JPS617671A - 窒化ガリウム半導体装置 - Google Patents
窒化ガリウム半導体装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
窒化ガリウム（以下ＧａＮと記す）は直接遷移型の広い
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
本発明は電極形成工程ならびに組立工程が容易なＧａＮ
半導体装置に関するものである。
半導体装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
ＧａＮ は大きな単結晶がなかなか実現できず、通常、
電気的に絶縁体であるサファイア基板上に気相法により
エピタキシャル成長させたものが用いられている。
電気的に絶縁体であるサファイア基板上に気相法により
エピタキシャル成長させたものが用いられている。
またＧａＮはイオン結合性の強い結晶でシリコン（Ｓｉ
）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などの共有結合性の結晶
に比較して結晶が不完全で窒素（Ｎ）の空孔などの結晶
欠陥を多く含んでいる。このＧａＮの結晶では窒素の空
孔はドナーとして振舞うので、不純物を添加しなくても
低抵抗のｎ型半導体となる。そこで、アクセグタ不純物
を添加してもそのほとんどが、電荷補償で費やされ、せ
いぜい絶縁体になるか、あるいは高抵抗のｐ型（π型と
もいう）の半導体になる程度でなかなか低抵抗のｐ型半
導体が得られない。このためＧａＮの青色発光素子は完
全なｐｎ接合ではなく、概ね１（π）−ｎ接合構造であ
る。
）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などの共有結合性の結晶
に比較して結晶が不完全で窒素（Ｎ）の空孔などの結晶
欠陥を多く含んでいる。このＧａＮの結晶では窒素の空
孔はドナーとして振舞うので、不純物を添加しなくても
低抵抗のｎ型半導体となる。そこで、アクセグタ不純物
を添加してもそのほとんどが、電荷補償で費やされ、せ
いぜい絶縁体になるか、あるいは高抵抗のｐ型（π型と
もいう）の半導体になる程度でなかなか低抵抗のｐ型半
導体が得られない。このためＧａＮの青色発光素子は完
全なｐｎ接合ではなく、概ね１（π）−ｎ接合構造であ
る。
第１図は従来のＧａＮ半導体装置の概略断面図であり、
サファイア基板１の上に、たとえば、厚さ１００μ程度
のｎ型ＧａＮ層２と、さらに、この上に亜鉛（Ｚｎ）を
添加した高比抵抗のｉ（π）型ＧａＮ層３を、たとえば
、厚さ１μｍ程度に形成したもので、このｉ（π）型Ｇ
ａＮ層３上には金属の電極層４を設けてそれに金属細線
６を圧着する。
サファイア基板１の上に、たとえば、厚さ１００μ程度
のｎ型ＧａＮ層２と、さらに、この上に亜鉛（Ｚｎ）を
添加した高比抵抗のｉ（π）型ＧａＮ層３を、たとえば
、厚さ１μｍ程度に形成したもので、このｉ（π）型Ｇ
ａＮ層３上には金属の電極層４を設けてそれに金属細線
６を圧着する。
ところが、サファイアは電気的に完全な絶縁体であり、
ｎ型Ｇ ａ Ｎ層２への電極形成はなかなか面倒である
。
ｎ型Ｇ ａ Ｎ層２への電極形成はなかなか面倒である
。
そこで、表面ｉ（π）型ＧａＮ層３に開口を形成し、ｎ
型ＧａＮ層２と接触する方法も考えられるが、ＧａＮ結
晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的なエ
ツチングが困難である。また非常に硬い物質であるため
に、機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第１図
に示すようにｎ型ＧａＮ層２の側面にインジウム電極部
６を設け、他方の電極部７との間を針状細線８により金
属システム９に電気的に接続する方策が用いられる。
型ＧａＮ層２と接触する方法も考えられるが、ＧａＮ結
晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的なエ
ツチングが困難である。また非常に硬い物質であるため
に、機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第１図
に示すようにｎ型ＧａＮ層２の側面にインジウム電極部
６を設け、他方の電極部７との間を針状細線８により金
属システム９に電気的に接続する方策が用いられる。
しかし、この部位へのインジウム電極６形成ならびに針
状細線８の接続作業は至難であり、製造性の悪いもので
あった。
状細線８の接続作業は至難であり、製造性の悪いもので
あった。
発明の目的
本発明は、素子の上面と下面に電極を形成することがで
きるＧａＮ半導体装置を提供するものである。
きるＧａＮ半導体装置を提供するものである。
発明の構成
本発明は、要約するに絶縁性結晶基板上に形成したｐま
たはｉ（π）−ｎ接合を有する結晶層ＧａＮを、前記絶
縁性結晶基板から剥離し、そのＧａＮ結晶層の表面およ
び剥離面に、それぞれ電極を付設したものであり、これ
により、Ｇ ａ Ｎ半導体装置の上面と下面に電極を形
成することができるので、ＧａＮ半導体装置の電極工程
と組立工程において通常の写真技術と、ワイヤボンディ
ング技術が使用できるようになり、ＧａＮ半導体装置の
製造性が大幅に向上する。
たはｉ（π）−ｎ接合を有する結晶層ＧａＮを、前記絶
縁性結晶基板から剥離し、そのＧａＮ結晶層の表面およ
び剥離面に、それぞれ電極を付設したものであり、これ
により、Ｇ ａ Ｎ半導体装置の上面と下面に電極を形
成することができるので、ＧａＮ半導体装置の電極工程
と組立工程において通常の写真技術と、ワイヤボンディ
ング技術が使用できるようになり、ＧａＮ半導体装置の
製造性が大幅に向上する。
実施例の説明
つぎに本発明を実施例により詳しく説明する。
サファイア基板上に有機金属熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）
により、トリメチルアルミニウムー（ＴＭＡ）とアンモ
ニア（ＮＨ３）を反応させ、１０００℃の温度でまずＡ
ｆｆｉＮ層を約５μｍ成長させる。さらに成長温度を９
