JPH11220168A - Gallium nitride compound semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Gallium nitride compound semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11220168A
JPH11220168A JP3661898A JP3661898A JPH11220168A JP H11220168 A JPH11220168 A JP H11220168A JP 3661898 A JP3661898 A JP 3661898A JP 3661898 A JP3661898 A JP 3661898A JP H11220168 A JPH11220168 A JP H11220168A
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JP
Japan
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layer
metal layer
positive electrode
gallium nitride
contact
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Pending
Application number
JP3661898A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigemi Horiuchi
Toshiya Kamimura
Shizuyo Noiri
俊也 上村
茂美 堀内
静代 野杁
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
豊田合成株式会社
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Publication date
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Publication of JPH11220168A publication Critical patent/JPH11220168A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniform the contact resistance at a contact plane between a thick film positive electrode and contact layer by providing a thin metal layer between the contact layer at a p-side semiconductor and thick film positive electrode connected to the contact layer for reflecting a light. SOLUTION: On a contact layer 107, a thin metal layer 110 is formed by the metal deposition and composed of a first Co thin metal layer 111 bonded to the contact layer 107 and second Au thin metal layer connected to Co. A thick film positive electrode 120 is formed by laminating on this thin film metal layer 110 a first Ni thick film positive electrode layer 121, second Ti thick film positive electrode layer 122, and third Ni thick film positive electrode layer 123. According to this constitution the intervention of the thin film metal layer 110 results in that the contact resistance between the contact layer 107 and thin film metal layer 110 is low, uniform and good Ohmic over the entire contact plane and no emission light intensity nonuniformity occurs.

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、基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子に関し、特に発光ムラがなく、高光度で、駆動電圧の低いフリップチップ型の発光素子に関する。 The present invention relates to relates to a flip-chip type light-emitting element layer made of a gallium nitride-based compound semiconductor on a substrate are laminated, without any particular emission unevenness, a high luminosity, low driving voltage flip chip about the types of the light-emitting element.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図4に、従来技術によるフリップチップ型の発光素子400の断面図を示す。 BACKGROUND OF THE INVENTION FIG. 4 shows a cross-sectional view of the light emitting device 400 of the flip chip type according to the prior art. 101は、サファイヤ基板、102は、AlNバッファ層、103は、n 101, a sapphire substrate, 102, AlN buffer layer, 103, n
型のGaN層、104は、n型のGaNクラッド層、1 -Type GaN layer, 104, n-type GaN cladding layer, 1
05は、活性層、106は、p型のAlGaNクラッド層、107は、p型のGaNコンタクト層、420は、 05, the active layer, 106, p-type AlGaN cladding layer, 107, p-type GaN contact layer, 420,
正電極、130は、保護膜、140は、多層構造の負電極である。 Positive electrode, 130, protective film, 140 is a negative electrode of a multilayer structure. また、コンタクト層107に接続されている正電極420は、例えば、ニッケル(Ni)より成る膜厚3000Åの金属層により形成されている。 The positive electrode 420 is connected to the contact layer 107, for example, formed by a metal layer having a thickness of 3000Å ​​made of nickel (Ni).

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】サファイヤ基板101 The present invention is to provide a sapphire substrate 101
の側に光を十分に反射させるために、通常フリップチップ型の正電極420には、厚膜のメタル電極を用いる。 In order to sufficiently reflect the light to the side, in the normal flip chip type positive electrode 420, using a metal electrode of a thick film.
しかし、コンタクト層107上に直接厚膜の正電極42 However, the positive electrode of the direct thick on the contact layer 107 42
0を形成した場合、コンタクト層107との接触面における接触抵抗は、不均一となり、点状に接触抵抗の低い所が多数発生する。 If 0 has been formed, the contact resistance at the contact surface between the contact layer 107, becomes uneven, where occurs many low contact resistance in dots. このため、この接触面を通る電流の面密度にムラが生じ、電流は、接触抵抗の小さな箇所に集中するようになる。 Thus, unevenness in the surface density of the current through the contact surface occurs, current will be concentrated in a small portion of the contact resistance. したがって、活性層の光度にも空間的なムラが発生する。 Thus, the spatial unevenness occurs in the light intensity of the active layer. また、コンタクト層107上に直接厚膜の正電極420を形成した場合、接触面全体としての接触抵抗の値が大きくなるため、発光素子400 Also, the case of forming the positive electrode 420 directly thick on the contact layer 107, the value of the contact resistance of the entire contact surface increases, the light emitting element 400
の駆動電圧は高くなる。 The drive voltage is increased of.

