JPH1140846A - 窒化ガリウム系半導体のｐ型電極およびその形成方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体のｐ型電極およびその形成方法Info
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- JPH1140846A JPH1140846A JP18983497A JP18983497A JPH1140846A JP H1140846 A JPH1140846 A JP H1140846A JP 18983497 A JP18983497 A JP 18983497A JP 18983497 A JP18983497 A JP 18983497A JP H1140846 A JPH1140846 A JP H1140846A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極表面のＡｕ層がｐ型コンタクト層内部に
拡散するのを防止することにより、良好なコンタクト特
性を有し、かつリードボンドやヒートシンクの融着に優
れた窒化ガリウム系半導体のｐ型電極、及びこの電極を
備えた半導体装置を提供する。 【解決手段】 一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（ｘ≧
０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ型窒化ガリウム
系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独
からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇから選択さ
れる少なくとも１種以上を含む合金からなる金属層を有
し、さらに該金属層の上にＰｔ層を有し、さらに該Ｐｔ
層の上にＡｕを含む金属層が積層された電極構造とす
る。
拡散するのを防止することにより、良好なコンタクト特
性を有し、かつリードボンドやヒートシンクの融着に優
れた窒化ガリウム系半導体のｐ型電極、及びこの電極を
備えた半導体装置を提供する。 【解決手段】 一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（ｘ≧
０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ型窒化ガリウム
系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独
からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇから選択さ
れる少なくとも１種以上を含む合金からなる金属層を有
し、さらに該金属層の上にＰｔ層を有し、さらに該Ｐｔ
層の上にＡｕを含む金属層が積層された電極構造とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系半
導体を用いたレーザーダイオード、発光ダイオード等の
発光デバイスに係わり、特にｐ型窒化ガリウム系半導体
上の低コンタクト抵抗値を有するｐ型電極およびその形
成方法に関するものである。
導体を用いたレーザーダイオード、発光ダイオード等の
発光デバイスに係わり、特にｐ型窒化ガリウム系半導体
上の低コンタクト抵抗値を有するｐ型電極およびその形
成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系半導体は、バンドギャッ
プエネルギーが紫外色から青色にかけての波長に対応し
ており、紫外色から青色にかけての発光ダイオード、レ
ーザーダイオード等の発光デバイスへの応用が期待され
ている。
プエネルギーが紫外色から青色にかけての波長に対応し
ており、紫外色から青色にかけての発光ダイオード、レ
ーザーダイオード等の発光デバイスへの応用が期待され
ている。
【０００３】これら窒化ガリウム系半導体を用いた発光
デバイスの動作電圧の低減を実現するためには、ｐ型窒
化ガリウム系半導体からなるｐ型コンタクト層に対して
低抵抗のコンタクト特性を得ることが不可欠である。
デバイスの動作電圧の低減を実現するためには、ｐ型窒
化ガリウム系半導体からなるｐ型コンタクト層に対して
低抵抗のコンタクト特性を得ることが不可欠である。
【０００４】従来、窒化ガリウム系発光デバイスのｐ型
コンタクトは、ｐ型コンタクト層と、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ
のそれぞれ単独、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇの中から選
択された少なくとも一種以上の金属を含む合金を最下層
とするｐ型電極構造がよく用いられている。
コンタクトは、ｐ型コンタクト層と、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ
のそれぞれ単独、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇの中から選
択された少なくとも一種以上の金属を含む合金を最下層
