JP2002208753A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
発光素子を提供する。 【解決手段】リッジ部の少なくとも上面の全域を露出さ
せる開口部9aを有する絶縁膜9と、リッジ部の側面に
は接触せずに、リッジ部の露出された上面に接触するよ
うに形成されたp型電極10とを備える。
Description
およびその製造方法に関し、特に、リッジ部を有する半
導体発光素子およびその製造方法に関する。
体発光素子として、リッジ部を有する半導体発光素子が
知られている。図19は、従来の半導体発光素子の構造
を示した断面図である。
光素子の構造について説明する。この従来の半導体発光
素子では、サファイア基板101上に、AlGaNバッ
ファ層102、n型GaNコンタクト層103、n型A
lGaNからなるn型クラッド層104、n型GaNガ
イド層124、活性層105、および、p型GaNガイ
ド層106が順次形成されている。p型GaNガイド層
106上には、p型AlGaNからなるp型クラッド層
107が形成されている。p型クラッド層107は、凸
状の上面を有し、p型クラッド層107の凸状部分上に
は、p型GaNコンタクト層108が形成されている。
このp型クラッド層107の凸状部分およびp型GaN
コンタクト層108によって、リッジ部(うね状の突出
部)が構成されている。p型クラッド層107上および
p型GaNコンタクト層108の上面の一部上には、S
iO2膜からなる絶縁膜109が形成されている。この
絶縁膜109には、p型GaNコンタクト層108の上
面の一部を露出させるストライプ状の開口部109aが
設けられている。そして、その開口部109aを介して
p型GaNコンタクト層108の上面の一部に接触する
ように、p型電極115が形成されている。SiO2膜
からなる絶縁膜109およびp型電極115上には、絶
縁膜109およびp型電極115を覆うように、パッド
電極116aが形成されている。
クト層103までの一部領域が除去されており、そのn
型GaNコンタクト層103の露出した表面に、n型電
極112が形成されている。さらに、このn型電極11
2上にもパッド電極116bが形成されている。
光素子の電流経路としては、パッド電極116aから、
p型電極115、リッジ部を構成するp型GaNコンタ
クト層108およびp型クラッド層107を経て、p型
GaNガイド層106、活性層105、n型GaNガイ
ド層124、n型クラッド層104、n型GaNコンタ
クト層103、n型電極112、パッド電極116bへ
と電流が流れる。これにより、リッジ部下方に位置する
活性層105の領域において、レーザ光を発生させるこ
とができる。
半導体発光素子の製造プロセスを説明するための断面図
である。次に、図19〜図25を参照して、従来の半導
体発光素子の製造プロセスについて説明する。
板101上に、AlGaNバッファ層102、n型Ga
Nコンタクト層103、n型AlGaNからなるn型ク
ラッド層104、n型GaNガイド層124、活性層1
05、p型GaNガイド層106、p型AlGaNから
なるp型クラッド層107およびp型GaNコンタクト
層108を連続的に成長させる。その後、p型GaNコ
ンタクト層108上の所定領域にストライプ状のレジス
ト110を形成する。
0をマスクとして、p型GaNコンタクト層108およ
びp型クラッド層107をドライエッチングすることに
より、ストライプ状のリッジ部を形成する。
ト110を除去した後、図22に示すように、p型Ga
Nコンタクト層108およびp型クラッド層107を覆
うように、SiO2からなる絶縁膜109を堆積する。
そして、絶縁膜109上の所定領域に、レジスト113
を形成する。
ェットエッチングすることにより、絶縁膜109に、図
23に示されるようなストライプ状の開口部109aを
形成する。レジスト113を除去した後、絶縁膜109
上のp型電極115が形成される領域以外の領域に、レ
ジスト114を形成する。このレジスト114を形成し
た状態で、開口部109aによって露出されたp型Ga
Nコンタクト層108の表面を洗浄する。
5をレジスト113上、絶縁膜109上、および、開口
部109a内に露出したp型GaNコンタクト層108
上に堆積する。
より、図25に示されるような、パターニングされたp
型電極115を形成する。このようなリフトオフ法を用
いて、開口部109aを介してp型GaNコンタクト層
108に電気的に接続するp型電極115が形成され
る。
09からn型GaNコンタクト層103までの領域の一
部をエッチングにより除去した後、露出されたn型Ga
Nコンタクト層103の表面上に、n型電極112を形
成する。そして、p型電極115上およびn型電極11
2上に、パッド電極116aおよび116bを形成す
る。
導体発光素子が完成される。
に示した従来の半導体発光素子の構造では、絶縁膜10
9の開口部109aは、リッジ部(p型GaNコンタク
ト層108)の上面上の一部分のみを露出するように形
成されている。このため、p型GaNコンタクト層10
8とp型電極115とは、p型GaNコンタクト層10
8上面の一部上でのみ接触している。その結果、従来で
は、p型GaNコンタクト層108とp型電極115と
のコンタクト面積が小さくなるので、コンタクト抵抗が
大きくなるという問題点があった。
子の構造では、発熱源である活性層105からの放熱
は、p型GaNガイド層106、p型クラッド層10
7、p型GaNコンタクト層108、p型電極115お
よびパッド電極116aを介して行われる。この場合、
従来では、上記のように、p型GaNコンタクト層10
