(57)【要約】【課題】ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上で安定した低抵抗と高い密着強度を有する電極構造を提供する。【解決手段】ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造は、その半導体層上に順次積層された第１、第２、第３および第４の電極層（１０２，１０３，１０４，１０５）を含み、第１電極層（１０２）はＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＷおよびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、第２金属層（１０３）はＮｉ，ＰｄおよびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、第３金属層（１０４）はＭｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、そして第４電極層（１０５）はＡｕおよびＡｌからなる第４金属グループから選択された少なくとも１種類を含むことを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造であって、前記半導体層に接触する側から順に、第１電極層、第２電極層、第３電極層からなる構成を含み、
該第１電極層はＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＷおよびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、
該第２電極層はＮｉ、ＰｄおよびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、
該第３電極層はＭｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含むことを特徴とする電極構造。
【請求項２】
前記第１電極層は混合層であり、前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＮとの化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電極構造。
【請求項３】
前記第１電極層は混合層であり、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＧａとの化合物を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電極構造。
【請求項４】
前記第１電極層の厚さが、１〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の電極構造。
【請求項５】
前記第２電極層の厚さが、１〜１０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の電極構造。
【請求項６】
ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造であって、前記半導体層に接触する側から順に、第５電極層、第３電極層からなる構成を含み、
該第５電極層は前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素と、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、
該第３電極層は前記第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含むことを特徴とする電極構造。
【請求項７】
前記第５電極層は混合層であり、前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＮとの化合物を含むことを特徴とする、請求項６に記載の電極構造。
【請求項８】
前記第５電極層は混合層であり、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＧａとの化合物を含むことを特徴とする、請求項６または７のいずれかに記載の電極構造。
【請求項９】
前記第５電極層の厚さが、１〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項６に記載の電極構造。
【請求項１０】
前記第３電極層の厚さが３〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の電極構造。
【請求項１１】
前記第３電極層の上に、Ａｕ、Ａｌのいずれかを含む第４電極層が積層されていることを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の電極構造。
【請求項１２】
前記第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の電極構造。
【請求項１３】
ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造の形成方法であって、
Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＷおよびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第６電極層を該半導体層上に堆積し、
Ｎｉ、Ｐｄ、およびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第７電極層を該第６電極層上に堆積し、
Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第３電極層を該第７電極層上に堆積する工程を含むことを特徴とする電極構造の形成方法。
【請求項１４】
堆積される前記第６電極層の厚さが１〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の電極構造の形成方法。
【請求項１５】
堆積される前記第７電極層の厚さが５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の電極構造の形成方法。
【請求項１６】
堆積される前記第３電極層の厚さが３〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の電極構造の形成方法。
【請求項１７】
前記第３電極層の上に、さらにＡｕ、Ａｌのいずれかを含む第４電極層を堆積する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の電極構造の形成方法。
【請求項１８】
前記第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の電極構造の形成方法。
【請求項１９】
前記第６電極層、第７電極層、第３電極層、第４電極層が堆積された後にＮ２雰囲気中、Ａｒ雰囲気中、または真空中で３００〜７００℃の範囲内の温度のもとで前記電極構造を熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電極構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば半導体レーザダイオードに代表されるようなＩＩＩ族窒化物半導体装置における電極構造の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ族窒化物半導体であって、たとえばＩｎｘＧａｙＡｌｚＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１）で表わされるＧａＮ系化合物半導体は、大きなエネルギーバンドギャップや高い熱的安定性を有し、またその組成を調節することによってバンドギャップ幅を制御することも可能である。したがって、ＧａＮ系半導体は、発光素子や高温デバイスをはじめとして、さまざまな半導体デバイスに応用可能な材料として期待されている。なかでも、ＧａＮ系材料を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）では、青から緑の光波長域で数ｃｄ級の光度を有するデバイスが既に開発されて実用化されている。今後は、さらに長波長の光用のＬＥＤを得て、ＬＥＤディスプレイをフルカラー化することや、ＧａＮ系材料を用いたレーザダイオード（ＬＤ）の実用化が、研究開発の目標になりつつある。
【０００３】
図１５は、ＧａＮ系材料を用いた半導体デバイスにおいて、従来から用いられているｐ型電極の構造を模式的な断面図で示している。このｐ型電極においては、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１上にＮｉ層５０２を堆積して窒素雰囲気中で５００℃において１０分間アニールすることによって、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２との拡散反応による中間層５０４が形成されている。Ｎｉ層５０２上には、さらに、ワイヤボンディングまたはデバイスの装着のための表面電極層５０３が積層されている。この表面電極層５０３の材料としては、Ａｕなどが用いられる場合が多い。
【０００４】
このような電極構造において、中間層５０４は、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２が直接接触した場合に界面に生じるショットキー障壁を緩和させる効果をもたらす。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５８５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に例示されているような従来技術によるｐ型ＧａＮ系コンタクト層上のｐ型電極においては、そのオーミック特性に不安定性があり、比コンタクト抵抗値も比較的高くて約１０−２Ωｃｍ２程度の範囲内にあるという課題がある。たとえば、半導体レーザのｐ型電極に必要とされる比コンタクト抵抗値は約１０−３Ωｃｍ２程度以下であり、これを従来技術で達成することは困難である。
【０００７】
そこで本発明者は従来技術によるｐ型電極構造を詳細に検討した。
【０００８】
まず、図１５において形成される中間層５０４の主な成分はＧａとＮｉの化合物（Ｇａ−Ｎｉ化合物；以下、元素Ｘと元素Ｙの化合物をＸ−Ｙ化合物と表記する）からなることがわかった。
