[go: up one dir, main page]

JP2003051613A - Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element - Google Patents

Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element

Info

Publication number
JP2003051613A
JP2003051613A JP2002144923A JP2002144923A JP2003051613A JP 2003051613 A JP2003051613 A JP 2003051613A JP 2002144923 A JP2002144923 A JP 2002144923A JP 2002144923 A JP2002144923 A JP 2002144923A JP 2003051613 A JP2003051613 A JP 2003051613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
gallium nitride
compound semiconductor
heat treatment
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.)
Withdrawn
Application number
JP2002144923A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Kamimura
俊也 上村
Naoki Shibata
直樹 柴田
Jun Ito
潤 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Gosei Co Ltd filed Critical Toyoda Gosei Co Ltd
Priority to JP2002144923A priority Critical patent/JP2003051613A/en
Publication of JP2003051613A publication Critical patent/JP2003051613A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve characteristics in p-type resistance reduction of a GaN- based compound semiconductor and in alloying of an electrode. SOLUTION: In a manufacturing method for a light-emitting element provided with an n<+> layer 13 of GaN, a clad layer 14 of n-type GaN, a light-emitting layer 15, a clad layer 16 of AlGaN to which Mg is added, a contact layer 17 of GaN to which Mg is added, a light-transmissive electrode 18A, and an electrode 18B; a surface of the n<+> layer 13 is exposed by etching a part of a layer provided on the upper side of the n<+> layer 13, the light transmissive electrode 18A is formed on the contact layer 17, the electrode 18B is formed on the exposed surface of the n<+> layer 13, heat treatment is conducted in the range of 500 to 600 deg.C inside a gas containing at least oxygen, and the p-type resistance reduction and an alloying processing are simultaneously performed. Satisfactory low resistance is obtained even at a low temperature.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低抵抗なp型窒化ガリウ
ム系化合物半導体及びその半導体と電極とを有する素子
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low resistance p-type gallium nitride compound semiconductor and a method of manufacturing an element having the semiconductor and an electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、窒化ガリウム系化合物半導体はp
型不純物を添加しただけでは、低抵抗のp型伝導は得ら
れない。そこで、p型不純物を添加した後に電子線照射
を利用したp型低抵抗化(特開平2−257679
号)、熱アニールによるp型抵抗化(特開平5−183
189号)、又、このp型低抵抗化の熱アニールを電極
形成時の合金化と同一工程で行う(特開平8−5123
5号)ことが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, gallium nitride-based compound semiconductors are p-type.
Low resistance p-type conduction cannot be obtained only by adding a type impurity. Therefore, p-type impurities are added and then p-type resistance is reduced by utilizing electron beam irradiation (Japanese Patent Laid-Open No. 2-257679).
No.), p-type resistance by thermal annealing (Japanese Patent Laid-Open No. 5-183)
No. 189), and this thermal annealing for reducing the p-type resistance is performed in the same step as alloying at the time of forming electrodes (Japanese Patent Laid-Open No. 8-5123).
No. 5) is proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平5−
183189号公報に記載された熱アニールによる方法
では、図2に示すように、飽和した低抵抗値が得られる
実用温度は700℃以上が必要である。この半導体の電
極には以前より主としてアルミニウムが用いられている
が、700℃以上の温度で電極の合金化を行うと、アル
ミニウムが溶解しボール状に凝縮したり、表面状態が悪
化したりし、電極の接触抵抗の増大、ワイヤーボンディ
ング不良を引き起こす。
However, Japanese Unexamined Patent Publication No.
In the method by thermal annealing described in Japanese Patent No. 183189, as shown in FIG. 2, a practical temperature at which a saturated low resistance value is obtained needs to be 700 ° C. or higher. Aluminum has been mainly used for the electrode of this semiconductor for a long time, but when the electrode is alloyed at a temperature of 700 ° C. or higher, aluminum is melted and condensed into a ball shape, or the surface condition is deteriorated. This increases the contact resistance of the electrodes and causes wire bonding failure.

【0004】従って、電極の合金化のための熱処理は、
500〜600℃の比較的低温で行う必要がある。一
方、p型低抵抗化の熱処理は、500〜600℃の範囲
では、十分に低抵抗値が得られない。このため、p型低
抵抗化の熱処理工程と、電極の合金化の熱処理工程とを
別工程とする必要があった。
Therefore, the heat treatment for alloying the electrodes is
It needs to be performed at a relatively low temperature of 500 to 600 ° C. On the other hand, in the heat treatment for reducing the p-type resistance, a sufficiently low resistance value cannot be obtained in the range of 500 to 600 ° C. Therefore, it is necessary to separate the heat treatment step for reducing the p-type resistance and the heat treatment step for alloying the electrodes.

【0005】一方において、特開平8−51235号公
報においては、400〜800℃の範囲の熱処理によ
り、p型低抵抗化と電極の合金化の処理を同時に行うこ
とが提案されている。しかし、電極の合金化が良好に行
われる低温領域では、p型低抵抗化が十分ではなく、p
型低抵抗化が十分に行われる高温領域では、電極の合金
化が良好に行われず、接触抵抗が大きくなったりオーミ
ック性が良くないという問題がある。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-51235 proposes that heat treatment in the range of 400 to 800 ° C. simultaneously performs the treatment for lowering the p-type resistance and alloying the electrodes. However, in the low temperature region where the alloying of the electrode is favorably performed, the p-type resistance reduction is not sufficient, and p
In a high temperature region where the resistance of the die is sufficiently lowered, the electrodes are not well alloyed, and there are problems that the contact resistance becomes large and the ohmic property is not good.

【0006】そこで、本発明の目的は、窒化ガリウム系
化合物半導体のp型低抵抗化において、飽和した低抵抗
値がより低温において実現できるようにすることであ
る。又、他の目的は、p型低抵抗化をより低温で実現可
能とすることで、p型低抵抗化と電極の合金化のための
熱処理工程を同一工程としても、十分なp型低抵抗化と
接触抵抗の小さなオーミック性の良好な電極を得ること
ができるようにすることである。
Therefore, an object of the present invention is to realize a saturated low resistance value at a lower temperature in reducing the p-type resistance of a gallium nitride compound semiconductor. Another object is to realize p-type resistance reduction at a lower temperature, so that even if the heat treatment steps for p-type resistance reduction and electrode alloying are performed in the same step, sufficient p-type resistance reduction is achieved. It is to make it possible to obtain an electrode having a good ohmic property with a small resistance and contact resistance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、p型窒化
ガリウム系化合物半導体を製造する方法において、p型
不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体を少な
くとも酸素を含むガス中において、熱処理することを特
徴とする。又、第2の発明は、p型窒化ガリウム系化合
物半導体層とその半導体層に対する電極とを有する素子
の製造方法において、p型不純物の添加された窒化ガリ
ウム系化合物半導体層を形成し、この窒化ガリウム系化
合物半導体層上に電極を形成し、その電極の形成された
窒化ガリウム系化合物半導体層を少なくとも酸素を含む
ガス中において、熱処理することを特徴とする。さら
に、第3の発明は、p型窒化ガリウム系化合物半導体層
と、n型窒化ガリウム系化合物半導体層とを有する素子
の製造方法において、p型不純物の添加された窒化ガリ
ウム系化合物半導体層に第1電極を形成し、n型窒化ガ
リウム系化合物半導体層に第2電極を形成した後、少な
くとも酸素を含むガス中において、熱処理することを特
徴とする。尚、窒化ガリウム系化合物半導体とは、GaN
を基礎として、Gaの一部をIn、Al等の3族元素と置換し
た化合物である。一例として、一般式、(AlxGa1-x)yIn
1-yN(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1)の4元系の窒化ガリウム系
化合物半導体で表すことができる。
According to a first aspect of the present invention, in a method for producing a p-type gallium nitride compound semiconductor, a p-type impurity-added gallium nitride compound semiconductor is heat-treated in a gas containing at least oxygen. It is characterized by doing. The second invention is a method of manufacturing an element having a p-type gallium nitride compound semiconductor layer and an electrode for the semiconductor layer, wherein a gallium nitride compound semiconductor layer to which a p-type impurity is added is formed and An electrode is formed on the gallium compound semiconductor layer, and the gallium nitride compound semiconductor layer having the electrode formed thereon is heat-treated in a gas containing at least oxygen. Further, a third invention is a method for manufacturing an element having a p-type gallium nitride compound semiconductor layer and an n-type gallium nitride compound semiconductor layer, wherein the gallium nitride compound semiconductor layer to which a p-type impurity is added is provided. One of the features is that after one electrode is formed and the second electrode is formed on the n-type gallium nitride-based compound semiconductor layer, heat treatment is performed in a gas containing at least oxygen. In addition, gallium nitride-based compound semiconductor is GaN
Is a compound in which a part of Ga is replaced with a Group 3 element such as In and Al. As an example, the general formula, (Al x Ga 1-x ) y In
It can be represented by a quaternary gallium nitride-based compound semiconductor of 1-y N (0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1).