【0004】本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、その目的は、発光光度にムラがなく、高光度、低駆動電圧の発光素子を提供することである。 [0004] The present invention has been made to solve the above problems, and its object is no unevenness in light emission intensity is to provide high luminosity, the light-emitting element with low driving voltage.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するための第1の手段は、基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子において、p型半導体側のコンタクト層と前記コンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極との間に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を設けることである。 First means for solving the above-mentioned object, according to an aspect of, in flip-chip light emitting device layers made of a gallium nitride-based compound semiconductor on a substrate are laminated, p-type semiconductor side it is to provide a thin-film metal layer for suppressing the occurrence of irregular light emission between the contact layer and the thick film positive electrode for reflecting light to be connected to the contact layer. また、第2の手段は、上記の薄膜金属層の膜厚を5 The second means, the thickness of the thin film metal layer 5
0Å〜500Åとすることである。 It is that it 0Å~500Å. また、第3の手段は、上記の薄膜金属層を複数の種類の金属より形成された多層構造とすることである。 The third means is to a multi-layer structure formed of thin metal layers of said a plurality of types of metals. また、第4の手段は、上記の厚膜正電極を複数の種類の金属より形成された多層構造とすることである。 The fourth means is that a multi-layer structure formed thick film positive electrode of said a plurality of types of metals. また、第5の手段は、上記の薄膜金属層をプラチナ(Pt)、コバルト(Co)、金(Au)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(A Further, the fifth means, the platinum thin film metal layer of the (Pt), cobalt (Co), gold (Au), palladium (Pd), nickel (Ni), magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (A
l)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ビスマス(Bi)またはレニウム(Re)の内の少なくとも1種類の金属により形成することである。 l), vanadium (V), manganese (Mn), it is to form at least one metal of the bismuth (Bi) or rhenium (Re). 更に、第6の手段は、上記の厚膜正電極をプラチナ(Pt)、コバルト(Co)、金(Au)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、銅(Cu)、スズ(Sn)またはロジウム(Rh)の内の少なくとも1種類の金属により形成することである。 Furthermore, means of sixth, platinum thick-film positive electrode of said (Pt), cobalt (Co), gold (Au), palladium (Pd), nickel (Ni), magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), vanadium (V), copper (Cu), is to form at least one metal of the tin (Sn) or rhodium (Rh).

【0006】また、上記の半導体発光素子を製造する方法には、以下の手段がある。 Further, in the method for producing the semiconductor light-emitting device, there are the following means. 即ち、第7の手段は、p型半導体側のコンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極を形成する前に、前記コンタクト層の上に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を形成し、この薄膜金属層を熱処理した後に前記厚膜正電極を形成することである。 That means the seventh, p-type before forming a thick film positive electrode for reflecting light to be connected to the semiconductor side of the contact layer, a thin film metal layer for suppressing the occurrence of uneven light emission on the contact layer it is formed and is to form the thick film positive electrode after heat treating the thin metal layer. また、第8の手段は、上記の熱処理を酸素(O 2 ) Also, the eighth means, the oxygen of the above heat treatment (O 2)
雰囲気中で行うことである。 It is to perform in the atmosphere.

【0007】 [0007]

【作用及び発明の効果】p型半導体側のコンタクト層とこのコンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極との間に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を設けたことにより、発光光度にムラがなく、高光度、低駆動電圧の発光素子を得ることができた。 By providing a thin-film metal layer for suppressing the occurrence of irregular light emission between the [Action and Effect of the Invention] The p-type semiconductor side of the contact layer and the thick film positive electrode for reflecting light to be connected to the contact layer , no unevenness in emission intensity, it was possible to obtain a light-emitting element of high intensity, low driving voltage. これは、この薄膜金属層の介在の結果、図1に示すコンタクト層107 This is a result of intervention of the thin metal layer, a contact layer 107 shown in FIG. 1
と薄膜金属層110との間の接触抵抗が接触面全体に渡って低く、一様で、且つ、オーミック性の良いものとなったためだと考えられる。 The contact resistance between the thin metal layer 110 is low over the entire contact surface, uniform, and is thought to be because that become a good ohmic. また、上記薄膜金属層の材料として、前記の金属の内の少なくとも1種類の金属を用いれば、上記の接触抵抗をより小さくできるため、光度、駆動電圧の点でより優れた発光素子が得られる。 Further, as the material of the thin film metal layer, the use of at least one metal of said metal, it is possible to further reduce the contact resistance of the luminosity, better light-emitting element in terms of the driving voltage can be obtained . また、上記厚膜正電極の材料として、前記の金属の内の少なくとも1種類の金属を用いれば、これらの金属は仕事関数が大きいため、より酸化されにくい電極が得られる。 Further, as the material of the thick-film positive electrode, using at least one metal of said metal, these metals has a large work function, less likely to be more oxidation electrode is obtained. また、p型半導体側のコンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極を形成する前に、コンタクト層の上に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を形成し、この薄膜金属層を熱処理した後に厚膜正電極を形成することにより、更により発光光度にムラがなく、高光度、低駆動電圧の発光素子を得ることができた。 Further, before forming a thick film positive electrode for reflecting light connected to the contact layer of p-type semiconductor side, to form a thin film metal layer for suppressing the occurrence of uneven light emission on the contact layer, this thin metal by forming the thick film positive electrode after heat treating the layer, without further unevenness to the light emitting intensity than could be obtained a light emitting element of high intensity, low driving voltage. これは、上記の熱処理の結果、図1に示すコンタクト層10 This is a result of the above heat treatment, the contact layer 10 shown in FIG. 1
7と薄膜金属層110との間の接触抵抗が接触面全体に渡って更により低く、一様で、且つ、オーミック性の良いものとなったためだと考えられる。 Even lower contact resistance between the 7 and the thin metal layer 110 over the entire contact surface, uniform, and is thought to be because that become a good ohmic. 更に詳細な作用機構については、現段階では不明であるが、今のところその可能性としては、以下の(1)〜(3)内の少なくとも1つではないかと考えられる。 For more detailed mechanism of action, but it is unclear at this stage, as its potential now is thought that at least one of the following (1) to (3) in the. (1)薄膜金属層110は、非常に薄い(75Å)ので、粒界がないか、或いは、粒界が非常に密でムラがないため。 (1) thin-film metal layer 110 is so thin (75 Å), or there is no grain boundary, or because a grain boundary is not unevenness at very dense. (2)薄膜金属層110は、非常に薄い(75Å)ので、薄膜金属層110の内部の歪み(応力)が小さいため。 (2) thin-film metal layer 110 is very thin (75 Å) because the internal strain (stress) of the thin metal layer 110 for small. (3)コンタクト層107との接触面において、コンタクト抵抗を低くするためには、酸素(O 2 )もしくは何らかの気相との接触が必要となるため。 (3) at the contact surface between the contact layer 107, in order to lower the contact resistance oxygen (O 2) or become due requires contact with some gas phase. 重要なことは、上記の薄膜金属層110の介在の結果、 Importantly, the result of the interposition of said thin film metal layer 110,
或いは更には、上記の熱処理により、発光光度にムラがなく、高光度、低駆動電圧の発光素子が間違いなく得られるということである。 Or even, by the above heat treatment, no unevenness in emission intensity, high intensity, light-emitting element with low driving voltage is that is obtained definitely.

