专利名称：氮化物半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及氮化物半导体装置及其制造方法。
背景技术：
在现有的半导体装置中，特别是，在被使用于激光二极管的制作的 氮化物半导体装置中，在很多情况下采用所谓的脊型结构，在脊侧壁形 成有绝缘膜的情况下，隔着该绝缘膜形成电极。但是，不能充分得到绝 缘膜和电极材料的粘合性，因此，存在产生绝缘膜上的电极的剥离、并 且引起半导体层和电极的剥离的可能性。此外，由于该电极的剥离，产 生用于使激光二极管进行动作的动作电压的增加或由动作时的发热所
引起的特性偏差(variation),,存在难以得到在规定的温度范围内稳定 的动作输出的问题。
对于上述的问题，例如，在专利文献1中示出如下方法在脊侧面 的绝缘膜和电极之间，形成由进行热处理后的铂族类金属等构成的粘合 层，从而得到电极的粘合性。此外，在专利文献2中示出如下方法在 脊侧面和电极之间，形成具有满足一定基准的密度或表面的粗糙度、并 且由氧化锆等构成保护膜。
专利文献l:特开2005-51137号公报
专利文献2:特开2007-134445号公报
但是，在专利文献l的方法中，由于绝缘膜和粘合层的材质大不相 同，因而存在如下问题:器件制作上的工艺复杂化，此外，影响器件的 光学性特性，成为成品率下降的原因。在专利文献2的方法中，也存在 器件制作上的工艺复杂化的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题点而提出的，其目的在于得到抑制工艺的 复杂化和成品率下降的不存在电极剥离的氮化物半导体装置。
本发明的氮化物半导体装置具备在表面具有脊的P型半导体层； 至少覆盖脊的侧面的绝缘膜；形成在绝缘膜的表面并且以硅为主要成分的粘合层；形成在脊的上表面以及粘合层的表面的电极。
根据本发明，作成在脊侧壁的绝缘膜的表面形成有粘合层的结构， 由此，能够抑制电极剥离，稳定地形成低电阻的电极，能够降低激光二 极管等半导体装置的动作电压。此外，由此也能够使动作时的发热减少， 能够以高输出进行稳定的动作。
此外，粘合层将硅作为主要成分,由此，能够避免绝缘膜和粘合层 的材质有很大不同，在制作工艺以及器件形状上没有大的变更，能够维 持特性不变，能够抑制脊i的电极的剥离，从而能够抑制工艺的复杂化 和成品率下降。
图1是表示本发明实施方式1的氮化物半导体装置的剖面图。
图2是表示本发明实施方式1的发光氮化物半导体装置的剖面图。 图3是表示本发明实施方式1的氮化物半导体装置的制造方法的剖 面图。
图4是表示本发明实施方式1的氮化物半导体装置的制造方法的剖 面图。
图5是表示本发明实施方式1的氮化物半导体装置的制造方法的剖 面图。 ，
图6是表示本发明实施方式1的氮化物半导体装置的制造方法的剖 面图。
图7是表示本发明实施方式2的氮化物半导体装置的剖面图。 图8是表示本发明实施方式2的Si02膜的硅组成的图。
具体实施例方式
以下，根据表示其实施方式的附图来具体地说明本发明。 实施方式1 (结构)
图1是表示本实施方式的氮化物半导体装置的主要部分的剖面图。 在由P型氮化物半导体构成的P型氮化物半导体层(P型半导体层)1 的上部表面形成脊2, 乂人脊2的侧面到与该侧面下部相连的P型氮化物 半导体层1的上表面，以覆盖的方式依次设置SiOJ莫(绝缘膜)3、由硅构成的Si粘合层(粘合层)4,并且，以覆盖脊2的上表面以及脊2 侧面的Si粘合层4表面的方式，设置P型电极(电极)5。
此外，图2是示出图1所示的氮化物半导体装置的整体的一例的发 光氮化物半导体装置的剖面图。从下层依次层叠n电极8、 n-GaN衬底 9、 n-AlGaN覆盖层10、 n-GaN引导层11、活性层12、 P-GaN引导层13、 P-AlGaN覆盖层14、 P-GaN接触层15。在P-AlGaN覆盖层14、 P-GaN 接触层15上形成脊2，从脊2的侧面到与该侧面下部相连的P-AlGaN 覆盖层14的上表面，依次设置Si02膜3、 Si粘合层4，并且，以覆盖脊 2的上表面以及脊2侧面的Si粘合层4表面的方式设置P电极5。 (制造方法)
