專利名稱：氮化物半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的氮化物半導(dǎo)體裝置來(lái)說(shuō)，在p型接觸層上形成p型 電極并進(jìn)行了熱處理之后，并且，在p型電極上形成焊盤(pán)電極來(lái)進(jìn)行制
造(例如，參照專利文獻(xiàn)1、 2)。
專利文獻(xiàn)1:特許第3427732號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:特許第3765246號(hào)公報(bào)
如上所述，形成p電極之后，當(dāng)在含有氧的環(huán)境中進(jìn)行熱處理時(shí)， p電極被氧化，從而形成氧化膜。當(dāng)在這樣的p電極上形成焊盤(pán)電極時(shí)， 以在p電極上形成有作為絕緣物的氧化膜的狀態(tài)下形成焊盤(pán)電極，因此， 由于氧化膜，導(dǎo)致p電極與形成在其上部的焊盤(pán)電極的接觸不良。
由于該p電極與焊盤(pán)電極的接觸不良，電極間的電阻成分增大，例 如，在氮化物半導(dǎo)體裝置為激光二極管時(shí)，產(chǎn)生用于使激光二極管進(jìn)行 工作的工作電壓的增加、以及工作時(shí)的發(fā)熱所引起的電特性的偏差。其 結(jié)果是，產(chǎn)生如下問(wèn)題能夠在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定地得到工作輸出 是困難的。此外，上述電阻成分也為成品率下降的因素。
因此，希望使p電極和焊盤(pán)電極的連接性提高并且降低對(duì)器件特性 的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上碟的問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供具有在電 極間不產(chǎn)生電阻成分的p電極的氮化物半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備由氮化物半導(dǎo)體構(gòu) 成的p型接觸層；p電極，由在上迷p型接觸層上依次形成的第一釔(Pd) 膜和鉭(Ta)膜、以及在上述Ta膜上部的整個(gè)面上形成的第二Pd膜構(gòu) 成；焊盤(pán)電極，形成在上迷p電極上，構(gòu)成上述p電極的第二 Pd膜的 膜厚為50nm以上且150nm以下。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，具備p電極 形成工序，在由氮化物半專體構(gòu)成的p型接觸層上，依次形成第一4巴(Pd ) 膜及鉭(Ta)膜，在上述Ta膜上部的整個(gè)面上形成第二Pd膜，作為防 止上述Ta膜氧化的防氧化膜，由此，形成由上述第一Pd膜、上述Ta 膜及上述第二Pd膜構(gòu)成的p電極；熱處理工序，對(duì)所形成的上迷p電 極進(jìn)行熱處理，在上述p電極形成工序中，將上述第二Pd膜形成為50nm 以上且150nm以下的膜厚。
根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體裝置，能夠防止p電極和焊盤(pán)電極的接 觸不良，能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻的p電極。因此，與上述現(xiàn)有的技術(shù)相比，能 夠降低氮化物半導(dǎo)體裝置的工作電壓，也能夠使工作時(shí)的發(fā)熱減少，所 以，能夠以高輸出進(jìn)行穩(wěn)定的工作。
根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠防止p電極和焊 盤(pán)電極的接觸不良，能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻的p電極。因此，與上述現(xiàn)有的技 術(shù)相比，能夠降低氮化物半導(dǎo)休裝置的工作電壓，也能夠使工作時(shí)的發(fā) 熱減少，所以，可得到能夠以高輸出,進(jìn)行穩(wěn)定的工作的氮化物半導(dǎo)體裝 置。


圖1是表示作為本發(fā)明的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示作為本發(fā)明的 制造方法的剖面圖。
圖3是表示作為本發(fā)明的 制造方法的剖面圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的 制造方法的剖面圖。
圖5是表示作為本發(fā)明的 制造方法的剖面圖。
圖6是表示作為本發(fā)明的 制造方法的剖面圖。
圖7是表示不形成作為防氧化膜的第二Pd膜15進(jìn)行熱處理時(shí)的氮 化物半導(dǎo)體裝置IO的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的圖8是表示不形成第二Pd膜15時(shí)的p電極12及焊盤(pán)電極16間的