【０００９】
また、中間層５０４の形成は、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１の表面状態やアニール温度による影響を受けやすく、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２との間の界面反応の進行具合にウェハ面内で不均一性が生じることが明らかになった。このような不均一性は、中間層５０４の厚さや元素構成比のばらつき、あるいは、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２の接触具合のばらつきにつながり、その結果として、本来電極面内で一様であるはずの電極のコンタクト抵抗が部分的に極めて大きくなるといった特性分布が生じ、電極全体として捉えた場合にコンタクト抵抗を増大させてしまうことがあることが分かった。
【００１０】
また、この不均一性は、電極表面に凹凸を生じさせる原因となっていることも確認された。先に述べたｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２との間の界面反応の不均一性により、この界面に凹凸、あるいは形成される中間層５０４の厚さに変動が生じ、この凹凸を起源として、電極表面に凹凸が形成されてしまう。通常、半導体素子の電極に対する給電方法としてはＡｌ線やＡｕ線を電極表面に圧着するワイヤボンディングや、電極表面を直接ステムに溶着するステムマウントといった手法がよく用いられるが、電極表面に凹凸が存在すると、このボンディングの容易性（ボンダビリティ）が低下してしまうという問題につながり、最終的に製品の歩留まりを下げるという弊害をもたらしていることが明らかになった。
【００１１】
さらに、中間層５０４の内部には、主要成分としてのＧａ−Ｎｉの化合物以外にＮｉ−Ｎの化合物も形成されていることもわかった。このＮｉ−Ｎ化合物のためのＮの供給源は、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１である。すなわち、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１中のＮ原子が中間層５０４中に吸出され、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０１の表面近傍が高抵抗層（またはｎ型層）に変質し、その結果としてｐ型電極構造の高抵抗化を引き起こすことも明らかになった。
【００１２】
本発明者が明らかにした上述のような先行技術における課題に鑑み、本発明は、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上で安定した低抵抗と高い密着強度を有する電極構造を高い歩留まりで提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造は、前記半導体層に接触する側から順に、第１電極層、第２電極層、第３電極層からなる構成を含み、該第１電極層はＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＷおよびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、該第２電極層はＮｉ、ＰｄおよびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、該第３電極層はＭｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記第１電極層は混合層であり、前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＮとの化合物を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記第１電極層は混合層であり、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＧａとの化合物を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記第１電極層の厚さは、１〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００１７】
前記第２電極層の厚さは、１〜１０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造は、前記半導体層に接触する側から順に、第５電極層、第３電極層からなる構成を含み、該第５電極層は前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素と、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、該第３電極層は前記第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含むことを特徴とする。
【００１９】
前記第５電極層は混合層であり、前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＮとの化合物を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記第５電極層は混合層であり、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素とＧａとの化合物を含むことを特徴とする。
【００２１】
前記第５電極層の厚さは、１〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２２】
前記第３電極層の厚さは、３〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２３】
前記第３電極層の上に、Ａｕ、Ａｌのいずれかを含む第４電極層が積層されていることを特徴とする。
【００２４】
前記第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明のｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体層上の電極構造の形成方法は、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＷおよびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第６電極層を該半導体層上に堆積し、Ｎｉ、Ｐｄ、およびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第７電極層を該第６電極層上に堆積し、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素からなる第３電極層を該第７電極層上に堆積する工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
堆積される前記第６電極層の厚さが１〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２７】
堆積される前記第７電極層の厚さが５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２８】
堆積される前記第３電極層の厚さが３〜５００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２９】
前記第３電極層の上に、さらにＡｕ、Ａｌのいずれかを含む第４電極層を堆積する工程を含むことを特徴とする。
【００３０】
前記第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００３１】
前記第６電極層、第７電極層、第３電極層、第４電極層が堆積された後にＮ２雰囲気中、Ａｒ雰囲気中、または真空中で３００〜７００℃の範囲内の温度のもとで前記電極構造を熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする。
【００３２】
次に、本発明の構造による電極構造の作用について説明する。
【００３３】
本発明によれば、ｐ型のＩＩＩ族化合物半導体層上の電極構造は、半導体層上に順次積層された第１、第２、第３および第４の電極層を含み、第１電極層はＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、およびＳｃからなる第１金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、第２電極層はＮｉ、Ｐｄ、およびＣｏからなる第２金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、第３電極層はＭｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＷおよびＩｒからなる第３金属グループから選択された少なくとも１種類を含み、そして第４電極層はＡｕ、Ａｌのいずれかを含むことを特徴としている。
【００３４】
このような電極構造において、第１電極層に含まれる例えばＨｆはｎ型ＧａＮ層に対するｎ型電極構造において用いられる金属であり、ｐ型ＧａＮ層上にＨｆ層を単体で形成すれば、それはショットキー電極としてふるまう。しかし、例えばＮｉを含む第２電極層とｐ型ＧａＮ層との界面に第１電極層としてＨｆを均一に少量用いることによって、この少量のＨｆがほとんどショットキー効果を生じることなく界面反応促進剤として作用することが明らかになった。
【００３５】
この界面反応促進作用の結果、ｐ型電極構造において、良好なオーミックコンタクトを得るために施されるアニール温度が従来に比べて１００〜２００℃程度低温化され得るとともに、小さな比コンタクト抵抗値と高い密着強度が得られることがわかった。
【００３６】
また、第２電極層とｐ型ＧａＮ層との界面における反応では、反応により形成される中間層の厚さがばらついたり元素構成比がばらつくなどの不均一性が生じることがあるが、第３電極層を第２電極層上に形成することにより、界面反応の均一性が高められることがわかった。
【００３７】
