专利名称：光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光器件，并且更具体地涉及一种光器件及其制造方法，其中可获得电的/热的/结构的稳定性，并且P型电极和N型电极能够被同时形成。
另外，本发明涉及一种光器件，更具体地涉及一种光器件及其制造方法，其中特征接触电阻被降低，并且从外部提供的载流子不仅能够使用所述降低的接触电阻执行规则的电流向器件中的扩散，而且从所述器件中的活性层产生并且发出的光子可以很好地逃逸到外部。
另外，本发明涉及一种光器件，更具体地涉及一种光器件及其制造方法，其中金属-氢化合物被形成，以实施P型基于镓氮化物的化合物半导体的欧姆电极。
背景技术：
一般地，为了实施光器件如发光二极管或者激光器，好的欧姆接触应该首先被制成在半导体与形成为电极的金属之间。
另外，需要平面化的表面状态，热稳定性，容易的处理，低接触电阻，高的产出，好的防腐性等。
同时，基于GaN的氮化物半导体发光器件被主要地生长在蓝宝石基板或者碳化硅(SiC)基板上。另外，基于GaN的多晶层以低的生长温度生长在所述蓝宝石基板或者SiC基板上作为缓冲层，并且之后未掺杂的GaN层，掺杂硅(Si)的N型GaN层，或者具有组合结构的N型基于GaN层以高的温度形成在所述缓冲层上。这之后，发光层(具有量子阱结构的活性层)被形成在所述N型基于GaN层上，并且P型基于GaN层被附加地形成在所述发光层上，从而所述半导体发光器件被制造。
另外，在所述半导体发光器件中，透明电极可以以下面的方法形成。
首先，参照图1简要描述形成在传统发光器件中的P型电极结构。
图1是说明传统发光器件的典型P型电极的视图。
图1中所示的发光器件的P型电极被构造为具有形成在P型GaN层101上的P型透明电极层102，并且具有形成在所述P型透明电极层102上的P型接合电极103。上面构造的电极结构为方便而被称作‘封闭’电极结构。
在所述‘闭合’电极结构的情况下，所述P型透明电极层102主要是由Ni/Au层形成。另外，所述P型接合电极103是包括除Al和Cr之外基于Au的两个或更多个金属(例如，Au，Ti，Ni，In和Pt)的单层，或者两个或者更多个层的多层结构。也就是说，其为Au，Ni/Au，Ti/Au或Pt/Au层等。
例如，如图2中所示，一金属被从由Ni，Pt，Ti，Cr和Au组成的组中选择以在所述P型基于GaN的层101上沉积第一金属层102a，并且金(Au)被用于沉积第二金属层102b，从而透明电极102能够被形成。作为所述透明电极的典型例子，Ni/Au电极被使用。
或者，如图3所示，氧化物从其很好地形成的第一金属层102c被形成在P型基于GaN的层101上并且随后，在用于载流子导电的第二金属层102d例如金(Au)被沉积之后，在含氧气氛中执行热退火。
作为典型的例子，有一种方法，其中在钴(Co)和金(Au)被顺序地沉积在所述P型基于GaN的层101上之后，所述热退火在含氧气氛中被执行以形成‘Co-O’氧化物。或者，一种使用镍(Ni)代替钴(Co)的方法也被提出。
因此，金属氧化物层102e被形成以具有透明性，以使透明电极102被形成在P型基于GaN的层101上。
发光器件的传统P型电极也可以如图4所示被构造，并且图4是说明所述传统发光器件的另一典型的P型电极的视图。
如图4所示的发光器件的P型电极被构造，以具有在P型GaN层201上形成的P型透明电极层202，以及具有形成在所述P型透明电极层202上的P型接合电极203。此时，透明电极层202被构造为具有填充在其间的P型接合电极203的部分。
上面构造的电极结构为方便而被称作‘开放’电极结构。
在所述‘开放’电极结构的情况下，包括Cr或Al层的结构被提出以提高接合能力，并且被形成为具有与所述‘封闭’电极结构类似的结构。
同时，图5是说明传统发光器件的典型N型电极的视图。
如图5中所示发光器件被构造为具有形成在N型GaN层301上的N型电极层302。
在所述N型电极层302的情况下，提出的是使用Ti，Al，Au的单层化的电极或者两个或者多个层的多层化的电极。
但是在上面结构化的P型电极的情况下，特征接触电阻远大于10-3Ωcm2，原因在于高电阻的P型GaN层。
另外，已知的是在不是氧化物结构的透明电极结构(参见图2)中，由于特征接触电阻有10-2Ωcm2那样高，所述透明电极的主要功能之一的‘电流传播器’在器件操作的过程中不起作用。
已知的是由于所述界面的高的特征接触电阻，在器件操作时其在界面处充当热源，从而对器件可靠性的降低直接引起很大影响。
另外，被报告由参照图3所描述的制造方法形成的透明电极结构具有显著改善的特征接触电阻，但是已知其在光透射方面性能恶化。已知这是由于金属氧化物在含氧气氛中热退火时是‘多晶’结构的，而不是有助于改善透射的‘异质外延(heteroepitaxial)’结构，很多小尺寸的颗粒存在于所述透明电极内，导致从所述半导体发出的光子的吸收或者散射损失。
另外，为了在上面结构中实施好品质的欧姆电极，所述载流子应该在其中能够进行载流子隧穿的掺杂区域中具有大于1018cm-3的浓度，但是实际上P型基于镓氮化物的化合物半导体的载流子浓度低达1017cm-3。
这样，该低载流子浓度使肖特基势垒高度增加所述金属与所述半导体之间界面处的特征接触电阻，导致不良的欧姆特性。
另外，存在于P型基于镓氮化物的化合物半导体的表面上的原生氧化物层导致在所述热退火时在所述金属与所述半导体之间界面处的相互反应，从而导致漏电流增加，反向击穿电压降低，异常的阈电压特性等很多缺点，并且结果是器件可靠性和寿命被减少。
另外，上面的缺点从包括‘开放’电极结构和‘封闭’电极结构P型电极的所有发光器件发生。因此，真切地需要开发具有高热稳定性和低接触电阻的P型电极。
另外，具有大于10-5Ωcm2的特征接触电阻的N型电极适合于所述发光器件，但是基于Ti的电极被报告在热特性方面很脆弱。
另外，由于P型电极与N型电极被分开制造，所述传统技术在器件生产和产出方面具有很多缺点。
发明内容
因此，本发明指向基本消除由于相关技术的限制和缺点引起的一个或者多个问题的一种光器件及其制造方法。
本发明的一个目的是提供一种光器件及其制造方法，其中电的/热的/结构的稳定性被获得，并且P型电极与N型电极能够被同时形成。
本发明的另一个目的是提供一种光器件及其制造方法，其中透明电极的特征接触电阻被降低，并且从外部提供的载流子不仅能够使用所述降低的电阻执行到器件的规则电流传播，并且从该器件产生并发出的光子可以很好地逃逸到外部。
本发明的再一个目的是提供一种光器件及其制造方法，其中金属-氢化合物层被形成在P型基于镓氮化物的化合物半导体的欧姆电极内，并且原生氧化物层被去除使低电阻，高透射，高热稳定性可以被实现。
