KR100416170B1 - Ｇａｎ계 화합물 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라, 코발트(Co)를 함유하는 층은 증착에 의해 p+층에 형성되고 금(Au)을 함유하는 층이 이 위에 형성된다. 이러한 2개의 층들은 열처리에 의해 합금되어 광 투과 전극(light transmitting elecrode)을 형성한다. 따라서, 광 투과 전극은 접촉 저항(contact resistance)이 저하되고, 광 투과 특성이 향상되며 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴을 제공한다. 더구나, 코발트(Co)는 작업 함수(work function)가 큰 소자이며, 만족스러운 옴 특성(ohmic property)을 수득한다.

Description

ＧＡＮ계 화합물 반도체 장치의 제조방법{Process for porducing GAN related compound semiconductor device}
본 발명은 p형 GaN계 화합물 반도체 층 위에 형성되는 패드 전극 및 광 투과 전극을 갖는 장치에 관한 것이다.
통상적인 화합물 반도체에서는, 금속을 단순히 부착시키는 방법으로는 옴 접촉을 수득할 수 없기 때문에 반도체 표면에 금속을 부착시키고 금속을 가열하여 이를 합금으로 전환시키고 반도체 속에 금속을 확산시킴으로써 옴 접촉을 수득한다.
p형 GaN계 화합물 반도체는 저항을 감소시키기 위한 처리, 예를 들면, 전자 비임을 사용하여 조사하는 경우에도, 처리된 반도체의 저항이 n형 GaN계 화합물 반도체보다 여전히 더 높다. 결과적으로, 이러한 p형 GaN계 화합물 반도체에서, p형 층은 측방향으로 전류 흐름이 거의 없으며, 전극 바로 밑의 부분에서만 발광한다.
이러한 상황하에, 각각 두께가 수십 Å인 니켈(Ni) 층 및 금(Au) 층을 부착시키고 금속 층들을 가열시킴으로써 형성된 광 투과 특성 및 옴 특성(ohmic property)을 갖는 전류 확산 전극이 제안되어 왔다.
그러나, 두께가 수십 Å인 니켈(Ni) 및 금(Au)을 부착시키고 금속을 가열시킴으로써 형성된 전극은, 초기 단계에서는 광학 특성과 전기적 특성이 만족스럽지만 시간이 경과함에 따라 발광 패턴 품질이 열화되어 구동 전압이 증가된다.
품질 열화의 원인은 다음과 같은 것으로 밝혀졌다. 니켈(Ni) 및 금(Au) 부착된 층들은 매우 얇기 때문에, 니켈(Ni)의 일부는 열처리 동안에 금(Au)으로 대체되며, 전극 표면에 노출된 니켈(Ni)은 산화되어 NiO를 형성한다. 이 상태에서 전류가 전극을 통해 유동되는 경우, NiO는 주변 분위기에 존재하는 물의 OH-그룹과 반응하여 반응식 1에 나타낸 바와 같이, NiOOH를 함유하는 물질을 형성한다. NiOOH는 금(Au)에 의하여, 그리고 GaN계 화합물 반도체에 의해 불량한 습윤성을 갖기 때문에, 응집된다. 결과적으로, 발광 패턴 품질은 시간이 경과함에 따라 열화되며 전극의 접촉 저항이 증가한다. 따라서, 제안된 전극을 사용하는 통상적인 기술의 장치는 광학 특성과 전기적 특성이 열화되는 것으로 밝혀졌다.
NiO + OH-→ NiOOH + e-
또한, 이러한 전류 확산 전극은 얇으며, 그 위에는 Ni/Au 또는 Au로 제조된 패드 전극이 결합을 위해 형성된다.
그러나, 상기 통상적인 기술의 장치는 패드 전극과 전류 확산 전극 사이에서의 접착성이 불충분하다. 따라서, 패드 전극이 형성되는 전류 확산 전극 표면이 오염되는 경우, 최종적으로 수득된 장치는 패드 전극의 박리되고 발광 패턴이 불량해 지는 등의 문제점을 갖는다. 또한, 패드 전극이 전류 확산 전극에 만족스럽게 접착되는 경우, 결합 패드의 색조에서 발생하는 발광은 직접 관찰될 수 없으며, 불가피하게 발광 손실을 초래한다.
또한, 다음과 같은 또 다른 문제점이 여전히 발생한다.
통상적인 GaN계 화합물 반도체에서, 저 저항 p형 전도는 p형 불순물을 사용한 단순한 도핑에 의해 수득될 수 없다. 따라서, 도핑된 반도체를 전자 비임으로 조사함으로써[참조: 미심사된 일본 특허 공개공보 제(헤이)2-257679호] 또는 도핑된 반도체를 열처리함으로써[참조: 미심사된 일본 특허 공개공보 제(헤이)5-183189호] p+형 불순물로 도핑시킨 GaN계 화합물에 p형 저저항을 부여하는 것이 제안되어 왔다. 또한, 전극을 형성시키기 위한 합금화를 수행하는 동시에 p형 저저항을 부여하기 위한 열처리를 수행하는 것도 제안되어 왔다[참조: 미심사된 일본 특허공개 공보 제(헤이)8-51235호].
그러나, 미심사된 일본 특허공개공보 제(헤이)8-183189호에 기재된 열간 어닐링을 사용하는 방법에서, 열처리는 700℃ 이상의 온도에서 수행하여 낮은 포화 저항률을 수득하도록 하여야 한다. 이러한 종류의 반도체는 주 전극 물질로서 알루미늄을 통상적으로 사용하지만, 전극 합금화를 위해 700℃ 이상의 온도를 사용하면, 알루미늄 용융으로부터 생성되는 알루미늄 볼(ball)의 형성, 표면 상태의 손상, 전극의 접촉 저항 증가 및 와이어 결합 손상과 같은 문제를 일으킨다.
결과적으로, 전극 합금화를 위한 열처리는 500 내지 600℃의 비교적 저온에서 수행하여야 한다. 그러나, p형 저저항을 부여하기 위한 열처리를 500 내지 600℃의 범위의 온도에서 수행하는 경우에는 충분히 낮은 저항률이 생성되지 않는다. 따라서, p형 저저항을 부여하기 위한 열처리 및 별개의 단계로서 전극 합금화를 위한 열처리를 각각 수행할 필요가 있어왔다.
한편, 일본 공개특허공보 제(헤이)8-51235호에서는 400 내지 800℃의 온도에서 열처리를 수행함으로써 전극 합금화를 수행하는 동시에 p형 저저항을 부여하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다. 전극 합금화가 만족스럽게 성취되는 저온영역에서는 P형 저저항의 부여가 불충분해진다. p형 저저항을 충분하게 부여하기에 적합한 고온 영역에서는, 전극 합금화가 만족스럽게 수행될 수 없고, 결과적으로 접촉 저항이 증가하고 옴 특성이 불량해 진다.
도 1은 본 발명의 제1 양태에 따르는 발광 장치(light emitting device)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 p+층의 표면에 형성된 전극의 구조를 도식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 양태에 따르는 발광 장치의 합금된 광 투과 전극의 특성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 양태에 따르는 발광 장치의 합금된 광 투과 전극의 특성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 양태에 따르는 p형 저 저항(low resistance)을 부여하기 위한 방법에 사용된 샘플의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 양태에 따르는 p형 저 저항을 부여하기 위한 방법에 의해 수득된 샘플에서의 열처리 온도의 변화에 따른 저항률의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제3 양태에 따르는 p형 저 저항을 부여하기 위한 방법에 의해 수득된 샘플에서 열처리용 산소 기체 압력의 변화에 따른 저항률의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3 양태에 따르는 p형 저 저항을 부여하기 위한 방법에 의해 수득된 샘플에서 산소 기체 부분압의 변화에 따른 저항률의 변화와 순수 산소 기체 분위기중에서의 열처리에 의해 수득된 샘플에서의 저항률의 변화 사이의 비교를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제3 양태에 따르는 방법에 의해 제조된 발광 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 양태에 따르는 GaN계 화합물 반도체 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제4 양태에 따르는 GaN계 화합물 반도체 장치의 전극 주변의 전류의 흐름을 나타내는 개략도이다.
상기한 문제점들에 비추어, 본 발명의 목적은 광 투과 특성과 옴 특성을 갖고 안정한 발광 패턴 및 장기간에 걸쳐 일정한 구동 특성을 보유하는 GaN계 화합물 반도체 발광 장치를 실현시키는 것이고, 이러한 장치를 제조하는 방법을 실현하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열처리를 통해 GaN계 화합물 반도체에 p형 저저항을 부여함으로써 처리를 위한 저온을 이용하여 낮은 포화 저항률 값을 실현할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, p형 저저항을 부여하기 위한 열처리 및 전극 합금화를 위한 열처리가 동일한 단계에서 수행되는 경우에도, 저온에서 p형 저저항을 부여하는 것을 실현함으로써 p형 저저항을 불충분하게 부여하고 저접촉 저항 및 만족스러운 옴 특성을 갖는 전극을 수득하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패드 전극과 전류 확산 전극 사이의 접착성을 증진시킴으로써 패드 전극이 박리되는 것을 방지하는 동시에, 패드 아래에 고저항률 영역을 형성시켜 전류가 패드 하부 이외의 영역을 통해 선택적으로 전류 확산 전극에서 유동함으로써 패드하의 발광을 줄이고 발광을 효과적으로 이용하도록 하는 것이다.