第３電極層に使用される金属のうち例えばＭｏを例にとると、この金属は融点が約２６００℃と高く、熱的に安定している。また、第２電極層に用いられる金属群や第４電極層に用いられる金属群とは、容易には化合物や中間層を形成し難い。このことから、熱処理工程などを経ても第２電極層より下方の構造と第４電極層とは第３電極層により遮断され、互いに混合することなく積層構造を保つことができる。
【００３８】
他方、第２電極層に用いられる例えばＰｄなどは、熱処理工程を経ることなどによりｐ型ＧａＮ層側へ拡散し、Ｐｄ−Ｇａ化合物層を形成するが、その形成はＰｄの拡散方向が電極下方に限定されるためにＭｏ層がない場合に比べて均一化される。この結果、Ｐｄ−Ｇａ化合物層の厚さや元素構成比を一様に形成することが可能になるのである。
【００３９】
このように、本発明において第３電極層を電極構造内に含むことにより、第２電極層とｐ型のＩＩＩ族化合物半導体層との界面反応を均一にすることができ、ひいては電極面内のコンタクト抵抗も一様に低く保つことができる。また、界面反応に起因する凹凸も極めて小さく抑制できるようになるので、電極表面の凹凸も小さくすることができ、ボンダビリティの低下を防ぎ、生産歩留まりを高く保つことができる。
【００４０】
第１電極層の厚さは１〜５００ｎｍの範囲内にあり、第２電極層の厚さは５ｎｍ以上であり、第３電極層の厚さは３〜５００ｎｍの範囲内にあり、そして第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
また本発明によれば、ｐ型のＩＩＩ族化合物半導体層上の電極構造は、半導体層上に順次積層された第５、第３および第４の電極層を含み、第５電極層は前記第１金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素と、前記第２金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、第３電極層は前記第３金属グループから選択された少なくとも１種類の金属元素を含み、そして第４電極層はＡｕ、Ａｌのいずれかを含むことを特徴としている。
【００４２】
このような電極構造において、第５電極層は混合層であり、第１金属グループおよび前記第２金属グループに属する金属単体の他にも、第１金属グループに属する金属とＧａとの化合物、前記第２金属グループに属する金属とＮとの化合物を含んでいる。このことにより、第１金属グループに属する金属による界面反応促進の効果、第２金属グループに属する金属によるオーミック電極形成の効果を同時に得ることができる。
【００４３】
また、第３電極層の存在により、上方の第４電極層と下方の第５電極層の混合が抑止されて積層構造が保たれるとともに、第２金属グループに属する金属元素とｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体層との反応が均一化され、電極面内のコンタクト抵抗を一様に低く保つことができる。同時に、界面反応に起因する凹凸を起源とする電極表面の凹凸も小さくなり、ボンダビリティが向上し、生産歩留まりの向上に寄与することができる。
【００４４】
第５電極層の厚さは１〜１０００ｎｍの範囲内にあり、第３電極層の厚さは３〜５００ｎｍの範囲内にあり、そして第４電極層の厚さが５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
また、本発明におけるｐ型のＩＩＩ族化合物半導体層上の電極構造の形成方法は、前記第１金属グループに属する金属元素からなる第６電極層を半導体層上に堆積し、前記第２金属グループに属する金属元素からなる第７電極層を第６電極層上に堆積し、前記第３金属グループに属する金属元素からなる第３電極層を第７電極層上に堆積し、前記第４金属グループに属する金属元素を含む第４電極層を第３電極層上に堆積する工程を含んでいることを特徴としている。
【００４６】
ここで第６電極層および第７電極層は、前記の電極構造に関する記載における第１電極層および第２電極層との間に、次のような関係がある。即ち、前記のように第６電極層、第７電極層、第３電極層、第４電極層を順次堆積した積層構造に熱処理工程を施すと、前記第６電極層と半導体層が化合物反応を生じ、第６電極層の金属の窒化物が形成され、前記第７電極層の一部と半導体層も化合物反応を生じて第７電極層の金属のＧａ化合物が形成される。これにより、これらの窒化物および化合物を含んだ層として第１電極層が形成される。この際、反応せずに残った第７電極層はそのまま第２電極層を構成する。つまり、第６電極層および第７電極層は、熱処理により第１電極層および第２電極層を形成する前段階の積層構造という関係を有している。
【００４７】
熱処理による反応の進み具合、第６電極層と第７電極層の膜厚比、第６電極層と第７電極層の元素の選択によっては、前記の第１電極層と第２電極層が渾然一体に混合し、前記第５電極層を形成する場合もあるが、第５電極層には第１電極層および第２電極層の両方が含まれているためにそれぞれの性質を具備しており、本発明の効果が発揮されることに変わりはない。
【００４８】
上記のような電極構造を形成するための熱処理工程としては、Ｎ２雰囲気中、Ａｒ雰囲気中、または真空中で３００〜７００℃の範囲内の温度のもとでの工程が適当である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の具体例として以下の実施例１〜実施例１４が試みられるとともに、それらに関連する事項およびそれらを実装した半導体素子も検討された。実施例１はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＨｆ層、Ｎｉ層、Ｍｏ層およびＡｕ層を含むＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に関するものであり、実施例２は実施例１のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造に関するものである。
【００５０】
また、実施例３はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＴｉ層、Ｎｉ層、Ｍｏ層、およびＡｕ層を含むＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造に関するものであり、実施例４は実施例３のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極構造に関するものである。
【００５１】
また、実施例５はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＨｆ層、Ｎｉ層、Ｍｏ層およびＡｌ層を含むＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に関するものであり、実施例６は実施例５のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造に関するものである。
【００５２】
また、実施例７はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＴｉ層、Ｎｉ層、Ｍｏ層およびＡｌ層を含むＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造に関するものであり、実施例８は実施例７のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極構造に関するものである。
【００５３】
また、実施例９はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＨｆ層、Ｎｉ層、Ｉｒ層およびＡｌ層を含むＡｌ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に関するものであり、実施例１０は実施例９のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｌ／Ｉｒ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造に関するものである。
【００５４】
また、実施例１１はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＴｉ層、Ｎｉ層、Ｉｒ層およびＡｌ層を含むＡｌ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造に関するものであり、実施例１２は実施例１１のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｌ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に関するものである。
【００５５】
また、実施例１３はｐ型ＧａＮコンタクト層上に順次積層されたＨｆ層、Ｎｉ層、Ｉｒ層およびＡｕ層を含むＡｕ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に関するものであり、実施例１４は実施例１３のＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いたＡｕ／Ｉｒ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造に関するものである。
【００５６】
また、実施例１５〜実施例１８は、実施例１および実施例２に示した電極構造を実装したＡｌＧａＮ系半導体レーザ素子に関するものである。
（実施例１）
図１の模式的な断面図を参照して、実施例１を説明する。
【００５７】
まず、任意の半導体デバイスに含まれるｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体のコンタクト層１０１として、サファイア基板上にｐ型ＧａＮ層が形成された。このｐ型ＧａＮ１０１を形成するために、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって、ＭｇをドープしたＧａＮ層がエピタキシャル成長された。ｐ型ＧａＮ層１０１には１０１９／ｃｍ３のＭｇが添加されており、Ｎ２雰囲気下でのアニールによるｐ型化処理後に、ｐ型ＧａＮ層１０１は１．５×１０１７／ｃｍ３のキャリア濃度を示した。
【００５８】
