JPH11204887A - Semiconductor device having low resistance electrode - Google Patents

Semiconductor device having low resistance electrode

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JPH11204887A
JPH11204887A JP766898A JP766898A JPH11204887A JP H11204887 A JPH11204887 A JP H11204887A JP 766898 A JP766898 A JP 766898A JP 766898 A JP766898 A JP 766898A JP H11204887 A JPH11204887 A JP H11204887A
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gan
metal
contact
electrode
layer
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JP766898A
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Japanese (ja)
Inventor
Leney John
ジョン・レニー
Chiharu Nozaki
千晴 野崎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease an operating voltage and a threshold current of a GaN based compound semiconductor device, by selecting suitable contact metal, and bonding the metal to a P-GaN contact layer under suitable heat treatment conditions. SOLUTION: An ohmic electrode is composed of Pt contact metal 2 laminated on a P-GaN contact layer 1 and butt metal 3 composed of a thick Au film. The Pt contact metal 2 acts as a barrier to migration of the Au butt metal 3 to the P-type GaN contact layer 1. The Pt contact metal 2 does not act as a diffusion barrier to Ga, so that Ga diffuses from the surface of the P-GaN contact layer 1 to the inside of the Pt film 2. The surface of the P-GaN contact layer 1 where Ga diffuses to the outside and N is excessive acts as an excellent ohmic contact to the Pt contact metal 2, so that improvement effect of ohmic characteristic is remarkably obtained at a heat treatment temperature of 300 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は低抵抗電極を具備す
る半導体装置に係り、特にGaとN(窒素)を組成に含
むIII-V 化合物半導体装置の低抵抗なオーミック電極の
構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a low-resistance electrode, and more particularly to a structure of a low-resistance ohmic electrode of a III-V compound semiconductor device containing Ga and N (nitrogen) in a composition. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来GaN系半導体レーザは、Mgを不
純物として添加することによりp型結晶が得られるよう
になり、紫外または青色領域の半導体レーザとして期待
され、多くの商品開発が行われてきた。しかし、ある程
度のレーザ発光がみられたものの、まだ解決すべき多く
の問題点が残されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a GaN-based semiconductor laser has been able to obtain a p-type crystal by adding Mg as an impurity, and is expected to be a semiconductor laser in the ultraviolet or blue region, and has been developed in many products. . However, although some laser emission was observed, there still remain many problems to be solved.

【0003】主な問題点の1つは、動作電圧とレーザ発
光のしきい値電流が異常に大きいことである。その理由
はGaNは禁制帯幅の大きい化合物半導体であり、これ
に良好なオーミック電極を形成するには、仕事関数の大
きいコンタクトメタルを用いなければならないが、仕事
関数の最も大きいコンタクトメタルを用いても、なおG
aNとコンタクトメタルとの間の仕事関数差を十分小さ
くすることができないことである。
One of the major problems is that the operating voltage and the threshold current of laser emission are abnormally large. The reason is that GaN is a compound semiconductor having a large forbidden band width, and a contact metal having a large work function must be used to form a good ohmic electrode on the compound semiconductor. Also G
The work function difference between aN and the contact metal cannot be made sufficiently small.

【0004】このため、特にp型GaN(以下p−Ga
Nと呼ぶ)とコンタクトメタルとの間にショットキ障壁
が形成され、オーミック特性が阻害されていた。ここで
仕事関数とは、物質の中から電子を外部に引き出すに要
するエネルギーのことである。
Therefore, in particular, p-type GaN (hereinafter referred to as p-Ga
N) and the contact metal, a Schottky barrier was formed, and the ohmic characteristics were hindered. Here, the work function is the energy required to extract electrons from the substance to the outside.

【0005】したがって、通常コンタクトメタルとして
比較的扱いやすいNiのような金属が用いられ、GaN
に対して良好なオーミックコンタクトが得られないの
は、GaNの物性上やむを得ない問題として放置されて
きた。
Therefore, a metal such as Ni which is relatively easy to handle is usually used as a contact metal,
The failure to obtain a good ohmic contact has been neglected as an unavoidable problem due to the physical properties of GaN.

【0006】例えば、H.Ishikawa et al.: J.Appl.Phy
s.,81 (1997) p1315 にみられるように、金属電極を熱
処理することによりオーミック特性を改善しようとする
試みがGaNにおいても数多くなされているが、良好な
結果は得られていない。
For example, H. Ishikawa et al .: J. Appl. Phy
s., 81 (1997) p1315, there have been many attempts to improve ohmic characteristics by heat treating metal electrodes, but good results have not been obtained for GaN.

【0007】n−GaNの場合は、p−GaNに比べれ
ばオーミック特性を得ることが桁違いに容易であるが、
この場合オーミック特性改善の方法は、コンタクトメタ
ルの下地となるn−GaNコンタクト層の電子濃度を極
度に高くして、ショットキ障壁の厚さを薄くし、トンネ
ル効果による伝導電子の突き抜けを利用することのみで
ある。
In the case of n-GaN, it is extremely easy to obtain ohmic characteristics as compared with p-GaN.
In this case, the method of improving the ohmic characteristics is to make the electron concentration of the n-GaN contact layer which is the base of the contact metal extremely high, reduce the thickness of the Schottky barrier, and use the penetration of conduction electrons by the tunnel effect. Only.

【0008】しかしこのとき、例えばF.Chen et al.: E
lectrochemical Society Proceedings, Vol.96-11, (19
96) p122にみられるように、電子濃度の高いn−GaN
コンタクト層に隣接するGaN層の結晶の品質がいちじ
るしく低下することが知られている。
However, at this time, for example, F. Chen et al .: E
electrochemical Society Proceedings, Vol. 96-11, (19
96) As shown in p122, n-GaN with high electron concentration
It is known that the crystal quality of the GaN layer adjacent to the contact layer is significantly reduced.

【0009】また、例えばL.L.Smith et al.: J. Elect
ronic Matrials, Vol.25 (1996) p805にみられるよう
に、コンタクトメタルを蒸着する前にGaNの表面を化
学処理する方法も報告されている。現在のところ弗酸
(HF)系の表面処理が最良のコンタクト特性をもたら
すことが知られていが、この方法を用いてもなお実用上
十分に低抵抗なオーミックコンタクトは得られていな
い。
Further, for example, LLSmith et al .: J. Elect
As seen in ronic Matrials, Vol. 25 (1996) p805, a method of chemically treating the surface of GaN before depositing a contact metal has also been reported. At present, it is known that hydrofluoric acid (HF) -based surface treatment provides the best contact characteristics, but even with this method, an ohmic contact with sufficiently low resistance has not been obtained in practice.

