TWI401821B - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種具有氮化鎵系半導體構造的半導體裝置之製造方法。
在以GaN、AlGaN、InGaN系半導體裝置為首之寬隙半導體裝置中，雖然成為p型半導體層可以得到低阻抗，但是當與n型半導體層比較時係為困難的。又即使針對利用低接觸阻抗得到電極接觸，在與n型半導體層比較時，在p型半導體層中係為困難的。
除此之外，於形成在p型半導體層上之金屬電極層中，在考慮用以實現長期穩定動作的層疊構造之情況下，也有不夠充分的狀況。為此，使用Pd(鈀)作金屬電極層，並藉由在含氧氣體中進行熱處理，而得到良好的歐姆接觸特性之層疊技術係例如在專利文獻1中揭示。又就其他技術而言，利用在形成半導體電極層之GaN半導體層與金屬電極層之間介在有控制厚度的表面氧化膜而能夠減低電壓下降者係例如在專利文獻2中揭示。
【專利文獻1】日本特開平10-209493號公報
【專利文獻2】日本特開平11-54798號公報
在這樣的GaN系寬隙半導體裝置之製造方法中，必須進行金屬電極層形成時之在含氧氣體中的熱處理，或是對成為半導體電極層之p型GaN半導體層表面之氧化膜的形成。
在金屬電極層形成時，當使在含氧氣體中的熱處理製程為必須時，為了確保在所謂20kA/cm2
以上之高電流密度的長期穩定動作，能夠使用來作為與Pd組合而構成層疊構造的高熔點金屬之金屬種類係限定為不會受到由於在氧環境下的熱處理之氧化影響的金屬。為此，層疊構造之金屬電極層係會有無法得到足夠的長期穩定動作之問題點。
又在對成為半導體電極層之p型GaN半導體層表面之氧化膜的形成時，使用HF溶液除去p型GaN半導體層表面的初期氧化膜後，利用溫水浸漬或在氧環境下的氧化，藉由充分控制的製程進行氧化膜。為此，在實際的半導體雷射元件中，針對具有為了實現用以電性上及光學上封閉的脊部構造而被形成的絕緣膜之構造，在使用HF溶液之製程中會產生絕緣膜的消失或薄層化。為此，使作為半導體雷射之電性上及光學上封閉的狀況產生變化，而有所謂使不良影響波及雷射特性的問題點。換言之，會有招致作為GaN系半導體裝置之性能惡化的問題點。
本發明係為了解決上述問題點而開發出來的，以能夠得到不會招致裝置性能惡化，並且可以達到長期穩定動作之具有氮化鎵系半導體構造的半導體裝置之製造方法為目的。
關於本發明之申請專利範圍第1項的半導體裝置之製造方法，其係包括：(a)在基板上形成氮化鎵系半導體構造的步驟，前述半導體構造係在最上部至少具有p型氮化鎵系的接觸層；進一步包括：(b)選擇性除去包含前述接觸層的前述半導體構造之上層部的步驟，前述步驟(b)實行後的前述半導體構造係具有沒被除去而殘留之包含前述接觸層的脊部或突丘部、及除去前述接觸層的脊部外領域或突丘部外領域；進一步包括：(c)在前述脊部或前述突丘部的側面及前述脊部外領域上或前述突丘部外領域上形成絕緣膜的步驟、(d)在前述脊部或前述突丘部的表面上形成氧化物的步驟、(e)在包含前述氧化物及前述絕緣膜上的整面形成金屬電極的步驟，前述步驟(e)係包含：(e-1)在前述氧化物上形成由Pd及高熔點金屬構成的前述金屬電極的步驟、及(e-2)在前述步驟(e-1)後實行，並使用氧以外的氣體進行熱處理的步驟。
在申請專利範圍第1項的半導體裝置之製造方法中，前述步驟(e)係包含在金屬電極形成後實行，並使用氧以外的氣體進行熱處理的步驟(e-2)。該熱處理係由於使用氧以外的氣體加以進行，因此不必擔心會由於氧化造成的金屬電極表面或內部的變質。
其結果，在組合Pd與高熔點金屬而形成上述金屬電極時，由於能夠從多樣的金屬中選擇作為高熔點金屬，因此能夠達到半導體裝置的長時間穩定動作。
由於可以使用Ta、Cu或W等作為上述高熔點金屬，因此能夠得到在所謂20kA/cm2
以上之高電流密度的長時間穩定動作之半導體裝置。
進一步，藉由步驟(e-2)的熱處理，使介有氧化物的接觸層與金屬之間的界面構造產生變化，而能夠得到良好的歐姆接觸。換言之，利用氧的存在，促進接觸層與金屬電極的合金化，達到歐姆接觸而能夠發揮低接觸阻抗。
第1至6圖係為顯示本發明之實施形態1之GaN系半導體裝置(半導體雷射二極體)的製造方法之剖面圖。以下，參照此等圖面，說明實施形態1之半導體裝置的製造方法中之製造工程。
首先，如第1圖所示，在n型低阻抗GaN基板1上，得到由n型AlGaN包覆層2、n型GaN導引層3、InGaN量子阱活性層4、GaN導引層5、p型AlGaN包覆層6、及p型GaN接觸層7構成的層疊構造(半導體構造)。
