JP2012142616A - p型GaN層に透光性接触部を形成する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オプトエレクトロニクス素子(10)のp形GaN層(20、30)の表面上に、金属酸化物からなる透光性接触部を成膜技術によって形成する。透光性接触部は、所望の金属を成膜前又は成膜中に酸化して形成する。金属酸化物は、NiO、II属金属酸化物、遷移金属酸化物等から選択されて成る。透光性接触部には、更に貴金属が添加され得る。
【選択図】図2
Description
例えば、Au又は銀(Ag)をドーピングした、即ち溶解した酸化マグネシウム(MgO)を同時蒸着又は事前混合により第2の金属と共に成膜しても良い。本願においてNiOやMgOなどの酸化物は酸素のあらゆる相(例えばNiOx)及び化学量論的偏差を表すものである。更に「層」という語は、所望の特性を得る為に協同して作用する層の系をも含むことを意図するものである。例えば、p型GaN層は、p型不純物を添加した一連のGaN層である場合もある。
酸化雰囲気は、例えば窒素中の酸素が20%の電子グレードの混合気体に95℃に保持された水溜を通して気体を送り込むことにより水蒸気が加えられたものでも良い。温度が充分に高ければ(550℃以上)、この処理によりp型不純物のドーピングも生じる。試験的実験の結果では、酸素及び水蒸気混合物は、水蒸気を含まない酸素の酸化雰囲気、又は窒素中に水蒸気は含むが酸素を含まない酸化雰囲気と比べると、より望ましい結果が得られることが示された。更に幾つかの点において、p型ドーパントをこれらの方法で活性化することの優位性が得られる。第1には、異なる実施形態に記述した不純物の活性化工程及びアニール処理工程が単一の工程に統合されるという点である。工程の削減は処理時間の節減になり、発光構造体の更なる熱による劣化を回避することが出来、必要とされる器具の数も少なくすることが出来る。この結果、よりコスト効率の良い製造工程が実現される。第2には、金属酸化物の層がp型不純物の不活性化要因である余剰の水素を排除するように作用する。最後に、金属/金属酸化物系が、水素―p型不純物化合物を分解する為にエネルギーバリアを低下するように作用し、これによりアニール処理中にp型不純物の活性化が促進される点であるが、これはH2O及びO2の混合物中で生じることが望ましい。
低抵抗の接触部をn型GaN層上に形成する為の手法によれば、p型GaN層20に電圧を印加する為に好適な透明接触構造を形成する時に起きる問題が起こることはない。従ってn型接触構造22の形成については、本願においては説明しない。
流量7.5リットル/分の乾燥空気に水蒸気を加えた混合気体中では、GaN素子ウエハの半分に実質的に完全な酸化が生じた。同じウエハの対照試料である半分には上述した対照試料であるウエハ半分と同様に部分的酸化しか見られなかった。図7の酸化工程52は、酸素と室内空気よりも高い濃度の水蒸気(例えば21℃で相対湿度が>40%)の混合物を利用することが望ましい。高温の酸素及び水蒸気の混合気体を使えば、Ni/Au構造からNiO:Auへのより均一で再現性の高い酸化を行うことが出来る。水蒸気を加えない酸素は酸素を含まない窒素に水蒸気を加えたもの同様、はるかに効果が低い。温度が充分に高い(550℃乃至850℃)場合、この処理で更にp型ドーピングも生じる。更に幾つかの観点から、p型ドーパントをこれらの機構中で活性化させることによって優位性が生じる。第1には、様々な実施形態で触れたドーパントによる活性化工程とアニール処理工程を1つの工程にまとめることが出来る。工程の省略は処理時間の短縮につながり、発光構造体の熱による更なる劣化が回避され、そして必要とされる加工用機器の数を低減することになる。この結果、よりコスト効率の高い製造方法が得られる。第2には、金属酸化物の層が、p型ドーパントの不活性化因子である余剰の水素を除く働きをするという点である。最後に、金属/金属酸化物系が水素―p型ドーパント複合体を分解する為にエネルギーバリアを低くする作用を持ち、これによりアニール処理中(好ましくはH2O及びO2混合気体中で行われる)のp型ドーパントの活性化が促進される。
電極は2層構造として図示されているが、これはあまり重要ではない。電極は従来技術により形成することが出来る。
12 基板
14 緩衝層
16 n型GaN層
18 活性領域
20 p型GaN層
22 接触
24 透光性金属酸化物
26 GaN層の成長
28 活性領域の形成
30 GaN層の成長
32 金属の選択
34 接触金属の導入
36 第2の金属の導入
38 導電層
40 アニール処理
42 第1の金属の選択
44 第2の金属の選択
46 同時成膜
48 アニール処理
50 成膜
52 酸化
54 金属の成膜
56 酸化
58 金属の成膜
60 再アニール処理
62 第三の接触層
64 接触構造
66 開口
68 電極
70 酸化物層
72 金属層
74 開口
Claims (4)
- 光源の透光性接触部を形成する方法であって、
オプトエレクトロニクス素子の層の1つとしてp型窒化ガリウム(GaN)を少なくとも1層形成する工程と、
前記p型GaN層の表面に透光性の導電層を形成する為に金属を選択する工程と、を含み、前記金属を選択する工程は、Ni、II族の金属及び遷移金属の中からの選択であり、
選択した前記金属を前記表面へと酸化した材料として成膜する工程とを含み、選択した前記金属が、該金属のp型GaN層への成膜前又は成膜中に酸化され、選択した前記金属を成膜する工程は、NiO、II族金属酸化物及び遷移金属酸化物の中から選択した1つの金属酸化物として成膜する工程として実行され、
選択した前記金属酸化物上に貴金属層を形成する工程と、
選択した前記金属酸化物及び前記貴金属層を熱処理する工程とを更に含み、これにより前記貴金属が前記選択した金属酸化物中へと浸透し、前記p型GaN層へと拡散する
ことを特徴とする方法。 - 光源の透光性接触部を形成する方法であって、
オプトエレクトロニクス素子の層の1つとしてp型窒化ガリウム(GaN)を少なくとも1層形成する工程と、
前記p型GaN層の表面に透光性の導電層を形成する為に金属を選択する工程と、を含み、前記金属を選択する工程は、Ni、II族の金属及び遷移金属の中からの選択であり、
高い導電率を持つ材料を選択された前記金属上に形成する工程と、
選択された前記金属の第2の層を前記高い導電率を持つ材料上に形成する工程と、
前記第2の層を酸化し、そして前記高い導電率を持つ材料を選択された前記材料を通じて拡散し、前記p型GaN層の表面へと到達せしめる為にアニール処理を実施する工程とを更に含むことを特徴とする方法。 - 前記選択された金属酸化物上にパターニングされたAu層を少なくとも1層設ける工程を更に含み、
前記選択された金属酸化物は、NiOであることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - 選択され前記金属は、Niであり、前記貴金属はAuであることを特徴とする請求項1記載の方法。
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