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TWI327781B - Nitride semiconductor device - Google Patents

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TWI327781B
TWI327781B TW093104125A TW93104125A TWI327781B TW I327781 B TWI327781 B TW I327781B TW 093104125 A TW093104125 A TW 093104125A TW 93104125 A TW93104125 A TW 93104125A TW I327781 B TWI327781 B TW I327781B
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TW
Taiwan
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electrode
layer
nitride semiconductor
semiconductor device
adhesion
Prior art date
Application number
TW093104125A
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English (en)
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TW200428681A (en
Inventor
Yasunobu Sugimoto
Akinori Yoneda
Original Assignee
Nichia Corp
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 Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Publication of TW200428681A publication Critical patent/TW200428681A/zh
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Description

1327781 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在使用氮化物半導體之半導體層上設有微 小面積（寬度）之電極之半導體元件’特別是關於大電流驅動 元件（雷射二極體、高功率LED、FETT等電子元件、高頻元 件）者。半導體元件之具體組成如為包含氮化鎵（GaN)、氮 化銘（A1N)或氮化銦（InN)，或是此等混晶之氮化鋁鎵 (AlGaN)系、氮化銦鎵（InGaN)系及氮化鋁銦鎵（AlinGaN)系 之III-V族氮化物半導體。 【先前技術】 氮化物半導體元件具有自波長較短之紫外線區域至包含 紅色之可視光區域之寬廣波長區域之發光，而廣泛用作構 成半導體雷射二極體（LD)及發光二極體（LED)等之材料。近 年來，隨小型化、長壽命化、高可靠性且高輸出化發展， 主要用於個人電腦、DVD等之電子機器、醫療機器、加工 機器及光纖通信之光源等上。 此種氮化物半導體元件主要包含在藍寶石基板上依序堆 疊有：緩衝層、η型接觸層、防破裂層、n型覆蓋層、η型光 導層、活性層、ρ型電子封閉層、ρ型光導層、ρ型覆蓋層及 Ρ龍觸層等之疊層構造。LED可省略光導層等。係在二種 登層構造體上設置電極，藉由通電使活性層發光者。 設於上述氮化物半導體 接觸用之電極（歐姆電極）， 是使用此等金屬之單層膜 元件之電極須為與半導體層歐姆 主要使用工作函數大之金屬，或 、多層膜或合金。依材料亦可在 90l93.doc 丄:)///81 半導體層上僅形成’今屈描 屬杈，而與半導體層歐姆接觸’此種 材料如包含纪/叙/金之客思 夕層臈之P電極。此外，僅成膜而不 易與半導體層歐姆接觸之電 ^电棧材科，可藉由進行熱處理步 驟來歐姆接觸。如包含植/ L 3鎳/金之多層膜之p電極時，可於成 膜(堆疊)後予以合金化而形成透明之歐姆電極。 此外’除與半導體層接觸之上述歐姆電極之外，還設有 焊接配線用之引出用電極（料電極）。❹絕緣性之基板 時’由於P電極與η電極設於同—面側，因此其兩方設有焊 墊電極。.其中η電極較容易歐姆接觸，因此取出歐姆電極用 之電極亦可設置配線。此外 ^ 此外猎由在引出電極上形成與外 部電極等連接用之今屬/μ思 _ , 乙玍屬化層，而非配線，則亦可面朝下使 用0 再者，於η電極與ρ電極之間設有防止短路用之絕緣膜。 絕緣膜使用氧化物等’並以單層❹層卿成。ld中絕緣 膜用作控制電流注人區域之電流狹窄&，或是用作設於共 振器面之反射膜等，亦用作具有其他功能之功能膜。 [專利文獻1] 特開2000-299528號公報 [發明所欲解決之問題] 但是上述列舉之鎳/金電極於熱處理時表面容易粗糙。因 而與焊墊電極之界面上電阻高。此外，絕緣膜接觸於電極 時，其絕緣膜於熱處理時變質，而發生與電極之密合性惡 化等問題。此外，鈀/鉑/金電極雖因不進行熱處理而不易發 生上述問題，但是當驅動元件而元件溫度上昇時，其特性 90193.doc 上以//81 因熱而變化，可能導致動作電壓上昇。此外，膜厚較薄及 以大面積形成時，因密合性及機械性強度較差，於大電流 驅動時會發生問題。有鑑於上述問題，本發明之目的在藉 由貫'現與半導體層之接觸電阻，及焊墊電極與歐姆電極間 之界面電阻低，且與半導體層及絕緣膜之密合性佳之電 可&供一種具有臨限值電流及動作電壓低之優異元件 特性之氮化物半導體元件。 【發明内容】 本發明·之氮化物半導體元件之特徵為：在半導體層上具 有.歐姆接觸之第一電極；及接觸於其上，而形成與第一 電極不同形狀之第二電極；且第一電極與第二電極具有接 合層區域，其包含：形成第一電極表面之第一電極之上層； 及堆積於經熱處理之第一電極之第二電極之下層；接合層 區域包含白金族元素。藉由此種構造，可形成具有優異密 合性且具有動作電壓低之電極之氮化物半導體元件。 本發明之申請專利範圍第2項之氮化物半導體元件之特 徵為.在半導體層上具有：歐姆接觸之第一電極；及接觸 I 上而开^成與第一電極不同形狀之第二電極；且第一 電極與第二電極具有接合層區域，其包含：形成第一電極 表面之第電極之上層；及堆積於經熱處理之第—電極之 第一電極之下層；第一電極之上層與第二電極之下層包含 相同元素或相同材料。#由此種構造，可形成具有優異密 合性且具有動作電壓低之電極之I化物半導體元件。 本發明之巾請專利範圍第3項之氣化物半導體㈣之特 90193.doc /81 徵為：第-電極具有包含熱處理合金化材料之下層。包人 熱處理合金化材料之第一電極之下層，係隨熱處理而^ -些熱變化之層’且具有與成膜時（熱處理前）不同之層 造。如即使於成膜時係多層構造，而熱處理後不维持复夕 層構造，而形成合金化材料混合化之合金化層。明 層接觸之下層，形成包含不論其材料為何， 均藉由熱處理予以合金化之材料之層，與僅堆疊於半 層上之狀態之疊層膜比較，可形成與半導體層密合性良好 之第一電-極。此外，藉由半導體層之組成及電極材料，即 使:實施熱處理仍可歐姆接觸。但是，内部量子效率及外 部ϊ子效率低之半導體元件於驅動元件時會產生一些熱， 因此其特性亦可能因熱而改變。因而，即使第一電=下 曰僅13# TG素’藉由實施熱處理，可提高與半導體層 之密合性，特性不易因驅動元件時之熱而改變。具有此種 下層之第-電極之上層與第二電極之下層形成接合層區 域，其接合層區域包含白金族元素，可提高與第二電極之 密合性，因此，自半導體層至第二電極可以極優異之密合 性，合。藉此，由於動作電壓低，且高輸出時之電壓不易 上升，因此可實現隨時間變化小且可靠性佳之元件。 此外’第-電極之下層包含上述減理合金化材料時， 即使上層為白金族元素以外材料，#第二電極之下層與第 一電極之上層為相同元素或相同材料，且此等為導電性佳 且可維持敎特性者時，仍可形成密合性佳之接合層區 域。但是無法適用於熱處理時’第_電極之上層與下層反 90l93.doc 1327781 應而合金化，形成絕緣性之氧化物之材料。
因此，藉由第一電極之上層與第二電極之下層兩者包含 白金族7L素，且藉由相同元素或白金族元素之合金，或白 金族元素4電性氧化物等構成第_電極之上層與第二電 極之下層’可形成極低電阻’密合性佳，且不易隨時間變 化而可靠性佳之電極構造。 本發明之令請專利範圍第4項之氮化物半導體元件之特 徵為：第-電極之上層包含由單一之白金族元素構成之白 金族單一層（m银、訂、鐵層），或以白金族元素 之同族元素構成之合金化層（舒_餓層、姥_銀層、把_麵層）。 包含此種材料之上層對熱較為穩定。因此，即使在下層形 成熱處理合金化材料時，此等不易與下層合金化，雖在與 下層之界面近旁引起一此符庙 j θ ^ 二反應，但是其反應不致進行到層 内部，而可將界面形成穩定之狀態。藉由以相同材料形成 第-電極之上層與第二電極之下層，可形成更低電阻且動 作特性穩；t之電極。此外，纟非白金族單—層，而包含合 金化層時，其合金化層内部之材料因熱處理而合金化，盆 結合力比單純堆積之合金層增加而堅硬。即使於熱處理後 仍可維持不與下層之熱處理合金化材料合金化，而上層與 下層之疊層形態。 此外，由於第一電極上屉々主^ + 屑之表面於熱處理時暴露於外 氣，因此亦與外氣反應。但是 丨―疋，如為上述之白金族元素系
