專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法、透明導(dǎo)電膜的形成方法及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、發(fā)光裝置的制造方法及電子設(shè)備，特別涉及如何改善透明導(dǎo)電膜與作為其基底的GaN膜之間的接觸電阻及緊密接合性。
背景技術(shù)：
氮化鎵類化合物半導(dǎo)體作為用于發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光器(LD)等短波發(fā)光裝置的半導(dǎo)體材料而被使用，在上述發(fā)光裝置中，通常使用在基板上層疊氮化鎵類化合物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)。在由上述半導(dǎo)體材料構(gòu)成的LED等發(fā)光裝置中，為了降低正向電壓，需要實現(xiàn)半導(dǎo)體材料與電極層之間的良好的歐姆接觸。在現(xiàn)有技術(shù)的LED中，通過在η型氮化物類半導(dǎo)體層上形成包含Ti及Al的電極層，并且在P型氮化物類半導(dǎo)體層上形成包含m及Au的電極層，來實現(xiàn)良好的歐姆接觸。但是，目前，在氮化物類半導(dǎo)體層上形成電極層的情況下，由于氮化物類半導(dǎo)體層與金屬很難形成合金，所以電極層和氮化物類半導(dǎo)體層的緊密接合性降低。因此，在制造工序中容易引起電極層膜剝落的問題。其結(jié)果是，存在很難提高元件的可靠性的技術(shù)問題。因此，在專利文獻1等中，對氮化物類半導(dǎo)體元件的形成方法而言，通過對氮化物類半導(dǎo)體層進行熱處理，來除去氮化物類半導(dǎo)體層表面的水分等，并清洗氮化物類半導(dǎo)體層的表面，由此，提高氮化物類半導(dǎo)體層與電極層之間的緊密接合性。該方法能夠在氮化物類半導(dǎo)體層與電極層之間實現(xiàn)良好的歐姆接觸，另外，能夠抑制制造工序過程中的電極層的膜剝落，其結(jié)果是，能夠提高氮化物類半導(dǎo)體元件的可靠性。另外，專利文獻2中公開了為了在用于氮化鎵類化合物半導(dǎo)體的基板上制作高質(zhì)量的氮化鎵類化合物半導(dǎo)體薄膜，通過清洗來去除附著在基板表面的有機物等雜質(zhì)的技術(shù)方案。在此，作為基板，除了一般的藍寶石之外，也使用Sic、GaN, ZnO, GaAs等。另外，在專利文獻2中公開了在利用這樣的清洗方法而被清潔的基板上形成構(gòu)成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。圖8是表示由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光裝置的截面結(jié)構(gòu)。該發(fā)光裝置200具有在藍寶石基板的表面形成GaN層而構(gòu)成的基板206。該基板 206例如先利用溶劑油(V >《 > 卜t 7寸)清洗，接著，利用丙酮清洗，再利用異丙醇清洗，最后利用純水清洗。另外，上述發(fā)光裝置200具有包含以下結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)第一包覆層207，其形成于該基板206上并由摻雜有Si的GaN構(gòu)成；第二包覆層208，其由無摻雜的Alatl5Giia95N構(gòu)成；發(fā)光層209，其形成于該第二包覆層208上并由單一量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該單一量子阱結(jié)構(gòu)由無摻雜的InQ. 15Ga0.85N構(gòu)成；中間層210，其由形成于該發(fā)光層209上的無摻雜的GaN構(gòu)成；P型包覆層211，其形成于該中間層210上并由摻雜有Mg的Alatl5Giia95N構(gòu)成。而且，該發(fā)光裝置200具有形成于該層疊結(jié)構(gòu)上并具有鎳(Ni)和金(Au)的層疊結(jié)構(gòu)的透光性電極212 ；形成于該透光性電極212上的ρ側(cè)電極214 ；形成于該第一 η型包覆層207的露出部分的η側(cè)電極213。專利文獻1 (日本)特開2003-101068號公報專利文獻2 (日本)特開2007-201495號公報但是，在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光裝置200的元件結(jié)構(gòu)中，雖然為了使從η側(cè)電極213向?qū)盈B結(jié)構(gòu)的發(fā)光層209供給的電流密度在發(fā)光層的面內(nèi)均勻而設(shè)置上述透光性電極212，但是，在上述發(fā)光裝置200中，該透光性電極212與其上的ρ側(cè)電極214之間的緊密接合性和接觸電阻、進而透光性電極212與其下側(cè)的半導(dǎo)體層即ρ型包覆層211之間的緊密接合性和接觸電阻都對元件特性帶來很大的影響，特別是在謀求降低發(fā)光裝置的驅(qū)動電流方面， 特別存在接觸面積大的透光性電極212與其下側(cè)的ρ型包覆層211之間的緊密接合性惡化，透光性電極212容易剝落的問題，還存在由于接觸電阻的增大而損害元件特性，不能得到具有良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問題而做出的，其目的在于，得到一種能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的接觸電阻的發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、該發(fā)光裝置的制造方法及安裝有具有上述良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置的電子設(shè)備。