【0008】又、上記の全発明において、酸素を含むガ
スとしては、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の少なくとも1種又はこれらの混合ガスを用い
ることができる。又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、
NO2 、又は、H2O の少なくとも1種と不活性ガスとの混
合ガス、又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、又
は、H2O の混合ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いる
ことができる。要するに酸素を含むガスは、酸素原子、
酸素原子を有する分子のガスの意味である。
In all the above inventions, the oxygen-containing gas may be at least one of O 2 , O 3 , CO, CO 2 , NO, N 2 O, NO 2 or H 2 O, or a combination thereof. Mixed gases can be used. Or, O 2 , O 3 , CO, CO 2 , NO, N 2 O,
NO 2 or a mixed gas of at least one of H 2 O and an inert gas, or a mixture of O 2 , O 3 , CO, CO 2 , NO, N 2 O, NO 2 or H 2 O A mixed gas of a gas and an inert gas can be used. In short, a gas containing oxygen is an oxygen atom,
It means a gas of a molecule having oxygen atoms.

【0009】熱処理時の雰囲気の圧力は、熱処理温度に
おいて、窒化ガリウム系化合物半導体が熱分解しない圧
力以上であれば良い。酸素を含むガスは、O2ガスだけを
用いた場合には、窒化ガリウム系化合物半導体の分解圧
以上の圧力で導入すれば良く、他の不活性ガスと混合し
た状態で用いた場合には、全ガスを窒化ガリウム系化合
物半導体の分解圧以上の圧力とし、O2ガスは全ガスに対
して10-6程度以上の割合を有しておれば十分である。
要するに、酸素を含むガスは、後述する理由により極微
量存在すれば十分である。尚、酸素を含むガスの導入量
の上限値は、p型低抵抗化及び電極合金化の特性から
は、特に、制限されるものではない。要は、製造が可能
である範囲まで使用できる。
The pressure of the atmosphere during the heat treatment may be higher than the pressure at which the gallium nitride compound semiconductor is not thermally decomposed at the heat treatment temperature. The gas containing oxygen, when using only O 2 gas, may be introduced at a pressure equal to or higher than the decomposition pressure of the gallium nitride-based compound semiconductor, and when used in a state of being mixed with another inert gas, It suffices that all gases have a pressure not lower than the decomposition pressure of the gallium nitride-based compound semiconductor and that the O 2 gas has a ratio of about 10 −6 or more with respect to all gases.
In short, it is sufficient that the gas containing oxygen exists in an extremely small amount for the reason described below. The upper limit of the amount of the gas containing oxygen introduced is not particularly limited in view of the p-type resistance reduction and the electrode alloying characteristics. In short, it can be used to the extent that it can be manufactured.

【0010】又、熱処理に関しては、最も望ましくは、
500〜600℃である。後述するように、500℃以
上の温度で、抵抗率が完全に飽和した低抵抗のp型窒化
ガリウム系化合物半導体を得ることができる。又、60
0℃以下の温度において、電極の合金化処理を良好に行
うことができる。又、望ましい温度範囲は、450〜6
50℃、400〜600℃、400〜700℃である。
温度が低い程、p型抵抗率が大きくなり、温度が高い程
電極の特性が悪くなると共に結晶の熱劣化を生ずる可能
性がある。
Regarding heat treatment, most preferably,
It is 500-600 degreeC. As will be described later, it is possible to obtain a low-resistance p-type gallium nitride-based compound semiconductor whose resistivity is completely saturated at a temperature of 500 ° C. or higher. Also, 60
At a temperature of 0 ° C. or lower, the electrode alloying treatment can be favorably performed. Also, the desirable temperature range is 450 to 6
It is 50 degreeC, 400-600 degreeC, 400-700 degreeC.
The lower the temperature, the higher the p-type resistivity, and the higher the temperature, the worse the characteristics of the electrode and the more likely the crystal is thermally deteriorated.

【0011】又、第1電極は、コバルト(Co)合金、又は
パラジウム(Pd)、又はパラジウム(Pd)合金から成り、透
光性並びにオーミック特性を有する金属層を有すること
が望ましい。この場合において、コバルト(Co)合金から
成る金属層は、コバルト(Co)から成る第1の金属層と該
第1の金属層上に積層された金(Au)から成る第2の金属
層、若しくは金(Au)から成る第1の金属層と該第1の金
属層上に積層されたコバルト(Co)から成る第2の金属
層、又はコバルト(Co)と金(Au)との合金層が、熱処理に
より合金化された層である。又は、コバルト(Co)合金か
ら成る金属層は、コバルト(Co)から成る第1の金属層
と、該第1の金属層上に積層された2族元素から成る第
2の金属層と、該第2の金属層上に積層された金(Au)か
ら成る第3の金属層とが、熱処理により合金化された層
である。さらに、パラジウム(Pd)合金から成る金属層
は、パラジウム(Pd)から成る第1の金属層と、該第1の
金属層上に積層された金(Au)から成る第2の金属層、若
しくは金(Au)から第1の金属層と、該第1の金属層上に
積層されたパラジウム(Pd)から成る第2の金属層とが、
熱処理により合金化された層である。又、第1電極とし
て、ニッケル(Ni)から成る第1の金属層とその上の金(A
u)から成る第2の金属層とが熱処理により合金化された
層とすることも可能である。上記の第1電極の材料は、
p型窒化ガリウム系化合物半導体に対する接触抵抗、発
光パターン、特性の経年変化、接合強度、オーミック性
の観点から、それらの特性が良好となる観点から選択さ
れた。
The first electrode is preferably made of cobalt (Co) alloy, palladium (Pd), or palladium (Pd) alloy, and preferably has a metal layer having translucency and ohmic characteristics. In this case, the metal layer made of a cobalt (Co) alloy is a first metal layer made of cobalt (Co) and a second metal layer made of gold (Au) laminated on the first metal layer, Alternatively, a first metal layer made of gold (Au) and a second metal layer made of cobalt (Co) laminated on the first metal layer, or an alloy layer of cobalt (Co) and gold (Au) Is a layer alloyed by heat treatment. Alternatively, the metal layer made of a cobalt (Co) alloy includes a first metal layer made of cobalt (Co), a second metal layer made of a Group 2 element laminated on the first metal layer, The third metal layer made of gold (Au) laminated on the second metal layer is a layer alloyed by heat treatment. Further, the metal layer made of a palladium (Pd) alloy includes a first metal layer made of palladium (Pd) and a second metal layer made of gold (Au) laminated on the first metal layer, or A first metal layer made of gold (Au) and a second metal layer made of palladium (Pd) laminated on the first metal layer;
It is a layer alloyed by heat treatment. As the first electrode, the first metal layer made of nickel (Ni) and the gold (A
It is also possible that the second metal layer of u) is alloyed by heat treatment. The material of the first electrode is
It was selected from the viewpoint of improving the characteristics from the viewpoints of contact resistance to the p-type gallium nitride-based compound semiconductor, light emission pattern, aging of characteristics, junction strength, and ohmic characteristics.

【0012】又、第2電極はアルミニウム(Al)、又は、
アルミニウム合金から成ることが望ましい。これは、n
型窒化ガリウム系化合物半導体に対する接触抵抗、オー
ミック性の点から選択された。
The second electrode is aluminum (Al), or
It is preferably composed of an aluminum alloy. This is n
Type gallium nitride based compound semiconductor was selected in terms of contact resistance and ohmic contact.

【0013】[0013]

【発明の作用及び効果】請求項1の発明においては、熱
処理の雰囲気ガスに、酸素を含むガスを用いた結果、よ
り低温においてp型低抵抗の窒化ガリウム系化合物半導
体を得ることができた。後述するように、500℃以上
で抵抗値が低い状態で飽和した。又、約400℃から抵
抗値の減少傾向が見られ、450℃においては、抵抗値
は、400℃の場合の約1/2程度の値に減少した。
In the invention of claim 1, as a result of using the gas containing oxygen as the atmosphere gas for the heat treatment, the p-type low resistance gallium nitride compound semiconductor can be obtained at a lower temperature. As described later, it saturates at a temperature of 500 ° C. or higher in a low resistance value. Further, the resistance value tended to decrease from about 400 ° C., and at 450 ° C., the resistance value decreased to about a half of that at 400 ° C.

