WO2003043092A2 - Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2003043092A2
WO2003043092A2 PCT/DE2002/004178 DE0204178W WO03043092A2 WO 2003043092 A2 WO2003043092 A2 WO 2003043092A2 DE 0204178 W DE0204178 W DE 0204178W WO 03043092 A2 WO03043092 A2 WO 03043092A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor material
concentration
contact layer
metallization
ohmic contact
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/004178
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2003043092A3 (de
Inventor
Georg BRÜDERL
Berthold Hahn
Volker HÄRLE
Hans-Jürgen LUGAUER
Uwe Strauss
Andreas Weimar
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to JP2003544820A priority Critical patent/JP2005510062A/ja
Priority to EP02792590A priority patent/EP1449259A2/de
Priority to US10/495,620 priority patent/US20050042864A1/en
Publication of WO2003043092A2 publication Critical patent/WO2003043092A2/de
Publication of WO2003043092A3 publication Critical patent/WO2003043092A3/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/452Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 semiconductor bodies
    • H01L33/14Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H01L33/325Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen characterised by the doping materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/40Materials therefor

Definitions

  • the present invention relates to an ohmic contact structure between a metallization and a semiconductor material according to the preamble of claim 1 and a method for producing such an ohmic contact structure according to the preamble of claim 12.
  • contacts made of metal are generally used, which should have the lowest possible contact resistance between the metallization and the semiconductor material.
  • Such metal-semiconductor contacts are usually referred to as ohmic contacts.
  • the height of the interface barrier is determined, among other things, by the work function of the metal or the alloy formed after contact annealing and by interface conditions, which determine the Fermi level depending on the density and the electronic occupation. Thin layers of insulation between the semiconductor material and the metal, e.g. due to inadequate cleaning prior to metallization, can have an additional impact on the interface barrier.
  • the minority charge carriers i.e. the holes
  • the minority charge carriers can be lifted over the interface barrier by thermal activation, on the other hand they can tunnel through this interface barrier.
  • the tunnel mechanism depends exponentially on the width of this interface barrier, which in turn is determined by the width of the space charge zone in the semiconductor material.
  • this width of the space charge zone is determined by the net concentration of the acceptors (i.e. the acceptor concentration minus the donor concentration). The higher this net concentration, the higher the negative space charge density and the smaller the width of the space charge zone.
  • GaN As a semiconductor material has increased in recent years. In particular, meanwhile
  • the ohmic contact structure according to the invention between a metallization and a semiconductor material is characterized in that the semiconductor material has a contact layer with a first partial region bordering on the metallization and a second partial region adjoining the first partial region, the doping being greater in the first partial region than in the second partial region is.
  • the invention is based on the finding that the electronic occupation of the defects in the vicinity of the surface of a semiconductor material does not match that within the semiconductor layer. Rather, in the vicinity of the semiconductor surface, the doping concentration required for a maximum concentration of negative space charges is shifted in comparison to the doping concentration for a maximum hole concentration in the interior of the semiconductor layer. To ensure the lowest possible contact between the To achieve the semiconductor layer and the metallization, a mostly significantly different doping concentration must be selected in the vicinity of the contact area than it is considered optimal in the interior of the semiconductor layer, so that a smaller width of the space charge zone and thus a lower tunnel and thus contact resistance is achieved. Below this contact layer, the semiconductor layer can then be optimized for other properties regardless of the need for a lower specific contact resistance.
