(57)【要約】【課題】低抵抗オーミック・コンタクトを形成させることで、光電デバイスとしての性能と信頼性が高められる発光ダイオードおよびその製造方法を提供する。【解決手段】発光ダイオードは、基板と、基板上に形成されるｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に形成される活性層と、活性層上に形成されるｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層上に形成される水素吸蔵層とから構成される。ｐ型クラッド層において、ｐ型クラッド層と水素吸蔵層との界面付近にある水素原子が水素吸蔵層によって吸着されるため、ｐ型クラッド層におけるキャリア濃度が高まって、低抵抗オーミック・コンタクトが形成される。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に形成される活性層と、
前記活性層上に形成されるｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上に形成される水素吸蔵層と
を備えてなる発光ダイオード。
【請求項２】
前記水素吸蔵層が、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、トリウム（Ｔｈ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム・銀化合物（ＰｄＡｇ）、マグネシウム・ニッケル化合物（Ｍｂ２Ｎｉ）、ニッケル・チタニウム化合物（ＮｉＴｉ）、鉄・チタニウム化合物（Ｆｅ・Ｔｉ）およびランタン・ニッケル化合物（ＬａＮｉ５）からなる群より選ばれてなる請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記水素吸蔵層の厚さが、１〜１０００Åである請求項１または２記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記水素吸蔵層上に、さらに、電極として用いられる金属導電層を形成させてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記基板が、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、尖晶石またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のうちいずれか１つからなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ｐ型クラッド層が、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
基板を用意する工程と、
前記基板上にｎ型半導体層を形成させる工程と、
前記ｎ型半導体層上に活性層を形成させる工程と、
前記活性層上にｐ型クラッド層を形成させる工程と、
前記ｐ型クラッド層上に水素吸蔵層を形成させる工程と、
を具備してなる発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記水素吸蔵層が、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、トリウム（Ｔｈ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム・銀化合物（ＰｄＡｇ）、マグネシウム・ニッケル化合物（Ｍｂ２Ｎｉ）、ニッケル・チタニウム化合物（ＮｉＴｉ）、鉄・チタニウム化合物（Ｆｅ・Ｔｉ）およびランタン・ニッケル化合物（ＬａＮｉ５）からなる群より選ばれてなる請求項７記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項９】
前記水素吸蔵層の厚さが、１〜１０００Åである請求項７または８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記水素吸蔵層上に、さらに、電極として用いられる金属導電層を形成させてなる請求項７ないし９のいずれか１項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記基板が、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、尖晶石またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のいずれか１つからなる請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
前記ｐ型クラッド層が、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発光ダイオードおよびその製造方法に関し、より詳細には、ｐ型クラッド層におけるオーミック・コンタクトとその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すのは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子である。この発光素子１は、透明且つ電気的に絶縁された基板２、例えば、サファイア基板であるが、この基板２の主表面２ａ上に、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースとしてなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層３を形成させた後、ｎ型半導体層３上にｐ型ＧａＮをベースとしてなるＩＩＩ−Ｖ族化合物クラッド層４を形成させ、さらに、ｎ型半導体層３の表面を露光させるためにｐ型クラッド層４の一部を除去してから、ｎ型半導体層３上にｎ型電極パッド５を、ｐ型クラッド層上にｐ型電極膜６をそれぞれ形成させ、最後に、ｐ型電極膜６上にｐ型電極パッド２０を形成させてなる。
