[发明专利]氮化镓系Ⅲ-Ｖ族化合物半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及氮化镓系III-V族化合物半导体器件，特别是涉及具有欧姆电极的氮化镓III-V族化合物半导体器件及其制造方法。

近年来，采用GaN、GaAlN、InGaN、InAlGaN等氮化镓系III-V族化合物半导体材料的发光器件备受关注。这类发光器件通常具有在基片上将n型氮化镓系化合物半导体层与掺p型掺杂剂的氮化镓系化合物半导体层的叠层结构。

已往，掺p型掺杂剂的氮化镓III-V族化合物半导体层仍是高电阻率i型，因而，已有的器件就是所谓的MIS结构。最近，将高电阻率i型层转化为低电阻率p型层的技术，例如已被特开平2-257676号、特开平3-218325号以及特开平5-183189号所揭示，可以实现p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件。

但是，对于此类p-n结型氮化镓系化合物半导体器件，很明显在p型层和/或n型层上形成与之接触的电极方面尚存在各种问题。

现在，p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件，因受制造方面的制约，在化合物半导体层内，在最上层具有p型化合物半导体层。另外，作为此类器件的基片，一般使用透明的蓝宝石基片。与其它半导体发光器件中使用的GaAs、GaAlP等半导体的基片不同，因蓝宝石是绝缘的，为给化合物半导体层施加预定的电流使器件执行其发光机能，不能把电极直接固定在基片本身上。p电极和l电极必须各自与p型化合物半导体层和n型化合物导体层形成直接接触。为保证向整个p型化合物半导体层施加均匀电流，以此得到发自器件的均匀发光，须将p型层基本上全面覆盖地形成p电极。但是，因为已有P电极是不透光的，为避免所发的光被p型电极衰减，外部量子效率变坏，不能从与形成p型化合物半导体层和n型化合物半导体层的基片相反的一侧观察已有发光器件的发光。

但是，对于此类已有化合物半导体发光器件固定在引线架上的情况，为使未形成化合物半导体层的基片面朝上，必须将p电极和n电极朝下安装于2个引线架上。即，必须将一个半导体芯片横跨安装于2个引线架上。此时，为了避免p型化合物半导体层与n型化合物半导体层的电短路，必须确保2个引线架有一定间隔，自然而然地不得不把半导体的一个芯片尺寸加大到1mm²以上。因而，以已有的器件结构而论，由一枚晶片所得到的芯片数目必然减少。另外还需要2个引线架的非常精密的位置配合及氮化镓系化合物半导体的精细的腐蚀技术。

其次，就n电极而论，如上所述，为实现p-n结型氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件，是最近提出的课题。在已有的MIS型结构的发光器件中，因为是利用电极与高电阻率的i型层的肖特基势垒，几乎未对n电极给予关注。

作为已有MIS构造的氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件的n电极材料，例如已被特开照55-9442号揭示的铝或铝合金。另外也往往使用铟。由此可见，不管用铝或铟均难以得到与n型氮化镓系III-V族化合物半导体层十分满意的欧姆接触，还有，发觉由于退火使电极变质而容易失去导电性。

总而言之，已往尚没有达到与氮化镓系III-V族化合物半导体层十分满意的欧姆接触的电极材料。

因而，本发明之目的在于提供设有与氮化镓系III-V族化合物半导体层形成欧姆接触电极的氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件及其制造方法。

本发明的另一个目的在于提供设有可以从做在基片上的氮化镓系III-V族化合物半导体层侧对发光器件进行发光观测的p电极的氮化镓系III-V族化合物半导体发光器件及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种氮化镓系III-V族化合物半导体器件，该氮化镓系III-V族化合物半导体器件包括

一具有第一和第二主面的基片、

在该基片上形成的、包含n型氮化镓系III-V族化合物半导体层及p型氮化镓系III-V族化合物半导体层的半导体叠层结构、

连接该n型半导体层而形成的第一电极、以及

连接该p型半导体层而形成的透光的第二电极，所述第二电极包含金属材料，其厚度为0.001μm-1μm。

上述第2电极(p电极)是这样形成的：连接p型半导体层形成一层金属材料层，经退火，在与将该金属材料层变为透光层的同时形成了与p型半导体层的欧姆接触。

本发明的第二方面提供了一种氮化镓系III-V族化合物半导体器件的制造方法，该方法包括下列步骤：