專利名稱：氮化物類半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在氮化物類半導(dǎo)體元件中采用的電極的制造方法。
背景技術(shù)：
具有氮(N)來作為V族元素的氮化物半導(dǎo)體，根據(jù)其能帶隙(bandgap)大小， 有希望視作短波長發(fā)光元件的材料。其中，氮化鎵類化合物半導(dǎo)體(GaN類半導(dǎo)體 AlxGayInzN(0 ^ x, y, ζ ^ 1 ；x+y+z = 1))的研究正盛行，并且藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)、綠色 LED、以及采用GaN類半導(dǎo)體作為材料的半導(dǎo)體激光器也正在被實(shí)用化(例如，參照專利文 獻(xiàn) 1、2)。GaN類半導(dǎo)體具有纖維鋅礦(mirtzite)型晶體構(gòu)造。圖1示意性示出GaN的晶胞 (unit cell)。在 AlxGayInzN(0 ^ χ, y, ζ ^ 1 ；x+y+z = 1)半導(dǎo)體的晶體中，能將圖 1 所示 的一部分Ga置換為Al及/或In。圖2示出為了用4指數(shù)標(biāo)記(六方晶指數(shù))來表示纖維鋅礦型晶體構(gòu)造的面而一 般采用的4個(gè)基本向量ai、a2、a3、C?；鞠蛄縞在W001]方向上延伸，該方向稱為“C軸”。 與c軸垂直的面(plane)稱為“c面”或“(0001)面”。另外，也有時(shí)分別將“C軸”和“C面” 標(biāo)記為“C軸”和“C面”。在附圖中，為了方便看而使用大寫字母標(biāo)記。采用GaN類半導(dǎo)體制作半導(dǎo)體元件時(shí)，使用c面基板即在表面具有(0001)面的基 板作為使GaN類半導(dǎo)體晶體生長的基板。但是，由于在c面中Ga的原子層和氮的原子層的 位置在c軸方向上稍稍偏移，所以形成極化(Electrical Polarization)。由此，“C面”也 被稱為“極性面”。極化的結(jié)果是，在活性層中的InGaN的量子阱(quantum well)，沿c軸 方向產(chǎn)生壓電電場(piezoelectric field)。如果這種壓電電場在活性層中產(chǎn)生，則由于 載流子(carrier)的量子限制斯塔克(Stark)效應(yīng)會使活性層內(nèi)的電子以及空穴的分布產(chǎn) 生位置偏移，所以內(nèi)部量子效率(quantum efficiency)會降低。由此，在半導(dǎo)體激光器的 情況下，會引起閾值電流增大。在LED的情況下，會引起消耗功率增大和發(fā)光效率降低。此 外，隨著注入載流子密度的上升，會引起壓電電場的遮護(hù)(screening)，并且發(fā)光波長也會 變化。因此，為了解決這些課題，正在研究使用在表面上具有非極性面，例如與[10-10] 方向垂直的被稱為m面的(10-10)面的基板。這里，在表示米勒指數(shù)(MillerC s) index) 的括號內(nèi)的數(shù)字的左邊所附加的“_”含義為“杠(bar)”。如圖2所示，m面是與c軸(基 本向量c)平行的面，并與c面正交。由于在m面中Ga原子和氮原子存在于同一原子面上， 所以在與m面垂直的方向上不發(fā)生極化。其結(jié)果是，如果在與m面垂直的方向上形成半導(dǎo) 體層疊構(gòu)造，則由于在活性層中也不會產(chǎn)生壓電電場，所以能夠解決上述課題。m 面是(10-10)面、(-1010)面、(1—100)面、(-1100)面、(01—10)面、(0—110)面
5的總稱。另外，在本說明書中，所謂“X面生長”是指在與六方晶纖維鋅礦構(gòu)造的X面(X = c、m)垂直的方向上發(fā)生外延生長(印itaxial growth) 0在X面生長中，有時(shí)稱X面為“生 長面”。此外，有時(shí)將由于X面生長而形成的半導(dǎo)體的層稱為“X面半導(dǎo)體層”。專利文獻(xiàn)1 JP特開2001-308462號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 JP特開2003-332697號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 JP特開平8-64871號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 JP特開平11-40846號公報(bào)如上述，在m面基板上生長而成的GaN類半導(dǎo)體元件與在c面基板上生長而成的 相比，能夠發(fā)揮顯著的效果，但是會有如下問題。即，在m面基板上生長而成的GaN類半導(dǎo) 體元件比在c面基板上生長而成的GaN類半導(dǎo)體元件，接觸電阻(contact resistance)更 高，這成為使用在m面基板上生長而成的GaN類半導(dǎo)體元件方面的較大技術(shù)障礙。在這種狀況下，針對要解決在作為非極性面的m面上生長而成的GaN類半導(dǎo)體元 件所具有的接觸電阻較高這樣的課題，本申請發(fā)明者的研究結(jié)果是找到了能夠使接觸電阻 變低的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這一點(diǎn)而產(chǎn)生，其主要目的是提供一種能夠降低在m面基板上結(jié)晶生 長而成的GaN類半導(dǎo)體元件中的接觸電阻的構(gòu)造以及制造方法。本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體元件具備氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有表面為m 面的P型半導(dǎo)體區(qū)域；和電極，其設(shè)置在所述P型半導(dǎo)體區(qū)域上；所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由 AlxInyGazN(x+y+z = 1 ;x彡0 ;y彡0 ;z彡0))半導(dǎo)體形成，所述電極包括與所述ρ型半導(dǎo) 體區(qū)域的所述表面相接觸的Mg層。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電極包括所述Mg層；和在所述Mg層之上形成的金 屬層；所述金屬層由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金屬形成。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述Mg層和所述金屬層之間，存在合金層，該合金層 包含從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金屬和Mg。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電極包括所述Mg層；和在所述Mg層之上形成的合 金層；所述合金層由合金構(gòu)成，該合金包含從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種 金屬和Mg。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層由存在于所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上的 膜構(gòu)成。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層由以島狀存在于所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表 面上的多個(gè)Mg構(gòu)成。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有包括AlaInbGaeN層(a+b+c = 1 ； a ^ 0 ;b ^ 0 ;c ^ 0)的活性層，所述活性層發(fā)光。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層的厚度為2nm以上45nm以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層的厚度為2nm以上15nm以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層的厚度為所述金屬層的厚度以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層中的Ga濃度比所述Mg層中的氮濃度高。
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在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Ga濃度是所述氮濃度的10倍以上。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，具有支撐所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的半導(dǎo)體基板。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。本發(fā)明的光源具備氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件；和波長變換部，其包括對從所述 氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件放射出的光的波長進(jìn)行變換的熒光物質(zhì)；所述氮化物類半導(dǎo)體發(fā) 光元件具備氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有表面為m面的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域；和電極，其 設(shè)置在所述P型半導(dǎo)體區(qū)域上；所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN (x+y+z = 1 ；
