形成電阻性電極的方法

專利名稱：形成電阻性電極的方法
技術領域：
本發明涉及在n-型氮化物半導體層上形成電阻性電極的方法，更具體地，本發明涉及形成電阻低、難于剝離并具有良好電阻性接觸的電阻性電極。
背景技術：
眾所周知，InxGayAl1-x-yN(式中0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1)氮化物半導體可以用作藍光發射裝置，近年來正在研究發射藍光的二極管和紫色的半導體激光器等。這些發光二極管和半導體激光器需要接受外部的電流。因此，其上的電阻性電極材料以及形成該電極的技術十分重要。
日本專利申請公開第7-45867號公開了典型的形成于n-型氮化物半導體層上的電阻性電極。其是由堆疊的鈦(Ti)層和鋁(Al)層形成的電阻性電極(下文中稱為“Ti/Al電極”)。而且，在日本應用物理學會第60次年會會議論文集的302頁(演講號為3P-W-14)報道了一種熱穩定性優于Ti/Al電極并且可以在400～600℃的較為溫和的溫度范圍內進行退火的電阻性電極。根據該報道，該電阻性電極是由形成于n-型氮化物半導體層上的鉿(Hf)層和堆疊于該層上的鋁層形成的(下文中稱為“Hf/Al電極”)。
但是上述Hf/Al電極是通過堆疊Hf層和/Al層形成的，沒有具體地控制電極中Hf和Al的濃度。如此制備的Hf/Al電極具有十分粗糙的表面，并且與n-型氮化物半導體層的接觸也較差，所以其可能具有較高的電阻。另外，該電極可能與半導體層剝離，從而不能提供良好的電阻生接觸。

發明內容
考慮到上述情況，本發明的目的是提供一種形成電阻低、難于剝離n-型氮化物半導體層并具有良好電阻性接觸的電阻性電極的方法。
本發明提供一種形成電阻性電極的方法，包括如下步驟在n-型氮化物半導體層的表面上形成厚度為1～15納米的鉿層；在鉿層上形成鋁層；以及退火處理鉿層和鋁層，形成鉿和鋁混合在一起的層。應當注意，在本說明書1中“％”代表質量百分數。
通過下述有關本發明的詳細描述并結合附圖，本發明的前述以及其他目的、特征、發面和優點將會更加顯而易見。


在附圖中圖1表示在n-型氮化物半導體層與鉿和鋁混合層之間的界面附近鉿含量與電阻之間的關系；圖2為第一實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；圖3為第一實施例的發光氮化物半導體裝置中電阻生電極之間的電流-電壓特性的測量結果；圖4為第一實施例的發光氮化物半導體裝置的俯視圖；圖5為第二實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；圖6為第三實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；圖7為第三實施例的發光氮化物半導體裝置的俯視圖；圖8為正在制備的第四實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；圖9為已制備的第四實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；圖10為第五實施例的發光氮化物半導體激光裝置的橫斷面示意圖；圖11為正在制備的第六實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖；和圖12為已制備的第六實施例的發光氮化物半導體裝置的橫斷面示意圖。
具體實施例方式
本發明提供一種電阻性電極，其特征在于其在n-氮化物半導體層與電阻性電極之間的界面附近的層中鉿含量不小于0.001％且不大于50％，以及鋁含量不小于50％且不大于99.999％。這是本發明人從下述電阻測量結果和加電試驗中發現的。
<電阻的測量>
