CN102694084B - 氮化物半导体发光元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造高性能氮化物半导体发光元件的方法，其方法具有：在基板上形成n型氮化物半导体层的工序、在n型氮化物半导体层上形成发光层的工序、在发光层上形成p型氮化物半导体层的工序、在包含氧的环境中把p型氮化物半导体层以第一温度进行热处理的工序、在真空环境中把以第一温度热处理过的p型氮化物半导体层以比第一温度低的第二温度进行热处理的工序。

Description

氮化物半导体发光元件的制造方法

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 OrganicChemical 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。

本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法具有：在基板上形成n型氮化物半导体层的工序、在n型氮化物半导体层上形成发光层的工序、在发光层上形成p型氮化物半导体层的工序、在包含氧的环境中把p型氮化物半导体层以第一温度进行热处理的工序、在真空环境中把以第一温度热处理过的p型氮化物半导体层以比第一温度低的第二温度进行热处理的工序。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选第一温度是400℃以上700℃以下，第二温度是200℃以上。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选包含氧的环境的压力是1气压以上，真空环境是10Pa以下。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选包含氧的环境中的氧含有量是1％体积以上30％体积以下。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选p型氮化物半导体层是向以AlxInyGazN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)式表示的氮化物半导体掺杂p型杂质的。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选向p型氮化物半导体层掺杂Mg。

在上述氮化物半导体发光元件的制造方法中，优选在以第二温度进行热处理的工序后还包括有在p型氮化物半导体层上形成导电性薄膜的工序。

根据本发明，能够提供具有高性能的氮化物半导体发光元件的制造方法。

附图说明

图1是模式表示由本实施例氮化物半导体发光元件的制造方法制作的氮化物半导体发光元件一例的立体图；

图2是沿图1的线II-II的模式剖视图；

图3(a)-图3(f)是图解图1所示氮化物半导体发光元件制造方法一例的各工序的模式剖视图；

图4为了讨论各种退火处理效果用而制作的层合体的模式剖视图；

图5是表示各种退火处理与p型氮化物半导体层的空穴浓度关系的图；

图6是模式表示在实施例中制作的氮化物半导体发光元件结构的一例的剖视图；

图7是模式表示现有氮化物半导体发光元件结构的一例的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明氮化物半导体发光元件的实施例。以下的实施例是一例，在本发明的范围内能够以各种实施例来实施。在本发明的附图中，相同的参照符号表示相同的部分或相当的部分。

<氮化物半导体发光元件>

图1是模式表示由本实施例氮化物半导体发光元件的制造方法制作的氮化物半导体发光元件一例的立体图，图2是沿图1的线II-II的模式剖视图。

参照图1和图2，氮化物半导体发光元件10具有在基板11上把下部包层12、发光层13、上部包层14按照该顺序层合的层合体。在上部包层14上形成有导电性薄膜15，在该导电性薄膜15上设置第一电极16。且在下部包层12上设置第二电极17。

在氮化物半导体发光元件10中形成有下部包层12、发光层13和上部包层14的双异质结。发光层13根据需要来选择包含不掺杂、n型、p型和n型与p型这两者杂质的各种半导体层，这些半导体层的任意界面成为pn结面。

(基板)

作为基板11，优选使用至少表面具有以Alx1Iny1Gaz1N(0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤z1≤1，x1+y1+z1＝1)、GaP、GaAs、NdGaO₃、LiGaO₂、Al₂O₃(蓝宝石)、MgAl₂O₄、Si、SiC、SiGe或ZrB₂式表示的基板。

(n型氮化物半导体层)

作为n型氮化物半导体层的下部包层12具有比发光层13的带隙大的带隙，利用基于该带隙差的电位阻挡层而具有把电子和空穴阻止在发光层13内的功能。且下部包层12也能够包含基板11与发光层13之间的缓冲层和用于与第二电极17良好欧姆接触的接触层。即，下部包层12也可以是单层或多层的任一种。

在下部包层12是单层的情况下，作为材料而优选使用向以Alx₂Iny₂Gaz₂N(0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤z2≤1，x2+y2+z2＝1)式表示的氮化物半导体掺杂Si等n型杂质的材料。在下部包层12是多层的情况下，包括有向以Alx₂Iny₂Gaz₂N(0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤z2≤1，x2+y2+z2＝1)式表示的氮化物半导体掺杂Si等n型杂质而成为n型氮化物半导体层的，且也可以包括不掺杂的氮化物半导体层。