【0010】このように、p型及びn型のGaNに対す
るオーミックコンタクト特性の改善は、主としてコンタ
クト層のドーパント濃度を高くすること、又はGaNコ
ンタクト層に生じるショットキ障壁高さを低減するた
め、InGaNのような禁制帯幅の小さい中間層をGa
Nとコンタクトメタルとの間に設けることにより行われ
てきた。しかし、p型GaNのドーパント濃度を高くす
るには物性上の制約があり、これを克服する有効な手段
はまだ見出だされていない。
As described above, the improvement of the ohmic contact characteristics with respect to p-type and n-type GaN is mainly achieved by increasing the dopant concentration of the contact layer or reducing the Schottky barrier height generated in the GaN contact layer. An intermediate layer having such a small band gap is formed by Ga
This has been done by providing between N and the contact metal. However, there are physical limitations in increasing the dopant concentration of p-type GaN, and no effective means has been found to overcome this.

【0011】GaNのオーミック特性改善の実験に際し
て、Ga過剰のGaN表面が数多く用いられる点が注目
される。しかし、これはGa過剰のGaN表面がオーミ
ック特性改善に有利と考えられるためではなく、GaN
系の結晶成長上の制約によるものである。すなわち結晶
成長温度において、Nの解離圧がGaの解離圧に比べて
極めて大きいためにGaNからNが解離しやすく、種々
の対策を施してもこれを防止することができないためで
ある。
It is noted that a large number of Ga-excess GaN surfaces are used in experiments for improving ohmic characteristics of GaN. However, this is not because the Ga-excess GaN surface is considered to be advantageous for improving the ohmic characteristics.
This is due to restrictions on crystal growth of the system. That is, at the crystal growth temperature, the dissociation pressure of N is much higher than the dissociation pressure of Ga, so that N is easily dissociated from GaN, and even if various measures are taken, this cannot be prevented.

【0012】したがって、得られたGaNはN不足(G
a過剰)の状態となる。この問題は高温下で成長される
GaN基板結晶のみならず、より成長温度の低いMOC
VD(Metal-Organic Chemical Vapor Depositionの略
称) 、MBE(Molecular BeamEpitaxy の略称) 等にお
いても同様に生じる。このため、N過剰なGaN層を得
ることは非常に困難と考えられていた。
Therefore, the obtained GaN is N-deficient (G
a excess). This problem is not only with GaN substrate crystals grown at high temperatures, but also with MOCs with lower growth temperatures.
The same applies to VD (abbreviation for Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), MBE (abbreviation for Molecular Beam Epitaxy), and the like. For this reason, it has been considered very difficult to obtain an N-excess GaN layer.

【0013】この他、従来のNiをコンタクトメタルと
するGaNのオーミック電極に生じる問題点を明らかに
するために発明者が行った分析結果について説明する。
図9に示すp−GaNのオーミック電極は、p−GaN
層11と、コンタクトメタルをなすNi膜12と、Au
細線のワイヤボンディングに用いるAuパッドをなす厚
いAu膜13とから構成される。
[0013] In addition, the results of analysis performed by the inventor to clarify the problems that occur in the conventional GaN ohmic electrode using Ni as the contact metal will be described.
The p-GaN ohmic electrode shown in FIG.
A layer 11, a Ni film 12 serving as a contact metal, and Au
And a thick Au film 13 forming an Au pad used for wire bonding of fine wires.

【0014】このp−GaNに対するNi/Au電極
は、p−GaNに積層された前記2層の金属膜を熱処理
すればオーミック特性を示すが、このとき熱処理が過剰
にされれば、図9のX線写真(エネルギー分散型X線分
光法による)に示されるように厚いAu膜13の内部で
Ni膜12が14のようにボールアップし、p型GaN
の表面の50%以上が直接Au膜13で覆われる現象が
みられる。次にこの現象を具体的に説明する。
The Ni / Au electrode for p-GaN exhibits ohmic characteristics when the two-layered metal film laminated on p-GaN is subjected to heat treatment. As shown in an X-ray photograph (by energy dispersive X-ray spectroscopy), a Ni film 12 ball-ups like a 14 inside a thick Au film 13 to form p-type GaN.
Is observed that 50% or more of the surface is directly covered with the Au film 13. Next, this phenomenon will be specifically described.

【0015】図9(a)は過剰熱処理を行った後の前記
電極断面からのAuの特性X線イメージである。このよ
うに過剰な熱処理を行えば、Ni膜12があった場所に
Auが侵入して、直接p−GaNと接合し、図9(a)
にボールアップとして矢印に示す場所がAu以外の材料
からなることが示される。
FIG. 9A is a characteristic X-ray image of Au from the cross section of the electrode after the excessive heat treatment. If such an excessive heat treatment is performed, Au penetrates into the place where the Ni film 12 was present, and directly joins with the p-GaN, and FIG.
It shows that the location indicated by the arrow as a ball-up is made of a material other than Au.

【0016】図9(b)は同一の電極断面を試料とし
て、Niの特性X線イメージを求めたものである。図9
(a)において、ボールアップとして示されたAu以外
の材料はNiからなることが明瞭に示される。
FIG. 9B shows a characteristic X-ray image of Ni obtained by using the same electrode cross section as a sample. FIG.
In (a), it is clearly shown that the material other than Au shown as the ball-up is made of Ni.

【0017】Auは仕事関数の大きい金属の1つである
から、p型GaNのオーミックコンタクトとして有利と
思われるが、AuはGaN結晶内に容易に侵入し、かつ
結晶中を移動(マイグレーション)しやすいため、この
オーミック電極を備えた半導体装置の内部にリークパス
を発生し、その寿命を顕著に低下させる。
Since Au is one of the metals having a large work function, it seems to be advantageous as an ohmic contact of p-type GaN. However, Au easily penetrates into the GaN crystal and migrates through the crystal. Therefore, a leak path is generated inside the semiconductor device having the ohmic electrode, and the life of the semiconductor device is significantly reduced.

【0018】また、半導体装置の表面の酸化膜等から酸
素が前記Au膜13に侵入し、ボールアップしたNi、
14を酸化して高抵抗の酸化物になるため半導体装置の
寿命を低下させる。
Oxygen penetrates into the Au film 13 from an oxide film or the like on the surface of the semiconductor device, so that the ball-up Ni,
Oxide 14 is converted into a high-resistance oxide, thereby shortening the life of the semiconductor device.

【0019】このようなNi膜のボールアップと酸化物
への変化とAuのp型GaNへの侵入は、必ずしも電極
の熱処理が過剰に行われた場合ばかりでなく、これが正
常であってもオーミック電極が高抵抗であれば動作時の
ジュール熱により動作温度が上昇し、高温長時間の動作
により同様な現象が発生し、装置寿命を低下させること
が発明者により明らかにされた。
The ball-up of the Ni film, the change to the oxide, and the intrusion of Au into the p-type GaN are not necessarily caused by excessive heat treatment of the electrode, but also when the electrode is normal. It has been clarified by the inventor that if the electrode has a high resistance, the operating temperature rises due to Joule heat during the operation, and a similar phenomenon occurs due to the operation at a high temperature for a long time, thereby reducing the life of the device.