【0008】 [0008]

【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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be explained based on specific examples of the present invention. なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the following examples. 図1に、本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子100の断面図を示す。 Figure 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device 100 of the flip chip type according to the present invention. サファイヤ基板101の上には窒化アルミニウム(AlN) から成る膜厚約200Åのバッファ層102が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaN から成る膜厚約4.0 μ Buffer layer 102 having a thickness of about 200Å made of aluminum nitride (AlN) is provided on the sapphire substrate 101, a film thickness of about 4.0 mu of GaN of silicon (Si) doped thereon
mの高キャリア濃度n +層103が形成されている。 high carrier concentration n + layer 103 of m are formed. この高キャリア濃度n +層103の上にSiドープのn型Ga N-type Ga of the Si-doped on the high carrier density n + layer 103
N から成る膜厚約0.5 μmのクラッド層104が形成されている。 Thickness of about 0.5 [mu] m of the cladding layer 104 composed of N is formed. そして、クラッド層104の上に単一量子井戸構造(SQW)の中心となる膜厚約500Åの活性層105が形成されている。 Then, the active layer 105 in the center with a film thickness of about 500Å of single quantum well (SQW) structure on the cladding layer 104 is formed. 活性層105の上にはp型Al p-type Al is formed on the active layer 105
0.15 Ga 0.85 N から成る膜厚約600Åのクラッド層10 0.15 Ga 0.85 cladding layer having a thickness of about 600Å consisting N 10
6が形成されている。 6 is formed. さらに、クラッド層106の上にはp型GaN から成る膜厚約1500Åのコンタクト層1 Furthermore, the contact layer 1 having a thickness of about 1500Å made of p-type GaN is formed on the cladding layer 106
07が形成されている。 07 is formed.

【0009】又、コンタクト層107の上には金属蒸着による薄膜金属層110が、n +層103上には負電極140が形成されている。 [0009] Further, on the contact layer 107 is thin metal layer 110 by metal deposition, on the n + layer 103 and negative electrode 140 are formed. 薄膜金属層110は、コンタクト層107に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)より成る薄膜金属層第1層111と、Coに接合する膜厚約60 Thin metal layer 110 has a thickness of about 60 to the thin metal layer a first layer 111 made of cobalt having a thickness of about 15 Å (Co) joining the contact layer 107, bonded to the Co
Åの金(Au)より成る薄膜金属層第2層112とで構成されている。 Is composed of a thin metal layer a second layer 112 made of Å of gold (Au). 厚膜正電極120は、膜厚約500Åのニッケル(Ni)より成る厚膜正電極第1層121と、膜厚約5 Thick film positive electrode 120 includes a thick-film positive electrode first layer 121 made of a thickness of about 500Å of nickel (Ni), a film thickness of about 5
00Åのチタン(Ti)より成る厚膜正電極第2層122 Made of titanium Å (Ti) thick positive electrode second layer 122
と、膜厚約5000Åのニッケル(Ni)より成る厚膜正電極第3層123とを薄膜金属層110の上から順次積層させることにより構成されている。 When, and it is configured by sequentially laminating a thick-film positive electrode third layer 123 made of a film thickness of about 5000Å of nickel (Ni) from the top of the thin metal layer 110. 多層構造の負電極1 Negative electrode of the multilayer structure 1
40は、膜厚約175Åのバナジウム(V) 層141と、 40 includes a thickness of about 175Å vanadium (V) layer 141,
膜厚約1000Åのアルミニウム(Al)層142と、膜厚約500Åのバナジウム(V) 層143と、膜厚約500 Aluminum (Al) layer 142 having a thickness of about 1000 Å, and vanadium (V) layer 143 having a thickness of about 500 Å, a film thickness of about 500
0Åのニッケル(Ni)層144とを高キャリア濃度n +層103の一部露出された部分の上から順次積層させることにより構成されている。 It is constituted by sequentially laminating a 0Å nickel (Ni) layer 144 over the portion exposed portion of the high carrier concentration n + layer 103. また最上部には、SiO 2膜より成る保護膜130が形成されている。 Further the top, protective layer 130 made of SiO 2 film is formed.