とするｐ型電極構造がよく用いられている。
【０００５】特開平６−２７５８６８号公報では、正孔
キャリア濃度１×１０15ｃｍ-3以上のｐ型コンタクト層
上に、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれ単独、またはＮｉ−Ｃｒ合
金、Ｎｉ−Ａｕ合金、Ｃｒ−Ａｕ合金からなる電極を形
成した後、４００〜５００℃の温度範囲で熱アニールす
ることによって良好なオーミック特性が得られるとされ
ている（図８）。特に、合金のＣｒ、Ｎｉの含有量が多
いほど良好なオーミック特性が得られている。
キャリア濃度１×１０15ｃｍ-3以上のｐ型コンタクト層
上に、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれ単独、またはＮｉ−Ｃｒ合
金、Ｎｉ−Ａｕ合金、Ｃｒ−Ａｕ合金からなる電極を形
成した後、４００〜５００℃の温度範囲で熱アニールす
ることによって良好なオーミック特性が得られるとされ
ている（図８）。特に、合金のＣｒ、Ｎｉの含有量が多
いほど良好なオーミック特性が得られている。
【０００６】また、特開平５−２９１６２１号公報では
ｐ型コンタクト層上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇから選
択される１種類の金属、あるいはそれらから成る合金を
電極として形成することによりオーミック特性が得られ
るとされている。これらの金属の中でもＮｉあるいはＰ
ｔをｐ型コンタクト層と密着させ、さらに熱アニール処
理を行った場合に良好なオーミック特性が得られてい
る。特にＮｉベースの電極は、熱アニール処理を行って
もｐ型コンタクト層から剥がれ落ちにくいという長所が
ある（図９）。また熱アニール処理を行った場合、Ｎｉ
ベースの電極はＰｔベースの電極よりも、より低いコン
タクト抵抗を示す。
ｐ型コンタクト層上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇから選
択される１種類の金属、あるいはそれらから成る合金を
電極として形成することによりオーミック特性が得られ
るとされている。これらの金属の中でもＮｉあるいはＰ
ｔをｐ型コンタクト層と密着させ、さらに熱アニール処
理を行った場合に良好なオーミック特性が得られてい
る。特にＮｉベースの電極は、熱アニール処理を行って
もｐ型コンタクト層から剥がれ落ちにくいという長所が
ある（図９）。また熱アニール処理を行った場合、Ｎｉ
ベースの電極はＰｔベースの電極よりも、より低いコン
タクト抵抗を示す。
【０００７】特開平８−６４８７１号公報では、ｐ型コ
ンタクト層上のｐ型電極構造として、Ｍｇ単独またはＭ
ｇを含む合金が好ましいとされている（図１０）。特に
最も良好なオーミック特性を得るためには、ＭｇにＮｉ
を含有された合金、あるいはＭｇにＮｉとＡｕを含有さ
せた合金を用いることが好ましい。さらに、Ｍｇ単独あ
るいはＭｇを含む合金上にＡｕ層を形成することで、リ
ードボンド融着の際に電極表面との接着力が高まり、デ
バイスの信頼性が向上するとされている。
ンタクト層上のｐ型電極構造として、Ｍｇ単独またはＭ
ｇを含む合金が好ましいとされている（図１０）。特に
最も良好なオーミック特性を得るためには、ＭｇにＮｉ
を含有された合金、あるいはＭｇにＮｉとＡｕを含有さ
せた合金を用いることが好ましい。さらに、Ｍｇ単独あ
るいはＭｇを含む合金上にＡｕ層を形成することで、リ
ードボンド融着の際に電極表面との接着力が高まり、デ
バイスの信頼性が向上するとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたようなＮ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独、あるいはＮｉ、Ｃｒ、
Ｍｇの中から選択される少なくとも１種以上を含む合金
（以下「Ｎｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層」という）を最下層と
する電極では、リードボンドやヒートシンクへ融着する
ためには、電極表面にＡｕ層を形成することが必要であ
る。さらに、より良好なコンタクト特性を得るために電
極形成後に４００℃以上の温度で熱アニール処理を行う
必要がある。
ｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独、あるいはＮｉ、Ｃｒ、
Ｍｇの中から選択される少なくとも１種以上を含む合金
（以下「Ｎｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層」という）を最下層と
する電極では、リードボンドやヒートシンクへ融着する
ためには、電極表面にＡｕ層を形成することが必要であ
る。さらに、より良好なコンタクト特性を得るために電
極形成後に４００℃以上の温度で熱アニール処理を行う
必要がある。
【０００９】しかし、熱アニール処理の温度が４００℃
以上の場合には、熱アニール時にＡｕがＮｉ／Ｃｒ／Ｍ
ｇ金属層を貫通してｐ型コンタクト層内部まで拡散し、
ｐ型コンタクト層が高抵抗化する。その結果、Ｎｉ／Ｃ