  • the doping concentration in the first partial region of the contact layer of the semiconductor material is preferably chosen to be higher than the doping concentration which leads to maximum conductivity within the semiconductor material.
  • the semiconductor material is GaN doped with Mg.
  • the Mg concentration in the first partial region of the contact layer of the semiconductor material is preferably greater than or equal to 3 ⁇ 10 19 cm “3 and is particularly preferably between 3 ⁇ 10 19 cm “ 3 and 5 ⁇ 10 20 cm “3 inclusive.
  • a metal or a metal compound with a work function as high as possible of at least 4.0 eV for the metallization it is advantageous to choose a metal or a metal compound with a work function as high as possible of at least 4.0 eV for the metallization.
  • Such an ohmic contact structure can be used in particular for semiconductor components such as light-emitting diodes or laser diodes.
  • Figure 1 is a schematic representation of an ohmic contact structure according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the doping concentration in the semiconductor layer of the ohmic
  • the contact structure shown in FIG. 1 between a semiconductor material 10 and a metallization 14 has a contact area 16 between the semiconductor material 10 and the metallization 14 and a formed contact layer with a first partial region 12 and a second partial region 18.
  • the semiconductor material is GaN, which is formed by means of a MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) method and is doped with Mg.
  • MOVPE Metal Organic Vapor Phase Epitaxy
  • the present invention is not limited only to this selection of materials, but rather that the knowledge of the present invention can also be applied to any other semiconductor materials.
  • the Mg doping concentration Ni in the interior of the semiconductor layer 10 is preferably 2 ⁇ 10 19 cm "3. This concentration leads to a maximum concentration of the free charge carriers (here holes) and thus to a maximum conductivity in the semiconductor layer 10. This optimal value is based on the knowledge already mentioned in the introduction to the description.
  • the optimal doping concentration in the area of the semiconductor surface is different from the optimal doping concentration N x in the interior of the semiconductor Layer 10 usually deviates significantly, a region 12 is formed in the semiconductor layer 10 in the vicinity of the contact area 16 to be formed, which has a different doping concentration N 2 , which is greater than the optimal doping concentration in the interior of the semiconductor layer.
  • the optimal doping concentration N 2 in this partial region 12 of the contact layer lies above the optimal doping concentration Ni in the interior of the semiconductor layer 10 and is preferably more than 3 ⁇ 10 19 cm 3.
  • a minimal contact resistance of the ohmic contact structure could a Mg concentration between about 3 x 10 19 cm “3 and 5 x 10 20 cm " 3 can be achieved
  • the following table shows the results of investigations which were achieved with a p-doped GaN semiconductor with different Mg concentrations N 2 in the region 12 of the contact layer bordering on the metallization.
  • the Mg concentration N 2 in this area was determined using SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy), the hole concentration p 2 using HALL measurements and the specific contact resistance R c using C-TLM (Circular Transmission Line Method).
  • SIMS Secondary Ion Mass Spectroscopy
  • the hole concentration p 2 using HALL measurements
  • R c Chemical Transmission Line Method
  • the ohmic contact structure of the present invention can be combined with any cleaning method of the semiconductor surface before the metallization and with any annealing processes after the metallization process.

