專(zhuān)利名稱(chēng)：氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，尤其涉及一種具備在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
以前，已知有具備在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件(例如參照特開(kāi)平9-69623號(hào)公報(bào))。
在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了如下技術(shù)，即在n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成歐姆電極之后，通過(guò)在約500℃～約700℃下進(jìn)行退火，使歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層良好地歐姆接觸。
另外，以前，已知有具備以與InGaN層和AlGaN層等氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸的方式形成以Al為主要成分的層和Ti層等的歐姆電極的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件。該氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，在利用晶片加工(wafer process)制造的狀態(tài)下，歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性良好，另一方面，在組裝工序中，若在焊接等時(shí)施加約250℃～約350℃的熱，則歐姆特性惡化。這樣，歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性惡化時(shí)，二極管特性的正向電壓(Vf)上升，所以存在消耗電力增加的缺陷。因此，以往，與上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1同樣，在形成歐姆電極之后，通過(guò)在約500℃～約700℃的高溫下進(jìn)行退火，使歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層良好地歐姆接觸。
這樣，以往的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，在形成歐姆電極之后，不在高溫下進(jìn)行退火的情況下，存在歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性有時(shí)會(huì)因組裝時(shí)的熱而惡化的問(wèn)題。
另外，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，與上述以往的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件同樣，在n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成歐姆電極之后，沒(méi)有在約500℃～約700℃下的高溫下進(jìn)行退火的情況下，存在歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性有時(shí)會(huì)因組裝時(shí)的熱而惡化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具備具有主表面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層、和在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面上形成的歐姆電極，歐姆電極包含與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸形成的硅層、和在硅層上形成的第一金屬層。
在該第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，如上所述，通過(guò)將歐姆電極構(gòu)成為包含與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸形成的硅層、和在硅層上形成的第一金屬層，由于與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸的硅層的作用，在歐姆電極形成后的組裝工序中，即使在施加例如約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化，所以能夠抑制歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。作為該硅層的作用，考慮以下方面。認(rèn)為與在帶隙(bandgap)大的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層(例如，帶隙約3.5eV)的主表面上直接形成第一金屬層的情況不同，通過(guò)隔著帶隙小的硅層(例如，帶隙約1.1eV)形成第一金屬層，能夠通過(guò)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層使歐姆電極良好地歐姆接觸，同時(shí)，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持上述良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選上述第一金屬層包含能夠與上述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的金屬。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選歐姆電極在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，第一金屬層包含Pd和Pt中的至少一方。若如此構(gòu)成，則即使在難以獲得歐姆接觸的p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層中，通過(guò)硅層在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成包含Pd和Pt中的至少一方的第一金屬層，由此也能夠容易地得到歐姆電極與p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的更良好的歐姆接觸，并且，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持其良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選歐姆電極在n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，歐姆電極還包含配置在硅層與第一金屬層之間的Al層。若如此構(gòu)成，則在n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成歐姆電極的情況下，能夠容易地得到歐姆電極與n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的更良好的歐姆接觸，并且，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持其良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選上述歐姆電極在n型的上述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，在上述硅層與上述第一金屬層之間，至少包含Pd層和Pt層的任一方。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選硅層由非晶硅構(gòu)成。若如此構(gòu)成，則由于非晶硅含有很多缺陷，所以氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與歐姆電極之間因非晶硅中含有的缺陷而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。由此，認(rèn)為能夠抑制歐姆電極的特性由于在具有氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體電子器件的組裝工序中產(chǎn)生的熱的影響而惡化。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選還具備在歐姆電極上形成的第二金屬層。若如此構(gòu)成，則能夠容易地通過(guò)第二金屬層將歐姆電極與外部電連接。
在上述第一方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選硅層具有0.5nm以上30nm以下的厚度。已通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)若將硅層設(shè)定為這樣的厚度，則容易使歐姆電極與氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層更良好地歐姆接觸，并且，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持其良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
本發(fā)明的第二方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具備p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層、和在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極，歐姆電極包含在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層、和在硅層上形成的第一金屬層。
在該第二方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，如上所述，通過(guò)將歐姆電極構(gòu)成為包含在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層、和在硅層上形成的第一金屬層，由于在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層的作用，即使在難以獲得歐姆接觸的p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層中，也能夠得到歐姆電極與p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的良好的歐姆接觸，同時(shí)，在歐姆電極形成后的組裝工序中，即使在施加例如約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化，所以能夠抑制歐姆電極與p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。作為該硅層的作用，考慮以下方面。認(rèn)為與在帶隙大的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層(例如，帶隙約3.5eV)的主表面上直接形成第一金屬層的情況不同，通過(guò)隔著帶隙小的硅層(例如，帶隙約1.1eV)形成第一金屬層，能夠通過(guò)p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層使歐姆電極良好地歐姆接觸，同時(shí)，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持上述良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
在上述第二方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與硅層之間，設(shè)置有能夠與p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的歐姆金屬層。這樣在通過(guò)歐姆金屬層在p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成硅層、并且在該硅層上形成第一金屬層的情況下，通過(guò)硅層的作用，能夠得到包含歐姆金屬層、硅層和第一金屬層的歐姆電極與p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的更良好的歐姆接觸，并且，在組裝工序中，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持其良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
本發(fā)明的第三方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具備n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層、和在上述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極，上述歐姆電極包含在上述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層、和在上述硅層上形成的第一金屬層，上述第一金屬層包含能夠與上述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的材料，上述歐姆電極在上述硅層與上述第一金屬層之間至少包含Pd層和Pt層中的任一個(gè)。
在該第三方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，由于在n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與第一金屬層之間形成有硅層和Pd層或硅層和Pt層，所以能夠抑制歐姆電極的特性由于在具有氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體電子器件的組裝工序中產(chǎn)生的熱的影響而惡化。
在此，雖然Pd層和Pt層相對(duì)于p型氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸，但相對(duì)于n型氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層是形成肖特基結(jié)的材料。在本方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，作為n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的歐姆電極，通過(guò)將通常不使用的Pd層或Pt層包含在歐姆電極中，可抑制歐姆電極的特性惡化。
在上述第三方面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選上述硅層由非晶硅構(gòu)成。若如此構(gòu)成，則由于非晶硅含有很多缺陷，所以n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與Pd層(或Pt層)之間因非晶硅中含有的缺陷而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。由此，認(rèn)為即使在具有氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體電子器件的組裝工序中施加300℃～400℃左右的熱處理，第一金屬層與Pd層(或Pt層)之間僅發(fā)生少許反應(yīng)，所以可保持n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與第一金屬層的歐姆接觸。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是用于詳細(xì)說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是用于詳細(xì)說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是用于詳細(xì)說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是用于說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖6是用于說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖7是用于說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖8是用于說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖9是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖10是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖11是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖12是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖13是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖14是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖15是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖16是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖17是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖18是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖19是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖20是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖21是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖22是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖23是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖24是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖25是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖26是用于詳細(xì)說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖27是用于說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖28是用于說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖29是用于說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖30是用于說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。
