光半導体装置
【目的】 炭化珪素発光素子中のｐ型炭化珪素に対して、金属膜をオーミック電極とするための熱処理工程において消失せず、またその熱処理工程によって球形化しない電極を形成する。
【構成】 IV族元素又は立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域１３に隣接して形成されるｐ型炭化珪素の電極２２としてIII 族金属と該III 族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点以上となるＰｔ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓｂから選ばれた一つの金属との金属間化合物を用いる。また、オーミック電極となり得る金属膜上に高い温度を融点として持つ物質を積層する。
【効果】 半導体素子製造工程に必要なボンディング工程を容易に行なえる。また、より高温で熱処理することができるため一層低抵抗の電極を形成できる。
【構成】 IV族元素又は立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域１３に隣接して形成されるｐ型炭化珪素の電極２２としてIII 族金属と該III 族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点以上となるＰｔ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓｂから選ばれた一つの金属との金属間化合物を用いる。また、オーミック電極となり得る金属膜上に高い温度を融点として持つ物質を積層する。
【効果】 半導体素子製造工程に必要なボンディング工程を容易に行なえる。また、より高温で熱処理することができるため一層低抵抗の電極を形成できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置に係り、特にそのオーミック電極の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は熱的・化学的に非常に安定であり、またエネルギーギャップが２．７ｅＶ以上あるため、耐環境素子用材料および短波長発光素子用材料として注目されている。この炭化珪素にはさまざまな結晶構造が存在する。このうち六方晶系の炭化珪素は、エネルギーギャップが２．８６ｅＶあり、またｐｎ接合が比較的容易に作製できるため、青色発光素子用材料として研究および素子の試作が行なわれている。
【０００３】このような炭化珪素中でｐ型炭化珪素層に対するオーミック電極としては、特開昭６４−０２０６１６号、特開昭１−２６８１２１号等に記載されている単一金属のＡｌ、Ａｌ合金のＡｌ−Ｓｉが多く用いられている。。次に、炭化珪素で構成される青色発光素子の一例の構造を図７に断面図で示す。図７の発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板１１上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3夫々添加しエピタキシャル成長により形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し前記ｎ型炭化珪素層１２と同様のエピタキシャル成長により形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に電子ビーム蒸着によりＮｉを膜厚５０００オングストローム（以下オングストロームをＡと略記する）に形成されたｎ側電極２１と、前記ｐ型炭化珪素層１３に電子ビーム蒸着によりＡｌを膜厚３０００Ａに形成されたｐ側電極１０１を備えた構造である。叙上の半導体素子におけるオーミック電極形成プロセスは、炭化珪素素子に限らず電極膜を表面に形成した後、通常の熱処理が施される。この熱処理工程は炭化珪素素子においても例外ではなく、Ａｌをｐ型炭化珪素層上に積層したのち、オーミック電極化するために熱処理を施すものである。そこで、これらの金属を用いて我々が鋭意検討したところ、Ａｌのみでは熱処理工程においてＡｌが炭化珪素中に拡散し表面にＡｌが残存しないという結果を得た。また、Ａｌ−Ｓｉを用いた場合には、電極が表面に残存しないということはなかったものの、このＡｌ−Ｓｉの融点はＡｌの融点よりも低いため、熱処理工程時に自己の凝縮能力によって電極が球形化してしまい、ワイヤーボンディングが困難になり、それ以後の製品製造工程に大きな障害となっていた。炭化珪素発光素子におけるこのような電極金属膜の球形化の対策として例えば、前記特開昭６４−２０６１６号に記載されているように、高濃度層を形成した上に金属を積層し低温で熱処理を施すという方策がある。しかしこのような手法では、表面近傍の高濃度層が発光素子において吸収層となり、外部量子効率の低下する原因となっていた。