JPS5843582A - 化合物半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化合物半導体装置の改良に関し、詳゛シ〈化合
物半導体基体とオーミ會り接触する電極構造を改良した
化合物半導体装置の改良に係わ不・　　　　　、　　　
。

周知の、如く、集積９回路等を形成する８１半導体素子
、に、＆いてはその素子の片面からすべｙの外部り−、
ドを取り中すこｋが＊＜、ｐｍｍオーツ２電偽とｎ型オ
ー、ミック電極は共に素子の片甲−全１体Ｋ　？！ｔ、
等からなる金−属膜を形成し、′ζ４の声属４膜を適宜
工５ツ、チンイ除去することより一度５に形成され・て
いる。一方・、化合物、半導体素子においては一種類の
含、属あるいは合金で、ｐ−ａ　１両オーミック、電極
を作ること、Ｆｉ難しく１．ｔたｓ１１半導素子の・よ
うな、オーミック接触のた−めの熱処理に際しても制約
を栄け、９ることが多いため、製造工、程が煩、雑！、
ある。　　、　　　　　１５．４　ところで１．、例、
えば赤４、緑・２色を発光する２発光ダイオード（、以
下ＬＥＤという）において、化合物半導、体素子へのｐ
ｍオーミック電極１、ｎ、Ｗオーミ、り８電−極９．形
成は、従来、第１図（ａ）〜（ｆ）、・第２図（ａ）　
〜、（ｆ）、あるいＦｉ第３図（ａ）　〜（ｅ）　Ｋ示
す如く行なわれてりた。

従来例１ 〔１〕まずイオウをドーグしたｎ　ｍ　ＧａＰ基板１の
裏面に液相エピタキクヤル法（以下ＬＰＩＣという）に
よシＴ・をドープしたｒ＊　’１１　ＧａＰ層２、さら
ＫＺｎ及びＯをドーグしたｐ　ＩＩ　ＧａＰ一層Ｓを成
長後、前記傘板１の表面に発光中心となるＮｔＴ・とと
もにドーグしたｎ型ＧａＰ層４をＬＰＥによシ成長し、
更に該ｍ　！ＩＩＩ　ＧａＰ層４の一部ＫＺｎを選択拡
散してｐ　ｍｌ　ＧａＰ層５を形成し′てｓ　ｎ　Ｍｉ
ＧａＰ基板Ｉｓ　ｎｇＧａＰ層２．４及びＰ　！１１　
ＧａＰ層３．５からなる化合物半導体基体を形成する。

つづいて化合物半導体基体の両面に例えばムｕＺｎから
な′る第１金属膜６１　＊６ｓｔ真空蒸真空上り形成し
た（第１図（ａ）図示）。

（ｉｉ）次に、第１金属膜６宜上にフォトレジスト膜を
塗布し・写真蝕刻して、１１１金属膜６１のｐ型ＧａＰ
層５とのオーミック接触形成予定部上にレジストパター
ン７をｙｒ４：する（同図（ｂ）図示）。

つづいて前記ノ譬ターン２をマスクとして（Ｉ［１金属
膜６１をエツチングして第１金属膜）臂ターン６Ｋを形
成した後、レジストパターン１を取り除く（同図′（Ｃ
）図示）。

（ｉｉｉ　）次いで、第１金属膜・ｆターン６１′を含
むｎ型ＧａＰ層４の全面に例えばＡｕＧ・からなる第２
金属膜８１を蒸着する（同図（萄図示）。この後第２金
属膜８皿上に７オトレゾスト膜を塗布し、写真蝕刻して
、前記第１金属膜ツクターン６１′及びｎ　ＩＭ　Ｇａ
Ｐ層４のオーミック接触形成予定部に対応する第２金属
膜８１上にレジストパターン９を形成する。つづいて、
前記レジストノ母ターン９をマスクとして第２金属膜８
ｓｔ−工、チング除去する。この後、レジストパターン
９を除く。更に、化合物半導体基体を熱処理して、ｐ型
ＧａＰ層５上に第１金属膜パターン６１′と第２金属膜
８１からなるＰＷオーミック−電極１０１を、ｎ　ｍ　
ＧａＰ層４上に第２金属膜からなるｎ型オーミック電極
１ｔ１を、ｐ　１１　ＧａＰ層３上に第・：・１： １金属膜６１か１：しなるＰａｌオーミ、り電極１２鳳
・　＼ を夫々形成して、ＬＥＤを製造する（同図（ｆ）図示）
。