ｒ／Ｍｇ金属層をｐ型電極として単独に形成した場合よ
りも、コンタクト特性が悪化するという問題がある。こ
のことはＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚が薄いほど顕著
であり、例えばＮｉ層の膜厚が１００Ａ以下の場合で
は、熱アニール処理によってコンタクト特性は悪化する
傾向を示す。
以上の場合には、熱アニール時にＡｕがＮｉ／Ｃｒ／Ｍ
ｇ金属層を貫通してｐ型コンタクト層内部まで拡散し、
ｐ型コンタクト層が高抵抗化する。その結果、Ｎｉ／Ｃ
ｒ／Ｍｇ金属層をｐ型電極として単独に形成した場合よ
りも、コンタクト特性が悪化するという問題がある。こ
のことはＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚が薄いほど顕著
であり、例えばＮｉ層の膜厚が１００Ａ以下の場合で
は、熱アニール処理によってコンタクト特性は悪化する
傾向を示す。
【００１０】さらに、熱アニール時のｐ型コンタクト層
内部へのＡｕの拡散量は、Ｎｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜
厚や、熱アニール処理の温度に著しく依存するため、ｐ
型電極の形成ごとにｐ型コンタクト層の特性が変化し、
再現性が悪かった。
内部へのＡｕの拡散量は、Ｎｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜
厚や、熱アニール処理の温度に著しく依存するため、ｐ
型電極の形成ごとにｐ型コンタクト層の特性が変化し、
再現性が悪かった。
【００１１】そこで本発明の目的は、以上のような従来
の問題点を解決し、電極表面のＡｕ層がｐ型コンタクト
層内部に拡散するのを防止することにより、良好なコン
タクト特性を有し、かつリードボンドやヒートシンクの
融着に優れた窒化ガリウム系半導体のｐ型電極を提供す
ることである。
の問題点を解決し、電極表面のＡｕ層がｐ型コンタクト
層内部に拡散するのを防止することにより、良好なコン
タクト特性を有し、かつリードボンドやヒートシンクの
融着に優れた窒化ガリウム系半導体のｐ型電極を提供す
ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
【００１３】すなわち本発明は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇ
ａ1-x-y Ｎ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表される
ｐ型窒化ガリウム系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｇのそれぞれ単独からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇから選択される少なくとも１種以上を含む合金
からなる金属層を有し、さらに該金属層の上にＰｔ層を
有し、さらに該Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層が積層さ
れた構造を特徴とする窒化ガリウム系半導体のｐ型電極
に関する。
ａ1-x-y Ｎ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表される
ｐ型窒化ガリウム系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｇのそれぞれ単独からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇから選択される少なくとも１種以上を含む合金
からなる金属層を有し、さらに該金属層の上にＰｔ層を
有し、さらに該Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層が積層さ
れた構造を特徴とする窒化ガリウム系半導体のｐ型電極
に関する。
【００１４】また、本発明は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ
1-x-y Ｎ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ
型窒化ガリウム系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ
のそれぞれ単独からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、
Ｍｇから選択される少なくとも１種以上を含む合金から
なる金属層を形成し、さらに該金属層の上にＰｔ層を形
成し、さらに該Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層を積層す
ることを特徴とする窒化ガリウム系半導体のｐ型電極の
形成方法に関する。
1-x-y Ｎ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ
型窒化ガリウム系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ
のそれぞれ単独からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、
Ｍｇから選択される少なくとも１種以上を含む合金から
なる金属層を形成し、さらに該金属層の上にＰｔ層を形
成し、さらに該Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層を積層す
ることを特徴とする窒化ガリウム系半導体のｐ型電極の
形成方法に関する。
【００１５】このような電極構造においては、Ｐｔは、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇよりも高い融点を有し、電極形成後に
行う４００℃以上の熱アニール処理に対しても安定であ
るので、熱アニール時に電極上層のＡｕがｐ型コンタク
ト層内部に拡散するのを防止する。したがって、Ａｕが
ｐ型コンタクト層まで拡散することによりｐ型コンタク
ト層が高抵抗化することはなく、ｐ型電極としてＮｉ／
Ｃｒ／Ｍｇ電極本来の良好なコンタクト特性を引き出す
ことができる。さらに、熱アニール処理後のコンタクト
特性が、蒸着するＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚や熱ア
ニール処理の温度に著しく依存することがないため、ｐ
型電極の形成ごとに安定してコンタクト特性が再現され
る。
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇよりも高い融点を有し、電極形成後に
行う４００℃以上の熱アニール処理に対しても安定であ
るので、熱アニール時に電極上層のＡｕがｐ型コンタク
ト層内部に拡散するのを防止する。したがって、Ａｕが
ｐ型コンタクト層まで拡散することによりｐ型コンタク
ト層が高抵抗化することはなく、ｐ型電極としてＮｉ／
Ｃｒ／Ｍｇ電極本来の良好なコンタクト特性を引き出す
ことができる。さらに、熱アニール処理後のコンタクト
特性が、蒸着するＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚や熱ア
ニール処理の温度に著しく依存することがないため、ｐ
型電極の形成ごとに安定してコンタクト特性が再現され
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図７を参照しながら説明する。
〜図７を参照しながら説明する。
【００１７】実施例１ 本発明の第１の実施の形態の実施例を図１を参照して説
明する。
明する。
【００１８】まず、サファイア基板１５上に成長させた
ホール濃度１．０×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮ層１４
（ｐ型コンタクト層）上に、ｐ型電極としてＮｉ層１３
（厚さ５０〜５００Ａ）、Ｐｔ層１２（厚さ４００Ａ）
及びＡｕ層１１（厚さ１０００Ａ）からなるｐ型電極１
０を形成した。各電極は２００μｍ×１００μｍの長方
形であり、２００μｍの辺を平行に向かい合わせた配置
で電極間の距離は２０μｍとした。
ホール濃度１．０×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮ層１４
（ｐ型コンタクト層）上に、ｐ型電極としてＮｉ層１３
（厚さ５０〜５００Ａ）、Ｐｔ層１２（厚さ４００Ａ）
及びＡｕ層１１（厚さ１０００Ａ）からなるｐ型電極１
０を形成した。各電極は２００μｍ×１００μｍの長方
形であり、２００μｍの辺を平行に向かい合わせた配置
で電極間の距離は２０μｍとした。
【００１９】図２に、Ｎｉ層の膜厚が５０Ａの場合の、
４５０℃で７分間の熱アニール処理後およびこの熱アニ
ール処理前に測定した電流−電圧特性を示す。Ｎｉ層の
膜厚が５０Ａと薄いにもかかわらず、Ｐｔ層によりＡｕ
のｐ型コンタクト層内部への拡散が防止されているため
に、熱アニール処理によって電流−電圧特性が改善され
ていることが分かる。また、従来技術と同様に電極表面
にＡｕ層を形成していることにより、リードボンド融着
やヒートシンク融着の際に良好な密着性が得られるとい
う利点も保たれている。
４５０℃で７分間の熱アニール処理後およびこの熱アニ
ール処理前に測定した電流−電圧特性を示す。Ｎｉ層の
膜厚が５０Ａと薄いにもかかわらず、Ｐｔ層によりＡｕ
のｐ型コンタクト層内部への拡散が防止されているため
に、熱アニール処理によって電流−電圧特性が改善され
ていることが分かる。また、従来技術と同様に電極表面
にＡｕ層を形成していることにより、リードボンド融着
やヒートシンク融着の際に良好な密着性が得られるとい
う利点も保たれている。
【００２０】図３は、本発明のｐ型電極としてＮｉ層／
Ｐｔ層／Ａｕ層（厚さ：ｄ1／１５０Ａ／１０００Ａ）
及び従来のｐ型電極としてＮｉ層／Ａｕ層（厚さ：ｄ2
／１０００Ａ）を用いた場合について、電流−電圧特性
の原点近傍における微分抵抗Ｒ0 （以下「コンタクト抵
抗Ｒ0」とよぶ）のＮｉ層膜厚ｄ依存性を示している。
熱アニール処理は、４５０℃で７分で行った。
Ｐｔ層／Ａｕ層（厚さ：ｄ1／１５０Ａ／１０００Ａ）
及び従来のｐ型電極としてＮｉ層／Ａｕ層（厚さ：ｄ2
／１０００Ａ）を用いた場合について、電流−電圧特性
