JPH11340569A - 半導体素子の電極形成方法およびその構造 - Google Patents

半導体素子の電極形成方法およびその構造

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JPH11340569A
JPH11340569A JP14267398A JP14267398A JPH11340569A JP H11340569 A JPH11340569 A JP H11340569A JP 14267398 A JP14267398 A JP 14267398A JP 14267398 A JP14267398 A JP 14267398A JP H11340569 A JPH11340569 A JP H11340569A
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electrode
insulating film
forming
opening
semiconductor device
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JP14267398A
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Akitaka Kimura
明隆 木村
Yukihiro Hisanaga
幸博 久永
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒化物系半導体レーザのｐ電極材料として望
ましい電極材料であるPdやNiと酸化珪素膜との密着が悪
いことが原因で、ｐ電極剥がれｐ電極形成時の困難・デ
バイス構造の制約などがあった。 【解決手段】 窒化物系半導体レーザのｐ型コンタクト
層101 の表面に酸化珪素膜102 を形成し、開口部を形
成したレジスト103 をマスクとして、酸化珪素膜102
に開口部を形成し、第1のｐ電極であるNi膜104 、106
およびＰt膜105、107 を形成する。その後、レジス
ト103 を剥離することにより、レジスト103 上に蒸着
された第1のｐ電極104 、105 のリフトオフを行な
い、第2のｐ電極であるTi膜 、Ｐt膜 、Au膜を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電極
の形成方法およびその構造に関し、特に、絶縁膜との密
着が悪い金属を電極材料として用いる場合にも、電極剥
がれが起きにくい半導体素子の電極の形成方法およびそ
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウムは、燐化インジウムや砒化
ガリウムなどの他の化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが３．４ｅＶと大きい。そのため、窒素を構成元素
として有する半導体（以下窒化物系半導体）を用いた素
子（窒化物系半導体素子）、特に、緑から紫外の比較的
短い波長で発光する素子（以下窒化物系半導体発光素
子）、例えば発光ダイオード（以下窒化物系発光ダイオ
ード）や半導体レーザ（以下窒化物系半導体レーザ）が
実現されている（例えば、S. Nakaｍura et al., J
pn. J. Appl. Phys. 35 (1996) L74など）。
【０００３】《従来例１》図５に、従来の電極形成方法
を用いてｐ電極が形成された、第１の例の窒化物系半導
体レーザの概略断面図を示す(Ｐroceedings of The
Second International Conference on Nitride Se
ｍiconductors, S-3 )。図５に於いて、この窒化物系
半導体レーザは、n型SiC基板601 上に、ｎ型Al0.09Ga
0.91N層602、ｎ型GaN層603 、ｎ型Al0.09Ga0.91Nクラ
ッド層604 、ｎ型GaN光閉込層605、多重量子井戸構造
活性層606 、ｐ型Al0.18Ga0.82N層607 、ｐ型GaN光閉
込層608 、ｐ型 Al0.09Ga0.91Nクラッド層609 、ｐ
型GaN コンタクト層610が形成されている。ストライプ
状の開口部を持つ酸化珪素膜611 の上にｐ電極612
が、n型SiC基板601 の裏面にｎ電極613 が形成されて
いる。ｐ電極612の第１層はNi、第２層はTi、第３層はA
uである。ｎ電極613 の第１層はNi、第２層はTi、第３
層はAuである。
【０００４】《従来例２》図６に、従来の電極形成方法
を用いてｐ電極が形成された、第２の例の窒化物系半導
体レーザの概略断面図を示す(特開平8-279643号公報)。
図６に於いて、窒化物系半導体レーザは、サファイア基
板701 上に形成されたｎ型クラッド層702、活性層703
、ｐ型クラッド層703 、絶縁膜705 、金属薄膜706
、ｐ電極710 からなる。絶縁膜705 は酸化珪素であ
り、金属薄膜706 はCrである。ｐ電極710 はNiとAuを
含むものである。金属薄膜706 はCrまたはTiまたはAl
またはNiを使用することが望ましく、絶縁膜705 は窒
化珪素または酸化アルミニウムまたは酸化チタンであっ
ても構わないとされている。
【０００５】《従来例３》図７は、従来の電極形成方法
を用いてｐ電極が形成された、第３の例の窒化物系半導
体レーザの概略断面図である(S. Nakaｍura et al.,
Aｐｐl. Ｐhys. Lett. 69 (1996) 1478)。図７
に於いて、この窒化ガリウム系レーザは、(１１−２０)
面を表面とするサファイア基板801 上に形成された、
アンドープの厚さ300ÅのGaN低温バッファ層802 、珪
素が添加された厚さ3μｍのｎ型GaNコンタクト層803
、珪素が添加された厚さ0.1μｍのｎ型In0.05Ga0.95N