しかしながら、上記従来例１では、ｐ型ＧａＰ層５上の
ｐ型オーミ、り電極１０重が第１金属膜・譬ターン６１
′と第２金属膜８！との２層構造をなし、更にとれら金
属膜の成分、膜厚、熱処理条件が異なる丸め、一度にと
れら、金属膜６１′。

８１を熱処理すると、ＡｕＧ・膜８１中のＧ・がＡｕＺ
ｎ膜ノ々ターン６゛ｌに向って拡散し、その結果ｐ型Ｇ
ａＰ層５とＡｕＺｎ膜・ｉターン６１との界面の接触抵
抗が大きくなり、形成される電極１０１の電気廊性に悪
影譬を及ぼすという問題があった・なお、一度に熱処理
せずに、ｐ型（ＭＰ層５上に第１金属膜）譬ターン（Ａ
ｕＺｎ膜）６１′を形成後１−目の熱処理を行゛ない、
更にｎ　ＷＩＧａＰ□Ｍ４上の電極形成予定部及び第１
金属膜／ｌターン６７上の！Ｉ２金属膜（ＡｕＧ・膜）
８１を形□成した時点で２を目の熱処理をして前述した
温度条件の幅を大きくする方法も・あるが、接触抵抗の
問題を十分解消できなかり′た。更に１第１金属膜ノリ
ーン６１′の膜厚を厚くして熱処理時のＧ・の拡散速゛
度を遅くし、接触抵抗の増大化を阻止しようとする手段
も試みられているが十分でなかりた。

従来例２ （ｉ）第２図（暴）の如〈従来例１の［ｉ）　−（ｉｉ
）工程と同様にしてｐ　ＭＩ　ＧａＰ層５上に第１金馬
膜ノぐターン６１′を形成してレジストノ臂ターン７を
取プ除いた後、第１金属膜ノ臂ターン６１′を含むｎｆ
ｆｌＧａＰ層４及びｐ型ＧａＰ層５の全面に５ｔｏ２膜
１３ｔ／ＣＶＤ法により形成する（同図（ｂ）図示、）
６次いで、前記５１０２膜１３のれ型ＧａＰ層４とのオ
ーミ、、り接触形、成予定部に対応する部分をエツチン
グして開孔部１．４を形成する（同図、（ｅ）図示）。

〔１１重次に、前記５ｔｏ２膜１３を含むｎ　ｍ　Ｇａ
Ｐ層、４の全面に第２金属膜８ｓ例えばＡｕＧ＊、膜を
蒸着する。次いで、この第２金属膜８３上にフォトレジ
スト膜を塗布し、写真蝕刻法によりｎ　Ｗ　ＧａＰ層４
とのオーミ、り接触形成予定部に対応する部分にレジス
トノ母ターン１５を形成する（同図（ｄ）図示）。

Ｃｍ）次いで、レジストノ臂ターン１５をマスクドして
、前記第２金属膜８３をエツチング除去して第２金属膜
ノリーン８１を形成する（同図（・）図示）、つづいて
、レジスト／ＩＰターンＪＪ、８１０２膜１３を除去し
た後、化合物半導体基体を熱処理し・ｐ型ＧａＰ層５上
に第１金属膜／臂ターン６１１からなるｐ型オーミック
電極１０３を％　ｎ型ＧａＰ層４上に第２金属膜パター
ン８１からなる＊ｆ１１オーｔ　９１り電極１１ｓを、
ｐ　ＩＪＩＧａＰ層３上に第２金属膜６璽からなるＰａ
オー々ツク電極１２３を夫々形成して、ＩＪＤを製造す
る（同図（ｆ）図示）。