圖31是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖32是用于詳細(xì)說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖33是用于詳細(xì)說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖34是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖35是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖36是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖37是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖38是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖39是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖40是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖41是用于詳細(xì)說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖42是用于詳細(xì)說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖43是用于說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖44是用于說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖45是用于說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖46是用于說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。
圖47是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖48是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖49是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖50是用于詳細(xì)說(shuō)明圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖51是用于詳細(xì)說(shuō)明圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖52是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖53是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖54是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖55是用于詳細(xì)說(shuō)明圖54所示的第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖56是用于詳細(xì)說(shuō)明圖54所示的第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖57是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的雙極晶體管(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖58是用于詳細(xì)說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。
圖59是用于詳細(xì)說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。
圖60是用于詳細(xì)說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。
圖61是用于說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序的截面圖。
圖62是用于說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序的截面圖。
圖63是用于說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序的截面圖。
圖64是用于說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序的截面圖。
圖65是用于說(shuō)明本發(fā)明的第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖66是用于詳細(xì)說(shuō)明圖65所示的本發(fā)明的第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖67用于詳細(xì)說(shuō)明圖65所示的本發(fā)明的第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖68是用于說(shuō)明本發(fā)明的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖69是用于詳細(xì)說(shuō)明圖68所示的本發(fā)明的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖70是用于詳細(xì)說(shuō)明圖68所示的本發(fā)明的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖71是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖65所示的第八實(shí)施方式和圖68所示的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖72是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖65所示的第八實(shí)施方式和圖68所示的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖73是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖65所示的第八實(shí)施方式和圖68所示的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
圖74是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖65所示的第八實(shí)施方式和圖68所示的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第一實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2～圖4是用于詳細(xì)說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D1～圖4，首先，對(duì)第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
在第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖1所示，在n型GaN基板1的主表面上，形成有具有約400nm厚度的由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成的n型包覆層(clad layer)2。n型GaN基板1是本發(fā)明的“n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。在n型包覆層2上，形成有MQW結(jié)構(gòu)(多重量子井結(jié)構(gòu))的活性層3。如圖2所示，該活性層3具有將具有約3nm厚度的由InxGa1-xN(x＝0.15)構(gòu)成的多個(gè)井層3a與具有約20nm厚度的由InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的多個(gè)勢(shì)壘層3b交替疊層的MQW結(jié)構(gòu)。另外，在活性層3上，如圖1所示，形成有由具有約400nm厚度的、包含凸部和平坦部、并且摻雜Mg的AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成的p型包覆層4。
另外，在p型包覆層4的凸部上，形成有由具有約10nm厚度、并且摻雜Mg的InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的p型接觸層5。由p型包覆層4的凸部與p型接觸層5構(gòu)成成為電流通路的脊(ridge)部。p型接觸層5是本發(fā)明的“p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，在p型接觸層5上形成有p側(cè)歐姆電極6。p側(cè)歐姆電極6是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。
在此，在第一實(shí)施方式中，如圖3所示，p側(cè)歐姆電極6由具有約1nm厚度并且與p型接觸層5的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層6a、與具有約20nm厚度的Pd層6b構(gòu)成。此外，Pd層6b是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。
另外，如圖1所示，以覆蓋脊部和p側(cè)歐姆電極6的側(cè)面的方式形成由SiO2構(gòu)成的電流阻擋層7。
另外，在第一實(shí)施方式中，在p側(cè)歐姆電極6和電流阻擋層7上的規(guī)定區(qū)域中，以與p側(cè)歐姆電極6的上面接觸的方式形成襯墊電極(pad electrode)8。襯墊電極8是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。該襯墊電極8從p側(cè)歐姆電極6側(cè)開(kāi)始，依次由具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約150nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)構(gòu)成。
另外，在n型GaN基板1的背面(下面)上的規(guī)定區(qū)域中，形成有n側(cè)歐姆電極9。n側(cè)歐姆電極9是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。
另外，在第一實(shí)施方式中，如圖4所示，n側(cè)歐姆電極9從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的下面接觸形成的非晶硅構(gòu)成的Si層9a、具有約6nm厚度的Al層9b和具有約30nm厚度的Pd層9c構(gòu)成。其中，Al層9b和Pd層9c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在第一實(shí)施方式中，在n側(cè)歐姆電極9的下面上，如圖1所示，形成有由具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極10。襯墊電極10是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
下面，說(shuō)明對(duì)第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。此外，作為比較例，對(duì)在p側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Pd層、并且在n側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Al層和Pd層的現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件也測(cè)定正向電壓。結(jié)果，第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為4.4V的正向電壓，在組裝工序之后，為4.2V的正向電壓。與此相對(duì)，現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為與上述第一實(shí)施方式相等的4.4V的正向電壓，在組裝工序之后，為7.5V的正向電壓。即，結(jié)果是現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，組裝工序之后，正向電壓上升，而第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，正向電壓改善。根據(jù)該結(jié)果可確認(rèn)，通過(guò)將p側(cè)歐姆電極6構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且以與p型接觸層5接觸的方式形成的Si層6a、同時(shí)將n側(cè)歐姆電極9構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1接觸形成的Si層9a，能夠抑制p側(cè)歐姆電極6與p型接觸層5的歐姆特性以及n側(cè)歐姆電極9與n型GaN基板1的歐姆特性由于在p側(cè)歐姆電極6和n側(cè)歐姆電極9形成之后組裝時(shí)的焊接時(shí)施加的約250℃～約350℃的熱而惡化。
在第一實(shí)施方式中，如上所述，將p側(cè)歐姆電極6構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與p型接觸層5的主表面接觸形成的Si層6a、和在Si層6a上形成的具有約20nm厚度的Pd層6b，并且，將n側(cè)歐姆電極9構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的下面接觸形成的Si層9a、在Si層9a的下面上形成的具有約6nm厚度的Al層9b、和在Al層9b的下面上形成的具有約30nm厚度的Pd層9c，由此，通過(guò)分別與p型接觸層5和n型GaN基板1的主表面接觸的Si層6a和9a的作用，即使在p側(cè)歐姆電極6和n側(cè)歐姆電極9形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制p側(cè)歐姆電極6與p型接觸層5的歐姆特性以及n側(cè)歐姆電極9與n型GaN基板1的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。作為該Si層6a和9a的作用，考慮以下方面。認(rèn)為與在帶隙大的p型接觸層5和n型GaN基板1(帶隙約3.5eV)的主表面上分別直接形成Pd層6b和Al層9b的情況不同，通過(guò)分別隔著帶隙小的Si層6a和9a(帶隙約1.1eV)形成Pd層6b和Al層9b，能夠使p側(cè)歐姆電極6和n側(cè)歐姆電極9分別與p型接觸層5和n型GaN基板1更良好地歐姆接觸，并且，在組裝時(shí)的焊接時(shí)，即使在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持上述良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
另外，在第一實(shí)施方式中，將Si層6a和9a形成為非晶硅，由非晶硅構(gòu)成的Si層6a和9a，由于內(nèi)部具有很多缺陷(未圖示)，所以能夠經(jīng)該多個(gè)缺陷(未圖示)而使電子通過(guò)。由此，電子能夠分別經(jīng)Si層6a和9a容易地通過(guò)Pd層6b與p型接觸層5之間以及Al層9b與n型GaN基板1之間，所以能夠容易地使p側(cè)歐姆電極6和n側(cè)歐姆電極9分別與p型接觸層5和n型GaN基板1歐姆接觸。
圖5～圖8是用于說(shuō)明圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。下面，參照?qǐng)D1～圖8，說(shuō)明第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的制造工序。
