JP2004253545A

JP2004253545A - 窒化物半導体素子の製造方法及び窒化物半導体素子

Info

Publication number: JP2004253545A
Application number: JP2003041277A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Sugimoto; 康宜杉本; Akinori Yoneda; 章法米田; Shiro Uchida; 史朗内田; Masao Ikeda; 昌夫池田; Motonobu Takeya; 元伸竹谷
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd; Sony Corp
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd; Sony Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP4383753B2

Abstract

【課題】セルフアライメント方式のエッチングを行う窒化物半導体素子の製造方法において、半導体層との接触抵抗が低く、また、駆動時においても劣化が少なく寿命特性に優れた窒化物半導体素子の製造を可能にする。
【解決手段】半導体層表面に、第１層２０５ａと、その上に接して白金族元素からなる第２層２０５ｂとを有する金属層を積層し、金属層から露出された半導体層の一部を除去するエッチング工程を含む窒化物半導体素子の製造方法において、第１層２０５ａは合金化可能な材料からなり、金属層を積層した後に、第１層２０５ａを合金化する合金化工程と、合金化工程及び／又はエッチング工程により第１層２０５ａの端面に形成された反応生成物２１２を除去する反応生成物除去工程とを具備する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体を用いた半導体層に、微小面積（幅）の電極が設けられた半導体素子に関し、特に、大電流駆動素子（レーザダイオード、ハイパワーＬＥＤ、ＦＥＴ等の電子素子、高周波素子）に関するものである。具体的な組成としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮ、又はこれらの混晶であるＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含む窒化物半導体が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物半導体素子は、比較的短波長の紫外線領域から赤色を含む可視光領域までの広い波長領域の発光を有しており、半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを構成する材料として広く用いられている。近年は、長寿命、高信頼性、かつ高出力化が進み、主にパーソナルコンピュータ、ＤＶＤなどの電子機器、医療機器、加工機器や光ファイバ通信の光源などにも利用されている。
【０００３】
窒化物半導体素子は、主としてサファイア基板上にバッファ層、ｎ型コンタクト層、クラック防止層、ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、活性層、ｐ型光ガイド層、ｐ型電子閉じ込め層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層などが順に積層された積層構造体からなっている。このような積層構造体に電極が設けられ、通電により活性層を発光させているものである。
【０００４】
このような窒化物半導体素子に設けられる電極は、半導体層とオーミック接触するための電極（オーミック電極）が特に重要である。特に、ｐ側電極の材料としては主として仕事関数の大きい金属が用いられており、それら金属の単層膜、多層膜、或いは合金が用いられている。また、レーザ素子の場合は、特に、オーミック電極の特性によって素子特性が左右されるため、電極材料だけでなく、その形状も重要である。更に、電流注入領域であるリッジの上に接するように電極を形成させることで効率よく電流を注入することができるので、その位置精度も重要である。幅の狭いリッジに位置精度よく電極を形成する方法としては、セルフアライメント方式が知られている。この方法は、半導体の平面上にストライプ上の電極材料を形成して、その電極をマスクとしてエッチングを行うという方法であり、リッジの幅と整合された電極を形成することができる。