作为这种由多层构成的下部包层12的层合结构，例如能够设定成适当选择缓冲层、不掺杂层、n型掺杂层、n型接触层等来层合的结构。更具体说就是也可以是InGaN/GaN、InGaN/AlGaN、AlGaN/GaN、InGaN/InGaN的层合结构，也可以是多层反复层合的周期性层合结构。这些层合结构也可以形成超晶格结构。

(发光层)

发光层13能够被设定成是MQW结构、SQW(Sigle Quantum Well)结构等的层合结构。发光层13特别优选把阻挡层和阱层交替层合的MQW结构。阻挡层和阱层各自的厚度，由于阱层发光的波长不同而最佳的层厚度也不同，阱层的厚度优选是2nm以上20nm以下。

作为阻挡层和阱层各自的材料，能够使用以Alx₃Iny₃Gaz₃N(0≤x3≤1、0≤y3≤1、0≤z3≤1，x3+y3+z3＝1)和Alx₄Iny₄Gaz₄N(0≤x4≤1、0≤y4≤1、0≤z4≤1，x4+y4+z4＝1)式表示的氮化物半导体。阻挡层和阱层的至少一个也可以被掺杂有p型杂质或n型杂质。在发光层13包含有多个阱层的情况下，至少有一个阱层发挥发光作用便可。

(p型氮化物半导体层)

作为p型氮化物半导体层的上部包层14，与下部包层12同样地具有比发光层13的带隙大的带隙，利用基于该带隙差的电位阻挡层而具有把电子和空穴阻止在发光层13内的功能。且上部包层14也能够包含防止蒸发层、载体区层或作为电流扩散层功能的层。即上部包层14也可以是单层或多层的任一种。

在上部包层14是单层的情况下，作为材料而优选使用向以AlxInyGazN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)式表示的氮化物半导体掺杂Mg等p型杂质的材料。在上部包层14是多层的情况下，包括有向以AlxInyGazN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)式表示的氮化物半导体掺杂Mg等p型杂质而成为p型氮化物半导体层的材料，且也可以包括不掺杂的氮化物半导体层。

作为这种由多层构成的上部包层14的层合结构，例如也可以是InGaN/GaN、InGaN/AlGaN、AlGaN/GaN、InGaN/InGaN的层合结构，也可以是多层反复层合的周期性层合结构。这些层合结构也可以形成超晶格结构。

上部包层14的厚度优选是500nm以下。由于上部包层14的厚度是500nm以下，所以在形成上部包层14时能够抑制发光层13以高的温度长时间被暴露在热中，能够抑制发光层13由热恶化而引起的非发光区域增大。本实施例中，上部包层14能够具有3×10¹⁷个/cm³以上的空穴浓度。

(接触层)

在此，本实施例优选在上部包层14与导电性薄膜15之间设置接触层。通过设置接触层而能够减少上部包层14与导电性薄膜15的接触电阻。作为这种接触层而优选使用向以Alx₅Iny₅Gaz₅N(0≤x5≤1、0≤y5≤1、0≤z5≤1，x5+y5+z5＝1)式表示的氮化物半导体以比上部包层14高浓度地掺杂p型杂质的氮化物半导体层。在不形成接触层而使上部包层14与导电性薄膜15直接接触的情况下，优选在上部包层14中，导电性薄膜15侧的表面近旁的p型杂质浓度是高浓度。

(导电性薄膜)

导电性薄膜15使来自发光层13的光透射，且通过对于所接触的半导体层形成接触而使电流向其整个表面扩散，具有把位于其下方的发光层13的发光面积扩大的功能。因此，作为导电性薄膜15的材料而优选使用比接触层或上部包层14低电阻的材料，由此，能够使从第一电极16注入的电流向导电性薄膜15的面方向扩散。作为构成这种导电性薄膜15的材料，例如能够优选使用ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)。特别是按照透光性和接触电阻的观点，则特别优选使用ITO。

导电性薄膜15的厚度优选是100nm以上400nm以下。通过使导电性薄膜15的厚度是100nm以上，则能够把薄膜电阻保持低，通过是400nm以下，则能够维持导电性薄膜15的高光透射性。

(第一电极和第二电极)

