TW527736B - Group III nitride compound semiconductor device - Google Patents
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Description
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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術頜域】 本發明係關於一種第m族氮化物系化合物半導體元件。 如果說得更加詳細〆點，本發明係關於一種第m族氮化物 系化合物半導體元件之P型透光性電極之改良。 【背景技術】
在藍色系發光二極體等之第冚族氮化物系化合物半導體 發光元件中’特別是將基板配置在下側之發光元件，為了 主均貝地分配電流I電阻比較大之P型接觸層，而由發光 層之整個區域，得到更加均質之發光狀態，因此，在該p 型接觸層之幾乎整個面上，形成相當薄之透光性電極。由 於在像前述這樣薄之透光性電極上，並無法直接地進行打 線接合（wire-bonding)，因此，在該透光性電極上，形成 台座電極（請參照日本專利特開平9 — 3 2 0 9 8 4號公報等）。 本發明人等，為了提高透光性電極之光透過率，就如何 使彳寸該透光性電極，變得更加地稀薄，而重複地進行多次 之檢討。在進行像前述這樣之動作之時，結果，發現有$ 下之應該解決之問題存在。 也就是說，正如前述之專利公報之所記載的，為了確保 住透光性電極和P型接觸層之間之歐姆接觸，並且，確保'、 住透光性電極之透光性，以及確保住台座電極、透光性雷 極和P型接觸層之間之密合性，因此，必須要施加熱處理 二也考量到：在實行該熱處理之時，台座電極之材料和 =性電極之材料，成為合金化狀態，而使得台座電極和 、>丨生電極，在實質上成為一體化。接著，台座電極之周圍
527736 五、發明說明（2) 面’係成為對於透光性電極之連接面。 仁疋 3亥籍者熱處理而與由弟瓜族氮化物系化合物半導
體之所組成之P型接觸層呈結合之透光性電極—台座電極（、 型電極構造）、其形成材料之線膨脹係數，係並不相同。p 由於後者之金屬製之台座電極之線膨脹係數，係大於前者 之透光性電極之線膨脹係數，因此，在經過熱處理後，於 P型電極構造上，產生有拉引應力。所以，很可能在台座 電極周圍面和透光性電極之間之界面上，產生龜裂。由於 在该台座電極周圍面和透光性電極之間之界面之部分上， 其機械強度變差之緣故。由於§忍為该能夠施加在台座電極 上之電流（容許電流），係與台座電極和透光性電極之間 之接觸面積呈比例，因此，當有像前述這樣之龜裂存在時 ，則會使得該容許電流變小。在要求晶片尺寸之更加小S 化以及光線之外部放出效率呈提升之時，同時，也要/长 U電極，縮小其尺寸。在另一方面，也要求該容許電流 二持J狀2者是更加增大該容許電☆。但是，當有像前 述這樣之龜裂發生時，則無法滿足前述這些要求。由於A ΐ = ί光ΐ電極之間之接觸面積，係相當充分，而： 法湞除龜裂之緣故。 此外，在進行透光性電極之镇 性雷权4 Α ΓΤ予上 專胰化之狀態下，由於透光 ，因此，前述之透光性電極之：接觸面積’係也變得狹： 容許電流之限制要素。 "膜化之現象，係也成為忒 為了檢查該發光元件之壽命 呔者耐久性，因此，有時候