为了得到如所实现的以及宽泛地描述的根据本发明的所述目的的这些以及其他的优点，根据本发明的一个方面的光器件包括基于GaN的层；形成在所述基于GaN的层上的高浓度基于GaN的层；形成在所述高浓度基于GaN的层上的第一金属-Ga化合物层；形成在所述第一金属-Ga化合物层上的第一金属层；形成在所述第一金属层上的第三金属-Al化合物层；以及形成在所述第三金属-Al化合物层上的导电的防氧化层。
在另一实施中，一种光器件包括基于GaN的层；形成在所述基于GaN的层上的高浓度基于GaN的层；形成在所述高浓度基于GaN的层上的透明电极层；形成在所述透明电极层上的第一金属-Ga化合物层；形成在所述第一金属-Ga化合物层上第一金属层；形成在第一金属层上的第三金属-Al化合物层；以及形成在所述第三金属-Al化合物层上的导电的防氧化层。
在再一实施中，一种光器件包括基于GaN的层；形成在所述基于GaN的层上的高浓度基于GaN的层；形成在所述高浓度基于GaN的层上的第一金属-Ga-N化合物层；形成在所述第一金属-Ga-N化合物层上的第一金属层；形成在所述第一金属层上的第三金属-Al化合物层；以及形成在所述第三金属-Al化合物层上的导电的防氧化层。
另外，所述基于GaN的层是P型的或者N型的。
在另一实施中，一种光器件具有透明电极，其中所述透明电极包括由第一金属形成的金属氧化物层；通过第三金属与形成所述金属氧化物层的第一金属进行反应而形成的混合氧化物层；以及导电布置材料，其由第二金属形成，并且以金属点形布置在所述金属氧化物层和所述混合氧化物层中。
在另一实施中，一种光器件包括半导体层；形成在所述半导体层上的高浓度杂质金属氧化物层；以及形成在所述高浓度杂质金属氧化物层上的透明电极。
在另一实施中，一种光器件具有一电极结构，其中所述电极结构包括基于GaN的层；形成在所述基于GaN的层的上表面上并具有与氢的高反应性的接触层；形成在所述接触层的上表面上并具有与氧的低反应性的接合垫(bonding pad)层；形成在所述接触层与所述接合垫层的界面处的扩散扩散阻挡层；以及通过自然反应和/或热退火过程形成在所述接触层和所述基于GaN的层的界面处的高浓度基于GaN的层以及金属-氢化合物层。
在本发明的另一方面中，一种光器件的制造方法包括的步骤是在第一基于GaN的层和第二基于GaN的层上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成由基于Al或者基于(Ni-Al)的材料形成的第二金属层；在所述第二金属层上形成第三金属层；在所述第三金属层上形成导电的防氧化层；以及对作为前面步骤的结果的材料执行热退火，使所述第一基于GaN的层以及第二基于GaN的层的上部区域分别由高浓度第一基于GaN的层以及高浓度第二基于GaN的层形成，第一金属-Ga化合物层被形成在所述高浓度第一基于GaN的层上以及第一金属-Ga-N化合物层被形成在所述高浓度第二基于GaN的层上，第一金属层被形成在所述第一金属-Ga化合物层以及第一金属-Ga-N化合物层上，第三金属-Al化合物层被形成在所述第一金属层上，以及导电的防氧化层被形成在所述第三金属-Al化合物层上。
在另一实施中，一种光器件制造方法包括的步骤是在基于GaN的层上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成第二金属层；在所述第二金属层上形成第三金属层；以及在含氧气氛中对作为前面步骤的结果材料执行热退火，使所述基于GaN的层的上部区域为高浓度基于GaN的层，第一金属层为金属氧化物层，第三金属层与形成第一金属层的第一金属反应以形成混合氧化物层，所述第二金属层为在所述金属氧化物层以及所述混合氧化物层内的金属点形的导电布置材料。
在另一实施中，一种光器件的制造方法包括的步骤是去除基于GaN的化合物半导体的原生氧化物层；使用具有与氢的优良反应性的金属来沉积接触层；使用具有与氧的低反应性的金属形成接合垫层并与所述接触层形成稳定的化合物；以及执行热退火。
图1是说明传统的发光器件的典型P型电极的视图；图2是说明传统的发光器件的典型的多结构的P型电极的视图；图3是说明传统的发光器件的另一典型的多结构的P型电极的视图；图4是说明传统的发光器件的另一典型的P型电极的视图；图5是说明传统的发光器件的典型的N型电极的视图；图6是根据本发明的第一实施例的发光器件的P型电极的视图；图7是根据本发明的第二实施例的发光器件的P型电极的视图；图8是根据本发明的第三实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图；图9是根据本发明的第四实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图；图10是根据本发明的第五实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图；图11是根据本发明的第六实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图；图12是说明根据本发明的第七实施例的具有在热退火之前形成的金属-氢化合物层的P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的欧姆电极的截面图；图13是说明根据本发明的第七实施例的热退火之后的P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的欧姆电极的结构的截面图；图14是说明根据本发明的优选实施例的发光器件的典型的N型电极的视图；图15是描述根据本发明的优选实施例的发光器件的透明电极的制造方法的视图；图16是说明用于确认通过根据本发明的优选实施例的发光器件的第一欧姆电极形成方法形成的铂-氢化合物层的SIMS深度分析的结果的图表；图17是说明用于确认通过根据本发明的优选实施例的发光器件的第一欧姆电极形成方法形成的钛-氢化合物层的SIMS深度分析的结果的图表；图18是说明使用根据本发明的优选实施例的发光器件的第二欧姆电极形成方法制造的欧姆电极的电流-电压特性的视图；图19是说明其中热退火由根据本发明的优选实施例的发光器件的第三欧姆电极形成方法执行的欧姆电极的电流-电压特性的视图；图20是说明特征接触电阻依赖于根据本发明优选实施例的发光器件的第三欧姆电极形成方法中的热退火时间流逝的结果的视图；图21是说明使用根据本发明的优选实施例的发光器件的第四欧姆电极形成方法制造的欧姆电极的电流-电压特性的视图；图22是说明其中热退火由根据本发明的优选实施例的发光器件的第五欧姆电极形成方法执行的欧姆电极的电流-电压特性的视图；图23是说明依赖根据本发明优选实施例的发光器件的第五欧姆电极形成方法中的热退火时间流逝的特征接触电阻的结果的视图；图24是说明根据本发明的优选实施例的欧姆电极的表面电阻值的变化的视图；图25是描述根据本发明的另一实施例的发光器件的电极制造方法的视图。
具体实施例方式
下文中，将结合附图详细描述本发明的优选实施例。这里，关于由一对组成的元件分配同样的参考号，并且所述对中的每个使用英文字母再分。