また、他の半導体材料、例えばＧａＡｓなどにおいても熱処理時における電極金属の球形化という問題点が生じていたが、これらの材料系に対しては電極金属の変更、または熱処理温度の低温化といった対策で問題の解決が図られていた。しかしながら炭化珪素半導体においては、その熱的・化学安定性のために他の材料系で用いられてきたかかる対策が効果を示さず、オーミック電極を形成する上で大きな問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体素子では、電極用に形成された金属膜をオーミック電極とするための熱処理工程において、ｐ型炭化珪素層中に拡散することによって表面から消失したり、用いた金属間化合物電極の融点が低いため電極が球形化するという問題点があった。
【０００５】本発明は叙上の問題点に鑑み、オーミック電極構成の熱処理工程によって消失、球形化などを生じない電極構造を有する光半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、ｐ型炭化珪素層に対する電極材料として以下に述べる構造を提供する。
【０００７】本発明に係る光半導体装置の第一は、IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、このｐ型領域に隣接して形成され、III族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点より高いＰｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂの中から選ばれた一つの金属で構成された金属間化合物でなるオーミック電極とを具備することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】次に本発明に係る光半導体装置の第二は、IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、熱処理によって前記ｐ型領域とオーミック接続する金属膜と、この金属膜に積層して形成され融点が前記熱処理温度以上の膜とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に係る光半導体装置は、発明者が案出した多種の金属間化合物、またはオーミック電極体を用いた改良構造の電極を備えてなる。すなわち、前提として電極金属にIII 族金属を含むものを用いており、これがｐ型炭化珪素中に拡散した場合にはアクセプタとなり電極の接触抵抗を下げる働きをする。また、このIII 族金属との金属間化合物の融点が元のIII 族金属の融点以上であるために球形化しにくく、さらにIII 族金属の拡散をするとともにIII 族金属が仮に拡散してしまっても他方の金属が表面に残っているため電極が消失することもない。次に、半導体素子上に積層した金属膜に熱処理を施し形成される電極の構成に、その上層に熱処理時の温度を超える金属層を用いることにより、該熱処理による球形化を防止する。これにより半導体素子に施されるワイヤボンディング工程を容易にするとともに半導体装置の品質向上がはかられる。
【００１０】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
【００１１】図１に断面図で示す一実施例の発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板１１上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3添加し形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に電子ビーム蒸着によりＮｉを膜厚５０００オングストローム（以下、オングストロームをＡと略記する）に形成されたｎ側電極２１と前記ｐ型炭化珪素層１３に電子ビーム蒸着により膜厚３０００Ａに形成されたＰｔを２０％含むＡｌで形成された金属間化合物のｐ側電極２２を備えた構造である。
【００１２】上記実施例の電極は電子ビーム蒸着法によって蒸着し、膜厚は従来例と同じく３０００Ａである。これら二つの素子構造に対して、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気の中で９００〜１２００℃、例えば１０００℃で約５分間熱処理を施した。この熱処理によって、従来例であるＡｌ電極はｐ型炭化珪素層中に拡散し表面には電極が残らなかった。一方、本発明の上記実施例のＡｌとＰｔとの金属間化合物のｐ側電極２２は球形化も起こさずに表面に残り、かつ良好なオーミック電極となった。
