RU2394305C2 - Полупроводниковый прибор со встроенными контактами (варианты) и способ изготовления полупроводниковых приборов со встроенными контактами (варианты) - Google Patents
Полупроводниковый прибор со встроенными контактами (варианты) и способ изготовления полупроводниковых приборов со встроенными контактами (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394305C2 RU2394305C2 RU2008129818/28A RU2008129818A RU2394305C2 RU 2394305 C2 RU2394305 C2 RU 2394305C2 RU 2008129818/28 A RU2008129818/28 A RU 2008129818/28A RU 2008129818 A RU2008129818 A RU 2008129818A RU 2394305 C2 RU2394305 C2 RU 2394305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- contact
- buffer layer
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 279
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 63
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 172
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 143
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 143
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 92
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 21
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 15
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 13
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 92
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 68
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 65
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 42
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 33
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 15
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 15
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 14
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 14
- 238000000663 remote plasma-enhanced chemical vapour deposition Methods 0.000 description 14
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical group C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/74—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
- H01L21/743—Making of internal connections, substrate contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/74—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
- H01L21/746—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts for AIII-BV integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/535—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including internal interconnections, e.g. cross-under constructions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12044—OLED
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
- H01L33/387—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape with a plurality of electrode regions in direct contact with the semiconductor body and being electrically interconnected by another electrode layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к микроэлектронике. Предложен полупроводниковый прибор, содержащий подложку; первый контакт; первый слой легированного полупроводникового материала, осажденный на подложку; полупроводниковую область перехода, осажденную на первый слой; второй слой легированного полупроводникового материала, осажденный на область перехода, причем этот второй слой обладает противоположным первому слою типом примесной проводимости; и второй контакт; при этом второй контакт находится в электрическом соединении со вторым слоем, а первый контакт встроен в полупроводниковый прибор между подложкой и областью перехода и находится в электрическом соединении с первым слоем. Также предложены еще два варианты такого полупроводникового прибора и два способа изготовления полупроводникового прибора со встроенными контактами. Преимущества, обеспечиваемые изобретением, включают значительно уменьшенное последовательное сопротивление между электрическими контактами такого прибора, в результате чего обеспечивается повышенная эффективность эксплуатации и сниженное нагревание прибора. Другие преимущества встроенных контактов в полупроводниковых приборах на нитриде металла включают то, что если часть скрытых контактов может поддерживаться свободной от осаждаемого материала, то может быть устранена необходимость в фотолитографии для производства такого прибора. Для предотвращения осаждения на поверхности контакта может быть использована маска. Может оказаться возможным производство таких приборов в широком ассортименте, в зависимости от других эксплуатационных ограничений, таких как ток, напряжени
Description
Область техники
[0001] Изобретение относится к полупроводниковым приборам и, в частности, к полупроводниковым приборам, сформированным из пленок полупроводникового материала на основе GaN.
[0002] Изобретение разработано главным образом для использования в качестве полупроводникового прибора на основе GaN и/или InGaN, и/или AlGaN, содержащего встроенные электропроводные (например, металлические) контакты, и будет описано здесь далее со ссылкой на этот вид применения. Однако следует принимать во внимание, что изобретение не ограничивается этим конкретным видом применения.
Предпосылки изобретения
[0003] Любое обсуждение уровня техники по всему описанию никоим образом не должно рассматриваться как допущение того, что такой уровень техники широко известен или является частью общедоступных сведений в данной области.
[0004] Нитрид галлия является материалом, широко используемым в конструкциях светоизлучающих диодов с синим, фиолетовым и белым свечением, лазерных светодиодов с синим свечением, детекторов ультрафиолетового излучения и сверхвысокочастотных (микроволновых) транзисторных приборов высокой мощности.
[0005] По причине существующих и потенциальных видов применения нитрида галлия при изготовлении приборов с низким потреблением энергии, пригодных для использования по широкому спектру назначений, пленки нитрида галлия представляют значительный интерес.
[0006] Стимулированное удаленной плазмой газофазное химическое осаждение (RPECVD, причем эта аббревиатура может быть взаимозаменяема с RPCVD, т.е. газофазное химическое осаждение с удаленной плазмой) является еще одним способом роста, который может быть использован для выращивания пленок нитридов металлов группы (III). В случае, когда подлежащая выращиванию пленка является нитридом галлия, технология RPECVD дает возможность использования температуры выращивания от, примерно, 500°C до, примерно, 800°C или от, примерно, 500°C до, примерно, 700°C, которая существенно ниже температуры выращивания способом газофазного химического осаждения металлоорганических соединений (MOCVD) и позволяет уменьшить стоимость оборудования. Другим преимуществом способа RPECVD является то, что могут быть использованы термочувствительные материалы подложек, которые более точно совпадают по параметрам кристаллической решетки с GaN, такие как оксид цинка.
[0007] Несмотря на то, что в отношении RPECVD, благодаря удаленности источника плазмы от подложки, широко распространено мнение, что эта технология позволяет избежать повреждения пленки под действием частиц, образованных в плазме, авторы изобретения обнаружили, что пленки, выращенные этим способом, могут подвергаться существенному повреждению даже под воздействием частиц со сравнительно низкой энергией. Чтобы преодолеть проблемы этого способа, особенно в отношении пленок из GaN и сплавов на его основе, заявителем были раскрыты способы и устройства для выращивания пленок GaN способом REPCVD с обеспечением дополнительного уменьшения энергии активных нейтральных частиц азота, которые достигают подложки, в публикации согласно Договору о патентной кооперации (PCT) за номером WO/2006/034540 под названием «Способ и аппарат для выращивания пленки нитрида металла группы (III) и пленка нитрида металла группы (III)» («Method and apparatus for growing a group (III) metal nitride film and a group (III) metal nitride film»), содержание которой включено сюда во всей полноте посредством перекрестной ссылки. Способ, описанный в WO/2006/034540, также предусматривает выращивание пленки нитрида галлия, при этом загрязнение пленки нитрида галлия кислородом сведено к минимуму, и новые конструкции нагревателя, которые могут противостоять жестким условиям эксплуатации, имеющим место в системе выращивания методом RPECVD, используемой для выращивания нитридов металлов.
[0008] Несмотря на то, что технологии выращивания пленок нитридов металлов разработаны, имеются значительные трудности при выращивании пленок в случае изготовления полупроводниковых приборов на нитридах металлов с иной структурой, чем мезаструктура. В этом случае используются другие способы выращивания приборов на нитридах металлов, такие как осаждение на электропроводный SiC и лазерное отслаивание GaN, однако, эти способы также обладают недостатками: SiC очень дорог, а выход годных приборов при использовании способов лазерного отслаивания очень низок вследствие повреждения GaN в таком приборе, обусловленного нагреванием лазером. Известны также технологии с химическим отслаиванием, например, для изготовления приборов выращиванием на промежуточном (временном) буферном слое и химическим травлением для удаления этого буферного слоя после выращивания (см., например, использование нитрида хрома (CrN) в качестве такого буферного слоя в работе Ha et al, IEEE Photonic Technology Letters 2008, 20(3) p.175-177). Технологии с химическим травлением, однако, также обладают недостатками, поскольку обусловливают необходимость в дополнительной обработке прибора, например, требуется вытравливание сквозных отверстий в пленке, что относится к сфере не совсем отработанных технологий и пока находится в стадии исследований в отношении приборов на GaN. Непосредственное выращивание на слое нитрида металла устраняет необходимость в дополнительной обработке химическим травлением. Однако известные к настоящему времени способы изготовления полупроводниковых приборов, имеющие встроенные (или, используя взаимозаменяемый термин, скрытые) контакты для выполнения электрического подключения к приборной структуре, не могут быть приспособлены к пленкам нитридов металлов. Поэтому приборы на нитридах металлов ограничивались структурами меза-типа, подобными той, которая представлена на фигуре 1, в состав которой входит подложка 2, буферный слой 4, первый слой легированного примесью n- или p-типа полупроводникового материала 6, область перехода 8, второй слой 10 полупроводникового материала, легированного примесью противоположного первому слою типа (т.е. p- или n-типа), и контакты 12 и 14, соответственно, находящиеся в контакте с полупроводниковыми слоями 10 и 6, при этом оба контакта 12 и 14 открыты, чтобы обеспечить возможность выполнения электрического подключения к полупроводниковому прибору. Недостатком такой компоновки является то, что эффективное расстояние между контактами 12 и 14 может составлять величину порядка нескольких десятков микрометров и вплоть до значительной величины в несколько сотен микрометров. Такое большое расстояние между контактами 12 и 14 приводит к большому последовательному сопротивлению между контактами, которое должно быть преодолено перед началом работы прибора и которое, соответственно, приводит к негативным последствиям в виде ухудшения эффективности прибора и нежелательного тепловыделения в приборной структуре (см. Chakraborty et al. IEEE Transactions of Electron. Devices 2007, 54(5) для дополнительного рассмотрения последовательного сопротивления в полупроводниковых приборах на GaN). При встроенных контактах в приборной структуре эффективное расстояние между контактами может быть значительно уменьшено при достижении очевидных преимуществ, связанных с последовательным сопротивлением и эффективностью эксплуатации прибора.
[0009] Трудности изготовления структур со встроенными контактами возрастают в случае полупроводниковых приборов на нитридах металлов вследствие неспособности металлических контактов выдерживать агрессивные химические среды, используемые в технологиях MOCVD или HVPE (гидридной парофазной эпитаксии) выращивания нитрида галлия. В частности, присутствие газов, содержащих аммиак и/или галоген, при типично используемых сравнительно высоких температурах приводит к тому, что большая часть металлических контактов повреждается перед осаждением слоя GaN. Дополнительной трудностью является диффузия металла из контактного слоя в GaN, причем данная проблема существенно облегчается посредством выращивания пленки при более низких температурах.
[0010] В соответствии с этим, имеется потребность в полупроводниковых приборах на нитридах металлов, в частности приборов, сформированных из материалов на основе GaN, имеющих встроенные/скрытые контакты, и в способах изготовления таких приборов.
[0011] Термин «содержащий», как он используется здесь, означает «включающий в основном, но не обязательно исключительно». Кроме того, вариации слова «содержащий», такие как «содержат» и «содержит», имеют соответственно варьирующиеся значения.
Сущность изобретения
[0012] Задачей данного изобретения является преодоление или частичное устранение, по меньшей мере, одного из недостатков уровня техники или же предоставление применимой альтернативы.
[0013] В данном описании термины «встроенный» или «встраивать» могут быть использованы взаимозаменяемым образом с терминами «скрытый» и «скрыть».
[0014] В соответствии с первым аспектом предложен полупроводниковый прибор, содержащий:
подложку;
первый контакт;
первый слой легированного полупроводникового материала, осажденного на подложку;
полупроводниковую область перехода, осажденную на первый слой;
второй слой легированного полупроводникового материала, осажденный на область перехода, причем этот второй слой обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого слоя; и
второй контакт;
при этом второй контакт находится в электрическом соединении со вторым слоем, а первый контакт встроен в полупроводниковый прибор между подложкой и областью перехода и находится в электрическом соединении с первым слоем. Первый контакт может находиться в непосредственном или опосредованном электрическом соединении с первым слоем. Первый контакт может находиться в электрическом соединении с первым слоем через электропроводный буферный слой.
[0015] В конкретном варианте предложен полупроводниковый прибор, содержащий:
подложку;
первый скрытый контакт;
первый слой легированного полупроводникового материала, осажденного на подложку;
полупроводниковую область перехода, осажденную на первый слой или прилегающую к нему;
второй слой легированного полупроводникового материала, осажденный на область перехода, причем этот второй слой обладает противоположным первому слою типом примесной проводимости; и
второй контакт;
при этом второй контакт находится в электрическом соединении со вторым слоем, а первый контакт скрыт в полупроводниковом приборе между подложкой и областью перехода и находится в электрическом соединении с первым слоем. Первый контакт может находиться в непосредственном или опосредованном электрическом соединении с первым слоем. Первый контакт может находиться в электрическом соединении с первым слоем через электропроводный буферный слой.
[0016] В соответствии со вторым аспектом предложен полупроводниковый прибор, сформированный из полупроводниковых нитридных материалов, содержащий:
подложку;
по меньшей мере, один первый контакт на подложке;
первый полупроводниковый нитридный слой, причем первый контакт встроен в этот первый слой и находится в электрическом соединении с первым слоем;
слой перехода, прилегающий к первому полупроводниковому слою;
второй полупроводниковый нитридный слой, прилегающий к слою перехода; и
второй контакт, прилегающий ко второму полупроводниковому слою и находящийся в электрическом соединении со вторым слоем;
при этом первый и второй контакты электрически взаимосвязаны через слой перехода. Первый и второй контакты могут быть электрически взаимосвязаны через слой перехода.
[0017] В соответствии с вариантом этого второго аспекта предложен полупроводниковый прибор, сформированный из полупроводниковых нитридных материалов, содержащий:
подложку;
по меньшей мере, один первый контакт на подложке;
первый полупроводниковый нитридный слой, причем первый контакт скрыт в этом первом слое и находится в электрическом соединении с первым слоем;
слой перехода, осажденный на первый полупроводниковый слой или прилегающий к нему;
второй полупроводниковый нитридный слой, прилегающий к слою перехода; и
второй контакт, прилегающий ко второму полупроводниковому слою и находящийся в электрическом соединении со вторым слоем;
при этом первый и второй контакты электрически взаимосвязаны через слой перехода. Под выражением «электрически взаимосвязаны через слой перехода» подразумевается, что первый и второй контакты электрически взаимосвязаны посредством слоя перехода, а не соединены непосредственно друг с другом.
[0018] В соответствии с третьим аспектом предложен полупроводниковый нитридный прибор, содержащий:
подложку;
первый слой нитрида металла, осажденный на подложку;
по меньшей мере, один первый контакт, сформированный на первом слое нитрида металла;
второй слой нитрида металла, осажденный на первом слое нитрида металла с герметизацией по меньшей мере части первого контакта;
полупроводниковую область перехода, осажденную на втором слое нитрида металла;
третий слой нитрида металла, осажденный на область перехода, причем этот третий слой нитрида металла обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого и второго слоев нитрида металла; и
второй контакт, находящийся в электрическом соединении с третьим слоем нитрида металла.