在n-型GaN半導體的表面上制備由鋁和鉿形成的電阻性電極。圖1表示在n-型氮化物半導體層與鉿和鋁混合層之間的界面附近鉿含量與電阻之間的關系。在圖1中，橫軸為以質量百分數表示的鉿含量，縱軸為以歐姆表示的電阻。
(i)樣品的制備以由間距500微米、排列于Si摻雜的n-型GaN半導體表面的電阻性電極形成的點電極為樣品。該電阻性電極是這樣形成的在Si摻雜的n-型GaN半導體表面氣相沉積鉿層，在鉿層上氣相沉積厚度為150納米的鋁層，然后使之在500℃退火處理3分鐘。對于每一樣品，使鉿層的厚度在0.5～150納米之間改變，從而使n-氮化物半導體層與電阻性電極之間的界面附近的鉿含量不小于0.001％且不大于90％。
(ii)電阻的測量方法增加電壓直到50毫安的電流流經各樣品的相鄰點電極之間，從由此得到的圖計算電阻。
(iii)測量結果如圖1所示，鉿含量低于0.001％的樣品在界面附近具有高電阻。另外，鉿含量大于50％的樣品在界面附近也具有高電阻。這些情況下，n-型氮化物半導體層與點電極之間的一些界面不能提供充分的電阻性接觸。
此外，界面附近鉿含量不小于0.001％且不大于50％的樣品的電阻沒有變化，而且在任意兩個點電極之間具有較低的電阻。
應當注意，上述鉿含量的測量值是利用二次離子質譜(SIMS)、電子探針微型分析儀(EPMA)等得到的。
<加電試驗>
(i)樣品所提供的樣品為具有在n-型氮化物半導體層與點電極之間的界面附近的鉿含量小于0.001％的電阻性電極的發光氮化物半導體裝置，以及具有在界面附近的鉿含量大于50％、鋁含量低于50％的電阻性電極的發光氮化物半導體裝置。
(ii)加電試驗的方法在大氣中，以30毫安的電流將樣品加電5000小時，同時觀察每個電阻性電極表面的情況和剝離以及每個樣品的發光性等。
(iii)試驗結果鉿含量小于0.001％的樣品先降級并喪失電阻性接觸，例如產生剝離等，進而削弱了可靠性。
鉿含量大于50％和鋁含量小于50％的樣品在n-型氮化物半導體層與點電極之間的界面附近接觸不充分，而且該電阻性電極具有非常粗糙的表面，因而削弱了其可靠性。
從這些結果可以看出，在n-型氮化物半導體層表面形成的電阻性電極于n-型氮化物半導體層與點電極之間的界面附近接觸優選具有不小于0.001％且不大于50％的鉿含量和不小于50％且不大于99.999％的鋁含量。因為據信欲在電阻性電極與n-型氮化物半導體層之間獲得良好的接觸性，需要電極具有一定量的鉿和一定量的鋁與半導體層接觸。
而且還發現，可以容易地將電阻性電極的鉿和鋁含量控制在上述范圍內，辦法是在n-型氮化物半導體層的表面上形成厚度為1～15納米的鉿層并在該鉿層上形成鋁層。
<實施例>
下文中的實施例用于更具體地描述采用本發明電阻性電極的發光氮化物半導體裝置。
第一實施例參照圖2，第一實施例提供一種發光氮化物半導體裝置，包括藍寶石基材1、緩沖層2、n-型氮化物半導體層3、電阻性電極4、平頭電極5、n-型電極6、發光層7、p-型包覆層8、p-型接觸層9、p-型電阻性電極10、p-型平頭電極11和透明的導電薄膜12。
按下文的具體描述，制備第一實施例的發光氮化物半導體裝置。
在藍寶石基材1上形成緩沖層2，并在其上形成硅摻雜的GaN n-型氮化物半導體層3。然后在半導體層3上形成由GaN障礙層構成的多量子阱發光層7和由InGaN構成的量子阱層。在發光層7上形成由鎂摻雜的AlGaN構成的p-型包覆層8。在包覆層8上形成由鎂摻雜的GaN構成的p-型接觸層9。在p-型接觸層9上形成透明的p-型電阻性電極10，其是由厚度為7納米的鈀(Pd)通過氣相沉積法形成的。
在p-型電阻性電極10上，形成由厚度為15納米的鈀及其上面厚度為500納米的金(Au)構成的p-型平頭電極11。p-型平頭電極11是通過氣相沉積法采用金屬掩膜形成的。
然后形成發光區。更具體地，將光刻膠施用于p-型電阻性電極10和p-型平頭電極11，并利用鹽酸基蝕刻劑蝕刻掉沒有光刻膠部分的p-型電阻性電極10，形成發光圖案。其后除去光刻膠。
