(57)【要約】半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法が提供される。本組成物は、半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。ＴｉＡｌｘＮｙ材料はＴｉＡｌ３であり得る。本組成物は、ＴｉＡｌｘＮｙ材料がアルミニウム材料および半導体構造体との間にあるようにＴｉＡｌｘＮｙ材料の少なくとも一部と連続的であるアルミニウム材料を含むことができる。本方法は、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物をアニーリングすることを含む。【選択図】図１
2013528947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物であって、
前記半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含み、
前記半導体構造は少なくとも１つの半導体材料を含み、
ｘおよびｙが同時にゼロであることはなく、
ｙがゼロである時、ｘは１ではない、
組成物。
【請求項２】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料と前記半導体構造との間の連続性は、ｎ型ドープＧａＮ材料と少なくとも部分的な連続性を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料と前記半導体構造との間の連続性は、少なくとも１つの半導体材料と少なくとも部分的な連続性を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料と前記半導体構造との間の連続性は、非ドープ、ｎ型ドープ、またはｐ型ドープ可能な少なくとも１つの半導体材料との少なくとも部分的な連続性を含み、非ドープ、ｎ型ドープ、またはｐ型ドープされた半導体材料は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイアモンド、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｔ、ＩｎＰ、Ｃ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＡｓＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＡｌＡｓＮ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、およびＧａＩｎＡｓＳｂＰのうちの少なくとも１つのドープ前またはドープ後の状態のいずれかまたは両方を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、アニーリング工程前またはアニーリング工程の少なくとも一部期間において前記半導体構造と少なくとも部分的に連続的である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記半導体構造は、発光ダイオード（ＬＥＤ）半導体デバイスになる、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、原子層堆積、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または化学気相堆積（ＣＶＤ）のうちの少なくとも１つを使用して追加される、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、約５０〜２０００オングストロームの厚さである、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、約２００オングストロームの厚さである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
ｘは約３であり、ｙは約ゼロである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記組成物は、
アルミニウム材料をさらに含み、
前記アルミニウム材料は前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料の少なくとも一部と連続的であり、
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は前記半導体構造と前記アルミニウム材料との間にある、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記アルミニウム材料は、原子層堆積、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または化学気相堆積（ＣＶＤ）のうちの少なくとも１つを使用して追加される、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記アルミニウム材料は、約５〜４０００オングストロームの厚さである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記アルミニウム材料は、約１０００オングストロームの厚さである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、約２５〜３００オングストロームの厚さである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１６】
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、約１００オングストロームの厚さである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１７】
ｘは、約０〜１０である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
ｙは、約０〜１０である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、請求項１に記載の組成物をアニーリングする工程を含む、方法。
【請求項２０】
前記アニーリングする工程は、約５００〜１５００℃以下で行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記アニーリングする工程は、約８００℃以下で行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記アニーリングする工程は、約０．００１〜２００分間で行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記アニーリングする工程は、約３０〜６０秒間で行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、
半導体構造を提供するステップであって、
前記半導体構造は、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、ステップと、
前記ｎ型ドープされたＧａＮ材料の少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約２００〜２０００オングストロームの厚さであり、
ｘおよびｙが同時にゼロであることはなく、
ｙがゼロである時、ｘは１ではない、ステップと、
前記半導体構造および前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料をアニーリングするステップであって、
前記アニーリングは約６６０〜８００℃以下で、約３０〜６０秒の継続時間で行われる、ステップと、
を含む方法。
【請求項２５】
半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、
半導体構造を提供するステップであって、前記半導体構造はｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、ステップと、
