專利名稱：光器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種光器件，并且更具體地涉及一種光器件及其制造方法，其中可獲得電的/熱的/結構的穩定性，并且P型電極和N型電極能夠被同時形成。
另外，本發明涉及一種光器件，更具體地涉及一種光器件及其制造方法，其中特征接觸電阻被降低，并且從外部提供的載流子不僅能夠使用所述降低的接觸電阻執行規則的電流向器件中的擴散，而且從所述器件中的活性層產生并且發出的光子可以很好地逃逸到外部。
另外，本發明涉及一種光器件，更具體地涉及一種光器件及其制造方法，其中金屬-氫化合物被形成，以實施P型基于鎵氮化物的化合物半導體的歐姆電極。
背景技術：
一般地，為了實施光器件如發光二極管或者激光器，好的歐姆接觸應該首先被制成在半導體與形成為電極的金屬之間。
另外，需要平面化的表面狀態，熱穩定性，容易的處理，低接觸電阻，高的產出，好的防腐性等。
同時，基于GaN的氮化物半導體發光器件被主要地生長在藍寶石基板或者碳化硅(SiC)基板上。另外，基于GaN的多晶層以低的生長溫度生長在所述藍寶石基板或者SiC基板上作為緩沖層，并且之后未摻雜的GaN層，摻雜硅(Si)的N型GaN層，或者具有組合結構的N型基于GaN層以高的溫度形成在所述緩沖層上。這之后，發光層(具有量子阱結構的活性層)被形成在所述N型基于GaN層上，并且P型基于GaN層被附加地形成在所述發光層上，從而所述半導體發光器件被制造。
另外，在所述半導體發光器件中，透明電極可以以下面的方法形成。
首先，參照圖1簡要描述形成在傳統發光器件中的P型電極結構。
圖1是說明傳統發光器件的典型P型電極的視圖。
圖1中所示的發光器件的P型電極被構造為具有形成在P型GaN層101上的P型透明電極層102，并且具有形成在所述P型透明電極層102上的P型接合電極103。上面構造的電極結構為方便而被稱作‘封閉’電極結構。
在所述‘閉合’電極結構的情況下，所述P型透明電極層102主要是由Ni/Au層形成。另外，所述P型接合電極103是包括除Al和Cr之外基于Au的兩個或更多個金屬(例如，Au，Ti，Ni，In和Pt)的單層，或者兩個或者更多個層的多層結構。也就是說，其為Au，Ni/Au，Ti/Au或Pt/Au層等。
例如，如圖2中所示，一金屬被從由Ni，Pt，Ti，Cr和Au組成的組中選擇以在所述P型基于GaN的層101上沉積第一金屬層102a，并且金(Au)被用于沉積第二金屬層102b，從而透明電極102能夠被形成。作為所述透明電極的典型例子，Ni/Au電極被使用。
或者，如圖3所示，氧化物從其很好地形成的第一金屬層102c被形成在P型基于GaN的層101上并且隨后，在用于載流子導電的第二金屬層102d例如金(Au)被沉積之后，在含氧氣氛中執行熱退火。
作為典型的例子，有一種方法，其中在鈷(Co)和金(Au)被順序地沉積在所述P型基于GaN的層101上之后，所述熱退火在含氧氣氛中被執行以形成‘Co-O’氧化物。或者，一種使用鎳(Ni)代替鈷(Co)的方法也被提出。
因此，金屬氧化物層102e被形成以具有透明性，以使透明電極102被形成在P型基于GaN的層101上。
發光器件的傳統P型電極也可以如圖4所示被構造，并且圖4是說明所述傳統發光器件的另一典型的P型電極的視圖。
如圖4所示的發光器件的P型電極被構造，以具有在P型GaN層201上形成的P型透明電極層202，以及具有形成在所述P型透明電極層202上的P型接合電極203。此時，透明電極層202被構造為具有填充在其間的P型接合電極203的部分。
上面構造的電極結構為方便而被稱作‘開放’電極結構。
在所述‘開放’電極結構的情況下，包括Cr或Al層的結構被提出以提高接合能力，并且被形成為具有與所述‘封閉’電極結構類似的結構。
同時，圖5是說明傳統發光器件的典型N型電極的視圖。
如圖5中所示發光器件被構造為具有形成在N型GaN層301上的N型電極層302。
在所述N型電極層302的情況下，提出的是使用Ti，Al，Au的單層化的電極或者兩個或者多個層的多層化的電極。
但是在上面結構化的P型電極的情況下，特征接觸電阻遠大于10-3Ωcm2，原因在于高電阻的P型GaN層。
另外，已知的是在不是氧化物結構的透明電極結構(參見圖2)中，由于特征接觸電阻有10-2Ωcm2那樣高，所述透明電極的主要功能之一的‘電流傳播器’在器件操作的過程中不起作用。
已知的是由于所述界面的高的特征接觸電阻，在器件操作時其在界面處充當熱源，從而對器件可靠性的降低直接引起很大影響。
另外，被報告由參照圖3所描述的制造方法形成的透明電極結構具有顯著改善的特征接觸電阻，但是已知其在光透射方面性能惡化。已知這是由于金屬氧化物在含氧氣氛中熱退火時是‘多晶’結構的，而不是有助于改善透射的‘異質外延(heteroepitaxial)’結構，很多小尺寸的顆粒存在于所述透明電極內，導致從所述半導體發出的光子的吸收或者散射損失。
另外，為了在上面結構中實施好品質的歐姆電極，所述載流子應該在其中能夠進行載流子隧穿的摻雜區域中具有大于1018cm-3的濃度，但是實際上P型基于鎵氮化物的化合物半導體的載流子濃度低達1017cm-3。
這樣，該低載流子濃度使肖特基勢壘高度增加所述金屬與所述半導體之間界面處的特征接觸電阻，導致不良的歐姆特性。
另外，存在于P型基于鎵氮化物的化合物半導體的表面上的原生氧化物層導致在所述熱退火時在所述金屬與所述半導體之間界面處的相互反應，從而導致漏電流增加，反向擊穿電壓降低，異常的閾電壓特性等很多缺點，并且結果是器件可靠性和壽命被減少。
另外，上面的缺點從包括‘開放’電極結構和‘封閉’電極結構P型電極的所有發光器件發生。因此，真切地需要開發具有高熱穩定性和低接觸電阻的P型電極。
另外，具有大于10-5Ωcm2的特征接觸電阻的N型電極適合于所述發光器件，但是基于Ti的電極被報告在熱特性方面很脆弱。
另外，由于P型電極與N型電極被分開制造，所述傳統技術在器件生產和產出方面具有很多缺點。
發明內容
因此，本發明指向基本消除由于相關技術的限制和缺點引起的一個或者多個問題的一種光器件及其制造方法。
本發明的一個目的是提供一種光器件及其制造方法，其中電的/熱的/結構的穩定性被獲得，并且P型電極與N型電極能夠被同時形成。
本發明的另一個目的是提供一種光器件及其制造方法，其中透明電極的特征接觸電阻被降低，并且從外部提供的載流子不僅能夠使用所述降低的電阻執行到器件的規則電流傳播，并且從該器件產生并發出的光子可以很好地逃逸到外部。
本發明的再一個目的是提供一種光器件及其制造方法，其中金屬-氫化合物層被形成在P型基于鎵氮化物的化合物半導體的歐姆電極內，并且原生氧化物層被去除使低電阻，高透射，高熱穩定性可以被實現。
為了得到如所實現的以及寬泛地描述的根據本發明的所述目的的這些以及其他的優點，根據本發明的一個方面的光器件包括基于GaN的層；形成在所述基于GaN的層上的高濃度基于GaN的層；形成在所述高濃度基于GaN的層上的第一金屬-Ga化合物層；形成在所述第一金屬-Ga化合物層上的第一金屬層；形成在所述第一金屬層上的第三金屬-Al化合物層；以及形成在所述第三金屬-Al化合物層上的導電的防氧化層。
