(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を有する半導体構造であり、前記ｐ型領域の表面は第１部分及び第２部分を有し、前記表面は当該半導体構造の成長方向に垂直であり、前記第１部分は前記第２部分より低導電性である、半導体構造と、
前記ｐ型領域上に形成されたｐコンタクトであり、当該ｐコンタクトは、
反射体と、
前記第１部分の上に配置され、前記第２部分の上には配置されない材料と
を有する、ｐコンタクトと、
前記ｎ型領域上に形成されたｎコンタクトと、
前記ｐコンタクトに接続された第１の金属接合パッドと、
前記ｎコンタクトに接続された第２の金属接合パッドと、
前記第１の金属接合パッドと前記第２の金属接合パッドとの間に配置された間隙であり、前記第１部分が当該間隙に位置を揃えられている、間隙と、
を有する半導体発光デバイス。
【請求項２】
前記ｐコンタクトは更にゲッターメタルを有し、前記ゲッターメタルは、前記反射体よりも容易に水素を除去する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ゲッターメタルは、前記ｐ型領域と前記反射体との間に配置されている、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ゲッターメタルは、前記反射体の中に配置されている、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記反射体は、前記ｐ型領域と前記ゲッターメタルとの間に配置されている、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記ゲッターメタルは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏの合金、Ｎｉの合金、Ｆｅの合金、及びＣｕの合金のうちの１つを有する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記材料は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、導電性酸化物、インジウム錫酸化物、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、フッ素ドープされた酸化錫、アルミニウムドープされた酸化亜鉛、並びにＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、及びＲｕのうちの１つの合金、のうちの１つを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を有するＩＩＩ族窒化物構造内の前記ｐ型領域を部分的に活性化することと、
前記ｐ型領域を部分的に活性化した後に、前記ｐ型領域の上に金属ｐコンタクトを形成することであり、前記金属ｐコンタクトは、
反射性である第１の金属と、
第２の金属と
を有する、形成することと、
前記金属ｐコンタクトを形成した後に、前記ｐ型領域を更に活性化することと、  を有し、
前記金属ｐコンタクトを形成することは、前記第２の金属を、
前記ｐ型領域の第１部分が前記第２の金属によって覆われ、且つ前記ｐ型領域の第２部分が前記第２の金属によって覆われず、且つ
前記第２の金属が、前記第１部分から水素が除去されることを防止する、
ように形成することを有し、
前記第２の金属によって覆われる前記第１部分は、前記ｎ型領域に電気的に接続される第１の金属パッドと前記ｐ型領域に電気的に接続される第２の金属パッドとの間に置かれる間隙に、位置を揃えられる、
方法。
【請求項９】
部分的に活性化すること及び更に活性化することは、アニールすることを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
部分的に活性化すること及び更に活性化することは、前記ｐ型領域から水素を除去することを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属ｐコンタクトを形成することは、前記第２の金属を、
前記ｐ型領域の第１部分が前記第２の金属によって覆われ、且つ前記ｐ型領域の第２部分が前記第２の金属によって覆われず、且つ
前記第２の金属が、前記第１部分から水素が除去されることを防止する、
