JPH11150304A - 窒化物半導体素子とその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体素子とその製造方法Info
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- JPH11150304A JPH11150304A JP33646797A JP33646797A JPH11150304A JP H11150304 A JPH11150304 A JP H11150304A JP 33646797 A JP33646797 A JP 33646797A JP 33646797 A JP33646797 A JP 33646797A JP H11150304 A JPH11150304 A JP H11150304A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価に製造できしかも順方向電圧を小さくで
きる窒化物半導体素子とその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板上に、ｎ型窒化ガリウム系半導体層
を介して形成されたｐ型窒化ガリウム系半導体層を有
し、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の一部を除去すること
により露出されたｎ型窒化ガリウム系半導体層表面に負
電極が形成されかつｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面
のほぼ全面に正電極が形成された窒化物半導体素子にお
いて、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極
との外周との間の距離を、０．２μｍ以上であって１０
μｍ未満にする。
きる窒化物半導体素子とその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板上に、ｎ型窒化ガリウム系半導体層
を介して形成されたｐ型窒化ガリウム系半導体層を有
し、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の一部を除去すること
により露出されたｎ型窒化ガリウム系半導体層表面に負
電極が形成されかつｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面
のほぼ全面に正電極が形成された窒化物半導体素子にお
いて、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極
との外周との間の距離を、０．２μｍ以上であって１０
μｍ未満にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｎ型窒化ガリウム
系半導体層及びｐ型窒化ガリウム系半導体層を備えた窒
化物半導体素子に関する。
系半導体層及びｐ型窒化ガリウム系半導体層を備えた窒
化物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒化ガリウム系半導体を用いた、
青色光の発光が可能な発光素子が開発され、種々の用途
に使用されている。図８（ａ）は、従来の窒化物半導体
素子構造の一例を模式的に示す断面図であり、図８
（ｂ）は、その電極構造を示す平面図である。図８に示
す従来の窒化物半導体素子は、サファイヤ基板１１上
に、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１２、活性層１０ａ及
びｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａを備え、ｐ型窒化
ガリウム系半導体層の一部を除去して露出されたｎ型窒
化ガリウム系半導体層１２の上面に負電極１４が形成さ
れ、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面にｐ
側の正電極１５ａが形成されて構成される。尚、図８に
示した従来の窒化物半導体素子では、正電極１５ａ上の
所定の位置に取り出し電極１６が形成され、さらに負電
極１４上の開口部分と取り出し電極１６上の開口部分と
を除いて絶縁膜１７が形成される。
青色光の発光が可能な発光素子が開発され、種々の用途
に使用されている。図８（ａ）は、従来の窒化物半導体
素子構造の一例を模式的に示す断面図であり、図８
（ｂ）は、その電極構造を示す平面図である。図８に示
す従来の窒化物半導体素子は、サファイヤ基板１１上
に、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１２、活性層１０ａ及
びｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａを備え、ｐ型窒化
ガリウム系半導体層の一部を除去して露出されたｎ型窒
化ガリウム系半導体層１２の上面に負電極１４が形成さ
れ、ｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面にｐ
側の正電極１５ａが形成されて構成される。尚、図８に
示した従来の窒化物半導体素子では、正電極１５ａ上の
所定の位置に取り出し電極１６が形成され、さらに負電
極１４上の開口部分と取り出し電極１６上の開口部分と
を除いて絶縁膜１７が形成される。
【０００３】ここで、従来の窒化物半導体素子では、負
電極１４を形成すべき領域のｐ型窒化ガリウム系半導体
層の一部を除去した後、正電極を形成しその正電極の上
にフォトレジストを用いて所定の形状のマスクを形成
し、余分な正電極をエッチングにより除去することによ
り、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａの上面に正電極
１５ａを形成していた。
電極１４を形成すべき領域のｐ型窒化ガリウム系半導体
層の一部を除去した後、正電極を形成しその正電極の上
にフォトレジストを用いて所定の形状のマスクを形成
し、余分な正電極をエッチングにより除去することによ
り、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａの上面に正電極
１５ａを形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
窒化物半導体素子において、正電極１５ａはエッチング
マスクとして用いるフォトレジストマスクの形成精度を
考慮して、正電極１５ａの端部が、ｐ型窒化ガリウム系