クラック防止層804、珪素が添加された厚さ0.5 μｍの
ｎ型Al0.05Ga0.95Nクラッド層805、珪素が添加された厚
さ0.1μｍのｎ型GaN光閉込層806 、アンドープの厚さ3
0ÅのIn0.2Ga0.8N量子井戸層とアンドープの厚さ60Åの
In0.05Ga0.95N障壁層からなる5周期の多重量子井戸構造
活性層807 、マグネシウムが添加された厚さ200Åのｐ
型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層108 、マグネシウ
ムが添加された厚さ0.1 μｍのｐ型GaN光閉込層809
、マグネシウムが添加された厚さ0.5μｍのｐ型Al
0.05Ga0.95Nクラッド層810 、マグネシウムが添加され
た厚さ0.2μｍのｐ型GaNコンタクト層811 、酸化珪素
パッシベーション膜812 、Ni（第１層）およびAu（第
２層）からなるｐ電極813 、Ti(第１層)およびAl(第２
層)からなるｎ電極814 が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように窒化物系
半導体発光素子に於いては、NiやPdやPtなどの仕事関数
の大きい金属をｐ電極の第１層に用いることにより、窒
化物系半導体層とｐ電極との間の接触抵抗を低減するこ
とができる。このため、窒化物系半導体発光素子に於い
ては、従来例１ないし従来例３に示されたように、ｐ電
極の第１層として、これらの金属を用いることが多い。
【０００７】しかしながら、これらの金属は、半導体や
絶縁膜、例えば酸化珪素膜・窒化珪素膜・酸化アルミニ
ウム膜・酸化チタン膜等との密着が悪く（特開平8-2796
43号公報）、従来例１の窒化物系半導体レーザのような
電極構造では、ｐ電極612が剥がれ易いという問題があ
った。
【０００８】また従来例２の窒化物系半導体レーザで
は、従来例１の窒化物系半導体レーザの持つ電極剥がれ
という課題を解決するために、絶縁膜705 とｐ電極710
の間に、金属薄膜706 が挿入されている。金属薄膜7
06 の材料としては、絶縁膜との密着という観点から、
CrまたはTiまたはAlまたはNi等が望ましいとされている
（特開平8-279643号公報）。
【０００９】しかしながら、従来例２の窒化物系半導体
レーザには、その製造工程に於いて絶縁膜705 および
金属薄膜706 に開口部を形成する際に両者の開口部の
位置合わせなどの複雑な作業が要求されるという問題が
あった。
【００１０】さらに、従来例２に示されたように、窒化
物系半導体はサファイア基板上に形成されることが多い
が、窒化物系半導体層とサファイア基板の間には大きな
熱膨張係数差が存在する。このため、表面に窒化物系半
導体を形成したサファイア基板は反りやすく、特に窒化
物系半導体層が10μｍ程度以上に厚くなるとこの反りは
顕著となる。基板の反りが大きくなるにつれ、絶縁膜70
5 および金属薄膜706の開口部の位置合わせは困難とな
る。
【００１１】さらに従来例３の窒化物系半導体レーザで
は、ｐ電極813 の剥がれを防止するために、ｐ電極813
の幅を狭くして、ｐ電極813 と酸化珪素パッシベー
ション膜812 が接触する面積を極力小さくしている。
しかしながら、従来例３の窒化物系半導体レーザのよう
な構造では、ｐ電極813 の面積が狭いため、素子に電
流を流すためｐ電極813 にワイヤーをボンディングす
る、または、電流プローブを接触させる際に、ワイヤー
や電流プローブとｐ電極813 との位置合わせが難しい
という問題があった。
【００１２】また従来例３では、窒化物系半導体レーザ
の活性領域の真上にワイヤーをボンディングするか、電
流プローブを接触させることになるために、活性領域に
損傷を与える怖れがあるという問題もあった。さらに
は、酸化珪素パッシベーション膜812 とｐ電極813 と
の正確な位置合わせなどの複雑な作業が要求されるとい
う問題があった。さらに、基板の反りが大きくなるにつ
れ、位置合わせは困難さを増す。
【００１３】このように、電極材料として望ましい金属
材料がコンタクト層上の絶縁膜との密着が悪い場合、従
来の半導体素子の電極構造では電極剥がれの問題が生じ
ていた。また、電極剥がれを問題を解決するための従来
の半導体素子の電極構造とその形成方法では、デバイス
構造上の制約があったり、工程が複雑になり簡易に電極
構造を形成することができなかった。
【００１４】本発明の目的は、これらの問題を極めて簡
便な方法で解決できる電極形成方法およびその構造を提
供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子の電
極形成方法は、半導体素子の電極コンタクト層上に絶縁
膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にレジストを形成す
る工程と、前記レジストに開口部を形成する工程と、前
記レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングして
絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の開口部
および前記レジスト上に第１の電極を形成する工程と、
前記レジスト上の第１の電極をリフトオフにより剥離す
る工程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の電極およ
び前記絶縁膜上に第２の電極を形成する工程とを、前記
順序で少なくとも含む、半導体素子の電極形成方法。
【００１６】本発明の半導体素子の電極形成方法は、半
導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜上にレジストを形成する工程と、前記レ
ジストに開口部を形成する工程と、前記レジストをマス