電壓電流特性的圖表。
圖9是表示形成了第APd膜15時(shí)的p電極12及焊盤(pán)電極16間的
電壓電流特性的圖表。
圖IO是表示熱處理前的p電極12的分布圖(profile)的圖表。
圖U是表示熱處理后的P電極12的分布圖的圖表。
圖12是表示p電極形成后的熱處理溫度、p型接觸層11及p電極
12間的接觸電阻的關(guān)系的圖表。
圖13是表示熱處理溫度、構(gòu)成p電極12的Ta膜14中的Ta/0比
的關(guān)系的圖表。
圖M是表示熱處理時(shí)的環(huán)境中的氧濃度、p型接觸層11及p電極 12間的接觸電阻的關(guān)系的圖表。
圖15是表示熱處理溫度、p型接觸層11及p電極12間的接觸電阻 的關(guān)系的圖表。
圖16是表示發(fā)光氮^物半導(dǎo)體裝置30的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的 結(jié)構(gòu)的剖面圖。氮化物半導(dǎo)體裝置10是使用作為氮化物半導(dǎo)體襯底的 氮化鎵(GaN)襯底形成的。
在氮化物半導(dǎo)體裝置10中，在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層 11上形成p電極12。 p電極12由第一鈀(Pd)膜13、鉭(Ta)膜14、 以及作為防止Ta膜14氧化的防氧化膜的第二Pd膜15構(gòu)成。在p型接 觸層1上依次形成第一Pd膜13以及Ta膜14,并且，在Ta膜14上部 的整個(gè)面上形成第二Pd膜15。作為p型接觸層ll,使用p型的AlxGa,.xN ((Kx")。
構(gòu)成p電極12的第一Pd膜U以及Ta膜14的膜厚分別是10nm~ 100nm左右即可。為了得到與p型接觸層11的歐姆特性，需要第一Pd 膜13，為了抑制后述的熱處理時(shí)的第一Pd膜13的凝集以及促進(jìn)歐姆特 性反應(yīng)，需要Ta膜14。例如，第一 Pd膜13的膜厚為55nm左右，Ta 膜14的膜厚為15nm左右。作為防氧化膜的第二Pd膜15的膜厚后述。
在氮化物半導(dǎo)體裝置10中，在作為防氧化膜的第二 Pd膜15上形成焊盤(pán)電極16。作為焊盤(pán)電極16的材料，優(yōu)選是含有鈦(Ti)的材料。 作為本實(shí)施方式的焊盤(pán)電極16的具體的材料，例如，列舉出Ti、 Ta、 金(Au)、鉬(Mo)。對(duì)于烊盤(pán)電極16的具體的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，是在p電 極12上依次形成有Ti膜17、 Ta膜18、另 一個(gè)Ti膜19以及Au膜20 而成的Ti/Ta/Ti/Au的四層結(jié)構(gòu)。焊盤(pán)電極16也可以是在p電極12上依 次形成有Ti膜、Mo膜、另一個(gè)Ti膜以及Au膜而成的Ti/Mo/Ti/Au的 四層結(jié)構(gòu)。
其次，對(duì)作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造 方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2~圖6是表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的氮化物 半導(dǎo)體裝置IO的制造方法的剖面圖。首先，如圖2-圖4所示，在p型 接觸層11上，利用提升(liftoff)法選擇性地形成p電極12的材料(以 下，有時(shí)稱為"p電極材料")。具體地說(shuō)，首先，如圖2所示，在p型 接觸層11上形成用于選擇性地形成p電極材料的掩模25。在上述p型 接觸層11上的除了形成p電極12的部分(以下，有時(shí)稱為"p電極形成 部分")的剩余部分形成掩模25。掩模25例如由抗蝕劑形成。
在形成掩模25之后，如圖3所示，使用電子束(Electron Beam;簡(jiǎn) 稱EB)蒸鍍法或?yàn)R射法等，.在p型接觸層11上的未被掩模25覆蓋的 部分即p電極形成部分以及掩模25上，依次堆積形成構(gòu)成p電極12的 第一Pd膜13、 Ta膜14以及作為防氧化膜的第二Pd膜15。
堆積第一Pd膜13、 Ta膜14以及第二Pd膜15之后，如圖4所示， 除去掩模25,由此，除去掩模25和不需要的部分即p電極形成部分以 外的部分的p電極材料。由此，能夠在p型接觸層11上選擇性地形成p 電極材料。在p型接觸層11上依次形成第一Pd膜13以及Ta膜14,在 Ta膜14上部的整個(gè)面上形成作為防氧化膜的第二 Pd膜15,由此，形 成由第一Pd膜13 、 Ta膜14以及第二Pd膜15構(gòu)成的p電極12的工 序，相當(dāng)于p電極形成工序。