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine ohmsche Kontaktstruktur mit einer Metallisierung 14, die auf einem Halbleitermaterial 10 angeordnet ist, wobei in dem Halbleitermaterial 10 eine Kontaktschicht gebildet ist, die einen an die Metallisierung 14 grenzenden ersten Teilbereich und einen dem ersten Teilbereich nachgeordneten zweiten Teilbereich 18 aufweist. Die Kontaktschicht ist so dotiert, dass die Dotierungskonzentration N2 im ersten Teilbereich 12 größer als die Dotierungskonzentration N1 im zweiten Teilbereich 18 ist.

Description

Beschreibung
Ohmsche Kontaktstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine ohmsche Kontaktstruktur zwischen einer Metallisierung und einem Halbleitermaterial nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen ohmschen Kontaktstruktur nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 12.
Bei typischen Anwendungen auf dem Gebiet der Halbleitertechnik fließt durch Halbleiterbauelemente bei ihrem Betrieb elektrischer Strom. Zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterbauelemente werden im allgemeinen Kontakte aus Metall verwendet, die einen möglichst geringen Kontaktwiderstand zwischen der Metallisierung und dem Halbleitermaterial aufweisen sollen. Derartige Metall -Halbleiter-Kontakte werden üblicherweise als ohmsche Kontakte bezeichnet.
Es ist allgemein bekannt, dass für einen niederohmigen Kontakt zwischen Metall und Halbleiter einerseits eine möglichst niedrige Grenzflächenbarriere zwischen den Komponenten und andererseits eine möglichst hohe Nettokonzentration der Donatoren oder Akzeptoren im Halbleiter nahe der Kontaktfläche entscheidend ist.
Die Höhe der Grenzflächenbarriere wird unter anderem bestimmt durch die Austrittsarbeit des Metalls bzw. der sich nach dem Kontaktannealing gebildeten Legierung und durch Grenzflächen- zustände, die je nach Dichte und elektronischer Besetzung das Ferminiveau festlegen. Dünne Isolationsschichten zwischen dem Halbleitermaterial und dem Metall, z.B. aufgrund unzureichender Reinigung vor der Metallisierung, können zu einer zusätzlichen Beeinflussung der Grenzflächenbarriere führen.
Es ist weiterhin bekannt, dass bei einem p-leitenden Halbleitermaterial der Kontaktwiderstand zwischen Halbleitermaterial und Metallisierung durch Verwenden eines Metalls mit einer möglichst hohen Austrittsarbeit reduziert werden kann. Untersuchungen hierzu haben beispielsweise H. Ishikawa et al . in „Effects of Surface Treatments and Metal Work Functions on Electrical Properties at p-GaN / Metal Interfaces", J. Appl . Phys., Vol. 81, Nr. 3, 1997, Seiten 1315-1322 offenbart.
Im Fall von p-dotierten Halbleitern tragen die Minoritätsladungsträger, d.h. die Löcher, vorwiegend auf zwei Arten zum Stromfluss bei. Zum einen können die Minoritätsladungsträger durch thermische Aktivierung über die Grenzflächenbarriere gehoben werden, zum anderen können sie durch diese Grenzflächenbarriere tunneln. Der Tunnelmechanismus hängt in exponen- tieller Weise von der Breite dieser Grenzflächenbarriere ab, welche ihrerseits durch die Weite der Raumladungszone im Halbleitermaterial bestimmt wird. Diese Weite der Raumladungszone wird für p-dotierte Halbleiter durch die Nettokonzentration der Akzeptoren (d.h. die Akzeptorenkonzentration abzüglich der Donatorenkonzentration) festgelegt. Je höher diese Nettokonzentration ist, um so höher ist die negative Raumladungsdichte und um so geringer die Weite der Raumladungszone .
In den vergangenen Jahren hat die Bedeutung von GaN als Halb- leitermaterial zugenommen. Insbesondere sind inzwischen