クとして前記絶縁膜をエッチングして絶縁膜に開口部を
形成する工程と、前記絶縁膜の開口部および前記レジス
ト上に第１の電極を形成する工程と、前記レジスト上の
第１の電極をリフトオフにより剥離する工程と、前記絶
縁膜の開口部に残った第１の電極および前記絶縁膜上に
前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金属を含
む第２の電極を形成する工程とを、前記順序で少なくと
も含むことを特徴とする。
【００１７】本発明の半導体素子の電極形成方法は、半
導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜上にレジストを形成する工程と、前記レ
ジストに開口部を形成する工程と、前記レジストをマス
クとして前記絶縁膜をエッチングして絶縁膜に開口部を
形成する工程と、前記絶縁膜の開口部および前記レジス
ト上に前記コンタクト層とのオーミックが得られる金属
を含む第１の電極を形成する工程と、前記レジスト上の
第１の電極をリフトオフにより剥離する工程と、前記絶
縁膜の開口部に残った第１の電極および前記絶縁膜上に
前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金属を含
む第２の電極を形成する工程とを、前記順序で少なくと
も含むことを特徴とする。
【００１８】本発明の半導体素子の電極形成方法は、窒
化物系半導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜上にレジストを形成する工程
と、前記レジストに開口部を形成する工程と、前記レジ
ストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングして絶縁膜
に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の開口部および
前記レジスト上に前記窒化物系半導体とのオーミックが
得られる金属を含む第1の電極を形成する工程と、前記
レジスト上の第１の電極をリフトオフにより剥離する工
程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の電極および前
記絶縁膜上に前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力が
強い金属を含む第２の電極を形成する工程とを、前記順
序で少なくとも含むことを特徴とする。
【００１９】本発明の半導体素子の電極形成方法は、前
記レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし前
記絶縁膜に開口部を形成する工程で、絶縁膜の開口部を
レジストの開口部以上の大きさとすることを特徴とす
る。
【００２０】本発明の半導体素子の電極形成方法は、前
記絶縁膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸
化チタンまたはそれらの多層膜であることを特徴とす
る。
【００２１】本発明の半導体素子の電極形成方法は、前
記第２の電極を構成する金属材料のうち前記絶縁膜と接
する第１層が、Cr、AlまたはTiであることを特徴とす
る。
【００２２】本発明の半導体素子の電極形成方法は、前
記第１の電極を構成する金属材料のうち前記コンタクト
層と接する第１層がNi、ＰdまたはＰtであることを特徴
とする。
【００２３】本発明の半導体素子の電極形成方法は、前
記半導体素子を構成する半導体と半導体基板は、熱膨張
係数が異なることにより電極形成工程で反りが生じるこ
とを特徴とする。
【００２４】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、半導体素子の電極コンタクト層上に形成され開口部
を有する絶縁膜と、前記開口部に形成された第１の電極
と、前記第１の電極および前記絶縁体上に形成され前記
第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金属を含む第
２の電極とを有することを特徴とする。
【００２５】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、半導体素子の電極コンタクト層上に形成され開口部
を有する絶縁膜と、前記開口部に形成された前記コンタ
クト層とのオーミックが得られる金属を含む第１の電極
と、前記第１の電極および前記絶縁体上に形成され前記
第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金属を含む第
２の電極とを有することを特徴とする。
【００２６】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、窒化物系半導体素子の電極コンタクト層上に形成さ
れた開口部を有する絶縁膜と、前記コンタクト層上の前
記開口部に形成され、前記コンタクト層とのオーミック
が得られる金属を含む第１の電極と、前記第１の電極お
よび前記絶縁体上に形成され、前記第１の電極よりも絶
縁膜との密着力が強い金属を含む第２の電極とを有する
ことを特徴とする窒化物系半導体素子の電極構造。
【００２７】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、前記絶縁膜の開口部および第１の電極が共にストラ
イプ上の形状を有し、かつ、前記第１の電極のストライ
プ幅が前記絶縁膜の開口部のストライプ幅以下であるこ
とを特徴とする。
【００２８】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、前記絶縁膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウ
ム、酸化チタンまたはそれらの多層膜であることを特徴
