JPH11274556A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH11274556A JPH11274556A JP7981098A JP7981098A JPH11274556A JP H11274556 A JPH11274556 A JP H11274556A JP 7981098 A JP7981098 A JP 7981098A JP 7981098 A JP7981098 A JP 7981098A JP H11274556 A JPH11274556 A JP H11274556A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体発光素子及びその製造方法に関し、半
導体技術に於いて普遍的に実用化されている技法を利用
して、ｐ側電極コンタクト層に於ける抵抗値を上昇させ
ることなく、電極コンタクト抵抗を低下させて更に素子
抵抗を低下させようとする。 【解決手段】 ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
＜１，０≦ｙ＜１）を材料とし且つ基板１側から表面側
に向かってｐ型不純物濃度であるＭｇ濃度が連続的乃至
階段状に高められてなるｐ側電極コンタクト層１０を備
える。
導体技術に於いて普遍的に実用化されている技法を利用
して、ｐ側電極コンタクト層に於ける抵抗値を上昇させ
ることなく、電極コンタクト抵抗を低下させて更に素子
抵抗を低下させようとする。 【解決手段】 ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
＜１，０≦ｙ＜１）を材料とし且つ基板１側から表面側
に向かってｐ型不純物濃度であるＭｇ濃度が連続的乃至
階段状に高められてなるｐ側電極コンタクト層１０を備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ側電極コンタク
ト層と電極とのコンタクト抵抗を低減した窒化ガリウム
系半導体発光素子及びその製造方法に関する。
ト層と電極とのコンタクト抵抗を低減した窒化ガリウム
系半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡ
ｌＧａＮなどの窒化物半導体は直接遷移型であって、そ
れ等窒化ガリウム系半導体を材料とする発光素子は、エ
ネルギ・バンド・ギャップが１．９５〔ｅＶ〕〜６〔ｅ
Ｖ〕まで変化する短波長発光素子として多用される状況
にあるが、半導体デバイスの常として、この発光素子に
於いても微細化が要求され、それに伴って様々な問題が
起こり、その一つとしてｐ側電極コンタクト層と電極と
のコンタクト抵抗増大が挙げられていて、本発明では、
その問題を解消する一手段を開示する。
ｌＧａＮなどの窒化物半導体は直接遷移型であって、そ
れ等窒化ガリウム系半導体を材料とする発光素子は、エ
ネルギ・バンド・ギャップが１．９５〔ｅＶ〕〜６〔ｅ
Ｖ〕まで変化する短波長発光素子として多用される状況
にあるが、半導体デバイスの常として、この発光素子に
於いても微細化が要求され、それに伴って様々な問題が
起こり、その一つとしてｐ側電極コンタクト層と電極と
のコンタクト抵抗増大が挙げられていて、本発明では、
その問題を解消する一手段を開示する。
【０００３】
【従来の技術】窒化ガリウム系半導体発光素子として
は、１９９４年に発光ダイオードが実用化され、また、
レーザ・ダイオードも１９９６年の室温パルス発振以
来、実用化へ向けた特性の改善が進められつつあり、短
波長高輝度固体光源として、ディジタル記憶装置に於け
る記憶容量の高密度化やファクシミリ、プリンタへの適
用を実現する努力がなされている。
は、１９９４年に発光ダイオードが実用化され、また、
レーザ・ダイオードも１９９６年の室温パルス発振以
来、実用化へ向けた特性の改善が進められつつあり、短
波長高輝度固体光源として、ディジタル記憶装置に於け
る記憶容量の高密度化やファクシミリ、プリンタへの適
用を実現する努力がなされている。
【０００４】一般に、半導体素子では、素子の微細化に
伴って、電極面積が縮小される傾向にあるので、そのコ
ンタクト抵抗の低減が素子特性を向上させる重要な鍵に
なっている。
伴って、電極面積が縮小される傾向にあるので、そのコ
ンタクト抵抗の低減が素子特性を向上させる重要な鍵に
なっている。
【０００５】また、半導体レーザでも、電極面積が小さ
いｐ側電極のコンタクト抵抗を低減させる為、電極コン
タクト層の高キャリヤ濃度化や低エネルギ・バンド・ギ
ャップ層の導入、電極材料の検討などが行なわれてき
た。
いｐ側電極のコンタクト抵抗を低減させる為、電極コン
タクト層の高キャリヤ濃度化や低エネルギ・バンド・ギ
ャップ層の導入、電極材料の検討などが行なわれてき
た。
【０００６】窒化ガリウム系半導体発光素子に於けるｐ
側電極コンタクト層の材料として、Ｍｇドーピングした
ｐ−ＧａＮが多用されているが、この場合、コンタクト
抵抗を低下させるために高Ｍｇ濃度にすることは、当
然、必要であるが、ドーピング量を大きくして好結果に
結び付くとは限らない。
側電極コンタクト層の材料として、Ｍｇドーピングした
ｐ−ＧａＮが多用されているが、この場合、コンタクト
抵抗を低下させるために高Ｍｇ濃度にすることは、当
然、必要であるが、ドーピング量を大きくして好結果に
結び付くとは限らない。
【０００７】即ち、ドーピング量を大きくすると、電極
コンタクト層の結晶性が悪くなってしまい、全体として
抵抗値が大きくなって、コンタクト抵抗を低下させた効
果が削がれてしまうことになる。
コンタクト層の結晶性が悪くなってしまい、全体として
抵抗値が大きくなって、コンタクト抵抗を低下させた効
果が削がれてしまうことになる。
【０００８】この問題を回避する為、ｐ側電極コンタク
ト層を低Ｍｇ濃度層と高Ｍｇ濃度層の複層とし、ｐ側電