首先，将简要描述本发明中所提出的发光器件的电极结构，并且将作出根据本发明的发光器件的制造方法的详细描述。
图6是根据本发明的第一实施例的发光器件的P型电极的视图。
如图6中所示，所发明的发光器件具有P+-(In，Al)GaN层402作为高空穴浓度层形成在P-(In，Al)GaN层401上。另外，第一金属-Ga化合物层403被形成在所述P+-(In，Al)GaN层402上，以及第一金属层404被形成在所述第一金属-Ga化合物层403上。另外，第三金属-Al化合物层405被形成在所述第一金属层404上，以及导电的防氧化层406被形成在所述第三金属-Al化合物层405上。这代表对应于传统的‘开放’电极结构的P型电极结构。
图7是根据本发明的第二实施例的发光器件的P型电极的视图。
如图7中所示，所述根据本发明的第二实施例的发光器件具有P+-(In，Al)GaN层402作为高空穴浓度层形成在P-(In，Al)GaN层401上，以及P型透明电极层410被附加形成在所述P+-(In，Al)GaN层402上。
另外，第一金属-Ga化合物层403被形成在所述P型透明电极层410上，以及第一金属层404被形成在所述第一金属-Ga化合物层403上。
另外，第三金属-Al化合物层405被形成在所述第一金属层404上，以及导电的防氧化层406被形成在所述第三金属-Al化合物层405上。这代表对应于传统‘封闭’电极结构的P型电极结构。
图8是根据本发明的第三实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图。
如图8中所示，根据本发明的发光器件的透明电极510是金属氧化物层503，混合氧化物层504以及导电布置材料505。另外，所述透明电极510被形成在高浓度P型基于GaN的层502上，且所述高浓度P型基于GaN的层502被形成在所述P型基于GaN的层501上。
这里，所述导电布置材料505被布置为在由所述金属氧化物层503以及所述混合氧化物层504组成的整个透明电极510中具有金属点形，并且充当‘导电桥’。此时，所述导电布置材料505被布置为所述透明电极510内的具有周期性布置的金属点形。
另一方面，作为根据本发明的发光器件的透明电极的另一个例子，所述发光器件的透明电极也可以被形成为如图9到11中所示。
图9到11是说明根据本发明的第四到第六实施例的具有透明电极的发光器件的结构的视图。
如图9中所示，根据本发明的第四实施例的透明电极具有P+-IrO层602，其具有高空穴浓度(大于1018cm-3)形成在P型基于GaN的层601上，以及形成在所述P+-IrO层602上的透明电极603。这里，所述透明电极603可以由某些金属透明电极(例如，Co-O/Au，Ni-O/Au等)形成，以及可以由参考图8所描述的透明电极形成。
这里，所述P+-IrO层602可以以下面的方法形成。
一种方法是使用溅射系统的沉积方法，其中使用用于IrO或者Ir靶的含氧的气体等离子体执行沉积。
在另一方法中，所述P+-IrO层602也可以通过蒸发器或者物理气相沉积(PVD)方法沉积Ir来形成，并且随后在含氧气氛中在至少400℃的高温执行所述热退火。此时，所述氧化物自身具有‘p-导电’。
另外，如图10中所示，所述根据本发明的第五实施例的透明电极具有P+-ZnO层702，其具有高空穴浓度(大于1018cm-3)形成在P型基于GaN的层701上，以及透明电极703被形成在所述P+-IrO层702上。这里，所述透明电极703可以是具有优良导电性以及光透射性的金属，并且可以由参考图8描述的透明电极形成。
这里，作为形成方法，所述P+-IrO层702可以使用溅射，MBE(分子束外延)，MOVCD(金属氧化物化学气相沉积)而形成。在此情形中，P被用作掺杂剂。
在所述溅射的情形中，所述高浓度P型ZnO可以使用用于ZnO靶的含氧气体等离子体和PH3来沉积，并且在所述MOVCD的情况下，所述高浓度P型ZnO可以使用ZnCl2，O2和PH3来生长。
另外，如图11中所示，根据本发明的第六实施例的透明电极具有形成在P型基于GaN的层801上的高浓度N+-ZnO层802，以及透明电极803被形成在所述N+-IrO层802上。其中，所述透明电极803可以是具有优良导电性和光透射性的金属，并且可以由参照图8所描述的透明电极形成。
作为N+-ZnO层802形成方法，溅射沉积方法被使用，并且MOCVD方法也被考虑。
在所述使用溅射的方法中，首先，如果ZnO，Al2O3靶被用于在所述含氧气氛中形成等离子体用于沉积，Al充当ZnO内的‘N导电掺杂剂’以沉积高浓度ZnO。
作为如上形成的ZnO更确切的表达，所述ZnO被表达为ZnO:Al或者AZO(掺杂Al的ZnO)。
上述本发明能获得下面的特性。
具有高空穴浓度(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的层601或者701上，以使形成在所述P+型IrO 602或者所述P+型ZnO 702上的透明电极603或者703能够通过隧穿操作原理容易地获得欧姆接触。
也就是说，所述具有高浓度掺杂的IrO和ZnO充当关于形成在其上的透明电极层的隧穿层，使所述优良的欧姆接触能够被获得。
已知如果所述掺杂浓度增加，由于所述载流子通过隧穿流动而不考虑金属半导体接触势垒，所述欧姆接触被自然地形成。
另外，即使在N+型ZnO层802被形成的情况下，与其上形成的透明电极803的欧姆接触能够通过所述隧穿工作原理而实现。
图12是说明根据本发明的第七实施例的具有在热退火之前形成的金属-氢化合物层的P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的欧姆电极的截面图；参见图12，层叠的是P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体层901，接触层904以及接合垫层905。
在所述接触层904被形成之前，如果在P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的原生氧化物层被去除之后形成所述接触层904的金属被沉积，那么所述形成所述接触层904的金属与所述P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体内的氢结合以形成金属-氢化合物层903，以及所述金属-氢化合物层903的下表面上的P+型基于镓氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体层902。
所述接触层904可以由单层或者多层形成，并且可以是铂(Pt)，钛(Ti)，钯(Pd)，镍(Ni)，钽(Ta)，钨(W)，铝(Al)，铬(Cr)，钒(V)，铱(Ir)，铪(Hf)和钴(Co)。
另外，所述接合垫层905可以由单层或者多层形成，并且可以是金(Au)，钯(Pd)，钌(Ru)，镍(Ni)，钨(W)，钴(Co)，钼(Mo)和铜(Cu)。