このようなセルフアライメント方式で形成される電極は、半導体層のエッチング時のマスクとなる材料を選択する必要があるため、白金族元素からなる電極材料が用いられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３５０４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の白金族元素からなる電極材料を用いた場合、半導体層の組成等によってはオーミック性は必ずしも優れたものではない。そのため、ＮｉやＡｕなど、白金族元素以外の元素の層を半導体層と接する側に設ける層と、その上に白金族元素の層を積層させることもできる。しかし、このような白金族元素以外の金属材料を有する電極を用いてセルフアライメント方式で半導体層をエッチングすると、抵抗が高くなり易く、素子の寿命特性に問題がある。そこで、本発明は上記問題を鑑み、セルフアライメント方式でエッチングを行う窒化物半導体素子において、半導体層との接触抵抗が低く、また、駆動時においても劣化が少なく寿命特性に優れた窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る窒化物半導体素子の製造方法は、半導体層表面に、第１層と、その上に接して白金族元素からなる第２層とを有する金属層を積層し、該金属層から露出された前記半導体層の一部を除去するエッチング工程を含む窒化物半導体素子の製造方法において、
前記第１層は合金化可能な材料からなり、前記金属層を積層した後に、前記第１層を合金化する合金化工程と、
前記合金化工程及び／又は前記エッチング工程により第１層の端面に形成された反応生成物を除去する反応生成物除去工程とを具備してなることを特徴とする。
【０００８】
金属層の第１層は、成膜後に合金化処理を行うことでそれ自体が合金化されるもの、若しくは半導体層との間で合金化する材料であって、半導体層との密着性が向上するような材料からなる。特に、合金化可能な２種以上の元素からなる多層膜或いは混合膜、又は、１種であっても熱処理等によって半導体層と合金化される材料からなる。
【０００９】
金属層の合金化処理は、主として熱処理により行われる。このとき、第１層の内部で合金化反応が行われるだけでなく、表面（半導体層との界面、第２層との界面）においても反応が進行する。
【００１０】
半導体層との界面（下面）では、半導体層の構成元素と化合物を形成して合金化される。また、第２層との界面（上面）においても、白金族元素との合金化反応が起こる。ただし、第１層と第２層との合金化は、その界面でのみ行われる。これは、白金族元素が、他の元素と合金化されにくいためであり、そのために安定な界面を形成することができる。また、この第２層によって、第１層内に外気が過剰に混入されるのを防ぐことができる。そのため、第１層の合金化が安定に行うことができる。
【００１１】
このように、第２層は、第１層の合金化処理（熱処理）時の保護層として機能するが、第１層の端面まで覆うことはできない。したがって、第１層の端面は外気に曝露されており、熱処理時の雰囲気によって酸化物或いは窒化物などの反応生成物が生成する。酸化物或いは窒化物は、主として絶縁物であり、端面保護膜等の保護膜として用られるものであるが、合金化時に副次的に生成されるような場合は、組成が一定ではなく、また、膜質等にも問題がある。そのため、その表面を覆うように金属膜或いは絶縁膜等が接して形成されると、密着性を阻害する等の問題が生じる。本発明では、これらを除去することで、機能膜の密着性の低下を抑制し、優れた寿命特性とすることができる。
【００１２】
また、白金族元素からなる金属層の第２層は、上記のように第１層と外気とを遮断する層として機能することの他に、窒化物半導体層をエッチングする際のマスクとして機能する。したがって、エッチングガスと反応しにくく、安定な表面を維持する材料からなっている。これに対し、合金化材料からなる第１層は、エッチングガスに対して必ずしも安定ではない。特に、窒化物半導体層のエッチングガスとしては、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４等の塩素系のガスが用いられるため、第１層の端面の露出する金属元素と反応して塩化物等が生成し易い。更に、エッチングにより除去される窒化物半導体の組成物（Ｇａ、Ｎ）等とも反応して、化合物を生成する。このように、エッチング工程で生成される反応生成物は、熱処理によって生成される反応生成物よりも組成が複雑で、生成領域（汚染領域）も格段に大きい。
【００１３】
