JPH10190055A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH10190055A JPH10190055A JP34294196A JP34294196A JPH10190055A JP H10190055 A JPH10190055 A JP H10190055A JP 34294196 A JP34294196 A JP 34294196A JP 34294196 A JP34294196 A JP 34294196A JP H10190055 A JPH10190055 A JP H10190055A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チッ化ガリウム系化合物半導体の積層体を有
する半導体発光素子において、オーミックコンタクト特
性およびワイヤボンディングの接着強度を向上させなが
ら、ｎ側電極とｐ側電極との材料を共通化することによ
り、両電極を同時に形成して安価に製造することができ
る半導体発光素子を提供する。 【解決手段】基板１と、該基板上に設けられるチッ化ガ
リウム系化合物半導体からなるｎ形層３およびｐ形層５
を含む半導体積層部と、前記ｎ形層およびｐ形層にそれ
ぞれ設けられるｎ側電極９およびｐ側電極８とからな
り、前記ｎ側電極およびｐ側電極が同じ金属材料で形成
されている。
する半導体発光素子において、オーミックコンタクト特
性およびワイヤボンディングの接着強度を向上させなが
ら、ｎ側電極とｐ側電極との材料を共通化することによ
り、両電極を同時に形成して安価に製造することができ
る半導体発光素子を提供する。 【解決手段】基板１と、該基板上に設けられるチッ化ガ
リウム系化合物半導体からなるｎ形層３およびｐ形層５
を含む半導体積層部と、前記ｎ形層およびｐ形層にそれ
ぞれ設けられるｎ側電極９およびｐ側電極８とからな
り、前記ｎ側電極およびｐ側電極が同じ金属材料で形成
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板上に、チッ化ガ
リウム系化合物半導体が積層される青色系（紫外線から
黄色）の光を発生する半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、ｎ形層およびｐ形層に設けられる電極のオー
ミックコンタクトおよび接着強度を向上させながら両者
の材料を共通化した半導体発光素子に関する。
リウム系化合物半導体が積層される青色系（紫外線から
黄色）の光を発生する半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、ｎ形層およびｐ形層に設けられる電極のオー
ミックコンタクトおよび接着強度を向上させながら両者
の材料を共通化した半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色系の光を発光する半導体発光
素子は、たとえば図３に示されるような構造になってい
る。すなわち、サファイア基板２１上にたとえばｎ形の
ＧａＮからなる低温バッファ層２２と、高温でＧａＮが
エピタキシャル成長されたｎ形層（クラッド層）２３
と、バンドギャップエネルギーがクラッド層のそれより
も小さく発光波長を定める材料、たとえばＩｎＧａＮ系
（ＩｎとＧａの比率が種々変わり得ることを意味する、
以下同じ）化合物半導体からなる活性層（発光層）２４
と、ｐ形のＧａＮからなるｐ形層（クラッド層）２５と
からなり、その表面にｐ側（上部）電極２８が設けら
れ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出
したｎ形層２３の表面にｎ側（下部）電極２９が設けら
れることにより形成されている。なお、ｎ形層２３およ
びｐ形層２５はキャリアの閉じ込め効果を向上させるた
め、活性層２３側にＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が
種々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導
体層が用いられることがある。
素子は、たとえば図３に示されるような構造になってい
る。すなわち、サファイア基板２１上にたとえばｎ形の
ＧａＮからなる低温バッファ層２２と、高温でＧａＮが
エピタキシャル成長されたｎ形層（クラッド層）２３
と、バンドギャップエネルギーがクラッド層のそれより
も小さく発光波長を定める材料、たとえばＩｎＧａＮ系
（ＩｎとＧａの比率が種々変わり得ることを意味する、
以下同じ）化合物半導体からなる活性層（発光層）２４
と、ｐ形のＧａＮからなるｐ形層（クラッド層）２５と
からなり、その表面にｐ側（上部）電極２８が設けら
れ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出