【0020】また、半導体とコンタクトメタルとの間で
単純な拡散現象では説明できない形状変化や化合物を生
成すれば、両者の界面に大きな歪みが発生し、化合物生
成のために脆さを増した前記界面に微細なクラックを発
生して、オーミック抵抗が急激に増加する。したがっ
て、長寿命の半導体装置を得るためには、半導体表面と
コンタクトメタルとの間に化合物を生じないことが極め
て重要であることがわかった。
Further, if a shape change or a compound which cannot be explained by a simple diffusion phenomenon between the semiconductor and the contact metal is generated, a large strain is generated at the interface between the two and the brittleness is increased due to the compound generation. A minute crack is generated at the interface, and the ohmic resistance rapidly increases. Therefore, in order to obtain a long-life semiconductor device, it has been found that it is extremely important that no compound is formed between the semiconductor surface and the contact metal.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
GaN系半導体装置において、特にp−GaNのオーミ
ックコンタクトの形成が困難であり、これを低減するの
に必要なドーパント濃度の高いp−GaNコンタクト層
が得られないという問題があった。
As described above, in a conventional GaN-based semiconductor device, it is particularly difficult to form an ohmic contact of p-GaN, and p-GaN having a high dopant concentration necessary to reduce the ohmic contact is required. There was a problem that a contact layer could not be obtained.

【0022】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、コンタクトメタルの熱処理過程でp−GaN
コンタクト層の表面をN過剰とし、かつ、コンタクトメ
タルとの間に高抵抗の介在物を生じることなく、完全な
オーミック特性を有するオーミック電極を形成し、Ga
N系化合物半導体装置の動作電圧やしきい値電流を低減
することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
By forming an ohmic electrode having perfect ohmic characteristics without making the surface of the contact layer N-excessive and generating a high-resistance inclusion between the contact layer and the contact metal,
It is an object to reduce an operating voltage and a threshold current of an N-based compound semiconductor device.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の低抵抗な電極を
有するGaN系半導体装置は、適切なコンタクトメタル
を選定し、適切な熱処理条件を定めてp−GaNコンタ
クト層と接合させることにより、所要のN過剰なGaN
表面を得ようとするものである。
According to the GaN-based semiconductor device having a low-resistance electrode of the present invention, an appropriate contact metal is selected, an appropriate heat treatment condition is determined, and the GaN-based semiconductor device is joined to a p-GaN contact layer. Required N excess GaN
It is intended to obtain a surface.

【0024】すなわち、p−GaNコンタクト層と接合
させるコンタクトメタルの種類を選んでp−GaN表面
からGaが容易にコンタクトメタル内に拡散されるよう
にし、またコンタクトメタルにバリアメタルを積層する
ことによりp−GaN表面から金属電極内に拡散するG
a濃度プロファイルを制御し、界面に高抵抗の金属間化
合物を生じることなくp−GaNコンタクト層の表面を
適切なN過剰(Ga不足)状態とすることにより、良好
なオーミック特性を有する電極構造を得ることを特徴と
する。
That is, the type of contact metal to be joined to the p-GaN contact layer is selected so that Ga is easily diffused into the contact metal from the p-GaN surface, and a barrier metal is laminated on the contact metal. G diffusing from the p-GaN surface into the metal electrode
By controlling the a concentration profile and bringing the surface of the p-GaN contact layer into an appropriate N-rich (Ga-deficient) state without generating a high-resistance intermetallic compound at the interface, an electrode structure having good ohmic characteristics can be obtained. It is characterized by obtaining.

【0025】具体的には本発明の低抵抗な電極を有する
半導体装置は、少なくともGaとNとを組成に含むIII-
V 化合物半導体層と、この化合物半導体層の表面に接合
されたコンタクトメタルと、これに積層されたバリアメ
タルと、さらにこれに隣接するパッドメタルとからなる
少なくとも3層の金属膜が積層された電極とを具備し、
かつ、前記GaとNとを組成に含む化合物半導体層の表
面をN過剰としたことを特徴とする。
More specifically, the semiconductor device having a low-resistance electrode of the present invention has a composition containing at least Ga and N in a III-
V An electrode in which at least three metal films including a compound semiconductor layer, a contact metal bonded to the surface of the compound semiconductor layer, a barrier metal laminated thereon, and a pad metal adjacent thereto are laminated. With
In addition, the surface of the compound semiconductor layer containing Ga and N in the composition is N-excessive.

【0026】ここにGaとNを組成に含むIII-V 化合物
半導体層とは、例えばGaN、Alx Ga1-x N(0≦
x≦1)、Inx Gay Alz1-x-y-z N(0≦x、
y、z≦1、0≦x+y+z≦1)等のGaN系の化合
物半導体層をいう。
Here, the III-V compound semiconductor layer containing Ga and N in the composition includes, for example, GaN, Al x Ga 1 -xN (0 ≦
x ≦ 1), In x Ga y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x,
A GaN-based compound semiconductor layer such as y, z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z ≦ 1).

【0027】好ましくは前記コンタクトメタルは、少な
くともHf、Co、V、Cr、Ru、Rh、及びIrの
いずれか1つを含むことを特徴とする。また好ましくは
前記バリアメタルは、少なくともPt、W、Ta、M
o、Re、Os、Tc、及びZrのいずれか1つを含む
ことを特徴とする。
Preferably, the contact metal includes at least one of Hf, Co, V, Cr, Ru, Rh, and Ir. Preferably, the barrier metal is at least Pt, W, Ta, M
o, Re, Os, Tc, and Zr.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の低抵抗電極を有する半導体装置について詳細
に説明する。図1に基づき、本発明の第1の実施の形態
について説明する。なお、第1の実施の形態では、Pt
をコンタクトメタルとするPt/Au電極の劣化機構に
ついて、発明者が行った分析結果を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device having a low-resistance electrode according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that in the first embodiment, Pt
The analysis result of the inventor about the deterioration mechanism of the Pt / Au electrode using as a contact metal will be described.

【0029】分析に用いたオーミック電極は、p−Ga
Nコンタクト層1の上に積層されたPtコンタクトメタ
ル2と、厚いAu膜からなるパッドメタル3とから構成
される。Ptコンタクトメタル2は、Auパッドメタル
3のp型GaNコンタクト層1へのマイグレーションに
対する障壁をなすため、図9の従来のNi/Au電極に
比べて寿命が増加する。
The ohmic electrode used for the analysis was p-Ga
It is composed of a Pt contact metal 2 laminated on the N contact layer 1 and a pad metal 3 made of a thick Au film. Since the Pt contact metal 2 forms a barrier against migration of the Au pad metal 3 to the p-type GaN contact layer 1, the lifetime is increased as compared with the conventional Ni / Au electrode of FIG.