【0014】請求項2、3においては、上記のようによ
り低温において、実用上用いることができる抵抗値の低
い飽和が得られるので、p型化のための熱処理と、電極
の合金化のための熱処理とを同一工程で、実施できる。
この結果、素子の製造工程が簡略化される。又、低温で
熱処理できる結果、素子への熱劣化が緩和される。
According to the second and third aspects of the present invention, at a lower temperature as described above, a saturation having a low resistance value that can be practically used can be obtained. Therefore, heat treatment for p-type conversion and alloying for electrodes are performed. The heat treatment can be performed in the same step.
As a result, the manufacturing process of the device is simplified. Further, as a result of heat treatment at a low temperature, thermal deterioration of the element is alleviated.

【0015】酸素を含むガス中で熱処理する場合には、
より低温で低抵抗化する理由として、本願発明者らは次
のように考えた。即ち、窒化ガリウム系化合物半導体が
Mg等のp型不純物を添加しただけでは、p型低抵抗が得
られない理由として、p型不純物原子と水素原子とが結
合しているために、p型不純物原子がアクセプタとして
機能しないと考えられるている。そこで、このp型不純
物原子と結合している水素原子を外に取り出せば、アク
セプタとして機能すると考えられる。そのために、酸素
を含むガス中で熱処理をすることで、酸素が水素原子と
の解離を触媒的に促進させ、その結果、より低温から抵
抗率の低下が見られると考えられる。
When heat treatment is performed in a gas containing oxygen,
The inventors of the present application considered the following as a reason for lowering the resistance at lower temperatures. That is, gallium nitride-based compound semiconductor
The reason why the p-type low resistance cannot be obtained only by adding the p-type impurity such as Mg is that the p-type impurity atom does not function as an acceptor because the p-type impurity atom and the hydrogen atom are bonded. Is being used. Therefore, it is considered that if the hydrogen atom bonded to the p-type impurity atom is taken out, it will function as an acceptor. Therefore, it is considered that by heat treatment in a gas containing oxygen, oxygen catalytically promotes dissociation with hydrogen atoms, and as a result, the resistivity decreases from a lower temperature.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。 p型低抵抗化方法の実施例 図1に示す構造の試料を多数準備した。試料は、サファ
イア基板1上に、順次、50nmのAlN バッファ層2、
膜厚約4.0μm、電子濃度2×1018/cm3、シリコン
濃度4×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る
n-GnN 層3、マグネシウム(Mg)濃度5×1019/cm3のp-
GaN 層4が形成されたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on specific embodiments. The present invention is not limited to the examples below. Example of p-type low resistance method A large number of samples having the structure shown in FIG. 1 were prepared. The sample is a 50 nm AlN buffer layer 2 on a sapphire substrate 1,
Consists of silicon (Si) -doped GaN with a film thickness of about 4.0 μm, electron concentration of 2 × 10 18 / cm 3 and silicon concentration of 4 × 10 18 / cm 3.
n-GnN layer 3, magnesium (Mg) concentration of 5 × 10 19 / cm 3 p-
The GaN layer 4 is formed.

【0017】この試料の製造方法は、後述する発光素子
の製造方法と同様に、有機金属気相成長法(以下MOV
PE)による気相成長により製造された。用いられたガ
スは、アンモニア(NH3) 、キャリアガス(H2,N2) 、トリ
メチルガリウム(Ga(CH3)3)(以下「TMG 」と記す)、ト
リメチルアルミニウム(Al(CH3)3)(以下「TMA 」と記
す)、シラン(SiH4)と、シクロペンタジエニルマグネシ
ウム(Mg(C5H5)2) (以下「CP2Mg 」と記す)である。
The method for manufacturing this sample is similar to the method for manufacturing a light emitting device described later, and is a metal organic chemical vapor deposition method (hereinafter MOV).
Manufactured by vapor phase epitaxy with PE). The gas used was ammonia (NH 3 ), carrier gas (H 2 , N 2 ), trimethylgallium (Ga (CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMG”), trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ) (Hereinafter referred to as “TMA”), silane (SiH 4 ), and cyclopentadienyl magnesium (Mg (C 5 H 5 ) 2 ) (hereinafter referred to as “CP 2 Mg”).

【0018】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
a面を主面とした単結晶のサファイア基板1をMOVP
E装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でH2を流速2liter/分で約30分間反応室に流
しながら温度1100℃でサファイア基板1をベーキン
グした。
First, the single crystal sapphire substrate 1 whose main surface is the a-plane cleaned by organic cleaning and heat treatment is MOVP.
E Attach to the susceptor placed in the reaction chamber of the device. Next, the sapphire substrate 1 was baked at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 at a flow rate of 2 liter / min into the reaction chamber at normal pressure for about 30 minutes.

【0019】次に、温度を400℃まで低下させて、H2
を20liter/分、NH3 を10liter/分、TMA を1.8×
10-5モル/分で約1.5分間供給してAlN のバッファ
層2を約50nmの厚さに形成した。
Next, the temperature is lowered to 400 ° C. and H 2
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMA 1.8 ×
The buffer layer 2 made of AlN 3 was formed at a thickness of about 50 nm by supplying at 10 −5 mol / min for about 1.5 minutes.

【0020】次に、サファイア基板1の温度を1150
℃に保持し、H2を20liter/分、NH 3 を10liter/分、
TMG を1.7×10-4モル/分、H2ガスにより0.86
ppmに希釈されたシランを20×10-8モル/分で4
0分間供給し、膜厚約4.0μm、電子濃度2×1018
/cm3、シリコン濃度4×1018/cm3のn-GaN 層3を形成
した。
Next, the temperature of the sapphire substrate 1 is set to 1150.
Hold at ℃, H220 liter / min, NH 310 liter / min,
1.7 x 10 TMG-FourMol / min, H20.86 by gas
20x10 silane diluted to ppm-84 at mol / min
Supply for 0 minutes, film thickness about 4.0 μm, electron concentration 2 × 1018
/cm3, Silicon concentration 4 × 1018/cm3The n-GaN layer 3 of
did.

【0021】次に、サファイア基板1の温度を1100
℃に保持し、N2又はH2を10liter/分、NH3 を10lite
r/分、TMG を1.7×10-4モル/分、CP2Mg を2×1
-5モル/分で40分間供給して、膜厚約4.0μm、
マグネシウム(Mg)濃度5×1019/cm3のp-GaN 層4を形
成した。
Next, the temperature of the sapphire substrate 1 is set to 1100.
℃ to retain, N 2 or H 2 10liter / min, 10Lite the NH 3
r / min, TMG 1.7 × 10 -4 mol / min, CP 2 Mg 2 × 1
It is supplied at 0 -5 mol / min for 40 minutes to obtain a film thickness of about 4.0 μm,
A p-GaN layer 4 having a magnesium (Mg) concentration of 5 × 10 19 / cm 3 was formed.

【0022】このような試料を多数準備して、1気圧の
酸素ガス雰囲気中(O2のみ存在) において各温度におい
て熱処理を20分間実施した。この時のp-GaN 層4に針
電極を立てて8Vの電圧を印加した時に流れる電流値と
熱処理温度との関係を測定した。一方、比較例として、
従来のように、1気圧の窒素ガス雰囲気中(N2 のみ存
在) で同様に熱処理した試料について、同様に電流値と
熱処理温度との関係を測定した。抵抗値を算出し、熱処
理温度と抵抗値の関係を図2に示す。
A large number of such samples were prepared, and heat treatment was carried out for 20 minutes at each temperature in an oxygen gas atmosphere at 1 atm (only O 2 was present). At this time, a needle electrode was erected on the p-GaN layer 4 and the relationship between the current value flowing when a voltage of 8 V was applied and the heat treatment temperature was measured. On the other hand, as a comparative example,
As in the conventional case, the relationship between the current value and the heat treatment temperature was similarly measured for the sample that was similarly heat treated in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (only N 2 was present). The resistance value was calculated, and the relationship between the heat treatment temperature and the resistance value is shown in FIG.