５０Ｃに低下させ、トリメチルアルミニウムの代わりに
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を導入しアンモニア（Ｃ
Ｈ３）と反応させ、ｎ型のＧａＮ層を約１００μｍの厚
さに成長させ、さらに引きつつきアクセプタ不純物とし
てジメチル亜鉛（ＤＭＺ）により亜鉛を添加した絶縁性
のＧａＮ層を約１μｍの厚さに成長させる。
により、トリメチルアルミニウムー（ＴＭＡ）とアンモ
ニア（ＮＨ３）を反応させ、１０００℃の温度でまずＡ
ｆｆｉＮ層を約５μｍ成長させる。さらに成長温度を９
５０Ｃに低下させ、トリメチルアルミニウムの代わりに
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を導入しアンモニア（Ｃ
Ｈ３）と反応させ、ｎ型のＧａＮ層を約１００μｍの厚
さに成長させ、さらに引きつつきアクセプタ不純物とし
てジメチル亜鉛（ＤＭＺ）により亜鉛を添加した絶縁性
のＧａＮ層を約１μｍの厚さに成長させる。
次にこうして成長したウエノ・を沸騰した＊あるいは塩
酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアルカ
リ溶液に浸すと、ＧａＮとサファイアは化学的に極めて
安定な物質であるが、ＡαＮには弱い潮解性の性質があ
るために、ＡＱＮだけが選択的に溶解除去される。Ｇａ
Ｎ層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウム（ＡＱ
）膜を蒸着形成し、これにパターンニングを行い電極を
形成する。
酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアルカ
リ溶液に浸すと、ＧａＮとサファイアは化学的に極めて
安定な物質であるが、ＡαＮには弱い潮解性の性質があ
るために、ＡＱＮだけが選択的に溶解除去される。Ｇａ
Ｎ層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウム（ＡＱ
）膜を蒸着形成し、これにパターンニングを行い電極を
形成する。
第２図は金属ステム９上に本発明のＧａＮ半導体装置を
組み込んだものの概略断面図であり、銀ペーストにより
下面電極１ｏと金属ステム９を電気的に接続し、上面電
極４に関しては、金属細線５を用いて通常のワイヤボン
ディング技術で電極接続を行ったものである。
組み込んだものの概略断面図であり、銀ペーストにより
下面電極１ｏと金属ステム９を電気的に接続し、上面電
極４に関しては、金属細線５を用いて通常のワイヤボン
ディング技術で電極接続を行ったものである。
発明の効果
本発明によれば、ＧａＮ半導体装置を絶縁体のサファイ
ア基板から剥離されたＧａＮ結晶層の両面に電極形成し
たので、ＧａＮ半導体装置の上面と下面に電極形成が容
易に可能であり、低抵抗性の電極形成ならびにその製造
性が格段に向上する。
ア基板から剥離されたＧａＮ結晶層の両面に電極形成し
たので、ＧａＮ半導体装置の上面と下面に電極形成が容
易に可能であり、低抵抗性の電極形成ならびにその製造
性が格段に向上する。
第１図は従来例のＧａＮ半導体装置の概略断面図、第２
図は本発明のＧａＮ半導体装置の概略断面図である。 １・・・・・・サファイア基板、２・・・・・・ｎ型Ｇ
ａＮ層、３・・・・・・ｉ（π）型Ｇ ａ Ｎ層、４，
１ｏ・・・・・・電極層、５・・・・・・金属細線（ボ
ンディングワイヤＬ６，７・・・・・・インジウム電極
、８・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ○ ■ 第２図 ○ ■
図は本発明のＧａＮ半導体装置の概略断面図である。 １・・・・・・サファイア基板、２・・・・・・ｎ型Ｇ
ａＮ層、３・・・・・・ｉ（π）型Ｇ ａ Ｎ層、４，
１ｏ・・・・・・電極層、５・・・・・・金属細線（ボ
ンディングワイヤＬ６，７・・・・・・インジウム電極
、８・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ○ ■ 第２図 ○ ■
Claims (1)
- 成長用絶縁性結晶基板から剥離させたｐまたはｉ（π）
−ｎ接合を有するＧａＮ結晶の表面および剥離面に、そ
れぞれ、直接電極を付設したことを特徴とする窒化ガリ
ウム半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127935A JPS617671A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59127935A JPS617671A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617671A true JPS617671A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14972271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59127935A Pending JPS617671A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617671A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278433A (en) * | 1990-02-28 | 1994-01-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer |
| US5408120A (en) * | 1992-07-23 | 1995-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
| US5733796A (en) * | 1990-02-28 | 1998-03-31 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
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