【0030】このPt/Au電極は、300℃の熱処理
によりオーミック特性が最適化される。熱処理温度が3
00℃を越えればオーミック特性が劣化する。図1
(b)を用いてその理由を説明する。
The ohmic characteristics of the Pt / Au electrode are optimized by heat treatment at 300 ° C. Heat treatment temperature is 3
If the temperature exceeds 00 ° C., the ohmic characteristics deteriorate. FIG.
The reason will be described with reference to FIG.

【0031】図1(b)に300℃以上の熱処理を行っ
た後の電極内部における組成元素の濃度プロファイルを
示す。分析方法は図9と同様エネルギー分散型X線分光
法を用い、電極の深さ方向に各元素の特性X線の検出強
度を測定したものである。
FIG. 1B shows the concentration profile of the constituent elements inside the electrode after heat treatment at 300 ° C. or higher. The analysis method uses energy dispersive X-ray spectroscopy as in FIG. 9 and measures the detection intensity of characteristic X-rays of each element in the depth direction of the electrode.

【0032】図1(b)に示すように、Ptコンタクト
メタル2は、Gaに対する拡散障壁とはならないので、
Gaがp−GaNコンタクト層1の表面からPt膜2の
内部に拡散する。Gaが外部に拡散しN過剰となったp
−GaNコンタクト層1の表面は、Ptコンタクトメタ
ル2に対して良好なオーミックコンタクトとなるので、
300℃の熱処理温度ではオーミック特性の改善効果が
顕著に現れる。
As shown in FIG. 1B, since the Pt contact metal 2 does not act as a diffusion barrier for Ga,
Ga diffuses from the surface of the p-GaN contact layer 1 into the Pt film 2. Ga diffused to the outside and became N excess
-Since the surface of the GaN contact layer 1 becomes a good ohmic contact with the Pt contact metal 2,
At a heat treatment temperature of 300 ° C., the effect of improving the ohmic characteristics appears remarkably.

【0033】しかし、熱処理温度が300℃以上に上昇
してより多くのGa拡散を生じるようになれば、図1の
Ga濃度プロファイルに矢印で示すように、p−GaN
コンタクト層1とPtコンタクトメタル2との界面にG
a濃度が非常に高い層が形成される。すなわち、Ptコ
ンタクトメタル2に拡散した高濃度のGaが、Ptとの
間で高抵抗の金属間化合物Pt−Gaを形成し、電極部
の抵抗が増加することがわかった。
However, if the heat treatment temperature rises to 300 ° C. or more to cause more Ga diffusion, as shown by the arrow in the Ga concentration profile of FIG.
G at the interface between the contact layer 1 and the Pt contact metal 2
A layer having a very high a concentration is formed. That is, it was found that the high-concentration Ga diffused into the Pt contact metal 2 formed a high-resistance intermetallic compound Pt-Ga with Pt, and the resistance of the electrode portion increased.

【0034】また、熱処理温度が300℃と適正であっ
ても、半導体装置の動作中のジュール熱による高温長時
間の加熱により電極部にこの金属間化合物Pt−Gaが
成長し、半導体装置の寿命が低下することがわかった。
Further, even if the heat treatment temperature is appropriate at 300 ° C., this intermetallic compound Pt—Ga grows on the electrode portion by heating at a high temperature for a long time by Joule heat during the operation of the semiconductor device, and the life of the semiconductor device is reduced. Was found to decrease.

【0035】これらの知見に基づき、次に示す本発明の
第2、第3の実施の形態の電極構造について検討を行っ
た。図2に基づき、本発明の第2の実施の形態について
説明する。第2の実施の形態のGaN系半導体装置は、
清浄なp型GaNコンタクト層1の上に厚さ約10nm
のV(バナジウム)コンタクトメタル4と厚いAuから
なるパッドメタル3とが積層されたオーミック電極を備
えている。
Based on these findings, the following electrode structures of the second and third embodiments of the present invention were examined. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The GaN-based semiconductor device according to the second embodiment includes:
About 10 nm thick on the clean p-type GaN contact layer 1
(V) contact metal 4 and a thick pad metal 3 made of Au.

【0036】図2(a)のVコンタクトメタル4は、図
1(a)のPtコンタクトメタル2に比べて、Auに対
する良好な拡散障壁とならないので、Vコンタクトメタ
ル4の内部に、図2(b)に示すようなAuの拡散を生
じる。
The V contact metal 4 of FIG. 2A does not serve as a good diffusion barrier for Au as compared with the Pt contact metal 2 of FIG. Au diffusion occurs as shown in b).

【0037】このV/Au電極は、熱処理温度500℃
において最良なオーミック特性を示すが、500℃の熱
処理後、Vコンタクトメタル4にはAuが含まれ、か
つ、p−GaNコンタクト層1の表面とVコンタクトメ
タル2との間に、図2(b)にAuピークとして示すA
uのパイルアップを生じるようになる。ここでパイルア
ップとは、拡散により運ばれた元素が時間の経過と共
に、異種材料の接合の界面に集積する現象をいう。
The V / Au electrode was heated at a heat treatment temperature of 500 ° C.
Shows the best ohmic characteristics, but after the heat treatment at 500 ° C., the V contact metal 4 contains Au, and between the surface of the p-GaN contact layer 1 and the V contact metal 2, FIG. A) shown as an Au peak in
u pile-up occurs. Here, pile-up refers to a phenomenon in which elements carried by diffusion accumulate at the interface of joining of different materials with the passage of time.

【0038】先にのべたように、p−GaNコンタクト
層1とVコンタクトメタル4との界面にパイルアップし
たAuのピークは、p−GaNコンタクト層1の内部に
侵入しやすく、またGaとの反応性が高いためにp−G
aNコンタクト層1の表面から過度のGaが引き出さ
れ、これをソースとしてVコンタクトメタル4にGaを
拡散するので、Vコンタクトメタル4の内部に高濃度の
Gaからなる拡散プロファイルが得られる。
As described above, the Au peak piled up at the interface between the p-GaN contact layer 1 and the V contact metal 4 easily penetrates into the p-GaN contact layer 1, Because of high reactivity, p-G
Excessive Ga is extracted from the surface of the aN contact layer 1 and is used as a source to diffuse Ga into the V contact metal 4, so that a diffusion profile consisting of a high concentration of Ga is obtained inside the V contact metal 4.

【0039】しかし、熱処理温度を500℃以上に高く
しても、Vコンタクトメタル4の内部のGaの拡散プロ
ファイルにVとGaとの間の金属間化合物の形成を示す
異常が見られないので、コンタクトメタルをVとする場
合には、PtのようにGaとの間に高抵抗の金属間化合
物が形成されず、Gaイオンの多量の拡散を生じてもコ
ンタクトメタルの抵抗が比較的低い値に保たれることが
わかった。
However, even if the heat treatment temperature is increased to 500 ° C. or higher, no abnormality indicating the formation of an intermetallic compound between V and Ga is found in the Ga diffusion profile inside the V contact metal 4. When the contact metal is V, a high-resistance intermetallic compound such as Pt is not formed with Ga, and the contact metal has a relatively low resistance even if a large amount of Ga ions diffuse. Turned out to be kept.