상기한 문제점은 본 발명의 제1 양태에 따른 본 발명의 발광 장치를 사용하여 제거시킨다. 이러한 발광 장치는 p형 GaN계 화합물 반도체 층을 갖는데, 그 상부에는 반도체 층에 광을 투과시키는 전극이 형성되어 있고, 이 전극은 코발트(Co) 합금, 팔라듐(Pd), 또는 팔라듐 (Pd) 합금을 함유하는 금속 층으로 되어 있다. 전극을 구성하는 소자는 잘 산화되지 않는다. 따라서, 전극은 전극 산화에 의한 시간에 따른 발광 패턴 변화를 겪지 않아, 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴을 제공할 뿐만 아니라, 전극의 접촉 저항이 감소될 수 있으므로 장시간에 걸쳐 일정한 구동 전압을 유지시킬 수도 있다. 또한, 코발트(Co) 및 팔라듐(Pd) 각각은 작업 함수가 큰 소자이며, 만족스러운 옴 특성이 수득된다.
코발트(Co) 합금을 함유하는 금속 층은, 열처리를 통해 하나의 구성원을 합금시킴으로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물, 금(Au)으로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 코발트(Co)로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물, 및 코발트(Co) 및 금(Au)으로 제조된 합금층으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 구성원으로부터 형성될 수 있다. 이러한 코발트 합금 금속층은 코발트(Co) 단독으로 제조된 전극에서의 문제점 즉, 코발트(Co)의 산화 민감성으로 인하여 시간이 경과함에 따라 발광 패턴이 변화하는 문제점이 존재하지 않는다. 특히, 코발트(Co)로 제조된 층 및 금(Au)으로 제조된 층을 함유하는 2층 구조물을 가열시킴으로써 또는 코발트(Co)와 금(Au)의 합금층을 가열시킴으로써 형성된 전극은 코발트(Co)가 산화되는 것을 방지하며, 접촉 저항이 감소되며, 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴이 가능하게 하며, 우수한 광 투과 특성을 갖는다.
또한, 열처리를 통해 3층 구조물을 합금시킴으로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층, 제1 금속층 위에 형성된 2족 원소로 제조된 제2 금속층, 및 제2 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제3 금속층을 포함하는 3층 구조물, 또는 열처리를 통해 2층 구조물을 합금시킴으로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 팔라듐(Pd)과 백금(Pt)의 합금으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물로부터, 접촉 저항이 감소되고 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴을 가능하게 하며 광 투과 특성이 우수한 전극이 수득된다. 2족 원소의 유효한 예는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(St), 바륨(Ba), 아연(Zn) 및 카드뮴(Cd)을 포함한다.
열처리를 통해 2층 구조물을 합금시킴으로써, 팔라듐(Pd) 합금을 함유하는 금속 층은 팔라듐(Pd)으로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물, 또는 금(Au)으로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 팔라듐(Pd)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물로부터 형성될 수 있다. 따라서, 접촉 저항이 감소되고, 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴이 가능하게 하며, 우수한 광 투과 특성을 갖는 전극이 수득된다.
열처리를 통해 팔라듐(Pd)과 백금(Pt)의 합금으로 제조된 층으로부터 접촉 저항이 감소되고 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴이 가능하며 우수한 광 투과 특성을 갖는 전극이 수득된다.
400 내지 700℃의 온도에서 수행된 열처리를 통해 p형 GaN계 화합물 반도체 층에 금속 층이 형성될 수 있다. 형성된 금속 층은 만족스러운 합금 층일 수 있다. 따라서, 안정한 발광 특성 및 안정한 전기적 특성을 갖는 전극이 수득될 수 있다.
접촉 저항이 감소된 금속 층은 저진공 조건하에 수행된 열처리를 통해 형성될 수 있다. 본 발명에서 사용된 "저진공 조건"이라는 용어는 10 토르 또는 이보다 진공도가 낮은 상태를 의미한다.
접촉 저항이 감소된 금속 층은 산소분자(O2)를 필수적으로 함유하는 분위기에서 열처리를 수행하거나, 산소원자(O) 함유 기체를 필수적으로 함유하는 분위기에서 열처리를 수행함으로써, 또는 불활성 기체 분위기 중에서 열처리를 수행함으로써, 발광 패턴 품질을 감소시키지 않고 형성될 수 있다. 본 발명에서 사용된 "산소분자(O2)를 함유하는 분위기"라는 용어는 100% 산소분자(O2)로만 된 것을 포함한다. "산소원자(O) 함유 기체"라는 용어는 CO, CO2등을 의미한다. 본 발명에 의해 고려되는 불활성 기체의 효과적인 예는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 및 크립톤(Cr)을 포함한다.
또한, 상기한 문제점은 본 발명의 제2 양태에 따르는 본 발명의 p형 GaN계 화합물 반도체를 제조하는 방법으로 제거된다. 이러한 p형 GaN계 화합물 반도체를 제조하는 방법은 p형 불순물로 도핑된 GaN계 화합물 반도체를 적어도 산소를 함유하는 기체 중에서 열처리함을 포함한다.
또한, 상기한 문제점은 본 발명의 제3 양태에 따르는 본 발명의 p형 GaN계 화합물 반도체 층 및 전극을 갖는 p형 GaN계 화합물 반도체를 제조하는 방법으로 제거된다. p형 GaN계 화합물 반도체 층 및 전극을 갖는 GaN계 화합물 반도체 장치를 제조하는 방법은 p형 불순물로 도핑된 GaN계 화합물 반도체의 층을 형성시키는 단계, GaN계 화합물 반도체 층에 전극을 형성시키는 단계, 및 상부에 형성된 전극을 갖는 GaN계 화합물 반도체 층을 적어도 산소를 함유하는 기체 중에서 열처리하는 단계를 포함한다.
또한, 상기한 문제점은 p형 GaN계 화합물 반도체 층, n형 GaN계 화합물 반도체 층, 및 본 발명의 제4 양태에 따르는 이들 층에 대한 각각의 2개의 전극을 갖는 GaN계 화합물 반도체를 제조하는 방법에 의해 제거된다. p형 GaN계 화합물 반도체 층, n형 GaN계 화합물 반도체 층, 및 이들 층에 대한 각각의 2개의 전극을 갖는 GaN계 화합물 반도체를 제조하는 이러한 방법은, p형 불순물로 도핑된 GaN계 화합물 반도체 층에 제1 전극을 형성시키고, n형 GaN계 화합물 반도체에 제2 전극을 형성시키며, 생성된 구조물을 적어도 산소를 함유하는 기체중에서 열처리함을 포함한다.
"GaN계 화합물 반도체"란 용어는 GaN을 기본으로 하고 일부의 갈륨이 대체된, 하나 이상의 제 3족 원소, 예를 들면 In 및 Al을 포함하는 화합물을 뜻한다. GaN계 화합물 반도체의 예는 화학식 (AlxGa1-x)yIn1-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1)로 나타내어지는 4원소 화합물이다.
본 발명에 따른 각각의 방법에서 사용되는 산소 함유 기체는 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O로부터 선택된 하나 이상의 기체 또는 이들 기체 둘 이상을 함유하는 혼합 기체일 수 있다. 산소 함유 기체는 또한 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O중의 하나 이상과 하나 이상의 불활성 기체를 함유하는 혼합 기체일 수 있거나, O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O중의 둘 이상과 하나 이상의 불활성 기체의 혼합물을 함유하는 혼합 기체일 수 있다. 간단히 말해서, 산소 함유 기체는 산소 원자를 함유하는 기체 또는 산소 원자를 함유하는 분자들의 기체를 의미한다.
열처리가 수행되는 대기압은, GaN계 화합물 반도체가 열처리에 사용된 온도에서 열분해되지 않는한, 특별히 한정되지 않는다. O2기체만이 산소 함유 기체로서 사용되는 경우, 이 기체는 GaN계 화합물 반도체에 대한 분해 압력 이상의 압력으로 도입시킬 수 있다. O2와 불활성 기체와의 혼합물이 사용되는 경우, 전체 혼합 기체의 압력은 GaN계 화합물 반도체에 대한 분해 압력보다 높은 값으로 조절된다. 이 경우, O2기체의 비율은 전체 혼합 기체를 기준으로 하여, 약 10-6이상이면 충분하다. 다시 말해서, 다음에 기술하는 이유로 인하여 산소 함유 기체는 매우 소량의 산소로도 충분하다. p형 저 저항 및 전극 합금화의 부여라는 측면에서, 산소 함유 기체의 양에 대한 상한선은 특별히 존재하지 않는다. 생산이 가능한한 어떠한 고압도 사용할 수 있다.
