半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种包含ｎ型氮化镓基化合物半导体和与所述半导体进行欧姆接触的新型电极的半导体元件。本发明专利技术的半导体元件具有ｎ型氮化镓基化合物半导体和形成与所述半导体的欧姆接触的电极，其中所述电极具有将要与所述半导体接触的ＴｉＷ合金层。根据优选实施例，上述电极也可以用作接触电极。根据优选实施例，上述电极具有优异的热阻。此外，还提出了所述半导体元件的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，所述半导体元件包括n 型氮化镓基化合物半导体和与所述半导体进行欧姆接触的电极。
技术介绍
氮化镓基化合物半导体(在下文中也称作GaN基半导体)是一种 通过以下化学式表示的in族氮化物构成的化合物半导体 AlJnbGa卜a-bN((Ka^1, (Kb^l, (Ka+b^l)，所述GaN基半导体由具有诸如GaN、 InGaN、 AlGaN、 AlInGaN、 A1N、 InN等之类的这些化合物作为示例。在上述化学式的化合物半导体中， 将一部分in族元素用B (硼)、Tl (铊)等来代替、将一部分N (氮) 用P (磷)、As (砷)、Sb (锑)、Bi (铋)等来代替的化合物也包含在GaN 基半导体中。近年来，发射具有从绿光到紫外光波长的光的诸如发光二极管 (LED)、激光二极管(LD)等之类的GaN基半导体发光元件已经实践并 且引起了注意.该发光元件具有通过将n型GaN基半导体和p型GaN基半 导体连接形成的pn结二极管结构作为基本机构。简单地说，根据发光元 件的发光机制，当注入到n型GaN基半导体中的电子和注入到p型GaN 基半导体中的正空穴在pn结及其附近再次接合失去能量时，发射出与所 述能量相对应的光。在这种元件中，将与n型GaN基半导体进行欧姆接 触的电极(在下文中也称作n型欧姆电极)用于将电极有效地注入到 n型GaN基半导体中。在LED中， 一般采用其中n型欧姆电极也用作接 触电极的结构。接触电极是一种将用于元件和元件的外部电极电连接的 接合引线、焊料等所接合的电极。要求接触电极表现出与接合引线(例 如Au线)或焊料(例如Au-Sn共溶体)良好的接合性。当接合性较弱时，可能会在芯片安装工艺中出现缺陷。传统地，己经使用Al (铝)单层膜或其中将铝层层压到Ti (钛) 层上的多层膜作为n型欧姆电极(JP-A-7-45867， USP 5， 563, 422)。然 而，因为这些电极主要由铝层构成，他们表现出较低的热阻，例如当施 加热处理时可能易于变形。这是由以下事实引起的铝具有较低熔点， 因为与GaN基半导体等相比铝的热膨胀系数相当大，热应力易于发展到 电极内部。此外，当使用这些电极作为接触电极时，在铝的表面上形成 氧化膜，这使通过Au-Sn共熔体焊料退化了 Au线的接合性和润湿性。因 此，在芯片安装过程中产量倾向于较低。为了解决该问题，已经建议了 一种电极(JP A-7-221103， USP 5,563,422)，其中在由具有相当高熔点 的金属构成的层处的Al层上层压了 Au层。然而，该电极也要求在约400 t:的温度下的热处理以减小接触电阻，因为该电极在Al层处与n型GaN 基半导体接触。热处理使电极表面粗糙，并且可能退化与接合线或焊料 的接合性。该电极与难以生产具有良好可再现性的相同性质的问题相关 联，因为由于热应力导致的Al和Au的扩散状态影响热处理之后与n型 GaN基半导体的接触电阻。作为不含Al的n型欧姆电极，JP-A-11-8410公开了提供通过层压 TiW合金层、Ge (锗)层和Rh (铑)层并且通过对层压进行热处理而获 得的n型欧姆电极。通过与n型GaN基半导体的电极形成良好欧姆接触 的原理是不清楚的。然而，因为与这三个金属层的层压顺序无关地形成 良好的欧姆接触，假定由包括全部三种金属层的化学反应产生的产品起 某种作用。由此期望除非在将这三层层压的调节下并且严格地控制控制 在电极形成时随后的热处理的条件，否则不能稳定所获得电极的性质。 因此，认为使用该电极的半导体元件不适用于大规模生产。
技术实现思路