とする。
【００２９】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、前記第２の電極を構成する金属材料のうち前記絶縁
膜と接する第１層が、Cr、AlまたはTiであることを特徴
とする。
【００３０】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、前記第１の電極を構成する金属材料のうち前記コン
タクト層と接する第１層は仕事関数の大きさが４ｅＶ以
上であることを特徴とする。
【００３１】本発明の窒化物系半導体素子の電極構造
は、前記第１の電極を構成する金属材料のうち前記コン
タクト層と接する第１層がNi、ＰdまたはＰtであること
を特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の半導体素子の電極構造に
おける発明の一実施の形態について図面を用いて説明す
る。図３は本発明の半導体素子の電極構造における概略
断面図である。
【００３３】本発明の半導体素子の電極構造は、半導体
コンタクト層201 の表面に開口部を有する絶縁膜202
が形成され、絶縁膜の開口部の半導体コンタクト層に
は、半導体コンタクト層とオーミック接触する金属材料
を含む第１の電極203 が形成されている。そして、第
１の電極203 よりも絶縁膜と密着力の強い金属材料を
用いた第２の電極204 が絶縁膜202 及び第１の電極20
3 上に形成されている。
【００３４】このため本実施の形態では、電極全体とし
て、半導体コンタクト層との良好なオーミックは第１の
電極から得ることになり、さらに絶縁膜との密着性は第
２の電極から得ることになる。したがって本発明の電極
構造では、電極として望ましい金属材料として絶縁膜と
の密着性が悪い金属を用いた場合でも、電極剥がれが起
こりにくくなる。
【００３５】さらに、本発明では第１の電極だけでな
く、絶縁膜上にも第２の電極が形成されているため、電
極面積を広くとることが出来き、ワイヤーをボンディン
グしたり電流プローブを接触させたりする際の位置合わ
せの困難さや活性領域損傷を防ぐことができる。
【００３６】本実施の形態を説明するために図３で示し
た電極構造では、第１の電極の幅は絶縁膜の開口部の幅
より狭く形成されているが、これに限られるわけでな
く、開口部の幅と同じでも良く、また製造工程が増える
ものの開口部周囲の絶縁膜上まで第１の電極が形成され
ていても、第２の電極と絶縁膜の接触面積や接着力によ
り電極全体の密着性が高くなれば問題はない。
【００３７】また本実施の形態では、第１の電極材料を
コンタクト層とオーミック接触の得られる材料とした
が、これに限られるわけではなく、半導体素子の種類に
よってはショットキー障壁接触が得られる材料でもよ
い。
【００３８】本発明の半導体素子の電極構造は、半導体
発光素子や半導体受光素子等の半導体光素子及びＦＥＴ
等の電子デバイスのいずれにも適用できる。
【００３９】次に、本発明の半導体素子の電極形成方法
における実施の形態について図１、図２を参照して説明
する。
【００４０】初めに、電極と接触するコンタクト層101
の表面に、絶縁膜102 を形成し、絶縁膜102 の表面
にレジスト103 を塗布したのちに、レジスト103 に開
口部を形成する（図１（ａ））。次に、開口部が形成さ
れたレジスト103 をマスクとして、エッチングによ
り、絶縁膜102 に開口部を形成する（図１（ｂ））。
この際に、絶縁膜102 はわずかにサイドエッチされる
ようにする。
【００４１】続いて、第１の電極（106 、107 ）およ
び（104 、105 ）をコンタクト層101 及び絶縁膜102
上に形成する（図１（ｃ））。このとき絶縁膜102
がサイドエッチによりレジスト103 の開口部よりも大
きくなっている。このため、コンタクト層101 上に形
成される第１の電極（106 、107 )は、レジスト下の
コンタクト層101 上には形成されない。
【００４２】次に、レジスト103 を剥離することによ
り、レジスト103 上に形成された第１の電極（104 、
105 ）のリフトオフを行なう。絶縁膜102 の開口部に
形成された第１の電極である106 および107 はリフト
オフの工程では除去されず、コンタクト層101 の表面
に残る（図２（ａ））。その後、全面に第2の電極（108
、109 、110 ）を形成する（図２（ｂ））すること
で半導体素子の電極構造が得られる。
【００４３】本発明の半導体素子の電極形成方法では、
第１の電極をリフトオフを用いて形成したのち、第１の
電極より絶縁膜との密着力が強い金属材料を用い第２の
電極を全面に成膜して絶縁膜と第１の電極上に形成する
ことで、レジスト103 や絶縁膜102 に開口部を形成す
る際に目合わせを行なう必要がなく、極めて容易に電極
構造を形成することが出来る。
【００４４】さらに、通常、リフトオフを実施するにあ
たっては、レジストに開口部を形成する工程に於いて、
レジスト端の形状をオーバーハング状にするために、露
光量・現像時間等の精密な制御が必要となるが、本発明
の電極構造の形成方法に於いては、絶縁膜102 に開口
部を形成する際のエッチングにより、絶縁膜102 がサ
イドエッチされる。このため、たとえレジスト端の形状
がオーバーハング状に形成されていなくても、レジスト
103 を剥離することにより、レジスト103 上に形成さ
れた第1の電極（104 、105 の)リフトオフを容易に行
なうことが可能となる。
【００４５】また、上述のように、本発明の半導体素子
の電極形成方法に於けるリフトオフ工程は、レジスト端
の形状に鈍感であるため、基板が反っていてレジストの
均一な露光が不可能な場合などに於いても、本発明の電
極形成方法は有効である。
【００４６】なお、本発明の実施の形態は、上述の実施
の形態に示された電極構造およびその形成方法に限られ
