[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

本申请涉及氮化物系半导体元件及其制造方法。

背景技术

具有作为V族元素的氮(N)的氮化物系半导体，由于其带隙的大小，有望视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)的研究盛行，蓝色发光二极管(LED)、绿色LED及以GaN系半导体为材料的半导体激光器也得到实用化(例如，参照专利文献1、2)。GaN系半导体所代表的氮化物系半导体(Al_xGa_yIn_zN(0≤x、0＜y、0≤z、x+y+z＝1))，具有纤维锌矿型结晶构造。图1模式化地表示GaN的单位晶格。在Al_xGa_yIn_zN(0≤x、0＜y、0≤z、x+y+z＝1)半导体的结晶中，图1所示的Ga的一部分能够置换为Al和/或In。

图2表示的是，为了以四指数表述(六方晶指数)表示纤维锌矿型结晶构造的面而一般所使用的4个基本向量a1、a2、a3、c。基本向量c沿[0001]方向延长，该方向称为“c轴”。与c轴垂直的面(plane)称为“c面”或“(0001)面”。还有，“c轴”和“c面”也有分别表述为“C轴”和“C面”的情况。

使用GaN系半导体制作半导体元件时，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，在c面，因为Ga的原子层与氮的原子层的位置在c轴方向稍微地错开，所以形成极化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也称为“极性面”。极化的结果是，在活性层的InGaN的量子阱中沿c轴方向发生压电电场。若这样的压电电场在活性层发生，则在载流子的量子限制斯塔克效应下，活性层内的电子和空穴的分布发生位置偏移，因此内量子效率降低。因此，如果是半导体激光器，则引起阈值电流的增大。如果是LED，则引起消耗功率的增大和发光效率的降低。另外，随着注入载流子密度的上升而发生压电电场的屏蔽，还会产生发光波长的变化。

因此，为了解决这些课题，而研究了使用在表面具有非极性面、例如与[10-10]方向垂直的被称为m面的(10-10)面的基板的情形。在此，表示密勒指数的附加在括号内的数字的左侧“-”意思是“横杠”。就m面而言，如图2所示，是与c轴(基本向量c)平行的面、且与c面正交。在m面，Ga原子与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。其结果是，如果在与m面垂直的方向上形成半导体层叠结构，则在活性层也不会发生压电电场，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)面的统称。还有，在本说明书中，所谓“X面生长”，意思是在与六方晶纤维锌矿构造的X面(X＝c、m)垂直的方向上发生外延生长。在X面生长中，有将X面称为“生长面”的情况。另外，有将通过X面生长而形成的半导体的层称为“X面半导体层”的情况。另外，有将具备生长面为X面的半导体层的氮化物系半导体元件简单地称为“X面半导体元件”的情况。

专利文献3、4涉及m面半导体元件的接触电阻的减小。在此引用专利文献3、4的公开内容的全部。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2001-308462号公报

【专利文献2】特开2003-332697号公报

【专利文献3】国际公开第2010/113405号

【专利文献4】国际公开第2010/052810号

发明内容

在现有的m面半导体元件中，接触电阻比c面半导体元件高的课题存在。

本发明的实施方式，能够提供生长面既是m面、又能够减小接触电阻的氮化物系半导体元件和制造方法。

在本发明的实施方式中，氮化物系半导体元件具备：生长面为m面的p型接触层、和在所述p型接触层的所述生长面上所设置的电极，其中，所述p型接触层具有26nm以上、60nm以下的厚度，且是含有该p型接触层的Mg浓度以上之浓度的氧的GaN系半导体层。