ζ ^ 0)半導(dǎo)體構(gòu)成，所述電極包括與所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面相接觸的Mg層。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法包括工序(a)，準(zhǔn)備基板；工序(b)，在 所述基板上形成氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其中，所述氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有表面 為m面、且由AlxInyGazN(x+y+z = 1 ;x ^ 0, y ^ 0 ;z ^ 0)半導(dǎo)體構(gòu)成的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域； 和工序(c)，在所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上形成電極；所述工 序(c)包括在所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上形成Mg層的工序。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述工序(C)包括在形成所述Mg層之后形成金屬層的工 序，其中，所述金屬層由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金屬構(gòu)成。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述工序(C)中，在形成所述金屬層之后，執(zhí)行對所述 Mg層進(jìn)行加熱處理的工序。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱處理在500°C以上700°C以下的溫度下執(zhí)行。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱處理在550°C以上650°C以下的溫度下執(zhí)行。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，形成所述Mg層的工序通過以脈沖方式照射電子束，從而 在所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面之上蒸鍍Mg。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)所述加熱處理后的所述Mg層的厚度為2nm以上45nm 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述工序(b)中，執(zhí)行形成AlxInyGazN(x+y+z = 1 ；
半導(dǎo)體層的工序。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，包括在執(zhí)行所述工序(b)之后，去除所述基板的工序。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Mg層中的Ga濃度比所述Mg層中的氮濃度高。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述Ga濃度是所述氮濃度的10倍以上。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備的電極用Mg薄膜的形成方法，通過對Mg照射脈沖狀的電子 束，從而使所述Mg蒸發(fā)，形成Mg薄膜。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在不對形成所述Mg薄膜的支撐體進(jìn)行加熱的情況下形 成所述Mg薄膜。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體層疊構(gòu)造上的電極包括Mg層，該Mg層 與P型半導(dǎo)體區(qū)域的表面(m面)接觸，從而能夠降低接觸電阻。


圖1是示意性示出GaN的晶胞的立體圖。圖2是示出纖維鋅礦型晶體構(gòu)造的基本向量 、a2、a3、c的立體圖。圖3(a)是本發(fā)明實(shí)施方式涉及的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100的剖面示意圖， (b)是示出m面的晶體構(gòu)造的圖，(c)是示出c面的晶體構(gòu)造的圖。圖4 (a) (c)是示出與GaN相接的金屬的功函數(shù)(eV)和固有接觸電阻(Ω -cm2) 之間的關(guān)系的圖表。圖5(a)是示出Mg/Pt電極中的Mg層厚(熱處理后的值)和固有接觸電阻之間的 關(guān)系的圖表，(b)是示出Pd/Pt電極的固有接觸電阻的圖表。圖6(a) (c)分別是示出Mg層厚為2nm、15nm、45nm的熱處理后的電極表面狀態(tài) 的照片。圖7是針對Mg/Pt電極以及Pd/Pt電極的各接觸電阻，示出接觸面為m面的情況 和c面的情況下的接觸電阻的圖表。圖8是針對接觸電阻來示出熱處理溫度的依賴性的圖表。圖9是示出在各溫度下進(jìn)行熱處理后的電極的表面狀態(tài)的光學(xué)顯微鏡的附圖替 代照片。圖10(a)及(b)分別是示出800°C及900°C下進(jìn)行熱處理的情況下的GaN層的光 致發(fā)光(7才卜> S才、ν七> 7 :photoluminescence)測定結(jié)果的圖表。圖11(a)及(b)是基于SIMS分析的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的Mg深度方向的一概圖 (profile)。圖12(a)及(b)是基于SIMS分析的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的Ga深度方向的一概圖。圖13(a)及(b)是基于SIMS分析的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的N深度方向的一概圖。圖14(a)及(b)是在m面GaN層上形成Mg層的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的剖面透射電 子顯微鏡(TEM) (cross-section transmission electronmicroscope)的附圖替代照片。圖15(a)及(b)是基于SIMS分析的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的Pt深度方向的一概圖。圖16 (a)是示出在m面GaN層上形成Mg層的熱處理前的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的剖 面的圖，(b)是示出熱處理后的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的剖面的圖。圖17(a)是示出采用由Mg/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的電流-電壓特性的圖 表，(b)是示出發(fā)光二極管的接觸電阻的值的圖表。圖18(a)是示出采用Au層以及Mg/Au層所構(gòu)成的電極的情況下的接觸電阻的圖 表，(b)及(c)分別是示出Mg/Au層以及Au層的電極的表面的光學(xué)顯微鏡的附圖替代照片。圖19 (a)及(b)分別是示出c面及m面的GaN基板的硬度映射的圖表。圖20是示出白色光源的實(shí)施方式的剖面圖。符號說明10基板(GaN類基板)12基板的表面(m面)20半導(dǎo)體層疊構(gòu)造22AluGavInwN 層24活性層
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26AldGaeN 層30p型電極32Mg 層34金屬層(Pt層)40η型電極42 凹部100氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件200樹脂層220支撐部件240反射部件
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的附圖中，為了說明的簡潔起見， 以同一參照符號來表示實(shí)質(zhì)上具有同一功能的構(gòu)成要素。另外，本發(fā)明不限定為以下的實(shí) 施方式。圖3(a)示意性示出本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100的剖 面構(gòu)成。圖3(a)所示的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100是由GaN類半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體設(shè) 備，具有氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造。本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100包括以m面作為表面12的GaN類基 板10 ；在GaN類基板100之上形成的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20 ；和在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20之上形成 的電極30。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20是通過m面生長而形成的m面半導(dǎo)體層疊 構(gòu)造，其表面為m面。另外，由于也存在a面GaN在r面藍(lán)寶石基板上生長的事例，因此根 據(jù)生長條件，GaN類基板10的表面不一定必須為m面。在本發(fā)明的構(gòu)成中，至少在半導(dǎo)體 層疊構(gòu)造20中，與電極相接觸的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的表面為m面即可。