半導体層１３ａの端から、１０〜２０μｍ内側に位置す
るように形成されていた（図８においては、１５μｍと
示している）。このために、ｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３ａの周辺部を有効に利用できず、順方向電圧を十
分小さくすることができないという問題点があった。ま
た、フォトレジストマスクの形成精度を向上させて、活
性層１０ａの周辺部において十分有効に動作させようと
すると、フォトレジストマスクの形成において、ステッ
パ露光装置のような高価な装置を使用する必要があり、
安価に製造することができないという新たな問題点を生
じていた。
窒化物半導体素子において、正電極１５ａはエッチング
マスクとして用いるフォトレジストマスクの形成精度を
考慮して、正電極１５ａの端部が、ｐ型窒化ガリウム系
半導体層１３ａの端から、１０〜２０μｍ内側に位置す
るように形成されていた（図８においては、１５μｍと
示している）。このために、ｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３ａの周辺部を有効に利用できず、順方向電圧を十
分小さくすることができないという問題点があった。ま
た、フォトレジストマスクの形成精度を向上させて、活
性層１０ａの周辺部において十分有効に動作させようと
すると、フォトレジストマスクの形成において、ステッ
パ露光装置のような高価な装置を使用する必要があり、
安価に製造することができないという新たな問題点を生
じていた。
【０００５】そこで、本発明は、以上の問題点を解決し
て、安価に製造できしかも順方向電圧を小さくできる窒
化物半導体素子とその製造方法を提供することを目的と
する。
て、安価に製造できしかも順方向電圧を小さくできる窒
化物半導体素子とその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の従来例
の問題点を解決して、窒化物半導体素子の製造方法にお
いて、高価な露光装置を使用することなく、上記ｐ型窒
化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極との外周との
間の距離を小さくできる方法を見いだして完成させたも
のである。すなわち、本発明の窒化物半導体素子は、基
板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系半導体層を含む
１又は２以上の半導体層を介して形成されたｐ型窒化ガ
リウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒化ガリウム系半導
体層の上面の一部が露出されて露出されたｎ型窒化ガリ
ウム系半導体層上面に負電極が形成されかつ上記ｐ型窒
化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面に正電極が形成
された窒化物半導体素子であって、上記ｐ型窒化ガリウ
ム系半導体層の外周と上記正電極との外周との間の距離
が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満であることを
特徴とする。これによって、上記ｐ型窒化ガリウム系半
導体層と上記正電極との接触面積を大きくすることがで
き、電流密度を下げることができる。ここで、本明細書
において、窒化ガリウム系半導体とは、ＧａＮ及びＧａ
Ｎにおいてガリウムの一部を他の１又は２以上の元素で
置換した半導体のことをいう。
の問題点を解決して、窒化物半導体素子の製造方法にお
いて、高価な露光装置を使用することなく、上記ｐ型窒
化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極との外周との
間の距離を小さくできる方法を見いだして完成させたも
のである。すなわち、本発明の窒化物半導体素子は、基
板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系半導体層を含む
１又は２以上の半導体層を介して形成されたｐ型窒化ガ
リウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒化ガリウム系半導
体層の上面の一部が露出されて露出されたｎ型窒化ガリ
ウム系半導体層上面に負電極が形成されかつ上記ｐ型窒
化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面に正電極が形成
された窒化物半導体素子であって、上記ｐ型窒化ガリウ
ム系半導体層の外周と上記正電極との外周との間の距離
が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満であることを
特徴とする。これによって、上記ｐ型窒化ガリウム系半
導体層と上記正電極との接触面積を大きくすることがで
き、電流密度を下げることができる。ここで、本明細書
において、窒化ガリウム系半導体とは、ＧａＮ及びＧａ
Ｎにおいてガリウムの一部を他の１又は２以上の元素で
置換した半導体のことをいう。
【０００７】また、上記窒化物半導体素子において、上
記正電極の膜厚が１．５μｍ以下であることが好まし
い。これによって、正電極を精度よく形成することがで
きる。
記正電極の膜厚が１．５μｍ以下であることが好まし
い。これによって、正電極を精度よく形成することがで
きる。
【０００８】さらに、上記窒化物半導体素子において、
上記正電極が透光性を有し、該正電極を介して発生した
光を出力するようにしてもよい。
上記正電極が透光性を有し、該正電極を介して発生した
光を出力するようにしてもよい。
【０００９】またさらに、上記窒化物半導体素子におい
て、上記正電極がＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｐｄ及びＺ
ｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含ん
で形成されていることが好ましい。これによって、上記
正電極と上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層との間で良好
なオーミック接触が得られる。
て、上記正電極がＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｐｄ及びＺ
ｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含ん
で形成されていることが好ましい。これによって、上記