[0019] В соответствии с вариантом этого третьего аспекта предложен полупроводниковый нитридный прибор, содержащий:
подложку;
первый слой нитрида металла, осажденный на подложку;
по меньшей мере, один первый контакт, сформированный на первом слое нитрида металла;
второй слой нитрида металла, осажденный на первом слое нитрида металла с герметизацией, по меньшей мере, части первого контакта;
полупроводниковую область перехода, осажденную на втором слое нитрида металла или прилегающую к нему;
третий слой нитрида металла, осажденный на область перехода, причем этот третий слой нитрида металла обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого и второго слоев нитрида металла; и
второй контакт, находящийся в электрическом соединении с третьим слоем нитрида металла.
[0020] Слои нитрида металла в каждом из аспектов с первого по третий могут быть сформированы из полупроводникового материала - нитрида металла(ов), например, GaN, AlGaN, InGaN, InGaAlN, InAlN или их комбинаций, например, InGaN/AlGaN, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, GaN/AlInGaN, InGaN/AlInGaN, AlGaN/AlInGaN среди прочих других, как это будет понятно специалисту.
[0021] В каждом из приборов по аспектам с первого по третий первый контакт может быть на подложке или прилегающим к ней или, альтернативно, может быть на электропроводном буферном слое, прилегающим к нему, встроенным в него или скрытым в нем, при этом электропроводный буферный слой может быть на подложке или прилегающим к ней. Герметизация, по меньшей мере, части первого контакта может включать в себя формирование, по меньшей мере, частично встроенного или, по меньшей мере, частично скрытого контакта.
[0022] В каждом из приборов по аспектам с первого по третий каждый из первых и вторых контактов может быть электропроводным контактом и может быть металлическим контактом. Электропроводный(е) контакт(ы) может(гут) обладать удельным электросопротивлением, которое много меньше удельного электросопротивления полупроводникового материала - нитрида металла(ов), например, удельное электросопротивление контакта(ов) может быть на один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более порядков величины меньше, чем удельное электросопротивление полупроводникового материала - нитрида металла(ов).
[0023] В каждом из приборов по аспектам с первого по третий фотолюминесценция прибора на или вблизи длины волны, соответствующей ширине собственной(ых) запрещенной(ых) зоны(зон) (запрещенной(ых) зоны(зон) либо с прямыми, либо с непрямыми переходами) материалов, использованных в этом приборе, может превышать фотолюминесценцию прибора на других длинах волн. Эти другие длины волн могут соответствовать фотолюминесценции, обусловленной дефектами внутри прибора. Например, для полупроводникового нитрида металла (например, GaN или аналогичный полупроводниковый материал, как описано здесь) длина волны, соответствующая ширине запрещенной зоны, может находиться в интервале, примерно, от 300 до 550 нм или, альтернативно, примерно, от 300 до 500, от 300 до 450, от 320 до 550, от 320 до 500, от 320 до 450, от 340 до 450, от 360 до 450, от 360 до 420, от 360 до 400 нм и может составлять, примерно, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440 или, примерно, 450 нм, и фотолюминесценция на этой длине волны может превышать максимальную интенсивность связанной с дефектами фотолюминесценции в интервале длин волн, примерно, от 450 до 800 нм. Интенсивность фотолюминесценции на длине волны запрещенной зоны может превышать интенсивность фотолюминесценции на других (например, связанных с дефектами) длинах волн, по меньшей мере, в 0,5, 1, 1,5, 2 или более раз.
[0024] В соответствии с четвертым аспектом предложен способ формирования полупроводникового прибора со встроенными контактами, содержащий следующие стадии:
формируют первый, по меньшей мере, один контакт на подложке;
маскируют первый контакт, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора;
формируют первый слой поверх первого контакта поблизости от упомянутой области прибора, встраивая первый контакт в первый слой;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй слой поверх перехода;
формируют второй контакт на втором слое; и
удаляют маску, открывая первые контакты на подложке в области, не соответствующей упомянутым областям прибора.
[0025] В соответствии с вариантом этого четвертого аспекта предложен способ формирования полупроводникового прибора со скрытыми контактами, содержащий следующие стадии:
формируют первый, по меньшей мере, один контакт на подложке;
маскируют первый контакт, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора;
формируют первый слой поверх первого контакта поблизости от упомянутой области прибора, скрывая первый контакт в первом слое;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй слой поверх перехода;
формируют второй контакт на втором слое; и
удаляют маску, открывая первые контакты на подложке в области, не соответствующей упомянутым областям прибора.
[0026] В соответствии с другим вариантом четвертого аспекта предложен способ формирования полупроводникового прибора со встроенными или скрытыми контактами, содержащий следующие стадии:
обеспечивают подложку, содержащую, по меньшей мере, один первый электропроводный контакт;
маскируют первый контакт, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора;
формируют первый слой поверх первого контакта поблизости от упомянутой области прибора, встраивая первый контакт в первый слой или скрывая его в нем;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй слой поверх перехода;
формируют второй электропроводный контакт на втором слое; и
удаляют маску, открывая первые контакты на подложке в области, не соответствующей упомянутым областям прибора.
[0027] Первый(е) и второй контакты могут быть, соответственно, первым(и) и вторым электропроводными контактами и могут быть, соответственно, первым(и) и/или вторым металлическими контактами. Первый(е) электропроводный(е) контакт(ы) и второй электропроводный контакт могут быть металлическими контактами.
[0028] В соответствии с пятым аспектом предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными контактами, содержащий следующие стадии:
обеспечивают подложку, содержащую, по меньшей мере, один первый контакт;
маскируют первую часть первого контакта, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора, содержащую вторую часть первого контакта;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх второй части первого контакта в упомянутой области прибора, тем самым встраивая первый контакт в первый слой;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода;
формируют второй контакт на втором слое; и
удаляют маску, тем самым открывая первую часть первых контактов.
[0029] В соответствии с вариантом этого пятого аспекта предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными контактами, содержащий следующие стадии:
формируют первый, по меньшей мере, один электропроводный контакт на подложке;
маскируют первую часть первого контакта, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора, содержащую вторую часть первого контакта;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх второй части первого контакта в упомянутой области прибора, тем самым скрывая первый контакт в первом слое;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода;
формируют второй электропроводный контакт на втором слое; и
удаляют маску, тем самым открывая первую часть первых контактов.
[0030] В соответствии с вариантом этого пятого аспекта предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными или скрытыми контактами, содержащий следующие стадии:
обеспечивают подложку, содержащую, по меньшей мере, один электропроводный контакт;
маскируют первую часть первого контакта, оставляя открытой, по меньшей мере, одну область прибора, содержащую вторую часть первого контакта;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх второй части первого контакта в упомянутой области прибора, тем самым встраивая первый контакт в первый слой или скрывая его в нем;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода;
формируют второй электропроводный контакт на втором слое; и
удаляют маску, тем самым открывая первую часть первых контактов.
[0031] Первый(е) и второй контакты могут быть, соответственно, первым(и) и вторым электропроводными контактами и могут быть, соответственно, первым(и) и/или вторым металлическими контактами. Первый(е) электропроводный(е) контакт(ы) и второй электропроводный контакт могут быть металлическими контактами.
[0032] В соответствии с шестым аспектом предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными контактами, содержащий следующие стадии:
обеспечивают подложку, содержащую по меньшей мере один первый электропроводный контакт;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх первого контакта, тем самым встраивая первый контакт в первый слой;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода; и
формируют второй электропроводный контакт на втором слое.
[0033] В соответствии с вариантом этого шестого аспекта предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными контактами, содержащий следующие стадии:
формируют первый, по меньшей мере, один электропроводный контакт на подложке;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх первого контакта, тем самым скрывая первый контакт в первом слое;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода; и
формируют второй электропроводный контакт на втором слое.
[0034] В соответствии с вариантом этого шестого аспекта предложен способ формирования полупроводникового нитридного прибора со встроенными или скрытыми контактами, содержащий следующие стадии:
обеспечивают подложку, содержащую, по меньшей мере, один первый электропроводный контакт;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх первого контакта, тем самым встраивая первый контакт в первый слой или скрывая его в нем;
формируют переход поверх первого слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода; и
формируют второй электропроводный контакт на втором слое.
[0035] Способ по изобретению в любом из аспектов с четвертого по шестой может быть осуществлен таким образом, что полупроводниковые слои прибора могут быть получены при температуре, не превышающей, примерно, 800°C, или, в других вариантах, при температуре, не превышающей, примерно, 700°C. Полупроводниковые слои прибора могут быть получены при одной или более температуре(ах) в интервале от, примерно, 500°C до, примерно, 800°C или, альтернативно, в интервале от, примерно, 500°C до, примерно, 700°C.
[0036] Слои нитрида металла в каждом из аспектов с четвертого по шестой могут быть сформированы из полупроводникового материала - нитрида металла(ов), например, GaN, AlGaN, InGaN, InGaAlN, InAlN или их комбинаций, например, InGaN/AlGaN, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, GaN/AlInGaN, InGaN/AlInGaN, AlGaN/AlInGaN среди прочих других, как это будет понятно специалисту.
[0037] В каждом из приборов по аспектам с четвертого по шестой каждый из первых и вторых контактов может быть электропроводным контактом и может быть металлическим контактом. Первый(е) электропроводный(е) контакт(ы) и второй электропроводный контакт могут быть металлическими контактами. Электропроводный(е) контакт(ы) может(гут) обладать удельным электросопротивлением, которое много меньше удельного электросопротивления полупроводникового материала - нитрида металла(ов), например, удельное электросопротивление контакта(ов) может быть на один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более порядков величины меньше удельного электросопротивления полупроводникового материала - нитрида металла(ов).
[0038] Каждый из способов по аспектам с четвертого по шестой может содержать формирование первого и второго полупроводниковых нитридных слоев при температуре в интервале, приблизительно, от 500 до 800 градусов Цельсия или, примерно, от 500°C до 700°C. Каждый способ может необязательно содержать стадию осаждения буферного слоя, который может быть либо изолирующим буферным слоем, либо легированным буферным слоем. Легированный буферный слой может быть n-типа или p-типа. Буферный слой может быть осажден на подложку перед формированием упомянутого, по меньшей мере, одного первого металлического контакта, при этом первые контакты формируют на буферном слое. Первый контакт может быть электрическим контактом. Первый контакт может образовывать омический контакт с первым слоем. Первый контакт может образовывать омический контакт с электропроводным буферным слоем. Комбинация первого контакта и буферного слоя может образовывать омический контакт с первым слоем. Электрическое соединение может быть в виде омического контакта. Буферный слой может быть осажден на подложку после формирования упомянутого, по меньшей мере, одного первого металлического контакта, при этом первые контакты встроены в буферный слой. Буферный слой может быть понижающим последовательное сопротивление буферным слоем. Буферный слой может быть активным полупроводниковым буферным слоем и может быть активным полупроводниковым нитридным слоем. Буферный слой может быть сформирован из ZnO или других подходящих материалов. В каждом из аспектов с первого по шестой слой перехода находится в электрическом соединении как с первым, так и со вторым слоями прибора.
[0039] Данное изобретение также включает в себя прибор, получаемый способом по изобретению. Также в пределах объема изобретения находится прибор, сформированный способом по изобретению.
[0040] Первый слой может быть первым полупроводниковым слоем и может быть первым полупроводниковым слоем нитрида металла. Первый полупроводниковый слой нитрида металла может быть либо n-типа, либо p-типа. Переход может быть двойным гетеропереходом. Двойной гетеропереход может быть сформирован из нитридов металлов InGaN и/или AlGaN. Переход может быть переходом с одной или несколькими квантовыми ямами или полупроводниковым переходом некоторых других типов. Полупроводниковые слои могут быть сформированы с помощью технологии изготовления с удаленной плазмой в атмосфере азота.
[0041] В варианте каждого из аспектов полупроводникового прибора с первого по третий или в любом из способов по аспектам с четвертого по шестой слой перехода может быть областью перехода либо в первом, либо во втором полупроводниковых слоях. Аналогичным образом, один или оба из первого и второго полупроводниковых слоев могут независимым образом или каждый определяться областями легирования в соответствующем полупроводниковом материале.
[0042] Полупроводниковый прибор по изобретению может быть изготовлен таким образом, что полупроводниковые слои прибора могут быть сформированы при температуре, не превышающей, примерно, 800°C или, в других вариантах, при температуре не более, примерно, 700°C. Он может быть изготовлен при одной или более температуре(ах) в интервале от, примерно, 500°C до, примерно, 700°C.
[0043] В любом варианте каждого из аспектов полупроводникового прибора с первого по третий или в любом из способов по аспектам с четвертого по шестой применимы следующие признаки по отдельности или в любой комбинации двух или более признаков:
[0044] Первый контакт может быть встроен в буферный слой, который может быть электропроводным буферным слоем. В других вариантах полупроводникового прибора первый контакт может быть расположен поверх буферного слоя. В еще одних вариантах первый контакт может быть встроен в первый слой. В других вариантах полупроводниковый прибор может содержать буферный слой, промежуточный между подложкой и первым слоем. Первый контакт может быть встроен в буферный слой или первый слой. Первый контакт может быть электрическим контактом. Первый контакт может образовывать омический контакт с первым слоем. Первый контакт может образовывать омический контакт с электропроводным буферным слоем. Комбинация первого контакта и буферного слоя может образовывать омический контакт с первым слоем. Электрическое соединение может быть в виде омического контакта. Может быть более, чем один буферный слой, например, может быть два, три, четыре, пять или более буферных слоев. Буферный слой может быть активным полупроводниковым буферным слоем и может быть активным полупроводниковым нитридным слоем. Буферный слой может быть сформирован из ZnO. Буферный слой может быть понижающим последовательное сопротивление буферным слоем.
[0045] Первый слой может быть полупроводниковым слоем n-типа, а второй слой - полупроводниковым слоем p-типа. В других вариантах первый слой может быть полупроводниковым слоем p-типа, а второй слой - полупроводниковым слоем n-типа. Каждый из первого и второго слоев может быть слаболегированным, или же каждый из них может быть сильнолегированным. В других вариантах первый слой может быть слаболегированным, а второй слой может быть сильнолегированным, или, альтернативно, первый слой может быть сильнолегированным, а второй слой может быть слаболегированным. Либо первый, либо второй слои могут включать в себя области со ступенчатым или градиентным легированием, в которых легирование изменяется от слабого легирования до сильного легирования или наоборот. Слой n-типа может быть слоем нитрида с избытком галлия и может быть слоем нитрида, легированного кремнием. Слой p-типа может быть слоем нитрида, легированного магнием, и может быть слоем нитрида галлия, легированного магнием. Альтернативно, слой p-типа может быть слоем нитрида, легированного бериллием или цинком.