在另一實施中，一種光器件包括基于GaN的層；形成在所述基于GaN的層上的高濃度基于GaN的層；形成在所述高濃度基于GaN的層上的透明電極層；形成在所述透明電極層上的第一金屬-Ga化合物層；形成在所述第一金屬-Ga化合物層上第一金屬層；形成在第一金屬層上的第三金屬-Al化合物層；以及形成在所述第三金屬-Al化合物層上的導電的防氧化層。
在再一實施中，一種光器件包括基于GaN的層；形成在所述基于GaN的層上的高濃度基于GaN的層；形成在所述高濃度基于GaN的層上的第一金屬-Ga-N化合物層；形成在所述第一金屬-Ga-N化合物層上的第一金屬層；形成在所述第一金屬層上的第三金屬-Al化合物層；以及形成在所述第三金屬-Al化合物層上的導電的防氧化層。
另外，所述基于GaN的層是P型的或者N型的。
在另一實施中，一種光器件具有透明電極，其中所述透明電極包括由第一金屬形成的金屬氧化物層；通過第三金屬與形成所述金屬氧化物層的第一金屬進行反應而形成的混合氧化物層；以及導電布置材料，其由第二金屬形成，并且以金屬點形布置在所述金屬氧化物層和所述混合氧化物層中。
在另一實施中，一種光器件包括半導體層；形成在所述半導體層上的高濃度雜質金屬氧化物層；以及形成在所述高濃度雜質金屬氧化物層上的透明電極。
在另一實施中，一種光器件具有一電極結構，其中所述電極結構包括基于GaN的層；形成在所述基于GaN的層的上表面上并具有與氫的高反應性的接觸層；形成在所述接觸層的上表面上并具有與氧的低反應性的接合墊(bonding pad)層；形成在所述接觸層與所述接合墊層的界面處的擴散擴散阻擋層；以及通過自然反應和/或熱退火過程形成在所述接觸層和所述基于GaN的層的界面處的高濃度基于GaN的層以及金屬-氫化合物層。
在本發明的另一方面中，一種光器件的制造方法包括的步驟是在第一基于GaN的層和第二基于GaN的層上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成由基于Al或者基于(Ni-Al)的材料形成的第二金屬層；在所述第二金屬層上形成第三金屬層；在所述第三金屬層上形成導電的防氧化層；以及對作為前面步驟的結果的材料執行熱退火，使所述第一基于GaN的層以及第二基于GaN的層的上部區域分別由高濃度第一基于GaN的層以及高濃度第二基于GaN的層形成，第一金屬-Ga化合物層被形成在所述高濃度第一基于GaN的層上以及第一金屬-Ga-N化合物層被形成在所述高濃度第二基于GaN的層上，第一金屬層被形成在所述第一金屬-Ga化合物層以及第一金屬-Ga-N化合物層上，第三金屬-Al化合物層被形成在所述第一金屬層上，以及導電的防氧化層被形成在所述第三金屬-Al化合物層上。
在另一實施中，一種光器件制造方法包括的步驟是在基于GaN的層上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成第二金屬層；在所述第二金屬層上形成第三金屬層；以及在含氧氣氛中對作為前面步驟的結果材料執行熱退火，使所述基于GaN的層的上部區域為高濃度基于GaN的層，第一金屬層為金屬氧化物層，第三金屬層與形成第一金屬層的第一金屬反應以形成混合氧化物層，所述第二金屬層為在所述金屬氧化物層以及所述混合氧化物層內的金屬點形的導電布置材料。
在另一實施中，一種光器件的制造方法包括的步驟是去除基于GaN的化合物半導體的原生氧化物層；使用具有與氫的優良反應性的金屬來沉積接觸層；使用具有與氧的低反應性的金屬形成接合墊層并與所述接觸層形成穩定的化合物；以及執行熱退火。
圖1是說明傳統的發光器件的典型P型電極的視圖；圖2是說明傳統的發光器件的典型的多結構的P型電極的視圖；圖3是說明傳統的發光器件的另一典型的多結構的P型電極的視圖；圖4是說明傳統的發光器件的另一典型的P型電極的視圖；圖5是說明傳統的發光器件的典型的N型電極的視圖；圖6是根據本發明的第一實施例的發光器件的P型電極的視圖；圖7是根據本發明的第二實施例的發光器件的P型電極的視圖；圖8是根據本發明的第三實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖；圖9是根據本發明的第四實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖；圖10是根據本發明的第五實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖；圖11是根據本發明的第六實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖；圖12是說明根據本發明的第七實施例的具有在熱退火之前形成的金屬-氫化合物層的P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的歐姆電極的截面圖；圖13是說明根據本發明的第七實施例的熱退火之后的P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的歐姆電極的結構的截面圖；圖14是說明根據本發明的優選實施例的發光器件的典型的N型電極的視圖；圖15是描述根據本發明的優選實施例的發光器件的透明電極的制造方法的視圖；圖16是說明用于確認通過根據本發明的優選實施例的發光器件的第一歐姆電極形成方法形成的鉑-氫化合物層的SIMS深度分析的結果的圖表；圖17是說明用于確認通過根據本發明的優選實施例的發光器件的第一歐姆電極形成方法形成的鈦-氫化合物層的SIMS深度分析的結果的圖表；圖18是說明使用根據本發明的優選實施例的發光器件的第二歐姆電極形成方法制造的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖；圖19是說明其中熱退火由根據本發明的優選實施例的發光器件的第三歐姆電極形成方法執行的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖；圖20是說明特征接觸電阻依賴于根據本發明優選實施例的發光器件的第三歐姆電極形成方法中的熱退火時間流逝的結果的視圖；圖21是說明使用根據本發明的優選實施例的發光器件的第四歐姆電極形成方法制造的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖；圖22是說明其中熱退火由根據本發明的優選實施例的發光器件的第五歐姆電極形成方法執行的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖；圖23是說明依賴根據本發明優選實施例的發光器件的第五歐姆電極形成方法中的熱退火時間流逝的特征接觸電阻的結果的視圖；圖24是說明根據本發明的優選實施例的歐姆電極的表面電阻值的變化的視圖；圖25是描述根據本發明的另一實施例的發光器件的電極制造方法的視圖。
具體實施例方式