第一电极16和第二电极17是与外部电路电连接的引线接合的台座。第一电极16和第二电极17能够被形成公知的形态，例如能够使用Ni、Al、Au等材料。第一电极16和第二电极17并不限定于是单层结构，也可以是多层结构。在第一电极16和第二电极17是多层结构的情况下，作为其最上层而优选形成厚度500nm以上的Au层。由此，在把氮化物半导体发光元件10向组件安装时，能够确保与外部电路的引线接合稳定性。

从发光层13发出的光的一部分向上部包层14侧的方向发出。因此，第一电极16成为配置在从发光层13向上部包层14侧取出光的方向的电极。另一方面，图1和图2所示的第二电极17例示了基板11由绝缘性材料构成时的配置。即在作为基板11而使用绝缘性材料的情况下，把第二电极17设置在下部包层12的一部分露出的区域上，在作为基板11而使用导电性材料的情况下，能够把第二电极17形成在基板11的底面上。

<氮化物半导体发光元件的制造方法>

本实施例的氮化物半导体发光元件制造方法在制造氮化物半导体发光元件时，把形成的p型氮化物半导体层在包含氧的环境中以第一温度进行热处理(第一退火处理)，然后在真空环境中以比第一温度低的第二温度进行热处理(第二退火处理)。

图3表示图解图1所示氮化物半导体发光元件制造方法一例的各工序的模式剖视图。以下，参照图3来说明本实施例氮化物半导体发光元件10的制造方法。

(n型氮化物半导体层的形成)

首先，把基板11设置在MOCVD装置内，如图3(a)所示，利用MOCVD法在基板11上使作为n型氮化物半导体层的下部包层12生长。

例如在MOCVD装置内把基板11加热到1000℃以上，与氮、氢等载体气体一起把III族源原料气体、包含Si等的n型杂质的掺杂气体和氮源原料气体向MOCVD装置内导入，使下部包层12在基板11上生长。

这时，作为III族源原料气体例如能够使用TMG((CH₃)₃Ga：三甲基镓)气体、TEG((C₂H₆)₃Ga：三乙基镓)气体、TMA((CH₃)₃Al：三甲基铝)气体、TEA((C₂H₅)₃Al：三乙基铝)气体、TMI((CH₃)₃In：三甲基铟)气体、TEI((C₂H₅)₃In：三乙基铟)气体。作为掺杂气体例如能够使用SiH₄(硅烷)气体。作为氮源原料气体例如能够使用氨气。

(发光层的形成)

接着，在同MOCVD装置内利用MOCVD法而如图3(b)所示那样使发光层13在下部包层12上生长。

例如把MOCVD装置内的基板11加热到1000℃以上，把Ga源原料气体和氮源原料气体向MOCVD装置内导入，使由GaN构成的阻挡层在下部包层12上生长，接着，把In原料气体、Ga原料气体和氮源原料气体向MOCVD装置内导入，使由InpGa1-pN(0＜p＜1构成的阱层在阻挡层上生长。通过把它反复进行而能够使具有周期性层合结构的MQW结构发光层13生长。所使用的III族源原料气体和氮源原料气体与上述相同。

(p型氮化物半导体层的形成)

接着，在同MOCVD装置内利用MOCVD法而如图3(c)所示那样使作为p型氮化物半导体层的上部包层14在发光层13上生长。

例如在MOCVD装置内把基板11加热到1000℃以上，与氮、氢等载体气体一起把III族源原料气体、包含Mg等的p型杂质的掺杂气体和氮源原料气体向MOCVD装置内导入，使上部包层14在发光层13上生长。

这时，作为掺杂气体例如能够利用Cp₂Mg(环戊二烯醇镁)气体或(EtCp)₂Mg(双乙基环戊二烯醇镁)气体。由于(EtCp)₂Mg气体在常温常压条件下是液体，所以在该条件下与固体的Cp₂Mg气体相比，在向MOCVD装置内的导入量变化时而响应性良好，容易把其蒸汽压保持一定。所使用的III族源原料气体和氮源原料气体与上述相同。

也可以在同MOCVD装置内利用MOCVD法而在上部包层14上形成接触层。由于优选接触层比上部包层14以高浓度来掺杂p型杂质，所以优选在接触层的生长中，比上部包层14的生长情况而更加增加掺杂气体的导入量。

(第一退火处理)

接着，把通过以上处理形成的按照基板11、下部包层12、发光层13和上部包层14的顺序层合的层合体在包含氧的环境中，通过以第一温度进行热处理来进行第一退火处理。例如把上述层合体收容在退火炉内，向该退火炉内导入包含氧的气体而使退火炉内成为包含氧的环境，把退火炉内以第一温度加热。在上部包层14上要形成接触层的情况下，优选在形成接触层后进行第一退火处理。

(第二退火处理)

接着，把第一退火处理后的层合体在真空环境中以比第一温度低的第二温度进行热处理来进行第二退火处理。例如使收容第一退火处理后层合体的退火炉内减压以成为真空环境，把退火炉内以比第一温度低的第二温度加热。真空环境是指环境压力10Pa以下的情况。

第一退火处理前的上部包层14有氢(H)进入，所掺杂的Mg的一部分与该氢(H)形成Mg-H复合体而被惰性化。因此，上部包层14的空穴浓度比根据掺杂的Mg浓度估计的浓度低。如上所述，对于这种上部包层14而通过第一退火处理和第二退火处理则能够提高上部包层14的空穴浓度。其理由认为如下。

在第一退火处理中，把上部包层14在包含氧(O)的环境下加热，利用热能来把Mg-H复合体中的Mg和氢(H)的接合结(接合手)切断。且通过氧(O)与上部包层14表面的氢(H)反应而使氢(H)从上部包层14的表面脱离，把被惰性化的Mg激活。在第二退火处理中，通过把退火炉内设定成真空环境并以比第一温度低的第二温度对上部包层14加热，能够有效地进行氢(H)从上部包层14的脱离。

通过在包含氧(O)的环境下进行第一退火处理，即使把第一加热温度设定成比现有退火处理的温度低的温度，也能够发挥氧(O)的催化剂的作用，能够有效地进行氢(H)从上部包层14表面的脱离，接着，通过在真空环境下进行第二退火处理，即使把第二加热温度设定成比第一加热温度低的温度，也能够有效地进行氢(H)从上部包层14的脱离。因此，由于通过以比现有低的温度进行热处理就能够进行氢(H)的脱离，所以能够抑制由高温加热而产生的脱氮(N)。

由于能够有效地进行氢(H)从上部包层14的脱离，且能够抑制从上部包层14脱氮，所以能够把Mg活性化，且能够抑制由脱氮而引起产生的施主型缺陷生成，结果是能够增加上部包层14的空穴浓度。

在此，为了验证上述效果而进行了下面的讨论。首先如图4所示，在蓝宝石基板21上利用MOCVD法而使不掺杂的GaN层22和被掺杂Mg的p型GaN层23按照该顺序生长，制作4个层合体20。Mg的掺杂浓度是4×10¹⁹个/cm³。在把各个制作的各层合体20进行了以下的(1)～(4)各处理后，通过霍尔测定法来测定处理后各层合体20的p型GaN层23的空穴浓度(个/cm³)。

(1)不退火处理。

(2)在N₂环境、常压环境下以800℃进行5分钟的退火处理。

(3)在N₂环境、常压环境下以800℃进行5分钟的退火处理后，在包含氧O₂的环境(O₂是2％体积、N₂是98％体积)、常压环境下以600℃进行10分钟的退火处理，接着在真空环境下以420℃进行5分钟的退火处理。

(4)在包含氧的环境(O₂是2％体积、N₂是98％体积)、常压环境下以600℃进行10分钟的退火处理后，在真空环境下以420℃进行5分钟的退火处理。

(在上述的讨论中，所说的常压环境是指1气压以上，所说的真空环境下是指10Pa以下。)

把进行了上述(1)～(4)各处理的各层合体20的p型GaN层23中空穴的浓度表示在图5。参照图5，上述(3)和上述(4)的情况比上述(1)和现有退火处理方法即上述(2)的情况而空穴浓度高。根据该结果能够确认：把p型氮化物半导体层在包含氧的环境中以比现有退火处理的温度低的第一温度进行热处理后，在真空环境下以比第一温度低的第二温度进行热处理，能够提高p型氮化物半导体层的空穴浓度。

在上述第一退火处理中，作为包含氧的气体而能够使用O₂、O₃、CO、CO₂、NO、NO₂等。第一加热温度优选400℃以上700℃以下。由此，由于能够以比现有退火处理所需要的加热温度(例如800℃以上)低的温度就使氢(H)脱离，所以能够有效地抑制脱氮，且能够抑制对发光层13的损害影响。优选第一加热温度是600℃以下。

在第一退火处理时，与包含氧的气体一起优选向退火炉内导入氮气(N₂)。由此，能够进一步抑制从上部包层14脱氮(N)。特别优选把处理室内的氧含有量设定在2％体积以上30％体积以下，由此，能够有效抑制从上部包层14脱氮(N)，能够有效地进行氧(O)与氢(H)的反应。

第一退火处理时处理室内的压力优选是1气压以上。由此，能够抑制脱氮(N)，有效地进行氧(O)与氢(H)的反应。第一退火处理优选以0.1分钟以上60分钟以下的时间进行。第二退火处理优选以0.1分钟以上60分钟以下的时间进行。

(导电性薄膜的形成)

返回到图3，如图3(d)所示，在上部包层14上形成导电性薄膜15。例如通过使用电子线蒸镀法、真空蒸镀法、喷溅法或离子镀法等而能够在上部包层14上堆积由ITO、IZO构成的导电性薄膜15。在形成有接触层的情况下，在接触层上形成导电性薄膜15。对于导电性薄膜15优选进行退火处理。由此，能够降低导电性薄膜15的电阻。

(第一电极和第二电极的形成)

接着，如图3(e)所示，在导电性薄膜15上形成使导电性薄膜15的一部分露出的规定形状的掩模18。作为掩模18例如能够使用通过光刻法形成的抗蚀剂膜。

如图3(f)所示，通过从掩模18的上方进行蚀刻而使没被掩模18覆盖的部分被蚀刻，并使下部包层12的一部分露出。然后把掩模18除去，分别在上部包层14的表面和下部包层12的表面形成作为第一电极16的p侧电极和作为第二电极17的n侧电极，由此而能够制造图1和图2所示的氮化物半导体发光元件。

由于以上的理由，根据本实施例的氮化物半导体发光元件制造方法，能够提高上部包层14的空穴浓度，而且能够制造具有高性能的氮化物半导体发光元件10。

[实施例]

以下，举实施例来更详细地说明本发明，但本发明并不限定于此。

(实施例1)

本实施例制作图6所示的氮化物半导体发光元件。以下说明图6氮化物半导体发光元件的具体制造方法。

首先，作为基板而准备在表面被施加了凹凸加工的蓝宝石基板上形成有A1N缓冲层、不掺杂GaN层、n型GaN层的模板基板31。对n型GaN掺杂的Si的浓度是6×10¹⁸个/cm³。

把该模板基板31设置在MOCVD装置内，以1000℃加热模板基板31，在该状态下，利用MOCVD法而使作为n型氮化物半导体层的厚度1.5μm的Si掺杂的GaN层32在模板基板31上气相生长。在MOCVD法中，作为n型杂质的掺杂气体而使用SiH₄，向Si掺杂GaN层32掺杂的Si的浓度是6×10¹⁸个/cm³。

接着，把MOCVD装置内的温度降低到850℃，利用MOCVD法而使设置有壁垒层的发光层33在分别交替层合有6层阻挡层和6层阱层的周期性层合结构上气相生长。

接着，把MOCVD装置内的温度上升到1100℃，利用MOCVD法而使把Mg掺杂AlGaN层34和Mg掺杂GaN层35按照该顺序层合的p型氮化物半导体层在发光层33上气相生长。向Mg掺杂AlGaN层34和Mg掺杂GaN层35掺杂的Mg的浓度分别是2×10¹⁹个/cm³和5×10¹⁹个/cm³。

接着，把MOCVD装置内的温度升温，利用MOCVD法而使作为接触层的厚度20nm的Mg掺杂GaN层36在Mg掺杂GaN层35上气相生长。向Mg掺杂GaN层36掺杂的Mg的浓度是5×10¹⁹个/cm³。

接着，把在模板基板31上按照Si掺杂GaN层32、发光层33、Mg掺杂AlGaN层34、Mg掺杂GaN层35和Mg掺杂GaN层36的顺序层合的层合体设置在退火炉。且向该退火炉内导入由2％体积的O₂气体和98％体积的N₂气体构成的混合气体，把退火炉内的温度升温到600℃，在该状态下加热10分钟以进行第一退火处理。这时退火炉内的压力是1气压。

接着，把退火炉内的温度降温到420℃，且把处理室内减压，设定成10Pa压力的真空环境，在该状态下加热5分钟以进行第二退火处理。

接着，把热处理后的层合体从退火炉取出，把层合体和由ITO构成的靶子设置在喷溅装置内。加热层合体的模板基板31，在使层合体的温度上升到180℃后，向喷溅装置内导入氩气，投入1.28kWh的喷溅电力，在Mg掺杂GaN层36上形成厚度320nm的由ITO构成的导电性薄膜37。

接着，把形成有导电性薄膜37的层合体从喷溅装置取出并设置在退火炉内，以谋求提高各层的晶体性、贴紧性和接触性为目的来进行该层合体的热处理。热处理是通过把退火炉内设定成真空环境，在以600℃加热的状态下把上述层合体保持10分钟来进行。

接着，把热处理后的层合体从退火炉取出，在导电性薄膜37的表面上设置规定形状的掩模并设置在蚀刻装置内。在蚀刻装置中，从掩模的上方把处于从掩模露出的部分的导电性薄膜37、Mg掺杂GaN层36、Mg掺杂GaN层35、Mg掺杂AlGaN层34、发光层33、Si掺杂GaN层32各自的一部分进行蚀刻，使Si掺杂GaN层32的表面露出。

接着，把蚀刻后的层合体从蚀刻装置取出，在导电性薄膜37的表面和露出的Si掺杂GaN层32的表面分别形成了具有规定形状开口部的抗蚀剂掩模。把形成有抗蚀剂掩模的模板基板设置在电子线蒸镀装置内，在形成有抗蚀剂掩模的导电性薄膜37和Si掺杂GaN层32各自的表面上把Ni膜、Pt膜和Au膜按照该顺序堆积，然后，通过剥离把抗蚀剂掩模除去。由此，在导电性薄膜37和Si掺杂GaN层32各自的表面上形成有把Ni膜、Pt膜和Au膜按照该顺序层合的p侧电极38和n侧电极39。Ni膜、Pt膜和Au膜各自的厚度是100nm、50nm、500nm。

接着，把形成有p侧电极38和n侧电极39的层合体从电子线蒸镀装置取出，设置在灯式退火装置内。以500℃进行热处理，制作图6所示的氮化物半导体发光元件。

(比较例1)

除了代替第一退火处理和第二退火处理而进行以下的退火处理以外，通过与实施例1同样的方法来制作氮化物半导体发光元件。

在退火处理中，把层合体设置在退火炉，向该退火炉内导入由N₂气体构成的处理气体，把退火炉内的温度升温到800℃，在该状态下加热5分钟以进行退火处理。这时退火炉内的压力是1气压。

与比较例1的氮化物半导体发光元件进行比较，则实施例1氮化物半导体发光元件的驱动电压低，且发光效率高。

这次公开的实施方式和实施例是以所有的点来例示，但应该认为并不被限制。本发明的范围并不是上述的说明，而是由权利要求的范围来表示，意思是包含有与权利要求范围均等的意味和范围内的所有的变更。

本发明能够利用在LED、LD、高温器件、功率器件等电子器件。

符号说明

10氮化物半导体发光元件    11基板    12下部包层

13、33发光层    14上部包层    15、37导电性薄膜

16第一电极    17第二电极    18掩模    21蓝宝石基板

22GaN层    23p型GaN层    31模板基板    32Si掺杂GaN层

34Mg掺杂AlGaN层    35Mg掺杂GaN层35

36Mg掺杂GaN层    38p侧电极    39n侧电极

Claims (4)

1.一种氮化物半导体发光元件的制造方法，其中，具有：在基板上形成n型氮化物半导体层的工序、

在所述n型氮化物半导体层上形成发光层的工序、

在所述发光层上形成p型氮化物半导体层的工序、

在包含氧的环境中把所述p型氮化物半导体层以第一温度进行热处理的工序、

在真空环境中把以所述第一温度热处理过的所述p型氮化物半导体层以比第一温度低的第二温度进行热处理的工序，

所述第一温度是400℃以上700℃以下，所述第二温度是200℃以上，

所述包含氧的环境的压力是1气压以上，所述真空环境是10Pa以下，

所述包含氧的环境中的氧含有量是1％体积以上30％体积以下。

2.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中，所述p型氮化物半导体层是向以AlxInyGazN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)式表示的氮化物半导体掺杂p型杂质而形成的。

3.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中，向所述p型氮化物半导体层掺杂Mg。

4.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其中，在以所述第二温度进行热处理的工序后，还包括有在所述p型氮化物半导体层上形成导电性薄膜的工序。