열처리용 온도로 가장 바람직한 범위는 500 내지 600℃이다. 이후에 기술하는 바와 같이, 완전 포화 저항률을 갖는 p형 GaN계 화합물 반도체는 500℃이상의 온도에서 수득할 수 있다. 600℃이하의 온도에서는 전극의 합금화 처리가 만족스럽게 수행될 수 있다.
바람직한 온도 범위는 450 내지 650℃, 400 내지 600℃ 및 400 내지 700℃이다. 온도가 낮아질수록 p형 저항률이 더 높아진다. 온도가 높아질수록 전극 특성은 더욱 불량해지고 결정의 열 열화 가능성이 더욱 높아진다.
제1 전극은 바람직하게는, 코발트(Co) 합금, 팔라듐(Pd), 또는 팔라듐(Pd) 합금을 함유하는 금속층을 함유하고 광 투과 특성과 옴 특성을 갖는다. 코발트(Co) 합금을 함유하는 이러한 금속층은, 동일한 것을 열처리를 통해 합금시킴으로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물, 금(Au)로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 코발트(Co)로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물 또는, 코발트(Co)와 금(Au)의 합금층으로부터 형성된 층이다. 또한, 코발트(Co) 합금을 함유하는 금속층은, 3층 구조물을 열처리를 통해 합금시킴으로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층, 제1 금속층 위에 형성된 2족 원소로 제조된 제2 금속층 및 제2 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제3 금속층을 함유하는 3층 구조물로부터 형성된 층이다. 팔라듐(Pd) 합금을 함유하는 금속층은 2층 구조물을 열처리를 통해 합금시킴으로써, 팔라듐(Pd)으로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물 또는 금(Au)으로 제조된 제1 금속층 및 제1 금속층 위에 형성된 팔라듐(Pd)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물로부터 형성된 층이다.
제1 전극은 열처리를 통해, 니켈(Ni)로 제조된 제1 금속층 및 이 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 함유하는 2층 구조물을 합금시킴으로써 형성된 층일 수 있다.
제1 전극의 상기 물질은 p형 GaN계 화합물 반도체와의 접촉 저항, 발광 패턴, 시간에 따른 특성 변화, 접속 강도 및 옴 특성의 면에서 만족스러운 특성을 수득하도록 선택한다.
제2 전극은 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 함유한다. 이러한 전극 물질은 n형 GaN계 화합물 반도체와의 접촉 저항 및 옴 특성의 측면에서 선택한다.
본 발명의 제2 양태에 따르는 방법에서, 산소 함유 기체가 열처리용 주변 기체로써 사용된다. 결과적으로, p형 저저항을 갖는 GaN계 화합물 반도체를 수득하기 위한 저온을 사용할 수 있게 되었다. 이후에 기술하는 바와 같이, 500℃이상의 온도를 사용하면 낮은 포화 저항률 값을 수득한다. 저항은 대략 400℃에서 감소되기 시작한다. 450℃에서 저항률은 400℃에서의 저항률의 약 1/2로 된다.
본 발명의 제3 및 제4 양태에 따르는 방법에서, 실용상으로 적합한 포화 저저항은 상기한 저온에서 수득된다. 결과적으로, p형 저저항을 부여하기 위한 열처리 및 전극 합금화를 위한 열처리는 동일한 단계에서 수행할 수 있다. 결과적으로, 장치 제조용 방법이 단순화될 수 있다. 또한, 열처리가 저온에서 수행될 수 있기 때문에, 장치의 열 열화가 완화될 수 있다.
산소 함유 기체 속에서의 열처리가 저온에서 저저항을 부여하는데 효과적이라는 사실에 대하여, 본 발명의 발명자들은 다음과 같이 설명한다. GaN계 화합물 반도체의 경우, p형 불순물, 예를 들면 마그네슘으로 단순히 도핑시키는 것만으로는 p형 저저항을 지니도록 할 수 없다. 이는 p형 불순물의 원자가 수소 원자에 결합되어 수용체(acceptor)로서 작용할 수 없기 때문이다. 따라서, p형 불순물의 원자에 결합된 수소 원자를 제거시키는 경우에 불순물이 수용체로 작용하는 것으로 고려된다. 열처리를 산소 함유 기체중에서 수행하는 경우, 수소 원자로부터의 불순물의 분리는 산소에 의해 촉진되는 것으로 생각된다. 결과적으로, 저항률이 감소된 반도체 장치를 저온에서 수득할 수 있다.
또한, 상기한 문제점은 본 발명의 제5 양태에 따르는 p형 GaN계 화합물 반도체 장치를 사용하여 제거한다. p형 GaN계 화합물 반도체를 갖는 이러한 GaN계 화합물 반도체 장치는 p형 GaN계 화합물 반도체위에 형성된 광 투과 특성을 갖는 전류 확산 전극 및 전류 확산 전극위에 형성되고 질소와 반응성인 하나 이상의 금속을 포함하는 결합용 패드 전극을 포함한다. 이 장치는 또한 패드 전극 하부에 위치한 이의 부분중의 p형 GaN계 화합물 반도체 위의 고저항률 영역을 포함하며 여기서, 고저항률 영역은 금속을 p형 GaN계 화합물 반도체와 반응시킴으로써 합금 처리하여 형성된다.
이러한 장치에 따라, 광 투과 특성을 갖는 전류 확산 전극은 p형 GaN계 화합물 반도체위에 형성되고 질소와 반응성인 하나 이상의 금속을 포함하는 패드 전극이 이 위에 형성된다.
합금 처리에 있어서, 패드 전극에 함유된 질소와 반응성인 금속은 p형 GaN계 화합물 반도체와 반응한다. 결과적으로, 패드 전극과 전류 확산 전극 사이의 접착성뿐만 아니라, 패드 전극과 p형 GaN 표면과의 접착성도 증진되고 패드 전극은 박리되지 않을 수 있다. 패드 전극에 함유된 질소와 반응성인 금속과 GaN계 화합물 반도체와의 반응은, 이러한 반응이 GaN계 화합물 반도체의 부분내에 질소 구멍을 발생시키고 이러한 부분중의 이들 구멍에 기여할 수 있는 공여체가 수용체를 보충하기 때문에 반도체의 상기 부분에 고저항률 영역을 형성시키는 효과를 생성시킨다. 결과적으로, 전류는 패드 전극으로부터 하향이 아니라 전류 확산 전극을 따라 측 방향으로 흐른다. 패드 전극의 영역은 원래 두께가 크고 광 투과성이 없기 때문에, 패드 전극을 통해 장치 밖으로 발광시키거나 패드 전극을 통해 외부 광을 반도체에 입사시키는 것이 사실상 불가능하다. 본 발명에 따라, 광이 효과적으로 이용될 수 있는 부분만이 개선된 전류 밀도를 가질 수 있고 결과적으로, 전기를 광으로 전환시키거나 광을 전기로 전환시키는 유효 효율이 증진된다.
본 발명은 이들의 양태를 참조로 하여 하기에 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기의 양태에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
제1 양태
도 1은 사파이어 지지체(1) 위에 형성된 GaN계 화합물 반도체를 갖는 발광장치(100)의 구조를 도식적으로 나타낸 단면도이다. 이러한 발광 장치는 사파이어 지지체(1) 위에 형성된 AlN을 함유하는 완충제 층(2) 및 완충제 층(2) 위에 형성된 규소(Si) 도핑된 n형 GaN 층(3)(n+층)을 포함한다. 발광 장치는 n+층(3) 위에 형성된 두께 0.5㎛의 규소(Si) 도핑된 n형 Al0.1Ga0.9N 층(4)(n 층), n 층(4)에 형성된 두께 0.4㎛의 In0.2Ga0.8N층(5)(활성 층) 및 활성 층(5) 위에 형성된 마그네슘(Mg) 도핑된 p형 Al0.1Ga0.9N 층(6)(p 층)을 추가로 포함한다. 마그네슘(Mg)으로 강하게 도핑된 p형 GaN 층(7)(p+층)은 p형 층(6) 위에 형성된다. 광 투과 전극(8A)은 금속 증착시킴으로써 p+층(7) 위에 형성되는 반면, 전극(8B)는 n+층(3) 위에 형성된다. 광 투과 전극(8A)은 p+층(7)에 결합된 코발트(Co) 및 코발트(Co)에 결합되는 금속 원소[예: 금(Au)]로 이루어진다(금속 원소는 이후에 기술한다). 전극(8B)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다.
이러한 발광 장치(100)의 광 투과 전극(8A)의 제조 방법은 이후에 기술한다.
