专利名称：低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法
技术领域：
本发明涉及一种在低阻P型GaN基半导体材料上制备欧姆接触电极的方法，适用于GaN基半导体材料的发光器件，光电器件和电子器件，尤其适用于GaN基发光二极管(LED)的制备。
背景技术：
目前，GaN基半导体发光二极管的研究已取得许多成果并正逐步转入产业化生产。但是，不论是研究还是产业化生产都面临一些难题。对于LED的制作，需要有良好的欧姆接触。欧姆接触定义为相对于半导体的体电阻或扩展电阻而言其接触电阻可以忽略的金属半导体接触。其工艺应保证如下要求a、接触电阻尽可能的小；b、为了形成电极的工艺步骤应尽可能的少。制作GaN基LED的一个难题是在材料生长过程中不容易得到足够高浓度的P型载流子浓度，并且可供选择的金属材料有限，在GaN上制作P型欧姆接触电极工艺是很困难的。由于P型载流子浓度通常小于5×1017cm-3，通常采用镀透明电极后再合金的方法，达到降低LED正向工作电压，使LED表面均匀发光的目的。制作高质量透明电极需考虑以下因素1、尽可能降低接触电阻；2、应有较高的透光率。为形成良好的接触，镀膜后需要进行合金。合金时间和温度根据金属的不同而不同，应尽可能采用低温和短时间的合金条件。
因此，人们想出许多方法来改进和降低P型欧姆接触的电阻，即降低比接触电阻。如日本日亚化学工业株式会社的中村修二，长滨慎一，岩佐成人，清久裕之的发明专利《具有欧姆电极的氮化镓系III-V族化合物半导体器件及其制造方法》(专利公告号1102507)，就提出了采用金和镍材料，在P型GaN上依次淀积Ni/Au，然后在400℃以上的温度下退火，可以得到金属-GaN的欧姆型接触。以后的研究和改进方法也很多，但是变化不是太大，典型的方法是台湾工研院光电所的何晋国等人(Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN，Jin-kuo Ho，et al.，Appl.Phys.Lett.74(9)，1999)，采用空气下退火的方法，使P型GaN的欧姆接触进一步降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法，它可以获得比接触电阻低、透光性好的透明电极。
为达到上述目的，本发明的技术方案是先在P型GaN样品表面依次蒸发或溅射Ni/Au薄层金属，然后，采用等离子体氧化和后合金技术制作透明电极；具体方法是首先，对已经蒸镀好Ni/Au薄层的样品进行等离子体氧化；然后，在N2气氛下进行合金。典型工艺条件是等离子体射频功率80-200W，O2流量1-200sccm，氧化时间1-60min；氧化后的合金过程可在N2、Ar2等其它惰性气体或O2、空气下进行，合金温度400-950℃，时间1sec-30min。
本发明与现有方法的不同之处在于采用等离子体氧化技术对P型GaN上的Ni/Au电极进行氧化处理，然后在氮气(N2)气氛下进行合金处理，最后获得比接触电阻低，透光性好的透明电极。这种方法适用于所有氮化物P型半导体材料的欧姆接触，P型GaN基材料包括GaN、AlGaN、InGaN、以及InAlGaN四元合金体系。对于以前的方法，获得欧姆接触对于P型载流子浓度的要求要大于3×1017cm-3以上，而采用本发明的方法，P型载流子浓度大于4×1016cm-3以上即可获得欧姆接触。
应用本发明制作的透明电极比接触电阻测试结果和其它方法的比较，如表1所示。
表1
采用本发明所述的方法，还可以从附图中看出其所达到的效果。
图1是采用表1中空气下500℃合金5分钟合金后的I-V曲线，其中，1是合金前的I-V曲线，2是合金后的I-V曲线。
图2是表1中采用本发明的条件得到的I-V曲线。
图3是表1中在O2流量为30sccm情况下，透光率与等离子体氧化时间的关系。
具体实施例方式
实施例1本发明所述的低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法，即采用等离子体氧化和后合金技术制作透明电极，其具体步骤如下1.采用P型GaN基材料，P型载流子浓度为4×1016cm-3，样品表面经化学清洗后，采用电子束蒸发设备，蒸镀Ni/Au膜，Ni厚5nm，Au厚10nm，2.采用PECVD设备进行等离子体氧化，等离子体射频功率80-100W，O2流量30-50sccm，时间5-30min，3.合金条件为N2气氛下400-600℃，炉管式合金炉，当然也可采用其它类型的退火炉，如快速退火设备等。
测试结果如图1-图3所示，从图1、图2中可以看出，对于I-V特性，采用本发明可以达到与在空气中氧化同样的效果。但是从图3中可以看出透光率可以大幅度提高，达到60％以上。
以上所述，仅是本发明的一具体实施方式
。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下作出的改进，应视为属于本发明的保护范围，同时，本发明适用于所有P型氮化物半导体材料，如GaN、AlGaN、InGaN、以及InAlGaN四元合金体系的欧姆接触制备，均属于本发明的范围。
权利要求
1.一种低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法，在P型GaN样品表面依次蒸发或溅射Ni/Au薄层金属，其特征在于采用等离子体氧化和后合金技术制作透明电极；首先，对样品进行等离子体氧化；然后，在N2气氛下进行合金。
2.如权利要求1所述的低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法，其特征在于等离子体射频功率80-200W，O2流量1-200sccm，氧化时间1-60min；氧化后的合金过程可在N2、Ar2等其它惰性气体或O2、空气下进行，合金温度400-950℃，时间1sec-30min。
全文摘要
本发明涉及一种低阻P型GaN基材料欧姆接触制备的方法，它采用等离子体氧化技术对P型GaN上的Ni/Au电极进行氧化处理，然后在氮气(N
文档编号H01L21/02GK1508847SQ0215506
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者秦志新, 张昊翔, 童玉珍, 张国义, 丁晓民, 李树明 申请人:上海北大蓝光科技有限公司, 北京大学