JP3363740B2 - 窒化物系化合物半導体の電極および半導体素子 - Google Patents
窒化物系化合物半導体の電極および半導体素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系化合物半
導体の電極に関する。
導体の電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体（例えば、
ＧａＮ）は、ｐ型の不純物（Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｂｅ，
Ｌｉ等）を添加すればｐ型半導体として機能し、ｎ型の
不純物（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ等）を添加すればｎ型半導体
として機能するものであり、青色発光ダイオード、レー
ザーダイオード、或いは受光素子などのデバイスの半導
体層として用いられている。
ＧａＮ）は、ｐ型の不純物（Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｂｅ，
Ｌｉ等）を添加すればｐ型半導体として機能し、ｎ型の
不純物（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ等）を添加すればｎ型半導体
として機能するものであり、青色発光ダイオード、レー
ザーダイオード、或いは受光素子などのデバイスの半導
体層として用いられている。
【０００３】これらのデバイスでは、低電圧駆動化や高
輝度化といった点での性能向上が求められているが、こ
の要求を実現するには、半導体膜と金属膜との接触（オ
ーミック接触）の良好化（電流−電圧特性における優れ
た直線性や対称性）が求められる。電流−電圧特性にお
いて直線性が得られない原因は、図３のバンド構造図に
示しているように、金属の仕事関数（ｑφm ）と、半導
体の仕事関数（ｑφs）が異なるために、これらの界面
でエネルギー障壁（ｑφBn或いはｑφBp）が生じ、空乏
層が形成されるためである。
輝度化といった点での性能向上が求められているが、こ
の要求を実現するには、半導体膜と金属膜との接触（オ
ーミック接触）の良好化（電流−電圧特性における優れ
た直線性や対称性）が求められる。電流−電圧特性にお
いて直線性が得られない原因は、図３のバンド構造図に
示しているように、金属の仕事関数（ｑφm ）と、半導
体の仕事関数（ｑφs）が異なるために、これらの界面
でエネルギー障壁（ｑφBn或いはｑφBp）が生じ、空乏
層が形成されるためである。
【０００４】そこで、従来より、ｎ型の窒化物系化合物
半導体層に対しては、これよりも仕事関数が小さい金属
から成る電極を用い、ｐ型の窒化物系化合物半導体に対
しては大きな仕事関数の金属から成る電極を用いるとい
った方法、或いは、金属と接する部分の窒化物系化合物
半導体の不純物濃度を高くするといった方法などが提案
されている。
半導体層に対しては、これよりも仕事関数が小さい金属
から成る電極を用い、ｐ型の窒化物系化合物半導体に対
しては大きな仕事関数の金属から成る電極を用いるとい
った方法、或いは、金属と接する部分の窒化物系化合物
半導体の不純物濃度を高くするといった方法などが提案
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの方法によっても、理想的なオーミック特性は得ら
れないというのが実情である。更に、不純物濃度を高く
する方法では、窒化物系化合物半導体の結晶性が低下す
るために却ってデバイスの特性を劣化させるおそれもあ
る。また、Ａｌ等の活性な金属材料を電極に用いると、
酸化等の影響が生じてデバイスの信頼性を低下させてし
まう。また、ＧａＮにあっては、導電型がｎ型かｐ型か
によって最適な金属材料が異なると言われており（アプ
ライト・フィジックス・レター第６９巻（１９９６）Ｐ
１４７７参照）、最適材料を見いだすために試行錯誤的
な実験を繰り返さねばならず、開発コストが嵩むといっ
た欠点もある。また、窒化物系化合物半導体の電極に
は、前述のオーミック特性の他、半導体膜に対する強い
付着力が求められる。
ずれの方法によっても、理想的なオーミック特性は得ら
れないというのが実情である。更に、不純物濃度を高く
する方法では、窒化物系化合物半導体の結晶性が低下す
るために却ってデバイスの特性を劣化させるおそれもあ
る。また、Ａｌ等の活性な金属材料を電極に用いると、
酸化等の影響が生じてデバイスの信頼性を低下させてし
まう。また、ＧａＮにあっては、導電型がｎ型かｐ型か
によって最適な金属材料が異なると言われており（アプ
ライト・フィジックス・レター第６９巻（１９９６）Ｐ
１４７７参照）、最適材料を見いだすために試行錯誤的
な実験を繰り返さねばならず、開発コストが嵩むといっ
た欠点もある。また、窒化物系化合物半導体の電極に