之層’則不易與外氣反應，特 e f 0 A ,- 寻別疋不易形成絕緣性高之氧 化物。但是，只要存在4# 在某些狀態下會吸著於第一電 90l93.doc -10- 1327781 元素係具有觸媒作用之 圍之狀態下存在。推測 極上層之表面。特別是由於白金族 元素，因此會在氧排列於其原子周 此時之反應會形成以下情況。 圖⑽顯示在形成於氮化物半導體之p型半導體層之脊部 側面及H兩旁之_半導體層平面上形成有第一絕緣膜 609,並形成有脊部上部之氮化祕' ,^ 卞守涖層在苐—絕緣膜 开〆成有第-電極之下層6〇5⑻及上層6〇叫， 由接合層區域⑴形成有第二電極之下層6〇6(b)及上： π之氮'化物半導體雷射元件之脊部周邊部之模式圖。： 第一電極之熱處理步驟後’如圖6㈧所示，形成氧吸著(排 列）於白金族元素之卜禺本品, 孔及者（排 ^ s表面之狀態。而後，形成第二電極 時’错由減射法等而加速之第二電極下層之 =表面。此時如圖6⑻所示，㈣吸著之氧，加速^白 域原：取而代之，進入第—電極内部開始形成接合層區 與第二電極之下丄：？ 上層6。5⑷ 層區域心 （b)之-部分共有之狀態而形成接合 二慮進行如上反應之理由如下。經過第—電極之熱處 。步驟，如圖6(A)所示，第一電極之吸著或排列有氧 狀態之白錢元素與氧料時性敎，但是係藉由只要 加某些外力即可輕易切斷程度之弱結合而結合。此種暫 性之弱結合，如藉由減射法等形成第二電極時，藉“ P金族元素原料到達第一電極表面（上層之表面）時之 擊即可輕易切斷。除藏射等機械力之外，…藉“ 90l93.doc 等而切斷與氧之結合。 於：亡：斷與白金族元素之結合而排列(吸著)之氧時，存在 綠 ㈣面之白金族元素形成不穩定狀態(活性之狀 :成第Γ—電極與第二電極之界面破壞或消失狀態下 二成第-電極之初期體積區域，而容易形成兩者混合之接 &層區域613°亦即，在經熱處理之第-電極與堆積於1上 電極之間’不存在明確之不連續面(界面)，而成為如 Η連續形成之狀態〇 A笼一_雪 · 第電極表面形成有穩定之氧化物 時，即使其内部未形成氧化物，雖以賤射不易切斷表面氧 化物之、··。合’但是’如為單純排列之氧，則結合容易切斷， 因此’第—電極上層之白金族元素與第二電極下層之白金 矢TL素纟不經由氧之狀態，或是薄表層部之含氧區域因 成膜（堆積）時之撞擊而消线離散之狀態下，可結合各白金 族元素。 者第電極之上層為上述材料時，因内部具有延伸 性及展開'ί±，所以加速之原料容易進人第—電極上層之内 部:可作此種結合時，β(Μ吏進行熱處理，其表面仍不易形 成氧化物，且具有延伸性之材料之白金族元素及包含白金 族疋素之同族合金之材料形成於第一電極之上層。 將金屬7G素中具有最大展開性之金用於第一電極時，因 單獨金不易確立與氮化物半導體之歐姆接觸，因此，可將 金以外之金屬元素設於下層，其上層則使用金。但是，將 金用於第一電極之上層時，由於在電極熱處理時極容易擴 散而與用於下層之其他元素之合金化反應亦自外部取入 90193.doc 12 1327781 乳等，且容易在整個層内進行。因而，成膜時最上層之金 移動至層内部，結果最上層之金減少，或用於下層之金以 外之金屬路出’而容易生成氧化物。如此，表層（上層）含金 之第一電極與第-電極熱處理後之第二電極之界面介有絕 緣性之氧化物膜等，形成大的電性障壁，造成與第二電極 之密合性降低。此外，動作特性亦不穩定。由於本發明係 將第一電極上層形成包含白金 占》玉饬兀常之層，因此可形成低 電阻之電極。 第-電極之上層為白金族元素之同族以外之合金，如為 n合金等m卜之白金族元素與叙之合金時可藉由賤 射除去排列於表面之氧，在只而τ— 礼在界面不易存在氧之狀態下，盥 第二電極之下層之白金族 人 /、 匕ι、..〇 σ。但疋，由·於該合金堅 硬’延伸性低，加速之；^料；^且、隹λ人人 原料不易進入合金内部，因此幾乎 無接合層區域之_屋；§：。、 又 使用富展開性之材料時比 較，結合性稍微減弱（結合層 變小）但疋，將此種合金 作為不考慮延伸性之第二電 + 电極之下層，同時濺射不同種類
席枓等而开；成時，則I 〜 問碭’而貫現與第-電極之上 層適切之密合性。 此外，除白金族單—声，劣 化厗 曰或包3上述白金族元素之合金 化層之外，亦可使用 今$彳Ι &产 鈀乳化物、釕氧化物等白 金私7C素與氧之化合物， 電極之卜思. 且八有導電性之氧化物用作第一 作A心莖φ ’ 、素與氧之化合物雖係氧化物， 一人 層時，可形成低電阻且盘第一雷榀 之密合性佳之第一電極〜第一電極 金族7C素與氧之化合物與上述 90193.doc -13- 1327781 單一白金族元素層及ή 氧化物丨莊人w 、70素之合金層等僅其表面形成 較，與氧之結合強戶大。，排列(吸著)有氧之狀態比 時，並北 又 而，使用白金族元素之氧化物 時，並非以白金族元素 ^ 接合區域，可實現低雪。 金族元素之合金層形成 建立其他機制。 您你 金族元素之氧化物作為第一電極之上層，而後， /丁…處理合金化處理時，層内部產生熱反應。血單一白 而^ ^ 弟電極之下層可保持穩定之界 面。不同之處在於與外氣接觸 也时丄 乐 ％極上層表面近旁， =ΓΓ族元素時’氧係暫時性吸著而成為類似穩定之 ，’為白金族元素與氧之化合物時，其表面近旁區域盘 — (增内域）中’氧與白金族元素之比率並 内部產生變化成隨距第一電極表面之深度而組成 =^依熱處理時之外氣條件，表面近旁之組成偏差成富 ^金知元素層或富含氧層，因成膜時穩定之組成比破壞 :化之第一電極表面藉由與第二電極之下層之白金族元 ’、結合，成為未形成實質上明確之界面之狀態，而可實現 低電阻之電極。此係氧化物具有導電性之白金族元素特有 之特徵’因此亦引起觸媒作用等。 總之，藉由第-電極之上層於熱處理後活化或準活化， 於形成第二電極之下層時，可形成與其表面之活性種強固 2接合’幾乎不存在界面位準，或是界面位準具有緩和偏 差之接合層區域。此種結合藉由在第—電極與第二電極之 90193.doc 1327781 接觸面）分別設置主要包含其本身不易形成氧化物之 姓、凡素’或疋即使形成氧化物，仍可保持導電性之白 金族兀素之材料，來形成上 電阻且可靠性佳之電極構造。層£域’可貫現極低 本發明之中請專利第5項之氮化物半導體元件之特徵 4一第一電極之下層包含由單-之白金族元素構成之白金 广層或白金族元素之合金層。此時白金族元素並非合 金化層（經熱處理成為合金之層），而係於成料，使用兩種 以上白金—族元素之混合層（合金層）。堆積於熱處理後之第_ 電極上之第—電極之下廣在堆積初期（成膜初期）階段，容易 党到第-電極表面藉由熱處理而生成之反應生成物，或是 殘留於第二電極形成用之成膜裝置内之雜質等之影響。 若可使影響動作區域之第—電極與第二電極不隨裝置間 移動而連續形成時’則可抑制隨裝置間移動而形成不連續 界面。但是對於為纟歐姆接觸4為求提高元件t可靠性而 需要熱處理步驟之第一電極，為求用作引出用電極，而未 經熱處理’或是在比第一電極之熱處理條件更穩定之條件 下進行熱處理之第二電極，因其目的不同，其形狀亦不同， 而宜以另外步驟形成。因而，藉由將裝置間移動後在成膜 初期階段形成之第二電極之下層形成上述之白金族單一層 或白金族元素之合金層，不易與附著於第—電極表面之雜 質或是反應生成物，甚至殘留於第二電極成膜裝置内之氧 等之殘留成分反應，而可抑制與第一電極之界面之高電阻 化0 90193.doc -15- 丄//οι 第二電極之下声 a材枓除上述之外，如使用鈦，第一電_ :之上層使：鉑時’可與第_電極密合性良好地接合。但 =由t鈦谷易與氧結合，所以會與排列（吸著）於第一電極 氧反應在成膜初期立即形成氧化物。因此形成在 電極與第二電極之間介有氧(氧化物)之狀態。由於鈦之 2化物係絕緣性’所以用作第二電極之下層時與第一電 =界面會形成高電阻，而不宜使用。因而，僅選擇密合 :之_(鈦等）時，雖可抑制因第二電極剝離造成之高電 ,但1無法抑制因生成絕緣性之中介層造成之高電阻 化0 述，藉由將第一電極之上層與第二電極之下層 極:述包含白金族元素系材料之層，可形成氧存在概率 極低之界面區域（接合層區 次形成不存在造成高電阻 之接合層區域。即使將此種材料形成於第一電 極之上層或第二電極 極以φ 之下層之任何一方，均可提高整個電 =第-電極與第二電極）之特性，不過，本發明藉由在第— 電極與第二電極之接合部上 “置上述材料，可形成極佳之 別是糟由將第一電極之上層與第二電極之下層形 目：之白金族元素層，可發揮優異之密合性。更宜採用 且可t此可貫現動作電塵低，高輪出驅動時隨時間變化小， 可罪性極佳之元件。 徵：發明之申凊專利範圍第8項之氮化物半導體元件之特 徵為：設有第—電極之半導體層表面具有電’ 與絕緣膜形成區域，第二電極€蓋 /區域 电極覆盍電極形成區域與絕緣膜 90193.doc • 16- 027781 升/成區域。第—電極接觸於半導體層而形成，其接觸部分 構成導通路徑。於LDt，為求有效注人電流至波導區域， 此:卜’在LED中亦為求更有效注入電流致發光層，而控制 電":之導通路徑。此種情況下’並非控制第一電極之形成 T域而係藉由在半導體層表面形成絕緣膜，形成非導通 區域而形成第一電極’即可輕易控制導通路徑。而後藉由 使形成與第-電極接合之第二電極形成覆蓋上述之絕緣膜 形成區域與電極形成區域兩者，可控制電流有效流至第一 電極。 — 本發明之申請專利範圍第9項之氮化物半導體元件之特 徵為.I緣膜形成區域係炎著帶狀之前述電極形成區域之 數個區域’或是分離成電極形成區域之數個區域。圖1所示 之LD在可狀之電極形成區域兩側形成有絕緣膜，並形成第 二電極成覆蓋其兩者區域n可在所需位置穩定形成 對半導體層之電流路徑。此外，LED中具有格栅狀或線狀 等之第-f極時’亦藉由在被其第_電極形成區域夹著之 半導體層露出面上形成絕緣膜，可形成絕緣膜形成區域被 電極形成區域分離成數個區域之形態。如此藉由使絕緣膜 區域分離，可提高光之取得效率。 本發明之申請專利範圍第1〇項1氮化物半導體元件之特 徵為：係具備包含凸部之脊部之雷射元件，第一電極係接 觸於脊部上面而形成eLD之脊部係其正下方形成波導區域 (動作區域）之重要部分。於元件驅動時，在寬度小之該脊部 流入大電流。因此，藉由將形成於該區域之電極形成具有 90l93.doc 本發明構造之電極，可形成可靠性極佳之LD元件。 本發明之申請專利範圍第u項之氮化物半導體元件之特 2為.在脊部兩側面及自其側面連續之半導體層之平面上 /、Z邑緣膜’並且具有自第一絕緣膜上至半導體層側 h t第—絕㈣1 _電極形成與第二絕緣膜分離。 〜圖7(A)係顯示在半導體層上形成脊部，在其脊部側面與 脊P兩旁叹有第一絕緣膜7〇9，覆蓋脊部上部與第一絕緣膜 上部來形成第一電極之模式圖。第-電極之下層以鎳/金等 藉由熱處理而合金化之金屬模之疊層構造形成時，里層構 造因熱處理而改變。此時，❺下層之内部之外，在下芦盘 /半導體層之界面，及下層與上層（白金族元素層）之界面亦進 订反應@形成活性之界面區域。此時，因上層係包含白 金族兀素之層，所以藉由其觸媒作用’可在上層盥下層之 界面附近進行氧向系外移動。藉此，可將與下層内部之反 應及下層與半導體層之反應相關之氧（外氣）控制在適切 量，保持上層與下層之界面（以粗線顯示）穩定。