ように形成することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属ｐコンタクトを形成することは、前記第２の金属の下に置かれた材料が酸化されることを前記第２の金属が防止するよう、前記第２の金属を形成することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を有する半導体構造であり、前記ｐ型領域の表面は第１部分及び第２部分を有し、前記表面は当該半導体構造の成長方向に垂直であり、前記第１部分は前記第２部分より低導電性である、半導体構造と、
前記ｐ型領域上に形成されたｐコンタクトであり、当該ｐコンタクトは、
反射体と、
前記第１部分の上に配置され、前記第２部分の上には配置されない材料と
を有する、ｐコンタクトと
を有し、
前記材料は、前記発光層の第１領域に位置を揃えられ、前記発光層の第２領域には並べられず、
前記第１領域は、前記ｎ型領域に電気的に接続された第１の金属パッドと前記ｐ型領域に電気的に接続された第２の金属パッドとの間に置かれた間隙に、位置を揃えられ、且つ
前記第１領域は前記第２領域よりも少ない光を放出する、
半導体発光デバイス。
【請求項１４】
ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を有する半導体構造であり、前記ｐ型領域の表面は第１部分及び第２部分を有し、前記表面は当該半導体構造の成長方向に垂直であり、前記第１部分は前記第２部分より低導電性である、半導体構造と、
前記ｐ型領域上に形成されたｐコンタクトであり、当該ｐコンタクトは、
反射体と、
前記第１部分の上に配置され、前記第２部分の上には配置されない材料と
を有する、ｐコンタクトと
を有し、
前記半導体構造は、前記発光層と前記ｐ型領域との一部が除去されている又は形成されていないメサを有し、前記第１部分は、前記メサに隣接している、
半導体発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物デバイスにおいてｐコンタクト抵抗を制御する方法、及び該方法の実施形態に従って形成されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振器型（resonant  cavity）発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスがある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造において現在関心ある材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、ボロン、及び窒素の二元、三元、四元及び五元合金を含む。典型的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化シリコン（シリコンカーバイド）、ＩＩＩ族窒化物若しくは複合材の基板、又はその他の好適な基板の上に、異なる組成及びドーパント濃度の複数の半導体層のスタック（積層体）をエピタキシャル成長することによって製造される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばＳｉでドープされた１つ以上のｎ型層と、該１つ以上のｎ型層上に形成された活性領域内の１つ以上の発光層と、活性領域上に形成された、例えばＭｇでドープされた１つ以上のｐ型層とを含んでいる。これらｎ型領域及びｐ型領域の上に、電気コンタクトが形成される。
【０００３】
Ｗａｍｐｌｅｒ等によって非特許文献１に記載されているように、“有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）によって成長されるＭｇドープＧａＮは、成長中に組み込まれる水素（Ｈ）によるアクセプタのパッシベーション（不動態化）に起因して低い導電率を有する。このパッシベーションは、電気的に中性なＭｇ−Ｈ錯体の形成を介して起こる。デバイスに必要なｐ型導電性は、材料からＨを解き放つものである熱アニールによる、成長後のＭｇの活性化によって達成される。しかしながら、Ｍｇアクセプタを活性化するために必要な高いアニール温度［７００℃超・・・］はデバイス製造を複雑化する。・・・活性化は、ＧａＮ表面が金属膜で被覆されるとき、又はアニールが酸化環境で行われるとき、より低い温度で起こる。”
