JPH11186605A - 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法Info
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- JPH11186605A JPH11186605A JP9365123A JP36512397A JPH11186605A JP H11186605 A JPH11186605 A JP H11186605A JP 9365123 A JP9365123 A JP 9365123A JP 36512397 A JP36512397 A JP 36512397A JP H11186605 A JPH11186605 A JP H11186605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体に対する電極
の接合強度及び表面平滑性の改善 【解決手段】GaN のｎ+ 層１３、ｎ型GaN のクラッド層
１４、発光層１５、Mgの添加されたAlGaN のクラッド層
１６、Mgの添加されたGaN のコンタクト層１７、Ptの透
光性電極１８Ａ、電極１８Ｂを有する発光素子の製法で
ある。ｎ+ 層１３の上側にある層の一部をエッチングし
て、ｎ+ 層１３の表面を露出させ、コンタクト層１７上
にPtの透光性電極１８Ａを形成し、ｎ+ 層１３の露出面
に電極１８Ｂを形成し、少なくとも酸素を含むガス中に
おいて、５００〜６００℃の範囲で熱処理し、ｐ型低抵
抗化と電極の合金化処理を同時に行う。接合強度と表面
の平滑性の良好な電極が得られる。
の接合強度及び表面平滑性の改善 【解決手段】GaN のｎ+ 層１３、ｎ型GaN のクラッド層
１４、発光層１５、Mgの添加されたAlGaN のクラッド層
１６、Mgの添加されたGaN のコンタクト層１７、Ptの透
光性電極１８Ａ、電極１８Ｂを有する発光素子の製法で
ある。ｎ+ 層１３の上側にある層の一部をエッチングし
て、ｎ+ 層１３の表面を露出させ、コンタクト層１７上
にPtの透光性電極１８Ａを形成し、ｎ+ 層１３の露出面
に電極１８Ｂを形成し、少なくとも酸素を含むガス中に
おいて、５００〜６００℃の範囲で熱処理し、ｐ型低抵
抗化と電極の合金化処理を同時に行う。接合強度と表面
の平滑性の良好な電極が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体に対する接合強度と表面の平滑度を改善した電
極を形成する方法及びその電極を有した素子を製造する
方法に関する。
物半導体に対する接合強度と表面の平滑度を改善した電
極を形成する方法及びその電極を有した素子を製造する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平９−６４３３７号公報に開
示されているように、ｐ型窒化ガリウムの電極として、
第１層にNi、第２層にAuを用いて、加熱処理により窒化
ガリウムへの侵入分布においてNiとAuとで反転させたも
のが知られている。この構成により、金属電極のオーミ
ック性が改善されている。
示されているように、ｐ型窒化ガリウムの電極として、
第１層にNi、第２層にAuを用いて、加熱処理により窒化
ガリウムへの侵入分布においてNiとAuとで反転させたも
のが知られている。この構成により、金属電極のオーミ
ック性が改善されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の構造の
電極は、Auが接合金属となっているため接合強度が弱
く、電極がはがれ易いという問題がある。又、表面の平
滑性が悪く、その電極を発光ダイオードの光取り出しの
ための透光性電極とする場合に発光パターンが均一でな
いという問題がある。さらに、電極が２層構造であるた
め製造工程が複雑になる。薄い層の２層構造であること
から厚さの制御が困難であり、製品素子の電極の厚さを
均一とすることが困難である等の問題がある。
電極は、Auが接合金属となっているため接合強度が弱
く、電極がはがれ易いという問題がある。又、表面の平
滑性が悪く、その電極を発光ダイオードの光取り出しの
ための透光性電極とする場合に発光パターンが均一でな
いという問題がある。さらに、電極が２層構造であるた
め製造工程が複雑になる。薄い層の２層構造であること
から厚さの制御が困難であり、製品素子の電極の厚さを
均一とすることが困難である等の問題がある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体に対する接合強度が強く、且つ、表面
が平滑で単純なプロセスで形成出来る電極を得ることで
ある。
ム系化合物半導体に対する接合強度が強く、且つ、表面
が平滑で単純なプロセスで形成出来る電極を得ることで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体の電極を形成する方法におい
て、ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導
体の上に白金(Pt)を形成し、少なくとも酸素を含むガス
中において、熱処理することを特徴とする。又、第２の
発明は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層と電極とを
有する素子の製造方法において、ｐ型不純物の添加され
た窒化ガリウム系化合物半導体層を形成し、この窒化ガ
