TWI317179B - Semiconductor element and manufacturing method of the same - Google Patents

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Description

-1317179 :九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 . 本發明是關於具有η型氮化鎵系化合物半導體及與該 半導體歐姆接觸的電極之半導體元件及其製造方法。 【先前技術】 、 氮化鎵系化合物半導體（以下也稱為[GaN系半導體]) 係由以化學式 AlaInbGai-a-bNCOS 1，〇$ 1，OS a+b • S 1)決定的三族氮化物組成的化合物半導體，例如可舉例 鲁說明 GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、AIN、InN 等任意 的組成物。而且，在上述化學式中，以B(硼）、T1(鉈）等置 換三族元素的一部分者，或以Ρ(磷）、As(砷）、Sb(銻）、Bi(鉍） 等置換N(氮）的一部分者也包含於GaN系半導體。
最近’產生綠色至紫外的波長的光之發光二極體（LED) 和雷射二極體（LD)等GaN系半導體發光元件被實用化而 受到注目。該發光元件之基本構造係具有接合有η型GaN 鲁系半導體與ρ型GaN系半導體而成的接合二極體構 造。該發光元件的發光機構簡單地說係植入n型GaN系半 導體的電子與植入ρ型GaN系半導體的電洞（h〇le)當在pn 接合部或其附近再結合，喪失能量時，相當於該能量的光 被放射。在這種元件中，為了有效地將電子植入到n型GaN 系半導體，而使用與η型GaN系半導體歐姆接觸（ohmie contact)的電極（以下也稱為[n型歐姆電極^type 〇hmic electrode)])。在LED中通常是n型歐姆電極兼具接點用電 極之構成。接點用電極係指接合有元件與元件外部的電極 318098 5 1317179 之電性的接觸所使用的銲接線（bonding wire)、銲錫（solder) 等之電極。在接點用電極被要求與銲接線（例如Au線材（Au wire))或錄錫（例如Au-Sn共晶）之良好接合性。乃因若該接 合性差，則在安裝元件的步驟中容易發生不良。 以往，η型歐姆電極係使用A1(鋁）的單層膜或在Ή(鈦） .層之上疊層A1層的多層膜（日本國特開平7_45867號公 報、美國USP5,563,422)。但是，因此等電極係以A1層當 作主體，故有财熱性低，例如在進行熱處時 問題。該問題乃…有低的溶點，或 大於GaN系半導體’故在電極内部容易產生熱應力等造 成。而且’在以此等電極當作接點用電極使㈣，因在^ 的表面形成有氧化膜，故Au線材的接合(b〇nding)性或由 Au-Sn共晶銲錫產生的潤濕性不佳，因此，有元件的安裝 步驟中的良率（yieM)變低的傾向。為了解決該問題，提案 有一種在A1層之上隔著由溶點較高的金屬組成的層，疊層 Au層而成的電極（日本國特開平⑶⑽號公報、美國 體IT2)。但是，該電極也因在A1層與n型⑽系 觸，故需在WC左右的溫度下進行熱處理，使 表面粗k，#接線和銲錫與該電極的接合性變 :且，在該電極因與熱處理後的Μ 二 電阻受到起因於熱應力的則手+導體之接觸 有很難再現去从制n 的擴放的狀態影響，故 有很難再現性佳地製造相同特性的電極之巧題 不使用^的11型歐姆電極係在日本國特開。平η训〇 318098 6 • 1317179 • 【實施方式】 本發明可適用於包含η型GaN系半導體、與該半導體 歐姆接觸的電極亦即η型歐姆電極之所有的元件。