前記ｎ型ドープされたＧａＮ材料の少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料は、約５０〜２００オングストロームの厚さであり、
ｘおよびｙが同時にゼロであることはなく、
ｙがゼロである時、ｘは１ではない、ステップと、
前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料がアルミニウム材料とｎ型ドープされたＧａＮ材料との間にあるように、前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料の少なくとも一部と連続的に前記アルミニウム材料を堆積させるステップであって、
前記アルミニウム材料は約１０００オングストロームの厚さである、ステップと、
前記半導体構造および前記ＴｉＡｌｘＮｙ材料および前記アルミニウム材料をアニーリングするステップであって、
前記アニーリングは約６６０℃以下で、約３０〜６０秒の継続時間で行われる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２６】
請求項１９、２４、または２５のいずれかに記載の方法を含む方法によって少なくとも部分的に形成される、組成物または製品。
【請求項２７】
請求項１に記載の組成物を含む、または請求項１９、２４、または２５に記載の方法のいずれかを含む方法によって少なくとも部分的に用意される、ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
優先権出願
本出願は２０１０年５月２５日に出願済みの米国特許出願第１２／７８７，２１１号からの優先権の利益を主張し、これは、本明細書にて参照により援用される。
【０００２】
半導体デバイスは現在製造されている消費者用および商用電子機器のほぼすべての部分で見受けられる。それらの幅広い使用は単一の半導体基板上に相互接続された数百万の半導体素子を含むことができる集積回路と同様に、ダイオード、トランジスタなどの単一ディスクリートデバイスをも含む。新たな半導体デバイスの製造方法の開発だけでなく、半導体デバイス製造での新素材の使用の発見は、実用的用途での既存の広範な範囲を拡大するだけでなく、これらデバイスの効率を改善し続けている。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は消費者用途および商業的用途で広く使用される半導体デバイスの一例である。ＬＥＤはｐ型にドープされた半導体材料、ｎ型にドープされた半導体材料、および２つの材料間の接合部を含むいくつかの半導体材料を含んでいる。通常のダイオードでは電流はｐ側すなわちアノードから、ｎ側すなわちカソードへ容易に流れ、逆方向に流れることはない。この半導体構造に電圧が正しい極性で印加されたときには、接合部は順方向にバイアスされ、電荷キャリアである、電子と正孔が接合部に流れ込む。電子がｎ型ドープ領域から移動し接合部に入り正孔と結合すると、より低いエネルギーレベルに低下し光の放出といった形でエネルギーを放出する。放出される光の波長、つまりその色は接合部を形成する材料のバンドギャップエネルギーに依存する。時には、ｎ型およびｐ型ドープ半導体材料は異なる半導体材料の複数の層を含むことができる。時には、活性層がｎ型ドープ半導体材料とｐ型ドープ半導体材料との間に挟まれ、電子が接合部を通って移動するときに、放出される光子の波長（例えば、色）および放出される光子の数（例えば、輝度）の両方をさらに制御できるようにしている。活性層はそれ自体が様々な半導体材料のいくつかの層を含むことができ、時にはいくつかの発光層を含むことができる。複数の発光層を備える活性層を有するＬＥＤは一般的に、多重井戸（ＭＷ）ＬＥＤまたは多重量子井戸（ＭＱＷ）ＬＥＤのいずれかと呼ばれている。これとは対照的に、活性層内に単一の発光層を有するＬＥＤは一般的に、二重ヘテロ構造（ＤＨ）ＬＥＤ、または単一量子井戸（ＳＱＷ）ＬＥＤのいずれかと呼ばれている。
【０００４】
半導体デバイスとして半導体構造を利用するためには、電気を構造に掛けることができなければならず、例えば、構造の両端に電圧を印加することができなければならない。電位とそれに対応する電流は一般的に金属媒体を介して移動するので、構造に電圧を印加できるようにするには金属媒体と半導体構造との接続が必要となる。接触は半導体構造と金属媒体間との接続部として動作するように用意されている半導体構造の領域である。長時間に渡って様々な温度で安定であり、また、長時間に渡って様々な電気的条件にさらされたときに安定している低抵抗を有する接触が、半導体デバイスの性能および信頼性のために重要である。他の望ましい特性としては、滑らかな表面形態、単純な製造、高い生産歩留まり、優れた耐食性、半導体に対する良好な接着性がある。理想的な接触は半導体構造の性能に影響を与えることはなく、それがゼロ抵抗を有しており半導体構造と金属との間には電圧降下なしで必要な電流を供給することを意味し、また、接触に印加される電圧と構造で発生する電流との間の関係が完全に線形であることを意味する。実際には、接触は一般的にいくらかの抵抗を必ず有しているが、ほぼ直線的な電圧−電流の関係を提供し、かつ低抵抗を示す接触が望ましい。これらはオーミック接触と呼ばれている。
【０００５】
２つの固体が互いに接触して配置されている場合、それぞれの固体が仕事関数とも呼ばれる、同じ電気化学的ポテンシャルを有していない限り、コンタクトポテンシャルと呼ばれる２つの固体間の電位を形成する平衡に達するまで電子が一方の固体から他方の固体に流れる。コンタクトポテンシャルは２つの固体間の接続に絶縁性を付与し、ダイオードによる整流などの現象の根本的な原因となり得る。コンタクトポテンシャルは電圧−電流の関係が非線形となることを引き起こし、２つの固体間の接続は理想的なオーミック接続特性から外れてしまう。一般的に、最も低い抵抗で、および最も直線的で対称的な電圧−電流の関係でオーミック接触を形成するには、オーミック接触が形成される特定の半導体材料の仕事関数に近似した仕事関数を有する材料を捜すことである。
【０００６】
ＬＥＤになる構造を含む半導体構造上にオーミック接触を製造する従来の方法は、１つまたは複数の材料が半導体構造の特定の部分にのみ接触する、その構造上での様々な材料の堆積を含んでいる。一般的には、半導体上に堆積する材料は各材料の仕事関数の関係が望ましくないコンタクトポテンシャルを形成するので、まだオーミック接触を形成していない。したがって、材料を化学的に変化させそれに対応して仕事関数を変更することができるアニーリング処理が堆積工程に続いて実施される。アニーリング中に堆積層および半導体構造の連続した部分で原子の拡散が発生し、材料を様々な程度に混在させる原因となり、基本的な物理的形状を保持可能としながら半導体構造の堆積層の部分を本質的に形成する。原子の再配置を可能にすることにより、アニーリングは元々の堆積層や構造の連続した部分とは異なる特性を有する新たな化学種を形成することができ、そして好ましくは所望のオーミック接続特性を有する半導体構造の新しく形成された部分を結果としてもたらす。アニーリングは一般的にオーミック接触の形成のために不可欠である一方、高い温度は半導体デバイスにおいてパフォーマンスの低下や不十分な動作寿命などの負の影響につながり、半導体構造に熱欠陥を引き起こしてしまうことがある。さらに、高い温度はビーディングやモットリングなどの接触の表面特性（表面形態）に望ましくない変化を発生することがあり、オーミック接触への電気的接続がより難しくより非効率的になる傾向がある。高い温度による負の効果はその温度に長時間暴露されることによって悪化する。したがって、短時間のアニーリングを扱うことができ、高温アニーリングを必要としない半導体構造上のオーミック接触形成のための組成物および方法が求められている。
【０００７】