【0023】図2から次のことが理解される。1)酸素
雰囲気で熱処理しても、窒素雰囲気で熱処理しても、抵
抗低下率(熱処理前抵抗値/熱処理後抵抗値)は共に10
4 である。即ち、熱処理により低下する抵抗率の飽和値
に差は見られない。2)酸素雰囲気で熱処理した方が、
窒素雰囲気で熱処理する場合に比べて、より低い温度か
ら低い抵抗値の飽和が得られる。3)酸素雰囲気で熱処
理した方が、窒素雰囲気で熱処理する場合に比べて、熱
処理温度に対する抵抗率の変化が急激である。4)酸素
雰囲気での熱処理では、500℃において低い抵抗値の
飽和が得られるが、窒素雰囲気での熱処理では、500
℃において抵抗変化率は10程度である。よって、500
℃において、酸素雰囲気での熱処理の方が、窒素雰囲気
での熱処理よりも103 倍だけ抵抗率が小さくなってい
る。5)400℃での熱処理では、酸素雰囲気でも窒素
雰囲気でも抵抗率の低下はほとんどみられず、その温度
以上の熱処理で抵抗率の低下が見られる。
The following can be understood from FIG. 1) The resistance reduction rate (resistance value before heat treatment / resistance value after heat treatment) is 10 both in heat treatment in oxygen atmosphere and heat treatment in nitrogen atmosphere.
Is 4 . That is, there is no difference in the saturation value of the resistivity which decreases due to the heat treatment. 2) It is better to heat-treat in an oxygen atmosphere
As compared with the case of performing heat treatment in a nitrogen atmosphere, saturation of a low resistance value can be obtained from a lower temperature. 3) When the heat treatment is performed in an oxygen atmosphere, the change in resistivity with respect to the heat treatment temperature is more rapid than when heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere. 4) Heat treatment in an oxygen atmosphere gives a low resistance saturation at 500 ° C., but heat treatment in a nitrogen atmosphere gives a saturation of 500.
The resistance change rate is about 10 at ℃. Therefore, 500
At ° C, the heat treatment in the oxygen atmosphere has a resistivity 10 3 times smaller than that in the nitrogen atmosphere. 5) In the heat treatment at 400 ° C., there is almost no decrease in the resistivity in the oxygen atmosphere or the nitrogen atmosphere, and the decrease in the resistivity is seen in the heat treatment at that temperature or higher.

【0024】以上のことから、酸素雰囲気中では400
℃以上の温度で熱処理をすることで抵抗率を低下させる
ことができ、望ましくは、500℃以上での熱処理によ
り、完全に低い抵抗値の飽和を得ることができる。
From the above, 400 in an oxygen atmosphere
The resistivity can be lowered by performing the heat treatment at a temperature of ℃ or more, and desirably, the saturation of the resistance value can be completely lowered by the heat treatment at a temperature of 500 ℃ or more.

【0025】次に、酸素ガスの圧力と抵抗率との関係を
測定した。温度800℃において、酸素ガスの各圧力に
おいて、熱処理をした後、p-GaN 層4に針電極を立てて
8Vの電圧を印加した時に流れる電流値と酸素ガス圧力
との関係を測定した結果を図3に示す。
Next, the relationship between the pressure of oxygen gas and the resistivity was measured. After the heat treatment was performed at a temperature of 800 ° C. under each pressure of oxygen gas, a needle electrode was erected on the p-GaN layer 4 and the relationship between the current value flowing when the voltage of 8 V was applied and the oxygen gas pressure was measured. As shown in FIG.

【0026】この測定結果から次のことが理解される。
1)酸素ガス圧力が3〜30Pa程度の範囲において、抵
抗値の急激な低下が見られる。2)酸素ガス圧力が約1
00Pa以上において、低い抵抗値の飽和が得られる。
From the measurement results, the following can be understood.
1) When the oxygen gas pressure is in the range of about 3 to 30 Pa, the resistance value suddenly decreases. 2) Oxygen gas pressure is about 1
A saturation of a low resistance value can be obtained at 00 Pa or more.

【0027】以上のことから、酸素が抵抗値を効果的に
低下させるのに寄与していることが理解される。酸素ガ
ス圧力は3Pa以上あれば抵抗率の低下に効果があり、望
ましくは、30Pa以上、さらに望ましくは100Paであ
る。
From the above, it is understood that oxygen contributes to effectively lower the resistance value. If the oxygen gas pressure is 3 Pa or more, it is effective in reducing the resistivity, and is preferably 30 Pa or more, more preferably 100 Pa.

【0028】次に、温度600℃で、酸素ガスと窒素ガ
スとの混合ガス雰囲気(1気圧)で熱処理をした場合の
酸素ガス分圧に対する抵抗値の変化特性を上述と同様に
して測定した。比較のために酸素ガスだけで熱処理した
場合の圧力と抵抗値の変化特性も合わせて測定した。そ
の結果を図4に示す。酸素ガス分圧が約10Pa以上にお
いて、低い抵抗率が得られていることが分かる。又、3
0Pa以上において、完全には、100Pa以上において、
抵抗値は飽和していることが分かる。このことから、酸
素ガスと他のガスとの混合ガスを用いる場合には、抵抗
値の低下に効果がある酸素ガスの分圧は10Pa以上、望
ましくは30Pa以上、更に望ましくは100Pa以上であ
る。
Next, the change characteristic of the resistance value with respect to the partial pressure of oxygen gas when heat-treated at a temperature of 600 ° C. in a mixed gas atmosphere of oxygen gas and nitrogen gas (1 atm) was measured in the same manner as described above. For comparison, the change characteristics of pressure and resistance when heat-treated only with oxygen gas were also measured. The result is shown in FIG. It can be seen that a low resistivity is obtained when the oxygen gas partial pressure is about 10 Pa or more. Again 3
At 0 Pa or more, completely at 100 Pa or more,
It can be seen that the resistance value is saturated. From this, when a mixed gas of oxygen gas and another gas is used, the partial pressure of oxygen gas, which is effective in reducing the resistance value, is 10 Pa or more, preferably 30 Pa or more, and more preferably 100 Pa or more.

【0029】上記の全ての特性に関し、(AlxGa1-x)yIn
1-yN(0 ≦x,y≦1)の窒化ガリウム系化合物半導体にMg
をドープした層についても同様な結果が得られた。酸素
は、Mgと結合したH 原子を取り除き、Mg原子を活性化さ
せるものと解釈される。よって、Mgと結合したH 原子と
結合し得る酸素(0) 原子を含むガスであれば、純粋ガス
の他、他のガス、例えば、不活性ガス等との混合ガスで
も同様な効果を奏する。
For all the above properties, (Al x Ga 1-x ) y In
Mg in 1-y N (0 ≤ x, y ≤ 1) gallium nitride compound semiconductor
Similar results were obtained for layers doped with. Oxygen is taken to remove the H 2 atom bound to Mg and activate the Mg atom. Therefore, as long as it is a gas containing oxygen (0) atoms that can bond with H 2 atoms bonded to Mg, the same effect can be obtained with pure gas as well as other gases, for example, a mixed gas with an inert gas or the like.

【0030】次に、上記のp型低抵抗化法を用いた発光
素子の製造方法について説明する。図5はサファイア基
板1の上に形成されたGaN 系化合物半導体で形成された
発光素子100の模式的な構成断面図である。サファイ
ア基板10の上に AlNから成るバッファ層12が設けら
れ、その上にシリコン(Si)ドープGaN から成る高キャリ
ア濃度n+ 層13が形成されている。この高キャリア濃
度n+ 層13の上に厚さシリコン(Si)ドープn型GaN か
ら成るクラッド層14が形成されている。
Next, a method of manufacturing a light emitting device using the above p-type resistance lowering method will be described. FIG. 5 is a schematic structural sectional view of a light emitting device 100 formed of a GaN-based compound semiconductor formed on the sapphire substrate 1. A buffer layer 12 made of AlN is provided on a sapphire substrate 10, and a high carrier concentration n + layer 13 made of silicon (Si) -doped GaN is formed thereon. A cladding layer 14 made of silicon (Si) -doped n-type GaN is formed on the high carrier concentration n + layer 13.

【0031】そして、クラッド層14の上に厚さ35Å
のGaN から成るバリア層151と厚さ35ÅのIn0.20Ga
0.80N から成る井戸層152で構成された多重量子井戸
構造(MQW)の発光層5が形成されている。バリア層
151は6層、井戸層152は5層である。発光層15
の上にはp型Al0.15Ga0.95N から成るクラッド層16が
形成されている。さらに、クラッド層16の上にはp型
GaN から成るコンタクト層17が形成されている。
Then, a thickness of 35Å is formed on the clad layer 14.
Barrier layer 151 made of GaN and In 0.20 Ga with a thickness of 35Å
A light emitting layer 5 having a multiple quantum well structure (MQW) composed of a well layer 152 of 0.80 N is formed. The barrier layer 151 has 6 layers and the well layer 152 has 5 layers. Light emitting layer 15
A clad layer 16 made of p-type Al 0.15 Ga 0.95 N is formed on the upper surface. Further, on the clad layer 16, p-type
A contact layer 17 made of GaN is formed.