は、前述のオーミック特性の他、半導体膜に対する強い
付着力が求められる。
【０００６】この発明は、上記の事情に鑑み、半導体膜
に対して高い付着力を有し得る窒化物系化合物半導体の
電極を提供することを目的とする。また、窒化物系化合
物半導体の不純物濃度を過度に増加させることなく、良
好なオーミック特性を得ることができ、更に、電極とし
てＡｌ等の金属を用いる場合に生じがちなデバイスの信
頼性の低下や、最適な金属を見いだすための開発コスト
が嵩むといった不具合を生じない窒化物系化合物半導体
の電極を提供することを目的とする。
に対して高い付着力を有し得る窒化物系化合物半導体の
電極を提供することを目的とする。また、窒化物系化合
物半導体の不純物濃度を過度に増加させることなく、良
好なオーミック特性を得ることができ、更に、電極とし
てＡｌ等の金属を用いる場合に生じがちなデバイスの信
頼性の低下や、最適な金属を見いだすための開発コスト
が嵩むといった不具合を生じない窒化物系化合物半導体
の電極を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の窒化物系化合
物半導体の電極は、金属窒化物から成ることを特徴とす
る。前記金属窒化物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた金属元素の窒
化物であることが好ましい。なお、当該電極は、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちか
ら選ばれた一つの元素の窒化物である他、二つ以上の元
素の窒化物からなる場合もこの発明に含まれる。また、
前記窒化物系化合物半導体における被窒化物は、Ｇａ、
Ｉｎ、Ａｌ、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎ
Ａｌのうちから選ばれることが好ましい。
物半導体の電極は、金属窒化物から成ることを特徴とす
る。前記金属窒化物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた金属元素の窒
化物であることが好ましい。なお、当該電極は、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちか
ら選ばれた一つの元素の窒化物である他、二つ以上の元
素の窒化物からなる場合もこの発明に含まれる。また、
前記窒化物系化合物半導体における被窒化物は、Ｇａ、
Ｉｎ、Ａｌ、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎ
Ａｌのうちから選ばれることが好ましい。
【０００８】金属窒化物は比抵抗が低く、電極として使
用することが可能であるとともに、窒化物系化合物半導
体および電極には共に窒素が介在するという共通点があ
るため、当該電極の窒化物系化合物半導体に対する付着
力を高め得る。更に、当該電極の組成を、窒化物系化合
物半導体に近い組成から金属窒化物組成まで容易に変化
させ得るので、後述するように、半導体層／電極界面に
生じるエネルギー障壁を小さくすることが容易である。
用することが可能であるとともに、窒化物系化合物半導
体および電極には共に窒素が介在するという共通点があ
るため、当該電極の窒化物系化合物半導体に対する付着
力を高め得る。更に、当該電極の組成を、窒化物系化合
物半導体に近い組成から金属窒化物組成まで容易に変化
させ得るので、後述するように、半導体層／電極界面に
生じるエネルギー障壁を小さくすることが容易である。
【０００９】即ち、当該電極が、窒化物系化合物半導体
の構成元素である被窒化物を含有していることが前記エ
ネルギー障壁を小さくする上で好適である。特に、金属
元素をａとし、電極が形成されるｐ型および／またはｎ
型の窒化物系化合物半導体における被窒化物をｂとし、
電極材料が下記の条件 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすように構成されていることが望ましい。
の構成元素である被窒化物を含有していることが前記エ
ネルギー障壁を小さくする上で好適である。特に、金属
元素をａとし、電極が形成されるｐ型および／またはｎ
型の窒化物系化合物半導体における被窒化物をｂとし、
電極材料が下記の条件 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすように構成されていることが望ましい。
【００１０】ここで、例えばＧａＮ層上に形成される電
極構造として、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎといった２
層構造、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ／Ｔｉ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎといった３層構造、４層以上の構造、或いは層と
