[發明專利]氧化物層疊體及其制造方法

在審

• 申請號: 201980063611.1
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN112888808A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 上岡義弘;笘井重和;勝又聰;久志本真希;出來真斗;本田善央;天野浩
• 申請（專利權）人: 出光興產株式會社;國立大學法人東海國立大學機構;日機裝株式會社
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/14;C23C14/58;H01L21/28;H01L29/43
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 魯煒;楊戩

層疊體，其具有包含III?V族氮化物半導體的半導體層、以及電極層；電極層包含鎂氧化物和鋅氧化物，電極層中鎂相對于鎂和鋅的總計的摩爾比[Mg/（Mg＋Zn）]為0.25以上且0.75以下，電極層的電導率為1.0×10^?2S/cm以上。

技術領域

本發明涉及具有透射紫外線的電極層的氧化物層疊體及其制造方法。

背景技術

使用了氮化鎵等氮化物半導體的深紫外線發光二極管和深紫外線激光二極管等深紫外線發光半導體裝置作為輕量且長壽命的深紫外線光源而受到關注。深紫外線光源能夠在殺菌、傳感、工業用途等各種領域中應用。作為以往的深紫外線光源的汞燈，由于具有水銀的環境問題，因此深紫外線發光半導體裝置被期待作為其替代品。

可見光的發光二極管中，作為p型氮化物半導體的電極，廣泛使用透明導電性材料即摻雜錫的氧化銦（ITO）。

透明導電性材料的透明性與帶邊吸收波長（吸收邊波長）有關。帶邊吸收波長意指由于材料的從價帶到導帶的電子躍遷而產生的光吸收開始的波長。帶邊吸收波長可以使用分光光度計通過反射法、透射法來測定。ITO的帶邊吸收波長在450nm附件，因此不吸收較其更長波長側的光。這意味著ITO在除了可見光區域的短波長區域之外的幾乎整個區域具有透明性。實際上，在使用了ITO的半導體裝置中，在可見光區域中由光吸收引起的發光損失少。此外，ITO具有與金屬相當的載流子濃度、以及作為氧化物的較大的載流子遷移率，具有100S/cm以上的高電導率（電傳導率）。因此，ITO被廣泛用于發射可見光的二極管的透明電極。

另一方面，作為紫外線發光半導體裝置的電極，期望在紫外線區域具有透明性。目前廣泛使用的ITO吸收短波長（波長400nm以下）的光。因此，在發光層產生的紫外線被ITO吸收，成為裝置的發光效率降低的原因。

另外，帶邊吸收波長短的材料、例如SiO₂雖然透射400nm以下的紫外線，但卻是絕緣體，不適合作為電極。

因此，需要在較400nm更短波長區域中的光線透射率高、且具有良好電導率的新型電極。

針對上述課題，例如專利文獻1中報道了多種銦氧化物作為帶邊吸收波長處于較450nm更短波長側的材料。但是，所有氧化物的帶邊吸收波長均為340nm以上，作為紫外線發光半導體裝置的電極是不充分的。

專利文獻2中報道了含有鎂的氧化鋅作為帶邊吸收波長處于較450nm更短波長側的材料。氧化鋅鎂的吸收邊波長處于350nm。但是，電導率低至0.02μS/cm左右，因此作為電極并不充分。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-245220號公報

專利文獻2：日本特開2014-129230號公報。

發明內容

本發明的目的之一是提供在紫外線區域（例如，波長為小于400nm的區域）具有透明性、且導電性高的電極-氮化物半導體的層疊體。

根據本發明，提供以下的層疊體等。

1. 層疊體，其具有：

包含III-V族氮化物半導體的半導體層、和

電極層；

前述電極層包含鎂氧化物和鋅氧化物；

前述電極層中前述鎂相對于鎂和鋅的總計的摩爾比[Mg/（Mg＋Zn）]為0.25以上且0.75以下，

前述電極層的電導率為1.0×10^-2S/cm以上。

2. 根據1所述的層疊體，其中，前述電極層中前述鎂相對于鎂和鋅的總計的摩爾比[Mg/（Mg＋Zn）]為0.4以上且0.75以下。