JP2008171884A

JP2008171884A - 電極の形成方法

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Publication number: JP2008171884A
Application number: JP2007001498A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ozawa; 隆弘小澤; Toshiya Kamimura; 俊也上村; Shigemi Horiuchi; 茂美堀内
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-09
Also published as: JP4782022B2

Abstract

【課題】正電極に銀合金を用いる際のｐ型ＧａＮ層とのオーミック性改善
【解決手段】III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、サファイア基板１０にＡｌＮバッファ層を形成した後、ｎ型ＧａＮ層１１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造の発光層１３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｐ型ＧａＮ層１５をＭＯＣＶＤで積層した。蒸着とリフトオフによりｎコンタクト電極３１を形成し、スパッタリングとリフトオフによりＰｄとＣｕを含む膜厚４００ｎｍの銀合金層から成るｐコンタクト電極２１を形成した。窒素ガス下で６００℃で１分間の加熱処理と、酸素ガスで炉内を置換して３００℃、３分間の加熱処理の後、Ｔｉと金から成るパッド電極２２と３２を形成したIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００の駆動電圧は３．１Ｖと良好であり、オーミック性の良いコンタクト電極２１が形成された。
【選択図】図１

Description

本発明は、III族窒化物系化合物半導体から構成される半導体素子の、当該III族窒化物系化合物半導体に電極を形成する方法に関する。本発明は、特に、フリップチップ型のIII族窒化物系化合物半導体発光素子の光反射性正電極の形成方法として有効である。III族窒化物系化合物半導体とは、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（ｘ、ｙ、ｘ＋ｙはいずれも０以上１以下）で示される半導体、及び、ｎ型化／ｐ型化等のために任意の元素を添加したものを含む。更には、III族元素及びＶ族元素の組成の一部を、Ｂ、Ｔｌ；Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。

III族窒化物系化合物半導体発光素子は、基板として絶縁性のサファイアを用いるものが量産されている。サファイアは透明であるため、III族窒化物系化合物半導体発光素子の最上層の正電極を高反射性の電極としてサファイア基板側から光取り出しを行う構成とすると、フリップチップ型の発光素子が容易に製造できる。

当該高反射性の電極としては、緑色乃至青色、更には近紫外波長領域での反射性が良好なものが好ましい。単体の金属としては、アルミニウム、ロジウム、白金や銀を用いることが好ましい。中でも、銀電極は緑色乃至青色波長領域での反射率が他の金属よりも良好であり、様々な検討が行われている。

一方、銀は通電によりマイグレーションが極めて発生しやすい金属としても知られている。よって、銀を用いる際にはマイグレーションの抑制が課題である。銀電極を他の層で完全に覆ってしまい、銀原子が物理的に移動できるスペースを全く無くす手段も検討されている（特許文献１、２）。一方、パラジウム（Ｐｄ）やモリブデン（Ｍｏ）を０．１〜１０％添加することで、当該合金層の銀原子のマイグレーションを抑制する手段もある。
特開２００６−０４１４０３号公報特開２００６−２４５２３２号公報

このような、マイグレーション耐性を向上させた銀合金電極層を形成するためには、銀単体電極の形成で用いられるような蒸着法は採用できず、予め銀合金ターゲットを用意して高エネルギースパッタにより形成する他ない。この際、パラジウム（Ｐｄ）やモリブデン（Ｍｏ）その他の高融点金属を含む銀合金ターゲットからIII族窒化物系化合物半導体表面に効率よく金属原子を移動させるには、スパッタリングのエネルギーも高くせざるを得ない。

しかし、高エネルギースパッタは、当該銀合金電極層を形成する面であるIII族窒化物系化合物半導体表面を少なからず傷つける。これは銀合金電極層とのオーミック性を低下させることとなる。
また、III族窒化物系化合物半導体と、マイグレーション抑制のための高融点金属を含む銀合金電極層の間のオーミック性は、必ずしも良好なものが得られていない。これは、高融点金属を含む銀合金電極層とIII族窒化物系化合物半導体との間のショットキー障壁がそもそも大きいためである。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、銀を用いた反射電極層をIII族窒化物系化合物半導体表面に形成するにあたり、銀のマイグレーションを抑制し、銀を用いた光反射電極層とIII族窒化物系化合物半導体とのオーミック性を向上させることである。