本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100包括支撐半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的GaN 基板10，但是也可以取代GaN基板10而具備其他基板，也可以在去掉基板的狀態(tài)下來使用。圖3(b)示意性示出表面為m面的氮化物類半導(dǎo)體的剖面(與基板表面垂直的剖 面)中的晶體構(gòu)造。由于Ga原子和氮原子存在于與m面平行的同一原子面上，所以在與m 面垂直的方向上不發(fā)生極化。即，m面是非極性面，在與m面垂直的方向上生長的活性層內(nèi) 不產(chǎn)生壓電電場。另外，添加的In及Al位于Ga的位(site)上，置換Ga。即使Ga的至少 一部分被In或Al置換，在與m面垂直的方向上也不發(fā)生極化。在表面具有m面的GaN類基板在本說明書中稱為“m面GaN類基板”。為了得到在 與m面垂直的方向上生長的m面氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，典型的方法是采用m面GaN基 板，并在該基板的m面上使半導(dǎo)體生長即可。是因?yàn)镚aN類基板的表面的面方位被反映至 半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的面方位中。但是，如上述，基板的表面不必為m面，此外，也沒有必要在最 終的設(shè)備上留下基板。為了參考，在圖3(c)中，示意性示出表面為c面的氮化物類半導(dǎo)體的剖面(與基 板表面垂直的剖面)中的晶體構(gòu)造。Ga原子和氮原子沒有存在于與c面平行的同一原子面 上。其結(jié)果是，在與c面垂直的方向上發(fā)生極化。在表面具有c面的GaN類基板在本說明
9書中稱為“C面GaN類基板”。 c面GaN類基板是用于使GaN類半導(dǎo)體晶體生長的一般的基板。由于與c面平行 的Ga的原子層和氮的原子層的位置在c軸方向上稍稍偏移，所以沿c軸方向形成極化。
再次，參照圖3 (a)，在m面GaN類基板10的表面(m面)12之上，形成半導(dǎo)體層疊 構(gòu)造20。半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20包括包含AlaInbGaeN層(a+b+c = 1 ;a彡0 ;b彡0 ;c彡0) 的活性層24 ；和AldGaeN層(d+e = 1 ;d彡0 ;e彡0)26。AldGaeN層26以活性層24為基準(zhǔn)， 位于與m面12 —側(cè)相反的一側(cè)。這里，活性層24是氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100中的電 子注入?yún)^(qū)域。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中還包括其他層，在活性層24和基板10之 間，形成AluGavInwN層(u+v+w = 1 ;u彡0 ;v彡0 彡0) 22。本實(shí)施方式的AluGavInwN層 22是第1導(dǎo)電型(η型)的AluGavInwN層22。此外，在活性層24和AldGaeN層26之間可以 設(shè)置不摻雜(undope)的GaN層。在AldGaeN層26中，Al的組成比率d沒有必要在厚度方向上一致。在AldGaeN層 26中，Al的組成比率d可以在厚度方向上進(jìn)行連續(xù)或階段性變化。S卩，AldGaeN層26可以 具有將Al的組成比率d不同的多個(gè)層進(jìn)行層疊的多層構(gòu)造，摻雜劑(dopant)的濃度也可 以在厚度方向上進(jìn)行變化。另外，從接觸電阻降低的觀點(diǎn)出發(fā)，AldGaeN層26的最上部(半 導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的上面部分)優(yōu)選由Al的組成比率d為0的層(GaN層)構(gòu)成。此時(shí)，后 述的Mg層32與GaN層相接。此外，Al組成d也可以不為0。可以采用Al組成d為0. 05 左右的Al0.05Ga0.95N。此時(shí)，后述的Mg層32與該Ala05Gaa95層相接。在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20之上形成電極30。本實(shí)施方式的電極30是包括由Mg構(gòu)成 的Mg層32的電極，在Mg層32之上，形成由Pt構(gòu)成的Pt層。電極30中的Mg層32與半 導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，并作為ρ型電極(ρ側(cè)電極)的一部分發(fā)揮作 用。在本實(shí)施方式中，Mg層32與摻雜了第2導(dǎo)電型(ρ型)的摻雜劑的AldGaeN層26相接 觸。在八1財(cái)層26中例如摻雜Mg作為摻雜劑。作為Mg以外的ρ型摻雜劑，例如也可以 摻雜Zn、Be等。作為與Mg層32的表面相接觸的金屬層34，除Pt層外，例如能夠采用與Au相比難 以與Mg形成合金的金屬的層。反之，作為與Mg層32相接觸的金屬層34，不優(yōu)選易于與Mg 形成合金的Au (金)。Mg層32在與構(gòu)成金屬層34的Pt等金屬之間不進(jìn)行合金化。另外， 所謂“在與Pt等金屬之間不進(jìn)行合金化”還包括以不足％等級(例如)的濃度在Mg中 混合Pt等金屬的狀態(tài)。換句話來說，所謂“在與Pt等金屬之間進(jìn)行合金化”含義是以％等 級(例如)以上的濃度在Mg中混合Pt等金屬的狀態(tài)。另外，Mg層32及金屬層34也 可以包含在這些層的制造工序中混入的雜質(zhì)等。另外，也可以在Mg層32和金屬層34之間形成包含Mg的合金層。Pt、Mo、Pd是與 Au相比難以與Mg之間進(jìn)行合金化的金屬，但是通過后述的熱處理，能夠與Mg層32的一部 分發(fā)生反應(yīng)而形成合金層。另外，在Mg層32之上堆積較薄的金屬層時(shí)，在熱處理后，有些情況下會將整個(gè)較 薄的金屬層與Mg層中的Mg的一部分進(jìn)行合金化。在這種情況下，在Mg層之上僅僅存在合
金層ο在上述各電極之上，除了上述金屬層34或合金層之外，也可以形成由這些金屬以
10外的金屬或合金構(gòu)成的電極層和布線層。本實(shí)施方式的電極30的厚度例如為10 200nm。電極30中的Mg層32的厚度例 如為2nm 45nm。另外，這里的Mg層32的厚度是熱處理后的Mg層的厚度。此外，位于Mg層32之上的金屬層34 (由從Pt、Mo及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少 1種金屬構(gòu)成的層)的厚度例如為200nm以下(或IOnm 200nm)。另外，Mg層32的厚度 優(yōu)選比金屬層34的厚度薄。這是為了使在Mg層32和AldGaeN層26之間不會由于Mg層32 和金屬層34的形變平衡被破壞而產(chǎn)生剝離。此外，具有m面的表面12的GaN類基板10的厚度例如為100 400 μ m。這是由 于如果是大概100 μ m以上的基板厚則不會對晶片(wafer)的處理帶來障礙。另外，如果本 實(shí)施方式的基板10具有由GaN類材料構(gòu)成的m面的表面12，則也可以具有層疊構(gòu)造。艮口， 本實(shí)施方式的GaN類基板10也包括至少在表面12上存在m面的基板，因此，基板整體可以 是GaN類，也可以是與其他材料的組合。在本實(shí)施方式的構(gòu)成中，在基板10之上，在η型々丨力 化^層(例如厚度0.2 2 μ m) 22的一部分中，形成有電極40 (η型電極)。在圖示的例子中，半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中 形成電極40的區(qū)域按照露出η型AluGavInwN層22的一部分的方式，形成有凹部42。在該 凹部42中露出的η型AluGavInwN層22的表面上設(shè)置電極40。電極40例如由Ti層、Al層 和Pt層的層疊構(gòu)造構(gòu)成，電極40的厚度例如為100 200nm。本實(shí)施方式的活性層24具有交替層疊Gaa9InaiN阱層(例如厚度9nm)和GaN障 礙層(例如厚度9nm)而成的GalnN/GaN多重量子阱(MQff multiple quantum well)構(gòu)造 (例如厚度81nm)。在活性層24之上，設(shè)置ρ型AldGaeN層26。ρ型AldGaeN層26的厚度例如為0. 2 2ym0另外，如上述，也可以在活性層24和AldGaeN層26之間設(shè)置不摻雜的GaN層。此外，在AldGaeN層26之上，也可以形成第2導(dǎo)電型(例如ρ型)的GaN層。并 且，可以在該GaN層之上形成由P+-GaN構(gòu)成的接觸(contact)層，進(jìn)一步在由P+-GaN構(gòu)成 的接觸層上形成Mg層32。另外，可以代替將由GaN構(gòu)成的接觸層認(rèn)為是與AldGaeN層26不 同的層，而認(rèn)為是AldGaeN層26的一部分。下面，參照圖4 圖15進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)施方式的特征。首先，圖4(a)及(b)是示出與m面GaN相接的金屬的功函數(shù)(eV)和固有接觸電 阻(Ω -cm2)之間的關(guān)系的圖表。進(jìn)一步說明，圖4(a)及(b)示出在摻雜了 Mg的ρ型GaN 層(Mg濃度約lX1019cm_3)上形成各種金屬層(Mg層的厚度2nm，以外的金屬層的厚度 200nm)，并采用TLM(Transmission Line Method)法對該接觸電阻進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果。另外， 縱軸中所示的“1. 0E-01 ” 含義是“1. OX 10—1”，“1. 0E-02” 含義是“1. OX 10-2”，即 “1. 0Ε+Χ，， 含義是 “1.0X10x”。接觸電阻一般與接觸的面積S (cm2)成反比。這里，設(shè)接觸電阻為R( Ω )，則R = Re/ S的關(guān)系成立。比例常數(shù)Rc被稱為固有接觸電阻，相當(dāng)于接觸面積S為Icm2情況下的接觸 電阻R。即，固有接觸電阻的大小不依賴于接觸面積S，是用于評價(jià)接觸特性的指標(biāo)。以下， 有時(shí)將“固有接觸電阻”簡記為“接觸電阻”。圖4 (a)示出金屬形成后不進(jìn)行熱處理的情況(as-d印O)。另一方面，圖4(b)示出 采用Mg在600°C下在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行10分鐘熱處理的情況，并且示出采用Al、Au、Pd、Ni、Pt