本發明 的半導體元件為包含由GaN系半導體以外的半導體組成 的部分者也可以。本發明的半導體元件為典型的發光元 •件，其他例如亦可為受光兀件，且亦可為電晶體等電子元 件。 • 在本發明的半導體元件中，形成有η型歐姆電極的n •型GaN系半導體的組成為任意。該^型〇aN系半導體若 為具有η型導電性者，則亦可為非摻雜（und〇ped)，且亦可 為摻雜有雜質者。最好TiW合金層所接觸的n型GaN系 半導體為AlxGai-xNCOSxSO j)。而且，Tiw合金層所接觸 的η型GaN系半導體之載子濃度（carrier c〇ncentrati〇n)係 以 lxl018/cm3 至 lxl020/cm3 為佳，5xl〇18/cm3 至 5xl〇19/cm3 更佳。特別是藉由η型雜質的摻雜（d〇ping)，使載子濃度 鲁被控制於上述較佳的濃度範圍較佳。不限定於η型雜質的 種類，可任意使用可適用於Si、Ge等GaN系半導體之公 知的η型雜質。在本發明的半導體元件中，形成有n型歐 姆電極的η型GaN系半導體也可以藉由以下的方法形成： MOVPE 法（Metal organic vapor phase epitaxy，有機金屬化 合物氣相成長法）、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法 (氫化物氣相遙晶成長法）、MBE(Molecular Beam Epitaxy) 法（分子束磊晶成長法）等氣相法，且也可以藉由高壓法、 液相法等形成。該η型GaN系半導體亦可為在基板 10 318098 -1317179 ， （substrate)上以薄膜成長者，且亦可為基板。 本發明的半導體元件亦可為η型歐姆電極兼用接點用 電極者，或者在η型歐姆電極之外，另具有與該η型歐姆 電極電性連接的一個或複數個接點用電極者也可以。η型 歐姆電極兼用接點用電極時，該電極的表面的平坦性越 • 高，該電極與銲接線或銲錫的接合狀態越佳，使用自動機 '進行接合時的良率提高。具體而言，兼用接點用電極的η '型歐姆電極的表面的算術平均粗糙度Ra係以0.02 /z m以 ®下較佳。 在本發明的半導體元件中，不限定於包含於η型歐姆 電極的TiW合金層的形成方法，可適用習知公知的TiW合 金薄膜的形成方法。最好該TiW合金層係藉由使用Ti-W 靶的濺鍍法形成。針對Ti_W靶的詳細可參照日本國特開 平5-295531號公報（USP5,470,527)、日本國特開平 4-193947號公報、日本國特開平4-293770號公報 φ (USP5，160,534)等其他的公知文獻。使用Ti-W靶形成的 TiW合金層除了 Ti、W外，也有包含輕不可或缺所包含的 雜質的情形，惟容許這種很難由原材料去除的雜質包含於 TiW合金層。在本發明的半導體元件中，包含於η型歐姆 電極的TiW合金層的膜厚例如可設為0.01//m至l#m， 較佳為0.05/zm至0.5/z m。該TiW合金層的Ti濃度未被 特別限制。但是，在以濺鍍形成時，若Ti-W靶所占的Ti 成分的含量為未滿5wt%，則所形成的TiW合金薄膜與基 板的附著性（adherence)會變差，且變得容易剝離 11 318098 1317179 〕 （USP5,470,527)。當Ti-W靶的Ti含量為未滿5wt%時，因 所形成的TiW合金層的Ti濃度為未滿4wt%，故TiW合金 層的Ti濃度以4wt%以上較佳。另一方面，如在後述的實 驗例所示，η型歐姆電極的耐熱性因包含於該電極的TiW 合金層的Ti濃度低者佳，故TiW合金層的Ti濃度較佳為 40wt%以下，更佳為20wt%以下，再更佳為8wt%以下。 