【0032】又、コンタクト層17の上には金属蒸着に
よる透光性の電極18Aが、n+ 層3の上に電極18B
が形成されている。透光性の電極18Aは、コンタクト
層17に接合する厚さ40Åのコバルト(Co)と、コバル
ト(Co)に接合する厚さ60Å金(Au)などの後述の金属元
素とで構成されている。電極18Bは厚さ200Åのバ
ナジウム(V) と厚さ1.8μmのアルミニウム(Al)又は
アルミニウム合金で構成されている。
On the contact layer 17, a light-transmitting electrode 18A formed by metal vapor deposition and on the n + layer 3 an electrode 18B.
Are formed. The translucent electrode 18A is composed of cobalt (Co) having a thickness of 40 Å which is bonded to the contact layer 17 and metal elements described later such as 60 Å gold (Au) which is bonded to the cobalt (Co). . The electrode 18B is composed of vanadium (V) having a thickness of 200Å and aluminum (Al) or an aluminum alloy having a thickness of 1.8 μm.

【0033】次に、この発光素子100の製造方法につ
いて説明する。上記発光素子100は、有機金属気相成
長法(以下MOVPE)による気相成長により製造され
た。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガ
ス(H2,N2) 、TMG 、TMA 、トリメチルインジウム(In(CH
3)3)(以下「TMI 」と記す)、シラン(SiH4)とCP2Mg で
ある。
Next, a method of manufacturing the light emitting device 100 will be described. The light emitting device 100 was manufactured by vapor phase growth by a metal organic vapor phase epitaxy method (hereinafter, MOVPE). The gas used was ammonia (NH 3 ), carrier gas (H 2 , N 2 ), TMG, TMA, trimethylindium (In (CH
3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMI”), silane (SiH 4 ) and CP 2 Mg.

【0034】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
a面を主面とした単結晶のサファイア基板10をMOV
PE装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でH2を流速2liter/分で約30分間反応室に流
しながら温度1100℃でサファイア基板10をベーキ
ングした。
First, the MOV is performed on the single crystal sapphire substrate 10 whose main surface is the a-plane, which has been cleaned by organic cleaning and heat treatment.
It is attached to the susceptor placed in the reaction chamber of the PE device. Next, the sapphire substrate 10 was baked at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 into the reaction chamber at a flow rate of 2 liter / min for about 30 minutes under normal pressure.

【0035】次に、温度を400℃まで低下させて、H2
を20liter/分、NH3 を10liter/分、TMA を1.8×
10-5モル/分で約1分間供給してAlN のバッファ層1
2を約25nmの厚さに形成した。次に、サファイア基
板10の温度を1150℃に保持し、H2を20liter/
分、NH3 を10liter/分、TMG を1.7×10-4モル/
分、H2ガスにより0.86ppmに希釈されたシランを
20×10-8モル/分で40分間供給し、膜厚約4.0
μm、電子濃度2×1018/cm3、シリコン濃度4×10
18/cm3のGaN から成る高キャリア濃度n+ 層13を形成
した。
Next, the temperature is lowered to 400 ° C. and H 2 is added.
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMA 1.8 ×
AlN buffer layer 1 supplied at 10 -5 mol / min for about 1 minute
2 was formed to a thickness of about 25 nm. Next, the temperature of the sapphire substrate 10 is maintained at 1150 ° C., and H 2 is set to 20 liter /
Min, NH 3 10 liter / min, TMG 1.7 × 10 -4 mol / min
Silane diluted to 0.86 ppm with H 2 gas at 20 × 10 −8 mol / min for 40 minutes to obtain a film thickness of about 4.0.
μm, electron concentration 2 × 10 18 / cm 3 , silicon concentration 4 × 10
A high carrier concentration n + layer 13 composed of 18 / cm 3 GaN was formed.

【0036】次に、サファイア基板10の温度を115
0℃に保持し、N2又はH2を10liter/分、NH3 を10li
ter/分、TMG を1.12×10-4モル/分、TMA を0.
47×10-4モル/分、H2ガスにより0.86ppmに
希釈されたシランを5×10 -9モル/分で60分間供給
して、膜厚約0.5μm、電子濃度1×1018/cm3、シ
リコン濃度2×1018/cm3のGaN から成るクラッド層1
4を形成した。
Next, the temperature of the sapphire substrate 10 is set to 115.
Hold at 0 ℃, N2Or H210 liter / min, NH310 li
ter / min, TMG 1.12 × 10-FourMol / min, TMA of 0.
47 x 10-FourMol / min, H20.86ppm by gas
5x10 diluted silane -9Supply for 60 minutes at mol / min
Then, the film thickness is about 0.5 μm and the electron concentration is 1 × 10.18/cm3, Shi
Recon concentration 2 × 1018/cm3Clad layer 1 of GaN
4 was formed.

【0037】上記のクラッド層14を形成した後、続い
て、N2又はH2を20liter/分、NH3を10liter/分、TMG
を2.0×10-4モル/分で1分間供給して、膜厚約
35ÅのGaN から成るバリア層151を形成した。次
に、N2又はH2、NH3 の供給量を一定として、TMG を7.
2×10-5モル/分、TMI を0.19×10-4モル/分
で1分間供給して、膜厚約35ÅのIn0.20Ga0.80N から
成る井戸層152を形成した。さらに、バリア層151
と井戸層152を同一条件で5周期形成し、その上にGa
N から成るバリア層151を形成した。このようにして
5周期のMQW構造の発光層15を形成した。
After the cladding layer 14 is formed, N 2 or H 2 is added at 20 liter / min, NH 3 is added at 10 liter / min, and TMG is added.
Was supplied at 2.0 × 10 −4 mol / min for 1 minute to form a barrier layer 151 made of GaN with a film thickness of about 35 Å. Next, TMG was set to 7. with constant supply of N 2 or H 2 and NH 3 .
2 × 10 −5 mol / min and TMI of 0.19 × 10 −4 mol / min were supplied for 1 minute to form a well layer 152 made of In 0.20 Ga 0.80 N with a film thickness of about 35 Å. Further, the barrier layer 151
And well layer 152 are formed under the same conditions for 5 periods, and Ga
A barrier layer 151 made of N 2 was formed. In this way, the light emitting layer 15 having the MQW structure of 5 cycles was formed.

【0038】次に、サファイア基板10の温度を110
0℃に保持し、N2又はH2を10liter/分、NH3 を10li
ter/分、TMG を1.0×10-4モル/分、TMA を1.0
×10-4モル/分、CP2Mg を2×10-5モル/分で3分
間供給して、膜厚約50nm、マグネシウム(Mg)濃度5
×1019/cm3のマグネシウム(Mg)をドープしたp型Al
0.15Ga0.85N から成るクラッド層71を形成した。
Next, the temperature of the sapphire substrate 10 is set to 110.
Hold at 0 ℃, N2Or H210 liter / min, NH310 li
ter / min, TMG 1.0 × 10-FourMol / min, TMA 1.0
× 10-FourMol / min, CP22 x 10 Mg-Five3 minutes at mol / min
Supplying for 50nm, magnesium (Mg) concentration 5
× 1019/cm3P-type Al doped with magnesium (Mg)
0.15Ga0.85A cladding layer 71 made of N 2 was formed.

【0039】次に、サファイア基板10の温度を110
0℃に保持し、N2又はH2を20liter/分、NH3 を10li
ter/分、TMG を1.12×10-4モル/分、CP2Mg を2
×10-5モル/分で30秒間供給して、膜厚約100n
m、マグネシウム(Mg)濃度5×1019/cm3のマグネシウ
ム(Mg)をドープしたp型GaN から成るコンタクト層17
を形成した。
Next, the temperature of the sapphire substrate 10 is set to 110.
Held in 0 ° C., N 2 or H 2 20liter / min, 10Li and NH 3
ter / min, TMG 1.12 × 10 −4 mol / min, CP 2 Mg 2
A film thickness of about 100n is obtained by supplying it at × 10 -5 mol / min for 30 seconds.
m, a contact layer 17 made of p-type GaN doped with magnesium (Mg) having a magnesium (Mg) concentration of 5 × 10 19 / cm 3.
Was formed.