例えば、ＬＥＤ半導体デバイスおよび他の半導体デバイスで使用される一般的な半導体は、窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、半導体構造中で、ｎ型ドープおよび／またはｐ型ドープされた材料の層として頻繁に見られるものである。オーミック接触はしばしばＧａＮの特定の層、例えばｎ型ドープＧａＮ（ｎ型ＧａＮ）で形成されることが求められる。安定した金属ｎ型ＧａＮ系は、ＬＥＤを含むｎ型ＧａＮ系半導体デバイスの達成にとって不可欠である。半導体構造にチタン（Ｔｉ）、続いてアルミニウム（Ａｌ）を堆積させることによって形成された接触は、ｎ型ＧａＮ系半導体デバイス（Ｔｉ／Ａｌ二重層）の中で最も一般的である。しかし、Ｔｉ／Ａｌ二重層系は中間の温度範囲での熱アニーリング後に容易に望ましくない高抵抗の接触に転換しやすい。これは接触抵抗の増加につながるアルミニウム上の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の形成によるものである。この転換はアニーリング処理時に窒化チタン（ＴｉＮ）が形成されることに起因することがある。Ｔｉ／Ａｌ二重層系はオーミック接触に転換でき、高温でのアニーリング時に１０−５〜１０−６Ωｃｍ２程度の具体的な接触抵抗を示すことができる。しかしながら、Ａｌは低融点（約６６０℃）を有しており、アニーリング中にボールアップする傾向があるので、高温でアニーリングすると半導体デバイスの性能や信頼性の低下を引き起こす可能性がある。したがって、ほとんどのＴｉ／Ａｌ二重層ベースの接触の表面形態はかなり荒れている。また、半導体構造体への高温の適用は半導体デバイスに熱欠陥をもたらし性能の劣化を引き起こす可能性がある。
【０００８】
図面は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、同様の番号はいくつかの図を通して実質的に同様な構成要素を記述していることがある。図は本発明の様々な実施形態および実施例を、限定としてではなく、概して、例示的に示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】複数のＬＥＤ半導体デバイスになる半導体構造１００の２次元端面図を示す。
【図２】複数のＬＥＤ半導体デバイスになる半導体構造１００の３次元図を示す。
【図３】複数のＬＥＤ半導体デバイスになる半導体構造１００の３次元拡大図を示す。
【図４】Ａｌ−Ｔｉ系二元合金相図を示す。
【図５】Ｔｉ材料を使用し、続いてＡｌ材料を使用し、続いてアニーリングを行い半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を示す。
【図６】ＴｉＡｌｘＮｙ材料を含み、続いてアニーリングを行い半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法である本発明の特定の実施例を示す。
【図７】ＴｉＡｌ３材料を用い、続いてアニーリングを行い半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法である本発明の特定の実施例を示す。
【図８】ＴｉＡｌｘＮｙ材料を用い、続いてＡｌ材料を用い、続いてアニーリングを行い半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法である本発明の特定の実施例を示す。
【図９】ＴｉＡｌ３材料を用い、続いてＡｌ材料を用い、続いてアニーリングを行い半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法である本発明の特定の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供する。この組成物はＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。ＴｉＡｌｘＮｙ材料は半導体構造と少なくとも部分的に連続している。半導体構造は少なくとも１つの半導体材料を含む。変数ｘとｙが同時にゼロであることはない。変数ｙがゼロである時、ｘは１ではない。
【００１１】
本発明は半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を提供する。この方法は半導体構造を提供することを含む。半導体構造はｎ型ドープＧａＮ材料を含む。この方法はまたＴｉＡｌｘＮｙ材料の堆積も含んでいる。ＴｉＡｌｘＮｙ材料はｎ型ドープＧａＮ材料の少なくとも一部に連続堆積される。ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約２００〜２０００オングストロームの厚さである。変数ｘおよびｙが同時にゼロであることはない。変数ｙがゼロである時、変数ｘは１ではない。この方法はまた半導体構造のアニーリングおよびＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。アニーリングは約６６０〜８８０℃以下で行われる。アニーリングは約３０〜６０秒の時間で行われる。
【００１２】
本発明は半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を提供する。この方法は半導体構造を提供することを含む。半導体構造はｎ型ドープＧａＮ材料を含む。この方法はＴｉＡｌｘＮｙ材料の堆積を含む。ＴｉＡｌｘＮｙ材料はｎ型ドープＧａＮ材料の少なくとも一部に連続して堆積される。ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約５０〜２００オングストロームの厚さである。変数ｘおよびｙが同時にゼロであることはない。変数ｙがゼロである時、変数ｘは１ではない。この方法はまたアルミニウム材料の堆積を含む。アルミニウム材料はＴｉＡｌｘＮｙ材料の少なくとも一部に連続して堆積される。アルミニウム材料はＴｉＡｌｘ材料がアルミニウム材料とｎ型ドープＧａＮ材料との間にあるように堆積される。アルミニウム材料は約１０００オングストロームの厚さである。この方法はまた半導体構造のアニーリングとＴｉＡｌｘＮｙ材料とアルミニウム材料を含む。アニーリングは約６６０℃以下で行われる。アニーリングは約３０〜６０秒の時間で行われる。
【００１３】
本発明は種々の実施形態で半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法を提供する。種々の実施形態において、組成物はＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。ＴｉＡｌｘＮｙ材料は半導体構造と少なくとも部分的に連続している。ＴｉＡｌｘＮｙはＴｉＡｌ３であり得る。組成物はアルミニウムを含むことができる。アルミニウムはＴｉＡｌｘＮｙがアルミニウムと半導体構造体との間にあるように、ＴｉＡｌｘＮｙの少なくとも一部に連続することができる。この方法は半導体構造上にオーミック接触を形成するため組成物をアニーリングすることを含む。
【００１４】
本発明は半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物および方法に関する。特に断らない限り、組成物および方法を説明するとき、以下の用語は以下の意味を有する。
【００１５】
本明細書において用いられる場合、用語「連続性」は物理的に接している（ｔｏｕｃｈｉｎｇ）または接触している（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）領域を指す。
【００１６】
本明細書において用いられる場合、用語「連続して」は任意の程度で物理的に接触もしくは接続していることを指す。
【００１７】
本明細書において用いられる場合、用語「オーミック接触」はほぼ線形な電圧−電流関係を提供し低抵抗を示す接触を指す。オーミック接触は半導体構造または半導体デバイスに電位を接続するために使用することができる。オーミック接触は半導体構造であると考えることができ、それはまた半導体構造の一部であると考えることができる。
【００１８】
本明細書において用いられる場合、用語「半導体デバイス」は電子部品として使用するために用意され、その使用目的のために用意されている半導体構造、および集積回路内のコンポーネントとして機能するために用意されている半導体構造を指す。この用語は半導体デバイスの意図する動作のために必要な半導体材料のすべての層が適切に配置され、必要に応じてアニーリングされ、必要なパッシベーションが行われ、必要な接触が構造全体で所望の電位の適用を有効にするために半導体構造上に形成されている製造状態を参照することができるが、これに限定されるわけではない。用語は意図された使用の用意がされた複数の半導体デバイス、および複数の半導体構造を参照することができる。