11在500°C下在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行10分鐘熱處理的情況的結(jié)果。另外，該溫度差異是基于如下情 況由于最佳熱處理溫度不同，Mg以外的金屬中在500 V下接觸電阻最降低。如能從圖4(a)中理解到的那樣，伴隨各種金屬的功函數(shù)增加，能觀察到接觸電阻 降低。這與以下的點(diǎn)一致即，在c面基板上制作GaN類半導(dǎo)體元件的情況下，一般采用功 函數(shù)較大的金屬(例如Au)作為ρ型電極。在加熱處理后的結(jié)果中，如從圖4(b)所知的那樣，能觀察到，對于Al、Au、Pd、Ni、 Pt，伴隨各種金屬的功函數(shù)增加，接觸電阻降低。但是，不管Mg是否是功函數(shù)較小的金屬， 都可知能觀察到接觸電阻的急劇降低。另外，在圖4(c)中示出在圖4(b)的圖表中追加對 Mg以外的各種金屬的傾向進(jìn)行表示的虛線。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)常識，在未進(jìn)行熱處理的情況下， Mg是進(jìn)行了評價(jià)的金屬之中功函數(shù)最小的金屬，所以雖然推測出接觸電阻變大，但是反之 可知Mg通過熱處理而顯示出接觸電阻急劇減少。圖5(a)是示出Mg/Pt電極(在Mg上形成Pt)中的Mg層厚和固有接觸電阻之間的 關(guān)系的圖表。這里，Pt層的厚度(熱處理前)固定在75nm。為了比較，圖5(b)是示出Pd/ Pt電極(Pd厚度40nm，Pt厚度35nm)的固有接觸電阻的圖表。圖表的橫軸是熱處理溫度。 Mg層以外的金屬層的厚度都是熱處理前的厚度。圖5(a)所示的數(shù)據(jù)是由采用脈沖蒸鍍法堆積Mg層而成的樣品得到的。針對脈沖 蒸鍍法以后敘述。圖5(b)所示的數(shù)據(jù)是由采用通常的電子束蒸鍍法堆積Pd、Pt層而成的 樣品得到的。本申請說明書中的本發(fā)明的實(shí)施例中都是通過脈沖蒸鍍法堆積Mg層。另外， 本申請說明書中，c面GaN層上的Mg層也通過脈沖蒸鍍法堆積，但是Mg以外的金屬(Pd、 Pt、Au)都是通過通常的電子束蒸鍍法來堆積的。Mg/Pt電極以及Pd/Pt電極與摻雜了 Mg的m面GaN層相接觸。在這些電極接觸的m 面GaN層中，在距離表面深度為20nm的區(qū)域(厚度20nm的最表面區(qū)域)中摻雜7 X IO19cnT3 的Mg。此外，在距離m面GaN層的表面深度為超過20nm的區(qū)域中，摻雜1 X IO19CnT3的Mg。 這樣，如果在P型電極接觸的GaN層的最表面區(qū)域中局部地提高ρ型雜質(zhì)的濃度，則接觸電 阻能變得最低。此外，通過進(jìn)行這樣的雜質(zhì)摻雜，由于電流-電壓特性的面內(nèi)偏差也降低， 因此可以得到能降低驅(qū)動電壓的各部分(chip)間偏差的好處。由此，在本申請公開的實(shí)驗(yàn) 例中，都在距離電極接觸的P型GaN層的表面深度為20nm的區(qū)域中摻雜7 X 1019cm_3的Mg， 在比這更深的區(qū)域中摻雜IX IO19CnT3的Mg。另外，圖4(b)所示的Mg的接觸電阻比圖5(a) 所示的Mg的接觸電阻更高的理由是，在圖4 (b)的例子中，未進(jìn)行在表面局部地提高M(jìn)g摻 雜量這樣的處理。圖5 (a)的圖表中的橫軸表示熱處理后的Mg層的厚度。如后述，根據(jù)透射電子顯微 鏡的評價(jià)，熱處理后的Mg層的厚度比熱處理前減少。熱處理(600°C，10分鐘)前的Mg層 的厚度為7nm的情況下，熱處理后的Mg層的厚度成為2nm。同樣，熱處理(600°C，10分鐘) 前的Mg層的厚度為50nm、20nm的情況下，熱處理后的Mg層的厚度分別成為45nm、15nm。圖5 (a)的圖表中，針對進(jìn)行了 600°C、10分鐘的熱處理的樣本，記載了對接觸電阻 的測定值和Mg厚度之間的關(guān)系進(jìn)行表示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在其他熱處理?xiàng)l件下，也通過實(shí)驗(yàn)確 認(rèn)了接觸電阻的Mg層厚依賴性具有相同的傾向。根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，如果Mg層厚超過45nm，則Mg/Pt電極相對于m面GaN層的 接觸電阻與Pd/Pt電極相對于m面GaN層的接觸電阻(圖5 (b)所示)成為大致相同程度
12的大小，因此可見相對現(xiàn)有例的優(yōu)越性。另一方面，如圖5(a)所示，如果Mg層厚為45nm以 下，則接觸電阻比m面GaN上的Pd/Pt電極低，就確認(rèn)到本發(fā)明的優(yōu)越性。在Mg層厚為45nm以下的范圍中觀測到，Mg層厚越減少，則接觸電阻也越減少。并 觀測到，從Mg層厚為15nm附近開始，隨著層厚的減少而發(fā)生急劇的接觸電阻減少。Mg層厚 在2nm附近得到最低的接觸電阻。根據(jù)以上，經(jīng)過包括熱處理在內(nèi)的所有制造工序而最終得到的半導(dǎo)體元件中的Mg 層32的厚度優(yōu)選為45nm以下，更優(yōu)選為2nm 15nm的范圍內(nèi)。圖6(a) (c)分別是示出Mg層厚為2nm、15nm以及45nm的熱處理后的電極的表 面狀態(tài)的照片。這里，Mg層厚是600°C 10分鐘的熱處理后的值。如圖6(c)所示，在Mg層厚為45nm的樣本中，觀測到電極表面粗糙(凹凸)。電 極表面粗糙被認(rèn)為是如果Mg層厚超過45nm而變得較大時(shí)接觸電阻就增加的主要原因。此 外，Mg層厚超過45nm時(shí)，可見到部分Mg層上浮的現(xiàn)象。根據(jù)透射電子顯微鏡的觀察，也確 認(rèn)到在Mg層和GaN層的界面中產(chǎn)生空隙的現(xiàn)象。這被認(rèn)為是，當(dāng)Mg層厚超過45nm而變得 較大時(shí)，Mg層的形變就增大，在Mg和GaN的界面中產(chǎn)生Mg層剝離。根據(jù)以上，Mg層的厚度 優(yōu)選設(shè)定在45nm以下。另外，如果Mg層厚為大約15nm以下，則電極表面的平坦性極佳。由此，Mg層厚優(yōu) 選為15nm以下。圖7是針對Mg/Pt電極以及Pd/Pt電極的各個(gè)接觸電阻，對接觸面為m面的情況 和c面的情況下的接觸電阻(測定值)進(jìn)行比較后示出的圖表。在任一個(gè)樣本中，電極都 與P型GaN層接觸。在該ρ型GaN層中，摻雜有具有上述濃度分布的Mg。熱處理前的各層的厚度如以下表1所示。表1
面方位P型電極厚度(熱處理前)m面Mg/Pt7nm/75nmm面Pd/Pt40nm/35nmC面Mg/Pt7nm/75nmC面Pd/Pt40nm/35nm此外，熱處理以及熱處理時(shí)間如以下表2所示。表2
面方位P型電極熱處理溫度和時(shí)間m面Mg/Pt600 0C 10 分鐘m面Pd/Pt500 °C 10 分鐘c面Mg/Pt600 °C 10 分鐘c面Pd/Pt500 °C 10 分鐘如圖7明白所示，根據(jù)Mg/Pt電極，即使在接觸面為c面的情況下，也觀測到相比 Pd/Pt電極，接觸電阻有若干減少。但是，在m面的情況下，可判明，Mg/Pt電極的接觸電阻 顯著降低。接著，參照圖8針對接觸電阻來說明熱處理溫度的依賴性。圖8示出在ρ型GaN 層的m面(以下，標(biāo)記為“m面GaN”)上形成Mg層，并在其上形成Pt層的情況(目卩，！?。∶?GaN (Mg/Pt))的結(jié)果。此外，作為對比，也示出在ρ型m面GaN層上形成Pd層，并在其上形 成Pt層的情況(m面GaN(Pd/Pt))，并且，也示出在ρ型GaN層的c面(以下，標(biāo)記為“C面 GaN”)上形成Pd層，并在其上形成Pt層的情況(c面GaN(Pd/Pt))的結(jié)果。在ρ型GaN層 中都摻雜有具有上述濃度分布的Mg。熱處理前的各層厚度如以下表3所示。表3
面方位P型電極厚度M面Mg/Pt7nm/75nmM面Pd/Pt40nm/35nmC面Pd/Pt40nm/35nm首先，在Pd/Pt層電極的情況下，m面GaN的接觸電阻與c面GaN的接觸電阻相比 成為較高的值。并且，在m面以及c面GaN都超過500°C的熱處理溫度中，可見接觸電阻上升。另一方面，當(dāng)不進(jìn)行熱處理時(shí)，m面GaN(Mg/Pt)電極與Pd/Pt電極相比，接觸電 阻較高。這一點(diǎn)與功函數(shù)較小的金屬其接觸電阻較高這一技術(shù)常識相一致。但是，在m面 GaN (Mg/Pt)電極的情況下，隨著提高熱處理溫度，接觸電阻變小，在500°C的熱處理溫度的 情況下，m面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻與m面GaN(Pd/Pt)的接觸電阻相同或成為以下。此外，如果是超過500°C的溫度(例如600°C )，則m面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻更 為降低，與c面GaN (Mg/Pt)的接觸電阻相同，并進(jìn)一步成為以下。在圖8所示的圖表中，當(dāng) 成為大約550°C以上時(shí)，m面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻成為c面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻的值 以下(或不足)。在600°C的溫度下，m面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻比600°C溫度下的m面以及c面 GaN(Mg/Pt)的任一接觸電阻都低，具體來說，降低至大約1.0E-02 Ω cm 2或其周圍。此外， 在700°C溫度下，雖然m面GaN(Mg/Pt)的接觸電阻比600°C溫度的情況上升，但是比700°C