90105099.ptd $ 5貢 527736 五:發明說明（3) 會要求發光元 電流至發光元 在台座電極周 會限制該容許 電流，而很可 外，於實行檢 發生，以致於 他要素之耐久 著：在屋外等 期对久性，係 【發明之揭示 正如以上所 透光性電極之 差異，而導致 上，產生有龜 性電極之雨音 題。本發明係 完成的，本發 一種第ΠΙ族氮 極，而該透光 分，係成為應 如果藉由像 導體元件的話 相連接之部# 件位處 件。在 圍面和 電流， 能無法 查時， 也可能 性之意 之南溫 相當缺 ] 說明的 所組成 在台座 裂現象 間之接 本發明 明之構 化物系 性電極 壁部。 前述這 ，由於 ，係成 在高溫環 該狀態下 透光性電 因此，限 實行本來 最初在該 會有所謂 外發生。 壤境下， 乏0 境下， ，正如 極間而 制在檢 之所要 龜裂部 無法實 像前述 於使用 並且，施加相當高之 前面所已經敘述的， 有龜裂存在之時，則 查時之所能夠施加之 求之嚴格之檢查。此 分’有燒結等之現象 質檢查發光元件之其 這樣之現象，係意味 南電流之狀態下之長 由於P型接觸層、台座電極以及由 之P型電極構造之間之線膨脹係數之 電：周圍面和透光性電極之間之界面 網tii因為台座電極周圍面和透光 人們丄呈降低’而發生前述之各種問 、生們為了解決前述之新發現之問題而 :ϋ t以下所敘述的。也就是說， 半導體元件，係具有透光性電 人pt 口座電極周圍面之相連接之部 :::成之第π族氮化物系化 為厚“因此比Λ極周圍面之 比起並無該厚壁部 527736 五、發明說明（4) ，在之第I[[知氮化物系化合物半導體元件，前述之第瓜族 氮物系化a物半導體元件，係比較能夠增大透光性電極 t、=座電極周圍面之間之接面面之面積。由於考量到容許 電=係與透光性電極和台座電極周圍面之間之接面面之面 ，f比例」因此，如果藉由本發明之設置有厚壁部之第m 無氮化物系化合物半導體元件的話，則可以增大該能夠施 加在台座電極上之容許電流。 此外由於藉由該厚壁部之存在，而加強透光性電極和 :，電極周圍面之間之密合力（機械強度），因此，並不容 旁J ί性電極和台座電極周圍面之兩者間，產生龜裂現 =。由别述之現象，也可以得知：並不會限制其容許電 流0 就,：他ί Ϊ點，本發明也可以得到以下所述之效果。也 導體元件之透光性雷=係^ m知II化物系、化合物半 電極’而该透光性電極和p型a庙雷托 周圍面之相連接之部分，係為厚壁部。 口庄電極 乂 ：所述係為由其他之觀點而_ w ^ 化合物半導體元件中， 為在弟m知氮化物系 電極和台座電極而έ 》成於p型半導體層上之透光性 1、+、、采τ 向組成之ρ型電極構造，豆姓*处尤r生 分，係為厚壁部。#刀和台座電極周圍面之相連接之部 接著，以下所述位、 狀態下之構造。也就：：製造觀點而得到本發明之 口兄’ 一種弟m族氮化物系化合物半 90105099.ptd 第7頁 527736 五、發明說明（5) 導體元件之製造方、丰 電極材料層，在兮糸P型半導體層上，形成透光性 層，並且，在該；：性電極材料層上’形成厚壁部材料 材料層還更加狹^:部材料層上，形成直徑比起該厚壁部 此外，u τ $、+ p型台座電極材料層。 此外’以下所述係 下之構造。也就是:〃、、之觀點而得到本發明之狀態 元件之P型電極構造兄之制一告種方第/族氮化物系化合物半導體 上，形成厚壁部材料衣\ / ，係在透光性電極材料層 成直徑比起該“::：料：i更力在；:旱壁部材料層上，形 料層。 更加狹乍之p型台座電極材 【發明之最佳實施形態】 以下，就本發明之各個 正如_之所顯示的，透光性坪細之說明。 電極15周圍面上之厚壁部13和成為殘餘」：：連接在台座 成的。 欠馀σ卩之缚壁部1 2而組 並無特別限定薄壁部12之膜厚和” 件之狀態下，如果由光線穿透過之點t疋，在發光元 部12係最好為金合金等之透光性材砧來看的話，則薄壁 得該薄壁部1 2變薄。例如在金合金之’ f且，儘可能地使 膜厚’係最好為4〜4 0 n m。更加理邦的:'下’溥壁部1 2之 厚’係為4〜30nm，更好為4〜i5nm，、曰之膜 1 0 n m。 而隶仏理想是4〜 相對於像前述這樣之薄壁部丨2，厚辟立 分（接面在台座電極1 5上之部分）:=部丨3、其最厚之部 膜厚’係最好成為薄 90105099.ptd 第8頁 527736 五、發明說明（6) 壁部12膜厚之丨」〜^倍。更加理想的話，厚壁 旱，係為薄壁部12膜厚之1.5〜10倍，更好為2之膜 最佳理想是2〜6倍。 