【0010】次に、この発光素子100の製造方法について説明する。 [0010] Next, a method for manufacturing the light-emitting device 100. 上記発光素子100は、有機金属気相成長法(MOVPE法)による気相成長により製造された。 The light emitting device 100 was produced by vapor growth by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). 用いられたガスは、アンモニア(NH 3 ) 、キャリアガス(H 2 ,N 2 ) 、トリメチルガリウム(Ga(CH 3 ) 3 )(以下「TM Gas used were ammonia (NH 3), carrier gas (H 2, N 2), trimethylgallium (Ga (CH 3) 3) ( hereinafter "TM
G 」と記す)、トリメチルアルミニウム(Al(CH 3 ) 3 )(以下「TMA 」と記す)、トリメチルインジウム(In(CH 3 ) 3 ) Referred to as G "), trimethylaluminum (Al (CH 3) 3) ( hereinafter referred to as" TMA "), trimethylindium (In (CH 3) 3)
(以下「TMI 」と記す)、シラン(SiH 4 )とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C 5 H 5 ) 2 ) (以下「CP 2 Mg 」と記す)である。 (Hereinafter referred to as "TMI"), a silane (SiH 4) and cyclopentadienyl magnesium (Mg (C 5 H 5) 2) ( hereinafter referred to as "CP 2 Mg"). 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基板101をMOVPE 装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。 First, mounting the substrate 101 of single crystal of a surface which is cleaned by organic cleaning and heat treatment was determined main surface placed on a susceptor in a reaction chamber of the MOVPE apparatus. 次に、常圧で Then, at atmospheric pressure
H 2を反応室に流しながら温度1150℃で基板101をベーキングした。 It was baked substrate 101 at a temperature 1150 ° C. while flowing of H 2 into the reaction chamber. 次に、基板101の温度を400℃まで低下させて、H 2 、NH 3及びTMA を供給してAlN のバッファ層102を約200Åの膜厚に形成した。 Then, the temperature of the substrate 101 is lowered to 400 ° C., it was to supply H 2, NH 3 and TMA to form a buffer layer 102 of AlN to a thickness of about 200 Å.

【0011】次に、基板101の温度を1150℃にまで上げ、H 2 、NH 3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4. [0011] Then, the temperature of the substrate 101 increased to 1150 ° C., supplying H 2, NH 3, TMG, and silane, a film thickness of about 4.
0 μm、電子濃度2 ×10 18 /cm 3のシリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア濃度n +層103を形成した。 0 [mu] m, to form an electron concentration 2 × 10 18 / cm 3 of silicon (Si) high carrier concentration n + layer 103 made of GaN doped. 次に、基板101の温度を1100℃に保持し、N 2 Then, maintaining the temperature of the substrate 101 to 1100 ° C., N 2
又はH 2 、NH 3 、TMG 及びシランを供給して、膜厚約0. Or H 2, NH 3, by supplying TMG and silane, a film thickness of about 0.
5μm、電子濃度1×10 18 /cm 3のシリコン(Si)ドープのGaNから成るクラッド層104を形成した。 5 [mu] m, thereby forming an electron concentration 1 × 10 18 / cm 3 of silicon (Si) doped cladding layer 104 made of GaN. 上記のクラッド層104を形成した後、結晶温度を850℃ After forming the cladding layer 104, the crystal temperature 850 ° C.
に降温し、N 2又はH 2 、NH 3 、TMG 及びTMI を供給して、 Cooling and, by supplying N 2 or H 2, NH 3, TMG and TMI, the
膜厚約500ÅのGa 0.8 In 0.2 N から成る活性層105を形成した。 To form an active layer 105 made of a thickness of about 500Å of Ga 0.8 In 0.2 N.