通過濺射形成由Sn摻雜的In2O3(ITO)構成的透明導電薄膜12，以覆蓋部分p-型平頭電極11和p-型電阻性電極10的表面。利用氯化鐵基榮也時刻掉部分的透明導電薄膜12。
然后，利用光刻膠為掩膜進行干法蝕刻，并采用反應性離子蝕刻(RIE)蝕刻中間產物，以暴露半導體層3的表面。
然后通過搬走法(lift-off)形成電阻性電極4。更具體地，將光刻膠均勻地施用于暴露的半導體層3上，并在提供電阻性電極4的部分除去光刻膠，得到窗口。
然后在暴露的半導體層3的表面上通過搬走法形成寬度為10微米的電阻性電極4，其包括5納米厚的鉿層和形成于該鉿層上厚度為150微米鋁層。
然后在真空中于500℃下退火處理該鉿層和鋁層3分鐘，在電阻性電極4與半導體層3之間的界面附近形成鉿和鋁的混合物區。
圖3為第一實施例的發光氮化物半導體裝置中電阻性電極之間的電流-電壓特性的測量結果，用于確認電阻性接觸。發現獲得了良好的電阻性接觸。
如上所述，鉿和鋁在電阻性電極4與半導體層3之間的界面附近混合在一起，并且發現在n-型氮化物半導體層3與電阻性電極4之間的界面附近包含大約0.5％的鉿和大約99.5％的鋁。
然后在電阻性電極4上，通過氣相沉積法形成由厚度為15納米的鈀層構成的非電阻性平頭電極5，并在該鈀層之上形成厚度為500納米的鋁層以形成n-型電極6。非電阻性的平頭電極5允許有效地導入電流，因此可以制備低驅動電壓的發光氮化物半導體裝置。
然后，研磨和拋光基材1使之具有大約100微米的厚度，并將其分割成350微米×350微米的正方形，且將金(Au)導線(未示出)連接到p-型平頭電極11和平頭電極5上，進而完成發光氮化物半導體裝置。
圖4是由此制備的發光氮化物半導體裝置的俯視圖。
此外，如此制備的發光氮化物半導體裝置可以用3.0V的電壓驅動。從而可以制得低電壓驅動的發光氮化物半導體裝置。
另外，對該發光裝置進行加電試驗，并且在10000小時的周期之后，該裝置沒有發生電極剝離，證實其具有高度的可靠性。
雖然n-型氮化物半導體層3是由硅摻雜的GaN構成的，但是其也可以由硅摻雜的InGaN構成。
此外，雖然電阻性電極4是通過先在半導體層3上形成鉿層然后在該鉿層上形成鋁層而形成的，但是它也可以通過先在半導體層3上形成鋁層然后在該鋁層上形成鉿層而形成。
第二實施例在第一實施例中，鉿層和鋁層先通過氣相沉積法形成，然后在真空中退火處理，形成鉿層和鋁層混合在一起的電阻性電極。在第二實施例中，沉積鉿層和鋁層時，通過加熱晶片形成具有鉿和鋁混合層的電阻性電極。
參照圖5，第二實施例提供一種發光氮化物半導體裝置，包括藍寶石基材21、緩沖層22、n-型氮化物半導體層23、電阻性電極24、平頭電極25、n-型電極26、發光層27、p-型包覆層28、p-型接觸層29、p-型電阻性電極110、p-型平頭電極111和透明的導電薄膜112。
按下文的具體描述，制備第二實施例的發光氮化物半導體裝置。
遵照與第一實施例相同的方法，直到中間產物被干法蝕刻至暴露出半導體層23時為止。
然后通過搬走法(lift-off)形成電阻性電極24。更具體地，將光刻膠均勻地施用于暴露的半導體層23上，并在提供電阻性電極24的部分除去光刻膠，得到窗口。
然后在氣相沉積之前，將晶片加熱至80℃。在將晶片保持在80℃的情況下，沉積3納米厚的鉿層并在該鉿層上沉積厚度為150微米鋁層，且采用搬走法在暴露的半導體層23的表面上形成寬度為10微米的窗口，以便形成電阻性電極24。
測量電阻性電極24之間的電流-電壓特性，其與第一實施例的電流-電壓特性相似。發現氣相沉積過程中加熱晶片可以消除對退火處理的需要，并如第一實施例所述的，得到低電阻的電阻性電極。
鉿和鋁在電阻性電極24與半導體層23之間的界面附近混合在一起，并且發現在半導體層23與電阻性電極24之間的界面附近包含數量為大約0.5％的鉿和大約99.5％的鋁。