《倍，而 亚無特別限定該厚壁部丨3之材質，但是，為 壁部1 3和台座電極間之相當強之密合力，目此 戶、该厚 1 3之材質，係最好為相同於該台座電極之同種類^j邛 同，地，由於在厚壁部13和薄壁部12之間，也需要相二強 之岔合力，因此，該厚壁部丨3之材質，係也最好呈田 =薄壁部1 2材料之同種類之關係。如果說得具體一點目二 薄壁部1 2由金合金所組成並且台座電極丨5也由金合金所彤 成之時，厚壁部1 3係也同樣為金或金合金製。此外，在^ 施例中，厚壁部丨3和薄壁部丨2，係也同樣成為鈷—金合金貝 製。 。 士果Τ以在。亥0座電極1 5之上面部分而接面導電性線材 的話，則並無特別限定該台座電極丨5之形狀。此外，在台 座電極1 5之周圍面上而形成凹凸部之時，則可以成為相^ 大之容許電流。 以下’就台座電極之凹凸部，而進行說明。 在該狀態下，正如圖4所顯示的，台座電極45係由接面 導電性線材之基部46和該基部46周圍之凹凸部47而構成的 。雖然在圖式上，於基部46和凹凸部47間之境界上，附加 有點線，但是，並沒有明確地決定出基部4 6和凹凸部4 7兩 者間之境界。也可以例如藉由透過結合凹凸部4 7外邊前端 部之假想線（二點鏈線），而規定出基部4 6，並且，在該
90105099.ptd 第9頁 527736 五、發明說明（7) _ 基部，設置凹部，結果，能夠在台座電極托 形成凹凸部。總而言之，如果基部46具有用以接’ 線材之相當充分之面積的話，則並益卹〃’生 形壯 …付別限制該基部4 6之 以採用ίΐ 顯示的’也可以為正方形之基部56。可 木用其他之多角形、或橢圓形等。 亟之罩幕圖案’而規定台座電極45側面之凹 成為凹凸狀態；由某一邊之台座電極45之高产=
觀祭該凹凸部4 7之時，則在凹凸部4 7 又Q 分。 Μ〖 並無存在凹凸部 到：之周圍面之面積呈極大化，而得 觸：i 5周圍面之凹凸部47和透光性電極間之接 2。因此，就目的和作用之觀點來看的話， :雷糸不同於所謂由台座電極之基部46開始而延伸 電極亚且使用該輔助用電極而均質 莫舻恳> A / v貝犯/王入電流至P型丰 發明（例如參考曰本專利特開平8—340 1 3 1號公牛 、曰寺開平10_275934號公報以及曰本 1 ϋ -11 7 0 1 7號公報等）。 汗』十 :以任意地選擇凹&様大。圖4係為藉由曰曰“各而近似 圓形之圖式。例如在藉由3 " m之晶格 圓形之時，該圓形之圓冃之异产，总“111之 忑圓小之圓周之長度係成為100//mx4。在 另一方面，該並無凹凸存在之直徑丨〇〇 am之圓周之 二為l〇〇，mx3:14，而前者之圓周之長度，係比較^乎 。稭由像前述這樣之方法，即使是在台座電極和^ 90105099.ptd 527736
Ξί==界：上，有龜裂發生，〜果發生在該界面之 位…電極和透光性電極之間 見。口此，猎由單純之計算，比起習知之先 、么 電極產品的話，如果透過本發明之台座 lj 口坐 增大該容許電流m 。或者即使是；徑7『：：：二 ::::於習知之先前技術之台座電極產品二=
在圖5之例子中，設置有俯視狀態下之正方形之凹凸部 57。在該狀態下，比起無凹凸部57存在之台座電極，:座 電極55之周圍面、其面積，係成為大約2倍左右。因此σ， 台座電極對於透光性電極之接觸面積，係成為大約2彳立/ 右’並且，在計算上，該容許電流’係也成為大約2 ς $ 右。 口工 在由圖6Α至圖6D，顯示該形成於台座電極周圍面上之凹 凸部形狀之其他之例子。圖6 Α所示之凹凸部6 1之例子，係 為鋸齒狀，而圖6B所示之凹凸部6 2之例子，係為正弦曲線 。圖6C及圖6D所禾之凹凸部6 3、6 4之例子，係為掛勾幵/ 狀。 y
凹凸部，係用以使得台座電極和透光性電極之間之接觸 面積呈極大化，但是，當凹凸之振幅呈過大之時，也就是 在凸出部分呈過Λ之時，則該穿透過透光性電極之光$疋 係被該凸出部分所遮蔽住，因此，並不理想。所以，凹凸 之振幅，也就是炎如圖5所顯示的，該由台座電極之中心