這樣，在形成p電極12之后，在熱處理工序中對(duì)p電極12進(jìn)行熱 處理。為了得到所希望的接觸電阻，需要這樣形成p電極12后進(jìn)行熱 處理。在熱處理工序中，優(yōu)選在含有氧原子的氣體的環(huán)境下對(duì)p電極12 進(jìn)行熱處理。含有氧原子的氣體是含有例如氧氣(02)、臭氧(03)、 一氧化氮(NO) 、 二氧化氮(N02)、 一氧化碳(CO) 、 二氧化碳(C02) 以及水蒸氣(H20)中的至少一種的氣體即可，也可以是空氣。作為熱處理溫度，根據(jù)p電極12的材料以及結(jié)構(gòu)等，使用最優(yōu)的溫度。
當(dāng)在如上所述的含有氧原子的氣體的環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，在第二 Pd膜15上形成了 Pd氧化膜26,但是，構(gòu)成p電極12的Ta膜14上部 的整個(gè)面被第二Pd膜15覆蓋，所以，構(gòu)成p電極12的Ta膜14的氧 化被抑制。即，在構(gòu)成p電極12的Ta膜14上部的整個(gè)面上形成作為 防氧化膜的第二Pd膜15,由此，抑制構(gòu)成p電極12的Ta膜14被氧化， 即使在熱處理后，也能夠在p電極12上形成表現(xiàn)出良好電特性的焊盤(pán) 電極16。
在熱處理之后，在除去工序中，如圖5所示，除去在第二Pd膜15 的表面部形成的Pd氧化膜26。通過(guò)使用酸類的溶液實(shí)現(xiàn)Pd氧化膜26 的除去。具體地說(shuō)，在鹽酸溶液中浸泡IO分鐘左右，從而能夠除去Pd 氧化膜26。實(shí)施了鹽酸溶液的處理后的第二Pd膜15的表面部成為與熱 處理前相同的金屬光澤。對(duì)于Pd氧化膜26的除去來(lái)說(shuō)，可以在熱處理 之后進(jìn)行，也可以在用于形成后述的焊盤(pán)電極16的圖形形成之后進(jìn)行。 進(jìn)行熱處理之后除去Pd氧化膜26，這使氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造工 序的自由度變高，所以優(yōu)選。
在除去Pd氧化膜26時(shí)，可以利用使用了如上所述的鹽酸溶液的濕 法刻蝕的除去法，除此方法以外，也可以利用使用了四氟化碳(CF4) 以及四氯化碳(ecu)等卣化碳類的氣體的干法刻蝕的除去法。
在除去Pd氧化膜26之后，在焊盤(pán)電極形成工序中，如圖6所示， 在p電極12上，更具體地說(shuō)，在第二Pd膜15上形成用于引線接合等 的焊盤(pán)電極16。對(duì)于焊盤(pán)電極16來(lái)說(shuō)，例如是在p電極12上依次形成 有Ti膜17、 Ta膜18、另 一個(gè)Ti膜19以及Au膜20而成的Ti/Ta/Ti/Au 的四層結(jié)構(gòu)。焊盤(pán)電極16與p電極材料的形成相同地，能夠使用EB蒸 鍍法或?yàn)R射法形成。焊盤(pán)電極16的膜厚能夠根據(jù)焊盤(pán)電極形成后的處 理變更。
此外，在使用濺射法形成焊盤(pán)電極16的情況下，不需要另外設(shè)置 對(duì)在熱處理之后在第二Pd膜15的表面部形成的Pd氣化膜26進(jìn)行除去 的工序，能夠在形成焊盤(pán)電極16之前，利用反賊射(逆義八。:y夕)法除 去Pd氧化膜26。如上所述，制造出氮化物半導(dǎo)體裝置10。
其次，對(duì)p電極12以及焊舉電極16之間的電特性進(jìn)行說(shuō)明。圖7 是表示未形成作為防氧化膜的第二Pd膜15而進(jìn)行熱處理時(shí)的氮化物半導(dǎo)體裝置10的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖8是表示未形成第二Pd膜l5時(shí)的p 電極12以及焊盤(pán)電極16之間的電壓電流特性的圖表，圖9是表示本實(shí) 施方式、即形成了第二Pd膜15的情況下的p電極12以及焊盤(pán)電極16 之間的電壓電流特性的圖表。在圖8以及圖9中，橫軸表示電流，縱軸 表示電壓。
在含有氧原子的氣體的環(huán)境下對(duì)構(gòu)成p電極12的第一Pd膜13以 及Ta膜14進(jìn)行熱處理的情況下，由于該熱處理，Ta膜14被氧化，從 而形成Ta氧化膜27。對(duì)于此時(shí)的Ta膜14的氧化來(lái)說(shuō)，不僅在Ta膜 14的表面部，在Ta膜14的整體上都進(jìn)行。即，Ta膜14的全部被氧化， 如圖7所示，在第一Pd膜13上形成Ta氧化膜27，第一Pd膜13上部 的整個(gè)面被Ta氧化膜27覆蓋。
在該狀態(tài)下，在p電極12上，即，在Ta氧化膜27上形成焊盤(pán)電 極16，即使要在p電極12和焊盤(pán)電極16之間流過(guò)電流，由于因熱處理 所形成的Ta氧化膜27而成為高電阻，如圖8所示，不流過(guò)電流。即， 不能得到良好的電特性。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，在構(gòu)成p電才及12的Ta膜14上部的 整個(gè)面上形成作為防氧化膜的第二Pd膜15，由此，僅第二Pd膜15的 表面部被氧化，形成Pd氧化膜26。.
