JPS6133277B2 - - Google Patents

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JPS6133277B2
JPS6133277B2 JP2338680A JP2338680A JPS6133277B2 JP S6133277 B2 JPS6133277 B2 JP S6133277B2 JP 2338680 A JP2338680 A JP 2338680A JP 2338680 A JP2338680 A JP 2338680A JP S6133277 B2 JPS6133277 B2 JP S6133277B2
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JP
Japan
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layer
junction
electrode
type gap
light emitting
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Noburo Yasuda
Masato Yamashita
Yasuhisa Oana
Norio Ozawa
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は−族化合物半導体発光素子及びそ
の製造方法に係り、特に電極の構成を改良した
−族化合物半導体発光素子及びその製造方法に
関する。
化合物半導体の代表的なリン化ガリウム
(GaP)は、発光素子(発光ダイオード)として
多く使用されている。そしてこのGaP発光ダイオ
ードは、赤色〜縁色発光まで不純物の添加によつ
て自由に得られるため注目されている。例えばこ
の構成は第1図に示すようになつている。即ちn
型GaP基板11上にp型GaP層12を設けてp−
n接合13を構成したペレツトの両面に電極11
a,12aを設け、n型GaP基板11側を下にし
て導電性ペースト15を介してヘツダ14にマウ
ントしたものである。なおヘツダ14には電極取
り出し用端子11c,12cが取り出されてお
り、p型GaP層の電極12aからリード線12b
により端子12cに取につけられている。当然乍
らn型GaP基板の電極11aと端子12cは電気
的に接続されている。またヘツダ14の上部はエ
ポキシ樹脂16でおおわれている。
ところで第1図の構成でp型GaP層への電極1
2aにとつてp型GaP層とオーミツク接触し、
その接触抵抗は小さい程よい。リード線12b
が容易にボンデイング出来る。発光効率を減少
させてはならない。発光効率を向上させるp−
n接合13面の処理工程の強酸エツチング液に耐
えねばならない。電極の微細加工ツチングが可
能等の性能が要求される。
これらすべての条件を満足する電極は見出され
ておらず、上記の内1つか2つの条件に不満足乍
ら製作しているのが実状である。即ち、を満足
する電極としてAuを主体とした1〜2wt%のBe
又はZnの合金層を設け、この上にAu層を設けた
構造が知られている。しかしこのような電極で
は、は満足するが,を満足せず、は条件
により可能である。この理由を説明するために、
第2図a〜eをを参照して説明する。
まず、n型GaP基板21にn型GaP層22及び
p型GaP層23を形成し、前記n型GaP基板21
面にAu−Si又はAu−Ge合金層からなる電極24
を、p型GaP層23上に上述のAu−Be又はAu−
Zn合金層25a及びAu層25bからなる電極2
5を夫々の真空蒸着法により形成する(第2図
a)。次にホトレジスト(図示せず)を使用し
て、両面電極24,25をケミカルエツチングに
より微細加工する。そして、ホトレジストを除去
し、不活性ガス雰囲気中で、500℃で10分間位加
熱する。このような処理をすると、各々の電極2
4,25がp型GaP層23及びn型GaPウエハー
21とオーミツク接触をなる(第2図b)。次い
で所定寸法にダイシングスクライビング法等で加
工分離する(第2図C)。この時機械加工のため
発光部となるp−n接合側面が破砕され、発光効
率が劣化する。これを回復させるに、その破砕層
をエツチングで除去しなければならない。又、そ
のエツチングも、電極以外に露出したGaP面全面
が平滑ではなく凹凸のついた粗面に仕上るのが望
ましい。この両者を満足するエツチング液は塩酸
及び硝酸の加熱液である。この処理により第2図
dのような発光素子ペレツトが出来上る。この後
は前述の如くTOヘツダ26に導電性ペースト2
