JPH11340506A - 半導体発光素子およびその製法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製法Info
- Publication number
- JPH11340506A JPH11340506A JP14307498A JP14307498A JPH11340506A JP H11340506 A JPH11340506 A JP H11340506A JP 14307498 A JP14307498 A JP 14307498A JP 14307498 A JP14307498 A JP 14307498A JP H11340506 A JPH11340506 A JP H11340506A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electrode
- type layer
- bonding
- electrode portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- MHYQBXJRURFKIN-UHFFFAOYSA-N C1(C=CC=C1)[Mg] Chemical compound C1(C=CC=C1)[Mg] MHYQBXJRURFKIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05073—Single internal layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/05166—Titanium [Ti] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05644—Gold [Au] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/485—Material
- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
- H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/48644—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01028—Nickel [Ni]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12036—PN diode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
ワイヤボンディング性の優れた電極構造のチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を用いた半導体発光素子およびその製
法を提供する。 【解決手段】 基板1の表面に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を含み発光領域
を形成する半導体積層部10設けられ、その表面に拡散
メタル層7を介してp側電極8が形成されている。ま
た、積層された半導体積層部10の一部が除去されて露
出するn形層3にn側電極9が形成されている。このn
側電極9が、オーミックコンタクト用電極部91とボン
ディング用電極部92とからなり、ボンディング用電極
部92がオーミックコンタクト用電極部91の表面およ
び側面を被覆するように設けられている。
Description
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)の光を発光する半導体発光素子およびその製法に
関する。さらに詳しくは、n形層に設けられる電極のオ
ーミックコンタクトおよびワイヤボンディングの接着強
度を向上させた半導体発光素子およびその製法に関す
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との混晶比率が種々変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)2
5とからなり、その表面にp側電極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するn
形層23の表面にn側電極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。
開平7−45867号公報や、特開平7−254733
号公報に示されるように、n形層とのオーミックコンタ
クトの観点からTiとAlの合金で形成されたり、また
はAlが酸化しやすくワイヤとの接着強度が弱くなるの
を防止するためTiとAuとの合金により形成された
り、特開平8−274372号公報に示され、図3にも
示されるように、Al層、Ti層、Au層を積層して合
金化することにより形成されている。さらに、p側電極
28は、たとえば特開平8−274372号公報に示さ
れるように、透明電極(拡散メタル)としてTi層およ
びNi層を積層し、ボンディングパッドとする電極とし
てNi層およびAu層をそれぞれ積層して、n側電極と
同時に合金化処理をすることにより形成されている。
極は、n形層とのオーミックコンタクトを重視するとA
lとTiとの合金で形成され、ワイヤボンディングの面
からはその表面がAuになるように設けられ、それらの
積層体を熱処理して合金化することにより形成される。
しかし、たとえば前述の特開平8−274372号公報
にも示されるように、積層された金属層は一度にパター
ニングされる。そのためパターニングされた側面は下に
形成されたAlやTiが露出する。しかも、Au層はA
lやTiと接した状態で合金化のための熱処理が行われ
ると、Au層内にAlやTiが拡散し、Au層の表面に
も析出する。一方、AlやTiは外部に露出していると
酸化しやすく、また、水分などにより腐食されやすい。
そのため、合金化して電極の側面やAuの表面に拡散し
て露出するAlなどはその周囲を被覆するモールド樹脂
からの水分により腐食し、信頼性が低下するという問題
がある。さらに、Au層の表面にAlなどが析出して酸
化すると、ワイヤボンディングの接着力が低下し、ワイ
ヤボンディングの信頼性が低下したり、歩留りが低下す
るという問題がある。その結果、従来のチッ化ガリウム
系化合物半導体を使用した半導体発光素子においては、
とくにn側の電極のオーミック特性やワイヤボンディン
グの問題が生じやすい。
なされたもので、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性の優れた電極構造のチッ化
ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子を提供
することを目的とする。
造工程の増加を招くことなく形成することができる半導
体発光素子の製法を提供することにある。
用電極部の金層にAlなどの他の金属が拡散して信頼性
を低下させることのない半導体発光素子の製法を提供す
ることにある。
素子は、基板と、該基板上に設けられ、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形層を含み発光
領域を形成する半導体積層部と、前記n形層およびp形
