JPH10270755A

JPH10270755A - 窒化物半導体素子

Info

Publication number: JPH10270755A
Application number: JP6987997A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sano; 雅彦佐野; Shuji Nakamura; 修二中村
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】結晶性の良い窒化物半導体よりなる基板の製
造方法と、窒化物半導体基板を用いた素子の新規な製造
方法を提供する。【構成】ｐ型不純物がドープされたｐ型窒化物半導体
層表面に、少なくともルテニウム（Ｒｕ）とニッケル
（Ｎｉ）とを含む正電極が形成されていることにより、
少ないｐ型不純物濃度でもオーミック性に優れた正電極
が形成できるので、ｐ層の結晶性が良くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子、太陽電
池、光センサー等の受光素子、あるいはトランジスタ等
の電子デバイスに使用される窒化物半導体（Ｉｎ_XＡｌ_Y
Ｇａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号等で最近実用化されたばかりである。これ
らの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物半
導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構
造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮより
なる活性層を有するダブルへテロ構造を有している。青
色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を増
減することで決定されている。

【０００３】また、本出願人は、最近この材料を用いて
パルス電流において、室温での４１０ｎｍのレーザ発振
を発表した（例えば、Appl.Phys.Lett.，Vol.69，No.1
0，2Sep. 1996，p.1477-1479）。このレーザ素子はサフ
ァイアＡ面上に、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒
化物半導体層が順に形成され、そのｐ型窒化物半導体層
の一部にリッジストライプが形成された構造を有してお
り、例えばパルス電流（パルス幅１μｓ、パルス周期１
ｍｓ、デューティー比０．１％）で、閾値電流１８７ｍ
Ａ、閾値電流密度３ｋＡ／cm²において、４１０ｎｍの
レーザ光を発振する。

【０００４】これらの発光素子はいずれもｐ型層とｎ型
層との間に発光する活性層が挟まれたダブルへテロ構造
を有しており、最上層のｐ層にはＮｉ合金よりなる正電
極が設けられている。Ｎｉ合金の正電極はｐ型窒化物半
導体と良好なオーミック接触が得られ、さらに窒化物半
導体との接着性にも優れており、現在、有用な電極とな
っている。

【０００５】Ｎｉ合金の正電極の他にも、ｐ型窒化物半
導体の電極材料が提案されている。例えば特開平８−３
２１１５号公報には金属性窒化物と、金属性水素化物
（水素貯蔵金属）とを含む電極が示されており、具体的
には金属性水素化物にはＰｄ、金属性窒化物にはＴｉ、
Ｈｆ、Ｎｂ等が示されている。また、特開平７−２４９
７９７号公報にはＣｒとＡｕよりなる電極が示されてい
る。さらに特開平５−３１５６４７号公報にはＡｇ、Ａ
ｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ等の金属単体、あるいは合
金が用いられることが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ｐ型窒化物半導体はア
ニール、電子線照射等の技術により得られることが知ら
れているが、ｐ型が得られたと言ってもその抵抗率は数
十Ω・cm〜数百Ω・cmと非常に高い。しかも、ｐ型不純
物を高濃度にドープしても実際にキャリアとして働くｐ
型不純物はドープ量の１／１００程度に過ぎず、実際の
キャリア濃度は１０¹⁷〜１０¹⁸／cm³しかないため、ｐ
型窒化物半導体と良好なオーミック接触が得られる金属
は数少ない。さらに窒化物半導体にｐ型不純物を高濃度
にドープするとｐ型窒化物半導体の結晶性が悪くなっ
て、電気的特性も悪くなり、なおオーミックが取りにく
いという欠点もある。

【０００７】低不純物濃度のｐ型窒化物半導体と好まし
いオーミックを得ることができれば、電流注入層として
のコンタクト層であるｐ型窒化物半導体の結晶性が良い
ため、長寿命の素子が実現できることが期待される。従
って、本発明の目的とするところは、ｐ型不純物のドー
プ量が少ない範囲でもｐ型窒化物半導体と安定して好ま
しいオーミック接触が得られた正電極を有する窒化物半
導体素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子は、ｐ型不純物がドープされたｐ型窒化物半導体層表
面に、少なくともＲｕとＮｉとを含む正電極が形成され
ていることを特徴とする。