【0040】また、p−GaNコンタクト層1とVコン
タクトメタル4との間にパイルアップしたAuのピーク
は、Auが脆い性質をもたず、また抵抗値も低いので、
オーミック特性を劣化させることはないことがわかっ
た。
The peak of Au piled up between the p-GaN contact layer 1 and the V contact metal 4 indicates that Au does not have a brittle property and has a low resistance value.
It was found that the ohmic characteristics did not deteriorate.

【0041】実際に熱処理温度を500℃以上に高くし
ても、V/Auからなる本第2の実施の形態のオーミッ
ク電極の抵抗値は、従来のPt/Auオーミック電極に
比べて低い抵抗値を示す。したがって後に示すように、
V/Au電極を備えたGaN系半導体装置の寿命は、P
t/Au電極を備えたものに比べて寿命時間を長くする
ことができる。しかし、この場合にもコンタクトメタル
の内部に、不純物として多量のGaが経時的に侵入し、
オーミック抵抗が増加するという劣化要因が残される。
Even if the heat treatment temperature is actually raised to 500 ° C. or more, the resistance value of the ohmic electrode made of V / Au according to the second embodiment is lower than that of the conventional Pt / Au ohmic electrode. Is shown. Therefore, as shown later,
The lifetime of a GaN-based semiconductor device having a V / Au electrode is P
The life time can be made longer than that provided with the t / Au electrode. However, also in this case, a large amount of Ga as an impurity penetrates into the contact metal with time,
A deterioration factor such as an increase in ohmic resistance remains.

【0042】次に図3に基づき、本発明の第3の実施の
形態について説明する。第3の実施の形態のGaN系半
導体装置のオーミック電極は、清浄なp−GaNコンタ
クト層1の上に厚さ約10nmのVコンタクトメタル4
と、Auの拡散障壁をなす厚さ約50nmのPtバリア
メタル2と、Auパッドメタル3とから構成される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The ohmic electrode of the GaN-based semiconductor device according to the third embodiment has a V-contact metal 4 having a thickness of about 10 nm on a clean p-GaN contact layer 1.
And a Pt barrier metal 2 having a thickness of about 50 nm forming an Au diffusion barrier, and an Au pad metal 3.

【0043】本第3の実施の形態のV/Pt/Auから
なる3層構造の電極を500℃に熱処理することによ
り、低抵抗でかつ長寿命なオーミック電極が得られる。
すなわち、前記熱処理後、Auパッドメタル3からVコ
ンタクトメタル4へのAuの拡散はPtバリアメタル2
により阻止されるので、熱処理後もVコンタクトメタル
4は、図2(a)のVコンタクトメタル4のようにAu
が多量に含まれないという特徴がある。すなわちPtバ
リアメタル2はAuの拡散バリアとして作用する。
By heat-treating the three-layer electrode of V / Pt / Au according to the third embodiment to 500 ° C., an ohmic electrode having low resistance and long life can be obtained.
That is, after the heat treatment, the diffusion of Au from the Au pad metal 3 to the V contact metal 4 is caused by the Pt barrier metal 2
Therefore, even after the heat treatment, the V-contact metal 4 remains Au like the V-contact metal 4 in FIG.
Is not included in a large amount. That is, the Pt barrier metal 2 acts as a diffusion barrier for Au.

【0044】このようにAuを含まないVコンタクトメ
タル4は、Gaイオンとの結合性が低いのでGaNの表
面から多量のGaイオンを引き出すことができず、p−
GaNコンタクト層1の表面が、GaのVコンタクトメ
タル4への制御された拡散源として作用する。したがっ
て、熱処理条件を最適化すれば適量のGaがp−GaN
コンタクト層1の表面からVコンタクトメタル4に拡散
し、p−GaNコンタクト層1の表面にオーミック特性
の改善に必要な最適のN過剰状態を形成することができ
る。
As described above, since the V contact metal 4 containing no Au has a low bonding property with Ga ions, a large amount of Ga ions cannot be extracted from the surface of GaN, and p-
The surface of the GaN contact layer 1 acts as a controlled diffusion source of Ga into the V contact metal 4. Therefore, by optimizing the heat treatment conditions, an appropriate amount of Ga can be converted to p-GaN.
Diffusion from the surface of the contact layer 1 to the V-contact metal 4 can form an optimum N-excess state required for improving ohmic characteristics on the surface of the p-GaN contact layer 1.

【0045】先に図1を用いて説明したように、Ptは
Gaとの間に金属間化合物Pt−Gaを形成するのでV
コンタクトメタル4に比べてGaとの結合性が強い。こ
のため、Vコンタクトメタル4の内部に拡散したGa
は、図3に示すようにVコンタクトメタル4とPtバリ
アメタル2との間にパイルアップし、矢印で示すGaピ
ークを形成する。したがって、拡散の法則で定まるVコ
ンタクトメタル4の内部のGaの濃度プロファイルは、
図2とは逆の傾斜を示すようになる。
As described above with reference to FIG. 1, since Pt forms an intermetallic compound Pt-Ga between Ga and Pt,
The bonding property with Ga is stronger than that of the contact metal 4. Therefore, the Ga diffused into the V contact metal 4
Piles up between the V contact metal 4 and the Pt barrier metal 2 as shown in FIG. 3 to form a Ga peak indicated by an arrow. Therefore, the concentration profile of Ga inside the V contact metal 4 determined by the law of diffusion is:
It shows a slope opposite to that of FIG.

【0046】このようにしてp−GaNコンタクト層1
の表面をN過剰な状態に変化し、その上にGa含有量の
少ないVコンタクトメタル4を接合させることにより、
界面に高抵抗な金属間化合物を形成することなくp−G
aNコンタクト層に対する理想的なオーミック電極を形
成し、動作電圧が低くかつ長寿命なGaN系半導体装置
を得ることができる。
Thus, the p-GaN contact layer 1
Is changed to an N-excess state, and a V-contact metal 4 having a low Ga content is bonded thereon.
P-G without forming high resistance intermetallic compound at the interface
By forming an ideal ohmic electrode for the aN contact layer, a GaN-based semiconductor device having a low operating voltage and a long life can be obtained.

【0047】N過剰とされたp−GaNコンタクト層1
の表面とVコンタクトメタル4との界面が良好なオーミ
ック特性を示す理由について、図4を用いてさらに詳細
に説明する。
N-excess p-GaN contact layer 1
The reason why the interface between the surface and the V contact metal 4 shows good ohmic characteristics will be described in more detail with reference to FIG.