その後、サファイア基板は電子ビーム（ＥＢ）真空蒸着装置内に配置され、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０１上に厚さ５ｎｍのＨｆからなる第６電極層１０２、厚さ１５ｎｍのＮｉからなる第７電極層１０３、厚さ１５ｎｍのＭｏからなる第３電極層１０４および厚さ２００ｎｍのＡｕからなる第４電極層１０５がそれぞれ堆積された。最後に、サファイア基板上の電極構造全体をＮ２雰囲気下において約４５０℃でアニールすることによって、第１実施例による電極構造が完成された。
【００５９】
図２において、本発明を利用して完成された電極構造が模式的な断面図で示されている。実施例１において４５０℃でアニールされた後の電極構造を詳細に調べたところ、サファイア基板上では下から順にｐ型ＧａＮ層１０１、Ｈｆ−Ｎ化合物とＮｉ−Ｇａ化合物との混合物層からなる第１電極層１０２Ａ、Ｎｉからなる第２電極層１０３（＝第７電極層）、Ｍｏからなる第３電極層１０４、そしてＡｕからなる第４電極層１０５からなっていることが明らかになった。
【００６０】
混合物層の厚さは約１０ｎｍ程度となっており、熱処理前のＨｆ層の厚さのおよそ２倍であった。他方、アニール前の電極断面構造では、Ｈｆ−Ｎ化合物とＮｉ−Ｇａ化合物はほとんど検出されなかった。このことから、これらＨｆ−ＮとＮｉ−Ｇａの２種類の化合物は、アニール工程中の反応によって形成されているものであると考えられる。
【００６１】
前述のように、図１５に示した従来の電極構造においてｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２との間に形成されるＮｉ−Ｎ化合物は、その電極構造の高抵抗化や不安定性の要因となる。しかし、実施例１においてはアニール工程の前にＨｆ層（第６電極層１０２）が存在しているので、そのアニール工程の初期において、まずｐ型ＧａＮ層１０１とＨｆ層との間でＨｆ−Ｎ化合物が形成される。このＨｆ−Ｎ化合物のためのＮは主としてｐ型ＧａＮ層１０１から供給されるので、ｐ型ＧａＮ層１０１の表面はＧａが過剰な状態になっている。そして、過剰になったフリーのＧａとＮｉ層（第７電極層１０３）からのＮｉとが直接反応することによって、混合物層（第１電極層１０２Ａ）中のＮｉ−Ｇａ化合物が形成される。このような反応過程を経ることによって、実施例１ではｐ型ＧａＮ層１０１の表面の化学量論的組成比を損なうことなく、そしてＮｉ−Ｎ化合物の形成に伴う高抵抗層（またはｎ型層）を形成することなく、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０１と金属電極との間のオーミック化反応を促進させることができると考えられる。
【００６２】
ところで、ＨｆとＮは相互に反応しやすいため、上述の混合物からなる第１電極層１０２Ａに含まれているＨｆ−Ｎ化合物は、図１５におけるようなｐ型ＧａＮ層５０１とＮｉ層５０２との反応によって生じるＮｉ−Ｇａ化合物からなる中間層５０４と比較して、より低温のアニールによって生じる。そして、ＨｆによってＮが奪われてフリーになったＧａの存在下において、Ｎｉ−Ｇａ化合物の形成反応も、ＮｉがＧａとＮとの結合を切ってＧａと反応するに要する温度より低いアニール温度で生じやすくなる。すなわち、実施例１の電極構造がオーミック性を得るために必要ときれるアニールは、図１５に示された従来の電極構造に比べて低温で行なうことが可能である。
【００６３】
図３は、このような事実を立証するグラフである。このグラフにおいて、横紬のアロイ温度（℃）は電極構造をオーミック化するためのアニール温度を表わし、縦軸のコンタクト抵抗（Ωｃｍ２）はオーミック化処理後の抵抗を表わしている。
【００６４】
図３から理解されるように、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造においては黒丸印で表わされているように４００℃のアニール温度からｐ型ＧａＮコンタクト層５０１とＮｉ層５０２との界面反応によるコンタクト抵抗の顕著な低下が生じ始めるのに対し、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造では白丸印で表わされているように３５０℃のアニール温度からコンタクト抵抗の顕著な低下が開始しており、従来より低温で第６電極層のＨｆとｐ型ＧａＮコンタクト層１０１の中のＮの反応、さらにはｐ型ＧａＮコンタクト層１０１の中のＧａと第７電極層１０３のＮｉとの反応が生じ始めていることがわかる。このように比較的低温のアニールによってオーミック化され得ることは、電極製造プロセス中の温度制御精度の向上やそのプロセスの簡便化を可能にし、生産工程上で非常に有益な利点となる。
【００６５】
同じく図３からわかるように、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造は、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べて、３５０〜６００℃のアニール温度範囲内で小さなコンタクト抵抗を有している。また、最小のコンタクト抵抗の得られるアニール温度についても従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造では５００℃であるのに対して、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造ではそれより低い４５０℃である。これらの理由としては、実施例１ではＨｆ層が介在するので、従来の電極構造で見られたｐ型ＧａＮ層５０１の表面における化学量論的組成比のずれやＮｉ−Ｎ化合物の生成に起因する高抵抗層（またはｎ型層）の形成が抑制された効果によると考えられる。
【００６６】
図４は、実施例１のアニ−ル処理前のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造において、Ｈｆ層とＮｉ層のそれぞれの厚さを種々に変化させてアニール処理した後のオーミック性を判定した結果を示している。この図４のグラフにおいて、横軸はＨｆ層の膜厚（ｎｍ）を表わし、縦軸はＮｉ層の膜厚（ｎｍ）を表わしている。黒丸印は従来のＡｕ／Ｎｉ電極より小さなコンタクト抵抗が安定して得られた場合を表わし、×印は従来に比べて明らかな改善効果が得られなかった場合を示している。
【００６７】
図４に示されているように、Ｈｆ層の膜厚に関しては、それが約１〜５００ｎｍの範囲内にある場合に、Ａｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造において従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べて小さなコンタクト抵抗が安定して得られた。しかし、Ｈｆ層が１ｎｍより薄くてたとえば０．５ｎｍの場合、Ａｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造のアニール後のコンタクト抵抗は、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べてほとんど改善されなくなつた。これは、Ｈｆ層が薄すぎるために、ｐ型ＧａＮ層１０１との界面反応においてＨｆ−Ｎ化合物を形成するための絶対量が不足し、Ｎｉ層からのＮｉとｐ型ＧａＮ層１０１との間の反応が支配的になるためと考えられる。他方、Ｈｆ層が５００ｎｍより厚い場合には、Ａｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造はアニールの温度を高くしたり時間を長くしてもオーミック特性を示さず、ショットキー特性しか示さなかった。これは、Ｈｆ層が厚すぎるためにＮｉ層とｐ型ＧａＮ層１０１とが完全に遮断され、Ｎｉが反応に寄与し得ないためであると考えられる。
【００６８】
Ｎｉ層の膜厚に関しては、それが約５ｎｍ以上の場合に、Ａｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造において従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べて小さいコンタクト抵抗が安定して得られた。しかし、Ｎｉ層が５ｎｍより薄くてたとえば１ｎｍの場合、Ａｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造はアニール後においてもオーミック特性が不十分であった。これは、Ｎｉ層の厚さが十分でないために、Ｎｉ層の全量がＧａと化合物を形成することに消費されてしまうためであると考えられる。他方、Ｎｉ層の膜厚の上限に関しては、それを１μｍ程度まで厚くしてもＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造の電気的特性に対する悪影響は見られなかつたが、１μｍを超える厚さでは電極構造が剥がれやすくなる傾向のあることが観察された。したがって、電極構造を実際の半導体デバイスに使用するうえで重要なその密着強度を考慮すれば、Ｎｉ層の好ましい厚さの上限は約１μｍであると考えられる。
【００６９】
また、Ｍｏ層（第３電極層１０４）の膜厚に関しては、約３ｎｍ以上にすることで、Ｈｆ層の役割であるｐ型ＧａＮコンタクト層１０１とＮｉ層の間の界面反応促進効果をより均一化することができた。Ｍｏ層の膜厚が３ｎｍより薄い場合には、Ｈｆ層の形成条件やｐ型ＧａＮ層１０１の表面状態によっては、該界面反応促進効果が２次元的に不均一になる傾向がみられた。他方、Ｍｏ層の膜厚を５００ｎｍ以上にした場合には、電極構造が剥れるなどＭｏの膜応力に起因するとみられる問題が生じた。従ってＭｏ層の好ましい厚さの範囲は３ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であると考えられる。
【００７０】
さらに、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造の特性をより詳細に調べるために、Ａｕ層を含まない比較例としてのＭｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造も試作された。しかし、このＭｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造を大気中に放置しておくとＭｏ層表面に自然酸化膜が形成された。電極の最表面にこういった酸化膜が存在すると、ボンダビリティが低下する場合があり、半導体素子の電極として量産する場合に歩留まりの低下を招くなど好ましくない場合が多い。実施例１におけるＡｕ層（第４電極層１０５）の積層は、上記の酸化物層の形成を防ぐのに有効であり、Ａｕ層の厚さは約５０ｎｍ以上であれば十分であることがわかった。