首先，如圖5所示，使用MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)法，在n型GaN基板1的主表面上依次生長(zhǎng)具有約400nm厚度的由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成的n型包覆層2、MQW結(jié)構(gòu)的活性層3、由具有約400nm厚度并且摻雜Mg的AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成的p型包覆層4、和由具有約10nm厚度并且摻雜Mg的InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的p型接觸層5。在生長(zhǎng)活性層3時(shí)，使具有約3nm厚度的由InxGa1-xN(x＝0.15)構(gòu)成的多個(gè)井層3a(參照?qǐng)D2)和具有約20nm厚度的由InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的多個(gè)阻擋層3b(參照?qǐng)D2)交替生長(zhǎng)。此后，使用電子束蒸鍍法，在p型接觸層5上形成p側(cè)歐姆電極6和具有約300nm厚度的SiO2層11。在第一實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極6的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Si層6a(參照?qǐng)D3)和具有約20nm厚度的Pd層6b(參照?qǐng)D3)。此時(shí)，由于Si層6a通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。于是，使用光刻技術(shù)，在SiO2層11上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑12。
接著，如圖6所示，以抗蝕劑12作為掩模，使用RIE(Reactive IonEtching反應(yīng)離子蝕刻)法，除去從SiO2層11的上表面至p型包覆層4中途的深度的規(guī)定區(qū)域，使p型包覆層4的表面的一部分露出。由此，在p型包覆層4中形成平坦部與凸部，同時(shí)，形成由p型包覆層4的凸部與該凸部上的p型接觸層5構(gòu)成的脊部。此時(shí)，SiO2層11和p側(cè)歐姆電極6使用基于CF4氣體的RIE法除去，并且，p型接觸層5和p型包覆層4使用基于Cl2氣體的RIE法除去。此后，經(jīng)過(guò)使用抗蝕劑除去液的工序和使用緩沖的HF的工序，除去抗蝕劑12和SiO2層11。
接著，如圖7所示，使用等離子體CVD法，以覆蓋整個(gè)面的方式形成具有約300nm厚度的由SiO2構(gòu)成的電流阻擋層7。然后，使用光刻技術(shù)，在位于p側(cè)歐姆電極6上的電流阻擋層7上的部分，形成具有開(kāi)口部13a的抗蝕劑13。此時(shí)，抗蝕劑13的開(kāi)口部13a形成為具有開(kāi)口寬度向上方逐漸變大的傾斜形狀。于是，以抗蝕劑13作為掩模，使用基于CF4氣體的RIE法，對(duì)抗蝕劑13的開(kāi)口部13a的部分的電流阻擋層7進(jìn)行蝕刻。此時(shí)，抗蝕劑13的開(kāi)口部13a的開(kāi)口寬度，如圖7的箭頭所示，隨著蝕刻的進(jìn)行而一點(diǎn)點(diǎn)地變大。由此，電流阻擋層7的上面被平坦化。此后，除去抗蝕劑13，成為圖8所示的狀態(tài)。
此后，在第一實(shí)施方式中，如圖1所示，使用電子束蒸鍍法，在p側(cè)歐姆電極6的上面和電流阻擋層7的規(guī)定區(qū)域上，從p側(cè)歐姆電極6側(cè)依次堆積具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約150nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)，形成襯墊電極8。之后，使用研磨和蝕刻技術(shù)，將n型GaN基板1形成為具有約100nm的厚度。
之后，在第一實(shí)施方式中，使用電子束蒸鍍法，在n型GaN基板1的下面(背面)上的規(guī)定區(qū)域中，從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約1nm厚度的Si層9a(參照?qǐng)D4)、具有約6nm厚度的Al層9b(參照?qǐng)D4)和具有約30nm厚度的Pd層9c(參照?qǐng)D4)，形成n側(cè)歐姆電極9。此時(shí)，Si層9a由于通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，使用電子束蒸鍍法，在n側(cè)歐姆電極9的下面上，形成具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極10。
圖9～圖24是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖1所示的第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。下面，參照?qǐng)D9～圖24來(lái)說(shuō)明為了確認(rèn)上述第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，制作用于測(cè)定p側(cè)歐姆電極和n側(cè)歐姆電極各自的歐姆特性的試樣(參照?qǐng)D9)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。作為該試樣的制作方法，首先，如圖9所示，使用MOCVD法，在n型GaN基板21上形成具有約3nm厚度的p型InGaN層22。然后，通過(guò)真空蒸鍍法，在p型InGaN層22上隔開(kāi)規(guī)定的間隔，形成2個(gè)p側(cè)歐姆電極23。然后，通過(guò)真空蒸鍍法，在n型GaN基板21的下面上，隔開(kāi)規(guī)定的間隔，形成2個(gè)n側(cè)歐姆電極24。
首先，參照?qǐng)D9～圖21，說(shuō)明為了確認(rèn)上述第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含與p型InGaN層22接觸的Si層和該Si層上的具有約20nm厚度的Pd層，并且使Si層的厚度變化。具體而言，分別制作將Si層形成為約0.5nm、約1nm、約2nm、約10nm、約15nm、約20nm和約30nm的厚度的試樣。另外，作為比較例，制作僅由具有約10nm厚度的Pd層來(lái)形成p側(cè)歐姆電極23的試樣；由代替Si層而設(shè)置的具有約1nm厚度的Pt層、和在Pt層上形成的具有約10nm厚度的Pd層來(lái)形成p側(cè)歐姆電極23的試樣；和僅由Pt層形成p側(cè)歐姆電極23的試樣。然后，測(cè)定形成上述試樣之后和在規(guī)定溫度(約300℃、約350℃、約400℃、約500℃和約600℃)下熱處理5分鐘之后的電流-電壓特性(I-V特性)。將其結(jié)果示于圖10～圖16、圖18和圖19。另外，以試樣形成后未進(jìn)行熱處理的狀態(tài)(as depo.狀態(tài))下的電阻值作為基準(zhǔn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，算出電阻值的變化比例。將其結(jié)果示于圖17和圖20。使用作為半導(dǎo)體特性測(cè)定器之一的波形記錄器來(lái)測(cè)定電流-電壓特性。下面說(shuō)明這些的測(cè)定結(jié)果。
在將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含與p型InGaN層22接觸的具有約0.5nm以上約30nm以下厚度的Si層的情況下，根據(jù)圖10～圖16所示的I-V特性和圖17所示的電阻變化比例可清楚地判明，在約350℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性未惡化。另外，在Si層的厚度為15nm以上的情況下，從圖14～圖16所示的I-V特性和圖17所示的電阻變化比例可清楚地判明，若在約400℃下進(jìn)行熱處理，則歐姆特性惡化。與此相對(duì)，在僅由具有約10nm厚度的Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，從圖18所示的I-V特性和圖20所示的電阻變化比例可清楚地判明，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化，并且隨著熱處理溫度增高，歐姆特性的惡化進(jìn)一步發(fā)展。另外，在不包含Si層、由Pt層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，從圖19所示的I-V特性和圖20所示的電阻變化比例可清楚地判明，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化，并且成為相對(duì)于熱處理的溫度、電阻值增減不穩(wěn)定狀態(tài)。另外，在僅由Pt層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，從圖20所示的電阻變化比例可清楚地判明，在約300℃和約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化。
下面，詳細(xì)說(shuō)明第一實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)的Si層各厚度下的I-V特性和比較例的I-V特性。在Si層的厚度為約0.5nm的情況下，如圖10所示，在約400℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。另一方面，在約500℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值(R＝V/I)稍稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。另外，在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性大幅度惡化，得不到歐姆接觸。另外，在Si層的厚度為約1nm的情況下，如圖11所示，在約500℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化。另外，在Si層的厚度為約2nm的情況下，如圖12所示，在約500℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化。另外，在Si層的厚度為約10nm的情況下，如圖13所示，在約400℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。另外，在約500℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。另外，在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值進(jìn)一步增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性進(jìn)一步惡化。
另外，在Si層的厚度為約15nm的情況下，如圖14所示，在約350℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。在約500℃和約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，歐姆特性大幅度惡化。另外，在Si層的厚度為約20nm的情況下，如圖15所示，在約350℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約400℃～約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，歐姆特性大幅度惡化。另外，在Si層的厚度為約30nm的情況下，如圖16所示，在約350℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約400℃～約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，歐姆特性大幅度惡化。
與此相對(duì)，在僅由具有約10nm厚度的Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的比較例的情況下，如圖18所示，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化。另外，在約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性大幅度惡化，得不到歐姆接觸。另外，在約500℃和600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性進(jìn)一步惡化。另外，在由Pt層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，如圖19所示，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。另外，在約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性大幅度惡化，得不到歐姆接觸。另外，在約500℃下進(jìn)行熱處理的情況下，歐姆特性恢復(fù)，得到與試樣形成后相同的歐姆特性。另外，在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性大幅度惡化，得不到歐姆接觸。
此外，通過(guò)在p側(cè)歐姆電極23中包含Si層，在約350℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性不惡化，可考慮以下的理由。即，可認(rèn)為這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含具有約0.5nm～約30nm厚度并且與p型InGaN層22的主表面接觸形成的Si層、和在Si層上形成的具有約20nm厚度的Pd層，與在帶隙大的p型InGaN層22(帶隙約3.5eV)的主表面上直接形成Pd層的情況不同，通過(guò)隔著帶隙小的Si層(帶隙約1.1eV)形成Pd層，能夠通過(guò)p型InGaN層22使p側(cè)歐姆電極良好地歐姆接觸，同時(shí)，在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
另外，如上所述，通過(guò)利用真空蒸鍍法形成Si層，將Si層形成為非晶硅。這樣由非晶硅構(gòu)成的Si層，在Si層的內(nèi)部具有很多缺陷，所以能夠經(jīng)該很多缺陷而使電子通過(guò)。由此，可認(rèn)為由于電子可經(jīng)Si層容易地通過(guò)Pd層與p型InGaN層22之間，所以能夠容易地使p側(cè)歐姆電極23與p型InGaN層22歐姆接觸。
此外，作為上述第一實(shí)施方式的變形例，在將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含與p型InGaN層22接觸的具有約1nm厚度的Si層、在Si層上形成的具有約20nm厚度的Pd層、和在Pd層上形成的具有約10nm厚度的Au層的情況下，也測(cè)定電流-電壓特性。結(jié)果如圖21所示，得到與將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含與p型InGaN層22接觸的具有約1nm厚度的Si層、和在Si層上形成的具有約20nm厚度的Pd層的情況(參照?qǐng)D11)相同的電流-電壓特性。由此，判明在p側(cè)歐姆電極23的Pd層上形成Au層的情況與未形成Au層的情況，歐姆特性沒(méi)有差別。
接著，參照?qǐng)D9和圖22～圖24，說(shuō)明為了確認(rèn)上述第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，將與圖9所示的第一實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的試樣的n側(cè)歐姆電極24構(gòu)成為包含與n型GaN基板21的背面(下面)接觸的具有約1nm厚度的Si層、在Si層的下面上形成的具有約6nm厚度的Al層、和在Al層的下面上形成的具有約30nm厚度的Pd層。另外，作為比較例，將n側(cè)歐姆電極24構(gòu)成為包含與n型GaN基板21的背面(下面)接觸的具有約6nm厚度的Al層、和在Al層的下面上形成的具有約30nm厚度的Pd層。而且，與為了確認(rèn)上述p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣地測(cè)定電流-電壓特性(I-V特性)，算出電阻值的變化比例。將其結(jié)果示于圖22～圖24。
在由Si層、Al層和Pd層形成n側(cè)歐姆電極24的與第一實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的試樣的情況下，如圖22和圖24所示，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，n側(cè)歐姆電極24的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(asdepo.)相同，未惡化。另一方面，在約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。另外，在約500℃下進(jìn)行熱處理的情況下，得到比試樣形成后還好的歐姆特性。另外，在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，得到比試樣形成后更好的歐姆特性。與此相對(duì)，在由Al層和Pd層形成n側(cè)歐姆電極24的比較例的試樣的情況下，如圖23和圖24所示，在約300℃下進(jìn)行熱處理的情況下，n側(cè)歐姆電極24的歐姆特性大幅度惡化，得不到歐姆接觸。由此，判明由Si層、Al層和Pd層形成n側(cè)歐姆電極24的第一實(shí)施方式的試樣的情況，與由Al層和Pd層形成n側(cè)歐姆電極24的比較例的試樣的情況相比，可抑制n側(cè)歐姆電極24的歐姆特性因熱處理而惡化。