n型AlGaN包覆層2係為用以封閉載子及光的層，n型GaN導引層3係為用以傳播光的層。又也可以設置n型InGaN導引層取代n型GaN導引層3。
InGaN量子阱活性層4係為發光領域，GaN導引層5係為用以傳播光的層。又也可以設置InGaN導引層取代GaN導引層5。p型AlGaN包覆層6係為用以封閉載子及光的層。至少含有Ga(鎵)及N(氮)的接觸層之p型GaN接觸層7係為用以取得p型接觸的層，利用磊晶成長加以形成。在p型GaN接觸層7中係以1×1019
/cm3
以上的濃度摻雜Mg作為受體。
其次，如第2圖所示，在脊部形成領域AR形成蝕刻遮罩，從p型GaN接觸層7跨及到p型AlGaN包覆層6的大部份進行乾蝕刻。其結果，在脊部形成領域AR係得到具有殘留的p型GaN接觸層7之突出的條狀脊部，在脊部外領域(脊部形成領域AR以外的領域)中係將p型GaN接觸層7全部與p型AlGaN包覆層6的一部份除去。如此一來，經過如第2圖所示之工程，能夠在脊部形成領域AR得到具有脊部的脊構造。
其後，如第3圖所示，在脊部側面與脊部外領域形成絕緣膜8。此時，形成在脊部側面的絕緣膜8係較p型GaN接觸層7的表面稍微突出加以形成。
因此，在脊部表面(脊部形成領域AR中之p型GaN接觸層7的表面)係沒有形成絕緣膜8。如此一來，絕緣膜8係形成在脊部外領域中之p型AlGaN包覆層6的表面上、及p型GaN接觸層7的側面上。
該絕緣膜8係使電流只在脊部流通的同時，而且也具有利用絕緣膜8的層厚或介電率‧偏折率進行在脊部的光分布控制之機能，利用蒸鍍或濺鍍、在低溫的化學氣相沈積，由SiO2
或SiOx
加以形成。
進一步，如第4圖所示，在p型GaN接觸層7表面形成氧化膜9。其後，如第5圖所示，在氧化膜9上及也包含絕緣膜8上全面形成金屬電極之p型電極10。針對此等工程係在後面詳細闡述。
再者，如第6圖所示，在p型電極10上形成金屬化電極11。金屬化電極11係利用例如從半導體側依序為Ti(鈦)、Mo(鉬)、Ti、Au(金)的構成或是Ti、Ta(鉭)、Ti、Au的構成加以形成。一方面，在薄層化n型低阻抗GaN基板1之後，在內面側形成n型電極12而完成晶圓工程。n型電極12係利用例如從半導體側依序為Ti、Pt、Au的構成加以形成。
其後，雖然未圖示，但是藉由進行由於裂開的共振器形成、在裂開面單膜或多膜形成達到期望的反射率之介電體膜或金屬膜而進行端面塗膜形成、元件分離組裝等，完成具有作為半導體雷射二極體機能的GaN系半導體裝置。
在此，針對相當於第4圖之氧化膜9的形成工程加以說明。利用第3圖所示之工程，在脊部表面上以外形成絕緣膜8後，藉由供給O2
、O3
、NO、N2
O、NO2
等含氧氣體，從表面氧化p型GaN接觸層7，在p型GaN接觸層7的表面上形成氧化膜9。又氧化膜9係藉由氧化p型GaN接觸層7加以形成，由於含有Ga正確而言為具有成為含氧的金屬化合物之機能。
利用電漿激起或在冷壁爐中加熱供給上述的含氧氣體，能夠進行上述氧化處理。在該情況下，根據氧的活性物種(激起物種)，能夠在p型GaN接觸層7的表面上形成氧化膜9。除此之外，利用上述的電漿激起或加熱供給處理，能夠由於使絕緣膜8的表面曝露在氧的活性物種所造成的作為SiOx
膜之緻密性提升、及藉由曝露在氮的活性物種(使用NO等氣體的情況)而被氮化，能夠提升作為SiOx
膜之絕緣性的長期穩定性。
如此一來，實施形態1之半導體裝置的製造方法係在第4圖所示的工程中，使用O2
、O3
、NO、N2
O、及NO2
中之至少一種氣體作為用在氧化膜9形成的含氧氣體。
其結果，藉由使絕緣膜8的表面曝露在氧的活性物種而能夠取得緻密性的提升。進一步，當使用含氮氣體時，能夠提升由於曝露在氮的活性物種而被氮化所造成的絕緣膜8之絕緣性的長期穩定性。
如此一來，在實施形態1的半導體裝置之製造方法中，第4圖所示的工程係將含氧氣體或其活性物種供給至脊部的p型GaN接觸層7，藉由氧化該p型GaN接觸層7形成氧化膜9。
如上述所示，第4圖所示的處理係因為不含使用HF溶液的處理等濕處理，因此不會發生形成在脊部側面及脊部外領域上的絕緣膜8之消失或薄層化的情況。
其結果，在實施形態1的半導體裝置之製造方法中，能夠確實回避以脊部的絕緣膜部份產生變化為起因之半導體裝置的性能惡化。換言之，使脊部構造中之電性上及光學上封閉不會惡化。
進一步，第5圖所示之p型電極10的形成工程係如以下進行。在氧化膜9及絕緣膜8上，利用蒸鍍或濺鍍形成取得對p型GaN接觸層7的接觸之p型電極10。換言之，利用蒸鍍或濺鍍，以例如從半導體(p型GaN接觸層7)側依序為Pd、Ta的構成形成p型電極10。之後，在氮、NH3
等含氮氣體或Ar(氬)、He(氦)等鈍性氣體中，利用400～700℃進行熱處理。