は言えないような徐々にＸが変化する構造がこの発明の
電極構造に含まれるものである。そして、前記層の数を
多くし、究極的には層とは言えないような徐々にＸが変
化する構造に近づけるほど、窒化物系化合物半導体と上
記構成の電極との間でバンド構造を滑らかに変化させる
ことが可能となる。このような電極構造は、ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などを用いるこ
とで得ることができる。
極構造として、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎといった２
層構造、ＴｉＮ／Ｔｉ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ／Ｔｉ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎといった３層構造、４層以上の構造、或いは層と
は言えないような徐々にＸが変化する構造がこの発明の
電極構造に含まれるものである。そして、前記層の数を
多くし、究極的には層とは言えないような徐々にＸが変
化する構造に近づけるほど、窒化物系化合物半導体と上
記構成の電極との間でバンド構造を滑らかに変化させる
ことが可能となる。このような電極構造は、ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などを用いるこ
とで得ることができる。
【００１１】前記の電極材料上に、金属電極膜が形成さ
れていてもよい。図１（ａ）はｎ型の窒化物系化合物半
導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造の電極材料を
形成するとともに当該電極材料上に金属電極膜を形成し
た電極構造のバンド図であり、図１（ｂ）はｐ型の窒化
物系化合物半導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造
の電極材料を形成するとともに当該電極材料上に金属電
極膜を形成した電極構造のバンド図である。これらの図
から分かるように、窒化物系化合物半導体と上記金属電
極膜との間において、前記Ｘを徐々に変化させた構造の
電極材料は、バンド構造を滑らかにする傾斜層として機
能する。なお、図１において、ｑφm は金属の仕事関
数、ｑφs は半導体の仕事関数、ｑｘは電子親和力をそ
れぞれ示している。
れていてもよい。図１（ａ）はｎ型の窒化物系化合物半
導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造の電極材料を
形成するとともに当該電極材料上に金属電極膜を形成し
た電極構造のバンド図であり、図１（ｂ）はｐ型の窒化
物系化合物半導体上に、前記Ｘを徐々に変化させた構造
の電極材料を形成するとともに当該電極材料上に金属電
極膜を形成した電極構造のバンド図である。これらの図
から分かるように、窒化物系化合物半導体と上記金属電
極膜との間において、前記Ｘを徐々に変化させた構造の
電極材料は、バンド構造を滑らかにする傾斜層として機
能する。なお、図１において、ｑφm は金属の仕事関
数、ｑφs は半導体の仕事関数、ｑｘは電子親和力をそ
れぞれ示している。
【００１２】前述したａX ｂ1-X Ｎにおけるｂが例えば
ＧａＩｎＡｌであるとき、これをＧａE ＩｎF ＡｌG の
ごとく表すと、１−Ｘ＝Ｅ＋Ｆ＋Ｇとなる。そして、Ｘ
の増加に伴ってＥ，Ｆ，Ｇが一律に減少する場合の他、
これらが異なった比率で減少したり、これらのうちの一
つ又は二つが減少し、残りの二つ又は一つが、あるとき
までは一定でその後に減少するといった場合などもこの
発明に含まれる。
ＧａＩｎＡｌであるとき、これをＧａE ＩｎF ＡｌG の
ごとく表すと、１−Ｘ＝Ｅ＋Ｆ＋Ｇとなる。そして、Ｘ
の増加に伴ってＥ，Ｆ，Ｇが一律に減少する場合の他、
これらが異なった比率で減少したり、これらのうちの一
つ又は二つが減少し、残りの二つ又は一つが、あるとき
までは一定でその後に減少するといった場合などもこの
発明に含まれる。
【００１３】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記Ｘが、比抵抗で表して１０-3Ωｃｍより大
きく１０-1Ωｃｍ以下となるような場合には、前述した
ように、当該電極材料上に金属電極膜を形成すること
で、電極表面に十分な導電性を確保することが望まし
い。
位置での前記Ｘが、比抵抗で表して１０-3Ωｃｍより大
きく１０-1Ωｃｍ以下となるような場合には、前述した
ように、当該電極材料上に金属電極膜を形成すること
で、電極表面に十分な導電性を確保することが望まし
い。