エッチングによる反応生成物のうち、特に塩素を含む反応生成物は、金属材料を腐食させるため問題である。塩素を含む反応生成物が形成されていると、金属層の第１層内部に反応が進行して反応生成物を増殖させ、金属層の導電性を悪化させる。特に、幅の小さい金属材料の場合は、素子作成時、素子動作後の経時変化によって、その層内のほとんどが反応生成物となって、導通が不可になる恐れがあり、高電流密度で駆動させるＬＤの場合には、導通不可とならないまでも、深刻な特性悪化につながる恐れもある。金属層を電極（オーミック電極）として用いている場合は、塩化物からなる反応生成物によって高抵抗化されて、動作電圧の上昇を招く。また、第１層の端面を覆うように別の金属層（第２の金属層）を形成する場合、この塩素を含む反応生成物から第２の金属層にも塩素が浸透して変質させる。本発明のように、エッチングによる反応生成物を除去することで、高抵抗化を防ぎ、優れた寿命特性とすることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、エッチング工程の前に、金属層の熱処理による合金化工程を有することを特徴とする。金属層の第１層は、１種、或いは２種以上の多層膜或いは混合膜からなる合金化材料からなっているので、成膜の条件によっては、空隙の多い膜質となっている。そのため、エッチング時の影響を受けやすい構造となっている場合がある。この第１層をまず熱処理することで、第１層を高密度化して成膜時よりも安定な端面を形成することができるので、その後のエッチングガスとの反応を低減させたり、本願の除去工程で除去し易い反応生成物に制御したりすることができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、窒化物半導体層のエッチング工程の後に、反応生成物を除去工程を有し、その後に金属層の熱処理による合金化工程を有することを特徴とする。塩素系ガスを用いて窒化物半導体層のエッチングを行うため、金属層の第１層の端面には、塩化物からなる反応生成物や、除去された窒化物半導体の構成成分を含む複合生成物が生成される。これらを除去せずに熱処理を行うと、その複合生成物が固着してしまい、後工程で除去しにくくなる。そのため、エッチング工程の後は、熱処理を行う前に、反応生成物を除去しておくのが好ましい。除去後に熱処理を行うことで、再度酸化物等の反応生成物が形成される場合もあるが、これも除去するのが好ましい。ただし、塩化物等を含まないため、エッチング後の端面に膜厚の大きい絶縁膜を形成する場合等は、省略することもできる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、反応生成物を除去する工程に、不活性ガスプラズマを用いることを特徴とする。金属層の第１層の端面に生成する酸化物、窒化物、或いは、塩化物等の反応生成物は、プラズマ照射により除去することができる。アルゴン（Ａｒ）、酸素、窒素等を用いることができるが、特に、Ａｒの不活性ガスのプラズマを用いることで、反応生成物を除去する際に、別の反応生成物が新たに生成するのを抑制することができる。また、白金族元素からなる第２層の表面等に残存するエッチングガス成分等も除去することで、前工程のエッチング（セルフアライメント）時のガス、特に塩素系ガスで損傷を受けたエッチング露出面近傍を、生成物除去工程にて除去できるなどにより、更に信頼性に優れた素子とすることができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の窒化物半導体素子は、凸部を有する窒化物半導体素子の、該凸部上面に、該上面と外周が略一致する金属層を有し、
該金属層が、合金化された第１層と、その上に接して白金族元素からなり表面層となる第２層とを有すると共に、
前記第１層の端面が、前記第２層の端面より内側に後退していることを特徴とする。
【００１８】
半導体層の表面には、金属層や、絶縁膜など、種々の機能膜が形成されている。本発明のように、白金族元素からなる第２層よりも、その下に形成される第１層の端面の方が、内側に後退していることで、半導体層端面から金属層端面にかけての端面が、単一平面ではなく、凹凸を有する面となる。すなわち、金属層の第２層と半導体層の端面は略同一面であって、その間に狭持される金属層の第１層は、それらよりも窪んだ形状となる。このような複合端面とすることで、その端面に形成される機能膜（絶縁膜や金属膜）を密着性よく形成させることができる。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の窒化物半導体素子は、金属層がオーミック接触用電極であることを特徴とする。半導体層に設けられる凸部としては、メサ部や、メサ部に形成されるＬＤのリッジ等の素子駆動領域（機能領域）の他に、フェイスダウンで用いる時にかかる応力を緩和させるために、素子駆動領域とは別に設けられる場合等が挙げられる。そして、素子駆動領域以外の領域に形成される金属層は、電極ではなく、放熱性を確保するための放熱部であったり、或いは反射膜であったり、その機能は様々である。本発明では、このような金属層を２層構造として、第１層に狭窄部を設けることで、絶縁膜等を密着性よく形成することができるが、特に、オーミック接触用の電極として用いることで、絶縁膜等の剥がれを抑制して、信頼性に優れた素子とすることができる。