另外，当假定所述接合垫层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，所述金属-氢化合物层903被形成，使P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的载流子能够被增加以降低存在于所述金属和所述半导体的界面处的肖特基势垒高度的高度。
另一方面，所述P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体内的原生氧化物层通过使用用于蚀刻的化学物质或者等离子体源而去除。特别地，在所述化学物质被使用时，氟(F)，氯(Cl)，硫(S)，氢氧基(OH)等的元素的钝化被形成在P型晶片上以促进在沉积金属元素时所述金属与所述P型晶片的氢的反应。优选地，作为所述化学物质，BOE(缓冲的氧化物蚀刻)溶液被使用。
图13是说明根据本发明的第七实施例的热退火之后的P+型基于镓氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体的欧姆电极的结构的视图；参见图13，与图12不同，扩散阻挡层910通过热退火被附加地形成在所述接合垫层905与所述接触层904之间，并且P+型基于镓氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体层902以及金属-氢化合物层903被形成得更深。
所述扩散阻挡层910通过与所述接合垫层905与所述接触层904的相互反应而形成，并且所述金属与所述半导体之间的不希望的反应被抑制。
另外，所述热退火促进了接触层904以及P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体901的反应，以使所述接触层的金属与氢的活性反应导致P+型基于镓氮化物的化合物(p+-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体层902以及金属-氢化合物层903被形成得更深，从而更增加所述载流子浓度。结果是，更优良的欧姆电极被实现。
另一方面，图14是说明根据本发明的优选实施例的发光器件的典型的N型电极的视图。
在根据本发明的发光器件的另一实例中，如图14所示，N+-(In，Al)GaN层1002被形成在N-(In，Al)GaN层1001上。另外，第一金属-Ga-N化合物层1003被形成在所述N+-(In，Al)GaN层1002上，以及第一金属层1004被形成在所述第一金属-Ga-N化合物层1003上。
另外，第三金属-Al化合物层1005被形成在所述第一金属层1004上，以及导电的防氧化层1006被形成在第三金属-Al化合物层1005上。
因此，上面发光器件的电极形成过程被参照图15到25来描述。
图15是描述根据本发明的优选实施例的发光器件的透明电极的制造方法的视图；首先，第一金属层1102被形成在P型基于GaN的层1101例如P-(In，Al)GaN层上，透明电极要在其上形成。其中，所述第一金属层1102是从具有与氢的优良的亲和力以及与形成P型基于GaN的层1101的材料例如GaN具有低反应性的金属(特别地，具有与N的低反应性的金属)中选择的一种。
另外，第二金属层1103被形成在第一金属层1102上。此时，第二金属层1103是选择的能够容易地在后面形成的氧化物内形成金属点形(参见图8的导电布置材料)的材料。这也将在后面再描述。
另外，第三金属层1104被附加地形成在第二金属层1103上。这里，所述第三金属层1104是一种选择的材料，其能够在后面与第一金属层1102执行的热退火过程中容易地形成所述混合氧化物层(参见图8的504)。
这样一来，作为用于所述层叠的随后的过程，所述热退火过程(或者等离子体过程)在含氧气氛中被执行。因此，下面的反应被执行。
首先，形成所述第一金属层1102的金属在所述含氧的热退火过程(或者等离子体过程)中有效地吸收存在于在所述P型基于GaN的层1101内存在的Mg-H复杂结构中的氢。因此，所述第一金属层1102具有‘(第一金属)-氧化物H’的结构(图8的金属氧化物层503)，并且同时，所述P型基于GaN的层1101是高浓度P型基于GaN的层(图8的502)以及P型基于GaN的层(图8的501)。
与此一起，由于形成第一金属层1102的金属具有与形成所述P型基于GaN的层1101的材料例如GaN的低反应性，所以很难形成金属-氮化物如‘(第一金属)-氮化物’，从而获得稳定的欧姆电极结构。
另外，所述热退火过程导致在第三金属层1104以及所述第一金属层1102的部分处发生相互扩散反应，使得热稳定的‘(第三金属)-(第一金属)的混合氧化物’(图8的504)被形成。这允许透明层与‘(第一金属)-氧化物H’层(图8的金属氧化物层503)一起被形成，以帮助从器件内产生的光被很好地从所述器件发出。
另外，形成第二金属层1103的金属材料通过所述热退火过程形成所述氧化物内的‘金属点’(参见图8的导电布置材料505)。所述金属点充当‘导电桥’以使由所述热退火过程所形成的所述氧化物层具有导电性，以帮助所述透明电极510充当用于传播所述电流的‘电流传播器’。
与此一起，由于所述金属点的大小和密度被控制以使所述氧化物内的折射率被调节，所以光子路径的功能能够被执行以使所述光子能够更多地在短波长区间中从所述器件发出。
上述本发明能够获得下面的特性。
首先，具有氧亲和力以及与形成在其下部的所述P型基于GaN的层的低反应性的金属材料被用作所述接触层，以使由所述接触电极层所导致的在所述P型氮化物半导体处的掺杂浓度在所述热退火过程之后被有效地增加。因此，好品质的欧姆接触能够被实现并且由于稳定的界面使器件可靠性的提高更可预期。
另外，所述充当TCB(TCO导电桥)的‘金属点’被形成在所述整个氧化物中，以使所述折射率调节以及所述载流子导电特性被容易地改善。因此，由在所述透明电极处的吸收和分散所导致的所述器件内产生的光子的损失被减少，使所述器件的光输出被显著地增加。
另外，因为双TCO混合氧化物自身是非常热稳定的，上面结构化的透明结构在所述器件中具有优良的‘电流-传播器’，‘光子路径’，‘对界面能量的吸收系数’功能，使可以在所述发光器件的电的/结构的/光学特性的改进，可靠性安全等中获得很多效果。
另一方面，作为形成每个金属层的材料的具体的例子，下面的材料可以被选择第一金属层Pd，Ir，Zn，和Ni第二金属层Au和Pt第三金属层ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd，Zn和V这里，作为形成所述第一金属层的材料，所述金属被选择为其中与氢具有优良的反应性同时所述氧化物容易被形成，并且几乎不具有与N的反应性的金属被选择。这是因为如果形成所述第一金属层的材料与N反应，由于补偿现象导致的所述P-(In，Al)GaN层内存在的掺杂浓度被降低，难以形成所述欧姆特性。