るものではなく、本発明の電極形成方法およびその構造
は、その趣旨を逸脱しない範囲内で、あらゆる電極形成
方法およびその構造に於いて有効である。
【００４７】
【実施例】＜実施例１＞図１、図２は、本発明の電極構
造を窒化物系半導体に適用した場合の形成工程図であ
る。図１、２は、半導体素子の構造は省略し、電極が形
成される窒化物系半導体素子から記載している。
【００４８】初めに、窒化物系半導体のｐ型コンタクト
層101 の表面に、熱化学気相堆積法により酸化珪素膜1
02 を形成し、酸化珪素膜102 の表面にレジスト103
を塗布したのちに、露光および現像等によりレジスト10
3 に開口部を形成する（図１（ａ））。次に、開口部
が形成されたレジスト103 をマスクとして、弗酸をエ
ッチング液としたエッチングにより、酸化珪素膜102
に開口部を形成する（図１（ｂ））。この際に、酸化珪
素膜102 はわずかにサイドエッチされる。さらに、第
１のｐ電極であるNi膜104 、106 およびPt膜105 、1
07 を蒸着によりｐ型コンタクト層101 及び酸化珪素
膜102 上に形成する（図１（ｃ））。
【００４９】次に、有機溶媒を用いた超音波洗浄にてレ
ジスト103 を剥離することにより、レジスト103 上に
蒸着された第１のｐ電極であるNi膜104 およびPt膜105
のリフトオフを行なう。酸化珪素膜102 の開口部に蒸
着された第１のｐ電極であるNi膜106 およびPt膜107
はリフトオフの工程では除去されず、ｐ型コンタクト層
101 の表面に残る（図２（ａ））。その後第２のｐ電
極であるTi膜108およびPt膜109 およびAu膜110 を蒸
着にて形成することで半導体素子の電極構造を得ている
（図２（ｂ））。
【００５０】＜実施例２＞ ＬＤ構造に適用 図４は、本発明の半導体素子電極構造をｐ電極に適用し
た窒化ガリウム系半導体レーザの概略断面図である。
【００５１】図４に於いて、この窒化ガリウム系半導体
レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基
板301 上に形成された、アンドープの厚さ300 ÅのGa
N低温バッファ層302 、珪素が添加された厚さ3μｍのn
型GaN コンタクト層303、珪素が添加された厚さ0.1
μｍのｎ型In0.05Ga0.95N クラック防止層304、珪素が
添加された厚さ0.5 μｍのｎ型Al0.05Ga0.95N クラッ
ド層305 、珪素が添加された厚さ0.1 μｍのｎ型GaN
光閉込層306 、アンドープの厚さ30ÅのIn0.2Ga0.8N
量子井戸層とアンドープの厚さ60ÅのIn0.05Ga0.95N
障壁層からなる５周期の多重量子井戸構造活性層307
、マグネシウムが添加された厚さ200 Åのｐ型Al0.2
Ga0.8N インジウム解離防止層308 、マグネシウムが
添加された厚さ0.1 μｍのｐ型GaN 光閉込層309 、
マグネシウムが添加された厚さ0.5 μｍのｐ型Al0.05G
a0.95N クラッド層310 、マグネシウムが添加された
厚さ0.2 μｍのｐ型GaN コンタクト層311 、酸化珪
素パッシベーション膜312 、Ni（第1層）およびAu(第2
層)からなる第１のｐ電極313 、TiおよびPtおよびAu
（第３層）からなる第２層のｐ電極315 、Ti層（第１
層）およびAl（第２層）からなるｎ電極314 が形成さ
れている。
【００５２】図４の窒化ガリウム半導体レーザの製造方
法について、ｐ型電極の形成を図１、図２を用いて説明
する。
【００５３】初めに、図４に示すように、サファイア基
板３０１上に、GaN 低温バッファ層302 からｐ型GaN
コンタクト層311 までを成長し、ｐ型GaN コンタク
ト層311 中のMgの活性化のための800 ℃〜850 ℃程
度でアニールを行う。
【００５４】次にｐ型GaN コンタクト層101 の表面
に、熱化学気相堆積法により酸化珪素膜102 を形成
し、酸化珪素膜102 の表面にレジスト103 を塗布した
のちに、露光および現像等によりレジスト103 にレー
ザのｐ電極形成のためのストライプ状の開口部を形成す
る。
【００５５】続いて、ストライプ状の開口部が形成され
たレジスト103 をマスクとして、弗酸をエッチング液
としたエッチングにより、酸化珪素膜102 に開口部を
形成する。この際に、酸化珪素膜102 はわずかにサイ
ドエッチされる。さらに、第１のｐ電極であるNi膜104
、106 およびPt膜105 、107 を蒸着によりｐ型コ
ンタクト層101 及び酸化珪素膜102 上に形成する（図
１）。
【００５６】次に、有機溶媒を用いた超音波洗浄にてレ
ジスト103 を剥離することにより、レジスト103 上に
蒸着された第1のｐ電極であるNi膜104 およびＰt膜105
のリフトオフを行なう。酸化珪素膜102 の開口部に蒸
着された第１のｐ電極であるNi膜106 およびPt膜107
はリフトオフの工程では除去されず、ｐ型コンタクト層
101 の表面に残る。その後第２のｐ電極であるTi膜108
およびPt膜109およびAu膜110 を蒸着にて形成するこ
とで半導体素子のｐ型電極を得ている。
【００５７】この後、窒化ガリウム系半導体レーザの素
子形成のため、レジストパターニングしたのち、ＲＩＢ
Ｅで表面からｎ層が露出するまでドライエッチングを行
う。さらに露出したｎ層上にｎ電極形成することで窒化
物系半導体レーザが得られる。
【００５８】実施例１、２に示された本発明の電極構造
によれば、酸化珪素膜102 の表面が酸化珪素膜102 と
の密着性の良いTi膜としか接しておらず、酸化珪素膜10
2との密着性が悪いNi膜106 とは接していないため、電
極剥がれを防ぐことができる。
【００５９】さらに、電極面積を広くとることが出来る
ため、ワイヤーをボンディングしたり電流プローブを接
触させたりする際の位置合わせの困難さや活性領域損傷