其次，示出图1所示的本实施方式的氮化半导体装置的主要部分的 制造方法。图3~图6是表示制造方法的剖面图。
首先，在图3所示的P型氮化物半导体层1表面，使用转印技术形 成抗蚀剂图形(未图示)，将该抗蚀剂图形作为掩模材料，刻蚀P型氮 化物半导体层l，从而形成图4所示的脊2。用于形成脊2的刻蚀使用 干法蚀刻。在干法蚀刻中，能够使用ICP (高频感应耦合等离子体)或 RIE(反应性离子刻蚀)、ECR (电子回旋共振)等的刻蚀。作为此时的刻 蚀气体，使用氯(Cl)类的气体。刻蚀深度也根据器件的特性而改变， 但是，需要大致0.5pm左右。此外，在脊2的刻蚀中，不是抗蚀剂掩膜 而使用绝缘膜等材料，也能够进行同样的脊加工。
形成脊2后，如图5所示，从脊2的侧面到与该侧面下部相连的P 型氮化物半导体层1的上表面，将Si02膜3和Si粘合层4依次以此顺 序形成。
作为Si02膜3的形成法，能够使用蒸镀法、溅射法、CVD( Chemical Vapor Deposition:化学气相淀积)法等。根据器件的光学特性决定Si02 膜3的膜厚，因此，例如，需要200nm左右的膜厚。此外，在器件制作 上优选Si02 (氧化硅)，但是，是以Si3N4 (氮化硅)或SiON (氮氧化 硅)、其他绝缘膜满足光学特性的材料即可。
同样地，能够使用蒸镀法、賊射法、CVD法在该Si02膜3上也形 成在Si粘合层4。如果以与Si02膜3相同的方法进行成膜，则也能够以 一次的处理连续地形成，也能够使用其他方法形成。作为该Si粘合层4 的膜厚，是不影响器件特性并且能够提高粘合性的膜厚即可，例如，优选50nm以下。并且，作成25nm以下的膜厚，由此，能够不^l不影响 器件特性、而且在工艺上也没有影响的器件。
此外，该Si粘合层4是为了提高P型电极5和Si02膜3的粘合性 而使用的，因此，Si粘合层4的膜厚可以均匀地形成，也可以在得到粘 合性的范围内不均匀地形成。此外，Si粘合层4可以为单晶硅，也可以 为非晶硅。并且，若在工艺上允许，则形成Ti、 Al等的金属来代替硅， 也可以得到同样的效果。使用剥离法或刻蚀法选择性地进行除去，在从 脊2的侧面到与该侧面下部相连的P型氮化物半导体层1的上表面形成 这样成膜的Si02膜3和Si粘合层4。
形成Si02膜3、 Si粘合层4之后，如图6所示，以覆盖脊2上表面 以及脊2侧面的Si粘合层4表面的方式，形成P型电极5。
作为P型电极5的形成法，利用蒸镀法、溅射法等，对电极材料进 行成膜，利用剥离法等，选择性地形成在脊2上部和脊2侧面的Si粘合 层4表面。作为P型电极5的材料，是能够与P型氮化物半导体层1得 到欧姆特性的材料即可。例如，优选由含有钯(Pd)的材料构成，进一 步优选由含有钯(Pd)、钽(Ta)的材料构成。此外，作为该P型电极 材料的形成前处理，通过涂敷含有硅的涂敷系列的有机材料，从而可谋 求粘合性的提高。例如，若利用六曱基二硅胺烷(HMDS)这样的材料， 则能够选择性地在SiOJ莫3上形成，不使P型电极5的特性恶化地进一 步地提高粘合性。并且，形成P型电极5后，在含有氧的环境中进行热 处理，从而能够得到欧姆特性。 (效果)
根据本发明，在脊2侧面的Si02膜3上，隔着Si粘合层4形成P 型电极5，从而能够抑制电极剥离，并稳定地形成低电阻的电极，能够 降低半导体装置的动作电压。此外，由此也能够使动作时的发热减少， 能够以高输出进行稳定的动作。并且，可以避免绝缘膜和粘合层的材质 有很大不同，在制作工艺及器件形状上没有大的变更地维持特性不变， 能够抑制脊2上的电极的剥离，能够抑制工艺的复杂化或成品率的下降。
实施方式2 (结构)
图7是表示本实施方式的氮化物半导体装置的主要部分的剖面图。脊2,从脊2的侧面到与其侧面下部相连的P型氮化物半导体层1的上 表面设置Si02膜16。此外，以覆盖脊2的上表面以及脊2的侧面的Si02 膜16表面的方式，设置P型电极5。