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｗａｍｐｌｅｒ等，“Hydrogen  release  from  magnesium-doped  GaN  with  clean  ordered  surfaces”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００３年、第９４巻，第９号，第５６８２頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、デバイスの性能を向上させるように導電率が工学設計され得るようなｐ型領域を含んだデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によるデバイスは、ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を含んだ半導体構造を含む。半導体構造の成長方向に垂直なｐ型領域の表面が、第１部分及び第２部分を含む。第１部分は第２部分より低導電性である。当該デバイスは更に、ｐ型領域上に形成されたｐコンタクトを含む。ｐコンタクトは、反射体及び遮断材料を含む。遮断材料は上記第１部分の上に配置される。上記第２部分の上には遮断材料は配置されない。
【０００７】
本発明の実施形態による方法は、ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された発光層を有するＩＩＩ族窒化物構造内のｐ型領域を部分的に活性化することを含む。ｐ型領域を部分的に活性化した後に、ｐ型領域の上に金属ｐコンタクトが形成される。金属ｐコンタクトは、第１の金属及び第２の金属を含む。第１の金属は反射性である。金属ｐコンタクトを形成した後に、ｐ型領域が更に活性化される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ｐコンタクトを形成する方法を例示する図である。
【図２】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図３】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図４】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図５】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図６】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図７】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図８】ｐ型半導体層上のｐコンタクト層の構成を例示する図である。
【図９】フリップチップデバイスを例示する図である。
【図１０】ｐ型半導体層の一部の上に形成された遮断材料を含むフリップチップデバイスを例示する図である。
【図１１】金属接合パッドを含むフリップチップデバイスを例示する図である。
【図１２】金属接合パッドとｐ型半導体層の一部の上に形成された遮断材料とを含むフリップチップデバイスを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の例では、半導体発光デバイスは、青色光又はＵＶ光を発するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、例えばレーザダイオードなどのＬＥＤ以外の半導体発光デバイスや、成長後の活性化を要するその他の材料系からなる半導体発光デバイスが使用されてもよい。
【００１０】
本発明の実施形態においては、デバイスの様々な部分の導電率を工学設計するために、ｐ型ＩＩＩ族窒化物材料を活性化するための成長後（ポスト成長）処理を用いる。図１は、本発明の実施形態に従ったｐコンタクトを形成する方法を例示している。ステップ２にて、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス構造が部分的に活性化される。ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス構造のｐ型領域が、アニールによって、あるいは水素を除去する何らかのその他の好適技術によって部分的に活性化される。
【００１１】
