氮化镓系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的制造方法，该半导体器件具有形成在具有第一和第二主表面的衬底的第一主表面之上、含有ｎ型氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层和ｐ型氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层的半导体叠层结构，其中，所述制造方法包括下列步骤：形成所述半导体叠层结构的步骤；第二电极材料形成步骤，用于在所述ｐ型半导体层上形成包含从铬、镍、金、钛、铂构成的一组材料中选出的至少两种材料的电极材料；以及热处理退火步骤，通过对所述第二电极材料和所述半导体叠层结构进行热处理，降低第二电极的接触电阻。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有欧姆电极的氮化镓III-V族化合物半导体器件的制造方法。
技术介绍
近年来，采用GaN、GaAlN、InGaN、InAlGaN等氮化镓系III-V族化合物半导体材料的发光器件备受关注。这类发光器件通常具有在衬底上将n型氮化镓系化合物半导体层与掺p型掺杂剂的氮化镓系化合物半导体层叠层的结构。已往，掺p型掺杂剂的氮化镓III-V族化合物半导体层仍是高阻i型，因而，已有的器件就是所谓的MIS结构。最近，将高阻i型层转化为低阻p型层的技术，例如已被特开平2-257676号、特开平3-218325号以及特开平5-183189号所揭示，由此可以制造出p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件。但是，为了实现此类p-n结型氮化镓化合物半导体器件，在p型层和/或n型层上形成与之接触的电极方面尚存在各种问题。现在，因受制造方面的制约，在p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件化合物半导体层内的最上层具有p型化合物半导体层。另外，作为此类器件的衬底，一般使用透明的蓝宝石衬底。与其它半导体发光器件中使用的GaAs、GaAlP等半导体衬底不同，因蓝宝石是绝缘的，为给化合物半导体层施加预定的电流使器件执行其发光机能，不能把电极直接固定在衬底本身上。p电极和n电极必须各自与p型化合物半导体层和n型化合物导体层形成直接接触。为保证向整个p型化合物半导体层施加均匀电流，以便得到来自器件的均匀发光，须将p型层基本上全面覆盖地形成p电极。但是，因为已有p电极是不透光的，为避免所发的光被p型电极衰减，外部量子效率变坏，不能从与形成p型化合物半导体层和n型化合物半导体层的衬底相反的一侧观察已有发光器件的发光。但是，对于此类已有化合物半导体发光器件固定在引线架上的情况，为使未形成化合物半导体层的衬底面朝上，必须将p电极和n电极朝下安装于2个引线架上。即，必须将一个半导体芯片横跨安装于2个引线架上。此时，为了避免p型化合物半导体层与n型化合物半导体层的电短路，必须确保2个引线架有一定间隔，自然而然地不得不把半导体的一个芯片尺寸加大到1mm2以上。因而，以已有的器件结构而论，由一枚晶片所得到的芯片数目必然减少。另外，2个引线架还需要非常精密的位置配合，并需要氮化镓系化合物半导体的精细的腐蚀技术。其次，就n电极而论，如上所述，为实现p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件，是最近提出的课题。在已有的MIS型结构的发光器件中，因为关键是利用电极与高阻的i型层的肖特基势垒，几乎未对n电极给予关注。作为已有MIS构造的氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件的n电极材料，例如已被特开昭55-9442号披露的铝或铝合金。另外也往往使用铟。由此可见，不管用铝或铟均难以得到与n型氮化镓系III-V族化合物半导体层十分满意的欧姆接触，还有，发觉由于退火使电极变质而容易失去导电性。总而言之，已往尚没有达到与氮化镓系III-V族化合物半导体层十分满意的欧姆接触的电极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种设有与氮化镓系III-V族化合物半导体层形成欧姆接触电极的氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件的制造方法。本专利技术提供了一种氮化镓系III-V族化合物半导体器件的制造方法，该半导体器件具有形成在具有第一和第二主表面的衬底的第一主表面之上、含有n型氮化镓系III-V族化合物半导体层和p型氮化镓系III-V族化合物半导体层的半导体叠层结构，其中，所述制造方法包括下列步骤形成所述半导体叠层结构的步骤；第二电极材料形成步骤，用于在所述p型半导体层上形成包含从铬、镍、金、钛、铂构成的一组材料中选出的至少两种材料的电极材料；以及热处理退火步骤，通过对所述第二电极材料和所述半导体叠层结构进行热处理，降低第二电极的接触电阻。