JPH118410A - n型窒化物半導体の電極 - Google Patents
n型窒化物半導体の電極Info
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- JPH118410A JPH118410A JP16072697A JP16072697A JPH118410A JP H118410 A JPH118410 A JP H118410A JP 16072697 A JP16072697 A JP 16072697A JP 16072697 A JP16072697 A JP 16072697A JP H118410 A JPH118410 A JP H118410A
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- nitride semiconductor
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 n型層に形成するn電極がn型層との好まし
いオーミック接触を得ると共に、過酷な使用条件でも変
質しにくいn電極を提供する。 【解決手段】 n型窒化物半導体層表面12に形成され
た電極23が、少なくとも、チタン、ジルコニウム及び
タングステンの少なくとも1種からなる第一の電極材
料、アルミニウム、ケイ素及びゲルマニウムの少なくと
も1種からなる第二の電極材料、並びにロジウムからな
る第三の電極材料を含有する、また第一〜第三の電極材
料と金からなる第四の電極材料を含有する。
いオーミック接触を得ると共に、過酷な使用条件でも変
質しにくいn電極を提供する。 【解決手段】 n型窒化物半導体層表面12に形成され
た電極23が、少なくとも、チタン、ジルコニウム及び
タングステンの少なくとも1種からなる第一の電極材
料、アルミニウム、ケイ素及びゲルマニウムの少なくと
も1種からなる第二の電極材料、並びにロジウムからな
る第三の電極材料を含有する、また第一〜第三の電極材
料と金からなる第四の電極材料を含有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオード(LE
D)、レーザーダイオード(LD)あるいは他の電子デ
バイス、パワーデバイス、受光デバイス等に使用される
窒化ガリウム系化合物半導体(InXAlYGa
1-X-YN、0≦X≦1、0≦Y≦1、X+Y≦1)から
なる素子の電極に係り、特にn型窒化ガリウム系化合物
半導体層(以下、n型層という。)に形成される電極
(負電極)に関する。
D)、レーザーダイオード(LD)あるいは他の電子デ
バイス、パワーデバイス、受光デバイス等に使用される
窒化ガリウム系化合物半導体(InXAlYGa
1-X-YN、0≦X≦1、0≦Y≦1、X+Y≦1)から
なる素子の電極に係り、特にn型窒化ガリウム系化合物
半導体層(以下、n型層という。)に形成される電極
(負電極)に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、実用レベルの青色発光ダイオード
や、室温での連続発振が可能な青色レーザが実現されて
いる。そして発光ダイオードを用いた高光度フルカラー
の高画質化や、レーザを用いたディジタルビデオディス
ク(DVD)あるいは他の電子デバイス、パワーデバイ
ス、受光デバイスなどの光ディスクの高密度記録の短波
長青色発光素子の実現化のために、更なる開発が進めら
れている。その開発の一つに発光効率の向上がある。発
光効率は、窒化物半導体層と電極との接触抵抗率が低く
オーミック接触が良好であると、順方向電圧が下がり、
それによって向上する。本発明者等は、n型窒化物半導
体層(以下単にn型層という)とオーミック接触が良好
であるn型層の電極(以下n電極という)として、特開
平7−45867号公報に記載のチタンとアルミニウム
からなるn電極を開示している。しかしこの公報に記載
の電極は、アルミニウムが酸化されやすいことから、ボ
ンディング時にワイヤーからできるボールとn電極との
接着強度が弱くなり易い傾向にある。
や、室温での連続発振が可能な青色レーザが実現されて
いる。そして発光ダイオードを用いた高光度フルカラー
の高画質化や、レーザを用いたディジタルビデオディス
ク(DVD)あるいは他の電子デバイス、パワーデバイ
ス、受光デバイスなどの光ディスクの高密度記録の短波
長青色発光素子の実現化のために、更なる開発が進めら
れている。その開発の一つに発光効率の向上がある。発
光効率は、窒化物半導体層と電極との接触抵抗率が低く
オーミック接触が良好であると、順方向電圧が下がり、
それによって向上する。本発明者等は、n型窒化物半導
体層(以下単にn型層という)とオーミック接触が良好
であるn型層の電極(以下n電極という)として、特開
平7−45867号公報に記載のチタンとアルミニウム
からなるn電極を開示している。しかしこの公報に記載
の電極は、アルミニウムが酸化されやすいことから、ボ
ンディング時にワイヤーからできるボールとn電極との
接着強度が弱くなり易い傾向にある。
【0003】また、本発明者等は、特開平7−2211
03号公報に、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)
及びAlより高融点の金属からなるn電極を開示した。
この技術は、オーミック接触が良好であると共に電極の
耐久性を向上させることができる。
03号公報に、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)
及びAlより高融点の金属からなるn電極を開示した。
この技術は、オーミック接触が良好であると共に電極の
耐久性を向上させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記技術はL
EDにおいては良好であるが、LEDよりも電流密度が
高く電極での発熱が大きいLDでは電極が変質しやす
く、素子の寿命が低下し十分満足できるものでない。そ
こで本発明の目的は、n型層に形成するn電極がn型層
との好ましいオーミック接触を得ると共に、過酷な使用