此处，对Si02膜16的硅组成进行控制，使得在膜厚方向上不均匀。 图8是表示Si02膜16的组成的图。Si02膜16的硅组成以朝向SiOJ莫 16的表面侧变多的方式形成。 (制造方法)
其次，表示图7所示的氮化物半导体装置的制法。在形成有脊2的 半导体装置中，从脊2的侧面到与该侧面下部相连的P型氮化物半导体 层1的上表面形成Si02膜16，以覆盖脊2的上表面以及脊2侧面的Si02 膜16表面的方式设置P电极5。
作为Si02膜16的形成方法，例如，利用溅射法，将硅作为靶材， 使氩气与氧气的混合比从熟气比较多的状态变化到较少的状态，由此， 膜中的氧浓度改变，能够控制所成膜的膜中的组成。其他的脊2或P型 电极5的形成法等与实施方式1相同，因此省略此处的详细说明。 (效果)
根据本发明，Si02膜16的硅组成以朝向Si02膜16的表面侧变多的 方式形成，从而能够抑制电极剥离、稳定地形成低电阻的电极，能够降 低半导体装置的动作电压。此外，由此也能够使动作时的发热减少，能
够以高输出实现稳定的动作。
权利要求
1. 一种氮化物半导体装置，具备在表面具有脊的P型半导体层；至少覆盖所述脊的侧面的绝缘膜；形成在所述绝缘膜的表面并且以硅为主要成分的粘合层；在所述脊的上表面以及所述粘合层的表面形成的电极。
2. 如权利要求1的氮化物半导体装置，其中， 所述粘合层以单晶硅或非晶硅为主要成分。
3. 如权利要求1的氮化物半导体装置，其中， 所述粘合层以含有硅的有机材料为主要成分。
4. 如权利要求3的氮化物半导体装置，其中， 所述有机材料以六甲基二硅胺烷为主要成分。
5. —种氮化物半导体装置，具备 在表面具有脊的P型半导体层； 至少覆盖所述脊的侧面的绝缘膜；形成在所述绝缘膜的表面并且以钛或铝为主要成分的粘合层； 在所述脊的上表面以及所述粘合层的表面形成的电极。
6. 如权利要求1的氮化物半导体装置，其中， 所述粘合层的膜厚为50nm以下。
7. 如权利要求1的氮化物半导体装置，其中， 所述绝缘膜以氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅为主要成分。
8. —种氮化物半导体装置，具备 在表面具有脊的P型半导体层；至少覆盖所述脊的侧面、并且硅组成在膜厚方向上不均匀的硅氧化 膜构成的绝缘膜；在所述脊的上表面以及所述绝缘膜的表面形成的电极。
9. 如权利要求8的氮化物半导体装置，其中，所述绝缘膜的硅组成朝向所述绝缘膜的表面侧变多。
10. —种制造权利要求9的氮化物半导体装置的制造方法，具备如 下步骤利用溅射法，将硅作为靶材，使氩气和氧气的混合比从氧气比多的 状态变化到少的状态，形成所述绝缘膜。
11. 如权利要求1到权利要求9的任意一项的氮化物半导体装置, 其中，所述电极至少将钯作为主要成分。
12. 如权利要求1~权利要求9的任意一项的氮化物半导体装置， 其中，所述电极至少将钯、钽作为主要成分。
全文摘要
本发明涉及氮化物半导体装置及其制造方法。其目的在于在半导体装置、特别是在激光二极管的制作中使用的氮化物半导体装置中，抑制工艺的复杂化或成品率的下降、并抑制电极剥离。本发明的氮化物半导体装置具备在表面具有脊(2)的P型半导体层(1)；至少覆盖脊(2)侧面的SiO<sub>2</sub>膜(3)；形成在SiO<sub>2</sub>膜(3)的表面的将硅作为主要成分的粘合层(4)；形成在脊(2)的上表面以及粘合层(4)的表面上的P型电极(5)。
文档编号C23C14/04GK101442184SQ20081017337
公开日2009年5月27日 申请日期2008年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者佐久间仁, 大石敏之, 川崎和重, 盐泽胜臣, 金本恭三, 阿部真司, 黑川博志 申请人:三菱电机株式会社