Leuchtdioden, Laserdioden und Photodetektoren auf GaN-Basis bekannt, die einen zunehmend guten Wirkungsgrad besitzen. Man hat herausgefunden, dass bei mit Mg dotiertem p-GaN ein Effekt der Selbstkompensation auftritt, d.h. dass es eine opti- male Mg-Konzentration in GaN im Hinblick auf die Akzeptoren- und somit auch auf die Löcherkonzentration gibt. Diese optimale Mg-Konzentration in GaN wurde zum Beispiel von U. Kaufmann et al . in „Hole Conductivity and Compensation in Epita- xial GaN:Mg Layers", Phys. Rev. B, Vol. 62, Nr. 16, 2000, Seiten 10867-10872 auf 2 x 1019 cm"3 bestimmt, wobei dieser Wert auch von anderen Stellen bestätigt werden konnte. Trotz der obigen Erkenntnisse konnte für p-dotiertes GaN jedoch nur ein spezifischer Kontaktwiderstand in der Größenordnung von etwa 10"2 Ωcm2 erzielt werden, der für viele technische Anwendungen deutlich zu hoch ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ohmsche Kontaktstruktur zwischen einer Metallisierung und einem Halbleitermaterial derart zu verbessern, dass der spezifische Kontaktwiderstand weiter reduziert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen ohmschen Kontaktstruktur bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch eine ohmsche Kontaktstruktur mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren zur
Herstellung einer ohmschen Kontaktstruktur mit den Merkmalen von Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11 und 13 bis 21.
Die erfindungsgemäße ohmsche Kontaktstruktur zwischen einer Metallisierung und einem Halbleitermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial eine Kontaktschicht mit einem ersten an die Metallisierung grenzenden Teilbereich und einem sich an den ersten Teilbereich anschließenden zweiten Teilbereich aufweist, wobei die Dotierung im ersten Teilbereich größer als im zweiten Teilbereich ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elek- tronische Besetzung der Defekte in der Nähe der Oberfläche eines Halbleitermaterials nicht mit dem innerhalb der Halbleiterschicht übereinstimmt. Vielmehr ist in der Nähe der Halbleiteroberfläche die für eine maximale Konzentration an negativen Raumladungen erforderliche Dotierungskonzentration im Vergleich zu der Dotierungskonzentration für eine maximale Löcherkonzentration im Inneren der Halbleiterschicht verschoben. Um einen möglichst niederohmigen Kontakt zwischen der Halbleiterschicht und der Metallisierung zu erzielen, muss also in der Nähe der Kontaktfläche eine zumeist deutlich andere Dotierungskonzentration gewählt werden als sie im Innern der Halbleiterschicht als optimal gilt, so dass eine geringere Weite der Raumladungszone und somit ein geringerer Tunnel- und damit Kontaktwiderstand bewirkt wird. Unterhalb dieser Kontaktschicht kann die Halbleiterschicht dann unabhängig von dem Erfordernis eines geringeren spezifischen Kontaktwiderstandes auf andere Eigenschaften optimiert werden.
Vorzugsweise wird die Dotierungskonzentration in dem ersten Teilbereich der Kontaktschicht des Halbleitermaterials höher als diejenige Dotierungskonzentration gewählt, die innerhalb des Halbleitermaterials zu einer maximalen Leitfähigkeit führt.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Halbleitermaterial mit Mg dotiertes GaN ist. In diesem Fall ist die Mg-Konzentration in dem ersten Teilbereich der Kontaktschicht des Halbleitermaterials vorzugsweise größer oder gleich 3 x 1019 cm"3 und liegt besonders bevorzugt zwischen einschließlich 3 x 1019 cm"3 und einschließlich 5 x 1020 cm"3.
Zur weiteren Reduzierung des spezifischen Kontaktwiderstandes ist es von Vorteil, für die Metallisierung ein Metall oder eine Metallverbindung mit einer möglichst hohen Austrittsarbeit von wenigstens 4,0 eV zu wählen.
Eine derartige ohmsche KontaktStruktur ist insbesondere für Halbleiterbauelemente wie zum Beispiel Leuchtdioden oder Laserdioden anwendbar.
Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer ohmschen Kontaktstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Dotierungs- konzentration in der Halbleiterschicht der ohmschen
Kontaktstruktur von FIG 1.
Die in Figur 1 dargestellte Kontaktstruktur zwischen einem Halbleitermaterial 10 und einer Metallisierung 14 weist eine Kontaktfläche 16 zwischen dem Halbleitermaterial 10 und der Metallisierung 14 sowie eine ausgebildete Kontaktschicht mit einem ersten Teilbereich 12 und einem zweiten Teilbereich 18 auf.
Das Halbleitermaterial ist in dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel GaN, das mittels eines MOVPE (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy) - Verfahrens gebildet und mit Mg dotiert ist. Es sei an dieser Stelle aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sie vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Materialauswahl beschränkt ist, sondern vielmehr die Erkenntnisse der vorliegenden Erfindung auch bei beliebigen anderen Halbleitermaterialien angewendet werden können. Vorzugsweise wir die Erfindung allerdings bei Halbleitermaterialien der allgemeinen Formel AlxGayInzN mit 0 < x, y, z < 1 und x+y+z = 1 angewendet.