条件でも変質しにくいn電極を提供することにある。
EDにおいては良好であるが、LEDよりも電流密度が
高く電極での発熱が大きいLDでは電極が変質しやす
く、素子の寿命が低下し十分満足できるものでない。そ
こで本発明の目的は、n型層に形成するn電極がn型層
との好ましいオーミック接触を得ると共に、過酷な使用
条件でも変質しにくいn電極を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の目的は、
下記(1)〜(3)の構成によって達成することができ
る。 (1) n型窒化物半導体層表面に形成された電極にお
いて、該電極が少なくとも、チタン(Ti)、ジルコニ
ウム(Zr)及びタングステン(W)の少なくとも1種
からなる第一の電極材料、アルミニウム(Al)、ケイ
素(Si)及びゲルマニウム(Ge)の少なくとも1種
からなる第二の電極材料、並びにロジウム(Rh)から
なる第三の電極材料を含有することを特徴とするn型窒
化物半導体の電極。 (2) 前記電極の第四の電極材料として、金(Au)
を含有することを特徴とする前記(1)に記載のn型窒
化物半導体の電極。
下記(1)〜(3)の構成によって達成することができ
る。 (1) n型窒化物半導体層表面に形成された電極にお
いて、該電極が少なくとも、チタン(Ti)、ジルコニ
ウム(Zr)及びタングステン(W)の少なくとも1種
からなる第一の電極材料、アルミニウム(Al)、ケイ
素(Si)及びゲルマニウム(Ge)の少なくとも1種
からなる第二の電極材料、並びにロジウム(Rh)から
なる第三の電極材料を含有することを特徴とするn型窒
化物半導体の電極。 (2) 前記電極の第四の電極材料として、金(Au)
を含有することを特徴とする前記(1)に記載のn型窒
化物半導体の電極。
【0006】つまり、本発明は、n電極の材料として上
記特定の金属の組み合わせ、特にRhを組み合わせて用
いることにより、良好なオーミック接触及び酸化等によ
る電極の劣化を防止し、電極の耐久性の向上を可能にし
た。また電極の最上にAuを設けることにより、酸化等
の電極の変質を良好に防止でき、更にボールとn電極と
の接着性を向上させることができ好ましい。
記特定の金属の組み合わせ、特にRhを組み合わせて用
いることにより、良好なオーミック接触及び酸化等によ
る電極の劣化を防止し、電極の耐久性の向上を可能にし
た。また電極の最上にAuを設けることにより、酸化等
の電極の変質を良好に防止でき、更にボールとn電極と
の接着性を向上させることができ好ましい。
【0007】
【実施の形態】本発明のn電極は、第一〜第三の電極材
料、更に本発明の効果を良好とするために第四の電極材
料から構成される。また本発明の効果を阻害しない範囲
であればその他の金属を含有してもよい。第一の電極材
料は、Ti、Zr及びWの少なくとも1種であり、第二
の電極材料は、Al、Si及びGeの少なくとも1種で
あり、第三の電極材料は、Rhである。二種以上からな
る第一の電極材料及び第二の電極材料は、一種でも二種
以上の金属を用いてもよい。
料、更に本発明の効果を良好とするために第四の電極材
料から構成される。また本発明の効果を阻害しない範囲
であればその他の金属を含有してもよい。第一の電極材
料は、Ti、Zr及びWの少なくとも1種であり、第二
の電極材料は、Al、Si及びGeの少なくとも1種で
あり、第三の電極材料は、Rhである。二種以上からな
る第一の電極材料及び第二の電極材料は、一種でも二種
以上の金属を用いてもよい。
【0008】本発明のn電極は、第一の電極材料〜第三
の電極材料からなる金属薄膜を積層して形成される。こ
こで本発明における電極材料は、いずれもn型窒化物半
導体に接して形成されてもよく、また各電極材料の積層
順は特に限定されない。また電極形成時に、同一の電極
材料を二度以上用いてもよい。電極材料の積層順として
は、例えば第一の電極材料がn型層に接して積層され、
第一の電極材料の上に第二の電極材料が積層され、最後
に第三の電極材料が積層されている積層順等を挙げるこ
とができる。また、同一の電極材料を二度以上用いる積
層順として、例えば第一、第二、第一、そして最後に第
三の順で各電極材料を積層する積層順等が挙げられる。
このように積層されていると、再現性良くオーミック接
触が得られるため好ましい。また、上記の積層順で第三
の電極材料がn型層から最も遠い、つまりn電極の最上
に積層されていると、第三の電極材料であるRhが第二
の電極材料より高融点であり、且つ酸化されにくいため
電極の酸化を防止するのに効果的である。
の電極材料からなる金属薄膜を積層して形成される。こ
こで本発明における電極材料は、いずれもn型窒化物半
導体に接して形成されてもよく、また各電極材料の積層
順は特に限定されない。また電極形成時に、同一の電極
材料を二度以上用いてもよい。電極材料の積層順として
は、例えば第一の電極材料がn型層に接して積層され、
第一の電極材料の上に第二の電極材料が積層され、最後
に第三の電極材料が積層されている積層順等を挙げるこ
とができる。また、同一の電極材料を二度以上用いる積
層順として、例えば第一、第二、第一、そして最後に第
三の順で各電極材料を積層する積層順等が挙げられる。
このように積層されていると、再現性良くオーミック接
触が得られるため好ましい。また、上記の積層順で第三
の電極材料がn型層から最も遠い、つまりn電極の最上
に積層されていると、第三の電極材料であるRhが第二
の電極材料より高融点であり、且つ酸化されにくいため
電極の酸化を防止するのに効果的である。
【0009】また二種以上の金属を電極材料として用い
る場合、例えば第一の電極材料として二種以上の金属を
用いる場合は、電極形成時に一種ずつ金属をそれぞれ積
層し多層膜とするかあるいは二種以上の金属を合金化し
て積層する。また第一〜第三の電極材料はいずれの組み
合わせでもよい。例えば各電極材料の組み合わせの一例
として[Ti、Al、Rh]、[Ti、Si、Rh]、
[Zr、Al、Rh]、[(Ti−W)、Ge、R
h]、[W、(Al−Si)、Rh]、[Ti、Al、
Ti、Rh]、等の組み合わせをとることができる。上