したｎ形層２３の表面にｎ側（下部）電極２９が設けら
れることにより形成されている。なお、ｎ形層２３およ
びｐ形層２５はキャリアの閉じ込め効果を向上させるた
め、活性層２３側にＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が
種々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導
体層が用いられることがある。
【０００３】この構造で、ｐ側電極２８はＴｉおよびＡ
ｕの積層構造で形成され、ｎ側電極２９はＴｉとＡｌが
それぞれ積層されて合金化された金属層により形成され
ている。ｐ側電極２８は積層された半導体層の表面に設
けられるＮｉおよびＡｕの合金からなる拡散メタル層
（図示せず）を介して設けられる場合が多い。したがっ
て、ｐ形層のドーパントとの関係でｐ形層と拡散メタル
とのオーミックコンタクト特性は好ましくないものの、
拡散メタル層とｐ側電極との接触および接着は良好に行
われる。一方、ｎ側電極２９はｎ型層２３の表面に直接
設けられているが、ＴｉおよびＡｌの合金により充分な
オーミックコンタクトが得られると考えられている。
ｕの積層構造で形成され、ｎ側電極２９はＴｉとＡｌが
それぞれ積層されて合金化された金属層により形成され
ている。ｐ側電極２８は積層された半導体層の表面に設
けられるＮｉおよびＡｕの合金からなる拡散メタル層
（図示せず）を介して設けられる場合が多い。したがっ
て、ｐ形層のドーパントとの関係でｐ形層と拡散メタル
とのオーミックコンタクト特性は好ましくないものの、
拡散メタル層とｐ側電極との接触および接着は良好に行
われる。一方、ｎ側電極２９はｎ型層２３の表面に直接
設けられているが、ＴｉおよびＡｌの合金により充分な
オーミックコンタクトが得られると考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のチッ化ガリウム
系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、前述のよう
に、オーミックコンタクト特性を考慮して、ｎ側電極と
ｐ側電極とで異なる材料が使用されている。チッ化ガリ
ウム系化合物半導体を使用した半導体発光素子は、前述
の図３に示されるように、サファイアなどからなる絶縁
基板上に半導体層が積層されるため、ｎ側およびｐ側の
両電極とも基板の同一面側に設けられることが多い。し
かし、ｎ側電極とｐ側電極の材料が異なるため、両電極
はそれぞれ別々に形成されている。そのため、電極を形
成する工数が２倍かかり、コストアップの原因となって
いる。
系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、前述のよう
に、オーミックコンタクト特性を考慮して、ｎ側電極と
ｐ側電極とで異なる材料が使用されている。チッ化ガリ
ウム系化合物半導体を使用した半導体発光素子は、前述
の図３に示されるように、サファイアなどからなる絶縁
基板上に半導体層が積層されるため、ｎ側およびｐ側の
両電極とも基板の同一面側に設けられることが多い。し
かし、ｎ側電極とｐ側電極の材料が異なるため、両電極
はそれぞれ別々に形成されている。そのため、電極を形
成する工数が２倍かかり、コストアップの原因となって
いる。
【０００５】また、ｎ側電極はｎ形層とのオーミックコ
ンタクト特性を向上させる観点からＴｉおよびＡｌの合
金が用いられているが、表面側に設けられるＡｌの表面
は腐食しやすく金線によるワイヤボンディングの接着強
度が弱いという問題がある。
ンタクト特性を向上させる観点からＴｉおよびＡｌの合
金が用いられているが、表面側に設けられるＡｌの表面
は腐食しやすく金線によるワイヤボンディングの接着強
度が弱いという問題がある。
【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、チッ化ガリウム系化合物半導体の積層体を有す
る半導体発光素子において、オーミックコンタクト特性
およびワイヤボンディングの接着強度を向上させなが
ら、ｎ側電極とｐ側電極との材料を共通化することによ
り、両電極を同時に形成して安価に製造することができ
る半導体発光素子を提供することを目的とする。
もので、チッ化ガリウム系化合物半導体の積層体を有す
る半導体発光素子において、オーミックコンタクト特性
およびワイヤボンディングの接着強度を向上させなが
ら、ｎ側電極とｐ側電極との材料を共通化することによ
り、両電極を同時に形成して安価に製造することができ
る半導体発光素子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】本発明による半導体発光
素子は、基板と、該基板上に設けられるチッ化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ形層およびｐ形層を含む半導