【0012】次に、基板101の温度を1000℃に昇温し、N 2又はH 2 、NH 3 、TMG 、TMA及びCP 2 Mg を供給して、膜厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたp型Al [0012] Next, raised the temperature of the substrate 101 to 1000 ° C., N 2 or H 2, NH 3, TMG, by supplying TMA and CP 2 Mg, a film thickness of about 50 nm, magnesium (Mg) doped the p-type Al
0.15 Ga 0.85 N から成るクラッド層106を形成した。 To form a clad layer 106 made of 0.15 Ga 0.85 N. 次に、基板101の温度を1000℃に保持し、N 2又は Then, maintaining the temperature of the substrate 101 to 1000 ° C., N 2 or
H 2 、NH 3 、TMG 及びCP 2 Mg を供給して、膜厚約100nm 、 By supplying H 2, NH 3, TMG and CP 2 Mg, a film thickness of about 100 nm,
Mgをドープしたp型GaN から成るコンタクト層107を形成した。 To form contact layer 107 made of Mg-doped p-type GaN. 次に、コンタクト層107の上に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107、クラッド層106、活性層105、クラッド層104、n +層1 Next, an etching mask is formed on the contact layer 107, and removing the mask of the predetermined region, the contact layer 107 which is not covered by the mask, the cladding layer 106, the active layer 105, cladding layer 104, n + layer 1
03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103の表面を露出させた。 A portion of 03 is etched by reactive ion etching using a gas containing chlorine to expose the surface of n + layer 103. 次に、以下の手順で、n +層103に接合する負電極140と、コンタクト層107に接合する薄膜金属層110とを形成した。 Next, the following procedure, and the negative electrode 140 to joined to the n + layer 103 was formed a thin metal layer 110 for bonding the contact layer 107.

【0013】(1) フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりn +層103の露出面上の所定領域に窓を形成して、10 -6 Torrオーダ以下の高真空に排気した後、膜厚約175Åのバナジウム(V) 層141と、膜厚約1000Åのアルミニウム(Al)層142と、膜厚約5 [0013] (1) coating a photoresist, to form a window in a predetermined region on the exposed surface of the n + layer 103 by photolithography, it was evacuated to a high vacuum of 10 -6 Torr order, a thickness of about and 175Å of vanadium (V) layer 141, a thickness of about 1000Å of aluminum (Al) layer 142, a film thickness of about 5
00Åのバナジウム(V) 層143と、膜厚約5000Å And 00Å of vanadium (V) layer 143, a film thickness of about 5000Å
のニッケル(Ni)層144とを順次蒸着した。 And nickel (Ni) layer 144 were sequentially deposited. 次に、フォトレジストを除去する。 Next, the photoresist is removed. これによりn +層103の露出面上に負電極140が形成される。 Thus the negative electrode 140 on the exposed surface of the n + layer 103 is formed. (2) 次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、 (2) Next, uniformly coating a photoresist onto a surface,
フォトリソグラフィにより、コンタクト層107の上の薄膜金属層110形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成する。 By photolithography to remove the photoresist film metal layer 110 formed the upper portion of the contact layer 107, to form a window portion. (3) 蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたコンタクト層107上に、10 -6 Torrオーダ以下の高真空に排気した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCoより形成された薄膜金属層第1層111の上に膜厚約60ÅのAuより成る薄膜金属層第2層112を成膜する。 At (3) vapor deposition apparatus, on the contact layer 107 is a photoresist and exposure, was evacuated to a high vacuum of 10 -6 Torr order, forming a Co film thickness of about 15 Å, it is formed from the Co and forming a thin film metal layer a second layer 112 made of Au with a thickness of about 60Å onto the thin metal layer the first layer 111. (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上に堆積したCo、Auを除去し、コンタクト層107上に薄膜金属層110を形成する。 (4) Next, samples were removed from the deposition apparatus, Co deposited on the photoresist by lift-off, removing the Au, to form a thin film metal layer 110 on the contact layer 107. (5) その後、発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層110の熱処理を行った。 (5) Thereafter, heat treatment was performed thin metal layer 110 to suppress the occurrence of uneven light emission. 即ち、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O 2ガスを供給して圧力10Paとし、その状態で雰囲気温度を約 570℃にして、約4 分程度加熱した。 That is, the sample atmosphere was evacuated by a vacuum pump, a pressure 10Pa by supplying O 2 gas, and the ambient temperature to about 570 ° C. In this state, heated about 4 minutes.

【0014】上記の工程により形成された薄膜金属層1 [0014] The thin metal layer formed by step 1
10上に、更に、厚膜正電極120を形成するために、 On 10, further, in order to form a thick film positive electrode 120,
フォトレジストを一様に塗布して、厚膜正電極120の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。 And uniformly applying a photoresist, open the window in the photoresist shaped portion of the thick-film positive electrode 120. その後、膜厚約500Åのニッケル(Ni)層121と、膜厚約500Å Thereafter, a thickness of about 500Å of nickel (Ni) layer 121, a thickness of about 500Å
のチタン(Ti)層122と、膜厚約5000Åのニッケル And titanium (Ti) layer 122, a film thickness of about 5000Å nickel
(Ni)層123とを薄膜金属層110の上に順次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厚膜正電極120を形成する。 And (Ni) layer 123 is formed by sequentially depositing on the thin film metal layer 110 to form a thick film positive electrode 120 by a lift-off method similarly to the step (4). 最後に、エレクトロンビーム蒸着により、最上層に一様にSiO 2より成る保護膜130を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィー工程を経て、厚膜正電極120および負電極1 Finally, the electron beam evaporation, uniformly to form a protective film 130 made of SiO 2 on the uppermost layer, the application of the photoresist, through a photolithography process, the thick-film positive electrode 120 and negative electrode 1
40に外部露出部分ができるようにほぼ同面積の窓をそれぞれ一つづつウエットエッチングにより形成する。 40 a window about the same area to allow the external exposed part is formed by one by one wet etching, respectively. このようにして、発光素子100を形成した。 Thus, to form a light-emitting element 100.