완충제 층(2)로부터 p+층(7)의 범위의 층들은 금속-유기 증기-상 에픽택시(metal-organic vapor-phase epitaxy: MOVPE)에 의해 형성된다. 사용될 수 있는 기체는 암모니아(NH3), 캐리어 기체(H2, N2), 트리메틸갈륨(Ga(CH3)3)(이후에 "TMG"라고 함), 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3)(이후에 "TMA"라고 함), 실란(SiH4),사이클로펜타디에닐 마그네슘(Mg(C5H5)2)(이후에 "CP2Mg라고 함) 및 트리메틸인듐(In(CH3)3)(이후에 "TMI"라고 함)이다. 마스크 층(SiO2등)은 p+층(7) 위에 형성되고 마스크 층의 소정 영역은 제거된다. 생성된 마스크에 의해 벗겨진 p+층(7), p층(6), 활성 층(5) 및 n층(4)의 부분들은 염소 함유 기체들을 사용한 반응성 이온 에칭에 의해 제거되어 n+층 표면에 노출된다. 이후에 마스크를 제거한다. 계속해서, 다음과 같은 과정을 수행함으로써 광 투과 전극(8A)이 형성된다.
감광성 내식막(9)은 표면에 균일하게 도포된다. 전극에 p+층(7) 위에 형성되는 영역에 상응하는 감광성 내식막(9) 부분은 사진평판법에 의해 제거되어 도 2에 나타낸 바와 같은 윈도우 부분(9A)을 형성한다.
증착 장치를 사용하여 코발트(Co)를 10-6Torr 이하 정도의 고진공하에 노출된 p+층(7) 위에 40Å의 두께로 부착시켜 도 2에 나타낸 바와 같은 제1 금속층(81)을 형성한다.
이후에, 금(Au)을 제1 금속층(81) 위에 60Å의 두께로 부착시켜 도 2에 나타낸 바와 같은 제2 금속층(82)을 형성시킨다.
계속해서, 샘플을 증착장치로부터 꺼낸다. 감광성 내식막(9) 위에 부착된 코발트 및 금을 리프트-오프법(lift-off method)에 의해 제거하여 광을 p+층(7)으로 투과시키는 전극(8A)을 형성한다.
결합 전극 패드(20)가 광 투과 전극(8A) 부분에 형성되는 경우, 감광성 내식막을 균일하게 도포하고 패드 형성 부분에 상응하는 감광성 내식막 부분을 제거하여 윈도우를 형성시킨다. 계속해서, 코발트(Co) 또는 니켈(Ni)과 금(Au), 알루미늄(Al), 또는 이들 둘다와의 합금의 막을 약 1.5㎛ 두께로 증착시킴으로써 형성시킨다. 감광성 내식막 위에 증착시킨, 코발트 또는 니켈과 금, 알루미늄 또는 이들 둘다와의 합금의 필름을 상기한 바와 같은 리프트-오프법으로 제거하여 전극 패드(20)를 형성시킨다.
이후에, 샘플 주변의 분위기를 진공 펌프로 배기시키고 N2와 O2(1%)의 혼합 기체를 증착 장치 속에 도입하여 내부 압력을 대기압으로 조정한다. 샘플 주변의 이러한 분위기의 온도는 약 550℃로 상승시켜 샘플을 약 3분 동안 가열한다. 따라서, 제1 금속층(81) 및 제2 금속층(82)이 합금된다.
이러한 열처리는 다음 조건하에서 수행할 수 있다. N2, He, O2, Ne, Ar 및 Kr중의 하나 이상을 포함하는 주변 기체를 사용할 수 있다. 진공 내지 대기압 이상의 압력 범위의 특정한 압력을 사용할 수 있다. 주변 기체중의 N2, He, O2, Ne, Ar 및 Kr의 부분압은 0.01 내지 1기압이다. 가열은 장치내에 포함된 주변 기체를 사용하여 수행할 수 있거나 장치를 통해 동일한 것을 순환시켜 수행할 수 있다.
코발트(Co) 및 금(Au)의 증착 후의 열처리로 인하여 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 위에 형성된 제2 금속층(82)을 구성하는 금(Au) 부분은 p+층(7) 위의제1 금속층(81)을 통해 확산되어 p+층(7)중에 포함된 GaN과 양호하게 접촉된다.
20mA의 전류가 상기 형성된 광 투과 전극(8A)을 통해 흐르는 경우, 3.6V의 구동 전압이 수득된다. 따라서, 접촉 저항이 충분히 낮음이 확인된다. p+층(7)의 표면은 이와 같이 형성된 광 투과 전극(8A)으로 균일하게 피복되어 만족스러운 표면상태를 갖는다.
광 투과 전극(8A)은 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81) 및 이위에 형성된 제2 금속층(82)을 포함하는 2층 구조물로부터 형성되기 때문에, 코발트(Co)는 산화되지 않는다. 결과적으로, 모두 코발트(Co) 산화에 의해 유발되는 발광 패턴의 변화, 광 투과 특성의 감소 및 접촉 저항의 증가는 방지될 수 있다. 또한, 광 투과 전극(8A)은 큰 작업 함수를 갖는, 코발트(Co) 합금으로 제조되어 있기 때문에, 만족스러운 옴 특성이 수득된다. 이러한 전극(8A)은 이를 고온 및 고습도 분위기에 장기간 동안 노출시켜 시험한다. 결과적으로, 전극은 1,000시간 동안의 노출 후에도 초기 발광 패턴 및 구동 전압을 안정하게 유지할 수 있다.
코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81) 및 금(Au)으로 제조된 제2 금속층(82)을 합금시키기 위한 상기에서 사용된 조건외에도, 이러한 양태는 다음과 같은 2가지 세트의 조건도 사용된다. 한가지 세트의 조건은 샘플 주변의 분위기가 진공 펌프에 의해 배기되어 저진공 상태를 형성하고 샘플 주변의 이러한 분위기의 온도가 약 550℃로 상승되어 약 3분 동안 샘플을 가열시킴으로써 제1 및 제2 금속층[(81) 및 (82)]을 합금시킨다는 것이다. 또 다른 세트의 조건은 샘플 주변의 분위기가 진공으로 배기되고 계속해서 N2가 3l/분의 속도로 도입되어 내부 압력을 대기압으로 조정시킨 다음, 샘플 주변의 이러한 분위기의 온도를 약 550℃로 상승시켜 샘플을 약 3분 동안 가열시킴으로써 제1 및 제2 금속층[(81) 및 (82)]을 합금시키는 것이다. 수득된 각 장치의 구동 전압을 측정한다. 수득된 결과를 케이스 제1번하에 도 3에 나타내었다.
위에서 기술한 3가지 세트의 분위기의 조건을 금(Au)으로 제조된 제1 금속층(81) 및 코발트(Co)로 제조된 제2 금속층(82)을 포함하는 전극 전구체(케이스 제2번), 코발트(Co)와 금(Au)의 합금을 포함하는 제1 금속층(81)만을 갖는 전극 전구체(케이스 제3번), 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81), 마그네슘(Mg)으로 제조된 제2 금속층(82) 및 제2 금속층 위에 형성된 금(Au)으로 제조된 제3 금속층으로 구성되는 광 투과 전극용 3층 전구체(케이스 제4번) 및 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 및 팔라듐(Pd)과 백금(Pt)의 합금으로 제조된 제2 금속층(82)을 포함하는 전극 전구체(케이스 제5번)의 합금에 사용한다. 수득된 각 장치의 구동 전압을 측정한다. 수득된 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 평가 결과는 20mA의 전류가 광 투과 전극(8A)을 통해 흐르도록 하는 경우, 측정한 구동 전압을 기준으로 한다. 도 3에서, ○는 구동 전압이 4V이하임을 나타내고, X는 구동 전압이 5V 이상임을 나타낸다. 도 3에서, 각 금속층에 대해 괄호안에 나타낸 수치는 막 두께(Å)를 나타낸다.
상기한 장치 샘플 모두를 고온 고습 분위기중에서 1,000시간 동안 연속 구동시험한다. 각각 ○로 나타낸 장치 샘플은 1,000시간 동안의 구동 시험 후에도 초기와 동일한 구동 전압 및 발광 패턴을 갖고, 장시간에 걸쳐 광학 및 전기적으로 안정한 특성을 보유한다.
도 3에 나타낸 케이스 제1 번에서, 5V 이상의 구동 전압을 갖는 장치는 20mA의 전류에서 측정한다. 따라서, 합금이 O2의 부재하에 N2(단독)중에서 수행하는 경우, 접촉 저항이 증가된다. 저진공 조건하에서 합금시키는 경우, 구동 전압이 4V 이하이고 이에 따라, 접촉 저항이 감소된 장치가 수득된다. 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81) 및 금(Au)으로 제조된 제2 금속층을 포함하는 2층 구조물로부터 광 투과 전극(8A)이 형성되는 경우(케이스 제1번), O2함유 분위기 중에서나 저진공 조건하에 2층 구조물을 합금시킴으로써 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압이 수득된다.
