[发明专利]氮化镓系化合物半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化镓系化合物半导体发光元件及其制造方法，特别是涉及发光输出功率高、且驱动电压低的氮化镓系化合物半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

氮化镓系化合物半导体发光元件，通过以发光层介于其间的形式配置n型半导体层和p型半导体层，并从以与各自接触的形式形成的负极和正极注入电流来得到发光。

负极是在采用蚀刻等方法从上方挖入从而露出的n型半导体层上层叠一层以上的金属薄膜而形成。正极由设置于p型半导体层整体上的导电膜和在该导电膜的一部分的区域上形成的金属多层膜(焊盘)构成。设置导电膜是为了使来自金属多层膜的电流遍及p型半导体层整体。这与以下所述相关：作为氮化镓系化合物半导体材料的特质，向材料的膜内横向的电流扩散较小。即，没有导电膜时，电流仅注入金属多层膜正下方的p型半导体层区域，向发光层的电流供给产生不均匀。并且，来自发光层的光被作为负极的金属薄膜极遮蔽，从而不能取出至外部。因此，使用导电膜作为用于使来自金属多层膜的电流遍及p型半导体层整体的电流扩散层，是基于这样的理由。另外，该导电膜，为了将发光取出至外部必须具有透光性。由此来看，在氮化镓系化合物半导体发光元件中使用的导电膜通常使用透明导电膜。

以往，作为正极导电膜的构成，采取将Ni、Co的氧化物、和作为接触p型半导体层的接触金属的Au组合的构成(例如参照日本专利第2803742号公报)。最近，采用了作为金属氧化物使用导电性更高的氧化物例如ITO膜等，在将接触金属薄膜化了的状态下、或不介有接触金属的状态下，提高透光性的构成(例如，参照实开平6-38265号公报)。

由ITO膜等的导电性透明材料构成的层，与Ni或Co的氧化物层相比，透光性优异，因此不损害光的取出而可使其膜厚比较厚。Ni或Co的氧化物层在膜厚10hm～50nm的范围使用，相对于此，ITO膜等的导电性透明膜可采用200nm～500nm的膜厚。

作为氮化镓系化合物半导体发光元件的正极导电膜，使用ITO膜等的导电性透明膜的优点是，与以往的正极导电膜相比，具有高的透光率，因此对于相同的注入电流，发光输出功率增高。但是，虽然是导电性的膜，但与p型半导体层的接触电阻，比以往的正极导电膜大，使用时的驱动电压变高，存在产生上述副作用的问题。

对此，曾公开了在p型半导体层和透光性的导电膜之间设置中间层的技术。

例如，根据美国专利第6078064号说明书中公开的方法，在位于元件结构的最表面的p型半导体层上形成增加了Mg的p⁺层。另外，如文献(K-M Chang etal.、Solid-State Electronics 49(2005)、1381)等，也有形成p型In_0.1Ga_0.9N层的情况。

但是，本申请发明者反复进行深入研究的结果，这些中间层生长良好的结晶必须使用困难的极端条件，不能面向产业上的利用。例如，在晶片的最终阶段形成p⁺层，会在炉内残留Mg，对其后的外延生长给予影响。另外，在最后形成p型In_0.1Ga_0.9N层时，在可形成In_0.1Ga_0.9N层的低温下的生长中，Mg难以进入结晶，因此必须使炉内流通大量的Mg原料。这导致与形成上述的p⁺层的情况相同的影响。

另外，还公开了利用Ga₂O₃作为氮化镓系化合物半导体的电极的技术(例如，参照特开2006-261358号公报)。但是，Ga₂O₃与ITO等比较，导电性低，仅由它构成透明电极时，电流的扩展不充分，存在驱动电压上升、发光区域受到限定所导致的发光输出功率降低等的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述的问题，提供发光输出功率高、且驱动电压低的氮化镓系化合物半导体发光元件及其制造方法。

本发明者发现，在使由导电性透光性材料构成的电极接触p型氮化镓系化合物半导体层时，通过在其间形成含有具有Ga-O键和/或N-O键的化合物的层，可降低接触电阻，另外发现为此而采用的几种制造方法，从而完成了本发明。

即，本发明提供下述的发明。