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の窒化物半導体素子は、金属層が凸部からなるリッジを備えたＬＤ素子に形成されていることを特徴とするものである。図１は、金属層は凸部（リッジ）の上面に金属層（電極）が形成された窒化物半導体レーザ素子の模式断面図あって、このリッジによって導波路領域が形成されてなる半導体レーザ素子（ＬＤ）を示す模式図である。このように、金属層をＬＤのリッジに設けられるｐ側電極（オーミック電極）として用いられる場合、電流の注入経路を幅の狭いストライプ状に限定するために、リッジ両脇に絶縁膜を形成する。このとき、本発明のように、金属層（電極）の上層（第２層）よりも幅の狭い下層（第１層）とすることで、半導体層（リッジ）から金属層にかけての側面が凹凸形状になる。すなわち、金属層の第１層を凹部（狭窄部）とし、半導体層と金属層の第２層とを凸部とする構造が形成される。この狭窄部は、狭窄部を含む側面に形成される絶縁膜や金属膜に対するアンカーとして機能するため、優れた密着性を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る発光素子とその製造方法について説明するが、本発明は、以下に示す実施の形態に示される素子構造に限定されるものではない。
【００２２】
本発明に係る製造方法を用いて発光素子を作製するにあたって、合金化（熱処理）工程やエッチング工程により主として金属層の第１層の端面に形成された反応生成物の除去は、その反応生成物が除去可能な方法であればよく、好ましくは、それによって更なる反応生成物を生成しない方法で行う。例えば、ウエットエッチングやドライエッチングなどを用いて化学的或いは物理的な方法によって除去することができ、反応生成物の組成等によって好ましいものを選択することができる。特に、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスによるプラズマ照射により除去するのが好ましい。
【００２３】
反応生成物の除去工程は、反応生成物が生成された後、金属層の上面もしくは端面に新たな機能膜（絶縁膜や金属膜）が形成される前であれば、任意の工程で行うことができる。好ましくは、上記機能膜を形成する直前に行うのが好ましい。また、除去工程は複数の工程に分けて行ってもよい。その場合、除去手段（用いるガスの種類や、装置等）は、それぞれ異なる手段を用いてもよいし、同じ手段を用いてもよい。
【００２４】
また、反応生成物除去時の温度は、窒化物半導体層が分解するなど、素子に悪影響を与える温度以下であればよい。また、その除去に要する時間が長くなると、他の部分にも悪影響を与えやすくなるので、反応生成物の組成を考慮して、手段を選択するのが好ましい。
【００２５】
（狭窄部）
本製造方法では、主として金属層の第１層の端面に生成される反応生成物を除去することで、第１層の端面が窪み、狭窄部が形成される。反応生成物が、金属層が変質されたものであれば、それを除去することでその部分が窪んだ狭窄部とすることができる。この狭窄部は、第１層の端面に主として形成されるが、反応生成物の生成状態によって形状が異なる。また、除去手段によっても左右される。図１に示すような層の中央付近が最も窪んだ形状に限らず、微細な凹部が複数形成されるなど、種々の形状になる。また、その形成領域も、反応生成物が生成される領域に左右されるので、端面全面に均一又は不均一に形成される。
【００２６】
狭窄部は、その形成後に別工程を行うことで、形状が変化する場合もある。例えば、エッチング工程後に反応生成物を除去して狭窄部を形成し、その後に熱処理を行うと、表面張力によって狭窄部となっている端面が、表面積を小さくする方向に変化する。すなわち、平坦な面になるよう変化する。このような場合でも、全く平坦になることは起こりにくいので、狭窄部は形成されたままである。
【００２７】
以上のように、反応生成物を除去することで端面から内側に後退するような狭窄部が形成されるが、次のような場合にも、端面の表面積を大きくすることができるので絶縁膜等との密着性を向上させることができる。
【００２８】
凸部の窒化物半導体の端面から金属層の端面の一部が、それ以外の端面よりも突出する突出部が形成されることで表面積が大きくなるような形態でもよい。例えば、熱処理やエッチング処理によって形成される反応生成物が系内に浮遊して、元とは別の位置に再付着する場合もある。特に、エッチング時には、窒化物半導体層が削られるため、系内に半導体構成成分が存在しており、比較的安定な反応生成物が形成されることもある。このように、熱処理やエッチング等のデバイス工程を経ることで、反応生成物が生成し、それらが付着したり、或いは除去したりすることで、半導体層の凸部とその上に形成される金属層の端面が、形成時の単一平面とは異なり、凹凸を有する複合端面となる。これにより、絶縁膜等との接合面積を大きくして密着性を向上させることができる。