#此，形成 於表面之白金族凡素之層（上層）係發揮於熱處理時穩定地 進行下層之合金化用之上蓋層作用。 此外，由於第一電極下層之構成元素不致穿越上層之白 金族元素層而移動至第—m , _ , π切芏罘電極表面，因此可將表面維持在 穩定狀態。因而1 —電極表面不致形成下層之構成元素 所幵V成之絕緣性氧化物，而在與第二電極之間形成接合層 區域713，可形成良好之密合性。 曰 之亂化物半導體元件之特 本發明之申請專利範圍第12項 90193.doc 1327781 :為：第-絕緣骐及/或第二絕緣膜係以單層或多層構造之 密合層覆蓋。為求使電流注入半導體層，電極係形成與半 導體層接觸，但是基於限制其注入區域或防止短路等之目 的，係形成亦與形成於半導體層上之絕緣膜接觸。電極材 料與絕緣膜之密A柯去$ n 在σ〖生未必良好。因而，即使第一電極與第 二電極之密合性無問題’亦可能由於與絕緣臈之密合性差 而容易剝離，如此將導致高電阻化等之元件特性惡二。此 種情況下，藉由設置兩於補強電極與絕緣層密合性之補強 層(密合層>，即可抑制第二電極之剝離及元件特性惡化。 本發明之中請專利範圍第13項之氮化物半導Κ牛之特 徵為：密合層之最上層係包含白金族元素之層。藉由將包 含白金族元素之上層形成上面，可形成與第二電極之密人 性佳之電極。但是，有時與絕緣膜之密合性未必良好，特 別是具有與氧化㈣之絕緣膜密合性低，容易剝離之性 質。反之，不適於作為電極材料者亦有與絕緣膜之密合性 局之金屬材料。圖7(c)係顯示形成有多層構造之密合層之 本發明藉由將與絕緣膜之密合性佳之材料（金屬材 )為下層，將白金族元素作為上層之密合層711覆蓋第 一絕緣膜709及第二絕緣膜71〇， Μ Λδ . . _ 便第一電極之形成面形 ，膜之佔用區域少之面’可補強第二電極之密合性。 =如圖7(C)所示’藉由以密合層覆蓋第-及第二絕緣 膜兩者，可形成將第二電極 接觸之區域W1以及與密入^ ^ %合併與第一電極 ^ ^ 、在。層711接觸之區域W3,全部形 成包含白金族元素之區域。亦即，第二電極之形成界面全 90l93.doc ，19- I /61 :係以金屬結合而形成’可涵蓋廣泛區域形成接合層區 域，因此可實現極佳之密合性。 ' :本發明之中請專利範圍第14項之氮化物半導體元件之特 。為在合層之取上層係包含與第一電極之上層相同元素 或相同材料。藉由形成此種構造，在與接觸第一電極上芦 Ί二層取上層上而形成之第二電極下層之接觸界面上， 性佳二问電阻&域’且因係相同材料，因此可形成密合 性佳之電極構造。 徵Ϊ發請專利範圍第15項之氮化物半導體元件之特
J…層之上層係姑。藉此可形成與第二電極之密人 性佳之電極構造。 在D 本發明之中請專利範圍第16項之氮化物半導 徵為：密合層係接觸 件之特 曰係接觸於第—電極上或下而形成。密 覆蓋第一絕緣膜及/或第_ σ曰係 極時，包含氧化物等之；'緣Γ者’不過宜為形成第二電 赤且古 緣臈不致露出者。因而，藉由形 成具有上層係白金族元素声 am ^ 二電極。圏3传在第： 可更強固地密合第 電極㈣在第—電極上形成有密合層 極之前形成密合層時，則成為在第一電極之下=電 之开’感。由於該密合層與對半導體層注入電 層 能。特別是形成與絕緣膜之密 ^特性之層之功 層，藉由將該層形成於脊邙 《.作為密合層之下 能，亦可控制光之封閉。。可發揮光吸收區域之功 【實施方式】 90193.doc -20. 1327781 以下，說明本發明，不過本發明之氮化物半導體元件並 不限疋於貫施形態所示之元件構造。 本發明之氮化物半導體元件係設於半導體層上，藉由將 主要與半導體層歐姆接觸用之第一電極，與主要用作取得 用電極之第二電極之界面形成特定構造，可形成密合性 佳’界面之電阻低且動作特性極穩定之電極構造。 因第一電極與第二電極之功能不同，所以各個大小（寬 度、長度)及形狀可依據目的或考慮步驟等而形成適切之形 狀。第一電極與第二電極可形成在動作部中接觸，亦可在 各個王面中不連續。為LED時，考慮膜厚及形狀等，將第 -電極與第二電極形成使電流均一地流入發光層之寬廣區 域此外帛1；極與第二電極之接合部亦考慮與p側電極 與η側電極之配置’而宜為可對發光層有效注入電流者。為 LD時’ #由第-電極與第二電極在脊部上部接合，可抑制 界面電阻造成之動作電壓上昇。在第一電極之後面步驟設 置之第一電極亦可形成其底面全面與第一電極接觸，或是 亦可D又置成其一部分形成於第一電極上，其他部分接觸於 半導體層上或絕緣膜上。 在形成於半導體層之脊部之帶方向JL，第-電極宜— 成”可狀之波導區域平行之帶狀，不過並不限定於此。 即’第-電極之形狀亦可並非帶狀，只須與半導體層之 觸區域成為帶即可。此外，宜設置成涵蓋整個與帶平行 向之波導區域，不過考慮電極形成時之光則步驟及 步驟之晶片化步驟等’可選擇適切之大小及形狀來形成 90193.doc -21 - 1327781 端部分離等。 第一電極與第二電極之連接區域藉由在相當於整個波導 區域之區域連接，可保持穩定之動作電壓，不過還須使第 二電極比第一電極短，第二電極避免形成於分割區域上 部。此因，第二電極之特別是形成於最上層之金屬係金時， 因其延伸性而非常不易分割。此外，藉由將脊部上部形成 連接部，可將注入第二電極之電流經由第一電極而有效流 至半導體層，因此可穩定地對波導區域封閉光，可良好地 維持雷射-光之光束形狀，可使臨限值穩定並且使動作電壓 亦穩定。 與脊部垂直方向上，第一電極需要形成於脊部上部。此 外第電極亦可形成至自脊部遠離之區域，並以與脊部 之寬度相同或比其大之寬度形纟。此夕卜，脊部之左右宜形 成相同長度。此外，整個帶（共振器）區域宜以相同寬度形成。 此外，與脊部垂直方向之第一電極與第二電極之接合層 區域’宜形成與脊部寬度㈣，或是比其寬之寬度，藉: 可促使動作電壓穩定化。此因以比脊部寬度窄之範圍連接 時’電流注入區域變窄，動作電廢上昇，因而不適宜。特 別疋且在脊部上部形成接合面。第二電極為求配線接合， 在脊。卩上。卩以外之區域具有可接合配線程度之寬度。由 於該區域只須為整個帶區域中之一部分即可，因此第二電 極之寬度亦可在整個帶區域不同。 如圖7(A)所示，第二電極之形成區域（寬度）W2宜大於第 一電極之形成區域W1，此時，心可藉由第二絕緣膜71〇 90193.doc *22- 形成絕緣性佳之元件，因此可形成高輸出時可靠性佳之元
件。另外，如圖7⑻所干，葬…φ 以佳之I 所不，错由使第二電極之形成區域（寬 度）W2小於第一電極之报士. ρ 毪之形成&域W1，可在電極周圍形成絕 緣膜露出面》藉由該露屮頌络 路出之、，邑緣膜區域，可減少面朝下時 因第二電極之熱引起形狀變化而造成之短路，可獲得良率 佳之元件。 本發明之電極構造亦可設於氮化物半導體元件之Ρ側電 極與η側電極兩者，亦可設於任何一方，不過LD中宜設於ρ 側電極。.其中對具有脊部之LD極為有效。此外，用於兩者 電極時，ρ側電極與11側電極之各個第一電極與第二電極之 接合部之白金族元素亦可相同，亦可不同，並宜在ρ側η側 兩者之接合面使用鉑，藉此可實現極佳之密合性，此外， 以相同材料形成ρ側電極與η側電極之第二電極，可同時形 成兩電極之第二電極，在步驟上亦有利。 第電極藉由熱處理可實現良好之歐姆性。熱處理溫度 且在350 C〜120(TC之溫度範圍，更宜為4〇〇。〇〜750°C，最宜 為 450。。〜600〇C。 第一電極之上層亦可具有以包含白金族元素之層夾著之 中間層。第一電極之上層為白金族元素之單一元素，或是 白金族元素之同族元素之合金層係1層時，該層之上面與下 面分別具有不同功能。上面係不易與外氣引起反應，保持 與第二電極良好之密合性。此外，下層係形成與其下所形 成之合金化層之穩定界面’來保持合金化反應穩定者。亦 可使這兩個功能分離❶如在半導體層上形成包含：包含錄/ 90193.doc -23· 1327781
金之下層，及包含鉑/鈦/鉑之上層之第一電極。上層之上面 與下面有白金族元素之早一元素層，該層亦可形成夾著包 含鈦（包含白金族元素以外元素之層）之中間層之形態。藉 此’藉由與第一電極之下層接觸之下側之白金族元素層， 可減少第一層之熱變質及熱處理步.驟之變動，可形成可靠 生佳之元件，此外，藉由設於中間層上之上側之白金族元 素層，可在與第一電極之間形成介有氧之概率極小之界 面’可开>成低電阻之電極構造。如此，可將白金族元素之 層分離成_上層與下層，可使功能分離。
此外，第一電極上層之中間層除具有在包含白金族元素 之上層之上面與下面之界面配置最佳材料進行功能分離之 功能外，還可發揮彌補僅白金族元素系之層尚嫌不足之特 性之層的功能。如藉由介有中間層增加第一電極之膜厚可 提尚散熱性。此外，三層以上之多層膜比單一組成之層僅 增加膜厚時，亦可緩和應力。特別是由於形成於LD之脊部 之第-電極係形成於寬度極f之區域，且其膜質嚴重影響 施加於脊部之負荷’因此採用多層構造來緩和施加於脊部 之應h可獲得可靠性佳之LD特性。料，由於亦可改變 光吸收係數’因此亦可控制光學特性。 如上所述’第一電極之上層與第二電極之下層均為白金 族元素’而可形成具有優異密合性之接合層區域。此時之 第-電極下層或苐二電極上層之電極材料可使用以下之材 料。此外’下述材料可用作第—電極之上層與第二電極之 下層為相同疋素或相同材料時之第一電極之上層與第二電 90193.doc -24· 1327781 極之下層。 設於η型氮化物半導體層 曰、乐冤極（第一電極之下層）， 可選擇與η型氮化物丰導 導體層之歐姆性及密合性高之材 料’具體而言，如韓、叙、雜 歸鈷鐵、鈦、銅、金、鎢、鍅、鉬、 :、鋁、銀、鉑、鈀、鍺、銥、釕、餓等，可使用此等之 單曰α金或夕層膜。並宜為依序堆疊鈦及鋁之多層構造。 第一電極形㈣’為求改善與半導體層之歐姆性依其材 料，有時宜進行熱處理。此外 π側之第—電極之膜厚方面，
其總膜厚-宜約1〇〇 Α〜30000 A，更宜為的X 又且马約3000 A〜15000 A， 尤且為5〇ο〇Α~ ιοοοοΑ。此因a兮#·阁士 此因在該乾圍内可形成接觸電阻 低之電極。 此外’與η側之第-電極接觸而形成之η側之第二電極（第 二電極之上層)之電極材料如鎳、鈷、鐵、鈦、銅、金、鎢、 錯、钥、組、銘、银、包 4