7で、n型GaP基板側の電極24を接着固定し、
p型GaP層側電極25には金線ワイヤー28をボ
ンデイングする(第2図e)。
以上が通常のプロセスであるが、この場合次の
ような欠点が発生する。即ち、Au−Be又はAu−
Zn合金属25aが加熱処理によりオーミツク接
触になるが、逆に加熱処理によりAu層25b表
面上にGa及びPイオン(特にGaイオン)がAu−
Be又はAu−Zn合金属25aを介して堆積し、ま
たAu−Be又はAu−Zn合金のBe又はZn元素も堆
積し、さらにその堆積したイオン或いは元素等が
酸化して復雑な酸化膜例えばGa−P−Be−O又
はGa−P−Zn−Oというような酸化膜が形成さ
れる。この結果、ボンデイングの付き具合が極め
て悪くなる。まつたくボンデイング不能というペ
レツトも発生する時もあるが、通常は1回のボン
デイングでは成功せず4〜5回位ボンデイング操
作を行なつて初めてボンデイング出来る様にな
る。例えば表面に生じた酸化膜をエツチングして
その後にボンデイングすることも考えられるが、
表面に生じた酸化膜が複雑な酸化膜である為エツ
チングが難しい。それに加えて上述した如くGa
元素がAu層25bへ拡散するため(Gaの拡散係
数が大きい為)、電極面上に多く堆積する。これ
に伴つてGaP結晶自体のGaの減少がはげしく結
晶性が損われ、発光効率が理論値より低下してし
まう。
なおAuを主体とする合金膜は、フロスト効果
をもたせるために用いる強酸に対し耐えるもので
ある。
そこで本発明は上述した問題に鑑み、特にp型
層の電極構造を改良した−族化合物半導体発
光素子及びその製造方法を提供するものである。
即ち本発明はp型−族化合物半導体層の電
極を三層構造とし、その中間層に窒素を含むタン
タル層を設ける点を特徴とする。
以下本発明の一実施例を第3図a〜fを参照し
て説明する。この第3図a〜fは−族化合物
半導体としてGaP結晶を用いた例で、製造方法の
一例である。まず従来と同様にn型GaP基板35
上にn型GaP層32及び亜鉛(Zn)と酸素(O)
を含むp型GaP層33を例えば液相エピタキシヤ
ル成長法により形成する。この形成したn型GaP
層32のドナー濃度(ND)は2〜10×1017/cm3
程度、p型GaP層33のアクセプタ濃度(NA)
は1〜5×1017/cm3程度である。この後n型GaP
基板31側に例えばAu−Ge合金層からなる電極
34を蒸着により形成する(第3図a)。次にp
型GaP層33上に厚さ0.05〜0.1μm位のZnが1
重量%含むAu−Zn合金層35a,厚さ0.2〜0.4
μm位の窒素(N)を含むTa層39及び厚さ0.2
〜1μm位のAu層35bからなる電極35を形
成する。ここで本発明で特徴とする窒素を含む
Ta層39の形成は、真空蒸着で行う訳である
が、具体的に説明すると、まずAu−Zn合金層3
5aを蒸着した状態のウエハを蒸着装置内に入
れ、真空度10-7〜10-8Torr位になる迄排気し、こ
の後アンモニア或いは窒素(N2)ガスを真空度
10-4〜10-6台Torrになる迄入れ、この状態でTa
を蒸着せしめてNを含むTa層を形成する。なお
Au−Zn合金層35a及びAu層35bの形成は、
通常の真空蒸着(真空度10-6〜10-8Torr)で行
う。この後夫々の電極34,35がn型GaP基板
31及びp型GaP層33とオーミツク接触をなす
ように例えば500℃の温度で10分間位熱処理を行
う(第3図b)。次にAu層35b,Nを含むTa
層39及びAu−Zn合金層35aを順次選択エツ
チングし、第3図cの如くする。このように選択
エツチングする際、Au層35bのエツチングは
例えばレジスト(図示せず)を選択的に形成し、
これをマスクとしてヨウ素(I2)とヨウ化カリウ
ム(KI)の混合液で行い、Nを含むTa層39の
エツチングは上記Au層35bをマスクとしてア
ルカリ性の例えばカセイソーダ(NaOH)とカセ
イカリウム(KOH)が9:1の混合液で行い、
またAu−Zn合金層35aのエツチングは上記N
を含むTa層39をマスクとして上記Au層のエツ
チング液と同じエツチング液で行う。またこのエ
ツチング工程は熱処理工程後に行う為、エツチン
グ工程時にNを含むTa層39とAu−Zn合金層3
5aとが剥離するという問題がなくなる。この後
の工程は従来の工程と同様で、第3図cのような
ウエハを所定の寸法にダイシングスクライビング
法等で加工分離する(第3図d)。この時機械加
工の為発光部となるp−n接合側面が破砕され、
発光効率が劣化する。そこで従来と同様にp−n