도 3에 나타낸 케이스 제2번에서와 같이, 두께가 40Å인 금(Au)으로 제조된 금속층(81)은 코발트(Co)로 제조된 제2 금속층(82)이 이의 상부에 60Å의 두께로 형성되기 전에 형성될 수 있다. 케이스 제1번으로써 O2함유 분위기 중에서나 저진공 조건하에 합금화시킴으로써 케이스 제2번에서 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압이 수득된다.
도 3에 나타낸 케이스 제3번에서와 같이 금(Au) 및 코발트(Co)를 동시에 증착시킴으로써 두께가 100Å인 제1 금속층(81)이 형성될 수 있다. 케이스 제1번 및 제2번에서와 같이 O2함유 분위기 중에서나 저진공 조건하에 합금화시킴으로써케이스 제3번에서 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압이 수득된다. 도 3에 나타낸 케이스 제4번에서와 같이 두께가 20Å인 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81), 두께가 20Å인 마그네슘(Mg)으로 제조된 이의 상부에 형성된 제2 금속층(82) 및 제2 금속층(82)위에 형성된 60Å 두께의 금(Au) 층을 포함하는 전극 전구체를 형성함으로써 3층 구조물을 갖는 광 투과 전극(8A)를 형성할 수 있다. 케이스 제4번에서, O2함유 분위기, 저진공 조건 및 N2분위기 중의 어느 것을 장시간에 걸쳐 안정하고 낮은 구동 전압을 갖는 발광 패턴을 수득하기 위해 사용할 수 있다.
도 3에 나타낸 케이스 제5번에서와 같이, 팔라듐(Pd) 및 백금(Pt)은 코발트(Co)로 제조된 두께가 40Å인 금속층(81) 위에 두께가 80Å인 제2 금속층(82)으로써 동시 증착시킬 수 있다. 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압은 저진공 조건하에서나 N2분위기중에서 합금화시킴으로써 케이스 제5번에서 수득할 수 있다.
상기한 바와 같이, 광 투과 전극(8A)은 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81) 및 이 위에 형성된 제2 금속층(82)을 함유하는 2층 구조물 또는 금(Au)으로 제조된 제1 금속층(81) 및 이 위에 형성된 코발트(Co)로 제조된 제2 금속층(82)을 포함하는 2층 구조물, 또는 금(Au)-코발트(Co) 합금으로 제조된 제1 금속층(81)을 포함하는 단층 구조물로 부터 형성될 수 있다.
상기한 양태에서의 케이스 제4번에서 구성 금속층의 물질로서 마그네슘(Mg)을 사용하지만, 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 및 카드뮴(Cd)과 같은 기타의 2족 원소를 사용할 수 있다.
제2 양태
코발트(Co)가 제1 금속층(81) 또는 제2 금속층(82)으로써 사용되는 상기한 제1 양태와는 대조적으로, 본 양태는 팔라듐(Pd) 단독 또는 팔라듐 합금으로 제조되고, 코발트(Co)를 함유하지 않는 광 투과 전극(8A)을 사용하는 것이 특징이다.
사용된 반도체 장치는, 광 투과 전극(8A)의 조성을 제외하고는, 제 1양태에서와 동일한 구성을 갖는다. 도 4는 전구체를 제1 양태에서 사용된 바와 동일한 세트의 각각의 조건하에 합금시킨 후에 20mA의 전류를 광 투과 전극(8A)을 통해 흐르도록 한 경우의, 광 투과 전극(8A) 전구체 각각의 조성과 측정된 구동 전압 관계를 나타낸다. 도 4에서 사용된 등급은 다음과 같은 의미를 갖는다: ○는 구동 전압이 4V 미만임을 나타내고; △는 구동 전압이 4V 이상 5V 미만임을 나타내며, X는 구동 전압이 5V 이상임을 나타낸다. 각각 ○ 또는 △로 나타낸 장치 샘플은 1,000시간 동안의 구동 시험 후에도 처음과 동일한 구동 전압 및 발광 패턴을 갖고 장시간에 걸쳐 광학적으로 안정한 특성을 보유한다.
케이스 제1번에서와 같이 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 4V 이하로 낮은 구동 전압은 p+층(7)위에 형성된 40Å 두께의 팔라듐(Pd)으로 제조된 제1 금속층(81) 및 제1 금속층(81) 위에 형성된 60Å 두께의 금(Au)으로 제조된 제2 금속층(82)을 포함하는 전극 전구체를 형성시킨 다음, 전구체를 상기 한가지 세트조건중의 하나의 조건하에 합금시킴으로써 수득한다. 따라서, 제1 양태에서와 동일한 효과를 수득할 수 있다. 또한, 광 투과 전극(8A)는 작업 함수가 큰 팔라듐(Pd)의 합금으로 제조되기 때문에 제1 양태에서와 같이 만족스러운 옴 특성을 수득한다.
케이스 제2번에서와 같이 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압은 p+층(7) 위에 형성된 40Å 두께의 금(Au)으로 제조된 제1 금속층(81) 및 제1 금속층(81) 위에 형성된 60Å 두께의 팔라듐(Pd)으로 제조된 제2 금속층(82)을 포함하는 전극 전구체를 형성시킨 다음, 상기 3가지 세트의 조건중 하나의 조건하에 전구체를 합금시킴으로써 수득한다. 따라서, 케이스 제1번에서와 동일한 효과가 수득된다.
케이스 제1번 및 제2번에서, 광 투과 전극(8A)을 형성시키기 위하여 2층 구조물을 사용한다. 이와 대조적으로, 100Å 두께의 단층 구조물은 팔라듐(Pd) 및 백금(Pt)을 동시에 증착시킴으로써 형성되고 저진공 조건하에 합금시켜 케이스 제3번에서와 같이 광 투과 전극(8A)을 형성시킴으로써 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압을 수득한다.
또한, 케이스 제4번에서와 같이, 광 투과 전극(8A)은 팔라듐(Pd)으로 제조된 100Å 두께의 단층 구조물을 형성시키고, 구조물을 저진공 조건하에 합금시킴으로써 형성되고 이에 따라, 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압이 수득된다. 단층 구조물이 N2분위기중에서 합금되는 경우, 4 내지 5V의 구동 전압이수득된다.
상기한 바와 같이, 팔라듐(Pd)과 금(Au) 또는 백금(Pt)의 합금으로 제조되거나, 팔라듐(Pd) 단독으로 제조된 광 투과 전극(8A)을 형성시킴으로써, 장시간에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압을 수득하고 제1 양태에서와 동일한 효과가 수득될 수 있다.
상기한 양태들을 제조하기 위한 합금화에 사용된 분위기의 온도는 약 550℃로 조절하지만, 사용할 수 있는 합금화 온도는 이에 제한되지는 않는다. 열처리는 바람직하게는 400 내지 700℃의 온도 범위에서 수행한다. 이는 열처리가 400℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 옴 특성을 나타내지 않는 전극을 생성시키는 반면, 열처리를 700℃ 초과의 온도에서 수행하는 경우에는 접촉 저항이 증가되고 표면 형태가 손상된 전극을 생성시키기 때문이다.
상기한 발광 장치 각각은 In0.2Ga0.8N의 단일층을 이루어진 활성 층(5)을 포함하는 구조를 갖는다. 그러나, 본 발명의 발광 장치는 특정한 비율의 3 또는 4개의 원소, 예를 들면 AlInGaN을 함유하는 혼합 결정으로 제조된 발광 층 또는 예를 들면 In0.2Ga0.8N/GaN으로 이루어진 다중 양자 웰 구조 또는 단일 양자 웰 구조를 가질 수 있다.
상기한 양태들을 제조함에 있어서, 산소 함유 분위기로써 1% O2를 함유하는 분위기를 사용한다. 그러나, CO 또는 CO2와 같은 기체를 함유하는 분위기 또는100% O2분위기도 사용할 수 있다.
제1 금속층(81) 및 제2 금속층(82)을 포함하는 광 투과 전극의 총 두께는 바람직하게는 광 투과 특성을 수득하는 관점에서 200Å 이하이다. 보다 바람직하게는, 접착성 및 광 투과 특성의 관점에서 15 내지 200Å의 범위이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 생성시킨다. p형 GaN계 화합물을 포함하는 반도체의 표면의 광 투과 전극으로써 코발트(Co) 합금, 팔라듐(Pd) 또는 팔라듐(Pd) 합금을 포함하는 금속층을 형성시킴으로써 전극이 산화되는 것을 억제하여 전극의 광 투과 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전극의 접촉 저항을 감소시킴으로써 장시간동안에 걸쳐 안정한 발광 패턴 및 낮은 구동 전압을 수득할 수 있도록 할 수 있다.
제3 양태
본 발명을 도 5 내지 도 9를 참조로 하여 하기에 설명한다.
도 5에 나타낸 구조를 갖는 다수의 샘플을 제조한다. 각각의 샘플은 사파이어 지지체(1) 및 하기 순서로 이의 상부에 형성된 두께가 50nm인 AlN 완충제 층(2), 두께가 약 4.0㎛이고 전자 농도가 2 x 1018/cm3이고 규소 농도가 4 x 1018/cm3인 규소(Si) 도핑된 GaN으로 제조된 n-GaN 층(103) 및 마그네슘(Mg) 농도가 5 x 1019/cm3인 p-GaN 층(104)으로 구성된다.
