[发明专利]获得与非极性和半极性P-型(Al，Ga，In)N低电阻接触的技术

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于35U.S.C§119(e)要求在2009年11月3日由You-Da Lin、Arpan Chakraborty、Shuji Nakamura和Steven P.DenBaars提交的共同未决的且共同转让的美国临时专利申请系列号61/257,759的优先权，其名称为“获得与半极性P-型(Al，Ga，In)N低电阻接触的技术(TECHNIQUES FOR ACHIEVING LOW RESISTANCE CONTACTS TO SEMIPOLAR P-TYPE(AL，GA，IN)N)”，其律师卷号为30794.338-US-P1，该申请通过引用并入本文。

本申请涉及下列共同未决的且共同转让的美国专利申请：

在2010年11月3日，由Arpan Chakraborty、Hsun Chih Kuo、Shuji Nakamura和Steven P.DenBaars提交的，名称为“与P型氮化物半导体的接触(CONTACT TO P-TYPE NITRIDE SEMICONDUCTOR)”的美国临时申请序列号61/257,757，其律师卷号30794.336-US-P1(2010-266)；

该申请通过引用并入本文。

关于联邦资助的研究和开发的声明

本发明是由DARPA-VIGIL授予的资助号FA 8718-08-0005的政府支持进行的。政府在本发明中享有某些权利。

技术领域

本发明涉及获得与p型(Al，Ga，In)N低电阻接触的技术，特别是与非极性和半极性p型(Al，Ga，In)N低电阻接触的技术。

背景技术

(注：本申请参考大量不同的出版物，如在整个说明书中通过一个或更多个括号内的参考数字所指示的，例如，[x]。能够在以下标题为“参考文献”的部分发现依照这些参考数字排序的这些不同出版物的列表。这些出版物的每一篇都通过引用并入本文)

(Al，Ga，In)N光电子和电子器件(也称为“第三族氮化物”、“III氮化物”、“III-氮化物”或仅仅是“氮化物”器件)一般地在c-平面蓝宝石基底、SiC基底或者体(bulk)(Al，Ga，In)N基底上生长。在每个实例中，器件通常沿着它们的极性(0001)c轴方位——例如，c-平面方向——生长。

然而，由于强压电和自发极化的存在，基于传统的极性(Al，Ga，In)N的器件遭受不期望的量子限定斯塔克效应(QCSE)。例如，GaN和它的合金以六边形纤锌矿晶体(wurtzite crystal)结构是最稳定的，其中该结构是由两个(或三个)相当的基础平面轴描述的，所述基础平面轴相对于彼此旋转120°(a-轴)，所有基础平面轴都垂直于唯一的c轴。第三族原子，例如Ga和氮(N)原子沿着晶体的c轴占据交替的c-平面。在纤锌矿结构中包含的对称元素指示(Al，Ga，In)N器件沿着该c轴具有体自发极化(bulk spontaneous polarization)，且纤锌矿结构表现压电极化，其引起限制的载流子再结合效率，减少的振子强度(oscillator strength)，和红移发射。

消除(Al，Ga，In)N器件中的自发和压电极化效应的一种方法是在晶体的非极性平面上生长器件，所述非极性平面垂直于晶体的c平面。例如，对于GaN，这种平面包含相等数目的Ga和N原子，且都是电荷中和的。此外，随后的非极性层彼此都是晶体学等价的，因此沿着生长方向晶体不会被极化。GaN中对称等价的非极性平面的两个这种家族是统称为a-平面的{11-20}家族，和统称为m-平面的{1-100}家族。

减少或可能消除GaN光电子器件中极化效应的另一种方法是在晶体的半极性平面上生长器件。术语半极性平面可用于指具有两个非零h、i或k米勒指数、和非零1米勒指数的很多种类的平面。纤锌矿晶体结构中半极性平面的一些实例包括，但不限于，{10-12}、{20-21}、和{10-14}。晶体的极化向量既不位于这种平面内也不正交于这种平面，而是位于相对于平面表面法线倾斜的一些角度下。

对于在非极性和半极性(Al，Ga，In)N基底上生长的器件，传统的现有技术水平的p接触层通常用p⁺-GaN的薄层覆盖以便改善接触电阻。另一方面，传统的极性(c-平面)(Al，Ga，In)N器件通过预处理显示改进的电阻接触，所述预处理例如沸腾的王水(BAR)，BAR然后(NH₄)₂S，等等。例如，参见下面提出的并通过引用并入的参考文献[1-6]。