【0040】次に、コンタクト層17の上にSiO2から成
るエッチングマスクを形成し、所定領域のマスクを除去
して、マスクで覆われていない部分のコンタクト層1
7、クラッド層16、発光層15、クラッド層14、n
+ 層13の一部を塩素を含むガスによる反応性イオンエ
ッチングによりエッチングして、n+ 層13の表面を露
出させた。次に、以下の手順で、n+ 層13に対する電
極(第2電極)18Bとコンタクト層17に対する透光
性の電極(第1電極)18Aを形成した。
Next, an etching mask made of SiO 2 is formed on the contact layer 17, the mask in a predetermined region is removed, and a portion of the contact layer 1 not covered with the mask is removed.
7, cladding layer 16, light emitting layer 15, cladding layer 14, n
A part of the + layer 13 was etched by reactive ion etching using a gas containing chlorine to expose the surface of the n + layer 13. Next, an electrode (second electrode) 18B for the n + layer 13 and a translucent electrode (first electrode) 18A for the contact layer 17 were formed by the following procedure.

【0041】(1)SiO2 マスクを残した状態で、フォトレ
ジストの塗布、フォトリソグラフにより所定領域に窓を
形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空にて厚さ20
0Åのバナジウム(V) と厚さ1.8μmのアルミニウム
(Al)を蒸着した。次に、フォトレジスト及びSiO2マスク
を除去する。 (2) 次に、表面上にフォトレジスト19を一様に塗布し
て、フォトリソグラフィにより、コンタクト層17の上
の電極形成部分のフォトレジスト19を除去して、図6
に示すように窓部19Aを形成する。 (3) 蒸着装置にて、露出させたコンタクト層17の上
に、10-6Torrオーダ以下の高真空にてコバルト(Co)か
ら成る第一金属層81を15Å成膜し、続いて、第1金属
層81の上に金(Au)から成る第2金属層82を60Å成膜
する。 (4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト19上に堆積したCoとAuとを除去
し、コンタクト層17に対する透光性の電極18Aを形
成する。 (5) 次に、透光性の電極18A上の一部にボンディング
用の電極パッド20を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッドの形成部分のフォト
レジストに窓を開ける。次に、コバルト(Co)もしくはニ
ッケル(Ni)と金(Au)、アルミニウム(Al)、又は、それら
の合金を膜厚1.5 μm程度に、蒸着により成膜させ、
(4) の工程と同様に、リフトオフ法により、フォトレジ
スト上に蒸着により堆積したCoもしくはNiとAu、Al、又
はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッド20
を形成する。 (7) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力100Paとし、その状態で雰囲気温度を
約550 ℃にして、3分程度、加熱し、コンタクト層1
7、クラッド層16をp型低抵抗化すると共にコンタク
ト層17と第1金属層81と第2金属層82との合金化
処理、電極18Bとn+ 層13との合金化処理を行っ
た。
(1) With the SiO 2 mask left, a window is formed in a predetermined region by applying photoresist and photolithography, and a thickness of 20 is applied in a high vacuum of the order of 10 −6 Torr or less.
0Å vanadium (V) and 1.8 μm thick aluminum
(Al) was deposited. Next, the photoresist and the SiO 2 mask are removed. (2) Next, a photoresist 19 is uniformly applied on the surface, and the photoresist 19 on the electrode formation portion on the contact layer 17 is removed by photolithography, and the photoresist 19 shown in FIG.
The window portion 19A is formed as shown in FIG. (3) A first metal layer 81 made of cobalt (Co) is formed on the exposed contact layer 17 in a high vacuum of 10 −6 Torr order or less by a vapor deposition apparatus, and then the first metal layer 81 is formed. A second metal layer 82 made of gold (Au) is formed on the first metal layer 81 by 60 Å. (4) Next, the sample is taken out from the vapor deposition apparatus, Co and Au deposited on the photoresist 19 are removed by the lift-off method, and the transparent electrode 18A for the contact layer 17 is formed. (5) Next, in order to form the electrode pad 20 for bonding on a part of the translucent electrode 18A, a photoresist is uniformly applied, and a window is formed on the photoresist in the portion where the electrode pad is formed. Open. Next, cobalt (Co) or nickel (Ni) and gold (Au), aluminum (Al), or an alloy thereof is formed to a film thickness of about 1.5 μm by vapor deposition,
Similar to the step (4), the electrode pad 20 is removed by the lift-off method to remove the film made of Co or Ni and Au, Al, or an alloy thereof deposited by vapor deposition on the photoresist.
To form. (7) After that, the sample atmosphere was evacuated by a vacuum pump, O 2 gas was supplied to make the pressure 100 Pa, and in that state, the atmosphere temperature was set to about 550 ° C. and heated for about 3 minutes.
7. The p-type resistance of the clad layer 16 was reduced, and the contact layer 17, the first metal layer 81, and the second metal layer 82 were alloyed, and the electrode 18B and the n + layer 13 were alloyed.

【0042】この熱処理により、コンタクト層17の比
抵抗は1Ωcm、クラッド層16の比抵抗は0.71Ωcm
となった。この加熱処理は500〜600℃の範囲が最
も望ましい。その温度範囲であれば、p型層は、抵抗値
の十分低い飽和域にあり、且つ、上記の電極18A,1
8Bにおける合金化が最も良質に行われ、電極の接触抵
抗が小さくなり、オーミック性が改善され、透光性の電
極18Aの酸化が防止され、発光パターンのむらがな
く、発光パターンに関する経年変化をなくすることがで
きる。尚、加熱処理は、特性が少し悪くなるが450〜
650℃で使用可能であり、400〜700℃の範囲で
も可能な場合もある。電極の合金化処理の観点から言え
ば、400 ℃未満で熱処理されると電極はオーミック特性
を示さず、700 ℃より高い温度で熱処理されるとp型層
は依然として十分低い抵抗値を示しているが、電極の接
触抵抗が増加し、表面モフォロジーが悪化してしまい、
後工程であるワイヤーボンディング不良の原因にもな
る。このため、 400℃〜 700℃の範囲内で熱処理するの
が望ましい。
By this heat treatment, the specific resistance of the contact layer 17 is 1 Ωcm and the specific resistance of the cladding layer 16 is 0.71 Ωcm.
Became. This heat treatment is most preferably in the range of 500 to 600 ° C. Within the temperature range, the p-type layer is in a saturation region where the resistance value is sufficiently low, and the electrodes 18A and 1
The alloying in 8B is performed in the highest quality, the contact resistance of the electrode is reduced, the ohmic property is improved, the translucent electrode 18A is prevented from being oxidized, and the light emission pattern is not uneven, and the light emission pattern does not change over time. can do. It should be noted that the heat treatment causes a slight deterioration in the characteristics, but 450 to
It can be used at 650 ° C, and in some cases, it can be performed in the range of 400 to 700 ° C. From the viewpoint of alloying treatment of the electrode, the electrode does not show ohmic characteristics when heat-treated at less than 400 ° C, and the p-type layer still shows sufficiently low resistance value when heat-treated at a temperature higher than 700 ° C. However, the contact resistance of the electrode increases and the surface morphology deteriorates,
It may also be a cause of defective wire bonding in a later step. Therefore, it is desirable to perform heat treatment within the range of 400 ° C to 700 ° C.

【0043】N2ガスに対して1%のO2ガスを含ませ、そ
のO2ガスの分圧を100Paとした雰囲気中での熱処理を
行ったが同様な効果が得られた。又、p型低抵抗化方法
において述べた熱処理の雰囲気ガスは、そのまま、電極
18A、18Bにおける合金化においても有効に作用す
る。よって、純粋な酸素ガスの他、O2にN2,He,Ne,Ar,Kr
のうちの1種以上を加えたガスが利用可能であり、圧力
及びO2の分圧は、上述したp型低抵抗化に最適な範囲で
全て利用可能である。
A heat treatment was performed in an atmosphere in which 1% O 2 gas was contained in N 2 gas and the partial pressure of the O 2 gas was 100 Pa, but the same effect was obtained. Further, the atmosphere gas of the heat treatment described in the p-type resistance lowering method effectively acts as it is in alloying the electrodes 18A and 18B. Therefore, other pure oxygen gas, the O 2 N 2, He, Ne , Ar, Kr
One or more of the above gases can be used, and the pressure and the partial pressure of O 2 can all be used within the optimum range for the p-type resistance reduction described above.

【0044】コバルト(Co)、金(Au)の積層後に上記の加
熱処理をした結果、コバルト(Co)から成る第1金属層8
1上の第2金属層82の金(Au)が、第1金属層81を通
してコンタクト層17の中に拡散され、コンタクト層1
7のGaN と合金状態を形成する。
After the cobalt (Co) and the gold (Au) are laminated, the above heat treatment results, and as a result, the first metal layer 8 made of cobalt (Co) 8 is formed.
The gold (Au) of the second metal layer 82 above the first metal layer 81 is diffused into the contact layer 17 through the first metal layer 81.
It forms an alloy state with GaN of No. 7.