層にそれぞれ電気的に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側電極は、オーミックコ
ンタクト用電極部とボンディング用電極部とからなり、
該ボンディング用電極部が前記オーミックコンタクト用
電極部の表面および側面を被覆するように設けられてい
る。
は、III 族元素のGaとV族元素のとの化合物またはII
I 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。
ンタクト用電極部がボンディング用電極部により完全に
被覆されるため、Alなどが露出することがない。その
ため、電極の周囲がモールド用樹脂により被覆されて
も、その水分などにより腐食されることがなく、信頼性
を充分に保つことができる。
その外表面がAu層からなることが、耐腐蝕性およびボ
ンディング性の面から好ましい。
に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形層を含み発光領域を形成する半導体層を積層し、前
記p形層およびn形層にそれぞれ電気的に接続してp側
電極およびn側電極を形成する場合に、前記n形層の表
面にオーミックコンタクト用電極部を形成し、ついで該
オーミックコンタクト用電極部を被覆するようにボンデ
ィング用電極部を形成すると共に該ボンディング用電極
部と同じ材料および同じ工程でp側電極を形成すること
を特徴とする。
極部を形成するため該電極の形成部にTi層およびAl
層を設け、p形層の露出面に電流拡散メタル層を形成す
るためNi層およびAu層を設け、ついで熱処理を行う
ことにより前記Ti層およびAl層と、Ni層およびA
u層とをそれぞれ合金化し、その後ボンディング用電極
部およびp側電極用の金属を同時に成膜することによ
り、ボンディング用電極部を形成した後に熱処理をする
必要がなく、ボンディング用電極部にAlなどが拡散す
ることがない。その結果、ボンディング用電極部の表面
を清浄に保持することができ、ワイヤボンディングの信
頼性の低下や、水分の浸入による腐食を生じることがな
い。
明の半導体発光素子について説明をする。
(b)にその一実施形態の断面および平面の説明図が示
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を含み発光領
域を形成する半導体積層部10設けられ、その表面に拡
散メタル層7を介してp側電極8が形成されている。ま
た、積層された半導体積層部10の一部が除去されて露
出するn形層3にn側電極9が形成されている。本発明
では、このn側電極9が、オーミックコンタクト用電極
部91とボンディング用電極部92とからなり、ボンデ
ィング用電極部92がオーミックコンタクト用電極部9
1の表面および側面を被覆するように設けられている。
は、たとえばGaNからなる低温バッファ層2が0.0
1〜0.2μm程度堆積され、ついでクラッド層となる
n形層3が1〜5μm程度エピタキシャル成長され、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0.05〜0.3μm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。な
お、p形層5はGaNとAlGaN系化合物半導体との
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、Ga
N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接合構造など、他
の構造のものでもよい。
に、n側電極9が、オーミックコンタクト用電極部91
の露出部を被覆するようにボンディング用電極部92が
設けられていることに特徴がある。オーミックコンタク
ト用電極部91は、たとえばTi層が0.1μm程度、
Al層が0.5μm程度それぞれ成膜されて、熱処理に
より合金化することにより、0.5μm程度の厚さに形
成される。そして、その表面にTi層92aが0.1μ
m程度、Au層92bが0.6μm程度積層されて全体
として、たとえば0.7μm程度のボンディング用電極
部92がオーミックコンタクト用電極部91の側面も被
覆するように設けられている。このボンディング用電極
部92は、p形電極8と同時に形成されることにより、
工程増を招くこともなく、またその後に熱処理をする必
要もなく、ボンディング用電極部92の金属膜が相互に
拡散したり、オーミックコンタクト用電極部91の金属
と相互に拡散して、Au層92bの表面にTiが析出す
ることはない。
衝撃を受け止めるために機械的強度のあるTi層を設け
ることが好ましく、ボンディング用電極部92をp形側
電極8と同時に形成するためボンディング用電極92も
2層で形成されているが、ボンディング用電極部92と
しては、Au層だけでもよい。要は、ボンディング用電
極部92としては、酸化などの変質をしにくく、Au線
などのワイヤとのボンディング性がよく、しかも水分な
どに対する耐腐食性のある金属であればよい。図1で1
1がボンディングされるワイヤを示している。
を透過させながら、p側電極8からp形層5の全体に電
流を拡散させるためのもので、たとえばNi層とAu層
とを設けて熱処理により合金化することにより2〜10
0nm程度の厚さに形成され、電流を充分に拡散すると
共に光を透過して表面から光を取り出すことができるよ
うに形成されている。
ガリウム系化合物半導体を使用した発光素子において、
n形層と電気的に接続される電極が、たとえばAlとT
iとの合金により形成され、n形層とのオーミックコン
タクトを充分にとりやすい金属材料で構成され、しかも
その周囲が金などの酸素や水分に対して耐蝕性があり、
しかもワイヤボンディング性の良好な金属層により被覆
されているため、接触抵抗が小さく、しかも信頼性の高
いn側電極の構造となる。さらに、このボンディング用
電極部は、p側電極と同じ工程で設けることができ、特
別の工程増を招くこともない。
製法について、図2の工程図を参照しながら説明をす
る。
金属化学気相成長法(MOCVD法)により、キャリア
ガスH2 と共にトリメチリガリウム(TMG)、アンモ
ニア(以下、NH3 という)などの反応ガスおよびn形
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層からなる
低温バッファ層2を0.01〜0.2μm程度程度、同じ
組成で600℃以上に温度を上げてn形のn形層(クラ
ッド層)3を1〜5μm程度エピタキシャル成長する。
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(TMIn)を追加し、InGaN系化
合物半導体からなる活性層4を0.05〜0.3μm程度
成膜する。
ルミニウム(TMA)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(Cp2 Mg)また
はジメチル亜鉛(DMZn)を導入して、p形のAlG
aN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。
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う。そして、保護
膜をパターニングして半導体積層部10の一部をエッチ