8とp型電極115とのコンタクト面積が小さいため、
発熱源である活性層105からの放熱を十分に行うこと
は困難であった。
スでは、上記のように、絶縁膜109に開口部109a
を形成した後、リフトオフ法を用いてp型電極115を
形成していた。この場合、絶縁膜109に開口部109
aを形成した後、絶縁膜109上にレジスト114を形
成した状態で、開口部109a内に露出したp型GaN
コンタクト層108の表面を洗浄する必要がある。この
状態で硫酸およびフッ酸などの洗浄力の強い薬品を用い
て、p型GaNコンタクト層108の表面を洗浄する
と、SiO2からなる絶縁膜109またはレジスト11
4が損傷するという不都合が生じる。このため、従来で
は、p型GaNコンタクト層108の表面は、洗浄力の
弱い薬品を用いて洗浄する必要があった。したがって、
従来では、p型GaNコンタクト層108の表面の酸化
膜や汚染物を十分に洗浄することは困難であった。その
結果、p型GaNコンタクト層108の表面の酸化や汚
染に起因して、p型電極115とp型GaNコンタクト
層108とのコンタクト特性が悪化するので、良好なオ
ーミックコンタクトを得るのが困難であるという問題点
があった。
ためになされたものであり、この発明の一つの目的は、
コンタクト抵抗を低減することが可能な半導体発光素子
およびその製造方法を提供することである。
体発光素子およびその製造方法において、活性層からの
放熱性を向上させることである。
の半導体発光素子およびその製造方法において、良好な
オーミックコンタクトを得ることである。
る半導体発光素子は、活性層と活性層上に形成されたリ
ッジ部とを有する半導体層と、半導体層を覆うように形
成されるとともに、リッジ部の少なくとも上面の全域を
露出させる開口部を有する絶縁膜と、リッジ部の側面に
は接触せずに、リッジ部の露出された上面に接触するよ
うに形成された電極層とを備えている。この一の局面に
よる半導体発光素子では、このように、絶縁膜の開口部
によりその全域が露出されたリッジ部の上面に接触する
ように、電極層を設けることによって、リッジ部の上面
の一部上に接触するように電極層を設ける場合に比べ
て、リッジ部と電極層とのコンタクト面積を大きくする
ことができる。その結果、コンタクト抵抗を低減するこ
とができる。
て、好ましくは、電極層は、耐エッチング性を有するオ
ーミック電極材料を含む。このように構成すれば、リッ
ジ部を形成する際に電極層をエッチングマスクとして用
いることができるので、電極層をエッチングマスクとし
てリッジ部をエッチングにより形成すれば、リッジ部の
上面のほぼ全面に接触する電極層を容易に形成すること
ができる。これにより、リッジ部の上面の一部上に電極
層を形成する場合に比べて、リッジ部と電極層とのコン
タクト面積を大きくすることができる。その結果、コン
タクト抵抗を容易に低減することができる。
面に形成されるパッド電極をさらに備えるようにしても
よい。このように、電極層の上面のみならず側面にもパ
ッド電極を形成するようにすれば、電極層とパッド電極
との接触面積が増加する。この電極層とパッド電極との
接触面積の増加と、上記したリッジ部と電極層とのコン
タクト面積の増加とによって、発熱源である活性層から
の放熱性を向上させることができる。
の製造方法は、活性層を含む半導体層上に、電極となる
層を含むエッチングマスク層を形成する工程と、そのエ
ッチングマスク層をマスクとして、半導体層をエッチン
グすることによって、半導体層にリッジ部を形成する工
程とを備えている。
方法では、上記のように、電極となる層を含むエッチン
グマスク層をマスクとして、半導体層をエッチングして
リッジ部を形成することによって、リッジ部の上面のほ
ぼ全面に接触する電極となる層が形成されるので、リッ
ジ部の上面の一部上に接触する電極層を形成する場合に
比べて、リッジ部と電極層とのコンタクト面積を大きく
することができる。その結果、コンタクト抵抗を低減す
ることが可能な半導体発光素子を容易に形成することが
できる。また、十分な洗浄が可能な半導体層上に、電極
となる層を含むエッチングマスク層を形成した後は、リ
ッジ部の上面が露出することがないので、後の工程にお
いて、リッジ部の表面が酸化されたり、汚染されたりす
るのを有効に防止することができる。これにより、リッ
ジ部の表面の酸化や汚染に起因して電極となる層とリッ
ジ部とのコンタクト特性が悪化するのを防止することが
できる。その結果、電極となる層とリッジ部との良好な
オーミックコンタクトを得ることができる。また、電極
となる層を含むエッチングマスク層をマスクとして、半
導体層をエッチングしてリッジ部を形成することによっ
て、電極となる層をリッジ部の上面上に自己整合的に形
成することができる。
方法において、好ましくは、電極となる層を含むエッチ
ングマスク層は、耐エッチング性を有するオーミック電
極材料を含む。このように構成すれば、リッジ部を形成
する際に用いたエッチングマスク層をそのまま電極層と
して用いることができるので、リッジ部の上面のほぼ全
面に接触する電極層を簡単な製造プロセスで形成するこ
とができる。
方法において、好ましくは、電極となる層を含むエッチ
ングマスク層は、オーミック電極材料からなる下層と、
耐エッチング材料からなる上層とを含む。このように構
成することによって、エッチングマスク層をマスクとし
てエッチングした後に、上層を除去すれば、下層のオー
ミック電極材料のみからなる電極層を容易に形成するこ
とができる。また、この製造方法では、下層に耐エッチ
ング性を持たせる必要がないので、下層を構成するオー
ミック電極材料を選択する際に電極特性のみを考慮して
選択することができる。これにより、電極特性に優れた