另外，形成第二金属层的材料从能够形成所述金属点的金属中选择。
所述金属点以下面的原理而形成。也就是说，如果形成所述氧化物的金属与不形成所述氧化物的金属被层叠并且被热退火，前者形成所述氧化物，而不形成所述氧化物的金属由于表面热能量的差导致的张力现象而自然地处于点形。所述金属点有助于所述氧化物具有所述导电性，并且所述金属点的尺寸被控制以使所述氧化物的折射率能够被调节。此时，可以通过改变形成每层的厚度，热退火的时间和温度，气氛气体等来控制所述金属点的大小和密度。
形成所述第一金属层的材料以及形成所述第二金属层的材料以及氧的焓能量(原子的KJ/mole)被表示如下。也就是说，Pd，Ir，Zn和Ni是其中容易形成氧化物的金属，并且其的焓能量表示值为Pd-O-(-56)，Ni-O(-120)，Ir-O(-80)，Zn-O(-174)。
另外，Au和Pt是其中难以形成氧化物的金属，并且其焓能量表示值为Au-O(-10)，Pt-O(+值)。
另外，所述第三金属层是，如上所述，从形成所述第一电极层的金属以及能够容易地形成所述混合氧化物层的金属中选择的。
如果，在上面的材料中，Ir被作为第一电极层沉积在所述P-(In，Al)GaN层上，并且Au被作为第二电极层沉积在所述第一电极层上，并且随后ZnO被沉积作为第三电极层并且热退火在氧气氛中在550℃被执行，下面的层被形成。
P-(In，Al)GaN/P+-(In，Al)GaN/IrO:H/Ir-ZnO(Au以金属点形存在于所述氧化物内)这里，由于IrO:H与Ir相比具有大的金属功函数(Ir＝4.7eV，IrO:H≥5.4eV)，所述P型欧姆形成能够被很大地帮助。
另外，在产生所述氧化物的时刻热的/结构的稳定性被得到，并且所述氧化物通常具有多晶的结构，同时具有与GaN的外延的关系。
因此，形成在顶部的所述Ir-ZnO混合氧化物层被帮助以具有同样的异质外延关系。
这有助于从所述光器件内产生的光子能够很好地从所述器件发出。与此一起，由于所述稳定的电极界面能够被形成，所述电极的可靠性能够被提高很多。
下文中，根据本发明的P型基于镓氮化物的化合物半导体(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)的欧姆电极的形成过程的具体例子将被描述。
第一欧姆电极形成方法所述P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体在超声清洗器中使用三氯乙烯(TCE)，丙酮，甲醇，以及蒸馏水在60℃的温度进行表面清洗5分钟。另外，为了去除P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x-y)N)半导体内的所述原生氧化物层，使用为基于氟的湿溶液的BOE以煮的方法执行表面处理10分钟以去除所述原生氧化物层。
之后，使用电子束沉积设备分别沉积为与氢有优良反应性的金属铂(Pt)和钛(Ti)作为所述接触层。
图16和17是说明用于确认通过根据本发明的优选实施例的发光器件的第一欧姆电极形成方法形成的铂-氢化合物层以及钛-氢化合物层的SIMS深度分析的结果的图表；第二欧姆电极形成方法在以与第一欧姆电极形成方法相同的方法去除了P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体内的所述原生氧化物层之后，圆形-传输线模型(circular transmission line model，C-TLM)图案使用光刻技术形成，并且随后执行金属沉积。在所述沉积中，以大约10-7托的压力沉积具有20nm厚度的铂(Pt)作为接触层，并且与氧具有低反应性的金(Au)被沉积为具有20nm厚度作为所述接合垫层。之后，使用丙酮执行升离过程，以使具有TLM(传输线模型)图案的欧姆电极被制造。
图18是说明使用根据本发明的优选实施例的发光器件的第二欧姆电极形成方法制造的欧姆电极的电流-电压特性的视图。
第三欧姆电极形成方法在所述第二欧姆电极形成方法全部完成之后，在炉中的氮，空气，氧或者氩气氛中在600℃执行所述热退火一分钟，以找到欧姆条件。
图19是说明其中热退火由发光器件的第三欧姆电极形成方法执行的欧姆电极的电流-电压特性的视图，以及图20是说明依赖所述发光器件的第三欧姆电极形成方法中的热退火时间的流逝的特征接触电阻的结果的视图。
参见图19和20，可以理解通过上述过程所述优良的欧姆接触特性被得到。特别地，可以理解的是所述特征接触电阻值达到了小于10-5Ωcm2。
第四欧姆电极形成方法所述第四欧姆电极形成方法几乎与所述第二欧姆电极形成方法相同，但是其差别仅在于钛(Ti)取代铂(Pt)被沉积作为所述接触层。
图21是说明使用发光器件的第四欧姆电极形成方法制造的欧姆电极的电流-电压特性的视图。
第五欧姆电极形成方法为了在所述第四欧姆电极形成过程全部完成之后找到所述欧姆条件，第五欧姆电极形成方法在所述炉中的氮，空气，氧或者氩气氛中在600℃执行所述热退火一分钟。
图22是说明其中热退火由第五欧姆电极形成方法执行的欧姆电极的电流-电压特性的视图，以及图23是说明依赖第五欧姆电极形成方法中的热退火时间的流逝的特征接触电阻的结果的视图。
参见图22和23，可以理解通过上面的过程所述优良的欧姆接触特性被得到。
下文中，在根据本发明的精神内的所述欧姆电极的表面电阻值以及传统的表面电阻值被互相比较以描述。
图24是说明根据本发明的优选实施例的欧姆电极的表面电阻值的变化的视图；参见图24，可以理解的是P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)半导体内的载流子浓度是由所述金属氢化合物层的形成所导致的。
例如，与其中原生氧化物层被去除并且所述金属-氢化合物层没有形成的传统的欧姆电极的表面电阻值比较，在具有根据本发明的金属-氢化合物层的欧姆电极中较低的表面电阻值被看到。
所述图示出了不仅所述铂-氢化合物以及所述钛-氢化合物通过所述实施例提出的方法形成，而且所述镍-氢化合物以及所述钯-氢化合物也以相同条件形成时所述表面电阻值的变化。
图25是描述根据本发明的另一实施例的发光器件的电极制造方法的视图；这里，其特征在于所述P型电极以及所述N型电极不仅被分别地形成，而且所述P型电极以及所述N型电极以相同的过程一起形成。
首先，描述的将是其中如图6所示的‘开放’电极结构化的P型电极以及如图14中所示的N型电极同时被形成的过程。
如图25中所示，第一金属层1202被形成在P-(In，Al)GaN层以及N-(In，Al)GaN层1201上。这里，所述P-(In，Al)GaN层1201是其中形成所述P型电极的区域，所述N-(In，Al)GaN层1201表示其中形成所述N型电极的区域。
附加地，由基于Al的材料形成的第二金属层1203被形成在所述第一金属层1202上。