[0046] Первый и/или второй слои могут иметь концентрацию легирующей примеси от 1×1018 см-3 до 1×1019 см-3, или же концентрация легирующей примеси может составлять в интервале от 1×1016 см-3 до 1×1021 см-3, от 1×1017 см-3 до 1×1020 см-3, от 5×1017 см-3 до 1×1020 см-3, от 1×1018 см-3 до 1×1020 см-3, от 1×1018 см-3 до 5×1019 см-3, от 5×1018 см-3 до 5×1019 см-3, от 2×1018 см-3 до 1×1019 см-3 или от 5×1018 см-3 до 1×1019 см-3. Концентрация легирующей примеси может составлять, приблизительно, 1×1016 см-3, 5×1016 см-3, 1×1017 см-3, 5×1017 см-3, 8×1017 см-3, 1×1018 см-3, 2×1018 см-3, 3×1018 см-3, 4×1018 см-3, 5×1018 см-3, 6×1018 см-3, 7×1018 см-3, 8×1018 см-3, 9×1018 см-3, 1×1019 см-3, 1×1019 см-3, 2×1019 см-3, 5×1019 см-3 или 1×1020 см-3. Первый слой может быть легирован более сильно в области, прилегающей к первому контакту.
[0047] Полупроводниковый прибор может быть полупроводниковым прибором на нитриде металла(ов). Первый и второй слои могут быть сформированы из полупроводникового материала III-V. Первый и второй слои могут быть сформированы из нитрида металла. Нитрид металла может быть нитридом галлия (GaN). В других вариантах первый и второй слои могут быть сформированы из нитрида галлия-алюминия (AlGaN), нитрида индия-галлия (InGaN), InGaAlN или InAlN. В других вариантах первый и второй слои могут быть сформированы из разных полупроводниковых материалов, например, InGaN/AlGaN, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, GaN/AlInGaN, InGaN/AlInGaN, AlGaN/AlInGaN или других их комбинаций. В других вариантах в переходе могут быть использованы многочисленные слои, такие как, например, квантовые ямы InGaN, или слои, расположенные между барьерами GaN или AlGaN. Полупроводниковый прибор может представлять собой полупроводниковый транзистор, например, помимо многих других, биполярный транзистор или полевой транзистор. Полупроводниковый прибор может представлять собой светоизлучающий прибор, например, светоизлучающий диод (светодиод или СИД), лазерный прибор, например, лазерный диод (либо излучающий с торца лазерный диод, либо поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором VCSEL, либо лазерный диод какого-либо другого типа), и может быть, например, лазерным диодом на InGaN/GaN. Светоизлучающий прибор может излучать свет в пределах интервала длин волн, примерно, от 300 до 600 нм. Светоизлучающий прибор может быть синим СИД на GaN, синим СИД на основе GaN, синим лазерным диодом на основе GaN или синим лазерным диодом на GaN. Полупроводниковый прибор может представлять собой фотоприемный прибор, например, помимо многих других, фотодиод, фототранзистор, прибор с зарядовой связью, солнечный элемент или солнечно-слепой детектор. Фотоприемный прибор может принимать свет в интервале длин волн, примерно, от 350 до 700 нм.
[0048] Первый контакт может быть контактом n-типа, а второй контакт может быть контактом p-типа. В других вариантах первый контакт может быть контактом p-типа, а второй контакт может быть контактом n-типа.
[0049] Расстояние между первым и вторым контактами может находиться в интервале, приблизительно, от 10 нм до 10000 нм. Альтернативно, расстояние между первым и вторым контактами может составлять от 10 нм до 5000 нм, от 10 до 1000, от 10 до 900, от 10 до 800, от 10 до 700, от 10 до 600, от 10 до 500, от 10 до 400, от 10 до 350, от 10 до 300, от 10 до 250, от 10 до 200, от 10 до 150, от 10 до 100, от 10 до 50, от 50 до 10000, от 50 до 5000, от 50 до 1000, от 50 до 750, от 50 до 500, от 50 до 300, от 100 до 10000, от 100 до 5000, от 100 до 1000, от 100 до 750, от 100 до 600, от 100 до 500, от 100 до 450, от 100 до 300, от 100 до 350, от 100 до 300, от 100 до 250, от 100 до 200, от 100 до 150, от 200 до 10000, от 200 до 5000, от 200 до 1000, от 200 до 750, от 200 до 600, от 200 до 500, от 200 до 450, от 200 до 300, от 200 до 350, от 200 до 300, от 200 до 250, от 400 до 10000, от 400 до 5000, от 400 до 1000, от 400 до 750, от 400 до 600, от 400 до 500, от 400 до 450, от 1000 до 10000, от 1000 до 7500, от 1000 до 5000, от 1000 до 2500, от 1000 до 2000, от 2,500 до 10000 или от 5000 до 10000 нм, и расстояние между первым и вторым контактами может составлять, приблизительно, 10 нм или 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 или 10000 нм.
[0050] Последовательное сопротивление слоя, прилегающего к первому контакту (т.е. скрытому контакту, как в случае n-типа, так и в случае p-типа проводимости), может составлять менее 5 Ом и может находиться в интервале, примерно, от 0,00001 до 5 Ом. Альтернативно, последовательное сопротивление может находиться в интервале, примерно, от 0,0001 до 2, от 0,0001 до 1, от 0,0001 до 0,1, от 0,0001 до 0,01, от 0,0001 до 0,001, от 0,001 до 5, от 0,001 до 2, от 0,001 до 1, от 0,001 до 0,1, от 0,001 до 0,01, от 0,01 до 5, от 0,01 до 2, от 0,01 до 1, от 0,01 до 0,1, от 0,1 до 5, от 0,1 до 2, от 0,1 до 1 и может составлять, примерно, 0,0001, 0,0005, 0,001, 0,002, 0,003, 0,004, 0,005, 0,006, 0,007, 0,008, 0,009, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2 или, примерно, 5 Ом.
[0051] Подложка может быть сапфиром, стеклом, например, боросиликатным или кварцевым стеклом, кварцем, ZnO, карбидом кремния, кремнием или другой подходящей подложкой.
[0052] Полупроводниковый прибор может содержать, по меньшей мере, один дополнительный первый контакт, встроенный в прибор и отделенный некоторым расстоянием от первого контакта. Полупроводниковый прибор может, альтернативно, содержать множество дополнительных первых контактов, встроенных в прибор. Расстояние между первым контактом и соседним дополнительным первым контактом может находиться в интервале, приблизительно, от 50 мкм до 1000 мкм или, альтернативно, может находиться в интервале, приблизительно, от 50 до 750, от 50 до 500, от 50 до 450, от 50 до 400, от 50 до 350, от 50 до 300, от 50 до 250, от 50 до 200, от 50 до 150, от 50 до 100, от 100 до 1000, от 100 до 750, от 100 до 500, от 100 до 450, от 100 до 400, от 100 до 350, от 100 до 300, от 100 до 250, от 100 до 200, от 100 до 150, от 250 до 500, от 250 до 450, от 250 до 400, от 250 до 350 или от 250 до 300 мкм, и это расстояние может составлять, приблизительно, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 или 1000 мкм.
[0053] Область перехода может содержать простой p-n, n-p, p-n-p или n-p-n переход, или, в других вариантах, область перехода может являться двойным гетеропереходом, переходом с одной квантовой ямой или переходом с несколькими квантовыми ямами. Область перехода может содержать переход с несколькими квантовыми ямами, включающий содержащиеся в нем 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более квантовых ям. Может быть более одной области перехода, например, может быть две, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять или десять или же больше областей перехода. Область перехода может содержать область прибора с обедненной областью или зоной, как это будет понятно специалисту, и может содержать один, два или от трех до восьми или более слоев в приборе, при этом данные слои могут быть выбраны из одного или более из полупроводникового слоя, полупроводникового слоя нитрида металла, буферного слоя или электропроводного буферного слоя. Один или более из этих слоев полупроводникового прибора и/или области перехода могут быть легированной областью полупроводникового материала или могут быть сформированы легированием полупроводникового материала легирующей примесью, например, путем диффузии легирующей примеси в полупроводниковый материал или иными подходящими способами, как это будет понятно специалисту. Область перехода может быть, альтернативно, сформирована осаждением или формированием одного или более полупроводниковых слоев на полупроводниковом материале и/или легированном полупроводниковом материале.
[0054] Электрическая взаимосвязь и нахождение в электрическом соединении, как описано выше, включает в себя первый и второй контакты, находящиеся в опосредованном электрическом контакте через слой перехода прибора, в противоположность нахождению в непосредственном электрическом контакте друг с другом.
[0055] Первый контакт может выходить за пределы полупроводникового прибора, чтобы облегчить образование электрического контакта с ним. Подложка, буферный слой или первый слой или их комбинация могут выходить за пределы полупроводникового прибора, чтобы поддерживать вытянутый первый контакт. Например, часть встроенного или скрытого контакта может быть открыта, чтобы обеспечить возможность выполнить электрическое подключение к нему, или же встроенный или скрытый контакт (или его часть) могут выходить за пределы того слоя, в который он встроен или скрыт, чтобы обеспечить возможность выполнить электрическое подключение к нему.
Краткое описание чертежей
[0056] Теперь будет описан, в качестве лишь примера, предпочтительный вариант осуществления данного изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, среди которых:
[0057] Фигура 1 представляет собой пример известного из уровня техники полупроводникового прибора с мезаструктурой, имеющего внешние контакты;
[0058] Фигура 2 представляет собой первый вариант полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0059] Фигура 3 представляет собой второй вариант полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0060] Фигура 4 представляет собой третий вариант полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0061] Фигура 5 представляет собой четвертый вариант полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0062] Фигура 6 представляет собой пятый вариант полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0063] Фигура 7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую первый вариант способа формирования полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0064] Фигура 8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую второй вариант способа формирования полупроводникового прибора со скрытыми контактами;
[0065] Фигуры 9A, 10A, 11A и 12A представляют собой, соответственно, виды сверху полупроводникового прибора во время начальных технологических стадий способа по фигуре 7;
[0066] Фигуры 9B, 10B, 11B и 12B представляют собой, соответственно, виды в разрезе полупроводникового прибора во время начальных технологических стадий соответственно вдоль линий В - В, С - С, D - D и E - E на фигурах 9A, 10A, 11A и 12A; и
[0067] Фигура 13 представляет собой график фотолюминесценции от двойного гетероперехода, сформированного в соответствии со способом по изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
[0068] Здесь описаны полупроводниковые приборы и устройство на нитриде металла со встроенными/скрытыми контактами. Преимущества таких приборов включают значительно уменьшенное последовательное сопротивление между электрическими контактами такого прибора, в результате чего обеспечивается повышенная эффективность эксплуатации и сниженное нагревание прибора. Другие преимущества встроенных контактов в полупроводниковых приборах на нитриде металла включают то, что если часть скрытых контактов может поддерживаться свободной от осаждаемого материала, то может быть устранена необходимость в фотолитографии для производства такого прибора. Для предотвращения осаждения на поверхности контакта может быть использована маска. Может оказаться возможным производство таких приборов в широком ассортименте, в зависимости от других эксплуатационных ограничений, таких как ток, напряжение и рассеяние тепла.
[0069] Обращаясь к фигуре 2 чертежей, там представлен полупроводниковый прибор 100 на нитриде металла, показанный в виде трехмерного изображения, а на фигуре 3 представлен его вид в разрезе по пунктирной линии A-A на фигуре 2. Данный полупроводниковый прибор содержит подложку 102, первые контакты 104, электропроводный буферный слой 106, первый слой 108 легированного полупроводникового материала, осажденный на буферный слой 106, полупроводниковую область перехода 110, осажденную на первый слой 108, второй слой 112 легированного полупроводникового материала, осажденный на область перехода 110, причем этот второй слой 112 обладает противоположным первому слою 108 типом примесной проводимости, и второй контакт 114, при этом второй контакт 114 находится в электрическом соединении со вторым слоем 112, а первые контакты 104 встроены в полупроводниковый прибор 100 между подложкой 102 и областью перехода 110. В показанном частном варианте первые контакты встроены в буферный слой 102, хотя в некоторых вариантах первые контакты 104 могут быть расположены поверх буферного слоя 102. В других вариантах второй контакт может быть встроен в первый слой полупроводникового материала 106.
[0070] Первый слой 106 может быть полупроводниковым слоем n-типа, а второй слой 112 - полупроводниковым слоем p-типа. В других вариантах первый слой 102 может быть полупроводниковым слоем p-типа, а второй слой 112 - полупроводниковым слоем n-типа. Каждый из первого и второго слоев может быть слаболегированным или же каждый из них может быть сильнолегированным. В других вариантах первый слой может быть слаболегированным, а второй слой может быть сильнолегированным, или, альтернативно, первый слой может быть сильнолегированным, а второй слой может быть слаболегированным. Первый или второй слой может включать в себя области со ступенчатым или градиентным легированием, в которых легирование изменяется от слабого легирования до сильного легирования или наоборот (не показано). Первый слой может быть более сильно легирован в области, прилегающей к первому контакту. Первый слой может иметь концентрацию легирующей примеси от 1×1018 см-3 до 1×1019 см-3, или же концентрация легирующей примеси может составлять в интервале от 1×1016 см-3 до 1×1021 см-3, от 1×1017 см-3 до 1×1020 см-3, от 5×1017 см-3 до 1×1020 см-3, от 1×1018 см-3 до 1×1020 см-3, от 1×1018 см-3 до 5×1019 см-3, от 5×1018 см-3 до 5×1019 см-3, от 2×1018 см-3 до 1×1019 см-3 или от 5×1018 см-3 до 1×1019 см-3. Концентрация легирующей примеси может составлять, приблизительно, 1×1016 см-3, 5×1016 см-3, 1×1017 см-3, 5×1017 см-3, 8×1017 см-3, 1×1018 см-3, 2×1018 см-3, 3×1018 см-3, 4×1018 см-3, 5×1018 см-3, 6×1018 см-3, 7×1018 см-3, 8×1018 см-3, 9×1018 см-3, 1×1019 см-3, 1×1019 см-3, 2×1019 см-3, 5×1019 см-3 или 1×1020 см-3.