を防ぐことができる。
【００６０】また実施例１、２の電極形成方法では、電
極と絶縁膜の密着用のTi膜のエッチング工程が存在しな
いため、極めて制御性良く電極構造を形成することが出
来る。
【００６１】さらに本実施例のように、サファイア基板
上に形成された窒化物系半導体上に電極を形成する場
合、サファイアと窒化物系半導体は熱膨張係数差大きく
異なるため、基板が反っていてレジストの均一な露光が
不可能であった。本実施例の電極形成方法に於けるリフ
トオフ工程は、レジスト端の形状に鈍感であるため、基
板が反っていても電極構造の形成に影響を受けることは
ない。
【００６２】なお、本発明の実施例は、上述の実施例に
示された電極構造およびその形成方法に限られるもので
はなく、本発明の電極形成方法およびその構造は、その
趣旨を逸脱しない範囲内で、あらゆる電極形成方法およ
びその構造に於いて有効である。
【００６３】例えば、本実施例では電極形成の成膜に蒸
着を用いたがこれに限られるものではなく、例えばスパ
ッタでもよい。
【００６４】実施例１、２では第１の電極の第１層とし
てNiを用いているが、第１の電極の第１層として、絶縁
膜との密着が悪い他の金属、例えばPdまたはPtを用いる
場合に於いても、本発明は支障なく実施することが出来
る。
【００６５】さらに実施例では第２の電極の第１層とし
てTiを用いているが、第２の電極の第１層としては、絶
縁膜との密着の良い金属、例えばTi、Cr、Al等を用いる
ことが望ましい。
【００６６】また、本実施例では、窒化物系半導体コン
タクト層上にｐ電極を形成する例を記載したが、これに
限られるものではなく、窒化物系半導体との密着の悪い
金属をｎ電極の１層目に用いる場合にも適用できること
はいうまでもない。
【００６７】また窒化物系半導体とのオーミック接触が
得られる金属材料としては、Ni(4.50〜5.15eV)、Pt(5.3
2〜5.65eV)、Pd(4.8eV )などの仕事関数の大きい金属
があげられるが、これらに限られず、仕事関数が４Ｅｖ
程度以上の金属材料を窒化物系半導体と接触する第１層
として用いれば窒化物系半導体と電極のとの間の接触抵
抗を低減することができる。
【００６８】また、実施例では、絶縁膜として酸化珪素
膜102 を用いたが、他の絶縁膜、例えば窒化珪素また
は酸化アルミニウムまたは酸化チタンまたはこれらの多
層膜等を用いている場合に於いても、本発明は有効であ
る。また、いずれの絶縁膜も弗酸(HF)またはバッファド
弗酸等でエッチングすることができ、サイドエッチレー
トは成膜条件やエッチング液によるが、膜厚方向のエッ
チング速度と同程度とすることで、本実施例と同様の効
果が得られる。
【００６９】さらに、本発明は、半導体レーザの電極の
みならず、全ての発光素子および電子デバイスに於いて
適用可能である。
【００７０】
【発明の効果】本発明の半導体素子の電極構造によれ
ば、絶縁膜との密着が悪い金属を電極材料として用いる
場合でも電極剥がれが起きにくくなり、素子の信頼性、
歩留まりが向上する。また本発明の半導体素子の電極形
成方法によれば、デバイス構造上の制約がなく、簡易な
工程で電極構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子の電極構造の形成方法の一
実施例の工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の半導体素子の電極構造の形成方法の一
実施例の工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の半導体素子の電極構造の一実施の形態
を示す概略断面図である。
【図４】本発明の電極構造を適用した窒化ガリウム系半
導体レーザの実施例を示す概略断面図である。
【図５】従来の電極形成方法を用いてｐ電極が形成され
た、第１の例の窒化物系半導体レーザの概略断面図であ
る。
【図６】他の従来の電極形成方法を用いてｐ電極が形成
された、第２の例の窒化物系半導体レーザの概略断面図
である。
【図７】他の従来の電極形成方法を用いてｐ電極が形成
された、第３の例の窒化物系半導体レーザの概略断面図
である。
【符号の説明】
101 ｐ型コンタクト層 102 酸化珪素膜 103 レジスト 104 Ni 105 Ｐt 106 Ni 107 Pt 108 Ti 109 Pt 110 Au 201 半導体層 202 絶縁膜 203 第１の電極 204 第２の電極 301 サファイアA面基板 302 GaN低温バッファ層 303 n型GaNコンタクト層 304 n型In0.05Ga0.95Nクラック防止層 305 n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 306 n型GaN光閉込層 307 多重量子井戸構造活性層 308 ｐ型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層 309 ｐ型GaN光閉込層 310 ｐ型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 311 ｐ型GaNコンタクト層 312 酸化珪素パッシベーション膜 313 ｐ電極 314 n電極 601 n型SiC基板 602 n型Al0.09Ga0.91N層 603 n型GaN層 604 n型 Al0.09Ga0.91Nクラッド層 605 n型GaN光閉込層 606 多重量子井戸構造活性層 607 ｐ型 Al0.18Ga0.82N電子オーバーフロー防止層 608 ｐ型GaN光閉込層 609 ｐ型 Al0.09Ga0.91Nクラッド層 610 ｐ型GaNコンタクト層 611 酸化珪素膜 612 ｐ電極 613 n電極 701 サファイア基板 702 n型クラッド層 703 活性層 704 ｐ型クラッド層 705 絶縁膜 706 金属薄膜 710 ｐ電極 801 サファイアA面基板 802 GaN低温バッファ層 803 n型GaNコンタクト層 804 n型In0.05Ga0.95Nクラック防止層 805 n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 806 n型GaN光閉込層 807 多重量子井戸構造活性層 808 ｐ型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層 809 ｐ型GaN光閉込層 810 ｐ型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 811 ｐ型GaNコンタクト層 812 酸化珪素パッシベーション膜 813 ｐ電極 814 n電極

