(57)【要約】【課題】Ｐ型電極の剥離を抑制できる窒化物半導体装置を得る。【解決手段】この窒化物半導体装置１００は、Ｐ型窒化物半導体層１と、Ｐ型半導体層１上に形成されたリッジ部２と、リッジ部２の側面上およびＰ型窒化物半導体層１の上面上に形成され、酸化物系の材料からなる絶縁膜３と、リッジ部２の上面上および絶縁膜３の上面上に形成され、少なくともその下層に、酸化され易い材料を含有するＰ型電極４とを備える。【選択図】図１
2010103333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッジ部が上面に形成されたＰ型窒化物半導体層と、
前記Ｐ型半導体層上に形成されたリッジ部と、
前記リッジ部の側面上および前記Ｐ型窒化物半導体層の上面上に形成され、酸化物系の
材料からなる絶縁膜と、
前記リッジ部の上面上および前記絶縁膜の上面上に形成され、少なくともその下層に、
酸化され易い材料を含有するＰ型電極と、
を備えることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項２】
前記酸化され易い材料は、マグネシウム（Ｍｇ）またはマンガン（Ｍｎ）であることを
特徴とする請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記Ｐ型電極の主成分は、パラジウム（Ｐｄ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ），タ
ンタル（Ｔａ）の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記酸化され易い材料の濃度は、前記Ｐ型電極の上層側から下層側に行くほど高く設定
されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記酸化され易い材料は、前記Ｐ型電極の下層側だけに含有することを特徴とする請求
項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁膜は、シリコン酸化物またはシリコン酸窒化物であることを特徴とする請求項
１記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
Ｐ型窒化物半導体層上にリッジ部を形成する工程と、
前記リッジ部の側面上および前記Ｐ型窒化物半導体層の上面上に、酸化物系の材料から
なる絶縁膜を形成する工程と、
前記リッジ部の上面上および前記絶縁膜の上面上に、少なくともその下層に、酸化され
易い材料を含むＰ型電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リッジ部の側面に絶縁膜を介してＰ型電極が形成される窒化物半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の窒化物半導体装置では、半導体層上に凸状のリッジ部を形成し、そのリッジ部の側面上に順に絶縁膜および密着層を形成し、リッジ部の上面上および前記絶縁膜および前記密着層を介してリッジ部の側面上にＰ型電極を形成していた（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５１１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の窒化物半導体装置では、絶縁膜とＰ電極との密着性が十分に得られないという問題点があった。そのため、従来の窒化物半導体装置をレーザーダイオードに適用した場合、絶縁膜上でのＰ型電極の剥離、更には、半導体層とＰ型電極との剥離が生じ、それらのＰ型電極の剥離により、レーザーダイオードを動作させるための動作電圧の増加や動作時の発熱による特性バラツキが生じ、その結果、規定の温度範囲内で、高出力で安定して動作を得ることが難しいという問題点があった。そのため、絶縁膜とＰ型電極との密着性を向上させてＰ型電極の剥離を抑制する事が望まれている。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、Ｐ型電極の剥離を抑制できる窒化物半導体装置およびその製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決する為に、本発明に係る窒化物半導体装置は、Ｐ型窒化物半導体層と、前記Ｐ型半導体層上に形成されたリッジ部と、前記リッジ部の側面上および前記Ｐ型窒化物半導体層の上面上に形成され、酸化物系の材料からなる絶縁膜と、前記リッジ部の上面上および前記絶縁膜の上面上に形成され、少なくともその下層に、酸化され易い材料を含有するＰ型電極と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、酸化物系の材料からなる絶縁膜上に、酸化され易い材料を含有するＰ型電極を形成するので、絶縁膜中の酸素とＰ型電極中の酸化され易い材料とが反応して、絶縁膜とＰ型電極との密着性を向上でき、Ｐ型電極の剥離を抑制できる。