另外，第三金属层1204被形成在所述第二金属层1203上，以及导电的防氧化层1205被附加地形成在所述第三金属层1204上。
这里，形成所述第一金属层1202的材料是金属或者具有与Ga和N的高反应性的化合物。另外，形成所述第三金属层1204的材料是金属或者具有与Al的高反应性的化合物，并且是与形成所述导电的防氧化层1205的材料不具有反应性的金属或者化合物。
下文中，对前面步骤的结果材料执行所述热退火，使本发明所提出的发光器件的所述P型电极以及所述N型电极可以同时形成。
如果这样，通过所述热退火过程形成的每个层将被具体地描述。
通过所述热退火过程，所述P-(In，Al)GaN层(参见图6的401)以及所述N-(In，Al)GaN层(参见图14的1001)的上部被分别由所述P+-(In，Al)GaN层402以及所述N+-(In，Al)GaN层1002形成。
另外，所述第一金属-Ga化合物层403被形成在所述P+-(In，Al)GaN层402上，以及所述第一金属-Ga-N化合物层1003被形成在所述N+-(In，Al)GaN层1002上。
另外，所述第一金属层404以及1004被形成在所述第一金属-Ga化合物层403以及所述第一金属-Ga-N化合物层1003上，以及所述第三金属-Al化合物层405和1005形成在所述第一金属层404以及1004上。另外，所述导电的防氧化层406和1006被提供在所述第三金属-Al化合物层405和1005上。
另一方面，如图25中所示的第一金属层1202是用于形成扩散阻挡的层，所述扩散阻挡被引入以在所述热退火过程被执行时抑制所述第一金属层1202的上部金属元素与所述P型电极中的所述P-(In，Al)GaN层1201的界面的反应，以形成所述欧姆特性。另外，所述第一金属层1202具有与所述N型电极中的Ga和N的优良的反应特性，并且因此导致所述(第一金属)-(Ga)-N化合物层1003被形成在所述界面处，与所述电极层的接触特性是优良的。
根据上面的基本观点形成的所述P型电极以及所述N型电极通过所述热退火过程具有如下的结构变化发生。
首先，形成所述第一金属层1202的材料与所述P-(In，Al)GaN层1201的Ga反应，以转换成第一金属-Ga化合物层403/第一金属层404的双层。其中，所形成的双层充当第一扩散阻挡，用于在所述第二金属层1203之后抑制与所述半导体以及所述上部电极材料的相互反应。
同时，所述P-(In，Al)GaN层1201被转换为P-(In，Al)GaN层401/P+-(In，Al)GaN层402。上面结构转换的完成是因为由所述第一金属-Ga化合物层403的形成所导致的在所述P-(In，Al)GaN层401中形成的Ga空位充当所述P型氮化物半导体中的受主。
同时，N-(In，Al)GaN氮空位导致所述第一金属-Ga-N化合物层1003的形成，从而增加了接近表面的载流子浓度，使所述转换的N-(In，Al)GaN层1001/N+-(In，Al)GaN层1002结构被得到。
另外，作为形成所述第二金属层1203的材料的Al与作为形成所述第三金属层1204的材料的所述第三金属反应，使所述第三金属-Al化合物层405和1005被形成。另外，所述第三金属-Al化合物层405和1005充当第二扩散阻挡，用于抑制形成所述导电的防氧化层1205的材料与所述下电极以及所述半导体的不希望的反应，并且最终用于增加所述电极的热稳定性。
用于形成所述导电的防氧化层1205的材料防止在所述热退火以及其他随后的过程中容易产生的污染材料如氧，水等侵入到所述电极。
另外，所述导电的防氧化层1205是高导电材料，使所述载流子从外部很好地引入到所述电极，并且因此是用以增加所述电极表面的热的/化学的稳定性的材料。
同时，上面描述的每个金属层可以是下面的材料。
第一金属层Cr，V或W第二金属层Al或Ni-Al第三金属层Ni，Pt或Pd导电的防氧化层Au或由包含Au的两种或者更多种构成的多-金属或者化合物层这里，形成所述第一金属层的Cr，V，W具有与所述P-GaN层中的Ga的优良的反应性，并且具有与N-GaN层中的N的优良的反应性。这样，为什么同样的金属在所述P-GaN层以及N-GaN层中的反应互相不同的原因是由于形成在金属-半导体界面处的电负性以及界面能量之间的差别。
也就是说，所述Cr，V，W金属都是具有与Ga和N的反应性的金属。此时，由于上述原因所反应的材料被区分，使所述反应结果在所述P-GaN层以及N-GaN层中是不同的。
表示每种材料的反应性的‘热形成焓能量’如下。
P型电极Cr-Ga原子的-20到-30KJ/moleV-Ga原子的-67KJ/moleW-Ga原子的-1KJ/moleN型电极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的所述扩散势垒区具有一结构，其中其可以在室温沉积时较早地被形成[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)]，并且通过所述热退火，更完美的金属-Al化合物被形成。
例如，如果通过使用电子束蒸发器，Cr，Al，Ni，Au被顺序地沉积在构造所述发光器件的半导体结构上，Cr/Al/Ni/Au结构在所述室温下被得到，并且所述热退火在520℃在含氮的气氛气体中被执行，使本发明所提出的电极结构能够被形成。
同时，由于同时形成如图7所示的所述‘开放’电极结构化的P型电极以及如图14所示的N型电极的过程与上面的描述类似，详细的描述被省略。
但是，为了形成所述‘封闭’电极结构化的P型电极，所述P型透明电极层(参见图7的410)被附加地形成在所述P-(In，Al)GaN层1201与所述第一金属层1202之间。也就是说，在所述P型透明电极层410被形成在所述P-(In，Al)GaN层1201上之后，所述第一金属层1202，所述第二金属层1203，所述第三金属层1204以及所述导电的防氧化层1205被层叠并且随后被热退火。
另外，本发明中提出的所述电极结构不仅能够被应用到NP型发光器件以及NPN型发光器件，而且能够被直接应用到使用所述(IN，Al)GaN半导体的其他电子器件，光电子器件等。
详细而言，在单极n沟道器件(HEMT，MISFET，MESFET等)中，本发明所提出的电极可以被应用为源和漏电极，以及在p沟道器件中，可以被应用为栅电极。
另外，即使是在双极器件的情况下，可以直接被应用于根据NPN或者PNP结构的发射极，基极，集电极电极。另外，作为欧姆或者肖特基电极甚至可以应用到光检测器的电极。
本发明可以实施同时发生型的欧姆电极，用于通过一个电极结构同时满足所述P型欧姆电极以及N型欧姆电极特性，不同于其中形成分开的应用到传统发光器件的N型和P型电极的方法。
另外，在本发明中，与传统的电极相比所述电极的热的/结构的稳定性被大大提高，原因在于上述作为第一扩散阻挡的所述P型电极的‘第一金属-Ga化合物层403/第一金属层404’和所述N型电极的‘第一金属-Ga-N化合物层1003’，以及作为第二扩散阻挡的‘第三金属-Al化合物层405和1005’以及‘导电的防氧化层406和1006’的稳定性。