在TiW合金層中W與Ti的組成比在該層的厚度方向 • 大致一定較佳。此乃因若W與Ti的組成比一樣，則不會 籲發生因濃度梯度（concentration gradient)造成W原子或Ti 原子的擴散，故半導體元件被放置於高溫環境時的η型歐 姆電極的特性變動會被抑制。 在本發明的半導體元件中，η型歐姆電極係可作成由 接觸於η型GaN系半導體的TiW合金層、及疊層於其上 的金屬層組成的疊層體。該金屬層係可以任意的金屬材料 (單體、合金不拘）形成。而且，該金屬層亦可為單層，且 φ 亦可為具有疊層構造者。為了降低電極的電阻，以Ag、 Cu、Au、A1等導電性高的金屬形成該金屬層較佳。為了 降低起因於以η型歐姆電極當作這種疊層體，TiW合金層 承受的熱應力，而將該金屬層作為Au層或Au層與其他的 金屬所組成的層之疊層體較佳。此乃因Au為柔軟、容易 變形的金屬。藉由降低TiW合金層所承受的熱應力，可防 止η型歐姆電極的變形和剝離、η型歐姆電極與η型GaN 系半導體的接觸狀態的不穩定化之問題的發生。其效果咸 認為特別是在將Au層疊層於TiW合金層的正上方時變得 12 318098 1317179 頁著以n型歐姆電極當作如上述的晶思贼口古 或白金族元素等化與上的宜層體時’若以如 Γ=亦即Tiw合金層上的金屬層的最上層時二 、電極的耐腐蝕性會提高。在n 點用電極時，以該最上層當作Au層較佳== •耐孰^3有ai層’職電極的耐触會變低。因此，由 ^的觀點，該金屬層以不包含AI者較佳 =:=?au層的金屬層時，若考慮耐熱性，二 該金屬層=。相同的溶點或比㈣ 半導中的n型歐姆電極與n型GaN系 導體之間的歐姆接觸係與揭示於日本國特開平U•剛 二Γ=極的情形不同，不是藉由㈣斤參與的化學反 二生ί物的作用而形成者。因此，在本發明的半導體元 T.W人以η型歐姆電極當作如上述的疊層體時，疊層於 1 &金層上的金屬層亦可為不包含Rh者。 本發月的半導體元件中可省略η型歐姆電極的熱處 乃因在^合金層與η型㈣系半導體接觸的η 電極即使不施以熱處理，也顯示實用上無問題程度 I低的接觸電阻°若可省略η型歐姆電極的熱處理，則除 2縮短製造所需的時間外’也具有半導體元件的步驟設 ^ ^由度變大之優點。而且，若省略熱處理，則自然解 決糾著熱處理發生電極的表面城之問題。因此，該η 318098 13 1317179 型歐㈣極適合於兼用接點用電極之電極。 的熱處理係;任明的：導體元件中’ n型歐姆電極 電極的耐J 熱處理的溫度及時間若依照 也、才了在不失去所希望的特性的範圍下適當 p又疋。…處理的環境氣體係 ^ 惰性氣體較佳。在以…：：氮乳、稀有氣體等的 生^姆電極當作如上述的疊層體 l r=完成疊層體的形成後進行熱處理，且例如在形 °金層的時間點進行熱處理，然後在該TiW合金層 上疊層金屬層也可以。藉由對η型歐姆電極施以敎處理f 而能使η型GaN系半導體的成分擴散到w合金層的内 部，或者TiW合金的成分擴散到η型GaN系半導體的内 部’惟只要在不損及本發明的功效下，這種擴散係被容許。 實施例 以下使用實施例更詳細說明本發明，惟此等例子絲亳 未限定本發明。 ’' Φ〈實驗例1 (實施例1、比較例1 )> 製作第1圖所示的構造之GaN系半導體元件，進行評 估。第1圖所示之GaN系半導體元件100係發光二極體， 具有在基板1上依序疊層有第一緩衝層2、第二緩衝層3、 η型接觸層4、活性層5、p型包覆層6、p型接觸層7之構 造。在η型接觸層4上形成有與n型接觸層4歐姆接觸的 η側電極Ρ1。