体積層部と、前記ｎ形層およびｐ形層にそれぞれ接続し
て設けられるｎ側電極およびｐ側電極とからなり、前記
ｎ側電極およびｐ側電極が同じ金属材料で形成されてい
る。
素子は、基板と、該基板上に設けられるチッ化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ形層およびｐ形層を含む半導
体積層部と、前記ｎ形層およびｐ形層にそれぞれ接続し
て設けられるｎ側電極およびｐ側電極とからなり、前記
ｎ側電極およびｐ側電極が同じ金属材料で形成されてい
る。
【０００８】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族
元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部
がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物からな
る半導体をいう。
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族
元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部
がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物からな
る半導体をいう。
【０００９】前記ｎ側電極およびｐ側電極は、それぞれ
ＮｉまたはＺｎを含む薄膜層と、該薄膜層上に設けられ
るＡｕ層とからなったり、Ｔｉ層およびＡｕ層の積層体
からなるものでもよい。半導体層と接する面に前記薄膜
層またはＴｉ層が存在することにより、良好なオーミッ
クコンタクトが得られ、表面にはＡｕ層が存在すること
により、良好なワイヤボンディング強度が得られる。前
記ＮｉまたはＺｎを含む薄膜層とＡｕ層とからなる場合
は、その間にＴｉ層が設けられることにより、Ａｕ層の
表面までは合金化され難いため、ワイヤボンディングの
信頼性が向上して好ましい。
ＮｉまたはＺｎを含む薄膜層と、該薄膜層上に設けられ
るＡｕ層とからなったり、Ｔｉ層およびＡｕ層の積層体
からなるものでもよい。半導体層と接する面に前記薄膜
層またはＴｉ層が存在することにより、良好なオーミッ
クコンタクトが得られ、表面にはＡｕ層が存在すること
により、良好なワイヤボンディング強度が得られる。前
記ＮｉまたはＺｎを含む薄膜層とＡｕ層とからなる場合
は、その間にＴｉ層が設けられることにより、Ａｕ層の
表面までは合金化され難いため、ワイヤボンディングの
信頼性が向上して好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。図１には、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体層がサファイア基板上に積
層される本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説
明図が示されている。
明の半導体発光素子について説明をする。図１には、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体層がサファイア基板上に積
層される本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説
明図が示されている。
【００１１】本発明の半導体発光素子は、図１に示され
るように、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１の表面に発光領域を形成するための半
導体層２〜５が積層されて半導体積層部を形成し、その
表面に拡散メタル層７を介してｐ側電極（上部電極）８
が形成されている。また、積層された半導体層３〜５の
一部が除去されて露出したｎ形層３にｎ側電極（下部電
極）９が形成されている。この例では、ｐ側電極８およ
びｎ側電極９が、共にＮｉまたはＺｎを含有する金属薄
膜８ａ、９ａとＴｉ層８ｂ、９ｂとＡｕ層８ｃ、９ｃと
の積層構造からなっており、このように両電極８、９が
同じ材料で同じ厚さに形成されていることに本発明の特
徴がある。拡散メタル層７は、たとえばＮｉとＡｕとの
合金からなっている。
るように、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１の表面に発光領域を形成するための半
導体層２〜５が積層されて半導体積層部を形成し、その
表面に拡散メタル層７を介してｐ側電極（上部電極）８
が形成されている。また、積層された半導体層３〜５の
一部が除去されて露出したｎ形層３にｎ側電極（下部電
極）９が形成されている。この例では、ｐ側電極８およ
びｎ側電極９が、共にＮｉまたはＺｎを含有する金属薄