【００７１】
他方、Ａｕ層の厚さの上限については、電極の電気的特性からは何ら制限がない。しかし、Ａｕ層が杓５μｍより厚くなれば、電極のパターニングにリフトオフ工程が利用される場合にそのリフトオフの容易性が低下する。また、ボンディング工程の接着性の観点からもＡｕ層の厚さが５μｍあれば十分であり、それ以上厚くしても高価なＡｕの使用量が増えるだけであって好ましくない。したがって、Ａｕ層の厚さの好ましい上限は、約５μｍであると考えられる。
【００７２】
さらに、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造に対する比較例としてＡｕ／Ｍｏ／Ｈｆ／Ｎｉ電極構造とＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造も試作されたが、いずれの比較例においても実施例１におけるような良好な電気的特性を得ることができなかった。これらの事実が、図３のグラフと同様な図５と図６のグラフに示されている。
【００７３】
図５のグラフにおいて、白丸印と黒丸印は、それぞれ比較例のＡｕ／Ｍｏ／Ｈｆ／Ｎｉ電極構造と従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造におけるコンタクト抵抗のアニール温度依存性を表わしている。このグラフに示されているように、比校例のＡｕ／Ｍｏ／Ｔｉ／Ｎｉ電極構造は、いずれの温度によるアニール後においても、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べて、ほとんどコンタクト抵抗の改善をもたらしはしない。これは、Ａｕ／Ｍｏ／Ｈｆ／Ｎｉ電極構造においても従来と同様にＮｉ層がｐ型ＧａＮ層に直接接触しているのでその界面にＮｉ−Ｎ化合物を生成し、高抵抗の界面層が生じるからであると考えられる。
【００７４】
図６のグラフにおいては、黒丸印と白丸印が、それぞれ比較例のＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造と実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造におけるコンタクト抵抗のアニール温度依存性を表わしている。比較例のＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造においては、やはりＨｆＮｉ合金層中のＮｉまたはＮｉの濃度の高い部分とｐ型ＧａＮコンタクト層とが部分的に直接接触反応して、ＮｉＮ化合物を生成する傾向がある。したがって、比較例のＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造ではアニール後に部分的に高抵抗領域が形成され、その結果として、電極全体として平均化したコンタクト抵抗も高くなると考えられる。
【００７５】
他方、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造では、Ｈｆ層がｐ型ＧａＮ層１０１とＮｉ層の間にほぼ均一に存在し、両者の界面反応を均一に促進するため、図６に示されているように比較例のＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造に比べて小さなコンタクト抵抗値を安定して得ることができる。すなわち、実施例１の電極構造における電気的特性の改善効果に関して、Ｎｉ層とｐ型ＧａＮのコンタクト層１０１との間に形成されたＨｆ層が重要な役割を果たしていることがわかる。
【００７６】
なお、実施例１において、ｐ型ＧａＮのコンタクト層１０１に含まれるＭｇ濃度に関しては１．０×１０１８〜１．０×１０２０／ｃｍ３の範囲で変化させたが、いずれのＭｇ濃度のｐ型ＧａＮコンタクト層に対してもＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極構造によって良好なオーミック特性を得ることができた。
【００７７】
また、実施例１では電極構造のオーミック化のためのアニール処理をＮ２雰囲気中で行なったが、Ａｒ雰囲気中または真空中でアニール処理を行ってもよい。その場合には、最適なアニール温度がＮ２雰囲気を用いる場合に比べて少し変化するが、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造の最適アニール温度に比べて低くなることに変わりはない。
【００７８】
さらに、実施例１においては、アニール時の界面反応が従来例に比べて低温で、かつ温度などの条件に影響されにくくて確実に生じるので、従来の電極においてしばしば見られた界面の密着強度不足による剥がれの問題を生じることもない。
（実施例２）
実施例２では、実施例１の第７電極層１０３をＮｉからＰｄに変えた。
【００７９】
図１を参照して、実施例２においても、実施例１と同様にサファイア基板上にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層１０１が形成された。このコンタクト層１０１上には、厚さ５ｎｍのＨｆからなる第６電極層１０２、厚さ１５ｎｍのＰｄからなる第７電極層１０３、厚さ１５ｎｍのＭｏからなる第３電極層１０４および厚さ２００ｎｍのＡｕからなる第４電極層１０５がＥＢ蒸着法によって堆積された。そして、サファイア基板上の電極構造全体をＮ２雰囲気下において約５５０℃でアニールすることによって、実施例２による電極構造が完成させられた。
【００８０】
図２を参照して、この実施例２によって完成した電極構造において、サファイア基板上では下から順にｐ型ＧａＮコンタクト層１０１、Ｈｆ−Ｎ化合物とＰｄ−Ｇａ化合物との混合物からなる第１電極層１０２Ａ、Ｐｄの第２電極層１０３（＝第７電極層）、Ｍｏの第３電極層１０４、そしてＡｕの第４電極層１０５からなっていることが明らかになった。混合物からなる第１電極層１０２Ａの厚さは約１０ｎｍ程度となっており、熱処理前のＨｆ層（第６電極層１０２）の厚さのおよそ２倍であった。なお、アニール前の電極断面構造では、Ｈｆ−Ｎ化合物とＰｄ−Ｇａ化合物はほとんど検出されなかった。このことから、これらのＨｆ−ＮとＰｄ−Ｇａの２種類の化合物は、アニール工程中の反応によって形成されるものであると考えられる。
【００８１】
Ｈｆ層を含まない比較例としてのＡｕ／Ｐｄ電極構造の場合、アニール処理後においてＰｄ層とＧａＮコンタクト層との間にＰｄ−Ｎ化合物が形成される。このＰｄ−Ｎ化合物は、従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造におけるＮｉ−Ｎ化合物と同様に、電極構造の高抵抗化や不安定性の要因となる。しかし、実施例２においてはアニール工程の前に存在するＨｆ層が実施例１の場合と同じ役割を果たすので、ｐ型ＧａＮのコンタクト層１０１の表面の化学量論的組成比を損なうことなく、そしてＰｄ−Ｎ化合物の形成に伴う高抵抗層（またはｎ型層）を形成することなく、ｐ型ＧａＮのコンタクト層１０１と金属電極との間のオーミック化反応を促進させることができると考えられる。
【００８２】
図３のグラフと同様な図７のグラフにおいて、白丸印と黒丸印は、それぞれ実施例２のアニ−ル処理前のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造と比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造におけるコンタクト抵抗のアニール温度依存性を表わしている。このグラフに示されているように、４５０〜７００℃の温度範囲において実施例２のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造は比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造に比べて小さなコンタクト抵抗を有している。また、界面反応によってコンタクト抵抗が顕著に低減し始めるアニール温度や、最も低いコンタクト抵抗が得られるアニール温度に関しても、比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造に対して実施例２のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造では約５０℃低下している。このようにより低い温度のアニールによってオーミック化され得ることは、実施例１に関しても述べられたように、電極製造工程において非常に有益な利点となり得る。
【００８３】
実施例２の各金属層の厚さに関して実施例１と同様の検討及び考察を行った結果、各層の好ましい厚さは、Ｈｆ層１０２が１ｎｍ〜５００ｎｍ、Ｐｄ層（第７電極層１０３）が５ｎｍ〜１μｍ、Ｍｏ層（第３電極層１０４）が３ｎｍ〜１μｍ、Ａｕ層（第４電極層１０５）が５０ｎｍ〜５μｍであることが分かった。
【００８４】
なお、実施例１の場合と同様に、実施例２においてもｐ型ＧａＮのコンタクト層に含まれるＭｇの濃度を１．０×１０１８〜１．０×１０２０／ｃｍ３の範囲で変化さたが、いずれのＭｇ濃度のｐ型ＧａＮコンタク層に対してもＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造によって良好なオーミック特性を得ることができた。
【００８５】
また、実施例１の場合と同様に、上述の実施例２の電極構造のオーミック化のためのアニール処理はＮ２雰囲気中で行なわれたが、Ａｒ雰囲気中または真空中でアニール処理を行ってもよい。その場合にも、最適なアニール温度がＮ２雰囲気を用いる場合に比べて少し変化するが、比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造の最適アニール温度に比べて低くなることに変わりはない。
【００８６】
さらに、実施例１の場合と同様に実施例２においても、アニール時の界面反応が比較例のＡｕ／Ｐｄ電極に比べて低温でかつ温度などの条件に影響されにくくて確実に生じるので、比較例の電極においてしばしば見られた界面の密着強度不足による剥がれの問題を生じることもない。
【００８７】
（実施例３）
図１を参照して、実施例３においても、実施例１と同様にサファイア基板上にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層１０１が形成された。このＧａＮコンタクト層１０１上には、厚さ３ｎｍのＴｉの第６電極層１０２、厚さ１５ｎｍのＮｉの第７電極層１０３、厚さ１５ｎｍのＭｏの第３電極層１０４および厚さ２００ｎｍのＡｕの第４電極層１０５がＥＢ蒸着法によって堆積された。そして、サファイア基板上の電極構造全体をＮ２雰囲気下において約４００℃でアニールすることによって、実施例３による電極構造が完成させられた。