[0071] Полупроводниковый прибор 100 может быть полупроводниковым прибором на нитриде металла. Первый и второй слои 108 и 112 формируют из полупроводникового нитрида металла III-V, такого как нитрид галлия (GaN). В других вариантах первый и второй слои 108 и 112 формируют из нитрида галлия-алюминия (AlGaN), нитрида индия-галлия (InGaN), InGaAlN или InAlN. В других вариантах первый и второй слои 108 и 112 формируют из разных полупроводниковых материалов, например, InGaN/AlGaN, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, GaN/AlInGaN, InGaN/AlInGaN, AlGaN/AlInGaN или других их комбинаций.
[0072] Переход 110 на фигурах 2 и 3 изображен как двойной гетеропереход, содержащий первый слой 116 перехода из полупроводникового материала n- или p-типа, такого как, например, AlGaN, промежуточный слой 118, например, из InGaN, и второй слой 120 перехода с типом примесной проводимости (т.е. p- или n-типом, соответственно), противоположным типу примесной проводимости первого слоя перехода, в соответствии с обычными гетеропереходами. В других вариантах полупроводниковый прибор может быть прибором с одной или несколькими квантовыми ямами. Фигура 4 (на которой аналогичные элементы обозначены теми же ссылочными позициями) показывает примерный вариант полупроводникового прибора на нитриде металла со встроенными контактами, в котором область перехода 210 содержит структуру с 2-мя квантовыми ямами. Буферные слои 202 и 208 и слои 204 и 206 квантовой ямы такого перехода могут быть сформированы из легированного примесью n- или p-типа материала, образованного из InGaN или AlGaN, с образующими барьеры структур ям промежуточными слоями 210, 212 и 214, сформированными, например, из GaN или AlGaN, в соответствии с обычными структурами с несколькими квантовыми ямами. Промежуточные слои 210, 212 и 214 могут иметь, при необходимости, ширину запрещенной зоны, по существу, подобную ее ширине у любого слоя перехода 106 или 112, или же эта ширина запрещенной зоны может отличаться, при условии, что она в достаточной степени больше ширины запрещенной зоны слоев 204 и 206 ямы. В других вариантах полупроводниковый прибор может, при необходимости, иметь 3, 4, 5 или более слоев квантовой ямы.
[0073] Первые контакты 104 могут быть контактами n-типа, а второй контакт 114 может быть контактом p-типа. В других вариантах первый контакт 104 является контактом p-типа, а второй контакт 114 является контактом n-типа.
[0074] Расстояние между первым 104 и вторым 114 контактами может находиться в интервале, приблизительно, от 10 нм до 10000 нм. Альтернативно, расстояние между первым и вторым контактами может составлять от 10 нм до 5000 нм, от 10 нм до 1000 нм, от 10 нм до 900 нм, от 10 нм до 800 нм, от 10 нм до 700 нм, от 10 нм до 600 нм, от 10 нм до 500 нм, от 10 нм до 400 нм, от 10 нм до 350 нм, от 10 нм до 300 нм, от 10 нм до 250 нм, от 10 нм до 200 нм, от 10 нм до 150 нм, от 10 нм до 100 нм, от 10 нм до 50 нм, от 50 нм до 10000 нм, от 50 нм до 5000 нм, от 50 нм до 1000 нм, от 50 нм до 750 нм, от 50 нм до 500 нм, от 50 нм до 300 нм, от 100 нм до 10000 нм, от 100 нм до 5000 нм, от 100 нм до 1000 нм, от 100 нм до 750 нм, от 100 нм до 600 нм, от 100 нм до 500 нм, от 100 нм до 450 нм, от 100 нм до 300 нм, от 100 нм до 350 нм, от 100 нм до 300 нм, от 100 нм до 250 нм, от 100 нм до 200 нм, от 100 нм до 150 нм, от 1000 нм до 10000 нм, от 1000 нм до 7500 нм, от 1000 нм до 5000 нм, от 1000 нм до 2500 нм, от 1000 нм до 2000 нм, от 2500 нм до 10000 нм или от 5000 нм до 10000 нм, и расстояние между первым и вторым контактами может составлять, приблизительно, 10 нм или же 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 или 10000 нм.
[0075] Полупроводниковый прибор может содержать, по меньшей мере, один дополнительный первый контакт, встроенный в прибор и отделенный некоторым расстоянием от первого контакта. Расстояние между первым контактом и дополнительным первым контактом может находиться в интервале, приблизительно, от 50 мкм до 1000 мкм или, альтернативно, может находиться в интервале, приблизительно, от 50 мкм до 750 мкм, от 50 мкм до 500 мкм, от 50 мкм до 450 мкм, от 50 мкм до 400 мкм, от 50 мкм до 350 мкм, от 50 мкм до 300 мкм, от 50 мкм до 250 мкм, от 50 мкм до 200 мкм, от 50 мкм до 150 мкм, от 50 мкм до 100 мкм, от 100 мкм до 1000 мкм, от 100 мкм до 750 мкм, от 100 мкм до 500 мкм, от 100 мкм до 450 мкм, от 100 мкм до 400 мкм, от 100 мкм до 350 мкм, от 100 мкм до 300 мкм, от 100 мкм до 250 мкм, от 100 мкм до 200 мкм, от 100 мкм до 150 мкм, от 250 мкм до 500 мкм, от 250 мкм до 450 мкм, от 250 мкм до 400 мкм, от 250 мкм до 350 мкм или от 250 мкм до 300 мкм, и это расстояние может составлять, приблизительно, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 или 1000 мкм.
[0076] Как изображено на фигуре 2, первые контакты 104 выходят за пределы буферного слоя 106 и слоев 108-112 полупроводникового прибора, чтобы облегчить формирование электрического контакта с ними. Первые контакты 104 в других вариантах, например, в таком, который изображен на фигуре 5 (на которой аналогичные элементы обозначены теми же ссылочными позициями), могут быть сформированы внутри первого слоя и могут содержать область более сильно легированного полупроводникового материала 302 поблизости от контактов 104, чтобы обеспечить улучшенный электрический контакт с прибором. Подложка, буферный слой или первый слой, или их комбинация может выходить за пределы полупроводникового прибора, чтобы при необходимости поддерживать вытянутый первый контакт, как изображено на фигуре 2.
[0077] Другой вариант полупроводникового прибора на нитриде металла со встроенными/скрытыми контакты изображен на фигуре 6 и содержит подложку 402, первый слой 404 нитрида металла, осажденный на подложку, по меньшей мере, один первый контакт 406, сформированный на первом слое 404 нитрида металла, второй слой 408 нитрида металла, осажденный на первом слое 404 нитрида металла с герметизацией, по меньшей мере, части первого контакта 406, полупроводниковую область перехода 410, осажденную на второй слой 408 нитрида металла, третий слой 412 нитрида металла, осажденный на область перехода 410, причем этот третий слой 412 нитрида металла обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого и второго слоев 402 и 408 нитрида металла, и второй контакт 414, электрически соединенный с третьим слоем 412 нитрида металла. Как и на фигуре 3, на фигуре 6 изображен двойной гетеропереход с первым слоем 416 перехода из полупроводникового материала n- или p-типа, такого как, например, какой-либо AlGaN, промежуточным слоем 418, например, из InGaN, и вторым слоем 420 перехода с типом примесной проводимости (т.е. p- или n-типом соответственно), противоположным типу примесной проводимости первого слоя перехода, в соответствии с обычными гетеропереходными структурами, хотя в других вариантах возможна также и другая структура перехода.
[0078] Последовательное сопротивление описанных выше структур полупроводниковых приборов со встроенными металлическими контактами значительно меньше по сравнению с полупроводниковыми приборами с мезаструктурой, такими как тот, что изображен на фигуре 1. Например, в случае, когда n-контакт расположен лишь вдоль одной стороны мезаструктуры СИД, электросопротивление R слоя растекания отрицательных зарядов (электронов) выражается как
| R = ρsn · (Lsp + λ)/L, | (1) |
[0079] где ρsn - поверхностное удельное электросопротивление слоя n-типа, Lsp - длина растекания n-слоя, λ - расстояние между n-контактом и мезаструктурой, и L - ширина квадратной мезаструктуры. Подставляя типичные значения переменных в уравнение (1) (например, те, что приведены в Chakraborty et al. IEEE Transactions of Electron Devices, v. 54, No. 5 2007), типичное электросопротивление прибора с мезаструктурой составляет приблизительно 13 Ом. По сравнению с этим, для структуры, в которой n-контакт расположен непосредственно под верхним p-контактом, эквивалентное сопротивление Rbc такого прибора со скрытым контактом (например, прибора, подобному тому, который изображен на фигуре 2) составляло бы, приблизительно:
Rbc = (удельное электросопротивление слоя n-типа * толщина слоя n-типа) / площадь прибора = 0,003 Ом·см * 0,0003 см / (0,03×0,03 см) = 0,001 Ом.
[0080] Из этого ясно видны преимущества нитридного прибора со скрытым контактом в отношении эффективности прибора, основывающиеся исключительно на улучшении последовательного электросопротивления. Специалисту будет очевидно, что фактическое последовательное сопротивление конкретного прибора в значительной степени зависит от таких факторов, как площадь контакта и толщина и удельное электросопротивление используемых слоев. Оно также зависит от используемых слоев перехода, например, присутствие AlGaN может значительно увеличить последовательное сопротивление. Поэтому фактическое последовательное сопротивление любого готового полупроводникового нитридного прибора со скрытым контактом может значительно меняться (например, в интервале от 0,0001 до 5 Ом), однако понятно, что любое улучшение фактического последовательного сопротивления по сравнению с существующими приборами оказывает значительное положительное влияние на эффективность преобразования электрической энергии в оптическую и общую эффективность прибора.
[0081] В соответствии с дополнительным аспектом также предложен способ формирования полупроводникового прибора со слоями нитрида металла и скрытыми металлическими контактами. На фигурах с 7 по 9 показаны примерные технологические стадии способа формирования полупроводникового прибора со встроенными контактами вида, представленного на фигурах с 2 по 6. В каждом случае подложка может быть из сапфира, стекла, например, боросиликатного или кварцевого стекла, кварца, ZnO, карбида кремния, кремния или сапфира и может быть первоначально очищена обычным образом, например, промывкой пероксидом водорода или гидроксидом аммония для стекла, промывкой плавиковой кислотой для очистки кремниевых подложек; нагреванием подложек из ZnO для удаления гидроксидных слоев; или очисткой фосфорной кислотой для сапфировых подложек; или другими способами, известными специалисту. Подложка может содержать буферный слой, размещенный или осажденный на ней.
[0082] Формирование описанного здесь полупроводникового прибора, имеющего слои нитрида металла (особенно слои GaN) и скрытые металлические контакты, выполняют с использованием источника стимулированного удаленной азотной плазмой газофазного химического осаждения (RPECVD) посредством термического разложения триметилгаллия в атмосфере азота, с объединением возбужденных частиц азота в нижнем течении потока плазмы с галлием с образованием GaN при температурах в интервале, примерно, от 500 до 800 градусов Цельсия. Предшествующие технологии изготовления полупроводниковых приборов со скрытыми контактами используют технологии MOCVD, которые обычно выполняются при температурах примерно 1000-1100 градусов Цельсия. Существенные преимущества данных технологий изготовления с удаленной плазмой, которые описаны более подробно в заявках на патент PCT/AU2003/000598 и PCT/AU2005/001483, содержание которых полностью включено сюда посредством перекрестной ссылки, заключаются в том, что встроенные металлические контакты не разлагаются при рабочих температурах от 500 до 800 градусов (металлические контакты могут испаряться или образовывать капли жидкости при температурах выше 1000 градусов Цельсия), и то, что изготовление выполняется в атмосфере азота, а не аммиака (который может травить и повреждать встроенные металлические контакты во время последующих этапов изготовления). При таком способе RPECVD азотная плазма образуется в месте, удаленном от реакционной камеры, и образовавшиеся в плазме метастабильные активные нейтральные частицы азота транспортируются, попадая на подложку и при этом взаимодействуя с одним или более предшественниками с образованием пленки из нитрида металла группы III на подложке. Кинетическая энергия активных частиц в этот момент довольно низка (только тепловая энергия), в то время как потенциальная энергия активных частиц может находиться в интервале между 6 и 12 эВ. Потенциальная энергия метастабильных активных нейтральных частиц преобразуется в другой вид энергии (кинетическую, тепловую и т.д.), когда данные частицы реагируют с образованием нитрида металла группы III. Метастабильные активные нейтральные частицы азота могут быть метастабильными частицами молекулярного азота [N2*]. Перенос активных нейтральных частиц азота обычно достигается за счет энергии импульса и/или кинетической энергии, которую частицы азота приобретают от плазмы. Активные нейтральные частицы азота могут иметь величины потенциальной энергии, которые предпочтительно находятся в интервале между, примерно, 6 эВ и, примерно, 9 эВ, что относится к величинам потенциальной энергии для метастабильных молекулярных частиц азота. Активные нейтральные частицы азота могут реагировать с предшественником металла группы III, образуя на подложке полупроводниковый материал - нитрид металла группы III. Атомарный азот может реагировать с частицами органического предшественника металла группы III, образуя на подложке полупроводниковый материал - нитрид металла группы III.
[0083] Азот, из которого образуется плазма, предпочтительно, является высокочистым азотом, т.е. с уровнями содержания примесей менее, примерно, 10 млрд-1 (масса/массу, объем/объем или моль на моль) или менее, примерно, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,2, 0,1, 0,05 или 0,01 млрд-1. Активные нейтральные частицы азота, которые образуются в азотной плазме, могут иметь среднюю энергию меньше энергии связи нитрида галлия или примерно равную ей. Может образовываться более чем один вид активных нейтральных частиц азота. Активные нейтральные частицы азота или один вид таких частиц могут быть возбужденными молекулярными частицами азота и могут быть метастабильными молекулярными частицами азота. Подходящей активированной частицей азота является N2*(A3Σu +), которая имеет энергию, примерно, 6 эВ. Другие подходящие активные частицы азота включают N2*(B3Пg) и N2*(a1Пg), которые имеют энергию, примерно, 7,5 эВ и 8,5 эВ, соответственно. Одним из преимуществ этих реакционноспособных нейтральных частиц является то, что они имеют сравнительно низкую кинетическую энергию, а значит, воздействуют на поверхность подложки посредством их потенциальной энергии возбуждения, а не посредством динамического соударения, в результате вызывая меньшее повреждение поверхности выращиваемой пленки.
