半導體發光器件中的p接觸電阻的控制的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種控制III族氮化物器件中的P接觸電阻的方法，以及根據方法的實施例而形成的器件。
【背景技術】
[0002]包括發光二極管(LED)、諧振腔發光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)和邊發射激光器的半導體發光器件是當前可用的最有效率的光源之一。當前，在能夠跨可見光譜而操作的高亮度發光器件的制造中感興趣的材料系統包括第II1-V組半導體，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族氮化物發光器件是通過在藍寶石、硅碳化物、III族氮化物或者其他適當的襯底上借助金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其他外延技術而外延地生長出不同的組成和摻雜濃度的半導體層的疊層來制作的。該疊層常包括形成在襯底上方、摻雜有例如硅的一個或多個η型層，形成在一個或多個η型層上方的有源區中的一個或者多個發光層，以及形成在有源區上方、摻雜有例如鎂的一個或多個P型層。電接觸形成在η型區和P型區上。
[0003]正如Wampler等人在“來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，第5682 (2003)頁中描述的，由于在生長期間結合的氫(H)帶來的受體的鈍化的緣故，通過金屬有機氣相外延(MOVPE)生長的摻雜鎂的氮化鎵具有低導電性。通過形成電中性的鎂-氫復合物而發生鈍化。器件要求的P型導電性是借助熱退火通過從材料釋放氫的對鎂的后生長激活而實現的。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雜…當氮化鎵表面涂覆有金屬薄膜時，或者當在氧化環境中完成退火時，激活會在較低溫度下發生。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目的是提供一種包括其中導電性可以被策劃成改進器件的性能的P型區的器件。
[0005]根據本發明的實施例的器件包括半導體結構，該半導體結構包括置于η型區和P型區之間的發光層。垂直于半導體結構的生長方向的P型區的表面包括第一部分和第二部分。第一部分的導電性不及第二部分。該器件進一步包括形成在P型區上的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。沒有阻塞材料被置于第二部分上方。
[0006]根據本發明的實施例的方法包括部分地激活III族氮化物結構中的P型區，所述III族氮化物結構包括置于η型區和P型區之間的發光層。在部分地激活P型區之后，在該P型區上形成金屬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型區被進一步激活。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0013]雖然在下文的示例中，半導體發光器件是發射藍光或者UV光的III族氮化物LED，但是可以使用除了 LED之外的半導體發光器件(諸如激光二極管)以及由需要后生長激活的其他材料系統制成的半導體發光器件。
[0014]在本發明的實施例中，激活P型III族氮化物材料的后生長處理被用來策劃器件的不同部分的導電性。圖1圖示根據本發明的實施例的形成P接觸的方法。在步驟2，III族氮化物半導體器件結構被部分地激活。III族氮化物半導體器件結構的P型區通過退火或者通過移除氫的任何其他適當技術而被部分地激活。
[0015]III族氮化物半導體器件結構生長在生長襯底上，其在本領域是已知的。生長襯底可以是任何適當的襯底，諸如例如藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵或者復合襯底。半導體結構包括被夾在η型區和P型區之間的發光區或者有源區。η型區可以首先被生長，并且可以包括不同組成和摻雜濃度的多個層，包括例如制備層(諸如緩沖層或者成核層)和/或被設計成促進生長襯底的移除的層，其可以是η型的或者非故意摻雜的，以及針對期望使得發光區高效地發光的特定的光學、材料或者電屬性設計的η型器件層或者甚至P型器件層。在η型區上方生長發光區或者有源區。適當的發光區的示例包括單個的厚或者薄的發光層，或者包括由阻擋層分隔的多個薄或者厚的發光層的多個量子井發光區。然后，P型區可以在發光區上方生長。與η型區相似，P型區可以包括不同組成、厚度和摻雜濃度的多個層，包括非故意摻雜的層或者η型層。在P型層中生長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族氮化物半導體器件結構的P型區在步驟2中通過退火或者通過移除氫的任何其他適當技術來被部分地激活。如在背景部分中提及的常規的完整退火可以例如是將結構在550。C的腔室中加熱I小時。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較短時間的退火步驟，或者是較短時間和較低溫度的組合的退火步驟。例如，在步驟2中，可以通過將半導體結構在500。C的腔室中加熱I小時或者在550。C的腔室中加熱30分鐘對半導體結構進行退火。在步驟2中的部分激活之后，P接觸結構形成在其上的P型層的薄層電阻可以是經過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調整退火步驟的溫度、退火步驟的長度、退火期間的氧氣流和氮氣流而被調整。
[0017]在圖1的步驟4中，在步驟2中描述的部分激活之后，在半導體結構的p型區上形成一個或者多個接觸層。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可以是單個金屬層、單個合金層、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。適當的接觸金屬的示例包括銀和多層鎳銀結構。
[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吸取氫。適當的吸氣金屬的示例包括鈷、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，因為其足夠密實以致其不能被氧穿透，或者因為它優選地優先于吸氣金屬與氧發生反應。阻塞材料可以是金屬。適當的阻塞金屬的示例包括鈷、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)。因為由退火而帶來的激活一般在氧化環境中更加