【００８８】
図２を参照して、この実施例３によって完成した電極構造において、サファイア基板上では下から順にｐ型ＧａＮコンタクト層１０１、Ｔｉ−Ｎ化合物とＮｉ−Ｇａ化合物との混合物からなる第１電極層１０２Ａ、Ｎｉの第２電極層１０３、Ｍｏの第３電極層１０４、そしてＡｕの第４電極層１０５からなっていることが明らかになった。なお、アニール前の電極断面構造では、Ｔｉ−Ｎ化合物とＮｉ−Ｇａ化合物はほとんど検出されなかった。このことから、これらのＴｉ−ＮとＮｉ−Ｇａの２種類の化合物は、アニール工程中の反応によって形成されるものであると考えられる。
【００８９】
本実施例３は、実施例１に示した電極構造において第１電極層であったＨｆ層の代わりにＴｉ層を用いたものである。Ｔｉは、Ｈｆと同様に、ＧａＮとの反応に際してはＮと反応してＴｉ−Ｎ化合物を形成しやすい元素である。この性質により、本実施例において実施例１のＨｆ層をＴｉ層に置き換えても、本発明がもたらす効果に本質的な変化はない。
【００９０】
図３のグラフと同様な図８のグラフにおいて、白丸印と黒丸印は、それぞれ実施例３のアニール処理前のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造と比較例のＡｕ／Ｎｉ電極構造におけるコンタクト抵抗のアニール温度依存性を表わしている。このグラフに示されているように、３００〜６００℃の温度範囲において実施例３のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造は比較例のＡｕ／Ｎｉ電極構造に比べて小さなコンタクト抵抗を有している。また、界面反応によってコンタクト抵抗が顕著に低減し始めるアニール温度や、最も低いコンタクト抵抗が得られるアニール温度に関しても、比較例のＡｕ／Ｎｉ電極構造に対して実施例３のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造では約１００℃低下している。このようにより低い温度のアニールによってオーミック化され得ることは、すでに実施例１及び実施例２に関して述べてきたのと同様に、電極製造工程において非常に有益な利点となり得る。
【００９１】
実施例３の各金属層の厚さに関して実施例１及び実施例２と同様の検討及び考察を行った結果、各層の好ましい厚さは、Ｔｉ層（第６電極層１０２）が１ｎｍ〜５００ｎｍ、Ｎｉ層（第７電極層１０３）が５ｎｍ〜１μｍ、Ｍｏ層（第３電極層１０４）が３ｎｍ〜１μｍ、Ａｕ層（第４電極層１０５）が５０ｎｍ〜５μｍであることが分かった。
【００９２】
なお、実施例１及び実施例２の場合と同様に、実施例３においてもｐ型ＧａＮコンタクト層に含まれるＭｇの濃度を１．０×１０１８〜１．０×１０２０／ｃｍ３の範囲で変化させたが、いずれのＭｇ濃度のｐ型ＧａＮコンタクト層に対してもＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極構造によって良好なオーミック特性を得ることができた。
【００９３】
また、実施例１及び実施例２の場合と同様に、上述の実施例３の電極構造のオーミック化のアニール処理はＮ２雰囲気中で行なったが、Ａｒ雰囲気中または真空中でアニール処理を行ってもよい。その場合にも、最適なアニール温度がＮ２雰囲気を用いる場合に比べて少し変化するが、比較例のＡｕ／Ｎｉ電極構造の最適アニール温度に比べて低くなることに変わりはない。
【００９４】
さらに、実施例１及び実施例２の場合と同様に実施例３においても、アニール時の界面反応が比較例のＡｕ／Ｎｉに電極に比べて低温でかつ温度などの条件に影響されにくくて確実に生じるので、比較例の電極においてしばしば見られた界面の密着強度不足による剥がれの問題を生じることもない。
【００９５】
（実施例４）
図１を参照して、実施例４においても、実施例１と同様にサファイア基板上にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層１０１が形成された。このＧａＮコンタクト層１０１上には、厚さ３ｎｍのＴｉの第６電極層１０２、厚さ１５ｎｍのＰｄの第７電極層１０３、厚さ１５ｎｍのＭｏの第３電極層１０４および厚さ２００ｎｍのＡｕの第４電極層１０５がＥＢ蒸着法によって堆積された。そして、サファイア基板上の電極構造全体をＮ２雰囲気下において約５００℃でアニールすることによって、実施例４による電極構造が完成させられた。
【００９６】
図２を参照して、この実施例４によって完成した電極構造において、サファイア基板上では下から順にｐ型ＧａＮ層コンタクト層１０１、Ｔｉ−Ｎ化合物とＰｄ−Ｇａ化合物との混合物からなる第１電極層１０２Ａ、Ｐｄの第２電極層１０３、Ｍｏの第３電極層１０４、そしてＡｕの第４電極層１０５からなっていることが明らかになった。なお、アニール前の電極断面構造では、Ｔｉ−Ｎ化合物とＰｄ−Ｇａ化合物はほとんど検出されなかった。このことから、これらのＴｉ−ＮとＰｄ−Ｇａの２種類の化合物は、アニール工程中の反応によって形成されるものであると考えられる。
【００９７】
本実施例４は、実施例２に示した電極構造において第１電極層であったＨｆ層の代わりにＴｉ層を用いたものである。Ｔｉは、Ｈｆと同様に、ＧａＮとの反応に際してはＮと反応してＴｉ−Ｎ化合物を形成しやすい元素である。この性質により、本実施例において実施例２のＨｆ層をＴｉ層に置き換えても、本発明がもたらす効果に本質的な変化はない。
【００９８】
図３のグラフと同様な図９のグラフにおいて、白丸印と黒丸印は、それぞれ実施例４のアニール処理前のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極構造と比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造におけるコンタクト抵抗のアニール温度依存性を表わしている。このグラフに示されているように、４００〜６５０℃の温度範囲において実施例４のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極構造は比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造に比べて小さなコンタクト抵抗を有している。また、界面反応によってコンタクト抵抗が顕著に低減し始めるアニール温度や、最も低いコンタクト抵抗が得られるアニール温度に関しても、比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造に対して実施例４のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極構造で約１００℃低下している。このようにより低い温度のアニールによってオーミック化され得ることは、すでに実施例１〜実施例３に関して述べてきたのと同様に、電極製造工程において非常に有益な利点となり得る。
【００９９】
実施例４の各金属層の厚さに関して実施例１〜実施例３と同様の検討及び考察を行った結果、各層の好ましい厚さは、Ｔｉ層が１ｎｍ〜５００ｎｍ、Ｐｄ層が５ｎｍ〜１μｍ、Ｍｏ層が３ｎｍ〜１μｍ、Ａｕ層が５０ｎｍ〜５μｍであることが分かった。
【０１００】
なお、実施例１〜実施例３の場合と同様に、実施例４においてもｐ型ＧａＮコンタクト層に含まれるＭｇの濃度を１．０×１０１８〜１．０×１０２０／ｃｍ３の範囲で変化させたが、いずれのＭｇ濃度のｐ型ＧａＮコンタクト層に対してもＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極構造によって良好なオーミック特性を得ることができた。また、実施例１〜実施例３の場合と同様に、上述の実施例４の電極構造のオーミック化のアニール処理はＮ２雰囲気中で行なったが、Ａｒ雰囲気中または真空中でアニール処理を行ってもよい。その場合にも、最適なアニール温度がＮ２雰囲気を用いる場合に比べて少し変化するが、比較例のＡｕ／Ｐｄ電極構造の最適アニール温度に比べて低くなることに変わりはない。
【０１０１】
さらに、実施例１〜実施例３の場合と同様に実施例４においても、アニール時の界面反応が比較例のＡｕ／Ｐｄ電極に比べて低温でかつ温度などの条件に影響されにくくて確実に生じるので、比較例の電極においてしばしば見られた界面の密着強度不足による剥がれの問題を生じることもない。
（実施例５〜１４）
ここまで述べてきた実施例１〜実施例４では、第４の電極層としてＡｕ層を使用してきたが、第４の電極層をＡｌ層に変更しても本発明の効果に何ら影響するものではない。このことは、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極から変更した実施例５としてＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極、実施例２のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極から変更した実施例６としてＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極、実施例３のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極から変更した実施例７としてＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極、そして実施例４のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極から変更した実施例８としてＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極を製作することにより、それぞれ確認することができた。
【０１０２】