【0048】図4(a)に示すように、熱処理前におい
てGaとNとの組成比が1:1のp−GaNコンタクト
層の表面にVコンタクトメタルを形成すれば、Vコンタ
クトメタルの仕事関数が比較的小さいために、p−Ga
Nコンタクト層への正孔の注入に対して大きなショット
キ障壁φB1が形成される。
As shown in FIG. 4A, if a V contact metal is formed on the surface of a p-GaN contact layer having a composition ratio of Ga and N of 1: 1 before heat treatment, the work function of the V contact metal can be improved. Is relatively small, p-Ga
A large Schottky barrier φ B1 is formed for injection of holes into the N contact layer.

【0049】しかし、熱処理後p−GaNコンタクト層
の表面がN過剰になれば、前記p−GaNの表面にはG
a空格子点による高密度の表面準位が形成され、Vコン
タクトメタルのフェルミ準位がこの高密度の表面準位に
ピン留めされるので、ショットキ障壁の高さは、図4
(b)のφB2に示されるように前記φB1に比べて非常に
小さい値となる。したがってVコンタクトメタルの仕事
関数が比較的小さいにもかかわらず、p−GaNコンタ
クト層に対して良好なオーミック特性を得ることができ
る。
However, if the surface of the p-GaN contact layer becomes excessive in N after the heat treatment, the surface of the p-GaN becomes
Since a high-density surface state is formed by the a vacancy and the Fermi level of the V-contact metal is pinned to this high-density surface state, the height of the Schottky barrier is as shown in FIG.
A very small value compared to the phi B1 as shown in the phi B2 of (b). Therefore, good ohmic characteristics can be obtained with respect to the p-GaN contact layer even though the work function of the V contact metal is relatively small.

【0050】ここでフェルミ準位とは、導電帯において
伝導電子が占めるエネルギー準位を意味し、仕事関数の
基準となるものである。また表面準位へのピン留めと
は、熱平衡状態で、コンタクトメタルのフェルミエネル
ギーが高密度の表面準位のエネルギーに一致し、ショッ
トキー障壁の高さがコンタクトメタルの仕事関数の値に
よらずに定まることをいう。
Here, the Fermi level means an energy level occupied by conduction electrons in the conduction band, and serves as a reference for the work function. Pinning to a surface state means that in the thermal equilibrium state, the Fermi energy of the contact metal matches the energy of the high-density surface state, and the height of the Schottky barrier does not depend on the work function of the contact metal. To be determined.

【0051】次に図5乃至図7に基づき、本発明の第4
の実施の形態として、前記第2、第3の実施の形態のオ
ーミック電極をGaN系半導体レーザ装置に応用した例
について説明する。図5は多量子井戸構造(以下MQ
W;Multi-Quantum Wellと呼ぶ)の活性層を有するGa
N系半導体ストライプ・レーザの断面図である。
Next, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As an embodiment, an example in which the ohmic electrodes of the second and third embodiments are applied to a GaN-based semiconductor laser device will be described. FIG. 5 shows a multiple quantum well structure (hereinafter referred to as MQ
W; a multi-quantum well)
FIG. 3 is a sectional view of an N-based semiconductor stripe laser.

【0052】図5に示すGaN系ストライプ型半導体レ
ーザは、サファイア基板101と、n−GaNコンタク
ト層102と、前記コンタクト層に形成されたAl/P
t/Auからなるn型側のオーミック電極103と、n
−AlGaN(以下組成を表すサフィックスは省略す
る)クラッド層104と、n−GaN導波層105と、
InGaNからなるMQW活性層106と、p−GaN
導波層107と、p−AlGaNクラッド層108と、
p−GaNコンタクト層109と電流狭窄用のSiO2
膜110と、p型側のV/Pt/Auオーミック電極1
11とから構成される。
The GaN-based stripe type semiconductor laser shown in FIG. 5 has a sapphire substrate 101, an n-GaN contact layer 102, and an Al / P layer formed on the contact layer.
an n-type ohmic electrode 103 made of t / Au;
An AlGaN (hereinafter, suffix representing composition is omitted) cladding layer 104, an n-GaN waveguide layer 105,
MQW active layer 106 made of InGaN, p-GaN
A waveguide layer 107, a p-AlGaN cladding layer 108,
p-GaN contact layer 109 and SiO 2 for current confinement
Film 110 and p-type V / Pt / Au ohmic electrode 1
And 11.

【0053】図6に示すGaN系アイソレーテッド・ス
トライプ型半導体レーザは図5と異なり、内部電流狭窄
層としてn−GaN層からなる電流ブロック層112を
p−AlGaNクラッド層108とp−GaNコンタク
ト層109との間に配置したものである。他の構造は図
5と同様であるため説明を省略する。
The GaN-based isolated stripe type semiconductor laser shown in FIG. 6 is different from FIG. 5 in that a current block layer 112 composed of an n-GaN layer is used as an internal current confinement layer with a p-AlGaN cladding layer 108 and a p-GaN contact. This is disposed between the layer 109 and the layer 109. The other structure is the same as that of FIG.

【0054】また、図7に示すGaN系半導体レーザ
は、電流狭窄がp−AlGaNクラッド層108の上部
をメサ構造としたリッジ型のストライプ構造としたもの
である。絶縁膜110は前記メサストライプ等を外部汚
染から防護するためのパッシベーション膜である。他の
構造は図5、図6と同様であるため説明を省略する。
The GaN-based semiconductor laser shown in FIG. 7 has a ridge-type stripe structure in which the current confinement is such that the upper portion of the p-AlGaN cladding layer 108 has a mesa structure. The insulating film 110 is a passivation film for protecting the mesa stripe and the like from external contamination. The other structures are the same as those in FIGS. 5 and 6, and a description thereof will be omitted.

【0055】上記GaN系多層構造からなる半導体レー
ザにおいて、本発明の第2、第3の実施の形態に係るV
/Au又はV/Pt/Auオーミック電極は、p−Ga
Nコンタクト層109の上のオーミック電極111とし
て用いられる。図5乃至図7ではV/Pt/Au電極を
用いた場合が示されている。なお従来はp側のオーミッ
ク電極としては、主として図9で説明したNi/Au電
極が用いられてきた。
In the semiconductor laser having the above-mentioned GaN-based multilayer structure, the V laser according to the second and third embodiments of the present invention is used.
/ Au or V / Pt / Au ohmic electrode is p-Ga
It is used as the ohmic electrode 111 on the N contact layer 109. FIGS. 5 to 7 show the case where V / Pt / Au electrodes are used. Conventionally, the Ni / Au electrode described with reference to FIG. 9 has been mainly used as the p-side ohmic electrode.