リウム系化合物半導体層上に白金(Pt)から成る電極を形
成し、電極の形成された窒化ガリウム系化合物半導体層
を少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理するこ
とを特徴とする。さらに、第３の発明は、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層と、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とそれぞれの層に対する電極を有する素子の製造
方法において、ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系
化合物半導体層に白金(Pt)から成る第１電極を形成し、
前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２電極を形
成した後、少なくとも酸素を含むガス中において、熱処
理することを特徴とする。尚、窒化ガリウム系化合物半
導体とは、GaN を基礎として、Gaの一部をIn、Al等の３
族元素と置換した化合物である。一例として、一般式、
(AlxGa1-x)yIn1-yN(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1)の４元系の窒
化ガリウム系化合物半導体で表すことができる。
ガリウム系化合物半導体の電極を形成する方法におい
て、ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導
体の上に白金(Pt)を形成し、少なくとも酸素を含むガス
中において、熱処理することを特徴とする。又、第２の
発明は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層と電極とを
有する素子の製造方法において、ｐ型不純物の添加され
た窒化ガリウム系化合物半導体層を形成し、この窒化ガ
リウム系化合物半導体層上に白金(Pt)から成る電極を形
成し、電極の形成された窒化ガリウム系化合物半導体層
を少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理するこ
とを特徴とする。さらに、第３の発明は、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層と、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とそれぞれの層に対する電極を有する素子の製造
方法において、ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系
化合物半導体層に白金(Pt)から成る第１電極を形成し、
前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２電極を形
成した後、少なくとも酸素を含むガス中において、熱処
理することを特徴とする。尚、窒化ガリウム系化合物半
導体とは、GaN を基礎として、Gaの一部をIn、Al等の３
族元素と置換した化合物である。一例として、一般式、
(AlxGa1-x)yIn1-yN(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1)の４元系の窒
化ガリウム系化合物半導体で表すことができる。
【０００６】又、上記の全発明において、酸素を含むガ
スとしては、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の少なくとも１種又はこれらの混合ガスを用い
ることができる。又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、
NO2 、又は、H2O の少なくとも１種と不活性ガスとの混
合ガス、又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の混合ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いる
ことができる。要するに酸素を含むガスは、酸素原子、
酸素原子を有する分子のガスの意味である。
スとしては、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の少なくとも１種又はこれらの混合ガスを用い
ることができる。又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、
NO2 、又は、H2O の少なくとも１種と不活性ガスとの混
合ガス、又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の混合ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いる
ことができる。要するに酸素を含むガスは、酸素原子、
酸素原子を有する分子のガスの意味である。
【０００７】熱処理時の雰囲気の圧力は、熱処理温度に
おいて、窒化ガリウム系化合物半導体が熱分解しない圧
力以上であれば良い。酸素を含むガスは、O2ガスだけを
用いた場合には、窒化ガリウム系化合物半導体の分解圧
以上の圧力で導入すれば良く、他の不活性ガスと混合し
た状態で用いた場合には、全ガスを窒化ガリウム系化合