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層中，相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的碳原子的比例為 10% 30%，由此達到上述目的。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層中，相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的氧原子的比例為 10 % 25 %，由此達到上述目的。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層形成為，其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示時，處于 0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)，由此達到上述目的。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層形成為，其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示時，處于 0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)，由此達到上述目的。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述發(fā)光裝置中，所述GaN層是ρ型GaN層。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述發(fā)光裝置中，所述透明導(dǎo)電膜是由氧化銦錫構(gòu)成的ITO膜。
本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜的形成方法是在外延生長于基底半導(dǎo)體層上的GaN層上形成透明導(dǎo)電膜的方法，所述透明導(dǎo)電膜的形成方法包括在該基底半導(dǎo)體層上使該GaN層生長后，對該GaN層進行清洗處理的工序，以滿足以下條件中至少一個條件相對存在于 GaN層表面的全部元素的比例總和，該表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于GaN層表面的全部元素的比例總和，該表面的氧原子的比例為10% 25% ；在該清洗處理后，干燥該GaN層的工序，由此達到上述目的。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述透明導(dǎo)電膜的形成方法中，包含在外延生長所述GaN層后，對該GaN層進行退火處理的工序。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述透明導(dǎo)電膜的形成方法中，干燥所述GaN層的工序是通過對該GaN層吹送大氣中的隊而對其進行干燥的工序。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述透明導(dǎo)電膜的形成方法中，干燥所述GaN層的工序是利用異丙醇對該GaN層進行干燥的工序。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜的形成方法是在外延生長于基底半導(dǎo)體層上的GaN層上形成透明導(dǎo)電膜的方法，所述透明導(dǎo)電膜的形成方法的特征在于，包括在該基底半導(dǎo)體層上生長該GaN層后，對該GaN層進行清洗處理的工序，以滿足以下條件中至少一個條件使 GaN的表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示時處于0. 35nm 0. 45nm 的范圍內(nèi)，或者使表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示時處于0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)；在該清洗處理后，干燥該GaN層的工序，由此達到上述目的。本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法是利用III-V族化合物半導(dǎo)體制造發(fā)光裝置的方法，該發(fā)光裝置的制造方法包括在絕緣性基板上形成III-V族化合物半導(dǎo)體層的工序；在該III-V族化合物半導(dǎo)體層上形成元件結(jié)構(gòu)的工序，該元件結(jié)構(gòu)構(gòu)成該發(fā)光裝置并由多個 III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成；在該元件結(jié)構(gòu)上形成透明電極膜的工序；形成該元件結(jié)構(gòu)的工序包括在基底半導(dǎo)體層上使GaN層外延生長的工序；對該外延生長的GaN層進行清洗處理的工序，并使該外延生長的GaN層滿足以下條件中至少一個條件相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，該表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，該表面的氧原子的比例為10% 25%;該清洗處理后，干燥該 GaN層的工序，由此達到上述目的。