【０００９】正電極が形成されるｐ型窒化物半導体は、
Ｍｇが５×１０¹⁷／cm³以上、２×１０²⁰／cm³以下ドー
プされていることを特徴とする。Ｍｇが５×１０¹⁷／cm
³よりも少ないと十分なキャリア濃度が得られず、オー
ミック接触を得ることが難しい傾向にあり、２×１０²⁰
／cm³よりも多いと、ｐ型窒化物半導体層の結晶性が悪
くなり、素子寿命が短くなる傾向にある。

【００１０】さらに、前記ｐ型窒化物半導体層の膜厚が
４００オングストローム以下であることを特徴とする。
正電極を形成するｐ型窒化物半導体層の膜厚を薄くする
ことにより、ｐ型窒化部物半導体自体の直列バルク抵抗
が下がり、コンタクト層均一に電流が広がりやすくな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はｐ型ＧａＮに形成された電
極の電流電圧特性を示す図であり、具体的にはＭｇがド
ープされたｐ型ＧａＮに対して、本発明のＲｕとＮｉと
を含む電極（α）と、従来のＮｉとＡｕを含む電極
（β）との電流電圧特性を比較して示す図である。これ
はＭｇドープＧａＮ層の表面にそれぞれの合金よりなる
電極を少なくとも２箇所蒸着した後、不活性ガス雰囲気
中、４００℃以上で、５分間アニーリングしてから、同
一種類の電極間の電流電圧特性を測定したものである。
この図において（ａ）はＭｇを５×１０¹⁷／cm³含み、
（ｂ）は１×１０¹⁸／cm³、（ｃ）は１×１０¹⁹／cm³、
（ｄ）は２×１０²⁰／cm³含んでいる。

【００１２】この図に示すようにＭｇ濃度が５×１０¹⁷
／cm³では未だｐ型ＧａＮのキャリア濃度が低いために
Ｎｉ／Ａｕ電極ではショットキーバリアに近くなってい
る。一方、Ｎｉ／ＲｕはＮｉ／Ａｕに比べて接触抵抗が
低く、オーミックにより近くなっている傾向が見られ
る。次にＭｇが１×１０¹⁸／cm³になるとＲｕ／Ｎｉで
既に良好なオーミックが得られていることが分かる。こ
のようにＲｕとＮｉを含む正電極を用いることにより、
従来のＮｉ／Ａｕの電極に比較して、低いＭｇ濃度で良
好なオーミックが得られる。

【００１３】正電極の材料としてはＲｕとＮｉとを含む
金属であれば良く、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｄ等の他の金
属を含んでいても良い。ＲｕとＮｉとをそれぞれ単独で
形成しても良いし、最初から合金の形として形成しても
良い。それぞれ単独で形成する場合、積層順序は特に問
うものではないが、好ましくはＮｉをＧａＮ層と接する
側とすることが望ましい。さらにＲｕとＮｉとの比はＲ
ｕをＮｉに対して０．１重量％以上、さらに好ましくは
１重量％以上とすることが望ましい。０．１重量％以下
であると低Ｍｇ濃度での好ましいオーミックが得られに
くい。上限については特に限定しないが、Ｎｉに対して
９５重量％以下、さらに好ましくは９０重量％以下に調
整する。９５重量％よりも多いと、ｐ型ＧａＮ層との密
着性が悪くなって、電極が剥がれやすい傾向にある。こ
のような組成構成は正電極を層構造とした場合、若しく
は合金とした場合でも同様である。

【００１４】

【実施例】以下実施例において本発明を詳説する。図２
は本発明の一実施例のレーザ素子の構造を示す模式的な
断面図であり、ストライプ状の正電極に垂直な方向、即
ちレーザ光の共振方向に垂直な方向で素子を切断した際
の構造を示すものである。以下、この図面を元に本発明
の素子を説明する。なお、本明細書において示す一般式
Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮは単に窒化物半導体の組成比を
示すものであって、例えば異なる層が同一の一般式で示
されていても、それらの層のX値、Y値等が一致している
ものではない。

【００１５】［実施例１］サファイア（Ｃ面）よりなる
基板１を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置
換した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃
まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。基板１には
サファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイ
ア、その他、スピネル（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性
の基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いる
ことができる。

【００１６】（バッファ層２）続いて、温度を５１０℃
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上に
ＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。バッファ層２はＡｌＮ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ等が、９００℃以下の温度で、０．１μ
ｍ以下、好ましくは数十オングストローム〜数百オング
ストロームで形成できる。このバッファ層は基板と窒化
物半導体との格子定数不正を緩和するために形成される
が、窒化物半導体の成長方法、基板の種類等によっては
省略することも可能である。