此外，通過(guò)將n側(cè)歐姆電極24構(gòu)成為包含Si層、因熱處理引起的n側(cè)歐姆電極24的歐姆特性的惡化受到抑制，可認(rèn)為是由于與p側(cè)歐姆電極23的情況同樣的理由。
(第二實(shí)施方式)圖25是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖26是用于詳細(xì)說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D25和圖26，說(shuō)明在該第二實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同，使p側(cè)歐姆電極的Si層的厚度增大至約2nm的情況。
在第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖25所示，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同的組成和厚度的n型GaN基板1、n型包覆層2、活性層3和p型包覆層4。另外，在p型包覆層4的凸部上，與上述第一實(shí)施方式同樣，形成有具有約10nm厚度并且摻雜Mg的InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的p型接觸層5。另外，以覆蓋p型包覆層4的凸部的側(cè)面和平坦部的上面的方式形成由SiO2構(gòu)成的電流阻擋層107。
另外，以覆蓋電流阻擋層107的上面上的規(guī)定區(qū)域和p型接觸層5的上面和側(cè)面的方式形成有p側(cè)歐姆電極106。p側(cè)歐姆電極106是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。在此，在第二實(shí)施方式中，p側(cè)歐姆電極106，如圖26所示，從p型接觸層5側(cè)開(kāi)始，依次由具有約2nm厚度并且與p型接觸層5的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層106a、和在Si層106a的上面上形成的具有約20nm厚度的Pd層106b構(gòu)成。即，在該第二實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式的p側(cè)歐姆電極6的Si層6a的厚度(1nm)不同，將p側(cè)歐姆電極106的Si層106a的厚度設(shè)定為2nm。除此以外，該第二實(shí)施方式的p側(cè)歐姆電極106的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的p側(cè)歐姆電極6相同。其中，Pd層106b是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。
另外，在p側(cè)歐姆電極106上，如圖25所示，形成有襯墊電極108。襯墊電極108是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。該襯墊電極108從p側(cè)歐姆電極106側(cè)開(kāi)始，依次由具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、和具有約1μm厚度的Au層(未圖示)構(gòu)成。
另外，在n型GaN基板1的下面(背面)上的規(guī)定區(qū)域中，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同的組成和厚度的n側(cè)歐姆電極9和襯墊電極10。即，n側(cè)歐姆電極9，如圖4所示，從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的下面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si層9a、具有約6nm厚度的Al層9b和具有約100nm厚度的Pd層9c構(gòu)成。
下面，說(shuō)明對(duì)第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件與上述第一實(shí)施方式同樣，在晶片加工后，為4.4V的正向電壓，并且，在組裝工序之后，為4.2V的正向電壓。根據(jù)該結(jié)果可確認(rèn)，在與上述第一實(shí)施方式不同、將p側(cè)歐姆電極106的Si層106a的厚度增大至約2nm的情況下，也與上述第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制p側(cè)歐姆電極106和p型接觸層5的歐姆特性因組裝時(shí)的約250℃～約350℃的熱而惡化。
在第二實(shí)施方式中，如上所述，將p側(cè)歐姆電極106構(gòu)成為包含具有約2nm厚度并且與p型接觸層5的主表面接觸形成的Si層106a、和在Si層106a上形成的具有約20nm厚度的Pd層106b，同時(shí)，將n側(cè)歐姆電極9構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的下面接觸形成的Si層9a、和在Si層9a的下面上形成的具有約6nm厚度的Al層9b、和在Al層9b上形成的具有約100nm厚度的Pd層9c，由此，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)分別與p型接觸層5和n型GaN基板1的主表面接觸的Si層106a和9a的作用，在p側(cè)歐姆電極106和n側(cè)歐姆電極9形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制p側(cè)歐姆電極106和p型接觸層5的歐姆特性、以及n側(cè)歐姆電極9和n型GaN基板1的歐姆特性因熱而惡化。
此外，第二實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
圖27～圖30是用于說(shuō)明圖25所示的第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序的截面圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D25～圖30，說(shuō)明第二實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序。
首先，使用與圖5所示的第一實(shí)施方式同樣的工序，在n型GaN基板1上，依次生長(zhǎng)n型包覆層2、活性層3、p型包覆層4、和p型接觸層5。此后，如圖27所示，使用電子束蒸鍍法，在P型接觸層5上形成具有約300nm厚度的SiO2層111。然后，使用光刻技術(shù)，在SiO2層111上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑112。
接著，如圖28所示，以抗蝕劑112作為掩模，使用RIE法，將從SiO2層111的上表面至p型包覆層4的中途的深度的規(guī)定區(qū)域除去，使p型包覆層4的表面的一部分露出。由此，在p型包覆層4中形成平坦部和凸部，并且，形成由p型包覆層4的凸部與該凸部上的p型接觸層5構(gòu)成的脊部。此時(shí)，與上述第一實(shí)施方式同樣，SiO2層111使用基于CF4氣體的RIE法除去，并且，p型接觸層5和p型包覆層4使用基于Cl2氣體的RIE法除去。此后，經(jīng)過(guò)使用抗蝕劑除去液的工序和使用緩沖的HF的工序，除去抗蝕劑112和SiO2層111。
接著，如圖29所示，使用等離子體CVD法，以覆蓋整個(gè)面的方式形成由SiO2構(gòu)成的電流阻擋層107。之后，與上述第一實(shí)施方式的形成抗蝕劑13的工序同樣，使用光刻技術(shù)，在位于p型接觸層5上的電流阻擋層107上的部分，形成具有開(kāi)口部113a的抗蝕劑113。之后，使用與上述第一實(shí)施方式同樣的工序，以抗蝕劑113作為掩模，使用基于CF4氣體的RIE法，對(duì)抗蝕劑113的開(kāi)口部113a的部分的電流阻擋層107進(jìn)行蝕刻。此后，除去抗蝕劑113，成為圖30所示的狀態(tài)。
此后，如圖25所示，使用電子束蒸鍍法，在p型接觸層5的上面和電流阻擋層107的規(guī)定區(qū)域上，形成p側(cè)歐姆電極106。
另外，在第二實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極106的情況下，依次形成具有約2nm的厚度的Si層106a(參照?qǐng)D26)和具有約20nm厚度的Pd層106b(參照?qǐng)D26)。此時(shí)，Si層106a由于通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。
然后，使用電子束蒸鍍法，在p側(cè)歐姆電極106上，從p側(cè)歐姆電極106側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、和具有約1μm厚度的Au層(未圖示)，形成襯墊電極108。之后，使用與上述第一實(shí)施方式同樣的工序，在n型GaN基板1的下面(背面)上的規(guī)定區(qū)域中，形成由Si層9a(參照?qǐng)D4)、Al層9b和Pd層9c構(gòu)成的n側(cè)歐姆電極9以及由Au層構(gòu)成的襯墊電極10。
(第三實(shí)施方式)圖31是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖32和圖33是用于詳細(xì)說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D31～圖33，說(shuō)明在該第三實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同，在由GaN構(gòu)成的p型接觸層上形成p側(cè)歐姆電極，并且由Si層、Pd層和Ti層構(gòu)成p側(cè)歐姆電極的情況。
在第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件中，如圖31所示，在藍(lán)寶石基板201上，形成有具有約400nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型包覆層202。n型包覆層202是本發(fā)明的“n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。在n型包覆層202上的規(guī)定區(qū)域中，形成有疊層與上述第一實(shí)施方式的活性層3相同的組成和厚度的層的MQW結(jié)構(gòu)的活性層203。
在此，在第三實(shí)施方式中，在活性層203上，形成有具有約400nm厚度并且摻雜Mg的GaN構(gòu)成的p型接觸(包覆)層205。p型接觸層205是本發(fā)明的“p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，將從p型接觸層205的上面至n型包覆層202的中途深度的規(guī)定區(qū)域除去。
另外，在p型接觸層205上的規(guī)定區(qū)域中，形成有具有透過(guò)光的功能的p側(cè)歐姆電極206。p側(cè)歐姆電極206是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。另外，在第三實(shí)施方式中，p側(cè)歐姆電極206，如圖32所示，從p型接觸層205側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與p型接觸層205的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層206a、具有約5nm厚度的Pd層206b、和具有約1nm厚度的Ti層206c構(gòu)成。其中，Pd層206b是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。
另外，以覆蓋p側(cè)歐姆電極206和n型包覆層202的方式，形成由SiO2構(gòu)成的表面保護(hù)膜207。該表面保護(hù)膜207在p側(cè)歐姆電極206上的規(guī)定區(qū)域中具有開(kāi)口部207a，同時(shí)，在n型包覆層202上的規(guī)定區(qū)域中具有開(kāi)口部207b。另外，在p側(cè)歐姆電極206上，以經(jīng)開(kāi)口部207a接觸的方式形成有襯墊電極208。其中，襯墊電極208是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。該襯墊電極208從p側(cè)歐姆電極206側(cè)開(kāi)始，依次由具有約10nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約100nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)構(gòu)成。
另外，在n型包覆層202上，以經(jīng)開(kāi)口部207b接觸的方式形成有n側(cè)歐姆電極209。其中，n側(cè)歐姆電極209是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。該n側(cè)歐姆電極209，如圖33所示，從n型包覆層202側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與n型包覆層202的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si層209a、具有約6nm厚度的Al層209b和具有約100nm厚度的Pd層209c構(gòu)成。其中，Al層209b和Pd層209c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在n側(cè)歐姆電極209上，如圖31所示，形成有由具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極210。其中，襯墊電極210是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
接著，說(shuō)明對(duì)第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。此外，作為比較例，也對(duì)現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件測(cè)定正向電壓?，F(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件構(gòu)成為包含由具有約2nm厚度的Pd層、具有約4nm厚度的Au層和具有約1nm厚度的Ni層形成的p側(cè)歐姆電極；在p側(cè)歐姆電極上形成的由具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極；由具有約6nm厚度的Al層和具有約30nm厚度的Pd層形成的n側(cè)歐姆電極；和在n側(cè)歐姆電極上形成的由具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極。結(jié)果，第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件，在晶片加工后，為約3.5V的正向電壓，并且，在組裝工序之后，為約3.5V的正向電壓。與此相對(duì)，現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件，在晶片加工后，為約3.5V的正向電壓，并且，在組裝工序之后，為約4.0V的正向電壓。即，結(jié)果是現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件，在組裝工序之后，正向電壓上升；而第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件，正向電壓不變化。根據(jù)該結(jié)果可確認(rèn)在與上述第一實(shí)施方式不同、在由GaN構(gòu)成的p型接觸層205上形成p側(cè)歐姆電極206、并且在由GaN構(gòu)成的n型包覆層202上形成n側(cè)歐姆電極209的情況下，也與上述第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制p側(cè)歐姆電極206與p型接觸層205的歐姆特性、以及n側(cè)歐姆電極209與n型包覆層202的歐姆特性由于組裝時(shí)的約250℃～約350℃的熱而惡化。此外，p側(cè)歐姆電極206的光透過(guò)率為約70％左右，與以往的p側(cè)歐姆電極的光透過(guò)率相等。
在第三實(shí)施方式中，如上所述，將p側(cè)歐姆電極206構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與p型接觸層205的主表面接觸形成的Si層206a、在Si層206a上形成的具有約5nm厚度的Pd層206b、和具有約1nm厚度的Ti層206c，同時(shí)，將n側(cè)歐姆電極209構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型包覆層202的主表面接觸形成的Si層209a、在Si層209a上形成的具有約6nm厚度的Al層209b、和在Al層209b上形成的具有約100nm厚度的Pd層209c，由此，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)分別與p型接觸層205和n型包覆層202的主表面接觸的Si層206a和209a的作用，在p側(cè)歐姆電極206和n側(cè)歐姆電極209形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制p側(cè)歐姆電極206與p型接觸層205的歐姆特性、以及n側(cè)歐姆電極209與n型包覆層202的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。
此外，第三實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
圖34～圖38是用于說(shuō)明圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D31～圖38，說(shuō)明第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序。