下文中，將結合附圖詳細描述本發明的優選實施例。這里，關于由一對組成的元件分配同樣的參考號，并且所述對中的每個使用英文字母再分。
首先，將簡要描述本發明中所提出的發光器件的電極結構，并且將作出根據本發明的發光器件的制造方法的詳細描述。
圖6是根據本發明的第一實施例的發光器件的P型電極的視圖。
如圖6中所示，所發明的發光器件具有P+-(In，Al)GaN層402作為高空穴濃度層形成在P-(In，Al)GaN層401上。另外，第一金屬-Ga化合物層403被形成在所述P+-(In，Al)GaN層402上，以及第一金屬層404被形成在所述第一金屬-Ga化合物層403上。另外，第三金屬-Al化合物層405被形成在所述第一金屬層404上，以及導電的防氧化層406被形成在所述第三金屬-Al化合物層405上。這代表對應于傳統的‘開放’電極結構的P型電極結構。
圖7是根據本發明的第二實施例的發光器件的P型電極的視圖。
如圖7中所示，所述根據本發明的第二實施例的發光器件具有P+-(In，Al)GaN層402作為高空穴濃度層形成在P-(In，Al)GaN層401上，以及P型透明電極層410被附加形成在所述P+-(In，Al)GaN層402上。
另外，第一金屬-Ga化合物層403被形成在所述P型透明電極層410上，以及第一金屬層404被形成在所述第一金屬-Ga化合物層403上。
另外，第三金屬-Al化合物層405被形成在所述第一金屬層404上，以及導電的防氧化層406被形成在所述第三金屬-Al化合物層405上。這代表對應于傳統‘封閉’電極結構的P型電極結構。
圖8是根據本發明的第三實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖。
如圖8中所示，根據本發明的發光器件的透明電極510是金屬氧化物層503，混合氧化物層504以及導電布置材料505。另外，所述透明電極510被形成在高濃度P型基于GaN的層502上，且所述高濃度P型基于GaN的層502被形成在所述P型基于GaN的層501上。
這里，所述導電布置材料505被布置為在由所述金屬氧化物層503以及所述混合氧化物層504組成的整個透明電極510中具有金屬點形，并且充當‘導電橋’。此時，所述導電布置材料505被布置為所述透明電極510內的具有周期性布置的金屬點形。
另一方面，作為根據本發明的發光器件的透明電極的另一個例子，所述發光器件的透明電極也可以被形成為如圖9到11中所示。
圖9到11是說明根據本發明的第四到第六實施例的具有透明電極的發光器件的結構的視圖。
如圖9中所示，根據本發明的第四實施例的透明電極具有P+-IrO層602，其具有高空穴濃度(大于1018cm-3)形成在P型基于GaN的層601上，以及形成在所述P+-IrO層602上的透明電極603。這里，所述透明電極603可以由某些金屬透明電極(例如，Co-O/Au，Ni-O/Au等)形成，以及可以由參考圖8所描述的透明電極形成。
這里，所述P+-IrO層602可以以下面的方法形成。
一種方法是使用濺射系統的沉積方法，其中使用用于IrO或者Ir靶的含氧的氣體等離子體執行沉積。
在另一方法中，所述P+-IrO層602也可以通過蒸發器或者物理氣相沉積(PVD)方法沉積Ir來形成，并且隨后在含氧氣氛中在至少400℃的高溫執行所述熱退火。此時，所述氧化物自身具有‘p-導電’。
另外，如圖10中所示，所述根據本發明的第五實施例的透明電極具有P+-ZnO層702，其具有高空穴濃度(大于1018cm-3)形成在P型基于GaN的層701上，以及透明電極703被形成在所述P+-IrO層702上。這里，所述透明電極703可以是具有優良導電性以及光透射性的金屬，并且可以由參考圖8描述的透明電極形成。
這里，作為形成方法，所述P+-IrO層702可以使用濺射，MBE(分子束外延)，MOVCD(金屬氧化物化學氣相沉積)而形成。在此情形中，P被用作摻雜劑。
在所述濺射的情形中，所述高濃度P型ZnO可以使用用于ZnO靶的含氧氣體等離子體和PH3來沉積，并且在所述MOVCD的情況下，所述高濃度P型ZnO可以使用ZnCl2，O2和PH3來生長。
另外，如圖11中所示，根據本發明的第六實施例的透明電極具有形成在P型基于GaN的層801上的高濃度N+-ZnO層802，以及透明電極803被形成在所述N+-IrO層802上。其中，所述透明電極803可以是具有優良導電性和光透射性的金屬，并且可以由參照圖8所描述的透明電極形成。
作為N+-ZnO層802形成方法，濺射沉積方法被使用，并且MOCVD方法也被考慮。
在所述使用濺射的方法中，首先，如果ZnO，Al2O3靶被用于在所述含氧氣氛中形成等離子體用于沉積，Al充當ZnO內的‘N導電摻雜劑’以沉積高濃度ZnO。
作為如上形成的ZnO更確切的表達，所述ZnO被表達為ZnO:Al或者AZO(摻雜Al的ZnO)。
上述本發明能獲得下面的特性。
具有高空穴濃度(大于1018cm-3)的所述P+型IrO 602或者所述P+型ZnO 702被形成在所述P型基于GaN的層601或者701上，以使形成在所述P+型IrO 602或者所述P+型ZnO 702上的透明電極603或者703能夠通過隧穿操作原理容易地獲得歐姆接觸。
也就是說，所述具有高濃度摻雜的IrO和ZnO充當關于形成在其上的透明電極層的隧穿層，使所述優良的歐姆接觸能夠被獲得。
已知如果所述摻雜濃度增加，由于所述載流子通過隧穿流動而不考慮金屬半導體接觸勢壘，所述歐姆接觸被自然地形成。
另外，即使在N+型ZnO層802被形成的情況下，與其上形成的透明電極803的歐姆接觸能夠通過所述隧穿工作原理而實現。
圖12是說明根據本發明的第七實施例的具有在熱退火之前形成的金屬-氫化合物層的P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的歐姆電極的截面圖；參見圖12，層疊的是P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體層901，接觸層904以及接合墊層905。
在所述接觸層904被形成之前，如果在P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的原生氧化物層被去除之后形成所述接觸層904的金屬被沉積，那么所述形成所述接觸層904的金屬與所述P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體內的氫結合以形成金屬-氫化合物層903，以及所述金屬-氫化合物層903的下表面上的P+型基于鎵氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體層902。
所述接觸層904可以由單層或者多層形成，并且可以是鉑(Pt)，鈦(Ti)，鈀(Pd)，鎳(Ni)，鉭(Ta)，鎢(W)，鋁(Al)，鉻(Cr)，釩(V)，銥(Ir)，鉿(Hf)和鈷(Co)。