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜
    を形成する工程と、前記絶縁膜上にレジストを形成する
    工程と、前記レジストに開口部を形成する工程と、前記
    レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングして絶
    縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の開口部お
    よび前記レジスト上に第1の電極を形成する工程と、前
    記レジスト上の第１の電極をリフトオフにより剥離する
    工程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の電極および
    前記絶縁膜上に第２の電極を形成する工程とを、前記順
    序で少なくとも含む、半導体素子の電極形成方法。
  2. 【請求項２】半導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜
    を形成する工程と、前記絶縁膜上にレジストを形成する
    工程と、前記レジストに開口部を形成する工程と、前記
    レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングして絶
    縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の開口部お
    よび前記レジスト上に第１の電極を形成する工程と、前
    記レジスト上の第１の電極をリフトオフにより剥離する
    工程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の電極および
    前記絶縁膜上に前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力
    が強い金属を含む第２の電極を形成する工程とを、前記
    順序で少なくとも含むことを特徴とする半導体素子の電
    極形成方法。
  3. 【請求項３】半導体素子の電極コンタクト層上に絶縁膜
    を形成する工程と、前記絶縁膜上にレジストを形成する
    工程と、前記レジストに開口部を形成する工程と、前記
    レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチングして絶
    縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の開口部お
    よび前記レジスト上に前記コンタクト層とのオーミック
    が得られる金属を含む第１の電極を形成する工程と、前
    記レジスト上の第１の電極をリフトオフにより剥離する
    工程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の電極および
    前記絶縁膜上に前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力
    が強い金属を含む第２の電極を形成する工程とを、前記
    順序で少なくとも含むことを特徴とする半導体素子の電
    極形成方法。
  4. 【請求項４】窒化物系半導体素子の電極コンタクト層上
    に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にレジストを
    形成する工程と、前記レジストに開口部を形成する工程
    と、前記レジストをマスクとして前記絶縁膜をエッチン
    グして絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の
    開口部および前記レジスト上に前記窒化物系半導体との
    オーミックが得られる金属を含む第１の電極を形成する
    工程と、前記レジスト上の第１の電極をリフトオフによ
    り剥離する工程と、前記絶縁膜の開口部に残った第１の
    電極および前記絶縁膜上に前記第１の電極よりも絶縁膜
    との密着力が強い金属を含む第２の電極を形成する工程
    とを、前記順序で少なくとも含むことを特徴とする半導
    体素子の電極形成方法。
  5. 【請求項５】前記レジストをマスクとして前記絶縁膜を
    エッチングし前記絶縁膜に開口部を形成する工程で、絶
    縁膜の開口部をレジストの開口部以上の大きさとするこ
    とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
    ４記載の半導体素子の電極形成方法。
  6. 【請求項６】前記絶縁膜の開口部および第１の電極が共
    にストライプ形状であり、かつ、前記第1の電極のスト
    ライプ幅が前記絶縁膜の開口部のストライプ幅以下であ
    ることを特徴とする請求項５記載の半導体素子の電極形
    成方法。