【００１９】
本明細書において用いられる場合、用語「半導体材料」は化学的化合物を含む材料、但し排他的に化学的化合物を含む必要はない材料を参照し、前記の化学的化合物は純粋な状態で導体と絶縁体との中間の導電性を有する。半導体材料は非ドープ、ｎ型ドープ、またはｐ型ドープであり得て、ドープ前の状態もしくはドープ後の状態において、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイアモンド、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｔ、ＩｎＰ、Ｃ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＡｓＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＡｌＡｓＮ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、またはＧａＩｎＡｓＳｂＰのうちの少なくとも１つを含むが、この状態に限定されるものではない。
【００２０】
本明細書において用いられる場合、用語「半導体構造」は半導体材料の少なくとも１つの層を指すが、これに限定されるものではなく、また半導体デバイスになる半導体材料の複数のレイヤーを指すことができる。製造プロセスが完了すると半導体デバイスになるという状態が発生し得る。用語「半導体構造」は製造の中間段階で１つまたは複数の半導体デバイスを参照することもできる。この用語は複数の半導体デバイスになる半導体材料の層を参照することができるが、層に限定されるものではない。この用語はまた構造が少なくとも１つの半導体材料の層または複数の層を含んでいる場合に半導体デバイスとなる構造を包含し、構造はまたオーミック接触の形成を目的とした半導体材料の少なくとも１つの層と連続する他の材料の層を含んでもいる。
【００２１】
本明細書において用いられる場合、化学式「ＴｉＡｌｘＮｙ」はチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）に対するモル比が１：ｘ：ｙであり、ｘとｙはそれぞれ独立してゼロであることができる化合物を参照するが、これに限定されるものではない。化学式はまたＴｉとＡｌとＮに対するモル比が１：ｘ：ｙである、チタン、アルミニウム、および窒素を要素とする混合物を追加的または代替的に参照することができるが、これに限定されるものではない。この場合、チタン、アルミニウム、および窒素の原子はＴｉＡｌｘＮｙの化学式を有する化合物として一緒に結合しておらず、むしろ均質、半均質または不均質な混合物として存在する。この場合、チタン、アルミニウムおよび／または窒素の原子は化合物として化学的に一緒に結合され得るが、必ずしも化合物として化学的に一緒に結合されていなくてもよい。この化合物は必ずしも同じものではない。この化合物はこれらの元素３つすべてを同じ割合で含み得るが、必ずしも同じ割合で含んでいない。この化合物は意図的に形成されてもよいが、必ずしも意図的に形成されない。この化合物は一時的または永続的な期間で存在し得るが、必ずしもそうではない。いくつかの実施形態では、ｘと追加的または代替的にｙがＴｉＡｌｘＮｙ材料全体で一貫した値ではない。したがって、いくつかの実施形態において、ＴｉＡｌｘＮｙ材料の他の場所と比較してＴｉＡｌｘＮｙ材料のいくつかの場所では、ｘまたはｙが正確な値を有するというよりはむしろある範囲内の値を有することがあり得る。ｘまたはｙの値が指定されているいくつかの実施形態では、値の指定はｘまたはｙが材料全体で指定した値と一貫して等しい実施形態を包含するだけでなく、また、ｘまたはｙの値がその全体を通してサンプリングされたＴｉＡｌｘＮｙ材料の組成物として指定された値にほぼ平均化する実施形態をも包含する。それに対応して、ｘとｙの値の特定のペアが禁止されている実施形態では、禁止されたペアの値のＴｉＡｌｘＮｙのサンプルをＴｉＡｌｘＮｙ材料内に見つけることができる実施形態が禁止されているのではなく、むしろ、材料全体にｘとｙの値の禁止されたペアを一貫して有しているＴｉＡｌｘＮｙ材料での実施形態が禁止されているのみであり、または全体を通してサンプリングされるＴｉＡｌｘＮｙ材料の組成物のｘとｙの平均値としてｘとｙの値の禁止されたペアを有しているＴｉＡｌｘＮｙ材料での実施形態が禁止されているのみである。
【００２２】
ここで本発明の特定の実施形態が詳細に参照され、その例示が添付の構造や数式によって図説されている。本発明は列挙された特許請求の範囲と併せて説明されるが、これら特許請求の範囲に本発明を限定するものではないことが理解されよう。それどころか、本発明は特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含めることができるすべての代替、改変、および均等物を包含することを意図している。
【００２３】
「一実施形態」、「ある実施形態」、「実施形態例」等の明細書における参照は、実施形態が特定の機能、構造、または特性を含み得ることを示しているが、すべての実施形態は、必ずしもその特定の機能、構造、または特性を含んでいなくてもよい。さらに、このようなフレーズは、必ずしも同一の実施形態を指すものではない。さらに、特定の機能、構造、または特性が実施形態に関連して記述されている場合、明示的に記述されているか否かに関係なく、そのような機能、構造、または特性を他の実施形態と結び付けて利用することが、当該技術分野における当業者の知識の範囲内であることが提示されている。
【００２４】
いくつかの実施形態において、本発明は半導体構造と少なくとも部分的に連続的であり、ｘおよびｙが同時にゼロであることはないＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供する。本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも１つの半導体材料を含む半導体構造とすることができる。本発明のいくつかの実施形態は、集積回路を含む回路に使用する、および半導体デバイス用途のための１つ以上の半導体デバイスになる半導体構造とすることができる。本発明のいくつかの実施形態は、請求された半導体構造になる半導体デバイスの種類は無制限であり、以下を含むがこれに限定されない：ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）を含む任意のトランジスタ、任意のＭＯＳデバイス、すべてのタイプのＬＥＤを含む任意のダイオード（一般的には、一方向にのみ電流を流すデバイス）、集積回路（複数の半導体素子を含む小型化電子回路）、マイクロプロセッサ、およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とＲＯＭ（読み出し専用メモリ）を含む任意のメモリ。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙおよび代替的または追加的に半導体構造は、いくつかの化学的不純物を含んでもよく、これらの実施形態でＴｉＡｌｘＮｙはＴｉ、ＡｌまたはＮではないいくつかの化学元素を含んでもよくもしくは含まなくてもよく、半導体構造は半導体材料ではないいくつかの化学元素を含んでもよくもしくは含まなくてもよい。アルミニウム（存在する場合）はアルミニウムではないいくつかの化学元素を含んでもよくもしくは含まなくてもよい。これらの実施形態では、不純物の存在はＴｉＡｌｘＮｙまたは少なくとも半導体構造の一部である半導体材料またはアルミニウム（存在する場合）を参照するために指定する必要はない。これらの実施形態では、不純物の存在のレベルがオーミック接触の意図的な形成を防止するのに十分ではなく、また、半導体構造が形成される半導体デバイスの動作を防止するのにも十分ではない。いくつかの実施形態では、化学的不純物と呼ばれる半導体材料の特定の化合物の存在は意図されており、時には半導体材料はドープされることがあり、そのような場合一般的に不純物の存在は半導体デバイスの意図する動作を可能にする。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態は複数の接触を形成する組成物および方法を含むがこれに限定されるものではなく、１つの接触を形成、もしくは一度に１つの接触を形成する組成物および方法に限定されない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では複数の接触を形成する組成物および方法を含み、さらに、本発明の実施形態では、一度に複数の接触を形成する組成物および方法を包含する。