ＩＩＩ族窒化物半導体構造は、技術的に知られているように、成長基板の上に成長される。成長基板は、例えばサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ又は複合基板など、如何なる好適基板であってもよい。半導体構造は、ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光領域又は活性領域を含む。先ずｎ型領域が成長され得る。ｎ型領域は、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を含み得る。該複数の層は、例えば、ｎ型あるいは意図的にはドープされないものとし得るバッファ層若しくは核生成層などのプリパレーション層及び／又は成長基板の除去を容易にするように設計される層と、発光領域が効率的に発光するのに望ましい特定の光学特性、材料特性若しくは電気特性に合わせて設計されるｎ型、若しくはｐ型であってもよい、デバイス層とを含み得る。ｎ型領域上に、発光領域又は活性領域が成長される。好適な発光領域の例は、単一の厚い若しくは薄い発光層、又はバリア層によって分離された複数の薄い若しくは厚い発光層を含んだマルチ量子井戸発光領域を含む。次いで、発光領域上に、ｐ型領域が成長され得る。ｎ型領域と同様に、ｐ型領域は、異なる組成、厚さ及びドーパント濃度の複数の層を含むことができ、該複数の層は、意図的にはドープされていない層又はｎ型層を含んでいてもよい。ｐ型領域に成長される最後の層は、ＭｇドープされたＧａＮ層であることが多く、その上に金属コンタクトが形成される。このような層を、ｐ型コンタクト層と称し得る。
【００１２】
ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス構造のｐ型領域が、ステップ２にて、アニールによって、あるいは水素を除去する何らかのその他の好適技術によって部分的に活性化される。背景技術のセクションで参照したような従来の完全なアニールは、例えば、５５０℃のチャンバー内で１時間、構造を加熱するものとし得る。ステップ２で参照される部分的な活性化は、より低い温度での、若しくはより短い時間の、又はより短い時間とより低い温度との組み合わせでの、アニール工程とし得る。例えば、ステップ２において、半導体構造のアニールは、５００℃のチャンバー内で１時間又は５５０℃のチャンバー内で３０分だけ半導体構造を加熱することによって行われ得る。ステップ２での部分的な活性化の後、ｐコンタクト構造が上に形成されるｐ型層のシート抵抗は、完全なアニール後の同じｐ型層のシート抵抗の２倍であり得る。ステップ２の部分的な活性化の後において、部分的に活性化されたｐ型コンタクト層の上に置かれた金属層は、十分に低いコンタクト抵抗を持つｐコンタクトを形成することができない。部分的活性化アニール中の水素除去の程度は、アニール工程の温度、アニール工程の長さ、アニール工程中の酸素ガス流量及び窒素ガス流量を調整することによって調整され得る。
【００１３】
図１のステップ４にて、ステップ２で記述した部分的な活性化の後、半導体構造のｐ型領域の上に１つ以上のコンタクト層が形成される。コンタクト層は金属であることが多いが、必ずしもそうである必要はない。コンタクト層は、コンタクトメタル、ゲッターメタル、及び遮断材料を含み得る。コンタクトメタル、ゲッターメタル及び遮断材料の何れも、単一の金属層、単一の合金層、又は多層スタックとし得る。これら３つの層の具体的な構成については後述する。コンタクトメタル、ゲッターメタル及び遮断材料は、概して、ステップ４で堆積された後にパターニングされる。
【００１４】
コンタクトメタルは、ｐ型コンタクト層とオーミックコンタクトを形成する。一部の実施形態において、例えばフリップチップＬＥＤの場合、コンタクトメタルは反射体でもある。好適なコンタクトメタルの例は、銀及び多層ニッケル銀構造を含む。
【００１５】
ゲッターメタルは水素をゲッタリング（除去）する。ゲッターメタルは、コンタクトメタルと合金を形成しないが、ゲッターメタルの酸化物を用いて水素をゲッタリングしてもよい。好適なゲッターメタルの例は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、又はＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕの合金、又は多層スタックを含む。
【００１６】
遮断材料は、例えば、それが十分に密であって酸素に侵入され得ないことにより、あるいは、それがゲッターメタル上で優先的に酸素と反応することにより、実質的に酸素を通さない。遮断材料は金属とし得る。好適な遮断メタルの例は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、又はＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕの合金、又はＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、若しくはＲｕで構成される多層スタックを含む。他の例では、遮断メタルの代わりに、例えばインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、フッ素ドープされた酸化錫、又はアルミニウムドープされた酸化亜鉛などの、導電性酸化物が遮断材料として使用され得る。アニールによる活性化は一般的に酸化環境においていっそう効果的であるので、遮断材料は実質的に、水素が解放されることを防止し、あるいは水素がｐ型半導体材料から解放されることを阻止する。従って、遮断材料の下のｐ型材料は一般に、乏しい導電性を示す。