これによりデバイスの動作電圧を低減できると共にデバイスの発熱を低減でき、これによりレーザーダイオードに適用した場合に、その動作出力を安定化および高出力化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この実施の形態に係る窒化物半導体装置１００は、図１の様に、ＧａＮ等の窒化物を含むＰ型窒化物半導体層（以下、半導体層と呼ぶ）１を有し、その上面に凸状のリッジ部２が形成されている。リッジ部２は、デバイスの特性により決定されるが、ここでは例えば０．５μｍの高さに形成されている。
【０００９】
リッジ部２の側面上および半導体層１の上面上には、絶縁膜３が形成されている。絶縁膜３の厚さは、デバイスの光学特性により決定されるが、ここでは例えば２００ｎｍの厚さに形成されている。絶縁膜３の材料としては、例えばシリコン酸化物（例えばＳｉＯ2，ＳｉＯ）またはシリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）が用いられる。デバイス製造上は、例えばＳｉＯ2が望ましいが、ＳｉＯ，ＳｉＯＮなどのその他の酸化物系材料で光学特性を満たせる材料であれば特に限定されない。
【００１０】
半導体層１上には、リッジ部２の上面上および絶縁膜３を介してリッジ部２の側面上に、Ｐ型電極４が形成されている。Ｐ型電極４の材料としては、半導体層１とオーミック接続する材料が用いられ、具体的には、例えばＰｄ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔａ等の主成分中に、例えばＭｇ，Ｍｎ等の酸化され易い材料を含有した合金が用いられる。この合金を用いた場合は、前記の酸化し易い材料がＰ型のドーパントとなるため、リッジ部２の上端部の実効的なキャリア濃度を増加させることも可能となる。
【００１１】
次に窒化物半導体装置１００の製造方法を説明する。
【００１２】
まず図２の様に、ＧａＮ等の窒化物を含むＰ型窒化物半導体層１の表面に、エッチングによりリッジ部２を形成する。より詳細には、半導体層１上に、転写技術を用いてリッジ部形成用のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスク材として半導体層１を例えば０．５μｍ程度の深さエッチングして、凸状のリッジ部２を形成する。
【００１３】
このときのエッチングは、例えばドライエッチングが用いられる。ドライエッチングとしては、例えばＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）やＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やＥＣＲ（電子サイクロン共鳴）等によるエッチングを用いることが可能である。このときのエッチングガスとしては、例えば塩素（Ｃｌ）系のガスが用いられる。尚ここでは、レジストマスクを用いたが、その代わりに、絶縁膜等の材料を用いても同様のリッジ部２を形成する事ができる。
【００１４】
そして図３の様に、リッジ部２の形成後、リッジ部２の側面上および半導体層１の上面上に、蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法等を用いて、且つ酸化物系材料で光学特性を満たせる材料（例えばＳｉＯ2，ＳｉＯ，ＳｉＯＮ）を用いて、例えば２００ｎｍの厚さの絶縁膜３を形成する。
【００１５】
そして図１の様に、半導体層１上に、転写技術を用いてＰ型電極形成用のレジストパターンを形成し、その上に、蒸着法またはスパッタ法等により、Ｐ型電極４の材料（即ちＰｄ，Ｎｉ，Ｐｔ等の主成分中に例えばＭｇ，Ｍｎ等の酸化され易い材料を含有した合金）を成膜し、その不要な部分をリフトオフ法等により除去して、リッジ部２の上面上、および絶縁膜３を介してリッジ部２の側面上に、Ｐ型電極４を選択的に形成する。この様にして、窒化物半導体装置１００が製造される。
【００１６】
以上の様に構成された窒化物半導体装置１００およびその製造方法によれば、酸化物系の材料からなる絶縁膜３上に、酸化され易い材料を含有するＰ型電極４を形成するので、絶縁膜３中の酸素とＰ型電極４中の酸化され易い材料とが反応して、絶縁膜３とＰ型電極４との密着性を向上でき、Ｐ型電極４の剥離を抑制できる。これによりデバイスの動作電圧を低減できると共にデバイスの発熱を低減でき、これによりレーザーダイオードに適用した場合にその動作出力を安定化および高出力化できる。