膜８ａ、９ａとＴｉ層８ｂ、９ｂとＡｕ層８ｃ、９ｃと
の積層構造からなっており、このように両電極８、９が
同じ材料で同じ厚さに形成されていることに本発明の特
徴がある。拡散メタル層７は、たとえばＮｉとＡｕとの
合金からなっている。
【００１２】基板１上に積層される半導体層は、たとえ
ばＧａＮからなる低温バッファ層２が０.０１〜０.２μ
ｍ程度堆積され、ついでクラッド層となるｎ形層３が１
〜５μｍ程度堆積され、さらに、バンドギャップエネル
ギーがクラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえ
ばＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４が０.０
０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導
体層５ａおよびＧａＮ層５ｂからなるｐ形層（クラッド
層）５が０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層される
ことにより構成されている。
ばＧａＮからなる低温バッファ層２が０.０１〜０.２μ
ｍ程度堆積され、ついでクラッド層となるｎ形層３が１
〜５μｍ程度堆積され、さらに、バンドギャップエネル
ギーがクラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえ
ばＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４が０.０
０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導
体層５ａおよびＧａＮ層５ｂからなるｐ形層（クラッド
層）５が０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層される
ことにより構成されている。
【００１３】なお、ｐ形層５はＡｌＧａＮ系化合物半導
体層５ａとＧａＮ層５ｂとの複層になっているが、キャ
リアの閉じ込め効果の点からＡｌを含む層が設けられる
ことが好ましいためで、ＧａＮ層だけでもよい。また、
ｎ形層３にもＡｌＧａＮ系化合物半導体層を設けて複層
にしてもよく、またこれらを他のチッ化ガリウム系化合
物半導体層で形成することもできる。さらに、この例で
は、ｎ形層３とｐ形層５とで活性層４が挟持されたダブ
ルヘテロ接合構造であるが、ｎ形層とｐ形層とが直接接
合するｐｎ接合構造のものでもよい。
体層５ａとＧａＮ層５ｂとの複層になっているが、キャ
リアの閉じ込め効果の点からＡｌを含む層が設けられる
ことが好ましいためで、ＧａＮ層だけでもよい。また、
ｎ形層３にもＡｌＧａＮ系化合物半導体層を設けて複層
にしてもよく、またこれらを他のチッ化ガリウム系化合
物半導体層で形成することもできる。さらに、この例で
は、ｎ形層３とｐ形層５とで活性層４が挟持されたダブ
ルヘテロ接合構造であるが、ｎ形層とｐ形層とが直接接
合するｐｎ接合構造のものでもよい。
【００１４】本発明の半導体発光素子では、前述のよう
に、ｐ側電極８とｎ側電極９とが同じ厚さの同じ材料か
らなっている。すなわち、両電極８、９共に図２（ａ）
に示されるように、ＮｉおよびＡｕの合金層からなる金
属薄膜８ａ、９ａ（図では単にａで示す）が、たとえば
ＮｉおよびＡｕをそれぞれ５ｎｍづつ成膜してシンター
することにより、半導体層にも一部が浸透し、全体で２
〜７ｎｍ程度の厚さに形成されている。その上にＴｉ層
８ｂ、９ｂ（図では単にｂで示す）が０.１μｍ程度、
およびＡｕ層８ｃ、９ｃ（図では単にｃで示す）が０.
３μｍ程度それぞれ積層され、電極形状にパターニング
されることにより形成されている。
に、ｐ側電極８とｎ側電極９とが同じ厚さの同じ材料か
らなっている。すなわち、両電極８、９共に図２（ａ）
に示されるように、ＮｉおよびＡｕの合金層からなる金
属薄膜８ａ、９ａ（図では単にａで示す）が、たとえば
ＮｉおよびＡｕをそれぞれ５ｎｍづつ成膜してシンター
することにより、半導体層にも一部が浸透し、全体で２
〜７ｎｍ程度の厚さに形成されている。その上にＴｉ層
８ｂ、９ｂ（図では単にｂで示す）が０.１μｍ程度、
およびＡｕ層８ｃ、９ｃ（図では単にｃで示す）が０.
３μｍ程度それぞれ積層され、電極形状にパターニング
されることにより形成されている。
【００１５】つぎに、本発明の半導体発光素子のｐ側電
極８およびｎ側電極９が同じ材料で形成されていても、
オーミックコンタクト特性が良好で、かつ、ワイヤボン
ディングの接着力が十分な強さになる理由について説明
をする。
極８およびｎ側電極９が同じ材料で形成されていても、
オーミックコンタクト特性が良好で、かつ、ワイヤボン
ディングの接着力が十分な強さになる理由について説明
をする。
【００１６】ｐ側電極８は拡散メタル層７上に設けられ
るため、ｐ形層５と拡散メタル層７とのオーミックコン