電極層を形成することができる。
材料からなる下層は、Ni、Ti、Pt、PdおよびA
uからなるグループより選択される少なくとも1つの材
料からなる層を含み、耐エッチング材料からなる上層
は、Ni、Ti、絶縁膜およびレジストからなるグルー
プより選択される少なくとも1つの材料からなる層を含
む。このように構成すれば、容易に、低抵抗で、かつ、
熱伝導性に優れた下層からなる電極層を得ることができ
る。なお、この場合、リッジ部を形成する工程の後、耐
エッチング材料からなる上層を除去する工程をさらに備
えていてもよい。このように構成すれば、オーミック電
極材料の下層のみからなる電極層を容易に形成すること
ができる。
方法において、好ましくは、半導体層および電極となる
層を覆うように絶縁膜を形成した後、絶縁膜上に表面が
平坦化されたレジストを形成する工程と、レジストおよ
び絶縁膜をエッチングすることによって、絶縁膜に、電
極層を露出させる開口部を形成する工程とをさらに備え
る。このように構成すれば、電極に自己整合的に絶縁膜
の開口部を形成することができる。
づいて説明する。
施形態による半導体発光素子の構造を示した断面図であ
る。
る半導体発光素子の構造について説明する。この第1実
施形態では、サファイア基板1上に、AlGaNバッフ
ァ層2、n型GaNコンタクト層3、n型AlGaNか
らなるn型クラッド層4、n型GaNガイド層14、活
性層5、および、p型GaNガイド層6が順次形成され
ている。p型GaNガイド層6上には、凸状の上面を有
するp型AlGaNからなるp型クラッド層7が形成さ
れている。p型クラッド層7の凸状部分上には、p型G
aNコンタクト層8が形成されている。このp型クラッ
ド層7の凸状部分およびp型GaNコンタクト層8によ
って、リッジ部が構成されている。
成するp型クラッド層7およびp型GaNコンタクト層
8の側面と、リッジ部以外のp型クラッド層7の上面と
を覆うように、約200nmの厚みを有するSiO2か
らなる絶縁膜9が形成されている。この絶縁膜9は、p
型GaNコンタクト層8の上面の全域を露出させる開口
部9aを有するように形成されている。
タクト層8上には、p型GaNコンタクト層8の上面の
ほぼ全面に接触するように、約500nmの厚みを有す
るp型電極10が形成されている。このp型電極10
は、リッジ部の側面には接触せずに、リッジ部のp型G
aNコンタクト層8の上面のみに接触するように形成さ
れている。また、p型電極10は、オーミック電極材料
であるニッケル(Ni)からなるとともに、リッジ部と
のオーミックコンタクトをとるために設けられている。
なお、p型電極10は、本発明の「電極層」の一例であ
る。
9の上面および側面とを覆うように、パッド電極11a
が形成されている。このパッド電極11aは、約100
nmの厚みを有するチタン(Ti)、約100nmの厚
みを有する白金(Pt)および約300nmの厚みを有
する金(Au)が積層された構造を有する。従って、パ
ッド電極11aは、約500nmの厚みを有する。この
パッド電極11aは、外部からp型電極10に電気を供
給するために設けられている。
層3までの一部領域が除去されており、そのn型GaN
コンタクト層3の露出した表面上に、n型電極12が形
成されている。さらに、このn型電極12上にもパッド
電極11bが形成されている。このパッド電極11b
は、外部からn型電極12に電気を供給するために設け
られている。
半導体発光素子の電流経路としては、パッド電極11a
から、p型電極10、リッジ部を構成するp型GaNコ
ンタクト層8およびp型クラッド層7を経て、p型Ga
Nガイド層6、活性層5、n型GaNガイド層14、n
型クラッド層4、n型GaNコンタクト層3、n型電極
12、パッド電極11bへと電流が流れる。これによ
り、リッジ部の下方に位置する活性層5の領域におい
て、レーザ光を発生させることができる。
素子において、発熱源である活性層5からの放熱は、p
型GaNガイド層6、p型クラッド層7、p型GaNコ
ンタクト層8、p型電極10およびパッド電極11aを
介して行われる。
aNコンタクト層8の上面のほぼ全面に接触するよう
に、p型電極10を形成することによって、従来のp型
GaNコンタクト層108(図19参照)の上面の一部
上のみに接触するp型電極115を形成する場合に比べ
て、p型GaNコンタクト層8とp型電極10とのコン
タクト面積を大きくすることができる。その結果、コン
タクト抵抗を低減することができる。
p型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面に接触する
ようにp型電極10を形成するとともに、p型電極10
の上面および側面の絶縁膜9を除去することにより、パ
ッド電極11aをp型電極10の上面および側面を覆う
ように形成する。これによって、p型GaNコンタクト
層8とp型電極10とのコンタクト面積を大きくするこ
とができるとともに、p型電極10とパッド電極11a
との接触面積を大きくすることができる。それによっ
て、リッジ部からp型電極10への放熱、および、p型
電極10からパッド電極11aへの放熱を良好に行うこ
とができる。その結果、発熱源である活性層5からの放
熱性を向上させることができる。
による半導体発光素子の製造プロセスを説明するための
断面図である。次に、図1〜図6を参照して、第1実施
形態の半導体発光素子の製造プロセスについて説明す
る。
1上に、MOCVD法(有機金属気相成長法)などの結
晶成長法を用いて、AlGaNバッファ層2、n型Ga
Nコンタクト層3、n型AlGaNからなるn型クラッ
ド層4、n型GaNガイド層14、活性層5、p型Ga