本专利技术提供的另一种氮化镓系III-V族化合物半导体器件的制造方法包括下列步骤形成所述半导体叠层结构的步骤；在所述p型半导体层上形成第二电极的第二电极形成步骤；以及热处理步骤，通过对所述叠层结构和所述第二电极进行热处理，在降低所述第二电极的接触电阻的同时降低所述p型半导体层的电阻率和/或增大载流子浓度。本专利技术还提供了一种氮化镓系III-V族化合物半导体器件的制造方法，所述制造方法包括下列步骤形成所述半导体叠层结构的步骤；在所述p型半导体层上形成第二电极的电极形成步骤；以及热处理步骤，通过对所述第二电极和所述p型氮半导体层进行热处理，在使第二电极具有透光性的同时，降低所述p型半导体的电阻率和/或增大载流子浓度。附图说明图1是表示将本专利技术的第一实施方案的发光器件安装在引线架上的状态示意断面图；图2是表示本专利技术的p电极的电流-电压特性曲线图(图中X轴的1刻度为0.5V，Y轴的1刻度为0.2mA)； 图3是本专利技术第2实施方案的发光器件的平面图；图4是沿图3的IV-IV线的断面图；图5是表示本专利技术的第2实施方案的一个变形例的斜视图；图6是表示本专利技术第3实施方案的发光器件的断面图；图7是表示本专利技术第3方案的第1变形例的断面图；图8是表示本专利技术第3方案的第2变形例的断面图；图9是表示本专利技术第3方案的第3变形例的平面图；图10是表示本专利技术第4实施方案的半导体发光器件的断面图；图11A～图11D是与比较例一起表示本专利技术的各种不同的n电极的电流-电压特性曲线图(图中X轴1刻度为0.5V、Y轴1刻度为50μA)；图12A～图12D是表示本专利技术的另一些n电极与比较例相比的电流-电压特性曲线图(图中X轴1刻度为0.5V、Y轴1刻度为50μA)；图13A～图13D是与比较例一起表示本专利技术各种不同的n电极的电流-电压特性曲线图(图中X轴1刻度为0.5V、Y轴1刻度为50μA)；图14A～图14D是与比较例一起表示本专利技术的另一些不同的n电极的电流-电压特性曲线图(图中X轴1刻度为0.5V、Y轴1刻度为50μA)；图15是说明n电极粘结试验的图；图16是表示本专利技术第5实施方案的半导体发光器件的一部分断面图；以及图17A～图17D是与比较例一起表示本专利技术第5实施方案的各种不同的n电极的电流-电压特性曲线图(图中X轴1刻度为0.5V、Y轴1刻度为50μA)。具体实施例方式关于本专利技术，氮化镓系III-V族化合物半导体是指诸如GaN、GaAlN、InGaN、InAlGaN之类的包括镓在内的周期表第III族元素的氮化物半导体。这些化合物半导体可用化学式InxAlyGa1-x-yN 表示，其中0≤X≤1、0≤Y≤1 X+Y≤1。另外，在本专利技术中，所谓欧姆接触采用的是半导体领域中通常的含意。在本专利技术中，所谓电极的透光性是指从氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件发出的光有1％以上透过电极，并非意味着电极必须是无色透明的。透光性电极通常要使从氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件发出的光透过20～40％或更多。还有，在本专利技术中，金属材料为含2种以上金属的情况，将2种以上的金属预先合金化也可以，将各金属层层叠起来也行。在金属材料为含2种以上的金属的情况下，对各种金属虽无特别的限制，最好所含的各种金属至少为0.1原子％。以下，参照附图对本专利技术加以详细说明。在所有的图中，同一部位用同一标号表示。图1示意地表示本专利技术第1实施方案的氮化镓系III-V族本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件的制造方法，该半导体器件具有形成在具有第一和第二主表面的衬底的第一主表面之上、含有ｎ型氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层和ｐ型氮化镓系Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体层的半导体叠层结构，其中，所述制造方法包括下列步骤：　　形成所述半导体叠层结构的步骤；第二电极材料形成步骤，用于在所述ｐ型半导体层上形成包含从铬、镍、金、钛、铂构成的一组材料中选出的至少两种材料的电极材料；以及热处理退火步骤，通过对所述第二电极材料和所述半导体叠层结构进行热 处理，降低第二电极的接触电阻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村修二，山田孝夫，妹尾雅之，山田元量，板东完治，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]