本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法是利用III-V族化合物半導(dǎo)體制造發(fā)光裝置的方法，該發(fā)光裝置的制造方法包括在絕緣性基板上形成III-V族化合物半導(dǎo)體層的工序；在該III-V族化合物半導(dǎo)體層上形成元件結(jié)構(gòu)的工序，該元件結(jié)構(gòu)構(gòu)成該發(fā)光裝置并由多個 III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成；在該元件結(jié)構(gòu)上形成透明電極膜的工序；形成該元件結(jié)構(gòu)的工序包括在基底半導(dǎo)體層上使GaN層外延生長的工序；對該外延生長的GaN層進行清洗處理的工序，使該外延生長的GaN層滿足以下條件中至少一個條件其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示時處于0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)，或者其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示時處于0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)；該清洗處理后，干燥該GaN層的工序，由此達到上述目的。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述發(fā)光裝置的制造方法中，包含在外延生長所述GaN層后，對該GaN層進行退火處理的工序。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述發(fā)光裝置的制造方法中，干燥所述GaN層的工序是通過
7對該GaN層吹送大氣中的N2而對其進行干燥的工序。本發(fā)明優(yōu)選的是，在上述發(fā)光裝置的制造方法中，干燥所述GaN層的工序是利用異丙醇對該GaN層進行干燥的工序。本發(fā)明的電子設(shè)備具備光源，該光源包含上述本發(fā)明的發(fā)光裝置，由此達到上述目的。接著，對本發(fā)明的作用進行說明。在本發(fā)明中，發(fā)光裝置具有構(gòu)成包含發(fā)光區(qū)域的層疊結(jié)構(gòu)的GaN層、形成于該 GaN層上的透明導(dǎo)電膜，因為該GaN層形成為相對于存在于其表面的全部元素的比例總和， 其表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和， 其表面的氧原子的比例為10% 25%，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的接觸電阻。另外，在本發(fā)明中，因為在基底半導(dǎo)體層上生長該GaN層后，對該GaN層進行清洗處理，使其滿足以下條件中至少任一個條件相對于存在于其表面的全部元素的比例總和， 其表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和， 其表面的氧原子的比例為10% 25%，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的接觸電阻。而且，在本發(fā)明中，因為在比沸點低的低溫下利用有機清洗對GaN進行清洗處理， 所以能夠防止碳氫化合物粘著在GaN層的清洗面。另外，由于利用酸、堿、有機溶劑清洗GaN表面，因此能夠配置規(guī)定量的碳、氧的量。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠得到能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的接觸電阻的發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、該發(fā)光裝置的制造方法及搭載有具有上述良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置的電子設(shè)備。


圖1是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置的圖，表示該發(fā)光裝置的剖面結(jié)構(gòu)。圖2是說明用于制造本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置的清洗裝置的示意圖，表示該清洗裝置的簡略結(jié)構(gòu)。圖3是說明制造本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置過程中清洗處理的圖，表示生長透明導(dǎo)電膜之前作為清洗對象的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。圖4是說明制造本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置過程中的清洗處理順序的圖， 表示作為形成透明導(dǎo)電膜的基底層的P型GaN層的生長及其后的處理的處理順序。圖5是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置的特性的圖，圖5表示相對于作為透明導(dǎo)電膜的基底層的P型GaN層表面的碳濃度及氧濃度的接觸電阻相對值。