極コンタクト層の高抵抗化を抑えながらコンタクト抵抗
を低下させ、素子の駆動電圧を低下させる旨の技術が提
案されている（要すれば、特開平８−９７４７１号公報
或いは特開平８−３３０６２９号公報などを参照）。
ト層を低Ｍｇ濃度層と高Ｍｇ濃度層の複層とし、ｐ側電
極コンタクト層の高抵抗化を抑えながらコンタクト抵抗
を低下させ、素子の駆動電圧を低下させる旨の技術が提
案されている（要すれば、特開平８−９７４７１号公報
或いは特開平８−３３０６２９号公報などを参照）。
【０００９】ｐ側電極コンタクト層を低Ｍｇ濃度層と高
Ｍｇ濃度層の複層にする構成は良い着想ではあるが、そ
の構成を採った場合に比較し、素子の駆動電圧を更に低
下させることができれば、それに越したことはない。
Ｍｇ濃度層の複層にする構成は良い着想ではあるが、そ
の構成を採った場合に比較し、素子の駆動電圧を更に低
下させることができれば、それに越したことはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、半導体技
術に於いて普遍的に実用化されている技法を利用して、
ｐ側電極コンタクト層に於ける抵抗値を上昇させること
なく、電極コンタクト抵抗を低下させて更に素子抵抗を
低下させようとする。
術に於いて普遍的に実用化されている技法を利用して、
ｐ側電極コンタクト層に於ける抵抗値を上昇させること
なく、電極コンタクト抵抗を低下させて更に素子抵抗を
低下させようとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に於いては、ｐ−
ＡｌＩｎＧａＮを材料とするｐ側電極コンタクト層に於
いて、活性層に近い側を低Ｍｇ濃度に、また、表面側を
高Ｍｇ濃度となるように、しかも、その間はＭｇ濃度が
グレーデッドに低Ｍｇ濃度→高Ｍｇ濃度となるように変
化させ、いわゆる濃度勾配層にすることが基本になって
いる。
ＡｌＩｎＧａＮを材料とするｐ側電極コンタクト層に於
いて、活性層に近い側を低Ｍｇ濃度に、また、表面側を
高Ｍｇ濃度となるように、しかも、その間はＭｇ濃度が
グレーデッドに低Ｍｇ濃度→高Ｍｇ濃度となるように変
化させ、いわゆる濃度勾配層にすることが基本になって
いる。
【００１２】図１は本発明に依って得られた素子抵抗の
データを従来の技術に依って得られた素子抵抗のデータ
と比較して表した線図であり、縦軸には素子抵抗〔Ω〕
を、横軸には（電極面積）-1〔ｃｍ-2〕をそれぞれ採っ
てある。
データを従来の技術に依って得られた素子抵抗のデータ
と比較して表した線図であり、縦軸には素子抵抗〔Ω〕
を、横軸には（電極面積）-1〔ｃｍ-2〕をそれぞれ採っ
てある。
【００１３】また、図２は本発明に依って得られた試料
のｐ側電極コンタクト層に於けるＭｇ濃度プロファイル
と従来の技術に依って得られた試料のｐ側電極コンタク
ト層に於けるＭｇ濃度プロファイルとを比較して表した
線図であり、縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、横軸にはｐ
側電極コンタクト層の表面からの厚さ（深さ）をそれぞ
れ採ってある。
のｐ側電極コンタクト層に於けるＭｇ濃度プロファイル
と従来の技術に依って得られた試料のｐ側電極コンタク
ト層に於けるＭｇ濃度プロファイルとを比較して表した
線図であり、縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、横軸にはｐ
側電極コンタクト層の表面からの厚さ（深さ）をそれぞ
れ採ってある。
【００１４】図１及び図２のデータを得た際に用いた本
発明に依る試料及び従来の技術に依る試料では、ｐ側電
極コンタクト層のＭｇ濃度プロファイルのみが相違して
いるが他の条件は全て同じにした。
発明に依る試料及び従来の技術に依る試料では、ｐ側電
極コンタクト層のＭｇ濃度プロファイルのみが相違して
いるが他の条件は全て同じにした。
【００１５】図１に於いて、黒丸印は本発明に依った場
合のデータを示し、白丸印は低Ｍｇ濃度層と高Ｍｇ濃度
層の複層にした従来例の場合のデータを示している。
合のデータを示し、白丸印は低Ｍｇ濃度層と高Ｍｇ濃度
層の複層にした従来例の場合のデータを示している。
【００１６】図１からすると、ｐ−ＡｌＩｎＧａＮから
なるｐ側電極コンタクト層を本発明に依る濃度勾配層に
した場合の方が、前記公報に開示された従来の発明に依
る場合、即ち、複層にした場合と比較して素子抵抗値は
低くなっていることが明瞭に看取される。
なるｐ側電極コンタクト層を本発明に依る濃度勾配層に
した場合の方が、前記公報に開示された従来の発明に依
る場合、即ち、複層にした場合と比較して素子抵抗値は
低くなっていることが明瞭に看取される。
【００１７】また、図１に於ける各特性線の傾きは、ｐ
側電極コンタクト抵抗の値を示していて、本発明に於け
るｐ側電極コンタクト抵抗の傾きと従来例に於けるｐ側
電極コンタクト抵抗の傾きと比較した場合、本発明に依
れば、従来例の１／４以下と小さく、従って、ｐ側電極
コンタクト抵抗は１／４以下に低下していることが看取
できる。
側電極コンタクト抵抗の値を示していて、本発明に於け
るｐ側電極コンタクト抵抗の傾きと従来例に於けるｐ側
電極コンタクト抵抗の傾きと比較した場合、本発明に依
れば、従来例の１／４以下と小さく、従って、ｐ側電極
コンタクト抵抗は１／４以下に低下していることが看取
できる。
【００１８】本発明者等は、本発明に依る試料としてｐ
側電極コンタクト層を前記濃度勾配層にした半導体レー
ザ素子（前者）並びに従来の技術に依る試料としてｐ側
電極コンタクト層を前記複層にした半導体レーザ素子
（後者）をそれぞれ試作して比較したのであるが、前者
は後者に対し、２００〔ｍＡ〕の電流注入時に於いて、
電圧が３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕低下した。
側電極コンタクト層を前記濃度勾配層にした半導体レー