Nからなるp型GaNガイド層6、p型AlGaNから
なるp型クラッド層7、および、p型GaNコンタクト
層8を順次連続的に形成する。
を、硫酸と過酸化水素水との混合液で洗浄した後、さら
に、希釈フッ酸溶液で洗浄する。そして、その洗浄した
p型GaNコンタクト層8上に、オーミック電極材料で
あるとともに、耐エッチング性を有するNi層(図示せ
ず)を約500nmの厚みで堆積させる。そのNi層上
にレジストパターン(図示せず)を形成し、これをマス
クとしてリン酸系のエッチング液を用いてウェットエッ
チングすることにより、図2に示されるような、幅約2
μmのストライプ状のNiからなるp型電極10を形成
する。この後、レジストを除去する。
マスクとして、p型GaNコンタクト層8およびp型ク
ラッド層7を200nm〜600nmの厚み分だけドラ
イエッチングする。これにより、p型クラッド層7の凸
状部分とp型GaNコンタクト層8とからなるリッジ部
が形成される。
法などを用いて、p型クラッド層7、p型GaNコンタ
クト層8およびp型電極10を覆うように、SiO2か
らなる絶縁膜9を約200nmの厚みで形成する。そし
て、絶縁膜9上に、絶縁膜9の全体を埋め込むように、
平坦化レジスト13を塗布する。
ッチングガスを用いるRIE(Reactive Io
n Etching)法によって、平坦化レジスト13
および絶縁膜9を、絶縁膜9の上面がp型電極10の底
面高さに到達するまで除去する。このようにして、絶縁
膜9に、p型電極10の上面および側面を露出させる開
口部9aが自己整合的に形成される。この後、平坦化レ
ジスト13を除去することによって、図6に示されるよ
うな構造となる。
らn型GaNコンタクト層3に至るまでの一部の領域を
エッチングにより除去することによって、n型GaNコ
ンタクト層3の表面の一部を露出させる。そのn型Ga
Nコンタクト層3の露出した表面上に、n型電極12を
形成する。そして、絶縁膜9上およびp型電極10上
と、n型電極12上とに、EB(Electron B
eam)法を用いて、パッド電極11aおよび11bを
形成する。このパッド電極11aおよび11bは、約1
00nmの厚みを有するTi、約100nmの厚みを有
するPtおよび約300nmの厚みを有するAuからな
る積層構造を有するように形成する。
態による半導体発光素子が完成される。
ように、p型電極材料であるとともに、耐エッチング性
を有するNiをマスクとして、p型クラッド層7および
p型GaNコンタクト層8をエッチングしてリッジ部を
形成することによって、p型GaNコンタクト層8の上
面のほぼ全面に接触するように、p型電極10を形成す
ることができる。それによって、従来のp型GaNコン
タクト層108(図19参照)の上面の一部上のみに接
触するp型電極115を形成する場合に比べて、p型G
aNコンタクト層8とp型電極10とのコンタクト面積
を大きくすることができる。その結果、コンタクト抵抗
を低減することが可能な半導体発光素子を容易に形成す
ることができる。
上記のように、p型電極材料であるとともに、耐エッチ
ング性を有するNiを、p型クラッド層7およびp型G
aNコンタクト層8をエッチングするためのエッチング
マスクとして用いた後に、そのままp型電極10として
用いることができるので、p型GaNコンタクト層8の
上面のほぼ全面に接触するp型電極10を簡単な製造プ
ロセスで形成することができる。
上記のように、硫酸と過酸化水素との混合液および希釈
フッ酸溶液を用いて十分に洗浄したp型GaNコンタク
ト層8の上面上に、p型電極10の材料であるNiから
なるエッチングマスクを形成した後は、p型GaNコン
タクト層8の上面が露出することがない。それによっ
て、後の工程において、絶縁膜9に開口部9aを形成す
る場合にも、洗浄したp型GaNコンタクト層8の表面
が酸化されたり、汚染されたりすることがない。これに
より、p型GaNコンタクト層8の表面の酸化や汚染に
起因してp型GaNコンタクト層8とp型電極10との
コンタクト特性が悪化するのを有効に防止することがで
きる。その結果、p型GaNコンタクト層8とp型電極
10との良好なオーミックコンタクトを得ることが可能
な半導体発光素子を容易に形成することができる。
p型電極材料であるNiをマスクとして、p型クラッド
層7およびp型GaNコンタクト層8をドライエッチン
グしてリッジ部を形成することによって、p型電極10
をリッジ部の上面上に自己整合的に形成することができ
る。
上記のように、p型電極10を約500nmの大きい厚
みで形成することによって、p型電極10の上面の高さ
が高くなる。これにより、p型電極10を覆う平坦化レ
ジスト13を形成した場合に、リッジ部以外の領域上に
形成された平坦化レジスト13の厚みを厚く形成するこ
とができる。それにより、リッジ部以外の領域上に位置
する平坦化レジスト13の厚みが薄い場合のように、エ
ッチングによってリッジ部以外の領域上に位置する平坦
化レジスト13が除去されて、リッジ部以外の領域上に
位置する絶縁膜9が除去されるという不都合を防止する
ことができる。つまり、第1実施形態の製造プロセスで
は、p型電極10の厚みを大きくすることによって、平
坦化レジスト13を用いる絶縁膜開口プロセスを容易に
行うことができる。
施形態による半導体発光素子を示した断面図である。
体発光素子の構造について説明する。この第2実施形態
では、図1に示した第1実施形態の半導体発光素子と同
様に、リッジ部を構成するp型クラッド層7およびp型
GaNコンタクト層8の側面と、リッジ部以外のp型ク
ラッド層7の上面とを覆うように、約200nmの厚み
を有するSiO2からなる絶縁膜9が形成されている。