圖6是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置特性的圖，表示相對于作為透明導(dǎo)電膜的基底層的P型GaN層的表面狀態(tài)(形態(tài)指標(biāo)RMS [nm]，形態(tài)指標(biāo)Ra[nm])的接觸電阻相對值。圖7是說明將使用第一實施方式的發(fā)光裝置作為光源的照明裝置作為本發(fā)明的第二實施方式的圖，表示利用模制樹脂封裝發(fā)光裝置的燈的結(jié)構(gòu)。圖8是說明專利文獻2公開的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記說明10半導(dǎo)體發(fā)光元件IOa'燈11藍寶石基板(絕緣性基板)12 AlN 膜13無摻雜GaN層14 η 型 GaN 層15多重量子阱層15a GaN 層(勢壘層)15b InGaN 層(阱層)16 ρ 型 GaN 層17透明導(dǎo)電膜(ΙΤ0膜)18a下部電極1 上部電極100清洗裝置IOOa 殼體IOOb 蓋部件101清洗槽10 清洗液供給管102b清洗液排出管102c 排出口103 盒體F1、F2框架部件Rm模制樹脂W1、W2 焊線Wf 晶片
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(第一實施方式)圖1是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置的圖，并表示該發(fā)光裝置的剖面結(jié)構(gòu)。該第一實施方式的發(fā)光裝置(以下，稱為半導(dǎo)體發(fā)光元件)10具有藍寶石基板 (絕緣性基板)11 ；AlN膜12，其作為緩和晶格失配的緩沖層而形成于該藍寶石基板11上； 形成于該AlN膜12上的無摻雜GaN層13。該半導(dǎo)體發(fā)光元件10具有形成于該無摻雜GaN層13上的層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為在η型GaN層14上層疊有ρ型GaN層16，并在η型GaN層14和ρ型GaN層16之間存在作為發(fā)光區(qū)域的多重量子阱層15。 該多重量子阱層15的結(jié)構(gòu)為作為勢壘層的GaN層1 和作為阱層的InGaN層1
交互層疊。 在此，對該ρ型GaN層16而言，利用其生長后的清洗處理對其進行調(diào)整，使其表面的碳濃度在10 % 30 %的范圍內(nèi)，或者使其表面的氧濃度在10 % 25 %的范圍內(nèi)。需要說明的是，從P型GaN層的表面到3 4 μ m左右深度的范圍內(nèi)測定上述氧濃度及碳濃度。在此，碳濃度及氧濃度分別表示在上述ρ型GaN層16中含有的各種元素，具體地說，實質(zhì)上是fe、Mg、0、C的含量(原子個數(shù))的總和為百分之百時的碳元素及氧元素的含有比率。使用XPS法(X射線光電子分光分析法)計算該含有比率。對該XPS法而言，通過在超高真空下向材料表面照射X射線，利用光電效應(yīng)使光電子從表面向真空中釋放，通過觀測該光電子的動能，從而得到關(guān)于元素組成的情況。具體地說，基于光電子的能譜的解析結(jié)果，能夠識別物質(zhì)表面存在的元素或者進行該元素的定量分析。另外，由于同時使用離子蝕刻，也能夠進行深度方向的分析。在按上述方法調(diào)整了上述表面的氧和碳的含有比率的ρ型GaN層16的整個面上形成有具有導(dǎo)電性的透明膜(透明導(dǎo)電膜)17。使用由氧化銦錫構(gòu)成的ITO膜作為該透明導(dǎo)電膜。該透明導(dǎo)電膜17以使其上形成的電極的電流密度均勻地分布在ρ型GaN層16的面內(nèi)的方式形成在該P型GaN層16上。另外，在所述ITO膜17上配置有上部電極18b，在η型GaN層14的除去ITO膜17、 P型GaN層16及多重量子阱層15的露出部分形成有下部電極18a。上述上部電極18b及下部電極18a具有在M層上隔著Pt層形成Au層的層疊結(jié)構(gòu)。但是，上述電極的結(jié)構(gòu)也可以是在Cr層上形成有Au層的層疊結(jié)構(gòu)，或者是在M層上層疊有Au層的層疊結(jié)構(gòu)。接著，對本第一實施方式的發(fā)光裝置的制造方法進行說明。首先，通過濺射處理在藍寶石基板11上形成厚度例如為300埃左右的AlN膜12 作為緩沖層。接著，通過MOCVD處理在該AlN膜12形成厚度為6 7 μ m左右的無摻雜GaN層。 之后，在該無摻雜GaN層13上通過外延生長順次形成有η型GaN層14、作為發(fā)光層的多重量子阱層15及ρ型GaN層。在此，作為勢壘層的GaN層1 和作為阱層的InGaN層1 交互層疊而形成多重量子阱層15。接著，清洗ρ型GaN層16的表面，接下來在該ρ型GaN層16上形成ITO膜17。之后，在該ITO膜17形成上部電極18b，并且在選擇性地除去該ITO膜17、該ρ型 GaN層16及多重量子阱層15而露出的上述η型GaN層上形成下部電極18a。以下，對清洗上述ρ型GaN層的處理進行詳細的說明。首先，簡單地對該清洗裝置進行說明。圖2是大致表示用于該清洗處理的清洗裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。該清洗裝置100具有用于進行清洗處理的清洗槽101 ；收納該清洗槽101的殼體 IOOa ；從該殼體的外部向清洗槽101供給作為清洗液的藥液或純水的清洗液供給管10 ； 排出該殼體IOOa內(nèi)的清洗槽101中使用的清洗液的清洗液排出管102b ；用于收納晶片Wf 并將收納的晶片Wf浸泡在上述清洗槽101內(nèi)的盒體103。另外，在該殼體IOOa的上面安裝有防止清洗液飛散的蓋部件100b，另外，在殼體IOOa的下面設(shè)置有用于將從該清洗槽101溢出的清洗液F排出的排出口 102c。