藉由該熱處理，使介有氧化膜9的p型GaN接觸層7及p型電極10之間的界面構造產生變化，而能夠得到良好的歐姆接觸。換言之，根據氧的存在，促進p型GaN接觸層7與p型電極10的合金化，達到歐姆接觸而能夠表示低接觸阻抗。
進一步，使用不含氧的氣體進行形成p型電極10後的熱處理。其結果，不必擔心由於氧化造成的金屬表面或內部的變質，由於能夠使用Ta或Cu(銅)、W(鎢)等高熔點金屬作為與Pd組合的金屬，因此能夠達到在所謂20kA/cm2
以上之高電流密度的長時間穩定動作。此係因為在不可能由於氧化造成的金屬表面或內部之變質的情況下，Ta、Cu、W等高熔點金屬為能夠達成在高電流密度的長時間穩定動作的金屬。
第7圖係為顯示本發明的實施形態2之GaN系半導體裝置(半導體電射二極體)的製造方法之一部份的剖面圖。以下，參照第7圖，說明在實施形態2之半導體裝置的製造方法中之製造工程。
首先，經過實施形態1之第1～3圖所示的工程後，如第7圖所示，藉由附著GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、PdON等含氧或含氧及氮的金屬化合物，在p型GaN接觸層7的表面上形成氧化物也是金屬化合物19。
其後，經過實施形態1之第5及6圖所示的工程，藉由進行與實施形態1相同的處理，完成實施形態2的GaN系半導體裝置。但是，在第5及6圖中，氧化膜9係置換為金屬化合物19。
如此一來，在實施形態2的半導體裝置之製造方法中，係與實施形態1相同，在金屬化合物19的形成之時，由於不含利用HF溶液進行處理的濕製程，因此不會有根據絕緣膜8的消失或薄層化等而使脊部構造中之電性上及光學上封閉惡化之情形。
進一步，與實施形態1相同，在形成p型電極10後，藉由在氮、NH3
等含氮氣體或Ar(氬)、He(氦)等鈍性氣體中，利用400～700℃進行熱處理，使p型GaN接觸層7及p型電極10之間的界面構造產生變化，能夠得到良好的歐姆接觸。
進一步，在實施形態2的半導體裝置之製造方法中，第7圖所示的工程係在p型GaN接觸層7上形成至少含有金屬及氧的金屬化合物19。此時，在絕緣膜8也形成與上述金屬化合物19相同的金屬化合物領域。換言之，在金屬化合物19的形成時，在絕緣膜8上也形成由GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、PdON等含氧或含氧及氮的材質所構成的金屬化合物領域。
因此，在其後形成p型電極10之時，在絕緣膜8中也變成介由上述金屬化合物領域形成p型電極10，使p型電極10成為整體而能夠得到介由金屬化合物19及上述金屬化合物領域之提升對p型GaN接觸層7及絕緣膜8的密接性之效果。
進一步，藉由使用GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、PdON中之至少一種的材質作為上述金屬化合物領域，能夠取得上述密接性的提升。
除此之外，在實施形態2的半導體裝置之製造方法中，由於使用不含氧的氣體進行形成p型電極10後的熱處理，因此與實施形態1相同，能夠達成在所謂20kA/cm2
以上之高電流密度的長時間穩定動作。
第8圖係為顯示本發明之實施形態3的GaN系半導體裝置(半導體雷射二極體)之製造方法的一部份之剖面圖。以下，參照第8圖，說明在實施形態3的半導體裝置之製造方法中的製造工程。
首先，經過實施形態1之第1～3圖所示之工程後，如第8圖所示，藉由供給O2
、O3
、NO、N2
O、NO2
等含氧氣體，氧化p型GaN接觸層7，在p型GaN接觸層7的表面上形成氧化膜21。
進一步，藉由附著GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、PdON之含氧或含氧及氮的金屬化合物，在氧化膜21上形成金屬化合物22。利用此等氧化膜21及金屬化合物22得到層疊氧化構造20。
其後，經過實施形態1之第5及6圖所示的工程，藉由進行與實施形態1相同的處理，完成實施形態3的GaN系半導體裝置。但是，在第5及6圖中，氧化膜9係置換為層疊氧化構造20。
如此一來，在實施形態3的半導體裝置之製造方法中，與實施形態1相同，利用氧化膜21形成時的加熱處理，能夠使絕緣膜8的表面由於曝露在氧的活性物種所造成之作為SiOx
膜的緻密性提升，或者能夠提升由於曝露在氮的活性物種而被氮化所造成之作為SiOx
膜之絕緣性的長期穩定性。
進一步，在實施形態3的半導體裝置之製造方法中，與實施形態1及實施形態2相同，在氧化膜21形成之際，由於不含利用HF溶液進行處理之濕製程，因此不會發生根據絕緣膜8的消失或薄層化等而使脊構造中的電性上及光學上封閉惡化。