【００１７】（ｎ側コンタクト層３）バッファ層２成長
後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇させ
る。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧ、
アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用い、
Ｓｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる
ｎ側コンタクト層３を６μｍの膜厚で成長させる。ｎ側
コンタクト層３はｎ型のＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦
X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成でき、その組成は特に問う
ものではないが、好ましくはｎ型ＧａＮ、Y値が０．１
以下のＡｌ_XＧａ _1-XＮとすると負電極２２と良好なオー
ミックが得られやすい。

【００１８】（クラック防止層４）次に、温度を８００
℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルイン
ジウム）、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×
１０¹⁹／cm³ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラ
ック防止層４を５００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このクラック防止層４はＩｎを含むｎ型の窒化物
半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させることによ
り、Ａｌを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを
防止することができる。なおこのクラック防止層は１０
０オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長
させることが好ましい。１００オングストロームよりも
薄いと前記のようにクラック防止として作用しにくく、
０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にあ
る。なお、このクラック防止層４は成長方法、成長装置
等の条件によっては省略することもできる。

【００１９】（ｎ側クラッド層５）次に温度を１０５０
℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＴＭＧ、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄を用い、Ｓｉを１×１０
¹⁹／cm³ドープしたｎ型Ａｌ0.20Ｇａ0.80Ｎよりなる第
１の層を２０オングストロームとＳｉを１×１０¹⁹／cm
³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる第２の層を２０オング
ストローム成長させる。そしてこのペアを１２５回成長
させ、総膜厚０．５μｍ（５０００オングストローム）
の多層膜よりなるｎ側クラッド層５を成長させる。この
ｎ側クラッド層５はキャリア閉じ込め層、及び光閉じ込
め層として作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましく
はＡｌＧａＮ、若しくはＧａＮまたはＩｎＧａＮを含む
第１の層と、第１の層と組成の異なる窒化物半導体より
なる第２の層との積層構造からなる多層膜層を成長させ
ることが望ましい。このように単一膜厚が１００オング
ストローム以下、さらに好ましくは７０オングストロー
ム以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の互
いに組成の異なる窒化物半導体層を積層成長させた超格
子構造とすると、単一の窒化物半導体層の膜厚が臨界限
界膜厚以下となって、結晶性が非常に良くなり、容易に
室温で連続発振する。このクラッド層としての超格子層
は、活性層よりも外側にあるｎ型窒化物半導体層、若し
くはｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一方の層に存
在させ、好ましくは両方の層に存在させることが望まし
い。ｎ側クラッド層５全体の膜厚は１００オングストロ
ーム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オング
ストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望まし
い。

【００２０】（ｎ側光ガイド層６）続いて、１０５０℃
でＳｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりな
るｎ側光ガイド層６を０．２μｍの膜厚で成長させる。
このｎ側光ガイド層６は、活性層の光ガイド層として作
用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望まし
く、通常１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長さ
せることが望ましい。なお、この層はノンドープ（不純
物をドープしない）でもよい。

【００２１】（活性層７）次に、原料ガスにＴＭＧ、Ｔ
ＭＩ、アンモニア、シランガスを用いて活性層７を成長
させる。活性層７は温度を８００℃に保持して、まずＳ
ｉを８×１０¹⁸／cm³でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよ
りなる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、Ｓｉを８×１０¹⁸／cm³ドープしたＩｎ0.01Ｇａ0.9
5Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で成
長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を積
層した多重量子井戸構造とする。活性層にドープする不
純物は本実施例のように井戸層、障壁層両方にドープし
ても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なおｎ型
不純物をドープすると閾値が低下する傾向にある。

【００２２】（ｐ側キャップ層８）次に、温度を１０５
０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、活性層
よりもバンドギャップエネルギーが大きく、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる
ｐ側キャップ層８を３００オングストロームの膜厚で成
長させる。このｐ側キャップ層８はｐ型としたが、膜厚
が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償さ
れたｉ型としても良く、またノンドープ（不純物をドー
プしない状態）でも良く、最も好ましくはｐ型とする。
ｐ側キャップ層８の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ま
しくは５００オングストローム以下、最も好ましくは３
００オングストローム以下に調整する。０．１μｍより
厚い膜厚で成長させると、ｐ側キャップ層８中にクラッ
クが入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成
長しにくいからである。またキャリアがこのエネルギー
バリアをトンネル効果により通過できなくなる。Ａｌの
組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子は
発振しやすくなる。例えば、Y値が０．２以上のＡｌ_YＧ
ａ_1-YＮであれば５００オングストローム以下に調整す
ることが望ましい。ｐ側キャップ層８の膜厚の下限は特
に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形
成することが望ましい。