이들 샘플을 상기한 발광 장치(100)과 같이 MOVPE에 의해 제조한다.
먼저, 주 표면으로서 유기물 세척 및 열처리하여 세정한 표면을 갖는 단결정사파이어 지지체(1)를 MOVPE 장치의 반응 챔버 속에 위치한 서셉터(suscepter) 위에 올려놓는다. 사파이어 지지체(1)를 1,100℃에서 베이킹시키면서 반응 챔버를 통해 H2를 2l/분의 속도로 약 30분 동안 상압하에 통과시킨다.
지지체(1)의 온도를 400℃로 강하시킨 후에, H2, NH3및 TMA를 각각 20l/분, 10l/분 및 1.8 x 10-5mol/분의 속도로 약 1.5분 동안 공급하여 약 50nm 두께의 AlN 완충제 층(2)을 형성시킨다.
이후에, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1150℃로 유지시키면서 H2, NH3및 TMG, 및 H2기체를 사용하여 0.86ppm으로 희석시킨 실란을 20l/분, 10l/분, 1.7 x 10-4mol/분 및 20 x 10-8mol/분의 속도로 40분 동안 공급하여 두께가 약 4.0㎛이고 전자 농도가 2 x 1018/cm3이며 규소 농도가 4 x 1018/cm3인 n-GaN층(103)을 형성시킨다.
계속적으로, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1,100℃로 유지시키면서 N2또는 H2, NH3, TMG, 및 CP2Mg를 10l/분, 10l/분, 1.7 x 10-4mol/분 및 2 x 10-5mol/분의 속도로 40분 동안 공급하여 두께가 약 4.0㎛이고 마그네슘(Mg) 농도가 5 x 1019/cm3인p-GaN층(104)을 형성시킨다.
이와 같이 제조된 다수의 샘플을 1기압 산소 기체 분위기(O2만의 분위기)중에서 다양한 온도에서 20분간 열처리한다. 이와 같이 처리된 p-GaN 층(104) 각각에 니들 전극을 설치하여 8V의 전압 인가시에 흐르는 전류 및 이러한 전류값과 사용된 열처리 온도 사이의 관계를 측정한다. 한편, 비교할 목적으로 통상적인 방법에서의 열처리용 분위기로서 1기압 질소 기체(N2만의 기체)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기한 바와 동일한 열처리를 반도체에 적용하여 동일한 방법으로 전류값과 열처리 온도 사이의 관계를 측정한다. 저항값을 계산하고 열처리 온도와 저항률 사이의 관계를 도 6에 나타내었다.
도 6으로부터 다음과 같은 특성을 이해할 수 있다:
1) 산소 분위기하에서의 열처리와 질소 분위기하에서의 열처리 모두가 104의 저항률[(열처리 전의 저항률)/(열처리 후의 저항률)]의 감소를 초래한다. 즉, 2가지 종류의 열처리 사이의 포화 저항률 값의 차이는 없다.
2) 포화 저항률 값은 질소 분위기하에서보다는 산소 분위기하에서의 저온에서의 열처리에 의해 수득된다.
3) 산소 분위기하에서의 열처리는 질소 분위기하에서의 열처리에서 보다 열처리 온도의 변화에 따라 저항률이 더욱 급격히 변화된다.
4) 500℃에서 산소 분위기하에서의 열처리는 낮은 포화 저항률을 형성시키는 반면, 500℃에서 질소 분위기하에서의 열처리는 약 10정도로 작은 저항률 변화를생성시킨다. 즉, 500℃에서 산소 분위기하에서의 열처리로부터 생성되는 저항률은 500℃에서 질소 분위기하에서의 열처리로부터 생성되는 저항률보다 103정도 더 낮다.
5) 400℃에서 산소 분위기하에서의 열처리와 질소 분위기하에서의 열처리 모두는 저항률을 거의 변화시키지 않는다. 400℃를 초과하는 온도에서의 열처리는 저항률 감소에 효과적이다.
요약해서 말하면, 산소 분위기하에서 400℃ 이상의 온도로 가열시키면 저항률을 저하시키는데 효과적이다. 열처리는 바람직하게는 500℃ 이상의 온도에서 수행하는데 이는 이러한 열처리가 낮은 완전 포화 저항률 값을 제공하기 때문이다.
산소 기체의 압력과 저항률 사이의 관계를 측정한다. 800℃의 온도에서 반도체 샘플을 산소 기체의 다양한 압력에서 열처리한다. 이와 같이 처리된 p-GaN 층(104) 각각에 니들 전극을 설치하여 8V의 전압 인가시에 흐르는 전류 및 이러한 전류값과 산소 기체 압력 사이의 관계를 측정한다. 수득된 결과를 도 7에 나타내었다.
이러한 결과로부터 하기 특성을 이해한다:
1) 저항률은 약 3 내지 30Pa의 산소 기체 압력에서 급격히 강하한다. 2) 약 100Pa 이상의 산소 기체 압력에서의 열처리는 낮은 포화 저항률 값을 생성시킨다.
상기한 바로부터, 산소는 저항률의 유효한 감소에 기여함을 알수 있다. 3 Pa 이상의 산소 기체 압력이 저항률을 감소시키는데 효과적이다. 산소 기체 분위기는 산소 압력이 바람직하게는 30Pa 이상, 보다 바람직하게는 100Pa이다.
계속해서, 반도체 샘플을 산소 기체 및 질소 기체를 포함하는 혼합 기체 분위기(1 기압)중에서 600℃의 온도에서 열처리하여 상기한 바와 동일한 방법으로 산소 기체 부분압의 변화에 따른 저항률의 변화를 측정한다. 비교할 목적으로, 산소 기체 단독중의 열처리시의 압력 변화에 따른 저항률 변화를 측정한다. 수득된 변화를 표 8에 나타내었다. 이러한 결과는 약 10Pa 이상의 산소 기체 부분압에서 저 저항률이 수득됨을 나타낸다. 이는 또한 30Pa 이상, 이상적으로는 100Pa 이상의 압력에서 저항률이 포화됨을 나타낸다. 요약하면, 산소 기체 및 하나 이상의 다른 기체를 포함하는 혼합 기체를 사용하는 경우, 저항률을 감소시키는데 유효한 산소 기체의 부분압은 10Pa 이상, 바람직하게는 30Pa 이상, 보다 바람직하게는 100Pa 이상이다.
화학식 (AlxGa1-X)In1-yN(0≤x, y≤1)로 나타내어지는 마그네슘 도핑된 GaN계 화합물 반도체 층은 상기한 특성 모두에 대해 동일한 결과를 제공한다. 산소는 마그네슘 원자에 결합된 수소 원자를 제거하는 작용을 함으로써 마그네슘 원자를 활성화시키는 것으로 고려된다. 결과적으로, 순수한 산소 기체외에 마그네슘에 결합된 수소 원자를 결합시킬 수 있는 산소 원자(O)를 포함하는 기체, 예를 들면 산소 및 불활성 기체를 포함하는 혼합 기체를 사용하여 동일한 효과를 수득할 수 있다.
도 9를 참조하여, p형 저저항을 부여하기 위한 상기 방법을 사용하는 발광 장치(100)를 제조하는 방법을 하기에 설명한다. 도 9는 사파이어 지지체(1)위에형성된 GaN계 화합물 반도체를 갖는 발광 장치(100)의 구조를 설명하는 개략적인 단면도이다. 이러한 발광 장치(200)는 상기한 양태들에서와 사실상 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 본 양태에서 규소(Si)-도핑된 n형 GaN으로 제조된 클래드 층(114)을 고전류농도 n+층(3) 위에 형성시킨다.
또한, 클래드 층(114) 위에는 각각의 두께가 35Å인 차단층(151) 및 각각의 두께가 35Å인 In0.20Ga0.80N으로 제조된 웰 층(152)을 포함하는 다중 양자 웰 구조를 갖는 발광 층(115)이 형성된다. 차단층(151)의 수는 6인 반면, 웰 층(152)의 수는 5이다. 발광 층(115) 위에는 p형 Al0.15Ga0.85N으로 제조된 클래드 층(116)이 형성된다. p형 GaN으로 제조된 접촉 층(117)이 클래드 층(116) 위에 형성된다.
발광 장치(100)를 제조하는 방법은 제1 양태에서 설명되지 않은 단계와 함께 이후에 기술한다.
발광 장치(100)는 MOVPE로 제조한다. 사용된 기체는 암모니아(NH3), 캐리어 기체(H2, N2), TMG, TMA, TMI, 실란 및 CP2Mg이다.