除此之外，與實施形態1及實施形態2相同，在形成P型電極10後，藉由在氮、NH3
等含氮氣體或Ar、He等鈍性氣體中，利用400～700℃進行熱處理，使p型GaN接觸層7及p型電極10之間的界面構造產生變化，而能夠得到良好的歐姆接觸。
進一步，在實施形態3的半導體裝置之製造方法中，與實施形態2相同，在金屬化合物之形成時，在絕緣膜8上也附著GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、PdON之含氧或含氧及氮的金屬化合物領域。因此，在之後全面性形成P型電極10時，變成在絕緣膜8上介由金屬化合物領域形成p型電極10，得到成為p型電極10整體之提升對p型GaN接觸層7及絕緣膜8的密接性之效果。
除此之外，在實施形態3的半導體裝置之製造方法中，由於使用不含氧的氣體進行形成p型電極10後的熱處理，因此，與實施形態1及實施形態2相同，能夠達到在所謂20kA/cm2
以上之高電流密度的長時間穩定動作。
在上述的實施形態中，雖然舉出半導體雷射二極體作為GaN系半導體裝置的一例，並針對形成在其p型GaN接觸層7上的氧化膜9(金屬化合物19、層疊氧化構造20)加以說明，但若是具有對p型層的接觸之元件的話，同樣能夠達成半導體裝置(元件)的長期穩定動作。除了半導體雷射二極體以外，例如有齊納二極體、利用突崩現象之IMPATT(衝渡)二極體等。
在此等元件中，藉由選擇性除去包含接觸層之半導體構造的上層部之步驟，使沒被除去而殘存之包含前述接觸層的領域構成為具有非條狀，而是圓形或多角形的突台部領域、及除去接觸層的突台部外領域。
在上述說明中的半導體雷射中，雖然脊部領域係藉由選擇性除去直至與接觸層相同導電型的範圍，但是即使是選擇性除去直至與接觸層不同的導電型之構成亦可，在齊納二極體或IMPATT二極體等中也是相同，突台部領域係無論是藉由選擇性除去直至與接觸層相同導電型的範圍加以形成，或是選擇性除去直至與接觸層不同的導電型加以形成皆可。
7．．．p型GaN接觸層
8．．．絕緣膜
9,21．．．氧化膜
10．．．p型電極
19,22．．．金屬化合物
第1圖係為顯示本發明之實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第2圖係為顯示實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第3圖係為顯示實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第4圖係為顯示實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第5圖係為顯示實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第6圖係為顯示實施形態1的半導體裝置之製造方法的剖面圖。
第7圖係為顯示本發明之實施形態2的半導體裝置之製造方法的一部份之剖面圖。
第8圖係為顯示本發明之實施形態3的半導體裝置之製造方法的一部份之剖面圖。
1．．．n型低阻抗GaN基板
2．．．n型AlGaN包覆層
3．．．n型GaN導引層
4．．．InGaN量子阱活性層
5．．．GaN導引層
6．．．p型AlGaN包覆層
7．．．p型GaN接觸層
8．．．絕緣膜
9．．．氧化膜
10．．．p型電極
Claims (7)
- 一種半導體裝置之製造方法，包括：(a)在基板上形成氮化鎵系半導體構造的步驟，前述半導體構造係在最上部至少具有p型氮化鎵系的接觸層；進一步包括：(b)選擇性除去包含前述接觸層的前述半導體構造之上層部的步驟，前述步驟(b)實行後的前述半導體構造係具有沒被除去而殘存之包含前述接觸層的脊部或突丘部、及除去前述接觸層的脊部外領域或突丘部外領域；進一步包括：(c)在前述脊部或前述突丘部的側面及前述脊部外領域上或前述突丘部外領域上形成絕緣膜的步驟，其中前述絕緣膜不形成於前述脊部或前述突丘部之表面上；(d)在前述脊部或前述突丘部的表面上全面地形成氧化物的步驟；(e)在包含前述氧化物及前述絕緣膜上的整面形成金屬電極的步驟，其中前述步驟(e)係包含：(e-1)在前述氧化物上形成由Pd及高熔點金屬構成之前述金屬電極的步驟、及(e-2)在前述步驟(e-1)後實行，並使用氧以外的氣體進行熱處理的步驟。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造方法，其中，前述步驟(d)係包含： (d-1)將含氧氣體或是其活性物種供給至前述脊部或前述突丘部的前述接觸層，藉由氧化前述接觸層形成氧化膜的步驟，前述氧化物係包含氧化膜。