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527736 五、發明說明（9) 開始而一直到凸出部分之前 台座電極之中心開始而一 為止之距離k和該由前述之 為止之距離L2之差異口，=目鄰接於凸部之凹部之底部 ，距離和之距離[之#、 為2〜40 "m。更加理想的是 15 ，更加理想是3〜1〇 ^…〜3〇 Mm，最好是2〜 該適合形成於台座電極 述現象之目的以及作用之觀 凹凸部，由相同於前 外周圍面上。應該層更置和Λ之厚壁部材料層33之各個之 思想，係相同；部材料層上之凹凸部之技術 二 压冤極之技術思想。 口座電極之周圍面，係悬 極45(圖4)之整I#，# 呈傾斜。也就是說，台座電 5)之整體，/Λ 為圓錐台形狀，而台座電極55(圖 〜 < 正篮，係成為四腳錐台 π ”朴， 圍面，成為錐形狀，而/ & / 。可以糟由台座電極之周 之要长，該錐形狀部，幾乎按照該設計膜 义晋水，形成该形成於台座雷 保護膜（Si02(氧切）膜）。電極和透光性電極之表面上之 並無特別限定該佔據透光性 成用材料，作是，在ϊ電極11主體部之薄壁部之形 的，最好藉著：下=兀！之狀態下’正如圖1Α所顯示 j開始’知照順序地層積該作為第1電 /虽材料層1，並且，加熱該透光性電極材料層 ，#而成為合金化狀態，以便於形成透光性電極丨丨。曰 托ί U極層之構成70素’係最好為離子化位能低於第2電 極層構成元素之元素，並且，第2電極層之構成元素，係 527736 五、發明說明（10) 最好為對於半導體之歐姆特性優於第1電極層構成元素之 良好之元素。為了使得電極層和P型接觸層，形成合金， 因此，也對於該電極層，施加熱處理，但是，藉由該熱處 理，會使得由半導體表面開始之深度方向之元素分布，成 為第2電極層之構成兀素比起第1電極層之構成元素還更加 深入地呈滲透之分布。也就是說，電極層之元素分布，係 對於電極層形成時之分布呈反轉。在形成電極層之後，該 形成於上侧之第2電極層之構成元素，係比較位處於下側 ，而該形成於下側之第1電極層之構成元素，係比較位處 於上侧。 第1電極層之構成元素，係最好為鎳（N i )、鈷（Co )、鐵 (Fe)、銅（Cu)、絡（Cr)、鈕（Ta)、飢、錳（Mn)、鋁 (A1)和銀（Ag)中之至少一種元素，而該第1電極層之構成 兀素之膜厚，係最好為〇· 5〜I5nm。第2電極層之構成元素 ，係為鈀（Pd)、金（Au)、銥（Ir)和鉑（pt)中之至少一種元 電極層之構成元素之膜厚，係為3.5〜25·。 更加里心的活，弟1電極層之構成元素，係最好 或者鎳（N i)，而第2電極屬之潘&一 ' w 。在該狀離下，=山構成兀素，係最好為金（Au) 〜下 藉由熱處理，而#彳旱A本墓獅主 深度方向之元辛分布，& 而使侍由+ V體表面開始之 刀平，成為鈷（c〇) 還更加深入地呈滲透之分布。 ” 匕起至（Au) 袁理想的話，裳1帝士 弟1电極層係成為鈷（Co)。 也並無特別限定△命 执八上-从 疋口庄電極之形成用材料，作是，噃田 所顯示的’最好由下側開
527736 五、發明說明（u) f ’按照順序地層積該作為第1金屬層之釩（V)層、該作為 第2金屬層之Au (金）層、以及該作為第3金屬層之鋁（Al)層 ’而構成台座電極材料層5，並且，加熱該台座電極材料 層5，以便於形成台座電極丨5。 $ 1金屬層係為離子化位能低於第2金屬層之元素，以便 I此夠牢固地結合第1金屬層和該第1金屬層之下層。第2 金屬層’係最好為與鋁（Al)4Au(金）間之接s(b〇nding) 性良，並且不會與透光性電極反應之元素，而第3金屬層 ’ 2最好為能夠牢固地結合該保護膜之元素。 第1金屬層之構成元素，係最好為鎳（Ni)、鐵（Fe)、銅 (u)鉻（Cr)、紐（Ta)、飢（V)、猛（Μη)、I呂（A1)、銀 (A g)#録（c〇)中之至少一種元素，而該第1金屬層之構成 兀，之膜厚，係最好為5〜30 Onm。 