【0015】図2に、性能比較を行うために試作された半導体発光素子300(図3)と本発明による上記の半導体発光素子100との性能比較表を示す。 [0015] Figure 2 shows the performance comparison table between the semiconductor light emitting device 100 of the according to the invention the semiconductor light emitting device 300 which is the prototype for the performance comparison (Fig. 3). 半導体発光素子300(図3)は、半導体発光素子100と同様の厚膜正電極120を半導体発光素子100作成時と同様の方法で直接コンタクト層107に形成したものである。 The semiconductor light emitting element 300 (FIG. 3) is formed directly on the contact layer 107 in the semiconductor light emitting element 100 and the same thick film positive electrode 120 of the semiconductor light emitting element 100 created during the same way. この表より、薄膜金属層110を有する本発明の半導体発光素子100の方が、光度、駆動電圧の両面において薄膜金属層110を有しない上記試作の半導体発光素子300よりも優れていることが分かる。 From this table, towards the semiconductor light emitting device 100 of the present invention having a thin metal layer 110, luminous intensity, it is found that is better than the semiconductor light emitting element 300 does not have the prototype thin metal layer 110 in both the drive voltage .

【0016】また、発光素子300におけるニッケル(Ni)より形成された膜厚500Åの厚膜正電極第1 Further, a thick film having a thickness of 500Å formed of nickel (Ni) in the light-emitting element 300 positive electrode first
層121に対して、薄膜金属層110の形成時と同様の熱処理を行った結果、半導体発光素子300の光度は変わらず、駆動電圧は逆に上昇した。 The layer 121, as a result of the same heat treatment and the formation of a thin film metal layer 110, light intensity of the semiconductor light emitting element 300 does not change, the driving voltage was increased to the contrary. このことから、薄膜金属層110の厚さは、その金属の種類にも多少依存するものの、500Å以下でなければならないことが判った。 Therefore, the thickness of the thin metal layer 110, although somewhat dependent on the type of the metal, it has been found that must be 500Å or less. また、50Åよりも薄い場合には、膜厚を一様にすることが難しく、また膜厚が薄過ぎて薄膜金属層110 Also, if thinner than 50Å, it is difficult to uniform the film thickness and the film thickness is too thin film metal layer 110
の効果が出にくくなる。 Effect is hardly out of.

【0017】また、薄膜金属層110を積層した後の上記(5) の熱処理は、酸素(O 2 )雰囲気中にて行ったが、酸素は、極微量の酸素分子、酸素原子を含むガスまたはプラズマであってもよい。 [0017] The heat treatment of the above after laminating the thin metal layer 110 (5) oxygen (O 2) was performed in an atmosphere, oxygen, trace amounts of molecular oxygen, a gas containing oxygen atoms or it may be a plasma. 従って、上記の熱処理の酸素雰囲気としては、例えば、O 2 、O 3 、CO、CO 2 、NO、N 2 O 、 Therefore, the oxygen atmosphere of the heat treatment, for example, O 2, O 3, CO , CO 2, NO, N 2 O,
NO 2または、H 2 O の少なくとも1種又はこれらの混合ガス、或いは、O 2 、O 3 、CO、CO 2 、NO、N 2 O 、NO 2または、H 2 O の少なくとも1種と、N 2またはHe、Ne、Ar、Kr NO 2, or, at least one or a mixture gas of H 2 O, or, O 2, O 3, CO , CO 2, NO, N 2 O, NO 2 , or, at least one H 2 O, N 2 or He, Ne, Ar, Kr
などの不活性ガスとの混合ガス、或いは、O 2 、O 3 、CO、 A mixed gas of an inert gas such as, or, O 2, O 3, CO,
CO 2 、NO、N 2 O 、NO 2または、H 2 O の混合ガスと、N 2またはHe、Ne、Ar、Krなどの不活性ガスとの混合ガス等を用いることもできる。 CO 2, NO, N 2 O , NO 2 , or may a mixture gas of H 2 O, N 2, or He, Ne, Ar, also possible to use mixed gas with an inert gas such as Kr. これらのガスを使用した場合にも、接触抵抗の低抵抗化の実現による本発明の効果を得ることができる。 Even when using these gases, it is possible to obtain the effect of the present invention by the realization of low resistance of the contact resistance.

【0018】また、上記実施例では、上記(5) の熱処理において、10PaのO 2ガス雰囲気を用いたが、O 2 [0018] In the above embodiment, in the heat treatment of the above (5), but using O 2 gas atmosphere 10 Pa, O 2
ガスの圧力は、これ以上であっても十分な効果を発揮する。 The pressure of the gas, even more exhibit sufficient effects. 例えば、N 2ガスに対して1%のO 2ガスを含ませ、そのO 2ガスの分圧を100Paとした雰囲気中での熱処理を行ったが、同様の効果が得られた。 For example, moistened with 1% O 2 gas to N 2 gas, but the partial pressure of the O 2 gas was heat-treated in the atmosphere was 100 Pa, the same effects were obtained. 即ち、圧力或いは酸素ガスの分圧は、上述した圧力の範囲で全て適用可能である。 That is, the partial pressure of the pressure or oxygen gas can be applied all in the range of pressures described above.