形成非電阻性平頭電極25的步驟以及隨后的各步驟與第一實施例中的那些步驟類似。
此外，如此制備的發光氮化物半導體裝置可以用3.0V的電壓驅動。從而可以制得低電壓驅動的發光氮化物半導體裝置。
另外，對該發光裝置進行加電試驗，并且在10000小時的周期之后，該裝置沒有發生電極剝離，證實其具有高度的可靠性。
再有，雖然電阻性電極24是通過先在半導體層23上形成鉿層然后在該鉿層上形成鋁層而形成的，但是它也可以通過先在半導體層23上形成鋁層然后在該鋁層上形成鉿層而形成。
第三實施例參照圖6，第三實施例提供一種發光氮化物半導體裝置，包括非電阻性電極34、藍寶石基材31、緩沖層32、n-型氮化物半導體層33、發光層37、p-型包覆層38、p-型接觸層39、p-型電阻性電極210、p-型平頭電極211和透明的導電薄膜212。
按下文的具體描述，制備第三實施例的發光氮化物半導體裝置。
在n-型GaN藍寶石基材31上依次形成緩沖層32和硅摻雜的GaN n-型氮化物半導體層33。然后在半導體層33上形成由GaN障礙層構成的多量子阱發光層37和由InGaN構成的量子阱層。在發光層37上形成p-型AlGaN構成的p-型包覆層38。在包覆層38上形成由p-型GaN構成的p-型接觸層39。在p-型接觸層39的表面上形成透明的電阻性電極210，其是由厚度為6納米的鈀(Pd)層通過氣相沉積法形成的。將p-型電阻性電極210在真空中于500℃下退火3分鐘，以便將p-型接觸層39和p-型電阻性電極210加工成為它們的合金。
然后，將光刻膠施用于p-型電阻性電極210上，并除去預定區域中的光刻膠。利用鹽酸基蝕刻劑蝕刻掉沒有光刻膠部分的p-型電阻性電極210。其后除去光刻膠。
在p-型電阻性電極210的表面上形成p-型連接的平頭電極211。更具體地，將光刻膠均勻地施用于p-型電阻性電極210和p-型接觸層39上，并在提供p-型平頭電極的部分除去光刻膠，得到窗口。通過氣相沉積法在p-型電阻性電極210上形成由Pd層以及其上面的Au層構成的堆疊結構，使之具有大約微米的厚度，并通過搬走發除去光刻膠上的堆疊結構，形成p-型平頭電極211。形成p-型平頭電極211之后，通過濺射法于250℃的基材溫度下，在p-型電阻性電極210和部分p-型平頭電極211上形成由ITO構成的厚度為100納米的透明導電薄膜212。
然后將光刻膠施用于透明的導電薄膜212上，并除去預定區域的光刻膠，且利用氯化鐵基溶液蝕刻掉沒有光刻膠部分的透明導電薄膜212。其后除去光刻膠。
應當注意，透明導電薄膜212是如此蝕刻掉的，其連續覆蓋p-型平頭電極211頂面端的部分，p-型電阻性電極210的側面，以及與p-型電阻性電極210相鄰的p-型接觸層39的暴露部分。
然后在基材31的背面通過濺射法形成厚度為5納米的鉿層，并通過濺射法在其上面形成厚度為200納米的鋁層，且將它們在真空中于500℃的溫度下退火處理3分鐘，形成電阻性電極34。
在電阻性電極34和基材31的背面具有附近的Hf和Al混合在一起的界面，并且發現基材31與電阻性電極34之間的界面附近包含數量大約為1％的Hf和大約99％的Al。
圖7為如此制備的發光氮化物半導體裝置的俯視圖；在第三實施例中，盡管p-型電阻性電極210是由Pd層形成的，但是它也可以由允許形成透明薄膜的任何金屬或者合金。
此外，盡管第三實施例中的透明導電薄膜212是由ITO形成的，但是作為選擇，它也可以由包含至少一種選自鋅、銦、錫、鎂、鎘、鎵和鉛的氧化物構成。
此外，在第三實施例中，盡管發光層37為由GaN障礙層構成的多量子阱以及由InGaN構成的量子阱層，但是它還可以是單量子阱，也可以是AlGaInN、GaNAs、GaNP或者任何四重或三重混晶。
另外，盡管n-型氮化物半導體層33為硅摻雜的GaN半導體層，但是其也可以由例如硅摻雜的InGaN形成。