[0084] Атомарный азот также метастабилен и часто образуется в плазме (хотя обычно в малых количествах), и он имеет уровень энергии, примерно, 11,5 эВ. Атомарных частиц азота, предпочтительно, избегают, поскольку они имеют тенденцию к обладанию повышенной потенциальной энергией, и при преобразовании в другие виды энергии (т.е. при реагировании с формированием GaN) эта избыточная энергия может преобразовываться в кинетическую энергию и может вызывать повреждения подложки и выращиваемой полупроводниковой пленки. Способ по данному изобретению предпочтительнее молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) тем, что в последнем способе трудно регулировать образование частиц с повышенной энергией вследствие использования сравнительно высоких давлений. В предложенном способе, напротив, используются более низкие давления (обычно от, примерно, 0,1 до, примерно, 5 мм рт.ст.), что обеспечивает возможность лучшего контроля за частицами с высокой энергией и, поэтому, меньшее повреждение пленки.
[0085] Полупроводниковые приборы на нитриде металла группы III на металлических контактах могут быть выращены на подходящих подложках (например, из сапфира, стекла, кварца и т.д.) с использованием способа REPCVD. Металлический контакт может быть выбран из одного или более из никеля, хрома, платины, вольфрама или молибдена, сплава любого одного или более из вышеуказанных металлов или любого другого подходящего металла, обладающего хорошей электрической проводимостью по сравнению с полупроводниковым материалом нитридом металла и более высокой температурой плавления, чем температура выращивания (т.е., примерно, от 600°C до 700°C). Например, для металлических контактов может быть использован нихром, который представляет собой сплав никеля и хрома, обладающий хорошей электрической проводимостью по сравнению с GaN (или другими полупроводниковыми материалами нитридами металлов группы III) и способностью выдерживать высокие температуры. Удельное электросопротивление нихромового сплава, содержащего 79% никеля и 21% хрома, составляет, примерно, 1,075×10-6 Ом·м, что соответствует на несколько порядков величины большей проводимости по сравнению с GaN (~0,001 Ом·см).
[0086] В примеренном варианте прибор с двойным гетеропереходом может быть выращен на подложке, содержащей один или более электропроводных контактов (например, металлический контакт, сформированный, например, из нихрома или другого подходящего металла или металлического сплава), описанным ниже способом. Электропроводный(е) контакт(ы) может(гут) быть сформированы на подложке подходящими способами осаждения, которые известны в данной области техники и могут содержать стадию формирования рисунка на подложке перед осаждением электропроводного(ых) контакта(ов) для формирования металлического(их) контакта или контактов подходящей конфигурации. Электропроводный буферный слой может быть необязательно сформирован на электропроводном(ых) контакте(ах), как это будет понятно специалисту.
[0087] Первый нитрид металла (например, нитрид галлия GaN) может быть выращен на электропроводном контакте при температуре в интервале от, примерно, 500°C до, примерно, 700°C в течение времени от, примерно, 0,5 часа до, примерно, 24 часов. Температура реактора может, альтернативно, находиться в интервале от 500 до 650, от 500 до 600, от 500 до 580, от 500 до 560, от 500 до 540, от 520 до 700, от 520 до 650, от 520 до 600, от 520 до 580, от 530 до 560, от 535 до 555, от 540 до 550 или от 540 до 545°C и может составлять, примерно, 535, 538, 540, 541, 542, 543, 544, 545, 546, 547, 548, 549, 550, 553, 555, 560, 570, 580, 590, 600, 625, 650, 675 или, примерно, 700°C. Время выращивания для первого слоя может, альтернативно, находиться в интервале от, примерно, 0,5 до 18, от 0,5 до 12, от 0,5 до 10, от 0,5 до 8, 0,5 до 7, от 0,5 до 6, от 0,5 до 5, от 0,5 до 4, от 0,5 до 3, от 0,5 до 2,5, от 0,5 до 2, от 0,5 до 1, от 2 до 24, от 2 до 18, от 2 до 12, от 2 до 10, от 2 до 8, от 2 до 6, от 2 до 5, от 2 до 4, от 2 до 3, от 3 до 5, от 3,5 до 4,5 или от 3,8 до 4,2 часов, и может составлять, примерно, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5 или, примерно, 6 часов, в зависимости от требуемой толщины слоя. Этот слой, сформированный на контакте (чтобы встроить или скрыть данный контакт в полупроводниковом слое нитрида металла), может быть выращен в обогащенных азотом условиях. При таких обогащенных азотом условиях, однако, может потребоваться принимать меры по минимизации повреждения пленки высокоэнергетическими частицами азота, что может привести к стехиометрии пленки с низким содержанием азота.
[0088] Слой нитрида металла может быть n-типа или p-типа (нижеследующее обсуждение предполагает слой n-типа, однако, в случае, когда первый слой является слоем p-типа, нижеследующее описание также применимо с необходимыми поправками). Давление в реакторе для выращивания этого первого слоя может находиться в интервале от 0,01 мм рт.ст. до 5 мм рт.ст. или, альтернативно, примерно, от 0,01 до 4, от 0,01 до 3, от 0,01 до 2, от 0,01 до 1, от 0,01 до 0,5, от 0,1 до 5, от 0,1 до 4, от 0,1 до 3, от 0,1 до 2, от 0,1 до 1, от 0,1 до 0,5, от 1 до 5, от 1 до 4, от 1 до 3, от 1 до 2, от 1 до 1,5, от 0,5 до 2, от 0,5 до 1,8, от 0,5 до 1,6, от 0,5 до 1,5, от 0,5 до 1,4, от 0,5 до 1,3, от 0,5 до 1,2, от 0,5 до 1,1, от 0,5 до 1, от 0,7 до 1,8, от 0,7 до 1,6, от 0,7 до 1,5, от 0,7 до 1,4, от 0,7 до 1,3, от 0,7 до 1,2, от 0,7 до 1,1, от 0,7 до 1, от 0,8 до 1,8, от 0,8 до 1,6, от 0,8 до 1,5, от 0,8 до 1,4, от 0,8 до 1,3, от 0,8 до 1,2, от 0,8 до 1,1, от 0,8 до 1, от 0,9 до 1,8, от 0,9 до 1,6, от 0,9 до 1,5, от 0,9 до 1,4, от 0,9 до 1,3, от 0,9 до 1,2, от 0,9 до 1,1, от 0,9 до 1, от 1 до 1,8, от 1 до 1,6, от 1 до 1,5, от 1 до 1,4, от 1 до 1,3, от 1 до 1,2, или от 1 до 1,1 мм рт.ст. и может составлять, приблизительно, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 или, примерно, 2 мм рт.ст.
[0089] Предшественник нитрида металла для первого слоя может быть доставлен к подложке протеканием азота через данный предшественник. Примерами предшественников могут являться:
триметилгаллий (TMG) для выращивания GaN;
триметилалюминий (TMAl) для выращивания AlN;
триметилиндий (TMIn) для выращивания InN;
или их комбинации для выращивания других полупроводниковых материалов, таких как AlGaN, InGaN и/или AlInGaN. Также могут быть использованы другие предшественники галлия, как это будет понятно специалисту.
[0090] Предшественник может поддерживаться во время выращивания при желательной рабочей температуре, которая обычно находится между температурами плавления и кипения «жидких» источников, т.е. в случае TMG температура может находиться в интервале, примерно, от -15,8°C до 55,7°C; а в случае TMAl температура может находиться в интервале, примерно, от 15,4°C до 126°C. В случае «твердых» источников, таких как TMIn и Cp2Mg, они могут быть использованы при столь высоких рабочих температурах, как их температура плавления, т.е. в случае TMIn температура может составлять вплоть до 88°C (хотя, более типично, она находится в интервале от, примерно, 0°C до, примерно, 50°C, поскольку в этом интервале имеются данные по давлению паров), а в случае Cp2Mg (используемого для легирования пленок нитридов металлов магнием в качестве легирующей примеси p-типа) - вплоть до, примерно, 176°C (или, более типично, в интервале от, примерно, 0°C до, примерно, 50°C). Также могут использоваться и другие предшественники, как это будет понятно специалисту, в частности, для легирования пленок нитридов металлов, например, предшественники кислорода и другие.
[0091] При необходимости также могут быть использованы другие материалы-предшественники. Например, легирование полупроводникового нитрида металла примесью p-типа может быть достигнуто введением магния в такой материал. Предшественник магния может быть получен из предшественника Cp2Mg. При необходимости может(гут) быть альтернативно использован(ы) другой(ие) материал(ы)-предшественник(и).
[0092] Предшественник(и) может(гут) быть доставлен(ы) к подложке пропусканием потока газа через данный предшественник. Например, газ может быть газообразным азотом, подаваемым при требуемом расходе, для получения желательной концентрации предшественника у подложки для выращивания конкретной пленки. Расход газа может находиться в интервале, примерно, от 5 до 500 станд. см3/мин (стандартных кубических сантиметров в минуту) или, примерно, от 5 до 450, от 5 до 400, от 5 до 350, от 5 до 300, от 5 до 250, от 5 до 200, от 5 до 150, от 5 до 100, от 5 до 90, от 5 до 80, от 5 до 70, от 5 до 60, от 5 до 50, от 5 до 40, от 5 до 30, от 5 до 20, от 5 до 15, от 5 до 10, от 10 до 100, от 10 до 90, от 10 до 80, от 10 до 70, от 10 до 60, от 10 до 50, от 10 до 40, от 10 до 30, от 10 до 20, от 10 до 15, от 15 до 20, от 20 до 90, от 20 до 80, от 20 до 70, от 20 до 60, от 20 до 50, от 20 до 40, от 20 до 30 и может составлять, примерно, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 станд. см3/мин в соответствии с потребностями, т.е. требуемые величины расхода обычно изменяют в соответствии с площадью поверхности осаждения, поэтому чем больше площадь поверхности осаждения, тем больше требуемый расход (например, расход, примерно, 500 станд. см3/мин или больше может потребоваться в случае поверхности осаждения диаметром, примерно, 60 см).
[0093] Удаленная плазма в реакторе RPECVD может быть азотной плазмой. Азот можно заставить протекать через предназначенную для плазмы трубку реактора RPECVD при таком расходе, чтобы отрегулировать концентрацию активных нейтральных частиц азота, присутствующих на поверхности подложки, в соответствии с требованиями. Расход азота через предназначенную для плазмы трубку может находиться в интервале от, примерно, 300 до 1000 станд. см3/мин или, примерно, от 400 до 800, от 400 до 700, от 400 до 600, от 400 до 500, от 450 до 700, от 450 до 650, от 450 до 600, от 450 до 550, от 450 до 500, от 500 до 700, от 500 до 650, от 500 до 600 или от 500 до 550 станд. см3/мин и может составлять, примерно, 300, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 800, 900 или 1000 станд. см3/мин в соответствии с требованиями. Кроме того, требуемые величины расхода обычно зависят от площади поверхности осаждения, поэтому может потребоваться расход вплоть до или более 30 литров/минуту (30000 станд. см3/мин), например, в случае поверхности осаждения диаметром, примерно, 60 см.
[0094] Второй, более тонкий, слой нитрида металла n-типа может быть сформирован на первом слое. Этот слой может быть сформирован из материала - полупроводникового соединения (например, AlGaN или InGaN и других). Второй слой может быть выращен при более низкой температуре, чем первый слой. Температура реактора во время выращивания второго слоя может находиться в интервале от, примерно, 20°C до, примерно, 1100°C или более типично вплоть до температуры, примерно, 700°C для существующей системы RPECVD. Температура реактора может, альтернативно, находиться в интервале, примерно, от 20 до 700, от 20 до 650, от 20 до 600, от 20 до 550, от 20 до 540, от 20 до 530, от 20 до 520, от 20 до 510, от 20 до 500, от 100 до 700, от 100 до 600 100 до 550, от 100 до 525, от 100 до 500, от 250 до 700, от 250 до 650, от 250 до 600, от 250 до 600, от 250 до 550, от 250 до 525, от 250 до 500, от 400 до 700, от 400 до 650, от 400 до 600, от 400 до 550, от 400 до 500, от 500 до 700, от 500 до 650, от 500 до 600, от 500 до 550, от 500 до 540, от 505 до 535, от 510 до 530, от 515 до 525 или от 515 до 520°C и может составлять, примерно, 500, 505, 508, 509, 510, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 521, 522, 523, 524, 525, 528, 530, 535 или 540°C. Второй слой может быть выращен в течение промежутка времени от, примерно, 30 секунд до, примерно, 3 часов или, альтернативно, от 1 минуты до 3 часов, от 1 минуты до 2 часов, от 1 минуты до 1 часа, от 1 до 30 минут, от 5 минут до 3 часов, от 5 минут до 2 часов, от 5 минут до 1 часа, от 5 до 30 минут, от 5 до 25 минут, от 5 до 20 минут, от 5 до 15 минут, от 10 до 30 минут, от 10 до 25 минут, от 10 до 20 минут, от 10 до 15 минут, который может составлять, примерно, 0,5, 1,2, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 40, 50, 60 минут или, примерно, 1,5, 2, 2,5 или 3 часа, в зависимости от необходимости.
[0095] Давление в реакторе во время выращивания второго слоя может быть выше давления в случае первого слоя и может находиться в интервале, приблизительно, от 0,01 мм рт.ст. до 5 мм рт.ст. или, альтернативно, от 0,01 до 4, от 0,01 до 3, от 0,01 до 2, от 0,01 до 1, от 0,01 до 0,5, от 0,1 до 5, от 0,1 до 4, от 0,1 до 3, от 0,1 до 2, от 0,1 до 1, от 0,1 до 0,5, от 1 до 5, от 1 до 4, от 1 до 3, от 1 до 2, от 1 до 1,5, от 0,5 до 2, от 2 до 5, от 2 до 4,5, от 2 до 4, от 2 до 3,5, от 2 до 3, от 2,5 до 4, от 2,5 до 3,5, от 2,5 до 3, от 2,8 до 3,5, от 2,8 до 3,2 мм рт.ст. и может составлять, примерно, 2, 2,5, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,7, 3,8, 4,0, 4,5 или, примерно, 5 мм рт.ст.
[0096] Температура реактора может быть уменьшена (или увеличена между выращиванием первого и второго слоев (или между любыми последовательными слоями, если это необходимо)). На этом этапе снижения температуры может поддерживаться поток азота через предназначенную для плазмы трубку источника удаленной азотной плазмы, однако, без присутствия плазмы. Поток азота через предназначенную для плазмы трубку во время этого этапа может находиться в интервале, примерно, от 400 до 650 станд. см3/мин или, альтернативно, от 450 до 600 или от 500 до 550 станд. см3/мин и может составлять, примерно, 450, 500, 550, 600 или 650 станд. см3/мин. Давление в реакторе может быть увеличено (или, альтернативно, уменьшено) во время этого этапа, в зависимости от требуемых условий для выращивания следующего слоя прибора. Кроме того, требуемые величины расхода обычно изменяют в соответствии с площадью поверхности осаждения, поэтому могут потребоваться величины расхода вплоть до или более 30 литров/минуту (30000 станд. см3/мин), например, в случае поверхности осаждения диаметром, примерно, 60 см.