の原点近傍における微分抵抗Ｒ0 （以下「コンタクト抵
抗Ｒ0」とよぶ）のＮｉ層膜厚ｄ依存性を示している。
熱アニール処理は、４５０℃で７分で行った。
【００２１】図３から分かるように、Ｎｉ層の膜厚ｄが
４００Ａ以上の場合には、いずれの電極構造においても
熱アニール処理後にコンタクト抵抗Ｒ0が減少してい
る。一方、Ｎｉ層の膜厚ｄが５０Ａの場合、従来のＮｉ
／Ａｕ電極では熱アニール時のｐ型コンタクト層内部へ
のＡｕの拡散によりコンタクト抵抗Ｒ0が上昇している
のに対して、本例のＮｉ／Ｐｔ／Ａｕの電極ではＰｔ層
によりＡｕの拡散が防止されるためにコンタクト抵抗Ｒ
0は減少している。このように、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造
の電極を用いることで、より広いＮｉ層の膜厚の範囲に
おいて、より良好な電流−電圧特性が熱アニール処理に
よって得られる。
４００Ａ以上の場合には、いずれの電極構造においても
熱アニール処理後にコンタクト抵抗Ｒ0が減少してい
る。一方、Ｎｉ層の膜厚ｄが５０Ａの場合、従来のＮｉ
／Ａｕ電極では熱アニール時のｐ型コンタクト層内部へ
のＡｕの拡散によりコンタクト抵抗Ｒ0が上昇している
のに対して、本例のＮｉ／Ｐｔ／Ａｕの電極ではＰｔ層
によりＡｕの拡散が防止されるためにコンタクト抵抗Ｒ
0は減少している。このように、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造
の電極を用いることで、より広いＮｉ層の膜厚の範囲に
おいて、より良好な電流−電圧特性が熱アニール処理に
よって得られる。
【００２２】さらに図４は、Ｎｉ層の膜厚が５０Ａの場
合の、本発明のＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極および従来のＮｉ
／Ａｕ電極のコンタクト抵抗Ｒ0 のアニール温度依存性
を示している。熱アニール処理なしのアニール温度は２
０℃とし、また熱アニール処理はすべて７分で行った。
合の、本発明のＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極および従来のＮｉ
／Ａｕ電極のコンタクト抵抗Ｒ0 のアニール温度依存性
を示している。熱アニール処理なしのアニール温度は２
０℃とし、また熱アニール処理はすべて７分で行った。
【００２３】図４から分かるように従来のＮｉ／Ａｕ電
極では、アニール温度の増大とともにコンタクト抵抗Ｒ
0が増大する。これは、Ｎｉ層の膜厚が薄く、アニール
温度の増大とともにＡｕのｐ型コンタクト層への拡散量
が増大するからである。６００℃の熱アニール処理では
電極表面のＡｕはすべてｐ型コンタクト層内部に拡散し
て電極パターンが消滅するために、電流−電圧測定は不
可能となる。一方、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極では、Ｐｔ層
によりＡｕの拡散が防止されているために、４００〜６
００℃の熱アニール処理によってコンタクト抵抗Ｒ0が
アニール処理前より減少していることが分かる。この場
合、Ｎｉ／Ａｕ電極の場合のように、６００℃の熱アニ
ール処理でもＡｕの拡散によって電極パターンが消滅す
ることはない。このようにＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極構造を
用いることで、より広い熱アニール処理の温度条件でよ
り低いコンタクト抵抗が得られることが分かる。
極では、アニール温度の増大とともにコンタクト抵抗Ｒ
0が増大する。これは、Ｎｉ層の膜厚が薄く、アニール
温度の増大とともにＡｕのｐ型コンタクト層への拡散量
が増大するからである。６００℃の熱アニール処理では
電極表面のＡｕはすべてｐ型コンタクト層内部に拡散し
て電極パターンが消滅するために、電流−電圧測定は不
可能となる。一方、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極では、Ｐｔ層
によりＡｕの拡散が防止されているために、４００〜６
００℃の熱アニール処理によってコンタクト抵抗Ｒ0が
アニール処理前より減少していることが分かる。この場
合、Ｎｉ／Ａｕ電極の場合のように、６００℃の熱アニ
ール処理でもＡｕの拡散によって電極パターンが消滅す
ることはない。このようにＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極構造を
用いることで、より広い熱アニール処理の温度条件でよ
り低いコンタクト抵抗が得られることが分かる。
【００２４】なお参考までに、図４には特開平５−２９
１６２１号公報で記載されているＰｔベースの電極（Ｐ
ｔ／Ａｕ電極）のコンタクト抵抗Ｒ0のアニール温度依
存性も示した。Ｐｔ／Ａｕ電極の場合、Ａｕ層がｐ型コ
ンタクト層内部に拡散するという問題はなく、コンタク
ト抵抗Ｒ0はアニール温度の増大とともに減少する傾向
を示すけれども、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極よりも依然高い
コンタクト抵抗Ｒ0を示していることが分かる。