【0045】このようにして形成された発光素子100
に対して20mAの電流を流したとき、3.5Vの駆動電圧が得
られ、接触抵抗が十分に小さいことが確認された。又、
透光性電極18Aはコンタクト層17上の全面に均一に
形成され、良好な表面状態が得られた。又、透光性電極
18Aは、コバルト(Co)から成る第1金属層81上に第
2金属層82が積層されるので、コバルト(Co)の酸化を
阻止し、コバルト(Co)の酸化による発光パターンの変化
や透光性の低下や接触抵抗の増加を防止することができ
る。又、透光性電極18Aは、仕事関数の大きいコバル
ト(Co)を含む合金であるので、良好なオーミック特性が
得られる。この電極18Aに対して高温高湿度雰囲気下
で経時試験を行ったところ、1000時間経過後においても
初期の発光パターン及び駆動電圧を安定して維持するこ
とができた。
The light emitting device 100 thus formed
On the other hand, when a current of 20 mA was applied, a driving voltage of 3.5 V was obtained, and it was confirmed that the contact resistance was sufficiently small. or,
The transparent electrode 18A was uniformly formed on the entire surface of the contact layer 17, and a good surface condition was obtained. Further, in the translucent electrode 18A, since the second metal layer 82 is laminated on the first metal layer 81 made of cobalt (Co), the oxidation of cobalt (Co) is prevented and the oxidation of cobalt (Co) is caused. It is possible to prevent a change in the light emitting pattern, a decrease in translucency, and an increase in contact resistance. Further, since the transparent electrode 18A is an alloy containing cobalt (Co) having a large work function, good ohmic characteristics can be obtained. When the electrode 18A was subjected to a aging test under a high temperature and high humidity atmosphere, the initial light emission pattern and the driving voltage could be stably maintained even after 1000 hours had elapsed.

【0046】又、透光性電極18Aは他に各種の材料の
組み合わせが可能である。例えば、第1金属層81を厚
さ40Åの金(Au)で、第2金属層82を厚さ60Åのコ
バルト(Co)としても良い。又、厚さ100Åのコバルト
(Co)と金(Au)の合金から成る第1金属層81だけを形成
して良い。さらに、厚さ20Åのコバルト(Co)から成る
第1金属層81を形成し、その上に厚さ20Åのマグネ
シウム(Mg)から成る第2金属層82を形成し、その上に
厚さ60Åの金(Au)から成る第3金属層を形成し、透光
性電極を3層構造に形成しても良い。これらの構造の透
光性電極18Aを有する発光素子100に対して、上述
した温度、雰囲気ガスで熱処理をした。これら全て、透
光性電極18Aに対して20mAの電流を流したときも同様
な結果が得られた。
In addition, the transparent electrode 18A can be combined with other various materials. For example, the first metal layer 81 may be gold (Au) having a thickness of 40 Å, and the second metal layer 82 may be cobalt (Co) having a thickness of 60 Å. Also, 100 Å thick cobalt
Only the first metal layer 81 made of an alloy of (Co) and gold (Au) may be formed. Further, a first metal layer 81 made of cobalt (Co) having a thickness of 20Å is formed, a second metal layer 82 made of magnesium (Mg) having a thickness of 20Å is formed on the first metal layer 81, and a second metal layer 82 having a thickness of 60Å is formed thereon. It is also possible to form a third metal layer made of gold (Au) and form the transparent electrode in a three-layer structure. The light emitting device 100 having the translucent electrode 18A having these structures was heat-treated at the above-mentioned temperature and atmospheric gas. Similar results were obtained when a current of 20 mA was applied to the transparent electrode 18A.

【0047】又、上記の全ての発光素子100について
高温高湿雰囲気中において1000時間の連続駆動試験を行
った。全て1000時間経過後も駆動電圧に変化もなく、発
光パターンの変化も見られず、光学的にも電気的にも経
時的に安定した特性が得られた。
Further, all the above light emitting devices 100 were subjected to a continuous driving test for 1000 hours in a high temperature and high humidity atmosphere. After 1000 hours, the driving voltage did not change and the light emission pattern did not change, and stable characteristics were obtained over time, both optically and electrically.

【0048】尚、上記の金属層のマグネシウム(Mg)は、
これに代えて、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、スト
ロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、カドミウム
(Cd)などの2族元素を用いてもよい。
The magnesium (Mg) in the above metal layer is
Instead of this, beryllium (Be), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), zinc (Zn), cadmium
A Group 2 element such as (Cd) may be used.

【0049】その他、透光性電極18Aをパラジウム(P
d)と金(Au)合金で構成しても良い。第1金属層81とし
て膜厚40Åのパラジウム(Pd)をコンタクト層17上に形
成し、その第1金属層81上に膜厚60Åの金(Au)から成
る第2金属層82を形成し、上述した条件下で合金化処
理を行うことにより、経時的に安定した発光パターン及
び4V未満の低駆動電圧が得られた。透光性電極18A
は、仕事関数の大きいパラジウム(Pd)の合金であるの
で、良好なオーミック特性が得られた。
In addition, the translucent electrode 18A is made of palladium (P
It may be composed of d) and a gold (Au) alloy. As the first metal layer 81, palladium (Pd) having a film thickness of 40 Å is formed on the contact layer 17, and the second metal layer 82 made of gold (Au) having a film thickness of 60 Å is formed on the first metal layer 81. By performing the alloying treatment under the above-mentioned conditions, a stable light emission pattern over time and a low driving voltage of less than 4 V were obtained. Translucent electrode 18A
Is an alloy of palladium (Pd) having a high work function, so that good ohmic characteristics were obtained.

【0050】又、第1金属層81として膜厚40Åの金(A
u)をコンタクト層17上に形成し、その第1金属層81
上に膜厚60Åのパラジウム(Pd)から成る第2金属層82
を形成し、上述した条件下で合金化処理を行っても、経
時的に安定した発光パターン及び4v未満の低駆動電圧
が得られた。又、1000時間経過後も駆動電圧に変化もな
く、発光パターンの変化も見られず、光学的にも経時的
にも安定した特性が得られた。
As the first metal layer 81, gold (A
u) is formed on the contact layer 17 and the first metal layer 81 thereof is formed.
A second metal layer 82 made of palladium (Pd) with a film thickness of 60 Å on top
Was formed and the alloying treatment was performed under the above-mentioned conditions, a stable light emission pattern with time and a low driving voltage of less than 4 v were obtained. Further, after 1000 hours, there was no change in the driving voltage, no change in the light emission pattern was observed, and stable characteristics were obtained both optically and over time.

【0051】又、上記実施例において、透光性電極18
AはNi、Auを積層して上記の条件で合金化しても良い。
この場合にも、電極の駆動電圧は4V未満で、発光パタ
ーンの良好な発光素子が得られた。
Further, in the above embodiment, the transparent electrode 18
As for A, Ni and Au may be laminated and alloyed under the above conditions.
Also in this case, the driving voltage of the electrodes was less than 4 V, and a light emitting element having a good light emitting pattern was obtained.

【0052】発光素子100の発光層15はMQW構造
としたが、SQWやIn0.2Ga0.8N 等から成る単層、その
他、任意の混晶の4元、3元系のAlInGaN としても良
い。又、p型不純物としてMgを用いたがベリリウム(B
e)、亜鉛(Zn)等の4族元素を用いることができる。
Although the light emitting layer 15 of the light emitting device 100 has the MQW structure, it may be a single layer made of SQW, In 0.2 Ga 0.8 N, or the like, or any other mixed crystal quaternary or ternary AlInGaN. Also, Mg was used as the p-type impurity, but beryllium (B
Group 4 elements such as e) and zinc (Zn) can be used.

【0053】上記実施例は透光性電極を有する発光ダイ
オードについて説明したが、本発明がレーザダイオード
(LD)、受光素子、その他の窒化ガリウム系化合物半
導体素子の展開が予想される高温デバイスやパワーデバ
イス等の電子デバイスにも適用できる。
Although the above embodiments have been described with respect to a light emitting diode having a transparent electrode, the present invention is applicable to a high temperature device and a power source which are expected to develop a laser diode (LD), a light receiving element, and other gallium nitride compound semiconductor elements. It can also be applied to electronic devices such as devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のp型低抵抗化方法に係る試料の構造を
示した断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a sample according to a p-type resistance lowering method of the present invention.