首先，在第三實(shí)施方式中，如圖34所示，使用MOCVD法，在藍(lán)寶石基板201上，依次生長(zhǎng)具有約400nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型包覆層202、MQW結(jié)構(gòu)的活性層203、具有約400nm厚度并且摻雜Mg的GaN構(gòu)成的p型接觸(包覆)層205。其中，活性層203與上述第一實(shí)施方式的活性層3同樣地形成。然后，使用光刻技術(shù)，在p型接觸層205上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑212。
接著，如圖35所示，將抗蝕劑212作為掩模，使用RIE法，將從p型接觸層205的上面至n型包覆層202的中途深度的規(guī)定區(qū)域除去，使n型包覆層202的表面的一部分露出。此后，除去抗蝕劑212。
接著，如圖36所示，使用電子束蒸鍍法，在p型接觸層205上的規(guī)定區(qū)域中，形成p側(cè)歐姆電極206。此外，在該第三實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極206的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Si層206a(參照?qǐng)D32)、具有約5nm厚度的Pd層206b和具有約1nm厚度的Ti層206c。此時(shí)，由于Si層206a通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，使用等離子體CVD法，以覆蓋整個(gè)面的方式形成具有約300nm厚度的由SiO2構(gòu)成的表面保護(hù)膜207。之后，使用光刻技術(shù)，在表面保護(hù)膜207上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑213。
接著，如圖37所示，將抗蝕劑213作為掩模，使用緩沖的HF，蝕刻表面保護(hù)膜207。由此，在表面保護(hù)膜207中，形成開(kāi)口部207a。之后，除去抗蝕劑213。
然后，如圖38所示，使用電子束蒸鍍法，在通過(guò)開(kāi)口部207a露出的p側(cè)歐姆電極206的表面上，從p側(cè)歐姆電極206側(cè)依次堆積具有約10nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約100nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)，形成襯墊電極208。
之后，如圖31所示，使用與在表面保護(hù)膜207中形成開(kāi)口部207a的工序同樣的工序，在n型包覆層202上的表面保護(hù)膜207的規(guī)定區(qū)域中形成開(kāi)口部207b。然后，使用電子束蒸鍍法，在通過(guò)開(kāi)口部207b露出的n型包覆層202的表面上，從n型包覆層202側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約1nm厚度的Si層209a(參照?qǐng)D33)、具有約6nm厚度的Al層209b(參照?qǐng)D33)和具有約100nm厚度的Pd層209c(參照?qǐng)D33)，形成n側(cè)歐姆電極209。此時(shí)，Si層209a由于通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，使用電子束蒸鍍法，在n側(cè)歐姆電極209上，形成由具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極210。
圖39是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖31所示的第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D9和圖39說(shuō)明為了確認(rèn)上述第三實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，與上述第一實(shí)施方式同樣，制作用于測(cè)定p側(cè)歐姆電極和n側(cè)歐姆電極各自的歐姆特性的試樣(參照?qǐng)D9)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。如圖9所示，該試樣在n型GaN基板21上形成具有約3nm厚度的p型GaN層22a。然后，利用真空蒸鍍法，在p型GaN層22a上隔開(kāi)規(guī)定的間隔，形成2個(gè)p側(cè)歐姆電極23。然后，利用真空蒸鍍法，在n型GaN基板21的下面上，隔開(kāi)規(guī)定的間隔，形成2個(gè)n側(cè)歐姆電極24。其中，p側(cè)歐姆電極23通過(guò)設(shè)置具有約2nm厚度的Si層、并且在Si層上形成具有約20nm厚度的Pd層而形成。然后，與上述第一實(shí)施方式的為了確認(rèn)p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣地測(cè)定電流-電壓特性。將其結(jié)果示于圖39。
在將p側(cè)歐姆電極23形成于p型GaN層22a上的第三實(shí)施方式的情況下，如圖39所示，判明在約400℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性沒(méi)有惡化。具體而言，在約400℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。另外，在約500℃和約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。
(第四實(shí)施方式)圖40是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖41和圖42是用于詳細(xì)說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D40～圖42，說(shuō)明在該第四實(shí)施方式中，與上述第三實(shí)施方式不同，由Si層、Pt層、Ti層和Pd層構(gòu)成p側(cè)歐姆電極的情況。
在第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件中，如圖40所示，在n型GaN基板301的下面上，形成有具有約400nm厚度的包含凸部和平坦部的由GaN構(gòu)成的n型包覆層302。其中，n型GaN基板301是本發(fā)明的“n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。在n型包覆層302的凸部的下面上的規(guī)定區(qū)域中，形成疊層與上述第一實(shí)施方式的活性層3相同組成和厚度的層的MQW結(jié)構(gòu)的活性層303。另外，在活性層303的下面上，形成有具有約400nm厚度并且摻雜Mg的GaN構(gòu)成的p型接觸(包覆)層305。其中，p型接觸層305是本發(fā)明的“p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，將從p側(cè)接觸層305的下面至n型包覆層302的中途深度的規(guī)定區(qū)域除去。
另外，以覆蓋p側(cè)接觸層305和n型包覆層302的下面?zhèn)鹊姆绞剑纬捎蒘iO2構(gòu)成的表面保護(hù)膜307。該表面保護(hù)膜307在p型接觸層305的下面上的規(guī)定區(qū)域的部分，具有開(kāi)口部307a。另外，在p型接觸層305中，以經(jīng)開(kāi)口部307a接觸的方式形成p側(cè)歐姆電極306。其中，p側(cè)歐姆電極306是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。
在此，在第四實(shí)施方式中，如圖41所示，p側(cè)歐姆電極306從p型接觸層305側(cè)開(kāi)始，依次由具有約2nm厚度并且與p型接觸層305的下面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層306a、具有約20nm厚度的Pt層306b、具有約10nm厚度的Ti層306c、具有約100nm厚度的Pd層306d構(gòu)成。其中，Pt層306b、Ti層306c、和Pd層306d是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在p側(cè)歐姆電極306的下面上，以與p側(cè)歐姆電極306的下面接觸的方式，形成有具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極308。其中，襯墊電極308是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
另外，在n型GaN基板301上的規(guī)定區(qū)域中，如圖40所示，形成有n側(cè)歐姆電極309。其中，n側(cè)歐姆電極309是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。如圖42所示，該n側(cè)歐姆電極309從n型GaN基板301側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與n型GaN基板301的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si層309a、具有約10nm厚度的Al層309b和具有約100nm厚度的Pd層309c構(gòu)成。其中，Al層309b和Pd層309c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在n側(cè)歐姆電極309上，如圖40所示，形成有具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極310。其中，襯墊電極310是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
接著，說(shuō)明對(duì)第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件，與上述第三實(shí)施方式同樣，結(jié)果是相對(duì)于晶片加工后的正向電壓，組裝工序之后的正向電壓沒(méi)有變化。根據(jù)該結(jié)果可以確認(rèn)在與上述第三實(shí)施方式不同、將p側(cè)歐姆電極構(gòu)成為包含Si層、Pt層、Ti層和Pd層的情況下，也與上述第三實(shí)施方式同樣，能夠抑制p側(cè)歐姆電極306與p型接觸層305的歐姆特性、以及n側(cè)歐姆電極309與n型GaN基板301的歐姆特性由于p側(cè)歐姆電極306和n側(cè)歐姆電極309形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)施加的約250℃～約350℃的熱而惡化。此外，p側(cè)歐姆電極306的光反射率在發(fā)光波長(zhǎng)為400nm時(shí)約為70％左右，與現(xiàn)有的p側(cè)歐姆電極的光反射率相等。
在第四實(shí)施方式中，如上所述，將p側(cè)歐姆電極306構(gòu)成為包含具有約2nm厚度并且與p型接觸層305的下面接觸形成的Si層306a、在Si層306a的下面上形成的具有約20nm厚度的Pt層306b、在Pt層306b的下面上形成的具有約10nm厚度的Ti層306c、和在Ti層306c的下面上形成的具有約100nm厚度的Pd層306d，并且，將n側(cè)歐姆電極309構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型GaN基板301的表面接觸形成的Si層309a、在Si層309a上形成的具有約10nm厚度的Al層309b、和在Al層309b上形成的具有約100nm厚度的Pd層309c，由此，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)分別與p型接觸層305和n型GaN基板301的主表面接觸的Si層306a和309a的作用，在p側(cè)歐姆電極306和n側(cè)歐姆電極309形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制p側(cè)歐姆電極306與p型接觸層305的歐姆特性、以及n側(cè)歐姆電極309與n型GaN基板301的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。
此外，第四實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
圖43～圖46是用于說(shuō)明圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序的截面圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D40～圖46，說(shuō)明第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序。此外，在制造氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件時(shí)，由于在n型基板上形成各層，所以在第四實(shí)施方式中，使圖40旋轉(zhuǎn)180度，以上下顛倒的狀態(tài)(圖43～圖46的狀態(tài))來(lái)說(shuō)明。
首先，如圖43所示，使用MOCVD法，在n型GaN基板301的下面上，依次生長(zhǎng)具有約400nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型包覆層302、MQW結(jié)構(gòu)的活性層303、具有約400nm厚度并且摻雜Mg的GaN構(gòu)成的p型接觸(包覆)層305。其中，活性層303與上述第一實(shí)施方式的活性層3同樣地形成。然后，使用光刻技術(shù)，在p型接觸層305上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑312。
接著，如圖44所示，將抗蝕劑312作為掩模，使用RIE法，除去從p型接觸層305的下面至n型包覆層302中途的深度的規(guī)定區(qū)域，使n型包覆層302的表面的一部分露出。此后，除去抗蝕劑312。
接著，如圖45所示，使用等離子體CVD法，以覆蓋整個(gè)面的方式形成具有約300nm厚度的由SiO2構(gòu)成的表面保護(hù)膜307。然后，使用光刻技術(shù)，在表面保護(hù)膜307上的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑313。然后，將抗蝕劑313作為掩模，使用緩沖的HF，蝕刻表面保護(hù)膜307。由此，在表面保護(hù)膜307中形成開(kāi)口部307a。此后，除去抗蝕劑313。
然后，如圖46所示，使用電子束蒸鍍法，在通過(guò)開(kāi)口部307a露出的p型接觸層305的表面上，形成p側(cè)歐姆電極306。此外，在第四實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極306的情況下，依次形成具有約2nm厚度的Si層306a(參照?qǐng)D41)、具有約20nm厚度的Pt層306b、具有約10nm厚度的Ti層306c、和具有約100nm厚度的Pd層306d。此時(shí)，Si層306a通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，使用電子束蒸鍍法，在p側(cè)歐姆電極306上，堆積具有約300nm厚度的Au層，形成襯墊電極308。
之后，如圖40所示，使用電子束蒸鍍法，在n型GaN基板301上的規(guī)定區(qū)域中，從n型GaN基板301側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約1nm厚度的Si層309a(參照?qǐng)D42)、具有約10nm厚度的Al層309b、和具有約100nm厚度的Pd層309c，形成n側(cè)歐姆電極309。此時(shí)，Si層309a通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，使用電子束蒸鍍法，在n側(cè)歐姆電極309上，形成具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極310。
圖47和圖48是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖40所示的第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D9、圖47和圖48，說(shuō)明為了確認(rèn)上述第四實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，與上述第一實(shí)施方式同樣，制作用于測(cè)定p側(cè)歐姆電極和n側(cè)歐姆電極各自的歐姆特性的試樣(參照?qǐng)D9)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，將p側(cè)歐姆電極23(參照?qǐng)D9)構(gòu)成為包含具有約1nm厚度的Si層、和在該Si層上形成的具有約20nm厚度的Pt層。然后，與上述第一實(shí)施方式的為了確認(rèn)p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣地測(cè)定電流-電壓特性，算出電阻值的變化比例。將電流-電壓特性的測(cè)定結(jié)果示于圖47，將電阻值的變化比例的算出結(jié)果示于圖48。