記の各電極材料の組み合わせはほんの一例を示したにす
ぎず、本発明はこれに限定されない。また上記の各電極
材料の組み合わせにおける電極形成時の積層順は種々可
能である。また上記の例で第一の電極材料がTiとWの
二種の金属を用いる等、第一及び第二の電極材料が二種
以上の金属を用いる場合の各金属の割合は、特に限定さ
れるものではなく、任意に変更することができる。金属
の割合の調節は、例えば2種以上の金属を第一の電極材
料とする場合を例に取ると、各金属を積層する場合には
金属薄膜の膜厚を調整し、あるいは合金化されて積層さ
れる場合には合金の各金属の割合を調節する。
る場合、例えば第一の電極材料として二種以上の金属を
用いる場合は、電極形成時に一種ずつ金属をそれぞれ積
層し多層膜とするかあるいは二種以上の金属を合金化し
て積層する。また第一〜第三の電極材料はいずれの組み
合わせでもよい。例えば各電極材料の組み合わせの一例
として[Ti、Al、Rh]、[Ti、Si、Rh]、
[Zr、Al、Rh]、[(Ti−W)、Ge、R
h]、[W、(Al−Si)、Rh]、[Ti、Al、
Ti、Rh]、等の組み合わせをとることができる。上
記の各電極材料の組み合わせはほんの一例を示したにす
ぎず、本発明はこれに限定されない。また上記の各電極
材料の組み合わせにおける電極形成時の積層順は種々可
能である。また上記の例で第一の電極材料がTiとWの
二種の金属を用いる等、第一及び第二の電極材料が二種
以上の金属を用いる場合の各金属の割合は、特に限定さ
れるものではなく、任意に変更することができる。金属
の割合の調節は、例えば2種以上の金属を第一の電極材
料とする場合を例に取ると、各金属を積層する場合には
金属薄膜の膜厚を調整し、あるいは合金化されて積層さ
れる場合には合金の各金属の割合を調節する。
【0010】更に本発明は、電極の第四の電極材料とし
て、金(Au)を含有することが効果を得る上で好まし
い。Auからなる第四の電極材料は、上記第一〜第三の
電極材料とともに電極を形成する際、各材料の積層順は
特に限定されないが、好ましくはn型層から最も遠いn
電極の最上に形成される。Auは電極の酸化を防止しワ
イヤーからできるボールとの接着強度を強くすることが
できる。
て、金(Au)を含有することが効果を得る上で好まし
い。Auからなる第四の電極材料は、上記第一〜第三の
電極材料とともに電極を形成する際、各材料の積層順は
特に限定されないが、好ましくはn型層から最も遠いn
電極の最上に形成される。Auは電極の酸化を防止しワ
イヤーからできるボールとの接着強度を強くすることが
できる。
【0011】上記のように第一の電極材料から第三の電
極材料を積層した後、あるいは第一の電極材料から第四
の電極材料を積層した後、積層した電極材料と窒化物半
導体層との接触を良くしてオーミック接触を得るためア
ニーリング処理をする。その際、第一及び第二の電極材
料が二種以上の金属を用い且つ各金属を多層膜として積
層してあると、多層膜はアニーリング条件(主として
熱)や電極材料の膜厚等により多層膜の一部、または全
部が合金化する。また各積層されたそれぞれの電極材料
の間で合金が起こっている場合もある。本発明で言う合
金化は、各金属が均一に混合している訳でなく渾然一体
となった状態である。また合金化されていない場合であ
っても金属の薄膜がはっきり分離されている訳ではな
く、各電極材料の接触面付近でわずかな金属の移動が起
こり、微視的に見ると各電極材料の接触面で本発明で言
う合金化が生じている場合がある。
極材料を積層した後、あるいは第一の電極材料から第四
の電極材料を積層した後、積層した電極材料と窒化物半
導体層との接触を良くしてオーミック接触を得るためア
ニーリング処理をする。その際、第一及び第二の電極材
料が二種以上の金属を用い且つ各金属を多層膜として積
層してあると、多層膜はアニーリング条件(主として
熱)や電極材料の膜厚等により多層膜の一部、または全
部が合金化する。また各積層されたそれぞれの電極材料
の間で合金が起こっている場合もある。本発明で言う合
金化は、各金属が均一に混合している訳でなく渾然一体
となった状態である。また合金化されていない場合であ
っても金属の薄膜がはっきり分離されている訳ではな
く、各電極材料の接触面付近でわずかな金属の移動が起
こり、微視的に見ると各電極材料の接触面で本発明で言
う合金化が生じている場合がある。
【0012】本発明においてn電極の厚さは、各電極材
料の積層後の膜厚の総膜厚であり、各電極材料の膜厚を
変えることにより、n電極の膜厚が調整される。第一の
電極材料の膜厚は、10nm〜200nm、好ましくは
10nm〜50nmである。この範囲であるとn型層と
オーミックが得られやすい。第二の電極材料の膜厚は、
50nm〜500nm、好ましくは100nm〜200
nmである。この範囲であるとn型層と好ましいオーミ
ックが得られると共に、熱に対しても安定な電極が得ら
れる。第三の電極材料の膜厚は、100nm〜1000
nm、好ましくは300nm〜500nmである。この
範囲であると電極の酸化が防止でき更に、接着強度が向
上する。第四の電極材料の膜厚は、100nm〜1μ
m、好ましくは200nm〜500nmである。この範
囲であると電極の酸化の防止が良好となると共に、n電
極の最上に第四の電極材料が用いられるとボールとの接
着強度が向上する。
料の積層後の膜厚の総膜厚であり、各電極材料の膜厚を
変えることにより、n電極の膜厚が調整される。第一の
電極材料の膜厚は、10nm〜200nm、好ましくは
10nm〜50nmである。この範囲であるとn型層と
オーミックが得られやすい。第二の電極材料の膜厚は、
50nm〜500nm、好ましくは100nm〜200
nmである。この範囲であるとn型層と好ましいオーミ
ックが得られると共に、熱に対しても安定な電極が得ら
れる。第三の電極材料の膜厚は、100nm〜1000
nm、好ましくは300nm〜500nmである。この
範囲であると電極の酸化が防止でき更に、接着強度が向
上する。第四の電極材料の膜厚は、100nm〜1μ
m、好ましくは200nm〜500nmである。この範