接著，對從形成ρ型GaN層16的工序到清洗該P型GaN層的工序的處理進行說明， 其中，ρ型GaN層16構(gòu)成配置于藍寶石基板上的層疊結(jié)構(gòu)。圖3是說明制造本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置過程中清洗處理的圖，表示生長透明導(dǎo)電膜前作為清洗對象的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。圖4是說明制造本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置過程中清洗處理順序的圖，表示作為透明導(dǎo)電膜的基底層的P型GaN層的生長及其后的處理的處理順序。如上所述，在作為上述層疊結(jié)構(gòu)的基底層的無摻雜GaN層13上依次外延生長η型 GaN層14、多重量子阱層15及ρ型GaN層16 (步驟Si)，之后，對該ρ型GaN層16進行退火處理(步驟S2)。接著，對該ρ型GaN層16進行清洗處理(步驟S3)。使用如圖2所示的清洗裝置 100進行該清洗處理。具體地說，例如，向如圖2所示的清洗裝置的清洗槽101供給作為清洗液的規(guī)定濃度的氫氟酸液體，并從該清洗槽101以稍微溢出的方式排出供給到清洗槽101的氫氟酸液體。在該狀態(tài)下，將清洗槽101內(nèi)的氫氟酸液體的溫度保持在規(guī)定溫度，并且如圖3所示， 形成有半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的藍寶石基板(晶片)11收納在盒體103內(nèi)，通過在該清洗槽101 內(nèi)的氫氟酸液體中浸泡規(guī)定時間而對P型GaN層16的表面進行清洗處理。如上所述，在利用氫氟酸液體清洗P型GaN層16的表面后，對ρ型GaN層16的表面進行用于沖洗氫氟酸液體的水洗處理，進而進行干燥處理。該干燥處理是使用上述有機溶劑的IPA干燥(即，使用異丙醇的干燥)或吹送N2 干燥(大氣干燥)等干燥處理。圖5是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置特性的圖，圖5表示相對于作為透明導(dǎo)電膜基底層的P型GaN層的表面的碳濃度及氧濃度的接觸電阻相對值。在此，粗線表示相對于碳濃度的接觸電阻相對值，細線表示相對于氧濃度的接觸電阻相對值。從圖5可知，當(dāng)著眼于該ρ型GaN層表面的碳濃度時，在該碳濃度為25%附近，構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜17(ΙΤ0膜)的接觸電阻為最小值。需要說明的是，接觸電阻相對值是該最小值為“1”時的倍率。而且，當(dāng)該碳濃度在10% 30%的范圍內(nèi)時，接觸電阻相對值是最小值“1”的四倍左右的值，當(dāng)碳濃度在該范圍內(nèi)，實際的電阻值的大小被抑制到該最小值(基準(zhǔn)值Χ1Ε—2)的十倍以內(nèi)(基準(zhǔn)值Χ1Ε—1)的大小。另外，當(dāng)著眼于該ρ型GaN層表面的氧濃度時，在該氧濃度為20%附近，構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜17(ΙΤ0膜)的接觸電阻為最小值。需要說明的是，接觸電阻相對值是該最小值為“ 1，，時的倍率。而且，當(dāng)該氧濃度在10% 25%的范圍內(nèi)時，接觸電阻相對值是最小值“1”的四倍左右的值，當(dāng)氧濃度在該范圍內(nèi)，實際的電阻值的大小被抑制到該最小值(基準(zhǔn)值Χ1Ε—2)的十倍以內(nèi)(基準(zhǔn)值Χ1Ε—1)的大小。由此，由于ρ型GaN層表面的碳濃度是10% 30%范圍內(nèi)的濃度，因此能夠?qū)⒅塾谔紳舛葧r的實際的電阻值抑制到該最小值(基準(zhǔn)值Χ1Ε_2)的十倍(基準(zhǔn)值X IE—1)以內(nèi)。另外，由于P型GaN層表面的氧濃度是10% 25%范圍內(nèi)的濃度，因此能夠?qū)⒅塾谘鯘舛葧r的實際的電阻值抑制到該最小值(基準(zhǔn)值X IE—2)的十倍(基準(zhǔn)值X IE—1)以內(nèi)。另外，圖6是說明本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)光裝置的特性的圖，表示相對于作為透明導(dǎo)電膜的基底層的P型GaN層的表面狀態(tài)(形態(tài)指標(biāo)RMS[nm]、形態(tài)指標(biāo)Ra[nm])的接觸電阻相對值。在此，RMS(均方根粗糙度)是用平方根表示從平均線到測定曲線的偏差的平方的平均值的值。例如，當(dāng)測定曲線表示從測定點A到測定點B的脊線的起伏時，平均線是表示該脊線的平均高度水平的直線。另外，將粗糙度曲線從中心線折回，由該粗糙度曲線和中心線所包圍的面積除以長度L而得到的值表示為Ra(中心線平均粗糙度)的值。在此，L是作為測定對象的部分的長度，中心線是表示粗糙度曲線的凸起的面積的平均水平的直線。從圖6可知，當(dāng)著眼于該P型GaN層表面的RMS (均方根粗糙度)時，在該RMS為 0. 55nm附近，構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜17(ΙΤ0膜)的接觸電阻為最小值。需要說明的是，接觸電阻相對值是該最小值為“1”時的倍率。而且，當(dāng)該RMS在0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)時，接觸電阻相對值是最小值“ 1，，的四倍左右的值，當(dāng)RMS在該范圍內(nèi)，實際的電阻值的大小被抑制到該最小值(基準(zhǔn)值X 1E_2) 的十倍以內(nèi)(基準(zhǔn)值X IE—1)的大小。