第3金屬層之構成元素，係最好為鋁（A 1)、鎳（Ni)和鈦 ()中之至種元素，而該第3金屬層之構成元素之膜 厚’係最好為1〜3〇nm。 第2至屬-層之構成元素，係最好為金（—），而該第2金屬 邑之成元素之膜厚，係最好為300〜5〇〇〇nm。 卜ΐΐΞΤ斤顯示白勺，加熱該形成於透光性電極材料層1 以拉Γ 士勒之厚壁部材料層3，而形成厚壁部13。如果可 ^ 二而使得台座電極1 5之材料和薄壁部1 2之材料 層二形力的話，則並無特別地限定厚壁部材料 例如可以藉著由鎳（Ν"、鈷（c〇)、鐵（以）、銅
五、發明說明（12) (Cu )、鉻（Cr )、钽（Ta )、釩（v ) (A1 )和銀（Ag )中之至少一種元辛、’ （n )、鋁 及由飽（⑷、金（W、銀= 層以 之所組成之第2層，而形成厚壁部材料層3之至少 n 0 士光70件之狀態下，由於透光性電極和a座電極, 冋¥大多為金合金製之狀態，因此， σ電極，係 !也最好為金合金製，但是，如果厚部材料層3, 薄壁部1 2、a座帝；)¾ 1 ^俨$丨古\ 材料層3旎夠和 丨U 口庄％極1 5侍到充分之密合力的爷， 由刖述之厚壁部材料中之某一種類之 /、，可以 。雖然在實施例中，萨由相鬥於、# ” 而形成第1層 ^ 相同於透光性電極材料層1之η =銘-金合金，而形成厚壁部材料層3，但是也：、 僅精由金，而形成厚壁部材料層3。 可以 厚壁部材料層3之直徑，係大於Α 直徑，並且，由兮m 乂電極材料層1下端之 U之厚壁部。下一出之部分’係成為透光性電極 因此’配合厚壁部丨3之所要求之 料層之膜厚。⑹果說得更加具體-點了相對部材 之膜厚，厚壁部材料層3之膜電極 ，更好是1〜7倍，而最理想是卜/層1版厂子之〇.5〜9倍 此外’也配合厚壁部1 3之所要求之官声^ 材料層3之外形尺寸之二度士而設計厚壁部 声1之下媸閂1 f材科層3，由台座電極铋树 層1…開始而位處於外側之部分之寬度w，係科 527736 五、發明說明（13) 〜30二。k更加理想的是’由台座電極材料層1之下端開始 而位處外^則之部分之寬度W ,係為2〜20 _，更好是2〜 1 5m ’而〃最理想是3〜！ 〇 " m。由於在厚壁部} 3，其光線 之透過1"生係不良，因此，當該由台座電極材料層1之下端 開始而位處於外侧之部分之寬度w超過3() ^之時，則 能會導致發光元件之光放出效率呈降低。此外，正如圖 戶:顯示的’厚壁部13，係藉由加$，而相當順暢地連繫台 J電極15之周圍面和透光性電極】】之薄壁杳…，但是'：當 :Ϊ:座電極材料層1之下端開始而位處於外側之部分之田 :於,! Γ之時，則會使得在薄壁部12和厚壁部13間 者門之界Ξ侍ί峻，而报可能會有薄壁部1 2和厚壁部1 3兩 者，之界面之機械強度並不充分之現象發生。 巾 之ϊ二台座乂極材料層1之下端開始而位處於外側之部分 見度w ’係最好涵芸a 為均質之狀能。Γ σ 材料層1之整個周圍，而成 3和台座電極"材斜，正如圖2Α所顯示的，厚壁部材料層 係為正方带么、、g之中心，係最好呈一致。圖2 B所示， 2 3 了俜為:座電極材料層2 5之例子。圖中之元件編號 1糸為厚壁部材料層。 匕 材料:卜33正：：3〇斤顯示的，也可以使用平板狀之厚壁部 層35和厚壁部材料層3::層”之上，使付台座電極材料 料層3 5。 曰 之中心王一致，而形成台座電極材 在熱處理 和台座電極 打，使得透光性電極材料層1 材料層5，成為合金化狀態。 厚壁部材料層3