囲であると電極の酸化の防止が良好となると共に、n電
極の最上に第四の電極材料が用いられるとボールとの接
着強度が向上する。
【0013】本発明において、n電極の形成方法は、第
一〜第三あるいは第四の電極材料を積層して行われる。
各電極材料の積層順は、上記したように特に限定され
ず、好ましい積層順は、第一、第二、第三続いて第四の
各電極材料を積層して電極を形成することが好ましい。
そしてこれらの電極材料は、金属あるいは合金を、例え
ば蒸着、スパッタ等の装置を用いて積層され電極を形成
する。二種以上の金属を電極材料とする第一及び第二の
電極材料の場合、一種ずつの金属を積層した多層膜は、
アニーリング処理により合金化していることがある。
一〜第三あるいは第四の電極材料を積層して行われる。
各電極材料の積層順は、上記したように特に限定され
ず、好ましい積層順は、第一、第二、第三続いて第四の
各電極材料を積層して電極を形成することが好ましい。
そしてこれらの電極材料は、金属あるいは合金を、例え
ば蒸着、スパッタ等の装置を用いて積層され電極を形成
する。二種以上の金属を電極材料とする第一及び第二の
電極材料の場合、一種ずつの金属を積層した多層膜は、
アニーリング処理により合金化していることがある。
【0014】本発明は、上記第一〜第三の電極材料を積
層後、あるいは第一〜第四の電極材料を積層後、良好な
オーミック接触を得るために、アニーリング処理を行
う。アニーリング温度は、400℃以上、好ましくは6
00℃以上であり、上限は特に限定されないが好ましく
は1200℃以下である。400℃以上でアニーリング
をすると抵抗率が下がり始め好ましいオーミック接触が
得られ、また1200℃以下であると窒化物半導体の分
解を防止することができ好ましい。
層後、あるいは第一〜第四の電極材料を積層後、良好な
オーミック接触を得るために、アニーリング処理を行
う。アニーリング温度は、400℃以上、好ましくは6
00℃以上であり、上限は特に限定されないが好ましく
は1200℃以下である。400℃以上でアニーリング
をすると抵抗率が下がり始め好ましいオーミック接触が
得られ、また1200℃以下であると窒化物半導体の分
解を防止することができ好ましい。
【0015】本発明において、電極が形成される窒化物
半導体は、有機金属気相成長法(MOCVD、MOVP
E)、ハイドライド気相成長法(HDCVD)等の気相
成長法を用いて成長される。n電極はn型の窒化物半導
体に、p電極はp型の窒化物半導体にそれぞれ形成され
る。ここでn型あるいはp型とは、n型あるいはp型の
不純物が含有された窒化物半導体を示す。また、本発明
のn電極はいずれの層構成を有する窒化物半導体にも適
用させることができる。また本発明のn電極とともにp
型層に形成されるp電極はいずれのものでもよい。
半導体は、有機金属気相成長法(MOCVD、MOVP
E)、ハイドライド気相成長法(HDCVD)等の気相
成長法を用いて成長される。n電極はn型の窒化物半導
体に、p電極はp型の窒化物半導体にそれぞれ形成され
る。ここでn型あるいはp型とは、n型あるいはp型の
不純物が含有された窒化物半導体を示す。また、本発明
のn電極はいずれの層構成を有する窒化物半導体にも適
用させることができる。また本発明のn電極とともにp
型層に形成されるp電極はいずれのものでもよい。
【0016】
【実施例】以下、実施例において本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 [実施例1]本発明に係る実施例1は図4に示す窒化物
半導体素子(LD素子)の作成例であり、以下の手順で
作製される。まず、サファイア(C面)よりなる基板1
0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。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(NH3)とTMG(トリメチルガリウム)と
を用い、基板10上にGaNよりなるバッファ層11を
約200オングストロームの膜厚で成長させる。
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 [実施例1]本発明に係る実施例1は図4に示す窒化物
半導体素子(LD素子)の作成例であり、以下の手順で
作製される。まず、サファイア(C面)よりなる基板1
0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。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(NH3)とTMG(トリメチルガリウム)と
を用い、基板10上にGaNよりなるバッファ層11を
約200オングストロームの膜厚で成長させる。
【0017】バッファ層11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、アンモニアガスを用
い、キャリア濃度1×1018/cm3アンドープGaNよ
りなる第2のバッファ層112を5μmの膜厚で成長さ
せる。第2のバッファ層112はInXAlYGa1-X-Y
N(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、好ましくはアンドープで
Al(Y値)が0.1以下のAlYGa1-YN、最も好ま
しくはアンドープのGaNとする。続いて、1050℃
でTMG、アンモニア、不純物ガスにシランガス(Si
H 4)を用い、Siを1×1019/cm3ドープしたn型G
aNよりなるn側コンタクト層12を1μmの膜厚で成
長させる。このn側コンタクト層12は超格子で形成す
るとさらに好ましい。
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、アンモニアガスを用
い、キャリア濃度1×1018/cm3アンドープGaNよ
りなる第2のバッファ層112を5μmの膜厚で成長さ
せる。第2のバッファ層112はInXAlYGa1-X-Y
N(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、好ましくはアンドープで