【００１７】
コンタクトメタル、ゲッターメタル及び遮断材料が形成された後、従来のｐコンタクトの一部であって技術的に知られたものであるその他の金属層が形成されてもよい。例えば、ｐコンタクト内のその他の層のうちの１つ以上のエレクトロマイグレーションを防止するガードメタルが、コンタクトメタル、ゲッターメタル及び／又は遮断材料の上に形成されてもよい。具体的には、エレクトロマイグレーションを防止するために、コンタクトメタル、ゲッターメタル及び／又は遮断材料の後に、ＴｉＷ又はＴｉＷ：Ｎのガードメタルが形成され得る。
【００１８】
図１のステップ６にて、ステップ４でコンタクト層が形成された後に、ｐ型半導体材料を更に活性化するために構造が処理される。如何なる好適活性化技術を用いてもよい。ステップ６での活性化は概して第２のアニールであり、例えば、２００−４００℃のチャンバー内で３０分にわたって構造を加熱することによる。ステップ６での第２のアニールはしばしば、ステップ２での第１のアニールより低い温度で行われる。ｐ型半導体材料の活性化量は、第２のアニール工程の温度、第２のアニール工程の長さ、第２のアニール工程中の酸素ガス流量及び／又は窒素ガス流量を調整することによって調整され得る。一部の実施形態において、ステップ６での第２のアニール工程の条件は、ステップ２で達成される活性化量に依存する。ステップ２でｐ型材料が僅かにしか活性化されない場合、ステップ２でｐ型材料がもっと多く活性化される場合と比較して、より高温でのアニール又はより長いアニールがステップ６で実行され得る。例えば、ステップ２でｐ型材料が部分的にのみ活性化される場合、ステップ６でのアニールは、上述の２００−４００℃アニールより５０℃から１００℃高い温度で、且つ／或いは上述の３０分より１０分から１時間長い時間にわたって実行され得る。
【００１９】
図２、３、４、５、６、７、及び８は、コンタクトメタル、ゲッターメタル及び遮断材料の具体的な構成を例示している。図２、３、４、５、６、７、及び８の各々に、半導体構造１０の一部が示されている。半導体構造は、ｐ型領域１２とｎ型領域１６との間に配置された発光領域又は活性領域１４を含んでいる。発光領域１４は一般に、少なくとも１つのＩｎＧａＮ発光層を含む。典型的に、半導体構造の頂面にあるｐ型半導体材料はＧａＮである。
【００２０】
図２、３、及び４は、遮断材料を有さずに、コンタクトメタル２０及びゲッターメタル２２を含んでいる。遮断材料がない場合、ｐ型領域１２の横方向の広がり全体が同じコンタクト抵抗を有するという意味で、ｐコンタクト抵抗は空間依存性を有しない。活性化の程度は、（ｉ）金属が堆積される前のエピタキシャル材料の活性化の程度、（ｉｉ）金属層２０及び２２を形成した後の活性化の程度、（ｉｉｉ）図１のブロック６での活性化中のゲッター層２２の酸化の程度、及び（ｉｖ）コンタクトメタル２０に対するゲッター層２２の位置によって制御されることができる。図２では、ゲッターメタル２２がｐ型領域１２とコンタクトメタル２０との間に配置されるよう、ゲッターメタル２２がｐ型半導体材料１２と直に接触して配置されている。図３では、コンタクトメタル２０がｐ型半導体材料１２と直に接触するよう、ゲッターメタル２２がコンタクトメタル２０の中に配置されている。図４では、コンタクトメタル２０がｐ型半導体材料１２と直に接触するとともに、ゲッターメタル２２が、コンタクトメタル２０の頂面、すなわち、ｐ型半導体材料１２とは反対側のコンタクトメタル２０の表面、の上に配置されている。
【００２１】
ステップ６での活性化がアニール工程による場合、ゲッターメタル２２は、アニール工程中にチャンバー内に酸素を流すことによって、アニール工程中に酸化され得る。ゲッターメタル２２が図４においてのようにコンタクトメタルの頂部上にあるとき、ゲッターメタル２２は容易に酸化される。ゲッターメタル２２が図２及び３においてのように埋め込まれているとき、酸素は一般に、ゲッターメタル２２を覆うコンタクトメタル２０内の粒界を通ってなおもゲッターメタルに到達する。酸化の程度は、アニール温度によって、アニール継続時間によって、アニール中にチャンバーに流入される酸素の量によって、ｐ型領域の表面からのゲッターメタルの距離によって、且つ／或いはゲッターメタルの電気陰性度によって制御されることができる。