ザ素子（前者）並びに従来の技術に依る試料としてｐ側
電極コンタクト層を前記複層にした半導体レーザ素子
（後者）をそれぞれ試作して比較したのであるが、前者
は後者に対し、２００〔ｍＡ〕の電流注入時に於いて、
電圧が３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕低下した。
【００１９】このように、素子抵抗が低減されることは
実験に依って明らかになっているのであるが、現状で
は、未だ理論的解明が充分でないところがあり、これか
らの分析にまたなければならないが、通常、素子抵抗
は、ｐ側電極面積依存性を示すことから、素子抵抗の低
下は、ｐ側電極コンタクト抵抗を低減したことに起因す
るものと考えられ、これは、他の素子抵抗成分であるｎ
側抵抗（ｎ側電極コンタクト抵抗＋ｎ型半導体層抵抗）
やｐ側電極コンタクト層を除いたｐ側半導体層抵抗の各
々について既に実験され、それぞれが素子抵抗の１／１
０以下であることが確認されているので、ほぼ間違いな
いところと判断される。
実験に依って明らかになっているのであるが、現状で
は、未だ理論的解明が充分でないところがあり、これか
らの分析にまたなければならないが、通常、素子抵抗
は、ｐ側電極面積依存性を示すことから、素子抵抗の低
下は、ｐ側電極コンタクト抵抗を低減したことに起因す
るものと考えられ、これは、他の素子抵抗成分であるｎ
側抵抗（ｎ側電極コンタクト抵抗＋ｎ型半導体層抵抗）
やｐ側電極コンタクト層を除いたｐ側半導体層抵抗の各
々について既に実験され、それぞれが素子抵抗の１／１
０以下であることが確認されているので、ほぼ間違いな
いところと判断される。
【００２０】前記した理論的解明を行なうには、今後、
例えばＴＥＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）などの分析結果によっ
て確認しなければならないが、現在の認識としては、ｐ
側電極コンタクト層を形成するに際し、Ｍｇ濃度を徐々
に増加させる手段を採っている為、結晶性が良好に維持
され、その結果、ｐ側電極コンタクト抵抗が低くなった
ものと考えている。
例えばＴＥＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）などの分析結果によっ
て確認しなければならないが、現在の認識としては、ｐ
側電極コンタクト層を形成するに際し、Ｍｇ濃度を徐々
に増加させる手段を採っている為、結晶性が良好に維持
され、その結果、ｐ側電極コンタクト抵抗が低くなった
ものと考えている。
【００２１】何れにせよ、半導体技術分野では周知の技
術になっている不純物をグレーデッドにドーピングする
旨の簡単な手段を採ることで、図１に見られるような素
子抵抗の低減を見たことは注目すべきことと思われる。
術になっている不純物をグレーデッドにドーピングする
旨の簡単な手段を採ることで、図１に見られるような素
子抵抗の低減を見たことは注目すべきことと思われる。
【００２２】前記したところから、本発明に依る半導体
発光素子及びその製造方法に於いては、 （１）ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０
≦ｙ＜１）を材料とし且つ基板（例えば基板１：図２参
照、以下同じ）側から表面側に向かってｐ型不純物濃度
であるＭｇ濃度が連続的乃至階段状に高められてなるｐ
側電極コンタクト層（例えばｐ側電極コンタクト層１
０）を備えてなることを特徴とするか、又は、
発光素子及びその製造方法に於いては、 （１）ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１，０
≦ｙ＜１）を材料とし且つ基板（例えば基板１：図２参
照、以下同じ）側から表面側に向かってｐ型不純物濃度
であるＭｇ濃度が連続的乃至階段状に高められてなるｐ
側電極コンタクト層（例えばｐ側電極コンタクト層１
０）を備えてなることを特徴とするか、又は、
【００２３】（２）半導体発光素子を構成する為に積層
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を
一定に保ち且つドーパントであるＭｇの流量を結晶成長
の進行と共に連続的乃至階段状に増加させることを特徴
とするか、又は、
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を
一定に保ち且つドーパントであるＭｇの流量を結晶成長
の進行と共に連続的乃至階段状に増加させることを特徴
とするか、又は、
【００２４】（３）半導体発光素子を構成する為に積層
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してドーパントであるＭｇ
の流量を一定に保ち且つソース・ガスの流量を結晶成長
の進行と共に連続的乃至階段状に低下させることを特徴
とするか、又は、
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してドーパントであるＭｇ
の流量を一定に保ち且つソース・ガスの流量を結晶成長
の進行と共に連続的乃至階段状に低下させることを特徴
とするか、又は、
【００２５】（４）半導体発光素子を構成する為に積層
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を
結晶成長の進行と共に連続的乃至階段状に低下させ且つ
ドーパントであるＭｇの流量を結晶成長の進行と共に連
続的乃至階段状に増加させることを特徴とする。
される半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コ
ンタクト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を
結晶成長の進行と共に連続的乃至階段状に低下させ且つ