因此，不形成上述的Ta氧化膜27這樣的高電阻的膜，在除去形成 在第二Pd膜15的表面部的Pd氧化膜26之后，形成焊盤(pán)電極16,由此， 能夠?qū)崿F(xiàn)p電極12與焊盤(pán)電極16的低電阻的連接。由此，如圖9所示， 電壓電流特性表現(xiàn)為直線性(歐姆性)，能夠得到良好的電特性。
作為防氧化膜的第二Pd膜15的膜厚，優(yōu)選是如下的膜厚能夠防 止Ta膜14的氧化，并且，即使在除去第二Pd膜15的表面部被氧化而 形成的Pd氧化膜26之后，在Ta膜14上也殘留第二Pd膜15。若第二 Pd膜15的膜厚變厚，則針對(duì)與第二Pd膜15接觸的Ta膜14的保護(hù)效 果變大，但是，當(dāng)使第二Pd膜15的膜厚過(guò)厚時(shí)，在氮化物半導(dǎo)體裝置 的制造工序上、形狀加工等變得困難。因此，第二Pd膜15的膜厚的上 限由提升性、抗蝕劑耐性、熱下垂(熱夕、'^)等的制造工序上的制約來(lái) 決定。因此，對(duì)于第二 Pd膜15的膜厚來(lái)說(shuō)，具體地說(shuō)，優(yōu)選為50nm 以上且150nm以下。
當(dāng)?shù)诙d膜15的膜厚小.于50nm時(shí)，不能充分防止Ta膜14的氧化，不能實(shí)現(xiàn)p電極12和焊盤(pán)電極16的低電阻的連接。此外，第二Pd 膜15整體被氧化，成為Pd氧化膜26,因此，在除去Pd氧化膜26之后， 不能在Ta膜14上殘留第二Pd膜15，在除去Pd氧化膜26之后，Ta膜 14被氧化，不能實(shí)現(xiàn)p電極12與焊盤(pán)電極16的低電阻的連接。當(dāng)?shù)诙?Pd膜15的膜厚超過(guò)150nm時(shí)，將第二Pd膜15形成為所希望的形狀是 困難的，生產(chǎn)性下降。
圖IO是表示熱處理前的p電極12的分布圖(profile)的圖表。圖 11是表示熱處理后的p電極12的分布圖的圖表。圖11所示的圖表示出 在含有氧原子的氣體的環(huán)境下，在425。C下進(jìn)行熱處理的情況下的p電 極12的分布圖。圖10以及圖11所示的p電極12的分布圖是利用俄歇 電子分光法(Auger Electron Spectroscopy:簡(jiǎn)稱AES )，從p電極12 的第二Pd膜15向p型接觸層11進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。在圖10以及圖11 中，橫軸表示濺射時(shí)間(min)，縱軸表示原子濃度(％)。
從圖10以及圖11所示的圖表判定出，由于形成p電極12之后的 熱處理，構(gòu)成p電極12的Ta膜14中的氧原子濃度增加。此外，從圖 10以及圖11所示的圖表判定出，由于形成p電極12之后的熱處理，構(gòu) 成p電極12的第二Pd膜15的表面被氧化。此外，從圖ll所示的圖表 判定出，作為p電^L材料的Pd以及Ta并不由于p電才及12的熱處理而 全部混合，基本維持初始的三層結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)維持依次形成有第一Pd 膜13、 Ta膜14以及第二Pd膜15而成的Pd/Ta/Pd的三層結(jié)構(gòu)。
圖12是表示形成p電極12之后的熱處理溫度、p型接觸層11以及 p電極12之間的接觸電阻的關(guān)系的圖表。在圖12中，橫軸表示瞬時(shí)熱 退火(Rapid Thermal A叫eal;簡(jiǎn)稱RTA)的熱處理溫度(°C ),縱軸 表示接觸電阻(相對(duì)值；簡(jiǎn)稱A.U)。在圖12中，以記號(hào)"A，，表示第二 Pd膜15的膜厚為50nm的情況，以記號(hào)"口"表示第二 Pd膜15的膜厚為 75nm的情況，以記號(hào)"o"表示第二 Pd膜15的膜厚為100nm的情況，以 記號(hào)"O，，表示第二Pd膜15的膜厚為125nm的情況。
從圖12所示的圖表判定出，作為p型接觸層11以及p電極12間 的接觸電阻，為了得到比較低電阻的接觸電阻，優(yōu)選在熱處理溫度為 40(TC以上且500。C以下的范圍內(nèi)對(duì)p電才及12進(jìn)行熱處理。此外，從圖 12所示的圖表判定出，更加優(yōu)選在40(TC以上且500。C以下的范圍內(nèi)的 電阻變化較小的范圍、具體地說(shuō)在425°C以上且475°C以下的范圍內(nèi)對(duì)p電極12進(jìn)行熱處理。
