氮化物系半导体元件制造技术

本发明专利技术提供一种氮化物系半导体元件，它具有由纤锌矿结构的ｎ型氮化物系半导体层和氮化物系半导体基板中的任一个构成的第１半导体层和在该第１半导体层的背面上形成的ｎ侧电极，所述ｎ侧电极与第１半导体层之间的接触电阻在０．０５Ωｃｍ↑［２］以下。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物系半导体元件及其制造方法，尤其是涉及带电极的氮化物系半导体及其制造方法。近年来，人们对利用氮化物系半导体激光元件作为下一代大容量光盘光源寄予希望，开发工作很活跃。通常，用绝缘性蓝宝石基板制造氮化物系半导体激光元件。但是，在蓝宝石基板上形成氮化物系半导体层时，由于蓝宝石基板和氮化物半导体层之间的晶格常数相差较大，所以在氮化物系半导体层内，会产生起因于晶格常数之差的大量晶体缺陷(位移)这一不良现象。其结果，导致氮化物系半导体激光元件的特性下降。因此，有一种方案是，采用与氮化物系半导体层的晶格常数差异小的GaN基板等氮化物系半导体基板。图7是用n型GaN基板形成的以往的氮化物系半导体激光元件的截面图。参照图7，在以往的氮化物系半导体激光元件的制造工艺中，为了提高在n型GaN基板101上成长的氮化物系半导体层(102～110)的结晶性，氮化物半导体层(102～110)在具有纤锌矿结构的n型GaN基板1的Ga面〔(HKLM)面M是正整数〕上成长。另外，在具有纤锌矿结构的n型GaN基板101的氮面((HKL-M)面M是正整数)用作背面的同时，在该n型GaN基板101背面上形成n侧电极112。下面详细说明以往的氮化物系半导体激光元件的制造工艺。如图7所示，在厚约300μm～500μm的n型GaN基板101的上表面(Ga面)上，用MOCVD法(金属有机气相沉积法)等依次形成以下各层厚约3μm的由n型GaN构成的n型层102，厚约10nm的由n型In0.05Ga0.05N构成的缓冲层103，厚约400nm的由n型Al0.05Ga0.95N构成的n型覆层104，厚约70nm的由n型GaN构成的光导层105，具有MQW(Multiple Quantum Well多量子阱)结构的MQW活性层106，厚约200nm的由p型Al0.2Ga0.8N构成的p型层107，厚约70nm的由p型GaN构成的p型光导层108，厚约400nm的由p型Al0.05Ga0.95N构成的p型覆层109，厚约100nm的由p型GaN构成的p型接触层110。接着，在p型接触层110上表面上的指定区域形成p侧电极111。研磨n型GaN基板101背面，使n型GaN基板101达到规定厚度(约100μm)后，在n型GaN基板101背面(氮面)上形成n侧电极112。最后，劈开n型GaN基板101及层102～110，将元件分离，形成共振器端面。由此完成图7所示的以往的氮化物系半导体激光元件。在图7所示的以往的氮化物系半导体激光元件中，因为n型GaN基板101的硬度非常大，所以，难以通过劈开而很好地将元件分离和形成共振器端面。为了解决这一问题，有人提出过，在劈开工序之前，对n型GaN基板背面进行机械研磨，减小GaN基板背面的凹凸度，由此很好地将元件分离和形成共振器端面。这些方法记载于日本特许公开公报2002-26438号中。但是，用上述日本特许公开公报2002-26438号中记载的方法对n型GaN基板背面进行机械研磨时，n型GaN基板背面附近会产生应力。由此产生的问题是，在n型GaN基板背面近旁会产生裂纹等微细晶体缺陷。其结果，导致n型GaN基板与形成于n型GaN基板背面(氮面)的n侧电极之间的接触电阻增加。另外，因为n型GaN基板氮面容易被氧化，这也会引起与形成于n型GaN基板背面(氮面)的n侧电极之间的接触电阻增加这一问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是，提供一种能降低氮化物系半导体基板等的背面与电极的接触电阻的氮化物系半导体元件的制造方法。本专利技术的另一个目的是，在上述氮化物系半导体元件的制造方法中，减少氮化物系半导体基板等的背面近旁的晶体缺陷。