この絶縁膜9は、p型GaNコンタクト層8の上面の全
域を露出させる開口部9aを有するように形成されてい
る。
1実施形態の約500nmの厚みを有するNiからなる
p型電極10の代わりに、約20nmの厚みを有するP
dおよび約50nmの厚みを有するAuの積層膜からな
るp型電極20を用いる。このp型電極20は、第1実
施形態と同様、リッジ部の側面には接触せずに、リッジ
部のp型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面に接触
するように形成されている。また、オーミック電極材料
であるPdは、p型GaNコンタクト層8に対して低い
コンタクト抵抗率を示し、Auは、第1実施形態のNi
に比べて低抵抗率であるとともに、高い熱伝導率を有す
る。なお、p型電極20は、本発明の「電極層」の一例
である。この第2実施形態のその他の構造は、図1に示
した第1実施形態の構造とほぼ同様である。
なり、p型電極20を、Niに比べて低コンタクト抵抗
のオーミック電極材料であるPd、および、低抵抗率で
高い熱伝導率を有するAuを用いて形成することによっ
て、第1実施形態に比べてさらにコンタクト抵抗を低減
することができるとともに、活性層5からの放熱性を向
上させることができる。
態と同様、p型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面
に接触するようにp型電極20を形成するとともに、パ
ッド電極11aをp型電極20の上面および側面を覆う
ように形成することによって、p型GaNコンタクト層
8とp型電極20とのコンタクト面積を大きくすること
ができるとともに、p型電極20とパッド電極11aと
の接触面積を大きくすることができる。それによって、
第1実施形態と同様、リッジ部からp型電極20への放
熱、および、p型電極20からパッド電極11aへの放
熱を良好に行うことができる。その結果、発熱源である
活性層5からの放熱性を向上させることができる。
態と同様、p型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面
に接触するように、p型電極20を形成することによっ
て、従来のp型GaNコンタクト層108(図19参
照)の上面の一部上のみに接触するp型電極115を形
成する場合に比べて、p型GaNコンタクト層8とp型
電極20とのコンタクト面積を大きくすることができ
る。その結果、コンタクト抵抗を低減することができ
る。
態の半導体発光素子の製造プロセスを説明するための断
面図である。以下、図7〜図12を参照して、第2実施
形態の半導体発光素子の製造プロセスについて説明す
る。
1上に、MOCVD法(有機金属気相成長法)などの結
晶成長法を用いて、AlGaNバッファ層2、n型Ga
Nコンタクト層3、n型AlGaNからなるn型クラッ
ド層4、n型GaNガイド層14、活性層5、p型Ga
Nからなるp型GaNガイド層6、p型AlGaNから
なるp型クラッド層7、および、p型GaNコンタクト
層8を順次連続的に形成する。
を、硫酸と過酸化水素水との混合液で洗浄した後、さら
に、希釈フッ酸溶液で洗浄する。そして、その洗浄した
p型GaNコンタクト層8上の全面に、PdおよびAu
の積層膜(図示せず)を形成する。このPdおよびAu
の積層膜は、Pdを約20nmの厚みで堆積した後、A
uを約50nmの厚みで堆積することによって形成す
る。このPdおよびAuの積層膜の所定領域上に、レジ
スト21を形成し、このレジスト21をマスクとして、
CF4系のエッチングガスを用いるRIE法によって、
PdおよびAuの積層膜をエッチングする。それによっ
て、幅約2μmのストライプ状のPdおよびAuの積層
膜からなるp型電極20を形成する。
よびp型電極20からなるエッチングマスク層をマスク
として、p型GaNコンタクト層8およびp型クラッド
層7を200nm〜600nmの厚み分だけドライエッ
チングする。これにより、p型クラッド層7の凸状部分
とp型GaNコンタクト層8とからなるリッジ部が形成
される。
用いて、p型クラッド層7、p型GaNコンタクト層
8、p型電極20およびレジスト21を覆うように、S
iO2からなる絶縁膜9を約200nmの厚みで形成す
る。そして、絶縁膜9上に、絶縁膜9の全体を埋め込む
ように平坦化レジスト13を塗布する。
エッチングガスを用いるRIE法によって、平坦化レジ
スト13および絶縁膜9を、絶縁膜9の上面がp型電極
20の底面高さに到達するまで除去する。このようにし
て、絶縁膜9に、p型電極20の側面を露出させる開口
部9aが自己整合的に形成される。この後、平坦化レジ
スト13およびレジスト21を除去する。これにより、
図12に示すように、p型電極20の上面が露出され
る。
らn型GaNコンタクト層3に至るまでの一部の領域を
エッチングにより除去することによって、n型GaNコ
ンタクト層3の表面の一部を露出させる。そのn型Ga
Nコンタクト層3の露出した表面上に、n型電極12を
形成する。そして、絶縁膜9上およびp型電極20を覆
うとともに、n型電極12上に、EB法を用いて、パッ
ド電極11aおよび11bを形成する。このパッド電極
11aおよび11bは、約100nmの厚みを有するT
i、約100nmの厚みを有するPtおよび約300n
mの厚みを有するAuからなる積層構造を有するように
形成する。
態による半導体発光素子が完成される。
は、第1実施形態と異なり、p型クラッド層7およびp
型GaNコンタクト層8をエッチングする際のエッチン
グマスクとして、レジスト21およびp型電極20から
なるエッチングマスク層を用いる。このようなエッチン