圖13是表示熱處理溫度、枸成p電極12的Ta膜14中的Ta/O比 的關(guān)系的圖表。在圖13中，橫軸表示熱處理溫度(。C),縱軸表示Ta/0 比。圖13所示的Ta/0比的值是根據(jù)俄歇電子分光法(AES)的測(cè)定結(jié) 果算出的值。在圖13中，以記號(hào)"O，，表示第二 Pd膜15的膜厚為0nm 的情況、即沒(méi)有第二Pd膜15的情況，以記號(hào)"口，，表示第二 Pd膜15的 膜厚為15nm的情況，以記號(hào)"A"表示第二 Pd膜15的膜厚為50nm的 情況，以記號(hào)"o"表示第二 Pd膜15的膜厚為100nm的情況。
從圖13所示的圖表判定出，當(dāng)考慮構(gòu)成p電極12的Ta膜14中的 Ta的氧化時(shí)，更加優(yōu)選在熱處理溫度為400。C以上且475。C以下的范圍 內(nèi)對(duì)p電極12進(jìn)行熱處理。
從以上的圖12以及圖13的結(jié)果判定出，優(yōu)選范圍中的作為共同的 范圍的425。C以上且475'C以下，作為對(duì)p電極12進(jìn)行熱處理時(shí)的熱處 理溫度的范圍是適當(dāng)?shù)摹?br> 圖14是表示熱處理時(shí)的環(huán)境中的氧濃度、p型接觸層11以及p電 極12間的接觸電阻的關(guān)系的圖表。圖15是表示熱處理溫度、p型接觸 層11以及p電極12間的接觸電阻的關(guān)系的圖表。在圖14中，橫軸表 示熱處理時(shí)的環(huán)境下的氧濃度(％)，縱軸表示接觸電阻(相對(duì)值；簡(jiǎn)
稱A.U)。此外，在圖15中，橫軸表示熱處理溫度rc)，縱軸表示接
觸電阻(相對(duì)值；簡(jiǎn)稱A.U)。在圖15中，以記號(hào)"A，，表示在氮?dú)獾沫h(huán) 境下進(jìn)行p電極12的熱處理的情況，以記號(hào)"O，，表示在含有氮?dú)庖约把?氣的氣體的環(huán)境下進(jìn)行p電極12的熱處理的情況。
從圖15所示的圖表判定出，在含有氧氣的氣體環(huán)境下進(jìn)行p電極 12的熱處理的情況與在氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行p電極12的熱處理的情況不 同，由于環(huán)境中含有氧氣而導(dǎo)致p型接觸層11以及p電極12間的接觸 電阻減少。但是，從圖14所示的圖表判定出，環(huán)境中的氧濃度過(guò)高， 接觸電阻也會(huì)增加。此外，若在相同熱處理溫度下進(jìn)行比較，則氧濃度 較低的一方抑制構(gòu)成p電極12的-Ta膜14的氧化的效果顯著。因此， 進(jìn)行熱處理時(shí)的環(huán)境中的氧濃度優(yōu)選為10 %以上且5 0 %以下。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10, p電極12由 第一 Pd膜13、 Ta膜14以及作為防止Ta膜14氧化的防氧化膜的第二 Pd膜15構(gòu)成，形成在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層11上。在p電極12上形成焊盤(pán)電極.16。，第二Pd膜15的膜厚為50nm以上且150nm 以下，作為防止Ta膜14氧化的防氧化膜，形成在Ta膜14上部的整個(gè) 面上。利用該防氧化膜即第二Pd膜15,能夠防止Ta膜14被氧化。
由此，能夠抑制在p電極12與焊盤(pán)電極16之間產(chǎn)生的電阻成分， 因此，能夠防止p電極12和焊盤(pán)電極16的接觸不良，能夠?qū)崿F(xiàn)^f氐電阻 的p電極12。因此，與上述現(xiàn)有的技術(shù)相比，能夠降低氮化物半導(dǎo)體裝 置10的工作電壓，能夠使工作時(shí)的發(fā)熱減少，因此能夠以高輸出進(jìn)行 穩(wěn)定的工作。
此外，根椐本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10，如上述的圖10以 及圖ll所示，在p電極12中，在Ta膜14中，氧原子以濃度分布具有 峰值的方式分布。由此，能夠抑制p電極12和焊盤(pán)電極16之間產(chǎn)生的 電阻成分，因此能夠防止p電極12和焊盤(pán)電極16的接觸不良，能夠更 加可靠地實(shí)現(xiàn)〗氐電阻的p電極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10，焊盤(pán)電極16含有 Ti膜而構(gòu)成，該Ti聘與構(gòu)成p電極12的第二Pd膜15接觸地形成。由 此，能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸不良，因此，能夠更加可 靠地實(shí)現(xiàn)低電阻的p電極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10,焊盤(pán)電極16是 Ti/Ta/Ti/Au的四層結(jié)構(gòu)。