本专利技术的还有一个目的是，提供一种能降低氮化物系半导体基板等的背面与电极的接触电阻的氮化物系半导体元件。为了达到上述目的，作为本专利技术第1方面的氮化物系半导体元件的制造方法具有如下工序对由具有纤锌矿结构的n型氮化物系半导体层及氮化物系半导体基板中的任一个构成的第1半导体层背面进行浸蚀的工序和随后在浸蚀过的第1半导体层背面上形成n侧电极的工序。在上述方法中，如上所述，因为通过对由具有纤锌矿结构的n型氮化物系半导体层及氮化物系半导体基板中的任一个构成的第1半导体层背面进行浸蚀，可以除去包含由研磨工序等产生的第1半导体层背面近旁的晶体缺陷的区域，所以可以减少第1半导体层背面近旁的晶体缺陷。由此，可以抑制因晶体缺陷捕捉电子载体等而导致的电子载体浓度下降，从而可以增大第1半导体层背面的电子载体浓度。其结果，可以减少第1半导体层与n侧电极的接触电阻。另外，与机械研磨相比，通过浸蚀第1半导体层背面，可以提高第1半导体层背面的平坦性。由此，因为可以提高在第1半导体层背面上形成的n侧电极的平坦性，所以，对于n侧电极安装在放热基台上的结构，可以提高n侧电极与放热基台之间的附着性。其结果，可以得到良好的放热特性。另外，因为可以提高在第1半导体层背面上形成的n侧电极的平坦性，在n侧电极上连接引线，可以提高引线与n侧电极的连接性。在上述方法中，第1半导体层背面最好包含第1半导体层的氮面。在此，氮面不只是指整个背面为氮面的情况，而是还包括主要为氮面的情况的广义概念具体地说，还包括氮面占50％以上的情况。在第1半导体层背面为氮面的情况下，因为背面容易被氧化，所以通过浸蚀可以除去背面被氧化的部分。由此，可以进一步减小第1半导体层与n侧电极的接触电阻。在上述方法中，浸蚀工序最好包括用干式浸蚀法浸蚀第1半导体层背面的工序。干式浸蚀可以容易地提高第1半导体层背面的平坦性，同时可以减少背面近旁的晶体缺陷。在上述包含干式浸蚀工序的方法中，干式浸蚀工序最好包括用Cl2气和BCl3气进行干式浸蚀的工序。这样，可以容易地提高第1半导体层背面的平坦性，同时减少背面近旁的晶体缺陷。在该干式浸蚀工序中，BCl3气相对于Cl2气的的流量比最好在30％以上70％以下。该BCl3气对Cl2气的流量比范围已经实验确认是可以提高第1半导体层背面平坦性的范围，所以，使用该范围的流量比，可以切实提高第1半导体层背面的平坦性。在含有上述干式浸蚀的方法中，干式浸蚀工序中的浸蚀深度和浸蚀时间最好成正比关系。这样，通过调整浸蚀时间，可以高精度地控制浸蚀深度。在上述方法中，浸蚀工序最好包括将第1半导体层背面浸蚀成镜面的工序。这样，可以使第1半导体层背面的平坦性更好。在上述方法中，在形成n侧电极的工序之后，最好还有热处理工序。这样，可进一步减小第1半导体层与n侧电极之间的接触电阻。在上述方法中，浸蚀工序最好将第1半导体层背面浸蚀除去约1μm以上。这样，可以充分除去包含因研磨工序等而产生的第1半导体层背面近旁的晶体缺陷的区域，从而可以进一步减少第1半导体层背面近旁的晶体缺陷。在上述方法中，第1半导体层可包括由选自GaN、BN、AlN、InN和TiN的至少一种材料构成的氮化物系半导体层和氮化物系半导体基板。另外，n侧电极可以包括Al膜。在上述方法中，氮化物系半导体元件最好是氮化物系半导体发光元件。这样，在氮化物系半导体发光元件中，可以减小第1半导体层与n侧电极之间的接触电阻，从而可以得到具有良好发光特性的氮化物系半导体发光元件。在上述方法中，在形成n侧电极的工序之前，最好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物系半导体元件，它具有由纤锌矿结构的ｎ型氮化物系半导体层和氮化物系半导体基板中的任一个构成的第１半导体层和在该第１半导体层的背面上形成的ｎ侧电极，所述ｎ侧电极与第１半导体层之间的接触电阻在０．０５Ωｃｍ↑［２］以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：户田忠夫，山口勤，畑雅幸，野村康彦，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]