另外，所述接合墊層905可以由單層或者多層形成，并且可以是金(Au)，鈀(Pd)，釕(Ru)，鎳(Ni)，鎢(W)，鈷(Co)，鉬(Mo)和銅(Cu)。
另外，當假定所述接合墊層905的一元素是‘M’，那么M-O(‘M’氧化合物)，M-Si(‘M’硅化合物)，M-N(‘M’氮化合物)以及M-C(‘M’碳化合物)也可以被形成。
另外，所述金屬-氫化合物層903被形成，使P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的載流子能夠被增加以降低存在于所述金屬和所述半導體的界面處的肖特基勢壘高度的高度。
另一方面，所述P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體內的原生氧化物層通過使用用于蝕刻的化學物質或者等離子體源而去除。特別地，在所述化學物質被使用時，氟(F)，氯(Cl)，硫(S)，氫氧基(OH)等的元素的鈍化被形成在P型晶片上以促進在沉積金屬元素時所述金屬與所述P型晶片的氫的反應。優選地，作為所述化學物質，BOE(緩沖的氧化物蝕刻)溶液被使用。
圖13是說明根據本發明的第七實施例的熱退火之后的P+型基于鎵氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體的歐姆電極的結構的視圖；參見圖13，與圖12不同，擴散阻擋層910通過熱退火被附加地形成在所述接合墊層905與所述接觸層904之間，并且P+型基于鎵氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體層902以及金屬-氫化合物層903被形成得更深。
所述擴散阻擋層910通過與所述接合墊層905與所述接觸層904的相互反應而形成，并且所述金屬與所述半導體之間的不希望的反應被抑制。
另外，所述熱退火促進了接觸層904以及P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體901的反應，以使所述接觸層的金屬與氫的活性反應導致P+型基于鎵氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體層902以及金屬-氫化合物層903被形成得更深，從而更增加所述載流子濃度。結果是，更優良的歐姆電極被實現。
另一方面，圖14是說明根據本發明的優選實施例的發光器件的典型的N型電極的視圖。
在根據本發明的發光器件的另一實例中，如圖14所示，N+-(In，Al)GaN層1002被形成在N-(In，Al)GaN層1001上。另外，第一金屬-Ga-N化合物層1003被形成在所述N+-(In，Al)GaN層1002上，以及第一金屬層1004被形成在所述第一金屬-Ga-N化合物層1003上。
另外，第三金屬-Al化合物層1005被形成在所述第一金屬層1004上，以及導電的防氧化層1006被形成在第三金屬-Al化合物層1005上。
因此，上面發光器件的電極形成過程被參照圖15到25來描述。
圖15是描述根據本發明的優選實施例的發光器件的透明電極的制造方法的視圖；首先，第一金屬層1102被形成在P型基于GaN的層1101例如P-(In，Al)GaN層上，透明電極要在其上形成。其中，所述第一金屬層1102是從具有與氫的優良的親和力以及與形成P型基于GaN的層1101的材料例如GaN具有低反應性的金屬(特別地，具有與N的低反應性的金屬)中選擇的一種。
另外，第二金屬層1103被形成在第一金屬層1102上。此時，第二金屬層1103是選擇的能夠容易地在后面形成的氧化物內形成金屬點形(參見圖8的導電布置材料)的材料。這也將在后面再描述。
另外，第三金屬層1104被附加地形成在第二金屬層1103上。這里，所述第三金屬層1104是一種選擇的材料，其能夠在后面與第一金屬層1102執行的熱退火過程中容易地形成所述混合氧化物層(參見圖8的504)。
這樣一來，作為用于所述層疊的隨后的過程，所述熱退火過程(或者等離子體過程)在含氧氣氛中被執行。因此，下面的反應被執行。
首先，形成所述第一金屬層1102的金屬在所述含氧的熱退火過程(或者等離子體過程)中有效地吸收存在于在所述P型基于GaN的層1101內存在的Mg-H復雜結構中的氫。因此，所述第一金屬層1102具有‘(第一金屬)-氧化物H’的結構(圖8的金屬氧化物層503)，并且同時，所述P型基于GaN的層1101是高濃度P型基于GaN的層(圖8的502)以及P型基于GaN的層(圖8的501)。
與此一起，由于形成第一金屬層1102的金屬具有與形成所述P型基于GaN的層1101的材料例如GaN的低反應性，所以很難形成金屬-氮化物如‘(第一金屬)-氮化物’，從而獲得穩定的歐姆電極結構。
另外，所述熱退火過程導致在第三金屬層1104以及所述第一金屬層1102的部分處發生相互擴散反應，使得熱穩定的‘(第三金屬)-(第一金屬)的混合氧化物’(圖8的504)被形成。這允許透明層與‘(第一金屬)-氧化物H’層(圖8的金屬氧化物層503)一起被形成，以幫助從器件內產生的光被很好地從所述器件發出。
另外，形成第二金屬層1103的金屬材料通過所述熱退火過程形成所述氧化物內的‘金屬點’(參見圖8的導電布置材料505)。所述金屬點充當‘導電橋’以使由所述熱退火過程所形成的所述氧化物層具有導電性，以幫助所述透明電極510充當用于傳播所述電流的‘電流傳播器’。
與此一起，由于所述金屬點的大小和密度被控制以使所述氧化物內的折射率被調節，所以光子路徑的功能能夠被執行以使所述光子能夠更多地在短波長區間中從所述器件發出。
上述本發明能夠獲得下面的特性。
首先，具有氧親和力以及與形成在其下部的所述P型基于GaN的層的低反應性的金屬材料被用作所述接觸層，以使由所述接觸電極層所導致的在所述P型氮化物半導體處的摻雜濃度在所述熱退火過程之后被有效地增加。因此，好品質的歐姆接觸能夠被實現并且由于穩定的界面使器件可靠性的提高更可預期。
另外，所述充當TCB(TCO導電橋)的‘金屬點’被形成在所述整個氧化物中，以使所述折射率調節以及所述載流子導電特性被容易地改善。因此，由在所述透明電極處的吸收和分散所導致的所述器件內產生的光子的損失被減少，使所述器件的光輸出被顯著地增加。
另外，因為雙TCO混合氧化物自身是非常熱穩定的，上面結構化的透明結構在所述器件中具有優良的‘電流-傳播器’，‘光子路徑’，‘對界面能量的吸收系數’功能，使可以在所述發光器件的電的/結構的/光學特性的改進，可靠性安全等中獲得很多效果。
另一方面，作為形成每個金屬層的材料的具體的例子，下面的材料可以被選擇第一金屬層Pd，Ir，Zn，和Ni第二金屬層Au和Pt第三金屬層ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd，Zn和V這里，作為形成所述第一金屬層的材料，所述金屬被選擇為其中與氫具有優良的反應性同時所述氧化物容易被形成，并且幾乎不具有與N的反應性的金屬被選擇。這是因為如果形成所述第一金屬層的材料與N反應，由于補償現象導致的所述P-(In，Al)GaN層內存在的摻雜濃度被降低，難以形成所述歐姆特性。