由此，能夠更加可靠地防止p電極12與焊盤(pán) 電極16的接觸不良，所以能夠更加可靠地實(shí)現(xiàn)低電阻的p電極12。焊 盤(pán)電極16也可以是Ti/Mo/Ti/Au的四層結(jié)構(gòu)。利用這樣的四層結(jié)構(gòu)，也 可以得到與Ti/Ta/Ti/Au的四層結(jié)構(gòu)時(shí)相同的效杲。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在p 電極形成工序中，在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層11上依次形成 第一Pd膜13以及Ta膜14,并且，在Ta膜14上部的整個(gè)面上以50nm 以上且150nm以下的膜厚形成第二Pd膜15,作為T(mén)a膜14的防氣化膜， 從而形成由第一 Pd膜13、Ta膜14以及第二 Pd膜15構(gòu)成的p電極12。 在熱處理工序中，對(duì)該p電極12進(jìn)行熱處理。
在p電極12中，在Ta膜14上部的整個(gè)面上以50nm以上且150nm 以下的膜厚形成作為防氧化膜的第二Pd膜15,因此，在熱處理工序中 對(duì)p電極12進(jìn)行熱處理時(shí)，能夠防止Ta膜14被氧化。由此，能夠抑 制p電極12和焊盤(pán)電極16之間所產(chǎn)生的電阻成分，因此，能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸不良，能夠穩(wěn)定地形成低電阻的p電極12。 因此，與上述現(xiàn)有的技術(shù)相比較，能夠降低氮化物半導(dǎo)體裝置10的工 作電壓，也能夠使工作時(shí)的發(fā)熱減少，因此，可得到能夠以高輸出進(jìn)行 穩(wěn)定的工作的氮化物半導(dǎo)體裝置10。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在熱 處理工序中，在400。C以上且50(TC以下的范圍的熱處理溫度下、更優(yōu) 選在425°C以上且475'C以下的范圍的熱處理溫度下對(duì)p電極12進(jìn)行熱 處理。由此，如上述的圖12以及圖13所示，能夠抑制p電極12與焊 盤(pán)電極16之間所產(chǎn)生的電阻成分，因此能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極 16的接觸不良，能夠更可靠地實(shí)現(xiàn)低電阻的p電極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在氧 濃度為10%以上且50%以下的環(huán)境下對(duì)p電極12進(jìn)行熱處理。由此， 如上述的圖14以及圖15所示，能夠抑制在p電極12與焊盤(pán)電極16之 間所產(chǎn)生的電阻成分，因此，能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸 不良，能夠更加可靠地實(shí)現(xiàn)具有低電阻的接觸電阻的p電極12。
對(duì)于熱處理工序來(lái)說(shuō)，如本實(shí)施方式所示，可以在將作為防氧化膜 的第二 Pd膜15形成在Ta膜14上之后進(jìn)行，也可以在將焊盤(pán)電極16 形成在第二 Pd膜15上的焊盤(pán)電極形成工序之后進(jìn)行。在形成第二 Pd 膜15之后進(jìn)行由熱處理工序所導(dǎo)致的p電極12的熱處理，由此，能夠 抑制構(gòu)成p電極12的Ta膜14的氧化，并且能夠謀求接觸電阻的降低。 此外，在焊盤(pán)電極形成工序之后進(jìn)行由熱處理工序所導(dǎo)致的p電極12 的熱處理，由此，能夠抑制構(gòu)成p電極12的Ta膜14的氧化，并且能 夠謀求p電極12與焊盤(pán)電極16的緊密接觸性的提高。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在p 電極形成工序中，控制環(huán)境中的氧濃度，進(jìn)行上迷第一Pd膜13、上述 Ta膜14以及上述第二Pd膜15中的至少一種的成膜。由此，能夠調(diào)整 p電極12中的氧原子的濃度分布，所以，能夠更加可靠地實(shí)現(xiàn)低電阻的 p電極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在熱 處理工序之后，在除去工序中，除去構(gòu)成p電極12的第二 Pd膜15的 表面部。