[发明专利]化合物半导体发光元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体发光元件的制造方法，特别涉及可以改善化合物半导体发光元件中含有的透光性氧化物导电膜的透光性、薄层电阻、薄层电阻的面内分布、以及接触电阻中的至少任一项的制造方法。

背景技术

为了将化合物半导体发光元件用于各种照明用途，可发出红、绿及蓝光的3原色的发光元件是必不可少的。关于发光二极管(LED)，直至近年为止尚未完成对3原色中的蓝色LED的开发，因此无法将LED用于各种照明用途中。

然而，自20世纪90年代开发出由氮化物半导体制成的蓝色LED以后，使用LED的照明制品不再仅仅停留在交通信号机，已被应用于液晶显示器的背光灯、液晶电视的背光灯、以及家庭用的各种照明用途等。

最近，搭载有LED背光灯的液晶电视伴随其价格的降低已开始迅速普及。另外，与现有的照明器具相比，使用LED的照明器具具有下述优点：可实现低耗电、省空间以及不使用水银，从环境角度考虑也很理想。于是，自2009年夏天以来，开始出售价格比之前大幅降低的使用LED的照明器具，这瞬时推动了使用LED的照明器具的普及。

然而，作为照明器具、液晶电视的背光灯等的光，需要为白色光。使用LED获得的白色光，通常是将蓝色LED和YAG(钇铝石榴石)黄色荧光体组合，或者是将蓝色LED和绿色荧光体以及红色荧光体组合在一起而实现的。即，为了利用LED而获得白色光，无论在何种情况下均需要蓝色LED。由此，期待开发一种能够廉价且大量地提供高亮度的蓝色LED的制造方法。

通常，在可放射蓝色、蓝绿色等短波长光的LED、激光二极管(LD)的发光层中，使用的是如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、以及它们的混晶等这样的含有氮作为V族元素的III-V族化合物半导体。

图6为模式性地示出公知的双异质结型蓝色LED的一例的剖面图。在制造该蓝色LED时，在蓝宝石基板101上依次沉积掺杂Si的n型GaN下部包层102、InGaN发光层103、掺杂Mg的p型AlGaN上部包层104、以及接触层105。在接触层105上沉积有透光性氧化物导电膜108，并在其部分区域上设置有p侧电极106。另外，下部包层102的一部分通过蚀刻而露出，在其露出区域上设置有n侧电极107。

如果从图6的LED的p侧电极106注入电流，则电流会向氧化物导电膜108的面方向扩散。而且，扩散的电流经由接触层105和上部包层104而大面积地注入发光层103内，由此可以在发光层103的很大区域内发光。

从发光层103向上方发射的光，透过上部包层104、接触层105及透光性氧化物导电膜108而向外部导出。通过使用例如ITO(铟锡氧化物)这样的高透光性材料作为透光性氧化物导电膜108，可以使从发光层103放射的光在透过透光性氧化物导电膜108时的光损耗降低。此外，与接触层105相比，由ITO等构成的氧化物导电膜108显示低电阻，因此，可以促进注入电流向大范围扩散，从而扩大发光层103的发光面积，由此实现发光效率的提高。

另一方面，与接触层105相比，ITO等氧化物导电膜108呈低电阻，但其薄层电阻显示出20Ω/□以上且60Ω/□以下的较高值。而且，在氧化物导电膜中，存在容易因其部位不同而混杂有薄层电阻高和薄层电阻低的区域的倾向。因此，对于含有透光性氧化物导电膜的化合物半导体发光元件而言，存在其驱动电压Vf变高、发光易依赖于发光层的区域而变得不均匀的问题。

为了改善上述问题，理想的情况是使透光性氧化物导电膜108的薄层电阻为20Ω/□以下、优选为10Ω/□以下。为了使氧化物导电膜的薄层电阻降低，考虑通过对氧化物导电膜进行退火以提高其结晶度，并由此使氧化物导电膜的薄层电阻降低的方法。但是，存在如下问题：通过退火，氧化物导电膜108和接触层105的界面的结合状态发生变化，其界面的Ga-O、N-O、H的化合物等的稳定结合状态受到破坏，接触电阻变高。

此外，为了使氧化物导电膜的薄层电阻降低，考虑通过提高其结晶中的氧缺陷密度，使载流子密度升高的方法。但是，伴随着该载流子密度的升高，氧化物导电膜的功函数下降，氧化物导电膜108和接触层105的界面的氧化物导电膜一侧的电子电势升高。由此，从氧化物导电膜向接触层的空穴注入变得困难，其结果，存在氧化物导电膜108和接触层105之间的接触电阻变高的问题。