物半導体の分解圧以上の圧力とし、O2ガスは全ガスに対
して１０-6程度以上の割合を有しておれば十分である。
要するに、酸素を含むガスは、極微量存在すれば十分で
ある。尚、酸素を含むガスの導入量の上限値は、ｐ型低
抵抗化、電極合金化、接合強度の特性からは、特に、制
限されるものではない。しかし、極微量存在すること
が、強接合強度化、平面の平滑化の特性の上で不可欠で
ある。要は、酸素がｐ型不純物と結合した水素原子を触
媒として解離させることでできれば、製造が可能である
微量範囲まで使用できる。
おいて、窒化ガリウム系化合物半導体が熱分解しない圧
力以上であれば良い。酸素を含むガスは、O2ガスだけを
用いた場合には、窒化ガリウム系化合物半導体の分解圧
以上の圧力で導入すれば良く、他の不活性ガスと混合し
た状態で用いた場合には、全ガスを窒化ガリウム系化合
物半導体の分解圧以上の圧力とし、O2ガスは全ガスに対
して１０-6程度以上の割合を有しておれば十分である。
要するに、酸素を含むガスは、極微量存在すれば十分で
ある。尚、酸素を含むガスの導入量の上限値は、ｐ型低
抵抗化、電極合金化、接合強度の特性からは、特に、制
限されるものではない。しかし、極微量存在すること
が、強接合強度化、平面の平滑化の特性の上で不可欠で
ある。要は、酸素がｐ型不純物と結合した水素原子を触
媒として解離させることでできれば、製造が可能である
微量範囲まで使用できる。
【０００８】又、熱処理に関しては、最も望ましくは、
５００〜６００℃である。後述するように、５００℃以
上の温度で、抵抗率が完全に飽和した低抵抗のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を得ることができる。又、６０
０℃以下の温度において、電極の合金化処理を良好に行
うことができる。又、望ましい温度範囲は、４５０〜６
５０℃、４００〜６００℃、４００〜７００℃である。
温度が低い程、ｐ型抵抗率が大きくなり、温度が高い程
電極の特性が悪くなると共に結晶の熱劣化および操作時
の劣化を生ずる可能性がある。
５００〜６００℃である。後述するように、５００℃以
上の温度で、抵抗率が完全に飽和した低抵抗のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を得ることができる。又、６０
０℃以下の温度において、電極の合金化処理を良好に行
うことができる。又、望ましい温度範囲は、４５０〜６
５０℃、４００〜６００℃、４００〜７００℃である。
温度が低い程、ｐ型抵抗率が大きくなり、温度が高い程
電極の特性が悪くなると共に結晶の熱劣化および操作時
の劣化を生ずる可能性がある。
【０００９】Pt電極の厚さは、任意の範囲で形成でき、
薄く透光性があるように形成すれば、発光ダイオードの
光取り出し電極に用いることができる。又、厚く形成し
てフリップチップ型の電極とすることもできる。Pt電極
の厚さは、５ｎｍ〜１０μｍが望ましく、その範囲で十
分な接合強度が得られている。
薄く透光性があるように形成すれば、発光ダイオードの
光取り出し電極に用いることができる。又、厚く形成し
てフリップチップ型の電極とすることもできる。Pt電極
の厚さは、５ｎｍ〜１０μｍが望ましく、その範囲で十
分な接合強度が得られている。
【００１０】又、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層に
対する第２電極は、アルミニウム(Al)、又は、アルミニ
ウム合金から成ることが望ましい。これは、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体に対する接触抵抗、オーミック性
の点から選択された。
対する第２電極は、アルミニウム(Al)、又は、アルミニ
ウム合金から成ることが望ましい。これは、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体に対する接触抵抗、オーミック性
の点から選択された。
【００１１】
【発明の作用及び効果】上記の発明においては、ｐ型不
純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体の電極材
料を白金(Pt)とし、熱処理の雰囲気ガスに、酸素を含む
ガスを用いた結果、電極の接合強度が改善され、且つ、
表面の平滑度を向上させることができた。又、特性の良
好な電極の厚さの範囲が広いことから、透光性電極から
フリップチップ型のバンプ電極まで用いることができ
る。又、層は１層で良く、厚さの制御が容易になるた
め、素子間で均一な厚さの電極を形成することができ
る。又、白金は酸化され難く、製造後に電極の透光性が
劣化することがなく、発光パターンの経年変化を防止す
ることができる。
純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体の電極材
料を白金(Pt)とし、熱処理の雰囲気ガスに、酸素を含む
ガスを用いた結果、電極の接合強度が改善され、且つ、
表面の平滑度を向上させることができた。又、特性の良
好な電極の厚さの範囲が広いことから、透光性電極から
フリップチップ型のバンプ電極まで用いることができ
る。又、層は１層で良く、厚さの制御が容易になるた
め、素子間で均一な厚さの電極を形成することができ
る。又、白金は酸化され難く、製造後に電極の透光性が
劣化することがなく、発光パターンの経年変化を防止す
ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。図１は、本発明の白金電極を用いた発
光素子の構造を示している。図１において、サファイア
基板１の上にGaN 系化合物半導体で形成された発光素子
１００が形成されている。サファイア基板１０の上に A
lNから成るバッファ層１２が設けられ、その上にシリコ
ン(Si)ドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層１３が
形成されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上に
厚さシリコン(Si)ドープｎ型GaN から成るクラッド層１
４が形成されている。
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。図１は、本発明の白金電極を用いた発
光素子の構造を示している。図１において、サファイア
基板１の上にGaN 系化合物半導体で形成された発光素子
１００が形成されている。サファイア基板１０の上に A
lNから成るバッファ層１２が設けられ、その上にシリコ
ン(Si)ドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層１３が
形成されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上に
厚さシリコン(Si)ドープｎ型GaN から成るクラッド層１
４が形成されている。
【００１３】そして、クラッド層１４の上に厚さ３５Å
のGaN から成るバリア層１５１と厚さ３５ÅのGa0.80In
0.20N から成る井戸層１５２で構成された多重量子井戸
構造（ＭＱＷ）の発光層５が形成されている。バリア層
１５１は６層、井戸層１５２は５層である。発光層１５
の上にはｐ型Al0.15Ga0.95N から成るクラッド層１６が
形成されている。さらに、クラッド層１６の上にはｐ型
GaN から成るコンタクト層１７が形成されている。
のGaN から成るバリア層１５１と厚さ３５ÅのGa0.80In
0.20N から成る井戸層１５２で構成された多重量子井戸
構造（ＭＱＷ）の発光層５が形成されている。バリア層
１５１は６層、井戸層１５２は５層である。発光層１５
の上にはｐ型Al0.15Ga0.95N から成るクラッド層１６が
形成されている。さらに、クラッド層１６の上にはｐ型
GaN から成るコンタクト層１７が形成されている。
【００１４】又、コンタクト層１７の上には金属による
透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層３の上に電極１８Ｂが形
成されている。透光性の電極１８Ａは、厚さ５００Åの
白金(Pt)で構成されている。電極１８Ｂは厚さ２００Å
のバナジウム(V) と厚さ１．８μｍのアルミニウム(Al)
又はアルミニウム合金で構成されている。又、電極１８
Ａの一部にはワイヤボンディングのための電極パッド２
０が形成されている。
透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層３の上に電極１８Ｂが形
成されている。透光性の電極１８Ａは、厚さ５００Åの
白金(Pt)で構成されている。電極１８Ｂは厚さ２００Å
のバナジウム(V) と厚さ１．８μｍのアルミニウム(Al)
又はアルミニウム合金で構成されている。又、電極１８
Ａの一部にはワイヤボンディングのための電極パッド２
０が形成されている。
【００１５】次に、この発光素子１００の製造方法につ
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ）による気相成長により製造され
た。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガ
ス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TM
G 」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「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と、シクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP2Mg 」
と記す）である。
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ）による気相成長により製造され
た。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガ
ス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TM
G 」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「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と、シクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP2Mg 」
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面を主面とした単結晶のサファイア基板１０をＭＯＶ