另外，形成第二金屬層的材料從能夠形成所述金屬點的金屬中選擇。
所述金屬點以下面的原理而形成。也就是說，如果形成所述氧化物的金屬與不形成所述氧化物的金屬被層疊并且被熱退火，前者形成所述氧化物，而不形成所述氧化物的金屬由于表面熱能量的差導致的張力現象而自然地處于點形。所述金屬點有助于所述氧化物具有所述導電性，并且所述金屬點的尺寸被控制以使所述氧化物的折射率能夠被調節。此時，可以通過改變形成每層的厚度，熱退火的時間和溫度，氣氛氣體等來控制所述金屬點的大小和密度。
形成所述第一金屬層的材料以及形成所述第二金屬層的材料以及氧的焓能量(原子的KJ/mole)被表示如下。也就是說，Pd，Ir，Zn和Ni是其中容易形成氧化物的金屬，并且其的焓能量表示值為Pd-O-(-56)，Ni-O(-120)，Ir-O(-80)，Zn-O(-174)。
另外，Au和Pt是其中難以形成氧化物的金屬，并且其焓能量表示值為Au-O(-10)，Pt-O(+值)。
另外，所述第三金屬層是，如上所述，從形成所述第一電極層的金屬以及能夠容易地形成所述混合氧化物層的金屬中選擇的。
如果，在上面的材料中，Ir被作為第一電極層沉積在所述P-(In，Al)GaN層上，并且Au被作為第二電極層沉積在所述第一電極層上，并且隨后ZnO被沉積作為第三電極層并且熱退火在氧氣氛中在550℃被執行，下面的層被形成。
P-(In，Al)GaN/P+-(In，Al)GaN/IrO:H/Ir-ZnO(Au以金屬點形存在于所述氧化物內)這里，由于IrO:H與Ir相比具有大的金屬功函數(Ir＝4.7eV，IrO:H≥5.4eV)，所述P型歐姆形成能夠被很大地幫助。
另外，在產生所述氧化物的時刻熱的/結構的穩定性被得到，并且所述氧化物通常具有多晶的結構，同時具有與GaN的外延的關系。
因此，形成在頂部的所述Ir-ZnO混合氧化物層被幫助以具有同樣的異質外延關系。
這有助于從所述光器件內產生的光子能夠很好地從所述器件發出。與此一起，由于所述穩定的電極界面能夠被形成，所述電極的可靠性能夠被提高很多。
下文中，根據本發明的P型基于鎵氮化物的化合物半導體(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)的歐姆電極的形成過程的具體例子將被描述。
第一歐姆電極形成方法所述P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體在超聲清洗器中使用三氯乙烯(TCE)，丙酮，甲醇，以及蒸餾水在60℃的溫度進行表面清洗5分鐘。另外，為了去除P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x-y)N)半導體內的所述原生氧化物層，使用為基于氟的濕溶液的BOE以煮的方法執行表面處理10分鐘以去除所述原生氧化物層。
之后，使用電子束沉積設備分別沉積為與氫有優良反應性的金屬鉑(Pt)和鈦(Ti)作為所述接觸層。
圖16和17是說明用于確認通過根據本發明的優選實施例的發光器件的第一歐姆電極形成方法形成的鉑-氫化合物層以及鈦-氫化合物層的SIMS深度分析的結果的圖表；第二歐姆電極形成方法在以與第一歐姆電極形成方法相同的方法去除了P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體內的所述原生氧化物層之后，圓形-傳輸線模型(circular transmission line model，C-TLM)圖案使用光刻技術形成，并且隨后執行金屬沉積。在所述沉積中，以大約10-7托的壓力沉積具有20nm厚度的鉑(Pt)作為接觸層，并且與氧具有低反應性的金(Au)被沉積為具有20nm厚度作為所述接合墊層。之后，使用丙酮執行升離過程，以使具有TLM(傳輸線模型)圖案的歐姆電極被制造。
圖18是說明使用根據本發明的優選實施例的發光器件的第二歐姆電極形成方法制造的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖。
第三歐姆電極形成方法在所述第二歐姆電極形成方法全部完成之后，在爐中的氮，空氣，氧或者氬氣氛中在600℃執行所述熱退火一分鐘，以找到歐姆條件。
圖19是說明其中熱退火由發光器件的第三歐姆電極形成方法執行的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖，以及圖20是說明依賴所述發光器件的第三歐姆電極形成方法中的熱退火時間的流逝的特征接觸電阻的結果的視圖。
參見圖19和20，可以理解通過上述過程所述優良的歐姆接觸特性被得到。特別地，可以理解的是所述特征接觸電阻值達到了小于10-5Ωcm2。
第四歐姆電極形成方法所述第四歐姆電極形成方法幾乎與所述第二歐姆電極形成方法相同，但是其差別僅在于鈦(Ti)取代鉑(Pt)被沉積作為所述接觸層。
圖21是說明使用發光器件的第四歐姆電極形成方法制造的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖。
第五歐姆電極形成方法為了在所述第四歐姆電極形成過程全部完成之后找到所述歐姆條件，第五歐姆電極形成方法在所述爐中的氮，空氣，氧或者氬氣氛中在600℃執行所述熱退火一分鐘。
圖22是說明其中熱退火由第五歐姆電極形成方法執行的歐姆電極的電流-電壓特性的視圖，以及圖23是說明依賴第五歐姆電極形成方法中的熱退火時間的流逝的特征接觸電阻的結果的視圖。
參見圖22和23，可以理解通過上面的過程所述優良的歐姆接觸特性被得到。
下文中，在根據本發明的精神內的所述歐姆電極的表面電阻值以及傳統的表面電阻值被互相比較以描述。
圖24是說明根據本發明的優選實施例的歐姆電極的表面電阻值的變化的視圖；參見圖24，可以理解的是P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半導體內的載流子濃度是由所述金屬氫化合物層的形成所導致的。
例如，與其中原生氧化物層被去除并且所述金屬-氫化合物層沒有形成的傳統的歐姆電極的表面電阻值比較，在具有根據本發明的金屬-氫化合物層的歐姆電極中較低的表面電阻值被看到。
所述圖示出了不僅所述鉑-氫化合物以及所述鈦-氫化合物通過所述實施例提出的方法形成，而且所述鎳-氫化合物以及所述鈀-氫化合物也以相同條件形成時所述表面電阻值的變化。
圖25是描述根據本發明的另一實施例的發光器件的電極制造方法的視圖；這里，其特征在于所述P型電極以及所述N型電極不僅被分別地形成，而且所述P型電極以及所述N型電極以相同的過程一起形成。
首先，描述的將是其中如圖6所示的‘開放’電極結構化的P型電極以及如圖14中所示的N型電極同時被形成的過程。
如圖25中所示，第一金屬層1202被形成在P-(In，Al)GaN層以及N-(In，Al)GaN層1201上。這里，所述P-(In，Al)GaN層1201是其中形成所述P型電極的區域，所述N-(In，Al)GaN層1201表示其中形成所述N型電極的區域。