接合側面を、塩酸の混合の加熱液でエツチング
し、第3図eの如く凹凸のついた粗面にする。こ
のようにp−n接合側面を粗面すれば、p−n接
合面で発光した光が放出され易くなり、必然的に
発光効率が向上するようになる。この後、TOヘ
ツダー36に導電ペースト37でn型GaP基板側
の電極34を接着固定し、金線ワイヤー38をp
型GaP層側の電極35にボンデイングし、第3図
fのようなGaP赤色発光素子が得られる。
以上説明した実施例の方法によれば、p型GaP
層側電極35への金線ワイヤー38のボンデイン
グが容易になると共に発光効率も理論値に近い値
のものが得られる。これはp型GaP層側の電極3
5を三層構造にし、その中間層にNを含むTa層
39を設けている為である。
即ちNを含むTa層39はオーミツク接触を得
る為の熱処理時等において、Zn,Ga,P等のイ
オン(或いは元素)の移動を阻止する為、Au層
35b表面にこれらのイオンが堆積したりするの
を防止する。したがつてAu層35b表面におい
て複雑な酸化膜等ができたりせず、このAu層3
5b上にAu線ワイヤー38を容易にボンデイン
グ可能となる。なおNを含むTa層39は、Ta単
体の層より熱処理時におけるZn,Ga,P等のイ
オンの移動を阻止する効果が大きいので、上記し
た作用効果がさらに顕著に現われる。この理由と
して、TaにNを含ませると、Ta単体の層より緻
密な層となり、微細なイオン(或いは元素)が
Au層表面に達することがなくなる為と思われ
る。実際にAu層35bをイオンマイクロアナイ
ザー(IMA)により分析して見るとZn,Ga,P
等がほとんどなかつた。またTaにNを含ませた
層を同様にIMAにより分析し、Nの含有量(原
子パーセント=at%)を測定して見たところ、比
較的少ない量(0.6〜1.2at%)であつた。
さらにNを含むTa層39は上述した如くGa或
いはP(特にGa)のイオンの移動を阻止する
為、p型GaP層表面においてGaの欠乏即ち結晶
性の悪化が生じたりすることが少なく、結果的に
理論値に近い発光効率が得られるようになる。同
時に例えばオーミツク接触を得る場合の熱処理の
温度がロツト毎に多少変化しても、ロツト毎の発
光素子ペレツトの発光効率のバラツキが少なくな
り、結果的に歩留りも向上することになる。
なお上記実施例ではGaP発光素子について説明
したが、本発明はこのGaP発光素子に限ることな
く、例えばGaAs発光素子等の−族化合物半
導体発光素子に適用されることは言うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図に一般に用いられているGaP発光ダイオ
ードの構成断面図、第2図a〜eは従来のGaP発
光素子の製造プロセスを示す工程断面図、第3図
a〜fは本発明一実施例のGaP発光素子の製造プ
ロセスを示す工程断面図である。 31……n型GaP基板、32……n型GaP層、
33……p型GaP層、34……n型GaP基板側の
電極、35……p型GaP層側の電極、35a……
Au−Zn合金層、35b……Au層、39……Nを
含むTa層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 p−n接合を有する−族化合物半導体発
    光素子において、前記P−n接合を構成するp型
    層の電極を、金を主成分とするベリリウム又は亜
    鉛の合金層、窒素を含むタンタル層、金又はアル
    ミニウムからなる金属層を順次積層して構成した
    ことを特徴とする−族化合物半導体発光素
    子。 2 n型−族化合物半導体基体上にp型−
    族化合物半導体層を形成してp−n接合を構成
    する工程と、該P型−族化合物半導体層上に
    金を主成分とするベリリウム又は亜鉛の合金層を
    蒸着により形成する工程と、該合金層上に真空度
    10-4〜10-6Torr台で窒素を含むタンタル層を蒸着
    により形成する工程と、該窒素を含むタンタル層
    上に金層又はアルミニウム層を蒸着により形成す
    る工程とを具備してなることを特徴とする−
    族化合物半導体発光素子の製造方法。
JP2338680A 1980-02-28 1980-02-28 Semiconductor luminous element of 3-5 group compound and its preparing method Granted JPS56120174A (en)

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