半导体发光器件中的p接触电阻的控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制III族氮化物器件中的P接触电阻的方法，以及根据方法的实施例而形成的器件。
【背景技术】
[0002]包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一。当前，在能够跨可见光谱而操作的高亮度发光器件的制造中感兴趣的材料系统包括第II1-V组半导体，特别是镓、销、铟、硼、和氮的二元合金、三元合金、四元合金和五元合金，其也被称为III族氮化物材料。通常，III族氮化物发光器件是通过在蓝宝石、硅碳化物、III族氮化物或者其他适当的衬底上借助金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其他外延技术而外延地生长出不同的组成和掺杂浓度的半导体层的叠层来制作的。该叠层常包括形成在衬底上方、掺杂有例如硅的一个或多个η型层，形成在一个或多个η型层上方的有源区中的一个或者多个发光层，以及形成在有源区上方、掺杂有例如镁的一个或多个P型层。电接触形成在η型区和P型区上。
[0003]正如Wampler等人在“来自具有整洁有序表面的掺杂镁的氮化镓的氢释放(Hydrogen release from magnesium-doped GaN with clean ordered surfaces)，，，J.Appl.Phys.,第94卷，第9号，第5682 (2003)页中描述的，由于在生长期间结合的氢(H)带来的受体的钝化的缘故，通过金属有机气相外延(MOVPE)生长的掺杂镁的氮化镓具有低导电性。通过形成电中性的镁-氢复合物而发生钝化。器件要求的P型导电性是借助热退火通过从材料释放氢的对镁的后生长激活而实现的。然而，激活镁受体所要求的高的退火温度[高于70(TC...]使得器件的制作变得复杂…当氮化镓表面涂覆有金属薄膜时，或者当在氧化环境中完成退火时，激活会在较低温度下发生。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种包括其中导电性可以被策划成改进器件的性能的P型区的器件。
[0005]根据本发明的实施例的器件包括半导体结构，该半导体结构包括置于η型区和P型区之间的发光层。垂直于半导体结构的生长方向的P型区的表面包括第一部分和第二部分。第一部分的导电性不及第二部分。该器件进一步包括形成在P型区上的P接触。P接触包括反射器和阻塞材料。阻塞材料被置于第一部分上方。没有阻塞材料被置于第二部分上方。
[0006]根据本发明的实施例的方法包括部分地激活III族氮化物结构中的P型区，所述III族氮化物结构包括置于η型区和P型区之间的发光层。在部分地激活P型区之后，在该P型区上形成金属P接触。金属P接触包括第一金属和第二金属。第一金属是反射性的。在形成金属P接触之后，P型区被进一步激活。
【附图说明】
[0007]图1图示形成P接触的方法。
[0008]图2、3、4、5、6、7和8图示在p型半导体层上的p接触层的布置。
[0009]图9图示倒装芯片器件。
[0010]图10图示包括在P型半导体层的一部分上方形成的阻塞材料的倒装芯片器件。
[0011]图11图示包括金属接合垫的倒装芯片器件。
[0012]图12图示包括金属接合垫和在P型半导体层的一部分上方形成的阻塞材料的倒装芯片器件。
【具体实施方式】
[0013]虽然在下文的示例中，半导体发光器件是发射蓝光或者UV光的III族氮化物LED，但是可以使用除了 LED之外的半导体发光器件(诸如激光二极管)以及由需要后生长激活的其他材料系统制成的半导体发光器件。
[0014]在本发明的实施例中，激活P型III族氮化物材料的后生长处理被用来策划器件的不同部分的导电性。图1图示根据本发明的实施例的形成P接触的方法。在步骤2，III族氮化物半导体器件结构被部分地激活。III族氮化物半导体器件结构的P型区通过退火或者通过移除氢的任何其他适当技术而被部分地激活。
[0015]III族氮化物半导体器件结构生长在生长衬底上，其在本领域是已知的。生长衬底可以是任何适当的衬底，诸如例如蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓或者复合衬底。半导体结构包括被夹在η型区和P型区之间的发光区或者有源区。η型区可以首先被生长，并且可以包括不同组成和掺杂浓度的多个层，包括例如制备层(诸如缓冲层或者成核层)和/或被设计成促进生长衬底的移除的层，其可以是η型的或者非故意掺杂的，以及针对期望使得发光区高效地发光的特定的光学、材料或者电属性设计的η型器件层或者甚至P型器件层。在η型区上方生长发光区或者有源区。适当的发光区的示例包括单个的厚或者薄的发光层，或者包括由阻挡层分隔的多个薄或者厚的发光层的多个量子井发光区。然后，P型区可以在发光区上方生长。与η型区相似，P型区可以包括不同组成、厚度和掺杂浓度的多个层，包括非故意掺杂的层或者η型层。在P型层中生长的最后一层常常是在其上形成金属接触的掺杂镁的氮化镓层。这样的层可以被称为P型接触层。
[0016]III族氮化物半导体器件结构的P型区在步骤2中通过退火或者通过移除氢的任何其他适当技术来被部分地激活。如在背景部分中提及的常规的完整退火可以例如是将结构在550。C的腔室中加热I小时。在步骤2中提及的部分激活可以是在较低温度下或者持续较短时间的退火步骤，或者是较短时间和较低温度的组合的退火步骤。例如，在步骤2中，可以通过将半导体结构在500。C的腔室中加热I小时或者在550。C的腔室中加热30分钟对半导体结构进行退火。在步骤2中的部分激活之后，P接触结构形成在其上的P型层的薄层电阻可以是经过完整退火之后的相同的P型层的薄层电阻的两倍。在步骤2的部分激活之后，置于部分被激活的P型接触层上的金属层不能以足够低的接触电阻形成P接触。部分激活退火期间的氢移除的程度可以通过调整退火步骤的温度、退火步骤的长度、退火期间的氧气流和氮气流而被调整。
[0017]在图1的步骤4中，在步骤2中描述的部分激活之后，在半导体结构的p型区上形成一个或者多个接触层。接触层常常是金属的，但是其不需要一定是金属的。接触层可以包括接触金属、吸气(getter)金属和阻塞材料。接触金属、吸气金属和阻塞材料中的任一个可以是单个金属层、单个合金层、或者多层叠层。这三种层的具体配置在下文描述。在步骤4中，接触金属、吸气金属和阻塞材料可以被一般地沉积然后被图案化。
[0018]接触金属形成具有P型接触层的欧姆接触。在一些实施例中，例如，在倒装芯片LED的情况中，接触金属还是反射器。适当的接触金属的示例包括银和多层镍银结构。
[0019]吸气金属吸取氢。吸气金属不形成具有接触金属的合金，但是吸气金属的氧化物可以被用来吸取氢。适当的吸气金属的示例包括钴、镍、铁、铜、或钴、镍、铁、铜的合金、或者多层叠层。
[0020]阻塞材料基本上是不可被氧穿透的，例如，因为其足够密实以致其不能被氧穿透，或者因为它优选地优先于吸气金属与氧发生反应。阻塞材料可以是金属。适当的阻塞金属的示例包括钴、镲、铁、铜、钛、鹤、钼、金、铱、I了、或者钴、镲、铁、铜、钛、鹤、钼、金、铱、I了的合金或者由钴、镍、铁、铜、钛、钨、铂、金、铱或者钌组成的多层叠层。替代性地，导电氧化物(诸如铟锡氧化物、锌氧化物、铟锌氧化物、掺杂氟的锡氧化物或者掺杂铝的锌氧化物)可以被用作阻塞材料(替代于阻塞金属)。因为由退火而带来的激活一般在氧化环境中更加