タクトはともかく、ｐ側電極８と拡散メタル層７との間
は比較的良好な接続が得られる。一方、ｎ側電極９は、
ｎ形層３に直接設けられ、Ｓｉドープのチッ化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ形層３とのオーミックコンタ
クトはＴｉとＡｌとの積層膜が最適と考えられていた。
しかし、電極の最表層には、金線などがワイヤボンディ
ングされ、Ａｌの酸化膜が形成されると、ワイヤボンデ
ィングの接着強度が低下する。さらに、せっかくｐ側電
極８とｎ側電極９とが同じ方向に設けられていても、そ
の材料が異なることから電極を別々に形成しなければな
らない。
るため、ｐ形層５と拡散メタル層７とのオーミックコン
タクトはともかく、ｐ側電極８と拡散メタル層７との間
は比較的良好な接続が得られる。一方、ｎ側電極９は、
ｎ形層３に直接設けられ、Ｓｉドープのチッ化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ形層３とのオーミックコンタ
クトはＴｉとＡｌとの積層膜が最適と考えられていた。
しかし、電極の最表層には、金線などがワイヤボンディ
ングされ、Ａｌの酸化膜が形成されると、ワイヤボンデ
ィングの接着強度が低下する。さらに、せっかくｐ側電
極８とｎ側電極９とが同じ方向に設けられていても、そ
の材料が異なることから電極を別々に形成しなければな
らない。
【００１７】そこで本発明者らがオーミックコンタクト
特性の向上およびワイヤボンディングの接着力を向上さ
せるため、鋭意検討を重ねた結果、Ａｕ／Ｎｉ合金など
のＮｉまたはＺｎを含み、Ｓｉがドープされたチッ化ガ
リウム系化合物半導体と共に合金化した薄膜で、２〜７
ｎｍ程度に薄く形成されることにより、その表面に設け
られる金属の材料にかかわらず、比較的良好なオーミッ
クコンタクト特性が得られることを見出したものであ
る。すなわち、従来のｎ形層３に直接前述のＴｉおよび
Ａｌの合金層で設けられる場合と本発明のように、金属
薄膜９ａを介して前述のＴｉ層９ｂおよびＡｕ層９ｃの
積層構造で設けられる場合とで、直列抵抗を比較した結
果、両者の差は殆どなく、むしろ金属薄膜９ａを介在さ
せる方が直列抵抗が小さくなることを見出した。これ
は、金属薄膜がオーミックコンタクトメタルの役割を果
たし、電気的導通を向上するためと考えられる。
特性の向上およびワイヤボンディングの接着力を向上さ
せるため、鋭意検討を重ねた結果、Ａｕ／Ｎｉ合金など
のＮｉまたはＺｎを含み、Ｓｉがドープされたチッ化ガ
リウム系化合物半導体と共に合金化した薄膜で、２〜７
ｎｍ程度に薄く形成されることにより、その表面に設け
られる金属の材料にかかわらず、比較的良好なオーミッ
クコンタクト特性が得られることを見出したものであ
る。すなわち、従来のｎ形層３に直接前述のＴｉおよび
Ａｌの合金層で設けられる場合と本発明のように、金属
薄膜９ａを介して前述のＴｉ層９ｂおよびＡｕ層９ｃの
積層構造で設けられる場合とで、直列抵抗を比較した結
果、両者の差は殆どなく、むしろ金属薄膜９ａを介在さ
せる方が直列抵抗が小さくなることを見出した。これ
は、金属薄膜がオーミックコンタクトメタルの役割を果
たし、電気的導通を向上するためと考えられる。
【００１８】その結果、ｐ側電極とｎ側電極とを同条件
で同時に形成することができると共に、その最表面をＡ
ｕ層とすることができ、ワイヤボンディングの接着力を
充分に強くすることができる。すなわち、ワイヤボンデ
ィングのワイヤには金線が用いられ、Ａｕ同士の接着で
あるため、確実にボンディングされ、従来ボンディング
剥れによる不良率が２０％程度あったものが、０％にな
った。
で同時に形成することができると共に、その最表面をＡ
ｕ層とすることができ、ワイヤボンディングの接着力を
充分に強くすることができる。すなわち、ワイヤボンデ
ィングのワイヤには金線が用いられ、Ａｕ同士の接着で
あるため、確実にボンディングされ、従来ボンディング
剥れによる不良率が２０％程度あったものが、０％にな
った。
【００１９】このように、金属薄膜８ａ、９ａはオーミ
ックコンタクトを達成するものであるため、チッ化ガリ
ウム系化合物半導体と共に合金化された薄い金属薄膜が
介在されておればよい。したがって、半導体層の表面に
盛り上がるほど設けられていなくても、半導体層中に合
金化された分だけで、その表面に突出する部分を王水な
どにより除去してもよい。この観点から、前述のＮｉと
Ａｕの合金でなくても、図２（ｂ）〜（ｇ）に示される
ように、Ｎｉ、Ａｕ-Ｇｅ-Ｎｉ、Ｚｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｎ
ｉ、Ｉｎ-Ｚｎ、Ｉｎ-Ｚｎ-Ｎｉ、などのチッ化ガリウ
ム系化合物半導体と合金化しやすい他の金属または合金
の薄膜でもよい。
ックコンタクトを達成するものであるため、チッ化ガリ