請求項１に係る発明は、III族窒化物系化合物半導体に電極を形成する方法において、銀を主成分とする合金から成る電極層を、予め用意した合金ターゲットから移動させるスパッタリングにより形成する電極形成工程と、酸素を構成元素として含まない化学種のガス中で加熱処理する第１の加熱工程と、少なくとも酸素を構成元素として含む化学種を含むガス中で加熱処理する第２の加熱工程とを有し、第１の加熱工程は４００℃以上８００℃以下で行い、第２の加熱工程は２００℃以上であって第１の加熱工程における温度よりも低い温度で行うことを特徴とする電極の形成方法である。
ここで本発明におけるスパッタリングとは、いわゆる加熱真空蒸着を含まず、イオンその他の何らかの化学種を合金ターゲットに叩きつけることにより、合金ターゲットから構成金属元素を被膜対象に移動させるものを全て含むものとする。
また、第１の加熱工程における、酸素を構成元素として含まない化学種のガスとは、酸素分子が当該ガス中に含まれないことは勿論、例えば窒素酸化物は当該ガス中に含まれないこととする。尚、酸素を構成元素として含む化学種の、処理系への意図的でない混入（コンタミネーションの全て）は排除されない。本発明における第１の加熱工程においては、酸素を構成元素として含む化学種を、意図的には用いない雰囲気中で電極層を加熱することを意味し、一切のコンタミネーションを完全に排除することを意味するものではない。

第２の加熱工程は、２００℃以上６００℃以下で行うことが好ましい（請求項２）。
銀を主成分とする合金は、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム(Ｉｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち１種以上選択された銀以外の元素を、モル比０．１％以上１０％以下含むものが好ましい（請求項３）。
第１の加熱工程は窒素中で行われ、第２の加熱工程は酸素ガスを含むガス中で行われることが更に好ましい（請求項４）。
第２の加熱工程は、ガス中の酸素ガス濃度が５％以上１００％以下であることが更に好ましい。ガス濃度は、加熱処理時に用いられるガスの全圧に対する酸素分子の分圧の比である（請求項５）。
第１の加熱工程は１０秒以上２０分以下行われ、第２の加熱工程は１秒以上６０分以下行われることが更に好ましい（請求項６）。

本発明によれば、まず、酸素を構成元素として含まない化学種のガス中での電極層の加熱処理（第１の加熱工程）により、銀を主成分とする合金ターゲットを用いた高エネルギースパッタにより電極層を形成する際に生じたIII族窒化物系化合物半導体表面の結晶ダメージが回復される。これにより、III族窒化物系化合物半導体表面の結晶欠陥に基づくオーミック性の悪化が改善される。次に、少なくとも酸素を構成元素として含む化学種を含むガス中での電極層の加熱処理（第２の加熱工程）により、酸素が主としてIII族窒化物系化合物半導体と電極層の界面近傍に拡散・浸透することで、電極層とIII族窒化物系化合物半導体との間のショットキー障壁を低下させることができる。
また、電極層を構成する銀合金中の他の金属元素が、素子使用時に生じる銀のマイグレーションを抑制する効果を発揮する。
以上により、高反射且つマイグレーション耐性が良く、良好なオーミック性を有する電極層が形成可能となる。

本発明に用いる反射電極層を形成する銀合金については、原子のモル比で１０％以下の、次の元素を添加すると良い。即ち、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム(Ｉｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）である。これらの元素を１種類又は複数種類添加した銀合金は、純粋な銀よりも銀のマイグレーションの抑制を図れる。但し、銀の光反射性を活かす点からは、これらの元素の添加は１％以下とすることが好ましい。
電極層である銀合金層の厚さは、１０ｎｍ以上２μｍ以下とすると良い。１０ｎｍ未満では光反射層として十分に効果がなく、２μｍ以上の厚さにすることは、それによる反射率の向上の効果が無く、製造コストを上昇させるのみである。銀合金層の厚さは、５０ｎｍ以上１μｍ以下がより好ましく、更には２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好適である。
銀合金層の形成は、任意のスパッタリング法を用いて良い。条件等は所望に設定できる。電極層の成形には、フォトレジストを用いたリフトオフを好適に用いることができる。即ち、電極層を形成すべき箇所に窓部を有するフォトレジストマスクを形成し、スパッタリング法により銀合金層をウエハ全面に形成した後、フォトレジストマスクをリフトオフすると、不要部であるフォトレジストマスク上の銀合金層がフォトレジストマスクと共に除去できる。フォトレジストを用いたリフトオフについては、例えば本願出願人らによる特許第３６２０９２６号、特許３３４４２５７号その他に記載が有り、これらに基づき任意の変更を施したリフトオフを用いても良い。

