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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。
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
【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。
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。
【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。
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。
【０００３】この構造で、ｎ側電極２９は、たとえば特
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。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、ｎ側電
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。
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。
【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
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。
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。
【０００６】本発明の他の目的は、前述の電極構造を製
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。
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。
【０００７】本発明のさらに他の目的は、ボンディング
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。
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。
【０００８】
【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、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。
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。
【０００９】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。
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。
【００１０】この構造にすることにより、オーミックコ
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。
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。
【００１１】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。
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。
【００１２】本発明の半導体発光素子の製法は、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。
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。
【００１３】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。
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。
【００１４】
【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。
明の半導体発光素子について説明をする。
【００１５】本発明の半導体発光素子は、図１（ａ）〜
（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。
（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。
【００１６】基板１上に積層される半導体積層部１０
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。
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。
【００１７】本発明の半導体発光素子では、前述のよう
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。
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。
【００１８】ｐ側電極８は、ワイヤボンディングの際の
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。
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。
【００１９】拡散メタル層７は、活性層４で発光する光
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。
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。
【００２０】本発明の半導体発光素子によれば、チッ化
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。
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。
【００２１】つぎに、図１に示される半導体発光素子の
製法について、図２の工程図を参照しながら説明をす
る。
製法について、図２の工程図を参照しながら説明をす
る。
【００２２】まず、図２（ａ）に示されるように、有機
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。
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。
【００２３】ついで、反応ガスのＴＭＩをトリメチルア
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。
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。
【００２４】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。
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。
【００２５】その後、たとえば４００〜６００℃程度で
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。
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。
【００２６】その後、さらに全面にレジスト膜を設け、
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。
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。
【００２７】本発明の製法によれば、ボンディング用電
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。
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。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ｎ側電極のワイヤボン
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。
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。
【００２９】また、本発明の製法によれば、工程数を増
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。
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。
【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の半導体発光素子の製法の一実施形態の製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図３】従来の半導体発光素子の一例の断面説明図であ
る。
る。
１ 基板 ３ ｎ形層 ４ 活性層 ５ ｐ形層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 ９１ オーミックコンタクト用電極部 ９２ ボンディング用電極部
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 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340506A true JPH11340506A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3625377B2 JP3625377B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=15330318
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|---|---|---|---|
| JP14307498A Expired - Lifetime JP3625377B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 半導体発光素子 |
Country Status (2)
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| JP2014120542A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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| 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 |
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| KR100675220B1 (ko) * | 2005-05-18 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | 질화물계 반도체 발광소자 |
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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
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