、以上のような従来例２では、ｐ聾オーミ、り電極ＪＯ
富の形成が、１層構造の＾ｕＺｒｒｌＮ６ｊのみを熱処
理するだけで行なわれるため、従来例１の如く、熱処理
時、ＡｕＺｎ膜６（とｐ型ＧａＰ層５との界面の接触抵
抗が大きくなるのが阻止され１良好なオー電ツノ電極を
得ることができる。

し示しながら、パターン合わせが３回も必要であシ％オ
た８１０２膜も形成し・なければならないた１ め、製造工程数が多くなｉ生産性の低下を招′１′ 〈という欠点があった゛。

従来例３ 〔１〕従来例１のように化合物半導体基体を形成した後
、ｐ　ｍＧａＰＧａＰＯ４−ミ、り接触形成予定部に対
応する部分に開孔窓１６１を有する第１金属マスクＩ’
ｌｌを、ｎ型ＧａＰ層４上に所定の間隔をおいて設置す
る。次に化合物半導体基体の裏面、及び前記第１金属マ
スク１７１の開孔窓１６１より露出するｎ型ＧａＰ層４
上に真空蒸着により第１金属膜６ｍ、６１’例えばＡｕ
Ｚｎ膜を形成する（第３図（１）図示）。

〔１１〕次に、第１金属マスク１１１を取シ外した後、
ｎ　ｍ　Ｇａｒ層４とのオーミ、り接触形成予定部に対
応する部分に開孔窓１６雪を有する第２金属！スク１７
３を、ｎ　ｆｉｌｌ　ＧａＰ層４上に所定の間隔をシい
て設置する。次いで、前記第２金属マスク１７３の開孔
窓１６雪よシ露出するｔＩ型ＧａＰ層４上に真゛空蒸殖
に′より第２金属膜例えばＡｕＧ・膜８１′を形成する
し同図（−）図示）、この後第２金属マス’１．）、、
、ｌ’（、７’ｉ”　ｔＭＲ””ｌ）外す、つづいて、
化合物半導体□”基楳ヲ熱処理し、ｐ　製ＧａＰ層６上
に第１金属膜６１′からなるｐｍｍオーミ、り電極１０
婁を、ｎ朦ＧａＰ層４上□に第２金属膜８１′からなる
ｎ型オーミヅク電極１１３を、ｐ　ＩＩ　ＧａＰ層３層
圧上１金属膜６３か゛らなるｐ型オーミ。

り電極１２３を形成して、ＬＥＤを製造する（同図（、
）図示）。

このような上記従来例３によれば、従来例１と比較して
、ｐｍ電極ｌｏｓがｐ　ｌｌｉ　ＧａＰ層５上に真空蒸
着したＡｕＺｎ膜６１′を熱処理するだけで形成できる
ため、ＡｕＺｎ膜６１とＰ　ＷＩＧａＰ層５との界面の
接触抵抗が大きくなることを阻止でき、もって良好な電
極を形成できるという利点を有する。また、従来例２と
比べてパターン合セｔ１回省くことができ□るという利
点を有する６しかしながら、ＡｕＺｎ膜６　ＩＩ’　−
？　ＡｕＧ＊膜８１は、従来例１や従来例２と異なり金
属マスクＪ７１１ＪＦｍを介して真空蒸着することによ
〕形成されるためへ金属マスク１１１　＊１グ雪をｎ　
ｍ　ＧａＰ層４上に密着して載置することができず、も
って蒸着時に金属粒子が開孔窓ｊ　ｇＢ　　＋　１６Ｂ
を介してｎ　’１１　ＧａＰ層４のｐａｎ両極両極形成
予定外以外にも堆積して精密なノ９ターニングが難しい
という欠点を有していた。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、化合物
半導体基体の一導電゛型の活性領域上にバリア金属層を
介ｉさせた３層構造の電極を形成することで、使用時前
記電極と前記活性領域との界面の接触抵抗が大きくなる
のを阻止するとともに、製造の際のマスク合せの回数を
最小に押え、かつマスク精度も良好な化合物半導体装置
を提供することを目的とする。

