用于半导体结构的欧姆触点.pdf

本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法。所述组合物包含至少部分地与所述半导体结构邻接的TiAlxNy材料。所述TiAlxNy材料可为TiAl3。所述组合物可包含铝材料，所述铝材料邻接所述TiAlxNy材料的至少一部分，以便所述TiAlxNy材料在所述铝材料与所述半导体结构之间。所述方法包含使所述组合物退火以在所述半导体结构上形成欧姆触点。

权利要求书一种用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括：至少部分地与所述半导体结构邻接的TiAlxNy材料；其中所述半导体结构包括至少一种半导体材料；其中x和y不同时等于零；其中当y等于零时，x不等于1。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料与所述半导体结构之间的所述邻接包括至少部分地与n掺杂GaN材料邻接。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料与所述半导体结构之间的所述邻接包括至少部分地与至少一种半导体材料邻接。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料与所述半导体结构之间的所述邻接包括至少部分地与至少一种可未经掺杂、n掺杂或p掺杂的半导体材料邻接，其中所述未经掺杂、n掺杂或p掺杂的半导体材料在其掺杂之前或之后的任一或两种状态下包括以下至少一者：GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInN、InN、GaAs、AlGaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、AlGaP、ZnSe、SiC、Si、金刚石、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或GaInAsSbP。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料在退火工艺之前或在所述退火工艺的至少一部分期间至少部分地与所述半导体结构邻接。根据权利要求1所述的组合物，其中所述半导体结构待变成发光二极管LED半导体装置。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料是使用以下至少一者添加：原子层沉积、物理气相沉积PVD或化学气相沉积CVD。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料为大约50埃到2000埃厚。根据权利要求1所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料为大约200埃厚。根据权利要求1所述的组合物，其中x等于约3且y等于约零。根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包括：铝材料；其中所述铝材料邻接所述TiAlxNy材料的至少一部分；其中所述TiAlxNy材料在所述半导体结构与所述铝材料之间。根据权利要求11所述的组合物，其中所述铝材料是使用以下至少一者添加：原子层沉积、物理气相沉积PVD或化学气相沉积CVD。根据权利要求11所述的组合物，其中所述铝材料在约5埃与4000埃厚之间。根据权利要求11所述的组合物，其中所述铝材料为大约1000埃厚。根据权利要求11所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料在约25埃与300埃厚之间。根据权利要求11所述的组合物，其中所述TiAlxNy材料为大约100埃厚。根据权利要求1所述的组合物，其中x介于大约0与10之间。根据权利要求1所述的组合物，其中y介于约0与10之间。一种用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使根据权利要求1所述的组合物退火的工艺。根据权利要求19所述的方法，其中所述退火工艺在大约500℃到1500℃或小于小于大约500℃到1500℃下实施。根据权利要求19所述的方法，其中所述退火工艺在大约800℃或小于大约800℃下实施。根据权利要求19所述的方法，其中所述退火工艺实施大约0.001分钟到200分钟。根据权利要求19所述的方法，其中所述退火工艺实施大约30秒到60秒。一种用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构；其中所述半导体结构包括n掺杂GaN材料；邻接于所述n掺杂GaN材料的至少一部分沉积TiAlxNy材料；其中所述TiAlxNy材料为大约200埃到2000埃厚；其中x和y不同时等于零；其中当y等于零时，x不等于1；和使所述半导体结构和所述TiAlxNy材料退火；其中所述退火在大约660℃到800℃或小于大约660℃到800℃下实施大约30秒到60秒的持续时间。一种用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包括n掺杂GaN材料；邻接于所述n掺杂GaN材料的至少一部分沉积TiAlxNy材料；其中所述TiAlxNy材料为大约50埃到200埃厚；其中x和y不同时等于零；其中当y等于零时，x不等于1；邻接于所述TiAlxNy材料的至少一部分沉积铝材料，以便所述TiAlxNy材料在所述铝材料与所述n掺杂GaN材料之间；其中所述铝材料为大约1000埃厚；和使所述半导体结构和所述TiAlxNy材料以及所述铝材料退火；其中所述退火在大约660℃或小于大约660℃下实施大约30秒到60秒的持续时间。一种组合物或产品，其至少部分地通过包括根据权利要求19、24或25中任一权利要求所述的方法的方法形成。一种LED，其包括根据权利要求1所述的组合物或至少部分地通过包括根据权利要求19、24或25所述的方法中的任一者的方法制备。