【００１３】（実施例２）本実施例はオーミック電極の形成の熱処理工程での球形化を防止するために、最上層にオーミック電極膜よりも高い融点の金属膜を積層したものである。図に断面図で示す発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3添加し形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に膜厚５０００オングストローム（以下、オングストロームをＡと略記する）に形成されたＮｉ電極２１と前記ｐ型炭化珪素層１３にＡｌ膜２３とこれに積層形成されたＰｔ膜２４からなるオーミック電極２５を備えた構造である。
【００１４】次に、上記炭化珪素発光素子の製造方法につき、図２（ａ），（ｂ）および図３を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型炭化珪素基板１１を用意し、該ｎ型炭化珪素基板１１の一主面上に、ｎ型炭化珪素層１２およびｐ型炭化珪素層１３を周知のＬＰＥ法、ＣＶＤ法等を用いて順次エピタキシャル成長させる。かかる後、図２（ｂ）に示すように、ｐ型炭化珪素層上にＡｌ膜２３（厚さ２μｍ）およびｎ型炭化珪素基板上にＮｉ膜２１（厚さ１μｍ）をそれぞれ真空蒸着する。その後、図３に示すようにＡｌ膜２３上にＰｔ膜２４（融点１７６９℃、厚さ１０００Ａ）を積層し、両面の電極をウエットエッチングなどで整形する。ここで、上記Ｐｔ膜２４が本発明の特徴とするところである。そしてこの積層電極２３および２４を、９００〜１２００℃例えば１０００℃で約５分熱処理を施し、ｐ型炭化珪素層に対するオーミック電極とする。この時、Ｐｔ膜２４が存在しなれけば、先の１０００℃の熱処理を施した際にＡｌ膜は球形化してしまう。然る後、Ｐｔ膜２４を除去してもよいし、またはそのままＰｔ膜の存在する状態で次工程のボンディング工程に進めることができる。
【００１５】（実施例３）この実施例は、オーミック電極形成の熱処理工程での球形化を防止するために、電極膜の露出部をＳｉＯ2 膜で被覆して熱処理を施すことを特徴とする。
【００１６】図４および図５に本発明の実施例に係る炭化珪素発光素子の工程別断面図を示す。本発光素子の基本構造は図４（ａ）に示すようにｎ型炭化珪素基板１１の一主面上に順次エピタキシャル成長させたｎ型炭化珪素層１２およびｐ型炭化珪素層１３より成る。このｐ型炭化珪素層１３に対するオーミック電極の材料として、図４（ｂ）に示すように第１のＴｉ膜３１ａおよび第２のＴｉ３１ｂ（厚さ各５００Ａ）に挟まれたＡｌ−Ｓｉ膜３２（Ｓｉ／Ａｌ＝１５％、厚さ３０００Ａ）を電極材料として形成した。さらにこの電極の露出面、特に上面に本発明の主眼である球形化防止用のキャップ層としてＳｉＯ2 膜３３（融点１６００℃、厚さ２μｍ）を積層形成した。この状態を示したものが図５（ａ）である。これらを１０００℃の温度で約５分間熱処理しオーミック電極とした。この熱処理の後、弗化アンモニウム水溶液を用いてＳｉＯ2 膜３３を除去した。この状態を示したものが図５（ｂ）であり、最終的な電極構造を示している。なお、ｎ型炭化珪素基板に対するオーミック電極としては第１の実施例と同様にＮｉ膜２１（厚さ１μｍ）を用いている。
【００１７】上記実施例２および同３は本発明の実施例である電極形成方法の単なる例示に過ぎず、上記のＰｔやＳｉＯ2 の代わりに、ＡｕやＷ、窒化珪素などを用いることも可能である。また、炭化珪素半導体についても上記実施例ではｐ型のものについてのみ述べたが、本発明の炭化珪素半導体はｐ型のものに限られるものではなく、ｎ型あるいはｉ層と呼ばれる真性状態にも適用できるものとする。
【００１８】（実施例４）本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図６は本発明の実施例である炭化珪素を用いた発光素子の構造を示した図である。この発光素子はｎ型の炭化珪素基板１１の一主面上にＮを１×１０18ｃｍ-3およびＡｌを１×１０16ｃｍ-3添加したｎ型炭化珪素層１２をエピタキシャル成長させ、更にその上にＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加したｐ型の炭化珪素層１３を同じくエピタキシャル成長させて作製したものである。この素子の電極は、ｎ側にＮｉ電極２１を真空蒸着した。またｐ側には本発明に係るＰｔ電極４１を蒸着した。この時、Ａｌをｐ型炭化珪素層に対する電極とした従来例と比較して、外部量子効率が約５倍増加した。また、電極による接触抵抗もＡｌ電極の場合と比較して、約１／１０に低下した。
【００１９】以上の実施例では、ＳｉＣを用いた発光素子について説明したが、このＳｉＣにかえて緑〜青色以上の短波長素子に使用する立方晶ＢＮやダイヤモンド半導体材料を使用しても良い。なぜならば、以上述べてきたような電極金属の熱処理時における球形化といった問題点は、炭化珪素に限らず立方晶の窒化硼素（ＢＮ）半導体やダイヤモンドを用いた半導体素子においても生じるからである。本発明はこれらの材料系においても有効である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ｐｎ接合型炭化珪素発光素子中のｐ型炭化珪素に対して、熱処理工程時において電極金属をｐ型層中に拡散させず、そのためｐ型層の吸収係数を増加させることのない電極を形成することができるので、外部量子効率の高い発光素子を作製することができる。