【００１４】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記電極材料のＸが、比抵抗で表して１０-3Ω
ｃｍ以下となるように設定されていてもよい。一般に、
このような比抵抗が得られるときには、そのまま電極と
して利用可能となる。なお、かかる構造においても、前
述のごとく電極材料上に金属電極膜を形成してもよいも
のである。
位置での前記電極材料のＸが、比抵抗で表して１０-3Ω
ｃｍ以下となるように設定されていてもよい。一般に、
このような比抵抗が得られるときには、そのまま電極と
して利用可能となる。なお、かかる構造においても、前
述のごとく電極材料上に金属電極膜を形成してもよいも
のである。
【００１５】前記窒化物系化合物半導体から最も離れた
位置での前記電極材料のＸは、その値が必ずしも１であ
る必要はないが、１であることが望ましいと言える。ま
た、前記窒化物系化合物半導体に接する位置での前記電
極材料のＸは、その値が必ずしも０である必要はない
が、０に極めて近いことが望ましいと言える。
位置での前記電極材料のＸは、その値が必ずしも１であ
る必要はないが、１であることが望ましいと言える。ま
た、前記窒化物系化合物半導体に接する位置での前記電
極材料のＸは、その値が必ずしも０である必要はない
が、０に極めて近いことが望ましいと言える。
【００１６】ｐ型の窒化物系化合物半導体上に形成され
た電極（ｐ電極）と、ｎ型の窒化物系化合物半導体上に
形成された電極（ｎ電極）とが同一構造であってもよ
い。例えば、ｐ電極がＴｉＮであり、ｎ電極もＴｉＮで
ある構造が挙げられる。かかる構造であれば、ｐ電極と
ｎ電極とを同一工程で作製し得るので、製造工程数を削
減することが可能となる。また、例えば、ｐ電極を薄膜
電極（透光性電極）として形成し、ｎ電極を厚膜電極と
する場合には、これらを同一工程で作製することは困難
であるが、ｐ電極とｎ電極をスパッタ法にて作製する場
合等において、ターゲット（ＴｉＮ）の入替えの手間を
省略できるといった利点がある。
た電極（ｐ電極）と、ｎ型の窒化物系化合物半導体上に
形成された電極（ｎ電極）とが同一構造であってもよ
い。例えば、ｐ電極がＴｉＮであり、ｎ電極もＴｉＮで
ある構造が挙げられる。かかる構造であれば、ｐ電極と
ｎ電極とを同一工程で作製し得るので、製造工程数を削
減することが可能となる。また、例えば、ｐ電極を薄膜
電極（透光性電極）として形成し、ｎ電極を厚膜電極と
する場合には、これらを同一工程で作製することは困難
であるが、ｐ電極とｎ電極をスパッタ法にて作製する場
合等において、ターゲット（ＴｉＮ）の入替えの手間を
省略できるといった利点がある。
【００１７】また、この発明の半導体素子は、上述した
の窒化物系化合物半導体の電極を備えたことを特徴とす
る。かかる構成であれば、良好なオーミック特性を得て
優れたデバイス特性を発揮することができる。
の窒化物系化合物半導体の電極を備えたことを特徴とす
る。かかる構成であれば、良好なオーミック特性を得て
優れたデバイス特性を発揮することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１９】図２は、この発明の窒化物系化合物半導体
の電極が形成されたＬＥＤチップの縦断側面図である。
このＬＥＤチップは、サファイア基板１上に形成された
ｎ型の窒化物系化合物半導体としてのＡｌＮバッファ層
（膜厚５ｎｍ）２及びｎ型ＧａＮ層（膜厚２μｍ）３
と、発光層としてのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層（膜厚２．５
ｎｍ）４と、ｐ型の第１窒化物系化合物半導体としての
ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（膜厚０．１μｍ）５と、ｐ
型の第２窒化物系化合物半導体としてのｐ型ＧａＮ層
（０．４μｍ）６とがこの順に積層された構造を有して
おり、前記ｎ型ＧａＮ層３におけるメサエッチングで露
出された表面上に、この発明のｎ電極７が形成され、前
記ｐ型ＧａＮ層６上に、この発明のｐ電極８が形成され
ている。
の電極が形成されたＬＥＤチップの縦断側面図である。
このＬＥＤチップは、サファイア基板１上に形成された
ｎ型の窒化物系化合物半導体としてのＡｌＮバッファ層
（膜厚５ｎｍ）２及びｎ型ＧａＮ層（膜厚２μｍ）３
と、発光層としてのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層（膜厚２．５
ｎｍ）４と、ｐ型の第１窒化物系化合物半導体としての
ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（膜厚０．１μｍ）５と、ｐ
型の第２窒化物系化合物半導体としてのｐ型ＧａＮ層
（０．４μｍ）６とがこの順に積層された構造を有して
おり、前記ｎ型ＧａＮ層３におけるメサエッチングで露