在由Si層和Pt層形成p側(cè)歐姆電極23的第四實(shí)施方式的情況下，如圖47和圖48所示，判明p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性因熱處理而產(chǎn)生的惡化受到抑制。另外，在由Si層和Pt層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，如圖48所示，判明得到與由Si層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的上述第一實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件相同程度良好的歐姆特性。具體而言，在由Si層和Pt層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，如圖47所示，通過(guò)在約300℃下進(jìn)行熱處理，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。另外，在約400℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值稍稍增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性稍稍惡化。另外，在約500℃和約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，得到與試樣形成后(未進(jìn)行熱處理的情況)相同的歐姆特性。
(第五實(shí)施方式)圖49是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖50和圖51是用于詳細(xì)說(shuō)明圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D49～圖51，說(shuō)明在該第五實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同，僅在p側(cè)歐姆電極中包含Si層，并且，在Si層與p側(cè)接觸層之間還設(shè)置Pt層或Pd層的情況。
在第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖49所示，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的n型GaN基板1、n型包覆層2、活性層3、p型包覆層4和p型接觸層5。另外，在p型接觸層5上，形成有p側(cè)歐姆電極406。其中，p側(cè)歐姆電極406是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。
在此，在第五實(shí)施方式中，如圖50所示，p側(cè)歐姆電極406從p型接觸層5側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且能夠與p型接觸層5歐姆接觸的Pt(Pd)層406a、具有約1nm厚度的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層406b、和在Si層406b的上面上形成的具有約20nm厚度的Pd層406c構(gòu)成。Pt(Pd)層406a由于是約1nm的較小厚度，所以考慮形成為島狀(未圖示)。因此，考慮Si層406b與p型接觸層5的未形成Pt(Pd)層406a的部分局部地接觸。此外，Pt(Pd)層406a是本發(fā)明的“歐姆金屬層”的一個(gè)例子，Pd層406c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。
另外，如圖49所示，與上述第一實(shí)施方式同樣，以覆蓋p型包覆層4的凸部的側(cè)面和平坦部的上面的方式形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的電流阻擋層7。然后，在p側(cè)歐姆電極406和電流阻擋層7上的規(guī)定區(qū)域中，以與p側(cè)歐姆電極406的上面接觸的方式形成有襯墊電極408。襯墊電極408是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。該襯墊電極408從p側(cè)歐姆電極406側(cè)開(kāi)始，依次由具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約200nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)構(gòu)成。
另外，在n型GaN基板1的下面上的規(guī)定區(qū)域中，形成有n側(cè)歐姆電極409。另外，在第五實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極409，如圖51所示，從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次由具有約6nm厚度的Al層409a和具有約100nm厚度的Pd層409b構(gòu)成。另外，在n側(cè)歐姆電極409的下面上，如圖49所示，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的襯墊電極10。
接著，說(shuō)明對(duì)第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。此外，作為比較例，對(duì)在p側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Pd層、并且在n側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Al層和Pd層的現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件也測(cè)定正向電壓。結(jié)果，第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為4.4V的正向電壓，在組裝工序之后，為4.8V的正向電壓。與此相對(duì)，現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為4.5V的正向電壓，在組裝工序之后，為7.5V的正向電壓。即，結(jié)果是現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在組裝工序之后，正向電壓上升3.0V，而第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在組裝工序后，正向電壓上升0.4V?？烧J(rèn)為這是因?yàn)樵诘谖鍖?shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，由于n側(cè)歐姆電極409是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，所以在組裝工序之后，正向電壓上升0.4V，另一方面，通過(guò)在p側(cè)歐姆電極406中設(shè)置Si層406b，能夠抑制歐姆特性在組裝工序之后惡化。另外，可以確認(rèn)在p型接觸層5與p側(cè)歐姆電極406的Si層406b之間設(shè)置具有約1nm厚度的Pt(Pd)層406a的情況下，也能夠使p側(cè)歐姆電極406與p型接觸層5良好地接觸。
在第五實(shí)施方式中，如上所述，通過(guò)將p側(cè)歐姆電極406構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且在p型接觸層5上形成的Pt(Pd)層406a、在Pt(Pd)層406a上形成的具有約1nm厚度的Si層406b、和在Si層406b上形成的具有約20nm厚度的Pd層406c，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)在p型接觸層5上形成的Si層406b的作用，在p側(cè)歐姆電極406形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制p側(cè)歐姆電極406與p型接觸層5的歐姆特性因熱而惡化。這點(diǎn)已通過(guò)后述的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。作為該Si層406b的作用，可以考慮以下方面。即，與上述第一實(shí)施方式同樣，認(rèn)為與在帶隙大的p型接觸層5(帶隙約3.5eV)的主表面上直接形成Pd層406c的情況不同，通過(guò)隔著帶隙小的Si層406b(帶隙約1.1eV)形成Pd層406c，能夠使p側(cè)歐姆電極406與p型接觸層5更良好地歐姆接觸，并且，在組裝時(shí)的焊接時(shí)，在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持上述良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
另外，在上述第五實(shí)施方式中，在p型接觸層5與Si層406b之間，設(shè)置有能夠與p型接觸層5歐姆接觸的具有約1nm厚度的Pt(Pd)層406a。在這樣經(jīng)Pt(Pd)層406a在p型接觸層5上形成Si層406b、并且在該Si層406b上形成Pd層406c的情況下，通過(guò)Si層406b的作用，可得到包含Pt(Pd)層406a、Si層406b和Pd層406c的p側(cè)歐姆電極406與p型接觸層5的更良好的歐姆接觸，并且，在組裝工序中，在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，能夠維持該良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
此外，第五實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
接下來(lái)，參照?qǐng)D49～圖51，說(shuō)明第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序。
首先，使用與圖5所示的第一實(shí)施方式同樣的工序，在n型GaN基板1上依次生長(zhǎng)n型包覆層2、活性層3、p型包覆層4、和p型接觸層5。此后，如圖49所示，使用電子束蒸鍍法，在p型接觸層5上形成p側(cè)歐姆電極406。
另外，在第五實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極406的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Pt(Pd)層406a(參照?qǐng)D50)、具有約1nm厚度的Si層406b、和具有約20nm厚度的Pd層406c。此時(shí)，Pt(Pd)層406a由于形成為約1nm的較小厚度，所以考慮形成為島狀(未圖示)。因此，考慮Si層406b與p型接觸層5的未形成Pt(Pd)層406a的部分局部地接觸。另外，Si層406b由于通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。然后，如圖49所示，與上述第一實(shí)施方式同樣，形成電流阻擋層7。
接著，使用電子束蒸鍍法，在p側(cè)歐姆電極406的上面和電流阻擋層7的規(guī)定區(qū)域上，從p側(cè)歐姆電極406側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約200nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)，形成襯墊電極408。之后，使用研磨和蝕刻技術(shù)，將n型GaN基板1形成為具有約100nm的厚度。之后，使用電子束蒸鍍法，在n型GaN基板1的下面(背面)上的規(guī)定區(qū)域中，從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約6nm厚度的Al層409a(參照?qǐng)D51)和具有約100nm厚度的Pd層409b，形成n側(cè)歐姆電極409。然后，與上述第一實(shí)施方式同樣地，在n側(cè)歐姆電極409的下面上，形成襯墊電極10。
圖52和圖53是用于說(shuō)明為了確認(rèn)圖49所示的第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D9、圖52和圖53說(shuō)明為了確認(rèn)上述第五實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)中，與上述第一實(shí)施方式同樣，制作用于測(cè)定p側(cè)歐姆電極的歐姆特性的試樣(參照?qǐng)D9)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，制作將p側(cè)歐姆電極23(參照?qǐng)D9)構(gòu)成為包含具有約1nm厚度的Pt層、在該P(yáng)t層上形成的具有約1nm厚度的Si層、和在該Si層上形成的具有約20nm厚度的Pd層的試樣、和將p側(cè)歐姆電極23構(gòu)成為包含具有約1nm厚度的Pd層、在該P(yáng)d層上形成的具有約1nm厚度的Si層、和在該Si層上形成的具有約20nm厚度的Pd層的試樣。然后，與上述第一實(shí)施方式的為了確認(rèn)p側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣地測(cè)定電流-電壓特性。將其結(jié)果示于圖52和圖53。
在由Pt層、Si層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的第五實(shí)施方式的情況下，判明在約600℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性未惡化。另外，在由Pd層、Si層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的第五實(shí)施方式的情況下，判明在約500℃以下進(jìn)行熱處理的情況下，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性未惡化。具體而言，在由Pt層、Si層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，如圖52所示，通過(guò)在約300℃～約600℃下進(jìn)行熱處理，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。另外，在由Pd層、Si層和Pd層形成p側(cè)歐姆電極23的情況下，如圖53所示，通過(guò)在約300℃～約500℃下進(jìn)行熱處理，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性與未進(jìn)行熱處理的情況(as depo.)相同，未惡化。在約600℃下進(jìn)行熱處理的情況下，電阻值增加，p側(cè)歐姆電極23的歐姆特性惡化。根據(jù)這些結(jié)果可以確認(rèn)在不使構(gòu)成p側(cè)歐姆電極23的Si層與p型接觸層(p型InGaN層22)接觸、在Si層與p型接觸層之間形成Pd層或Pt層的情況下，由于Si層的使用，可得到p側(cè)歐姆電極23與p型接觸層(p型InGaN層22)的更良好的歐姆接觸，并且，在組裝工序中，在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，也能夠維持該良好的歐姆接觸的狀態(tài)。
(第六實(shí)施方式)圖54是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖55和圖56是用于詳細(xì)說(shuō)明圖54所示的第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D54～圖56，說(shuō)明在該第六實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同，僅在n側(cè)歐姆電極中包含Si層的情況。
在第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖54所示，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的n型GaN基板1、n型包覆層2、活性層3、p型包覆層4和p型接觸層5。另外，在p型接觸層5上，形成有p側(cè)歐姆電極506。
在此，在第六實(shí)施方式中，如圖55所示，p側(cè)歐姆電極506從p型接觸層5側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度的Pt層506a、和具有約20nm厚度的Pd層506b構(gòu)成。
另外，如圖54所示，與上述第一實(shí)施方式同樣，以覆蓋p型包覆層4的凸部的側(cè)面和平坦部的上面的方式，形成具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的電流阻擋層7。然后，在p側(cè)歐姆電極506和電流阻擋層7上的規(guī)定區(qū)域中，以與p側(cè)歐姆電極506的上面接觸的方式形成有襯墊電極508。該襯墊電極508從p側(cè)歐姆電極506側(cè)開(kāi)始，依次由具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約200nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)構(gòu)成。
另外，在n型GaN基板1的下面上的規(guī)定區(qū)域中，形成n側(cè)歐姆電極509。n側(cè)歐姆電極509是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。此外，在第六實(shí)施方式中，如圖56所示，n側(cè)歐姆電極509從n型GaN基板1側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層509a、具有約6nm厚度的Al層509b和具有約30nm厚度的Pd層509c構(gòu)成。其中，Al層509b和Pd層509c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在n側(cè)歐姆電極509的下面上，如圖54所示，形成有具有與上述第一實(shí)施方式相同組成和厚度的襯墊電極10。