由此，在第二Pd膜15上形成焊盤(pán)電極16的情況下，能夠防 止第二Pd膜15與焊盤(pán)電極16的接觸不良，能夠更可靠地防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸不良。因此，能夠更穩(wěn)定地形成低電阻的p電 極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在除 去工序之后，在焊盤(pán)電極形成工序中，在構(gòu)成p電極12的第二Pd膜15 上形成焊盤(pán)電極16。第二Pd膜15的表面部在熱處理工序之后在除去工 序中被除去，因此，在焊盤(pán)電極形成工序中，在新的表面部露出的第二 Pd膜15上形成焊盤(pán)電極16。由此，能夠防止第二Pd膜15與焊盤(pán)電極 16的接觸不良，能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸不良。因此， 能夠更穩(wěn)定地形成低電阻的P電極12。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的制造方法，在除 去工序中，利用刻蝕，除去第二Pd膜15的表面部。由此，能夠容易地 除去第二Pd膜15的表面部。
其次，對(duì)應(yīng)用了本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置10的發(fā)光氮化物 半導(dǎo)體裝置30進(jìn)行說(shuō)明。圖16是表示發(fā)光氮化物半導(dǎo)體裝置30的結(jié) 構(gòu)的剖面圖。發(fā)光氮化物半導(dǎo)體裝置30是使用作為氮化物半導(dǎo)體襯底 的n型氮化鎵(GaN )襯底31形成的。
在n型GaN襯底31上形成由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)。具體地 說(shuō)，在n型GaN襯底31上依次形成n型AlGaN覆蓋層32、 n型GaN 引導(dǎo)層33、活性層34、 p型GaN引導(dǎo)層35、 p型AlGaN覆蓋層36以及 p型GaN接觸層37。
由n型GaN襯底31以及這些層結(jié)構(gòu)形成激光二極管元件(氮化物 半導(dǎo)體元件)。在相當(dāng)于氮化物半導(dǎo)體裝置10的p型接觸層11的p型 GaN接觸層37上形成p電極12，在該p電極12上形成焊盤(pán)電極16。 利用刻蝕，將p型AlGaN覆蓋層36以及p型GaN接觸層37構(gòu)圖成預(yù) 定的形狀。p電極12由第一Pd膜13、 Ta膜14以及第二Pd膜15構(gòu)成。 在p型GaN接觸層37上依次形成第一Pd膜13、 Ta膜14以及第二Pd 膜15。第二Pd膜15是防氧化膜并且形成在Ta膜14上部的整個(gè)面上， 防止Ta膜14的氧化。此外，作為保護(hù)膜的SiOJ莫38,形成在p型AlGaN 覆蓋層36的表面部的一部分上。此外，在n型GaN襯底31的下部設(shè)置 作為金屬電極的n電極39。
根據(jù)發(fā)光氮化物半導(dǎo)體裝置30，以覆蓋構(gòu)成p電極12的Ta膜14 上部的整個(gè)面的方式，形成防止Ta膜14氧化的防氧化膜即第二 Pd膜15。由此，能夠抑制p電極12和焊盤(pán)電極16之間所產(chǎn)生的電阻成分， 所以，能夠防止p電極12與焊盤(pán)電極16的接觸不良，能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻 的p電極12。因此，與上述現(xiàn)有的技術(shù)相比較，能夠降低發(fā)光氮化物半 導(dǎo)體裝置30的工作電壓，能夠使工作對(duì)的發(fā)熱減少，所以，能夠以高 輸出進(jìn)行穩(wěn)定的動(dòng)作。
附圖標(biāo)記說(shuō)明IO是氮化物半導(dǎo)體裝置，ll是p型接觸層，12是 p電極，13是第一鈀(Pd)膜，14是鉭(Ta)膜，15是第二Pd膜，16 是焊盤(pán)電極，25是掩模，26是Pd氧化膜。
權(quán)利要求
1. 一種氮化物半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層；p電極，由在所述p型接觸層上依次形成的第一Pd膜和Ta膜、以及在所述Ta膜上部的整個(gè)面上形成的第二Pd膜構(gòu)成；形成在所述p電極上的焊盤(pán)電極，構(gòu)成所述p電極的第二Pd膜的膜厚為50nm以上且150nm以下。