また、上述の実施例１〜実施例８では第３の電極層としてすべてＭｏ層を使用しているが、第３の電極層をＩｒ層に変更しても、前記の第３の電極層による効果に変化はない。このことは、実施例５のＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極から変更した実施例９としてＡｌ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｈｆ電極、実施例６のＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極から変更した実施例１０としてＡｌ／Ｉｒ／Ｐｄ／Ｈｆ電極、実施例７のＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｔｉ電極から変更した実施例１１としてＡｌ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｔｉ電極、そして実施例８のＡｌ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｔｉ電極から変更した実施例１２としてＡｌ／Ｉｒ／Ｐｄ／Ｔｉ電極を製作することにより、それぞれ確認することができた。また、第４の電極層としてＡｕを使用した場合も同様に、実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極から変更した実施例１３としてＡｕ／Ｉｒ／Ｎｉ／Ｈｆ電極、実施例２のＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆ電極から変更した実施例１４としてＡｕ／Ｉｒ／Ｐｄ／Ｈｆ電極を製作し、前記の第３の電極層による効果に変化がないことを確認した。
【０１０３】
また、上述の実施例１〜実施例１４では、ｐ型ＧａＮコンタクト層と直接接する第１の金属層（第６電極層）としてＨｆもしくはＴｉを用いたが、さらに検討した結果、Ｈｆ、ＴｉのみならずＺｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｓｃなどの金属単体またはこれらの合金を用いても、ＨｆもしくはＴｉを用いた場合と同様の効果が得られることが分かった。
【０１０４】
さらに、上述の実施例１〜実施例１４では、第１の金属層（第６電極層）上に積層される第２の金属層（第７電極層）としてＮｉもしくはＰｄを用いたが、これらの金属ばかりでなくＣｏを含めた３種類の金属単体およびこれらの合金を用いても、ＮｉもしくはＰｄを用いた場合と同様の効果が得られることが分かった。
【０１０５】
さらに、上述の実施例１〜実施例１４では第２の金属層（第７電極層）上に積層される第３の金属層（第３電極層）としてＭｏもしくはＩｒを用いたが、さらに検討を重ねた結果、Ｍｏ、ＩｒのみならずＲｕ、Ｒｈ、Ｗなどの金属単体またはこれらの合金を用いても、ＭｏもしくはＰｔを用いた場合と同様の効果が得られることが分かった。
【０１０６】
さらにまた、実施例１〜実施例１４において、形成条件によって、第５電極層が形成された場合がある。例えば、実施例１に第１電極層、第２電極層の代わりに、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｈｆ−Ｇａ化合物、Ｎｉ−Ｎ化合物を含んだ第５電極層が形成された。この場合も、実施例１と同様の効果が得られた。実施例２〜１４においても同様である。
【０１０７】
さらにまた、実施例１〜実施例１４では各金属層の堆積にＥＢ蒸着法を用いたが、金属層の堆積法に関しては、スパッタリング法やＣＶＤ法のように他の方法が用いられてもよいことは言うまでもない。
（関連事項の検討）
上述の実施例１〜実施例１４の電極構造をＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ素子に適用したところ、従来の電極構造に比べて電極部における電圧降下を低く抑えることができ、半導体レーザ素子全体の消費電力を低減し得ることが確認された。たとえば、５μｍのストライプ幅と５００μｍの共振器長の寸法を有する半導体レーザに実施例１のＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆ電極と従来のＡｕ／Ｎｉ電極を適用した場合、２０ｍＡ通電時の電極部における電圧降下はそれぞれ約０．８Ｖと約４Ｖであり、本発明による優れた効果を明確に確認することができた。また、実施例２におけるようにＮｉ層の代わりにＰｄ層を用いることによってコンタクト抵抗のより低抵抗化を図ることができ、それに伴って半導体レーザ素子の電極部分における電圧降下もさらに低減し得ることが確認された。
【０１０８】
（実施例１５）
以下に、本発明の第１５の実施例を素子断面を模式的に示した図１０〜図１２を参照しながら説明する。本実施例は、実施例１で説明した電極構造を実際のレーザ素子構造に適用した例である。このレーザ素子は、以下の方法により作製される。
【０１０９】
最初に、図１０に示すように、Ｃ面の結晶面を有するサファイア基板２００上にＧａＮバッファ層２０１、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ型ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層２０６、ｐ型ＡｌＧａＮ層２０７、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長させ、ＧａＮ系半導体積層構造を製作する。
【０１１０】
続いて、図１１に示すように、ＧａＮ系半導体積層構造上にドライエッチングマスク２０９を作製した後、ドライエッチングマスク２０９で被覆されていない部分を、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型ＧａＮコンタクト層２０２まで掘り下げ、メサ構造を形成する。
【０１１１】
次に、ドライエッチングマスク２０９を完全に除去した後、図１２に示すようにメサ上部に絶縁膜２１０によるストライプパターンを形成する。
【０１１２】
次に、メサ上部にＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆからなるｐ型電極２１１、メサ底部にあたるｎ型ＧａＮコンタクト層２０２上にＡｌ／Ｔｉからなるｎ型電極２１２を形成する。尚、各電極金属の積層膜厚はｐ型電極２１１では、Ａｕが２００ｎｍ、Ｍｏが１５ｎｍ、Ｎｉが５ｎｍ、Ｈｆが５ｎｍ、ｎ型電極ではＡｌが１５０ｎｍ、Ｔｉが３０ｎｍである。最後に、レーザ素子構造全体をＮ２雰囲気下において、約４５０℃でアニールし、レーザ素子を完成させる。
【０１１３】
このようにして作製された本実施例のレーザ素子では、Ａｕ／Ｎｉからなるｐ型電極を有する従来のレーザ素子に比べて、ｐ型電極の密着強度のレーザ素子ごとのばらつきが抑制され、良品のとれる歩留去りが向上した。また、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度も４５０℃と従来より５０℃程度低くなり、これにより製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化に寄与した。
【０１１４】
なお、本実施例に適用するｐ型電極構造を実施例１の電極構造から実施例３の電極構造に変更することで、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度を４００℃と更に５０℃程度低くすることができ、製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化により効果がある。
【０１１５】
また、ｐ型電極が全面に渡り均一にｐ型ＧａＮコンタクト層２０８との界面反応が生じることによって、電極−コンタクト層における良好なオーミック特性が得られる接触面積が大きくでき、結果的にｐ型電極のコンタクト抵抗が低減される。これにより、従来のＡｕ／Ｎｉ電極をｐ型電極に使用したレーザ素子に比べて、動作電圧の低減が現れた。
【０１１６】
（実施例１６）
以下に、本発明の第１６の実施例を素子断面を模式的に示した図１０〜図１２を参照しながら説明する。本実施例は、実施例１５で説明したレーザ素子構造と比較すると、ｐ型電極に実施例２の電極構造を適用した以外は同じ構造である。
【０１１７】
実施例１５と同様に、図１０に示すＧａＮ系半導体積層構造を製作する。続いて、図１１に示すメサ構造、ストライプパターンを形成する。次に、図１２に示すように、メサ上部にＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆからなるｐ型電極２１１、メサ底部にあたるｎ型ＧａＮコンタクト層２１２上にＡｌ／Ｔｉからなるｎ型電極２１２を形成する。尚、各電極金属の積層膜厚はｐ型電極２１１では、Ａｕが２００ｎｍ、Ｍｏが１５ｎｍ、Ｐｄが５ｎｍ、Ｈｆが５ｎｍ、ｎ型電極２１２ではＡｌが１５０ｎｍ、Ｔｉが３０ｎｍである。最後に、レーザ素子構造全体をＮ２雰囲気下において、約５５０℃でアニールし、レーザ素子を完成させる。
【０１１８】
このようにして作製された本実施例のレーザ素子では、実施例３で示すレーザ素子と同様に、ｐ型電極の密着強度のレーザ素子ごとのばらつきが抑制され、良品のとれる歩留まりが向上した。また、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度もＨｆをｐ型電極に含まない場合と比較して５０℃ほど低くなり、これにより製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化に寄与した。
【０１１９】
なお、本実施例に適用するｐ型電極構造を実施例２の電極構造から実施例４の電極構造に変更することで、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度を５００℃と更に５０℃程度低くすることができ、製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化により効果がある。
【０１２０】
また、本実施例では、Ａｕ／Ｐｄ電極をｐ型電極として用いた場合に比べて、ｐ型電極部の電圧降下及びレーザ素子全体の動作電圧が減少する。また、ＮｉのかわりにＰｄを用いることによって、実施例１５に示すレーザ素子よりもｐ型電極部の動作電圧及びレーザ素子全体の動作電圧を低減することができた。
【０１２１】
（実施例１７）
次に、本発明の第１７の実施例を素子断面を模式的に示した図１３〜図１４を参照しながら説明する。本実施例は、実施例１で説明した電極構造を実際のレーザ素子構造に適用したまた別の例である。このレーザ素子は、以下の方法により作製される。
【０１２２】