【０００３】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子の製造に用いられるＶ族元素は、水素化物ガス（ｈｙｄｒｉｄｅ　ｇａｓ）が解離したもの、例えば、ＮＨ３、ＰＨ３またはＡｓＨ３等であるため、解離後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体内部には水素原子の一部が残留する。さらに、このようなＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にマグネシウム等の不純物をドーピングすると、マグネシウムは上述の残留した水素原子と結合して錯体を作り易いことから、有効キャリア濃度が低下して、アニール工程を実行しない限りは、高いｐ型ドーピングレベル（ｐ−ｔｙｐｅ　ｄｏｐｉｎｇ　ｌｅｖｅｌ）が得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マグネシウムに電気的な活性を回復させるためには、アニーリングの温度を４００℃以上にする必要があるが、このことは製造コストの増加につながる。しかし、アニール処理を行わなければ、半導体素子において、マグネシウムがドープされたｐ型クラッド層の活性は、低キャリア濃度の制限を受けることとなる。窒化ガリウム（ＧａＮ）を例にすると、マグネシウムがドーピングされることでＭｇ−Ｈ錯体が形成されてしまうため、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ　＝　Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）後のマグネシウムの不純物濃度は、１０１８ｃｍ−３以下に抑えられてしまう。また、低キャリア濃度は、接触電極に常に高い寄生抵抗を持たせるため、半導体素子の性能を低下させる原因となる。
【０００５】
上記に鑑みて、本発明の目的は、接触抵抗を最低に抑えて、低抵抗のオーミック・コンタクトを形成させることで、デバイスとしての性能が高められる発光ダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る発光ダイオードは、基板と、基板上に形成されるｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に形成される活性層と、活性層上に形成されるｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層上に形成される水素吸蔵層とから構成されるものである。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、水素吸蔵材料の水素原子に対する強力な結合力によって、Ｍｇ−Ｈ錯体の結合を効果的に切断させるため、ｐ型クラッド層内のキャリア濃度が高まり、界面におけるオーミック・コンタクトの抵抗を低減させ得るため、発光ダイオードの性能および信頼性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と対応させながら、具体的な実施形態を挙げて説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
【０００９】
図２に示すのは、本発明に係る第１の実施形態による発光ダイオードである。図２において、発光ダイオードは、基板と１００と、基板１００上に形成されるｎ型半導体層１２０と、ｎ型半導体層１２０上に形成される活性層１４０と、ｎ型半導体層１２０の表面の一部が露出されてなる露出部１５０と、活性層１４０上に形成されるｐ型クラッド層１６０と、ｎ型半導体層１２０の露出部１５０上に形成されるｎ型接触電極１８０と、ｐ型クラッド層１６０上に形成される水素吸蔵層１７０と、水素吸蔵層１７０上に形成される金属導電層１９０とから構成される。
【００１０】
上述した本実施形態の発光ダイオードの作製方法を以下に例示する。先ず、基板１００、例えばサファイア基板を用意する。なお、この基板１００には、尖晶石（ｓｐｉｎｅｌ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等を用いることもできる。さらに基板１００表面に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるバッファー層１１０を選択的に形成させてもよい。
【００１１】
続いて、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ　＝　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｂｅａｍ　ｅｐｉｔａｘｙ）または有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ　＝　ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等といった方法を用いて、バッファー層１１０上にｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０を形成させる。
【００１２】
次に、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０上に、活性層１４０を形成させる。この活性層１４０は、例えば、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードに用いられるインジウム化合物、例として、窒化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＮ）、またはアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）からなるものとすることができる。さらに、その他のドーパント、例えば、タリウム（Ｔｌ）、或いはカドミウムケイ素（Ｃｄ−Ｓｉ）、カドミウムテルル（Ｃｄ−Ｔｅ）、亜鉛ケイ素（Ｚｎ−Ｓｉ）および亜鉛テルル（Ｚｎ−Ｔｅ）を含有する材料を添加して、活性層のバンドギャップを制御できるようにしてもよい。電子・正孔ペアは、活性層中で結合して光線を放出することから、バンドギャップを調整することをもって、光の波長を変化させることができるようになる。
【００１３】
次いで、ＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０を形成させる。その後、活性層１４０およびｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０にエッチングを施してパターン化し、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０表面の一部を露出部１５０として露出させる。そして、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０の露出部１５０にｎ型接触電極１８０を形成させる一方、蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）等によりｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０上に水素吸蔵層１７０を形成させる。水素吸蔵層１７０は、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、トリウム（Ｔｈ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム・銀化合物（ＰｄＡｇ）、マグネシウム・ニッケル化合物（Ｍｂ２Ｎｉ）、ニッケル・チタニウム化合物（ＮｉＴｉ）、鉄・チタニウム化合物（Ｆｅ・Ｔｉ）およびランタン・ニッケル化合物（ＬａＮｉ５）からなる群より選ばれてなるものである。