考虑到这种情况已经实现了本专利技术，并且旨在提供包括新型欧姆电 极的半导体元件，所述欧姆电极与n型GaN基半导体形成良好的欧姆接 触。本专利技术还旨在提供一种包括n型欧姆电极的半导体元件，优选地， 可以所述n型欧姆电极作为接触电极。此外，本专利技术旨在提供一种包括热阻优异的n型欧姆电极的半导体元件。此外，本专利技术旨在提供一种上 述半导体元件的生产方法。 本专利技术的特征如下。(1) 包括n型氮化镓基化合物半导体的半导体元件，以及与所述 半导体欧姆接触的电极，其中所述电极具有与所述半导体接触的TiW合 金层。(2) 以上(1)的半导体元件，其中所述TiW合金层具有小于等于 70wt。/。的Ti浓度。(3) 以上(2)的半导体元件，其中所述TiW合金层具有小于等于 40wty。的Ti浓度。(4) 以上(3)的半导体元件，其中所述TiW合金层具有小于等于 8wt96的Ti浓度。(5) 以上(1) 一 (4)任一个的半导体元件，其中所述TiW合金 层具有大于等于4wt。/。的Ti浓度。(6) 以上(1)的半导体元件，其中沿TiW合金层的厚度方向，所 述TiW合金层的W-Ti成分比实质上恒定。(7) 以上(l)的半导体元件，其中通过使用Ti含量小于等于90wt% 的Ti-W耙进行溅射来形成TiW合金层。(8) 以上(1)的半导体元件，其中通过使用Ti含量为10wt9&的 Ti-W耙进行溅射来形成TiW合金层。(9) 以上(4)或(8)的半导体元件，其中所述电极是热处理过的。(10) 以上(1)至(9)的任一个的半导体元件，其中所述电极具 有在TiW合金层上层压的金属层。(11) 以上(10)的半导体元件，其中所述金属层包括Au层。(12) 以上(11)的半导体元件，其中所述层包括在上述TiW合金 层上直接层压的金层。(13) 以上(11)的半导体元件，其中所述金属层由Au的单层构 成，或者由具有Au层作为顶层的层压叠片构成。(14) 以上(11)的半导体元件，其中所述金属层只包括具有与Au 相同熔点或比Au更高熔点的金属。(15) 以上(10)的半导体元件，其中所述金属层不含Rh。(16) 以上(1)至(15)任一个的半导体元件，其中电极表面具 有小于等于0. 02微米的算术平均粗糙度Ra。(17) 用于生产半导体元件的方法，所述方法包括形成TiW合金 层作为n型氮化镓基化合物半导体的表面上的电极的一部分的步骤。(18) 以上(17)的生产方法，其中通过使用Ti-W靶进行溅射来 形成TiW合金层。(19) 以上(18)的生产方法，其中所述TiW合金层具有小于等于 70wt。/。的Ti浓度。(20) 以上(18)的生产方法，所述方法还包括对TiW合金层进 行热处理的步骤。在本专利技术中，所述TiW合金实质上只由Ti和W (钨)组成。根据本 专利技术，可以获得包括n型欧姆电极的半导体元件，所述n型欧姆电极形 成与n型GaN基半导体的良好欧姆接触。根据本专利技术的优选实施例，可 以获得包括n型欧姆电极的半导体元件，优选地使用所述n型欧姆电极 作为接触电极。根据本专利技术的优选实施例，可以获得包括热阻较好的n 型欧姆电极的半导体元件。附图说明图1是本专利技术实施例氮化镓基化合物半导体元件的结构的示意图， 图1 (a)是顶视图，以及图1 (b)是沿图1 (a)的X-Y线得到的剖面 图。图2示出了差分干涉显微镜的电极表面的观察图像。图3示出了通过俄歇电子谱沿电极方向的成分分析结果。图4示出了通过差分干涉显微镜的电极表面的观察图像。图5示出了通过差分干涉显微镜的电极表面的观察图像。图6示出了通过俄歇电极谱沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，包括ｎ型氮化镓基化合物半导体的半导体元件，以及与所述半导体欧姆接触的电极，其中所述电极具有与所述半导体接触的ＴｉＷ合金层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-4-8 112610/2005;JP 2006-2-8 031741/20061.一种半导体元件，包括n型氮化镓基化合物半导体的半导体元件，以及与所述半导体欧姆接触的电极，其中所述电极具有与所述半导体接触的TiW合金层。2. 根据权利要求1所述的半导体元件，其中所述TiW合金层具有 小于等于70wt9&的Ti浓度。3. 根据权利要求2所述的半导体元件，其中所述TiW合金层具有 小于等于40wty。的Ti浓度。4. 根据权利要求3所述的半导体元件，其中所述TiW合金层具有 小于等于8wt9&的Ti浓度。5. 根据权利要求1至4任一项所述的半导体元件，其中所述TiW 合金层具有大于等于4wty。的Ti浓度。6. 根据权利要求1所述的半导体元件，其中沿TiW合金层的厚度 方向，所述TiW合金层的W-Ti成分比实质上恒定。7. 根据权利要求1所述的半导体元件，其中通过使用Ti含量小于 等于90wty。的Ti-W耙进行溅射来形成TiW合金层。8. 根据权利要求7所述的半导体元件，其中通过使用Ti含量为 10wt。/。的Ti-W耙进行溅射来形成TiW合金层。9. 根据权利要求4或8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高野刚志，城市隆秀，冈川广明，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]