[0097] Первый слой p-типа может затем быть осажден на слое n-типа при температуре в интервале от, приблизительно, 500°C до, примерно, 700°C в течение времени от, примерно, 0,5 минуты до, примерно, 3 часов. Третий слой может быть также другим материалом - полупроводниковым соединением - и может содержать легирующую примесь p-типа. Температура реактора может, альтернативно, находиться в интервале от 500 до 650, от 500 до 600, от 500 до 580, от 500 до 560, от 500 до 540, от 500 до 250, от 500 до 510, от 505 до 535, от 510 до 530, от 515 до 525 или от 515 до 520°C и может составлять, примерно, 500, 505, 508, 509, 510, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 521, 522, 523, 524, 525, 528, 530, 535 или 540°C. Температура может быть, приблизительно, такой же, что и в случае второго слоя. Давление может быть, приблизительно, таким же, что и в случае второго слоя. Третий слой может быть выращен в течение более короткого промежутка времени по сравнению со вторым слоем, который может находиться в интервале, приблизительно, от 2 до 15 минут или, альтернативно, от 3 до 15, от 3 до 10, от 3 до 6, от 3 до 5, от 4 до 10, от 4 до 6 минут и может составлять, примерно, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 или, примерно, 15 минут.
[0098] Один, два, три, четыре, пять или более слоев могут быть необязательно сформированы на первом слое p-типа при аналогичных условиях, как это будет понятно специалисту, чтобы сформировать приборы с альтернативными типами переходов, например, прибор с одной единственной квантовой ямой или приборы с несколькими квантовыми ямами в области перехода. Область перехода может содержать простой p-n, n-p, p-n-p или n-p-n переход, или, в других вариантах, область перехода может являться переходом с одной квантовой ямой или переходом с несколькими квантовыми ямами. Область перехода может содержать переход с несколькими квантовыми ямами, включающий содержащиеся в нем 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более квантовых ям. Может быть более одной области перехода, например, может быть две, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять или десять или же больше областей перехода.
[0099] Второй слой p-типа может быть выращен в первом слое p-типа. Температура реактора может находиться в интервале, приблизительно, от 500°C до, примерно, 700°C, от 500 до 650, от 500 до 600, от 500 до 580, от 500 до 560, от 500 до 540, от 505 до 535, от 510 до 530, от 515 до 525 или от 515 до 520°C и может составлять, примерно, 500, 505, 508, 509, 510, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519, 520 521, 522, 523, 524, 525, 528, 530, 535 или 540°C. Давление в реакторе может находиться в интервале, приблизительно, от 0,01 мм рт.ст. до 5 мм рт.ст. или, альтернативно, примерно, от 0,01 до 4, от 0,01 до 3, от 0,01 до 2, от 0,01 до 1, от 0,01 до 0,5, от 0,1 до 5, от 0,1 до 4, от 0,1 до 3, от 0,1 до 2, от 0,1 до 1, от 0,1 до 0,5, от 1 до 5, от 1 до 4, от 1 до 3, от 1 до 2, от 1 до 1,5, от 2 до 5, от 2 до 4,5, от 2 до 4, от 2 до 3,5, от 2 до 3, от 2,5 до 4, от 2,5 до 3,5, от 2,5 до 3, от 2,8 до 3,5, от 2,8 до 3,2 мм рт.ст. и может составлять, примерно, 2, 2,5, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,7, 3,8, 4,0, 4,5 или, примерно, 5 мм рт.ст. Второй слой p-типа может быть выращен в течение промежутка времени от, примерно, 30 секунд до, примерно, 3 часов или, альтернативно, от 1 минуты до 3 часов, от 1 минуты до 2 часов, от 1 минуты до 1 часа, от 1 до 30 минут, от 5 минут до 3 часов, от 5 минут до 2 часов, от 5 минут до 1 часа, от 5 до 30 минут или, альтернативно, 5 до 25, от 5 до 20, от 5 до 15, от 10 до 30, от 10 до 25, от 10 до 20, от 10 до 15 минут и может составлять, примерно, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 40, 50, 60 минут или, примерно, 1,5, 2, 2,5 или 3 часа, в зависимости от необходимости. Второй слой p-типа может быть выращен в течение, приблизительно, такого же промежутка времени, что и второй слой n-типа, и может быть, приблизительно, такой же толщины, что и второй слой n-типа.
[0100] Конечный выращенный слой может быть толстым слоем нитрида металла p-типа, выращенным в течение промежутка времени, приблизительно, от 15 минут до 6 часов, от 15 минут до 5 часов, от 15 минут до 4 часов, от 15 минут до 3 часов, от 15 минут до 2 часов, от 15 минут до 1 часа, от 0,5 до 6 часов, от 0,5 до 5, от 0,5 до 4, от 0,5 до 3, от 0,5 до 2, от 0,5 до 1, от 1 до 6, от 1 до 5, от 1 до 4, от 1 до 3, от 1 до 2, от 2 до 6 часов, от 3 до 5, от 3,5 до 4,5 или от 3,8 до 4,2 часов, и может быть выращен в течение, примерно, 0,25 (15 минут), 0,5 (30 минут), 0,75 (45 минут), 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5 или, примерно, 6 часов. Температура реактора может быть выше температуры реактора в случае второго слоя p-типа и может находиться в интервале от, приблизительно, 500°C до, примерно, 700°C или, альтернативно, от 500 до 650, от 500 до 600, от 500 до 580, от 500 до 560, от 500 до 540, от 520 до 700, от 520 до 650, от 520 до 600, от 520 до 580, от 520 до 560, от 525 до 555, от 530 до 550 или от 530 до 545, от 530 до 540, от 530 до 535°C и может составлять, примерно, 520, 525, 530, 531, 532, 533, 534, 535, 536, 537, 538, 539, 540, 542, 544, 546, 548, 550, 553, 555, 560, 570, 58, 600, 625, 650, 675 или, примерно, 700°C.
[0101] Другие структуры приборов (например, приборы с переходами с одной или несколькими квантовыми ямами или некоторые другие виды полупроводниковых приборов с переходами) могут быть выращены, как это будет понятно специалисту, посредством модификации числа слоев, типа (n- или p-типа) каждого слоя, времени выращивания каждого слоя, предшественника(ов) и/или легирующей(их) примеси(ей) для каждого слоя и т.д. и т.п.
[0102] На фигуре 7 представлен способ изготовления полупроводникового прибора, в котором первые металлические контакты должны быть встроены в буферный слой, как изображено на фигуре 3. Первые металлические контакты 104 (например, омические металлические контакты к GaN n-типа) осаждают 702 на подложку (как изображено на фигурах 9A и 9B) и отжигают 704, если это требуется. Необязательно, затем наносят 706 маскирующий слой (707 на фигурах 10A и 11B), например, механическую «теневую» маску, чтобы маскировать первые металлические контакты при последующей обработке. Маску используют для определения большого числа областей (709 на фигуре 10A) на подложке, где следует сформировать соответствующее множество полупроводниковых приборов, так что, когда требуемые слои структуры осаждены на подложку, маска может быть удалена, чтобы открыть первые металлические контакты (как изображено на фигуре 2) и позволить легко сделать электрические подсоединения к ним. Затем поверх первых металлических контактов (как изображено на фигуре 11A и 11B) осаждают 708 буферный слой 106 (например, ZnO - либо изолирующий, либо n-типа). Опять же, при необходимости, выполняют отжиг металлов. Обычно стадия отжига (которая должна выполняться в атмосфере азота для приборов на GaN) требуется в том случае, когда контакты не должны покрываться каким-либо слоем прибора, например, когда часть встроенных контактов должна оставаться непокрытой для установления электрического соединения (как изображено на фигуре 2), или в случае контакта верхнего слоя p-типа (например, второго контакта 114 на фигуре 2 - однако не все такие электрические или омические контакты требуют отжига), поскольку температура, при которой накладывают последующие слои прибора, сходна с обычными температурами отжига металла, и поэтому выращивание последующего слоя также служит для отжига контактов. При этом процесс отжига, в случае его проведения, может являться процессом быстрого термического отжига, при котором прибор быстро нагревают до температуры отжига (обычно 400-800 градусов Цельсия в течение промежутка времени от 1 до 10 секунд (обычно, примерно, от 2 до 5 секунд)) и выдерживают при этой температуре отжига в течение промежутка времени, примерно, от 2 до 20 минут (обычно, примерно, от 5 до 10 минут) перед быстрым охлаждением, по меньшей мере, вначале, в течение промежутка времени порядка десятков секунд, хотя это может варьироваться в зависимости, главным образом, от оборудования для отжига, имеющегося в распоряжении, как это будет понятно специалисту.
[0103] Затем поверх буферного слоя осаждают 710 первый полупроводниковый слой 108 с последующим осаждением 712 активного(ых) слоя(ев) прибора (например, слоя InGaN, слоев InGaN/GaN нескольких квантовых ям или одной квантовой ямы). После этого поверх перехода осаждают 714 второй полупроводниковый слой 112, а затем на второй полупроводниковый слой осаждают 716 второй металлический контакт (например, омический металлический контакт к GaN p-типа) и отжигают 718 металлы, если это требуется. Необязательно, между стадиями 712 и 714 может быть осажден 718 блокирующий электроны слой, например, слой AlGaN p-типа, с тем, чтобы предотвращать прохождение электронов через область перехода прибора и их рекомбинацию вне области перехода, что вызывает возникновение эффекта двойной эмиссии. Блокирующий электроны слой формируют обычно из материала с большей шириной запрещенной зоны по сравнению с прилегающими областью перехода и легированным (т.е. n- или p-типа) полупроводниковым слоем; например, блокирующий электроны слой между областью перехода и полупроводниковым слоем p-типа будет содержать дополнительный слой p-типа (например, p-AlGaN), являющийся промежуточным между областью перехода и полупроводниковым слоем p-типа.
[0104] Маску (если она используется) затем удаляют, чтобы снова открыть первые контакты (104 на фигурах 12A и 12B), которые являются теперь скрытыми (или встроенными) внутри множества меза-подобных полупроводниковых приборов 100, сформированных на подложке 102, и разделяют 720 подложку на множество независимых полупроводниковых приборов 100, таких как представленный на фигуре 2. В заключение, первые и второй металлические контакты электрически соединяют 722 обычным образом для функционирования полупроводникового прибора.
[0105] В случае, когда необязательная стадия маскирования первых металлических контактов не выполняется, результирующие полупроводниковые приборы после стадии разделения не имеют первых металлических контактов, легко открывающихся для выполнения электрических соединений с ними. Соответственно, должны быть выполнены дополнительные технологические стадии, чтобы обеспечить электрические или омические контакты к полностью встроенным (заделанным) первым контактам. Такие дополнительный стадии могут содержать травление изготовленного полупроводникового прибора, чтобы открыть первый контакт, или отслаивание всего изготовленного полупроводникового прибора в целом от подложки и непосредственное установление контакта с первыми контактами с нижней открытой стороны прибора. Технологии отслаивания изготовленного прибора от подложки могут включать лазерные технологии отслаивания или могут включать технологии, специфические для определенного вида используемой подложки. Например, в случае сапфировой подложки на ней первоначально, перед изготовлением полупроводникового прибора может быть сформирован слой ZnO, и после завершения изготовления прибора этот первоначальный слой ZnO может быть вытравлен, посредством чего изготовленный прибор освобождается от сапфировой подложки, и его первые металлические контакты становятся открытыми для последующего установления контакта.
[0106] Преимущество немаскирования контактов и формирования, таким образом, полупроводникового прибора с полностью встроенными (заделанными) контактами заключается в том, что, как это будет понятно специалисту, маски могут вызывать трудности при работе с системами выращивания пленок и без принятия специальных мер могут вызывать ряд проблем, таких как затенение открытой области и диффузию выращенного впоследствии слоя, происходящую под маской и вызывающую снижение контрастности краев области маскирования. Таким образом, может оказаться выгодным устранение стадий маскирования там, где это возможно.
[0107] Фигура 8 представляет способ, сходный со способом по фигуре 7, формирования полупроводникового прибора с первыми металлическими контактами, сформированными в легированном полупроводниковом слое, как это представлено на фигуре 6, при этом похожие стадии по отношению к способу по фигуре 7 обозначены сходными ссылочными позициями. Буферный слой, осажденный на стадии 724, может быть, альтернативно, буферным слоем как на стадии 708 фигуры 7 (например, слоем ZnO - либо изолирующими, либо легированным примесью n- или p-типа) или может быть слоем нитрида металла, как представлено на фигуре 6. В качестве еще одного варианта, стадия 724 осаждения буферного слоя может быть полностью исключена, так что первые металлические контакты осаждают непосредственно на подложку, и первый легированный полупроводниковый слой (т.е. слой нитрида металла, как это описано выше) осаждают на подложку поверх первых контактов, тем самым встраивая первые контакты в первый полупроводниковый слой.
[0108] Пример
[0109] Приборы из нитрида галлия на металле выращивали на сапфировых подложках при использовании способа RPECVD, описанного выше. В одном из примеров продемонстрирован прибор с двойным гетеропереходом, содержащий 5 слоев. Этот прибор выращивали на сапфировой подложке, которая имела контактный слой из нихрома, осажденный на поверхности подложки перед размещением в камере для выращивания методом RPECVD. Нихром представляет собой сплав никеля и хрома с высоким электросопротивлением и способностью выдерживать высокие температуры.
[0110] Слой GaN n-типа выращивали при 541°C в течение четырех часов на слое нихрома при давлении в реакторе примерно 1,3 мм рт.ст. Предшественник для слоя GaN n-типа доставляли к образцу пропусканием азота через триметилгаллий (TMG), поддерживаемый при -10°C, с расходом 20 станд. см3/мин (стандартных кубических сантиметров в минуту). Азот пропускали через предназначенную для плазмы трубку реактора RPECVD (с плазмой, присутствующей при расходе 600 станд. см3/мин с тем, чтобы образовались активные нейтральные частицы азота, которые реагируют с TMG с образованием нитрида галлия на слое нихрома. Смесь предшественника TMG и активных нейтральных частиц азота также разбавляли потоком азота через линию доставки TMG при расходе 100 станд. см3/мин.