【００２１】また、ｐ型の炭化珪素に対して消失しないとともに熱処理工程によって球形化しない良好な電極を形成することができる。従って、斯る電極に対するボンディングを容易に行なうことができる。
【００２２】さらに、本発明により、より高温で熱処理することができるため一層低抵抗の電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る発光素子の断面図
【図２】 （ａ），（ｂ）は本発明の第２実施例に係る発光素子の製造工程を説明するためのいずれも断面図
【図３】 本発明の第２実施例に係る発光素子の断面図
【図４】 （ａ），（ｂ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の製造工程の一部を説明するためのいずれも断面図
【図５】 （ａ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の製造工程の一部を説明するための断面図、（ｂ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の断面図
【図６】 本発明の第４実施例に係る発光素子の断面図
【図７】 従来例の発光素子の断面図
【符号の説明】
１１ Ｎを含んだｎ型炭化珪素基板
１２ Ｎ、Ａｌを添加したｎ型炭化珪素層
１３ Ａｌを添加したｐ型炭化珪素層
２１ ｎ側（Ｎｉ）電極
２２ ｐ側金属化合物（Ａｌ−Ｐｔ）電極
３１ａ、３１ｂ Ｔｉ膜
３２ Ｓｉ−Ａｌ膜
３３ ＳｉＯ2 膜
４１ ｐ側（Ｐｔ）電極
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置に係り、特にそのオーミック電極の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は熱的・化学的に非常に安定であり、またエネルギーギャップが２．７ｅＶ以上あるため、耐環境素子用材料および短波長発光素子用材料として注目されている。この炭化珪素にはさまざまな結晶構造が存在する。このうち六方晶系の炭化珪素は、エネルギーギャップが２．８６ｅＶあり、またｐｎ接合が比較的容易に作製できるため、青色発光素子用材料として研究および素子の試作が行なわれている。
【０００３】このような炭化珪素中でｐ型炭化珪素層に対するオーミック電極としては、特開昭６４−０２０６１６号、特開昭１−２６８１２１号等に記載されている単一金属のＡｌ、Ａｌ合金のＡｌ−Ｓｉが多く用いられている。。次に、炭化珪素で構成される青色発光素子の一例の構造を図７に断面図で示す。図７の発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板１１上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3夫々添加しエピタキシャル成長により形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し前記ｎ型炭化珪素層１２と同様のエピタキシャル成長により形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に電子ビーム蒸着によりＮｉを膜厚５０００オングストローム（以下オングストロームをＡと略記する）に形成されたｎ側電極２１と、前記ｐ型炭化珪素層１３に電子ビーム蒸着によりＡｌを膜厚３０００Ａに形成されたｐ側電極１０１を備えた構造である。叙上の半導体素子におけるオーミック電極形成プロセスは、炭化珪素素子に限らず電極膜を表面に形成した後、通常の熱処理が施される。この熱処理工程は炭化珪素素子においても例外ではなく、Ａｌをｐ型炭化珪素層上に積層したのち、オーミック電極化するために熱処理を施すものである。そこで、これらの金属を用いて我々が鋭意検討したところ、Ａｌのみでは熱処理工程においてＡｌが炭化珪素中に拡散し表面にＡｌが残存しないという結果を得た。また、Ａｌ−Ｓｉを用いた場合には、電極が表面に残存しないということはなかったものの、このＡｌ−Ｓｉの融点はＡｌの融点よりも低いため、熱処理工程時に自己の凝縮能力によって電極が球形化してしまい、ワイヤーボンディングが困難になり、それ以後の製品製造工程に大きな障害となっていた。炭化珪素発光素子におけるこのような電極金属膜の球形化の対策として例えば、前記特開昭６４−２０６１６号に記載されているように、高濃度層を形成した上に金属を積層し低温で熱処理を施すという方策がある。