而且，在ρ型接觸層7上形成有與ρ型接觸 層7歐姆接觸的ρ側電極Ρ2°ρ側電極Ρ2係由以擴展於ρ 型接觸層7的表面整體之方式形成的ρ侧歐姆電極ρ] 1、 14 318098 -1317179 • 及與P侧歐姆電極P21電性連接的p側接合電極P22所構 成。G aN系半導體元件1 〇 〇係如以下之方式製作。 (結晶成長） 將直徑2英对的藍寶石基板（sapphire Substrate)l安裝 在MOVPE裝置的成長爐内，一邊讓氫氣流過，一邊使基 板溫度上升至1100°C，以清潔基板1的表面。接著’降低 基板溫度至500°C，載氣（carrier gas)係使用氫氣，原料氣 體係使用氨與TMG(trimethylgalium，三甲基鎵），在基板1 鲁上以約30nm的膜厚使由GaN組成的第一缓衝層2成長。 接著’停止TMG的供給，在使基板溫度上升至1〇〇〇。(3後， 原料氣體使用TMG、氨，以20 " m的膜厚使由非摻雜GaN 組成的第二緩衝層3成長。接著，復藉由供給矽烷氣體 (silane gas)，以3#m的膜厚使由摻雜的GaN組成的η型 接觸層4成長’俾使Si〇夕）成為濃度約5xl018/cm3。接著， 停止TMG及矽烧氣體的供給，在使基板溫度降低至8〇〇 鲁 C 後’使用 TMG、TMI(thrimethylindium，三曱基銦）、梦 烷氣體、氨’交互使由InxGa^xN組成的障壁層（barrier layer)，與由 InyGapyNXj^x)組成的井層（Well layer)成長， 形成以兩端當作障壁層的多重量子井（multiquantum well) 構造的活性層5。使障壁層的膜厚為i〇nm，井層的膜厚為 2nm。而且，井層的In組成y係以使發光波長成為400nm 之方式調節。接著’停止TMG、TMI、矽烷氣體的供給， 在再度使基板溫度上升至1000°C後，使用TMG、TMA(三 甲基#呂）、氨、（EtCp)2Mg(bisethylcyclopentadienylmagnesium: 15 318098 •1317179 又乙胺環戊二烯基鎂），以30nm的膜厚使由摻雜的 A1〇.iGa〇.9N 組成的 p 型包覆層（p-type clad layer)6 成長，俾 使Mg(鎂）成為濃度約5xi〇19/cm3。接著，停止TMA的供 給，以120nm的膜厚使由摻雜的GaN組成的卩型接觸層7 成長’俾使Mg成為濃度約8xl0i9/cm3。在p型接觸層7 的成長結束後，停止基板加熱，並且停止氨以外的原料的 供給，使基板溫度降至室溫。然後，為了在p型包覆層6及 P型接觸層7使摻雜的Mg活性化，而使用rta裝置（Rapid
Thermal Annealing apparatus:快速熱退火裴置），進行氮環 境中、900〇C、1分鐘的熱處理。 衣 (P侧歐姆電極的形成） 接著，在晶圓最上層之p型接觸層7的表面，使用電 子束蒸鐘法（electron beam evaporation method)形成依序疊 層膜厚30nm的Pd層、膜厚10〇11111的八^^層、膜厚ι〇η: 的Ni層而成的p側歐姆電極p2lQp侧歐姆電極儀如