【００２９】
（金属層）
金属層の第１層は、合金化が可能な材料（合金化材料）からなっており、主として熱処理によって合金化される。金属層の第１層（合金化層）の好ましい材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａ及びこれらの酸化物、窒化物等があげられ、特に好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕよりなる群から選択した少なくとも１種、又は２種以上の多層膜又は合金膜である。また、この金属層をｐ型窒化物半導体層とオーミック接触用の電極として用いる場合は、Ｎｉ、或いはＮｉとＡｕとを含む材料を用いるのが好ましい。また、金属層がｎ型窒化物半導体層とのオーミック接触用の電極の場合は、ＴｉとＡｌとを含む材料を用いるのが好ましい。これらの電極材料は、熱処理を行うことで、合金化されると共に、半導体層と良好なオーミック接触を得ることができる。熱処理温度としては、３５０℃〜１２００℃の範囲が好ましく、更に４００℃〜７００℃が好ましく、特に好ましくは４５０℃〜６５０℃の範囲である。
【００３０】
合金化層である第１層の上に接して形成される金属層の第２層は、白金族元素（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ）の１種又は２種以上の合金からなるが、その中でも特にＰｔが好ましい。また、２種の白金族元素を用いても良い。白金族元素は、窒化物半導体層の一部をエッチングで除去する際のマスク材として適しており、所望のメサ部（リッジ）の形状となるよう形成することで、メサ部の形状に略一致する形状の金属層を形成することができる。
【００３１】
金属層を電極とする場合、好ましい膜厚としては、第１層と第２層との総膜厚では３００Å〜５０００Åが好ましい。総膜厚を３００Å〜５０００Åとすることで、シート抵抗を低くすることができる。また、第２層の膜厚としては、１００Å〜５０００Åが好ましく、更に好ましくは５００Å〜３０００Åであり、特に好ましくは１０００Å〜２５００Åである。第２層の膜厚が１００Åより薄いと、第１層の合金化処理時に、外気を遮断しにくくなり、密着性が劣化することがあるので好ましくない。又、第２層の膜厚が５０００Åを超えると、オーミック特性が損なわれるので好ましくない。又、第１層の膜厚については、２００Å〜４０００Åが好ましく、更に好ましくは５００Å〜３０００Åであり、特に好ましくは１０００Å〜２０００Åの範囲である。第１層の膜厚が上記範囲内を外れると、オーミック特性が悪くなるので好ましくない。
【００３２】
【実施例】
本発明において、窒化物半導体層を構成するｐ型窒化物半導体層、活性層、ｎ型窒化物半導体層のデバイス構造としては特に限定されず、種々の層構造を用いることができる。デバイスの具体的な構造としては、例えば後述の実施例に記載されているデバイス構造が挙げられる。窒化物半導体の具体的な例としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮなどの窒化物半導体や、これらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体を用いることができる。更に、Ｂ、Ｐ等によって一部置換された窒化物半導体も用いることができる。窒化物半導体の成長は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。
【００３３】
［実施例１］
基板としてＣ面を主面とするサファイア基板を用いる。その上にＳｉドープのＡｌ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなるバッファ層を１μｍの膜厚で成長させる。次いで、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層の順に積層させる。ｎ型窒化物半導体層は、Ｓｉドープのｎ−Ａｌ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなるｎ型コンタクト層（３．５μｍ）、Ｓｉドープのｎ−Ｉｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎよりなるクラック防止層（０．１５μｍ）、アンドープのＡｌ_０．０５Ｇａ_{０．０９５}Ｎ層（５０Å）と、ＳｉドープのＧａＮ層（５０Å）を交互に積層して総膜厚１．１μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型クラッド層、アンドープのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層（０．１５μｍ）を順に積層させる。