銀銘㉞、錢、銀、釕n H 用此等之單層、合金或多層膜。由於最上層連接配線等， 因此多層膜宜使用金。而為求避免該金擴散，其下層宜使 用發揮防擴散層功能之較高熔點之材料。如鈦、鉑、鎢、 鉬、氮化鈦等。膜厚方面，第二電極整體臈厚宜為3_人〜 20000 A，更宜為7000 A〜13000 A之範圍。 如上所述，η側電極並非以其他步驟設置第一電極與第二 電極，而係連續形成，兼第一電極與第二電極兩者功能， 亦即與半導體層歐姆接觸之歐姆電極，且亦可作為兼用形 成配線之取出電極（焊墊電極）之η電極。此因與_電極比 較，與η型半導體層之歐姆接觸較容易，且為與波導區域稍 90l93.doc -25- 1327781 微分離之區域，不太需要考慮光學特性，因而材料之自由度_ 大。此種η電極之膜厚方面，其總膜厚宜為3〇〇〇 A〜20000 A， 更且為7000 A〜1 3000 A之範圍。不將η側電極分離成第一 電極與第二電極時，ρ側電極上應用本發明之構造。 其次’設於ρ型氮化物半導體層之第一電極（第一電極之 下層），可選擇與ρ型氮化物半導體層之歐姆性及密合性高 之持料，具體而t,如錄、钻、鐵、絡 鉬、鈕、銀、鉑、鈀、铑、銥、釕、鐵及此等之氧化物、 氮化物等、可使用此等之單層、合金或多層膜。並宜為自 鎳、鈷、鐵'銅、金及鋁選出之至少一種及此等之氧化物、 氮化物等。 扣外，P側之第二電極（第二電極之上層）之電極材料士 鎳、鈷、鐵、鈦、銅、金、鎢、鍅、鉬、鋰、銀、鉑、鈀 :::、釕、餓及此等之氧化物、氮化物等，可使用此筹 使：今：合金或多層臈。由於最上層連接配線等，因此宜 而為求避免該金擴散，苴 層功能之較&使用發揮防擴散 欽等，尤么 料。如鈦m·、氮化 〜20000 λ 科為鈦膜厚方面，總膜厚宜為3000 Α 更且為7000 Α〜13000 Α之範圍。 一電極之上層亦可為且 的令間層1間層可為包：包：白金族元素之層夹著 層膜及合金。此外1A素之層’或是亦可為多 須均包含白金族元素之層即；之層與下側之層只 元素或不同之白全族 31此亦可為相同之白金族 兀素…——與第-電極之下側 90I93.doc * 26 · 層之密合性’與中間層之密入 σ 14 ’或是合金化處理後，與- 設於第一電極之上側層上之 取出電極之密合性等來選擇材 料。或是，採用將第一電極作 、 征邗為掩杈而蝕刻之自對準方式 來形成台面部（脊部）時，其最上 瑕上層之白金族元素亦宜將蝕刻 氣體種類等納入考慮來選擇材料。 第一電極上層之中間層，田及 ， 口 h以穩定之白金族元素層上 下失著’所以亦可使用用於第一 人人，Η 乐電極下層之合金化層之材 料。可為與第-電極下層相同之材料，或是亦可為不同之 材料。或_是亦可使用無法用作第一層之材料。此外，中間 層之適宜材料除上述列舉之笛 S. ^ ^ 』羋之第一層之適宜材料（鎳、鈷、 鐵、銅、金、鎢、鉬、鈦、纽' 龈鋁、絡、鉑、纪、錢、 銀、釕、餓及此等之氧化物、氦 I化物專）之外，亦可使用鈴 等。 第一種實施形態 圖1係顯示本發明第一種實施形態之氮化物半導體元件 之構造者’且係、在基板1()1上堆疊有：η型氮化物半導體層 102、活性層_ρ型氮化物半導體層1〇3，在ρ型氮 導體層上設有帶狀脊部之半，導體雷射（LD)。脊部可藉由姓 刻等手段除去p型氮化物半導體層之—部分而形成藉此可 形成有效折射率型之波導。此外脊部可藉由蝕刻自p型氮化 物半導體層至η型氮化物半導體層之一部分而形成，作為完 全折射率型之波導，或是亦可藉由選擇生長來形成脊部。 脊部不限於底面側之寬度大，並隨接近上面而帶寬逐漸變 小之台面形狀，亦可為相反地隨接近底面其帶寬變小之反 90i93.doc •27· 1327781 台面形狀，或是亦可為在疊層面具有垂直側面之帶，亦可 為由此等所組合之形狀。此外，帶狀之波導之寬度無須大 致相同。此外，亦可為形成此種脊部後纟㈣表面及脊 部兩旁使半導體層再生長之埋入型之雷射元件。此外，亦 可為無脊部之增益波導型之波導4是亦可為在元件内部 形成已3问電阻層（絕緣層）之電流狹窄層。電流狹窄層亦可 形成於η型半導體層中或是p型半導體層中。並宜形成於?型 半導體層中。再者，此等0型半導體層中及ρ型半導體層中， 亦可在㈣層、覆蓋層、導引層、上蓋層、活性層等各層 之邊界設置電流狹窄層，或是亦可設於接觸層中、覆蓋層 中、導引層中等各功能層之層中。由於形成電流狭窄層時 須暫時中斷反應，因此宜選擇此時因形成絕緣性之氧化物 等，而產生界面位準造成電流注入效率降低少所組成之 層。此外，亦可於開始再生長時以回蝕等少許除去再生長 面，來除去造成高電阻化之層（表面獏）。電流狹窄層如可使 用氮化is及銘混晶比高之氮化㈣等。並宜使用氮化铭， 此因除絕緣性高之外，可繼續之前之層在同一裝置内連續 生長，再者，於除去氮化鋁作為構成導通區域部分時，可 輕易選擇性除去氧等，因此不易損壞元件之其他部分。此 外，由於折射率低，因此適於光封閉。而包含此等高電阻 層之電/爪狹窄層之膜厚只須為可阻止電流之膜厚即可。構 成波導區域之波導之形成，亦可選擇生長導通部分以外， 亦可在連續生長之層上形成開口部作為波導。 在脊部之側面及自其脊部連續之p型氮化物半導體層上 90193.doc •28· 1327781 面形成有第-絕緣膜難在脊部上面及第一絕緣膜上面設 有P側之第一電極105，並在_氮化物Μ體層上面設有η 側之苐-電極⑽。細側之第_電極上部具有開口部之第 二絕緣膜u㈣設置成連續至第_絕緣膜之上部。p型氮化 物半導體層之上部設有第二絕緣膜及與P側之第-電極接 觸之P側之第二電極106。此外，亦設有n 側之第二電極；1〇8。 此外，為求將上述脊部之帶方向作為共振H方向，設於 端面之-對共振器面可藉由劈開或㈣等形成。以劈開形 成時’基板及半導體層須具有劈開性，利用其劈開性可輕 L獲：：異之鏡面。此外，即使無劈開性，亦可藉由㈣ ㈣成了振器面’此時藉由與使η電極形成面露出之同時進 Γ 少之步驟形成。此外，亦可與脊部形成同時形 ::::猎由各步驟同時形成，雖可減少步驟 獲付更佳之共振器面，可設置另外步禪 劈開及钱刻而形成之妓择^ 如此精由 …h 求有效反射活性層之發 先波長’亦可形成包含單一膜 Φ ^ ^ ^ …夕θ膜之反射膜。共振器 面之一方構成較高反射率 ^ ^ ^ ^ 王要發揮將光反射於波導 &域内之光反射側共振器面之功能， ，+ 方構成較低反射 能。 Ρ之先射出側共振器面之功 第一種實施形態伤机罢#靖 心係°又置成第二絕緣膜110與Ρ側之第一雷 ㈣分離。Ρ側之第—電極之形成區域電 圍覆蓋Ρ型氮化物半導體層之 /盘見廣乾 此時，只要第一絕緣膜 90193.doc -29- 1327781 與P側之第一電極之密合性良好即無問題，而若密合性差 時，可能因擴大P側之第一電極之形成區域而產生容易剝離 之問題。第一種實施形態係將P側之第一電極之形成區域與 p型半導體層之端部分離，而至少設於脊郜兩旁之近旁。藉 此，與全面形成第一電極時比較，可縮小與第一絕緣膜之 接觸區域，即使與第一絕緣膜之密合性弱，仍不易剝離。 此外，由於係形成第二絕緣膜與？側之第一電極分離因此 可形成P側之第二電極與第一絕緣膜接觸之構造。此外，為 求防止P側-電極與η側電極之短路’而在以較厚之膜厚形成 之第二絕緣膜與脊部之間形成稍深之凹部，因此ρ側之第二 電極之接合面形成凹凸差大之面。接合面積藉由該凹凸而 變大’因此不易剝離第二電極。 第-絕緣膜雖料使電流之注人區域㈣於脊部上面而 設置者’不過，由於係接近波導區域而設置，亦發揮光封 閉效用’因此亦益法住音择士描 任思增加膜厚。依其使用之絕緣膜材 料，有時需要減少膜厚。形成薄之第_絕緣膜時，雖可能 存在絕緣性稱弱之部分，不過，此時如第一種實施形態所 不错由在ρ側之第二電極與第一絕緣膜之間設置第二絕緣 、至較接近脊。ρ之區域’仍可將電流注入區域控制於脊部 近旁。 如圖1⑷所示，亦可將第一絕緣膜形成與氮化物半導體層 大致相同寬度。在第一雷 ‘ 電和之刖所形成之第一絕緣膜，於 第一電極熱處理時同時進 留蚪仏 町逛仃熟處理。错由進行熱處理，與 積之膜比較，膜之強度（膜内之# t 又（联Η之原子位準之結合力） 90193.doc •30· 1327781 增加’亦提高與半導體層之界面上之接合強度。藉由將此 種第一絕緣膜形成於特別是形成第二絕緣膜之半導體層上 面之端部，亦可提高第二絕緣膜之密合性。 此外，如圖1(b)所示，苐二電極亦可形成不與第二絕緣膜 #觸°特別是在面朝下使科，會在第二電極上施加孰， 不過此時體積因熱膨脹而變大，而容易流出至元件之側面 方向（P型半導體層之端方向）。此外，除熱之外亦施加塵 力’藉此電極材料容易流出至側面方向。因而如圖1(b)所 不’精由.與第二絕緣膜分離，可防侧之第二電極材料流 出至側面方向而產生短路。 除第一種實施形態之外，以下之實施形態中，第一絕緣 膜之材料亦宜以包含自石夕、鈦、鈒、錯、銳、給、组構成 群選出之至少-種元素之氧化物、氮化石夕、氮化硼、碳化 矽、氮化鋁、氮化鋁鎵中之至少一種而形成，其中尤宜使 用錯、姶、矽之氧化物、氮化硼、氮化紹及氮化紹鎵。 此外，第一絕緣膜之膜厚，具體而言係在10A以上，10000 A 以下之範圍，並宜為100人以上，5000 A以下之範圍。此因 在Η) A以下時，於形成電極時不易確保足夠之絕緣性在 10000 A以上時，反而失去保護膜之均一性，而無法成為良 好之絕緣膜。此外，在前述適宜之範圍内，於脊部側面， 在與脊部之間形成具有良好折射率差之均—M。 第二絕緣膜可設於除脊部上部之整個p側之第一電極 上，並宜連續地設置於藉由蝕刻而露出之P型半導體層及活 性層之側部端面。適宜之材料宜為以包含自矽、鈦、釩、 90l93.doc -31 - 1327781 锆、鈮、铪、鈕構成群選出之至少一種元素之氧化物、氮_ 化矽、氮化硼、碳化矽、氮化鋁及氮化鋁鎵中之至少一種 t成其中特別適且之材料如氧化石夕 '氧化在呂⑷2〇3)、氧 化錯及氧化鈦等單層膜或多層膜。 第二種實施形態 圖2係顯不本發明第二種實施形態之氮化物半導體元件 之構、者。第一種實施形態與第一種實施形態同樣地係在 基板201上堆疊有：n型氮化物半導體層202、活性層204及p 型鼠化物_半導體層2〇3，而在p型氮化物半導體層上設有帶 好部之半導體雷射（LD)，p側之第—電極加形成於廣泛 覆盍第一絕緣膜209上之區域内，並覆蓋自其第一電極之脊 部以外分離之區域上之一部分，而形成第二絕緣膜21〇。而 後，P側之第二電極206係涵蓋？側之第—電極與第二電極上 而形成。亦即，第：種實施形態之_之第二電極係設置成 不與第-絕緣膜接觸。對波導區域之光之封閉依脊部之深 度（高度）及第一絕緣膜之光學特性而改冑，不過，藉由增加 第-絕緣膜之厚度可控制此等時，藉由擴大第一電極:形 成區域，涵蓋寬廣範圍而與苐二電極密合，可抑制熱之集 中’擴大第一電極與第二電極間之接合層區域，而形成密 合性佳之電極。 