グマスク層をマスクとしてエッチングした後に、エッチ
ングマスク層の上層のレジスト21を除去することによ
って、下層のPdおよびAuからなるp型電極20を容
易に形成することができる。また、この第2実施形態の
製造プロセスでは、エッチングマスク層の下層(p型電
極20)に耐エッチング性を持たせる必要がないので、
下層(p型電極20)を構成するオーミック電極材料を
選択する際に、電極特性のみを考慮して選択することが
できる。その結果、電極特性に優れたp型電極20を形
成することができる。
上記のように、レジスト21およびp型電極20からな
るエッチングマスク層をマスクとして、p型クラッド層
7およびp型GaNコンタクト層8をエッチングしてリ
ッジ部を形成することによって、第1実施形態と同様、
p型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面に接触する
ように、p型電極20を形成することができる。それに
よって、従来のp型GaNコンタクト層108(図19
参照)の上面の一部上のみに接触するp型電極115を
形成する場合に比べて、p型GaNコンタクト層8とp
型電極20とのコンタクト面積を大きくすることができ
る。その結果、コンタクト抵抗を低減することが可能な
半導体発光素子を容易に形成することができる。
上記のように、硫酸と過酸化水素との混合液および希釈
フッ酸溶液を用いて十分に洗浄したp型GaNコンタク
ト層8の上面上に、p型電極20の材料であるPdおよ
びAuからなる積層膜を形成した後は、p型GaNコン
タクト層8の上面が露出することがない。それによっ
て、第1実施形態と同様、後の工程において、絶縁膜9
に開口部9aを形成する場合にも、洗浄したp型GaN
コンタクト層8の表面が酸化されたり、汚染されたりす
ることがない。その結果、p型GaNコンタクト層8と
p型電極20との良好なオーミックコンタクトを得るこ
とが可能な半導体発光素子を容易に形成することができ
る。
レジスト21およびp型電極20からなるエッチングマ
スク層をマスクとして、p型クラッド層7およびp型G
aNコンタクト層8をエッチングしてリッジ部を形成す
ることによって、第1実施形態と同様、p型電極20を
リッジ部の上面上に自己整合的に形成することができ
る。
実施形態による半導体発光素子を示した断面図である。
導体発光素子の構造について説明する。この第3実施形
態では、第1および第2実施形態の半導体発光素子と同
様に、リッジ部を構成するp型クラッド層7およびp型
GaNコンタクト層8の側面と、リッジ部以外のp型ク
ラッド層7の上面とを覆うように、約200nmの厚み
を有するSiO2からなる絶縁膜9が形成されている。
この絶縁膜9は、p型GaNコンタクト層8の上面の全
域を露出させる開口部9aを有するように形成されてい
る。
からなるp型電極20の上面のほぼ全面に、約500n
mの厚みを有するNiからなるp型電極30が形成され
ている。このp型電極20および30によって、p型電
極層31が構成されている。つまり、第3実施形態で
は、第2実施形態のPdおよびAuからなるp型電極上
に、第1実施形態のNiからなるp型電極を形成した構
造を有する。なお、p型電極層31は、本発明の「電極
層」の一例である。この第3実施形態のその他の構造
は、図1に示した第1実施形態および図7に示した第2
実施形態の構造とほぼ同様である。
態と同様、p型GaNコンタクト層8の上面のほぼ全面
に接触するように、p型電極層31を形成することによ
って、従来のp型GaNコンタクト層108(図19参
照)の上面の一部上のみに接触するp型電極115を形
成する場合に比べて、p型GaNコンタクト層8とp型
電極層31とのコンタクト面積を大きくすることができ
る。その結果、コンタクト抵抗を低減することができ
る。
実施形態と同様、p型GaNコンタクト層8の上面のほ
ぼ全面に接触するようにp型電極層31を形成するとと
もに、パッド電極11aをp型電極層31の上面および
側面を覆うように形成することによって、p型GaNコ
ンタクト層8とp型電極層31とのコンタクト面積を大
きくすることができるとともに、p型電極層31とパッ
ド電極11aとの接触面積を大きくすることができる。
それによって、第1および第2実施形態と同様、リッジ
部からp型電極層31への放熱、および、p型電極層3
1からパッド電極11aへの放熱を良好に行うことがで
きる。その結果、発熱源である活性層5からの放熱性を
向上させることができる。
施形態の半導体発光素子の製造プロセスを説明するため
の断面図である。以下、図13〜図18を参照して、第
3実施形態の半導体発光素子の製造プロセスについて説
明する。
板1上に、AlGaNバッファ層2、n型GaNコンタ
クト層3、n型AlGaNからなるn型クラッド層4、
n型GaNガイド層14、活性層5、p型GaNからな
るp型GaNガイド層6、p型AlGaNからなるp型
クラッド層7、および、p型GaNコンタクト層8を順
次連続的に形成する。
を、硫酸と過酸化水素水との混合液で洗浄した後、さら
に、希釈フッ酸溶液で洗浄する。そして、その洗浄した
p型GaNコンタクト層8上の全面に、PdおよびAu
の積層膜(図示せず)を形成する。このPdおよびAu
の積層膜は、Pdを約20nmの厚みで堆積した後、A
uを約50nmの厚みで堆積することによって形成す
る。このPdおよびAuの積層膜上に、Ni層(図示せ
ず)を約500nmの厚みで堆積する。このNi層上の
所定領域にレジスト(図示せず)を形成し、これをマス
クとしてリン酸系のエッチング液を用いてウェットエッ
チングすることにより、幅約2μmのストライプ状のN
