用于P型氮化物发光装置的超薄欧姆接触及其形成方法制造方法及图纸

一种半导体基发光装置(LED)，可包含p型氮化物层和该p型氮化物层上的金属欧姆接触。该金属欧姆接触平均厚度约小于比接触电阻率约小于10-3ohm·cm2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置，更具体地涉及具有形成于III族氮化物基外延层上的欧姆接触的发光装置。
技术介绍
发光二极管和激光二极管是公知的能够在施加足够电压时产生光的固态电子装置。发光二极管和激光二极管通常称为发光装置(LED)。发光装置通常包括形成于外延层内的p-n结，该外延层生长在例如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等衬底上。由该LED产生的光的波长分布取决于形成P-n结的材料以及包含该装置的有源区的薄外延层的结构。通常，LED包含η型衬底、形成于该衬底上的η型外延区以及形成于η型外延区上的P型外延区。为了便于对装置施加电压，阳极欧姆接触形成于该装置的P型区(通常为暴露的P型外延层)上，阴极欧姆接触形成于该装置的η型区(例如衬底或者暴露的η型外延层)上。由于难以形成导电良好的ρ型III族氮化物材料(例如GaN、AWaN、InGa N,AlInGa N和AlInN)，p型层内电流分布的缺乏可能成为这些材料所形成LED性能的限制因素。因此， 期望在暴露的P型层尽可能多的表面区域上形成欧姆接触，从而引导电流穿过该装置有源区尽可能大的区域。然而，提供大的阳极接触从某些方面而言对装置性能是有害的。通常期望从发光二极管提取尽可能多的光。由于阳极欧姆接触通常包括金属层，LED有源区内产生的光会在欧姆接触中部分地吸收，降低了该装置的总发光效率。在一些装置中，可能期望在暴露的P型层上形成反射金属层，使得通常会穿过P型层从装置逃逸的光被反射回到装置内，穿过衬底被提取。然而，例如铝和银的高反射金属并不形成与P型氮化物材料的良好欧姆接触。因此，通常在P型氮化物层和反射体之间提供欧姆接触。降低欧姆接触中的吸收成为这些装置中关心的问题。因此，需要改善的欧姆接触结构以及在ρ型氮化物材料上形成欧姆接触结构的方法。专利技术概要根据本专利技术的实施方案可以提供用于P型氮化物发光装置的超薄欧姆接触和形成方法。根据这些实施方案，半导体基发光装置(LED)可包含ρ型氮化物层和其上的金属欧姆接触，其中该金属欧姆接触平均厚度约小于25人，比接触电阻率约小于IO-3Ohm. cm2。该金属欧姆接触可包括Pt。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约小于2 O人。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约为13人到18人。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约为15人。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约小于10人。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过对该金属欧姆接触的俄歇分析测量，该金属欧姆接触覆盖约67%或更少的ρ型氮化物层。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触覆盖P型氮化物层的一部分，该P型氮化物层的其余部分未被金属欧姆接触覆盖。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约小于5人。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过对该金属欧姆接触的俄歇分析测量，该金属欧姆接触覆盖约 47%或更少的ρ型氮化物层。在根据本专利技术的一些实施方案中，在约350nm的测量波长下，该金属欧姆接触的标准化透射率约为92%。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触覆盖ρ型氮化物层的一部分，该P型氮化物层的其余部分未被金属欧姆接触覆盖。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约小于3人。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过对该金属欧姆接触的俄歇分析测量，该金属欧姆接触覆盖约或更少的P型氮化物层。在根据本专利技术的一些实施方案中，在约350nm的测量波长下，该金属欧姆接触的标准化透射率约为94 %到96 %。