[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

本发明涉及一种化合物半导体发光元件的制造方法，特别是涉及一种具有提高透光性、薄层电阻及接触电阻性能的导电性薄膜的化合物半导体发光元件的制造方法。

背景技术

为了将照明器具扩展到各种照明用途，发出红、绿、蓝三原色光的技术是必不可少的。关于这点，由于发光二极管（LED：Light Emitting Diode：发光二级管）的蓝色LED的完成时间较晚，所以缺少三原色中的蓝色，不能扩展到各种用途。

但是，由于90年代发明了氮化物类的蓝色LED，所以使用LED的产品不仅用于信号，还扩展到液晶监视器的背光以至于液晶电视的背光、家庭用等各种照明用途。

近年来，搭载有LED背光的液晶电视的价格下滑，并开始迅速普及。另外，使用LED的照明与以往的照明相比，由于降低消耗电力、节省空间、因无水银而对环境有益等优点，所以在2009年夏，以比以往更便宜的价格发售了使用LED的照明器具，并迅速普及。

然而，在照明及液晶电视的背光中使用了白色光。白色光一般是通过蓝色LED和YAG（钇铝石榴石）黄色荧光体的组合，或者蓝色LED、绿色荧光体和红色荧光体的组合而实现的。即，在实现白色光的情况下，任一种组合都需要蓝色LED。因此，需要廉价且大量地制造高亮度的蓝色LED的方法。

通常，在蓝色、蓝绿色等短波长LED或激光二极管（LD：Laser Diode：激光二极管）的发光层中使用氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）、氮化铟（InN）及它们的混晶等，而且，作为V族元素使用含氮的III-V族化合物半导体。以下对现有的蓝色LED的一个例子进行说明。

图10是表示现有的双异质结型（ダブルへテロ接合型）的蓝色LED的一个例子的示意剖视图。如图10所示，现有的双异质结型蓝色发光元件是在由蓝宝石形成的基板101上按照由添加Si的n型GaN层形成的下部包覆层102、由InGaN层形成的发光层103、由添加Mg的p型AlGaN形成的上部包覆层104及接触层105的顺序层积而形成。

在接触层105上形成有导电性薄膜108，在该导电性薄膜108上的一部分设置有p型电极106。另一方面，在下部包覆层102上的一部分设置有n型电极107。在从p型电极106注入电流时，电流向导电性薄膜108的面方向扩散。从p型电极106注入的电流以宽面积被注入上部包覆层104及发光层103而使发光层103发光。

由发光层103向上方发出的光透过上部包覆层104、接触层105及导电性薄膜108而向外部射出。作为导电性薄膜108，使用例如ITO这样的高透光性的材料，从而能够降低发光层103发出的光透过导电性薄膜108时的光损失。另外，由ITO形成的导电性薄膜108与接触层105相比电阻低，因此促进用于发光的工作电流向宽范围扩散，扩大发光面积，从而能够提高发光效率。

另一方面，由ITO形成的导电性薄膜108的薄层电阻显示为20Ω/□以上、60Ω/□以下这样的较高的值，而且，根据其部位不同存在薄层电阻高的位置与低的位置的偏差。因此，存在化合物半导体发光元件的驱动电压Vf变高、或者发光层的发光不均匀的问题。

为解决这些问题，理想的是，导电性薄膜108的薄层电阻为20Ω/□以下，优选为10Ω/□以下。为了降低导电性薄膜108的薄层电阻，考虑如下方法：通过在导电性薄膜108中制造晶体化的氧缺陷（酸素欠損）状态来提高导电性薄膜108的载流子密度。

但是，伴随载流子密度的上升，导电性薄膜108的功函数降低，导电性薄膜108与接触层之间的界面的导电性薄膜侧的电势上升。由此，很难从导电性薄膜向接触层注入空穴，其结果是，存在导电性薄膜与接触层的接触电阻变高的问题。

另外，还考虑如下方法：通过对导电性薄膜进行退火，提高导电性薄膜的结晶性，从而降低薄层电阻。但是，通过退火改变导电性薄膜与接触层之间的界面的结合状态，损坏Ga-O、N-O、H的化合物等的稳定的结合状态，仍然提高接触电阻。

因此，在日本特开2007-287786号公报（专利文献1）中，尝试了通过进行一次退火和二次退火这两个步骤的退火来保证低的接触电阻，并且降低导电性薄膜的薄层电阻。专利文献1的一次退火是在含氧的环境中在250℃以上、600℃以下进行退火，从而降低导电性薄膜108的接触电阻。接着在二次退火中，在不含氧的环境中在200℃以上、500℃以下进行退火，从而降低导电性薄膜108的薄层电阻。

现有技术文献

专利文献1：（日本）特开2007-287786号公报

发明内容