【００２７】
本発明の一実施形態は半導体構造のいたる所に延在する１つ以上のオーミック接触を形成する組成物および方法を含み、アニーリング後および時には他のステップの後に、多くの別々の半導体構造または半導体デバイスに切断、細断、分割もしくはスライスすることができる。図１、２、および３は、製造が完了した後、複数のＬＥＤ半導体デバイスになる半導体構造１００を示す。これらの図で示されている半導体構造は簡略化されており、図１〜３には示されていないが、実際の実施形態では材料や構造の厚さまたは形状のテクスチャやばらつきがある場合もある。図１は半導体構造１００の２次元断面図を示す。図２は半導体構造１００の３次元図を示す。図３は半導体構造１００の３次元拡大図を示す。この特定の実施形態では、半導体構造は拡散バリア１２４に続いて、ミラー１２２、サファイア１２０、バッファ１１８を含んでいる。バッファ１１８上にｎ型ドープＧａＮの１１２があり、続いてアクティブ領域１１０、ｐ型ドープＧａＮ  １０８、およびインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）１０６がある。半導体構造１００と少なくとも部分的に連続し、具体的に少なくともｎ型ＧａＮ  １１２と部分的に連続しているのは、ＴｉＡｌ３  １１６である。ＴｉＡｌ３  １１６と少なくとも部分的に連続しているのはアルミニウム１１４である。半導体構造１００と少なくとも部分的に連続し、具体的に少なくともＩＴＯ  １０６と部分的に連続しているのはＴｉＡｌ３  １０４である。ＴｉＡｌ３と少なくとも部分的に連続しているのはアルミニウム１０２である。図２に見られる、半導体構造１００と少なくとも部分的に連続し、具体的に少なくともｎ型ＧａＮ  １１２と部分的に連続しているのはＴｉＡｌ３  １１７である。ＴｉＡｌ３  １１７と少なくとも部分的に連続しているのはＡｌ１１５である。材料の化学組成を変更するアニーリング後に、半導体構造１００はＡｌとＴｉＡｌ３が位置していた場所に３つの別々で広範なオーミック接触を含むことができ、具体的には、１１５と１１７、１０２と１０４、および１１４と１１６であり、アニーリングすることにより化学的に変更することができるｎ型ＧａＮ部分を含む。アニーリング後、そして時には他の工程の後に、半導体構造１００は多くの別々の半導体構造または半導体デバイスに切断、細断、分割もしくはスライスされ、例えば、それぞれが複数のオーミック接触を含む単一のＬＥＤである。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態は、わずか数原子の連続または半導体構造の表面の大部分とＴｉＡｌｘＮｙとの連続を含む、半導体構造とＴｉＡｌｘＮｙ間との任意の程度の連続を包含する。本発明のいくつかの実施形態は、ＴｉＡｌｘＮｙと少なくとも半導体構造の一部である半導体材料の１つの特定の部分との間の連続を包含する。本発明のいくつかの実施形態では、追加的または代替的にＴｉＡｌｘＮｙと少なくとも半導体構造の一部である半導体材料の複数の特定の部分との間の連続を包含する。
【００２９】
本発明の一実施形態は、半導体構造と少なくとも部分的に連続した、ｘおよびｙが同時にゼロであることはないＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物である。いくつかの実施形態では、ｙがゼロである時、ｘは１ではない。いくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料と半導体構造の間の連続はｎ型ドープＧａＮとの少なくとも部分的な連続を含む。いくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料と半導体構造との間の連続は、ｐ型ドープＧａＮとの少なくとも部分的な連続を含む。いくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料と半導体構造との間の連続は、半導体構造の少なくとも一部との少なくとも部分的な連続を含む。本発明のいくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料と半導体構造との間の連続は、半導体構造体の複数の部分との少なくとも部分的な連続を含む。
【００３０】
本発明の一実施形態は、半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物であり、ＴｉＡｌｘＮｙ材料と半導体構造との間の連続は非ドープ、ｎ型ドープ、またはｐ型ドープが可能な半導体材料の少なくとも一部分との少なくとも部分的な連続を含み、非ドープ、ｎ型ドープ、またはｐ型ドープされた材料は以下の材料の少なくとも１つのドープ前、またはドープ後の状態のいずれかまたは両方を含む。ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイアモンド、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｔ、ＩｎＰ、Ｃ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎｚＧａ１−ｚＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＧａＡｓＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＡｌＡｓＮ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、またはＧａＩｎＡｓＳｂＰ。
【００３１】
本発明の別の実施形態は、半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物である。いくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料がアニーリング処理前または少なくともアニーリング処理の一部期間において半導体構造と少なくとも部分的に連続している。いくつかの実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料が、少なくとも次のいずれかを使用して追加される：原子層堆積、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または化学気相堆積（ＣＶＤ）。
【００３２】
一実施形態において、本発明は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、式中、ｘは約３であり、ｙは約ゼロである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約５〜４０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約５０〜４０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約５０〜２０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約１００〜１０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３は約２００オングストロームの厚さの材料である。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約１５０オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌ３材料は約１００オングストロームの厚さである。
