[发明专利]形成低电阻接触的方法

说明书

相关申请案的交叉引用

本申请案为2005年1月11日申请的美国专利申请案第11/032,882号的部分连续案。

技术领域

本发明的实施例通常是关于半导体处理，尤有关于形成以半导体元件作为介面的导电接触。

背景技术

当制造不同种类的半导体元件时，通常沉积一或多层的氮化镓(GaN)。例如，在发光二极管(LEDs)的制造期间，可形成包含p-掺杂GaN(p-GaN)层及n-掺杂GaN(n-GaN)层的“LED堆迭”的磊晶结构。图1说明此一结构104的例子，结构104包含一n-GaN层106及一p-GaN层110，其间由一多重量子井MQW层108所隔开。结构104一般沉积于合适材料的基板102上，例如c-平面SiC、c-平面蓝宝石。

沉积可包含气体反应，例如3GaCl+3NH₃→3GaN+2H₂+3HCl或TMG+NH₃→GaN+CHx+H₂。诸如此类在c-平面SiC、c-平面蓝宝石上的沉积一般会导致晶体结构沿六角晶体结构的c-轴以Ga与N间的原子键的表面具有如图2A所示的特定结构成长。在沉积过程中，由于原子通常占据最低自由能态，所以此表面通常非常稳定。

如图3所示，为了施加一电压差跨过n-GaN及p-GaN层以使结构104发光，典型上形成接触118。在现有的LED制造过程中，与n-GaN层106的n-焊垫接触形成为刚沉积的n-GaN层106的顶端上的金属接触。已将利用Ni、Cr、Ti及Pt的现有金属接触结构用作为刚沉积的表面用的接触材料。特定材料(如Cr/Au、Ti/A1/Ni/Au及Ti/Ni/Au)已产生与n-GaN的相对低电阻接触。Ni/Au及ITO已作为形成与p-GaN的欧姆接触。

在部分情况下，形成利用导致晶体结构的处理的半导体结构是有益的，晶体结构具有原子键沿Ga与N原子间的晶体结构的C轴(沿朝向表面的方向)的反转结构。藉由移除原本基板(c-平面蓝宝石、c-平面SiC)且暴露反转表面而实现原子键的反转结构，图2B显示此反转表面。例如，2005年1月11日提出申请的美国专利申请案11/032,882号揭露制造垂直LED结构时可形成此类结构，在此并入其全文作为参考。如其中所述，垂直LED元件(VLEDs)可具有诸多优点，如较佳散热、较佳电流分布、较高效率。

如图4A所示，在VLED制造过程中，于刚沉积的镓终止p掺杂GaN表面的顶端上，可沉积或接合反射表面200及金属基板202。如图4B所示，可从遗留下来的结构中移除载体基板102(c-平面蓝宝石、c-平面SiC)且暴露与载体基板接触的GaN。先参考图4C，移除载体基板102所形成的VLED结构使外露层106GaN面朝上。相较于图2A所示，图2B所示的相应晶体结构具有在反转结构中氮原子119与镓原子117之间的原子键。

因此，由于氮及镓原子的镜像结构，此新建构的GaN表面/反转表面可展现非常不同于图2A所示刚沉积的GaN表面的特性。在本应用中，此新建构的n-掺杂GaN层具有由移除基板所外露的表面。此外露表面可由物理或化学方法所处理，例如湿式蚀刻、干式蚀刻、研磨及/或抛光。

在Nu n-掺杂GaN表面处的自发性极化相较于刚沉积的GaN表面具有相反方向。Nu-GaN是人为表面(如由移除沉积基板所产生)，且此一Nu-GaN表面比刚沉积的GaN表面不稳定，其中稳定性指的是形成接触时接触电阻的一致性。因此，在Nu-GaN上形成低电阻电性接触尚未清楚了解。在现有LED技术中，用于刚沉积之n-掺杂或p-掺杂GaN层的金属化技术是熟知的，但用于Nu-GaN的金属化技术是未熟知的。就VLED来说，与p电极的接触是接触到现有p-掺杂GaN层表面，但n-电极必须与Nu-n-掺杂GaN层作接触且重要的是具有低电阻及稳定接触。

因此，所需要的是形成以Nu n-掺杂GaN半导体层作为介面的接触的技术，Nu n-掺杂GaN半导体层提供低又稳定的电阻。

发明内容

本发明的实施例通常提供形成低电阻接触的技术，用于所谓Nu n-掺杂GaN表面的反转n-掺杂GaN表面。

本发明的一实施例提供一半导体元件。此元件通常包含一层的氮化镓(GaN)材料，具有Nu n-掺杂GaN人为表面/反转GaN表面及具有反转GaN表面的金属接触以电连接于该层。