另外，所述电极具有优良的电的/热的/结构的特性，有助于提高所述发光器件的可靠性，并且这可以大大增加器件寿命。
另外，由于本发明具有增加所述器件注入的实际电流密度的效果，所述器件的开启电压的减小可以被有效地实现，从而减小器件的功率消耗。
工业应用性如上面所述，根据本发明的光器件及其制造方法具有优点，其在于电的/热的/结构的稳定性被得到，并且P型电极和N型电极可以同时被形成。
另外，本发明的优点在于P型电极和N型电极能够同时被形成，从而简化制造过程，并且降低成本。
另外，所述透明电极内的特征接触电阻被降低，并且从外部供应的载流子使用所述降低的电阻执行向所述器件内规则的电流的传播。
另外，从所述器件内产生并发出的光子可以被允许很好地逃逸到外部。
另外，所述金属-氢化合物层被形成在所述欧姆电极内，使所述P型基于镓氮化物的化合物(p-(Al)x(In)y(Ga)1-(x+y)N)的优良欧姆电极能够被实现。
在本发明的所述实施例中，所述发光器件的所述电极结构及其制造方法被描述，但是它们不仅可以被应用到所述发光器件，而且能够被直接应用到使用所述(In，Al)GaN半导体的其他器件，光电子器件等。
尽管本发明已经被参照其优选的实施例描述和说明，对熟悉该技术的人来说很明显可以在不脱离本发明的精神和范围内进行各种修改和变化。因此，本发明的目的在于覆盖所附权利要求及其等价物的范围内此发明的所有修改和变化。
权利要求
1.一种光器件，包括基于GaN的层；高浓度基于GaN的层，形成在所述基于GaN的层上；第一金属-Ga化合物层，形成在所述高浓度基于GaN的层上；第一金属层，形成在所述第一金属-Ga化合物层上；第三金属-Al化合物层，形成在所述第一金属层上；以及导电的防氧化层，形成在所述第三金属-Al化合物层上。
2.一种光器件，包括基于GaN的层；高浓度基于GaN的层，形成在所述基于GaN的层上；透明电极层，形成在所述高浓度基于GaN的层上；第一金属-Ga化合物层，形成在所述透明电极层上；第一金属层，形成在所述第一金属-Ga化合物层上；第三金属-Al化合物层，形成在所述第一金属层上；以及导电的防氧化层，形成在所述第三金属-Al化合物层上。
3.一种光器件，包括基于GaN的层；高浓度基于GaN的层，形成在所述基于GaN的层上；第一金属-Ga-N化合物层，形成在所述高浓度基于GaN的层上；第一金属层，形成在所述第一金属-Ga-N化合物层上；第三金属-Al化合物层，形成在所述第一金属层上；以及导电的防氧化层，形成在所述第三金属-Al化合物层上。
4.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述基于GaN的层为P型或者N型。
5.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述第一金属层是从Cr，V，和W组成的组中选择的一个。
6.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述第一金属层是具有与Ga和N的高反应性的金属或者化合物。
7.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述第三金属是从Ni，Pt，和Pd组成的组中选择的一个。
8.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述第三金属是具有与Al的高反应性的金属或者化合物。
9.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述第三金属是不具有与形成所述导电的防氧化层的材料的反应性的金属或者化合物。
10.如权利要求1到3中任何一项所述的光器件，其中所述导电的防氧化层是Au或者是两种或者多种含Au的多金属或者化合物。
11.一种具有透明电极的光器件，其中所述透明电极包括由第一金属形成的金属氧化物层；通过第三金属与形成所述金属氧化物层的第一金属反应而形成的混合氧化物层；以及导电布置材料，其由第二金属形成，并且以金属点形布置在所述金属氧化物层和所述混合氧化物层中。
12.如权利要求11所述的光器件，其中所述第一金属是从由Pd，Ir，Zn和Ni组成的组中选择的。
13.如权利要求11所述的光器件，其中所述第一金属是具有与氢的高亲和力的材料。
14.如权利要求11所述的光器件，其中所述第一金属是具有与其上形成电极的P型基于GaN的层的低反应性的材料。
15.如权利要求11所述的光器件，其中所述金属点形的导电布置材料用作导电桥。
16.如权利要求11所述的光器件，其中所述第二金属是Au或者Pd。
17.如权利要求11所述的光器件，其中所述第三金属是从由ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd，Zn和V组成的组中选择的。
18.如权利要求11所述的光器件，其中所述透明电极形成在顺序的P型基于GaN的层，高浓度杂质金属氧化物层以及由所述高浓度杂质金属氧化物层形成的多结构的层上。
19.如权利要求18所述的光器件，其中所述高浓度杂质金属氧化物层是从由P+-IrO，P+-ZnO，以及N+-ZnO组成的组中选择的一个。
20.一种光器件，包括半导体层；高浓度杂质金属氧化物层，其形成在所述半导体层上；以及透明电极，其形成在所述高浓度杂质金属氧化物层上。
21.如权利要求20所述的光器件，其中所述高浓度杂质金属氧化物层是从由P+-IrO，P+-ZnO，以及N+-ZnO组成的组中选择的一个。
22.如权利要求20所述的光器件，其中所述透明电极是从由Ni/Au-层叠结构，Co-O/Au-层叠结构，以及Ni-O/Au-层叠结构组成的组中选择的一个。
23.一种具有电极结构的光器件，其中所述电极结构包括基于GaN的层；接触层，其形成在所述基于GaN的层的上表面上，并且具有与氢的高反应性；接合垫层，其形成在所述接触层的上表面上，并且具有与氧的低反应性；扩散阻挡层，其形成在所述接触层与所述接合垫层的界面处；以及高浓度基于GaN的层和金属-氢化合物层，其通过自然反应和/或热退火过程形成在所述接触层与所述基于GaN的层的界面处。
24.如权利要求23所述的光器件，其中所述接合垫层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且是从由金(Au)，钯(Pd)，钌(Ru)，镍(Ni)，钨(W)，钴(Co)，钼(Mo)和铜(Cu)组成的组中选择的一个。
25.如权利要求23所述的光器件，其中所述接合垫层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且当假定金(Au)，钯(Pd)，钌(Ru)，镍(Ni)，钨(W)，钴(Co)，钼(Mo)和铜(Cu)中的一种元素是‘M’时，其是从由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)组成的组中选择的一个。