说明书用于半导体结构的欧姆触点
优先权申请案
本专利申请案主张2010年5月25日提出申请的美国申请案第12/787,211号的优权权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
背景技术
在现今制作的几乎每一种消费性和商业电子装置中均能找到半导体装置。其宽范围用途包含诸如二极管和晶体管等单一分立装置以及可包含在单一半导体衬底上互连的数百万个半导体装置的集成电路。用于半导体装置制造的新材料的发现以及新的半导体装置制造方法的开发继续改进该等装置的效率，也扩展了其已经宽范围的实际应用。
发光二极管(LED)是广泛用于消费性和商业应用中的半导体装置的一个实例。LED含有若干半导体材料，其包含p掺杂半导体材料、n掺杂半导体材料和这两种材料之间的结。如在正常二极管中，电流容易地从p侧(或阳极)流动到n侧(或阴极)，而不会沿相反方向流动。当电压以正确极性施加到半导体结构时，结受到正向偏压，且电荷载子、电子和电洞流入结中。当电子在移出n掺杂区并进入结中时遇到电洞，其降至较低能级，并以发射光的形式释放能量。所发射光的波长且因此其色彩取决于形成结的材料的带隙能量。有时n掺杂和p掺杂半导体材料可包含不同半导体材料的多个层。有时将有源层夹于n掺杂半导体材料与p掺杂半导体材料之间，从而允许当电子移动穿过结时进一步控制所发射光子的波长(例如色彩)以及所发射光子的数量(例如亮度)。有源层本身可包含各种半导体材料的若干层，且有时可含有若干发光层。具有包括一个以上发光层的有源层的LED通常称为多重阱(MW)LED或多重量子阱(MQW)LED。与此相比，在有源层中具有单一发光层的LED称为双重异质结构(DH)LED或单一量子阱(SQW)LED。
为了利用半导体结构作为半导体装置，电必须能够到达结构；例如，必须能够跨越所述结构施加电压。由于电位和相应的电流通常穿过金属介质转移，因此需要金属介质与半导体结构之间的连接以能够将电压施加到所述结构。触点是半导体结构的区域，所述区已经制备以充当半导体结构与金属介质之间的连接。触点具有低电阻，随时间在各种温度下稳定，且当随时间经受各种电气条件时也稳定，其对于半导体装置的性能和可靠性来说是至关重要的。其它所要的性质包含平滑的表面形态、制造简单、高生产良率、良好的耐腐蚀性和对半导体良好的粘附。理想的触点对半导体结构的性能没有影响，此意味着其具有零电阻且在半导体结构与金属之间没有电压降的情况下输送所需的电流，且还意味着施加到触点的电压与结构中所产生的电流之间的关系是完美线性。实际上，触点通常必定会具有一些电阻，但提供近似线性电压‑电流关系且呈现低电阻的触点是所要的。这些触点称为欧姆触点。
当两个固体彼此接触放置时，除非每一固体均具有相同的电化学电位(也称为功函数)，否则电子将从一个固体流动到另一固体直到达到平衡，在两个固体之间形成电位(称为接触电位)。接触电位可使两个固体之间的连接具有绝缘性质，且是诸如在二极管中的整流等现象的根本原因。接触电位使得电压‑电流关系为非线性的，且因此两个固体之间的连接偏离理想欧姆触点性质。一般来说，为了产生具有最低电阻且具有最佳线性且对称的电压‑电流关系的欧姆触点，正在寻求功函数与待形成欧姆触点的特定半导体材料的功函数接近的材料。
在半导体结构(包含待变成LED的结构)上制造欧姆触点的传统方法设计将一种或一种以上各种材料沉积到结构上，以便所述一种或一种以上材料仅触及半导体结构的特定部分。通常，如此沉积到半导体上的材料尚不能形成欧姆触点，因为每一材料的功函数之间的关系使得形成不想要的接触电位。因此，沉积步骤接着是退火工艺以在化学上改变材料，此可相应地改变其功函数。在退火期间，所沉积层和半导体结构的邻接部分的原子发生扩散，此使得材料混合到不同程度，此基本上使所沉积层成为半导体结构的一部分而仍允许其保持其基本物理形状。通过允许原子的重新定位，退火使得能够形成具有不同于最初所沉积层或结构的邻接部分的性质的新化学物质，且优选使得半导体结构的新形成部分具有所要的欧姆触点性质。尽管退火对于形成欧姆触点来说通常是必需的，但高温可将热缺陷引入到半导体结构中，此在所得半导体装置中导致不利影响，例如差的性能和差的操作寿命。另外，高温可引起触点的表面特征(表面形态)的不想要变化(例如形成珠粒和斑点)，此易于使得更难以电气连接到欧姆触点且效率较低。高温的不利影响因较长时间暴露于这些温度而加剧。因此，正在寻求在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法，其可操作较短时间退火且不需要高温退火。