１６２１号公報で記載されているＰｔベースの電極（Ｐ
ｔ／Ａｕ電極）のコンタクト抵抗Ｒ0のアニール温度依
存性も示した。Ｐｔ／Ａｕ電極の場合、Ａｕ層がｐ型コ
ンタクト層内部に拡散するという問題はなく、コンタク
ト抵抗Ｒ0はアニール温度の増大とともに減少する傾向
を示すけれども、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極よりも依然高い
コンタクト抵抗Ｒ0を示していることが分かる。
【００２５】実施例２ 本発明の第２の実施の形態についての実施例を図５を参
照して説明する。前記実施例１に記載のｐ型ＧａＮ層１
４（ｐ型コンタクト層）上に、ｐ型電極としてＣｒ層５
１（厚さ５０Ａ）、Ｐｔ層１２（厚さ４００Ａ）及びＡ
ｕ層１１（厚さ１０００Ａ）を形成した。各電極は２０
０μｍ×１００μｍの長方形であり、２００μｍの辺を
平行に向かい合わせた配置で電極間の距離は２０μｍで
ある。
照して説明する。前記実施例１に記載のｐ型ＧａＮ層１
４（ｐ型コンタクト層）上に、ｐ型電極としてＣｒ層５
１（厚さ５０Ａ）、Ｐｔ層１２（厚さ４００Ａ）及びＡ
ｕ層１１（厚さ１０００Ａ）を形成した。各電極は２０
０μｍ×１００μｍの長方形であり、２００μｍの辺を
平行に向かい合わせた配置で電極間の距離は２０μｍで
ある。
【００２６】電極形成後には、４００〜６００℃の温度
範囲で熱アニール処理を行った。熱アニール処理前と、
４５０℃で７分間の熱のアニール処理後に測定した電流
−電圧特性は、前記実施例１の図２に示したものとほぼ
同じであった。前記実施例１と同様にＣｒの膜厚が５０
〜５００Ａの範囲で変化しても、４００〜６００℃の温
度範囲の熱アニール処理によって電流−電圧特性が改善
されることが分かった。また、従来技術と同様に電極表
面にＡｕ層を形成していることにより、リードボンド融
着やヒートシンク融着の際に良好な密着性が得られると
いう利点も保たれていた。なお、Ｃｒの代わりにＭｇを
用いても同様の結果が得られた。
範囲で熱アニール処理を行った。熱アニール処理前と、
４５０℃で７分間の熱のアニール処理後に測定した電流
−電圧特性は、前記実施例１の図２に示したものとほぼ
同じであった。前記実施例１と同様にＣｒの膜厚が５０
〜５００Ａの範囲で変化しても、４００〜６００℃の温
度範囲の熱アニール処理によって電流−電圧特性が改善
されることが分かった。また、従来技術と同様に電極表
面にＡｕ層を形成していることにより、リードボンド融
着やヒートシンク融着の際に良好な密着性が得られると
いう利点も保たれていた。なお、Ｃｒの代わりにＭｇを
用いても同様の結果が得られた。
【００２７】実施例３ 本発明の第３の実施の形態についての実施例を図６を参
照して説明する。サファイア基板１５のｃ面上にＧａＮ
バッファー層６８を厚さ２００Ａ、Ｓｉドープｎ型Ｇａ
Ｎ層６７（ｎ型コンタクト層）を厚さ２μｍ、Ｓｉドー
プｎ型ＡｌＧａＮ層６６を厚さ０．１５μｍ、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮ層６５を厚さ０．２μｍ、アンドープＩｎ
ＧａＮ活性層６４を厚さ２００Ａ、Ｍｇドープｐ型Ｇａ
Ｎ層６３を厚さ０．２μｍ、Ｍｇド−プｐ型ＡｌＧａＮ
層６２を厚さ０．１５μｍ、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１
４（ｐ型コンタクト層）を厚さ０．５μｍで順次、成長
させてＬＥＤ構造を製作した。
照して説明する。サファイア基板１５のｃ面上にＧａＮ
バッファー層６８を厚さ２００Ａ、Ｓｉドープｎ型Ｇａ
Ｎ層６７（ｎ型コンタクト層）を厚さ２μｍ、Ｓｉドー
プｎ型ＡｌＧａＮ層６６を厚さ０．１５μｍ、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮ層６５を厚さ０．２μｍ、アンドープＩｎ
ＧａＮ活性層６４を厚さ２００Ａ、Ｍｇドープｐ型Ｇａ
Ｎ層６３を厚さ０．２μｍ、Ｍｇド−プｐ型ＡｌＧａＮ
層６２を厚さ０．１５μｍ、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１
４（ｐ型コンタクト層）を厚さ０．５μｍで順次、成長
させてＬＥＤ構造を製作した。
【００２８】次に、ドライエッチングによりｎ型電極を
形成すべきｎ型コンタクト層６７を部分的に露出させた
後、ｎ型コンタクト層６７上にはｎ型電極６９としてＴ
ｉ層およびＡｌ層の２層構造を形成した。
形成すべきｎ型コンタクト層６７を部分的に露出させた
後、ｎ型コンタクト層６７上にはｎ型電極６９としてＴ
ｉ層およびＡｌ層の２層構造を形成した。
【００２９】ｐ型電極６１は、ｐ型コンタクト層１４上
にＮｉ層（厚さ５０Ａ）／Ｐｔ層（厚さ１５０Ａ）／Ａ
ｕ層（厚さ２０００Ａ）を形成して構成した。このｐ型
電極の形成後、４５０℃で７分間の熱アニール処理を行
い、ｐ型電極の低抵抗化を行った。
にＮｉ層（厚さ５０Ａ）／Ｐｔ層（厚さ１５０Ａ）／Ａ
ｕ層（厚さ２０００Ａ）を形成して構成した。このｐ型
電極の形成後、４５０℃で７分間の熱アニール処理を行
い、ｐ型電極の低抵抗化を行った。
【００３０】以上の手順により作製したＬＥＤ素子の熱
アニール処理前と熱アニール処理後の電流−電圧特性を