【００３３】
一実施形態において、本発明は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、組成物がさらにアルミニウム材料を含み、アルミニウム材料がＴｉＡｌｘＮｙ材料の少なくとも一部と連続している。関連する実施形態において、ＴｉＡｌｘＮｙは半導体構造とアルミニウムの間にある。別の関連する実施形態では、アルミニウムは少なくとも次のいずれかを使用して追加される：原子層堆積、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または化学気相堆積（ＣＶＤ）。別の関連する実施形態では、アルミニウムは約５〜４０００オングストロームの厚さである。別の関連する実施形態では、アルミニウムは約２５０〜２０００オングストロームの厚さである。別の関連する実施形態では、アルミニウムは約７５０〜１２５０オングストローム厚さである。別の関連する実施形態では、アルミニウムは約１０００オングストロームの厚さである。
【００３４】
いくつかの実施形態において、本発明は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約５〜４０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約５０〜４０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙは約５０〜２０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約１００〜１０００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約２００オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約１５０オングストロームの厚さである。別の実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約１００オングストロームの厚さである。
【００３５】
本発明の別の実施形態は、半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、式中、ｘは約ゼロ〜１０である。別の実施形態では、ｘは約１〜１０である。別の実施形態では、ｘは約ゼロ〜５である。別の実施形態では、ｘは約ゼロ〜１である。別の実施形態では、ｘはゼロ〜０．５である。
【００３６】
いくつかの実施形態では、本発明は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、式中、ｙは約ゼロ〜１０である。別の実施形態では、ｙは約ゼロ〜５である。別の実施形態では、ｙは約ゼロ〜１である。別の実施形態では、ｙは約ゼロ〜０．５である。
【００３７】
本発明の実施形態は、半導体構造上にオーミック接触を形成のための方法を含み、半導体構造上のオーミック接触形成用組成物をアニールするステップを含み、組成物は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。いくつかの実施形態では、半導体構造は５００℃〜１５００℃未満の温度で、約１０００℃〜１５００℃未満の温度で、約８００℃の温度で、約６６０℃未満の温度で、または、約５００℃未満の温度でアニーリングすることができる。
【００３８】
本発明の実施形態は、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を含み、半導体構造上のオーミック接触形成用組成物をアニールするステップを含み、組成物は半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む。いくつかの実施形態では、半導体構造は、約０．００１〜１０分間、約５〜１０分間、約１〜５分間、約１分間、約３０〜６０秒間、または約０．００１〜１分間アニーリングすることができる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本発明は半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を提供し、ｎ型ドーピングされたＧａＮ材料を含む半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、式中、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙをアニーリングするステップとを含む。関連する実施形態では、ｘは約３であり、ｙは約ゼロである。別の関連する実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約２００〜２０００オングストロームの厚さである。別の関連する実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約２００オングストロームの厚さである。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は約８００℃で行われる。別の関連する実施形態ではアニーリング処理は６６０℃未満で行われる。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は約０．１〜１０分間行われる。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は約３０〜６０秒間行われる。
【００４０】
本発明の別の実施形態は、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法を提供し、半導体構造であって、ｎ型ドープＧａＮ材料を含む半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、式中、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、ＴｉＡｌｘＮｙがＡｌとｎ型ドープＧａＮとの間にあるように、ＴｉＡｌｘＮｙの少なくとも一部と連続的にＡｌを堆積させるステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料およびＡｌ材料をアニーリングするステップと、を含む。関連する実施形態では、ｘは約３であり、ｙは約ゼロである。別の関連する実施形態では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料は約５０〜２００オングストロームの厚さであり、Ａｌ材料は約１０００オングストロームの厚さである。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は６６０℃未満で行われる。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は約０．１〜１０分間行われる。別の関連する実施形態では、アニーリング処理は約３０〜６０秒間行われる。
【００４１】
本発明の種々の実施形態は、ＬＥＤを製造する方法を提供し、半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物の使用であって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、使用を含むか、または半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触形成用組成物をアニーリングするステップを含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、方法を含むか、または半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、式中、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料をアニーリングするステップと、を含む、方法を含むか、または半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、半導体構造はｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、ＴｉＡｌｘＮｙがアルミニウムとｎ型ドープされたＧａＮとの間にあるように、ＴｉＡｌｘＮｙの少なくとも一部と連続的にアルミニウム材料を堆積させるステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料およびアルミニウム材をアニーリングするステップと、を含む、方法を含む。