举例来说，用于LED半导体装置和其它半导体装置中的常用半导体是氮化镓(GaN)，经常发现其作为半导体结构中的n掺杂和/或p掺杂材料的层。通常寻求使用GaN的特定层(例如n掺杂GaN(n‑GaN))形成欧姆触点。稳定的金属‑n‑GaN系统对于完成含有n‑GaN的半导体装置(包含LED)来说是必要的。通过使钛(Ti)、随后铝(Al)沉积到半导体结构上制作的触点在含有n‑GaN的半导体装置(Ti/Al‑双层)中最普遍。然而，Ti/Al‑双层系统在中间温度范围热退火之后易于倾向于转化成不所要的高电阻触点。此可能是由于在Al上形成氧化铝(Al2O3)的缘故，此导致接触电阻增加。此变化能是由于在退火工艺期间形成氮化钛(TiN)的缘故。Ti/Al‑双层系统可转化成欧姆触点且当在较高温度下退火时呈现可为约10‑5Ωcm2到10‑6Ωcm2的比接触电阻。然而，在高温下的退火可导致半导体装置性能和可靠性退化，这是因为Al具有低熔点(约660℃)且在退火期间易于滚成球。因此，大多数基于Ti/Al‑双层的触点的表面形态极为粗糙。另外，对半导体结构施加高温引入热缺陷，此也可造成半导体装置的性能退化。
发明内容
附图说明
在图式中，未必按比例绘制，贯穿若干视图，相同编号可描述实质上类似组件。所述图式大体上以实例方式而非以限制方式图解说明论述于本文中的各个实施例和实例。
图1图解说明待变成多个LED半导体装置的半导体结构100的二维端视图。
图2图解说明待变成多个LED半导体装置的半导体结构100的三维视图。
图3图解说明待变成多个LED半导体装置的半导体结构100的三维近视图。
图4图解说明Al‑Ti二元合金相图。
图5图解说明在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其使用Ti材料、随后Al材料，接着实施退火。
图6图解说明本发明用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法的特定实施例，其包括TiAlxNy材料，随后实施退火。
图7图解说明本发明用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法的特定实施例，其使用TiAl3材料，随后实施退火。
图8图解说明本发明在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法的特定实施例，其使用TiAlxNy材料、随后Al材料，接着实施退火。
图9图解说明本发明在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法的特定实施例，其使用TiAl3材料、随后Al材料，接着实施退火。
具体实施方式
本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物。所述组合物包含TiAlxNy材料。TiAlxNy材料至少部分地与半导体结构邻接。半导体结构包含至少一种半导体材料变量x和y不同时等于零。当变量y等于零时，x不等于1。
本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法。所述方法包含提供半导体结构。所述半导体结构包含n掺杂GaN材料。方法还包含沉积TiAlxNy材料。邻接于n掺杂GaN材料的至少一部分沉积TiAlxNy材料。TiAlxNy材料为大约200埃到2000埃厚。变量x和y不同时等于零。当变量y等于零时，变量x不等于1。方法还包含使半导体结构和TiAlxNy材料退火。在大约660℃到880℃或小于大约660℃到880℃下实施退火。退火实施大约30秒到60秒的持续时间。
本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法。方法包含提供半导体结构。半导体结构包含n掺杂GaN材料。方法包含沉积TiAlxNy材料。邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料。TiAlxNy材料为大约50埃到200埃厚。变量x和y不同时等于零。当变量y等于零时，变量x不等于1。方法还包含沉积铝材料。邻接于TiAlxNy材料的至少一部分沉积铝材料。沉积铝材料以便TiAlx材料在铝材料与n掺杂GaN材料之间。铝材料为大约1000埃厚。方法还包含使半导体结构和TiAlxNy材料和铝材料退火。在大约660℃或小于大约660℃下实施退火。退火实施大约30秒到60秒的持续时间。
本发明在各个实施例中提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法。在各个实施例中，所述组合物包含TiAlxNy材料。TiAlxNy材料至少部分地与半导体结构邻接。TiAlxNy可为TiAl3。组合物可包含铝。铝可邻接TiAlxNy的至少一部分，以便TiAlxNy在铝与半导体结构之间。方法包含使组合物退火以在半导体结构上形成欧姆触点。
本发明涉及用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物和方法。当阐述组合物和方法时，除非另外说明，否则以下术语具有以下意义。
如本文所用，术语“邻接”是指物理触及或接触的区域。
如本文所用，术语“邻接”是指任何程度的物理触及或接触。
如本文所用，术语“欧姆触点”是指提供近似线性电压‑电流关系且呈现低电阻的触点。欧姆触点可用于将电位连接到半导体结构或半导体装置。欧姆触点可认为是在半导体结构上，且其也可认为是半导体结构的一部分。