それぞれ図７に示す。電流値６０ｍＡにおける微分抵抗
は、熱アニール処理前では１２．５Ω、熱アニール処理
後では７．９Ωであり、熱アニール処理によってＬＥＤ
素子全体の電流−電圧特性が改善された。これは熱アニ
ール処理によりｐ型コンタクトの特性が改善されたから
である。この場合、Ｐｔ層がＡｕのｐ型コンタクト層内
部への拡散を防止しているためにｐ型コンタクトの特性
は悪化することはなく、ＬＥＤ素子の電流−電圧特性は
安定して再現される。
アニール処理前と熱アニール処理後の電流−電圧特性を
それぞれ図７に示す。電流値６０ｍＡにおける微分抵抗
は、熱アニール処理前では１２．５Ω、熱アニール処理
後では７．９Ωであり、熱アニール処理によってＬＥＤ
素子全体の電流−電圧特性が改善された。これは熱アニ
ール処理によりｐ型コンタクトの特性が改善されたから
である。この場合、Ｐｔ層がＡｕのｐ型コンタクト層内
部への拡散を防止しているためにｐ型コンタクトの特性
は悪化することはなく、ＬＥＤ素子の電流−電圧特性は
安定して再現される。
【００３１】一方、ｐ型電極として従来構造のＮｉ層
（５０Ａ）／Ａｕ層（２０００Ａ）を採用した場合は、
熱アニール処理によってＬＥＤ素子全体の電流−電圧特
性は悪化した。これは、熱アニール処理によってＡｕが
ｐ型コンタクト層内部へ拡散してｐ型コンタクト層が高
抵抗化し、ｐ型コンタクトの特性が悪化するからであ
る。
（５０Ａ）／Ａｕ層（２０００Ａ）を採用した場合は、
熱アニール処理によってＬＥＤ素子全体の電流−電圧特
性は悪化した。これは、熱アニール処理によってＡｕが
ｐ型コンタクト層内部へ拡散してｐ型コンタクト層が高
抵抗化し、ｐ型コンタクトの特性が悪化するからであ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、Ｐｔの融点は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇより高く、電
極形成後に行う４００℃以上の熱アニール処理に対して
も安定であるので、熱アニール時に電極最上層のＡｕが
ｐ型コンタクト層内部に拡散するのを防止できる。した
がって、Ａｕの拡散によってｐ型コンタクト層が高抵抗
化することはなく、ｐ型電極としてＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ電
極本来の良好なコンタクト特性を引き出すことができ
る。また、熱アニール処理後のコンタクト特性が、Ｎｉ
／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚やアニール温度に著しく依存
することがなく、ｐ型電極の形成ごとに安定してｐ型コ
ンタクトの特性が再現される。
よれば、Ｐｔの融点は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇより高く、電
極形成後に行う４００℃以上の熱アニール処理に対して
も安定であるので、熱アニール時に電極最上層のＡｕが
ｐ型コンタクト層内部に拡散するのを防止できる。した
がって、Ａｕの拡散によってｐ型コンタクト層が高抵抗
化することはなく、ｐ型電極としてＮｉ／Ｃｒ／Ｍｇ電
極本来の良好なコンタクト特性を引き出すことができ
る。また、熱アニール処理後のコンタクト特性が、Ｎｉ
／Ｃｒ／Ｍｇ金属層の膜厚やアニール温度に著しく依存
することがなく、ｐ型電極の形成ごとに安定してｐ型コ
ンタクトの特性が再現される。
【図１】本発明のｐ型電極の概略断面図である。
【図２】本発明のｐ型電極の電流−電圧特性を示す図で
ある。。
ある。。
【図３】本発明のｐ型電極および従来のｐ型電極のコン
タクト抵抗Ｒ0のＮｉ膜厚ｄ依存性を示す図である。
タクト抵抗Ｒ0のＮｉ膜厚ｄ依存性を示す図である。
【図４】本発明のｐ型電極および従来のｐ型電極のコン
タクト抵抗Ｒ0のアニール温度依存性を示す図である。
タクト抵抗Ｒ0のアニール温度依存性を示す図である。
【図５】本発明のｐ型電極の概略断面図である。
【図６】本発明のｐ型電極を採用したＬＥＤ素子の概略
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明のｐ型電極を採用したＬＥＤ素子の電流
−電圧特性を示す図である。
−電圧特性を示す図である。
【図８】従来のｐ型電極としてＮｉあるいはＣｒの単層
を採用した試料の概略断面図である。
を採用した試料の概略断面図である。
【図９】従来例のｐ型電極としてＮｉ単層を採用した試
料の概略断面図である。
料の概略断面図である。
【図１０】従来例のｐ型電極としてＭｇ単層あるいはＭ
ｇを含む合金を採用した試料の概略断面図である。
ｇを含む合金を採用した試料の概略断面図である。
１０ ｐ型電極 １１ Ａｕ層 １２ Ｐｔ層 １３ Ｎｉ層 １４ ｐ型コンタクト層 １５ サファイア基板 ５０ Ｐ型電極 ５１ Ｃｒ層 ６１ Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ−ｐ型電極 ６２ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ６３ ｐ型ＧａＮ層 ６４ ＩｎＧａＮ活性層 ６５ ｎ型ＧａＮ層 ６６ ｎ型ＡｌＧａＮ層 ６７ ｎ型コンタクト層 ６８ ＧａＮバッファー層 ６９ Ｔｉ／Ａｌ−ｎ型電極 ８１ Ｎｉ／Ｃｒ含有層 ９１ Ｎｉベース電極層 １０１ Ｍｇ単独／Ｍｇ含有合金電極層