出された表面上に、この発明のｎ電極７が形成され、前
記ｐ型ＧａＮ層６上に、この発明のｐ電極８が形成され
ている。
【００２０】この発明の電極が用いられる半導体素子と
しては、上記ＬＥＤの他、トランジスタ、ダイオード、
或いはフォトディテクタ等が挙げられる。
しては、上記ＬＥＤの他、トランジスタ、ダイオード、
或いはフォトディテクタ等が挙げられる。
【００２１】（１）Ｔｉをａ、Ｇａをｂとし、ｎ電極７
及び／又はｐ電極８の電極材料が、 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすとともに、電極が形成されるＧａＮ層から最も離れ
た位置での前記電極材料のＸを１とし、前記ＧａＮ層に
接する位置での前記電極材料のＸを０に極めて近づけた
電極の成膜方法について説明する。
及び／又はｐ電極８の電極材料が、 ａX ｂ1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸは大きい）を満
たすとともに、電極が形成されるＧａＮ層から最も離れ
た位置での前記電極材料のＸを１とし、前記ＧａＮ層に
接する位置での前記電極材料のＸを０に極めて近づけた
電極の成膜方法について説明する。
【００２２】成膜方法としてＣＶＤ法を用い、原料ガス
には、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）
3 ）、ＴｉＣｌ4 、ＮＨ3 を用いる。成膜温度は約６０
０℃とする。これら原料ガスの具体的な流量値は問わな
いが、ＴｉＣｌ4 の流量は略０から始まって徐々にその
値を大きくし、トリメチルガリウムの流量値は当初は大
きいが徐々にその値を小さくし、電極表面の形成時点で
は０とするように各ガス流量の制御を行うようにする。
には、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）
3 ）、ＴｉＣｌ4 、ＮＨ3 を用いる。成膜温度は約６０
０℃とする。これら原料ガスの具体的な流量値は問わな
いが、ＴｉＣｌ4 の流量は略０から始まって徐々にその
値を大きくし、トリメチルガリウムの流量値は当初は大
きいが徐々にその値を小さくし、電極表面の形成時点で
は０とするように各ガス流量の制御を行うようにする。
【００２３】なお、ＴｉＣｌ4 やトリメチルガリウムの
流量値を段階的に変化させれば、この段階数に応じた数
の多層構造の電極が得られることになる。また、窒化物
系化合物半導体層における被窒化物としてＩｎを用いる
のであれば、トリメチルインジウムを用い、Ａｌを用い
るのであれば、トリメチルアルミニウムを用いればよ
い。また、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎＡ
ｌを用いるのであれば、トリメチルガリウム、トリメチ
ルインジウム、トリメチルアルミニウムを適宜用いれば
よい。
流量値を段階的に変化させれば、この段階数に応じた数
の多層構造の電極が得られることになる。また、窒化物
系化合物半導体層における被窒化物としてＩｎを用いる
のであれば、トリメチルインジウムを用い、Ａｌを用い
るのであれば、トリメチルアルミニウムを用いればよ
い。また、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎＡ
ｌを用いるのであれば、トリメチルガリウム、トリメチ
ルインジウム、トリメチルアルミニウムを適宜用いれば
よい。
【００２４】（２）ｎ電極７、ｐ電極８の電極材料をＴ
ｉＮとする場合の電極成膜方法は、上記と同様、成膜方
法としてＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてＴｉＣｌ4 、
ＮＨ3を用い、成膜温度は約６００℃とすればよい。
ｉＮとする場合の電極成膜方法は、上記と同様、成膜方
法としてＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてＴｉＣｌ4 、
ＮＨ3を用い、成膜温度は約６００℃とすればよい。
【００２５】なお、ＴｉＮは、酸化されにくく、且つ高
融点（３０００℃）であるなど、優れた安定性を有する
から、当該電極が形成される半導体素子の信頼性（耐熱
性、耐環境性）を向上させることができる。
融点（３０００℃）であるなど、優れた安定性を有する
から、当該電極が形成される半導体素子の信頼性（耐熱
性、耐環境性）を向上させることができる。
【００２６】（３）ＣＶＤ法を用いない電極成膜方法と
して、以下の方法がある。かかる方法は、まず、ｎ型Ｇ
ａＮ層３およびｐ型ＧａＮ層６の表面に、Ｎ（窒素）原
子をイオン注入し、Ｎ過剰状態とする。そして、このＮ
過剰状態とされた表面上にＴｉを蒸着する。次に、Ｎ2
雰囲気中でアニール（例えば、〜８００℃）を行う。か
かる処理により、Ｎ過剰状態とされた表面上に堆積した