本発明の第１の加熱工程における加熱処理の条件設定については、以下を考慮すると良い。４００℃未満では、長時間、例えば数時間の加熱処理後もIII族窒化物系化合物半導体表面の結晶ダメージが回復されない。一方、８００℃を越える加熱処理では、III族窒化物系化合物半導体が分解して半導体層から窒素が抜ける可能性が高く、好ましくない。
加熱時間は、温度との兼ね合いであるが、４００℃〜５００℃では５分以上２０分以下、７００℃〜８００℃では１０秒以上５分以下とすると良い。５００℃〜７００℃では、２０秒以上１０分以下とすることが好ましい。尚、５００℃〜７００℃の温度範囲では、３０秒以上２分以下の短時間で良好な結果が得られる。
第１の加熱工程においては、特に窒素やアルゴン雰囲気下での加熱処理が好ましい。

本発明の第２の加熱工程における加熱処理の条件設定については、以下を考慮すると良い。２００℃未満では電極層への酸素の取込みが十分に行われず、６００℃を越えると、III族窒化物系化合物半導体その他の素子部分に悪影響が及びかねないので好ましくない。第２の加熱工程における温度は、第１の加熱工程における温度よりも低いことが必要である。
電極層である銀合金における酸素原子の濃度は、原子モル比で３％以下と考えられる。酸素原子が銀合金のオーミック性を向上させるためには０．０５％以上が好ましい。より好ましい酸素濃度は０．１〜２％であり、更に好ましくは０．１〜１％である。

図１は本発明の具体的な一実施例に係るIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００の構成を示す断面図である。III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、サファイア基板１０に図示しない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成るバッファ層を形成した後、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＮ層１１、Ｓｉをドープしたｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造の発光層１３、Ｍｇをドープしたｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層１５をＭＯＣＶＤ（ＭＯＶＰＥ）で順に積層したものである。
ｐ型ＧａＮ層１５には、本発明の主たる特徴である、銀合金から成るｐコンタクト電極２１（特許請求の範囲の電極層に対応する）が、ｎ型ＧａＮ層１１には、バナジウムとアルミニウムを積層したｎコンタクト電極３１が形成されている。III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、銀合金から成るｐコンタクト電極２１が反射電極層であり、サファイア基板１０側から光取り出しを行うフリップチップ型ＬＥＤである。

次に、この発光素子１００の製造方法について説明する。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（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、シラン（ＳｉＨ₄）とシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）である。

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ＭＯＣＶＤ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２Ｌ／分（Ｌはｌｉｔｅｒ）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。

次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ₂を２０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／分、ＴＭＡを１．８×１０^-5モル／分で約１分間供給してＡｌＮバッファ層を約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２０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／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４．０μｍ、電子濃度２×１０¹⁸／ｃｍ³、シリコン濃度４×１０¹⁸／ｃｍ³のｎ型ＧａＮ層１１を形成した。

次に、サファイア基板１０の温度を１１５０℃に保持し、Ｎ₂又はＨ₂を１０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／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Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎから成るｎクラッド層１２を形成した。

上記のｎクラッド層１２を形成した後、続いて、Ｎ₂又はＨ₂を２０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／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Ｉｎ_0.20Ｇａ_0.80Ｎから成る井戸層を形成した。さらに、バリア層と井戸層を同一条件で５周期形成し、その上にＧａＮから成るバリア層を形成した。このようにして５周期のＭＱＷ構造の発光層１３を形成した。

次に、サファイア基板１０の温度を１１００℃に保持し、Ｎ₂又はＨ₂を１０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／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_0.15Ｇａ_0.85Ｎから成るｐクラッド層１４を形成した。

次に、サファイア基板１０の温度を１１００℃に保持し、Ｎ₂又はＨ₂を２０Ｌ／分、ＮＨ₃を１０Ｌ／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１００ｎｍ、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層１５を形成した。

次に、ｐ型ＧａＮ層１５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ｐ型ＧａＮ層１５、ｐクラッド層１４、発光層１３、ｎクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ層１１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型ＧａＮ層１１の表面を露出させた。次にＳｉＯ₂から成るエッチングマスクを除去した。次に、以下の手順で、ｎ型ＧａＮ層１１に対するｎコンタクト電極３１と、ｐ型ＧａＮ層１５に対する銀合金から成るｐコンタクト電極２１を形成した。