附加地，由基于Al的材料形成的第二金屬層1203被形成在所述第一金屬層1202上。
另外，第三金屬層1204被形成在所述第二金屬層1203上，以及導電的防氧化層1205被附加地形成在所述第三金屬層1204上。
這里，形成所述第一金屬層1202的材料是金屬或者具有與Ga和N的高反應性的化合物。另外，形成所述第三金屬層1204的材料是金屬或者具有與Al的高反應性的化合物，并且是與形成所述導電的防氧化層1205的材料不具有反應性的金屬或者化合物。
下文中，對前面步驟的結果材料執行所述熱退火，使本發明所提出的發光器件的所述P型電極以及所述N型電極可以同時形成。
如果這樣，通過所述熱退火過程形成的每個層將被具體地描述。
通過所述熱退火過程，所述P-(In，Al)GaN層(參見圖6的401)以及所述N-(In，Al)GaN層(參見圖14的1001)的上部被分別由所述P+-(In，Al)GaN層402以及所述N+-(In，Al)GaN層1002形成。
另外，所述第一金屬-Ga化合物層403被形成在所述P+-(In，Al)GaN層402上，以及所述第一金屬-Ga-N化合物層1003被形成在所述N+-(In，Al)GaN層1002上。
另外，所述第一金屬層404以及1004被形成在所述第一金屬-Ga化合物層403以及所述第一金屬-Ga-N化合物層1003上，以及所述第三金屬-Al化合物層405和1005形成在所述第一金屬層404以及1004上。另外，所述導電的防氧化層406和1006被提供在所述第三金屬-Al化合物層405和1005上。
另一方面，如圖25中所示的第一金屬層1202是用于形成擴散阻擋的層，所述擴散阻擋被引入以在所述熱退火過程被執行時抑制所述第一金屬層1202的上部金屬元素與所述P型電極中的所述P-(In，Al)GaN層1201的界面的反應，以形成所述歐姆特性。另外，所述第一金屬層1202具有與所述N型電極中的Ga和N的優良的反應特性，并且因此導致所述(第一金屬)-(Ga)-N化合物層1003被形成在所述界面處，與所述電極層的接觸特性是優良的。
根據上面的基本觀點形成的所述P型電極以及所述N型電極通過所述熱退火過程具有如下的結構變化發生。
首先，形成所述第一金屬層1202的材料與所述P-(In，Al)GaN層1201的Ga反應，以轉換成第一金屬-Ga化合物層403/第一金屬層404的雙層。其中，所形成的雙層充當第一擴散阻擋，用于在所述第二金屬層1203之后抑制與所述半導體以及所述上部電極材料的相互反應。
同時，所述P-(In，Al)GaN層1201被轉換為P-(In，Al)GaN層401/P+-(In，Al)GaN層402。上面結構轉換的完成是因為由所述第一金屬-Ga化合物層403的形成所導致的在所述P-(In，Al)GaN層401中形成的Ga空位充當所述P型氮化物半導體中的受主。
同時，N-(In，Al)GaN氮空位導致所述第一金屬-Ga-N化合物層1003的形成，從而增加了接近表面的載流子濃度，使所述轉換的N-(In，Al)GaN層1001/N+-(In，Al)GaN層1002結構被得到。
另外，作為形成所述第二金屬層1203的材料的Al與作為形成所述第三金屬層1204的材料的所述第三金屬反應，使所述第三金屬-Al化合物層405和1005被形成。另外，所述第三金屬-Al化合物層405和1005充當第二擴散阻擋，用于抑制形成所述導電的防氧化層1205的材料與所述下電極以及所述半導體的不希望的反應，并且最終用于增加所述電極的熱穩定性。
用于形成所述導電的防氧化層1205的材料防止在所述熱退火以及其他隨后的過程中容易產生的污染材料如氧，水等侵入到所述電極。
另外，所述導電的防氧化層1205是高導電材料，使所述載流子從外部很好地引入到所述電極，并且因此是用以增加所述電極表面的熱的/化學的穩定性的材料。
同時，上面描述的每個金屬層可以是下面的材料。
第一金屬層Cr，V或W第二金屬層Al或Ni-Al第三金屬層Ni，Pt或Pd導電的防氧化層Au或由包含Au的兩種或者更多種構成的多-金屬或者化合物層這里，形成所述第一金屬層的Cr，V，W具有與所述P-GaN層中的Ga的優良的反應性，并且具有與N-GaN層中的N的優良的反應性。這樣，為什么同樣的金屬在所述P-GaN層以及N-GaN層中的反應互相不同的原因是由于形成在金屬-半導體界面處的電負性以及界面能量之間的差別。
也就是說，所述Cr，V，W金屬都是具有與Ga和N的反應性的金屬。此時，由于上述原因所反應的材料被區分，使所述反應結果在所述P-GaN層以及N-GaN層中是不同的。
表示每種材料的反應性的‘熱形成焓能量’如下。
P型電極Cr-Ga原子的-20到-30KJ/moleV-Ga原子的-67KJ/moleW-Ga原子的-1KJ/moleN型電極Cr-(Ga)-N原子的-35KJ/moleV-(Ga)-N原子的-40KJ/moleW-(Ga)-N原子的-24KJ/mole另外，包含Al的所述擴散勢壘區具有一結構，其中其可以在室溫沉積時較早地被形成[原因是NiAl(在298K原子的-38KJ/mole)，PtAl(在298K原子的-100KJ/mole)，PdAl(在373K原子的-84KJ/mole)]，并且通過所述熱退火，更完美的金屬-Al化合物被形成。
例如，如果通過使用電子束蒸發器，Cr，Al，Ni，Au被順序地沉積在構造所述發光器件的半導體結構上，Cr/Al/Ni/Au結構在所述室溫下被得到，并且所述熱退火在520℃在含氮的氣氛氣體中被執行，使本發明所提出的電極結構能夠被形成。
同時，由于同時形成如圖7所示的所述‘開放’電極結構化的P型電極以及如圖14所示的N型電極的過程與上面的描述類似，詳細的描述被省略。
但是，為了形成所述‘封閉’電極結構化的P型電極，所述P型透明電極層(參見圖7的410)被附加地形成在所述P-(In，Al)GaN層1201與所述第一金屬層1202之間。也就是說，在所述P型透明電極層410被形成在所述P-(In，Al)GaN層1201上之后，所述第一金屬層1202，所述第二金屬層1203，所述第三金屬層1204以及所述導電的防氧化層1205被層疊并且隨后被熱退火。
另外，本發明中提出的所述電極結構不僅能夠被應用到NP型發光器件以及NPN型發光器件，而且能夠被直接應用到使用所述(IN，Al)GaN半導體的其他電子器件，光電子器件等。
詳細而言，在單極n溝道器件(HEMT，MISFET，MESFET等)中，本發明所提出的電極可以被應用為源和漏電極，以及在p溝道器件中，可以被應用為柵電極。
另外，即使是在雙極器件的情況下，可以直接被應用于根據NPN或者PNP結構的發射極，基極，集電極電極。另外，作為歐姆或者肖特基電極甚至可以應用到光檢測器的電極。
本發明可以實施同時發生型的歐姆電極，用于通過一個電極結構同時滿足所述P型歐姆電極以及N型歐姆電極特性，不同于其中形成分開的應用到傳統發光器件的N型和P型電極的方法。