【００１７】
また酸化され易い材料はマグネシウム（Ｍｇ）またはマンガン（Ｍｎ）であるので、酸化され易い材料がＰ型ドーパントとなり、Ｐ型電極４とリッジ部２とのコンタクト抵抗を低減でき、これにより更に、デバイスの動作電圧を低減できると共にデバイスの発熱を低減でき、これにより更に、レーザーダイオードに適用した場合にその動作出力を安定化および高出力化できる。
【００１８】
また製造プロセスにおいても、デバイスの形状においても、従来と比べて変更なく特性を維持したまま、リッジ部２上でのＰ型電極４の剥離を抑制でき、歩留まりを向上できる。
【００１９】
またＰ型電極４の主成分としてパラジウム（Ｐｄ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ），タンタル（Ｔａ）の何れかを用いるので、Ｐ型電極４を良好に形成できる。
【００２０】
実施の形態２．
この実施の形態に係る窒化物半導体装置１００Ｂは、実施の形態１において、Ｐ型電極４を図４の様に構成したものである。即ちこの実施の形態のＰ型電極４Ｂは、その下層側から順にＰｄ層４ａ／Ｔａ層４ｂ／Ｐｄ層４ｃの積層構造に形成されており、上層のＰｄ層４ｃおよび中層のＴａ層４ｂの中には、酸化され易い材料（例えばＭｇ，Ｍｎ）を含有せず、下層のＰｄ層４ａの中だけに、酸化され易い材料を含有する構成になっている。
【００２１】
尚、Ｐｄ層４ａは、Ｐｄ（パラジウム）により形成され、Ｔａ層４ｂはＴａ（タンタル）により形成されている。ここでは、上層４ｃ、中層４ｂ、下層４ａは、それぞれＰｄ層、Ｔａ層、Ｐｄ層であるが、その様な材料に限定されるのもではなく、例えばＰｄやＴａのほかにＮｉ，Ｐｔなどを用いてもよい。
【００２２】
このときの酸化され易い材料の含有量としては、０．１ａｔｍ％以上あれば、絶縁膜３中の酸素と反応し密着性が改善される。また、その含有量の上限としては、Ｐ型電極４Ｂの主成分自身の性質（特性）が維持できる５０ａｔｍ％となる。
【００２３】
以上の様に構成された窒化物半導体装置１００Ｂによれば、実施の形態１と同様の効果を得るほかに、Ｐ型電極４Ｂの下層側（絶縁膜と接合する部分）４ａ以外の部分４ｂ，４ｃでの酸化を抑制できる効果がある。
【００２４】
尚、この窒化物半導体装置１００Ｂの製造方法は、実施の形態１の製造方法において、窒化物半導体装置１００Ｂの上記の特徴を考慮したものなので、説明は省略する。
【００２５】
実施の形態３．
この実施の形態に係る窒化物半導体装置１００Ｃは、実施の形態１において、Ｐ型電極４に含有する酸化され易い材料の濃度を変化させたものである。より詳細には、この実施の形態のＰ型電極４Ｃ（図１参照）に含有する酸化され易い材料の濃度は、図５の様に、Ｐ型電極４Ｃの上層側から下層側に行くほど高くなる様に（即ちＰ型電極４Ｃの下面から上面側に離れるほど低くなる様に）設定されている。
【００２６】
Ｐ型電極４Ｃの形成方法としては、例えば蒸着法により形成する。即ち、酸化され易い材料の濃度を異ならせた複数の蒸着源を準備し、それら各蒸着源を濃度の高いものから順に用いてＰ型電極４Ｃを積層状に形成する。これにより、Ｐ型電極４Ｃの中の酸化され易い材料の濃度が、Ｐ型電極４Ｃの下層側から上層側に行くほど低くなる様に設定される。また、スパッタ法により、酸化され易い材料からなりその濃度を異ならせた複数のターゲットを用いて形成することも可能である。
【００２７】
尚ここでは、図５の様に、酸化され易い材料の濃度は、Ｐ型電極４Ｃの下面から厚さｄまでの領域では、高濃度に設定され、そこから更に上面側に行くに連れて低下する様に設定されている。
【００２８】
このＰ型電極４Ｃの下層側の酸化され易い材料の高濃度領域の厚さｄとしては、絶縁膜３とのオーミック接続に影響を与えず、密着性が改善できる厚さがあれば良く、例えば５ｎｍ以下であれば良い。
【００２９】
以上の様に構成された窒化物半導体装置１００Ｃによれば、実施の形態１と同様の効果を得るほかに、酸化され易い材料の濃度はＰ型電極４Ｃの上層側から下層側に行くほど高く設定されるので、Ｐ型電極４Ｃの下層側（絶縁膜３と接合する部分）以外の部分での酸化を抑制できる。
【００３０】
尚、この窒化物半導体装置１００Ｃの製造方法は、実施の形態１の製造方法において、窒化物半導体装置１００Ｃの上記の特徴を考慮したものなので、説明は省略する。
【００３１】
実施の形態４．