【0056】次に図8に基づき本発明の第5の実施の形
態として、前記第1乃至第3の実施の形態で説明したオ
ーミック電極を具備するGaN系半導体レーザの寿命試
験結果を、従来のNi/Au電極を有するものと対比し
て説明する。なお、第5の実施の形態において、寿命特
性は主としてp側のオーミック電極の構造により定めら
れ、図5乃至図7に示す他のレーザ構造の差は、寿命特
性とはとくに関連しないことがわかった。
Next, based on FIG. 8, as a fifth embodiment of the present invention, a life test result of a GaN-based semiconductor laser having the ohmic electrodes described in the first to third embodiments will be described. A description will be given in comparison with a device having a Ni / Au electrode. In the fifth embodiment, the life characteristics are mainly determined by the structure of the p-side ohmic electrode, and it is understood that the difference between the other laser structures shown in FIGS. 5 to 7 is not particularly related to the life characteristics. Was.

【0057】p型側のオーミック電極111として、N
i/Au、Pt/Au、V/Au、及びV/Pt/Au
電極を用いたGaN系半導体レーザの寿命試験結果を図
8に示す。寿命試験に用いたGaN系半導体レーザー
は、温度50℃において出力3mWのものであり、自動
出力制御(以下APC;Automatic Power Control と呼
ぶ)を行って寿命試験を実施した。
As the ohmic electrode 111 on the p-type side, N
i / Au, Pt / Au, V / Au, and V / Pt / Au
FIG. 8 shows the results of a life test of a GaN-based semiconductor laser using electrodes. The GaN-based semiconductor laser used in the life test had an output of 3 mW at a temperature of 50 ° C., and the life test was performed by performing automatic power control (hereinafter referred to as APC).

【0058】ここでAPCとは、レーザ出力の低下を動
作電流の増加で補い、レーザ出力一定の条件で、動作電
流の経時的な増加をレーザ出力低下の目安として用いる
方法である。したがって、動作電流が急激に増加すれば
レーザの故障が判定される。
Here, APC is a method in which a decrease in laser output is compensated for by an increase in operating current, and an increase in operating current over time is used as a measure of laser output reduction under a constant laser output condition. Therefore, if the operating current sharply increases, it is determined that the laser has failed.

【0059】図8の寿命試験結果から、Ni/Au電極
のレーザは1500時間で故障が発生することがわかっ
た。しかし、Pt/Au電極のレーザは4000時間、
本発明の第2の実施の形態のV/Au電極では7000
時間、さらにPt拡散バリアを導入した本発明の第3の
実施の形態のV/Pt/Au電極を具備するレーザで
は、10000時間以上の寿命時間を有することが確認
された。
From the life test results shown in FIG. 8, it was found that the laser of the Ni / Au electrode failed in 1500 hours. However, the laser of the Pt / Au electrode requires 4000 hours,
In the V / Au electrode according to the second embodiment of the present invention, 7000
It has been confirmed that the laser having the V / Pt / Au electrode according to the third embodiment of the present invention into which the Pt diffusion barrier is introduced has a lifetime of 10,000 hours or more.

【0060】なお本発明は上記の実施の形態に限定され
ることはない。例えば前記第2、第3の実施の形態にお
いて、コンタクトメタルとしてV膜を用いたが、同様の
効果は例えばHf、Co、Cr、Pt、Ru、Rh、及
びIr、又はこれらの多層膜、又はこれらの金属元素を
含む合金膜を用いても得ることができる。また拡散バリ
アメタルとしてPt膜を用いたが、同様の効果は例えば
W、Ta、Mo、Re、Os、Tc、及びZr、又はこ
れらの多層膜、又はこれらの金属元素を含む合金膜を用
いても得ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the second and third embodiments, the V film is used as the contact metal. However, the same effect is obtained by, for example, Hf, Co, Cr, Pt, Ru, Rh, and Ir, or a multilayer film of these, or It can also be obtained by using an alloy film containing these metal elements. Although a Pt film was used as the diffusion barrier metal, the same effect was obtained by using, for example, W, Ta, Mo, Re, Os, Tc, and Zr, or a multilayer film of these, or an alloy film containing these metal elements. Can also be obtained.

【0061】また前記多層金属からなるオーミック電極
の下地となるコンタクト層がp−GaNからなる場合に
ついて説明したが、少なくともGaとNを組成に含むp
型のIII-V 化合物半導体層、例えばAlx Ga1-x
(0≦x≦1)等の3元系化合物、Inx Gay Alz
1-x-y-z N(0≦x、y、z≦1、0≦x+y+z≦
1)等の4元系化合物に対して同様に本発明のオーミッ
ク電極を用いることができる。
The case where the contact layer serving as the base of the ohmic electrode made of the multilayer metal is made of p-GaN has been described.
Type III-V compound semiconductor layer, for example, Al x Ga 1 -xN
(0 ≦ x ≦ 1) 3-element compounds such as, In x Ga y Al z
B 1-xyz N (0 ≦ x, y, z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z ≦
The ohmic electrode of the present invention can be similarly used for quaternary compounds such as 1).

【0062】また、本発明のオーミック電極の適用対象
として、GaN系多層構造半導体レーザについて説明し
たが、同様の効果はGaN系の多層構造を用いたMES
FET(Metal-Semiconductor Field Effect Transisto
r) 等、他の能動素子、受動素子にも用いることができ
る。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することができる。
Although the GaN-based multi-layered semiconductor laser has been described as an object to which the ohmic electrode of the present invention is applied, the same effect is obtained by using a MES using a GaN-based multi-layered structure.
FET (Metal-Semiconductor Field Effect Transisto
r) etc. can be used for other active and passive elements. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0063】[0063]

【発明の効果】上述したように本発明のV/Au又はV
/Pt/Auの多層構造のオーミック電極を用いれば、
従来とくに過剰電圧を生じやすいp−GaNコンタクト
層に低抵抗なオーミック電極を形成することができるの
で、レーザ発光のしきい値電流が小さく、低電圧動作で
かつ長寿命なGaN系多層構造からなる半導体装置を提
供することができる。
As described above, the V / Au or V of the present invention
If a multi-layer ohmic electrode of / Pt / Au is used,
Conventionally, since a low-resistance ohmic electrode can be formed on a p-GaN contact layer where an excessive voltage is easily generated, a low-voltage operation and long-life GaN-based multilayer structure having a small threshold current for laser emission can be formed. A semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態のPt/Au電極の
内部構造を示す図であって、(a)はその断面図。
(b)は熱処理後の構成元素のプロファイルを示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of a Pt / Au electrode according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
(B) is a view showing a profile of a constituent element after heat treatment.

【図2】本発明の第2の実施の形態のV/Au電極内部
構造示す図であって、(a)はその断面図。(b)は熱
処理後の構成元素のプロファイルを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of a V / Au electrode according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. (B) is a view showing a profile of a constituent element after heat treatment.