ングし、図2(b)に示されるように、n形層3を露出
させる。そして、レジスト膜を設け、拡散メタル層7の
形成場所のみを露出させ、リフトオフ法により、たとえ
ばNi層7aおよびAu層7bを真空蒸着する。さら
に、レジスト膜を除去し、再度レジスト膜を設けてコン
タクト用電極部91の形成場所のみを露出させ、リフト
オフ法によりAl層91aとTi層91bとを積層す
る。これらの金属層はリフトオフ法でなくても、全面に
成膜した後にエッチングによりパターニングして形成す
ることもできる。
熱処理をすることにより、NiとAuとの合金化、およ
びAlとTiとの合金化を図る。その結果、図2(c)
に示されるように、合金化した拡散メタル層7が2〜1
00nm程度、オーミックコンタクト用電極部91が
0.5μm程度それぞれ合金により形成される。
n側電極9の形成場所およびp側電極(ボンディングパ
ッド)の形成場所を目抜いて露出させる。そして、真空
蒸着などによりTi層92a、8aを0.1μm程度、
Au層92b、8bを0.6μm程度それぞれ連続して
成膜し、レジスト膜を除去するリフトオフ法により所定
の場所にボンディング用電極部92およびp側電極8が
形成され、図1に示される半導体発光素子が得られる。
この際、ボンディング用電極部92がオーミックコンタ
クト用電極部91を完全に被覆するように位置合せして
レジスト膜がパターニングされる必要がある。たとえば
オーミックコンタクト用電極部91の直径が100μm
程度に形成されており、ボンディング用電極部92の外
径を110μm程度にすることにより、マスクの径(ボ
ンディング用電極部92の外径)とオーミックコンタク
ト用電極部91の外径との間隔が5μm程度になる。
極部92とp側電極8とを同じ工程で形成しているた
め、工数増を招くことなくオーミックコンタクト用電極
を被覆してボンディング用電極を形成することができ
る。さらに、拡散メタル層とオーミックコンタクト用電
極部の熱処理による合金化を同時に行うことにより、工
数の削減を図ることができると共に、ボンディング用電
極部92が熱処理されてAlなどがその表面の金属層に
拡散する虞れがない。その結果、表面の清浄性を維持す
ることができ、ワイヤボンディング性が向上すると共に
信頼性も向上する。
ディング性が非常に向上する。しかも腐食しやすいAl
などが露出しない構造になっているため、周囲を被覆す
るモールド樹脂などの水分に晒されても電極が腐食され
ることがなく、非常に信頼性が向上する。
加させることなく、オーミックコンタクト用電極部が被
覆された安定な電極構造が得られる。また、ボンディン
グ用電極部の形成後に合金化するような熱処理を行わな
くてもよいように予め熱処理を済ませているため、ボン
ディング用電極部の金属層に腐食しやすい金属が拡散し
ない。その結果、酸化や腐食の可能性をなくすることが
でき、安定した電極を形成することができる。
明図である。
造工程を示す図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板と、該基板上に設けられ、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
み発光領域を形成する半導体積層部と、前記n形層およ
びp形層にそれぞれ電気的に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側電極は、オーミ
ックコンタクト用電極部とボンディング用電極部とから
なり、該ボンディング用電極部が前記オーミックコンタ
クト用電極部の表面および側面を被覆するように設けら
れてなる半導体発光素子。 - 【請求項2】 前記ボンディング用電極部は、少なくと
もその外表面がAu層からなる請求項1記載の半導体発
光素子。 - 【請求項3】 基板上に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形層を含み発光領域を形成する
半導体層を積層し、前記p形層およびn形層にそれぞれ
電気的に接続してp側電極およびn側電極を形成する半
導体発光素子の製法であって、前記n形層の表面にオー
ミックコンタクト用電極部を形成し、ついで該オーミッ
クコンタクト用電極部を被覆するようにボンディング用
電極部を形成すると共に該ボンディング用電極部と同じ
材料および同じ工程でp側電極を形成する半導体発光素
子の製法。 - 【請求項4】 前記n側電極のオーミックコンタクト用
電極部を形成するため該電極の形成部にTi層およびA
l層を設け、p形層の露出面に電流拡散メタル層を形成
するためNi層およびAu層を設け、熱処理を行うこと
により前記Ti層およびAl層と、Ni層およびAu層
とをそれぞれ合金化し、その後ボンディング用電極部お
よびp側電極用の金属を同時に成膜する請求項3記載の
製法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14307498A JP3625377B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 半導体発光素子 |
US09/313,970 US6414339B1 (en) | 1998-05-25 | 1999-05-19 | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
US10/163,428 US6610589B2 (en) | 1998-05-25 | 2002-06-07 | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14307498A JP3625377B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11340506A true JPH11340506A (ja) | 1999-12-10 |
JP3625377B2 JP3625377B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=15330318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14307498A Expired - Lifetime JP3625377B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 半導体発光素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6414339B1 (ja) |
JP (1) | JP3625377B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001308383A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 窒化物系半導体発光素子 |
WO2006013867A1 (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Showa Denko K.K. | Transparent electrode for semiconductor light-emitting device |