ドーパントであるＭｇの流量を結晶成長の進行と共に連
続的乃至階段状に増加させることを特徴とする。
【００２６】前記手段を採ることに依り、半導体技術に
於いて多用されている簡単な技法を利用し、ｐ側電極コ
ンタクト層に於ける結晶性を良好に維持しながら電極コ
ンタクト抵抗を低減して素子抵抗を低下させ、半導体発
光素子の駆動電圧低下を実現することができる。
於いて多用されている簡単な技法を利用し、ｐ側電極コ
ンタクト層に於ける結晶性を良好に維持しながら電極コ
ンタクト抵抗を低減して素子抵抗を低下させ、半導体発
光素子の駆動電圧低下を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図３は本発明に依る物の一実施の
形態を説明する為の半導体発光素子を表す要部切断正面
図である。
形態を説明する為の半導体発光素子を表す要部切断正面
図である。
【００２８】図に於いて、１は基板、２は第１バッファ
層、３は第２バッファ層、４はｎ側クラッド層、５はｎ
側光ガイド層、６はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａ
ｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ）活性層、７は電子ブロック層、
８はｐ側光ガイド層、９はｐ側クラッド層、１０はｐ側
電極コンタクト層、１１はパッシベーション膜、１２は
ｐ側電極、１３はｎ側電極をそれぞれ示している。
層、３は第２バッファ層、４はｎ側クラッド層、５はｎ
側光ガイド層、６はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａ
ｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ）活性層、７は電子ブロック層、
８はｐ側光ガイド層、９はｐ側クラッド層、１０はｐ側
電極コンタクト層、１１はパッシベーション膜、１２は
ｐ側電極、１３はｎ側電極をそれぞれ示している。
【００２９】図３に見られる半導体発光素子を製造する
方法の実施の形態１について説明すると次の通りであ
る。
方法の実施の形態１について説明すると次の通りであ
る。
【００３０】（１） 減圧ＭＯＶＰＥ（ｌｏｗ ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅ ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用
することに依り、１００〔Ｔｏｒｒ〕の成長圧力の下で
基板１上に第１バッファ層２、第２バッファ層３、ｎ側
クラッド層４、ｎ側光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６、電
子ブロック層７、ｐ側光ガイド層８、ｐ側クラッド層
９、ｐ側電極コンタクト層１０をそれぞれ成長させる。
ｓｓｕｒｅ ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用
することに依り、１００〔Ｔｏｒｒ〕の成長圧力の下で
基板１上に第１バッファ層２、第２バッファ層３、ｎ側
クラッド層４、ｎ側光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６、電
子ブロック層７、ｐ側光ガイド層８、ｐ側クラッド層
９、ｐ側電極コンタクト層１０をそれぞれ成長させる。
【００３１】この場合のソース・ガスとしては、 トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ） トリエチルガリウム（ＴＥＧａ：Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ） トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：Ａｌ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ） トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ） アンモニア（ＮＨ3 ） を用い、ドーパント・ガスとしては、 モノシラン（ＳｉＨ4 ）：ｎ型不純物用 ビスシクロペンタジェニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）：ｐ型不純物用 をそれぞれ用いた。
Ｈ3 ）3 ） トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ） アンモニア（ＮＨ3 ） を用い、ドーパント・ガスとしては、 モノシラン（ＳｉＨ4 ）：ｎ型不純物用 ビスシクロペンタジェニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）：ｐ型不純物用 をそれぞれ用いた。
【００３２】ここで、各半導体部分について主要なデー
タを例示すると次の通りである。
タを例示すると次の通りである。
【００３３】（Ａ） 基板１について 材料：ｎ−ＳｉＣ （改良レイリー法でバルク成長した６Ｈ−ＳｉＣから
（０００１）Si面で切り出したウエハ）
（０００１）Si面で切り出したウエハ）
【００３４】（Ｂ） 第１バッファ層２について 材料：ｎ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ 不純物：Ｓｉ 不純物濃度：３×１０18〔cm-3〕 厚さ：０．１５〔μｍ〕
【００３５】（Ｃ） 第２バッファ層３について 材料：ｎ−ＧａＮ 不純物：Ｓｉ 不純物濃度：３×１０18〔cm-3〕 厚さ：０．１〔μｍ〕
【００３６】（Ｄ） ｎ側クラッド層４について 材料：ｎ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ 不純物：Ｓｉ 不純物濃度：１×１０18〔cm-3〕 厚さ：０．５〔μｍ〕