  7. 【請求項７】前記絶縁膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化ア
    ルミニウム、酸化チタンまたはそれらの多層膜であるこ
    とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
    ４、請求項５又は請求項６に記載の半導体素子の電極形
    成方法。
  8. 【請求項８】前記第2の電極を構成する金属材料のうち
    前記絶縁膜と接する第1層が、Cr、AlまたはTiであるこ
    とを特徴とする請求項４、請求項５、請求項６又は請求
    項７に記載の半導体素子の電極形成方法。
  9. 【請求項９】前記第１の電極を構成する金属材料のうち
    前記コンタクト層と接する第１層がNi、ＰdまたはＰtで
    あることを特徴とする請求項４、請求項５、請求項６、
    請求項７又は請求項８に記載の半導体素子の電極形成方
    法。
  10. 【請求項１０】前記半導体素子を構成する半導体と半導
    体基板は、熱膨張係数が異なることにより電極形成工程
    で反りが生じることを特徴とする請求項１、請求項２、
    請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、
    請求項８又は請求項９に記載の半導体素子の電極形成方
    法。
  11. 【請求項１１】前記半導体素子が半導体発光素子である
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求
    項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
    項９又は請求項１０に記載の半導体素子の電極形成方
    法。
  12. 【請求項１２】前記半導体発光素子が半導体レーザであ
    ることを特徴とする請求項１１記載の半導体素子の電極
    形成方法。
  13. 【請求項１３】半導体素子の電極コンタクト層上に形成
    され開口部を有する絶縁膜と、前記開口部に形成された
    第１の電極と、前記第１の電極および前記絶縁体上に形
    成され前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金
    属を含む第２の電極とを有することを特徴とする窒化物
    系半導体素子の電極構造。
  14. 【請求項１４】半導体素子の電極コンタクト層上に形成
    され開口部を有する絶縁膜と、前記開口部に形成された
    前記コンタクト層とのオーミックが得られる金属を含む
    第１の電極と、前記第１の電極および前記絶縁体上に形
    成され前記第１の電極よりも絶縁膜との密着力が強い金
    属を含む第２の電極とを有することを特徴とする窒化物
    系半導体素子の電極構造。
  15. 【請求項１５】窒化物系半導体素子の電極コンタクト層
    上に形成された開口部を有する絶縁膜と、前記コンタク
    ト層上の前記開口部に形成され、前記コンタクト層との
    オーミックが得られる金属を含む第1の電極と、前記第1
    の電極および前記絶縁体上に形成され、前記第１の電極
    よりも絶縁膜との密着力が強い金属を含む第２の電極と
    を有することを特徴とする窒化物系半導体素子の電極構
    造。
  16. 【請求項１６】前記絶縁膜の開口部および第１の電極が
    共にストライプ上の形状を有し、かつ、前記第１の電極
    のストライプ幅が前記絶縁膜の開口部のストライプ幅以
    下であることを特徴とする請求項１３、請求項１４又は
    請求項１５に記載の半導体素子の電極構造。
  17. 【請求項１７】前記絶縁膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化
    アルミニウム、酸化チタンまたはそれらの多層膜である
    ことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５
    又は請求項１６に記載の半導体素子の電極構造。
  18. 【請求項１８】前記第2の電極を構成する金属材料のう
    ち前記絶縁膜と接する第1層が、Cr、AlまたはTiである
    ことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１
    ５、請求項１６、又は請求項１７に記載の半導体素子の
    電極構造。
  19. 【請求項１９】前記第１の電極を構成する金属材料のう
    ち前記コンタクト層と接する第１層は仕事関数の大きさ
    が４ｅＶ以上であることを特徴とする請求項１５、請求
    項１６、請求項１７又は請求項１８に記載の半導体素子
    の電極構造。
  20. 【請求項２０】前記第１の電極を構成する金属材料のう
    ち前記コンタクト層と接する第１層がNi、ＰdまたはＰt
    であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記
    載の半導体素子の電極構造。
  21. 【請求項２１】前記半導体素子が半導体発光素子である
    ことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１
    ５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９
    又は請求項２０に記載の半導体素子の電極構造。
  22. 【請求項２２】前記半導体発光素子が半導体レーザであ
    ることを特徴とする請求項２１記載の半導体素子の電極
    構造。
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