[发明专利]氮化物半导体发光元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光元件的制造方法。

背景技术

为了把化合物半导体发光元件利用在各种照明用途，能够发出红、绿和兰光这三原色的发光元件是不可缺少的。关于发光二极管(LED)则由于直到近年还不能完成三原色中的兰色LED而欠缺，所以不能把LED利用在各种照明用途。

但在1990年代把氮化物半导体的兰色LED开发出来以后，使用LED的照明制品不是仅停留在交通信号机，而是被利用在液晶监视器的背光源、液晶电视的背光源，进而家庭用的各种照明用途等。

最近，安装了LED背光源的液晶电视随着其价格的降低而急速开始普及。使用LED的照明器具与现有的照明器具相比具有消耗电力低、节省空间和能够免去水银，还具有对于环境有利的优点。在2009年夏天以后，以比以前相当便宜的价格在贩卖使用LED的照明器具，其普及在不停进展。

上述的照明器具和液晶电视的背光源是使用白色光，但白色光一般是兰色LED和YAG(钇-铝石榴石)黄色荧光体的组合，或通过组合兰色LED、绿色荧光体和红色荧光体来实现。即为了实现白色光则必须有兰色LED。

兰色LED、兰绿色LED等所谓的短波长LED和LD(laser diode)等半导体发光元件的发光层在使用氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)，或它们的混晶等氮化物半导体。以下，使用图7来说明使用氮化物半导体的兰色LED的一例。

图7是表示现有双异质结的兰色LED一例的模式剖视图。参照图7，兰色LED100具备有这样结构：在由蓝宝石构成的基板101上顺次层合有由被掺杂Si的n型GaN层构成的下部包层102、由InGaN构成的发光层103、由被掺杂Mg的p型AlGaN构成的上部包层104和由p型GaN构成的接触层105。在接触层105上形成导电性薄膜106，在该导电性薄膜106上的局部设置p侧电极107。另一方面，在下部包层102上的局部设置n侧电极108。

该兰色LED中，当从p侧电极107注入电流，则该电流向导电性薄膜106的面方向扩散。且被扩散的电流向上部包层104和发光层103大面积地流入，由此，能够在发光层103的宽广区域发光。

为了提高上述兰色LED这样的氮化物半导体发光元件性能的开发在按照各种观点进展。例如专利文献1(日本特开2002-368270号公报)通过研究在p侧电极的形成工序，提案有提高氮化物半导体发光元件性能的技术。具体说就是在把透光性电极形成层和p台座电极形成层合金化时，在包含氧的环境中以比较低温进行热处理后，在不包含氧的环境中以比较高温进行热处理，由此，提案有这样的技术：能够一边维持由III族氮化物半导体构成的p型层与透光性电极的欧姆接触，一边抑制随着p台座电极表面的氧化而引起的p台座电极与导电性引线接合力的降低。

一般地，氮化物半导体发光元件是利用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法形成，但知道在把p型氮化物半导体层，例如被掺杂Mg的GaN层利用MOCVD法形成时，该层不原封不动地表示p型传导性而成为高电阻。认为这是由于作为反应气体而使用了包含氨(NH3)等氢的气体的缘故，H进入到GaN晶体中，该H与向GaN层掺杂的Mg结合而形成Mg-H复合体，使Mg惰性化的缘故。因此，通过对GaN层进行退火处理而把层中的H除去，进行使氮化物半导体发光元件低电阻化。

例如在专利文献2(日本特开平10-178206号公报)中，提案有这样的技术：对于被掺杂Mg的GaN层而在实质上不包含氢的环境下以高温进行退火，把Mg-H复合体的接合结切断而把H驱逐出GaN晶体外，由此来促进空穴从Mg释放，使GaN层低电阻化。专利文献3(日本特开平10-209493号公报)中，提案有这样的技术：对于被掺杂Mg的GaN层而在混合O₂的环境下以比较低温来进行退火处理。

但当对GaN层以高温进行退火处理，则容易产生从GaN层脱N，通过脱N，就会在GaN层产生施主型缺陷，所以结果是有GaN层的空穴浓度降低的问题。且高温的退火处理需要长时间进行，担心给作为发光层的MQW(Multiple Quantum Well)层等带来损伤。且GaN层的空穴浓度若从杂质的掺杂量来进行，则进而能够使增加，但氮化物半导体发光元件的性能却尚未充分。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种具有高性能的氮化物半导体发光元件的制造方法。