Die Mg-Dotierungskonzentration Ni im Innern der Halbleiterschicht 10 beträgt vorzugsweise 2 x 1019 cm"3. Diese Konzentration führt zu einer maximalen Konzentration der freien La- dungsträger (hier Löcher) und damit zu einer maximalen Leitfähigkeit in der Halbleiterschicht 10. Dieser optimale Wert basiert auf den bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnten Erkenntnissen.
Da man herausgefunden hat, dass die optimale Dotierungskonzentration im Bereich der Halbleiteroberfläche von der optimalen Dotierungskonzentration Nx im Innern der Halbleiter- Schicht 10 zumeist deutlich abweicht, wird in der Halbleiterschicht 10 in der Nähe der zu bildenden Kontaktfläche 16 ein Bereich 12 ausgebildet, der eine andere Dotierungskonzentration N2 besitzt, welche größer ist als die optimale Dotierungskonzentration im Inneren der Halbleiterschicht.
Im Falle von mit Mg dotiertem GaN liegt die optimale Dotierungskonzentration N2 in diesem Teilbereich 12 der Kontaktschicht über der optimalen Dotierungskonzentration Ni im Innern der Halbleiterschicht 10 und beträgt vorzugsweise mehr als 3 x 1019 cm"3. Ein minimaler Kontaktwiderstand der ohmschen Kontaktstruktur konnte mit einer Mg-Konzentration zwischen etwa 3 x 1019 cm"3 und 5 x 1020 cm"3 erzielt werden. In
FIG 2 ist ein derartiger Mg-Konzentrationsverlauf in Schichtdickenrichtung der Halbleiterschicht 10 ausgehend von der Kontaktfläche 16 dargestellt. Im Fall von anderen Dotierungsmaterialien sind in analoger Weise ähnliche Konzentrationsverläufe in der Kontaktschicht einzustellen.
Die folgende Tabelle zeigt Ergebnisse von Untersuchungen, die bei einem p-dotierten GaN-Halbleiter mit verschiedenen Mg- Konzentrationen N2 in dem an die Metallisierung grenzenden Teilbereich 12 der Kontaktschicht erzielt worden sind. Dabei wurde die Mg-Konzentration N2 in diesem Bereich mittels SIMS (Secundary Ion Mass Spectroscopy) , die Löcherkonzentration p2 mittels HALL-Messungen und der spezifische Kontaktwiderstand Rc mittels C-TLM (Circular Transmission Line Method) bestimmt. Außerdem ist in der Tabelle der Vollständigkeit halber noch die Beweglichkeit μ der Löcher angegeben.
Figure imgf000007_0001
Um den Kontaktwiderstand Rc zwischen der Metallisierung 14 und dem Halbleitermaterial 10 weiter zu reduzieren, ist es von Vorteil, ein Metall oder eine Metallverbindung mit einer möglichst hohen Austrittsarbeit von wenigstens 4,0 eV zu be- nutzen. Diese an sich bereits bekannte Maßnahme führt in Kombination mit der vorliegenden Erfindung zu besonders niederohmigen KontaktStrukturen.
Ferner ist die ohmsche Kontaktstruktur der vorliegenden Er- findung mit beliebigen Reinigungsverfahren der Halbleiteroberfläche vor der Metallisierung und mit beliebigen Annealingprozessen nach dem Metallisierungsvorgang kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Ohmsche KontaktStruktur mit einer Metallisierung (14), die auf einem Halbleitermaterial (10) angeordnet ist, wobei in dem Halbleitermaterial (10) eine an die Metallisierung (14) grenzende Kontaktschicht gebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kontaktschicht einen an die Metallisierung (14) grenzenden ersten Teilbereich (12) und von der Metallisierung (12) aus gesehen einen dem ersten Teilbereich (12) nachgeordneten zweiten Teilbereich (18) aufweist, wobei die Dotierungskonzentration (N2) im ersten Teilbereich (12) größer als die Dotierungskonzentration (Ni) im zweiten Teilbereich (18) ist.
2. Ohmsche Kontaktstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dotierungskonzentration (N2) in dem ersten Teilbereich (12) der Kontaktschicht höher als diejenige Dotierungskonzentration ist, die innerhalb des Halbleitermaterials zu einer maximalen Konzentration an freien Ladungsträgern führt.
3. Ohmsche Kontaktstruktur nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial (10) ein Nitrid-Verbindungshalbleiter, insbesondere ein p-dotierter Nitrid-Verbindungshalbleiter, ist .