ＰＥ装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でH2を流速２liter/分で約３０分間反応室に流
しながら温度１１００℃でサファイア基板１０をベーキ
ングした。
ａ面を主面とした単結晶のサファイア基板１０をＭＯＶ
ＰＥ装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でH2を流速２liter/分で約３０分間反応室に流
しながら温度１１００℃でサファイア基板１０をベーキ
ングした。
【００１７】次に、温度を４００℃まで低下させて、H2
を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を１．８×
１０-5モル／分で約１分間供給してAlN のバッファ層１
２を約２５ｎｍの厚さに形成した。次に、サファイア基
板１０の温度を１１５０℃に保持し、H2を２０liter/
分、NH3 を１０liter/分、TMG を１．７×１０-4モル／
分、H2ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを
２０×１０-8モル／分で４０分間供給し、膜厚約４．０
μｍ、電子濃度２×１０18/cm3、シリコン濃度４×１０
18/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層１３を形成
した。
を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を１．８×
１０-5モル／分で約１分間供給してAlN のバッファ層１
２を約２５ｎｍの厚さに形成した。次に、サファイア基
板１０の温度を１１５０℃に保持し、H2を２０liter/
分、NH3 を１０liter/分、TMG を１．７×１０-4モル／
分、H2ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを
２０×１０-8モル／分で４０分間供給し、膜厚約４．０
μｍ、電子濃度２×１０18/cm3、シリコン濃度４×１０
18/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層１３を形成
した。
【００１８】次に、サファイア基板１０の温度を１１５
０℃に保持し、N2又はH2を１０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．１２×１０-4モル／分、TMA を０．
４７×１０-4モル／分、H2ガスにより０．８６ｐｐｍに
希釈されたシランを５×１０-9モル／分で６０分間供給
して、膜厚約０．５μｍ、電子濃度１×１０18/cm3、シ
リコン濃度２×１０18/cm3のGaN から成るクラッド層１
４を形成した。
０℃に保持し、N2又はH2を１０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．１２×１０-4モル／分、TMA を０．
４７×１０-4モル／分、H2ガスにより０．８６ｐｐｍに
希釈されたシランを５×１０-9モル／分で６０分間供給
して、膜厚約０．５μｍ、電子濃度１×１０18/cm3、シ
リコン濃度２×１０18/cm3のGaN から成るクラッド層１
４を形成した。
【００１９】上記のクラッド層１４を形成した後、続い
て、N2又はH2を２０liter/分、NH3を１０liter/分、TMG
を２．０×１０-4モル／分で１分間供給して、膜厚約
３５ÅのGaN から成るバリア層１５１を形成した。次
に、N2又はH2、NH3 の供給量を一定として、TMG を７．
２×１０-5モル／分、TMI を０．１９×１０-4モル／分
で１分間供給して、膜厚約３５ÅのGa0.80In0.20N から
成る井戸層１５２を形成した。さらに、バリア層１５１
と井戸層１５２を同一条件で５周期形成し、その上にGa
N から成るバリア層１５１を形成した。このようにして
５周期のＭＱＷ構造の発光層１５を形成した。
て、N2又はH2を２０liter/分、NH3を１０liter/分、TMG
を２．０×１０-4モル／分で１分間供給して、膜厚約
３５ÅのGaN から成るバリア層１５１を形成した。次
に、N2又はH2、NH3 の供給量を一定として、TMG を７．
２×１０-5モル／分、TMI を０．１９×１０-4モル／分
で１分間供給して、膜厚約３５ÅのGa0.80In0.20N から
成る井戸層１５２を形成した。さらに、バリア層１５１
と井戸層１５２を同一条件で５周期形成し、その上にGa
N から成るバリア層１５１を形成した。このようにして
５周期のＭＱＷ構造の発光層１５を形成した。
【００２０】次に、サファイア基板１０の温度を１１０
０℃に保持し、N2又はH2を１０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．０×１０-4モル／分、TMA を１．０
×１０-4モル／分、CP2Mg を２×１０-5モル／分で３分
間供給して、膜厚約５０ｎｍ、マグネシウム(Mg)濃度５
×１０19/cm3のマグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al
0.15Ga0.85N から成るクラッド層１６を形成した。
０℃に保持し、N2又はH2を１０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．０×１０-4モル／分、TMA を１．０