Ｔｉが前記アニールによって窒化し、界面付近において
ＴｉX Ｇａ1-X Ｎが形成されるとともに、前記Ｘが界面
から離れるほど大きくされた電極構造が得られる。
して、以下の方法がある。かかる方法は、まず、ｎ型Ｇ
ａＮ層３およびｐ型ＧａＮ層６の表面に、Ｎ（窒素）原
子をイオン注入し、Ｎ過剰状態とする。そして、このＮ
過剰状態とされた表面上にＴｉを蒸着する。次に、Ｎ2
雰囲気中でアニール（例えば、〜８００℃）を行う。か
かる処理により、Ｎ過剰状態とされた表面上に堆積した
Ｔｉが前記アニールによって窒化し、界面付近において
ＴｉX Ｇａ1-X Ｎが形成されるとともに、前記Ｘが界面
から離れるほど大きくされた電極構造が得られる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の電極
は、半導体膜に対して高い付着力を有し得る。更に、窒
化物系化合物半導体の不純物濃度を過度に増加させるこ
となく、良好なオーミック特性を得ることが可能とな
る。更に、電極としてＡｌ等の金属を用いる場合に生じ
がちなデバイスの信頼性の低下や、最適な金属を見いだ
すための開発コストが嵩むといった不具合を生じないと
いう効果も奏する。また、この発明の半導体素子は、良
好なオーミック特性を得て優れたデバイス特性を発揮す
るという効果を奏する。
は、半導体膜に対して高い付着力を有し得る。更に、窒
化物系化合物半導体の不純物濃度を過度に増加させるこ
となく、良好なオーミック特性を得ることが可能とな
る。更に、電極としてＡｌ等の金属を用いる場合に生じ
がちなデバイスの信頼性の低下や、最適な金属を見いだ
すための開発コストが嵩むといった不具合を生じないと
いう効果も奏する。また、この発明の半導体素子は、良
好なオーミック特性を得て優れたデバイス特性を発揮す
るという効果を奏する。
【図１】この発明の窒化物系化合物半導体の電極を用い
た場合のバンド構造図であり、同図（ａ）はｎ型半導体
の場合を、同図（ｂ）はｐ型半導体の場合をそれぞれ示
している。
た場合のバンド構造図であり、同図（ａ）はｎ型半導体
の場合を、同図（ｂ）はｐ型半導体の場合をそれぞれ示
している。
【図２】この発明の窒化物系化合物半導体の電極を有す
るＬＥＤチップの縦断側面図である。
るＬＥＤチップの縦断側面図である。
【図３】従来の電極を用いた場合のバンド構造図であ
り、同図（ａ）はｎ型半導体の場合を、同図（ｂ）はｐ
型半導体の場合をそれぞれ示している。
り、同図（ａ）はｎ型半導体の場合を、同図（ｂ）はｐ
型半導体の場合をそれぞれ示している。
１ サファイア基板
２ ＡｌＮバッファ層
３ ｎ型ＧａＮ層
４ Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層
５ ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層
６ ｐ型ＧａＮ層
７ ｎ電極
８ ｐ電極
Claims (10)
- 【請求項１】 ｐ型またはｎ型の窒化物系化合物半導体
上に金属窒化物から成る電極材料が形成され、該電極材
料上に金属電極膜が形成された窒化物系半導体の電極で
あって、前記金属窒化物の金属元素をａとし、前記窒化
物系化合物半導体における被窒化物の構成元素をｂとし
た場合、前記電極材料が下記の条件 ａ X ｂ 1-X Ｎ （ただし、前記Ｘは０≦Ｘ≦１の範囲に存在し、前記窒
化物系化合物半導体から遠ざかるほどＸが大きくなるよ
うに徐々に変化する） を満たし、前記窒化物系化合物半導体と上記金属電極膜
との間において、前記Ｘを徐々に変化させた構造の電極
材料がバンド構造を滑らかにする傾斜層として機能する
ことを特徴とする窒化物系化合物半導体の電極。 - 【請求項２】 前記金属窒化物が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた金
属元素の窒化物であることを特徴とする請求項１に記載
の窒化物系化合物半導体の電極。 - 【請求項３】 前記窒化物系化合物半導体が、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ａｌ、ＧａＩｎ、ＧａＡｌ、ＩｎＡｌ、ＧａＩｎＡ
ｌのうちから選ばれていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の窒化物系化合物半導体の電極。 - 【請求項４】 金属窒化物の電極材料上に、金属電極膜
が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体の電極。 - 【請求項５】 前記窒化物系化合物半導体から最も離れ
た位置での前記電極材料のＸが、比抵抗で表して１０ -3
Ωｃｍ以下となるように設定されていることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の窒化物系化合物半