【0019】また、上記実施例では、上記(5) の熱処理において、加熱温度を570℃としたが、加熱温度は、 [0019] In the above embodiment, in the heat treatment of the above (5), but the heating temperature was 570 ° C., the heating temperature,
400〜700℃の範囲で適用可能であり、望ましくは、450〜650℃の範囲が良い。 400-700 is applicable in a range of ° C., preferably, be in the range of 450 to 650 ° C.. 400℃未満で熱処理されると、薄膜金属層110はオーミック特性を示さず、700℃よりも高い温度で熱処理されると、素子の形に変形が発生しやすくなり、発光や反射光の方向性に問題が生じる。 When heat treated at less than 400 ° C., the thin film metal layer 110 showed no ohmic characteristics, 700 when it is heat-treated at a temperature higher than ° C., deformation in the shape of the element will tend to occur, the direction of light emission and the reflected light problems arise. このため、熱処理温度は、400〜7 For this reason, the heat treatment temperature is, 400-7
00℃の範囲が良い。 The range of 00 ℃ is good.

【0020】また、上記実施例では、薄膜金属層110 [0020] In the above embodiment, the thin film metal layer 110
は、膜厚約15Åのコバルト(Co)より成る薄膜金属層第1 A thin film metal layer first formed of cobalt with a thickness of about 15 Å (Co)
層111と、Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)より成る薄膜金属層第2層112とで構成されているが、薄膜金属層は、プラチナ(Pt)、コバルト(Co)、金(A The layer 111, but is composed of a thin metal layer a second layer 112 made of gold having a thickness of about 60 Å (Au) for bonding to the Co, the thin film metal layer, a platinum (Pt), cobalt (Co), gold (A
u)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、 u), palladium (Pd), nickel (Ni), magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al),
バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ビスマス(B Vanadium (V), manganese (Mn), bismuth (B
i)またはレニウム(Re)の内の少なくとも1種類の金属を含んでいる単層構造の金属層であっても、また、 i) or be a metal layer having a single layer structure comprising at least one metal of the rhenium (Re), also,
これらの金属を2種類以上含んだ多層構造の金属層であっても本実施例と同様の効果が得られる。 It is a metal layer of a multilayer structure including these metals of two or more the same effect as the present embodiment is obtained.

【0021】また、上記実施例では、厚膜正電極120 [0021] In the above embodiment, the thick film positive electrode 120
は、膜厚約500Åのニッケル(Ni)より成る厚膜正電極第1層121と、膜厚約500Åのチタン(Ti)より成る厚膜正電極第2層122と、膜厚約5000Åのニッケル(Ni)より成る厚膜正電極第3層123とを薄膜金属層110の上から順次積層させることにより構成されているが、厚膜正電極は、プラチナ(Pt)、コバルト(C Includes a thick-film positive electrode first layer 121 made of a thickness of about 500Å of nickel (Ni), and the thick film positive electrode second layer 122 made of titanium having a thickness of about 500Å (Ti), thickness of about 5000Å nickel Although the thick film positive electrode third layer 123 made of (Ni) is constituted by sequentially stacking from the top of the thin metal layer 110, the thick film positive electrode, a platinum (Pt), cobalt (C
o)、金(Au)、パラジウム(Pd)、ニッケル(N o), gold (Au), palladium (Pd), nickel (N
i)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、銅(Cu)、スズ(S i), magnesium (Mg), silver (Ag), aluminum (Al), vanadium (V), copper (Cu), tin (S
n)またはロジウム(Rh)の内の少なくとも1種類の金属を含んでいる単層構造の電極であっても、また、これらの金属を2種類以上含んだ多層構造の電極であっても本実施例と同様の効果が得られる。 n) or be an electrode of the single-layer structure comprising at least one metal of rhodium (Rh), also present it is an electrode having a multilayer structure containing these metals of two or more the same effect as example can be obtained.

【0022】なお、上記の実施例では、発光素子100 [0022] In the above embodiment, the light emitting element 100
の活性層105はSQW構造としたが、活性層の構造は、MQW構造でもよい。 The active layer 105 has been a SQW structure, the structure of the active layer may be a MQW structure. また、活性層、クラッド層、 In addition, the active layer, the cladding layer,
コンタクト層、その他の層は、任意の混晶比の4元、3 Contact layer, other layers, quaternary any mixing ratio, 3
元、2元系のAl x Ga y In 1-xy N (0≦x≦1,0≦y Original, the binary system Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y
≦1)としても良い。 ≦ 1) may be used. 又、p型不純物としてMgを用いたがベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等の2族元素を用いることができる。 Although Mg is used as the p-type impurity may be used a Group 2 element such as beryllium (Be), zinc (Zn).

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子100の断面図。 Sectional view of a semiconductor light emitting device 100 of the flip chip type according to the invention; FIG.

