TWI666790B - 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
本發明是依次包括n型半導體層、具有由包含AlaGa1-aN(0.3≦a≦0.8)的井層及包含AlbGa1-bN(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AlyGa1-yN(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AlxGa1-xN(0≦x≦0.1)的p型接觸層的p型接觸層形成步驟，且電子阻擋層形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行，p型接觸層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300nm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。
[專利文獻1]日本專利特開2010-205767號公報
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。
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AlaGa1-aN(0.3≦a≦0.8)的井層及包含AlbGa1-bN(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AlyGa1-yN(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AlxGa1-xN(0≦x≦0.1)的p型接觸層的p型接觸層形成步驟，且所述電子
阻擋層形成步驟使用以氫氣為主成分的載氣來進行，所述p型接觸層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300nm以下。
(4)一種III族氮化物半導體發光元件，其藉由如所述(1)~(3)中記載的方法來製造。
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。
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
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族氮化物半導體發光元件的製造方法的流程圖。
(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族氮化物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AlaGa1-aN(0.3≦a≦0.8)的井層及包含AlbGa1-bN(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。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AlyGa1-yN(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AlxGa1-xN(0≦x≦0.1)的p型接觸層的p型接觸層形成步驟，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型接觸層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(Aluminumnitride，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5Torr~20Torr。更佳為8Torr
~15Torr。
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AlaGa1-aN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300nm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0.5nm~5nm，障壁層42的厚度為3nm~30nm。
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AlaGa1-aN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300nm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AlyGa1-yN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6nm~60nm。其原因在於：不論電子阻擋層51的厚度比6nm薄還是超過60nm，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(CP2Mg)，
作為Zn源，可使用氯化鋅(ZnCl2)。
當利用p型的AlyGa1-yN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CP2Mg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AlyGa1-yN材料(b<y≦1)形成電子阻擋層51時，作為AlyGa1-yN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10Torr~760Torr。更佳為20Torr~380Torr。
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的形成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AlxGa1-xN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(CP2Mg)，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10Torr~760Torr。更佳為20Torr~600Torr。
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。
(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：430μm，面方位：(0001)，m軸方向傾斜角θ：0.5度，台寬：100nm，階高：0.20nm)(圖2的(A))。繼而，藉由MOCVD法來使中心膜厚為060μm(平均膜厚為0.61μm)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10Torr，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200sccm，III族元素氣體(TMA)
的流量為53sccm。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10Pa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Al0.7Ga0.3N的層厚為1μm的非摻雜Al0.7Ga0.3N層作為非摻雜層。繼而，於非摻雜層上，將包含Al0.62Ga0.38N、且摻雜有Si的層厚為2μm的n型Al0.62Ga0.38N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1.0×1019atoms/cm3。
繼而，於n型半導體層上，形成使包含Al0.45Ga0.55N的層厚為3nm的井層及包含Al0.65Ga0.35N的層厚為7nm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Al0.68Ga0.32N、且摻雜有Mg的層厚為40nm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180nm的p型接觸層。此時，反應室內的成長壓力為300mbar。另外，
作為載氣的氮氣、NH3氣體、TMG、CP2Mg的流量分別為30slm、30slm、150sccm及1000sccm。再者，於層厚180nm之中接觸電極的厚度30nm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50Å，Au的厚度為1500Å。另外，n型電極之中，Ti的厚度為200Å，Al的厚度為1500Å。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：50nm)，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：50nm)，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20mA時的發光輸出功率Po
(mW)及正向電壓Vf，結果為2.9mW、7.8V。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3.1mW、7.7V。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3.0mW、9.1V。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。
<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。
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。
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AlaGa1-aN(0.3≦a≦0.8)的井層及包含AlbGa1-bN(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，形成所述p型半導體層的步驟包括：於所述發光層上形成一層包含AlyGa1-yN(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AlxGa1-xN(0≦x≦0.1)的p型接觸層的p型接觸層形成步驟，且所述電子阻擋層形成步驟使用氫氣作為載氣來進行，所述p型接觸層形成步驟使用氮氣作為載氣來進行，於所述電子阻擋層形成步驟與所述p型接觸層形成步驟之間，將所述載氣自所述氫氣轉換成所述氮氣，所述電子阻擋層在氫氣分壓下降的同時暴露於所述載氣及V族元素氣體中。
- 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300nm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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