この実施の形態に係る窒化物半導体装置１００Ｄは、実施の形態２，３を組み合わせたものである。即ちこの実施の形態のＰ型電極４Ｄは、実施の形態２と同様に、その下層側から順に例えばＰｄ層４ａ／Ｔａ層４ｂ／Ｐｄ層４ｃの積層構造に形成されており、上層のＰｄ層４ｃおよび中層のＴａ層４ｂの中には、酸化され易い材料（例えばＭｇ，Ｍｎ）を含有せず、下層のＰｄ層４ａの中だけに、酸化され易い材料を含有している。そして更に、その酸化され易い材料の濃度を、実施の形態３の様にＰｄ層４ａの下面側から上面側に行くほど低くなる様に設定したものである。
【００３２】
このときの酸化され易い材料の含有量としては、０．１ａｔｍ％以上あれば、酸化物中の酸素と反応し密着性が改善される。また、その含有量の上限としては、Ｐ型電極４Ｄの主成分自身の性質（特性）が維持できる５０ａｔｍ％となる。
【００３３】
この様に構成された窒化物半導体装置１００Ｄによっても、実施の形態１〜３と同様の効果を得る事ができる。
【００３４】
尚、この窒化物半導体装置１００Ｄの製造方法は、実施の形態１の製造方法において、窒化物半導体装置１００Ｄの上記の特徴を考慮したものなので、説明は省略する。
【００３５】
実施の形態５．
この実施の形態５では、実施の形態１の窒化物半導体装置１００を適用した光発光窒化物半導体装置２００について説明する。図６は、光発光窒化物半導体装置２００の断面概略図である。光発光窒化物半導体装置２００は、窒化物半導体基板であるｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）基板４０を用いて形成されている。
【００３６】
ｎ型ＧａＮ基板４０上には、窒化物半導体から成る層構造が形成されている。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板４０上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４１、ｎ型ＧａＮガイド層４２、活性層４３、Ｐ型ＧａＮガイド層４４、Ｐ型窒化物半導体層１が、この順番に形成されている。
【００３７】
ｎ型ＧａＮ基板４０およびこれらの層構造４１〜４４，１によって半導体レーザーダイオードが構成されている。半導体層１上には、リッジ部２が凸状に形成されており、リッジ部２の側面および半導体層１の上面上には、絶縁膜３が形成されており、リッジ部２の上面上および絶縁膜３を介してリッジ部２の側面上には、Ｐ型電極４が形成されている。またｎ型ＧａＮ基板４０の下部には、金属電極としてｎ電極４９が形成されている。尚、各部１，２，３，４により窒化物半導体装置１００が構成されている。
【００３８】
この様に構成された光発光窒化物半導体装置２００によれば、絶縁膜３上でのＰ型電極４の剥離を抑制できると共にＰ型電極４の電気抵抗を低減でき、これにより光発光窒化物半導体装置２００の動作電圧の増加を防止できると共にその動作時の発熱の影響を低減でき、これにより動作出力を安定化および高出力化できる。
【００３９】
尚この実施の形態では、実施の形態１の窒化物半導体装置１００を用いたが、その代わりに、実施の形態２〜４の何れかの窒化物半導体装置１００Ｂ〜１００Ｄを用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１，３による窒化物半導体装置１００，１００Ｃの断面概略図である。
【図２】実施の形態１に係る窒化物半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】実施の形態１に係る窒化物半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】実施の形態２，４による窒化物半導体装置１００Ｂ，１００Ｄの断面概略図である。
【図５】実施の形態３に係る窒化物半導体装置１００ＣにおけるＰ型電極４Ｃ中の酸化され易い材料の濃度分布の一例を示した図である。
【図６】光発光窒化物半導体装置２００の断面概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  Ｐ型窒化物半導体層、２  リッジ部、３  絶縁膜、４，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ  Ｐ型電極、４ａ  下層（Ｐｄ層）、４ｂ  中層（Ｔａ層）、４ｃ  上層（Ｐｄ層）、２００  光発光窒化物半導体装置、４０  ｎ型ＧａＮ基板、４１  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、４２  ｎ型ＧａＮガイド層、４３  活性層、４４  Ｐ型ＧａＮガイド層、４９  金属電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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