【００２２】
図５は、コンタクトメタル２０及び遮断材料２４を含んでいるが、ゲッターメタルを含んでいない。上に列挙した技術（ｉ）及び（ｉｉ）により、遮断材料２４の下のｐ型半導体材料におけるコンタクト抵抗を、その他のｐ型半導体領域に対して調整（チューニング）することができる。例えば、コンタクトメタル２０及び遮断材料２４を形成する前に半導体材料を乏しく活性化し、その後、コンタクトメタル２０及び遮断材料２４を堆積してパターニングした後に半導体構造を更に活性化することによって、遮断材料２４の下のｐ型半導体材料を、低い導電率を有するように作製することができる。遮断層の下の半導体材料は、水素が半導体構造から除去されることを遮断材料２４が阻むので、低い導電率を有するが、遮断材料２４の領域内のコンタクトメタル２０の光反射率は一般に、遮断材料２４の下のこの低導電率材料によって影響されない。遮断材料２４の下の、より低い導電率の領域５２と、遮断材料が形成されないところの、より高い導電率の領域５４という、ｐ型半導体材料内の２つの隣接し合う領域が形成される。例えば低導電率ｐ型クラッド層とそれに続く高導電率ｐ型コンタクト層などの、順次に成長される異なる導電率の２つのｐ型層と異なり、異なる導電率の２つの領域５２及び５４は、順次に成長されたｐ型層の場合においてのように縦方向で互いに隣接してではなく、横方向で互いに隣接して配置される。換言すれば、遮断材料２４を含んだここに記載のデバイスにおいては、成長方向に垂直な、ｐ型半導体材料の表面が、より低導電率の第１の部分と、より高導電率の第２の部分とを含む。
【００２３】
図６、７、及び８は、コンタクトメタル２０、ゲッターメタル２２、及び遮断材料２４を含んでいる。遮断材料２４及びゲッターメタル２２の双方を含むデバイスにおいては、上に列挙した技術（ｉ）−（ｉｖ）により、遮断材料２４の下のｐ型半導体材料の導電率を、その他のｐ型半導体材料に対して調整（チューニング）することができる。例えば、コンタクトメタル２０、ゲッターメタル２２、及び遮断材料２４を形成する前に半導体材料を乏しく活性化し、その後、コンタクトメタル２０、ゲッターメタル２２、及び遮断材料２４を堆積してパターニングした後に半導体構造を更に活性化することによって、遮断材料２４の下のｐ型半導体材料を、低い導電率を有するように作製することができる。遮断材料２４の下のｐ型半導体材料は、水素が半導体構造から除去されること及びゲッター層２２が酸化することを遮断材料２４が阻むので、乏しい導電率を有する。コンタクトメタル２０の光反射率は典型的に、遮断材料２４の下のこの低導電率材料によって影響されない。
【００２４】
図６、７、及び８に例示される構造におけるゲッターメタル２２の使用は、コンタクト内のその他の層の設計に幾らかの融通性をもたらす。例えば、図２、３、６、及び７に例示される構造において埋込ゲッターメタル２２がないと、所与のアニール条件及び時間ではコンタクトメタル２０をあまり厚くすることができない。何故なら、ｐ型材料を活性化するために除去されなければならない水素は、或る特定の厚さのコンタクトメタル２０しか通り抜けることができないからである。ゲッターメタル２２がないと、コンタクトメタル２０が厚すぎる場合に、遮断材料２４の効果が感じられない。ゲッターメタル２２は図７においてのようにコンタクトメタル２０の中央にあり得るので、コンタクトメタル２０を、ゲッターメタル２２なしでの厚さの約２倍にすることができる。何故なら、酸素が構造の頂面からゲッターメタル２２に到達することができ、且つ水素が半導体１２からゲッターメタル２２に拡散することができるからである。さらに、ゲッターメタル２２及び遮断材料２４の双方の存在は、以下のような遮断層の使用、すなわち、単独では水素除去を阻止するのに十分なほど密になり得ないが、単にゲッターメタルより容易に酸化可能であることにより、遮断材料２４の下のゲッターメタル２２の部分が酸化されることを防止することによって水素除去を抑制あるいは防止することができる遮断層の使用を可能にする。この場合、遮断材料２４の下のゲッターメタル２２は酸化されることができないので、遮断材料２４の下のｐ型半導体層１２は概して低導電率を示すことになる。
【００２５】
ゲッターメタル２２及び遮断材料２４は概して、ｐ型材料を活性化するためのみに使用される。ゲッターメタル２２及び遮断材料２４は、完成後のデバイスを動作させる必要はない。デバイスを動作させることには必要とされないが、ゲッターメタル２２及び遮断材料２４は概して、図１及びそれに伴う文章に記載される活性化の後のデバイス内に残存する。一部の実施形態において、特に図４、５、６、７、及び８においてのようにゲッターメタル２２及び／又は遮断材料２４がコンタクトメタル２０の頂部上に形成される場合、図１に記載の活性化の後に、例えば選択エッチングによって、遮断材料２４及びゲッターメタル２２の一方又は双方を除去してもよい。