【００１４】
図３に示すのは、本発明に係る第２の実施形態による発光ダイオードである。図３において、発光ダイオードは、基板と１００と、基板１００上に形成されたｎ型半導体層１２０と、ｎ型半導体層１２０上に形成された活性層１４０と、ｎ型半導体層１２０表面の一部が露出されてなる露出部１５０と、活性層１４０上に形成されたｐ型クラッド層１６０と、ｎ型半導体層１２０の露出部１５０上に形成されたｎ型接触電極１８０と、ｐ型クラッド層１６０上に形成された水素吸蔵層１７０と、水素吸蔵層１７０上に形成された金属導電層１９０とからなっている。
【００１５】
上述した本実施形態による発光ダイオードの作製方法を以下に例示する。先ず、基板１００、例えばサファイア基板を用意する。なお、この基板１００は、尖晶石（ｓｐｉｎｅｌ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等からなるものとすることができる。さらに基板１００表面に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるバッファー層１１０を選択的に形成させてもよい。
【００１６】
続いて、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ　＝　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｂｅａｍ　ｅｐｉａｘｙ）または有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ　＝　ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等との方法を用いて、バッファー層１１０上にｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０を形成させる。
【００１７】
次に、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０上に、活性層１４０を形成させる。この活性層１４０は、例えば、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードに用いられるインジウム化合物、例として、窒化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＮ）、またはアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）からなるものとすることができる。さらに、その他のドーパント、例えば、タリウム（Ｔｌ）、或いはカドミウムケイ素（Ｃｄ−Ｓｉ）、カドミウムテルル（Ｃｄ−Ｔｅ）、亜鉛ケイ素（Ｚｎ−Ｓｉ）および亜鉛テルル（Ｚｎ−Ｔｅ）を含有する材料を添加して、活性層のバンドギャップを制御できるようにしてもよい。電子・正孔ペアは、活性層中で結合して光線を放出することから、バンドギャップを調整することをもって、光の波長を変化させることができるようになる。
【００１８】
次いで、ＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０を形成させる。その後、活性層１４０およびｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０にエッチングを施してパターン化し、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０表面の一部を露出部１５０として露出させる。そして、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層１２０の露出部１５０にｎ型接触電極１８０を形成させる一方、蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）等によりｐ型ＧａＮエピタキシャル層１６０上に水素吸蔵層１７０を形成させる。水素吸蔵層１７０は、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、トリウム（Ｔｈ）、チタニウム（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム・銀化合物（ＰｄＡｇ）、マグネシウム・ニッケル化合物（Ｍｂ２Ｎｉ）、ニッケル・チタニウム化合物（ＮｉＴｉ）、鉄・チタニウム化合物（Ｆｅ・Ｔｉ）およびランタン・ニッケル化合物（ＬａＮｉ５）からなる群より選ばれてなるものである。
【００１９】
最後に、スパッタリングにより、水素吸蔵層１７０上に、例えば、金からなる金属導電層１８０を形成させる。
【００２０】
以上、本発明の好適な実施形態を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の方法に係る思想の範囲内においてなされた変更等は、本発明の特許請求の範囲が基準とされる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ｐ型クラッド層において、ｐ型クラッド層と水素吸蔵層との界面付近の水素原子が水素吸蔵層によって吸着されるため、ｐ型クラッド層におけるキャリア濃度が高まって、低抵抗オーミック・コンタクトが形成される。よって、発光ダイオードのデバイスとしての性能および信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係るＩＩＩ−Ｖ族半導体発光デバイスの概要図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態による発光ダイオードの概要図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態による発光ダイオードの概要図である。
【符号の説明】
１００　　基板
１１０　　バッファー層
１２０　　ｎ型半導体層
１４０　　活性層
１５０　　ｎ型半導体層表面一部の露出部
１６０　　ｐ型クラッド層
１７０　　水素吸蔵層
１８０　　ｎ型接触電極
１９０　　金属導電層
【図１】
2004047930.tif 000003
【図２】
2004047930.tif 000004
【図３】
2004047930.tif 000005