[0111] Температуру камеры реактора затем снижали в течение промежутка времени, примерно, 7 минут до температуры, примерно, 524°C и увеличивали давление в камере до, примерно, 3 мм рт.ст. Во время этого этапа поддерживали поток азота с расходом 500 станд. см3/мин через предназначенную для плазмы трубку, однако, без присутствия плазмы. Преимущество поддержания потока азота даже тогда, когда плазма отсутствует, заключается в минимизации испарения азота из пленки, которое может происходить при определенных условиях в вакууме. Температуру в камере реактора понижают для обеспечения возможности выращивания InGaN. Для слоя InGaN обычно требуется более низкая температура выращивания по сравнению с GaN, поскольку компонент индия очень легко отделяется и не может быть включен обратно в пленку.
[0112] Затем на слой GaN n-типа осаждали слой AlGaN n-типа в течение 10 минут при температуре 517°C и давлении 3 мм рт.ст. Предшественники TMG и триметилалюминий (TMAl) использовали при расходе 16 станд. см3/мин и 15 станд. см3/мин, соответственно. TMG снова поддерживали при температуре -10°C, а TMAl поддерживали при температуре 25°C. Расход азота через предназначенную для плазмы трубку (с плазмой) составлял 500 станд. см3/мин.
[0113] Третьим слоем был выращен слой InGaN p-типа при температуре 518°C и давление 3 мм рт.ст. в течение 5 минут. В качестве предшественников использовали TMG и триметилиндий (TMIn), каждый с расходом 10 станд. см3/мин. Легирующей примесью p-типа являлся магний (Mg) из предшественника Cp2Mg, поддерживаемого при 23°C, при расходе 10 станд. см3/мин. Расход азота через предназначенную для плазмы трубку (с плазмой) составлял 600 станд. см3/мин.
[0114] Следующим слоем был выращен слой AlGaN p-типа при температуре 520°C и давление 3 мм рт.ст. в течение 15 минут. Используемыми предшественниками являлись TMG и TMAl с Cp2Mg, используемым для введения Mg в качестве легирующей примеси p-типа, при расходах 16 станд. см3/мин, 15 станд. см3/мин и 40 станд. см3/мин, соответственно. Расход азота через предназначенную для плазмы трубку (с плазмой) составлял 500 станд. см3/мин.
[0115] Конечным слоем (для этого примера) был выращен слой GaN p-типа при температуре 534°C и давление 3 мм рт.ст. в течение 2 часов. Используемыми предшественниками являлись TMG и Cp2Mg, используемый для введения Mg в качестве легирующей примеси p-типа, при расходах 16 станд. см3/мин и 50 станд. см3/мин, соответственно. Расход азота через предназначенную для плазмы трубку (с плазмой) составлял 500 станд. см3/мин.
[0116] Общая толщина конечного прибора составляла, приблизительно, 800 нм, означая скорость выращивания, приблизительно, 125 нм в час для системы RPECVD.
[0117] На фигуре 13 представлен график фотолюминесценции при комнатной температуре от структуры на GaN с двойным гетеропереходом, выращенной в соответствии с описанным выше примером на слое нихрома. Данный график ясно показывает интенсивную люминесценцию как в видимой области, так и в ультрафиолетовой области с максимумом на примерно 372 нм. Видимое излучение обусловлено загрязнением в пленке, введенным в процессе выращивания, которое может представлять собой любую одну или более примесей из углерода, водорода, кислорода или воды, хотя в литературе все еще продолжается активная полемика в отношении точной природы этого загрязнения. Посредством выращивания прибора в среде, которая минимизирует эти возможные загрязнения, может быть сведено к минимуму содержание таких обусловленных загрязнениями дефектов.
[0118] Также были выполнены электрические соединения между встроенным слоем нихрома и верхним слоем прибора, и было найдено, что прибор является электропроводным и излучает свет из перехода.
[0119] Очевидно, что полупроводниковые приборы и способы их изготовления, описанные и/или проиллюстрированные выше, по меньшей мере, по существу, предоставляют полупроводниковый прибор на нитриде металла, имеющий встроенные/скрытые контакты.
[0120] Полупроводниковые приборы и способы их изготовления, описанные здесь и/или показанные на чертежах, представлены лишь в качестве примера и не ограничивают объем данного изобретения. Если специально не указано иное, то отдельные аспекты и компоненты полупроводниковых приборов и способов их изготовления могут быть модифицированы или могут быть по этой причине заменены известными эквивалентами или же еще неизвестными заменителями, такими, которые могут быть разработаны в будущем, или такими, которые будет установлены в качестве приемлемых заменителей в будущем. Полупроводниковые приборы и способы их изготовления могут быть также модифицированы для разнообразных видов применения при сохранении объема и сущности заявленного изобретения, поскольку диапазон возможных видов применения широк и поскольку предполагается, что предложенные полупроводниковые приборы и способы их изготовления могут быть адаптированы ко многим таким изменениям.
Claims (40)
1. Полупроводниковый прибор со встроенными контактами, содержащий:
подложку;
по меньшей мере один первый контакт, прилегающий к подложке;
первый слой легированного полупроводникового материала, прилегающий к подложке и находящийся в электрическом соединении с первым контактом;
полупроводниковую область перехода, прилегающую к первому слою легированного полупроводникового материала;
второй слой легированного полупроводникового материала, осажденный на полупроводниковую область перехода, причем этот второй слой легированного полупроводникового материала обладает типом примесной проводимости, противоположным первому слою легированного полупроводникового материала; и второй контакт;
при этом второй контакт находится в электрическом соединении со вторым слоем легированного полупроводникового материала, а первый контакт встроен в полупроводниковый прибор между подложкой и полупроводниковой областью перехода.
подложку;
по меньшей мере один первый контакт, прилегающий к подложке;
первый слой легированного полупроводникового материала, прилегающий к подложке и находящийся в электрическом соединении с первым контактом;
полупроводниковую область перехода, прилегающую к первому слою легированного полупроводникового материала;
второй слой легированного полупроводникового материала, осажденный на полупроводниковую область перехода, причем этот второй слой легированного полупроводникового материала обладает типом примесной проводимости, противоположным первому слою легированного полупроводникового материала; и второй контакт;
при этом второй контакт находится в электрическом соединении со вторым слоем легированного полупроводникового материала, а первый контакт встроен в полупроводниковый прибор между подложкой и полупроводниковой областью перехода.
2. Прибор по п.1, в котором первый и второй слои легированного полупроводникового материала являются полупроводниковыми нитридными слоями.
3. Прибор по п.2, в котором полупроводниковые нитридные слои выбраны из полупроводниковых нитридов GaN, AlGaN и InGaN.
4. Прибор по п.1, в котором первый контакт встроен в первый слой легированного полупроводникового материала.
5. Прибор по п.1, также содержащий буферный слой, расположенный между подложкой и первым слоем легированного полупроводникового материала, при этом первый контакт встроен в этот буферный слой.
6. Прибор по п.5, в котором буферный слой является снижающим последовательное сопротивление буферным слоем.
7. Прибор по п.5, в котором буферный слой выбран из группы изолирующего буферного слоя и активного полупроводникового буферного слоя.
8. Прибор по п.7, в котором активный полупроводниковый буферный слой содержит полупроводник либо n-типа, либо р-типа.
9. Прибор по п.7, в котором активный полупроводниковый буферный слой содержит нитридный полупроводник.
10. Прибор по п.7, в котором изолирующий буферный слой сформирован из ZnO.
11. Прибор по п.1, в котором подложкой является боросиликатное стекло, кварцевое стекло, сапфир, кварц, ZnO, карбид кремния или кремний.
12. Прибор по п.1, причем этот прибор является синим СИД на GaN, синим СИД на основе GaN, синим лазерным диодом на GaN или синим лазерным диодом на основе GaN.
13. Полупроводниковый прибор со встроенными контактами, содержащий:
подложку;
по меньшей мере один первый контакт на подложке;
первый полупроводниковый нитридный слой, при этом первый контакт встроен в первый полупроводниковый нитридный слой и находится в электрическом соединении с первым полупроводниковым нитридным слоем;
область перехода, прилегающую к первому полупроводниковому нитридному слою;
второй полупроводниковый нитридный слой, прилегающий к области перехода;
второй контакт, прилегающий ко второму полупроводниковому нитридному слою и находящийся в электрическом соединении со вторым полупроводниковым нитридным слоем;
при этом первый и второй контакты электрически взаимосвязаны через область перехода.
подложку;
по меньшей мере один первый контакт на подложке;
первый полупроводниковый нитридный слой, при этом первый контакт встроен в первый полупроводниковый нитридный слой и находится в электрическом соединении с первым полупроводниковым нитридным слоем;
область перехода, прилегающую к первому полупроводниковому нитридному слою;
второй полупроводниковый нитридный слой, прилегающий к области перехода;
второй контакт, прилегающий ко второму полупроводниковому нитридному слою и находящийся в электрическом соединении со вторым полупроводниковым нитридным слоем;
при этом первый и второй контакты электрически взаимосвязаны через область перехода.
14. Прибор по п.13, в котором подложкой является боросиликатное стекло, кварцевое стекло, сапфир, кварц, ZnO, карбид кремния или кремний.
15. Прибор по п.13, причем этот прибор является синим СИД на GaN, синим СИД на основе GaN, синим лазерным диодом на GaN или синим лазерным диодом на основе GaN.
16. Полупроводниковый прибор со встроенными контактами, содержащий:
подложку;
первый слой нитрида металла, осажденный на подложку;
по меньшей мере один первый контакт, сформированный на первом слое нитрида металла;
второй слой нитрида металла, осажденный на первом слое нитрида металла с герметизацией по меньшей мере части первого контакта;
полупроводниковую область перехода, осажденную на втором слое нитрида металла;
третий слой нитрида металла, осажденный на полупроводниковую область перехода, причем этот третий слой нитрида металла обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого и второго слоев нитрида металла; и второй контакт, находящийся в электрическом соединении с третьим слоем нитрида металла.
подложку;
первый слой нитрида металла, осажденный на подложку;
по меньшей мере один первый контакт, сформированный на первом слое нитрида металла;
второй слой нитрида металла, осажденный на первом слое нитрида металла с герметизацией по меньшей мере части первого контакта;
полупроводниковую область перехода, осажденную на втором слое нитрида металла;
третий слой нитрида металла, осажденный на полупроводниковую область перехода, причем этот третий слой нитрида металла обладает типом примесной проводимости, противоположным типу примесной проводимости первого и второго слоев нитрида металла; и второй контакт, находящийся в электрическом соединении с третьим слоем нитрида металла.
17. Прибор по п.16, в котором подложкой является боросиликатное стекло, кварцевое стекло, сапфир, кварц, ZnO, карбид кремния или кремний.
18. Прибор по п.16, причем этот прибор является синим СИД на GaN, синим СИД на основе GaN, синим лазерным диодом на GaN или синим лазерным диодом на основе GaN.
19. Способ формирования полупроводникового прибора со встроенными контактами по п.13, содержащий следующие стадии:
формируют по меньшей мере один первый металлический контакт на подложке или на буферном слое, сформированном на этой подложке;
маскируют первую часть первого контакта, оставляя открытой по меньшей мере одну область прибора, содержащую вторую часть первого контакта;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх второй части первого контакта в упомянутой области прибора, тем самым встраивая первый контакт в первый полупроводниковый нитридный слой;
формируют переход поверх первого полупроводникового нитридного слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода;
формируют второй металлический контакт на втором полупроводниковом нитридном слое; и
удаляют маску, тем самым открывая первую часть первого контакта.
формируют по меньшей мере один первый металлический контакт на подложке или на буферном слое, сформированном на этой подложке;
маскируют первую часть первого контакта, оставляя открытой по меньшей мере одну область прибора, содержащую вторую часть первого контакта;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх второй части первого контакта в упомянутой области прибора, тем самым встраивая первый контакт в первый полупроводниковый нитридный слой;
формируют переход поверх первого полупроводникового нитридного слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода;
формируют второй металлический контакт на втором полупроводниковом нитридном слое; и
удаляют маску, тем самым открывая первую часть первого контакта.
20. Способ по п.19, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои выбрают из полупроводниковых нитридов GaN, AlGaN и InGaN.
21. Способ по п.20, в котором либо первый полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем n-типа, а второй полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем р-типа, либо первый полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем р-типа, а второй полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем n-типа.
22. Способ по п.19, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои формируют при температуре в интервале приблизительно от 500 до 800°C.
23. Способ по п.19, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои формируют посредством технологии изготовления с удаленной плазмой в атмосфере азота.
24. Способ по п.19, в котором первый контакт формируют на упомянутом буферном слое.
25. Способ по п.19, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке после формирования упомянутого по меньшей мере одного первого контакта так, что первый контакт встраивают в этот буферный слой.
26. Способ по п.19, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой является либо изолирующим буферным слоем, либо легированным буферным слоем.
27. Способ по п.26, в котором легированный буферный слой является полупроводниковым слоем либо n-типа, либо р-типа.
28. Способ по п.19, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой формируют из материала, который уменьшает последовательное сопротивление полупроводникового прибора.
29. Способ по п.19, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой формируют из ZnO.
30. Способ формирования полупроводникового прибора со встроенными контактами по п.13, содержащий следующие стадии:
формируют по меньшей мере один первый металлический контакт на подложке или на буферном слое, сформированном на этой подложке;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх первого контакта, тем самым встраивая первый контакт в первый полупроводниковый нитридный слой;
формируют переход поверх первого полупроводникового нитридного слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода; и
формируют второй металлический контакт на втором полупроводниковом нитридном слое.
формируют по меньшей мере один первый металлический контакт на подложке или на буферном слое, сформированном на этой подложке;
формируют первый полупроводниковый нитридный слой поверх первого контакта, тем самым встраивая первый контакт в первый полупроводниковый нитридный слой;
формируют переход поверх первого полупроводникового нитридного слоя;
формируют второй полупроводниковый нитридный слой поверх перехода; и
формируют второй металлический контакт на втором полупроводниковом нитридном слое.
31. Способ по п.30, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои выбирают из полупроводниковых нитридов GaN, AlGaN и InGaN.
32. Способ по п.31, в котором либо первый полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем n-типа, а второй полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем р-типа, либо первый полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем р-типа, а второй полупроводниковый нитридный слой является полупроводниковым нитридным слоем n-типа.