14溫度下的m面以及c面GaN(Mg/Pt)的任一接觸電阻都低。因此，作為m面GaN(Mg/Pt)的熱處理溫度，例如優(yōu)選500°C以上。如果超過700 成為規(guī)定溫度(例如800°C)以上，則由于電極和GaN層的膜質(zhì)發(fā)生劣化，所以上限優(yōu)選為 700°C以下。并且，600°C附近(例如600°C 士50°C )是更合適的熱處理溫度。下面，在圖9中示出對在各溫度下進(jìn)行熱處理后的電極表面狀態(tài)進(jìn)行表示的照 片。圖9中，示出As-cbpo (未進(jìn)行熱處理的情況)、熱處理溫度500°C、600°C、700°C的結(jié)果。如圖9可知，在ρ型c面GaN層之上形成Pd層，并在其上形成Pt層的情況 (C-GaN(Pd/Pt)的情況)下，在500°C、60(TC、70(rC哪一個(gè)熱處理中，都未見金屬表面的劣 化?；贏FM測定的表面的算術(shù)平均粗度(Ra)在500°C下大約為2nm，在600°C下大約為 2nm，在700°C下大約為4nm。另一方面，在ρ型m面GaN層之上形成Pd層，并在其上形成Pt層的情況 (M-GaN(Pd/Pt)的情況)下，在600700°C的熱處理中，可見金屬表面的粗糙，識別出劣 化?；贏FM測定的Ra在600°C下大約為30nm，在700°C下大約為77nm。S卩，可知，熱處理 導(dǎo)致的電極劣化是m面GaN電極中特有的課題。并且，在ρ型m面GaN層之上形成Mg層，在其上形成Pt層的情況(M_GaN(Mg/Pt) 的情況)下，雖然在700°C的熱處理溫度下可見稍有凹凸，但是在500°C、600°C、70(rC所有 熱處理溫度下，可確認(rèn)出電極未劣化?；贏FM測定的表面的Ra在500°C下大約為1. 5nm, 在600°C下大約為1.5cn，在700°C下大約為4. 5cm，可得到良好的表面狀態(tài)。并且，本實(shí)施 方式的構(gòu)成中，電極表面的Ra優(yōu)選為大約4. 5nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為大約1. 5nm以下。進(jìn)一步地，在圖10中示出在GaN層上形成Mg層(30nm)，在800°C以及900°C下進(jìn) 行10分鐘熱處理后的情況下的GaN層的光致發(fā)光測定結(jié)果。圖10(a)示出800°C下進(jìn)行 熱處理的結(jié)果，并且，圖10(b)示出900°C下進(jìn)行熱處理的結(jié)果。圖10(a)及(b)中的縱軸 的PL強(qiáng)度含義是光致發(fā)光強(qiáng)度。圖10(a)及(b)的圖表分別示出熱處理前得到的PL強(qiáng)度 (標(biāo)記為“Ref”的曲線)。首先，根據(jù)本申請發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，在700°C以下的熱處理中，在熱處理前和熱處理 后未見到光致發(fā)光的光譜變化。另一方面，如圖10(a)所示，在800°C的情況下，可見到在 530nm附近被稱為黃帶(yellow band)的、被認(rèn)為是起因于空位缺陷的發(fā)光。如果熱處理溫 度進(jìn)一步上升，則如圖10(b)所示，530nm附近的發(fā)光強(qiáng)度增大，顯示示出空位缺陷的密度 增加。由此，從保持GaN品質(zhì)的觀點(diǎn)出發(fā)，采用Mg層的電極的熱處理溫度優(yōu)選為700°C以 下。下面，圖 11 中示出采用 SIMS (Secondary Ion-microprobe MassSpectrometer)得 到在電極構(gòu)造(Mg/Pt)中Mg原子的深度方向的一概圖的結(jié)果。圖11(a)示出在GaN層上 形成Mg層的構(gòu)成(Mg/Pt電極)中，未進(jìn)行熱處理的情況(as-d印ο)的結(jié)果，另一方面，圖 11(b)示出熱處理后的結(jié)果。另外，熱處理的溫度及時(shí)間，在c面GaN的情況下是600°C 10 分鐘，在m面GaN的情況下是600°C 10分鐘以及630°C 10分鐘。在任一電極中，熱處理前的Mg層厚都為7nm，Pt層厚都為75nm。圖11(a)、圖11(b)的圖表的縱軸是Mg濃度，橫軸是深度方向的距離。橫軸數(shù)值為 “_”的區(qū)域是電極側(cè)，為“ + ”區(qū)域是P型GaN側(cè)。橫軸的原點(diǎn)(0 μ m)是Mg的峰值位置，大 致相當(dāng)于P型GaN層和Mg層的界面的位置。這些事項(xiàng)在后面說明的圖12、圖13、圖15的圖表中也同樣如此。在圖11(a)、(b)的圖表中，“ ”表示在c面GaN上形成的熱處理溫度為600°C的 樣本所相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，圖表中的“Δ”表示在m面GaN上形成的熱處理溫度為600°C的 樣本所相關(guān)的數(shù)據(jù)，“ O，，表示在m面GaN上形成的熱處理溫度為630°C的樣本所相關(guān)的數(shù) 據(jù)。在后述圖12、圖13、圖15的圖表中也同樣。另外，在熱處理前的ρ型GaN層中，任何一 個(gè)都如前所述，在距離電極接觸的P型GaN層的表面深度為20nm的區(qū)域中摻雜7 X 1019cm_3 的Mg，在比這更深的區(qū)域中摻雜IX IO19CnT3的Mg。如圖11(a)所示，在as-cbpo的情況下，在m面GaN中和c面GaN中，Mg的一概圖 都沒有變化。另一方面，如圖11(b)所示，在GaN層之上形成Mg層后進(jìn)行熱處理的情況下， 分別是，Mg的一概圖有較大不同。在進(jìn)行了熱處理的情況下，如圖11(b)所示，可見到c面GaN上的Mg在ρ型GaN 層中以相當(dāng)?shù)臐舛冗M(jìn)行擴(kuò)散。此外，可見到Mg也在Pt層中擴(kuò)散。另一方面，可確認(rèn)到，m 面GaN上的Mg在ρ型GaN層和Pt層中都幾乎沒有擴(kuò)散。如果進(jìn)一步詳述，在c面GaN的 情況下，在熱處理后Mg在Pt層中深入擴(kuò)散，并且在GaN層中也深入擴(kuò)散。另一方面，在m 面GaN的情況下，雖然在熱處理后Mg在Pt層側(cè)稍有擴(kuò)散，但是在GaN側(cè)幾乎不擴(kuò)散。這在 600°C和630°C都幾乎沒有差異。這樣，在熱處理前和熱處理后，在c面GaN上的Mg的擴(kuò)散 和m面GaN上的Mg的擴(kuò)散之間產(chǎn)生顯著差別。雖然其理由尚不明確，但是可推測出是起因 于c面和m面的最表面原子的排列、極性不同或原子的致密性。圖12示出采用SIMS得到電極構(gòu)造(Mg/Pt)中Ga原子的深度方向的一概圖的結(jié) 果。熱處理前的Mg層厚為7nm，Pt層厚為75nm。圖表的縱軸表示與原子濃度處于比例關(guān) 系的、SIMS的檢測器的信號強(qiáng)度。圖12的橫軸的距離0 μ m大致相當(dāng)于ρ型GaN層和Mg 層的界面的位置。另外，橫軸的原點(diǎn)(Oym)與Mg峰值的位置匹配。橫軸的數(shù)值為“_”的 區(qū)域是電極側(cè)，“ + ”的區(qū)域是P型GaN側(cè)?？v軸以as-d印ο的GaN晶體中的Ga濃度標(biāo)準(zhǔn)化 為1。此外，如果根據(jù)母體的原子密度來計(jì)算，則縱軸的強(qiáng)度的IX 10_3作為濃度大致相當(dāng) 于 IX IO19CnT3。圖12(a)示出在GaN層上形成Mg層的構(gòu)成(Mg/Pt電極)中，未進(jìn)行熱處理的情況 (as-depo)的結(jié)果，另一方面，圖12(b)示出熱處理后的結(jié)果。另外，在圖12(b)中示出熱處 理溫度為600°C和630°C這兩種結(jié)果。熱處理的溫度及時(shí)間在c面GaN的情況下是600°C 10 分鐘，在m面GaN的情況下是600°C 10分鐘以及630°C 10分鐘。如圖12(a)所示，在as_d印ο的情況下，在m面GaN中和c面GaN中，Ga的一概圖 都沒有變化。另一方面，如圖12(b)所示，在GaN層之上形成Mg層后進(jìn)行熱處理的情況下， Ga的一概圖不同。具體來說，如圖12(b)所示，在進(jìn)行了熱處理的情況下，確認(rèn)出在Mg層中Ga發(fā)生 了擴(kuò)散。在m面GaN上形成Mg層后在600°C下進(jìn)行了熱處理的試料中，在Mg層中確認(rèn)出 Ga擴(kuò)散，接觸電阻也變低。雖然其詳細(xì)原因不詳，但是確認(rèn)出在Mg層中的Ga擴(kuò)散量和接觸 電阻之間存在相關(guān)。如果進(jìn)一步詳述，則c面GaN的情況下，Ga在Mg層及Pt層中擴(kuò)散，Ga也從GaN晶 體中的深處開始在電極中移動。如果換句話說，在c面GaN的情況下，Ga從GaN層開始在 電極中整體顯著擴(kuò)散。另一方面，在m面GaN中，在熱處理溫度為600°C的情況下，與c面