正電極と上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層との間で良好
なオーミック接触が得られる。
【００１０】また、本発明に係る窒化物半導体素子の製
造方法は、基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系半
導体層を含む１又は２以上の半導体層を介して形成され
たｐ型窒化ガリウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒化ガ
リウム系半導体層の上面の一部が露出されて露出された
ｎ型窒化ガリウム系半導体層上面に負電極が形成されか
つ上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面に
正電極が形成された窒化物半導体素子の製造方法であっ
て、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に電極層を
形成した後に、上記電極層上にマスクを形成し該マスク
を用いて、上記電極層と上記ｐ型窒化ガリウム系半導体
層とをエッチングにより除去することにより、所定の形
状を有する上記正電極を形成しかつ上記負電極を形成す
るためのｎ型窒化ガリウム系半導体層の表面を露出させ
ることを特徴とする。
造方法は、基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系半
導体層を含む１又は２以上の半導体層を介して形成され
たｐ型窒化ガリウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒化ガ
リウム系半導体層の上面の一部が露出されて露出された
ｎ型窒化ガリウム系半導体層上面に負電極が形成されか
つ上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全面に
正電極が形成された窒化物半導体素子の製造方法であっ
て、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に電極層を
形成した後に、上記電極層上にマスクを形成し該マスク
を用いて、上記電極層と上記ｐ型窒化ガリウム系半導体
層とをエッチングにより除去することにより、所定の形
状を有する上記正電極を形成しかつ上記負電極を形成す
るためのｎ型窒化ガリウム系半導体層の表面を露出させ
ることを特徴とする。
【００１１】また、上記製造方法において、上記正電極
を精度よく形成するために、上記正電極１．５μｍ以下
の厚さに形成することが好ましい。
を精度よく形成するために、上記正電極１．５μｍ以下
の厚さに形成することが好ましい。
【００１２】さらに、上記製造方法において、上記正電
極を、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｐｄ及びＺｎからなる
群から選ばれた少なくとも１つの元素を含んで形成する
ことが好ましい。これによって、上記正電極と上記ｐ型
窒化ガリウム系半導体層との間に良好なオーミック接触
を形成することができる。
極を、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｐｄ及びＺｎからなる
群から選ばれた少なくとも１つの元素を含んで形成する
ことが好ましい。これによって、上記正電極と上記ｐ型
窒化ガリウム系半導体層との間に良好なオーミック接触
を形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。本発明に係る実施形態の
窒化物半導体素子は発光素子であって、図１に示すよう
に、例えばサファイヤからなる基板１１上に、例えば、
ＳｉがドープされたＡｌＩｎＧａＮからなるｎ型窒化ガ
リウム系半導体層１２、例えば、ＩｎＧａＮからなる発
光層１０及び例えば、ＭｇがドープされたＡｌＩｎＧａ
Ｎからなるｐ型窒化ガリウム系半導体層１３が順に積層
された半導体層構造を有し、正負の電極が以下のように
形成されて構成される。すなわち、１つの側面（第１側
面）から所定の幅にｐ型窒化ガリウム系半導体層が除去
されて露出されたｎ型窒化ガリウム系半導体層１２の上
面にｎ側の負電極１４が形成され、ｐ型窒化ガリウム系
半導体層１３の上面のほぼ全面にｐ側の正電極１５が形
成される。なお、実施形態の窒化物半導体素子ではさら
に、正電極１５上の負電極１４から離れた位置に取り出
し電極１６が形成され、負電極１４上及び取り出し電極
１６上の開口部を除き、各電極及び各半導体層を覆うよ
うに絶縁膜１７が形成される。
る実施形態について説明する。本発明に係る実施形態の
窒化物半導体素子は発光素子であって、図１に示すよう
に、例えばサファイヤからなる基板１１上に、例えば、
ＳｉがドープされたＡｌＩｎＧａＮからなるｎ型窒化ガ
リウム系半導体層１２、例えば、ＩｎＧａＮからなる発
光層１０及び例えば、ＭｇがドープされたＡｌＩｎＧａ
Ｎからなるｐ型窒化ガリウム系半導体層１３が順に積層
された半導体層構造を有し、正負の電極が以下のように
形成されて構成される。すなわち、１つの側面（第１側
面）から所定の幅にｐ型窒化ガリウム系半導体層が除去
されて露出されたｎ型窒化ガリウム系半導体層１２の上
面にｎ側の負電極１４が形成され、ｐ型窒化ガリウム系
半導体層１３の上面のほぼ全面にｐ側の正電極１５が形
成される。なお、実施形態の窒化物半導体素子ではさら
に、正電極１５上の負電極１４から離れた位置に取り出
し電極１６が形成され、負電極１４上及び取り出し電極
１６上の開口部を除き、各電極及び各半導体層を覆うよ
うに絶縁膜１７が形成される。
【００１４】ここで、本実施形態の窒化物半導体素子
は、特に後述する製造方法に従って製造されることによ
り、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電
極との外周との間の距離ｘ（図１及び図２に図示してい
る。）が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満になる
ように製造される。これによって、正電極１５の面積を
従来例に比較して大きくすることができ、順方向電圧を
小さくできる。例えば、チップサイズを３５０μｍ×４
００μｍとし、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３の大き
さを概略２７０μｍ×２１０μｍとし、さらにｘ＝１μ
ｍとした場合、正電極１５の面積は従来例に比較して
１．２９倍にすることができる。尚、従来例におけるｘ
は、１５μｍとした。
は、特に後述する製造方法に従って製造されることによ