此外，此時如圖2⑷所示，亦可使第二電極2Q6不與第二 絕緣膜2 1 〇接觸。藉此與絕緣獏之密合性一 在弟-電極僅虚 第-電極接觸’因此不易剝離第二電極。此外，如第一種 實施形態所述’於面朝下使用時，可抑制第二電極因加熱 90193.doc •32- 1327781 而變形時流出至n型半導體層側，而形成可靠性佳之元件。 第三種實施形態 圖3係顯示本發明第三種實施形態之氮化物丨導體元件 者。第三種實施形態與第一種實施形態同樣地係在基板3〇ι 上堆疊有：η型氮化物半導體層3〇2、活性層3〇4&p型氣化 物半導體層303’而在p型氮化物半導體層上設有帶狀脊部 之半導體雷射（LD)，在p側之第二電極3〇6與第一絕緣膜· 及/或第二絕緣膜310之間形成有密合層311。該密合層形成 於P側之第-一電極305與第二電極3〇6之接合區域之脊部上 面及其近旁以外之位置，並係具有補強第二電極與第一及/ 或第二絕緣膜之密合性之功能者。 如上所述，電極材料及絕緣膜材料除須為與形成其本身 之材料之密合性佳之外，亦須為與形成於其上之材料之密 合性佳。因而’上層與下層使用列材料錢可滿足兩者， 但是如第三種實施形態所示，藉由進一步設置密合声則 可獲得更佳之密合性。圖3中，P側之第-電極與第二電極 之間介有密合層之一部分，不過亦可形成不與第-電極接 觸。 密合層不需要選擇如第—電極之與半導體層之接觸電阻 低，且與半導體層之密合性佳之材料，亦不需要選擇降低 第-電極與第二電極之界面電阻之材料。此外，不登 擇如第—及第二絕緣膜之與電極之密合性佳，且絕U 之材料。亦即’密合層可為導電性材料，亦可為絕緣性2 料’而所要求之功能僅係與絕緣膜及電極之密合性。因而 90193.doc -33- 電極材料即使為具有電阻高等問題之材口 ^ 膜之密合性佳之材料即可使用。而多層構要=絕緣- ^擇與ρ側之第二電極密合性佳之材料，即可補強密合 密合層可形成單層或多層構造。形成多層構造時 在密合層之下層選擇與絕緣膜之密合性 θ 人ρ 〜何枓，而在宗 5層上層選擇與第二電極之下層密合 現更佳之密合性。 <材枓’即可實 此外，.如以上所述，密合層之適宜材料可使料電 料或絕緣性材料等，不過，如第一 如弟冤極之上層係鉑，第二 電極之下層係铑，接合層區域以白金族元素構成時，密人 層之上層亦可使用金等白金族元素以外之材料。或是二 使第電極之上層與第二電極之下層兩者均使用鉑，並以 相同材料構成接觸面時’密合層之上層亦可使用金等其他 材料。特別宜為密合層之上層係使用白金族元素或與：金 族兀素相同族之合金。如第一電極之上層係鉑，第二電極 之下層係铑，接合層區域以白金族元素構成時’密合層之 f層亦宜為鉑’並全部以白金族元素構成接合層區域。或 是第一電極之上層與第二電極之下層兩者使用鉑，以相同 材料構成接觸面時，密合層之上層亦宜使用#，並全部以 白金族70素構成接觸面。由於P側之第二電極係形成於具有 凹凸之相同材料上，因此藉由形成上述構造，可實現極佳 之岔σ眭。白金族中尤宜為鉑。此外，下層之適宜材料如 鈦。 90193.doc -34- 1327781 此外’密合層宜形成大於第二電極，不過如圖3(a)所示， 亦可使密合層3 1 1與第二電極306大致相同大小。此外，如 圖3(b)所示，亦可使密合層311低於第二絕緣膜31〇。藉此， 可防止面朝下時之短路。 第四種實施形態 圖4係顯示本發明第四種實施形態之氮化物半導體元件 之構造者。第四種實施形態與第一種實施形態同樣地係在 基板401上堆疊有：n型氮化物半導體層4〇2、活性層4〇4及p 型氮化物-半導體層403，而在p型氮化物半導體層上設有帶 狀脊部之半導體雷射（LD)，在p側之第一電極4〇5與第一絕 電極之前形成 緣膜409之間形成有密合層411。藉由比第一 在s層可开> 成此種狀態。此時，由於係在更接近半導體 層之側配置密合層，因此可藉由其形成位置來控制對波導 區域之光封閉。如重視與半導體層之歐姆性來選擇第一電 極下層之材料時，可能因其材料之光吸收係數過大而影響 光子特I·生’不過藉纟於第_電極更下方預先形成密合層， 即：：和此等之不利影響’此外，第一電極與第一絕緣膜 之f合性差時，亦可減少剝離。此外，由於係比第一電極 之刖而形成，g此密合層亦實施熱處理。藉此，有些材料 可提局與第一絕緣臈之密合性。 此外，藉由此種密合層連續地形成至第二絕緣獏上，可 J因第一電極與第二絕緣膜之剝離造成元件特性降低。 此如圖4(a)所示，冑密合層411設於第—絕緣膜彻上， '、又置成第—絕緣膜41〇與第二電極4〇6無重疊部分或彼此 90l93.doc -35- 1327781 分離。藉此’可防止面朝下時之嚭 又短路。此外，如圖4(b)所示， 亦可將密合層4 1 1形成延伸$ | τ 甲主介邛側面之絕緣膜409上。藉 此，可在更接近波導區域之位置s 直配置抗合層，因此藉由吸 收迷光等’而可減少波紋’而形成優異之附。 第五種實施形態 圖5係顯示本發明第五種實施形態之氮化物半導體元件 之構造者。第五種實施形態與第一種實施形態同樣地係在 基板5〇1上堆疊有：η型氮化物半導體層502、活性層504々 型氮化物-半導體層5〇3，而在p型氮化物半導體層上設有帶 狀脊部之半導體雷射（LD)，且第—電極奶係僅形成於脊部 上部者。形成與寬&小之LD之脊部上寬大致同寬之第一電 極時，在平坦之晶圓上形成所需之脊部寬度之第一電極 505,藉由將其第—電極作為掩模來银刻半導體層而於脊 部上部形成與脊部同寬之第—電極。使用此種自對準方式 ㈣半導體層主要宜使用㈣之㈣氣體進行乾式钱 刻H使用包含白金族元素之層作為進行此種姓刻時 之掩模之第一電極之上；s，丄 了發揮即使於蝕刻後表面粗糙 較少之電極功能。此外，於形成脊部後形成第一電極時， 係以氧切及光阻等形成所需之脊部寬度之掩模，於姓刻 半導體層後再除去掩模，並以其除去部分形成可與半導體 層表面接觸之第-電極，因此有時在半導體層表面會殘留 掩模。如此可能造成第-電極與半導體層之歐姆接觸性及 密合性降低，不過第五種音a 〇 珩樘貫她形態不易發生此種問題。 如圖5所示，為第一電極與脊部寬度大致一致之形態時， 90193.doc * 36 - 1327781 第二電極與第一電極之接合面成 ^ m ^ 一 囬欣马介。卩寬度之極有限之區_ M f極之上層與第二電極之下層（介有 金属層時為金屬層盘第一雷朽夕戸弓 ”第電極之間，及金屬層與第二電極 之間）’形成包含白金族元素之接人 Μ 接β層g域，即使為寬度窄 之接合區域，仍可以極佳之荦人 (在σ性接合，且可實現抑制界 面電阻上昇’動作電壓降低’動作特性及穩定且可靠性佳 之元件。 使用自對準方式形成脊部時，第—電極之上面暴露於半 導體層⑽時之氯系氣體，及氧切膜等㈣時之說系氣 體等。因而係形成氯化物或氟化物等，而非形成氧化物。 但是，白金族元素之層即使與此等氯系氣體及氟系氣體反 應，其反應仍限於表面近旁，此，與熱處理時等同樣地， 層内部容易保持與成膜時相同之組成。由於與氣或氣之化 合物穩定，且可顯示絕緣性時，在與第二電極之間產生界 面電阻，因此於此種情況下，藉由洗淨表面，使層内部之 未生成化合物之區域露出，藉由在其露出部形成第二電 極，可避免損害歐姆性。 此外，使η型半導體層露出時，可使用金屬層作為掩模。 圖5所示之金屬層512，係使包含白金族元素之層形成包.含 第一電極505上之區域之所需形狀，並蝕刻至η型半導體層 路出。使用金屬層作為掩模時，亦可於而後剝離，不過如 圖5所示，亦可於蝕刻後仍繼續保持。如此，使用金屬層作 為蝕刻掩模，而後不除去而用作電極之一部分時’宜先在 脊部兩旁形成絕緣膜，並預先形成金屬層來覆蓋其絕緣膜 90193.doc -37- 彳上面之第-電極。藉此，可形成圖5之構造。此種- 二况下，肖第—電極接觸之金屬層可視為第二電極之一部 分，因此使用包含適宜作為第二電極下層之材料之白金族 元素之層。並宜為鉑。 此外，使η型半導體層露出用之敍刻，亦可使用氧化石夕 ，’而非金屬I。此時於η型半導體層露出後，除去氧化石夕， 在脊部兩旁形成絕緣膜，進一步設置 極接觸之第二電極。 弟電 此外如圖5(a)所示，藉由將第二電極5()6形成不盘第二 絕緣膜510接觸，可防止面朝下時之短路。此外由可將 第二電極506形成僅與金屬層512接觸，因此可形成密合性 佳之電極構造。 第六種實施形態 圖8係顯示本發明第六種實施形態之氮化物半導體元件 之f造者。圖8(B)係圖8(Α)2Χ·γ剖面圖，係於基板8〇1上 隹立有η型半導體層8〇2、活性層8〇4、ρ型半導體層8们之氮 化物半導體’幻系包含在ρ型半導體層之表面形成有ρ側之 第一電極805與第二電極806，並在自卩型半導體層側藉由蝕 刻而路出之η型半導體層之表面形成有η側之第一電極 與第二電極808之氮化物半導體元件之發光二極體（LED)。 並非如LD形成有脊部，而係自活性層之發光自p型半導體 層側或η型半導體層側，進一步自端面射出外部。大致整個 Ρ型半導體層上面形成有ρ側之第一電極，並在以813表示之 區域與第二電極接合β第一電極藉由控制成自活性層之光 90193.doc -38- 1327781 可透過之膜厚’並進行熱處理，可形成可與半導體層歐姆 接觸之透明電極。 第六種實施形態之LED，因透明電極之第一電極與焊墊 電極之第二電極之接合區域小，所以導通時大電流流入其 接合區域。藉由在密合性佳且低電阻之狀態下形成其接合 區域’可形成可靠性佳之LED。 此外，LED並不限定於圖8之形態，亦可將卩側之第一電 極形成增加膜厚，降低薄膜電阻，並且形成開口部，自其 開口部取得光之形狀之電極。或是，亦可適用於在p型半導 體層表面形成凹凸，於其凹部内填充絕緣膜等各種形態。 [實施例] 以下，說明使用氮化物半導體之半導體雷射元件作為實 施例，本發明並不限定於構成氮化物半導體層inS氮化物 半導體層、活性層及p型氮化物半導體層之裝置構造，可使 用各種層構造。裝置構造係以後述之實施例所揭示之雷射 之裝置構造為例，不過亦可適用於其他雷射構造及led。 氮化物半導體之具體例’可使用氮化鎵、氮化鋁或氮化銦 等氮化物半導體，此等混晶之ιιι_ν族氮化物半導體或是 此等中含硼、磷等者。氮化物半導體之生長可應用 MOVPE、MOCVD(有機金屬化學氣相生長法）、HvpE(鹵化 物氣相生長法）、MBE(分子線氣相生長法）等生長氮化物半 導體時熟知之全部方法。 [實施例1] (基板） 90193.doc -39- 1327781 基板使用以c面為主面之藍寶石基板。基板並不限定於 此，可依需要使用以R面、A面為主面之藍寶石基板、碳化 石夕基板、矽基板、尖晶石基板及氮化鎵基板等各種基板。 氮化鎵基板藉由在藍寶石及砷化鎵等生長基板上設置可抑 制生長之保護膜後，進行選擇生長（橫方向生長）之所謂 ELOG法等生長氮化物半導體層（氮化鋁鎵銦（AiGainN) 系），而後除去生長基板，即可獲得結晶性佳之氮化鎵基板 (氮化物半導體基板）。氮化物半導體層生長時，藉由添加 矽、氧等-雜質，亦可調整導電性。此外，使用此種EL〇G法 而獲彳于之氮化鎵基板依其選擇生長之條件及保護膜之形狀 等，形成差排密度多之區域與少之區域遍及之基板，因此， 為要求電流密度高條件下之可靠性之雷射元件時等藉由 在其差排密度少之區域形成波導區域，即可形成優異特性 之半導體雷射兀件。此外’使用藍寶石等絕緣性基板時，p 電極與η電極形成於同一面側。此外，氮化鎵基板等導電性 基板之Ρ電極與η電極亦可形成於同一面側，亦可於氮化鎵 基板之背面（未堆疊有功能層之側）形成η電極。 (基底層） 在溫度1050。(：下生長2.5 μπι之未摻雜之氮化鎵層，並形 成0.27 μιη膜厚之包含氧化矽之保護膜。該氧化矽保護膜藉 由姓刻而形成帶狀之開口部（非㈣區域）。該保護膜之帶寬 為1.8 μιη，形成與〇Hfra面大致垂直之方向保護膜與開口 』之寬度比率成為6: 14。其次，生長15 _膜厚之未推雜 之氮化鎵層。此時，生長於開口部上之氮化鎵層在氧化矽 90193.doc -40- 1327781 上橫方向生長，最後生長成在氧化矽上方向氮化鎵密合。 該基底層除氮化鎵之外，亦可使用氮化鋁鎵、氮化銦鎵、 氮化鋁銦鎵（AlInGaN)等。 (緩衝層） 其次，於500°C溫度下使用三甲基鎵（TMG)及氨（NH3)， 生長1 jxni膜厚之換雜碎之Al〇.Q2Ga〇.98N緩衝層。 (η型接觸層） 繼續在1050。(3下，同樣原料氣體使用TMG及氨氣，雜質 氣體使用石夕烧氣體，生長3.5 μιη膜厚之包含摻雜石夕之 n-Alo^Gao.98]^之η型接觸層《該η型接觸層之膜厚只須為 2〜30 μιη即可。 (防破裂層） 其-人’使用TMG、ΤΜΙ(二甲基銦）及氨，在8〇〇。〇溫度下 生長0_15 μιη膜厚之包含摻雜矽之η-Ιη〇 Μα。9以之防破裂 層。另外，該防破裂層依基板之種類及其他層之組成等亦 可省略。 (η型覆蓋層） 其次，在1050°C溫度下，原料氣體使用ΤΜα(三曱美 鋁）TMG及氨，生長膜厚各50 Α之包含未摻雜之AUQ5Ga ^ 之A層與包含掺雜矽之氮化鎵之b層。而後，八w * 欠刀別重複1 10 次該操作’父互堆疊A層與B層，生長總膜厚為1 1 含多層膜（超晶格構造）之η型覆蓋層。此時， 禾穋雜之氮化 紹鎵之铭混晶比為0 · 0 2以上，〇. 3以下之益图士 祀固時，可設定足 夠發揮覆蓋層功能之折射率差。構成超晶格構造之各層亦 90193.doc 41 1327781 可使用上述組成以外之混晶比或氮化銦鎵系等，可選擇對 活性層之光封閉時有效之組成。此外，該η型覆蓋層亦可並 非超晶格構造，亦可為包含Alo.05Gao.95N之單一層等。 (η型光導引層） 其次’在相同溫度下，原料氣體使用TMG及氨，生長〇.! 5 μπι膜厚之包含未摻雜之氮化鎵之η型光導引層。該層亦可 摻雜η型雜質。此外，該光導引層亦可依活性層之組成等而 使用氮化銦鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵等層。或是，亦可 依覆蓋層-之組成等而省略。 (活性層） 其次，在800°C溫度下，原料使用ΤΜΙ(三曱基銦）、ΤΜ(} 及氨，雜質氣體使用矽烷氣體，生長140 Α膜厚之包含摻雜 石夕之In〇.()2GaG.98N之障壁層。繼續，停止石夕烧氣體，生+ 70 A膜厚之包含未摻雜之In〇」Ga()9N之井層。重複2次該操 作，最後生長140 A膜厚之包含摻雜矽之InQ Q2Ga() 9山之障壁 層，來生長總膜厚為560 A之多重量子井構造（mqw)之活性 層。MWQ之疊層數宜約2〜3〇，組成除上述之外亦可選擇 氮化銦鎵/氮化鎵、氮化鋁鎵/氮化銦鎵、氮化銦鎵/氮化鋁 銦鎵、氮化鋁鎵/氮化鋁銦鎵等組合。此外亦可為SQW構造。 (P型電子封閉層） 在相同溫度下，於氮氣分中，生長30入膜厚之包含摻雜 鎂之Al0.25Ga0.75N之P型電子封閉層。其次，在氫氣氛中， 生長7〇 A膜厚之包含摻雜鎂之Al〇.25Ga0.75N之p型電子封閉 層。此外’該p型電子封閉層亦可為一層’並以與活性層二 90l93.doc -42- 1327781 同程度之溫度堆疊。此外，可使用上述組成比以外之氮化 鋁鎵系、氮化鋁銦鎵系及氮化鎵等，再者，藉由增加膜厚， 亦可使用氮化銦鎵系。 (ρ型光導引層） 其-人，在1050 C之溫度下，原料氣體使及氨，生 長0.15 μιη膜厚之包含未摻雜之氮化鎵之？型光導引層。該p 型光導引層係未摻雜而生長，不過亦可摻雜鎮。此外，該 光導引層亦可依活性層之組成冑，而使用氣化銦鎵、氮化 鋁鎵、氮—化鋁銦鎵等之層。 (P型覆蓋層） 繼續’生長80 A膜厚之包含未摻雜之A1〇〇8Ga〇92N2A 曰在八上生長80 A膜厚之包含摻雜鎂之氮化鎵之3層。將 該操作重複28次，交互堆疊A層與3層，生長總膜厚為〇45 μπι，包含多層膜(超晶格構造)之ρ型覆蓋層。ρ型覆蓋層以 _夕—方包3含鋁之氮化物半導體層，_疊彼此帶隙能不 同之氮化物半導體層之超晶格製作時，進行雜質均在一方 曰上抬雜許夕之所謂調制摻雜時，肖晶性較佳，不過亦 可同樣地摻雜於兩方。構成超晶格構造之各層，亦可使用 上述組成以外之混晶比或氮化銦鎵系等可選擇對活性層 之光封閉時有效之組成。此外，該P型覆蓋層亦可並非超晶 格構造，亦可為包含A1Q05GaQ95N之單—層等。 日日 (P型接觸層） _ 後，以1050ec，在ρ型覆蓋層 丄土仅jl)υ b鎂之氮化鎵之Ρ型接觸層。Ρ型接觸層可以ρ型 90193.doc -43 · 1327781
InxAlyGai-x-yN(x $ 〇, y $ 〇，x+y $丨）構成，為摻雜鎂之氮化鎵_ 時，可獲得與ρ電極最適宜之歐姆接觸。反應結束後，於反 應容器内，在氮氣分中，以7〇(TC將晶圓退火，進一步使ρ 型層低電阻化。 (露出η型層） 如以上所述，生長氮化物半導體形成疊層構造體後，自 反應容器取出晶圓，在最上層之ρ型接觸層表面形成包含氧 ‘ 化矽之保護膜，使用RIE(反應性離子蝕刻），藉由氣氣蝕 · 刻，使形-成η電極之n型接觸層之表面露出。此外，此時亦 · 可藉由蝕刻而形成共振器面。可同時進行η型接觸層之露 出，不過亦可以其他步驟進行。 (形成脊部） 其次，為求形成帶狀之波導區域，在大致整個最上層之ρ 型接觸層Ji ’藉由CVD裝置形成〇 5 _膜厚之包含石夕氧化_ 物（主要為氧化石夕）之保護膜後，藉由光蝕刻技術在保護膜上 形成特定形狀之掩模，並藉由RIE裝置，藉由使用CHf3氣 體之蝕刻’而形成包含帶狀之矽氧化物之保護膜。將該石夕鲁 氧化物之保護膜作為掩模，使用Sic“氣體蝕刻半導體層， - 在活性層上方形成脊帶。此時脊部之寬度成為1.0 μιτι。 · (第一絕緣膜） 在形成氧化石夕掩模狀態下，於ρ型半導體層表面形成包含 氧化鍅之第一絕緣膜。該第一絕緣膜亦可將η側之第一電極 形成面作為掩模而設於整個半導體層。此外，為求爾後分 割容易，亦可設計不形成絕緣膜之部分。 90193.doc -44- 第一絕緣膜形成後，在6(Hrc下對晶圓進行熱處理β如 此，將氧化石夕以外之材料形成第一絕緣膜時於第一 膜形成後，藉由在赋以上’並宜在4〇m，氮化物 +導體之分解溫度以T⑽Gt)進行熱處理，可促使絕緣膜 材料穩定化。特別是在第一絕緣膜形成後之步驟令，主要 使用氧化石夕作為掩模實施裝置加工時，對於爾後除去並氧 化石夕掩模時使用之掩模溶解材料不易溶解。㈣_絕緣膜 之熱處理步驟亦可依第―絕緣膜之材料及步驟等而省略， 此外★，亦.可適切選擇與歐姆電極之熱處理同時進行等步驟 頃序等&處理後，浸潰於緩衝液中，溶解除去形成於脊 帶上面之氧切’並藉由㈣法，與氧切同時除去在p型 :觸層上(甚至h型接觸層上)之氧化錘。藉此，脊部上面 露出’形成脊部側面被氧化錯覆蓋之構造。 (第一電極：歐姆電極） 其次，在p型接觸層上之脊部最表面及第一絕緣膜上，藉 由㈣法形成p側之第—電極。該_之第一電極之下層使 用錄/金（1QGA/15GGA)，上層使職（1500A)。此外，亦在 η型接觸層上面形志彳丨 成η側之第一電極。η側之第一電極包含鈦 /铭（200 Α/8_ Α)，形成與脊部平行，且相同程度長度之帶 狀。此等電極形成後，在氧與氮之混合氣氛中，進行_。(：之 熱處理。 (第二絕緣膜） 之整個ρ側之第一電極與η側之第 。其次’大致全面形成包含氧化 其次，形成覆蓋脊部上 一電極上部一部分之光阻 90193.doc -45· 矽之第二絕緣膜’藉由剝落而形成p側之第—電極整個上面 與η側H極之—部分露出之第二保第：保護膜 側之第-電極分離，其間第—絕緣膜露出1二絕緣膜 慮爾後分割，在失著分割位置而寬度約1〇 _之帶狀範 ，事先不形成第一及第二絕緣膜與電極即可。 第二絕緣膜係除Ρ側及η側之第一電極上部之外全面設置 者。適宜之材料宜包含由石夕、鈦、飢、錯、銳、給、组構 成群選出之至少一種元素之氧化物、氮化矽、氮化硼、碳 :矽、II化鋁、氮化鋁鎵中至少一種而形成，纟中特別適 宜之材料如：氧化矽、氧化鋁、氧化锆、氧化鈦等之單層 膜或多層膜。 (第二電極：焊墊電極） 其次，覆蓋上述第一電極而形成第二電極。此時，宜形 成覆蓋第二絕緣膜。ρ侧之第二電極之下層為紐（1_Α)， 其上依序堆疊鈦/鉑/金（50 Α/1〇〇〇 Α/6〇〇〇α)。此外，η側之 第一電極自下起形成鎳/鈦/金（1000 Α/1000 Α/8000 Α)。該 第一電極經由第二絕緣帛，在_之第一電極及η側之第一 電極上分別接觸成帶狀β (劈開及形成共振器面） 其-人，研磨基板，調整成約150 μηι之膜厚後，在基板背 面形成劃線溝’自氮化物半導體層切斷、劈開，形成條狀 之雷射。氮化物半導體層之劈開面成為氮化物半導體之Μ 面（1-100面），將該面作為共振器面。 (形成端面保護膜） 90l93.doc -46- ^上述所形成之共振器面上，為求使活性層產生之光有 效：振’宜在其表面設置保護膜。