成經圖案化(patterning)為敎形狀之光阻罩幕（⑽以 層7的表面上使用光微影技法（ph〇t〇mh〇 '即’在P型接解 graphy method)形 318098 16 1317179 ·) mask)，在其上形成上述疊層構造的電極膜後，藉由剝離該 光阻罩幕，去除沉積於該光阻罩幕上的電極膜。然後，使 用RTA裝置進行p側歐姆電極P21的熱處理。該熱處理的 條件係氮環境中、500°C、1分鐘。 • (η侧電極的形成） 接著，在形成ρ側歐姆電極Ρ21的ρ型接觸層7上形 " 成預定形狀的光阻罩幕，藉由以使用氯氣的RIE(Reactive Ion Etch:反應性離子餘刻）由ρ型接觸層7侧進行银刻，如 ® 第1圖所示，使η型接觸層4的表面露出。露出後，在η 型接觸層4的表面使用RF濺鍍法形成依序疊層膜厚 lOOnm的TiW合金層、膜厚lOOnm的Au層、膜厚80nm 的Pt層、膜厚80nm的Au層、膜厚80nm的Pt層、膜厚 80nm的Au層、膜厚80nm的Pt層、膜厚80nm的Au層 而成的η側電極Ρ1。使用RF藏鐘法之TiW合金層的形成 係於靶使用Ti-W靶（三菱材料股份有限公司製，品名：4N、 φ W-10wt%Ti靶），濺鍍氣體使用Ar(氬），以RF電力：200W， 濺鍍氣體壓力：l.〇xl〇_1Pa之條件進行。該Ti-W靶係Ti含 量為 10.16wt%(利用吸收光度法（absorption photometry)而 得的分析值），當作雜質包含之Fe(鐵）的含量為15ppm(利 用ICP而得的分析值）。η側電極P1的圖案化係與ρ側歐 姆電極Ρ21的圖案化同樣地使用剝離法進行。 (Ρ側接合電極的形成） 接著，在ρ側歐姆電極Ρ21上，使用電子束蒸鍍法形 成依序疊層膜厚20nm的Ti、膜厚600nm的Au而成的ρ 17 318098 -1317179 =_2。接著’使用電咖法形成由叫組 =膜厚300nm的鈍化膜(passivati〇n film)(未圖示)，俾覆 曰：了形成η側電極Pi及p侧接合電極p22的部分外之 晶圓的表面。錢’❹RTA裝置進 則接合電極P22的熱處理。該熱處理的條件絲環境中、 5〇〇C、1分鐘。如此’得到形成於晶圓上的35心瓜四 形的發光二極體元件（實施例丨）。 (評估）
針對藉由上述程序製作的發光二極體元件，在不進行 f件分離（將晶片切出）下，在形成於晶圓上的狀態下進行 评估。第2圖所示者為n側電極ρι的表面之利用微分干 擾顯微鏡所得的觀察像。如第2圖所示，n側電極P1的表 面係平坦’看不見粗ϋ。在電極中央部可看見複數條斜的 線條，此為在電性特性評估的過程中，自動探測器（aut〇 卿㈣的探針接料所產生的傷痕，並非表面粗趟。使用 自動探測器測定使順方向電流2〇mA流過元件時的vf(順 方向電壓）的結果為3.4V。該值係就發光波長彻的發 光二極體的Vf而言為標準的值，由此，得^側電極^ 與η型接觸層4的接觸電阻係低至實用上無問題的程度。 此乃因在η侧電極P1與η型接觸層4之間形成有良好的 歐姆接觸。第3圖所示者係使用歐傑電子能譜儀法 (AES:Auger Electron Spectroscopy)進行的 η侧電極 ρι 的深 度方向的組成分析之結果。由第3圖得知，n侧電極Η係 與TiW合金層的部分之n型接觸層4接觸。而且，得知該 318098 18 1317179 την合金層中的^與貿的組成比係在厚度方向大致一定。 為了比較起見，除了以n側電極當作利用電子束蒸鍍 法形成的膜厚600nm的A1層外，藉由與前述元件相同的 方法製作具有與前述元件（實施例1)相同構成的發光二極 體元件（比較例1)。評估該比較例丨的元件的結果，使用自 動探測器測定的Vf雖然為與實施例丨的元件相同程度的 值，但在η侧電極的表面不會產生顯著的粗糙。 <實驗例2(實施例2、比較例2)> #使用MOVPE法製作在直徑2英吁的藍寶石基板上隔 著低溫漏緩衝層成長摻雜Si的GaN層之實驗用晶圓， 在其上形成以下的電極A、電極B之兩種類的電極， 評估。 電極A:藉由依序疊層膜厚l〇〇nm的TiW合金層盥膜 厚100nm的Au層，進行50〇〇C、1分鐘的熱處理而形成（實 施例2)。 