2. 如權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述p電極含有氧原子，所述氧原子在構(gòu)成所述p電極的Ta膜中以濃度分布具有峰值的方 式分布。
3. 如權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述焊盤(pán)電極含有Ti膜而構(gòu)成，所述Ti膜與構(gòu)成所述p電極的所述第二Pd膜接觸地形成。
4. 如權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述焊盤(pán)電極是在所述p電極上依次形成所述Ti膜、Pd膜、另一個(gè)Ti膜以及Au膜而成的Ti/Ta/Ti/Au的四層結(jié)構(gòu)、或者在所述p電極 上依次形成所述Ti膜、Mo膜、另 一 個(gè)Ti膜以及Au膜而成的Ti/Mo/Ti/Au 的四層結(jié)構(gòu)。
5. —種氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具備p電極形成工序，在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層上依 次形成第一Pd膜以及Ta膜，在所迷Ta膜上部的整個(gè)面上形成第二 Pd 膜，作為防止所述Ta膜氧化的防氧化膜，由此，形成由所述第一Pd膜、 所述Ta膜以及所述第二Pd膜構(gòu)成的p電極；熱處理工序，對(duì)所形成的 所述p電才及進(jìn)4亍熱處理，在所述p電極形成工序中，將所述第二 Pd膜形成為50nm以上且 150nm以下的膜厚。
6. 如權(quán)利要求5的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述熱處理工序中，在熱處理溫度為40(TC以上且500。C以下的范圍對(duì)所述p電極進(jìn)行熱處理。
7. 如權(quán)利要求5的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所迷熱處理工序中，在氧濃度為10%以上且50%以下的環(huán)境下對(duì)所述p電極進(jìn)行熱處理。
8. 如權(quán)利要求5的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述p電極形成工序中，控制環(huán)堍中的氧濃度，進(jìn)行所迷第一Pd膜、所述Ta膜以及所述第二Pd膜中的至少一種的成膜。
9. 如權(quán)利要求5的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述熱處理工序之后，還具備除去所述第二 Pd膜的表面部的除去工序。
10. 如權(quán)利要求9的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述除去工序之后，還包括在所述第二 Pd膜上形成焊盤(pán)電極的焊盤(pán)電極形成工序。
11. 如權(quán)利要求9或者10的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征 在于，在所述除去工序中，利用刻蝕，除去所述第二Pd膜的表面部。
全文摘要
本發(fā)明提供具有在電極間不產(chǎn)生電阻成分的p電極的氮化物半導(dǎo)體裝置及其制造方法。p電極(12)由第一Pd膜(13)、Ta膜(14)以及第二Pd膜(15)構(gòu)成，并且，形成在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的p型接觸層(11)上。在第二Pd膜(15)上形成焊盤(pán)電極(16)。第二Pd膜(15)形成在構(gòu)成p電極(12)的Ta膜(14)上部的整個(gè)面上，起到防止Ta膜(14)氧化的防氧化膜的功能。能夠利用該第二Pd膜(15)防止Ta膜(14)被氧化，因此能夠抑制p電極(12)和焊盤(pán)電極(16)之間所產(chǎn)生的電阻成分。由此，能夠防止p電極(12)與焊盤(pán)電極(16)的接觸不良，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻的p電極(12)。
文檔編號(hào)H01L21/338GK101452899SQ20081017802
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者佐久間仁, 德田安紀(jì), 鹽澤勝臣, 臧本恭介, 金本恭三, 黑川博志 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社