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触平均厚度约为1人。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过对该金属欧姆接触的俄歇分析测量，该金属欧姆接触覆盖约13%或更少的ρ型氮化物层。在根据本专利技术的一些实施方案中，在约 350nm的测量波长下，该金属欧姆接触的标准化透射率约为大于98%。在根据本专利技术的一些实施方案中，该金属欧姆接触可以为钼、铑、氧化锌、钯、氧化钯、钛、镍/金、氧化镍/金、氧化镍/钼和/或钛/金。在根据本专利技术的一些实施方案中， 该LED还可包含位于金属欧姆接触上的焊盘。在根据本专利技术的一些实施方案中，LED可包含ρ型氮化物层和其上的金属欧姆接触，其中该金属欧姆接触平均厚度约为1人。在根据本专利技术的一些实施方案中，LED可包含P 型氮化物层和其上的金属欧姆接触。该金属欧姆接触平均厚度约为1人,通过对该金属欧姆接触的俄歇分析测量，该金属欧姆接触覆盖约13%或更少的ρ型氮化物层。在根据本专利技术的一些实施方案中，LED包含P型氮化物层和其上的金属欧姆接触。 该金属欧姆接触可具有一定的平均厚度，其在约350nm的测量波长下足以提供约大于98% 的标准化透射率。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过以下步骤可提供用于形成半导体基发光装置(LED)的方法在η型衬底上形成ρ型氮化物层，在该ρ型氮化物层上形成金属欧姆接触，直至其具有约小于25Α的平均厚度和约小于10_3ohm. cm2的比接触电阻率，以及停止形成该金属欧姆接触。在根据本专利技术的一些实施方案中，形成金属欧姆接触可进一步包含以一定速率在P型氮化物层上以及在参考陪片(Witness slide)上沉积金属一时间段，以提供用于金属欧姆接触的具有第一平均厚度的金属层，且陪片上该金属层的厚度指示被监控。如果该指示高于预定指示阈值，则进一步以后续时间间隔和/或后续速率沉积金属以增加平均厚度。如果所述指示等于或小于预定指示阈值，则停止沉积金属。在根据本专利技术的一些实施方案中，通过测量金属层的透射率、薄片电阻率、电容、 反射率和/或谐振频率，以提供对厚度指示的监控。在根据本专利技术的一些实施方案中，进一步沉积该金属层，直到该指示超过预定指示阈值。在根据本专利技术的一些实施方案中，沉积速率约为每秒0. IA到0. 5A。附图说明图1为示出了本专利技术一些实施方案的剖面视图。图2A和2B为具有根据本专利技术一些实施方案的欧姆接触的LED管芯(dice)的顶视图。图3为示出了本专利技术另外实施方案的剖面视图。图4为示出了本专利技术方法实施方案的流程图。图5为在波长范围上测量的各种厚度钼膜的透射率的曲线图。图6为示出了本专利技术另外的方法实施方案的流程图。图7为示出了本专利技术另外的方法实施方案的流程图。图8为根据本专利技术一些实施方案的膜沉积系统的示意图。图9A和9B为根据本专利技术一些实施方案，平均厚度约为1 O人的Pt接触层的扫描透射电子显微镜(STEM)图像。图IOA和IOB为根据本专利技术一些实施方案，平均厚度约为3人的Pt接触层的STEM 图像。图IlA和IlB为根据本专利技术一些实施方案，平均厚度约为1人的Pt接触层的STEM 图像。专利技术详述以下参考附图更加全面地描述本专利技术，其中在附图中示出了本专利技术的实施方案。 本专利技术不应被理解为受限于这里所示的实施方案；相反，提供这些实施方案的目的为，使本公开说明变得彻底和完整，并将全面地向本领域技术人员传达本专利技术的范围。相同的数字始终表示相同的元件。此外，示意性地示出了图中所示的各个层和区域。本领域技术人员还应当理解，尽管结合半导体晶片和划片的芯片描述了本专利技术，但是这种芯片可以划片成任意尺寸。因此， 本专利技术不限于附图所示相对尺寸和间距。此外，出于图示清楚和便于解释，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种形成半导体基发光装置的方法，包括：在ｎ型衬底上形成ｐ型氮化物层；在所述ｐ型氮化物层上形成金属欧姆接触，通过对所述金属欧姆接触的俄歇分析测量，所述金属欧姆接触覆盖小于１００％的所述ｐ型氮化物层；以及停止形成所述金属欧姆接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉费托，J·巴拉坦，K·哈贝雷恩，M·伯格曼，D·埃默森，J·伊贝特森，T·李，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：US