【００３４】
活性層としては、ＳｉドープのＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層（１４０Å）と、アンドープのＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎよりなる井戸層（７０Å）を２回繰り返して積層し、最後にＳｉドープのＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層（１４０Å）を成長させ、総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層とする。
【００３５】
活性層に次いで成長されるｐ型窒化物半導体層としては、ＭｇドープのＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ｎよりなる第１のｐ型電子閉じ込め層（１００Å）、アンドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層（０．１５μｍ）、アンドープのＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎ（８０Å）とＭｇドープのＧａＮ（８０Å）を交互に積層させた総膜厚０．４５μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｐ型クラッド層、ＭｇドープのＧａＮよりなるｐ型コンタクト層（１５０Å）を順に積層させる。
【００３６】
反応終了後、反応容器内において窒素雰囲気中でウエハを７００℃で熱処理して、ｐ型層を更に低抵抗化する。尚、ｐ型コンタクト層の組成等によってｐ型化のための雰囲気や熱処理温度は最適なものを選択することができる。
【００３７】
（金属層：ｐ側オーミック電極）
ｐ型コンタクト層上面に、幅１．６μｍのストライプ状の開口部を有するレジストを形成し、ウエハ全面に金属層を形成させる。金属層はＮｉ／Ａｕ（２０００Å）からなる第１層と、その上にＰｔ（１５００Å）からなる第２層を形成させる。次いで、リフトオフすることで幅１．６μｍのストライプ状の金属層が形成される。次いで、酸素と窒素の混合雰囲気中で、６００℃で熱処理（合金化）することで、ｐ側オーミック電極となる。
【００３８】
（リッジ形成）
次いで、このｐ側オーミック電極をマスクとしてセルフアライメント方式によりエッチングを行い、図２（ｂ）に示すようにリッジストライプを形成させる。エッチングガスとしてはＣｌ_２ガスを用い、ｐ型ガイド層が露出する深さまでエッチングする。エッチング後は、図２（ｃ）に示すように、ｐ側オーミック電極の端面に変質部（反応生成物）が形成されている。
【００３９】
リッジは、その凸部の底面側の幅が広く上面に近づくに従ってストライプ幅が小さくなる順メサ形状に限らず、逆に凸部の平面に近づくにつれてストライプの幅が小さくなる逆メサ形状でもよく、また、積層面に垂直な側面を有するストライプであってもよく、これらが組み合わされた形状でもよい。また、ストライプ状の導波路は、その幅がほぼ同じである必要はない。
【００４０】
（反応生成物除去）
次いで、不活性ガス（Ａｒ）プラズマを照射することで、ｐ側オーミック電極の第１層の側面の反応生成物を除去し、図２（ｄ）に示すよう第１層の幅が第２層の幅よりも小さい断面形状を有するｐ側オーミック電極とする。
【００４１】
（第１の絶縁膜）
次いで、ウエハ全面にＳｉＯ_２からなる第１の絶縁膜を、更にその上にＳｉからなる密着層を形成させる。このときの密着層の膜厚は、絶縁性を確保できる程度の厚さであればよく、また、リッジ上面よりも低く形成させるのが好ましい。リッジ上面よりも高く形成させる場合は、リッジ上部に開口部を形成するなどにより、導通経路を確保する。次いで、密着層上にレジストを全面に形成する。その後Ｏ_２ガスを用いてエッチングを行いリッジ上部のＳｉＯ_２又はＳｉ層を露出させ、ＣＦ_４又はＣＨＦ_３ガスを用いて露出するＳｉＯ_２又はＳｉを除去する。最後にリフトオフによりレジストを除去することで、図２（ｅ）に示すような、リッジ側面からリッジ両脇のｐ型半導体層の上面にＳｉＯ_２からなる第１の絶縁膜とＳｉからなる密着層が形成される。電極は、第１層の端面のみが第１の絶縁膜で覆われてもよく、或いは、第２層と第１層の端面が第１の絶縁膜で覆われていてもよい。
【００４２】