如本文所用，术语“半导体装置”是指准备用于预期用途的半导体结构，例如准备用作电子装置组件，以及例如准备在集成电路中作为组件起作用。此术语可指(但不限于)制造状态，其中对于半导体装置的预期操作来说必要的所有半导体材料层处于适当位置且必要时已经退火，已实施必要的钝化，且已在半导体结构上形成必要的触点以使得能够跨越结构施加所要的电位。此术语可指多个半导体装置，且指准备用于其预期用途的多个半导体结构。
如本文所用，术语“半导体材料”是指包含(但无需排外地)一种或一种以上化学化合物，所述化学化合物当为纯的时，其导电性介于导体与绝缘体的导电性之间。半导体材料可未经掺杂、n掺杂或p掺杂，且包含(但不限于)(在其掺杂前或掺杂后的状态下)以下中的至少一者：GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInN、InN、GaAs、AlGaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、AlGaP、ZnSe、SiC、Si、金刚石、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或GaInAsSbP。
如本文所用，术语“半导体结构”是指(但不限于)至少一个半导体材料层，但也可指多个半导体材料层，所述层待变成半导体装置。一旦制造工艺完成，即可出现变成半导体装置的状态。术语“半导体结构”也可指处于制造的中间阶段的一个或一个以上半导体装置。此术语可指(但不限于)待变成多个半导体装置的一个或一个以上半导体材料层。当所述结构包含至少一个半导体材料层或多个半导体材料层，且所述结构还包含出于形成欧姆触点的目的与至少一个半导体材料层邻接的其它材料的层时，那么此术语也涵盖待变成半导体装置的所述结构。
如本文所用，化学式“TiAlxNy”是指(但不限于)钛(Ti)与铝(Al)与氮(N)的摩尔比为1∶x∶y的化合物，其中x和y可各自独立地等于零。化学式也可另外或者是指(但不限于)Ti与Al与N的摩尔比为1∶x∶y的元素钛、铝和氮的混合物，其中钛、铝和氮的原子并未键结在一起作为具有化学式TiAlxNy的化合物，而是作为均质、半均质或非均质混合物存在；在此情形下，钛、铝和/或氮的原子可以但未必化学键结在一起作为化合物，所述化合物未必相同，所述化合物可以但未必以相同比例包含所有三种这些元素，所述化合物可以但未必是有意形成的，且所述化合物可以但未必暂时或永久存在。在一些实施例中，x和另外或者y在整个TiAlxNy材料中并非是一致的值。因此，在一些实施例中，在一些位置中的TiAlxNy材料相对于其它位置中的TiAlxNy材料，x或y可具有在某些范围内的值，而非具有确切的值。在指定x或y的值的一些实施例中，值的指定不仅涵盖在整个材料中x或y一致地等于指定值的实施例，而且涵盖当TiAlxNy材料的组合物对其整体进行取样时x或y的值平均约为指定值的实施例。相应地，在禁止x与y的一对特定值的实施例中，不禁止其中在TiAlxNy材料内可发现具有所禁止的数值对的TiAlxNy试样的实施例，而仅禁止以下实施例：其中TiAlxNy材料在整个所述材料中一致地具有所禁止的x和y的数值对，或其中当组合物TiAlxNy材料对其整体进行取样时，TiAlxNy材料具有所禁止的x和y的数值对作为x和y的平均值。
现将详细参考本发明的某些实施例，在所附结构和式中图解说明其实例。尽管将结合所列举的权利要求来阐述本发明，但应了解其并非意欲将本发明限定于这些权利要求。与此相反，本发明意欲涵盖可包含于由权利要求所界定的本发明范围内的所有替代、修改和等效物。
在说明书中提及“一个实施例”、“实施例”、“实例性实施例”等表示所阐述的实施例可包含特定特征、结构或特性，但每一个实施例不一定包含所述特定特征、结构或特性。而且，此些片语未必是指同一个实施例。此外，当结合实施例阐述特定特征、结构或特性时，认为无论是否明确阐述，影响结合其它实施例所阐述的此特征、结构或特性在所属领域的技术人员的知识范围内。
在一些实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零。本发明的一些实施例可为包含至少一种半导体材料的半导体结构。本发明的一些实施例可为待变成一个或一个以上半导体装置用于电路(包含集成电路)和用于半导体装置的任何应用的半导体结构。在本发明的一些实施例中，所主张的半导体结构待变成的半导体装置的类型不受限制，且包含(但不限于)：任一种或一种以上晶体管，包含MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)；任何MOS装置；任何二极管(一种通常仅在一个方向上传导电流的装置)，包含所有类型的LED；集成电路(含有小型化电子电路的多个半导体装置)；微处理器；和存储器，包含RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)存储器。
在本发明的一些实施例中，TiAlxNy和或者或另外半导体结构可含有一些化学杂质，使得在那些实施例中，TiAlxNy可含有或可不含一些不是Ti、Al或N的化学元素，且半导体结构可含有或可不含一些不是半导体材料的化学元素，且铝(如果存在)可含有或可不含一些不是铝的化学元素。在这些实施例中，为了参考TiAlxNy或为半导体结构的至少一部分的半导体材料或铝(如果存在)，无需指出是否存在杂质。在这些实施例中，所存在杂质的含量不足以妨碍欧姆触点的预期形成，也不足以妨碍半导体结构欲形成的半导体装置的操作。在一些实施例中，在半导体材料中可称为化学杂质的某些化合物的存在是有意的，且有时可使半导体材料经掺杂，在所述情形下通常杂质的存在使得半导体装置的预期操作成为可能。