此外，雖然電阻生電極34是通過先在基材31背面形成鉿層然后在該鉿層上形成鋁層而形成的，但是它也可以通過先在基材31背面形成鋁層然后在該鋁層上形成鉿層而形成。
第四實施例參照圖8，取向附生的晶片包括基材41、緩沖層42、n-型氮化物半導體層43、發光層47、p-型包覆層48、p-型接觸層49、p-型電阻性電極310、鍍層、底層電極13和支撐性金屬層14。如圖9所示，然后除去基材41并在緩沖層42上形成電阻生電極44，從而完成發光氮化物半導體裝置。
按下文的具體描述，制備第四實施例的發光氮化物半導體裝置。
首先，如圖8所示，依次硅基材41上形成InGaN n-型緩沖層42和硅摻雜的GaN n-型氮化物半導體層43，并在其上面堆疊由GaN障礙層和InGaN量子阱層構成的多量子阱發光層47。在發光層47上形成由p-型AlGaN構成的p-型包覆層48。在p-型包覆層48上形成由p-型GaN構成的p-型接觸層49。在p-型接觸層49的表面上通過氣相沉積法形成Pd層，以形成厚度為10納米的p-型電阻性電極310，并使它們在真空中于500℃下退火3分鐘，以便將Pd層和p-型接觸層49加工成為它們的合金。在p-型電阻性電極310上，通過氣相沉積法提供厚度為300納米的Au層，以便形成鍍敷的底層電極13。在電極13上，通過化學鍍提供厚度為100微米由Ni構成的支撐性金屬層14。
然后除去基材41。更具體地，用電子蠟(electron wax)覆蓋支撐性金屬層14的頂面以及晶片的側面不包括基材41。按5∶2∶2的比例將氫氟酸、乙酸和硝酸混合在一起，并用做蝕刻劑溶解和除去基材41，以露出緩沖層42的表面。用丙酮或其他類似的有機溶劑除去電子蠟。
然后參照圖9，通過氣相沉積法在緩沖層42的表面形成5納米厚的Hf層，然后形成200納米厚的A1層，并在真空中于500℃的溫度下退火處理3分鐘，形成電阻性電極44。緩沖層42和電阻性電極44具有附近的Hf和Al混合在一起的界面，并且發現基材31與電阻性電極34之間的界面附近包含數量大約為5％的Hf和大約95％的Al。
最后，將中間產物切割成300微米×300微米的小方塊。
盡管在第四實施例中p-型電阻性電極310是由Pd形成的，但是它也可以由能夠形成p-型電阻性電極的任何金屬或者合金形成。
此外，盡管第四實施例中的支撐性金屬層14是通過化學鍍由Ni形成的，但是，它也可以由任何的導電材料形成，而且可以由氣相沉積和鍍敷之外的其它技術形成。例如，它可以是簡單粘附的導電板。
此外，在第四實施例中，盡管發光層47為由GaN障礙層構成的多量子阱以及由InGaN構成的量子阱層，但是它還可以是單量子阱，也可以是AlGaInN、GaNAs、GaNP或者任何四重或三重混晶。
此外，雖然在第四實施例中基材41為硅基材，但是它也可以是容易蝕刻掉并且也允許形成氮化物半導體的任何基材。
另外，盡管半導體層43為硅摻雜的GaN半導體層，但是其也可以由例如硅摻雜的InGaN形成。
此外，雖然電阻性電極44是通過先在緩沖層42上形成鉿層然后在該鉿層上形成鋁層而形成的，但是它也可以通過先在緩沖層42上形成鋁層然后在該鋁層上形成鉿層而形成。
第五實施例參照圖10，第五實施例提供的氮化物半導體激光裝置包括電阻性電極54、基材51、緩沖層52、n-型氮化物半導體層53、n-型防裂層15、n-型包覆層16、n-型光導層17、發光層57、p-型障礙阻擋層18、p-型光導層19、p-型包覆層58、p-型接觸層59、p-型電阻性電極410和介電性薄膜20。
按下文的具體描述，利用本發明的電阻性電極制備氮化物半導體激光裝置。
首先，在低溫下于n-型GaN基材51上形成厚度為100納米的GaN緩沖層52。然后在其上面形成厚度為3微米的n-型GaN的n-型氮化物半導體層53。