しかしこのような手法では、表面近傍の高濃度層が発光素子において吸収層となり、外部量子効率の低下する原因となっていた。また、他の半導体材料、例えばＧａＡｓなどにおいても熱処理時における電極金属の球形化という問題点が生じていたが、これらの材料系に対しては電極金属の変更、または熱処理温度の低温化といった対策で問題の解決が図られていた。しかしながら炭化珪素半導体においては、その熱的・化学安定性のために他の材料系で用いられてきたかかる対策が効果を示さず、オーミック電極を形成する上で大きな問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体素子では、電極用に形成された金属膜をオーミック電極とするための熱処理工程において、ｐ型炭化珪素層中に拡散することによって表面から消失したり、用いた金属間化合物電極の融点が低いため電極が球形化するという問題点があった。
【０００５】本発明は叙上の問題点に鑑み、オーミック電極構成の熱処理工程によって消失、球形化などを生じない電極構造を有する光半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、ｐ型炭化珪素層に対する電極材料として以下に述べる構造を提供する。
【０００７】本発明に係る光半導体装置の第一は、IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、このｐ型領域に隣接して形成され、III族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点より高いＰｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂの中から選ばれた一つの金属で構成された金属間化合物でなるオーミック電極とを具備することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】次に本発明に係る光半導体装置の第二は、IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、熱処理によって前記ｐ型領域とオーミック接続する金属膜と、この金属膜に積層して形成され融点が前記熱処理温度以上の膜とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に係る光半導体装置は、発明者が案出した多種の金属間化合物、またはオーミック電極体を用いた改良構造の電極を備えてなる。すなわち、前提として電極金属にIII 族金属を含むものを用いており、これがｐ型炭化珪素中に拡散した場合にはアクセプタとなり電極の接触抵抗を下げる働きをする。また、このIII 族金属との金属間化合物の融点が元のIII 族金属の融点以上であるために球形化しにくく、さらにIII 族金属の拡散をするとともにIII 族金属が仮に拡散してしまっても他方の金属が表面に残っているため電極が消失することもない。次に、半導体素子上に積層した金属膜に熱処理を施し形成される電極の構成に、その上層に熱処理時の温度を超える金属層を用いることにより、該熱処理による球形化を防止する。これにより半導体素子に施されるワイヤボンディング工程を容易にするとともに半導体装置の品質向上がはかられる。
【００１０】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
【００１１】図１に断面図で示す一実施例の発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板１１上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3添加し形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に電子ビーム蒸着によりＮｉを膜厚５０００オングストローム（以下、オングストロームをＡと略記する）に形成されたｎ側電極２１と前記ｐ型炭化珪素層１３に電子ビーム蒸着により膜厚３０００Ａに形成されたＰｔを２０％含むＡｌで形成された金属間化合物のｐ側電極２２を備えた構造である。
【００１２】上記実施例の電極は電子ビーム蒸着法によって蒸着し、膜厚は従来例と同じく３０００Ａである。これら二つの素子構造に対して、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気の中で９００〜１２００℃、例えば１０００℃で約５分間熱処理を施した。この熱処理によって、従来例であるＡｌ電極はｐ型炭化珪素層中に拡散し表面には電極が残らなかった。一方、本発明の上記実施例のＡｌとＰｔとの金属間化合物のｐ側電極２２は球形化も起こさずに表面に残り、かつ良好なオーミック電極となった。