【００４２】
本発明の種々の実施形態は、以下のいずれかの方法により形成された組成物または製品を提供し、半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上のオーミック接触形成用組成物をアニーリングするステップを含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、方法を含むか、または、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮ材料の少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料をアニーリングするステップと、を含む、方法を含むか、または半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙを堆積させるステップであって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、ＴｉＡｌｘＮｙがアルミニウムとｎ型ドープされたＧａＮとの間にあるように、ＴｉＡｌｘＮｙの少なくとも一部と連続的にアルミニウム材料を堆積させるステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料およびアルミニウム材料をアニーリングするステップと、を含む、方法を含む。
【００４３】
本発明の種々の実施形態は、半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物であって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、組成物を含むＬＥＤを提供するか、あるいは、半導体構造と少なくとも部分的に連続的なＴｉＡｌｘＮｙ材料を含む、半導体構造上にオーミック接触形成用組成物をアニールするステップを含む、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、方法を含むか、または半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、式中、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料をアニーリングするステップと、を含む、方法を含むか、または、半導体構造上にオーミック接触を形成する方法であって、ｎ型ドープされたＧａＮ材料を含む、半導体構造を提供するステップと、ｎ型ドープされたＧａＮの少なくとも一部と連続的にＴｉＡｌｘＮｙ材料を堆積させるステップであって、式中、ｘおよびｙが同時にゼロであることはない、ステップと、ＴｉＡｌｘＮｙがアルミニウムとｎ型ドープＧａＮとの間にあるように、ＴｉＡｌｘＮｙの少なくとも一部と連続的にアルミニウム材料を堆積させるステップと、半導体構造およびＴｉＡｌｘＮｙ材料およびアルミニウム材料をアニーリングするステップと、を含む、方法を含む、方法のうちのいずれか１つによって用意されるＬＥＤを提供する。
【００４４】
図５〜９はオーミック接触を形成する組成物および方法を示している。図６〜９は本発明の特定の実施形態を示しているが、何ら本発明を限定するものではない。図５〜９に示されている２次元断面図は、材料間の接合部の関連を示すことを意図しており、完全な構造の半導体材料の全体を表すことができない。したがって、材料は完全な構造での形状や寸法は図５〜９に図示されている形状や寸法とは異なるかもしれない。
【００４５】
本発明の実施形態ではないｎ型ドープＧａＮ（ｎ型ＧａＮ）半導体構造上にオーミック接触を形成する方法の不利な点の例を図５に示す。ｎ型ＧａＮ材料５０６を含む半導体構造上に約２００オングストロームの厚さのチタン材料５０４を形成し、続いて、チタン材料５０４と少なくとも部分的に連続した約１０００オングストロームの厚さのアルミニウム材料５０２の形成を含んでいる。図６〜９でも同様だが、図５に図示されるｎ型ＧａＮ材料が、図示されていないより大きいｎ型ＧａＮ材料の断面図であり得ることに注意すべきである。次に構造体はオーミック接触５１４の形成を可能にするのに十分な時間と温度である１分間８００℃でアニーリングされる。オーミック接触５１４では、材料がいくつかの化学変化を受け、材料全体を通した原子拡散に起因する新たな化合物を生成される。このように、オーミック接触５１４では、アルミニウム材料５０８は材料５０２にもともと存在していない他の化合物を含むことができ、チタン材料５１０は材料５０４にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、チタン材料５１０に近接するｎ型ＧａＮ材料５１２は材料５０６にもともと存在しない他の化合物を含むことができる。アニーリング処理中、チタン材料５０４がｎ型ＧａＮ材料５０６とアルミニウム材料５０２との間にあるため、アルミニウム原子がｎ型ＧａＮ表面に到達するためにはチタン材料５０４を介して拡散する必要があり、接触にオーミック特性を与えることができる化学種の形成を可能にすることができる。材料を介しての拡散はより高いアニーリング温度および追加的または代替的により延長されたアニーリング時間を必要とする。この方法の欠点は半導体構造に熱欠陥をもたらすことのある高温の使用を含むことである。この方法のもう１つの欠点は元素状態のアルミニウムの使用を含み、アルミニウムは約６６０℃（図４参照）で溶融し、高温アニーリング処理中に溶融することを意味し、それによりビーディングやモットリングを引き起こし、その結果オーミック接触上の望ましくない表面形態の原因となる。この方法のもう１つの欠点はアニーリング処理に時間が必要なことを含み、半導体構造への高温の負の影響を増加させ、さらに、アルミニウム元素に高温の負の影響、例えば溶融とビーディングを増加させる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態は、ＬＥＤ半導体デバイスになる半導体構造を含む半導体構造上にオーミック接触を形成する既知の組成物および方法に対する利点を提供する。利点はアニーリング処理中のより低温の使用、より短時間のアニーリング処理の使用、および高温アニーリング処理に対してより回復力のある材料の使用を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