隨后，依次形成40納米厚的In0.07Ga0.93N n-型防裂層15，0.8微米厚的Al0.1Ga0.9N n-型包覆層16，0.1微米厚的GaN n-型光導層17。然后形成發光層57，其由三層4納米厚的GaN0.97P0.03量子阱層和8納米厚的GaN0.99P0.01障礙層構成。
然后在發光層57上形成20納米厚的Al0.2Ga0.8N p-型障礙阻擋層18。在其上形成0.1微米厚的GaN p-型光導層19。在其上形成0.5微米的Al0.1Ga0.9N p-型包覆層58。在其上形成0.1微米厚的GaN p-型接觸層59。
盡管上面的描述提供了有關GaN基材51的C平面{0001}，但是作為基材的主平面方向也可以是A平面{11-20}，R平面{1-102}，M平面{1-100}或者{1-101}平面。而且發現自上述方向具有2°以內偏斜角的任何基材均可提供良好的表面形態。
盡管上述的基材51是由GaN構成的，但是其也可以為不同于GaN的其它氮化物半導體基材。對于氮化物半導體激光裝置而言，為了使縱側向模式為單一模式(unimodel)，優選折射指數小于包覆層的層與該包覆層的外側相鄰，并且適于使用AlGaN。
現將描述制備氮化物半導體激光裝置的方法。
在基材5 1的背面上通過氣相沉積厚度為5納米的Hf層，形成電阻性電極54，然后在其上氣相沉積厚度為200納米的Al層，其后使它們在真空中于500℃下退火3分鐘。
電阻性電極54與基材51的背面具有附近的Hf和Al混合在一起的界面，并且發現界面附近包含數量大約為3％的Hf和大約97％的Al。
沿氮化物半導體的晶體學方向<1-100>，將p-型電阻性電極410蝕刻成條狀，形成脊形條Rs。形成的脊形條Rs具有2微米的寬度。其后，通過氣相沉積法形成SiO2介電薄膜20。然后暴露出p-型接觸層59。然后在暴露的p-型接觸層59和介電薄膜20上，通過氣相沉積法提供Pd層，然后是Mo層，然后是Au層，進而形成p-型電阻性電極410。作為選擇，p-型電阻性電極410可以是依次氣相沉積的Pd、Pt和Au層，它也可以通過氣相沉積法提供Pd層并在該Pd層上提供Au層來形成，或者通過氣相沉積法提供Ni層并在該Ni層上提供Au層來形成。
最后，利用基材51的解理面提供腔體長度為500微米的Fabry-Pérot諧振腔。
Fabry-Pérot諧振腔具有反過來提供70％反射的鏡端面(mirror end face)，以及可供選擇的通過氣相沉積法形成的SiO2和TiO2介電薄膜，以提供多個介電層反射薄膜。
盡管在第五實施例的電阻性電極54的形成中電極形成于基材51的背面，但是也可以利用干法蝕刻暴露取向附生晶片前面的半導體層53，并在暴露的表面上形成電阻性電極54。
而且，盡管電阻性電極54是通過先在基材51的背面形成鉿層然后在該鉿層上形成鋁層而形成的，但是它也可以通過先在n-型基材上形成鋁層然后在該鋁層上形成鉿層而形成。
第六實施例如圖11所示，取向附生的晶片包括基材61、緩沖層62、n-型氮化物半導體層63、發光層67、p-型包覆層68、p-型接觸層69、p-型電阻性電極510、鍍敷的底層電極113和支撐性金屬層114。如圖12所示，然后除去基材61和緩沖層62，并在n-型氮化物半導體層63上形成電阻性電極64，從而完成發光氮化物半導體裝置。
按下文的具體描述，制備第六實施例的發光氮化物半導體裝置。
首先，如圖11所示，依次硅基材61上形成AlN n-型緩沖層62和硅摻雜的GaN n-型氮化物半導體層63，并在其上面堆疊由GaN障礙層和GaN量子阱層構成的多量子阱發光層67。在發光層67上形成由p-型AlGaN構成的p-型包覆層68。在p-型包覆層68上形成由p-型GaN構成的p-型接觸層69。在p-型接觸層69的表面上通過氣相沉積法形成Pd層，以形成厚度為50納米的p-型電阻性電極510，并使它們在真空中于500℃下退火3分鐘，以便將Pd層和p-型接觸層69加工成為它們的合金。在p-型電阻性電極510上，通過氣相沉積法提供厚度為300納米的Au層，以便形成鍍敷的底層電極113。在電極113上，通過電鍍法提供厚度為100微米由Ni構成的支撐性金屬層114。
然后除去基材61。更具體地，用電子蠟(electron wax)覆蓋支撐性金屬層114的頂面以及晶片的側面不包括基材61。按5∶2∶2的比例將氫氟酸、乙酸和硝酸混合在一起，并用做蝕刻劑溶解和除去基材61，以露出緩沖層62的表面。用丙酮或其他類似的有機溶劑除去電子蠟。
然后利用干法蝕刻掉緩沖層62，以露出半導體層63的表面。
然后，如圖12所示，在半導體層63的表面同時形成Hf層和Al層，得到厚度為300納米的電阻性電極64。將Hf層和Al層在真空中于500℃的溫度下退火處理3分鐘。電阻性電極64包含混合在一起的Hf和Al，并且發現半導體層63與電阻性電極64之間的界面附近包含數量大約為5％的Hf和大約95％的Al。
最后，將中間產物切割成300微米×300微米的小方塊。
盡管在第六實施例中p-型電阻性電極510是由Pd形成的，但是它也可以由能夠形成p-型電阻性電極的任何金屬或者合金形成。
此外，盡管第六實施例中的支撐性金屬層113是通過化學鍍由Ni形成的，但是，它也可以由任何的導電材料形成，而且可以由氣相沉積和鍍敷之外的其它技術形成。例如，它可以是簡單粘附的導電板。
此外，在第六實施例中，盡管發光層67為由GaN障礙層構成的多量子阱以及由InGaN構成的量子阱層，但是它還可以是單量子阱，也可以是AlGaN、GaNAs、GaNP或者任何四重或三重混晶。
此外，雖然在第六實施例中基材61為硅基材，但是它也可以是容易蝕刻掉并且也允許形成氮化物半導體的任何基材。
另外，盡管半導體層63為硅摻雜的GaN半導體層，但是其也可以由例如硅摻雜的InGaN形成。
在本發明中，所述n-型氮化物半導體層并不限于上述的材料，只要它是由下式InxGayAl1-x-yN(式中0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1)所示的材料構成的。而且，該n-型氮化物半導體層也可以是通過常規技術如氣相取向附生、分子束取向附生等眾所周知的技術堆疊的。
此外，如上所述，本發明的n-型氮化物半導體層與形成于其上電阻性電極具有附近的Hf和Al混合在一起的界面，它們還可以具有Hf和Al與附近的其它金屬混合在一起的界面。
本發明的電阻性電極還可以通過濺射法、真空沉積法、化學氣相沉積法或者任何其它類似的常規已知技術以及它們的組合提供于n-型氮化物半導體層上。
盡管退火處理是在Hf層形成于n-型氮化物半導體層且在其上面形成Al層之后進行的，但是作為選擇，它也可以在形成Hf層和Al層時通過加熱半導體層來進行。
也可以在n-型氮化物半導體層上提供Hf層和Al層之外的金屬或合金層。
從上面的描述可以看出，本發明可以提供與氮化物具有良好接觸的電阻性電極。因此，本發明可以提供高生產率、低電壓驅動和高度可靠的發光氮化物半導體裝置。
盡管已經詳細描述和說明了本發明，但是應當清楚地知道，這僅適用于解釋和示例，而不是對本發明的限制。本發明的構思和范圍僅由所附的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種形成電阻性電極的方法，包括如下步驟在n-型氮化物半導體層的表面上形成厚度為1～15納米的鉿層；在鉿層上形成鋁層；以及退火處理鉿層和鋁層，形成鉿和鋁混合在一起的層。
全文摘要
本發明提供一種形成電阻性電極的方法，包括如下步驟在n－型氮化物半導體層的表面上形成厚度為1～15納米的鉿層；在鉿層上形成鋁層；以及退火處理鉿層和鋁層，形成鉿和鋁混合在一起的層。
文檔編號H01L29/45GK1416155SQ02147948
公開日2003年5月7日 申請日期2002年10月31日 優先權日2001年10月31日
發明者筆田麻佑子, 幡俊雄 申請人:夏普公司