本发明的一些实施例包含(但不限于)用于形成多个触点的组合物和方法，且并不限于用于形成一个触点或一次形成一个触点的组合物和方法。因此，本发明的一些实施例中包含用于形成多个触点的组合物和方法，且另外本发明的实施例涵盖用于一次形成多个触点的组合物和方法。
本发明的一个实施例包含用于形成延伸跨越半导体结构的一个或一个以上欧姆触点的组合物和方法，其接着可在退火之后且有时在其它步骤之后进行切割或切削或切断或切片成许多单独的半导体结构或半导体装置。在图1、2和3中显示在制造完成后待成为多个LED半导体装置的半导体结构100。由这些图式所绘示的半导体结构经简化；在实际实施例中材料和结构的厚度或形状中可存在图1到3中未绘示的纹理化或变化。图1显示半导体结构100的二维剖视图，图2显示半导体结构100的三维视图，且图3显示半导体结构100的三维近视图。在此特定实施例中，半导体结构包含扩散势垒124、随后反射镜122、蓝宝石120和缓冲层118。在缓冲层118上是n掺杂GaN 112，接着是有源区110、p掺杂GaN 108和铟锡氧化物(ITO)106。至少部分地与半导体结构100邻接、特定来说至少部分地与n‑GaN 112邻接者是TiAl3116。至少部分地与TiAl3116邻接者是铝114。至少部分地与半导体结构100邻接、特定来说至少部分地与ITO 106邻接者是TiAl3104。至少部分地与TiAl3邻接者是铝102。在图2中可见者是TiAl3117，其至少部分地与半导体结构100邻接、特定来说至少部分地与n‑GaN 112邻接。至少部分地与TiAl3117邻接者是Al115。在改变材料的化学组成的退火之后，半导体结构100接着可在Al和TiAl3所位于的位置、特定来说115和117、102和104以及114和116处包含三个单独的宽欧姆触点，且包含也可通过退火化学改质的n‑GaN的多个部分。在退火之后且有时在其它步骤之后，接着将半导体结构100切割或切削或切断或切片成许多单独的半导体结构或装置，例如个体化LED，每一者含有多个欧姆触点。
本发明的一些实施例涵盖半导体结构与TiAlxNy之间任何程度的邻接，其包含仅数个原子的邻接，或大部分半导体结构的表面与TiAlxNy的邻接。本发明的一些实施例涵盖TiAlxNy与为半导体结构的至少一部分的半导体材料的一个特定部分之间的邻接；本发明的一些实施例另外或者涵盖TiAlxNy与为半导体结构的至少一部分的半导体材料的多个特定部分之间的邻接。
本发明的一个实施例是用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零。在一些实施例中，当y等于零时，x不等于1。在一些实施例中，TiAlxNy材料与半导体结构之间的邻接包含至少部分地与n掺杂GaN邻接。在一些实施例中，TiAlxNy材料与半导体结构之间的邻接包含至少部分地与p掺杂GaN邻接。在一些实施例中，TiAlxNy材料与半导体结构之间的邻接包含至少部分地与半导体结构的至少一部分邻接。在本发明的一些实施例中，TiAlxNy材料与半导体结构之间的邻接包含至少部分地与半导体结构的一个以上部分邻接。
本发明的实施例是用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中TiAlxNy材料与半导体结构之间的邻接包含至少部分地与可未经掺杂、n掺杂或p掺杂的半导体材料的至少一部分邻接，其中未经掺杂、n掺杂、或p掺杂材料在其掺杂前或掺杂后的任一或两种状态下包含以下中的至少一者：GaN、nGaN、AlGaN、AlGaInN、InN、GaAs、AlGaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、AlGaP、ZnSe、SiC、Si、金刚石、BN、AlN、MgO、SiO、ZnO、LiAl02、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或GaInAsSbP。
本发明的另一个实施例是用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料。在一些实施例中，在退火工艺之前或在退火工艺的至少一部分期间，TiAlxNy材料至少部分地与半导体结构邻接。在一些实施例中，TiAlxNy材料是使用以下中的至少一者添加：原子层沉积、物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。
在一个实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x等于约3且y等于约零。在另一个实施例中，TiAl3材料介于大约5埃与4000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAl3材料介于大约50埃与4000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAl3材料介于大约50埃与2000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAl3材料介于大约100埃与1000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAl3材料为大约200埃厚。在另一个实施例中，TiAl3材料为大约150埃厚。在另一个实施例中，TiAl3材料为大约100埃厚。
