[发明专利]氮化物系半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物系半导体元件及其制造方法。本发明特别涉及从紫外到蓝色、绿色、橙色以及白色等整个可见范围的波长范围中的发光二极管、激光二极管等GaN系半导体发光元件。这种发光元件被期待应用于显示、照明以及光信息处理领域等。此外，本发明还涉及在氮化物系半导体元件中使用的电极的制造方法。

背景技术

具有氮(N)作为V族元素的氮化物半导体，根据其带隙的大小，被认为有希望作为短波长发光元件的材料。其中，氮化镓系化合物半导体(GaN系半导体：Al_xGa_yIn_zN(0≤x，y，z≤1，x+y+z＝1)的研究盛行，蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、以及将GaN系半导体作为材料的半导体激光器也被实用化。

GaN系半导体具有纤锌矿(wurtzite)型晶体构造。图1示意性地表示了GaN的单元晶格。在Al_xGa_yIn_zN(0≤x，y，z≤1，x+y+z＝1)半导体的晶体中，可将图1所示的Ga的一部分置换为Al以及/或者In。

图2示出了为了用四指数表示法(六方晶指数)来表示纤锌矿型晶体构造的面而普遍使用的4个基本向量a₁、a₂、a₃、c。基本向量c在[0001]方向延伸，该方向被称作“c轴”。与c轴垂直的面(plane)被称作“c面”或者“(0001)面”。另外，也存在将“c轴”以及“c面”分别表述为“C轴”以及“C面”的情况。

在利用GaN系半导体来制作半导体元件的情况下，使用c面基板即在表面具有(0001)面的基板作为使GaN系半导体晶体生长的基板。但是，因为在c面上Ga的原子层和氮的原子层的位置在c轴方向上稍微偏离，所以形成极化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也被称作“极性面”。极化的结果，在活性层的InGaN的量子阱中沿着c轴方向产生压电电场。若在活性层产生了这样的压电电场，则在活性层内的电子以及空穴的分布上产生位置偏差，因此根据载流子的量子限制斯塔克效应(Quantum Confined Stark Effect)，内部量子效率降低，若为半导体激光器，则引起阈值电流的增大，若为LED，则引起消耗功率的增大和发光效率的降低。此外，在注入载流子密度上升的同时，发生压电电场的屏蔽，并产生发光波长的变化。

因此，为了解决这些课题，研究了使用在表面具有非极性面、例如与[10-10]方向垂直的被称作m面的(10-10)面的基板(m面GaN系基板)。在此，在表示密勒指数的括号内的数字的左边附加的“-”代表“横线(Bar)”。如图2所示，m面是与c轴(基本向量c)平行的面，与c面正交。因为在m面上Ga原子和氮原子存在于同一原子面上，所以在与m面垂直的方向上不发生极化。其结果，只要在与m面垂直的方向上形成半导体层叠构造，则在活性层也不产生压电电场，因此能够解决上述课题。m面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面、(0-110)面的总称。

另外，在本说明书中，将在与六方晶纤锌矿构造的X面(X＝c、m)垂直的方向上产生外延生长表述为“X面生长”。在X面生长中，存在将X面称作“生长面”，将通过X面生长而形成的半导体的层称作“X面半导体层”的情况。

(在先技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP特开2001-308462号公报

专利文献2：JP特开2003-332697号公报

(发明的概要)

(发明要解决的课题)

如上所述，在m面基板上生长的GaN系半导体元件，与在c面基板上生长的GaN系半导体元件相比能够发挥显著的效果，但存在如下的问题。即，在m面基板上生长的GaN系半导体元件，比在c面基板上生长的GaN系半导体元件接触电阻高，这在使用在m面基板上生长的GaN系半导体元件上成为很大的技术障碍。

在这种状况中，本申请发明者为了解决在作为非极性面的m面上生长的GaN系半导体元件所具有的接触电阻高的课题，进行了潜心研究，结果发现了能够降低接触电阻的手段。

发明内容

本发明鉴于这样的问题点而作，其主要目的在于，提供一种能够降低在m面基板上进行了晶体生长的GaN系半导体元件中的接触电阻的构造以及制造方法。

(解决课题的手段)