第１の絶縁膜の材料としては上記Ｓｉの他に、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でもＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆの酸化物、ＢＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮを用いることが特に好ましい。また、第１の絶縁膜の膜厚としては、具体的には、１００Å以上１μｍ以下の範囲、好ましくは５００Å以上５０００Å以下の範囲とすることである。なぜなら、１００Å以下であると、電極の形成時に、十分な絶縁性を確保することが困難で、１μｍ以上であると、かえって保護膜の均一性が失われ、良好な絶縁膜とならないからである。また、前記好ましい範囲にあることで、リッジ側面において、リッジとの間に良好な屈折率差を有する均一な膜が形成される。
【００４３】
（メサ部形成：ｎ型層露出）
次いで、リッジ部を含むｐ型半導体層が露出するようレジストを形成し、Ｔｉ／Ｐｔ（２０００Å）からなる第２の金属層を幅約１６０μｍで形成し、リフトオフする。この金属層をマスクとして、ＣＨＦ_３ガスを用いてＳｉＯ_２及びＳｉをエッチングしてｐ型半導体層を露出し、続いてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてＣｌ_２ガスにより半導体層をエッチングしてｎ型コンタクト層を露出させる。ｎ側オーミック電極はＴｉ／Ａｌ（２００Å／８０００Å）からなり、リッジと平行で、かつ、同程度の長さのストライプ状に形成する。
【００４４】
（ｐ側パッド電極、ｎ側パッド電極）
ｐ側オーミック電極のリッジ部を含む領域が露出するようにレジストを形成し、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／６０００Å）からなる金属層を積層させる。その後、リフトオフによりｐ型パッド電極を形成する。このとき、ｎ側オーミック電極の上にも開口部を有するレジストとすることで、ｐ側パッド電極とｎ側パッド電極を同時に形成させる。
【００４５】
（第２の絶縁膜）
次いで、リッジ上のｐ側オーミック電極と、ｎ側オーミック電極の間に開口部を有するレジストを形成し、ＳｉＯ_２からなる第２の絶縁膜をほぼ全面に形成し、リフトオフすることで、リッジ上部のｐ側オーミック電極とｎ側オーミック電極の間に保護膜が膜厚５０００Åで形成される。この時、後の分割を考慮して、リッジに垂直な方向の分割位置を挟んで幅１０μｍ程度のストライプ状の範囲には、第１及び第２の絶縁膜や電極を形成しないようにしておいてもよい。また、第２の絶縁膜の別の形成方法として、ほぼ全面にＳｉＯ_２等の第２の絶縁膜を形成し、ｐ側及びｎ側のオーミック電極の上部を除いてレジストを形成し、エッチングによりオーミック電極上部の第２の保護膜を除去するという方法でも形成できる。
【００４６】
第２の絶縁膜は、パッド電極形成前に形成させることもでき、また、ｐ側電極とｎ側電極の間以外の側面に設けてもよい。第２の絶縁膜の好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でも特に好ましい材料として、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２などの単層膜または多層膜を挙げることができる。
【００４７】
（劈開及び共振器面形成）
次いで、基板を研磨して約１５０μｍの膜厚になるよう調整後、基板裏面にスクライブ溝を形成し、窒化物半導体層側からブレーキングして、劈開することでバー状のレーザとする。窒化物半導体層の劈開面は、窒化物半導体のＭ面（１−１００面）となっており、この面を共振器面とする。尚、この共振器面は、窒化物半導体のＡ面でもよく、或いは、劈開ではなくエッチングによって形成してもよい。エッチングで形成する場合は、ｎ型層を露出させる時に、同時に形成させることで工程を増やすことなく形成させることができる。
【００４８】
（端面保護膜形成）
上記のように形成された共振器面に、端面保護膜もしくは反射膜としてＳｉＯ_２とＺｒＯ_２よりなる誘電体多層膜を形成させる。光反射側（モニター側）の共振器面には、スパッタ装置を用いてＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次いでＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に６ペア積層して高反射膜を形成する。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ活性層からの発光波長に応じて好ましい厚さに設定することができる。また、光出射側の共振器面には、何も設けなくてもよいし、スパッタ装置を用いてＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２よりなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２よりなる第２の低反射膜とを形成させてもよい。