먼저, 주 표면으로서 유기물 세척 및 열처리하여 세정한 표면을 갖는 단결정 사파이어 지지체(1)를 MOVPE 장치의 반응 챔버 속에 위치한 서셉터 위에 올려놓는다. 사파이어 지지체(1)를 1,100℃에서 베이킹시키면서 반응 챔버를 통해 H2를 2l/분의 속도로 약 30분 동안 상압하에 통과시킨다.
지지체(1)의 온도를 400℃로 강하시킨 후에, H2, NH3및 TMA를 각각 20l/분,10l/분 및 1.8 x 10-5mol/분의 속도로 약 1분 동안 공급하여 약 25nm 두께의 AlN 완충제 층(2)을 형성시킨다.
계속해서, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1,150℃로 유지시키면서 H2, NH3및 TMG, 및 H2기체를 사용하여 0.86ppm으로 희석시킨 실란을 20l/분, 10l/분, 1.7 x 10-4mol/분 및 20 x 10-8mol/분의 속도로 40분 동안 공급하여 두께가 약 4.0㎛이고 전자 농도가 2 x 1018/cm3이며 규소 농도가 4 x 1018/cm3이고 GaN으로 이루어진 고캐리어농도 n+층(3)을 형성시킨다.
이후에, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1,150℃로 유지시키면서 N2또는 H2, NH3, TMG, TMA, 및 H2기체를 사용하여 0.86ppm을 희석시킨 실란을 10l/분, 10l/분, 1.12 x 10-4mol/분, 0.47 x 10-4mol/분 및 5 x 10-9mol/분의 속도로 40분 동안 공급하여 두께가 약 0.5㎛이고 전자 농도가 1 x 1018/cm3이며 규소 농도가 2 x 1018/cm3인, GaN으로 제조된 클래드 층(114)을 형성시킨다.
클래드 층(114)을 형성시킨 다음, N2또는 H2, NH3및 TMG중의 하나를 20l/분, 10l/분 및 2.0 x 10-4mol/분의 속도로 각각 1분 동안 공급하여 두께가 약 35Å이고 GaN으로 제조된 차단 층(151)을 형성시킨다. 계속해서, TMG 및 TMI를 7.2 x10-5mol/분 및 0.19 x 10-4mol/분의 속도로 각각 공급하면서 N2또는 H2및 NH3중의 하나를 일정한 속도로 공급함으로써 두께가 약 35Å인, In0.20Ga0.80N으로 제조된 웰 층(152)을 형성시킨다. 상기한 바와 동일한 조건하에 총 5개의 차단층(151)을 총 5개의 웰 층(152)과 교호로 형성시킨다. 또한 GaN으로 제조된 차단층(151)을 상부에 형성시킨다. 따라서, 5사이클 MQW 구조의 발광 층을 형성시킨다.
이후에, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1,100℃로 유지시키면서 N2또는 H2, NH3, TMG, TMA 및 CP2Mg를 10l/분, 1.0 x 10-4mol/분, 1.0 x 10-4mol/분 및 2.0 x 10-5mol/분의 속도로 3분 동안 각각 공급하여 두께가 약 50nm이고 마그네슘 농도가 5 x 1019/cm3인, 마그네슘(Mg) 도핑된 p형 Al0.15Ga0.85N으로 제조된 클래드 층(116)을 형성시킨다.
계속해서, 사파이어 지지체(1)의 온도를 1,100℃로 유지시키면서 N2또는 H2, NH3, TMG 및 CP2Mg를 20l/분, 10l/분, 1.12 x 10-4mol/분 및 2 x 10-5mol/분의 속도로 30초 동안 각각 공급하여 두께가 약 100nm이고 마그네슘 농도가 5 x 1019/cm3인, 마그네슘(Mg) 도핑된 p형 GaN으로 제조된 접촉 층(117)을 형성시킨다.
당해 양태에서는, 제1 양태에서 상기한 단계를 통해 접촉층(117) 위에 사진평판법에 의한 감광성 내식막의 소정의 영역에 윈도우가 형성된다. 10-6Torr 이하의 고진공하에 바나듐(V) 및 알루미늄(Al)을 각각 200Å 및 1.8㎛의 두께로 증착시킨다. 이후에, 감광성 내식막 및 SiO2마스크를 제거한다.
계속해서, 감광성 내식막(9)을 표면에 균일하게 도포한다. 전극이 접촉층(117) 위에 형성되는 영역에 상응하는 감광성 내식막(9) 부분을 사진평판법으로 제거하여 도 2에 나타낸 바와 같은 윈도우 부분 (9A)을 형성시킨다.
증착 장치를 사용하여, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층(81)을 10-6Torr 이하의 고진공하에 노출된 접촉 층(117) 위에 15Å의 두께로 형성시키고 금(Au)으로 제조된 제2 금속층(82)을 제1 금속층(81)위에 60Å의 두께로 형성시킨다.
계속해서, 전극(8A) 및 전극 패드(20)를 제1 양태에서와 동일한 방법으로 형성시킨다.
이후에, 샘플 주변의 분위기를 진공 펌프로 배기시키고, O2기체를 증착 장치속에 도입하여 내부 압력을 100Pa로 조정한다. 샘플 주변의 이러한 분위기의 온도를 약 550℃로 상승시켜 샘플을 약 3분 동안 가열한다. 따라서, p형 저저항을 접촉층(117) 및 클래드 층(116)에 부여하고 동시에, 접촉층(117), 제1 금속층(81) 및 제2 금속층(82)을 합금시키고, 전극(8B) 및 n+층(3)의 합금화를 수행한다.
이러한 열처리 결과, 접촉층(117)의 저항률 및 클래드 층(116)의 저항률은 각각 1Ωcm 및 0.71Ωcm이다. 이러한 열처리를 위한 온도의 가장 바람직한 범위는500 내지 600℃이다. 열처리를 이러한 온도 범위에서 수행하는 한, p형 층은 충분히 낮은 포화 저항 값에 도달하고 전극[(8A) 및 (8B)]은 가장 만족스럽게 합금된다. 결과적으로, 전극의 접촉 저항 또는 전류 확산 전극의 시이트 저항이 감소되고 옴 특성이 증진될 수 있을뿐만 아니라, 광 투과 전극(8A)의 산화가 방지되기 때문에 최종적으로 수득된 발광 장치는 불균일한 발광 패턴이 존재하지 않을 수 있고 시간이 경과함에 따라 발광 패턴이 변화되지 않을 수 있다. 열처리는 450 내지 650℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 동일한 경우에 400 내지 700℃의 범위에서도 수행할 수 있다. 열처리는 또한 N2기체와 1% O2기체의 혼합물을 포함하고 O2기체 부분압이 100Pa인 분위기중에서 수행할 수 있다. 결과적으로, 상기한 바와 동일한 효과가 수득된다. p형 저저항의 부여에 관해서 열처리용 주변 기체로서 사용되는 상기 열거한 기체 모두는 제1양태에서 기술된 전극[(8A) 및 (8B)]의 합금화에도 효과적이다. 결과적으로, 순수한 산소 기체외에도 O2, 및 N2, He, Ne, Ar 및 Kr중의 하나 이상을 포함하는 혼합 기체를 사용할 수 있다. p형 저저항을 부여하기 위한 상기한 최적 범위내의 특정한 압력 및 특정한 O2부분압을 사용할 수 있다.
코발트(Co) 및 금(Au)의 증착 후의 열처리 결과로써, 코발트(Co)로 제조된 제1 금속층 위에 형성된 제2 금속층(82)을 구성하는 금(Au) 부분은 제1 금속층(81)을 통해 접촉층(117)으로 확산되기 때문에, 접촉층(117)중에 포함된 GaN과의 양호한 접촉을 형성한다.
본 양태에서, 발광 장치(100)는 위에서 언급한 양태들과 마찬가지로 1,000시간 동안의 연속 구동 시험에 대해서 충분히 낮은 접촉 저항 및 안정성을 나타낸다는 것이 입증된다.
마그네슘(Mg)은 상기한 금속 층에 사용되지만, 이는 예를 들면, 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 또는 카드뮴(Cd)과 같은 또 다른 제2족 원소로 대체할 수 있다.
또한, 위에서 언급한 양태에 기술된 바와 같은 광 투과 전극(8A), 제1 금속층(81), 제2 금속층(82), 발광층(115)에 대하여 기타 구조 또는 기타 원소를 적용할 수 있다.
제 4 양태
도 10 및 도 11을 참조로 하여 본 발명의 제4 양태를 하기에 기술한다.
도 10은 사파이어 지지체(1) 위에 형성된 GaN계 화합물 반도체를 갖는 발광 장치(100)의 구성을 나타내는 개략도이다. 발광 장치(100)는 위에서 언급한 양태들에서와 같이 MOVPE로 제조한다.
이러한 발광 장치(100)는 제3양태와 사실상 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 전극(8A) 부분 위에, 바나듐(V)으로 제조된 약 300Å 두께의 제1 금속층(201) 및 약 1000Å 두께의 코발트 층 및 약 1.5㎛ 두께의 금 층을 포함하는 2층 구조를 갖는 제2 금속층(202)을 포함하는 패드 전극(20)가 형성된다. 이러한 전극 패드(20)의 형성 방법은 다음과 같다.