【図2】本発明のp型低抵抗化方法において得られた試
料の熱処理温度に対する抵抗変化の特性を示した特性
図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing characteristics of resistance change with respect to a heat treatment temperature of a sample obtained by the p-type resistance lowering method of the present invention.

【図3】本発明のp型低抵抗化方法において得られた試
料の熱処理時の酸素ガス圧力に対する抵抗変化の特性を
示した特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing characteristics of resistance change with respect to oxygen gas pressure during heat treatment of a sample obtained by the p-type resistance lowering method of the present invention.

【図4】本発明のp型低抵抗化方法において得られた試
料の酸素ガス分圧に対する抵抗変化の特性を、純粋な酸
素ガス雰囲気中で熱処理した試料の抵抗変化の特性と比
較した特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram comparing the characteristic of resistance change with respect to oxygen gas partial pressure of the sample obtained by the p-type resistance lowering method of the present invention with the characteristic of resistance change of a sample heat-treated in a pure oxygen gas atmosphere. .

【図5】本発明の製造方法に係る発光素子の構成を示し
た断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to a manufacturing method of the present invention.

【図6】発光素子の電極形成方法を示した断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of forming electrodes of a light emitting element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サファイア基板 2…バッファ層 3…n+ 層 4…p層 10…サファイア基板 12…バッファ層 13…n+ 層 14…クラッド層 15…発光層 16…クラッド層 17…コンタクト層 18A、18B…電極 19A…窓部 81…第1金属層 82…第2金属層 100…発光素子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... N + layer 4 ... P layer 10 ... Sapphire substrate 12 ... Buffer layer 13 ... N + layer 14 ... Clad layer 15 ... Emitting layer 16 ... Clad layer 17 ... Contact layers 18A, 18B ... Electrode 19A ... Window 81 ... First metal layer 82 ... Second metal layer 100 ... Light emitting element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 潤 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA04 BB02 BB04 BB05 BB07 BB09 BB13 BB36 CC01 DD16 DD34 DD68 DD71 DD78 DD83 DD92 FF03 GG04 GG05 GG18 HH15 5F041 AA08 AA24 CA05 CA40 CA49 CA53 CA57 CA73 CA85 CA92 CA99    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Jun Ito             Aichi Prefecture Kasuga-cho, Nishikasugai-gun Ochiai character Nagahata 1             Address within Toyoda Gosei Co., Ltd. F-term (reference) 4M104 AA04 BB02 BB04 BB05 BB07                       BB09 BB13 BB36 CC01 DD16                       DD34 DD68 DD71 DD78 DD83                       DD92 FF03 GG04 GG05 GG18                       HH15                 5F041 AA08 AA24 CA05 CA40 CA49                       CA53 CA57 CA73 CA85 CA92                       CA99

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】p型窒化ガリウム系化合物半導体を製造す
る方法において、 p型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体を
少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理すること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
1. A method for producing a p-type gallium nitride compound semiconductor, wherein the gallium nitride compound semiconductor to which a p-type impurity is added is heat-treated in a gas containing at least oxygen. Semiconductor manufacturing method.
【請求項2】p型窒化ガリウム系化合物半導体層と電極
とを有する素子の製造方法において、 p型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導体層
を形成し、 この窒化ガリウム系化合物半導体層上に電極を形成し、 前記電極の形成された窒化ガリウム系化合物半導体層を
少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理すること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方
法。
2. A method for manufacturing an element having a p-type gallium nitride compound semiconductor layer and an electrode, wherein a gallium nitride compound semiconductor layer to which a p-type impurity is added is formed, and the gallium nitride compound semiconductor layer is formed. A method for producing a gallium nitride-based compound semiconductor device, comprising forming an electrode, and heat-treating the gallium nitride-based compound semiconductor layer having the electrode formed therein, in a gas containing at least oxygen.
【請求項3】p型窒化ガリウム系化合物半導体層と、n
型窒化ガリウム系化合物半導体層とそれぞれの層に対す
る電極を有する素子の製造方法において、 前記p型不純物の添加された窒化ガリウム系化合物半導
体層に第1電極を形成し、前記n型窒化ガリウム系化合
物半導体層に第2電極を形成した後、 少なくとも酸素を含むガス中において、熱処理すること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方
法。
3. A p-type gallium nitride-based compound semiconductor layer, and n
In a method of manufacturing an element having a gallium nitride-based compound semiconductor layer and electrodes for the respective layers, a first electrode is formed on the p-type impurity-added gallium nitride-based compound semiconductor layer, and the n-type gallium nitride-based compound is formed. A method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor device, which comprises performing a heat treatment in a gas containing at least oxygen after forming the second electrode on the semiconductor layer.
【請求項4】前記酸素を含むガスは、O2、O3、CO、C
O2 、NO、N2O 、 NO2、又は、H2O の少なくとも1種又は
これらの混合ガス、又は、これらのガスと不活性ガスと
の混合ガスであることを特徴とする請求項1乃至請求項
3のいずれか1項に記載の製造方法。
4. The gas containing oxygen is O 2 , O 3 , CO or C.
At least one of O 2 , NO, N 2 O, NO 2 , or H 2 O, or a mixed gas thereof, or a mixed gas of these gases and an inert gas. The manufacturing method according to claim 3.
【請求項5】前記熱処理は400℃以上の温度で行われ
ることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1
項に記載の製造方法。
5. The heat treatment according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or higher.
The manufacturing method according to item.
JP2002144923A 2002-05-20 2002-05-20 Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element Withdrawn JP2003051613A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002144923A JP2003051613A (en) 2002-05-20 2002-05-20 Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002144923A JP2003051613A (en) 2002-05-20 2002-05-20 Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1974897A Division JP3344257B2 (en) 1996-11-29 1997-01-17 Gallium nitride based compound semiconductor and device manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003051613A true JP2003051613A (en) 2003-02-21

Family

ID=19194640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002144923A Withdrawn JP2003051613A (en) 2002-05-20 2002-05-20 Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003051613A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009534830A (en) * 2006-04-18 2009-09-24 ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド Method for forming ohmic electrode and semiconductor light emitting device
JP2013128009A (en) * 2011-12-16 2013-06-27 Stanley Electric Co Ltd Nitride semiconductor device manufacturing method
JP2015115430A (en) * 2013-12-11 2015-06-22 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2016181580A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing the same, and power conversion device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009534830A (en) * 2006-04-18 2009-09-24 ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド Method for forming ohmic electrode and semiconductor light emitting device
US8263997B2 (en) 2006-04-18 2012-09-11 Seoul Opto Device Co., Ltd. Method for forming ohmic electrode and semiconductor light emitting element
US8921885B2 (en) 2006-04-18 2014-12-30 Seoul Viosys Co., Ltd. Method for forming ohmic electrode and semiconductor light emitting element
JP2013128009A (en) * 2011-12-16 2013-06-27 Stanley Electric Co Ltd Nitride semiconductor device manufacturing method
JP2015115430A (en) * 2013-12-11 2015-06-22 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2016181580A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing the same, and power conversion device
US9905432B2 (en) 2015-03-24 2018-02-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device, method for manufacturing the same and power converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3344257B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor and device manufacturing method
US6500689B2 (en) Process for producing GaN related compound semiconductor
JP3794876B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3606015B2 (en) Method for manufacturing group 3 nitride semiconductor device
US6521999B1 (en) Transparent electrode film and group III nitride semiconductor device
JP2001298214A (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JPH11220168A (en) Gallium nitride compound semiconductor device and manufacture thereof
JP3612985B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3509514B2 (en) Method of manufacturing gallium nitride based compound semiconductor
JP2000286448A (en) Group III nitride compound semiconductor light emitting device
JP5579435B2 (en) Nitride-based semiconductor device and manufacturing method thereof
US6365923B1 (en) Nitride semiconductor light-emitting element and process for production thereof
JP3557791B2 (en) Group III nitride semiconductor electrode and device having the electrode
JP3703975B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting device
JPH10229219A (en) Gallium nitride compound semiconductor element
JP3836245B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor device
JP3336855B2 (en) Group III nitride compound semiconductor light emitting device
JP3555419B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor electrode forming method and device manufacturing method
JP3522610B2 (en) Method for manufacturing p-type nitride semiconductor
JPH10303458A (en) Gallium nitride compound semiconductor element
JPWO2008153065A1 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2003051613A (en) Gallium nitride based compound semiconductor and manufacturing method for element
JP3642199B2 (en) Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device
JP2004363401A (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100293467B1 (en) blue emitting device and method for fabricating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060214

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060314