【００２６】
図９、１０、１１、及び１２は、異なる導電率の領域を有するｐ型領域を形成できることの応用を例示している。
【００２７】
図９及び１０は、フリップチップデバイスを例示している。ｐ型領域１２及び活性領域１４の一部がエッチング除去されて、ｎコンタクト２６が上に形成されるｎ型領域１６の部分を露出させるメサ２５が形成されている。このデバイスは、ｎコンタクト２６及びｐコンタクト２１が半導体構造の底部にあるように、半導体構造１０の成長方向に対してひっくり返されている。成長基板が除去され、ｎ型領域１６の露出面１８が、光取り出しを向上させるようにテクスチャ加工されている。デバイスから取り出される光の大部分が、テクスチャ表面１８を通して取り出される。
【００２８】
図９に例示されるデバイスでは、遮断層が存在しないので、ｐ型領域１２の導電率はｐ型領域全体で実質的に同じであり、それ故に、活性領域１４の全体で均等に光が生成される。図９に例示されるように、テクスチャ表面１８に入射し且つ散乱されて半導体構造内に戻されるメサ２５の端部付近で生成される光９０は、ｎコンタクト２６によって吸収される虞がある。
【００２９】
図１０に例示されるデバイスでは、メサ２５付近の領域に遮断材料２４が形成されている。図１のブロック６での活性化中、遮断材料２４に位置が揃ったｐ型領域１２からは水素が除去されないことになり、故に、この領域は乏しい導電率を呈することになる。ｐコンタクト２１からの電流が優先的に、この乏しい導電率の領域から離れて注入され、それ故に、この領域ではあまり光が生成されないが、ｐコンタクト２１はこの領域でもなお反射性である。図１０に例示されるように、遮断材料２４から離れて生成される光１００は、吸収される可能性は低く、テクスチャ表面１８を通して半導体構造から取り出される可能性の方が高い。
【００３０】
図１１及び１２は、大きい金属接合パッド１１０及び１１２を有するフリップチップデバイスを例示している。図１１及び１２に例示される構造のヒートシンキング容量は、領域ごとに異なり得る。例えば、図１１及び１２に例示される構造は、ｐコンタクト２１に電気的に接続された金属接合パッド１１０と、ｎコンタクト１１４に電気的に接続された金属接合パッド１１２という、２つの金属接合パッドを含んでいる。これらの接合パッドは、互いから及びデバイス上のその他の構造から、誘電体領域１１８によって及び２つの接合パッド１１０と１１２との間の間隙１１６によって、電気的にアイソレートされている。接合パッド１１０及び１１２は典型的に、デバイスから熱を取り除く。
【００３１】
図１１に例示されるデバイスでは、遮断層が存在しないので、ｐ型領域１２の導電率はｐ型領域全体で実質的に同じであり、それ故に、活性領域１４の全体で均等に光及びその結果として熱が生成される。接合パッド１１０及び１１２によって提供される熱除去は間隙１１６内では利用可能でないので、間隙１１６に位置を揃えて半導体構造内のホットスポットが形成し得る。このようなホットスポットは、活性領域が発光する効率を低下させ得るとともに、存在する故障メカニズムを加速させることによって信頼性を低下させ得る。
【００３２】
図１２に例示されるデバイスでは、間隙１１６に位置を揃えた領域に遮断材料２４が形成されている。図１のブロック６での活性化中、遮断材料２４に位置が揃ったｐ型領域１２からは水素が除去されないことになり、故に、この領域は乏しい導電率を呈することになる。ｐコンタクト２１からの電流が優先的に、この乏しい導電率の領域から離れて注入され、それ故に、この領域では、あまり光が生成されず、ひいては、あまり熱が生成されず、それにより、間隙１１６の領域にホットスポットが形成されることになる可能性が低下され得る。図１２に例示されるような遮断材料の使用は、ヒートシンキングが乏しいジャンクションに電流が注入されることを防止し、それにより、デバイスの全体的な信頼性を向上させ得る。
【００３３】
本発明を詳細に説明したが、当業者が認識するように、本開示を所与として、ここに記載の発明概念の精神を逸脱することなく、本発明に変更が為され得る。故に、本発明の範囲は、図示して説明した特定の実施形態に限定されるものではない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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