特別是在監視器側之共 振益面上，為求設置射出側之共振器面與折射率差亦宜 α又置保4膜。具體之材料為，導體材料可使用自@、鎮、 鋁'姶、鈮、錯、銃、鈕、鎵、鋅、釔、硼、鈦，以及此 等之氧化物、氮化物、氟化物等之化合物中選出之任何一 種此等亦可單獨使用，亦可使用組合數種之化合物或多 層膜。適宜之材料係使用石夕、鎂、紹、給、錯 '記、錄之 材料此外’半導體材料可使用氮化鋁、氮化鋁鎵、氮化 侧等。絕緣體材料可使用石夕、鎮、銘、給、銳、錯、銳、 鎵’辛紀、硼之氧化物、氮化物、氟化物等之化合 物。 本實㈣具體而言’端面保護膜係形成包含氧化石夕與氧 化錘之電介質多層膜。在光反射側(監視器侧)之共振器面 上使用賤射裝置形成包含氧化錯之保護膜，其次，將氧 化石夕與氧化錯交互堆疊形成高反射膜。此時，保護膜 /、構成问反射膜之氧化矽膜與氧化錯膜之膜厚可設定成適 於自各個活性層之發光波長之厚度。此外，在光射出側之 共振器面上亦可不設置任何膜，亦可使用濺射裝置形成包 3氧化锆、五氧化二鈮、氧化鋁及氧化錯之第一低反射膜 與包含氧化矽之第二低反射膜。 最後，與脊帶大致平行地藉由劃線而形成溝在其溝部 切斷各條而獲得本發明之氮化物半導體雷射元件。上述所 獲得之氮化物半導體雷射元件係電極不剝落，在室溫下， 90I93.doc -47- 臨限值電流密度為2_0kA/cm2, 6〇mW之高輸出中可連續振 盈振遭波長405 nm者。 [實施例2] 實施例2係將ρ側之第一電極一部分形成覆蓋第二絕緣 膜。除如以下進行第二絕緣膜之形成外，其餘與實施例1相 同。 (第二絕緣膜） 第一電極形成後，大致全面形成包含氧化矽之第二絕緣 膜，塗敷克阻使脊部上之整個Ρ側之第一電極與脊部兩侧之 Ρ型半導體層上面之ρ側之第一電極之一部分，以及η側之第 一電極之一部分露出，藉由進行乾式蝕刻，使各個電極之 一部分露出。藉此，以第二絕緣膜覆蓋ρ侧及η側之第一電 極之一部分。此時第一絕緣膜未露出，不過亦可露出。 (第二電極：焊墊電極） 其次，藉由濺射形成ρ側之第二電極來覆蓋上述第二絕緣 膜。ρ側之第二電極之下層為鉑（1〇〇〇 Α)，其上形成鈦/鉑/ 金（50 Α/1000 Α/6000 Α)。此外，η側之第二電極自下起形 成鎳/鈦/金（1000 Α/1000 Α/6000 Α)。該第二電極經由第二 絕緣膜’在ρ側之第一電極及η側之第一電極上分別接觸成 帶狀。如此獲得之氮化物半導體雷射元件係未確認電極剝 落，在室溫下’臨限值電流密度為2.0 kA/cm2，6〇 mW之高 輸出中可連續振盪振盪波長405 nm者。 [實施例3 ] 實施例3係形成密合層。係在實施例1中，於第一絕緣膜 90193.doc -48 · 1327781
上以鎳/金/鉑（100 A/i5〇o A/isoo A)形成p側之第一電極。 其-人’第一絕緣膜係形成包含2對之氧化石夕/氧化鈦（1 5 A /1000 A)之多層膜，不過此時係形成與p側之第一電極分離 約22 5 μηι。其次，密合層係涵蓋p側之第一電極一部分上， ρ側之第一電極與第二絕緣膜之間露出之第一絕緣膜上及 第二絕緣膜上而形成鈦/鉑（1〇〇 Α/500 Α)。而後，自ρ次之 第 電極上至也、合層上，以链/欽/叙/金（1〇〇〇 A/50 A/iooo Λ /6000 Α)形成ρ側之第二電極。其他步驟與實施例i同樣地進 行’即可-獲得本發明之氮化物半導體雷射元件。上述所獲 得之氮化物半導體雷射元件係未確認電極剝落，在室溫 下’臨限值電流岔度為2.0 kA/cm2，60mW之高輸出中可連 續振盛振盈波長405 nm者。 [實施例4] 實施例4係在實施例1中’除ρ側之第一電極之下層為錄/ 金（100 A/1500 A)，上層為鉑 /鈦/鉑（500 A/100 A/500 ， 第二電極之下層為鉑（1000 A)，其上以鈦/鉑/金（1〇〇 a/100〇 a /6000 A)形成之外，與實施例i同樣地進行。所獲得之氮化 物半導體雷射元件係在室溫下，臨限值電流密度為2 〇 kA/cm2,60mW之高輸出中可連續振盪振盪波長4〇511111者。 [發明之效果] 本發明之半導體元件藉由在包含藉由進行熱處理形成之 可與半導體層歐姆接觸之熱處理層之第一電極，與形成於 其上之引出用之第二電極之間形成接合層區域，可形成具 有優異密合性，並且動作電壓低，且於高輸出驅動時隨時 90193.doc -49- 間變介小 a _夕，八有極穩定之動作特性之可靠性佳之氮化物半 可-牛此外，藉由在電極與絕緣獏之間介有密合層， :考慮彼此饴合性來選擇電極材料及絕緣膜材料，因此 可形成實現更佳動作電佳，且密合性佳之氮化物半導體元 件。 【圖式簡單說明】 圖1係說明本發明第—種實施形態之氮化物半導體元件 之模式剖面圖。 係說月本發明第二種實施形態之氮化物半導體元件 之模式剖面圖。 圖3係說明本發明第三種實施形態之氣化物半導體元件 之模式剖面圖。 圖4係說明本發明第四種實施形態之氮化物半導體元件 之模式剖面圖。 圖5係說明本發明第五種實施形態之氮化物半導體元件 之模式剖面圖。 圖6(A)〜6(C)係說明本發明第一電極與第二電極之接合 層區域之形成之模式剖面圖。 圖7(A)〜7(C)係說明本發明第一電極與第二電極之接合 層區域之模式剖面圖。 圖8(A)、8(B)係說明本發明第六種實施形態之氮化物半 導體元件之模式平面圖及其模式剖面圖。 【圖式代表符號說明】 101、201、301、401、基板 90l93.doc 1327781 501 ' 801 102 、 202 ' 502 ' 802 103 ' 203 、 503 、 803 104 ' 204 ' 504 ' 804 105 、 205 、 5 05、7_0-5、 106 、 206 、 506 ' 706 ' 107 ' 207 ' 507 ' 807 108 ' 208 、 508 、 808 109 、 209 、 509 ' 609 、 110 、 210 、 510 、 710 311 、 411 、 512 605(a) 605(b) 606(a) 302 、 402 、 303 、 403 、 304 、 404 ' 305 ' 405 ' 805 306 、 406 ' 806 307 > 407 ' 308 、 408 、 309 、 409 、 709 310 、 410 、 711 η型氮化物半導體層 Ρ型氮化物半導體層 活性層 第一電極（Ρ側歐姆電極） 第二電極（Ρ側焊墊電極） 第一電極（η側歐姆電極） 第二電極（η側焊墊電極） 第一絕緣膜 第二絕緣膜 密合層 金屬層 第一電極之上層 第一電極下層 第二電極之上層 90193.doc -51 - 1327781 606(b) 613 、 713 814 第二電極之下層 813 接合層區域 絕緣膜 90193.doc -52-

Claims (1)

1327781 ί 〇9itH25號專利申請案 ，]年1 (終;p U 中又申請專利範圍替換本(96年2月） 、 〜〜 拾、申請專利範園： 1· 一種氮化物半導體元件，其包含：半導體層；建立歐姆 ' 接觸且配置於該半導體層上之第一電極，其包含上層及 下層且待經熱處理；及形成於該第一電極上且形成與前 述第一電極不同形狀之第二電極，其另包含上層及下 層’其中該第一電極冬該上層包含含卩卜卩卜灿、^、^^ 及Os中至少1種之元素金屬、化合物或合金；該第二電極晉 之該下層包含含Pt、Pd、Rh、Ir、Ru及Os中至少1種之元佘 素金屬、化合物或合金；且形成接合該第一電.極與該第，籲 一電極之接合區域；且形成該第一電極之該上層之物質豐 中至少1種係與形成該第二電極之該下層之物質中至少i Μ 種相同。 否 2. 如申請專利範圍第丨項之氮化物半導體元件，其中該第一 1 電極之該下層包含可藉熱處理而合金化之物質。 3. 如申請專利範圍第丨項之氮化物半導體元件，其中該第一 電極之該上層包含Pt、Pd、Rh、Ir、RU及Os之該元素金 屬或含同族元素之該合金。 籲 4. 如申請專利範圍第丨項之氮化物半導體元件，其中該第二 電極之該下層包含含Pt、Pd、Rh、Ir、Ru及Os中至少1種 之該元素金屬或該合金。 、 5. 如申請專利範圍第丨項之氮化物半導體元件，其中該第一 電極之該上層包含Pt。 6_如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其中該第二 電極之該下層包含Pt。 90193-960215.doc 1327781 7.如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其中該半導 體層之形成有該第一電極之表面係包含電極形成區域及 絕緣層形成區域，而該第二電極係配置於該電極形成區 域及該絕緣層形成區域。 8·如申請專利範圍第7項之氮化物半導體元件，其中該絕緣 層形成區域係包含複數區域，彼等排列於帶狀之該電極 形成區域之兩侧，或被該電極形成區域分開。 9. 如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其中該半導 體層包含脊部’該第一電極係配置於該脊部之上表面 上’以使該氮化物半導體元件作為雷射元件。 10. 如申請專利範圍第9項之氮化物半導體元件，其進一步包 含自該脊部侧表面延伸至該半導體層上表面之第一絕緣 層，以及自該第一絕緣層上表面延伸至該半導體層侧表 面之第二絕緣層，該第二絕緣層係與該第一電極分開。 11. 如申請專利範圍第10項之氮化物半導體元件，其進一步 包含含單層膜或多層膜之密合層，纟中該密合層係配置 於該第一絕緣層及該第二絕緣層中至少其一之表面上。 12. 如申請專利範圍第_之氣化物半導體元件，其中該密 合層之上表面包含含Pt、Pd、Rh、Ir、以及…中至少續 之元素金屬、化合物或合金。 13_如^專利範圍m項之氮化物铸體元件，其中形成 該密合層上表面之一物質與形成該第一電極上表面之一 物質係相同者。 M·如中凊專利範圍第叫之氮化物半導體元件，其中該密 90193-9602l5.doc -2- /〇丄 /〇丄 15. 16. 17. 18. 19. 5層之上表面係包含Pt。 申明專利範圍第11項之氮化物半導體元件，其中該密 。層係該第一電極之上表面與下表面中之一接觸。 