電極B:藉由依序疊層膜厚1〇〇nm的則、膜厚1〇〇nm 的TlW合金層、膜厚100nm的AU層，進行4〇(rc、丨分 鐘的熱處理而形成（比較例2)。 此外，為了形成包含於電極人、電極 使用RF濺鍍法。 分主蜀禮你 ， 已3於電極A、電極B的TiW合金層的製膜條 件係假設與在實驗例1中使 ' η Τ使用的TlW合金層的製膜條件相 同。電極的圖案化传葬ώ媒 你籍由微影與剝離法進行。此外，在氺 微影係使用在實驗例]φ、隹> Γ在先 1中進仃η侧電極P1的圖案化所 318098 19 1317179 用的光罩（photomask)。 第4圖係顯不電極A的表面之利用微分干擾顯微鏡所 得的觀察像。而且，第5圖係顯示電極B的表面之利用微 分干擾顯微鏡所得的觀察像。如第4圓所示，在摻雜Si 的GaN層上首先形成TiW合金層，在其上疊層Au層的電 極A的表面係熱處理溫度為5〇(rc，呈平坦且看不見粗 糙。測定電極A的表面的算術平均粗糙度Ra的結果為 〇.〇14/zm。因電極形成的底層面之摻雜以的GaN層的表 面之Ra為G.GG4/zm’故電極A的表面的Ra為底層面之
Ra的4倍以下。相對於此，如第5圖所示，在形成…層 後，在其上疊層TiW層與Au層之電極㈣表面熱處理;盈 度雖為響(：，顯著㈣。測定電極B的表面的算術平均 粗糙度Ra的結果為0,07/zm。此為底層面之摻雜以的⑽ 層的表面之Ra的約18倍。
在第6圖顯示利用歐傑電子能譜儀法進行的電極B的 珠度方向的組成分析的結果。如第6圖所示，在電 = 合金層上的Au層的Au超過w合金層，擴
Iau的在與掺雜咖祝層接觸的部分存在Μ 興Au的兩方。而且，A丨允勒
亦越過TlW合金層，擴散至AU
人金屉 口孟層之電極A的耐熱性良好，雖具有TiW
Tiw合金層不接觸於摻雜si的⑽層的電 耐熱性低。而且，咸認為在電 J 與⑽的熱膨脹率差極大㈣層，也成為電極有= 318098 20 1317179 ^生低者的原因之一。 但疋’包含於藉由使用Ti_W的濺鍍形成的^合 金薄膜之Ti的濃度具有峰的^含量更低的傾向，已: 為靶的Ti含量的80%以下（日本國特開平5_29553丨號八 報、美國刪，470,527)。在上述實驗例i及實驗例2^因 使用包含跑％Ti的Ti_w，故包含於在此等實驗例中 製作的樣品之η型歐姆電極的Tiw合金層的 8wt%以下。 x <實驗例3(實施例3及4、比較例3及4)> 如以下之方式製作評估用的樣品。首先，與實驗例i 同樣地在藍寶石基板上使第—緩衝層至p型接觸層的⑽ 糸半導體層依序成長’以製作形成有發光二極體構
GaN系半導體疊層體之晶圓。接著，省略P側歐姆電極的 形成，進行η側電極的形成侧電極係與實驗例【 地’形成於以RIE使其露出的以接觸層（使以成為渡产 約5xl018/Cm3而摻雜的心⑽)的表面側電極係二 以下的四種類（樣品A至樣品D)。 ^ 樣品A:在膜厚100nm的Tiw合金層上疊層膜厚 lOOnm的Au層（實施例3)。 樣品B:在膜厚100nm的w層上疊層膜厚i〇〇nm Au層（比較例3)。 樣品c··在膜厚100nm的Ti層上疊層膜厚ι〇〇ηιη Au層（比較例4)。 樣品D··在膜厚100nm的Tiw合金層上依序疊層膜厚 318098 21 1317179 1〇〇nm的Au層、膜厚8〇nm的Pt層、膜厚80nm的Au層、 膜厚80nm的Pt層、膜厚80nm的Au層、膜厚8〇nm的 Pt層、膜厚8〇nm的Au層（實施例4)。 為了形成包含於各樣品的n侧電極的各金屬層係使用 RF濺鍍法。而且，包含於樣品Α及樣品D的了丨w合金層 •的製膜條件都與在實驗例1使用的TiW合金層的製膜條件 .相同。但是，樣品A的TiW合金層係與實驗例丨相同，使 馨用包含10wt%Ti的Ti_w靶而形成，相對於此，樣品〇的
