化合物半导体发光元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种化合物半导体发光元件的制造方法，其用于制造具有如下特征的化合物半导体发光元件：导电性薄膜（8）的透射率高、接触电阻低且导电性薄膜（8）的薄层电阻低。本发明专利技术的化合物半导体发光元件的制造方法的特征在于，包括：在基板（1）上形成由III族氮化物半导体构成且包含发光层（3）的半导体层的步骤；在半导体层与基板（1）相接一侧的相反侧形成导电性薄膜（8）的步骤；在含氧的环境下对导电性薄膜（8）进行一次退火的步骤；在不含氧的环境下对导电性薄膜（8）进行二次退火的步骤；在进行一次退火的步骤与进行二次退火的步骤之间，将导电性薄膜（8）暴露于大气的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，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。
技术介绍
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年代专利技术了氮化物类的蓝色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(A1N)、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(夕' 7' > f 口接合型)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η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η型电极107。在从ρ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，从而能够提闻发光效率。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、60 Ω / 口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-0, N-0, 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I)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I的一次退火是在含氧的环境中在250°C以上、600°C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°C以上、500°C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I :(日本)特开2007-287786号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在如上所述地分两个阶段进行退火时，虽然能够降低薄层电阻，但导电性薄膜与接触层接触的接触电阻有上升的倾向。如果接触电阻上升，则化合物半导体发光元件的驱动电压上升，与所期望的目的相悖。本专利技术是鉴于上述现状而做出的，其目的是提供一种导电性薄膜的透射率高、导电性薄膜与接触层接触的接触电阻低且导电性薄膜的薄层电阻低的。用于解决技术问题的技术手段本专利技术的的特征在于，包括在基板上形成由III族氮化物半导体形成且包含发光层的半导体层的步骤；在该半导体层的与基板相接一侧的相反侧形成导电性薄膜的步骤；在含氧的环境下对导电性薄膜进行一次退火的步骤；在不含氧的环境下对导电性薄膜进行二次退火的步骤；在进行一次退火的步骤与进行二次退火的步骤之间，将导电性薄膜暴露于大气的步骤。二次退火优选在氮气环境或真空环境下进行。一次退火优选在600°C以上、700°C以下的温度下进行。二次退火优选在一次退火的温度以下的温度下进行。导电性薄膜优选由ITO形成，并优选为300nm以上、400nm以下的膜厚。优选的是，还包括形成与导电性薄膜导通的第一电极的步骤；在隔着基板或发光层的、与导电性薄膜形成部相对的一侧的半导体层的露出面上形成第二电极的步骤。优选的是，还包括进行完二次退火之后，还进行三次退火的步骤。导电性薄膜优选为0.05 Ω .cm2以下的接触电阻。专利技术的效果通过本专利技术的制造方法制造的化合物半导体发光元件的导电性薄膜的透射率高、接触电阻低且导电性薄膜的薄层电阻低。由此，能够降低化合物半导体发光元件的驱动电压，并且提高光射出效率。附图说明图I (a)是表示通过本专利技术的制造方法制造的化合物半导体发光元件的一个例子的示意立体图，图I (b)是沿A-A’的面剖切图I (a)所示的化合物半导体发光元件时的剖视图。 图2是表示导电性薄膜的膜厚和薄层电阻的关系的曲线图。图3是表示导电性薄膜的接触电阻与化合物半导体发光元件的驱动电压的关系的曲线图。图4是表示改变进行二次退火时的环境及温度时的导电性薄膜的薄层电阻的变化的曲线图。图5是在图2的曲线图中增加了在500°C的真空环境下进行完二次退火时的导电性薄膜的薄层电阻的曲线的曲线图。图6是表示在真空环境或氮气环境中进行完二次退火时的导电性薄膜相对于接触层的接触电阻与导电性薄膜的薄层电阻的图。图7是表示变更了二次退火条件时的400nm以上、500nm以下的波长的光的导电性薄膜的透射率(％)的曲线图。图8 Ca)是表示进行完各退火后的导电性薄膜的薄层电阻的变化的曲线图，图8(b)是表示进行完各退火后的导电性薄膜的450nm的波长的光的透射率(％)的变化的曲线图。图9是表示实施例I及实施例3的化合物半导体发光元件的光输出及驱动电压的图。图10是表示现有双异质结型的蓝色LED的一个例子的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷本佳美，园田孝德，池田英明，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：
国别省市：