半導(dǎo)體發(fā)光器件中的p接觸電阻的控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制III族氮化物器件中的P接觸電阻的方法，以及根據(jù)方法的實(shí)施例而形成的器件。
【背景技術(shù)】
[0002]包括發(fā)光二極管(LED)、諧振腔發(fā)光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)和邊發(fā)射激光器的半導(dǎo)體發(fā)光器件是當(dāng)前可用的最有效率的光源之一。當(dāng)前，在能夠跨可見(jiàn)光譜而操作的高亮度發(fā)光器件的制造中感興趣的材料系統(tǒng)包括第II1-V組半導(dǎo)體，特別是鎵、銷、銦、硼、和氮的二元合金、三元合金、四元合金和五元合金，其也被稱為III族氮化物材料。通常，III族氮化物發(fā)光器件是通過(guò)在藍(lán)寶石、硅碳化物、III族氮化物或者其他適當(dāng)?shù)囊r底上借助金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其他外延技術(shù)而外延地生長(zhǎng)出不同的組成和摻雜濃度的半導(dǎo)體層的疊層來(lái)制作的。該疊層常包括形成在襯底上方、摻雜有例如硅的一個(gè)或多個(gè)η型層，形成在一個(gè)或多個(gè)η型層上方的有源區(qū)中的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光層，以及形成在有源區(qū)上方、摻雜有例如鎂的一個(gè)或多個(gè)P型層。電接觸形成在η型區(qū)和P型區(qū)上。
[0003]正如Wampler等人在“來(lái)自具有整潔有序表面的摻雜鎂的氮化鎵的氫釋放(Hydrogen release from magnesium-doped GaN with clean ordered surfaces)，，，J.Appl.Phys.,第94卷，第9號(hào)，第5682 (2003)頁(yè)中描述的，由于在生長(zhǎng)期間結(jié)合的氫(H)帶來(lái)的受體的鈍化的緣故，通過(guò)金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)生長(zhǎng)的摻雜鎂的氮化鎵具有低導(dǎo)電性。通過(guò)形成電中性的鎂-氫復(fù)合物而發(fā)生鈍化。器件要求的P型導(dǎo)電性是借助熱退火通過(guò)從材料釋放氫的對(duì)鎂的后生長(zhǎng)激活而實(shí)現(xiàn)的。然而，激活鎂受體所要求的高的退火溫度[高于70(TC...]使得器件的制作變得復(fù)雜…當(dāng)?shù)壉砻嫱扛灿薪饘俦∧r(shí)，或者當(dāng)在氧化環(huán)境中完成退火時(shí)，激活會(huì)在較低溫度下發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包括其中導(dǎo)電性可以被策劃成改進(jìn)器件的性能的P型區(qū)的器件。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的器件包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括置于η型區(qū)和P型區(qū)之間的發(fā)光層。垂直于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方向的P型區(qū)的表面包括第一部分和第二部分。第一部分的導(dǎo)電性不及第二部分。該器件進(jìn)一步包括形成在P型區(qū)上的P接觸。P接觸包括反射器和阻塞材料。阻塞材料被置于第一部分上方。沒(méi)有阻塞材料被置于第二部分上方。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法包括部分地激活I(lǐng)II族氮化物結(jié)構(gòu)中的P型區(qū)，所述III族氮化物結(jié)構(gòu)包括置于η型區(qū)和P型區(qū)之間的發(fā)光層。在部分地激活P型區(qū)之后，在該P(yáng)型區(qū)上形成金屬P接觸。金屬P接觸包括第一金屬和第二金屬。第一金屬是反射性的。在形成金屬P接觸之后，P型區(qū)被進(jìn)一步激活。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1圖示形成P接觸的方法。
[0008]圖2、3、4、5、6、7和8圖示在p型半導(dǎo)體層上的p接觸層的布置。
[0009]圖9圖示倒裝芯片器件。
[0010]圖10圖示包括在P型半導(dǎo)體層的一部分上方形成的阻塞材料的倒裝芯片器件。
[0011]圖11圖示包括金屬接合墊的倒裝芯片器件。
[0012]圖12圖示包括金屬接合墊和在P型半導(dǎo)體層的一部分上方形成的阻塞材料的倒裝芯片器件。
【具體實(shí)施方式】
[0013]雖然在下文的示例中，半導(dǎo)體發(fā)光器件是發(fā)射藍(lán)光或者UV光的III族氮化物L(fēng)ED，但是可以使用除了 LED之外的半導(dǎo)體發(fā)光器件(諸如激光二極管)以及由需要后生長(zhǎng)激活的其他材料系統(tǒng)制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