×１０-4モル／分、CP2Mg を２×１０-5モル／分で３分
間供給して、膜厚約５０ｎｍ、マグネシウム(Mg)濃度５
×１０19/cm3のマグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al
0.15Ga0.85N から成るクラッド層１６を形成した。
【００２１】次に、サファイア基板１０の温度を１１０
０℃に保持し、N2又はH2を２０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．１２×１０-4モル／分、CP2Mg を２
×１０-5モル／分で３０秒間供給して、膜厚約１００ｎ
ｍ、マグネシウム(Mg)濃度５×１０19/cm3のマグネシウ
ム(Mg)をドープしたｐ型GaN から成るコンタクト層１７
を形成した。
０℃に保持し、N2又はH2を２０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMG を１．１２×１０-4モル／分、CP2Mg を２
×１０-5モル／分で３０秒間供給して、膜厚約１００ｎ
ｍ、マグネシウム(Mg)濃度５×１０19/cm3のマグネシウ
ム(Mg)をドープしたｐ型GaN から成るコンタクト層１７
を形成した。
【００２２】次に、コンタクト層１７の上にSiO2から成
るエッチングマスクを形成し、所定領域のマスクを除去
して、マスクで覆われていない部分のコンタクト層１
７、クラッド層１６、発光層１５、クラッド層１４、ｎ
+ 層１３の一部を塩素を含むガスによる反応性イオンエ
ッチングによりエッチングして、ｎ+ 層１３の表面を露
出させた。次に、以下の手順で、ｎ+ 層１３に対する電
極（第２電極）１８Ｂとコンタクト層１７に対する透光
性の電極（第１電極）１８Ａを形成した。
るエッチングマスクを形成し、所定領域のマスクを除去
して、マスクで覆われていない部分のコンタクト層１
７、クラッド層１６、発光層１５、クラッド層１４、ｎ
+ 層１３の一部を塩素を含むガスによる反応性イオンエ
ッチングによりエッチングして、ｎ+ 層１３の表面を露
出させた。次に、以下の手順で、ｎ+ 層１３に対する電
極（第２電極）１８Ｂとコンタクト層１７に対する透光
性の電極（第１電極）１８Ａを形成した。
【００２３】(1)SiO2 マスクを残した状態で、フォトレ
ジストの塗布、フォトリソグラフにより所定領域に窓を
形成して、１０-6Torrオーダ以下の高真空にて厚さ２０
０Åのバナジウム(V) と厚さ１．８μｍのアルミニウム
(Al)を蒸着した。次に、フォトレジスト及びSiO2マスク
を除去する。 (2) 次に、表面上にフォトレジスト１９を一様に塗布し
て、フォトリソグラフィにより、コンタクト層１７の上
の電極形成部分のフォトレジスト１９を除去して、図２
に示すように窓部１９Ａを形成する。 (3) 蒸着装置にて、露出させたコンタクト層１７の上
に、１０-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後白金(P
t)から成る金属層８１を５００Å成膜した。 (4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト１９上に堆積したPtを除去し、コ
ンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａを形成す
る。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッドの形成部分のフォト
レジストに窓を開ける。次に、白金(pt)もしくはコバル
ト(Co)もしくはニッケル(Ni)と金(Au)、アルミニウム(A
l)、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に蒸着により堆積したCoもしくは
NiとAu、Al、又はそれらの合金から成る膜を除去して、
電極パッド２０を形成する。 (7) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力１００Paとし、その状態で雰囲気温度を
約５００℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト層１
７、クラッド層１６を低抵抗化すると共にコンタクト層
１７と電極１８Ａとの合金化処理と電極１８Ｂとｎ+ 層
１３との合金化処理を行った。
ジストの塗布、フォトリソグラフにより所定領域に窓を
形成して、１０-6Torrオーダ以下の高真空にて厚さ２０
０Åのバナジウム(V) と厚さ１．８μｍのアルミニウム
(Al)を蒸着した。次に、フォトレジスト及びSiO2マスク
を除去する。 (2) 次に、表面上にフォトレジスト１９を一様に塗布し
て、フォトリソグラフィにより、コンタクト層１７の上
の電極形成部分のフォトレジスト１９を除去して、図２
に示すように窓部１９Ａを形成する。 (3) 蒸着装置にて、露出させたコンタクト層１７の上
に、１０-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後白金(P
t)から成る金属層８１を５００Å成膜した。 (4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト１９上に堆積したPtを除去し、コ
ンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａを形成す
る。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッドの形成部分のフォト
レジストに窓を開ける。次に、白金(pt)もしくはコバル
ト(Co)もしくはニッケル(Ni)と金(Au)、アルミニウム(A
l)、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に蒸着により堆積したCoもしくは
NiとAu、Al、又はそれらの合金から成る膜を除去して、
電極パッド２０を形成する。 (7) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力１００Paとし、その状態で雰囲気温度を
約５００℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト層１
７、クラッド層１６を低抵抗化すると共にコンタクト層
１７と電極１８Ａとの合金化処理と電極１８Ｂとｎ+ 層
１３との合金化処理を行った。
【００２４】この加熱処理は５００〜６００℃の範囲が
最も望ましい。その温度範囲であれば、ｐ型層は、抵抗
値の十分低い飽和域にあり、且つ、上記の電極１８Ａ，
１８Ｂにおける合金化が最も良質に行われ、接合強度が
極めて強くなり、表面が極めて平滑となる。又、透光性
の電極１８Ａの酸化が防止され、発光パターンのむらが
なく、発光パターンに関する経年変化をなくすることが
できる。尚、加熱処理は、400 ℃未満で熱処理されると
ｐ型層の抵抗が低くならず、かつ電極はオーミック特性
を示さず、700 ℃より高い温度で熱処理されるとｐ型層
は十分低い抵抗値を示しているが、電極の接触抵抗が増
加し、表面モフォロジーが悪化してしまい、後工程であ
るワイヤーボンディング不良の原因にもなる。このた
め、 400℃〜 700℃の範囲内で熱処理するのが望まし
い。
最も望ましい。その温度範囲であれば、ｐ型層は、抵抗
値の十分低い飽和域にあり、且つ、上記の電極１８Ａ，
１８Ｂにおける合金化が最も良質に行われ、接合強度が
極めて強くなり、表面が極めて平滑となる。又、透光性
の電極１８Ａの酸化が防止され、発光パターンのむらが
なく、発光パターンに関する経年変化をなくすることが
できる。尚、加熱処理は、400 ℃未満で熱処理されると
ｐ型層の抵抗が低くならず、かつ電極はオーミック特性
を示さず、700 ℃より高い温度で熱処理されるとｐ型層
は十分低い抵抗値を示しているが、電極の接触抵抗が増
加し、表面モフォロジーが悪化してしまい、後工程であ
るワイヤーボンディング不良の原因にもなる。このた
め、 400℃〜 700℃の範囲内で熱処理するのが望まし
い。
【００２５】N2ガスに対して１％のO2ガスを含ませ、そ
のO2ガスの分圧を１００Paとした雰囲気中での熱処理を
行ったが同様な効果が得られた。純粋な酸素ガスの他、
O2にN2,He,Ne,Ar,Krのうちの１種以上を加えたガスが利
用可能である。O2の割合は、極微量で良く、例えば、１
０-4％程度以上あれば良い。特に、０．０１〜１００％
の範囲で接合性が極めて強く、表面の平滑な電極が得ら
れている。
のO2ガスの分圧を１００Paとした雰囲気中での熱処理を
行ったが同様な効果が得られた。純粋な酸素ガスの他、
O2にN2,He,Ne,Ar,Krのうちの１種以上を加えたガスが利
用可能である。O2の割合は、極微量で良く、例えば、１
０-4％程度以上あれば良い。特に、０．０１〜１００％
の範囲で接合性が極めて強く、表面の平滑な電極が得ら
れている。
【００２６】このようにして形成された発光素子１００
に対して20mAの電流を流したとき、3.5Vの駆動電圧が得
られ、接触抵抗が十分に小さいことが確認された。又、
透光性電極１８Ａはコンタクト層１７上の全面に均一に
形成され、接合強度が強く非常に平滑な表面が得られ
た。このため、製品の歩留りを向上させることができる
共に発光パターンを一様且つ均質にすることができた。
又、接触抵抗は十分に低く、良好なオーミック特性が得
られた。
に対して20mAの電流を流したとき、3.5Vの駆動電圧が得
られ、接触抵抗が十分に小さいことが確認された。又、
透光性電極１８Ａはコンタクト層１７上の全面に均一に
形成され、接合強度が強く非常に平滑な表面が得られ
た。このため、製品の歩留りを向上させることができる
共に発光パターンを一様且つ均質にすることができた。
又、接触抵抗は十分に低く、良好なオーミック特性が得
られた。
【００２７】尚、上記のコンタクト層１７、クラッド層
１６に添加されているｐ型不純物のマグネシウム(Mg)
は、これに代えて、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、
ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、カドミ
ウム(Cd)などの２族元素を用いてもよい。又、発光素子
１００の発光層１５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやGa
0.80In0.20N 等から成る単層、その他、任意の混晶の４
元、３元系のAlInGaN としても良い。
１６に添加されているｐ型不純物のマグネシウム(Mg)
は、これに代えて、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、
ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、カドミ
ウム(Cd)などの２族元素を用いてもよい。又、発光素子
１００の発光層１５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやGa
0.80In0.20N 等から成る単層、その他、任意の混晶の４
元、３元系のAlInGaN としても良い。
【００２８】上記実施例は透光性電極を有する発光ダイ
オードについて説明したが、本発明はレーザダイオード
（ＬＤ）、受光素子、その他の窒化ガリウム系化合物半
導体素子の展開が予想される高温デバイスやパワーデバ
イス等の電子デバイスにも適用できる。
オードについて説明したが、本発明はレーザダイオード
（ＬＤ）、受光素子、その他の窒化ガリウム系化合物半
導体素子の展開が予想される高温デバイスやパワーデバ
イス等の電子デバイスにも適用できる。
【図１】本発明の製造方法に係る発光素子の構成を示し
た断面図。
た断面図。
【図２】発光素子の電極形成方法を示した断面図。
１１…サファイア基板 １２…バッファ層 １３…ｎ+ 層 １４…クラッド層 １５…発光層 １６…クラッド層 １７…コンタクト層 １８Ａ、１８Ｂ…電極 １９Ａ…窓部 ８１…金属層 １００…発光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 康夫 京都府京都市伏見区深草西伊達町官有地深 草合同宿舎423号室
Claims (5)
- 【請求項１】ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の電極を
形成する方法において、 ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体の
上に白金(Pt)を形成し、少なくとも酸素を含むガス中に
おいて、熱処理することを特徴とする窒化ガリウム系化
合物半導体の電極形成方法。 - 【請求項２】ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層と電極
とを有する素子の製造方法において、 ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体層
を形成し、 この窒化ガリウム系化合物半導体層上に白金(Pt)から成
る電極を形成し、 前記電極の形成された窒化ガリウム系化合物半導体層を
少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理すること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方
法。 - 【請求項３】ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｎ
型窒化ガリウム系化合物半導体層とそれぞれの層に対す
る電極を有する素子の製造方法において、 前記ｐ型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導
体層に白金(Pt)から成る第１電極を形成し、前記ｎ型窒
化ガリウム系化合物半導体層に第２電極を形成した後、 少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理すること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方
法。 - 【請求項４】前記酸素を含むガスは、O2、O3、CO、C
O2 、NO、N2O 、 NO2、又は、H2O の少なくとも１種又は
これらの混合ガス、又は、これらのガスと不活性ガスと
の混合ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項５】前記熱処理は４００℃以上の温度で行われ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36512397A JP3555419B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP36512397A JP3555419B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11186605A true JPH11186605A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3555419B2 JP3555419B2 (ja) | 2004-08-18 |
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| WO2011086730A1 (ja) | 2010-01-18 | 2011-07-21 | 住友電気工業株式会社 | Iii族窒化物系半導体素子 |
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-
1997
- 1997-12-18 JP JP36512397A patent/JP3555419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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