[发明专利]氮化物类半导体元件以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体元件以及其制造方法。特别地，本发明涉及一种从紫外到蓝色、绿色、橙色以及白色等可见光域全体的波长域下的发光二极管、激光二极管等GaN类半导体发光元件。这种发光元件在向显示、照明以及光信息处理领域等的应用值得期待。另外，本发明还涉及一种在氮化物类半导体元件中使用的电极的制造方法。

背景技术

具有作为V族元素的氮(N)的氮化物半导体，因其带隙的大小而有望视作短波长发光元件的材料。其中，氮化镓类化合物半导体(GaN类半导体：Al_xGa_yIn_zN(x+y+z＝1，x≥0，y≥0，z≥0))的研究正盛行，且蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、以及以GaN类半导体为材料的半导体激光也正实用化。

GaN类半导体具有纤锌矿型晶体构造。图1示意地表示了GaN的晶胞。在Al_xGa_yIn_zN(x+y+z＝1，x≥0，y≥0，z≥0)的半导体晶体中，图1所示的Ga的一部分能够置换成Al以及/或者In。

图2表示为了用4个指标标记(六面晶指数)表现纤锌矿型晶体构造的面而一般使用的4个矢量a1、a2、a3、c。基本矢量c沿[0001]方向延伸，该方向称作“c轴”。与c轴垂直的面(plane)称作“c面”或者“(0001)面”。此外，“c轴”以及“c面”也有分别用“C轴”以及“C面”进行标记的情况。

在用GaN类半导体来制作半导体元件的情况下，作为使GaN类半导体晶体生长的基板，使用使c面即(0001面)为表面的基板。但是，由于在c面上Ga的原子层和氮的原子层的位置在c轴方向上仅偏离一点，故形成极化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也称作“极性面”。极化的结果是，在活性层的InGaN的量子阱方向，沿c轴方向产生压电电场。若在产生层而产生这样的压电电场，则因载流子的量子限制斯塔克效应(Quantum Confined Stark Effect)而使在活性层内的电子以及空穴的分布产生偏离，故内部量子效率降低。因此，若是半导体激光，则将会引起阈值电流的增大。若是LED，则将会引起功耗的增大或发光效率的降低。另外，与注入载流子的密度的上升一起，压电电场的筛分(screening)也发生，从而发光波长也产生变化。

为此，为了解决这些课题，研究使用在表面具有非极性面、例如与[10-10]方向垂直的、称作m面的(10-10)面的基板。在此，表示密勒指数的括号内的数字的左边所附的“-”表示“负号(bar)”。m面如图2所示，是与c轴(基本矢量c)平行的面，且与c面垂直。由于在m面，Ga原子和N原子存在于同一原子面状，故在与m面垂直的方向上不产生极化。其结果是，若在与m面垂直的方向上形成半导体层叠构造，则由于在活性层不产生压电电场，故能够解决上述课题。

m面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面、(0-110)面的统称。此外，在本说明书中，“X面生长”指的是在与六面晶纤锌矿型构造的X面(X＝c、m)垂直的方向上发生外延生长(Epitaxial Growth)。在X面生长中，有时将X面称作“生长面”。另外，有时将通过X面生长而形成的半导体的层称作“X面半导体层”。

专利文献1：JP特开平8-64871号公报

专利文献2：JP特开平11-40846号公报

专利文献3：JP特开2005-197631号公报

非专利文献1：Massalski，T.B.著“BINARY ALLOY PHASE DIAGRAMS”ASM International出版，1990

如上所述，使在m面基板上生长的GaN类半导体元件与使在c面基板上生长的GaN类半导体元件比较，能够发挥更显著的效果，但有以下这样的问题。即，使在m面基板上生长的GaN类半导体元件较之使在c面基板上生长的GaN类半导体元件，其接触电阻高，这在使用使在m面基板上生长的GaN类半导体元件的方面，成为大的技术障碍。

在此状况中，本申请的发明者为了解决使在非极性面即m面上生长的GaN类半导体元件具有的接触电阻高的课题而进行锐意研究，其结果是，发现了能够降低接触电阻的方法。

发明内容

本发明正是鉴于所提及的点而提出的，其主要目的在于，提供一种能够降低在m面基板上使晶体生长的GaN类半导体元件中的接触电阻的构造以及制造方法。