Claims (7)
- 【請求項１】 一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（ｘ≧
０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ型窒化ガリウム
系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独
からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇから選択さ
れる少なくとも１種以上を含む合金からなる金属層を有
し、さらに該金属層の上にＰｔ層を有し、さらに該Ｐｔ
層の上にＡｕを含む金属層が積層された構造を特徴とす
る窒化ガリウム系半導体のｐ型電極。 - 【請求項２】 ｐ型電極の形成後に熱アニール処理がな
された請求項１記載のｐ型電極。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のｐ型電極を有する
半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載のｐ型電極を有する
ＬＥＤ素子。 - 【請求項５】 一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（ｘ≧
０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で表されるｐ型窒化ガリウム
系半導体上に接して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇのそれぞれ単独
からなる金属層、あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇから選択さ
れる少なくとも１種以上を含む合金からなる金属層を形
成し、さらに該金属層の上にＰｔ層を形成し、さらに該
Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層を積層することを特徴と
する窒化ガリウム系半導体のｐ型電極の形成方法。 - 【請求項６】 Ｐｔ層の上にＡｕを含む金属層を積層し
た後に熱アニール処理を行う請求項５記載の窒化ガリウ
ム系半導体のｐ型電極の形成方法。 - 【請求項７】 熱アニール処理を４００〜６００℃の範
囲で行う請求項６記載の窒化ガリウム系半導体のｐ型電
極の形成方法。
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|---|---|---|---|
| JP18983497A JP3299145B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 窒化ガリウム系半導体のｐ型電極およびその形成方法 |
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| JPH1140846A true JPH1140846A (ja) | 1999-02-12 |
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| JP18983497A Expired - Fee Related JP3299145B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 窒化ガリウム系半導体のｐ型電極およびその形成方法 |
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| KR100891833B1 (ko) | 2006-10-18 | 2009-04-07 | 삼성전기주식회사 | 다층 전극 및 이를 구비한 화합물 반도체 발광소자 |
| KR100978234B1 (ko) | 2004-01-06 | 2010-08-26 | 삼성엘이디 주식회사 | 화합물 반도체 발광소자의 저저항 전극 및 이를 이용한화합물 반도체 발광소자 |
| WO2010103804A1 (ja) | 2009-03-11 | 2010-09-16 | パナソニック株式会社 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
| KR101008023B1 (ko) | 2004-08-04 | 2011-01-14 | 광주과학기술원 | 화합물 반도체 발광소자의 저저항 전극 및 이를 이용한화합물 반도체 발광소자 |
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-
1997
- 1997-07-15 JP JP18983497A patent/JP3299145B2/ja not_active Expired - Fee Related
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