16GaN不同，Ga原子僅在界面附近移動。推測出，與c面相比，在m面中原子處于運(yùn)動較難的 狀況。但是，在m面GaN的情況下，熱處理溫度為630°C的情況下，Ga在Mg層及Pt層整體 中進(jìn)行擴(kuò)散。另外，m面接觸電阻，在熱處理溫度為600°C的情況下比熱處理溫度為630°C的 情況低。這被認(rèn)為不就是由于，熱處理溫度為600°C的情況下，如后述那樣在m面中氮難以 擴(kuò)散，其結(jié)果是，Ga的空位作為受體(acceptor)發(fā)揮作用，相對于此，熱處理溫度為630°C 的情況，與600°C的情況相比，更多的氮原子向電極側(cè)擴(kuò)散。圖13(a)是示出熱處理前的Mg/Pt電極中的氮原子的深度方向一概圖的圖表，圖 13(b)是示出熱處理后的Mg/Pt電極中的氮原子的深度方向一概圖的圖表。熱處理前的Mg 層厚為7nm，Pt層厚為75nm。圖13 (a)、圖13 (b)的圖表的縱軸是N強(qiáng)度，橫軸是深度方向 的距離。1 X 10_3的N強(qiáng)度大致相當(dāng)于IX IO19CnT3的N濃度。橫軸的數(shù)值為“_”的區(qū)域是 電極側(cè)，“ + ”的區(qū)域是P型GaN側(cè)。橫軸的原點(diǎn)(Ομπι)大致相當(dāng)于ρ型GaN層和Mg層的 界面的位置。電極的構(gòu)造及P型GaN的摻雜條件與參照圖11說明的樣本中的情況相同。在蒸鍍后未進(jìn)行熱處理的樣本中，如圖13(a)所示，在相對于c面GaN的電極以及 相對于m面GaN的電極的雙方中，可知在任何一個(gè)中氮原子都未在電極側(cè)擴(kuò)散。另一方面，如圖13(b)所示，可確認(rèn)出，在熱處理后的相對于c面GaN的電極中，氮 原子在電極側(cè)擴(kuò)散。但是，在熱處理后的相對于m面GaN的電極中，氮原子幾乎不在電極側(cè) 擴(kuò)散。即，在m面GaN中，僅Ga原子在電極側(cè)擴(kuò)散，氮原子不擴(kuò)散。相對于此，在c面GaN 中，Ga原子和氮原子都在電極側(cè)擴(kuò)散。如果在ρ型GaN中Ga在電極側(cè)擴(kuò)散，則在ρ型GaN 的最表面，形成Ga原子不足的狀態(tài)，即形成Ga空位。由于Ga空位具有受體的性質(zhì)，所以如 果在電極和P型GaN的界面的附近，Ga空位增加，則空穴(hole)由隧道(tunneling)通過 該界面的肖特基勢壘(Schottky barrier)就變得容易。但是，如果氮原子與Ga原子一起 也在電極側(cè)擴(kuò)散，則在P型GaN的最表面就形成氮不足的狀態(tài)，即也形成氮空位。氮空位具 有供體(donor)的性質(zhì)，在其與Ga空位之間引起電荷補(bǔ)償。由此，如果如c面GaN這樣，不 僅是Ga，而且氮也在電極側(cè)擴(kuò)散，則接觸電阻的降低就不會特別發(fā)生。接著，詳述Mg層中的N(氮)濃度和Ga濃度之間的關(guān)系。如圖12 (b)所示，在600°C 下進(jìn)行了熱處理的情況下，m面GaN層上的Mg層中的Ga的SIMS檢測濃度為4X1. 0E-02。 SIMS的檢測強(qiáng)度與該原子濃度成比例。因此，在假設(shè)GaN層的母體的Ga濃度為IXlO22cnT3 的情況下，認(rèn)為在Mg層中有4X IO19CnT3左右的Ga存在。在630°C下進(jìn)行了熱處理的情況 下，SIMS的檢測強(qiáng)度為3X1. 0E-02。根據(jù)同樣的假設(shè)，在m面GaN層上的Mg層中，認(rèn)為有 3 X IO19CnT3左右的Ga存在。另一方面，如圖13(b)所示，在600°C及630°C下進(jìn)行了熱處理的情況中的任一個(gè)， m面GaN層上的Mg層中的N(氮)的SIMS檢測濃度都為檢測靈敏度的界限即1X1.0E-03。 根據(jù)同樣的假設(shè)，認(rèn)為在m面GaN層上的Mg層中包含的N(氮)是1 X 1018cm_3以下。由以 上，m面GaN層上的Mg層中的Ga原子濃度比N原子濃度大一位數(shù)(10倍)以上。相對于此，在c面GaN層上的Mg層中，認(rèn)為是，Ga及N，SIMS檢測強(qiáng)度都為1E_2， 都存在1 X IO19CnT3程度。S卩，C面GaN層上的Mg層中的Ga原子和N原子的濃度大致為相 同程度。另外，這樣的各元素(Mg、Ga、N、Pt)的舉動被推定為，在Mg層接觸的GaN層中，即 使由Al或In置換Ga的一部分，也同樣會發(fā)生。此外，推定為，在Mg層接觸的GaN類半導(dǎo)
17體層中，在摻雜Mg以外的元素作為摻雜劑的情況下也同樣。下面，在圖14中示出在m面GaN層上形成了 Mg層的電極構(gòu)造(Mg/Pt)的剖面透射 電子顯微鏡(TEM)照片。圖14(a)示出未進(jìn)行熱處理的情況(as-d印ο)的結(jié)果。圖14(b) 示出600°C下10分鐘的熱處理后的結(jié)果。在該例子中，如圖14(a)所示，在GaN晶體上形成7nm厚的Mg層。如圖14(b)所 示，熱處理后，Pt層侵蝕到Mg層中，Mg層的厚度成為2nm。如由圖14 (b)所知，雖說Mg層(圖3 (a)中的層32)的厚度較薄(例如，2nm)，確 認(rèn)出未被Pt層(圖3(a)中的層34)進(jìn)行合金化或吸收的Mg構(gòu)成的Mg層(圖3 (a)中的 層32)的存在。該薄層的Mg層(32)的存在在現(xiàn)有技術(shù)中被推測為是能夠降低接觸電阻非 常大的m面GaN的接觸電阻的主要原因之一。下面，在圖15中，示出采用SIMS得到在電極構(gòu)造(Mg/Pt)中Pt的深度方向的一 概圖。圖15(a)及(b)，與上述SIMS相同，分別是未進(jìn)行熱處理的情況(as-d印ο)以及熱 處理后的結(jié)果。熱處理前的Mg層厚為7nm，Pt層厚為75nm。圖15(a)、(b)的圖表的縱軸 是Pt強(qiáng)度，橫軸是深度方向的距離。1 X ΙΟ"3的Pt強(qiáng)度大致相當(dāng)于1 X IO19CnT3的Pt濃度。 橫軸的數(shù)值為“_”的區(qū)域是電極側(cè)，“ + ”的區(qū)域是P型GaN側(cè)。橫軸的原點(diǎn)(Ομπι)大致相 當(dāng)于ρ型GaN層和Mg層的界面的位置。電極的構(gòu)造以及ρ型GaN的摻雜條件與參照圖11 說明的樣本中的相同。如圖15(a)所示，在as_d印ο的情況下，在m面GaN和c面GaN中，Pt的一概圖都 沒有變化。另一方面，如圖15(b)所示可知，熱處理后在c面GaN中，Pt在GaN側(cè)擴(kuò)散。但 是，在m面GaN中，Pt—概圖幾乎沒有變化，確認(rèn)出在GaN層中Pt未擴(kuò)散。如果更加詳細(xì) 說明，在c面GaN的情況下，在熱處理后，Pt在Mg層側(cè)有較大擴(kuò)撒。另一方面，在m面GaN 的情況下，在熱處理后，Pt在Mg層側(cè)僅僅稍有擴(kuò)散(c面GaN的1/10程度)。熱處理溫度 為600°C和630°C都幾乎沒有差異。這種現(xiàn)象含義是，在本實(shí)施方式的構(gòu)成(Mg/Pt)中，在與GaN層相接觸的區(qū)域中， 與Au的情況相比，并沒有顯著發(fā)生與Mg的合金化。在m面GaN上形成厚度2nm的Mg層后，制作在600°C下進(jìn)行了 10分鐘熱處理的試 料。對于該試料的剖面，基于透射電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察。圖16(a)是示出熱處理前 的Mg/Pt電極構(gòu)造的示意圖。圖16(b)是示出熱處理前的Mg/Pt電極構(gòu)造的示意圖。任一 個(gè)附圖都是基于剖面TEM作成的。在Mg層的堆積時(shí)的厚度超過5nm的情況下，雖然由于600°C下10分鐘的熱處理使 Mg層的厚度減少，但是熱處理后Mg層也作為實(shí)質(zhì)上連續(xù)的膜存在。但是，如果Mg層的堆積 時(shí)的厚度為2nm左右，則在600°C下10分鐘的熱處理后，如圖16(b)所示，確認(rèn)出，Mg和Pt 的合金形成中所未消耗的Mg有時(shí)以島狀存在。如果堆積后的Mg層的厚度為2nm左右，則 根據(jù)進(jìn)行的熱處理的條件的不同，最終得到的Mg層的形態(tài)(morphology)多種多樣。另外，本說明書中的所謂“Mg層”也包括在ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的表面中存在的大量島 狀(islancOMg的聚集。此外，該“Mg層”也可以由存在多個(gè)開口部的膜(例如多孔滲水的 膜)構(gòu)成。這樣，如果未侵蝕到Pt的Mg與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的表面(m面)相接觸，則能夠 充分得到接觸電阻降低效果。另外，在代替Pt層，而在Mg層上堆積Mo層或Pd層的情況下，也認(rèn)為能得到大致相同的結(jié)果(接觸電阻降低效果)。從得到接觸電阻降低效果這一觀點(diǎn)出發(fā)，重要的點(diǎn)在于， Mg層和GaN類半導(dǎo)體相接觸，以及Mg層上的金屬與Au相比，由與Mg較難形成合金的材料 形成。下面，再次參照圖3(a)進(jìn)一步詳述本實(shí)施方式的構(gòu)成。如圖3(a)所示，在本實(shí)施方式的發(fā)光元件100中形成有m面GaN基板10和在基 板10上形成的AluGavInwN層(u+v+w = 1 ;u彡0 ;v彡0 ;w彡0) 22。在該例中，m面GaN基板 10是η型GaN基板(例如厚度100 μ m)，AluGavInwN層22是η型GaN層(例如厚度2 μ m)。 在AluGavInwN層22之上形成活性層24。如果換句話說，則在m面GaN基板10之上至少形 成包括活性層24在內(nèi)的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20。在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中，在AlxGayInzN層22之上，形成包括AlaInbGaeN層(a+b+c =1 ;a ^ 0 ;b ^ 0 ;c ^ 0)在內(nèi)的活性層24。活性層24例如由In組成比為大約25%的 InGaN阱層和GaN障礙層構(gòu)成，阱層的厚度為9nm，障礙層的厚度為9nm，阱層周期為3周期。 在活性層24之上，形成第2導(dǎo)電型(ρ型)AldGaeN層(d+e = 1 ;d彡0 ;e彡0) 26。第2導(dǎo) 電型(P型)AldGaeN層(d+e = 1 ;d彡0 ;e彡0) 26例如是Al組成比為10%的AlGaN層，且 厚度為0.2μπι。在本實(shí)施方式的AldGaeN層26中，摻雜Mg作為ρ型摻雜劑。這里，Mg相對 于AldGaeN層26，例如被摻雜IO18CnT3左右。此外，在該例中，在活性層24和AldGaeN層26 之間，形成不摻雜的GaN(未圖示)。更進(jìn)一步地，在該例中，在AldGaeN層26之上，形成第2導(dǎo)電型(例如ρ型)的GaN 層(未圖示)。更進(jìn)一步地，在由P+-GaN構(gòu)成的接觸層上，形成Mg層32，并在其上形成Pt 層34。該Mg層32和Pt層34的層疊構(gòu)造成為電極(ρ型電極)30。