ウム系化合物半導体と共に合金化された薄い金属薄膜が
介在されておればよい。したがって、半導体層の表面に
盛り上がるほど設けられていなくても、半導体層中に合
金化された分だけで、その表面に突出する部分を王水な
どにより除去してもよい。この観点から、前述のＮｉと
Ａｕの合金でなくても、図２（ｂ）〜（ｇ）に示される
ように、Ｎｉ、Ａｕ-Ｇｅ-Ｎｉ、Ｚｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｎ
ｉ、Ｉｎ-Ｚｎ、Ｉｎ-Ｚｎ-Ｎｉ、などのチッ化ガリウ
ム系化合物半導体と合金化しやすい他の金属または合金
の薄膜でもよい。
【００２０】さらに、前述のように、金属薄膜８ａ、９
ａが合金薄膜からなっておれば、その表面にＴｉ層が設
けられていなくても、さらなる合金化は進みにくい。し
たがって、Ｔｉ層がなくて直接Ａｕ層が設けられても表
面にＡｕ層が残り、オーミックコンタクト特性およびワ
イヤボンディングの接着力共に良好な電極となる。この
場合、Ａｕ層は熱処理の際に多少金属薄膜の金属と合金
化されるため、１μｍ程度以上の厚さに設けられること
が好ましい。
ａが合金薄膜からなっておれば、その表面にＴｉ層が設
けられていなくても、さらなる合金化は進みにくい。し
たがって、Ｔｉ層がなくて直接Ａｕ層が設けられても表
面にＡｕ層が残り、オーミックコンタクト特性およびワ
イヤボンディングの接着力共に良好な電極となる。この
場合、Ａｕ層は熱処理の際に多少金属薄膜の金属と合金
化されるため、１μｍ程度以上の厚さに設けられること
が好ましい。
【００２１】また、前述の各例は、主として合金化され
る金属薄膜を介在させることにより、オーミックコンタ
クトを得ると共に、その表面に設けられるＡｕ層との合
金化を防いで、最表面にＡｕ層が設けられる構造とした
が、金属薄膜でなくてＴｉを設けて半導体層と合金化さ
せることにより、その上にＡｌがなくても充分にオーミ
ックコンタクトが得られることを見出した。その結果、
その表面に直接Ａｕ層を設けても同様に良好なオーミッ
クコンタクト特性およびワイヤボンディングの接着力が
得られた。
る金属薄膜を介在させることにより、オーミックコンタ
クトを得ると共に、その表面に設けられるＡｕ層との合
金化を防いで、最表面にＡｕ層が設けられる構造とした
が、金属薄膜でなくてＴｉを設けて半導体層と合金化さ
せることにより、その上にＡｌがなくても充分にオーミ
ックコンタクトが得られることを見出した。その結果、
その表面に直接Ａｕ層を設けても同様に良好なオーミッ
クコンタクト特性およびワイヤボンディングの接着力が
得られた。
【００２２】つぎに、図１に示される半導体発光素子の
製法について説明をする。
製法について説明をする。
【００２３】有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）
により、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム
（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3 ）などの反応ガスおよ
びｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 な
どを供給して、まず、たとえばサファイアからなる絶縁
基板１上に、たとえば４００〜６００℃程度の低温で、
ＧａＮからなる低温バッファ層２を０.０１〜０.２μｍ
程度、６００〜１２００℃程度の高温にして同じ組成で
ｎ形のｎ形層（クラッド層）３を１〜５μｍ程度成膜す
る。さらにドーパントガスを止めて、反応ガスとしてト
リメチルインジウム（以下、ＴＭＩｎという）を追加
し、ＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４を０.
００５〜０.３μｍ程度成膜する。
により、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム
（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3 ）などの反応ガスおよ
びｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 な
どを供給して、まず、たとえばサファイアからなる絶縁
基板１上に、たとえば４００〜６００℃程度の低温で、
ＧａＮからなる低温バッファ層２を０.０１〜０.２μｍ
程度、６００〜１２００℃程度の高温にして同じ組成で
ｎ形のｎ形層（クラッド層）３を１〜５μｍ程度成膜す
る。さらにドーパントガスを止めて、反応ガスとしてト
リメチルインジウム（以下、ＴＭＩｎという）を追加
し、ＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４を０.