4. Ohmsche Kontakt Struktur nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial (10) GaN, AlGaN, InGaN oder AlInGaN enthält .
5. Ohmsche Kontaktstruktur nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Dotierungsmaterial für das Halbleitermaterial Mg ist.
6. Ohmsche Kontakt Struktur nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mg-Konzentration (N2) im ersten Teilbereich (12) der Kontaktschicht gleich oder größer als 3 x 1019 cm"3 ist.
7. Ohmsche Kontakt Struktur nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mg-Konzentration (N2) im ersten Teilbereich (12) in der Kontaktschicht zwischen einschließlich 3 x 1019 cm"3 und ein- schließlich 5 x 1020 cm"3 liegt.
8. Ohmsche Kontaktstruktur nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mg-Konzentration (N2) in dem ersten Teilbereich (12) der Kontaktschicht zwischen einschließlich 3 x 1019 cm"3 und einschließlich 1 x 1020 cm"3 liegt.
9. Ohmsche Kontaktstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Metallisierung (14) ein Metall, eine Metallverbindung oder eine Metalllegierung mit einer Austrittsarbeit, die gleich oder größer als 4,0 eV ist, enthält.
10. Halbleiterbauelement mit einer ohmschen Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleiterbauelement eine Lumineszenzdiode, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer ohmschen Kontaktstruktur mit einer Metallisierung und einem Halbleitermaterial mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Halbleitermaterials mit einer Kontaktschicht und Aufbringen einer einer Metallisierung (14) auf die KontaktSchicht , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Kontaktschicht in einem ersten, an die Metallisierung grenzenden Teilbereich eine höhere Dotierungskonzentration (N2) ausgebildet wird als in einem dem ersten Teilbereich nachgeordneten zweiten Teilbereich der Kontaktschicht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dotierungskonzentration (N2) in dem ersten Teilbereich (12) der Kontaktschicht höher als diejenige Dotierungskonzentration gewählt wird, die innerhalb des Halbleitermaterials zu einer maximalen Konzentration an freien Ladungsträgern führt .
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial (10) ein Nitrid-Verbindungshalbleiter, insbesondere ein p-dotierter Nitrid-Verbindungshalbleiter, ist .
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial (10) GaN, AlGaN, InGaN oder AlInGaN ist .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial mittels eines MOVPE-Verfahrens auf einem geeigneten Substrat abgeschieden wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleitermaterial (10) mit Mg dotiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mg-Konzentration (N2) in dem ersten Teilbereich (12) der Kontaktschicht größer als einschließlich 3 x 1019 cm"3 ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mg-Konzentration (N2) in der Kontaktschicht (12) des Halbleitermaterials (10) zwischen einschließlich 3 x 1019 cm"3 und einschließlich 5 x 1020 cm"3, insbesondere zwischen einschließlich 3 x 1019 cm"3 und einschließlich 1 x 1020 cm"3 liegt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die Metallisierung (14) ein Metall, eine Metallverbindung oder eine Metalllegierung mit einer Austrittsarbeit über 4,0 eV verwendet wird.
PCT/DE2002/004178 2001-11-12 2002-11-12 Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung WO2003043092A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003544820A JP2005510062A (ja) 2001-11-12 2002-11-12 電気的に励起した多結晶ZnOレーザ及び加工方法
EP02792590A EP1449259A2 (de) 2001-11-12 2002-11-12 Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung
US10/495,620 US20050042864A1 (en) 2001-11-12 2002-11-12 Ohmic contact structure and method for the production of the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10155442A DE10155442A1 (de) 2001-11-12 2001-11-12 Ohmsche Kontaktstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE10155442.7 2001-11-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2003043092A2 true WO2003043092A2 (de) 2003-05-22
WO2003043092A3 WO2003043092A3 (de) 2003-10-02