另外，在本發明中，與傳統的電極相比所述電極的熱的/結構的穩定性被大大提高，原因在于上述作為第一擴散阻擋的所述P型電極的‘第一金屬-Ga化合物層403/第一金屬層404’和所述N型電極的‘第一金屬-Ga-N化合物層1003’，以及作為第二擴散阻擋的‘第三金屬-Al化合物層405和1005’以及‘導電的防氧化層406和1006’的穩定性。
另外，所述電極具有優良的電的/熱的/結構的特性，有助于提高所述發光器件的可靠性，并且這可以大大增加器件壽命。
另外，由于本發明具有增加所述器件注入的實際電流密度的效果，所述器件的開啟電壓的減小可以被有效地實現，從而減小器件的功率消耗。
工業應用性如上面所述，根據本發明的光器件及其制造方法具有優點，其在于電的/熱的/結構的穩定性被得到，并且P型電極和N型電極可以同時被形成。
另外，本發明的優點在于P型電極和N型電極能夠同時被形成，從而簡化制造過程，并且降低成本。
另外，所述透明電極內的特征接觸電阻被降低，并且從外部供應的載流子使用所述降低的電阻執行向所述器件內規則的電流的傳播。
另外，從所述器件內產生并發出的光子可以被允許很好地逃逸到外部。
另外，所述金屬-氫化合物層被形成在所述歐姆電極內，使所述P型基于鎵氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)的優良歐姆電極能夠被實現。
在本發明的所述實施例中，所述發光器件的所述電極結構及其制造方法被描述，但是它們不僅可以被應用到所述發光器件，而且能夠被直接應用到使用所述(In，Al)GaN半導體的其他器件，光電子器件等。
盡管本發明已經被參照其優選的實施例描述和說明，對熟悉該技術的人來說很明顯可以在不脫離本發明的精神和范圍內進行各種修改和變化。因此，本發明的目的在于覆蓋所附權利要求及其等價物的范圍內此發明的所有修改和變化。
權利要求
1.一種光器件，包括基于GaN的層；高濃度基于GaN的層，形成在所述基于GaN的層上；第一金屬-Ga化合物層，形成在所述高濃度基于GaN的層上；第一金屬層，形成在所述第一金屬-Ga化合物層上；第三金屬-Al化合物層，形成在所述第一金屬層上；以及導電的防氧化層，形成在所述第三金屬-Al化合物層上。
2.一種光器件，包括基于GaN的層；高濃度基于GaN的層，形成在所述基于GaN的層上；透明電極層，形成在所述高濃度基于GaN的層上；第一金屬-Ga化合物層，形成在所述透明電極層上；第一金屬層，形成在所述第一金屬-Ga化合物層上；第三金屬-Al化合物層，形成在所述第一金屬層上；以及導電的防氧化層，形成在所述第三金屬-Al化合物層上。
3.一種光器件，包括基于GaN的層；高濃度基于GaN的層，形成在所述基于GaN的層上；第一金屬-Ga-N化合物層，形成在所述高濃度基于GaN的層上；第一金屬層，形成在所述第一金屬-Ga-N化合物層上；第三金屬-Al化合物層，形成在所述第一金屬層上；以及導電的防氧化層，形成在所述第三金屬-Al化合物層上。
4.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述基于GaN的層為P型或者N型。
5.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述第一金屬層是從Cr，V，和W組成的組中選擇的一個。
6.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述第一金屬層是具有與Ga和N的高反應性的金屬或者化合物。
7.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述第三金屬是從Ni，Pt，和Pd組成的組中選擇的一個。
8.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述第三金屬是具有與Al的高反應性的金屬或者化合物。
9.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述第三金屬是不具有與形成所述導電的防氧化層的材料的反應性的金屬或者化合物。
10.如權利要求1到3中任何一項所述的光器件，其中所述導電的防氧化層是Au或者是兩種或者多種含Au的多金屬或者化合物。
11.一種具有透明電極的光器件，其中所述透明電極包括由第一金屬形成的金屬氧化物層；通過第三金屬與形成所述金屬氧化物層的第一金屬反應而形成的混合氧化物層；以及導電布置材料，其由第二金屬形成，并且以金屬點形布置在所述金屬氧化物層和所述混合氧化物層中。
12.如權利要求11所述的光器件，其中所述第一金屬是從由Pd，Ir，Zn和Ni組成的組中選擇的。
13.如權利要求11所述的光器件，其中所述第一金屬是具有與氫的高親和力的材料。
14.如權利要求11所述的光器件，其中所述第一金屬是具有與其上形成電極的P型基于GaN的層的低反應性的材料。
15.如權利要求11所述的光器件，其中所述金屬點形的導電布置材料用作導電橋。
16.如權利要求11所述的光器件，其中所述第二金屬是Au或者Pd。
17.如權利要求11所述的光器件，其中所述第三金屬是從由ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd，Zn和V組成的組中選擇的。
18.如權利要求11所述的光器件，其中所述透明電極形成在順序的P型基于GaN的層，高濃度雜質金屬氧化物層以及由所述高濃度雜質金屬氧化物層形成的多結構的層上。
19.如權利要求18所述的光器件，其中所述高濃度雜質金屬氧化物層是從由P+-IrO，P+-ZnO，以及N+-ZnO組成的組中選擇的一個。
20.一種光器件，包括半導體層；高濃度雜質金屬氧化物層，其形成在所述半導體層上；以及透明電極，其形成在所述高濃度雜質金屬氧化物層上。
21.如權利要求20所述的光器件，其中所述高濃度雜質金屬氧化物層是從由P+-IrO，P+-ZnO，以及N+-ZnO組成的組中選擇的一個。
22.如權利要求20所述的光器件，其中所述透明電極是從由Ni/Au-層疊結構，Co-O/Au-層疊結構，以及Ni-O/Au-層疊結構組成的組中選擇的一個。
23.一種具有電極結構的光器件，其中所述電極結構包括基于GaN的層；接觸層，其形成在所述基于GaN的層的上表面上，并且具有與氫的高反應性；接合墊層，其形成在所述接觸層的上表面上，并且具有與氧的低反應性；擴散阻擋層，其形成在所述接觸層與所述接合墊層的界面處；以及高濃度基于GaN的層和金屬-氫化合物層，其通過自然反應和/或熱退火過程形成在所述接觸層與所述基于GaN的層的界面處。
24.如權利要求23所述的光器件，其中所述接合墊層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且是從由金(Au)，鈀(Pd)，釕(Ru)，鎳(Ni)，鎢(W)，鈷(Co)，鉬(Mo)和銅(Cu)組成的組中選擇的一個。