り、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電
極との外周との間の距離ｘ（図１及び図２に図示してい
る。）が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満になる
ように製造される。これによって、正電極１５の面積を
従来例に比較して大きくすることができ、順方向電圧を
小さくできる。例えば、チップサイズを３５０μｍ×４
００μｍとし、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３の大き
さを概略２７０μｍ×２１０μｍとし、さらにｘ＝１μ
ｍとした場合、正電極１５の面積は従来例に比較して
１．２９倍にすることができる。尚、従来例におけるｘ
は、１５μｍとした。
【００１５】次に、図３を参照して、本実施形態の製造
方法について説明する。尚、図３において、活性層１０
は省略している。本製造方法においては、まず、図３
（ａ）に示すように、基板１１上にｎ型窒化ガリウム系
半導体層、活性層及びｐ型窒化ガリウム系半導体層を形
成して、積層された半導体層の側面が基板１１の側面よ
り若干内側に位置するように半導体層の外周部をＲＩＥ
によりエッチングした後、半導体層上面（ｐ型窒化ガリ
ウム系半導体層１３上面）及び半導体層の側面を覆うよ
うに、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３とオーミック接
触が可能な金属からなる電極層３１を形成する。次に、
図３（ｂ）に示すように、正電極１５を形成すべき領域
に、電極層３１、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活性
層を除去するためのマスク３２を形成する。ここで、マ
スク３２は、フォトレジスト、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等、
種々の材料を用いることができる。
方法について説明する。尚、図３において、活性層１０
は省略している。本製造方法においては、まず、図３
（ａ）に示すように、基板１１上にｎ型窒化ガリウム系
半導体層、活性層及びｐ型窒化ガリウム系半導体層を形
成して、積層された半導体層の側面が基板１１の側面よ
り若干内側に位置するように半導体層の外周部をＲＩＥ
によりエッチングした後、半導体層上面（ｐ型窒化ガリ
ウム系半導体層１３上面）及び半導体層の側面を覆うよ
うに、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３とオーミック接
触が可能な金属からなる電極層３１を形成する。次に、
図３（ｂ）に示すように、正電極１５を形成すべき領域
に、電極層３１、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活性
層を除去するためのマスク３２を形成する。ここで、マ
スク３２は、フォトレジスト、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等、
種々の材料を用いることができる。
【００１６】マスク３２を形成した後、図３（ｃ）に示
すように、マスク３２直下を除く電極層３１を除去して
所定の形状の正電極１５を形成し、さらに、マスク３２
をそのまま用いて、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活
性層とをＲＩＥを用いてエッチングして、正電極１５と
実質的に同一の平面形状の、ｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３及び活性層１０（図示せず）を形成する。このエ
ッチング工程において、電極層３１をＲＩＥ等のドライ
エッチング法を用いて除去すると、正電極１５の側面と
ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３の側面との距離ｘを、
そのエッチング条件に応じて０．２μｍ〜数μｍの間の
所定の値に設定することができる。また、ＲＩＥによる
ドライエッチング後にエッチング液によるウエットエッ
チング法による追加エッチングを行い電極層３１をマス
クより回り込ませることで、正電極１５の側面とｐ型窒
化ガリウム系半導体層１３の側面との距離ｘを、そのエ
ッチング条件に応じて数μｍ〜１０μｍの間の所定の値
に設定することができる。尚、電極層３１のエッチング
は、正電極とＧａＮの沿面距離を数μｍとし、リーク電
流を少なくするために、ドライエッチングとウェットエ
ッチングとを併用することが好ましい。
すように、マスク３２直下を除く電極層３１を除去して
所定の形状の正電極１５を形成し、さらに、マスク３２
をそのまま用いて、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活
性層とをＲＩＥを用いてエッチングして、正電極１５と
実質的に同一の平面形状の、ｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３及び活性層１０（図示せず）を形成する。このエ
ッチング工程において、電極層３１をＲＩＥ等のドライ
エッチング法を用いて除去すると、正電極１５の側面と
ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３の側面との距離ｘを、
そのエッチング条件に応じて０．２μｍ〜数μｍの間の
所定の値に設定することができる。また、ＲＩＥによる
ドライエッチング後にエッチング液によるウエットエッ
チング法による追加エッチングを行い電極層３１をマス
クより回り込ませることで、正電極１５の側面とｐ型窒
化ガリウム系半導体層１３の側面との距離ｘを、そのエ
ッチング条件に応じて数μｍ〜１０μｍの間の所定の値
に設定することができる。尚、電極層３１のエッチング
は、正電極とＧａＮの沿面距離を数μｍとし、リーク電
流を少なくするために、ドライエッチングとウェットエ
ッチングとを併用することが好ましい。
【００１７】例えば、Ｎｉ（１００Å）とＡｕ（２００
Å）とを積層して電極層３１を形成し、電極層３１、ｐ
型窒化ガリウム系半導体層１３ａ及び活性層とを、ドラ
イエッチング処理をすることにより除去した後、電極層
３１に対してウェットエッチング処理を追加して施した
場合の、顕微鏡写真を図４に示す。図の顕微鏡写真に示
すように、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム系半導