26.如权利要求23所述的光器件，其中所述接触层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且是从由铂(Pt)，钛(Ti)，钯(Pd)，镍(Ni)，钽(Ta)，钨(W)，铝(Al)，铬(Cr)，钒(V)，铱(Ir)，铪(Hf)和钴(Co)组成的组中选择的一个。
27.一种光器件制造方法，其包括以下步骤在第一基于GaN的层和第二基于GaN的层上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成由基于Al的或者基于(Ni-Al)的材料形成的第二金属层；在所述第二金属层上形成第三金属层；在所述第三金属层上形成导电的防氧化层；以及对前面步骤的结果材料执行热退火，以使所述第一基于GaN的层和所述第二基于GaN的层的上部区域分别由高浓度第一基于GaN的层和高浓度第二基于GaN的层形成；第一金属-Ga化合物层被形成在所述高浓度第一基于GaN的层上，并且第一金属-Ga-N化合物层被形成在所述高浓度第二基于GaN的层上；第一金属层被形成在所述第一金属-Ga化合物层以及所述第一金属-Ga-N化合物层上；第三金属-Al化合物层被形成在所述第一金属层上；以及导电的防氧化层被形成在所述第三金属-Al化合物层上。
28.如权利要求27所述的制造方法，其中所述第一金属层是从由Cr，V和W组成的组中选择的一个。
29.如权利要求27所述的制造方法，其中所述第一金属层是与Ga和N具有高反应性的金属或者化合物。
30.如权利要求27所述的制造方法，其中所述第三金属层是从由Ni，Pt和Pd组成的组中选择的一个。
31.如权利要求27所述的制造方法，其中形成所述第三金属层的材料是与Al具有高反应性的金属或者化合物。
32.如权利要求27所述的制造方法，其中所述第三金属层是与形成所述导电的防氧化层的材料不具有反应性的金属或者化合物。
33.如权利要求27所述的制造方法，其中所述导电的防氧化层是Au，或者是两种或者多种含Au的多金属或者化合物。
34.如权利要求27所述的制造方法，其中在所述第一基于GaN的层上形成第一金属层的步骤中，第一透明电极层被进一步形成在所述第一基于GaN的层上，并且所述第一金属层被形成在所述第一透明电极层上。
35.一种光器件制造方法，包括以下步骤在基于GaN的层上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成第二金属层；在所述第二金属层上形成第三金属层；以及在含氧气氛中对前面步骤的结果材料执行热退火，以使所述基于GaN的层的上部区域为高浓度基于GaN的层；第一金属层是金属氧化物层；第三金属层与形成所述第一金属层的第一金属反应以形成混合氧化物层，第二金属层是所述金属氧化物层以及所述混合氧化物层内的金属点形的导电布置材料。
36.如权利要求35所述的制造方法，其中所述基于GaN的层是P型GaN层。
37.如权利要求35所述的制造方法，其中所述第一金属层是从由Pd，Ir，Zn和Ni组成的组中选择的一个。
38.如权利要求35所述的制造方法，其中所述第一金属层是与氢具有高亲和力的材料。
39.如权利要求35所述的制造方法，其中所述第一金属层是与所述基于GaN的层具有低反应性的材料。
40.如权利要求35所述的制造方法，其中在对所述结果材料执行热退火的步骤中，所述第一金属层从所述基于GaN的层吸收氢用于反应，并且所述基于GaN的层的上部是高浓度基于GaN的层。
41.如权利要求35所述的制造方法，其中所述金属点形的导电布置材料用作导电桥。
42.如权利要求35所述的制造方法，其中所述第二金属层是Au或者Pt。
43.如权利要求35所述的制造方法，其中所述第三金属层是从由ZnO，IrO，Ir，Ni，Pd和V组成的组中选择的一个。
44.一种光器件制造方法，包括的步骤是去除基于GaN的化合物半导体的原生氧化物层；使用与氢具有优良的反应性的金属来沉积接触层；使用与氧具有低反应性的金属形成接合垫层并且与所述接触层形成稳定的化合物；以及执行热退火。
45.如权利要求44所述的制造方法，其中所述原生氧化物层去除步骤由BOE(缓冲的氧化物蚀刻)来执行。
46.如权利要求44所述的制造方法，其中所述原生氧化物层去除步骤由包含F，Cl，S和OH的蚀刻剂来执行。
47.如权利要求44所述的制造方法，其中所述接合垫层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且是金(Au)，钯(Pd)，钌(Ru)，镍(Ni)，钨(W)，钴(Co)，钼(Mo)，铜(Cu)。
48.如权利要求44所述的制造方法，其中所述接合垫层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且当假定金(Au)，钯(Pd)，钌(Ru)，镍(Ni)，钨(W)，钴(Co)，钼(Mo)和铜(Cu)中的一种元素是‘M’时，其是从由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)组成的组中选择的一个。
49.如权利要求44所述的制造方法，其中所述接触层是单层或者两个或多个层的多层结构，并且是从由铂(Pt)，钛(Ti)，钯(Pd)，镍(Ni)，钽(Ta)，钨(W)，铝(Al)，铬(Cr)，钒(V)，铱(Ir)，铪(Hf)和钴(Co)组成的组中选择的一个。
50.如权利要求44所述的制造方法，其中通过所述接触层沉积步骤，形成高浓度基于GaN的层以及金属-氢化合物层。
51.如权利要求44所述的制造方法，其中通过所述热退火执行步骤，由两种材料的化合物所导致的扩散阻挡层被形成在所述接触层以及所述接合垫层的界面处。
52.如权利要求44所述的制造方法，其中通过所述热退火执行步骤，通过所述接触层沉积步骤产生的高浓度基于GaN的层以及金属-氢化合物层两者被更深地形成。
全文摘要
本发明公开了一种光器件及其制造方法。本发明的一个目的是提供该光器件及其制造方法，由此获得电的/热的/结构的稳定性，并且能够同时形成P型电极和N型电极。为了达到上述目的，所述发明的光器件包括基于GaN的层；形成在所述基于GaN的层上的高浓度的基于GaN的层；形成在所述高浓度的基于GaN的层上的第一金属镓化合物层；形成在所述第一金属镓化合物层上的第一金属层；形成在所述第一金属层上的第三金属铝化合物层；以及形成在所述第三金属铝化合物层上的导电的氧化防护层。
文档编号H01L33/00GK1711649SQ200380103411
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月17日 优先权日2002年11月16日
发明者秋圣镐, 张子淳 申请人:Lg伊诺特有限公司