在一个实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中所述组合物进一步包含铝材料，其中铝材料邻接TiAlxNy材料的至少一部分。在相关实施例中，TiAlxNy在半导体结构与铝之间。在另一相关实施例中，铝是使用以下中的至少一者添加：原子层沉积、物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。在另一相关实施例中，铝介于约5埃与4000埃厚之间。在另一相关实施例中，铝介于约250埃与2000埃厚之间。在另一相关实施例中，铝介于约750埃与1250埃厚之间。在另一相关实施例中，铝为大约1000埃厚。
在一些实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中TiAlxNy材料介于约5埃与4000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAlxNy材料介于大约50埃与4000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAlxNy介于大约50埃与2000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAlxNy材料介于大约100埃与1000埃厚之间。在另一个实施例中，TiAlxNy材料为大约200埃厚。在另一个实施例中，TiAlxNy材料为大约150埃厚。在另一个实施例中，TiAlxNy材料为大约100埃厚。
本发明的另一个实施例提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x介于约0与10之间。在另一个实施例中，x介于约1与10之间。在另一个实施例中，x介于约0与5之间。在另一个实施例中，x介于约0与1之间。在另一个实施例中，x介于0与0.5之间。
在一些实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中y介于约0与10之间。在另一个实施例中，y介于约0与5之间。在另一个实施例中，y介于约0与1之间。在另一个实施例中，y介于约0与0.5之间。
本发明的实施例包含用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物退火的步骤，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料。在一些实施例中，半导体结构可在以下温度下退火：小于500℃到1500℃；小于约1000℃到1500℃；约800℃；小于约660℃；或小于约500℃。
本发明的实施例包含用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物退火的步骤，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料。在一些实施例中，可使半导体结构退火大约0.001分钟到10分钟；大约5分钟到10分钟；大约1分钟到5分钟；大约1分钟；大约30秒到60秒；或大约0.001分钟到1分钟。
在一些实施例中，本发明提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；和使半导体结构和TiAlxNy退火。在相关实施例中，x等于约3且y等于约零。在另一相关实施例中，TiAlxNy材料为约200埃到2000埃厚。在另一相关实施例中，TiAlxNy材料为约200埃厚。在另一相关实施例中，在约800℃下实施退火工艺。在另一相关实施例中，在小于660℃下实施退火工艺。在另一相关实施例中，退火工艺实施大约0.1分钟到10分钟。在另一相关实施例中，退火工艺实施大约30秒到60秒。
本发明的另一个实施例提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；邻接于TiAlxNy的至少一部分沉积Al，以便TiAlxNy在Al与n掺杂GaN之间；和使半导体结构和TiAlxNy材料和Al材料退火。在相关实施例中，x等于约3且y等于约零。在另一相关实施例中，TiAlxNy材料为约50埃到200埃厚且Al材料为约1000埃厚。在另一相关实施例中，在小于660℃下实施退火工艺。在另一相关实施例中，退火工艺实施大约0.1分钟到10分钟。在另一相关实施例中，退火工艺实施大约30秒到60秒。
本发明的各个实施例提供制造LED的方法，其包括：使用用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物退火的步骤，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；和使半导体结构和TiAlxNy材料退火；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；邻接于TiAlxNy的至少一部分沉积铝材料，以便TiAlxNy在铝与n掺杂GaN之间；和使半导体结构和TiAlxNy材料和铝材料退火。