種氮化物半導體兀件，(其包含：半導體層；建立歐姆 接觸且配置於該半導體層上之第-電極；形成於該第-電極上且形成與前述第一電極不同形狀之第二電極；及 於該半導體層表面上之絕緣層；其中該半導體層之形成 有該第電極之表面係包含電極形成區域及絕緣層形成 區域’而第二電極係配置於該電極形&區域及該絕緣 層形成區域；其中該第一電極包含上層及下層，且該第 二電極另包含上層及下層；其中該第一電極之該上層及 該第二電極之該下層各包含含Pt、Pd、Rh、Ir、Rl^0s 中至> 1種之兀素金屬、化合物或合金，且形成接合該第 —電極與該第二電極之接合區域。 如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件，其中該絕 緣層形成區域係包含複數區域，彼等排列於帶狀之該電 極形成區域之兩側，或被該電極形成區域分開。 如申請專利範圍第17項之氮化物半導體元件，其中該半 導體層包含脊部，該第一電極係配置於該脊部之上表面 上，以使該氮化物半導體元件作為雷射元件。 如申請專利範圍第18項之氮化物半導體元件，其中該絕 緣層包含自該脊部侧表面延伸至該半導體層上表面之第 —絕緣次層，以及自該第一絕緣次層上表面延伸至該半 導體層側表面之第二絕緣次層，該第二絕緣次層係與該 90193-960215.doc -3 - 1327781 第一電極分開。 20.如申請專利範圍第19項之氮化物半導體元件其進一步 包含含單層膜或多層膜之密合層，其中該密合層係配置 於該第一絕緣層及該第二絕緣層中至.盆一 ^八 ^表面上。 21.如申請專利範圍第20項之氮化物半導體元件其中該密 Ru及〇s中至少1種 合層之上表面包含含pt、Pd、Rh、Ir、 之元素金屬、化合物或合金0 22. 如申請專利範圍第21項之氮化物半導體元件其中該密 合層之上表面係包含Pt。 23. 如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件，其中該半 導體層包含脊部，該第一電極係配置於該脊部之上表面 上，以使該氮化物半導體元件作為雷射元件。 24. 如申請專利範圍第23項之氮化物半導體元件，其中該絕 緣層包含自該脊部侧表面延伸至該半導體層上表面之第 一絕緣次層，以及自該第一絕緣次層上表面延伸至該半 導體層側表面之第二絕緣次層，該第二絕緣次層係與該 第一電極分開》 、 25. 如申請專利範圍第24項之氮化物半導體元件，其進一步 包含含單層臈或多層膜之密合層，其中該密合層係配置 於該第一絕緣層及該第二絕緣層令至少其一之表面上。 26. 如申請專利範圍第25項之氮化物半導體元件，其中該密 合層之上表面包含含Pt、Pd、Rh、Ir、以及⑴中至少旧 之元素金屬、化合物或合金。 27_如申請專利範圍第26項之氮化物半導體元件，其中該密 90193-960215.doc -4 · 合層之上表面係包含Pt。 28. 如申請專利範圍第1項之氮化物半導體元件，其中該第一 電極之該下層係包含由Ni、Co、Fe、Cu、Au及A1所成群 選出之至少1種元素及彼等之氧化物及氮化物。 29. 如申請專利範圍第16項之氮化物半導體元件，其中該第 一電極之該下層係包含由Ni、c〇、Fe、Cu、^及八丨所成 群選出之至少1種元素及彼等之氧化物及氮化物。 30’ -種氮化物半導體元件，其包含：半導體層；建立歐姆 接觸且配置於該半導體層上之第一電極；形成於該第一 電極上且形成與前述第一電極不同形狀之第二電極丨及 於該半導體層表面上之絕緣層；其中該絕緣層係配置於 a)該第-電極及該第二電極與b)該半導體層之間；其中該 半導體層之形成有該第一電極之表面係包含電極形成區 域及絕緣層形成區域，而該第二電極係配置於該電極形 成區域及該絕緣層形成區域；其中該第一電極包含上層 及下層，且該第二電極另包含上層及下層；其中該第一 電極之該上層及該第二電極之該下層各包含含pt、Μ、 灿^心及〜中至少旧之元素金屬化合物或合金， 且形成接合該第一電極與該第二電極之接合區域。 31. -種氮化物半導體元件，其包含：半導體層；配置於該 半導層之部分表面上之絕緣層；建立歐姆接觸且配置: 該半導體層之其它部分上之第一電極；配置於該第一電 極之至少-部分表面上之密合層；及形成與前述第一電 極不同形狀之第二電極；其中該半導㈣之配置有該第 90193-960215.doc -5- 1327781 電極之表面係包含電極形成區域及絕緣層形成區域； 其中該第一電極另包含上層及下層，且該第二電極另包 含上層及下層；其中該第一電極之該上層及該第二電極 之該下層各包含含pt、Pd、Rh、Ir' Ru&0s中至少1種之 元素金屬、化合物或合金β 32.如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層包含單層膜。 33·如申请專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層包含多層膜。 34. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該第 一電極之該上層包含由pt、pd、Rh、Ir、以及〇s所成群 選出之元素金屬。 35. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該第 一電極之該下層包含由Pt、Pd、Rh、ir、ru及〇s所成群 選出之元素金屬。 36. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該第 一電極之該上層及第二電極之該下層各包含由pt、pd、 Rh、Ir、Ru及Os所成群選出之元素金屬β 37. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層包含導電材料》 38. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層增進該絕緣層與該第二電極間之密合。 39·如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層增進該第一電極與該第二電極間之密合。 90193-960215.doc -6 - 1^27781 40. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層增進該絕緣層與該第一及第二電極間之密合。 41. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該密 合層及該第二電極各包含至少丨個共面之側表面。 42. 如申請專利範圍第例之氮化物半導體元件，其中該密 合層及該第二電極各包含至少2個共面之侧表面二 43. 如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該絕 緣層進一步包含第一絕緣次層及第二絕緣次層。 44·如申請專利範圍第31項之氮化物半導體元件，其中該第 一電極係配置於該密合層上。 45.:種氮化物半導體元件，其包含：半導體層；配置於該 半導層之部分表面上之絕緣層；建立歐姆接觸且配置於 該半導體層之其它部分上之第一電極；配置於該第一電 極之至少一部分表面上之密合層；及形成與前述第一電 極不同形狀之第二電極；其中該半導體層之形成有該第 一電極之表面係包含電極形成區域及絕緣層形成區域； 其中該第-電極另包含上層及下層，且該第二電極另包 3上層及下層’其中該第—電極之該上層及該第二電極 之該下層各包含含Pt、pd、Rh、卜、以及令至少工種之 元素金屬、化合物或合金；其中該密合層係配置於該第 一電極與該第二電極之間。 &如中請專利範圍第45項之氮化物半導體元件其中該密 合層包含單層膜。 47.如申凊專利範圍第45項之氮化物半導體元件，其中該密 90193-960215.doc 1327781 合層包含多層膜。 认如申請專利範圍第45項之氮化物半導體元件，其中該第 -電極之該上層包含由pt、pd、Rh、卜如及⑴所成群 選出之元素金屬。 之氮化物半導體元件，其中該第 Pt、Pd、Rh、If、Ru及 Os所成群 49.如申請專利範圍第45項 二電極之該下層包含由 選出之元素金屬。 如申請專利範圍第45項之氮化物半導體元件，其中該第 電極之該上層及第二電極之該下層各包含由扒、Μ、 Rh、Ir、Rl^0s所成群選出之元素金屬。 51·如申請專利範圍第45項之氮化物半導體元件其中該密 合層包含導電材料。 52. 如申請專利範圍第45項之氣化物半導體元件，其中該密 合層增進該絕緣層與該第二電極間之密合。 53. 如申請專利範圍第45項之氮化物半導體元件，其中該密 合層增進該第-電極與該第二電極間之密合。 54. 如申請專利範圍第45項之氮化物半導體元件，其中該密 合層增進該絕緣層與該第—及第二電極間之密合。 55. 如中料利範圍第45項之氮化物半導體元件其中該密 合層及該第二電極各包含至少1個共面m。 56. 如中請專利範圍第55項之氮化物半導心件，其中該密 口層及該第一電極各包含至少2個共面之側表面。 57. 如”專利範圍第45項之氮化物何體元件，其中該絕 緣層進-步包含第一絕緣次層及第二絕緣次層。 90193-960215.doc 1327781 58. 如申請專利範圍第45項之氮化物半導體㈣，其中該第 二電極係配置於該密合層上。 59. —種氮化物半導體元件，其包含. 匕3 · +導體層丨配置於該 丰導層之表面之第一部分上之絕緣層；建立歐姆接觸且 配置於該半導體層表面之第二部分上m形成 與前述第-電極不同形狀之第二電極；及密合層，其配 置方式為其至少-部分係與該第二電極接觸中該半 導體層之配置有該第一電極之表面係包含電極形成區域 及絕緣層形成區域；其中該第-電極另包含上層及下 層’且該第二電極另包含上層及下層；其中該第一電極 之該上層及該第二電極之該下層各包含含ptpdRh、卜 Ru及0s中至少1種之元素金屬、化合物或合金。 6〇·如申請專利範圍第59項之氮化物半導體元件，其中該半 導體層之該第一部分與該第二部分係互相重蛊。乂 “.如申請專利範圍第59項之氮化物半導體元件且，其中該密 合層增進該絕緣層與該第二電極間之密合。 62·如申請專利範圍第59項之氮化物半導體°元件其中該密 合層增進該第一電極與該第二電極間之密合。 63·如申請專利範圍第59項之氣化物半導體元件，其中該密 合層增進該絕緣層與該第一及第二電極間之密合。 90193-960215.doc • 9 -
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