００５〜０.３μｍ程度成膜する。
【００２４】ついで、反応ガスのＴＭＩｎをトリメチル
アルミニウム（以下、ＴＭＡという）に変更し、ドーパ
ントガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2Ｍｇ）またはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入し
て、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層５ａを０.１〜
０.５μｍ程度、さらに再度反応ガスのＴＭＡを止めて
ｐ形のＧａＮ層５ｂを０.１〜０.５μｍ程度それぞれ積
層し、ｐ形層５を形成する。
アルミニウム（以下、ＴＭＡという）に変更し、ドーパ
ントガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2Ｍｇ）またはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入し
て、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層５ａを０.１〜
０.５μｍ程度、さらに再度反応ガスのＴＭＡを止めて
ｐ形のＧａＮ層５ｂを０.１〜０.５μｍ程度それぞれ積
層し、ｐ形層５を形成する。
【００２５】その後、表面にＳｉＮなどの保護膜を設け
てｐ形ドーパントの活性化のため、４００〜８００℃程
度で１０〜６０分程度のアニールを行い、たとえばＮｉ
およびＡｕを蒸着してシンターすることにより拡散メタ
ル層７を２〜１００ｎｍ程度形成する。ついで、下部電
極を形成するためｎ形層３が露出するように、積層され
た半導体層の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエ
ッチングによりエッチングをする。
てｐ形ドーパントの活性化のため、４００〜８００℃程
度で１０〜６０分程度のアニールを行い、たとえばＮｉ
およびＡｕを蒸着してシンターすることにより拡散メタ
ル層７を２〜１００ｎｍ程度形成する。ついで、下部電
極を形成するためｎ形層３が露出するように、積層され
た半導体層の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエ
ッチングによりエッチングをする。
【００２６】つぎに、ｐ側電極およびｎ側電極の形成場
所のみが露出するように、たとえばレジストを塗布して
パターニングをし、ＮｉおよびＡｕをそれぞれ５ｎｍ程
度づつ真空蒸着により付着し、３００〜５００℃程度で
５〜１５分程度の熱処理を行いシンターする。その結
果、ＮｉとＡｕは合金化し、その一部は半導体層に侵入
してその表面には２〜７ｎｍ程度の厚さで、両電極の形
成部分のみに金属薄膜８ａ、９ａが形成される。その
後、さらに同様にレジスト膜を設けて電極形成部分のみ
が露出するようにパターニングをし、Ｔｉ層８ｂ、９ｂ
およびＡｕ層８ｃ、９ｃをそれぞれ０.１μｍ程度と０.
３μｍ程度づつ真空蒸着などにより成膜する（リフトオ
フ法）。そして、３００〜５００℃程度で５〜１５分程
度シンターすることにより、上部電極８および下部電極
９を形成する。その結果、図１に示される半導体発光素
子が得られる。
所のみが露出するように、たとえばレジストを塗布して
パターニングをし、ＮｉおよびＡｕをそれぞれ５ｎｍ程
度づつ真空蒸着により付着し、３００〜５００℃程度で
５〜１５分程度の熱処理を行いシンターする。その結
果、ＮｉとＡｕは合金化し、その一部は半導体層に侵入
してその表面には２〜７ｎｍ程度の厚さで、両電極の形
成部分のみに金属薄膜８ａ、９ａが形成される。その
後、さらに同様にレジスト膜を設けて電極形成部分のみ
が露出するようにパターニングをし、Ｔｉ層８ｂ、９ｂ
およびＡｕ層８ｃ、９ｃをそれぞれ０.１μｍ程度と０.
３μｍ程度づつ真空蒸着などにより成膜する（リフトオ
フ法）。そして、３００〜５００℃程度で５〜１５分程
度シンターすることにより、上部電極８および下部電極
９を形成する。その結果、図１に示される半導体発光素
子が得られる。
【００２７】Ａｕ-Ｎｉ合金以外の合金薄膜を形成する
場合、同様に各金属の薄膜を積層してシンターすること
により、それらの金属の合金薄膜が形成される。たとえ
ばＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ薄膜を形成する場合には、Ｎｉ層を５
ｎｍ程度、Ｇｅ層を５ｎｍ程度、Ａｕ層を５ｎｍ程度そ
れぞれ真空蒸着により積層し、２００〜５００℃程度で
５〜４０分程度の熱処理をすることにより形成される。
他のＺｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｚｎ、Ｉｎ-Ｚｎ-Ｎ
ｉについても同様である。
場合、同様に各金属の薄膜を積層してシンターすること
により、それらの金属の合金薄膜が形成される。たとえ
ばＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ薄膜を形成する場合には、Ｎｉ層を５
ｎｍ程度、Ｇｅ層を５ｎｍ程度、Ａｕ層を５ｎｍ程度そ
れぞれ真空蒸着により積層し、２００〜５００℃程度で
５〜４０分程度の熱処理をすることにより形成される。
他のＺｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｎｉ、Ｉｎ-Ｚｎ、Ｉｎ-Ｚｎ-Ｎ
ｉについても同様である。
【００２８】以上のように、本発明によれば、ｐ側電極
とｎ側電極とが同じ材料で、同じ厚さに形成されている
ため、同じ工程で同時に形成される。そのため、工程数
が減少し、工数も減ってコストダウンに大きく寄与す
る。
とｎ側電極とが同じ材料で、同じ厚さに形成されている
ため、同じ工程で同時に形成される。そのため、工程数
が減少し、工数も減ってコストダウンに大きく寄与す
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、オーミックコンタクト
特性を維持しながらワイヤボンディングの接着力が向上
し、信頼性が大幅に向上する。しかも、ｐ側電極とｎ側
電極とが同じ材料であるため、両電極を同時に形成する
ことができ、工数を削減することができる。その結果、
信頼性が高く、安価な半導体発光素子が得られる。
特性を維持しながらワイヤボンディングの接着力が向上
し、信頼性が大幅に向上する。しかも、ｐ側電極とｎ側
電極とが同じ材料であるため、両電極を同時に形成する
ことができ、工数を削減することができる。その結果、
信頼性が高く、安価な半導体発光素子が得られる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説
明図である。
明図である。
【図２】図１のｐ側電極およびｎ側電極の構成例を示す
図である。
図である。
【図３】従来の半導体発光素子の一例の斜視説明図であ
る。
る。
１ 基板 ３ ｎ形層 ４ 活性層 ５ ｐ形層 ８ ｐ側電極 ８ａ 金属薄膜 ８ｂ Ｔｉ層 ８ｃ Ａｕ層 ９ ｎ側電極 ９ａ 金属薄膜 ９ｂ Ｔｉ層 ９ｃ Ａｕ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 雅之 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 伊藤 範和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に設けられるチッ化ガ
リウム系化合物半導体からなるｎ形層およびｐ形層を含
む半導体積層部と、前記ｎ形層およびｐ形層にそれぞれ
接続して設けられるｎ側電極およびｐ側電極とからな
り、前記ｎ側電極およびｐ側電極が同じ金属材料で形成
されてなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記ｎ側電極およびｐ側電極が、それぞ
れＮｉまたはＺｎを含む薄膜層と、該薄膜層上に設けら
れるＡｕ層とからなる請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記薄膜層とＡｕ層との間にＴｉ層が設
けられてなる請求項２記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記ｎ側電極およびｐ側電極の金属層
が、それぞれＴｉと、Ａｕ層とからなる請求項１記載の