（１）ウエハ表面にフォトレジストを一様に塗布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型ＧａＮ層１５の上の、銀合金電極を形成すべき部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成した。
（２）スパッタリング装置にて、真空排気の後、アルゴン（Ａｒ）を圧力０．７Ｐａまで導入した状態で、パラジウム（Ｐｄ）及び銅（Ｃｕ）を各々モル比１％含む銀合金ターゲットをスパッタして、パラジウム（Ｐｄ）及び銅（Ｃｕ）を各々モル比１％含む膜厚４００ｎｍの銀合金層をウエハ表面全体に形成した。尚、装置構成によっては、銀、パラジウム、銅を別々のターゲットとして用意し、各々を同時にスパッタすることにより、パラジウム及び銅を所望のモル比で含む銀合金層を形成することも可能である。
（３）次に、ウエハをスパッタリング装置から取り出し、リフトオフ法によりフォトレジスト上に成膜した銀合金層を除去し、ｐ型ＧａＮ層１５に対する銀合金電極（ｐコンタクト電極）２１を形成した。
（４）次に、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１５ｎｍのバナジウム（Ｖ）と厚さ５００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）と厚さ１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）とをこの順に蒸着した（ｎコンタクト電極３１）。次に、フォトレジストを除去した。このリフトオフにより、ｎコンタクト電極３１は所望の形状に形成された。尚、膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層は、後の酸素処理の際にアルミニウム（Ａｌ）層の酸化を防ぐ目的で形成したものである。

次にウエハを赤外線ランプ加熱炉に移し、真空排気し、窒素ガスで常圧とした。この後加熱して６００℃で１分間保ち、加熱処理を行った（第１の加熱工程）。
次に炉内の温度を３００℃に低下させた後、１００％酸素ガスで炉内を置換して温度を３００℃に保ったまま、３分間保持し、加熱処理を行った（第２の加熱工程）。

次に、真空蒸着とリフトオフにより、ｐコンタクト電極２１とｎコンタクト電極３１の上に、下層の膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と上層の膜厚３００ｎｍの金とから成るパッド電極２２及び３２を形成した。ここで、金層と銀合金から成るｐコンタクト電極２１の間の膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層が銀のマイグレーションを防止するバリア層としても機能する。尚、この際、膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と膜厚３００ｎｍの金から成るパッド電極２２と３２とが、ｐコンタクト電極２１とｎコンタクト電極３１を各々完全に覆うようにした（図１）。これにより、ｐコンタクト電極２１中の銀原子が物理的に移動可能なスペースを無くすようにした。バリア層に用いうる層は、単体金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）等を挙げることができる。この場合、複数種類の金属層を多重層として形成しても良い。尚、拡散防止層としては窒化チタン（ＴｉＮ_x）でも良く、或いは、透光性電極に用いうるＩＴＯその他を用いても良い。

このようにして得られた図１のIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００の駆動電圧は３．１Ｖと良好であった。即ち、オーミック性の良いコンタクト電極２１が形成されたことが示された。
また、第２の加熱工程における温度を２００℃及び５００℃とした場合、III族窒化物系化合物半導体発光素子１００の、銀合金から成るｐコンタクト電極２１の光反射性は低下せず、駆動電圧も３〜３．５Ｖとオーミック性も良好であった。一方、第２の加熱工程における温度が６００℃を超えた場合、III族窒化物系化合物半導体発光素子１００の、銀合金から成るｐコンタクト電極２１の光反射性が低下し、不適当であることが分かった。
また、第１の加熱工程における温度を４００、５００、７００、８００℃とし、第２の加熱工程における温度を３００℃とした場合も同様に、III族窒化物系化合物半導体発光素子１００の、銀合金から成るｐコンタクト電極２１の光反射性は低下せず、駆動電圧も３〜３．５Ｖとオーミック性も良好であった。

〔比較例１〕
比較のため、上記実施例１において、３００℃での酸素ガス中での加熱処理（第２の加熱工程）を行わず、第１の加熱工程の後、窒素雰囲気下のままで室温まで戻した他は実施例１と同様にして発光素子を製造した。当該比較例１に係る発光素子の駆動電圧は４〜５Ｖと高かった。

〔ＳＩＭＳによる、実施例１と比較例１の分析〕
上記実施例１のIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００と比較例１の発光素子の駆動電圧の差をの原因を分析するため、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により、正電極層（金とチタンの積層から成るパッド電極２２と、銀合金層から成るｐコンタクト電極２１）からｐ型ＧａＮ層１５までの構成元素の分析を行った。図２は実施例１のＳＩＭＳプロファイル、図３は比較例１のＳＩＭＳプロファイルである。