【００４９】
端面保護膜の好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、更にはこれらの酸化物、窒化物、フッ化物などの化合物から選ばれたいずれかから選ばれたものを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物或いは多層膜として用いてもよい。また、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどの半導体も用いることができる。
【００５０】
最後に、リッジストライプと略平行になるようにスクライブして溝部を形成してバーを切断して本発明の窒化物半導体素子を得る。上記のようにして得られる窒化物半導体素子は、動作電圧や動作電力が低く、室温において閾値電流密度２．９ｋＡ／ｃｍ^２、３０ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００５１】
［実施例２］
実施例２では、実施例１のｐ側オーミック電極（金属層）形成後、これをマスクとして半導体層をエッチングしてリッジを形成し、Ａｒプラズマを照射して反応生成物を除去した後に、熱処理（合金化）を行い、その後再度Ａｒプラズマを照射して反応生成物を除去する以外は実施例１と同様に行い、本発明の窒化物半導体素子を得る。得られる窒化物半導体素子は、動作電圧や動作電力が低く、室温において閾値電流密度２．９ｋＡ／ｃｍ^２、３０ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法によって、金属層をマスクとしてセルフアライメント方式で半導体層をエッチングする場合に、合金化（熱処理）やエッチング時に形成される反応生成物による素子特性の悪化を抑制することができる。また、反応生成物を除去することで特異な断面形状の金属層とすることができ、保護膜等の密着性を向上して、優れた信頼性を有する素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する模式断面図。
【図２】本発明の製造方法を説明する模式断面図。
【符号の説明】
１０１・・・基板、
１０２・・・ｎ型窒化物半導体層、
１０３・・・ｐ型窒化物半導体層、
１０４・・・活性層、
１０５ａ、２０５ａ・・・金属層（ｐ側オーミック電極）の第１層、
１０５ｂ、２０５ｂ・・・金属層（ｐ側オーミック電極）の第２層、
１０６・・・ｐ側パッド電極、
１０７・・・第２の金属層、
１０８、２０８・・・第１の絶縁膜、
１０９・・・第２の絶縁膜、
１１０・・・ｎ側オーミック電極、
１１１・・・ｎ側パッド電極、
２１２・・・反応生成物。

Claims

半導体層表面に、第１層と、その上に接して白金族元素からなる第２層とを有する金属層を積層し、該金属層から露出された前記半導体層の一部を除去するエッチング工程を含む窒化物半導体素子の製造方法において、
前記第１層は合金化可能な材料からなり、前記金属層を積層した後に合金化処理する合金化工程と、
前記合金化工程及び／又は前記エッチング工程により第１層の端面に形成された反応生成物を除去する反応生成物除去工程とを具備してなることを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
前記合金化工程は、熱処理により合金化する工程であって、前記エッチング工程の前に含まれている請求項１記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記合金化工程は、熱処理により合金化する工程であって、前記エッチング工程の後に含まれており、前記反応生成物除去工程は前記エッチング工程と前記合金化工程の間に含まれた請求項１記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記反応生成物除去工程において、不活性ガスプラズマを用いた請求項１乃至請求項３記載のうちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
凸部を有する窒化物半導体素子の、該凸部上面に、該上面と外周が略一致する金属層を有し、
該金属層が、合金化された第１層と、その上に接して白金族元素からなり表面層となる第２層とを有すると共に、
前記第１層の端面が、前記第２層の端面より内側に後退していることを特徴とする窒化物半導体素子。
前記金属層は、オーミック接触用電極である請求項５記載の窒化物半導体素子。
前記窒化物半導体素子は、凸部からなるリッジを備えたレーザ素子である請求項５記載の窒化物半導体素子。