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34294196A JP3737226B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34294196A JP3737226B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190055A true JPH10190055A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3737226B2 JP3737226B2 (ja) | 2006-01-18 |
Family
ID=18357709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34294196A Expired - Fee Related JP3737226B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3737226B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210868A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-08-03 | Lumileds Lighting Us Llc | 半導体デバイス用多層・高反射性オーミック接点 |
| JP2002314130A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-25 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| JP2004343139A (ja) * | 2001-11-19 | 2004-12-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
| JP2005005727A (ja) * | 2001-11-19 | 2005-01-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
| JP2005064485A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-03-10 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2005072603A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Samsung Electronics Co Ltd | 窒化物系発光素子及びその製造方法 |
| JPWO2003044872A1 (ja) * | 2001-11-19 | 2005-03-24 | 三洋電機株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| JP2005203765A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-28 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 |
| US7005684B2 (en) * | 2001-06-06 | 2006-02-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride based semiconductor luminescent element |
| EP1536481A3 (en) * | 2003-10-27 | 2006-10-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | GaN-based III-V group compound semiconductor device and p-type electrode for the same |
| KR100650992B1 (ko) | 2005-03-21 | 2006-11-29 | 주식회사 이츠웰 | 니켈을 포함하는 금속층으로 ｎ-형 오믹 전극을 형성한질화물 발광 다이오드 |
| JP2011029574A (ja) * | 2009-03-31 | 2011-02-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
| JP2011066053A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
| JP2014090220A (ja) * | 1998-12-22 | 2014-05-15 | Honeywell Internatl Inc | 励起蛍光体を有する可視光出力発生用の高効率固体発光装置 |
| CN114242866A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-25 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种垂直结构led芯片及其制作方法 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP34294196A patent/JP3737226B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001210868A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-08-03 | Lumileds Lighting Us Llc | 半導体デバイス用多層・高反射性オーミック接点 |
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| JPWO2003044872A1 (ja) * | 2001-11-19 | 2005-03-24 | 三洋電機株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
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| US7285857B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-10-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | GaN-based III—V group compound semiconductor device and p-type electrode for the same |
| JP2005203765A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-28 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 |
| KR100650992B1 (ko) | 2005-03-21 | 2006-11-29 | 주식회사 이츠웰 | 니켈을 포함하는 금속층으로 ｎ-형 오믹 전극을 형성한질화물 발광 다이오드 |
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| CN114242866A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-25 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种垂直结构led芯片及其制作方法 |
| CN114242866B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-01-26 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种垂直结构led芯片及其制作方法 |
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|---|---|
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