527736 五、發明說明（14) 最好在含氧之氣體中，進行熱處理。在此時，作為含氧 之氣體，可以使用〇2(氧）、〇3(臭氧）、co( —氧化碳）、co2 ^二氣化碳）、N0(氧化氮）、N20(氧化二氮）、n〇2(二氧化 氮）或H2〇(二氧化氫）中之至少一種、或者是前述這些氣體 之混合氣體。此外，也可以使用〇2 (氧）、〇3 (臭氧）、C0 (—氧化碳）、C02(二氧化碳）、N0(氧化氮）、n20(氧化 二氮）、N02(二氧化氮）或1120(二氧化氫）中之至少一種和 惰性氣體之混合氣體、或者02(氧）、〇3(臭氧）、C0( —氧 化碳）、C02(二氧化碳）、N0(氧化氮）、n20(氧化二氮）、 二氧化氮）或4〇 (水）之混合氣體和惰性氣體之混 t氣體，作為含氧之氣體。總而言之，含氧之氣體，係為 氧原子或具有氧原子之分子之氣體之意義。 、熱處理時之氣氛下之壓力，係可以為在熱處理温度中而 並不會熱分解第m族氮化物系化合物半導體之壓力以上。 ^，氧之氣體僅使用02 (氧）氣體之狀態下，可以藉由第皿 t，化物系化合物半導體之分解壓以上之壓力，而導入該 6氧之氣體’並且，如果是在混合其他之惰性氣體之狀態 :，使用含氧之氣體之情況下，使得全部氣體，成為第皿 ，氮化物系化合物半導體之分解壓以上之壓力，而〇2 (氧） ，體，對於全部氣體，具有10-6左右以上之比例的話，則 I =彳于到充分之含氧之氣體。總而言之，如果僅存在有極 U里之含氧之氣體的話，則可以充分地達到要求。此外， 果由p型低電阻化和電極合金化之特性來看的話，並無 特別限制該含氧之氣體之導入量之上限值。總而言之，可
第17頁 527736 五、發明說明（15) 以在能夠進行製造之範圍内，使用該含氧之氣體。 有關於熱處理，最好是5 0 0〜6 0 0 °C。在5 0 0 °c以上之溫 度，可以得到電阻係數完全呈飽和之低電阻之？型第瓜族 氮化物系化合物半導體。此外，在6 〇 〇 t：以下之溫度，能 夠進行良好之電極之合金化處理。此外，理想之溫度笳 ，係為450〜6 5 0 t。 圍 有關於台座電極、透光性電極之形成用材料和熱處理條 件，請參照日本專利特開平9-3 2 0 9 84號公報和日本專利特 開平1 0-2 0 9493號公報。 ' 在該說明書中，以AlxGaYinmN (0SX$1、〇sy$i、〇 $ X + Y $ 1)之一般式，而表示第瓜族氮化物系化合物半導 體，第Π族氮化物系化合物半導體，係包含所謂a 1 n (氮化 銘）、G a N (氣化鍺）和I η N (氮化銦）之2元系、以及所謂 AlxGaHN、AlxI]vxN 和GaxIrVxN (在以上之敘述中， 1。）之3元系。可以藉由硼（B)和鉈（τ 1)等，而置換一部分 之第m族元素，並且，還可以藉由磷（Ρ)、砷（As)、銻 (Sb)和銀（Bi)等，而置換一部分之氮（N)。第瓜族氮化物 系化合物半導體層，係可以含有任意之摻雜物。作為n型 不純物，係可以使用Si (矽）、Ge(鍺）、Se(硒）、Te(錄）和 C (喊）專。作為ρ型不純物，係可以使用μ g (鎂）、z n (鋅）、 B e (鈹）、C a (與）、S r (錄）和b a (鎖）等。此外，也可以在摻 雜P型不純物之後，使得第！Π族氮化物系化合物半導體， 曝路在藉由電子線如、射、電漿照射或者加熱爐之所造成之 加熱作用之狀態下。雖然並無特別限定第冚族氮化物系化
90105099.ptd 第18頁 527736 五、發明說明（16) 合物半導體層之形成方法，彳e θ 土rwnrvn夕冰 仁疋，除了有機金屬氣相成長 法（Μ 0 L V D法）之外，也可以a 判 rMRF , . 猎由写知之分子束結晶成長法 (MBE法）、鹵化物虱相成長法〔 入 λ r , , . 、、+ $CHVPE法）、濺鍍法、離子植 入（1 on-p1 a11ng)法和雷早—、 於铷* /μ人褊主道减冤千式淋洽法等，而形成第Π族氮 化物糸化合物半導體層。 ^ ν 在這裡，於第ΠΙ族氮化物备儿人 氺-朽舻 ^ ^ , 物糸化合物半導體元件，除了發 與斤杜々从 ^ ,, 田射—極體和太陽能電池等之光 學兀件之外，另外，還可列與 ^ ^ (thynstor)和電晶體等譬 版