iからなるp型電極30を形成する。この後、レジスト
を除去する。
て、CF4系のエッチングガスを用いるRIE法によっ
て、PdおよびAuの積層膜をエッチングする。それに
よって、幅約2μmのストライプ状のPdおよびAuの
積層膜からなるp型電極20を形成する。このようにし
て、図14に示すような、p型電極20および30から
なるp型電極層31を形成する。
1からなるエッチングマスク層をマスクとして、p型G
aNコンタクト層8およびp型クラッド層7を200n
m〜600nmの厚み分だけエッチングする。これによ
り、p型クラッド層7の凸状部分とp型GaNコンタク
ト層8とからなるリッジ部が形成される。
p型電極30を残したまま、プラズマCVD法などを用
いて、p型クラッド層7、p型GaNコンタクト層8お
よびp型電極層31を覆うように、SiO2からなる絶
縁膜9を約200nmの厚みで形成する。そして、絶縁
膜9上に、絶縁膜9全体を埋め込むように平坦化レジス
ト13を塗布する。
エッチングガスを用いるRIE法によって、平坦化レジ
スト13および絶縁膜9を、絶縁膜9の上面がp型電極
20の底面高さに到達するまで除去する。このようにし
て、絶縁膜9に、p型電極層31の上面および側面を露
出させる開口部9aが自己整合的に形成される。この
後、平坦化レジスト13を除去することによって、図1
8に示されるような構造となる。
からn型GaNコンタクト層3に至るまでの一部の領域
をエッチングにより除去することによって、n型GaN
コンタクト層3の表面の一部を露出させる。そのn型G
aNコンタクト層3の露出した表面上に、n型電極12
を形成する。そして、絶縁膜9上およびp型電極層31
を覆うとともに、n型電極12上に、EB法を用いて、
パッド電極11aおよび11bを形成する。このパッド
電極11aおよび11bは、約100nmの厚みを有す
るTi、約100nmの厚みを有するPtおよび約30
0nmの厚みを有するAuからなる積層構造を有するよ
うに形成する。
形態による半導体発光素子が完成される。
は、第2実施形態と異なり、p型クラッド層7およびp
型GaNコンタクト層8をエッチングする際のエッチン
グマスク層の上層を、オーミック電極材料であるNiか
らなるp型電極30を用いて形成する。それによって、
p型電極層31をエッチングマスク層としてエッチング
した後に、エッチングマスク層の上層のp型電極30を
除去する必要がない。それによって、エッチングマスク
層の上層を除去する工程が不要となる。その結果、製造
プロセスを簡略化することができる。
上記のように、p型電極層31からなるエッチングマス
ク層をマスクとして、p型クラッド層7およびp型Ga
Nコンタクト層8をエッチングしてリッジ部を形成する
ことによって、第1および第2実施形態と同様、p型G
aNコンタクト層8の上面のほぼ全面に接触するよう
に、p型電極層31を形成することができる。その結
果、コンタクト抵抗を低減することが可能な半導体発光
素子を容易に形成することができる。
上記したように、p型クラッド層7およびp型GaNコ
ンタクト層8をエッチングする際に、p型電極20およ
び30からなるp型電極層31をエッチングマスク層と
して用いる。このように、耐エッチング性を有するp型
電極30を、エッチングマスク層の上層として用いるこ
とによって、下層のp型電極20に耐エッチング性を持
たせる必要がない。それによって、第2実施形態と同
様、下層を構成するオーミック電極材料を選択する際
に、電極特性のみを考慮して選択することができる。そ
の結果、電極特性に優れたp型電極20を形成すること
ができる。
第1および第2実施形態と同様、硫酸と過酸化水素との
混合液および希釈フッ酸溶液を用いて十分に洗浄したp
型GaNコンタクト層8の上面上に、p型電極20の材
料であるPdおよびAuからなる積層膜を形成した後
は、p型GaNコンタクト層8の上面が露出することが
ない。その結果、第1および第2実施形態と同様、p型
GaNコンタクト層8とp型電極20との良好なオーミ
ックコンタクトを得ることが可能な半導体発光素子を容
易に形成することができる。
p型電極層31からなるエッチングマスク層をマスクと
して、p型クラッド層7およびp型GaNコンタクト層
8をエッチングしてリッジ部を形成することによって、
第1および第2実施形態と同様、p型電極層31をリッ
ジ部の上面上に自己整合的に形成することができる。
p型電極30を約500nmの大きい厚みで形成するこ
とによって、p型電極30の上面の高さが高くなる。こ
れにより、p型電極層31を覆う平坦化レジスト13を
形成した場合に、リッジ部以外の領域上に形成された平
坦化レジスト13の厚みを厚く形成することができる。
それにより、リッジ部以外の領域上に位置する平坦化レ
ジスト13の厚みが薄い場合のように、エッチングによ
ってリッジ部以外の領域上に位置する平坦化レジスト1
3が除去されて、リッジ部以外の領域上に位置する絶縁
膜9が除去されるという不都合を防止することができ
る。つまり、第3実施形態の製造プロセスでは、p型電
極30の厚みを大きくすることによって、平坦化レジス
ト13を用いる絶縁膜開口プロセスを容易に行うことが
できる。
の点で例示であって、制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説
明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれる。
絶縁膜9をRIE法を用いてエッチングする際に、絶縁
膜9の上面がp型電極の底面高さに到達するまで除去し
たが、本発明はこれに限らず、絶縁膜9の上面が、p型
電極の上面の高さより低く、リッジ部を形成するp型ク