Family

ID=7705435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2002/004178 WO2003043092A2 (de) 2001-11-12 2002-11-12 Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050042864A1 (de)
EP (1) EP1449259A2 (de)
JP (1) JP2005510062A (de)
CN (1) CN100380677C (de)
DE (1) DE10155442A1 (de)
TW (1) TWI307166B (de)
WO (1) WO2003043092A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8581280B2 (en) 2006-01-27 2013-11-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013035817A1 (ja) * 2011-09-08 2013-03-14 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10017758A1 (de) * 1999-06-08 2000-12-21 Agilent Technologies Inc Verfahren zum Bilden von transparenten Kontakten an einer p-Typ-GaN-Schicht

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0942459B1 (de) * 1997-04-11 2012-03-21 Nichia Corporation Wachstumsmethode für einen nitrid-halbleiter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10017758A1 (de) * 1999-06-08 2000-12-21 Agilent Technologies Inc Verfahren zum Bilden von transparenten Kontakten an einer p-Typ-GaN-Schicht

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ISHIKAWA H ET AL: "EFFECTS OF SURFACE TREATMENT AND METAL WORK FUNCTIONS ON ELECTRICALPROPERTIES AT P-GAN/METAL INTERFACES" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, Bd. 81, Nr. 3, 1. Februar 1997 (1997-02-01), Seiten 1315-1322, XP000659459 ISSN: 0021-8979 in der Anmeldung erwähnt *
KAUFMANN U ET AL: "HOLE CONDUCTIVITY AND COMPENSATION IN EPITAXIAL GAN:MG LAYERS" PHYSICAL REVIEW, B. CONDENSED MATTER, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, Bd. 62, Nr. 16, 15. Oktober 2000 (2000-10-15), Seiten 10867-10872, XP001090924 ISSN: 0163-1829 in der Anmeldung erwähnt *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8581280B2 (en) 2006-01-27 2013-11-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
EP1977457B1 (de) * 2006-01-27 2018-05-09 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Optoelektronischer halbleiterchip

Also Published As

Publication number Publication date
CN100380677C (zh) 2008-04-09
JP2005510062A (ja) 2005-04-14
WO2003043092A3 (de) 2003-10-02
EP1449259A2 (de) 2004-08-25
CN1586011A (zh) 2005-02-23
DE10155442A1 (de) 2003-05-28
TWI307166B (en) 2009-03-01
US20050042864A1 (en) 2005-02-24
TW200300606A (en) 2003-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1592076B1 (de) Optoelektronisches Bauelement mit mehreren Stromaufweitungsschichten und Verfahren zu dessen Herstellung
DE60031173T2 (de) Misfet
DE102005018318B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
EP2596532B1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE112018003362T5 (de) Oxid-halbleitereinheit und verfahren zur herstellung einer oxid-halbleitereinheit
DE19857356B4 (de) Heteroübergangs-Bipolartransistor
DE102005006766A1 (de) Niedrig dotierte Schicht für ein nitrid-basiertes Halbleiterbauelement
DE102016114896B4 (de) Halbleiterstruktur, HEMT-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102005018319B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE102005048102A1 (de) Interdigitaler Gleichrichter mit mehrkanaliger Gruppe-III-Nitrit-Heterostruktur
DE10048196A1 (de) Verbindungshalbleiter-Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
WO2012025397A1 (de) Halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements
WO2016151112A1 (de) Optoelektronischer halbleiterkörper und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterkörpers
WO2001024276A1 (de) Ladungskompensationshalbleiteranordnung
DE102004055038B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE102016104446B4 (de) Kontakt mit geringem Widerstand für Halbleiter-Einheiten
EP1658643A1 (de) Strahlungemittierendes halbleiterbauelement
WO2003026029A1 (de) Stahlungsemittierendes halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
WO2018234159A1 (de) Halbleiterkörper und verfahren zur herstellung eines halbleiterkörpers
WO2003043092A2 (de) Ohmsche kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung
DE112018007145T5 (de) Halbleitereinheit
DE102005008056A1 (de) Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterchips
DE10056475B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement auf GaN-Basis mit verbesserter p-Leitfähigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2021099100A2 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE102009051317A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelement sowie Halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): CN JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002792590

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003544820

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20028224078

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002792590

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10495620

Country of ref document: US