另外，當(dāng)著眼于該ρ型GaN層表面的Ra (中心線平均粗糙度)時，在該Ra為0. 40nm 附近，構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜17 (ΙΤ0膜)的接觸電阻為最小值。需要說明的是，接觸電阻相對值是該最小值為“1”時的倍率。而且，當(dāng)Ra在0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)時，接觸電阻相對值是最小值“ 1 ”的四倍左右的值，當(dāng)Ra在該范圍內(nèi)，實際的電阻值的大小被抑制到該最小值(基準(zhǔn)值X1E_2)的十倍以內(nèi)(基準(zhǔn)值X IE—1)的大小。由此，由于ρ型GaN層表面的RMS是0. 45nm 0. 6nm范圍內(nèi)的值，所以能夠?qū)⒅塾赗MS時的實際的電阻值抑制在該最小值(基準(zhǔn)值X IE—2)的十倍(基準(zhǔn)值X IE—1)以內(nèi)。另外，由于P型GaN層表面的Ra是0. 35nm 0. 45nm范圍內(nèi)的值，所以能夠?qū)⒅塾?Ra時的實際的電阻值抑制在該最小值(基準(zhǔn)值X1E_2)的十倍(基準(zhǔn)值X IE—1)以內(nèi)。因此，由于形成于藍寶石基板11上并形成有發(fā)光裝置的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的P型 GaN層16形成為相對于該ρ型GaN層表面所含有的全部元素的含有率，其碳含有比率為 10% 30%，或者，相對于該ρ型GaN層表面所含有的全部元素的含有率，其氧含有比率為 15% 25%，因此，能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜 17(ΙΤ0膜)之間的接觸電阻，從而能夠提供具有良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置 10。另外，由于形成于藍寶石基板11上并形成有發(fā)光裝置的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的P 型GaN層16形成為其表面形態(tài)處于Ra為0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)，或者處于RMS為 0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)，因此，能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)和形成于其上的透明導(dǎo)電膜(ΙΤ0膜)17之間的接觸電阻，從而能夠提供具有良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置10。在上述本實施方式中，具有構(gòu)成包含發(fā)光區(qū)域的層疊結(jié)構(gòu)的ρ型GaN層16、形成于該GaN層上的ITO膜17，因為該GaN層16構(gòu)成為相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的氧原子的比例為10% 25%，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu) (最上層的P型GaN層16)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜(ΙΤ0膜)17之間的接觸電阻。另外，因為在作為基底半導(dǎo)體層的多重量子阱層15上生長該ρ型GaN層16后，對該GaN層進行清洗處理，使其滿足以下條件中至少一個條件相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的氧原子的比例為10% 25%，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的ρ 型GaN層16與形成于其上的ITO膜17之間的接觸電阻。另外，在本實施方式中，因為在比沸點低的低溫下利用有機清洗對ρ型GaN層17 進行清洗處理，所以能夠防止碳氫化合物粘著在P型GaN層的清洗面上。由此，利用酸、堿、有機溶劑清洗ρ型GaN層的表面，從而能夠在ρ型GaN層的表面存留規(guī)定量的碳和氧。而且，在本實施方式中，具有構(gòu)成包含發(fā)光區(qū)域的層疊結(jié)構(gòu)的ρ型GaN層16、形成于該GaN層上的ITO膜17，因為該ρ型GaN層構(gòu)成為其表面的RMS (均方根粗糙度)是 0. 45nm 0. 6nm范圍內(nèi)的值，或者其表面的Ra (中心線平均粗糙度)是0. 35nm 0. 45nm 范圍內(nèi)的值，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(最上層的P型GaN層16)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜(ΙΤ0膜)17之間的接觸電阻。另外，因為在作為基底半導(dǎo)體層的多重量子阱層15上生長該ρ型GaN層16后，對該GaN層進行清洗處理，使其滿足以下條件中至少任意一個條件其表面的RMS (均方根粗糙度)是0. 45nm 0. 6nm范圍內(nèi)的值，或者其表面的Ra (中心線平均粗糙度)是0. 35nm 0. 