두께가 약 300Å인 바나듐 막을 당해 전극(8A) 부분 위에 부착시켜 제1 금속층(201)을 형성시킨다. 제1 금속층(201) 위에는 두께가 약 1000Å인 코발트 막 및 두께가 약 1.5㎛인 금 막을 연속적으로 부착시켜 제2 금속층(201)을 형성시킨다. 따라서, 전극 패드(20)가 형성된다.
전극[(8A), (8B)] 및 패드(20)를 형성시킨 후에, 접촉층(117) 및 클래드 층(116)에 p형 저저항을 부여하는 동시에 접촉 층(117), 금속 층[(81) 및 (82)], 제1 금속층(201) 및 제2 금속층(202)의 합금화를 전극(8B) 및 n+층(3)의 합금화와 동시에 상기 양태들에서 기술된 바와 동일한 방법으로 수행한다.
상기한 양태에 나타낸 바와 같이, 전극(8A)에 층이 결합되는 전극 패드(20)의 제1 금속층(201)을 질소와 반응성인 바나듐으로 구성시킨다. 계속해서, 합금화 처리에서 바나듐을 접촉층(117)의 GaN과 반응시켜 전극 패드(20)와 전극(8A) 사이의 접착성을 증진시킴으로써 전극 패드(20)가 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 바나듐과 접촉 층(117)의 GaN과의 반응 결과, 질소 구멍이 접촉 층(117) 내에 형성된다. 이들 구멍에 기여할 수 있는 공여체가 수용체를 보충하여 구멍 농도를 감소시키기 때문에 도 11에 나타낸 바와 같이 전극(8A)을 갖는 접촉층(117)의 접속부 둘레에 전극 패드(20) 아래에 고저항 영역(171)이 형성된다. 이러한 고저항 영역(171)의 형성으로 인하여, 전류가 전극 패드(20)로 부터 전극(8A)을 따라 하향이 아니라 측 방향으로 흐른다. 전극 패드(20)는 일반적으로 광이 통과할 수 없고 광 투과 특성을 갖지 않는 두꺼운 부분이다. 광이 통과할 수 있는, 전극(8A)을 따라 흐르는 전극 패드(20)를 통과하는 전류로 인하여 전극(8A)은 전류 밀도가 증가되고 증진된 휘도가 수득될 수 있다.
상기한 양태에서, 바나듐이 제1 금속층(201) 물질로서 사용된다. 그러나, 강력한 접착성을 수득함에 있어서 그리고 전류가 전극(8A)을 따라 전극 패드(20)로부터 하향이 아니라 선택적으로 흐르도록 함에 있어서, 바나듐 막과 마찬가지로,제1 금속층(201)으로서 두께가 300Å인 크롬(Cr) 막을 사용하는 것도 효과적인 것으로 밝혀졌다.
상기한 양태에서, 크롬 또는 바나듐이 제1 금속층(201)에 사용되었지만, 제1 금속층(201)은 크롬, 바나듐, 티탄(Ti), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta) 및 지르코늄(Zr)중의 하나 이상으로 구성될 수 있다. 코발트 및 금이 제2 금속층(202)에 사용되지만, 이 층은 코발트, 니켈, 알루미늄 및 금중의 하나 이상으로 구성될 수 있다. 또한, 이들 물질 2개 이상을 사용하여, 동시 증착시킴으로써 단층 구조의 전극 패드(20)를 형성시킬 수도 있다.
전극(8A)은 팔라듐 또는 팔라듐 합금을 추가로 포함할 수 있다. 이들 물질이 사용되는 한, 전극(8A)은 상기한 양태에서와 같은 3개 이상의 층을 함유하는 다층 구조 또는 단층 구조일 수 있다.
상기한 양태에서, 합금화를 위한 가열은 550℃의 온도에서 수행한다. 그러나, 400 내지 700℃의 온도도 사용할 수 있다.
상기한 양태에서, 열처리는 O2기체 분위기(제1 및 제3 양태에서 기술됨)중에서 수행한다. 그러나, 열처리용 분위기는 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O 또는 이들 2개 이상을 포함하는 혼합 기체로부터 선택된 하나 이상의 기체로 이루어질 수 있다. 열처리용 분위기는 또한 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2,및 H2O 및 하나 이상의 불활성 기체를 포함하는 혼합 기체, 또는 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2, 및 H2O 및 하나 이상의 불활성 기체 2개 이상의 혼합물을 포함하는 혼합 기체일 수 있다. 간단히 말해서, 열처리용 분위기는 산소 원자 또는 산소 원자를 갖는 분자를 포함하는 특정한 기체일 수 있다. 열처리에서 접촉층(117) 중의 p형 불순물의 원자에 결합된 수소 원자를 산소 함유 기체 속에서 가열함으로써 p형 불순물 원자로부터 분리시킨다. 결과적으로, 접촉층(117)은 저저항을 가질 수 있다.
상기한 양태에서, 합금화는 3Pa의 압력을 갖는 O2기체 분위기중에서 수행한다. 그러나, 열처리용 분위기의 압력은, GaN계 화합물 반도체가 열처리에 사용된 온도에서 열분해되지 않는 한, 특별히 제한되지 않는다. 산소 함유 기체로서 O2기체만이 사용되는 경우, 기체는 GaN계 화합물 반도체에 대한 분해 압력보다 더욱 높은 압력에서 도입할 수 있다. O2와 불활성 기체의 혼합물이 사용되는 경우, 전체 혼합 기체의 압력을 GaN계 화합물 반도체에 대한 분해 온도보다 더욱 높은 값으로 조절한다. 이 경우, 전체 혼합 기체를 기준으로 하여, 약 10-6이상의 O2기체 비율이 충분하다. 예를 들면, 열처리를 1% O2기체를 포함하는 N2기체로 이루어지고 O2기체 부분압이 100Pa인 분위기중에서 수행하는 경우, 상기한 바와 동일한 효과가수득된다. p형 저저항 및 전극 합금화의 부여라는 측면에서, 산소 함유 기체의 도입량에 대한 특별한 상한선은 존재하지 않는다. 제조할 수 있는 한, 어떠한 고압도 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 양태는 다음과 같은 효과를 제공한다. p형 GaN계 화합물 반도체에 광 투과 특성 및 옴 특성을 조합하고 질소와 반응성인 금속을 포함하는 전극 패드가 상부에 형성되는 전류 확산 전극을 형성시킴으로써 전극 패드가 박리될 수 없을뿐만 아니라, 전류 확산 전극은 전류 밀도가 증가될 수 있고 휘도가 증진될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 광 투과 전극 및 전극 패드를 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 레이저 다이오드(LD), 광 수용 장치, 및 GaN계 화합물 반도체 장치에 사용되리라 기대되는 기타 전자 장치, 예를 들면 고온 장치 및 전력 장치에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. GaN계 화합물 반도체 층을 p형 불순물로 도핑시키는 단계,
    GaN계 화합물 반도체 층 위에 전극을 형성시키는 단계 및
    상부에 전극이 형성된 GaN계 화합물 반도체를 O2기체 비율이 10-6이상인 적어도 산소를 함유하는 기체중에서 열처리하는 단계를 포함하며,
    이 전극이 코발트 합금, 팔라듐 및 팔라듐 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나이상의 구성원을 함유하는 것인,
    GaN계 화합물 반도체 장치의 제조방법.
  3. 제1 GaN계 화합물 반도체 층을 p형 불순물로 도핑시키는 단계,
    제2 GaN계 화합물 반도체 층을 n형 불순물로 도핑시키는 단계,
    제1 GaN계 화합물 반도체 층 위에 제1 전극을 형성시키는 단계,
    제2 GaN계 화합물 반도체 층 위에 제2 전극을 형성시키는 단계 및
    제1 GaN계 화합물 반도체 층 및 제2 GaN계 화합물 반도체 층과 제1 및 제2 전극을 포함하는 생성된 구조물을 O2기체 비율이 10-6이상인 적어도 산소를 함유하는 기체중에서 열처리하는 단계를 포함하며,
    제1전극과 제2전극의 조합이 (i) 코발트 제1전극과 금 제2전극, (ii) 팔라듐 제1전극과 금 제2전극 및 (iii) 금 제1전극과 팔라듐 제2전극으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인,
    GaN계 화합물 반도체 장치의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서, 산소 함유 기체가 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 기체를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 산소 함유 기체가 불활성 기체를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제3항에 있어서, 산소 함유 기체가 O2, O3, CO, CO2, NO, N2O, NO2및 H2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 기체를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 산소 함유 기체가 불활성 기체를 추가로 포함하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제2항에 있어서, 열처리가 400℃ 이상의 온도에서 수행되는 방법.
  12. 제3항에 있어서, 열처리가 400℃ 이상의 온도에서 수행되는 방법.
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