[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。

背景技术

作为V族元素具有氮(N)的氮化物半导体由于其带隙的大小，因此期待将其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)的研究尤为盛行，蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、以及以GaN系半导体为材料的半导体激光器也已实用化。(例如，参照专利文献1、2)。GaN系半导体具有纤维锌矿型结晶构造。图1示意性表示GaN的单位晶格。在Al_xGa_yIn_zN(0≤x，y，z≤1、x+y+z＝1)半导体的结晶中，图1所示的Ga的一部分可被置换为Al及/或In。

图2表示为了以4指数表述(六方晶指数)来表现纤维锌矿型结晶构造的面而一般采用的四个基本向量a₁、a₂、a₃、c。基本向量c在“0001”方向上延伸，该方向被称为“c轴”。与c轴垂直的面(plane)被称为“c面”或“(0001)面”。此外，“c轴”及“c面”有时也分别记为“C轴”及“C面”。

在使用GaN系半导体来制作半导体元件时，作为使GaN系半导体结晶生长的基板，使用c面基板、即在表面具有(0001)面的基板。然而，由于在c面中Ga的原子层和氮的原子层的位置在c轴方向上略有偏离，因此形成极化(Electrical Polarization)。因而，“c面”也被称为“极性面”。极化的结果会在活性层的InGaN的量子阱中沿着c轴方向产生压电电场。当在活性层中产生这种的压电电场时，由于因载流子的量子限制斯塔克效应活性层内的电子及空穴的分布中出现位置偏离，因此内部量子效率下降。因而，如果是半导体激光器，则引起阈值电流的增大。如果是LED，则引起耗电的增大、发光效率的下降。此外，随着注入载流子密度的上升会引起压电电场的屏蔽，发光波长也发生变化。

因此，为了解决这些课题，正在研究使用在表面具有非极性面、例如与[10-10]方向垂直的被称为m面的(10-10)面的基板。在此，在表示密勒指数的括号内的数字左侧赋予的“-”是指“bar”。m面是图2所示那样与c轴(基本向量c)平行的面，与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，因此在与m面垂直的方向上不会发生极化。其结果如果在与m面垂直的方向上形成半导体叠层构造，由于在活性层中也不会产生压电电场，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。此外，在本说明书中，所谓“X面生长”是指：在与六方晶纤维锌矿构造的X面(X＝c、m)垂直的方向上进行外延生长。在X面生长中，有时将X面称为“生长面”。此外，有时将通过X面生长所形成的半导体的层称为“X面半导体层”。

【现有技术文献】

【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

发明内容

【发明要解决的课题】

如上述，尽管在m面基板上生长的GaN系半导体元件与在c面基板上生长而得到的元件相比具有显著的效果，但存在如下的问题。即，与在c面基板上生长的元件相比，在m面基板上生长的GaN系半导体元件的接触电阻较高，这在使用在m面基板上生长的GaN系半导体元件上会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面上生长而得到的GaN系半导体元件具有的接触电阻较高这一课题进行了深入研究，其结果发现了能够降低接触电阻的方法。

本发明是鉴于这一点而提出的，其主要目的在于提供一种能够降低在m面基板上进行结晶生长而得到的GaN系半导体元件中的接触电阻的构造及制造方法。

【用于解决课题的技术方案】