ラッド層7の下面より高い領域の範囲内にある構造であ
れば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
Niによって形成したが、本発明はこれに限らず、オー
ミック電極材料であるとともに耐エッチング性を有する
材料であれば、他の材料を用いても、同様の効果を得る
ことができる。たとえば、Tiなどを用いてもよい。
チングマスク層の下層としてのp型電極20をPdおよ
びAuを用いて形成したが、本発明はこれに限らず、T
iまたはPtなどのオーミック電極材料を用いて形成し
ても、同様の効果を得ることができる。また、エッチン
グマスク層の下層として、Niを用いてもよい。
電極20、p型クラッド層7およびp型GaNコンタク
ト層8をエッチングする際に、エッチングマスク層の上
層としてレジスト21またはNiを用いたが、本発明は
これに限らず、SiO2などの絶縁膜またはTiなどの
耐エッチング性を有する材料を用いてもよい。
クト抵抗を低減することが可能な半導体発光素子および
その製造方法を提供することができる。また、活性層か
らの放熱性を向上させることができるとともに、良好な
オーミックコンタクトを得ることができる。
示した断面図である。
製造プロセスを説明するための断面図である。
製造プロセスを説明するための断面図である。
製造プロセスを説明するための断面図である。
製造プロセスを説明するための断面図である。
製造プロセスを説明するための断面図である。
示した断面図である。
子の製造プロセスを説明するための断面図である。
子の製造プロセスを説明するための断面図である。
素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
を示した断面図である。
光素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
光素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
光素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
光素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
光素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
る。
プロセスを説明するための断面図である。
プロセスを説明するための断面図である。
プロセスを説明するための断面図である。
プロセスを説明するための断面図である。
プロセスを説明するための断面図である。
プロセスを説明するための断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】活性層と前記活性層上に形成されたリッジ
部とを有する半導体層と、 前記半導体層を覆うように形成されるとともに、前記リ
ッジ部の少なくとも上面の全域を露出させる開口部を有
する絶縁膜と、 前記リッジ部の側面には接触せずに、前記リッジ部の露
出された上面に接触するように形成された電極層とを備
えた、半導体発光素子。 - 【請求項2】前記電極層は、耐エッチング性を有するオ
ーミック電極材料を含む、請求項1に記載の半導体発光
素子。 - 【請求項3】前記電極層の上面および側面に形成される
パッド電極をさらに備える、請求項1または2に記載の
半導体発光素子。 - 【請求項4】活性層を有する半導体層上に、電極となる
層を含むエッチングマスク層を形成する工程と、 前記エッチングマスク層をマスクとして、前記半導体層
をエッチングすることによって、前記半導体層にリッジ
部を形成する工程とを備えた、半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項5】前記電極となる層を含むエッチングマスク
層は、耐エッチング性を有するオーミック電極材料を含
む、請求項4に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項6】前記電極となる層を含むエッチングマスク
層は、オーミック電極材料からなる下層と、耐エッチン
グ材料からなる上層とを含む、請求項4に記載の半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項7】前記オーミック電極材料からなる下層は、
Ni、Ti、Pt、PdおよびAuからなるグループよ
り選択される少なくとも1つの材料からなる層を含み、 前記耐エッチング材料からなる上層は、Ni、Ti、絶
縁膜およびレジストからなるグループより選択される少
なくとも1つの材料からなる層を含む、請求項6に記載
の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項8】前記リッジ部を形成する工程の後、前記耐
エッチング材料からなる上層を除去する工程をさらに備
える、請求項6または7に記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項9】前記半導体層および前記電極となる層を覆
うように絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に表面が平
坦化されたレジストを形成する工程と、 前記レジストおよび前記絶縁膜をエッチングすることに
よって、前記絶縁膜に、前記電極層を露出させる開口部
を形成する工程とをさらに備える、請求項4〜8のいず
れか1項に記載の半導体発光素子の製造方法。
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