(場效電晶體）等之單載=載子（bipolar)元件、FET 等之電子元件。此外U明/PGlar)it件以及微波元件 氮化物系化合物半導奶元：：:'也適用在前述這些第瓜族 此外’作為电光元件之構造，^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 面、PIN接面或pn接面之係可/使用该具有MIS接 構造或者雙異質構造。可 再一貝（heter〇 ) m、止+ 土夕去曰 」以4木用置子丼構造（單一量子并 構k或者多重置子井構i生、、人h 1々 里卞开 j斤偁k)，作為發光層。 以下，就本發明之眚竑△丨 工 貝方也例，而進行說明。 貫施例係為發光二極I# 8 η，A7 - 極體80之構造。在這裡= 圖7所示，係為該發光二 透光性電極91 P型包覆層85 發光層8 4 量子井層 組成
P - G a N (氮化鎵） 超晶格構造 I n〇. i5Ga〇.85N •摻雜物（膜厚） ：Mg(0· 3 /ζπι) (3· 5nm)
527736 五 、發明説明（17) 3· 5nm)
障蔽層 ：GaN 量子井層和障蔽層之重複次數： η 型包覆層83 ： n_ GaN ·. A 1 N (氮化鋁）障蔽層 8 2 : A 1 N · S ι ( 4 // m) ( β〇ππι ) 基板8 :藍寶石U面） dnn 〃 、 η型包覆層83 ’係可以成為由發光層 m 度n-層和障蔽層82部位之高電子濃度m電:: 这後者之冋電子濃度n+層，係稱為” 並無限定發光層84為超晶格構造。萄曰 造，係可以使用單—異質（heter。）構光d 塑和均質（h〇mo)構造接面型等。 又”貝構造 碰層84和"型包覆層85之間，介在夾入該摻 雜镇4之文體之能帶間隙相當寬之第m 半導體層。像前述這樣，俜用以防止兮、士虱化：f化°物 悚係用以I万止邊 >主入至發光層8 4中 之電子，擴散至p型包覆層85中。 P型包覆層85 ’係可以成為由發光層84部位之低電洞濃 度”層和電一極部位之高電洞濃度P +層之所組成之2層構 ^ 後者之咼電洞、/辰度P +層，係稱為p型接觸層。 =則述構造之發光二極體中，藉由一般之條件，而實行 MOCJD (有機金屬氣相成長）法，以便於形成各個之第冚 族氣化物系化合物半導體層。 接著’形成罩幕’藉由反應性離子I虫刻，而除去P型包 根層8 5、活性層8 4和η型包覆層8 3之一部分，以便於在表 面路出該用以形成η型台座電極94之η型包覆層83。
527736 五、發明說明（18) F 掀舉（Uft —〇ff)法，而形成透光性電極材料層91、 予土邛材料層92和台座電極材料層93、94。 曰 由之；：土，同樣地塗敷上光阻劑，並且，藉 =如處理，而除劫型包覆層85上之電極形成部分之 ^ @ =便於露出該部分之P型包覆層85。藉由蒸鑛用 广处猛 露出之。型包覆層85上，按照順序地層積Co (姑)層（1.5_)和^(金）層（6.〇nm)，以便於成 極材料層9 1。 ，著，藉由相同之掀舉（lift_off)法，而形成該由按照 順序地層積Co(鈷）層（3. 0nm)和^(金）層（6· 〇)之所組成 之厚壁部材料層92。此外’該厚壁部材料層92，係為圓環 形狀。 接著，藉由相同之掀舉（lift-off)法，而形成該由按照 順序地層積V(飢）層（17· 5nm)、Au (金）層〇· 5 vm) *A1 (^呂）層（lOnm)之所組成之p型台座電極材料層93。此時， 最好在所使用之罩幕之開口部周邊上，形成凹凸。 也同樣地形成該由V (釩）和A1 (鋁）之所組成之η型台 座電極材料層9 4。 將按照前面敘述之所得到之試料，放入至加熱爐中，並 且^對於爐内，進行排氣至lPa以下為止，然後，供應％ (氧）至數十Pa為止。接著，在該狀態下，設定該加熱爐之 溫度為550 C ’而進行4分鐘左右之熱處理。正如圖丨人、圖 1 B、圖3A和圖3B所顯示的，藉由像前述這樣之處理，而使 得透光性電極材料層91、厚壁部材料層92和台座電極材料 \\312\2d-code\90-06\90105099.ptd 第21頁 527736 五 發明說明（19) ____ :33之各個之材料，《為合金化，而相互地沾人 $為P型電極構造。