33. Способ по п.30, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои формируют при температуре в интервале приблизительно от 500 до 800°C.
34. Способ по п.30, в котором первый и второй полупроводниковые нитридные слои формируют посредством технологии изготовления с удаленной плазмой в атмосфере азота.
35. Способ по п.30, в котором первый контакт формируют на упомянутом буферном слое.
36. Способ по п.30, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке после формирования упомянутого по меньшей мере одного первого контакта так, что первый контакт встраивают в этот буферный слой.
37. Способ по п.30, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой является либо изолирующим буферным слоем, либо легированным буферным слоем.
38. Способ по п.37, в котором легированный буферный слой является полупроводниковым слоем либо n-типа, либо р-типа.
39. Способ по п.30, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой формируют из материала, который уменьшает последовательное сопротивление полупроводникового прибора.
40. Способ по п.30, также содержащий стадию формирования упомянутого буферного слоя на подложке так, что первый контакт либо формируют на этом буферном слое, либо встраивают в этот буферный слой, и при этом буферный слой формируют из ZnO.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2007903940A AU2007903940A0 (en) | 2007-07-20 | Buried contact devices for a nitride-based films and manufacture thereof | |
| AU20077903940 | 2007-07-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008129818A RU2008129818A (ru) | 2010-01-27 |
| RU2394305C2 true RU2394305C2 (ru) | 2010-07-10 |
Family
ID=39884395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008129818/28A RU2394305C2 (ru) | 2007-07-20 | 2008-07-18 | Полупроводниковый прибор со встроенными контактами (варианты) и способ изготовления полупроводниковых приборов со встроенными контактами (варианты) |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090020768A1 (ru) |
| EP (1) | EP2017884A3 (ru) |
| JP (1) | JP2009044149A (ru) |
| KR (1) | KR20090009761A (ru) |
| CN (1) | CN101604665A (ru) |
| AU (1) | AU2008203209A1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0805314A2 (ru) |
| CA (1) | CA2638191A1 (ru) |
| RU (1) | RU2394305C2 (ru) |
| SG (1) | SG149774A1 (ru) |
| TW (1) | TW200915476A (ru) |
| ZA (1) | ZA200806479B (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479070C2 (ru) * | 2011-02-03 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Светодиодный источник света |
| RU2512742C1 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-04-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Биполярный транзистор |
| RU196426U1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Прозрачный гетеропереход на основе оксидов |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070240631A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-18 | Applied Materials, Inc. | Epitaxial growth of compound nitride semiconductor structures |
| US20080092819A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-04-24 | Applied Materials, Inc. | Substrate support structure with rapid temperature change |
| US20080314311A1 (en) * | 2007-06-24 | 2008-12-25 | Burrows Brian H | Hvpe showerhead design |
| US20090149008A1 (en) * | 2007-10-05 | 2009-06-11 | Applied Materials, Inc. | Method for depositing group iii/v compounds |
| US20090194026A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Burrows Brian H | Processing system for fabricating compound nitride semiconductor devices |
| JP4247413B1 (ja) * | 2008-03-19 | 2009-04-02 | 株式会社 東北テクノアーチ | デバイスの製造方法 |
| US20100139554A1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-10 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for making gallium nitride and gallium aluminum nitride thin films |
| CA2653581A1 (en) | 2009-02-11 | 2010-08-11 | Kenneth Scott Alexander Butcher | Migration and plasma enhanced chemical vapour deposition |
| US8110889B2 (en) * | 2009-04-28 | 2012-02-07 | Applied Materials, Inc. | MOCVD single chamber split process for LED manufacturing |
| US20110079251A1 (en) * | 2009-04-28 | 2011-04-07 | Olga Kryliouk | Method for in-situ cleaning of deposition systems |
| TW201039381A (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-01 | Applied Materials Inc | Method of forming in-situ pre-GaN deposition layer in HVPE |
| US9800017B1 (en) | 2009-05-29 | 2017-10-24 | Soraa Laser Diode, Inc. | Laser device and method for a vehicle |
| US20110027973A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Applied Materials, Inc. | Method of forming led structures |
| US20110104843A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing degradation of multi quantum well (mqw) light emitting diodes |
| JP2013501374A (ja) * | 2009-08-03 | 2013-01-10 | ニューポート コーポレーション | 誘電体コーティングを用いる高出力ｌｅｄ装置アーキテクチャおよび製造方法 |
| CN102414801A (zh) | 2009-08-27 | 2012-04-11 | 应用材料公司 | 在原位腔室清洁后的处理腔室去污方法 |
| US20110064545A1 (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-17 | Applied Materials, Inc. | Substrate transfer mechanism with preheating features |
| US20110076400A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Applied Materials, Inc. | Nanocrystalline diamond-structured carbon coating of silicon carbide |
| WO2011044046A2 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Applied Materials, Inc. | Improved multichamber split processes for led manufacturing |
| US20110204376A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-25 | Applied Materials, Inc. | Growth of multi-junction led film stacks with multi-chambered epitaxy system |
| US20110207256A1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-25 | Applied Materials, Inc. | In-situ acceptor activation with nitrogen and/or oxygen plasma treatment |
| US9076827B2 (en) | 2010-09-14 | 2015-07-07 | Applied Materials, Inc. | Transfer chamber metrology for improved device yield |
| JP5935315B2 (ja) * | 2010-12-20 | 2016-06-15 | 東ソー株式会社 | 窒化ガリウム焼結体または窒化ガリウム成形体ならびにそれらの製造方法 |
| KR20120099318A (ko) * | 2011-01-26 | 2012-09-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| US8143147B1 (en) | 2011-02-10 | 2012-03-27 | Intermolecular, Inc. | Methods and systems for forming thin films |
| US20120267658A1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-10-25 | Invenlux Limited | Large-area light-emitting device and method for fabricating the same |
| US9419182B2 (en) | 2012-01-05 | 2016-08-16 | Micron Technology, Inc. | Solid-state radiation transducer devices having at least partially transparent buried-contact elements, and associated systems and methods |
| JP2015177132A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | ウシオ電機株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| US10879673B2 (en) | 2015-08-19 | 2020-12-29 | Soraa Laser Diode, Inc. | Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package |
| EP3459123B1 (en) * | 2016-05-20 | 2020-03-18 | Lumileds LLC | Methods for using remote plasma chemical vapor deposition (rp-cvd) and sputtering deposition to grow layers in light emitting devices |
| US10170604B2 (en) * | 2016-08-08 | 2019-01-01 | Atomera Incorporated | Method for making a semiconductor device including a resonant tunneling diode with electron mean free path control layers |
| KR102582394B1 (ko) | 2016-08-30 | 2023-09-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | 반도체 장치 |
| CN107293629A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-24 | 广东工业大学 | 一种紫外led外延芯片倒装结构及其制作方法 |
| AU2018365942B2 (en) * | 2017-11-07 | 2021-04-08 | Gallium Enterprises Pty Ltd | Buried activated p-(Al,In)GaN layers |
| JP2021518671A (ja) * | 2018-03-19 | 2021-08-02 | キング・アブドゥッラー・ユニバーシティ・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | Ｉｉｉ族窒化物光電子デバイスおよび製造方法 |
| CN109216442A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-15 | 苏州汉骅半导体有限公司 | 半导体结构制造方法 |
| KR20200049026A (ko) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 표면발광 레이저소자 및 이를 포함하는 발광장치 |
| US20210074880A1 (en) * | 2018-12-18 | 2021-03-11 | Bolb Inc. | Light-output-power self-awareness light-emitting device |
| US11239637B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-02-01 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
| US11421843B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-08-23 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
| US11884202B2 (en) | 2019-01-18 | 2024-01-30 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Laser-based fiber-coupled white light system |
| DE102019112762A1 (de) * | 2019-05-15 | 2020-11-19 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Bauelement mit vergrabenen dotierten bereichen und verfahren zur herstellung eines bauelements |
| FR3098019B1 (fr) * | 2019-06-25 | 2022-05-20 | Aledia | Dispositif optoélectronique comprenant des éléments semi-conducteurs tridimensionnels et procédé pour sa fabrication |
| CN114204414A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-18 | 深圳市德明利光电有限公司 | 一种光学路径可控高导热、低电阻的vcsel制作方法及vcsel |
| CN115881866B (zh) * | 2023-03-03 | 2023-05-23 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、led |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4378629A (en) * | 1979-08-10 | 1983-04-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Semiconductor embedded layer technology including permeable base transistor, fabrication method |
| US4292730A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-06 | Harris Corporation | Method of fabricating mesa bipolar memory cell utilizing epitaxial deposition, substrate removal and special metallization |
| JPH04258182A (ja) * | 1991-02-12 | 1992-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
| US5905275A (en) * | 1996-06-17 | 1999-05-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gallium nitride compound semiconductor light-emitting device |
| DE19715572A1 (de) * | 1997-04-15 | 1998-10-22 | Telefunken Microelectron | Verfahren zum Herstellen von epitaktischen Schichten eines Verbindungshalbleiters auf einkristallinem Silizium und daraus hergestellte Leuchtdiode |
| JP2000058918A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体発光素子 |
| US6222207B1 (en) * | 1999-05-24 | 2001-04-24 | Lumileds Lighting, U.S. Llc | Diffusion barrier for increased mirror reflectivity in reflective solderable contacts on high power LED chip |
| JP2001261498A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-09-26 | Nikon Corp | ＧａＮ系結晶成長用基板およびその用途 |
| US6410940B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-06-25 | Kansas State University Research Foundation | Micro-size LED and detector arrays for minidisplay, hyper-bright light emitting diodes, lighting, and UV detector and imaging sensor applications |
| JP2003008143A (ja) * | 2001-06-18 | 2003-01-10 | Sony Corp | マルチビーム半導体レーザ素子 |
| DE10203801A1 (de) * | 2002-01-31 | 2003-08-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| AUPS240402A0 (en) | 2002-05-17 | 2002-06-13 | Macquarie Research Limited | Gallium nitride |
| CA2581626C (en) | 2004-09-27 | 2013-08-13 | Gallium Enterprises Pty Ltd | Method and apparatus for growing a group (iii) metal nitride film and a group (iii) metal nitride film |
| KR100631133B1 (ko) * | 2005-05-31 | 2006-10-02 | 삼성전기주식회사 | 수직구조 질화물계 반도체 발광 다이오드 |
| JP2007221029A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2008283028A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザの製造方法、モジュール、光源装置、情報処理装置、光送信装置、光空間伝送装置および光空間伝送システム。 |
| KR20070118064A (ko) * | 2007-11-24 | 2007-12-13 | (주)제네라이트테크놀러지 | 매립전극 발광다이오드 |
-
2008
- 2008-07-18 CA CA002638191A patent/CA2638191A1/en not_active Abandoned
- 2008-07-18 RU RU2008129818/28A patent/RU2394305C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-07-18 TW TW097127409A patent/TW200915476A/zh unknown
- 2008-07-18 ZA ZA200806479A patent/ZA200806479B/en unknown
- 2008-07-18 EP EP08252464A patent/EP2017884A3/en not_active Withdrawn
- 2008-07-18 CN CNA200810214758XA patent/CN101604665A/zh active Pending
- 2008-07-18 US US12/176,073 patent/US20090020768A1/en not_active Abandoned
- 2008-07-18 AU AU2008203209A patent/AU2008203209A1/en not_active Abandoned
- 2008-07-21 SG SG200805369-6A patent/SG149774A1/en unknown
- 2008-07-21 BR BRPI0805314-6A patent/BRPI0805314A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2008-07-21 KR KR1020080070882A patent/KR20090009761A/ko not_active Application Discontinuation
- 2008-07-22 JP JP2008188941A patent/JP2009044149A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479070C2 (ru) * | 2011-02-03 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Светодиодный источник света |
| RU2512742C1 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-04-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Биполярный транзистор |
| RU196426U1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Прозрачный гетеропереход на основе оксидов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009044149A (ja) | 2009-02-26 |
| EP2017884A3 (en) | 2011-03-23 |
| RU2008129818A (ru) | 2010-01-27 |
| US20090020768A1 (en) | 2009-01-22 |
| AU2008203209A1 (en) | 2009-02-05 |
| CA2638191A1 (en) | 2009-01-20 |
| SG149774A1 (en) | 2009-02-27 |
| KR20090009761A (ko) | 2009-01-23 |
| ZA200806479B (en) | 2009-04-29 |
| TW200915476A (en) | 2009-04-01 |
| CN101604665A (zh) | 2009-12-16 |
| EP2017884A2 (en) | 2009-01-21 |
| BRPI0805314A2 (pt) | 2009-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2394305C2 (ru) | Полупроводниковый прибор со встроенными контактами (варианты) и способ изготовления полупроводниковых приборов со встроенными контактами (варианты) | |
| TWI287256B (en) | Semiconductor substrate and semiconductor device manufactured by epitaxial growth on the semiconductor substrate | |
| US8563995B2 (en) | Ultraviolet light emitting diode/laser diode with nested superlattice | |
| US6720570B2 (en) | Gallium nitride-based semiconductor light emitting device | |
| WO2008054994A2 (en) | Deep ultraviolet light emitting device and method for fabricating same | |
| CN109671813B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN106159048B (zh) | 一种发光二极管外延片及其生长方法 | |
| JP4765415B2 (ja) | 発光ダイオード及びその製造方法 | |
| CN111739989A (zh) | AlGaN基深紫外LED外延片及制备方法 | |
| JP4635727B2 (ja) | 窒化物半導体発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法、窒化物半導体発光ダイオード用エピタキシャルウエハ、及び窒化物半導体発光ダイオード | |
| JP3987985B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN109192824B (zh) | 一种提升氮化镓基发光二极管亮度的外延片及生长方法 | |
| JP4781028B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体積層体及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JPH11177135A (ja) | 窒化ガリウム系半導体素子およびその製造方法 | |
| CN109860341B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法 | |
| JP4089752B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN212542464U (zh) | 一种生长在Si衬底上的紫外LED外延片 | |
| KR100734810B1 (ko) | 산화아연계 발광 소자의 제조 방법 및 그에 의해 제조된산화아연계 발광 소자 | |
| CN112768570A (zh) | 氮化镓基发光二极管外延片的制造方法 | |
| JPH11346032A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH11346035A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3564811B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| CN109346563A (zh) | 一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 | |
| CN112331745B (zh) | 发光二极管外延片制备方法 | |
| CN216528934U (zh) | 一种紫外发光二极管结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150719 |