本发明的各个实施例提供通过所述方法中的任一者形成的组合物或产物，所述方法包括：用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物退火的步骤，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN材料的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；和使半导体结构和TiAlxNy材料退火；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；邻接于TiAlxNy的至少一部分沉积铝材料，以便TiAlxNy在铝与n掺杂GaN之间；和使半导体结构和TiAlxNy材料和铝材料退火。
本发明的各个实施例提供LED，其包括：用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物，其包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；或通过所述方法中的任一者制备的LED，所述方法包括：用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括使用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物退火的步骤，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；和使半导体结构和TiAlxNy材料退火；或包括用于在半导体结构上形成欧姆触点的方法，其包括以下步骤：提供半导体结构，其中所述半导体结构包含n掺杂GaN材料；邻接于n掺杂GaN材料的至少一部分沉积TiAlxNy材料，其中x和y不同时等于零；邻接于TiAlxNy的至少一部分沉积铝材料，以便TiAlxNy在铝与n掺杂GaN之间；和使半导体结构和TiAlxNy材料和铝材料退火。
图5到9图解说明形成欧姆触点的组合物和方法，图6到9图解说明本发明的特定实施例，其并非打算以任何方式限制本发明。在图5到9中所显示的二维剖视图打算显示在材料之间的相关结，且不能代表在完整结构中的半导体材料的整体，因此材料在完整结构中可具有与如在图5到9中所显示的形状或大小不同的形状或大小。
在图5中显示在n掺杂GaN(n‑GaN)半导体结构上形成欧姆触点的不利方法的实例，所述实例不是本发明的实施例，且所述实例包含在包括n‑GaN 506材料的半导体结构上形成大约200埃厚的钛材料504，随后形成至少部分地与钛材料504邻接的大约1000埃厚的铝材料502。应注意，在图5中且同样在图6到9中，所绘示的n‑GaN材料可为较大n‑GaN材料(未显示)的剖视图。接着在800℃下使结构退火1分钟，这是容许形成欧姆触点514的适当时间和温度。在欧姆触点514中，材料经历一些化学变化，这是由原子扩散穿过材料并产生新化合物造成的。因此，在欧姆触点514中，铝材料508可包含最初在材料502中不存在的其它化合物，钛材料510可包含最初在材料504中不存在的其它化合物，且靠近钛材料510的n‑GaN材料512可包含最初在材料506中不存在的其它化合物。在退火工艺期间，由于钛材料504在n‑GaN材料506与铝材料502之间，因此铝原子需扩散穿过钛材料504以到达n‑GaN表面，从而允许形成可使触点具有欧姆性质的化学物质；扩散穿过材料需要较高退火温度和另外或者更长的退火时间。此方法的缺点包含使用高温，其可将热缺陷引入到半导体结构中。此方法的另一缺点包含使用元素状态的铝，其在大约660℃下熔化(参见图4)，此意味着其在高温退火工艺期间熔化，使得其形成珠粒和斑点，从而使所得欧姆触点上具有不想要的表面形态。此方法的另一缺点包含退火工艺所需要的时间量，其使高热量对半导体结构的不利影响倍增，且另外高热量对元素铝的不利影响(例如熔化和形成珠粒)增加。
本发明的一些实施例提供超过用于在半导体结构上形成欧姆触点的已知组合物和方法的优点，所述半导体结构包含待变成LED半导体装置者。优点可包含(但不限于)在退火工艺期间使用较低热量、使用较短时间的退火工艺和使用更适应高温退火工艺的材料。
图6中显示提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物的本发明实施例，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAlxNy材料602，所述半导体结构包括n‑GaN材料604。在退火工艺之后，形成欧姆触点612。在欧姆触点612中，材料经历一些化学变化，这是由原子扩散穿过材料并产生新化合物造成的。因此，在欧姆触点612中，TiAlxNy材料608可包含最初在材料602中不存在的其它化合物，且靠近TiAlxNy材料608的n‑GaN材料610可包含最初在材料604中不存在的其它化合物。一些TiAlxNy组合物可具有高于800℃的熔点(参见图4当y等于零时的非限制性实例)。因此，可在800℃下使半导体结构退火，而没有使用在退火温度下熔化的用于形成欧姆触点的材料的缺点，由此改进所得欧姆触点的表面形态，并由此改进所得欧姆触点的质量。本发明的此实施例可是有利的，这是因为含铝的材料(TiAlxNy，材料602)与半导体材料604(n‑GaN)邻接，此允许铝原子扩散到n‑GaN材料604而不必扩散穿过另一材料，从而可能容许更快形成用于形成欧姆触点所需的化合物，允许较短退火时间，此降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。在此特定实施例中含铝的TiAlxNy材料602接近n‑GaN材料604的额外优点是在退火期间可需要较少热量来产生所要的欧姆触点，此也降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。