【００３７】（Ｅ） ｎ側光ガイド層５について 材料：ｎ−ＧａＮ 不純物：Ｓｉ 不純物濃度：１×１０18〔cm-3〕 厚さ：０．１〔μｍ〕
【００３８】（Ｆ） ＭＱＷ活性層６について 材料：Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（井戸層）／Ｉｎ0.03Ｇａ
0.97Ｎ（バリヤ層） 厚さ：２．５〔ｎｍ〕／５．０〔ｎｍ〕 周期：５
0.97Ｎ（バリヤ層） 厚さ：２．５〔ｎｍ〕／５．０〔ｎｍ〕 周期：５
【００３９】（Ｇ） 電子ブロック層７について 材料：ｐ−Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎ 不純物：Ｍｇ 不純物濃度：３×１０19〔cm-3〕 厚さ：２０〔μｍ〕
【００４０】（Ｈ） ｐ側光ガイド層８について 材料：ｐ−ＧａＮ 不純物：Ｍｇ 不純物濃度：３×１０19〔cm-3〕 厚さ：０．１〔μｍ〕
【００４１】（Ｉ） ｐ側クラッド層９について 材料：ｐ−Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ 不純物：Ｍｇ 不純物濃度：３×１０19〔cm-3〕 厚さ：０．５〔μｍ〕
【００４２】（Ｊ） ｐ側電極コンタクト層１０につい
て 材料：ｐ−ＧａＮ 不純物：Ｍｇ 不純物濃度：３×１０19〔cm-3〕→３．５×１０20〔cm
-3〕 厚さ：約０．０５〔μｍ〕
て 材料：ｐ−ＧａＮ 不純物：Ｍｇ 不純物濃度：３×１０19〔cm-3〕→３．５×１０20〔cm
-3〕 厚さ：約０．０５〔μｍ〕
【００４３】前記各半導体層を成長させる際の成長温度
は、 ｎ型不純物ドーピング層：１０９０〔℃〕 ＭＱＷ活性層：７８０〔℃〕 ｐ型不純物ドーピング層：１１３０〔℃〕 であり、また、その成長速度は、 ｎ型不純物ドーピング層：２〔μｍ／ｈｒ〕 ＭＱＷ活性層：０．３〔μｍ／ｈｒ〕 ｐ側電極コンタクト層１０を除くｐ型不純物ドーピング
層：１〔μｍ／ｈｒ〕 である。
は、 ｎ型不純物ドーピング層：１０９０〔℃〕 ＭＱＷ活性層：７８０〔℃〕 ｐ型不純物ドーピング層：１１３０〔℃〕 であり、また、その成長速度は、 ｎ型不純物ドーピング層：２〔μｍ／ｈｒ〕 ＭＱＷ活性層：０．３〔μｍ／ｈｒ〕 ｐ側電極コンタクト層１０を除くｐ型不純物ドーピング
層：１〔μｍ／ｈｒ〕 である。
【００４４】ｐ側電極コンタクト層１０に於いて、Ｍｇ
濃度に勾配を付与するに際しては、ＴＭＧａ流量を０．
３７８〔cc〕一定とし、Ｍｇ流量を５０〔cc〕から５０
０〔cc〕へと６〔分〕かけて増加させた。
濃度に勾配を付与するに際しては、ＴＭＧａ流量を０．
３７８〔cc〕一定とし、Ｍｇ流量を５０〔cc〕から５０
０〔cc〕へと６〔分〕かけて増加させた。
【００４５】図３はｐ側電極コンタクト層を成長させる
際にＭｇ濃度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを
説明する為のＭｇ濃度プロファイルを表す線図であり、
縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、また、横軸には厚さ
〔Å〕をそれぞれ採ってある。
際にＭｇ濃度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを
説明する為のＭｇ濃度プロファイルを表す線図であり、
縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、また、横軸には厚さ
〔Å〕をそれぞれ採ってある。
【００４６】（２） 次いで、真空蒸着法を適用するこ
とに依り、厚さが例えば５００〔Å〕／１．５〔μｍ〕
のＴｉ／Ａｕ膜を形成する。
とに依り、厚さが例えば５００〔Å〕／１．５〔μｍ〕
のＴｉ／Ａｕ膜を形成する。
【００４７】（３） 次いで、リソグラフィ技術に於け
るレジスト・プロセス、及び、エッチャントを希フッ酸
（Ｔｉ用）並びにシアン系エッチング液（Ａｕ用）とす
るウエット・エッチング法を適用することに依り、幅が
例えば２．５〔μｍ〕〜８〔μｍ〕のストライプのレジ
スト膜をマスクにＴｉ／Ａｕ膜のエッチングを行なって
ストライプのメタル・マスクを形成する。
るレジスト・プロセス、及び、エッチャントを希フッ酸
（Ｔｉ用）並びにシアン系エッチング液（Ａｕ用）とす
るウエット・エッチング法を適用することに依り、幅が
例えば２．５〔μｍ〕〜８〔μｍ〕のストライプのレジ
スト膜をマスクにＴｉ／Ａｕ膜のエッチングを行なって
ストライプのメタル・マスクを形成する。
【００４８】（４） 次いで、メタル・マスクを用い、
ＣＦ4 或いはＣＨＦ3 などのフッ素系エッチング・ガス
及びＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，ＳｉＣｌ4 などの塩素系エッチ
ング・ガスを用いてｐ側電極コンタクト層１０の表面か
らｐ側クラッド層９内に達する深さが例えば０．２５
〔μｍ〕〜０．８〔μｍ〕のエッチングを行なってスト
ライプ・メサを形成し、その後、メタル・マスクは除去
する。
ＣＦ4 或いはＣＨＦ3 などのフッ素系エッチング・ガス
及びＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，ＳｉＣｌ4 などの塩素系エッチ
ング・ガスを用いてｐ側電極コンタクト層１０の表面か
らｐ側クラッド層９内に達する深さが例えば０．２５
〔μｍ〕〜０．８〔μｍ〕のエッチングを行なってスト
ライプ・メサを形成し、その後、メタル・マスクは除去
する。
【００４９】（５） 次いで、基板１の裏面を研磨後、
真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば３００
０〔Å〕のＮｉ膜を形成してから熱処理を行ない、次い
で、厚さが例えば５００〔Å〕／４５００〔Å〕のＴｉ