導体の電極。 - 【請求項６】 前記窒化物系化合物半導体から最も離れ
た位置での前記Ｘが、比抵抗で表して１０ -3 Ωｃｍより
大きく１０ -1 Ωｃｍ以下となるように設定されているこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の窒化
物系化合物半導体の電極。 - 【請求項７】 前記窒化物系化合物半導体から最も離れ
た位置での前記電極材料のＸが、１であることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の窒化物系化合物
半導体の電極。 - 【請求項８】 前記窒化物系化合物半導体に接する位置
での前記電極材料のＸが、０に極めて近いことを特徴と
する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の窒化物系
化合物半導体の電極。 - 【請求項９】 ｐ型の窒化物系化合物半導体上に形成さ
れた電極と、ｎ型の窒化物系化合物半導体上に形成され
た電極とが同一構造であることを特徴とする請求項１乃
至請求項８のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体の
電極。 - 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９に記載の窒化物
系化合物半導体の電極を備えたことを特徴とする半導体
素子。
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|---|---|---|---|
| JP05807397A JP3363740B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 窒化物系化合物半導体の電極および半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05807397A JP3363740B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 窒化物系化合物半導体の電極および半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256603A JPH10256603A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3363740B2 true JP3363740B2 (ja) | 2003-01-08 |
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ID=13073747
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05807397A Expired - Fee Related JP3363740B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 窒化物系化合物半導体の電極および半導体素子 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3363740B2 (ja) |
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| JP4710139B2 (ja) * | 2001-01-15 | 2011-06-29 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| WO2020100295A1 (ja) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | マイクロｌｅｄデバイスおよびその製造方法 |
| WO2020100293A1 (ja) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | マイクロｌｅｄデバイスおよびその製造方法 |
| WO2020100292A1 (ja) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | マイクロｌｅｄデバイスおよびその製造方法 |
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-
1997
- 1997-03-12 JP JP05807397A patent/JP3363740B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10256603A (ja) | 1998-09-25 |
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