【図3】本発明の第3の実施の形態のV/Pt/Au電
極内部構造示す図であって、(a)はその断面図。
(b)は熱処理後の構成元素のプロファイルを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the internal structure of a V / Pt / Au electrode according to a third embodiment of the present invention, and (a) is a cross-sectional view thereof.
(B) is a view showing a profile of a constituent element after heat treatment.

【図4】本発明のVコンタクトメタルの熱処理前後にお
けるp−GaNコンタクト層に対するショットキ障壁高
さの変化を示す図であって、(a)は熱処理前のショッ
トキ障壁を示すバンド構造図。(b)は熱処理後のショ
ットキ障壁を示すバンド構造図。
4A and 4B are diagrams showing a change in the height of a Schottky barrier with respect to a p-GaN contact layer before and after a heat treatment of a V contact metal according to the present invention. FIG. 4A is a band structure diagram showing a Schottky barrier before a heat treatment. (B) is a band structure diagram showing a Schottky barrier after heat treatment.

【図5】本発明のV多層電極のGaN系ストライプ・レ
ーザへの適用例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the V multilayer electrode of the present invention is applied to a GaN-based stripe laser.

【図6】本発明のV多層電極のGaN系アイソレーテッ
ド・ストライプ・レーザへの適用例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which the V multilayer electrode of the present invention is applied to a GaN-based isolated stripe laser.

【図7】本発明のV多層電極のGaN系リッジ・レーザ
への適用例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an application example of a V multilayer electrode of the present invention to a GaN-based ridge laser.

【図8】本発明のV多層電極を備えたGaN系半導体レ
ーザの寿命時間と従来の電極を具備するものの寿命時間
とを対比して示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a comparison between the lifetime of a GaN-based semiconductor laser having a V multilayer electrode of the present invention and the lifetime of a GaN-based semiconductor laser having a conventional electrode.

【図9】従来のNi/Au電極の熱処理後における内部
構造の変化を示すX線写真であって、(a)はAuイメ
ージを示す図。(b)はNiイメージを示す図。
FIG. 9 is an X-ray photograph showing a change in the internal structure of a conventional Ni / Au electrode after heat treatment, in which (a) shows an Au image. (B) is a diagram showing a Ni image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11…p−GaNコンタクト層 2…Ptコンタクトメタル 3、13…Auパッドメタル 4…Vコンタクトメタル 12…Ni膜 14…ボールアップしたNi 101…サファイア基板 102…n−GaNコンタクト層 103…Al/Pt/Au電極 104…n−AlGaNクラッド層 105…n−GaN導波層 106…InGaN MQW活性層 107…p−GaN導波層 108…p−AlGaNクラッド層 109…p−GaNコンタクト層 110…SiO2 膜 111…V/Pt/Au電極 112…n−GaN電流ブロック層1, 11: p-GaN contact layer 2: Pt contact metal 3, 13: Au pad metal 4: V contact metal 12: Ni film 14: ball-up Ni 101: sapphire substrate 102: n-GaN contact layer 103: Al / Pt / Au electrode 104 n-AlGaN cladding layer 105 n-GaN waveguide layer 106 InGaN MQW active layer 107 p-GaN waveguide layer 108 p-AlGaN cladding layer 109 p-GaN contact layer 110 SiO 2 film 111 V / Pt / Au electrode 112 n-GaN current blocking layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともGaとNとを組成に含むIII-
V 化合物半導体層と、 前記化合物半導体層の表面に接合されたコンタクトメタ
ルと、 このコンタクトメタルに積層されたバリアメタルと、 このバリアメタルにさら積層されたパッドメタルとから
なる少なくとも3層の金属膜からなる電極を具備し、 前記GaとNとを組成に含む化合物半導体層の表面をN
過剰としたことを特徴とする低抵抗電極を有する半導体
装置。
1. III- containing at least Ga and N in a composition
V At least three metal films including a compound semiconductor layer, a contact metal bonded to the surface of the compound semiconductor layer, a barrier metal laminated on the contact metal, and a pad metal further laminated on the barrier metal. An electrode made of the compound semiconductor layer containing Ga and N in the composition.
A semiconductor device having a low-resistance electrode, which is characterized by being excessive.
【請求項2】 前記コンタクトメタルは、少なくともH
f、Co、V、Cr、Ru、Rh、及びIrのいずれか
1つを含むことを特徴とする請求項1記載の低抵抗電極
を有する半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the contact metal is at least H
2. The semiconductor device having a low-resistance electrode according to claim 1, wherein the semiconductor device includes any one of f, Co, V, Cr, Ru, Rh, and Ir.
【請求項3】 前記バリアメタルは、少なくともPt、
W、Ta、Mo、Re、Os、Tc、及びZrのいずれ
か1つを含むことを特徴とする請求項1記載の低抵抗電
極を有する半導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein the barrier metal is at least Pt,
2. The semiconductor device having a low-resistance electrode according to claim 1, wherein the semiconductor device includes any one of W, Ta, Mo, Re, Os, Tc, and Zr.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353570A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Sharp Corp Iii nitride-based compound semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2004006991A (en) * 2002-08-27 2004-01-08 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element
JP2004228134A (en) * 2003-01-20 2004-08-12 Sharp Corp Oxide semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2005026389A (en) * 2003-07-01 2005-01-27 Sharp Corp Electrode structure on p-type iii-group nitride semiconductor layer and method of forming the same
JP2005123501A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Toyoda Gosei Co Ltd Semiconductor light emitting element
WO2005086241A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-15 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based semiconductor device
JP2006013474A (en) * 2004-05-26 2006-01-12 Showa Denko Kk Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device
JP2009064886A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Toshiba Corp Semiconductor laser device
KR100891833B1 (en) 2006-10-18 2009-04-07 삼성전기주식회사 A multilayer electrode and a compound semiconductor light emitting device having the same
US8049243B2 (en) 2004-05-26 2011-11-01 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353570A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Sharp Corp Iii nitride-based compound semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2004006991A (en) * 2002-08-27 2004-01-08 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element
JP4507532B2 (en) * 2002-08-27 2010-07-21 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor device
JP2004228134A (en) * 2003-01-20 2004-08-12 Sharp Corp Oxide semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2005026389A (en) * 2003-07-01 2005-01-27 Sharp Corp Electrode structure on p-type iii-group nitride semiconductor layer and method of forming the same
JP2005123501A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Toyoda Gosei Co Ltd Semiconductor light emitting element
WO2005086241A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-15 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based semiconductor device
US7436045B2 (en) 2004-03-04 2008-10-14 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based semiconductor device
JP2006013474A (en) * 2004-05-26 2006-01-12 Showa Denko Kk Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device
US8049243B2 (en) 2004-05-26 2011-11-01 Showa Denko K.K. Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device
KR100891833B1 (en) 2006-10-18 2009-04-07 삼성전기주식회사 A multilayer electrode and a compound semiconductor light emitting device having the same
JP2009064886A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Toshiba Corp Semiconductor laser device

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