另外，在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中，形成使六丨^ 化…層22的表面露出的凹部('J -fc ^ ) 42，在位于凹部42的底面的AluGavInwN層22中，形成電極(η型電極)40。凹部42的 大小，例如寬度(或直徑)為20μπι，深度為Ιμπι。電極40例如是由Ti層、Al層和Pt層 (例如厚度分別為5nm、100nm、10nm)的層疊構(gòu)造構(gòu)成的電極。根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100，可知，工作電壓(Vop)能夠比采 用現(xiàn)有Pd/Pt電極的m面LED的情況減少約1. 5V，其結(jié)果是能夠降低消耗功率。下面，繼續(xù)參照圖3(a)來說明本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100的制造方法。首先，準(zhǔn)備m面基板10。在本實(shí)施方式中，采用GaN基板作為基板10。本實(shí)施方 式的 GaN 基板采用 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy)法得到。例如，首先在c面藍(lán)寶石基板上生長數(shù)nm等級的厚膜GaN。之后，通過將厚膜GaN 在與c面垂直方向在m面切出，從而得到m面GaN基板。GaN基板的制作方法不限于上述， 也可以是采用例如鈉熔劑(sodium flux)法等液相生長(liquid phase growth process) 或氨熱法(ammonothermalprocess)等熔體生長方法(melt growth method)來制作大量 GaN的鑄塊(ingot)，并在m面將其切出的方法。作為基板10，除了 GaN基板，可以采用氧化鎵、SiC基板、Si基板、藍(lán)寶石基板等。 為了在基板上外延生長由m面構(gòu)成的GaN類半導(dǎo)體，SiC和藍(lán)寶石基板的面方位也可以是m 面。但是，由于也存在a面GaN在r面藍(lán)寶石基板上生長的事例，因此根據(jù)生長條件，在有 些情況下生長用表面不一定是m面。至少半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的表面是m面即可。在本實(shí)
19施方式中，在基板10之上由MOCVD (Metal Organic Chemical VaporD印osition)法依次形 成晶體層。下面，在m面GaN基板10之上形成AluGavInwN層22。作為AluGavInwN層22，例如 形成厚度3 μ m的AlGaN。在形成GaN的情況下，在m面GaN基板10之上，通過在1100°C下 提供 TMG (Ga (CH3) 3)、TMA (Al (CH3) 3)以及 NH3 來堆積 GaN 層。下面，在AluGavInwN層22之上形成活性層24。在該例中，活性層24具有交替層疊 厚度9nm的Gaa9Ina ^阱層和厚度9nm的GaN障礙層而構(gòu)成的厚度81nm的GalnN/GaN多重 量子阱(MQW)構(gòu)造。在形成Gaa9InaiN阱層時(shí)，為了進(jìn)行In的取入，優(yōu)選使生長溫度下降至 800 "C。下面，在活性層24之上，堆積例如厚度30nm的不摻雜GaN層。接著，在不摻雜 GaN層之上，形成AldGaeN層26。作為AldGaeN層26，例如通過提供Cp2Mg (環(huán)戊二烯鎂 cyclopentadienyl magnesium)作為 TMG、NH3、TMA、TMI 以及 ρ 型雜質(zhì)，從而形成厚度 70nm 的 p-Al0.14Ga0.86N。下面，在AldGaeN層26之上堆積例如厚度0.5μπι的p-GaN接觸層。在形成p_GaN 接觸層時(shí)，提供Cp2Mg作為ρ型雜質(zhì)。之后，通過進(jìn)行氯類干蝕刻(dry etching)，去除ρ-GaN接觸層、AldGaeN層26、不 摻雜GaN層以及活性層24的一部分，從而形成凹部42，露出AlxGayInzN層22的η型電極 形成區(qū)域。接著，在位于凹部42的底部的η型電極形成區(qū)域之上，形成Ti/Pt層作為η型 電極40。進(jìn)一步地，在p-GaN接觸層之上，形成Mg層32，進(jìn)一步在Mg層32上形成Pt層34。 由此，形成P型電極40。在本實(shí)施方式中，在Mg層32形成中采用在脈沖式蒸發(fā)原料金屬的 同時(shí)進(jìn)行蒸鍍的方法(脈沖蒸鍍法)。更具體地，對可以在真空中(例如5X I(T6Torr)中保 持的坩堝中的Mg金屬脈沖式地照射電子束，并脈沖式蒸發(fā)原料金屬。該原料金屬分子或原 子附著在P-GaN接觸層上，形成Mg層32。脈沖例如為脈沖寬度0. 5秒、反復(fù)1Hz。優(yōu)選脈 沖寬度為0.005秒以上5秒以下，脈沖頻率為0. IHz以上IOOHz以下。通過這種方法，形成 致密且良好品質(zhì)的膜作為Mg層32。Mg層致密的理由被認(rèn)為是由于，通過進(jìn)行脈沖式蒸鍍， 與p-GaN接觸層沖突的Mg原子或Mg原子群的運(yùn)動能量增加。即，通過電子束的照射，原料 Mg的一部分瞬間成為具有高能量的Mg原子，從而氣化或蒸發(fā)。然后，Mg原子到達(dá)p-GaN接 觸層。到達(dá)P-GaN接觸層的Mg原子引起遷移(migration)，形成原子級別致密且均勻的Mg 薄膜。通過1脈沖的電子束來形成1 20原子層程度的Mg薄膜。通過反復(fù)照射脈沖狀的 電子束，從而在P-GaN接觸層上層疊Mg薄膜，形成所希望的厚度的Mg層32。電子束優(yōu)選具 有能夠在Mg原子吸附后向Mg原子提供引起遷移的必要的運(yùn)動能量這樣的高峰值強(qiáng)度。此 外，優(yōu)選決定電子槍(electron gun)的驅(qū)動功率，以便電子束的每1脈沖，按照以20原子 層(大概5nm)以下的厚度來形成Mg薄膜。如果在電子束的每1脈沖所形成的Mg薄膜比 20原子層更厚，則難以得到致密且均勻的Mg薄膜。更優(yōu)選的堆積速度是電子束的每1脈沖 在5原子層以下。這是由于，如果Mg原子過多，則Mg原子在遷移中發(fā)生沖突，由此Mg原子 會失去所具有的運(yùn)動能量。一般，Mg是易于通過與水和空氣的接觸而被氧化的元素。在采用通常的蒸鍍方法 在支撐基板上形成的Mg薄膜被放置在大氣中的情況下，被會迅速氧化。其結(jié)果，Mg薄膜逐
20漸失去金屬光澤，最終變得支離破碎而從支撐體上剝落下來。相對于此，采用本實(shí)施方式的 形成方法(脈沖蒸鍍)制成的Mg層32在原子級別致密而均勻，具有像外延生長了那樣，原 子排列非常整齊的結(jié)構(gòu)。并且，被認(rèn)為是氧化原因的針孔(pinhole)幾乎不存在，難以被氧 化。即使在大氣中放置數(shù)月也能夠保持光潔的鏡面。此外，一般，Mg具有一旦超過其熔點(diǎn)就一下子氣化的性質(zhì)。由此，通過調(diào)整Mg薄膜 的堆積速度，而按照納米等級正確控制所形成的Mg薄膜的厚度是非常困難的。相對于此， 采用本實(shí)施方式的形成方法制成的Mg層32，通過適當(dāng)設(shè)定脈沖狀電子束的照射時(shí)間等，能 夠按照納米等級正確控制其厚度。另外，本實(shí)施方式的形成方法對于在Si基板或玻璃基板上形成Mg薄膜的情況也 是有效的。因此，本實(shí)施方式的形成方法不限于GaN，能夠在各種物質(zhì)上形成Mg薄膜。并 且，本實(shí)施方式的形成方法特別適用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的電極的形成。此外，本實(shí)施方式的形成 方法沒有必要對Mg蒸鍍時(shí)形成Mg薄膜的基板或支撐體進(jìn)行加熱。由此，在不能加熱、或難 以加熱的形狀的基板或支撐體上也能夠在室溫左右形成致密且均勻的Mg薄膜。此外，采用本實(shí)施方式的形成方法制成的Mg層32在600°C以上的溫度下進(jìn)行熱處 理也是穩(wěn)定的。另外，在本實(shí)施方式中，雖然采用了在脈沖式蒸發(fā)原料金屬(Mg金屬)的同時(shí)進(jìn)行 蒸鍍的方法，但是只要能夠形成Mg層32，也能夠采用其它方法。作為形成致密而優(yōu)質(zhì)的Mg 層的其他方法，例如，能夠采用熱CVD法或分子束外延(MBE)等。另外，之后，也可以采用激光剝離(laser liffoff)、蝕刻、研磨等方法去除基板 ^、六丨力 ^…層22的一部分。這種情況下，可以僅去除基板10，也可以有選擇地去除基板 10及AluGavInwN層22的一部分。當(dāng)然，也可以殘留下來不去除基板10、AluGavInwN層22。 采用以上工序，形成本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100。在本實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，如果在η型電極40和ρ型電極 30之間施加電壓，則從ρ型電極30向活性層24注入空穴，從η型電極40向活性層24注入 電子，產(chǎn)生例如450nm波長的發(fā)光。這里，在圖17(a)中，示出采用了在m面GaN上由Mg/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極 管的電流-電壓特性。為了比較，發(fā)光二極管的氮化物類半導(dǎo)體的構(gòu)造是相同的，示出采用 了由Pd/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的特性以及采用了在c面GaN上由Mg/Pt層構(gòu)成的 電極的發(fā)光二極管的特性。這3種發(fā)光二極管中的電極的構(gòu)成及熱處理?xiàng)l件如以下表4所不。表4
權(quán)利要求