Al(Y値)が0.1以下のAlYGa1-YN、最も好ま
しくはアンドープのGaNとする。続いて、1050℃
でTMG、アンモニア、不純物ガスにシランガス(Si
H 4)を用い、Siを1×1019/cm3ドープしたn型G
aNよりなるn側コンタクト層12を1μmの膜厚で成
長させる。このn側コンタクト層12は超格子で形成す
るとさらに好ましい。
【0018】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、不純物ガスにシランガスを用い、Siを5×1018
/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなるクラック防
止層13を500オングストロームの膜厚で成長させ
る。
TMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、Siを5×1018
/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなるクラック防
止層13を500オングストロームの膜厚で成長させ
る。
【0019】そして、温度を1050℃にして、TMA
(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニア、シ
ランガスを用い、Siを5×1018/cm3ドープしたn
型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて、TMA、シランを止
め、アンドープGaNよりなる第2の層を20オングス
トロームの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれ
ぞれ100回繰り返し、総膜厚0.4μmの超格子層よ
りなるn側クラッド層14を成長させる。
(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニア、シ
ランガスを用い、Siを5×1018/cm3ドープしたn
型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて、TMA、シランを止
め、アンドープGaNよりなる第2の層を20オングス
トロームの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれ
ぞれ100回繰り返し、総膜厚0.4μmの超格子層よ
りなるn側クラッド層14を成長させる。
【0020】続いて、1050℃でアンドープGaNよ
りなるn側光ガイド層15を0.1μmの膜厚で成長さ
せる。次に、TMG、TMI、アンモニア、シランガス
を用いて活性層16を成長させる。活性層16は温度を
800℃に保持して、まずSi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8×10 18/cm3
ドープしたIn0.01Ga0.99N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総膜厚175オングス
トロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層16を
成長させる。
りなるn側光ガイド層15を0.1μmの膜厚で成長さ
せる。次に、TMG、TMI、アンモニア、シランガス
を用いて活性層16を成長させる。活性層16は温度を
800℃に保持して、まずSi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8×10 18/cm3
ドープしたIn0.01Ga0.99N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総膜厚175オングス
トロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層16を
成長させる。
【0021】次に、温度を1050℃に上げ、原料ガス
にTMG、TMA、アンモニア、不純物ガスにCp2M
g(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Al0.3Ga0.7Nよりな
るp側キャップ層17を300オングストロームの膜厚
で成長させる。続いて、1050℃で、バンドギャップ
エネルギーがp側キャップ層17よりも小さい、アンド
ープGaNよりなるp側光ガイド層18を0.1μmの
膜厚で成長させる。
にTMG、TMA、アンモニア、不純物ガスにCp2M
g(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Al0.3Ga0.7Nよりな
るp側キャップ層17を300オングストロームの膜厚
で成長させる。続いて、1050℃で、バンドギャップ
エネルギーがp側キャップ層17よりも小さい、アンド
ープGaNよりなるp側光ガイド層18を0.1μmの
膜厚で成長させる。
【0022】続いて、TMG、TMA、アンモニア、C
p2Mgを用い、1050℃でMgを1×1020/cm3ド
ープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAのみ
を止め、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaN
よりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長
させる。そしてこの操作をそれぞれ100回繰り返し、
総膜厚0.4μmの超格子層よりなるp側クラッド層1
9を形成する。最後に、1050℃で、p側クラッド層
19の上に、Mgを2×1020/cm3ドープしたp型G
aNよりなるp側コンタクト層20を150オングスト
ロームの膜厚で成長させる。
p2Mgを用い、1050℃でMgを1×1020/cm3ド
ープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAのみ
を止め、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaN
よりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長
させる。そしてこの操作をそれぞれ100回繰り返し、
総膜厚0.4μmの超格子層よりなるp側クラッド層1
9を形成する。最後に、1050℃で、p側クラッド層
19の上に、Mgを2×1020/cm3ドープしたp型G
aNよりなるp側コンタクト層20を150オングスト
ロームの膜厚で成長させる。
【0023】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。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出
し、図1に示すように、RIE装置により最上層のp側
コンタクト層20と、p側クラッド層19とをエッチン
グして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
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。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出
し、図1に示すように、RIE装置により最上層のp側
コンタクト層20と、p側クラッド層19とをエッチン
グして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
【0024】次にリッジ表面にマスクを形成し、図1に
示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称に
して、n側コンタクト層12の表面を露出させる。
示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称に
して、n側コンタクト層12の表面を露出させる。
【0025】次にp側コンタクト層20のストライプリ
ッジ最表面のほぼ全面にNiとAuよりなるp電極21
を形成する。一方、Tiを10nmと、Alを200n
mと、Rhを200nmと、Auを200nmの膜厚で
順に蒸着してn電極23をストライプ状のn側コンタク
ト層12のほぼ全面に形成する。p電極14を形成後、
マスクを除去し、ウェーハをアニーリング装置に入れ、
不活性ガス雰囲気中600℃で10分間アニーリングす
る。
ッジ最表面のほぼ全面にNiとAuよりなるp電極21
を形成する。一方、Tiを10nmと、Alを200n
mと、Rhを200nmと、Auを200nmの膜厚で
順に蒸着してn電極23をストライプ状のn側コンタク
ト層12のほぼ全面に形成する。p電極14を形成後、
マスクを除去し、ウェーハをアニーリング装置に入れ、
不活性ガス雰囲気中600℃で10分間アニーリングす
る。
【0026】次に、図1に示すようにp電極21と、n
電極23との間に露出した窒化物半導体層の表面にSi
O2よりなる絶縁膜25を形成し、この絶縁膜25を介
してp電極21と電気的に接続したpパッド電極22、
及びnパッド電極24を形成する。以上のようにして、
n電極とp電極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
していない側のサファイア基板1をラッピングし、基板
の厚さを50μm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。
電極23との間に露出した窒化物半導体層の表面にSi
O2よりなる絶縁膜25を形成し、この絶縁膜25を介
してp電極21と電気的に接続したpパッド電極22、
及びnパッド電極24を形成する。以上のようにして、
n電極とp電極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
していない側のサファイア基板1をラッピングし、基板
の厚さを50μm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。
【0027】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。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p電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
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、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、LD素子を作製した。このLD
素子を室温でレーザ発振を試みたところ、室温におい
て、しきい値電流密度2.9kA/cm2、しきい値電圧
4.4Vで良好なオーミック接触が得られた。更にこの
LD素子より無造作に100個抽出し、40℃、90%
RHの高温高湿状態で連続発振をさせたところ、いずれ
の素子も10時間以上の寿命を示し、高湿でも電極が変
質することなく十分な耐久性を有することがわかった。
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。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p電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
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、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、LD素子を作製した。このLD
素子を室温でレーザ発振を試みたところ、室温におい
て、しきい値電流密度2.9kA/cm2、しきい値電圧
4.4Vで良好なオーミック接触が得られた。更にこの
LD素子より無造作に100個抽出し、40℃、90%
RHの高温高湿状態で連続発振をさせたところ、いずれ