TiW合金層係使用包含90wt〇/〇Ti的Ti-W靶而形成。該樣 品D的TiW合金層中的Ti濃度可考慮為約7〇wt%以下。n 側電極的圖案化係任一個樣品都與實驗例丨同樣地進行。 由此，將進行到η侧電極的形成之晶圓當作評估用的樣品。 (熱處理前的評估） 藉由在晶圓上接鄰的兩個元件的η側電極間流過 2〇mA的電流所需的電壓（以下也稱為[η_η電壓])，評估各 •樣品的η側電極的接觸電阻。因電流流動於η型接觸層的 内。Μπ的電壓降小至可忽視的程度，故η_η電壓成為反映 η侧電極與η型接觸層之間的接觸電阻者。亦即，可以說 η-η電壓越高的樣品，η侧電極與η型接觸層的接觸電阻越 大。使用自動探測器測定在η側電極藉由藏錢而形成時之 各樣品的η-η電壓的結果，如以下所示。
樣品A:0.3V 樣品B:0.7V 樣品C:0.2V 318098 22 1317179
樣品D:0.3V 樣品A及樣品D的㈣之咖電屋係可與另 之實施例1的樣品的n_n電壓之〇 2VA致同等，可 ，分低的值。由此’得知0 GaN系半導體與在: δ金層接觸的電極在形成之後的狀態下，可當作接觸電阻 ===使用。而且，以微分干擾顯微鏡觀察樣品A /、樣σσ D的表面的結果極為光滑。 • T A的電㈣在讀低的濃度（如前述考慮為以以 )匕3 h的TlW合金層，與n型接觸層接觸，但應★亥、'主 目這種樣品Α的η_η電壓會成為配設在w層與_接：層 接觸的電極之樣品B的η·η電壓的一半以下。此點係顯干 樣品Α的電極中的Tiw合金層的特性不單是平均 質與W的性質而已。另—方面，得知因樣品a與樣品〇 的n-n電壓同等，故在Tiw合金層與⑼系半導體 觸的電極的接觸電阻係在不進行熱處理的狀態下，幾乎不 ,依存於該TiW合金層❹濃度。此點係顯示該電極為特 性穩定且容易製造的電極。 (熱處理後的評估） 接著，對各樣品進行氮氣環境中、5〇(rc、i分鐘的熱
處理。該熱處理後的各樣品的n_n電壓係如以下所示。…、 樣品A:0.2V
樣品B:0.7V
樣品C:2.4V
樣品D:3.2V 318098 23 1317179 而且，觀察熱處理後的電極表面的結 。 品Β的電極表面平扫盔粗彳 〇σ及樣 檨。…主 的狀態’惟樣品C及 成粗糖的狀態得知在樣品Α中因不發 .、、、處理造成的電極表面的粗糙，而且，n 因熱處理而實質上改變，故乂益 C不會 τ· “ ㈣故在错由使用包含l〇Wt%Ti的 之雜法形成的Tiw合金層與心⑽
有極為優良的耐熱性。而且，得知該電極係 在藉由濺鍍而形成後，於實施預先依 的條件之熱處理後使用也可以。因實施熱處理㈣果= ，的=造穩定化’故可防止當在使用中元件暴露於高溫 k ’該電極的特性大大地變化。 另一方面，樣品D的電極雖然是在使用Ti含量為 ΓΓΓ乾而形成的Tiw合金層與n型接觸層接觸，惟藉 由熱處理，η·η電壓顯著地上升，並且表面狀態也惡化。 該傾向係與在Ti層與η型接觸層接觸的樣品c的電極共 籲.通。由該結果得知，在藉由使用包含9〇wt%Ti的Ti_w靶 之濺鍍法而形成的TiW合金層與^㈣系半導體接觸 、電極於本實驗例3使用的熱處理條件過嚴。 本卷月並非限疋於前述的實施例，在不脫離發明的旨 趣的範圍内各進行各種的變形。例如，在第W所示的⑽ 糸半導體元件議中，也可以將P側接合電極P22設為與 η侧電極P1相同的構成，此時，因能以同一步驟形成此等 構成元件，故可使步驟簡略化。 本案係以在日本國申請的特願2005-112610及特願 318098 24 ^ 1317179 將這些内容 • 2006-31741為基礎，藉由參照上述專利文獻 全都包含在本說明書中。