[0014]在本發(fā)明的實(shí)施例中，激活P型III族氮化物材料的后生長(zhǎng)處理被用來(lái)策劃器件的不同部分的導(dǎo)電性。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的形成P接觸的方法。在步驟2，III族氮化物半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)被部分地激活。III族氮化物半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的P型區(qū)通過(guò)退火或者通過(guò)移除氫的任何其他適當(dāng)技術(shù)而被部分地激活。
[0015]III族氮化物半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在生長(zhǎng)襯底上，其在本領(lǐng)域是已知的。生長(zhǎng)襯底可以是任何適當(dāng)?shù)囊r底，諸如例如藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氮化鎵或者復(fù)合襯底。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括被夾在η型區(qū)和P型區(qū)之間的發(fā)光區(qū)或者有源區(qū)。η型區(qū)可以首先被生長(zhǎng)，并且可以包括不同組成和摻雜濃度的多個(gè)層，包括例如制備層(諸如緩沖層或者成核層)和/或被設(shè)計(jì)成促進(jìn)生長(zhǎng)襯底的移除的層，其可以是η型的或者非故意摻雜的，以及針對(duì)期望使得發(fā)光區(qū)高效地發(fā)光的特定的光學(xué)、材料或者電屬性設(shè)計(jì)的η型器件層或者甚至P型器件層。在η型區(qū)上方生長(zhǎng)發(fā)光區(qū)或者有源區(qū)。適當(dāng)?shù)陌l(fā)光區(qū)的示例包括單個(gè)的厚或者薄的發(fā)光層，或者包括由阻擋層分隔的多個(gè)薄或者厚的發(fā)光層的多個(gè)量子井發(fā)光區(qū)。然后，P型區(qū)可以在發(fā)光區(qū)上方生長(zhǎng)。與η型區(qū)相似，P型區(qū)可以包括不同組成、厚度和摻雜濃度的多個(gè)層，包括非故意摻雜的層或者η型層。在P型層中生長(zhǎng)的最后一層常常是在其上形成金屬接觸的摻雜鎂的氮化鎵層。這樣的層可以被稱為P型接觸層。
[0016]III族氮化物半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的P型區(qū)在步驟2中通過(guò)退火或者通過(guò)移除氫的任何其他適當(dāng)技術(shù)來(lái)被部分地激活。如在背景部分中提及的常規(guī)的完整退火可以例如是將結(jié)構(gòu)在550。C的腔室中加熱I小時(shí)。在步驟2中提及的部分激活可以是在較低溫度下或者持續(xù)較短時(shí)間的退火步驟，或者是較短時(shí)間和較低溫度的組合的退火步驟。例如，在步驟2中，可以通過(guò)將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在500。C的腔室中加熱I小時(shí)或者在550。C的腔室中加熱30分鐘對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火。在步驟2中的部分激活之后，P接觸結(jié)構(gòu)形成在其上的P型層的薄層電阻可以是經(jīng)過(guò)完整退火之后的相同的P型層的薄層電阻的兩倍。在步驟2的部分激活之后，置于部分被激活的P型接觸層上的金屬層不能以足夠低的接觸電阻形成P接觸。部分激活退火期間的氫移除的程度可以通過(guò)調(diào)整退火步驟的溫度、退火步驟的長(zhǎng)度、退火期間的氧氣流和氮?dú)饬鞫徽{(diào)整。
[0017]在圖1的步驟4中，在步驟2中描述的部分激活之后，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的p型區(qū)上形成一個(gè)或者多個(gè)接觸層。接觸層常常是金屬的，但是其不需要一定是金屬的。接觸層可以包括接觸金屬、吸氣(getter)金屬和阻塞材料。接觸金屬、吸氣金屬和阻塞材料中的任一個(gè)可以是單個(gè)金屬層、單個(gè)合金層、或者多層疊層。這三種層的具體配置在下文描述。在步驟4中，接觸金屬、吸氣金屬和阻塞材料可以被一般地沉積然后被圖案化。
[0018]接觸金屬形成具有P型接觸層的歐姆接觸。在一些實(shí)施例中，例如，在倒裝芯片LED的情況中，接觸金屬還是反射器。適當(dāng)?shù)慕佑|金屬的示例包括銀和多層鎳銀結(jié)構(gòu)。
[0019]吸氣金屬吸取氫。吸氣金屬不形成具有接觸金屬的合金，但是吸氣金屬的氧化物可以被用來(lái)吸取氫。適當(dāng)?shù)奈鼩饨饘俚氖纠ㄢ?、鎳、鐵、銅、或鈷、鎳、鐵、銅的合金、或者多層疊層。
[0020]阻塞材料基本上是不可被氧穿透的，例如，因?yàn)槠渥銐蛎軐?shí)以致其不能被氧穿透，或者因?yàn)樗鼉?yōu)選地優(yōu)先于吸氣金屬與氧發(fā)生反應(yīng)。阻塞材料可以是金屬。適當(dāng)?shù)淖枞饘俚氖纠ㄢ?、镲、鐵、銅、鈦、鶴、鉬、金、銥、I了、或者鈷、镲、鐵、銅、鈦、鶴、鉬、金、銥、I了的合金或者由鈷、鎳、鐵、銅、鈦、鎢、鉑、金、銥或者釕組成的多層疊層。替代性地，導(dǎo)電氧化物(諸如銦錫氧化物、鋅氧化物、銦鋅氧化物、摻雜氟的錫氧化物或者摻雜鋁的鋅氧化物)可以被用作阻塞材料(替代于阻塞金屬)。因?yàn)橛赏嘶鸲鴰?lái)的激活一般在氧化環(huán)境中更加