【００１３】（実施例２）本実施例はオーミック電極の形成の熱処理工程での球形化を防止するために、最上層にオーミック電極膜よりも高い融点の金属膜を積層したものである。図に断面図で示す発光素子は、Ｎを１×１０18ｃｍ-3含んだｎ型炭化珪素基板１１と、この炭化珪素基板上にＮを１×１０18ｃｍ-3、Ａｌを１×１０16ｃｍ-3添加し形成されたｎ型炭化珪素層１２と、このｎ型炭化珪素層１２に積層しＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加し形成されたｐ型炭化珪素層１３と、前記炭化珪素基板１１に膜厚５０００オングストローム（以下、オングストロームをＡと略記する）に形成されたＮｉ電極２１と前記ｐ型炭化珪素層１３にＡｌ膜２３とこれに積層形成されたＰｔ膜２４からなるオーミック電極２５を備えた構造である。
【００１４】次に、上記炭化珪素発光素子の製造方法につき、図２（ａ），（ｂ）および図３を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型炭化珪素基板１１を用意し、該ｎ型炭化珪素基板１１の一主面上に、ｎ型炭化珪素層１２およびｐ型炭化珪素層１３を周知のＬＰＥ法、ＣＶＤ法等を用いて順次エピタキシャル成長させる。かかる後、図２（ｂ）に示すように、ｐ型炭化珪素層上にＡｌ膜２３（厚さ２μｍ）およびｎ型炭化珪素基板上にＮｉ膜２１（厚さ１μｍ）をそれぞれ真空蒸着する。その後、図３に示すようにＡｌ膜２３上にＰｔ膜２４（融点１７６９℃、厚さ１０００Ａ）を積層し、両面の電極をウエットエッチングなどで整形する。ここで、上記Ｐｔ膜２４が本発明の特徴とするところである。そしてこの積層電極２３および２４を、９００〜１２００℃例えば１０００℃で約５分熱処理を施し、ｐ型炭化珪素層に対するオーミック電極とする。この時、Ｐｔ膜２４が存在しなれけば、先の１０００℃の熱処理を施した際にＡｌ膜は球形化してしまう。然る後、Ｐｔ膜２４を除去してもよいし、またはそのままＰｔ膜の存在する状態で次工程のボンディング工程に進めることができる。
【００１５】（実施例３）この実施例は、オーミック電極形成の熱処理工程での球形化を防止するために、電極膜の露出部をＳｉＯ2 膜で被覆して熱処理を施すことを特徴とする。
【００１６】図４および図５に本発明の実施例に係る炭化珪素発光素子の工程別断面図を示す。本発光素子の基本構造は図４（ａ）に示すようにｎ型炭化珪素基板１１の一主面上に順次エピタキシャル成長させたｎ型炭化珪素層１２およびｐ型炭化珪素層１３より成る。このｐ型炭化珪素層１３に対するオーミック電極の材料として、図４（ｂ）に示すように第１のＴｉ膜３１ａおよび第２のＴｉ３１ｂ（厚さ各５００Ａ）に挟まれたＡｌ−Ｓｉ膜３２（Ｓｉ／Ａｌ＝１５％、厚さ３０００Ａ）を電極材料として形成した。さらにこの電極の露出面、特に上面に本発明の主眼である球形化防止用のキャップ層としてＳｉＯ2 膜３３（融点１６００℃、厚さ２μｍ）を積層形成した。この状態を示したものが図５（ａ）である。これらを１０００℃の温度で約５分間熱処理しオーミック電極とした。この熱処理の後、弗化アンモニウム水溶液を用いてＳｉＯ2 膜３３を除去した。この状態を示したものが図５（ｂ）であり、最終的な電極構造を示している。なお、ｎ型炭化珪素基板に対するオーミック電極としては第１の実施例と同様にＮｉ膜２１（厚さ１μｍ）を用いている。
【００１７】上記実施例２および同３は本発明の実施例である電極形成方法の単なる例示に過ぎず、上記のＰｔやＳｉＯ2 の代わりに、ＡｕやＷ、窒化珪素などを用いることも可能である。また、炭化珪素半導体についても上記実施例ではｐ型のものについてのみ述べたが、本発明の炭化珪素半導体はｐ型のものに限られるものではなく、ｎ型あるいはｉ層と呼ばれる真性状態にも適用できるものとする。
【００１８】（実施例４）本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図６は本発明の実施例である炭化珪素を用いた発光素子の構造を示した図である。この発光素子はｎ型の炭化珪素基板１１の一主面上にＮを１×１０18ｃｍ-3およびＡｌを１×１０16ｃｍ-3添加したｎ型炭化珪素層１２をエピタキシャル成長させ、更にその上にＡｌを１×１０18ｃｍ-3添加したｐ型の炭化珪素層１３を同じくエピタキシャル成長させて作製したものである。この素子の電極は、ｎ側にＮｉ電極２１を真空蒸着した。またｐ側には本発明に係るＰｔ電極４１を蒸着した。この時、Ａｌをｐ型炭化珪素層に対する電極とした従来例と比較して、外部量子効率が約５倍増加した。また、電極による接触抵抗もＡｌ電極の場合と比較して、約１／１０に低下した。