最初に、図１３に示すように、［０００１］面の面方位を有するｎ型ＧａＮ基板３００上にｎ型ＧａＮバッファ層３０１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３０３、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層３０４、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ層３０６、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０７をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長させ、ＧａＮ系半導体積層構造を製作する。
【０１２３】
続いて、図１４に示すようにｐ型ＧａＮコンタクト層３０７の上面に絶縁膜３０８によるストライプパターンを形成する。次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０７上にＡｕ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ｈｆからなるｐ型電極３０９、及びｎ型ＧａＮ基板３００裏面にＡｌ／Ｔｉからなるｎ型電極３１０を形成する。尚、各電極金属の積層膜厚はｐ型電極３０９では、Ａｕが２００ｎｍ、Ｍｏが５ｎｍ、Ｎｉが１５ｎｍ、Ｈｆが５ｎｍ、ｎ型電極３１０ではＡｌが１５０ｎｍ、Ｔｉ３０ｎｍである。最後に、レーザ素子構造全体をＮ２雰囲気下において、約４５０℃でアニールし、レーザ素子を完成させる。
【０１２４】
本実施例では、半導体層をエピタキシャル成長させる基板として、ｎ型ＧａＮ基板を使用した。このことによって、実施例１５、実施例１６に説明したサファイア基板を用いたレーザ素子に比べ、欠陥密度の低減などのエピタキシャル層の結晶性が向上し、ひいては、本実施例のレーザ素子の特性が向上する。このようなＧａＮ基板を用いた場合でも、本願発明の電極構造を用いることによって、サファイア基板上のレーザ素子と同様な効果を示し、従来のＡｕ／Ｎｉ電極をｐ型電極に使用したレーザ素子に比べて、ｐ型電極の密着強度の向上、また、ｐ型電極部での電圧降下及び素子全体の動作電圧の低減が図れた。
【０１２５】
また、本実施例に適用するｐ型電極構造を実施例１の電極構造から実施例３の電極構造に変更することで、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度を４００℃と更に５０℃程度低くすることができ、製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化により効果がある。
【０１２６】
（実施例１８）
次に、本発明の第１８の実施例を素子断面を模式的に示した図１３〜図１４を参照しながら説明する。本実施例は、ｐ型電極に実施例２で説明した電極構造を適用した以外は実施例１７と同様である。このレーザ素子は、以下の方法により作製される。
【０１２７】
最初に、実施例１７と同様に図１３に示すＧａＮ系半導体積層構造を製作する。続いて、図１４に示すようにｐ型ＧａＮコンタクト層３０７の上面に絶縁膜３０８によるストライプパターンを形成する。次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０７上にＡｕ／Ｍｏ／Ｐｄ／Ｈｆからなるｐ型電極３０９及びｎ型ＧａＮ基板３００裏面にＡｌ／Ｔｉからなるｎ型電極３１０を形成する。尚、各電極金属の積層膜厚はｐ型電極３０９では、Ａｕが２００ｎｍ、Ｍｏが５ｎｍ、Ｐｄが１５ｎｍ、Ｈｆが５ｎｍ、ｎ型電極３１０ではＡｌが１５０ｎｍ、Ｔｉが３０ｎｍである。最後に、レーザ素子構造全体をＮ２雰囲気下において、約５５０℃でアニールし、レーザ素子を完成させる。
【０１２８】
本実施例でも、半導体層をエピタキシャル成長させる基板として、ｎ型ＧａＮ基板を使用した。また、本実施例では、Ａｕ／Ｐｄ電極をｐ型電極として用いた場合に比べて、ｐ型電極部の電圧降下及びレーザ素子全体の動作電圧が減少する。また、ＮｉのかわりにＰｄを用いることによって、実施例１７に示すレーザ素子よりもｐ型電極部の動作電圧及びレーザ素子全体の動作電圧を低減することができた。
【０１２９】
また、本実施例に適用するｐ型電極構造を実施例２の電極構造から実施例４の電極構造に変更することで、ｐ型電極形成後に行うアニール処理温度を５００℃と更に５０℃程度低くすることができ、製造プロセスの温度制御精度の向上や製造プロセスの簡便化により効果がある。
【０１３０】
尚、実施例１７及び実施例１８では、基板として｛０００１｝面の面方位を有するＧａＮ基板を用いたが、基板はこれに限られるものではなく、｛０００１｝面の他に｛０−１００｝面、｛１１−２０｝面、｛１−１０１｝面、｛０１−１２｝面で実施例１７、１８と同等の特性を有するレーザ素子を作製できる。また、本発明は活性層としてＩｎＧａＮ多重量子井戸構造を用いたが、例えば活性層としてＧａＮ系半導体にＡｓやＰなどが含まれる構造を用いてもよい。また、レーザ素子ではｐ型ＧａＮコンタクト層の電流注入部は電極ストライプ構造を使用しているが、リッジ構造やその他の構造を用いても構わない。また、レーザ素子に限るものではなく、発光素子（ＬＥＤ）にも本発明は適用できる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電極構造によれば、ｐ型ＧａＮコンタクト層に対する電極構造の高抵抗化要因を抑制して低抵抗で良好なオーミック特性を有する電極構造を実現することができるとともに、コンタクト層と電極構造との間の密着強度も改善され、半導体デバイスの生産歩留まりを大幅に向上させることができる。また、本発明の副次的な効果として、電極構造のオーミック化に必要なアニール温度を従来に比べて低くすることができるので、半導体デバイスの製造プロセスにおける簡便化や制御の容易化に大きく貢献することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極構造において、ＩＩＩ族窒化物半導体コンタクト層上に複数の金属層が堆積された直後の状態を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の電極構造において、オーミック化アニール処理後の状態を示す模式的な断面図である。
【図３】実施例１による電極構造のオーミック化アニールとしてのアロイ温度とコンタクト抵抗の関係を示すグラフである。
【図４】実施例１の電極構造において、Ｈｆ層とＮｉ層の好ましい厚さ範囲を示すグラフである。
【図５】比較例のＡｕ／Ｍｏ／Ｈｆ／Ｎｉ電極構造と従来のＡｕ／Ｎｉ電極構造におけるオーミック化アロイ温度とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。
【図６】比較例のＡｕ／Ｍｏ／（ＨｆＮｉ合金）電極構造におけるオーミック化アロイ温度とコンタクト抵抗との関係を実施例１との対比において示すグラフである。
【図７】実施例２による電極構造において、オーミック化アロイ温度とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである
【図８】実施例２による電極構造において、オーミック化アロイ温度とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである
【図９】実施例２による電極構造において、オーミック化アロイ温度とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである
【図１０】サファイア基板上に形成した本発明の電極構造を有したレーザ素子の作製工程を示す図である。
【図１１】サファイア基板上に形成した本発明の電極構造を有したレーザ素子の作製工程を示す図である。
【図１２】サファイア基板上に形成した本発明の電極構造を有したレーザ素子の作製工程を示す図である。
【図１３】ＧａＮ基板上に形成した本発明の電極構造を有したレーザ素子の作製工程を示す図である。
【図１４】ＧａＮ基板上に形成した本発明の電極構造を有したレーザ素子の作製工程を示す図である。
【図１５】従来例の電極構造を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０１…コンタクト層
１０２…第６電極層
１０２Ａ…第１電極層
１０３…第２電極層もしくは第７電極層
１０４…第３電極層
１０５…第４電極層
２００…サファイア基板
２０１…ＧａＮバッファ層
２０２…ｎ型ＧａＮコンタクト層
２０３…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
２０４…ｎ型ＧａＮ光ガイド層
２０５…ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
２０６…ｐ型ＧａＮ光ガイド層
２０７…ｐ型ＡｌＧａＮ層
２０８…ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０９…ドライエッチングマスク
２１０…絶縁膜
２１１…ｐ型電極
２１２…ｎ型電極
３００…ｎ型ＧａＮ基板
３０１…ＧａＮバッファ層
３０２…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
３０３…ｎ型ＧａＮ光ガイド層
３０４…ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
３０５…ｐ型ＧａＮ光ガイド層
３０６…ｐ型ＡｌＧａＮ層
３０７…ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０８…絶縁膜
３０９…ｐ型電極
３１０…ｎ型電極
【図１】
2005026389.tif 000003
【図２】
2005026389.tif 000004
【図３】
2005026389.tif 000005
【図４】
2005026389.tif 000006
【図５】
2005026389.tif 000007
【図６】
2005026389.tif 000008
【図７】
2005026389.tif 000009
【図８】
2005026389.tif 000010
【図９】
2005026389.tif 000011
【図１０】
2005026389.tif 000012
【図１１】
2005026389.tif 000013
【図１２】
2005026389.tif 000014
【図１３】
2005026389.tif 000015
【図１４】
2005026389.tif 000016
【図１５】
2005026389.tif 000017