US7491974B2 (en) | 2005-06-13 | 2009-02-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device |
WO2009154191A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 昭和電工株式会社 | 半導体発光素子、その電極並びに製造方法及びランプ |
JP2010028100A (ja) * | 2008-06-16 | 2010-02-04 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子、その電極並びに製造方法及びランプ |
WO2009154409A3 (ko) * | 2008-06-18 | 2010-03-25 | 주식회사 에피밸리 | 반도체 발광소자 |
US8569735B2 (en) | 2008-06-16 | 2013-10-29 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element, electrode and manufacturing method for the element, and lamp |
JP2014120542A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6697404B1 (en) * | 1996-08-30 | 2004-02-24 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode operable in 1.3μm or 1.5μm wavelength band with improved efficiency |
JP2001217456A (ja) * | 2000-02-03 | 2001-08-10 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP4026294B2 (ja) * | 2000-03-07 | 2007-12-26 | 豊田合成株式会社 | Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
JP3912044B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2007-05-09 | 豊田合成株式会社 | Iii族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP3877642B2 (ja) * | 2002-05-21 | 2007-02-07 | ローム株式会社 | 半導体チップを使用した半導体装置 |
JP2005317127A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 不揮発性半導体記憶装置 |
US7557380B2 (en) * | 2004-07-27 | 2009-07-07 | Cree, Inc. | Light emitting devices having a reflective bond pad and methods of fabricating light emitting devices having reflective bond pads |
KR100664988B1 (ko) * | 2004-11-04 | 2007-01-09 | 삼성전기주식회사 | 광추출효율이 향상된 반도체 발광소자 |
KR100631898B1 (ko) * | 2005-01-19 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | Esd보호 능력을 갖는 질화갈륨계 발광 소자 및 그 제조방법 |
KR100675220B1 (ko) * | 2005-05-18 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | 질화물계 반도체 발광소자 |
JP5008911B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2012-08-22 | ローム株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
TWI321857B (en) * | 2006-07-21 | 2010-03-11 | Epistar Corp | A light emitting device |
JP2008244161A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toyoda Gosei Co Ltd | Iii族窒化物系化合物半導体発光素子の電極形成方法 |
CN101752477A (zh) * | 2008-11-28 | 2010-06-23 | 清华大学 | 发光二极管 |
CN114284413B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-04-11 | 江苏第三代半导体研究院有限公司 | 半导体器件的电极制作方法及半导体器件 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5455461A (en) * | 1992-09-21 | 1995-10-03 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having reformed pad |
US5814533A (en) * | 1994-08-09 | 1998-09-29 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and manufacturing method therefor |
US6268618B1 (en) * | 1997-05-08 | 2001-07-31 | Showa Denko K.K. | Electrode for light-emitting semiconductor devices and method of producing the electrode |
JP3462720B2 (ja) * | 1997-07-16 | 2003-11-05 | 三洋電機株式会社 | n型窒化物半導体の電極及び前記電極を有する半導体素子並びにその製造方法 |
US5920766A (en) * | 1998-01-07 | 1999-07-06 | Xerox Corporation | Red and blue stacked laser diode array by wafer fusion |
-
1998
- 1998-05-25 JP JP14307498A patent/JP3625377B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-05-19 US US09/313,970 patent/US6414339B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-06-07 US US10/163,428 patent/US6610589B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001308383A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 窒化物系半導体発光素子 |