【００１９】以上の実施例では、ＳｉＣを用いた発光素子について説明したが、このＳｉＣにかえて緑〜青色以上の短波長素子に使用する立方晶ＢＮやダイヤモンド半導体材料を使用しても良い。なぜならば、以上述べてきたような電極金属の熱処理時における球形化といった問題点は、炭化珪素に限らず立方晶の窒化硼素（ＢＮ）半導体やダイヤモンドを用いた半導体素子においても生じるからである。本発明はこれらの材料系においても有効である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ｐｎ接合型炭化珪素発光素子中のｐ型炭化珪素に対して、熱処理工程時において電極金属をｐ型層中に拡散させず、そのためｐ型層の吸収係数を増加させることのない電極を形成することができるので、外部量子効率の高い発光素子を作製することができる。
【００２１】また、ｐ型の炭化珪素に対して消失しないとともに熱処理工程によって球形化しない良好な電極を形成することができる。従って、斯る電極に対するボンディングを容易に行なうことができる。
【００２２】さらに、本発明により、より高温で熱処理することができるため一層低抵抗の電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る発光素子の断面図
【図２】 （ａ），（ｂ）は本発明の第２実施例に係る発光素子の製造工程を説明するためのいずれも断面図
【図３】 本発明の第２実施例に係る発光素子の断面図
【図４】 （ａ），（ｂ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の製造工程の一部を説明するためのいずれも断面図
【図５】 （ａ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の製造工程の一部を説明するための断面図、（ｂ）は本発明の第３実施例に係る発光素子の断面図
【図６】 本発明の第４実施例に係る発光素子の断面図
【図７】 従来例の発光素子の断面図
【符号の説明】
１１ Ｎを含んだｎ型炭化珪素基板
１２ Ｎ、Ａｌを添加したｎ型炭化珪素層
１３ Ａｌを添加したｐ型炭化珪素層
２１ ｎ側（Ｎｉ）電極
２２ ｐ側金属化合物（Ａｌ−Ｐｔ）電極
３１ａ、３１ｂ Ｔｉ膜
３２ Ｓｉ−Ａｌ膜
３３ ＳｉＯ2 膜
４１ ｐ側（Ｐｔ）電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】 IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、このｐ型領域に隣接して形成され、III 族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点より高いＰｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂの中から選ばれた一つの金属で構成された金属間化合物でなるオーミック電極とを具備することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】 IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、熱処理によって前記ｐ型領域とオーミック接続する金属膜と、この金属膜に積層して形成され融点が前記熱処理温度以上の膜とを具備したことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１】 IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、このｐ型領域に隣接して形成され、III 族金属との金属間化合物の融点が該III 族金属の融点より高いＰｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂの中から選ばれた一つの金属で構成された金属間化合物でなるオーミック電極とを具備することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】 IV族元素または立方晶ＢＮの光半導体素子のｐ型領域と、熱処理によって前記ｐ型領域とオーミック接続する金属膜と、この金属膜に積層して形成され融点が前記熱処理温度以上の膜とを具備したことを特徴とする光半導体装置。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平５−６３２３７
【公開日】平成５年（１９９３）３月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２１９１００
【出願日】平成３年（１９９１）８月３０日
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成５年（１９９３）３月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）８月３０日
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
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