25.如權利要求23所述的光器件，其中所述接合墊層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且當假定金(Au)，鈀(Pd)，釕(Ru)，鎳(Ni)，鎢(W)，鈷(Co)，鉬(Mo)和銅(Cu)中的一種元素是‘M’時，其是從由M-O(‘M’氧化合物)，M-Si(‘M’硅化合物)，M-N(‘M’氮化合物)以及M-C(‘M’碳化合物)組成的組中選擇的一個。
26.如權利要求23所述的光器件，其中所述接觸層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且是從由鉑(Pt)，鈦(Ti)，鈀(Pd)，鎳(Ni)，鉭(Ta)，鎢(W)，鋁(Al)，鉻(Cr)，釩(V)，銥(Ir)，鉿(Hf)和鈷(Co)組成的組中選擇的一個。
27.一種光器件制造方法，其包括以下步驟在第一基于GaN的層和第二基于GaN的層上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成由基于Al的或者基于(Ni-Al)的材料形成的第二金屬層；在所述第二金屬層上形成第三金屬層；在所述第三金屬層上形成導電的防氧化層；以及對前面步驟的結果材料執行熱退火，以使所述第一基于GaN的層和所述第二基于GaN的層的上部區域分別由高濃度第一基于GaN的層和高濃度第二基于GaN的層形成；第一金屬-Ga化合物層被形成在所述高濃度第一基于GaN的層上，并且第一金屬-Ga-N化合物層被形成在所述高濃度第二基于GaN的層上；第一金屬層被形成在所述第一金屬-Ga化合物層以及所述第一金屬-Ga-N化合物層上；第三金屬-Al化合物層被形成在所述第一金屬層上；以及導電的防氧化層被形成在所述第三金屬-Al化合物層上。
28.如權利要求27所述的制造方法，其中所述第一金屬層是從由Cr，V和W組成的組中選擇的一個。
29.如權利要求27所述的制造方法，其中所述第一金屬層是與Ga和N具有高反應性的金屬或者化合物。
30.如權利要求27所述的制造方法，其中所述第三金屬層是從由Ni，Pt和Pd組成的組中選擇的一個。
31.如權利要求27所述的制造方法，其中形成所述第三金屬層的材料是與Al具有高反應性的金屬或者化合物。
32.如權利要求27所述的制造方法，其中所述第三金屬層是與形成所述導電的防氧化層的材料不具有反應性的金屬或者化合物。
33.如權利要求27所述的制造方法，其中所述導電的防氧化層是Au，或者是兩種或者多種含Au的多金屬或者化合物。
34.如權利要求27所述的制造方法，其中在所述第一基于GaN的層上形成第一金屬層的步驟中，第一透明電極層被進一步形成在所述第一基于GaN的層上，并且所述第一金屬層被形成在所述第一透明電極層上。
35.一種光器件制造方法，包括以下步驟在基于GaN的層上形成第一金屬層；在所述第一金屬層上形成第二金屬層；在所述第二金屬層上形成第三金屬層；以及在含氧氣氛中對前面步驟的結果材料執行熱退火，以使所述基于GaN的層的上部區域為高濃度基于GaN的層；第一金屬層是金屬氧化物層；第三金屬層與形成所述第一金屬層的第一金屬反應以形成混合氧化物層，第二金屬層是所述金屬氧化物層以及所述混合氧化物層內的金屬點形的導電布置材料。
36.如權利要求35所述的制造方法，其中所述基于GaN的層是P型GaN層。
37.如權利要求35所述的制造方法，其中所述第一金屬層是從由Pd，Ir，Zn和Ni組成的組中選擇的一個。
38.如權利要求35所述的制造方法，其中所述第一金屬層是與氫具有高親和力的材料。
39.如權利要求35所述的制造方法，其中所述第一金屬層是與所述基于GaN的層具有低反應性的材料。
40.如權利要求35所述的制造方法，其中在對所述結果材料執行熱退火的步驟中，所述第一金屬層從所述基于GaN的層吸收氫用于反應，并且所述基于GaN的層的上部是高濃度基于GaN的層。
41.如權利要求35所述的制造方法，其中所述金屬點形的導電布置材料用作導電橋。
42.如權利要求35所述的制造方法，其中所述第二金屬層是Au或者Pt。
43.如權利要求35所述的制造方法，其中所述第三金屬層是從由ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd和V組成的組中選擇的一個。
44.一種光器件制造方法，包括的步驟是去除基于GaN的化合物半導體的原生氧化物層；使用與氫具有優良的反應性的金屬來沉積接觸層；使用與氧具有低反應性的金屬形成接合墊層并且與所述接觸層形成穩定的化合物；以及執行熱退火。
45.如權利要求44所述的制造方法，其中所述原生氧化物層去除步驟由BOE(緩沖的氧化物蝕刻)來執行。
46.如權利要求44所述的制造方法，其中所述原生氧化物層去除步驟由包含F，Cl，S和OH的蝕刻劑來執行。
47.如權利要求44所述的制造方法，其中所述接合墊層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且是金(Au)，鈀(Pd)，釕(Ru)，鎳(Ni)，鎢(W)，鈷(Co)，鉬(Mo)，銅(Cu)。
48.如權利要求44所述的制造方法，其中所述接合墊層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且當假定金(Au)，鈀(Pd)，釕(Ru)，鎳(Ni)，鎢(W)，鈷(Co)，鉬(Mo)和銅(Cu)中的一種元素是‘M’時，其是從由M-O(‘M’氧化合物)，M-Si(‘M’硅化合物)，M-N(‘M’氮化合物)以及M-C(‘M’碳化合物)組成的組中選擇的一個。
49.如權利要求44所述的制造方法，其中所述接觸層是單層或者兩個或多個層的多層結構，并且是從由鉑(Pt)，鈦(Ti)，鈀(Pd)，鎳(Ni)，鉭(Ta)，鎢(W)，鋁(Al)，鉻(Cr)，釩(V)，銥(Ir)，鉿(Hf)和鈷(Co)組成的組中選擇的一個。
50.如權利要求44所述的制造方法，其中通過所述接觸層沉積步驟，形成高濃度基于GaN的層以及金屬-氫化合物層。
51.如權利要求44所述的制造方法，其中通過所述熱退火執行步驟，由兩種材料的化合物所導致的擴散阻擋層被形成在所述接觸層以及所述接合墊層的界面處。
52.如權利要求44所述的制造方法，其中通過所述熱退火執行步驟，通過所述接觸層沉積步驟產生的高濃度基于GaN的層以及金屬-氫化合物層兩者被更深地形成。
全文摘要
本發明公開了一種光器件及其制造方法。本發明的一個目的是提供該光器件及其制造方法，由此獲得電的/熱的/結構的穩定性，并且能夠同時形成P型電極和N型電極。為了達到上述目的，所述發明的光器件包括基于GaN的層；形成在所述基于GaN的層上的高濃度的基于GaN的層；形成在所述高濃度的基于GaN的層上的第一金屬鎵化合物層；形成在所述第一金屬鎵化合物層上的第一金屬層；形成在所述第一金屬層上的第三金屬鋁化合物層；以及形成在所述第三金屬鋁化合物層上的導電的氧化防護層。
文檔編號H01L33/00GK1711649SQ200380103411
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月17日 優先權日2002年11月16日
發明者秋圣鎬, 張子淳 申請人:Lg伊諾特有限公司