45nm范圍內(nèi)的值，所以能夠減小構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的ρ型GaN層16與形成于其上的ITO膜 17之間的接觸電阻。需要說明的是，在上述第一實施方式中，雖然用ρ型GaN層表示作為形成ITO膜的基底的半導(dǎo)體層，但是也可以用η型GaN層表示。另外，在上述第一實施方式中，雖然沒有特別說明，但是，以下，對使用上述第一實施方式的發(fā)光裝置作為光源的照明裝置等的電子設(shè)備進行簡單說明。(第二實施方式)圖7是說明將使用第一實施方式的發(fā)光裝置作為光源的照明裝置作為本發(fā)明的第二實施方式的圖，表示利用模制樹脂封裝發(fā)光裝置的燈的結(jié)構(gòu)。該燈IOa具有兼作一對電極的框架部件Fl及F2，在一個框架部件Fl上固定有上述第一實施方式的發(fā)光裝置10，該發(fā)光裝置10的上部電極18b通過焊線Wl與該框架部件 Fl連接，另外，發(fā)光裝置10的下部電極18a通過焊線W2與另一個框架部件F2連接。利用樹脂Rm覆蓋上述框架部件及整個發(fā)光裝置10，從而形成模制封裝。由此，雖然使用本發(fā)明優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進行舉例說明，但是，本發(fā)明不限定于上述實施方式。本發(fā)明可以理解為僅利用權(quán)利要求對本發(fā)明的范圍進行說明。也可以理解為，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，基于本發(fā)明的記載及技術(shù)常識，能夠從本發(fā)明的具體的優(yōu)選的實施方式的記載中得到等同的技術(shù)范圍。本說明書所引用的專利文獻可以理解為，其內(nèi)容本身具體而言與本說明書所記載的該部分內(nèi)容同樣地，其內(nèi)容作為供本說明書參考而援引。本發(fā)明在發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、發(fā)光裝置的制造方法及電子設(shè)備的領(lǐng)域中，能夠得到改善構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的緊密接合性并且能夠減小兩者間的接觸電阻的發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、該發(fā)光裝置的制造方法及搭載有具有良好特性并能夠被低電流驅(qū)動的發(fā)光裝置的電子設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置的特征在干，具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層中，相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的碳原子的比例為 10% 30%。
2.一種發(fā)光裝置，其具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置的特征在干，具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層中，相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，其表面的氧原子的比例為 10% 25%。
3.一種發(fā)光裝置，其具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置的特征在干，具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層形成為，其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示吋，處于 0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)。
4.一種發(fā)光裝置，其具有形成于基板上并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，該發(fā)光裝置的特征在干，具有構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的GaN層；形成于該GaN層上的透明導(dǎo)電膜；該GaN層形成為，其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示吋，處于 0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)光裝置，其特征在干，所述GaN層是ρ型GaN広。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)光裝置，其特征在干，所述透明導(dǎo)電膜是由氧化銅錫構(gòu)成的ITO膜。
7.—種透明導(dǎo)電膜的形成方法，其是在外延生長于基底半導(dǎo)體層上的GaN層上形成透明導(dǎo)電膜的方法，所述透明導(dǎo)電膜的形成方法的特征在干，包括在該基底半導(dǎo)體層上使該GaN層生長后，對該GaN層進行清洗處理的エ序，以滿足以下條件中至少ー個條件相對存在于GaN層表面的全部元素的比例總和，該表面的碳原子的比例為10% 30%，或者相對于存在于GaN層表面的全部元素的比例總和，該表面的氧原子的比例為10% 25% ；在該清洗處理后，干燥該GaN層的エ序。
8.如權(quán)利要求7所述的透明導(dǎo)電膜的形成方法，其特征在干，包含在外延生長所述 GaN層后，對該GaN層進行退火處理的エ序。