如果根據本發明人們之檢：以便於 JP型台座電極之正下方’電流幾乎並無注入型，學則 :。可以預測：像前述這樣之現象，係由於在p型^;後/ ，之正下方，於構成為透光性電極之Au ( 口座電 :::二並無像前述這樣分布之反轉。J) 和透光性電極兩者之有效之電連才妾面。纟就是說周圍面 台座電極之電流’由_型台座電極之周圍面;;：加 =厚壁部開始，而擴散至薄壁部之整個面，以便 注入至Ρ型半導體層之整個面。 、句貝地 上接：成：去該接面用窗部，藉由蒸鑛，m在試料之表面 為透光ί乳化矽i所組成之保護膜。該保護膜係可以 ，亚且 絕緣性’除了si〇2(二氧化矽)之外 (筒作欲、I以使用Tl0i(二氧化欽）、Al2〇3(氧化銘）和。3〜 "夕）專。也可以藉由濺鍍或者CVD(化學氣相沉積）， 而形成該保護膜。 、 本發明亚未被限定於前述發明之實施形態以及實施例之 :明。在並不脫離該所記載之申請專利範圍之情況下，本 受月也匕δ在热習6亥項技術者所能輕易思及之範圍内所 做的各種變化形態。 【元件編號之說明】
90105099.ptd 第22頁 527736 五、發明說明 L! l2 31 3 5 11 12 13 15 23 25 33 35 45 46 47 55 56 57 61 62 63 64 80 41 42 43 (20) 距離 距離 透光性電極材料層 厚壁部材料層 台座電極材料層 透光性電極 薄壁部 厚壁部 台座電極 厚壁部材料層 台座電極材料層 厚壁部材料層 台座電極材料層 台座電極 基部
凹凸咅P 台座電極 基部 凹凸部 凹凸部 凹凸部 凹凸部 凹凸部 發光二極體
\\312\2d-code\90-06\90105099.ptd 第23頁 527736
90105099.ptd 第24頁 527736 圖式簡單說明 圖1 A及圖1 B係顯示本發明之某一個之實施形態之p型電 極構造之製造方法。 圖2A係為用以顯示p型電極構造之某一個之實施形態之 俯視圖。 圖2 B係為用以顯示p型電極構造之其他之實施形態之俯 視圖。 圖3A及圖3B係顯示其他之實施形態之p型電極構造之製 造方法。 圖4係為用以顯示其他之實施形態之p型台座電極之俯視 圖。 圖5係為用以顯示其他之實施形態之p型台座電極之俯視 圖。 圖6A至圖6D係顯示其他之實施形態之p型台座電極之凹 凸部之構造。 圖7係顯示本發明之實施例之發光二極體。
90105099.ptd 第25頁
Claims (1)
- 527736 六、申請專利範圍 _ 16；^p ^ ^ t ^ ^ 部之材料而組成r 糸不同於前述透光性電極殘餘 ?·如申凊專利範圍第1 6項之p S電極構造，t中 透光性電極，係由钻_金合金而組成。冑…、中’-述 1 9.如申凊專利範圍第丨8項之p型 , #^44〇nm /'Λ 壁部之膜厘，尨* μ 、 而則述厚 、 係為该殘餘部之膜厚的1 · 5〜1 5倍。 20.如申請專利範圍第16項型口 壁部之寬度，係為丨〜別^。 構、/、中則迷厚 'AW,專利範圍第16項之P型電極構造，#中，在& 述台座_電極之周圍面上，形成凹凸部。 在月'J 造Ϊ.製一造種方？，^物系化合物半導體元件之P型電極構 料層，並且係在透光性電極材料層上形成厚壁部材 材i #、f f力’ ί °ΐ厚壁部材料層上形成直徑比起該厚壁部 ’、^ u更加狹窄之Ρ型台座電極材料層。 部材料層，月俜專由矛L乾 =第22項之製造方法，其中前述厚壁 而組成。 u相同於前述透光性電極材料層之材料 部2材4料如範圍第22項之製造方法，其中前述厚壁 一致丫 中心，係與前述Ρ型台座電極材料層之中心呈 前述厚 之周527736 六、申請專利範圍 邊，係位處在該環狀厚壁部材料層之上 ΐΒϋ 90105099.ptd 第29頁
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