接著，說(shuō)明對(duì)第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件測(cè)定流過(guò)約20mA的正向電流時(shí)的正向電壓的結(jié)果。此外，作為比較例，與上述第五實(shí)施方式同樣，對(duì)在p側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Pd層、同時(shí)在n側(cè)歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Al層和Pd層的現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件也測(cè)定正向電壓。結(jié)果，第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為4.4V的正向電壓，在組裝工序之后，為7.0V的正向電壓。與此相對(duì)，現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在晶片加工后，為4.5V的正向電壓，在組裝工序之后，為7.5V的正向電壓。即，結(jié)果是現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在組裝工序之后，正向電壓上升3.0V，而第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件，在組裝工序后，正向電壓上升2.6V。可認(rèn)為這是由于在第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，由于p側(cè)歐姆電極506是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，所以在組裝工序之后，正向電壓上升2.6V，另一方面，通過(guò)在n側(cè)歐姆電極509中設(shè)置Si層509a，能夠抑制歐姆特性在組裝工序之后惡化。
在第六實(shí)施方式中，如上所述，通過(guò)將n側(cè)歐姆電極509構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與n型GaN基板1的下面接觸形成的Si層509a、在Si層509a的下面上形成的具有約6nm厚度的Al層509b、和在Al層509b的下面上形成的具有約30nm厚度的Pd層509c，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)與n型GaN基板1的主表面接觸的Si層509a的作用，在n側(cè)歐姆電極509形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制n側(cè)歐姆電極509與n型GaN基板1的歐姆特性因熱而惡化。
此外，第六實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
接下來(lái)，參照?qǐng)D54～圖56，說(shuō)明第六實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造工序。
首先，使用與圖5所示的第一實(shí)施方式同樣的工序，在n型GaN基板1上，依次生長(zhǎng)n型包覆層2、活性層3、p型包覆層4、和p型接觸層5。此后，如圖54所示，使用電子束蒸鍍法，在p型接觸層5上形成p側(cè)歐姆電極506。
另外，在第六實(shí)施方式中，在形成p側(cè)歐姆電極506的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Pt層506a(參照?qǐng)D55)、和具有約20nm厚度的Pd層506b。然后，如圖54所示，與上述第一實(shí)施方式同樣地形成電流阻擋層7。
接著，使用電子束蒸鍍法，在p側(cè)歐姆電極506的上面和電流阻擋層7的規(guī)定區(qū)域上，從p側(cè)歐姆電極506側(cè)開(kāi)始，依次堆積具有約100nm厚度的Ti層(未圖示)、具有約200nm厚度的Pd層(未圖示)、和具有約300nm厚度的Au層(未圖示)，形成襯墊電極508。之后，使用研磨和蝕刻技術(shù)，將n型GaN基板1形成為具有約100nm的厚度。之后，使用與上述第一實(shí)施方式同樣的工序，在n型GaN基板1的下面上的規(guī)定區(qū)域中，形成n側(cè)歐姆電極509。n側(cè)歐姆電極509由Si層509a、具有約6nm厚度的Al層509b和具有約30nm厚度的Pd層509c形成。然后，在n側(cè)歐姆電極509的下面上，形成具有與上述第一實(shí)施方式同樣的組成和厚度的襯墊電極10。
(第七實(shí)施方式)圖57是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的雙極晶體管(氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件)的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖58～圖60是用于詳細(xì)說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。參照?qǐng)D57～圖60，說(shuō)明在該第七實(shí)施方式中，與上述第一～第六實(shí)施方式不同，將本發(fā)明的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件應(yīng)用于雙極晶體管中的情況。
在第七實(shí)施方式的雙極晶體管中，如圖57所示，在藍(lán)寶石基板601上，形成有具有約500nm厚度的未摻雜的n型GaN基板602和具有約300nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型集電極層603。其中，n型集電極層603是本發(fā)明的“n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，在n型的集電極層603上的規(guī)定區(qū)域中，形成有集電極歐姆電極604。其中，集電極歐姆電極604是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。該集電極歐姆電極604，如圖58所示，從集電極層603側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與集電極層603的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層604a、具有約6nm厚度的Al層604b、和具有約30nm厚度的Pd層604c構(gòu)成。其中，Al層604b和Pd層604c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在集電極歐姆電極604上，形成有具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極605。襯墊電極605是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
另外，在第七實(shí)施方式中，在集電極層603上的與集電極歐姆電極604和襯墊電極605隔開(kāi)規(guī)定間隔的區(qū)域中，形成有具有約200nm厚度并且摻雜Mg的InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的p型的基極層606。p型的基極層606是本發(fā)明的“p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，在p型的基極層606上的規(guī)定區(qū)域中，形成有基極歐姆電極607?；鶚O歐姆電極607是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。該基極歐姆電極607，如圖59所示，從基極層606側(cè)，依次由具有約1nm厚度并且與基極層606的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si(硅)層607a、和具有約20nm厚度的Pd層607b構(gòu)成。此外，Pd層607b是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。另外，在基極歐姆電極607上，形成有具有約10nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極608。此外，襯墊電極608是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
另外，在第七實(shí)施方式中，在基極層606上的與基極歐姆電極607和襯墊電極608隔開(kāi)規(guī)定間隔的區(qū)域中，形成有具有約300nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型的發(fā)射極層609。n型的發(fā)射極層609是本發(fā)明的“n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。另外，在n型的發(fā)射極層609上的規(guī)定區(qū)域中，形成有發(fā)射極歐姆電極610。發(fā)射極歐姆電極610是本發(fā)明的“歐姆電極”的一個(gè)例子。該發(fā)射極歐姆電極610，如圖60所示，從發(fā)射極層609側(cè)開(kāi)始，依次由具有約1nm厚度并且與發(fā)射極層609的表面接觸形成的由非晶硅構(gòu)成的Si層610a、具有約6nm厚度的Al層610b和具有約30nm厚度的Pd層610c構(gòu)成。Al層610b和Pd層610c是本發(fā)明的“第一金屬層”的一個(gè)例子。在發(fā)射極歐姆電極610上，形成有具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極611。襯墊電極611是本發(fā)明的“第二金屬層”的一個(gè)例子。
接著，說(shuō)明對(duì)由第七實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件構(gòu)成的雙極晶體管測(cè)定電流放大率(集電極電流相對(duì)基極電流的放大率)的結(jié)果。此外，作為比較例，對(duì)由在集電極歐姆電極中不設(shè)置Si層而設(shè)置Al層和Pd層、同時(shí)在基極歐姆電極中不設(shè)置Si層而僅設(shè)置Pd層、并且在發(fā)射極歐姆電極中不設(shè)置Si層而設(shè)置Al層和Pd層的現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件構(gòu)成的雙極晶體管也測(cè)定電流放大率。第七實(shí)施方式的雙極晶體管，在晶片加工后，為約13的電流放大率，在組裝工序之后，也為約13的電流放大率。與此相對(duì)，現(xiàn)有的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件構(gòu)成的雙極晶體管，在晶片加工后，為與上述第七實(shí)施方式相等的約13的電流放大率，在組裝工序之后，下降為約10的電流放大率?？烧J(rèn)為這是由于在現(xiàn)有的雙極晶體管中，由于組裝時(shí)的約250℃～約350℃的熱，集電極、基極、發(fā)射極的歐姆特性惡化，從而在集電極歐姆電極604與集電極層603的界面、基極歐姆電極607與基極層606的界面、以及發(fā)射極歐姆電極610與發(fā)射極層609的界面中產(chǎn)生電壓降。根據(jù)該結(jié)果可以確認(rèn)在將雙極晶體管用于雙極晶體管中的情況下，能夠抑制集電極、基極、發(fā)射極的歐姆特性由于組裝時(shí)的焊接時(shí)施加的約250℃～約350℃的熱而惡化。
在第七實(shí)施方式中，如上所述，將集電極歐姆電極604構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與集電極層603的表面接觸形成的Si層604a、具有約6nm厚度的Al層604b、和具有約30nm厚度的Pd層604c，同時(shí)，將基極歐姆電極607構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與基極層606的表面接觸形成的Si層607a、和具有約20nm厚度的Pd層607b，并且，將發(fā)射極歐姆電極610構(gòu)成為包含具有約1nm厚度并且與發(fā)射極層609的表面接觸形成的Si層610a、具有約6nm厚度的Al層610b和具有約30nm厚度的Pd層610c，由此，與上述第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)分別與集電極層603、基極層606和發(fā)射極層609的主表面接觸的Si層604a、607a和610a的作用，在集電極歐姆電極604、基極歐姆電極607和發(fā)射極歐姆電極610形成后的組裝時(shí)的焊接時(shí)，在施加約250℃～約350℃的熱的情況下，歐姆特性也難以惡化。由此，能夠抑制集電極歐姆電極604與集電極層603的歐姆特性、基極歐姆電極607與基極層606的歐姆特性以及發(fā)射極歐姆電極610與發(fā)射極層609的歐姆特性因熱而惡化。
此外，第七實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式同樣。
圖61～圖64是用于說(shuō)明圖57所示的第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序的截面圖。接下來(lái)，參照?qǐng)D57～圖64說(shuō)明第七實(shí)施方式的雙極晶體管的制造工序。
首先，如圖61所示，使用MOCVD法，在藍(lán)寶石基板601上，依次生長(zhǎng)具有約500nm厚度的未摻雜的n型GaN基板602、具有約300nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型集電極層603、具有約200nm厚度并且摻雜Mg的InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的p型基極層606、和具有約300nm厚度的由GaN構(gòu)成的n型發(fā)射極層609。然后，使用光刻技術(shù)，在發(fā)射極層609的規(guī)定區(qū)域中形成抗蝕劑612。
接著，如圖62所示，將抗蝕劑612作為掩模，使用RIE法，除去發(fā)射極層609的規(guī)定區(qū)域。
然后，如圖63所示，使用光刻技術(shù)，在基極層606和發(fā)射極層609的規(guī)定區(qū)域中，形成抗蝕劑613。之后，將抗蝕劑613作為掩模，使用RIE法，除去基極層606的規(guī)定區(qū)域。
此后，如圖64所示，使用電子束蒸鍍法，在基極層606上形成基極歐姆電極607和具有約10nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極608。此外，在形成基極歐姆電極607的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Si層607a(參照?qǐng)D59)、和具有約20nm厚度的Pd層607b。此時(shí)，Si層607a通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。
然后，如圖57所示，使用電子束蒸鍍法，在n型的集電極層603和發(fā)射極層609上的規(guī)定區(qū)域中，分別形成集電極歐姆電極604和具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極605、以及發(fā)射極歐姆電極610和具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的襯墊電極611。此外，在形成集電極歐姆電極604的情況下，依次形成具有約1nm厚度的Si層604a、具有約6nm厚度的Al層604b、和具有約30nm厚度的Pd層604c。另外，在形成發(fā)射極歐姆電極610的情況下，與形成上述集電極歐姆電極604的工序同樣地，依次形成具有約1nm厚度的Si層610a、具有約6nm厚度的Al層610b和具有約30nm厚度的Pd層610c。此時(shí)，Si層604a和610a由于通過(guò)電子束蒸鍍法形成，所以形成為非晶硅。
(第八實(shí)施方式)以下，說(shuō)明本發(fā)明的第八實(shí)施方式。此外，第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具有與上述第三實(shí)施方式所示的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件同樣的結(jié)構(gòu)。因此，以下主要說(shuō)明上述第三實(shí)施方式與第八實(shí)施方式的不同點(diǎn)。
具體而言，在上述第三實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極209由從n型包覆層202側(cè)開(kāi)始依次疊層的Si層209a、Al層209b和Pd層209c構(gòu)成。與此相對(duì)，在第八實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極由從n型包覆層(n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層)依次疊層的Si層、Pd層(或Pt層)和Al層構(gòu)成。
即，在第八實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極在Si層與Al層(第一金屬層)之間含有Pd層(或Pt層)。
以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)。圖65是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖65所示，氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具有藍(lán)寶石基板801、n型包覆層802、活性層803、p型接觸層805、p側(cè)歐姆電極806、表面保護(hù)膜807、襯墊電極808、n側(cè)歐姆電極809和襯墊電極810。
n型包覆層802由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成，具有約400nm的厚度。活性層803具有由InxGa1-xN(x＝0.15)構(gòu)成的井層、和由InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的阻擋層，井層和阻擋層交替疊層。另外，井層具有3nm的厚度，阻擋層具有20nm的厚度。