本発明の実施形態は、図６に示されており、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、組成物はｎ型ＧａＮ材料６０４を含む半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌｘＮｙ材料６０２を含む。アニーリング処理した後に、オーミック接触６１２が形成される。オーミック接触６１２では、材料がいくつかの化学変化を受け、材料全体を通した原子拡散に起因する新たな化合物が生成される。このように、オーミック接触６１２では、ＴｉＡｌｘＮｙ材料６０８は材料６０２にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、ＴｉＡｌｘＮｙ材料６０８に近接するｎ型ＧａＮ材料６１０は材料６０４にもともと存在しない他の化合物を含むことができる。ＴｉＡｌｘＮｙのいくつかの組成物は、８００℃を超える融点を有することができる（ｙがゼロであるときの非限定的な例として図４を参照）。これにより、半導体構造はアニーリング温度で溶融するオーミック接触を形成する材料を使用することの欠点なしに８００℃でアニーリングすることができ、したがって、結果としてオーミック接触の表面形態を改善し、したがって、結果としてオーミック接触の質を向上させる。本発明のこの実施形態は半導体材料６０４（ｎ型ＧａＮ）とアルミニウムを含む材料（ＴｉＡｌｘＮｙ、材料６０２）の連続性により有利であり得て、アルミニウム原子を別の材料を介して拡散させることなしにｎ型ＧａＮ材料６０４に拡散させることができ、潜在的にオーミック接触の形成に必要な化合物の迅速な形成を可能にし、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させるより短時間のアニール処理を可能とする。この特定の実施形態での、ｎ型ＧａＮ材料６０４へのアルミニウムを含むＴｉＡｌｘＮｙ材料６０２の近接性のさらなる利点は、望ましいオーミック接触を生成するためにアニーリング中により少ない熱を必要とすることができ、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させる。
【００４８】
本発明の別の実施形態は、図７に示されており、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、組成物は、ｎ型ＧａＮ材料７０４を含む半導体構造と少なくとも部分的に連続したＴｉＡｌ３材料７０２を含む。アニール処理した後に、オーミック接触７１２が形成される。オーミック接触７１２では、材料がいくつかの化学変化を受け、材料全体を通した原子拡散に起因する新たな化合物が生成される。このように、オーミック接触７１２では、ＴｉＡｌ３材料７０８は材料７０２にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、およびＴｉＡｌ３材料７０８に近接するｎ型ＧａＮ材料７１０は、材料７０４にもともと存在しない他の化合物を含むことができる。ＴｉＡｌ３の融点は約１３７０℃（図４）である。これにより、半導体構造はアニーリング温度で溶融するオーミック接触を形成する材料を使用する不利な点なしに８００℃でアニーリングすることができ、したがって、結果としてオーミック接触の表面形態を改善し、したがって、結果としてオーミック接触の品質を向上させる。本発明のこの実施形態はまた、半導体材料（ｎ型ＧａＮ、材料７０４）とアルミニウムを含む材料（ＴｉＡｌ３、材料７０２）との連続性により有利であり得て、アルミニウム原子を別の材料を介して拡散させることなくｎ型ＧａＮ材料７０４に拡散させることができ、潜在的にオーミック接触を形成するために必要な化合物の迅速な形成を可能にし、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させるより短時間のアニーリング処理を可能とする。この特定の実施形態での、ｎ型ＧａＮ材料７０４へのアルミニウム（ＴｉＡｌ３、材料７０２）の近接性の付加的な利点は、望ましいオーミック接触７１２を生成するためにアニーリング処理中により少ない熱を必要とすることができ、また半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させる。
【００４９】
本発明の別の実施形態は、図８に示されており、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、組成物はｎ型ＧａＮ材料８０６を含む半導体構造と少なくとも部分的に連続した約１００オングストロームの厚さのＴｉＡｌｘＮｙ材料８０４を含み、さらにＴｉＡｌｘＮｙ材料８０４と少なくとも部分的に連続している約１０００オングストロームの厚さのアルミニウム材料８０２を含む。アニーリング処理をした後に、オーミック接触８１４が形成される。オーミック接触８１４では、材料がいくつかの化学変化を受け、材料全体を通した原子拡散に起因する新たな化合物が生成される。このように、オーミック接触８１４では、アルミニウム材料８０８は材料８０２にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、ＴｉＡｌｘＮｙ材料８１０は材料８０４にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、およびＴｉＡｌｘＮｙ材料８１０に近接するｎ型ＧａＮ材料８１２は材料８０６にもともと存在しない他の化合物を含むことができる。本発明のこの実施形態は、アルミニウムを含む材料（ＴｉＡｌｘＮｙ、材料８０４）の半導体材料（ｎ型ＧａＮ、材料８０６）への連続性により有利であり得て、アルミニウム原子を別の材料を介して拡散させることなくｎ型ＧａＮ材料８０６に拡散させることができ、潜在的にオーミック接触を形成するために必要な化合物の迅速な形成を可能にし、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させるより短時間のアニール処理を可能にする。この特定の実施形態での、ｎ型ＧａＮ材料８０６へのアルミニウム（ＴｉＡｌｘＮｙ、材料８０４）の近接性の付加的な利点は、望ましいオーミック接触を生成するためにアニーリング中により少ない熱を必要とすることができ、また半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させる。
【００５０】
本発明の別の実施形態は、図９に示されており、半導体構造上にオーミック接触を形成する組成物を提供し、組成物はｎ型ＧａＮ材料９０６を含む半導体構造と少なくとも部分的に連続した約１００オングストロームの厚さのＴｉＡｌ３材料９０４を含み、さらにＴｉＡｌ３材料９０４と少なくとも部分的に連続した厚さ約１０００オングストロームのアルミニウム材料９０２を含む。アニーリング処理した後に、オーミック接触９１４が形成される。オーミック接触９１４では、材料がいくつかの化学変化を受け、材料全体を通した原子拡散に起因する新たな化合物が生成される。このように、オーミック接触９１４では、アルミニウム材料９０８は材料９０２にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、ＴｉＡｌ３材料９１０は材料９０４にもともと存在しない他の化合物を含むことができ、およびＴｉＡｌ３材料９１０に近接するｎ型ＧａＮ材料９１２は材料９０６にもともと存在しない他の化合物を含むことができる。本発明のこの実施形態は、ｎ型ＧａＮ材料９０６へのアルミニウムを含有する材料（ＴｉＡｌ３材料、９０４）の連続性により有利であり得て、アルミニウム原子を他の材料を介して拡散させることなく、ｎ型ＧａＮ材料９０６に拡散させることができ、潜在的にオーミック接触を形成するために必要な化合物の迅速な形成を可能にし、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させるより短時間のアニーリング処理を可能にする。この特定の実施形態では、ｎ型ＧａＮ材料９０６に対するアルミニウム（ＴｉＡｌ３中、材料９０４）の近接性の追加の利点は、望ましいオーミック接触を生成するためにアニーリング中により少ない熱を必要とすることができ、半導体構造に形成される熱欠陥の確率を減少させる。アニール処理時に必要とされる熱が少ないことのもう１つの利点は、アルミニウム材料９０２が溶融するのを避け、結果としてオーミック接触９１４の表面形態を改善し、結果としてオーミック接触９１４の品質を向上させる。
【００５１】
すべての刊行物、特許および特許出願は、参照により本明細書にて援用される。前述の明細書では、この開示された主題はその特定の好ましい実施形態に関連して説明してきた。多くの詳細は、例示の目的のために述べてきたが、開示された主題はさらなる実施形態を受け入れ可能なことが当業者に明らかであろう。本明細書に記載されている詳細のある種は、開示された主題の基本的な原理から逸脱することなく、大幅に変更させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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