図２のＳＩＭＳプロファイルからも明らかなように、実施例１の発光素子１００は、酸素が高濃度で銀合金層（ｐコンタクト電極２１）のｐ−ＧａＮ層１５との界面や、Ｔｉ／Ａｕパッド電極層２２との界面に浸透していることが分かる。このような、銀合金層（ｐコンタクト電極２１）における、パッド電極２２との界面、ｐ型ＧａＮ層１５との界面で酸素濃度が高くなる双峰状（Ｍ字状）のＳＩＭＳプロファイルは、本願発明の、意図的な酸素下での加熱処理により生じたものである。

一方、図３のＳＩＭＳプロファイルからも明らかなように、比較例１の発光素子は、正電極の銀合金層に酸素が一部混入しているが、図２の実施例１のＳＩＭＳプロファイルに見られたような、銀合金層における酸素の双峰状のＳＩＭＳプロファイルは無い。このように、意図的でなく酸素が浸透した場合は、銀合金層（ｐコンタクト電極２１）に酸素のＭ字状のＳＩＭＳプロファイルは生じない。

尚、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）により、実施例１の発光素子１００と、比較例１の発光素子の銀合金層（ｐコンタクト電極２１）中の酸素の定量を試みたが、いずれも定量限界である１％に満たなかった。

〔比較例２〕
上記実施例１において、銀合金層を形成する際、銀とモリブデンの合金から成るターゲットを用い、スパッタリングを酸素雰囲気中で行った。酸素の分圧は０．７Ｐａとした。また、３００℃での酸素ガス中での加熱処理（第２の加熱工程）を実施せず、窒素下で温度を室温まで降下させた他は実施例１と同様にして発光素子を製造した。この比較例２に係る発光素子の駆動電圧は４．５０Ｖと高かった。
尚、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）により、比較例２の銀合金層中の各原子のモル比は、銀：モリブデン：酸素が９０：６：４と定量できた。このように、酸素が銀合金層中でモル比４％も含まれていると、駆動電圧は高くなった。これは、銀合金から成るｐコンタクト電極中の酸素の含有量が多すぎて、III族窒化物系化合物半導体層（ｐ型ＧａＮ層）との間のオーミック性が不良となったためと考えられる。

上記実施例において、発光素子１００の発光層１３はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ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（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等の２族元素を用いても良い。

本発明の具体的な一実施例に係るIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００の構成を示す断面図。実施例１に係る発光素子１００の、正電極からｐ型ＧａＮ層１５までのＳＩＭＳプロファイル。比較例１に係る発光素子の、正電極からｐ型ＧａＮ層までのＳＩＭＳプロファイル。

符号の説明

１００：III族窒化物系化合物半導体発光素子
１０：サファイア基板
１１：ｎ型ＧａＮ層
１２：ｎ型Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎから成るｎクラッド層
１３：ＭＱＷから成る発光層
１４：ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎから成るｐクラッド層
１５：ｐ型ＧａＮ層
２１：銀合金から成るｐコンタクト電極
２２：３２：金とチタンの積層から成るパッド電極
３１：ｎコンタクト電極

Claims

III族窒化物系化合物半導体に電極を形成する方法において、
銀を主成分とする合金から成る電極層を、予め用意した銀を主成分とする合金ターゲットから移動させるスパッタリングにより形成する電極形成工程と、
酸素を構成元素として含まない化学種のガス中で前記電極層を加熱処理する第１の加熱工程と、
少なくとも酸素を構成元素として含む化学種を含むガス中で前記電極層を加熱処理する第２の加熱工程とを有し、
前記第１の加熱工程は４００℃以上８００℃以下で行い、
前記第２の加熱工程は２００℃以上であって第１の加熱工程における温度よりも低い温度で行うことを特徴とする電極の形成方法。
前記第２の加熱工程は２００℃以上６００℃以下で行うことを特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
前記銀を主成分とする合金は、
パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち１種以上選択された銀以外の元素を、モル比０．１％以上１０％以下含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極の形成方法。
前記第１の加熱工程は窒素中で行われ、
前記第２の加熱工程は酸素ガスを含むガス中で行われ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項に記載の電極の形成方法。
前記第２の加熱工程は、ガス中の酸素ガス濃度が５％以上１００％以下であ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項に記載の電極の形成方法。
前記第１の加熱工程は１０秒以上２０分以下行われ、
前記第２の加熱工程は１秒以上６０分以下行われることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電極の形成方法。