体層１３の側面との距離ｘは、３．８μｍとなった。こ
の場合、上述のウエットエッチングの処理時間を変化さ
せることにより、距離ｘは１０μｍ程度まで制御でき
る。また、本方法では、電極層３１をウェットエッチン
グした後、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活性層をド
ライエッチング処理してもよい。
Å）とを積層して電極層３１を形成し、電極層３１、ｐ
型窒化ガリウム系半導体層１３ａ及び活性層とを、ドラ
イエッチング処理をすることにより除去した後、電極層
３１に対してウェットエッチング処理を追加して施した
場合の、顕微鏡写真を図４に示す。図の顕微鏡写真に示
すように、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム系半導
体層１３の側面との距離ｘは、３．８μｍとなった。こ
の場合、上述のウエットエッチングの処理時間を変化さ
せることにより、距離ｘは１０μｍ程度まで制御でき
る。また、本方法では、電極層３１をウェットエッチン
グした後、ｐ型窒化ガリウム系半導体層及び活性層をド
ライエッチング処理してもよい。
【００１８】また、図５は、図４とは異なる例のＳＥＭ
写真であって、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１２の表面
とｐ型窒化ガリウム系半導体層１３と正電極１５とを斜
めから写したものである。この例では、図４に比較して
距離ｘを極めて小さくなるように形成している。すなわ
ち、Ｎｉ（１００Å）とＡｕ（２００Å）とを積層して
電極層３１を形成し、電極層３１をドライエッチングし
た後、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａ及び活性層と
をドライエッチング処理をすることにより除去してさら
に熱処理した後のＳＥＭ写真である。この図５に示した
例では、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３の側面との距離ｘは、０．３μｍの極めて小さな
値に調整されている。以上のようにドライエッチングの
みを用いた方法では、ドライエッチングの条件を変化さ
せることにより、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム
系半導体層１３の側面との距離ｘを、０．２μｍ〜数μ
ｍの範囲の極めて小さな値に設定することができる。
写真であって、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１２の表面
とｐ型窒化ガリウム系半導体層１３と正電極１５とを斜
めから写したものである。この例では、図４に比較して
距離ｘを極めて小さくなるように形成している。すなわ
ち、Ｎｉ（１００Å）とＡｕ（２００Å）とを積層して
電極層３１を形成し、電極層３１をドライエッチングし
た後、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａ及び活性層と
をドライエッチング処理をすることにより除去してさら
に熱処理した後のＳＥＭ写真である。この図５に示した
例では、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３の側面との距離ｘは、０．３μｍの極めて小さな
値に調整されている。以上のようにドライエッチングの
みを用いた方法では、ドライエッチングの条件を変化さ
せることにより、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム
系半導体層１３の側面との距離ｘを、０．２μｍ〜数μ
ｍの範囲の極めて小さな値に設定することができる。
【００１９】そして、図３（ｄ）に示すように、マスク
３２を例えばプラズマアッシング等を用いて除去した
後、図３（ｅ）に示すように、負電極１４、取り出し電
極１６及び絶縁膜１７を形成する。以上のようにして、
実施形態の窒化物半導体素子は製造される。
３２を例えばプラズマアッシング等を用いて除去した
後、図３（ｅ）に示すように、負電極１４、取り出し電
極１６及び絶縁膜１７を形成する。以上のようにして、
実施形態の窒化物半導体素子は製造される。
【００２０】以上の実施形態の製造方法では、ｐ型窒化
ガリウム系半導体層１３ａの一部を除去してｎ型窒化ガ
リウム系半導体層上面の一部を露出させる前に、上記ｐ
型窒化ガリウム系半導体層の表面に電極層１３ａを形成
した後に、その電極層３１上の所定の位置にマスク３２
を形成し該マスク３２を用いて、該マスク３２の直下を
除く電極層３１とｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａと
をエッチングにより除去している。これによって、ｐ型
窒化ガリウム系半導体層１３の外周と正電極１５の外周
との間の距離ｘ（図１及び図２に図示している。）が、
０．２μｍ以上、１０μｍ未満の値になるように製造さ
れる。
ガリウム系半導体層１３ａの一部を除去してｎ型窒化ガ
リウム系半導体層上面の一部を露出させる前に、上記ｐ
型窒化ガリウム系半導体層の表面に電極層１３ａを形成
した後に、その電極層３１上の所定の位置にマスク３２
を形成し該マスク３２を用いて、該マスク３２の直下を
除く電極層３１とｐ型窒化ガリウム系半導体層１３ａと
をエッチングにより除去している。これによって、ｐ型
窒化ガリウム系半導体層１３の外周と正電極１５の外周
との間の距離ｘ（図１及び図２に図示している。）が、
０．２μｍ以上、１０μｍ未満の値になるように製造さ
れる。
【００２１】以下、本発明に係る窒化物半導体素子と従
来例の窒化物半導体素子とを試作して特性を比較した結
果について説明する。本発明に係る窒化物半導体素子と
しては、上述の方法を用いて、正電極１５の側面とｐ型
窒化ガリウム系半導体層１３の側面端との距離ｘが、
０．３μｍになるように試作（以下、単に本願素子とい
う。）し、従来例の窒化物半導体素子は、従来の方法を
用いて試作（以下、単に従来素子という。）して比較を
した。尚、従来例の窒化物半導体素子における上記距離
ｘは、測定の結果、約１５μｍであり、この距離ｘが異
なる以外には外観状差は認められなかった。静電耐圧と
漏れ電流に関しては、本願素子と従来素子との間で有意
差は認められなかったが、順方向電圧に関しては図８に
示すように本願素子と従来素子との間で明らかな差が認
められた。すなわち、本発明に係る窒化物半導体素子
は、従来例に比較して順方向電圧を小さくできることが
確認された。これは、本実施形態の窒化物半導体素子で