／Ａｕからなるボンディング・メタルであるｎ側電極１
３を形成する。
真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば３００
０〔Å〕のＮｉ膜を形成してから熱処理を行ない、次い
で、厚さが例えば５００〔Å〕／４５００〔Å〕のＴｉ
／Ａｕからなるボンディング・メタルであるｎ側電極１
３を形成する。
【００５０】（６） 次いで、ｐ側クラッド層９並びに
ｐ側電極コンタクト層１０の表面を有機洗浄及び酸洗浄
を行なってから、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏ
ｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依り、
厚さ例えば２５００〔Å〕のＳｉＯ2 からなるパッシベ
ーション膜１１を形成する。尚、パッシベーション膜１
１の材料はＳｉＯ2 の他に例えばＳｉＮに代替すること
ができる。
ｐ側電極コンタクト層１０の表面を有機洗浄及び酸洗浄
を行なってから、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏ
ｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依り、
厚さ例えば２５００〔Å〕のＳｉＯ2 からなるパッシベ
ーション膜１１を形成する。尚、パッシベーション膜１
１の材料はＳｉＯ2 の他に例えばＳｉＮに代替すること
ができる。
【００５１】（７） 次いで、リソグラフィ技術に於け
るレジスト・プロセス、及び、エッチャントをＢＨＦと
するウエット・エッチング法を適用することに依り、メ
サ・ストライプ頂面に在るパッシベーション膜１１をエ
ッチングしてストライプの開口を形成する。
るレジスト・プロセス、及び、エッチャントをＢＨＦと
するウエット・エッチング法を適用することに依り、メ
サ・ストライプ頂面に在るパッシベーション膜１１をエ
ッチングしてストライプの開口を形成する。
【００５２】（８） 次いで、真空蒸着法を適用するこ
とに依り、厚さ例えば３０００〔Å〕のＮｉ膜を形成し
てから熱処理を行ない、次いで、電子ビーム蒸着法を適
用することに依り、厚さ例えば５００〔Å〕／４５００
〔Å〕であるＴｉ／Ａｕからなるボンディング・メタル
膜を形成する。
とに依り、厚さ例えば３０００〔Å〕のＮｉ膜を形成し
てから熱処理を行ない、次いで、電子ビーム蒸着法を適
用することに依り、厚さ例えば５００〔Å〕／４５００
〔Å〕であるＴｉ／Ａｕからなるボンディング・メタル
膜を形成する。
【００５３】（９） リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、ボンディング・パ
ッド形状のレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマスク
として前記ボンディング・メタル膜のエッチングを行な
ってｐ側電極１２を形成する。
ト・プロセスを適用することに依り、ボンディング・パ
ッド形状のレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマスク
として前記ボンディング・メタル膜のエッチングを行な
ってｐ側電極１２を形成する。
【００５４】チップ化の為の劈開を行なって完成する。
【００５５】完成された半導体発光素子に２００〔ｍ
Ａ〕の電流を流した際の電圧値を測定したところ、１１
〔Ｖ〕〜１２〔Ｖ〕であり、ｐ側電極コンタクト層の構
成に従来の技術に依る複層を用いたものと比較すると、
３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕も低くなっていることが確認され
た。
Ａ〕の電流を流した際の電圧値を測定したところ、１１
〔Ｖ〕〜１２〔Ｖ〕であり、ｐ側電極コンタクト層の構
成に従来の技術に依る複層を用いたものと比較すると、
３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕も低くなっていることが確認され
た。
【００５６】尚、前記説明した方法の実施の形態１の工
程に於いては、ｐ側電極コンタクト層１０を構成するｐ
−ＧａＮを成長させる際に成長温度を１１３０〔℃〕と
したが、例えば１０９０〔℃〕、１０６０〔℃〕、１０
５０〔℃〕などの低温にした場合にも同効の素子を製造
することができた。
程に於いては、ｐ側電極コンタクト層１０を構成するｐ
−ＧａＮを成長させる際に成長温度を１１３０〔℃〕と
したが、例えば１０９０〔℃〕、１０６０〔℃〕、１０
５０〔℃〕などの低温にした場合にも同効の素子を製造
することができた。
【００５７】図３に見られる半導体発光素子を製造する
方法の実施の形態２について説明するが、この方法の実
施の形態２に於いて、さきに説明した方法の実施の形態
１と相違するところは、ｐ側電極コンタクト層１０の成
長工程のみである為、当該工程について説明する。
方法の実施の形態２について説明するが、この方法の実
施の形態２に於いて、さきに説明した方法の実施の形態
１と相違するところは、ｐ側電極コンタクト層１０の成
長工程のみである為、当該工程について説明する。
【００５８】即ち、ｐ側電極コンタクト層１０に於い
て、Ｍｇ濃度に勾配を付与するに際しては、Ｍｇ流量を
５０〔cc〕一定として、ＴＭＧａ流量を０．３７８〔c
c〕から０．０４６〔cc〕へと６〔分〕かけて減少させ
た。
て、Ｍｇ濃度に勾配を付与するに際しては、Ｍｇ流量を
５０〔cc〕一定として、ＴＭＧａ流量を０．３７８〔c
c〕から０．０４６〔cc〕へと６〔分〕かけて減少させ
た。
【００５９】図４はｐ側電極コンタクト層を成長させる
際にＭｇ濃度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを
説明する為のＭｇ濃度プロファイルを表す線図であっ
て、縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、また、横軸には厚さ
〔Å〕をそれぞれ採ってある。
際にＭｇ濃度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを
説明する為のＭｇ濃度プロファイルを表す線図であっ
て、縦軸にはＭｇ濃度〔cm-3〕を、また、横軸には厚さ
〔Å〕をそれぞれ採ってある。
【００６０】完成された半導体発光素子に５００〔ｍ
Ａ〕の電流を流した際の電圧値を測定したところ、１１
〔Ｖ〕〜１３〔Ｖ〕であり、ｐ側電極コンタクト層の構
成に従来の技術に依る複層を用いたものと比較すると、
方法の実施の形態１に依って製造した半導体発光素子と
同様、３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕も低くなっていることが確認
された。
Ａ〕の電流を流した際の電圧値を測定したところ、１１
〔Ｖ〕〜１３〔Ｖ〕であり、ｐ側電極コンタクト層の構
成に従来の技術に依る複層を用いたものと比較すると、
方法の実施の形態１に依って製造した半導体発光素子と
同様、３〔Ｖ〕〜５〔Ｖ〕も低くなっていることが確認
された。
【００６１】尚、前記説明した方法の実施の形態２の工
程に於いて、方法の実施の形態１の工程と同様、ｐ側電
極コンタクト層１０を構成するｐ−ＧａＮを成長させる
温度を、１０９０〔℃〕、１０６０〔℃〕、１０５０
〔℃〕などの低温にしても、同効の素子を製造すること
が可能である。
程に於いて、方法の実施の形態１の工程と同様、ｐ側電
極コンタクト層１０を構成するｐ−ＧａＮを成長させる
温度を、１０９０〔℃〕、１０６０〔℃〕、１０５０
〔℃〕などの低温にしても、同効の素子を製造すること
が可能である。
【００６２】
【発明の効果】本発明に依る半導体発光素子及びその製
造方法では、ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1- x-y Ｎ（０≦ｘ＜
１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コンタクト層の
ｐ型不純物濃度であるＭｇ濃度を基板側から表面側に向
かって連続的乃至階段状に高める。
造方法では、ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1- x-y Ｎ（０≦ｘ＜
１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コンタクト層の
ｐ型不純物濃度であるＭｇ濃度を基板側から表面側に向
かって連続的乃至階段状に高める。
【００６３】前記構成を採ることに依り、半導体技術に
於いて多用されている簡単な技法を利用し、ｐ側電極コ
ンタクト層に於ける結晶性を良好に維持しながら電極コ
ンタクト抵抗を低減して素子抵抗を低下させ、半導体発
光素子の駆動電圧低下を実現することができる。
於いて多用されている簡単な技法を利用し、ｐ側電極コ
ンタクト層に於ける結晶性を良好に維持しながら電極コ
ンタクト抵抗を低減して素子抵抗を低下させ、半導体発
光素子の駆動電圧低下を実現することができる。
【図１】本発明に依って得られた素子抵抗のデータを従
来の技術に依って得られた素子抵抗のデータと比較して
表した線図である。
来の技術に依って得られた素子抵抗のデータと比較して
表した線図である。
【図２】本発明に依って得られた素子及び従来の技術に
依って得られた素子に於けるｐ側電極コンタクト層のＭ
ｇ濃度プロファイルを表す線図である。
依って得られた素子に於けるｐ側電極コンタクト層のＭ
ｇ濃度プロファイルを表す線図である。
【図３】本発明に依る物の一実施の形態を説明する為の
半導体発光素子を表す要部切断正面図である。
半導体発光素子を表す要部切断正面図である。
【図４】ｐ側電極コンタクト層を成長させる際にＭｇ濃
度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを説明する為
のＭｇ濃度プロファイルを表す線図である。
度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを説明する為
のＭｇ濃度プロファイルを表す線図である。
【図５】ｐ側電極コンタクト層を成長させる際にＭｇ濃
度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを説明する為
のＭｇ濃度プロファイルを表す線図である。
度に勾配を付与しつつ成長を行なったことを説明する為
のＭｇ濃度プロファイルを表す線図である。
【符号の説明】 １ 基板 ２ 第１バッファ層 ３ 第２バッファ層 ４ ｎ側クラッド層 ５ ｎ側光ガイド層 ６ ＭＱＷ活性層 ７ 電子ブロック層 ８ ｐ側光ガイド層 ９ ｐ側クラッド層 １０ ｐ側電極コンタクト層 １１ パッシベーション膜 １２ ｐ側電極 １３ ｎ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】ｐ−Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜
１，０≦ｙ＜１）を材料とし且つ基板側から表面側に向
かってｐ型不純物濃度であるＭｇ濃度が連続的乃至階段
状に高められてなるｐ側電極コンタクト層を備えてなる
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】半導体発光素子を構成する為に積層される
半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y Ｎ（０
≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コンタク