以下、本発明全赤、緑２色を発光するＩＪＤ　Ｋ適用し
た場合について、第４図（ａ）〜（ｆ）Ｋ示す製造工程
を併記して説明する。

［ｉ）まず、イオウをドーグしたｎ　ｍｌ　ＧａＰ基板
３１の裏面にＬＰＥによ一すドナー湊゛度が約、０１７
．、−１のｎ型ＧａＰ層３２、更にＺｎ及び０をドープ
した′ｐ型ＧａＰ　ｉｌｌ　３　Ｊを成長後、前記基板
３ノの表面に発光中心となるＮを管・とともにドーグし
たｎ型ＧａＰ層（−導電型の活性領域）３４を成長する
。

次にｎ　ＷｉＧａＰ層３４の一部にＺｎを選択拡薮して
アク上声一度が１０１９〜１０２０３″″３のｐ　’ｇ
　ＧａＰ層（第二導電型の活、性領域）３５を形成し、
ｎ型ＧａＰ基板３１、ｎ　ＷＧａＰ層３Ｐ層３４及びｐ
型ＧａＰ層３．３　、　Ｊ、、５からなる化合物半導体
基体を形、成する（第４図（、）図示１）。

〔１１〕次に、前記化合物半導体基体の７両面に例え１
ばＡｕ、Ｚｎ膜（第１金属膜）　Ｊ　６１　、＋　３６
２を厚み約０．３μｍ真空蒸着して形成し、更に前記Ａ
ｕＺｎ膜３６膜上６１上ばＴａ層（バリア金属層）３２
を約、０．２μｍ電子ビームによる′重着を行なって形
成す、る、（同、図（ｂ）図示）。つづいて、、、Ｔａ
層３２をフォトエッチ、ング技術、によりパターニング
してＴａ層ノ９ターン３２′を形、成し、更にその下の
ＡｕＺｎ膜、３６Ｋをで譬！−ニングしてｐ屋ＧａＰ層
３５上に、ＡｕＺｎ展ノリーン３６１′を形成した後、
レジストノｆり４−ン（図示すず）を取り、除←（同図
（ｅ）図示）。

Ｃｕｉ　）次に、　、ＡｕＺｎ膜ノｌターンｓ、、ｅｊ
上のＴａ層／町り□　ど 一′″ｒ’ｔｔｔｒｐ’ｌｌＧ°Ｐ　１１−、＆　５．
＊　１“３４の全面一例えばＡｕＧ＊、１１”（２金、
属膜）４ｇ。會約０．３μｍＱ蒸着叫て形成する（同１
図（ｄ）図示）。

次いで、前記ｋｘＧ・膜３８をフー、トエッチング技術
によりバタ一二、ングしてＴａ層ノ量ターン３２′及び
ｎ型ＧａＰ層３４のオーンツク接触形成予足部に夫々Ａ
ｕＧｅ膜ノリーン３１１１’＊３８ｇ’を形成し、レジ
ストパターン（図示せず）を除去する（同図（ａ）図示
）、つづいて、化合物半導体基体を不活性ガス中で５２
０℃、１０分間熱処理し、ｐｆｉ、ＧａＰ、層３５上に
ＡｕＺｎ、膜パターン３６１’　ｂ　Ｔａ層ノ豐ターン
３７′及びＡｕＧ・膜ノ臂ターン３８１′からなるｐ型
オーミ、り電極Ｊ　９　％　ｎ　Ｆｊｌ　ＧａＰ層３層
上４上ＫｕＧ・膜パターン３８１からなるｎ型オーミ。

り電極４０、ｐ型ＧｍＰ層３３上にＡｕＺｔｚ膜３６゜
からなるｐ型オーミック電極４１會夫々形成して、ＬＥ
Ｄ　ｔ　Ｈ造し・た（同図（ｆ）、図示）。

しかして上述したＬＩＤ　において、ｐｍｍオーツり２
．電極３９が−ｐ型ＧａＰ層３５上に堆積されたＡｕＺ
ｎ　ｌ［ｚ４ター　−３６１’、ａ　Ａｕｇｓ膜１＃ｆ
ｉ−７１１８’間、Ｋ　Ｔ１層）母夕１耳１３−７′を
介、在させた３゛層構造にｌｊ。