一種氮化物類半導(dǎo)體元件，具備氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有表面為m面的p型半導(dǎo)體區(qū)域；和電極，其設(shè)置在所述p型半導(dǎo)體區(qū)域上，所述p型半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN半導(dǎo)體形成，其中，x+y+z＝1，x≥0，y≥0，z≥0，所述電極包括與所述p型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面相接觸的Mg層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述電極包括所述Mg層；和在所述Mg層之上形成的金屬層，所述金屬層由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金屬形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中，在所述Mg層和所述金屬層之間存在合金層，該合金層包含從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的 組中選擇的至少1種金屬和Mg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述電極包括所述Mg層；和在所述Mg層之上形成的合金層，所述合金層由合金構(gòu)成，該合金包含從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金 屬和Mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Mg層由存在于所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上的膜構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中，所述Mg層由以島狀存在于所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上的多個(gè)Mg構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中，所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有包括AlaInbGaeN層的活性層，所述活性層發(fā)光，其中，a+b+c =1，a >0，b >0，c > 0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Mg層的厚度為2nm以上45nm以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Mg層的厚度為2nm以上15nm以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Mg層的厚度為所述金屬層的厚度以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Mg層中的Ga濃度比所述Mg層中的氮濃度高。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述Ga濃度是所述氮濃度的10倍以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 具有支撐所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的半導(dǎo)體基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述P型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。
15.一種光源，具備氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件；和波長變換部，其包含對從所述氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件放射出的光的波長進(jìn)行變換的熒光物質(zhì)，所述氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件具備氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有表面為m面的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域；和 電極，其設(shè)置在所述P型半導(dǎo)體區(qū)域上，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN半導(dǎo)體構(gòu)成，其中，x+y+z = l,x ^ 0,y ^ 0,z ^ 0, 所述電極包括與所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面相接觸的Mg層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中， 所述P型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。
17.一種氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，包括 工序(a)，準(zhǔn)備基板；工序(b)，在所述基板上形成氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，所述氮化物類半導(dǎo)體層疊構(gòu)造 具有表面為m面、且由AlxInyGazN半導(dǎo)體構(gòu)成的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域，其中，x+y+z = 1，χ彡0， y彡0，ζ彡0 ；和工序(c)，在所述半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上形成電極， 所述工序(c)包括在所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上形成Mg層的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，所述工序(c)包括在形成所述Mg層之后形成金屬層的工序，其中，所述金屬層由從Pt、 Mo以及Pd所構(gòu)成的組中選擇的至少1種金屬構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述工序(c)中，在形成所述金屬層之后，執(zhí)行對所述Mg層進(jìn)行加熱處理的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述加熱處理在500°C以上700°C以下的溫度下執(zhí)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述加熱處理在550°C以上650°C以下的溫度下執(zhí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求17 21中任一項(xiàng)所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 形成所述Mg層的工序執(zhí)行通過以脈沖方式照射電子束，從而在所述ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面之上蒸鍍Mg。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 設(shè)所述加熱處理后的所述Mg層的厚度為2nm以上45nm以下。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中，在所述工序(b)中，執(zhí)行形成AlxInyGazN半導(dǎo)體層的工序，其中，x+y+z = 1，χ彡0， y彡0，ζ彡0。
25.根據(jù)權(quán)利要求17 24中任一項(xiàng)所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 包括在執(zhí)行所述工序(b)之后，去除所述基板的工序。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述Mg層中的Ga濃度比所述Mg層中的氮濃度高。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述Ga濃度是所述氮濃度的10倍以上。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其中，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域是GaN。
29.一種半導(dǎo)體設(shè)備的電極用Mg薄膜的形成方法，通過對Mg照射脈沖狀的電子束，從而使所述Mg蒸發(fā)，形成Mg薄膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體設(shè)備的電極用Mg薄膜的形成方法，其中， 在不對形成所述Mg薄膜的支撐體進(jìn)行加熱的情況下形成所述Mg薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物類半導(dǎo)體元件及其制造方法。氮化物類半導(dǎo)體發(fā)光元件(100)具備以m面(12)作為表面的GaN類基板(10)、在GaN類基板(10)的m面(12)之上形成的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造(20)、和在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造(20)之上形成的電極(30)。電極(30)包括Mg層(32)，Mg層(32)與半導(dǎo)體層疊構(gòu)造(20)中的p型半導(dǎo)體區(qū)域的表面相接觸。
文檔編號H01L33/00GK101971364SQ20098010172
公開日2011年2月9日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者加藤亮, 大屋滿明, 山田篤志, 橫川俊哉 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社