光器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种光器件及其制造方法。本发明专利技术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，所述发明专利技术的光器件包括：第一半导体层；在所述第一半导体层上形成的活性层；在所述活性层上形成的第二半导体层；以及在所述第二半导体层上形成的电极，其中所述电极包括：在所述第二半导体层上形成的第一金属层，其包括Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ和／或Ｐｔ中的至少一个；在所述第一金属层上形成的第二金属层，其包括Ｎｉ、Ｐｔ和／或Ｐｄ中的至少一个；以及在所述第二金属层上形成的第三金属层，其包括Ａｕ和／或含Ａｕ的两种或更多种类的化合物材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光器件，并且更具体地涉及一种，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，本专利技术涉及一种光器件，更具体地涉及一种，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，本专利技术涉及一种光器件，更具体地涉及一种，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。
技术介绍
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‘封闭’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，用于形成良好的氧化物的第一金属层102c形成在P型的基于 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-0’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10-3 Ω cm2，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_2Qcm2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(hetero印itaxial) ’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IO18CnT3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自然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，上述缺陷在所有包括开放式电极结构和封闭式电极结构P型电极的发光器 件中都存在。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KT5Qcm2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。
技术实现思路
因此，本专利技术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。本专利技术的一个目的是提供一种，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。本专利技术的另一个目的是提供一种，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。本专利技术的再一个目的是提供一种，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，并且自然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专利技术的所述目的的这些以及其他 的优点，根据本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：第一半导体层；在所述第一半导体层上形成的活性层；在所述活性层上形成的第二半导体层；以及在所述第二半导体层上形成的电极，其中所述电极包括：在所述第二半导体层上形成的第一金属层，其包括Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ和／或Ｐｔ中的至少一个；在所述第一金属层上形成的第二金属层，其包括Ｎｉ、Ｐｔ和／或Ｐｄ中的至少一个；以及在所述第二金属层上形成的第三金属层，其包括Ａｕ和／或含Ａｕ的两种或更多种类的化合物材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：秋圣镐，张子淳，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]