- 如申請專利範圍第2項之半導體裝置的製造方法，其中，前述步驟(d)係包含：(d-2)在前述氧化物上形成至少包含金屬及氧之金屬化合物的步驟，前述氧化物係包含由前述氧化膜與前述金屬化合物構成的層疊氧化構造。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造方法，其中，前述步驟(d)係包含：(d-1)在前述接觸層上形成至少包含金屬及氧之金屬化合物的步驟，前述氧化物係包含金屬化合物。
- 如申請專利範圍第2或3項之半導體裝置的製造方法，其中，前述含氧氣體係包含O2 、O3 、NO、N2 O、及NO2 中之至少一種的氧體。
- 如申請專利範圍第3或4項之半導體裝置的製造方法，其中，前述金屬化合物係包含GaO、RuO、PdO、GaON、RuON、及PdON中之至少一種。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體裝置的製造方法，其中，前述高熔點金屬係包含Ta、Cu及W中之至少一種。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020110945A1 (en) * | 1998-05-18 | 2002-08-15 | Fujitsu Limited Of Kawasaki, Japan | Optical semiconductor device having an epitaxial layer of iii-v compound semiconductor material containing n as a group v element |
| US20060054937A1 (en) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Gerald Lucovsky | Semiconductor devices having an interfacial dielectric layer and related methods |
| TW200727470A (en) * | 2006-01-03 | 2007-07-16 | Univ Nat Chiao Tung | Copper metalized ohmic contact electrode of compound semiconductor device |
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|---|---|---|---|---|
| JP3344257B2 (ja) * | 1997-01-17 | 2002-11-11 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体及び素子の製造方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020110945A1 (en) * | 1998-05-18 | 2002-08-15 | Fujitsu Limited Of Kawasaki, Japan | Optical semiconductor device having an epitaxial layer of iii-v compound semiconductor material containing n as a group v element |
| US20060054937A1 (en) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Gerald Lucovsky | Semiconductor devices having an interfacial dielectric layer and related methods |
| TW200727470A (en) * | 2006-01-03 | 2007-07-16 | Univ Nat Chiao Tung | Copper metalized ohmic contact electrode of compound semiconductor device |
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