【００２３】（ｐ側光ガイド層９）続いて、１０５０℃
で、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたキャップ層より
もバンドギャップエネルギーが小さいＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ型光ガイド層９を０．２μｍの膜厚で成
長させる。このｐ側光ガイド層９は、ｎ側光ガイド層６
と同じく、活性層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、
ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１００オ
ングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オン
グストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望まし
い。なお、この層もノンドープでも良い。

【００２４】（ｐ側クラッド層１０）続いて１０５０℃
で、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ0.20Ｇ
ａ0.80Ｎよりなる第１の層を２０オングストロームと、
Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる
第２の層を２０オングストローム成長させる。そしてこ
のペアを１２５回成長させ、総膜厚０．５μｍ（５００
０オングストローム）の多層膜よりなるｐ側クラッド層
１０を成長させる。このｐ側クラッド層１０も、ｎ側ク
ラッド層５と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ
込め層として作用し、ＡｌＧａＮ若しくはＧａＮ又はＩ
ｎＧａＮよりなる第１の層と、第１の層と異なる組成を
有する窒化物半導体よりなる第２の層との積層構造から
なる多層膜層を成長させることが望ましい。このように
クラッド層を超格子構造とすると、単一の窒化物半導体
層の膜厚が臨界限界膜厚以下となって、結晶性が非常に
良くなり、容易に室温で連続発振する。また活性層の発
光を閉じ込めるための光閉じ込め層としても非常に効果
的である。ｐ側クラッド層１０全体の膜厚は１００オン
グストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５０
０オングストローム以上、１μｍ以下で成長させること
が望ましい。

【００２５】本実施例のように量子構造の井戸層を有す
る活性層を有するダブルへテロ構造の半導体素子の場
合、その活性層７に接して、活性層７よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下の窒化物半
導体よりなるキャップ層、好ましくはＡｌを含む窒化物
半導体よりなるｐ側キャップ層８を設け、そのｐ側キャ
ップ層８よりも活性層から離れた位置に、ｐ側キャップ
層８よりもバンドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガ
イド層９を設け、そのｐ側光ガイド層９よりも活性層か
ら離れた位置に、ｐ側光ガイド層９よりもバンドギャッ
プが大きい窒化物半導体、好ましくはＡｌを含む窒化物
半導体を含む超格子構造を有するｐ側クラッド層１０を
設けることは非常に好ましい。しかもｐ側キャップ層８
の膜厚を０．１μｍ以下と薄く設定してあるため、キャ
リアのバリアとして作用することはなく、ｐ層から注入
された正孔が、トンネル効果によりｐ側キャップ層８を
通り抜けることができて、活性層で効率よく再結合し、
ＬＤの出力が向上する。つまり、注入されたキャリア
は、ｐ側キャップ層８のバンドギャップエネルギーが大
きいため、半導体素子の温度が上昇しても、あるいは注
入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオーバーフ
ローせず、ｐ側キャップ層８で阻止されるため、キャリ
アが活性層に貯まり、効率よく発光することが可能とな
る。

【００２６】（ｐ側コンタクト層１１）最後に、ｐ側ク
ラッド層１０の上に、１０５０℃でＭｇを１×１０²⁰／
cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層１
１を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。ｐ側
コンタクト層１１はｐ型のＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０
≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、好まし
くはＭｇをドープしたＧａＮ、若しくはＭｇをドープし
たY値が０．１以下のＡｌ_YＧａ_1-YＮとすれば、正電極
２０と最も好ましいオーミック接触が得られる。ｐ側コ
ンタクト層２０の膜厚は５００オングストローム以下、
さらに好ましくは３００オングストローム以下、最も好
ましくは２００オングストローム以下に調整することが
望ましい。なぜなら、抵抗率が高いｐ型窒化物半導体層
の膜厚を５００オングストローム以下に調整することに
より、さらに抵抗率が低下するため、閾値での電流、電
圧が低下する。またアニール時にｐ型層から除去される
水素が多くなって抵抗率が低下しやすい傾向にある。さ
らに、このｐ側コンタクト層１１を薄くする効果には、
次のようなことがある。例えば、ｐ型ＡｌＧａＮよりな
るｐ側クラッド層に、膜厚が５００オングストロームよ
り厚いｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層が接して形
成されており、仮にクラッド層とコンタクト層の不純物
濃度が同じで、キャリア濃度が同じである場合、ｐ側コ
ンタクト層の膜厚を５００オングストロームよりも薄く
すると、クラッド層側のキャリアがコンタクト層側に移
動しやすくなって、ｐ側コンタクト層のキャリア濃度が
高くなる傾向にある。そのため正電極２０を形成するｐ
側コンタクト層１１のキャリア濃度が実質的に高くなっ
て、良好なオーミックが得られる。