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明實施形態氮化鎵系化合物半導體 疋件的構造之模式圖。第i圖⑷係頂視圖，第i圖⑻係第 1圖（a)的χ-γ線中的剖面圖。 觀 察像 第2圖係電極的表面之利用微分干擾顯微鏡所得的 第3圖係利用歐傑電子能譜儀法所得 向的組成分析結果。 衣度方 察像第4圖係電極的表面之利用微分干擾顯微鏡所得的觀 第5圖係電極的表面 察像。 之利用微分干擾顯微鏡所得 的觀
弟6圖係利用歐傑電子 向的組成分析結果。 【主要元件符號說明】 1 基板 能譜儀法所得的電極的深度方 第一緩衝層 第二緩衝層 η型接觸層 活性層 Ρ型包覆層 Ρ型接觸層 318098 25 ‘1317179 100 半導體元件 PI η側電極 Ρ2 ρ側電極 Ρ21 ρ側歐姆電極 • Ρ22 ρ侧接合電極

Claims (1)

  1. 第95112129號專利申請案 —„,(98 ^ ^ Ά,Ιβ) Λ 1317179 ι · • 十·申請專利範圍： 1. 一種半導體元件，係包含： 、 ' * · η型氮化鎵系化合物半導體；以及 電極’與前述半導體歐姆接觸； 其中’前述電極具有接觸於前述半導體的Tiw合 金層； 前述：HW合金層的Ti濃度為4wt%以上、70wt% 以下；而且 • 乂、、. 前述TiW合金層中的W與Ti的組成比在前述層 的厚度方向係大致一定。 如申知專利乾圍弟1項之半導體元件，其中，前述nw 合金層的Ή濃度為40wt%以下。 3·如申請專利範圍第2項之半導體元件，其中，前述Tiw 合金層的Ti濃度為8wt%以下。 4.如申讀專利範圍第！項之半導體元件，其中，前述 鳙合金層係藉由使用Ti含量90wt%以下的Ti_w乾之賤 鍍法形成者。 ' 5，如申請專利範圍第4項之半導體元件，其中，前述Tiw 合金層係藉由使用包含10wt%Ti的Ti·w靶之減鍍法形 成者。 6· $申請專利範圍第3項或第5項之半導體元件，其中， 前述電極係經施以熱處理。 7，如申請專利範圍第i項之半導體元件， 異中，刚述電 極具有豎層於前述TiW合金層上的金屬居 318098(修正版) 27 1317179 •如申請專利範圍第7項之半導體元件/其中，前述金 屬層係包含Au層。 9·.如申請專利範圍第8項之半導體元件，其中，前述金 屬層係包含疊層於前述TiW合金層的正上方之Auj。 10.如申請專利範圍第8項之半導體元件，其中，前述金 屬層係由Au的單層組成，或最上層包含Au^的疊層
    如申請專利範圍第8項之半導體元件，其中，.前述金 屬層係僅包含具有與Au相同的熔點或比Au更高的熔 點之金屬。 12. 如申請專利範圍第7項之半導體元件，其中，前述金 屬層不包含Rh。 13. 如申請專利範圍第1項之半導體元件，其中，前述電 極的表面的算術平均粗糙度厌&為0 02#m以下。 K -種半導體元件之製造方法，係包含在n型氮化蘇系 化合物半導體的表面以Tiw合金層當作電極的一部分 而形成的步驟； 前述Tiw合金層的Ti濃度係4wt%以上、7〇wt% 以下；而且 剛述Tiw合金層中的貿與Ti的組成比在前述層 的厚度方向係大致一定。 15·如申料利範㈣14項之半導體元件之製造方法，其 中藉由使用Ti-w靶之濺鍍法形成前述TiW合金層。 n專職圍第15項之半導體元件之製造方法，其 中，復具有熱處理前述Tiw合金層之步驟。 28 318098(修正版）
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