は、ｐ型窒化ガリウム層の大きさを同一にした場合、本
願発明により、正電極１５をｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３の側面端の極近傍まで形成することができるの
で、活性層の有効領域を拡大することができるためと考
えられる。
来例の窒化物半導体素子とを試作して特性を比較した結
果について説明する。本発明に係る窒化物半導体素子と
しては、上述の方法を用いて、正電極１５の側面とｐ型
窒化ガリウム系半導体層１３の側面端との距離ｘが、
０．３μｍになるように試作（以下、単に本願素子とい
う。）し、従来例の窒化物半導体素子は、従来の方法を
用いて試作（以下、単に従来素子という。）して比較を
した。尚、従来例の窒化物半導体素子における上記距離
ｘは、測定の結果、約１５μｍであり、この距離ｘが異
なる以外には外観状差は認められなかった。静電耐圧と
漏れ電流に関しては、本願素子と従来素子との間で有意
差は認められなかったが、順方向電圧に関しては図８に
示すように本願素子と従来素子との間で明らかな差が認
められた。すなわち、本発明に係る窒化物半導体素子
は、従来例に比較して順方向電圧を小さくできることが
確認された。これは、本実施形態の窒化物半導体素子で
は、ｐ型窒化ガリウム層の大きさを同一にした場合、本
願発明により、正電極１５をｐ型窒化ガリウム系半導体
層１３の側面端の極近傍まで形成することができるの
で、活性層の有効領域を拡大することができるためと考
えられる。
【００２２】また、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウ
ム系半導体層１３の側面端との距離ｘが、ある一定以上
小さくなると静電耐圧が悪化し、漏れ電流が増大すると
考えられているが、本願発明によれば、静電耐圧、漏れ
電流に関しては、同等であることが確認された。尚、本
願発明において、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム
系半導体層１３の側面端との距離ｘが、０．２μｍ以上
であれば、従来例と同等の静電耐圧、漏れ電流が確保で
きる事が確認されている。
ム系半導体層１３の側面端との距離ｘが、ある一定以上
小さくなると静電耐圧が悪化し、漏れ電流が増大すると
考えられているが、本願発明によれば、静電耐圧、漏れ
電流に関しては、同等であることが確認された。尚、本
願発明において、正電極１５の側面とｐ型窒化ガリウム
系半導体層１３の側面端との距離ｘが、０．２μｍ以上
であれば、従来例と同等の静電耐圧、漏れ電流が確保で
きる事が確認されている。
【００２３】すなわち、本実施形態の効果をまとめると
以下のようになる。 （１）静電耐圧特性及び漏れ電流特性を悪化させること
なく、順方向電圧を小さくできる。 （２）静電耐圧特性、漏れ電流特性及び順方向電圧を従
来例と同等にした場合、窒化物半導体素子のチップサイ
ズを小さくすることができ、１ウエハあたりの採り個数
を多くできる。これによって、素子（チップ）あたりの
単価を低くできる。
以下のようになる。 （１）静電耐圧特性及び漏れ電流特性を悪化させること
なく、順方向電圧を小さくできる。 （２）静電耐圧特性、漏れ電流特性及び順方向電圧を従
来例と同等にした場合、窒化物半導体素子のチップサイ
ズを小さくすることができ、１ウエハあたりの採り個数
を多くできる。これによって、素子（チップ）あたりの
単価を低くできる。
【００２４】また、正電極１５に透光性を持たせて、正
電極１５を介して発光した光を出力するように構成し
た、いわゆる半導体側発光の発光素子においては、上述
の効果に加えさらに次のような効果がある。すなわち、
半導体側発光の発光素子の発光出力を向上させるために
は、正電極１５を薄膜化して光の透過率を上げればよい
が、その際、薄膜化の限界は、薄膜化に伴う正電極の抵
抗増加による順方向電圧の増加をどこまで許容できるか
による。従って、本願発明では、上述のように、順方向
電圧を低下させることができるので、その分、透光性の
正電極の厚さを薄くすることができ、その結果、光の出
力を向上させることができる。尚、半導体側発光の発光
素子は、発光効率及び発光した光を効果的に出力するた
めに、例えば、図７に示すように、負電極１４０と取り
出し電極１６０とを対角線上に配置した電極構造とす
る。すなわち、負電極１４０は、ｐ型窒化ガリウム系半
導体層を１つの隅部において除去して露出させたｎ型窒
化ガリウム系半導体層１２の表面に形成され、正電極１
５０は、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３０のほぼ全面
に形成され、取り出し電極１６０は、負電極１４０と対
角をなす位置に形成される。ここで、ｐ型窒化ガリウム
系半導体層と正電極は、上述の実施形態と同様、共通の
マスクを用いてエッチングすることにより、ｘの値を所
定の範囲に設定する。
電極１５を介して発光した光を出力するように構成し
た、いわゆる半導体側発光の発光素子においては、上述
の効果に加えさらに次のような効果がある。すなわち、
半導体側発光の発光素子の発光出力を向上させるために
は、正電極１５を薄膜化して光の透過率を上げればよい
が、その際、薄膜化の限界は、薄膜化に伴う正電極の抵
抗増加による順方向電圧の増加をどこまで許容できるか
による。従って、本願発明では、上述のように、順方向
電圧を低下させることができるので、その分、透光性の
正電極の厚さを薄くすることができ、その結果、光の出
力を向上させることができる。尚、半導体側発光の発光
素子は、発光効率及び発光した光を効果的に出力するた
めに、例えば、図７に示すように、負電極１４０と取り
出し電極１６０とを対角線上に配置した電極構造とす
る。すなわち、負電極１４０は、ｐ型窒化ガリウム系半
導体層を１つの隅部において除去して露出させたｎ型窒
化ガリウム系半導体層１２の表面に形成され、正電極１
５０は、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３０のほぼ全面
に形成され、取り出し電極１６０は、負電極１４０と対
角をなす位置に形成される。ここで、ｐ型窒化ガリウム
系半導体層と正電極は、上述の実施形態と同様、共通の
マスクを用いてエッチングすることにより、ｘの値を所
定の範囲に設定する。
【００２５】以上の実施形態では、発光素子である窒化
物半導体素子について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、受光素子である窒化物半導体素子等の窒化ガリウム