图7中显示提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物的本发明另一个实施例，所述组合物包括至少部分地与半导体结构邻接的TiAl3材料702，所述半导体结构包括n‑GaN材料704。在退火工艺之后，形成欧姆触点712。在欧姆触点712中，材料经历一些化学变化，这是由原子扩散穿过材料并产生新化合物造成的。因此，在欧姆触点712中，TiAl3材料708可包含最初在材料702中不存在的其它化合物，且靠近TiAl3材料708的n‑GaN材料710可包含最初在材料704中不存在的其它化合物。TiAl3的熔点为大约1370℃(图4)。因此，可在800℃下使半导体结构退火，而没有使用在退火温度下熔化的用于形成欧姆触点的材料的缺点，由此改进所得欧姆触点的表面形态，并由此改进所得欧姆触点的质量。本发明的此实施例也可为有利的，这是因为含有铝的材料(TiAl3，材料702)与半导体材料(n‑GaN，材料704)邻接，此允许铝原子扩散到n‑GaN材料704而不必扩散穿过另一材料，从而可能容许更快形成用于形成欧姆触点所需的化合物，允许较短退火时间，此降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。在此特定实施例中铝(TiAl3，材料702)接近n‑GaN材料704的额外优点是在退火工艺期间可需要较少热量来产生所要的欧姆触点712，此也降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。
图8中显示提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物的本发明另一个实施例，所述组合物包括至少部分地与包括n‑GaN材料806的半导体结构邻接的大约100埃厚的TiAlxNy材料804，且进一步包括至少部分地与TiAlxNy材料804邻接的大约1000埃厚的铝材料802。在退火工艺之后，形成欧姆触点814。在欧姆触点814中，材料经历一些化学变化，这是由原子扩散穿过材料并产生新化合物造成的。因此，在欧姆触点814中，铝材料808可包含最初在材料802中不存在的其它化合物，TiAlxNy材料810可包含最初在材料804中不存在的其它化合物，且靠近TiAlxNy材料810的n‑GaN材料812可包含最初在材料806中不存在的其它化合物。本发明的此实施例可为有利的，这是因为含有铝的材料(TiAlxNy，材料804)邻接半导体材料(n‑GaN，材料806)，由此允许铝原子扩散到n‑GaN材料806而不必扩散穿过另一材料，从而可能容许更快形成用于形成欧姆触点所需的化合物，允许较短退火时间，这降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。在此特定实施例中铝(TiAlxNy，材料804)接近n‑GaN材料806的额外优点是在退火期间可需要较少热量以产生所要的欧姆触点，这也降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。
图9中显示提供用于在半导体结构上形成欧姆触点的组合物的本发明另一个实施例，所述组合物包括至少部分地与包括n‑GaN材料906的半导体结构邻接的大约100埃厚的TiAl3材料904，且另外包含至少部分地与TiAl3材料904邻接的大约1000埃厚的铝材料902。在退火工艺之后，形成欧姆触点914。在欧姆触点914中，材料经历一些化学变化，这是由原子扩散穿过材料并产生新化合物造成的。因此，在欧姆触点914中，铝材料908可包含最初在材料902中不存在的其它化合物，TiAl3材料910可包含最初在材料904中不存在的其它化合物，且靠近TiAl3材料910的n‑GaN材料912可包含最初在材料906中不存在的其它化合物。本发明的此实施例可为有利的，这是因为含有铝的材料(TiAl3材料，904)邻接n‑GaN材料906，此允许铝原子扩散到n‑GaN材料906而不必扩散穿过另一材料，从而可能容许更快形成用于形成欧姆触点所需的化合物，可能允许较短退火时间，此降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。在此特定实施例中铝(TiAl3，材料904)靠近n‑GaN材料906的额外优点是在退火期间可需要较少热量以产生所要的欧姆触点，此也降低在半导体结构中形成热缺陷的可能性。在退火工艺期间需要较少热量的另一优点是避免铝材料902熔化，此改进所得欧姆触点914的表面形态且改进所得欧姆触点914的质量。
所有公开案、专利和专利申请案均以引用方式并入本文中。尽管在上述说明书中，已结合本发明的某些优选实施例阐述了此所揭示标的物，且已出于图解说明的目的陈述了许多细节，但所属领域的技术人员将易知，所揭示标的物可容许额外实施例且本文所阐述的某些细节可在不背离所揭示标的物的基本原则的情况下有显著变化。