
の中の第２の電極が形成されるべき位置に窓部３を形成
した。続いて、この窓部の位置に前述のリフトオフ法を
用いて基板側からＡｕＢｅ層、Ａｕ層の多層構造からな
る第２の電極２を形成した。
【００４３】その後、ドライエッチングによってｎ電極
を形成する部分のｎ層を露出させ、露出した部分にＡｌ
よりなるｎ側電極を形成し、ｎ側電極のオーミック接触
を形成するための熱処理を行った。このようにして電極
を形成したウエハを４００μｍ角のチップに切断し、リ
ードフレーム上に載置し結線して発光ダイオードとした
ところ、電流２０ｍＡにおける発光出力が５０μＷと実
施例１よりも小さく、順方向電圧は１５．０Ｖと実施例
１よりも著しく大きかった。これは、第１の電極の最上
層である金属酸化物層によって第１の電極と第２の電極
との電気的接触が妨げられたことによるものである。
【００４４】（比較例２）図１に示したような従来の電
極を、実施例１に用いたものと同様の半導体基板上に以
下のように作製した。まず、実施例１と同様の操作によ
って半導体基板のｐ型ＧａＮ上に基板側からＡｕ、その
上にＮｉＯからなる第１の電極１を形成した。続いて、
この基板上に前述のリフトオフ法を用いて基板側からＡ
ｕＢｅ層およびＡｕ層からなる第２の電極２を形成し
た。
【００４５】その後、ドライエッチングによってｎ電極
を形成する部分のｎ層を露出させ、露出した部分にＡｌ
よりなるｎ側電極を形成し、ｎ側電極のオーミック接触
を形成するための熱処理を行った。このようにして電極
を形成したウエハを４００μｍ角のチップに切断し、リ
ードフレーム上に載置し結線して発光ダイオードとしよ
うとしたところ、ほとんどのチップにおいて、主にワイ
ヤボンドの際に第２の電極が剥がれ落ちてしまってい
た。金属で形成された第２の電極と最上層として金属酸
化物を形成した第１の電極との接着性が悪いため、第２
の電極が作業中に剥がれ落ちてしまったものである。
【００４６】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子用電極において
は、透光性の第１の電極を半導体側に形成された金属薄
膜と該金属薄膜の上部に形成された金属酸化物薄膜とを
有する層構造として形成した場合でも、第１の電極と第
２の電極との良好な電気的接触を得ることができる。ま
た、透光性の第１の電極とワイヤボンド用の第２の電極
で半導体に接触する金属を異なる金属とすることができ
る。従って、第２の電極の直下に電流を注入しないよう
に、第２の電極の半導体側の金属として半導体との接触
抵抗の大きい金属を用いることができる。これにより、
電流を効率よく透光性電極に流すことができ発光強度を
向上することができる。また、本発明の半導体発光素子
用電極では、第２の電極と重なった部分の第１の電極の
金属酸化物薄膜を除去したり、さらにその部分にＡｕ、
Ａｌ、Ｎｉなどの金線との接着性に優れる金属を積層す
ることにより、電極と金線との接着性を強固にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体発光素子用電極の断面図
【図２】別の従来の半導体発光素子用電極の断面図
【図３】本発明の実施例１に係わる電極の構造の断面図
【図４】本発明の実施例１に係わる電極の形状の平面図
【図５】本発明の実施例２に係わる電極の構造の断面図
【図６】本発明の実施例２に係わる電極の形状の平面図
【符号の説明】
１ 透光性電極 ２ パッド電極 ３ 窓部 ４ パッド電極と透光性電極の重なった部分 ５ 半導体基板 ６ ＡｕＢｅ層 ７ Ａｕ層 ８ 第２の電極（パッド電極） ８’ 第２の電極（パッド電極） ９ Ａｕ層 １０ ＮｉＯ層 １１ 第１の電極（透光性電極） １１’ 第１の電極（透光性電極） １２ ｎ側電極 １２’ ｎ側電極 １３ 第１の電極と第２の電極が重なった領域 １３’ 第１の電極と第２の電極が重なった領域 １４ ＡｕＢｅ層 １５ Ａｕ層 １６ Ｐｄ層 １７ ＳｎＯ層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体側に形成された金属薄膜と該金属
    薄膜の上部に形成された金属酸化物薄膜とを有する透光
    性の第１の電極と金属薄膜よりなるワイヤボンド用の第
    ２の電極とからなる半導体発光素子用の電極において、
    前記第１の電極の一部を前記第２の電極上の少なくとも
    一部に重ねて形成したことを特徴とする半導体発光素子
    用の電極。
  2. 【請求項２】 第１の電極において半導体と接触する金
    属として、第２の電極において半導体と接触する金属よ
    りも、半導体に対する単位面積当たりの接触抵抗の小さ
    い金属を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導
    体発光素子用の電極。
  3. 【請求項３】 第１の電極が第２の電極上の全面を覆っ
    て形成されていることを特徴とする請求項１乃至２に記
    載の半導体発光素子。
  4. 【請求項４】 第２の電極と重なった部分の第１の電極
    の金属酸化物薄膜を除去したことを特徴とする請求項３
    に記載の半導体発光素子用の電極。
  5. 【請求項５】 第２の電極と重なった部分の第１の電極
    の金属酸化物薄膜を除去し、その部分に金線との接着性
    に優れる金属を積層したことを特徴とする請求項４に記
    載の半導体発光素子用の電極。
  6. 【請求項６】 半導体がＧａＮ系化合物半導体であるこ
    とを特徴とする請求項１乃至６に記載の半導体発光素子
    用の電極。
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