系半導体を用いて構成した他の素子に適用することもで
きる。すなわち、ｐ型窒化ガリウム系半導体は、ｐ型と
はいっても他の材料に比較して抵抗値が高いために、一
般的にｐ型窒化ガリウム系半導体層と正電極との接触面
積を大きくとるので、ｐ型窒化ガリウム系半導体を用い
る窒化物半導体素子であれば、本願発明を適用でき、本
実施形態と同様の作用効果を有する。
物半導体素子について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、受光素子である窒化物半導体素子等の窒化ガリウム
系半導体を用いて構成した他の素子に適用することもで
きる。すなわち、ｐ型窒化ガリウム系半導体は、ｐ型と
はいっても他の材料に比較して抵抗値が高いために、一
般的にｐ型窒化ガリウム系半導体層と正電極との接触面
積を大きくとるので、ｐ型窒化ガリウム系半導体を用い
る窒化物半導体素子であれば、本願発明を適用でき、本
実施形態と同様の作用効果を有する。
【００２６】以上の実施形態では、ｎ型窒化ガリウム系
半導体層１２、活性層１０及びｐ型窒化ガリウム系半導
体層１３を備えた窒化物半導体層素子について示した
が、本発明はこれに限らず、バッファ層等のその他の半
導体層を備えていてもよいことはいうまでもない。他の
半導体層を備えていても本発明を適用することができ、
実施形態と同様の作用効果を有する。
半導体層１２、活性層１０及びｐ型窒化ガリウム系半導
体層１３を備えた窒化物半導体層素子について示した
が、本発明はこれに限らず、バッファ層等のその他の半
導体層を備えていてもよいことはいうまでもない。他の
半導体層を備えていても本発明を適用することができ、
実施形態と同様の作用効果を有する。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の窒化物半
導体素子は、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と
上記正電極との外周との間の距離が、０．２μｍ以上で
あって１０μｍ未満になるように、上記正電極が形成さ
れているので、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層と上記
正電極との接触面積を大きくすることができる。これに
よって、本発明の窒化物半導体素子は、電流密度を下げ
ることができ、順方向電圧を小さくすることができる。
導体素子は、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と
上記正電極との外周との間の距離が、０．２μｍ以上で
あって１０μｍ未満になるように、上記正電極が形成さ
れているので、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層と上記
正電極との接触面積を大きくすることができる。これに
よって、本発明の窒化物半導体素子は、電流密度を下げ
ることができ、順方向電圧を小さくすることができる。
【００２８】また、本発明に係る窒化物半導体素子の製
造方法は、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に電
極層を形成した後に、上記電極層上にマスクを形成し該
マスクを用いて、上記電極層と上記ｐ型窒化ガリウム系
半導体層とをエッチングにより除去することにより、上
記正電極を形成している。これによって、本発明の製造
方法では、高価な露光装置を使用することなく、上記ｐ
型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極との外周
との間の距離が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満
になるように、上記正電極を形成できるので、順方向電
圧の低い窒化物半導体素子を安価に製造することができ
る。
造方法は、上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に電
極層を形成した後に、上記電極層上にマスクを形成し該
マスクを用いて、上記電極層と上記ｐ型窒化ガリウム系
半導体層とをエッチングにより除去することにより、上
記正電極を形成している。これによって、本発明の製造
方法では、高価な露光装置を使用することなく、上記ｐ
型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極との外周
との間の距離が、０．２μｍ以上であって１０μｍ未満
になるように、上記正電極を形成できるので、順方向電
圧の低い窒化物半導体素子を安価に製造することができ
る。
【図１】 本発明に係る実施形態の窒化物半導体素子の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図２】 図１の窒化物半導体素子において絶縁膜１７
を除去して、ｐ型窒化ガリウム系半導体層と正電極１５
と負電極１４との配置を模式的に示す平面図である。
を除去して、ｐ型窒化ガリウム系半導体層と正電極１５
と負電極１４との配置を模式的に示す平面図である。
【図３】 図１の窒化物半導体素子の製造方法におけ
る、主要ステップの断面図である。
る、主要ステップの断面図である。
【図４】 本発明に従って形成したｐ型窒化ガリウム系
半導体層と正電極１５との位置関係を示す顕微鏡写真で
ある。
半導体層と正電極１５との位置関係を示す顕微鏡写真で
ある。
【図５】 本発明に従って形成したｐ型窒化ガリウム系
半導体層と正電極１５との位置関係を示すＳＥＭ写真で
ある。
半導体層と正電極１５との位置関係を示すＳＥＭ写真で
ある。
【図６】 本発明に係る窒化物半導体素子の順方向電圧
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図７】 本発明に係る変形例の窒化物半導体素子の電
極構造を示す平面図である。
極構造を示す平面図である。
【図８】 （ａ）は、従来例の窒化物半導体素子の模式
断面図であり、（ｂ）は、従来例の窒化物半導体素子の
電極を示す平面図である。
断面図であり、（ｂ）は、従来例の窒化物半導体素子の
電極を示す平面図である。
１０…活性層、 １１…基板、 １２…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、 １３…ｐ型窒化ガリウム系半導体層、 １４…負電極、 １５…正電極、 １６…取り出し電極、 １７…絶縁膜。
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム
系半導体層を含む１又は２以上の半導体層を介して形成