の素子も10時間以上の寿命を示し、高湿でも電極が変
質することなく十分な耐久性を有することがわかった。
【0028】[実施例2]実施例1において、n型Ga
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Zrを60n
m、Siを30nm、Rhを200nm、Auを200
nmの膜厚で順に蒸着した他は同様にして行ったとこ
ろ、同様に良好なオーミック接触が得られた。更に、実
施例1と同様に高温高湿状態で連続発振をさせたとこ
ろ、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Zrを60n
m、Siを30nm、Rhを200nm、Auを200
nmの膜厚で順に蒸着した他は同様にして行ったとこ
ろ、同様に良好なオーミック接触が得られた。更に、実
施例1と同様に高温高湿状態で連続発振をさせたとこ
ろ、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
【0029】[実施例3]実施例1において、n型Ga
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Tiを40n
m、Alを150nm、Tiを30nm、Rhを200
nm、Auを200nmの膜厚で順に蒸着した他は同様
にして行ったところ、同様に良好なオーミック接触が得
られた。更に、実施例1と同様に高温高湿状態で連続発
振をさせたところ、実施例1とほぼ同様の結果が得られ
た。
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Tiを40n
m、Alを150nm、Tiを30nm、Rhを200
nm、Auを200nmの膜厚で順に蒸着した他は同様
にして行ったところ、同様に良好なオーミック接触が得
られた。更に、実施例1と同様に高温高湿状態で連続発
振をさせたところ、実施例1とほぼ同様の結果が得られ
た。
【0030】[比較例1]実施例1において、n型Ga
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Tiを10n
m、Siを50nm、Auを200nmの膜厚で順に蒸
着した他は同様にして行ったところ、同様に良好なオー
ミック接触が得られたものも、実施例1と同様に高温高
湿状態で連続発振をさせたところ、1時間未満しか連続
発振できなかった。
Nコンタクト層の表面に形成する電極を、Tiを10n
m、Siを50nm、Auを200nmの膜厚で順に蒸
着した他は同様にして行ったところ、同様に良好なオー
ミック接触が得られたものも、実施例1と同様に高温高
湿状態で連続発振をさせたところ、1時間未満しか連続
発振できなかった。
【0031】
【発明の効果】本発明は、n型窒化物半導体層と非常に
好ましいオーミック接触を有し、過酷な条件で発光素子
が使用されても、変質しにくく素子の寿命特性が良好な
n電極を提供することができる。
好ましいオーミック接触を有し、過酷な条件で発光素子
が使用されても、変質しにくく素子の寿命特性が良好な
n電極を提供することができる。
【図1】本発明のn電極を設けることのできる一実施形
態である窒化物半導体発光素子の構造を示す模式断面図
である。
態である窒化物半導体発光素子の構造を示す模式断面図
である。
10・・・・基板 11・・・・バッファ層 112・・・・第2のバッファ層 12・・・・n側コンタクト層 13・・・・クラック防止層 14・・・・n側クラッド層(超格子層) 15・・・・n側光ガイド層 16・・・・活性層 17・・・・キャップ層 18・・・・p側光ガイド層 19・・・・p側クラッド層(超格子層) 20・・・・p側コンタクト層 21・・・・p電極 22・・・・pパッド電極 23・・・・n電極 24・・・・nパッド電極 25・・・・絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項1】 n型窒化物半導体層表面に形成された電
極において、該電極が少なくとも、チタン、ジルコニウ
ム及びタングステンの少なくとも1種からなる第一の電
極材料、アルミニウム、ケイ素及びゲルマニウムの少な
くとも1種からなる第二の電極材料、並びにロジウムか
らなる第三の電極材料を含有することを特徴とするn型
窒化物半導体の電極。 - 【請求項2】 前記電極の第四の電極材料として、金を
含有することを特徴とする請求項1に記載のn型窒化物
半導体の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16072697A JPH118410A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | n型窒化物半導体の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16072697A JPH118410A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | n型窒化物半導体の電極 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001341208A Division JP3941464B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 窒化物半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118410A true JPH118410A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15721145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16072697A Pending JPH118410A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | n型窒化物半導体の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118410A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077862A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | III族窒化物系化合物半導体素子用のn型電極 |