p型包覆層805由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成，具有400nm的厚度。此外，在p型包覆層805中摻雜有Mg作為摻雜材料。另外，在p型包覆層805上疊層有摻雜了Mg作為摻雜材料的p型接觸層(未圖示)。
p側(cè)歐姆電極806，如圖66所示，具有Si層806a、Pd層806b和Au層806c。Si層806a、Pd層806b和Au層806c從p型接觸層805開(kāi)始依次疊層。另外，Si層806a具有1nm的厚度，Pd層806b具有30nm的厚度，Au層806c具有300nm的厚度。
此外，Si層806a，如上所述，優(yōu)選由非晶硅構(gòu)成。另外，p側(cè)歐姆電極806也以可具有Pt層來(lái)代替Pd層806b。
表面保護(hù)膜807由SiO2構(gòu)成，配置成覆蓋n型包覆層802和p側(cè)歐姆電極806。
襯墊電極808例如由Si、Ti和Au構(gòu)成，Si、Ti和Au從p側(cè)歐姆電極806開(kāi)始依次疊層。另外，Si具有3nm的厚度，Ti具有200nm的厚度，Au具有300nm的厚度。
n側(cè)歐姆電極809，如圖67所示，具有Si層809a、Pd層809b和Al層809c。Si層809a、Pd層809b和Al層809c從n型包覆層802開(kāi)始依次疊層。另外，Si層809a具有3nm的厚度，Pd層809b具有2nm的厚度，Al層809c具有6nm的厚度。
此外，Si層809a，如上所述，優(yōu)選由非晶硅構(gòu)成。另外，n側(cè)歐姆電極809也可以具有Pt層來(lái)代替Pd層809b。
襯墊電極810例如由Si、Ti和Au構(gòu)成，Si、Ti和Au從n側(cè)歐姆電極809開(kāi)始依次疊層。另外，Si具有3nm的厚度，Ti具有200nm的厚度，Au具有300nm的厚度。
此外，第八實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的制造工序與上述的第三實(shí)施方式同樣，所以省略說(shuō)明。
(第九實(shí)施方式)以下，說(shuō)明本發(fā)明的第九實(shí)施方式。此外，第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具有與上述的第二實(shí)施方式所示的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件同樣的結(jié)構(gòu)。因此，以下主要說(shuō)明上述的第二實(shí)施方式與第九實(shí)施方式的不同點(diǎn)。
具體而言，在上述的第二實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極9由從n型GaN基板1開(kāi)始依次疊層的Si層9a、Al層9b和Pd層9c構(gòu)成。與此相對(duì)，在第九實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極由從n型包覆層(n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層)開(kāi)始依次疊層的Si層、Pd層(或Pt層)和Al層構(gòu)成。
即，在第九實(shí)施方式中，n側(cè)歐姆電極在Si層與Al層(第一金屬層)之間含有Pd層(或Pt層)。
以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)。圖68是表示本發(fā)明的第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖68所示，氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件具有n型GaN基板901、n型包覆層902、活性層903、p型包覆層904、p型接觸層905、p側(cè)歐姆電極906、電流阻擋層907、襯墊電極908、n側(cè)歐姆電極909和襯墊電極910。
n型包覆層902由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成，具有400nm厚度?；钚詫?03具有由InxGa1-xN(x＝0.15)構(gòu)成的井層、和由InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成的阻擋層，井層和阻擋層交替疊層。另外，井層具有3nm的厚度，阻擋層具有20nm的厚度。
p型包覆層904由AlxGa1-xN(x＝0.07)構(gòu)成，具有400nm的厚度。此外，在p型包覆層904中摻雜有Mg作為摻雜材料。
p型接觸層905由InxGa1-xN(x＝0.02)構(gòu)成，具有10nm的厚度。此外，在p型接觸層905中摻雜有Mg作為摻雜材料。
p側(cè)歐姆電極906，如圖69所示，具有Si層906a、Pd層906b和Au層906c。Si層906a、pd層906b和Au層906c從p型接觸層905開(kāi)始依次疊層。另外，Si層906a具有1nm的厚度，Pd層906b具有30nm的厚度，Au層906c具有300nm的厚度。
此外，Si層906a，如上所述，優(yōu)選由非晶硅構(gòu)成。另外，p側(cè)歐姆電極906也可以具有Pt層來(lái)代替Pd層906b。
電流阻擋層907由SiO2構(gòu)成，具有300nm的厚度。另外，電流阻擋層907設(shè)置在p型包覆層904上。
襯墊電極908例如由Si、Ti和Au構(gòu)成，Si、Ti和Au從p側(cè)歐姆電極906開(kāi)始依次疊層。另外，Si具有3nm的厚度，Ti具有200nm的厚度，Au具有300nm的厚度。
n側(cè)歐姆電極909，如圖70所示，具有Si層909a、Pd層909b和Al層909c。Si層909a、Pd層909b和Al層909c從n型GaN基板901開(kāi)始依次疊層。另外，Si層909a具有3nm的厚度，Pd層909b具有2nm的厚度，Al層909c具有6nm的厚度。
此外，Si層909a，如上所述，優(yōu)選由非晶硅構(gòu)成。另外，n側(cè)歐姆電極909也可以具有Pt層來(lái)代替Pd層909b。
襯墊電極910例如由Si、Ti和Au構(gòu)成，Si、Ti和Au從n側(cè)歐姆電極909開(kāi)始依次疊層。另外，Si具有3nm的厚度，Ti具有200nm的厚度，Au具有300nm的厚度。
此外，第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的制造工序與上述的第二實(shí)施方式同樣，所以省略其說(shuō)明。
以下，說(shuō)明為了確認(rèn)第八實(shí)施方式和第九實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件的n側(cè)歐姆電極的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
首先，說(shuō)明用于確認(rèn)n側(cè)歐姆電極的效果的試樣和確認(rèn)方法。圖71是用于說(shuō)明確認(rèn)n側(cè)歐姆電極的效果的試樣和確認(rèn)方法的圖。
如圖71所示，在n型GaN基板21上，空開(kāi)規(guī)定的間隔，利用真空蒸鍍法，形成n側(cè)歐姆電極24。
此外，作為n側(cè)歐姆電極24的試樣，制作以下4種試樣。具體而言，作為本發(fā)明的第八實(shí)施方式和第九實(shí)施方式的n側(cè)歐姆電極的試樣，形成從n型GaN基板21開(kāi)始依次疊層SI層(3nm)、Pd(2nm)層和Al層(6nm)的試樣(以下稱(chēng)為Si/Pd/Al(3/2/6nm)試樣)、和從n型GaN基板21開(kāi)始依次疊層SI層(3nm)、Pt(2nm)層和Al層(6nm)的試樣(以下稱(chēng)為Si/Pt/Al(3/2/6nm)試樣)。另一方面，作為比較例的n側(cè)歐姆電極的試樣，形成從n型GaN基板21開(kāi)始依次疊層Al層(6nm)和Pd(10nm)層的試樣(以下稱(chēng)為Al/Pd(6/10nm)試樣)、和從n型GaN基板21開(kāi)始依次疊層Al層(6nm)和Pt(10nm)層的試樣(以下稱(chēng)為Al/Pt(6/10nm)試樣)。
首先，說(shuō)明使測(cè)定針25與n側(cè)歐姆電極24接觸、測(cè)定電流-電壓特性(I-V特性)的結(jié)果。圖72是表示該實(shí)驗(yàn)的各試樣的電流-電壓特性(I-V特性)的圖。圖72表示剛將n側(cè)歐姆電極24蒸鍍?cè)趎型GaN基板21上之后的特性、和在氮?dú)夥罩袑?duì)n側(cè)歐姆電極24施加熱處理后的特性。
如圖72(a)和圖72(b)所示，Si/Pd/Al(3/2/6nm)試樣和Si/Pt/Al(3/2/6nm)試樣，即使施加與在組裝工序中進(jìn)行的熱處理(小片接合(die bond))的溫度相等的350℃的熱，也幾乎看不到I-V特性的惡化。
與此相對(duì)，如圖72(c)和圖72(d)所示，Al/Pd(6/10nm)試樣和Al/Pt(6/10nm)試樣，施加300℃左右的熱時(shí)，確認(rèn)I-V特性急劇惡化。
接著，以將n側(cè)歐姆電極24蒸鍍?cè)趎型GaN基板21上之后、不施加熱處理的狀態(tài)(as depo.狀態(tài))的電阻值作為基準(zhǔn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，測(cè)定由于對(duì)n側(cè)歐姆電極24施加熱處理而變化的電阻值的變化比例。圖73是表示該實(shí)驗(yàn)的各試樣的電阻值的變化比例的圖。
如圖73所示，在Si/Pd/Al(3/2/6nm)試樣和Si/Pt/Al(3/2/6nm)試樣中，即使對(duì)各試樣施加熱處理，也幾乎看不到電阻值的變化。與此相對(duì)，在Al/Pd(6/10nm)試樣和Al/Pt(6/10nm)試樣中，施加300℃左右的熱時(shí)，確認(rèn)電阻值急劇惡化。
從圖72和圖73所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可清楚地確認(rèn)根據(jù)Si層、Pd層(或Pt層)和Al層依次疊層的n側(cè)歐姆電極、即在Si層與Al層(第一金屬層)之間設(shè)有Pd層(或Pt層)的n側(cè)歐姆電極，能夠抑制歐姆特性因組裝工序中進(jìn)行的熱處理而下降。
最后，制作Si層、Pd層(或Pt層)和Al層的厚度不同的2種試樣，測(cè)定各試樣的電阻值的變化比例。圖74是表示該實(shí)驗(yàn)的各試樣的電阻值的變化比例的圖。
在該實(shí)驗(yàn)中，作為n側(cè)歐姆電極23的試樣，制作Si層、Pd層(或Pt層)和Al層的厚度分別為1nm、1nm和60nm的試樣(以下稱(chēng)為1/1/60試樣)、和Si層、Pd層(或Pt層)和Al層的厚度分別為30nm、20nm和60nm的試樣(以下稱(chēng)為30/20/60試樣)。
如圖74所示，使Si層、Pd層(或Pt層)的厚度變化時(shí)，確認(rèn)電阻值的變化比例因熱處理而變化。即，確認(rèn)電阻值的變化比例具有取決于Si層、Pd層(或Pt層)的厚度的性質(zhì)。
(其它實(shí)施方式)這次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面均應(yīng)認(rèn)為是例示，而非限制。本發(fā)明的范圍不是由上述實(shí)施方式的說(shuō)明、而是由權(quán)利要求的范圍表示，而且，包含與權(quán)利要求的范圍均等的含義和范圍內(nèi)的所有變更。
例如，在上述第一～第七實(shí)施方式中，說(shuō)明了將具備在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極的本發(fā)明的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件應(yīng)用于氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件、氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件和雙極晶體管中的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以將具備在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件應(yīng)用于氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件、氮化物類(lèi)半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件和雙極晶體管以外的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件中。
另外，在上述第五實(shí)施方式中，說(shuō)明了將與p型接觸層接觸的Pt(Pd)層在p型接觸層上形成為島狀、并且以與p型接觸層上的未形成Pt(Pd)層的部分接觸的方式形成Si層的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以在p型接觸層上將Pt(Pd)層形成為層狀、在該層狀的Pt(Pd)層上形成Si層。
權(quán)利要求
1.一種氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于具備具有主表面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層；和在所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面上形成的歐姆電極，所述歐姆電極包含與所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸形成的硅層；和在所述硅層上形成的第一金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第一金屬層包含能夠與所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述歐姆電極在p型的所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，所述第一金屬層包含Pd和Pt中的至少一方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述歐姆電極在n型的所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，所述歐姆電極還包含配置在所述硅層與所述第一金屬層之間的Al層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述歐姆電極在n型的所述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成，所述歐姆電極在所述硅層與所述第一金屬層之間至少包含Pd層和Pt層中的任一方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述硅層由非晶硅構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于還具備在所述歐姆電極上形成的第二金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述硅層具有0.5nm以上30nm以下的厚度。
9.一種氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于具備p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層；和在所述p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極，所述歐姆電極包含在所述p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層；和在所述硅層上形成的第一金屬層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于在所述p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層與所述硅層之間，設(shè)置有能夠與所述p型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的歐姆金屬層。
11.一種氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于具備n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層；和在所述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的歐姆電極，所述歐姆電極包含在所述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成的硅層；和在所述硅層上形成的第一金屬層，所述第一金屬層包含能夠與所述n型的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層歐姆接觸的材料，所述歐姆電極在所述硅層與所述第一金屬層之間，至少包含Pd層和Pt層中的任一方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其特征在于所述硅層由非晶硅構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件，其具備具有主表面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層、和在上述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面上形成的歐姆電極，上述歐姆電極包含與上述氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的主表面接觸形成的硅層、和在上述硅層上形成的第一金屬層。
文檔編號(hào)H01S5/343GK1893110SQ20061009595
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者狩野隆司, 太田潔 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社