なっているため、熱処理時にＡｕＧ・膜ノ譬ターン３８
′中のＧ・がＡｕＺｎ膜パターン３６１′へ拡散しよう
と・してもＴａ層・リー゛ン３７′がＧ・の拡散を阻止
する障壁いわゆるバリアとして作用し、ＡｍＺｎ膜ノ々
ターン３６１′とｐ−型０１２層３５との界面の接触抵
抗の増大するの・４を防止し得・、もつ・て良好なオー
ミ、、り電極３９を有したＬＩＣＤ　、が・得られると
い、う利点を有する１、ま・た１、このような、　ＩＪ
Ｄ　Ｋ、、よれば、・動作時に該電極１９に電圧が印加
・された際２、も、を上記と同様、の理由から１．電、
極３９を形成すｂ　ＡｑＧｅ　ｉｌｌｌｌノーン３・８
１′のＧ・がＡｕＺｎ　ｉｌｌ　／母ターン３６重′へ
拡散するのを阻止されＮもってＡｕＺｎ膜ノ中ターン３
６１′とｐ：ｆｉＧａＰ層３５、との界面の接触抵抗が
増大する１、ことがないため・、Ｓ４良・好な電気特性
を有する。主か、得られたＬＥＤのｐ屋オで、ミ１１、
ツ、り電極４１とｎ型オーミック電極４０に順方向の電
流を流６２シたところ、７００７１ｍの赤色発光が得、
られ１．ＰＩＳＩオーミック電、極３１．９とｎ１軍オ
ー１ミ２ツ、り電極４０に順方、向の電流を流したとこ
、ろ５６５４ｍの緑魚発光４Ｉ得られた。

１．ま九、上７記方法匹よ、れば、パ、り３−ン合せが
２回で済み、従来例１と同様簡単な工程でＩＪＤ　’ｌ
（得ることができる。更に、！［１、第、・２金属膜の
エツチングをフォトエッチングにより行なうため、従来
例１と同様精密な電極形成が可能と−なる。　　　′ なお、上記実施例では化合物半導体装置として、第４４
図（ｆ）、に示す如く、化合物半導１体基体のｐ盤Ｇａ
Ｂ　Ｊｌ−、（−導電型の活性領域）ｓｓＫｓ層構造や
電極を形成した場合についで述ベーたが−これ、に限定
されない。例えば、第５図に示す如くｎ型ＧａＰ層（第
二導電製の活性領域）３４上に、ＡＱＧ・膜ノ母ターン
３８・１％Ｔ一層パターン３７′及ヒＡｕＺｎ　膜ノ”
ターン３６１′からなるｎ型オーミック電極４０′が、
ｐ型ＧａＰ層３５上にＡｕＺａ膜／ｌターンからなるｐ
型オーミ・、り・電極３□９′が夫々形成されたもので
もよい。また、第６図の如くｐ型ＧａＰ基板５１、ｐ型
ＧａＰ層５２、−５４及びｎ型、Ｇａ、Ｐ層。５３−、
．５５からなる化合・物半導体基体のｎ型ＧａＰ層５５
上Ｋ　ＡｕＧ＠膜４ターン、　ｓ、　ｒ；　ｓ　Ｔａ層
ノ臂ターン５７及びＡｕＺｎ膜ノ母ターン・６８か′ら
なる３層構造のｆｉ溢オーミック電極５９が、ｐ型Ｇａ
Ｐ層５４上にＡｕＺｎ膜ノ母ターンからな′るｐ型オ−
ｉｖり電極６０が、ｎ　＠　ＧａＰ層５層上３上ｕＧ＊
膜／母ターンからなるｎＷｉオーミ、り電極６１が夫夫
形成されたものでもよ諭、更に第７図の如く、第６図に
示す化合物半導体基体のｐ型ＧａＰ層’５４’′上にＡ
ｕＺｎ膜ノリーン５８′、Ｔａ層ノリーレ５１及びＡｕ
Ｇ・膜ノ９ターン５９′からなるｐ型オーミック電極６
０′が、ｎ聾ＧａＰ層５５上にＡｕＧ・膜ノ臂ターンか
らなる電極５９′が夫々形成されたものでもよい。