されたｐ型窒化ガリウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒
化ガリウム系半導体層の上面の一部が露出されて露出さ
れたｎ型窒化ガリウム系半導体層上面に負電極が形成さ
れかつ上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の上面のほぼ全
面に正電極が形成された窒化物半導体素子であって、 上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の外周と上記正電極と
の外周との間の距離が、０．２μｍ以上であって１０μ
ｍ未満であることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 上記正電極の膜厚が１．５μｍ以下であ
る請求項１記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 上記正電極が透光性を有し、該正電極を
介して発生した光を出力する請求項１又は２記載の窒化
物半導体素子。 - 【請求項４】 上記正電極がＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、
Ｐｄ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの
元素を含んで形成されている請求項１〜３のうちの１つ
に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム
系半導体層を含む１また２以上の半導体層を介して形成
されたｐ型窒化ガリウム系半導体層を有し、上記ｎ型窒
化ガリウム系半導体層の上面の一部が露出されて露出さ
れたｎ型窒化ガリウム系半導体層上面に負電極が形成さ
れかつ上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に正電極
が形成された窒化物半導体素子の製造方法であって、 上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層の表面に電極層を形成
した後に、上記電極層上にマスクを形成し該マスクを用
いて、上記電極層と上記ｐ型窒化ガリウム系半導体層と
をエッチングにより除去することにより、所定の形状を
有する上記正電極を形成しかつ上記負電極を形成するた
めのｎ型窒化ガリウム系半導体層の表面を露出させるこ
とを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 上記製造方法において、上記正電極を
１．５μｍ以下の厚さに形成する請求項５記載の窒化物
半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 上記正電極を、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃ
ｏ、Ｐｄ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１
つの元素を含んで形成する請求項５又は６記載の窒化物
半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33646797A JP3362650B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 窒化物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33646797A JP3362650B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 窒化物半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150304A true JPH11150304A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3362650B2 JP3362650B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=18299450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33646797A Expired - Fee Related JP3362650B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 窒化物半導体素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3362650B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308383A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 窒化物系半導体発光素子 |
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2016048712A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10312412B2 (en) * | 2015-03-06 | 2019-06-04 | Stanley Electric Co., Ltd. | Group III nitride semiconductor luminescence element |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP33646797A patent/JP3362650B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308383A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 窒化物系半導体発光素子 |
| JP4493153B2 (ja) * | 2000-04-19 | 2010-06-30 | シャープ株式会社 | 窒化物系半導体発光素子 |
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2016048712A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
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