【図2】半導体発光素子100と半導体発光素子300 [2] The semiconductor light emitting element 100 and the semiconductor light emitting element 300
の性能比較表。 Performance comparison chart of.

【図3】性能比較を行うために試作された半導体発光素子300の断面図。 3 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device 300 which is the prototype for the performance comparison.

【図4】従来技術によるフリップチップ型の半導体発光素子400の断面図。 4 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device 400 of the flip chip type according to the prior art.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101…サファイヤ基板 102…AlNバッファ層 103…n型のGaN層 104…n型のGaNクラッド層 105…活性層 106…p型のAlGaNクラッド層 107…p型のGaNコンタクト層 110…薄膜金属層 111…薄膜金属層第1層 112…薄膜金属層第2層 120、420…厚膜正電極 121…厚膜正電極第1層 122…厚膜正電極第2層 123…厚膜正電極第3層 130…保護膜 140…多層構造の負電極 101 ... sapphire substrate 102 ... AlN buffer layer 103 ... n type GaN layer 104 ... n type GaN cladding layer 105 ... the active layer 106 ... p-type AlGaN cladding layer 107 ... p-type GaN contact layer 110 ... thin metal layer 111 ... thin metal layer a first layer 112 ... thin metal layer a second layer 120, 420 ... thick positive electrode 121 ... thick-film positive electrode first layer 122 ... thick positive electrode second layer 123 ... thick positive electrode third layer 130 ... protective film 140 ... negative electrode having a multilayer structure

Claims (8)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子において、 p型半導体側のコンタクト層と前記コンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極との間に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を設けたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素子。 1. A flip-chip light emitting device layers made of gallium nitride compound semiconductor on the substrate are stacked, the thick film positive electrode for reflecting light to be connected to the p-type semiconductor side of the contact layer contact layer the semiconductor device gallium nitride compound, wherein a thin metal layer is provided for suppressing the occurrence of irregular light emission between.
  2. 【請求項2】 前記薄膜金属層の膜厚は、50Å〜50 Wherein the thickness of the thin film metal layer, 50A~50
    0Åであることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 The gallium nitride-based compound semiconductor device according to claim 1, characterized in that the 0 Å.
  3. 【請求項3】 前記薄膜金属層は、複数の種類の金属より形成された多層構造をしていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 Wherein the thin metal layer, according to claim 1 or the semiconductor element gallium nitride-based compound according to claim 2, characterized in that it is a multi-layer structure formed of a plurality of types of metals.
  4. 【請求項4】 前記厚膜正電極は、複数の種類の金属より形成された多層構造をしてい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項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 Wherein said thick-film positive electrode is composed of a gallium nitride-based according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is a multi-layer structure formed of a plurality of types of metal compound semiconductor device.
  5. 【請求項5】 前記薄膜金属層は、プラチナ(Pt)、 Wherein said thin metal layer, a platinum (Pt),
    コバルト(Co)、金(Au)、パラジウム(Pd)、 Cobalt (Co), gold (Au), palladium (Pd),
    ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、銀(A Nickel (Ni), magnesium (Mg), silver (A
    g)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、ビスマス(Bi)またはレニウム(R g), aluminum (Al), vanadium (V), manganese (Mn), bismuth (Bi) or rhenium (R
    e)の内の少なくとも1種類の金属を含んでい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項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 At least one of claims 1 to gallium nitride-based compound semiconductor device according to any one of claims 4, characterized in that it contains metal of the e).
  6. 【請求項6】 前記厚膜正電極は、プラチナ(Pt)、 Wherein said thick-film positive electrode, a platinum (Pt),
    コバルト(Co)、金(Au)、パラジウム(Pd)、 Cobalt (Co), gold (Au), palladium (Pd),
    ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、銀(A Nickel (Ni), magnesium (Mg), silver (A
    g)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、銅(Cu)、スズ(Sn)またはロジウム(Rh)の内の少なくとも1種類の金属を含んでいることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 g), aluminum (Al), vanadium (V), copper (Cu), claims 1, characterized in that it contains at least one metal of the tin (Sn) or rhodium (Rh) the gallium nitride-based compound semiconductor device according to any one of 5.
  7. 【請求項7】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子の製造方法であって、 p型半導体側のコンタクト層に接続する光を反射する厚膜正電極を形成する前に、前記コンタクト層の上に発光ムラの発生を抑止するための薄膜金属層を形成し、この薄膜金属層を熱処理した後に前記厚膜正電極を形成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。 7. A layer of gallium nitride compound semiconductor on the substrate A method of manufacturing a flip chip type light-emitting element are stacked, the thick film reflects light connected to the contact layer of p-type semiconductor side positive before forming the electrode, a thin film metal layer for suppressing the generation of irregular light emission is formed on the contact layer, and forming the thick film positive electrode after heat treating the thin metal layer method for producing a gallium nitride-based compound semiconductor device.
  8. 【請求項8】 前記熱処理は、酸素(O 2 )雰囲気中で行われることを特徴とする請求項7に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法。 Wherein said heat treatment oxygen (O 2) method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor device according to claim 7, characterized in that it is carried out in an atmosphere.
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