【００２７】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。

【００２８】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、ＲＩＥ装置でエッチングを行い、図２に示す
ように最上層のｐ側コンタクト層１１と、ｐ側クラッド
層１０とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を有
するリッジストライプを形成する。リッジストライプを
形成する際は、予めストライプ幅の中心が後に形成する
負電極２２に接近しているように設計する。リッジスト
ライプを形成する場合、特に活性層よりも上にあるＡｌ
を含むｐ型窒化物半導体層以上の層をリッジ形状とする
ことにより、活性層の発光がリッジ下部に集中して、横
モードが単一化しやすく、閾値が低下しやすい。また本
実施例にように、絶縁性基板を使用した場合には、リッ
ジ部のストライプの中央を活性層のストライプの中央と
ずらして、負電極２２側に接近させる方が閾値を低下さ
せる上で好ましい。

【００２９】次に、リッジストライプの表面と、露出し
ているｐ側クラッド層１０の表面とにマスクを形成し、
同じくＲＩＥでエッチングを行い、図２に示すように負
電極２２を形成すべきｎ側コンタクト層３の表面を露出
させる。表面露出後、図２に示すように最上層にあるｐ
側コンタクト層１１のリッジストライプの最上層全面
に、Ｒｕを５０％とＮｉを５０％含む合金よりなる正電
極２０を、５００オングストロームの膜厚で形成する。

【００３０】次に、先ほど露出させたｎ側コンタクト層
３表面に、ＴｉとＡｌよりなる負電極２２をリッジスト
ライプと平行に０．５μｍの膜厚で形成する。なお、ｎ
側コンタクト層３と好ましいオーミックが得られる負電
極２２の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しくは合金を挙げることができ
る。

【００３１】次に、正電極２０及び負電極２２を形成し
た位置を除く窒化物半導体層の表面全面にＳｉＯ₂より
なる絶縁膜１２を０．５μｍの膜厚で形成する。絶縁膜
１２形成後、正電極２０の上にその正電極２０と電気的
に接続したＲｕとＡｕとを含む取出用のパッド電極２１
を、絶縁膜１２を介して、正電極の表面積よりも広い面
積で、２μｍの膜厚で形成する。パッド電極２１はｐ側
コンタクト層１１とオーミック接触が得られていなくて
も良く、単に正電極２０と電気的に接続するだけでよ
い。好ましくは本発明の素子では、正電極に接して、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔよりなる群から選択された
少なくとも２種類以上の元素を含み、正電極よりも表面
積が広いパッド電極が、正電極よりも厚い膜厚で形成さ
れていることが望ましい。パッド電極は、正電極よりも
膜厚を厚くして、正電極の剥がれを防止すると共に、表
面積を正電極よりも大きくしてあるため、本実施例のよ
うなレーザ素子のような場合には、正電極側にパッド電
極からワイヤーボンディングするのを容易にすると共
に、また正電極側をヒートシンク、サブマウントのよう
な放熱体に接続する際に、接着面積を大きくして放熱性
を向上させる。

【００３２】以上のようにして、負電極２２と正電極２
０とを形成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモ
ンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側
の基板１をラッピングし、基板の厚さを１００μｍとす
る。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μｍポリシ
ングして基板表面を鏡面状とする。このように基板の厚
さを１００μｍ以下に薄くすることによって、レーザ素
子の放熱性が高まる。

【００３３】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
リッジストライプに垂直な方向でバー状に劈開し、劈開
面に共振器長５００μｍの共振器を作製する。さらに共
振器面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりなる誘電体多層膜を形成
し、最後にリッジストライプに平行な方向で、バーを切
断してレーザチップとする。