JP4493153B2 (ja) * | 2000-04-19 | 2010-06-30 | シャープ株式会社 | 窒化物系半導体発光素子 |
WO2006013867A1 (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Showa Denko K.K. | Transparent electrode for semiconductor light-emitting device |
US7498611B2 (en) | 2004-08-05 | 2009-03-03 | Showa Denko K.K. | Transparent electrode for semiconductor light-emitting device |
US7491974B2 (en) | 2005-06-13 | 2009-02-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device |
WO2009154191A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 昭和電工株式会社 | 半導体発光素子、その電極並びに製造方法及びランプ |
JP2010028100A (ja) * | 2008-06-16 | 2010-02-04 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子、その電極並びに製造方法及びランプ |
US8569735B2 (en) | 2008-06-16 | 2013-10-29 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element, electrode and manufacturing method for the element, and lamp |
WO2009154409A3 (ko) * | 2008-06-18 | 2010-03-25 | 주식회사 에피밸리 | 반도체 발광소자 |
JP2014120542A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020145151A1 (en) | 2002-10-10 |
US6610589B2 (en) | 2003-08-26 |
JP3625377B2 (ja) | 2005-03-02 |
US6414339B1 (en) | 2002-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3625377B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JP4004378B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
US9099627B2 (en) | Method for producing group III nitride semiconductor light-emitting device | |
JP3917223B2 (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
JP2003347584A (ja) | 半導体発光素子 | |
WO2003023838A1 (fr) | Electrode n pour element a semiconducteur a compose realise a base de nitrure du groupe iii | |
US20110233603A1 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP3737226B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JPH08255926A (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JP2000091637A (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
JPH10303460A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
JP2005354040A (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JP3767863B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JPH10229219A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
JP3341576B2 (ja) | 3族窒化物化合物半導体発光素子 | |
TWI281758B (en) | Transparent positive electrode | |
JP3776538B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JP2002368270A (ja) | Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
JP2006024913A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用透光性正極および発光素子 | |
JP3713124B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JPH11204833A (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
JP5379703B2 (ja) | 紫外半導体発光素子 | |
JP3427732B2 (ja) | 窒化物半導体素子の製造方法 | |
JPH10173226A (ja) | 半導体発光素子 | |
US20070080365A1 (en) | Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, positive electrode for the device, light-emitting diode and lamp using the device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041008 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101210 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111210 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121210 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |