TW201633562A - Iii族氮化物半導體發光元件的製造方法及iii族氮化物半導體發光元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件的製造方法及III族氮化物半導體發光元件。本發明是依次包括n型半導體層、具有由包含Ala
Ga1-a
N（0.3≦a≦0.8）的井層及包含Alb
Ga1-b
N（0.4≦b≦0.95）的障壁層形成的量子井結構的發光層、及p型半導體層的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其特徵在於：形成p型半導體層的步驟包括於發光層上形成包含Aly
Ga1-y
N（b＜y≦1）的電子阻擋層的電子阻擋層形成步驟、及於電子阻擋層的正上方形成作為Alx
Ga1-x
N（0≦x≦0.1）的p型接觸層的p型接觸形成步驟，且電子阻擋形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行，p型接觸形成步驟使用以氮氣為主成分的載氣來進行。
Description
本發明是有關於一種III族氮化物半導體發光元件的製造方法及III族氮化物半導體發光元件，尤其是有關於一種兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件的製造方法及III族氮化物半導體發光元件。
先前，包含Al、Ga、In等與N的化合物的III族氮化物半導體用作紫外光發光元件的材料。其中，包含高Al組成的AlGaN的III族氮化物半導體用作紫外發光元件或發光波長為300 nm以下的深紫外光發光元件（深紫外光發光二極體（Deep Ultraviolet-Light Emitting Diode，DUV-LED））。
作為對發光元件所要求的特性，例如可列舉高外部量子效率特性或低電阻特性。於專利文獻1中記載有在量子井結構的發光層與p包層之間形成被稱為電子阻擋層的成為電子的能量障壁的層，藉此提高發光效率。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-205767號公報
[發明所欲解決之課題]
藉由專利文獻1的方法所製作的發光元件雖然具有優異的發光輸出功率，但其壽命存在改善的餘地。因此，本發明的目的在於提出一種兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件的製造方法及III族氮化物半導體發光元件。 [解決課題之手段]
本發明者等人對解決所述課題的方法進行了努力研究。其結果，發現於圖1所示的III族氮化物半導體發光元件100的p型半導體層50中，在電子阻擋層51上不設置p型包層52而於電子阻擋層51的正上方設置p型接觸層，且電子阻擋層51使用以氫氣為主成分的載氣來形成，p型接觸層使用以氮氣為主成分的載氣來形成會極其有效，從而形成了本發明。
即，本發明的主旨構成如下所述。 （1）一種III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其是製造依次包括n型半導體層、具有由包含Ala
Ga1-a
N（0.3≦a≦0.8）的井層及包含Alb
Ga1-b
N（0.4≦b≦0.95）的障壁層形成的量子井結構的發光層、及p型半導體層的III族氮化物半導體發光元件的方法，其特徵在於：形成所述p型半導體層的步驟包括於所述發光層上形成包含Aly
Ga1-y
N（b＜y≦1）的電子阻擋層的電子阻擋層形成步驟、及於所述電子阻擋層的正上方形成作為Alx
Ga1-x
N（0≦x≦0.1）的p型接觸層的p型接觸形成步驟，且所述電子阻擋形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行，所述p型接觸形成步驟使用以氮氣為主成分的載氣來進行。
（2）如所述（1）中記載的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其中所述電子阻擋層的Al組成y為0.5≦y≦1。
（3）如（1）或（2）中記載的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其中自所述發光層放射的光的中心波長為300 nm以下。
（4）一種III族氮化物半導體發光元件，其藉由如所述（1）或（2）中記載的方法來製造。 [發明的效果]
根據本發明，於p型半導體層中，在電子阻擋層的正上方設置Al的組成x為0≦x≦0.1的p型接觸層，且使用以氫氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層，使用以氮氣為主成分的載氣來形成p型接觸層，因此可製造兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件。
（III族氮化物半導體發光元件的製造方法） 以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。再者，原則上對同一個構成要素標註同一個參照編號，並省略說明。另外，於各圖中，為便於說明，自實際的比率誇張表示藍寶石基板及各層的縱橫的比率。
根據本發明的一實施形態的III族半導體發光元件的製造方法是製造依次包括n型半導體層、具有由包含Ala
Ga1-a
N（0.3≦a≦0.8）的井層及包含Alb
Ga1-b
N（0.4≦b≦0.95）的障壁層形成的量子井結構的發光層、及p型半導體層的III族半導體發光元件的方法。此處，關鍵的是形成所述p型半導體層的步驟包括於發光層上形成包含Aly
Ga1-y
N（b＜y≦1）的電子阻擋層的電子阻擋層形成步驟、及於電子阻擋層的正上方形成作為Alx
Ga1-x
N（0≦x≦0.1）的p型接觸層的p型接觸形成步驟，且電子阻擋形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行，p型接觸形成步驟使用以氮氣為主成分的載氣來進行。
本發明者等人為了使高的發光輸出功率與壽命並存，而著眼於圖1所示的先前例的發光元件100中的p型積層體50。構成該p型積層體50的電子阻擋層51、p型包層52及p型接觸層53通常藉由使用以氫氣為主成分的載氣來將三甲基鎵（Trimethylgallium，TMG）等原料氣體供給至反應室中而形成。本發明者等人為了確認p型包層52的功能效果，於電子阻擋層51上未形成p型包層52而直接使用以氫氣為主成分的載氣形成p型接觸層53來製作發光元件，並調查其發光特性，結果元件未發光（實施例的比較例1）。另外，關於未形成p型包層52而利用以氮氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層51的情況（實施例的比較例4）、及利用以氮氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層51及p型接觸層53兩者的情況（實施例的比較例5），元件亦未發光。可認為於該階段中需要p型包層52。
獲得以上的結果後，本發明者等人暫時恢復成具有p型包層52的狀態，並使用以氮氣而非氫氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層51與p包層52（實施例的比較例2）。但是，所獲得的元件未發光。因此，使用以氮氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層51與p包層52及p型接觸層53三者，但於該情況下元件亦未發光（實施例的比較例3）。因此，電子阻擋層51與p包層52使用以氫氣為主成分的載氣來形成，僅p型接觸層53使用以氮氣為主成分的載氣來形成。其結果，所獲得的元件具有與專利文獻1的元件相同程度的發光輸出功率並發光。但是，對其壽命進行評價的結果，判明與專利文獻1的元件相比顯著下降（實施例的比較例6）。
因此，本發明者等人於再次去除p型包層52的狀態下，使用以氮氣為主成分的氣體作為載氣來形成p型接觸層53，結果判明所獲得的元件發光，其發光輸出功率與專利文獻1的元件相匹敵，而且壽命大幅度提昇，從而完成了本發明。
如此，本發明是於發光層40上所設置的p型半導體層50的形成方面具有特徵者，設置於該p型半導體層50的下方的藍寶石基板11、氮化鋁（Aluminum nitride，AlN）層21、非摻雜層22、n型半導體層32及發光層40的具體的構成無任何限定。
圖2表示根據本發明的較佳的實施形態的III族氮化物半導體發光元件的製造方法的流程圖。首先，如圖2的（A）所示，準備藍寶石基板11。藍寶石基板11的主面11A的用以設置傾斜角θ的傾斜方向的晶軸方位可為m軸方向或a軸方向的任一者，如所述般傾斜角θ的有無任意，但例如如日本專利特願2014-224637號中所記載般，可設為C面以0.5度的傾斜角θ傾斜的面。
繼而，如圖2的（B）所示，使AlN層21於藍寶石基板11上磊晶成長。AlN層21例如可藉由有機金屬氣相成長（MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法或分子束磊晶（MBE：Molecular Beam Epitaxy）法、濺鍍法等公知的薄膜成長方法來形成。
作為AlN層21的Al源，可使用三甲基鋁（Trimethylaluminum，TMA）。另外，作為N源，可使用氨（NH3
）氣。藉由使用該些原料氣體並使用氫氣作為載氣，而可形成AlN層21。
再者，作為AlN層21的成長溫度，較佳為1270℃以上、1350℃以下，更佳為1290℃以上、1330℃以下。若為該溫度範圍，則於接下來的熱處理步驟後可提昇AlN層21的結晶性。另外，關於反應室內的成長壓力，例如可設為5 Torr～20 Torr。更佳為8 Torr～15 Torr。
另外，關於根據NH3
氣體等V族元素氣體與TMA氣體等III族元素氣體的成長氣體流量所計算的V族元素對於III族元素的莫耳比（以後，記載為V/III比），例如可設為130以上、190以下。更佳為140以上、180以下。再者，對應於成長溫度及成長壓力存在最合適的V/III比，因此較佳為適宜設定成長氣體流量。
繼而，較佳為以比該AlN層21的成長溫度更高的溫度對以所述方式獲得的藍寶石基板11上的AlN層21實施熱處理。該熱處理步驟可使用公知的熱處理爐來進行。藉由進行該熱處理，可使AlN層21的（10-12）面的X射線搖擺曲線的半寬度變成400秒以下，而實現高結晶性（圖2的（C））。
其後，如圖2的（D）中例示般，可形成依次具有非摻雜層22及n型半導體層32的積層結構。
繼而，如圖2的（E）所示，形成發光層40。該發光層40至少含有Al，例如可由Ala
Ga1-a
N材料（0＜a≦1）形成。此處，Al的組成是以發出所期望的波長的光的方式適當地設定，但當Al組成a為0.35以上時，自發光層40放射的光的中心波長變成300 nm以下，最終所製作的III族氮化物半導體發光元件1成為DUV-LED。
該發光層40可包含重複形成含有Al組成不同的AlGaN的井層41與障壁層42的多重量子井（MQW：Multiple Quantum Well）。井層41的Al組成a例如為0.35～0.8。障壁層42的Al組成b大於井層41的Al組成a，例如為0.4～0.95。另外，井層41及障壁層42的重複次數例如為1次～10次。進而，井層41的厚度為0.5 nm～5 nm，障壁層42的厚度為3 nm～30 nm。
當利用AlGaN材料形成發光層40時，可使用TMA作為Al源，使用三甲基鎵（TMG）作為Ga源，使用NH3
氣體作為N源。藉由使用氫氣作為載氣來將該些原料氣體供給至反應室內，而可形成發光層40。當將發光層40設為MQW結構時，藉由適當地變更Al源的流量與Ga源的流量的比，而可形成具有MQW結構的發光層40。
當利用Ala
Ga1-a
N材料（0.3≦a≦0.8）形成發光層40時，作為AlGaN材料的成長溫度，較佳為1000℃以上、1400℃以下，更佳為1050℃以上、1350℃以下。
另外，關於根據NH3
氣體等V族元素氣體與TMA氣體等III族元素氣體的成長氣體流量所計算的V族元素對於III族元素的莫耳比（以後，記載為V/III比），例如可設為100以上、100000以下。更佳為300以上、30000以下。對應於成長溫度及成長壓力存在最合適的V/III比，因此與AlN層21的情況相同，較佳為適宜設定成長氣體流量。
繼而，如圖2的（F）所示，於發光層40上形成p型半導體層150。如上所述，於本發明中，p型半導體層150不含對應於圖1所示的p型包層52的層，而以具有電子阻擋層51與設置於該電子阻擋層51的正上方的p型接觸層153的方式構成。
電子阻擋層51通常是藉由設置在發光層與p型包層之間，而用以攔截電子，並將電子注入至發光層40（於MQW的情況下為井層41）內，而提高電子的注入效率的層。尤其，於發光層40的Al組成高的情況下，p型半導體層的電洞濃度低，因此難以將電洞注入至發光層40中，一部分的電子朝p型半導體層側流動，但藉由設置電子阻擋層51，可防止此種電子的流動。再者，於本發明中，「電子阻擋層」的Al組成y大於構成發光層40的障壁層42的Al組成b，表示帶隙大的層。相對於此，「包層」的Al組成是指比電子阻擋層的Al組成小0.1以上、且比p型接觸層大0.1以上者。再者，中心波長為300 nm以下中所使用的p型的AlGaN的Al組成越大，電流越難流動，因此先前用作包層的Al組成多為障壁層的Al組成以下。因此，本發明中的電子阻擋層與現有技術中的包層亦可將障壁層的Al組成作為基準來進行區分。
電子阻擋層51例如可由p型的Aly
Ga1-y
N材料（b＜y≦1）形成。雖然亦取決於障壁層42的Al組成，但例如該電子阻擋層51的Al組成較佳為設為0.5以上、1.0以下。藉此，可提高電子對於井層41的注入效率。另外，電子阻擋層51的厚度例如為6 nm～60 nm。其原因在於：不論電子阻擋層51的厚度比6 nm薄還是超過60 nm，均可看到輸出功率的大幅度的減少。再者，較佳為比障壁層的厚度厚。
作為用以使該電子阻擋層51變成p型的摻雜劑，可使用鎂（Mg）或鋅（Zn）。作為Mg源，可使用環戊二烯基鎂（CP2
Mg），作為Zn源，可使用氯化鋅（ZnCl2
）。
當利用p型的Aly
Ga1-y
N材料（b＜y≦1）形成電子阻擋層51時，電子阻擋層51的形成可藉由使用以氫氣為主成分的氣體作為載氣，將作為原料氣體的TMA、TMG及NH3
氣體，以及作為雜質氣體的例如CP2
Mg供給至反應室內來進行。再者，當於電子阻擋層51的形成中最初使用以氮氣為主成分的氣體時，不會發光。此處，所謂「以氫氣為主成分的載氣」，是指氫氣的體積對於載氣整體的體積的比為60%以上的載氣。更佳為85%以上。再者，只要使用作為半導體製造用所市售的具有純度的氣體即可。
當利用Aly
Ga1-y
N材料（b＜y≦1）形成電子阻擋層51時，作為Aly
Ga1-y
N材料的成長溫度，較佳為1000℃以上、1400℃以下，更佳為1050℃以上、1350℃以下。另外，關於反應室內的成長壓力，例如可設為10 Torr～760 Torr。更佳為20 Torr～380 Torr。
另外，關於根據NH3
氣體等V族元素氣體與TMA氣體等III族元素氣體的成長氣體流量所計算的V族元素對於III族元素的莫耳比（以後，記載為V/III比），例如可設為100以上、100000以下。更佳為300以上、30000以下。對應於成長溫度及成長壓力存在最合適的V/III比，因此與AlN層21的情況相同，較佳為適宜設定成長氣體流量。
繼而，於電子阻擋層51上形成p型接觸層153。此時，p型接觸層153是使用以氮氣為主成分的載氣來進行。此處，所謂「以氮氣為主成分的載氣」，是指氮氣的體積對於載氣整體的體積的比為60%以上的載氣。更佳為85%以上。再者，只要使用作為半導體製造用所市售的具有純度的氣體即可。
p型接觸層153藉由p型的Alx
Ga1-x
N材料來形成。p型接觸層153是用以降低形成於其上的p型電極70與電子阻擋層51之間的接觸電阻的層。因此，將該p型接觸層153的Al組成x設為0≦x≦0.1。藉此，可充分地降低與形成於p型接觸層153上的p型電極70的接觸電阻。尤其，較佳為設為x=0。
作為用以使該p型接觸層153變成p型的摻雜劑，與電子阻擋層51的情況相同，可使用鎂（Mg）或鋅（Zn）。同樣地，作為Mg源，可使用環戊二烯基鎂（CP2
Mg），作為Zn源，可使用氯化鋅（ZnCl2
）。
以下，對本實施形態中的氣體的轉換方法的一例進行說明。於形成電子阻擋層51後，暫時將有機金屬氣體（III族元素氣體及摻雜劑源氣體）自反應室內轉換至通氣孔中，然後將於反應室內流動的載氣自氫氣轉換成氮氣，完全地轉換成氮氣後，將有機金屬氣體供給至反應室內，而於電子阻擋層51上形成p型接觸層153。於未朝通氣孔轉換而改變載氣的情況下，氣體的流動驟變，因此存在引起異常的成長之虞。再者，將V族元素氣體設為以V族元素不自電子阻擋層中分離的方式流向反應室內。另外，如所述般暫時將有機金屬氣體自反應室內轉換至通氣孔中，藉此中斷朝電子阻擋層51上的結晶成長，於將電子阻擋層51上的環境自氫氣更換成氮氣而變成氮氣環境的期間內，電子阻擋層51以氫氣分壓下降且暴露於載氣及V族元素氣體中的狀態得到加熱。亦可認為其對於提昇電子阻擋層51與p型接觸層153的界面附近的載子密度帶來較佳的效果。完全地轉換成氮氣後，於將有機金屬氣體供給至反應室內之前空出1秒以上的時間亦為較佳的形態。
作為p型接觸層153的成長溫度，較佳為800℃以上、1400℃以下，更佳為900℃以上、1300℃以下。另外，關於反應室內的成長壓力，例如可設為10 Torr～760 Torr。更佳為20 Torr～600 Torr。
另外，關於根據NH3
氣體等V族元素氣體與TMA氣體等III族元素氣體的成長氣體流量所計算的V族元素對於III族元素的莫耳比（以後，記載為V/III比），例如可設為100以上、100000以下。更佳為300以上、30000以下。對應於成長溫度及成長壓力存在最合適的V/III比，因此與AlN層21的情況相同，較佳為適宜設定成長氣體流量。
最後，如圖2的（G）所示，藉由蝕刻等來去除發光層40及p型半導體層150的一部分，並於所露出的n型半導體層32上形成n型電極60，於p型接觸層153上形成p型電極70。如此，可製作本發明的較佳的實施形態的氮化物半導體發光元件1。
此處，n型電極60例如可設為具有含Ti的膜及形成於該含Ti的膜上的含Al的膜的金屬複合膜，其厚度、形狀及尺寸可對應於發光元件的形狀及尺寸而適宜選擇。另外，關於p型電極70，例如亦可設為具有含Ni的膜及形成於該含Ni的膜上的含Au的膜的金屬複合膜，其厚度、形狀及尺寸可對應於發光元件的形狀及尺寸而適宜選擇。
（III族氮化物半導體發光元件） 另外，本發明的一實施形態的III族氮化物半導體發光元件是藉由以上所說明的III族氮化物半導體發光元件的製造方法所製造者。所獲得的III族氮化物半導體發光元件1兼具高的發光輸出功率與壽命。
如此，可製造兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件。 [實施例]
（發明例） 以下，使用實施例來更詳細地說明本發明，但本發明並不受以下的實施例任何限定。根據圖2所示的流程圖製作III族氮化物半導體發光元件。首先，準備藍寶石基板（直徑為2吋，厚度：430 μm，面方位：（0001），m軸方向傾斜角θ：0.5度，台寬：100 nm，階高：0.20 nm）（圖2的（A））。繼而，藉由MOCVD法來使中心膜厚為0.60 μm（平均膜厚為0.61 μm）的AlN層於所述藍寶石基板上成長，而製成AlN模板基板（圖2的（B））。此時，AlN層的成長溫度為1300℃，反應室內的成長壓力為10 Torr，且以V/III比變成163的方式設定氨氣與TMA氣體的成長氣體流量。V族元素氣體（NH3
）的流量為200 sccm，III族元素氣體（TMA）的流量為53 sccm。再者，關於AlN層的膜厚，使用光干涉式膜厚測定機（耐諾斯佩克（Nanospec）M6100A；耐諾（Nanometrics）公司製造），測定包含晶圓面內的中心的等間隔地分散的共計25個部位的膜厚。
繼而，將所述AlN模板基板導入至熱處理爐中，減壓至10 Pa為止後淨化氮氣至常壓為止，藉此使爐內變成氮氣環境，然後使爐內的溫度昇溫來對AlN模板基板實施熱處理（圖2的（C））。此時，將加熱溫度設為1650℃，將加熱時間設為4小時。
繼而，藉由MOCVD法來形成包含Al0.7
Ga0.3
N的層厚為1 μm的非摻雜Al0.7
Ga0.3
N層作為非摻雜層。繼而，於非摻雜層上，將包含Al0.62
Ga0.38
N、且摻雜有Si的層厚為2 μm的n型Al0.62
Ga0.38
N層作為n型半導體層而形成於所述AlN層上（圖2的（D））。再者，二次離子質譜（Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS）分析的結果，n型半導體層的Si濃度為1.0×1019
atoms/cm3
。
繼而，於n型半導體層上，形成使包含Al0.45
Ga0.55
N的層厚為3 nm的井層及包含Al0.65
Ga0.35
N的層厚為7 nm的障壁層交替地重複積層3.5組而成的發光層（圖2的（E））。3.5組的0.5表示將發光層的最初與最後設為障壁層。
其後，將氫氣作為載氣，於發光層上形成包含Al0.68
Ga0.32
N、且摻雜有Mg的層厚為40 nm的電子阻擋層。繼而，將氮氣作為載氣，形成包含GaN、且摻雜有Mg的層厚為180 nm的p型接觸層。此時，反應室內的成長壓力為300 mbar。另外，作為載氣的氮氣、NH3
氣體、TMG、Cp2
Mg的流量分別為30 slm、30 slm、150 sccm及1000 sccm。再者，於層厚180 nm之中接觸電極的厚度30 nm的區域中，減少TMG氣體的流量來提昇Mg的存在概率、且降低成長速度，藉此製成高Mg濃度的層。最後，於p型接觸層上形成遮罩來進行利用乾式蝕刻的台面蝕刻，而使n型半導體層露出。繼而，於p型接觸層上形成包含Ni/Au的p型電極，於所露出的n型半導體層上形成包含Ti/Al的n型電極。再者，p型電極之中，Ni的厚度為50 Å，Au的厚度為1500 Å。另外，n型電極之中，Ti的厚度為200 Å，Al的厚度為1500 Å。最後於550℃下進行接觸退火（快速熱退火（Rapid Thermal Annealing，RTA）），而形成電極。如此製作發明例的III族氮化物半導體發光元件。
（先前例） 與發明例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，於電子阻擋層上形成p型包層（厚度：50 nm），於該p型包層上形成p型接觸層。另外，p型接觸層的形成是使用氫氣作為載氣來進行。其他條件全部與發明例相同。
（比較例1） 與發明例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，p型接觸層的形成是使用氫氣作為載氣來進行。其他條件全部與發明例相同。
（比較例2） 與先前例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，電子阻擋層的形成是使用氮氣作為載氣來進行。其他條件全部與先前例相同。
（比較例3） 與先前例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，電子阻擋層及p型接觸層的形成均使用氮氣作為載氣來進行。其他條件全部與先前例相同。
（比較例4） 與發明例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，電子阻擋層的形成是使用氮氣作為載氣來進行，p型接觸層的形成是使用氫氣作為載氣來進行。其他條件全部與發明例相同。
（比較例5） 與發明例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，電子阻擋層的形成是使用氮氣作為載氣來進行。其他條件全部與發明例相同。
（比較例6） 與發明例同樣地製作III族氮化物半導體發光元件。但是，於電子阻擋層上形成p型包層（厚度：50 nm），於該p型包層上形成p型接觸層。其他條件全部與發明例相同。
＜發光特性及正向電壓的評價＞ 關於發明例，針對所製作的覆晶型的III族氮化物半導體發光元件，藉由積分球來分別測定電流20 mA時的發光輸出功率Po（mW）及正向電壓Vf
，結果為2.9 mW、7.8 V。同樣地，針對先前例測定發光輸出功率及正向電壓，結果分別為3.1 mW、7.7 V。相對於此，比較例1～比較例5未發光。另外，針對發光的比較例6測定發光輸出功率及正向電壓，結果分別為3.0 mW、9.1 V。如此，可知發明例與先前例相比，可實現相同程度的發光輸出功率及正向電壓。另一方面，比較例6雖然發光輸出功率為與先前例相同程度，但正向電壓大幅度上昇。將所獲得的結果示於表1中。