【００３４】最後に、このレーザチップをフェースアッ
プ（基板とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシ
ンクに設置し、それぞれの電極を金線よりなるワイヤー
２８でボンディングする。なおワイヤーボンディング時
の位置は、図２に示すようにリッジストライプの位置か
ら離れた位置とする。リッジストライプの真上を避ける
ことにより、リッジ部に衝撃を与えないので、リッジ部
の結晶が破壊されない。そして、このレーザチップのレ
ーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長４０
５ｎｍの連続発振が確認され、正電極２０にＮｉとＡｕ
よりなる電極を形成したレーザ素子に比較して、閾値電
流密度で５％、閾値電圧で２％の低下が見られ、寿命は
１．５倍以上の寿命を示した。

【００３５】［実施例２］実施例１において、正電極２
０を形成する際、最初にＮｉを１００オングストローム
蒸着し、その上にＲｕを４００オングストロームの膜厚
で蒸着する他は実施例１と同様にしてレーザ素子を作製
したところ、実施例１とほぼ同等の特性を有するレーザ
素子が得られた。

【００３６】［実施例３］実施例１において、正電極２
０を形成する際、最初にＮｉを１００オングストローム
蒸着し、その上にＲｕを１００オングストロームの膜厚
で蒸着し、その上にＡｕを２００オングストロームの膜
厚で蒸着する他は実施例１と同様にしてレーザ素子を作
製したところ、実施例１とほぼ同等の特性を有するレー
ザ素子が得られた。

【００３７】［実施例４］実施例１において、ｐ側コン
タクト層のＭｇ濃度を５×１０¹⁹／cm³とする他は同様
にしてレーザ素子を得たところ、実施例１とほぼ同等の
特性を有するレーザ素子が得られた。

【００３８】［実施例５］実施例１において、ｐ側クラ
ッド層１０のＭｇ濃度を１×１０¹⁹／cm³とし、ｐ側コ
ンタクト層のＭｇ濃度を５×１０¹⁸／cm³とする他は同
様にしてレーザ素子を得たところ、実施例１に比較し
て、閾値電流密度で７％の上昇、閾値電圧で３％の上昇
が見られたが、正電極にＮｉとＡｕよりなる合金で形成
した実施例５と同様のレーザ素子に比較して、まだ閾値
電流密度で１０％、閾値電圧で４％も低下していた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の素子では
ｐ型不純物が低濃度でドープされたｐ型窒化物半導体で
も、良好なオーミックが得られるため、特にレーザ素子
のような閾値電流を下げる必要のある発光デバイスに対
して非常に有効である。また、安定したオーミックが得
られるため、製造工程でも正電極による不良の発生する
確率が低くなり、信頼性に優れた素子を提供できる。ま
た本明細書ではレーザ素子について説明したが、本発明
はレーザ素子だけではなく、ＬＥＤ、受光素子等、ｐ型
窒化物半導体に正電極を形成した窒化物半導体デバイス
であればどのようなものにでも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ｐ型不純物濃度の異なるｐ型ＧａＮ層に形成
した正電極の電流電圧特性を（ａ）〜（ｄ）それぞれで
比較して示す図。

【図２】本発明一実施例に係るレーザ素子の構造を示
す模式断面図。

【符号の説明】

１・・・・基板２・・・・バッファ層３・・・・ｎ側コンタクト層４・・・・クラック防止層５・・・・ｎ側クラッド層６・・・・ｎ側光ガイド層７・・・・活性層８・・・・キャップ層９・・・・ｐ側光ガイド層１０・・・・ｐ側クラッド層１１・・・・ｐ側コンタクト層１２・・・・絶縁膜２０・・・・正電極２１・・・・パッド電極２２・・・・負電極２３・・・・ワイヤー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ型不純物がドープされたｐ型窒化物半
導体層表面に、少なくともルテニウム（Ｒｕ）とニッケ
ル（Ｎｉ）とを含む正電極が形成されていることを特徴
とする窒化物半導体素子。
【請求項２】前記ｐ型窒化物半導体層は、Ｍｇが５×
１０¹⁷／cm³以上、２×１０²⁰／cm³以下ドープされてい
ることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素
子。
【請求項３】前記ｐ型窒化物半導体層の膜厚が４００
オングストローム以下であることを特徴とする請求項１
又は２に記載の窒化物半導体素子。