また、本発明の化合物半導体装置は、上記実施例の如く
、赤、緑２色発光のＬＥＤ　Ｋ限らず、その他の化合物
半導体装置にも同様に極用できる。

また、上記実施例でｌｄ　７４リア金属層としてＴａを
用いたが、これに限らず％Ｍｏ　＃　Ｔｌ　ａ　ＷｅＮ
ｉのうちいずれか１つの金属あるいはこれら金属のうち
の１種以上を含む合金”：：ｉ用いてもよい。

更に、上記実施例では第１金属膜としてＡｕＺｎを用い
たがこれに限らずＡｕ８１でもよい、ｔた第２金属膜も
ＡｕＧ・に限らず、Ａｕ１ｌ・でもよい。

以上、詳述した如く本発明によれば、化合物半導体の一
導電型の活性領域上にバリア金属層を介在させた３層構
造□の電極を形成することで、使用時、前記電極と化合
物半導体基体の活性領域との界面の接触抵抗の増大化を
阻止し得るとともに、製造の際のマスク合せを２回で済
ませ、かつマスク精度も良好とし、もって作業性や信頼
性のよい化合物半導体装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（ｆ）は従来の赤、緑２色を発光するＬ
ＥＤの製造方法の１例を工程順に示す断面図、第２（＆
）〜（ｆ）及び第３図（＆）〜（ｅ）は、夫々第１図（
、）〜（ｆ）とは異なるその他のＬＥＤの製造方法の例
を工程順に示す断面図、第４図（荀〜＜ｔ＞ｔｉ・本発
明の１一実施例におけ、る赤、□緑２色を発光するＬＥ
Ｄの製造４法をニー−に示す断面図、第５図工第１． ７図は夫々本発明の他の実施例を示す赤、緑２色を発光
す、ｉ　ＩＪＤの断面図である。 ３１　＝　ｎ　ＷＧａＰ基板、５１−　ｐ型ＧａＰ基板
。 ３２．３４．５Ｂ、５．５　”・ｎ　Ｗ　ＧａＰ層、３
３゜３５．５ｊ！、５４＝ｐ型ＧａＰ層、Ｊ　６１．３
６１・・・ＡｕＺｎ膜（第１金属膜）、３６１　＃　５
　ＩＩ　＊　５　Ｊｉ’　・・・ＡｕＺｎ膜ノリーン、
３７・・・バリア金属膜、ｓ　ｙ’、　５　Ｆ・・・Ｔ
ａ層ノ譬ターン（バリア金属膜）臂ターン）、３８・・
・ＡｕＧ５嗅（１！２金属膜）、Ｊ　Ｊｉ　ｊ　ｅ　３
８　ｊ　＊　５６＊５９’−−ＡｕＧ＊膜ノ譬ターン、
Ｊ　９　＠　　３９’＠　　４１＠６０６６０′・・・
ｐＷオーミック電極、４０．４０’、５９゜５９’、６
１・・・ｎｕｌｌオーミ、り電極。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 １１４ 、１ １良 へ 一鳴 ＠　２１１１ ３５６− ２２ １１１３１１ （ａ） （ｃ） 第４図 ３５７− 第５図 第６Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体゛基体の一導電製の゛活、性領域上の
   一部にオーミツ久接触゛を形成し得る第一１金属膜を設
   け′ると共に、前・記活性領域とは別の第二導電製゛の
   活性領域と↓オーミック接触を形成し得る第２金属膜を
   前゛記第゛１金属膜上ｋ・バリア金属層を介して設”け
   た多層゛構造の電極を具備したことを４黴とする化合物
   中゛導体装装置。 ２、　バリア金゛属層□が、Ｔ’ｓ　ａ　Ｍｏ　＃　Ｗ
   　＊’Ｎｌのう’ちいｆｔＬか１つの金・属もしくはこ
   れら金属のうちの１種以上を含む合金よシ形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲ｇ１項記載の化合物半導
   体装置。