ト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を一定に
保ち且つドーパントであるＭｇの流量を結晶成長の進行
と共に連続的乃至階段状に増加させることを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項３】半導体発光素子を構成する為に積層される
半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y Ｎ（０
≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コンタク
ト層を成長させるに際してドーパントであるＭｇの流量
を一定に保ち且つソース・ガスの流量を結晶成長の進行
と共に連続的乃至階段状に低下させることを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項４】半導体発光素子を構成する為に積層される
半導体層の最上層にｐ−Ａｌx Ｉｎ y Ｇａ1-x-y Ｎ（０
≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）を材料とするｐ側電極コンタク
ト層を成長させるに際してソース・ガスの流量を結晶成
長の進行と共に連続的乃至階段状に低下させ且つドーパ
ントであるＭｇの流量を結晶成長の進行と共に連続的乃
至階段状に増加させることを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7981098A JPH11274556A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7981098A JPH11274556A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274556A true JPH11274556A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13700576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7981098A Pending JPH11274556A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274556A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1221723A3 (en) * | 2001-01-05 | 2006-04-19 | LumiLeds Lighting U.S., LLC | Formation of ohmic contats in III-Nitride light emitting devices |
| JP2009252836A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 電流狭窄型半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2012231193A (ja) * | 2012-08-30 | 2012-11-22 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 電流狭窄型半導体発光素子 |
| JP2015008330A (ja) * | 2014-09-09 | 2015-01-15 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP2015092634A (ja) * | 2012-03-13 | 2015-05-14 | 台積固態照明股▲ふん▼有限公司 | 発光装置およびその製造方法 |
| JP2019087712A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子とその製造方法 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP7981098A patent/JPH11274556A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1221723A3 (en) * | 2001-01-05 | 2006-04-19 | LumiLeds Lighting U.S., LLC | Formation of ohmic contats in III-Nitride light emitting devices |
| JP2009252836A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 電流狭窄型半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2015092634A (ja) * | 2012-03-13 | 2015-05-14 | 台積固態照明股▲ふん▼有限公司 | 発光装置およびその製造方法 |
| JP2012231193A (ja) * | 2012-08-30 | 2012-11-22 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 電流狭窄型半導体発光素子 |
| JP2015008330A (ja) * | 2014-09-09 | 2015-01-15 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP2019087712A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子とその製造方法 |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061003 |