| US7015053B2 (en) | 1999-03-04 | 2006-03-21 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser device |
| JP2006156639A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、光ディスク装置および光伝送システム |
| US7135714B2 (en) | 2000-06-30 | 2006-11-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor device having light emitting element |
| JP2007258327A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体発光ダイオード |
| EP1868251A4 (en) * | 2005-04-08 | 2009-05-27 | Mitsubishi Chem Corp | SEMICONDUCTOR ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP5242156B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2013-07-24 | 古河電気工業株式会社 | Iii−v族窒化物系化合物半導体装置、及び電極形成方法 |
| US8981420B2 (en) | 2005-05-19 | 2015-03-17 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| EP2763192A4 (en) * | 2011-09-30 | 2015-06-24 | Soko Kagaku Co Ltd | NITRIDE SEMICONDUCTOR ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2022172366A (ja) * | 2018-10-17 | 2022-11-15 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP16072697A patent/JPH118410A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7138664B2 (en) | 2000-06-30 | 2006-11-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having a light emitting element |
| US7138665B2 (en) | 2000-06-30 | 2006-11-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor device having light emitting element |
| US7179671B2 (en) | 2000-06-30 | 2007-02-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor device having light emitting element |
| US7221002B2 (en) | 2000-06-30 | 2007-05-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor device having light emitting element |
| US7872274B2 (en) | 2001-09-06 | 2011-01-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | n-Electrode for III group nitride based compound semiconductor element |
| JP2003077862A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | III族窒化物系化合物半導体素子用のn型電極 |
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| US8012783B2 (en) | 2005-04-08 | 2011-09-06 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor element and method for manufacturing same |
| US8981420B2 (en) | 2005-05-19 | 2015-03-17 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
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| JP2007258327A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体発光ダイオード |
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| JP2022172366A (ja) * | 2018-10-17 | 2022-11-15 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
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