[表1]
＜發光壽命的評價＞ 為了測定III族氮化物半導體發光元件的壽命特性，測定發明例的通電6小時後的殘存輸出功率（通電6小時後的輸出功率/初始發光輸出功率），結果相對於初始的輸出功率為94%。相對於此，針對先前例及比較例6，亦同樣地進行經過6小時後的殘存輸出功率的測定，結果殘存輸出功率為89%（先前例）、82%（比較例6）。如此，可知於發明例中，相對於先前例及比較例，發光壽命大幅度提昇。將所獲得的結果示於表1中。 如此，可知發明例維持發光輸出功率及正向電壓、且壽命大幅度提昇。 [產業上之可利用性]
根據本發明，於p型半導體層中，在電子阻擋層的正上方設置Al的組成x為0≦x＜0.1的p型接觸層，且使用以氫氣為主成分的載氣來形成電子阻擋層，使用以氮氣為主成分的載氣來形成p型接觸層，而可製造兼具高的發光輸出功率與壽命的III族氮化物半導體發光元件，因此於光電轉換元件的製造業中有用。
1、100‧‧‧III族氮化物半導體元件
11‧‧‧藍寶石基板
11A‧‧‧基板的主面
21‧‧‧AlN層
22‧‧‧非摻雜層
32‧‧‧n型半導體層
40‧‧‧發光層
41‧‧‧井層
42‧‧‧障壁層
50、150‧‧‧p型半導體層
51‧‧‧電子阻擋層
52‧‧‧p型包層
53、153‧‧‧p型接觸層
60‧‧‧n型電極
70‧‧‧p型電極
11‧‧‧藍寶石基板
11A‧‧‧基板的主面
21‧‧‧AlN層
22‧‧‧非摻雜層
32‧‧‧n型半導體層
40‧‧‧發光層
41‧‧‧井層
42‧‧‧障壁層
50、150‧‧‧p型半導體層
51‧‧‧電子阻擋層
52‧‧‧p型包層
53、153‧‧‧p型接觸層
60‧‧‧n型電極
70‧‧‧p型電極
圖1是先前例的III族氮化物半導體發光元件的示意剖面圖。 圖2是根據本發明的較佳的實施形態的III族半導體發光元件的製造方法的流程圖。
1‧‧‧III族氮化物半導體元件
11‧‧‧藍寶石基板
11A‧‧‧基板的主面
21‧‧‧AlN層
22‧‧‧非摻雜層
32‧‧‧n型半導體層
40‧‧‧發光層
41‧‧‧井層
42‧‧‧障壁層
51‧‧‧電子阻擋層
60‧‧‧n型電極
70‧‧‧p型電極
150‧‧‧p型半導體層
153‧‧‧p型接觸層
Claims (4)
- 一種III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其是依次包括n型半導體層、具有由包含Ala Ga1-a N（0.3≦a≦0.8）的井層及包含Alb Ga1-b N（0.4≦b≦0.95）的障壁層形成的量子井結構的發光層、及p型半導體層的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其特徵在於： 形成所述p型半導體層的步驟包括 於所述發光層上形成包含Aly Ga1-y N（b＜y≦1）的電子阻擋層的電子阻擋層形成步驟、及 於所述電子阻擋層的正上方形成作為Alx Ga1-x N（0≦x≦0.1）的p型接觸層的p型接觸形成步驟，且 所述電子阻擋形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行， 所述p型接觸形成步驟使用以氮氣為主成分的載氣來進行。
- 如申請專利範圍第1項所述的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其中所述電子阻擋層的Al組成y為0.5≦y≦1。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的III族氮化物半導體發光元件的製造方法，其中自所述發光層放射的光的中心波長為300 nm以下。
- 一種III族氮化物半導體發光元件，其藉由如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法來製造。
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