9.如權(quán)利要求8所述的透明導(dǎo)電膜的形成方法，其特征在干，干燥所述GaN層的エ序是通過對該GaN層吹送大氣中的隊而對其進行干燥的エ序。
10.如權(quán)利要求8所述的透明導(dǎo)電膜的形成方法，其特征在干，干燥所述GaN層的エ序是利用異丙醇對該GaN層進行干燥的エ序。
11.ー種透明導(dǎo)電膜的形成方法，其是在外延生長于基底半導(dǎo)體層上的GaN層上形成透明導(dǎo)電膜的方法，所述透明導(dǎo)電膜的形成方法的特征在干，包括在該基底半導(dǎo)體層上生長該GaN層后，對該GaN層進行清洗處理的エ序，以滿足以下條件中至少ー個條件使GaN的表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示時處于0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)，或者使表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示時處于0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)；在該清洗處理后，干燥該GaN層的エ序。
12.一種發(fā)光裝置的制造方法，是利用III-V族化合物半導(dǎo)體制造發(fā)光裝置的方法，該發(fā)光裝置的制造方法的特征在干，包括在絕緣性基板上形成III-V族化合物半導(dǎo)體層的エ序；在該III-V族化合物半導(dǎo)體層上形成元件結(jié)構(gòu)的エ序，該元件結(jié)構(gòu)構(gòu)成該發(fā)光裝置并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成；在該元件結(jié)構(gòu)上形成透明電極膜的エ序； 形成該元件結(jié)構(gòu)的エ序包括 在基底半導(dǎo)體層上使GaN層外延生長的エ序；對該外延生長的GaN層進行清洗處理的エ序，使該外延生長的GaN層滿足以下條件中至少ー個條件相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，該表面的碳原子的比例為 10% 30%，或者相對于存在于其表面的全部元素的比例總和，該表面的氧原子的比例為 10% 25% ；該清洗處理后，干燥該GaN層的エ序。
13.一種發(fā)光裝置的制造方法，其是利用III-V族化合物半導(dǎo)體制造發(fā)光裝置的方法， 該發(fā)光裝置的制造方法的特征在干，包括在絕緣性基板上形成III-V族化合物半導(dǎo)體層的エ序；在該III-V族化合物半導(dǎo)體層上形成元件結(jié)構(gòu)的エ序，該元件結(jié)構(gòu)構(gòu)成該發(fā)光裝置并由多個III-V族化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成；在該元件結(jié)構(gòu)上形成透明電極膜的エ序； 形成該元件結(jié)構(gòu)的エ序包括 在基底半導(dǎo)體層上使GaN層外延生長的エ序；對該外延生長的GaN層進行清洗處理的エ序，使該外延生長的GaN層滿足以下條件中至少ー個條件其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的中心線平均粗糙度Ra表示時處于 0. 35nm 0. 45nm的范圍內(nèi)，或者其表面粗糙度以作為形態(tài)指標(biāo)的均方根粗糙度RMS表示時處于0. 45nm 0. 6nm的范圍內(nèi)；該清洗處理后，干燥該GaN層的エ序。
14.如權(quán)利要求12或13所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在干，包含 在使所述GaN層外延生長后，對該GaN層進行退火處理的エ序。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在干，干燥所述GaN層的ェ序是通過對該GaN層吹送大氣中的隊而對其進行干燥的ェ序。
16.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在干，干燥所述GaN層的エ序是利用異丙醇對該GaN層進行干燥的エ序。
17.一種電子設(shè)備，其具備光源，該電子設(shè)備的特征在干， 該光源包含權(quán)利要求1至4中任一項的發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置、透明導(dǎo)電膜的形成方法、發(fā)光裝置的制造方法及電子設(shè)備。該發(fā)光裝置能夠改善構(gòu)成發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)與形成于其上的透明導(dǎo)電膜之間的緊密接合性，并能夠減小這兩者之間的接觸電阻。在發(fā)光裝置中，對形成在藍寶石基板(11)上并形成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的p型GaN層(16)而言，相對于該p型GaN層表面所含有的全部元素的含有率，其碳含有比率為10％～30％，另外，相對于該p型GaN層表面所含有的全部元素的含有率，其氧含有比率為10％～25％，在該p型GaN層(16)上形成有ITO膜(17)。
文檔編號H01L33/36GK102544293SQ201110446218
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者和泉康治 申請人:夏普株式會社