JP2008103499A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピンホールやクラックが発生し難く、また、段差被覆性に優れた被覆層（絶縁層）によって電極が被覆された構造を有する発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、（ａ）基体１０上に順次形成された、ｎ型の第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、ｐ型の第２化合物半導体層１３、（ｂ）露出した第１化合物半導体層１１の部分１７の上に形成された第１電極１５、並びに、（ｃ）第２化合物半導体層１３の上に形成された第２電極１４を備えており、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４は、ＳＯＧ層１６で被覆されている。
【選択図】 図１
【解決手段】発光素子は、（ａ）基体１０上に順次形成された、ｎ型の第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、ｐ型の第２化合物半導体層１３、（ｂ）露出した第１化合物半導体層１１の部分１７の上に形成された第１電極１５、並びに、（ｃ）第２化合物半導体層１３の上に形成された第２電極１４を備えており、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４は、ＳＯＧ層１６で被覆されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。
例えば、実用新案登録第３０６８９１４号に開示された従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、図９に模式的な断面図を示すように、例えばサファイアから成る基板１０Ａ上に、例えば、ＭＯＣＶＤ法に基づき形成された下地層１０Ｂ、並びに、第１導電型（例えばｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第２導電型（例えばｐ型）を有する第２化合物半導体層１３が積層された積層構造の発光層を有する。第２化合物半導体層１３の上には第２電極１４が設けられている。また、第２化合物半導体層１３及び活性層１２の一部分を除去することで第１化合物半導体層１１の一部分が露出され、この露出した第１化合物半導体層１１の部分の上には第１電極１５が設けられている。そして、第２電極１４から、残された第２化合物半導体層１３の直下の活性層１２の部分を経由して、第１化合物半導体層１１、第１電極１５へと電流を流す。その結果、活性層１２にあっては、電流注入によって活性層１２の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となる。
基板側光取出し型の発光ダイオードにあっては、活性層１２からの光は、直接、基板１０Ａを通過して外部に射出され、あるいは又、第２電極１４において反射され、基板１０Ａを通過して外部に射出される。また、電極透過光取出し型の発光ダイオードにあっては、活性層１２からの光は、第２電極１４を通過して外部に射出される。従って、発光層となる化合物半導体層の信頼性はもとより、電極の信頼性（例えば、耐環境性や均一性）も極めて重要である。
第２電極１４を構成する材料として、基板側光取出し型の発光ダイオードにあっては、高反射率を有する銀（Ａｇ）が用いられ、電極透過光取出し型の発光ダイオードにあっては、透明電極を構成するＩＴＯが用いられる。そして、第２電極１４の信頼性向上のために、通常、第２電極１４は、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法や、真空蒸着法、スパッタリング法といったＰＶＤ法によって形成された絶縁膜１１６で被覆されている。そして、第１電極１５及び第２電極１４の上方の絶縁膜１１６の部分には開口部１８Ａ，１８Ｂが設けられ、露出した第１電極１５及び第２電極１４の上には、第１コンタクト部１９Ａ、第２コンタクト部１９Ｂが設けられている。
ところで、ＣＶＤ法やＰＶＤ法に基づき成膜された絶縁膜１１６には、ピンホールやクラックが発生し易いし、電極構造やデバイス構造から急峻な段差部が存在する場合、係る段差部を絶縁膜１１６で確実に覆うことができなくなる場合がある。また、コンタミネーションや異物等の存在によっても、絶縁膜１１６にピンホールやクラックが発生する場合がある。そして、絶縁膜１１６に僅かなピンホールやクラックでも発生すると、また、段差被覆性が悪いと、外部雰囲気中からの水分が侵入し、銀（Ａｇ）やＩＴＯから成る第２電極１４に達すると、第２電極１４において、イオン・マイグレーションが生じたり、ウィスカーが生成し、第２電極１４の劣化、ひいては、発光ダイオードの特性劣化が生じてしまう。
ピンホールやクラックの発生を抑制するために、絶縁膜１１６の成膜中の基板加熱温度を上げたり、逆スパッタリング法等によって第２電極１４の表面をクリーニングするなどによって下地を改善する方法等があるが、熱履歴やプラズマダメージ等の影響によって別の問題が生じ易い。また、急峻な段差部を絶縁膜１１６で確実に覆うことは困難であるし、係る段差部が絶縁膜１１６の膜成長の不連続点になる場合も多い。
従って、本発明の目的は、ピンホールやクラックが発生し難く、また、段差被覆性に優れた被覆層（絶縁層）によって電極が被覆された構造を有する発光素子、及び、その製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法は、
（Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、露出した第１化合物半導体層の一部分の上に第１電極を形成し、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）少なくとも、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆する、
工程を更に備えていることを特徴とする。
（Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、露出した第１化合物半導体層の一部分の上に第１電極を形成し、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）少なくとも、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆する、
工程を更に備えていることを特徴とする。
本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、第１電極上のＳＯＧ層の部分及び第２電極上のＳＯＧ層の部分に、それぞれ、第１開口部及び第２開口部を形成する形態とすることが好ましい。
そして、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層に、第１開口部及び第２開口部を形成する構成とすることができる。
あるいは又、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、ＳＯＧ層を第２の絶縁層で被覆し、第２の絶縁層及びＳＯＧ層に、第１開口部及び第２開口部を形成する構成とすることができる。
あるいは又、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層を更に第２の絶縁層で被覆した後、第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層に、第１開口部及び第２開口部を形成する構成とすることができる。
本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法においては、更に、第１電極から第１開口部を介してＳＯＧ層上に延びる第１コンタクト部を形成し、且つ、第２電極から第２開口部を介してＳＯＧ層上に延びる第２コンタクト部を形成する工程を備えていてもよい。
尚、本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法においては、工程の簡素化といった観点から、第１開口部と第２開口部とは同じ工程で形成することが好ましい。また、工程の簡素化といった観点から、第１コンタクト部と第２コンタクト部とは同じ工程で形成することが好ましいが、第１コンタクト部の頂面のレベルと第２コンタクト部の頂面のレベルを揃える必要がある場合には、第１コンタクト部と第２コンタクト部とを別の工程で形成することが好ましい。
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る発光素子の製造方法は、
（Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）第１電極を形成すべき部分を除く露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆した後、
（Ｄ）露出した第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分の上に、第１電極を形成する、
工程を更に備えていることを特徴とする。
（Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）第１電極を形成すべき部分を除く露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆した後、
（Ｄ）露出した第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分の上に、第１電極を形成する、
工程を更に備えていることを特徴とする。
本発明の第２の態様に係る発光素子の製造方法にあっては、
前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、ＳＯＧ層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆したＳＯＧ層の部分に第２開口部を形成し、
前記工程（Ｄ）において、第１開口部の底部に露出した第１化合物半導体層の部分の上に第１電極を形成する形態とすることが好ましい。
前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、ＳＯＧ層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆したＳＯＧ層の部分に第２開口部を形成し、
前記工程（Ｄ）において、第１開口部の底部に露出した第１化合物半導体層の部分の上に第１電極を形成する形態とすることが好ましい。
そして、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆したＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第２開口部を形成する構成とすることができる。
あるいは又、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、ＳＯＧ層を第２の絶縁層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層及びＳＯＧ層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆した第２の絶縁層及びＳＯＧ層の部分に第２開口部を形成する構成とすることができる。
あるいは又、この場合、前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層を更に第２の絶縁層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆した第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第２開口部を形成する構成とすることができる。
本発明の第２の態様に係る発光素子の製造方法においては、更に、第１電極から第１開口部を介してＳＯＧ層上に延びる第１コンタクト部を形成し、且つ、第２電極から第２開口部を介してＳＯＧ層上に延びる第２コンタクト部を形成する工程を備えていてもよい。
尚、本発明の第２の態様に係る発光素子の製造方法においては、工程の簡素化といった観点から、第１開口部と第２開口部とは同じ工程で形成することが好ましい。また、工程の簡素化といった観点から、第１コンタクト部と第２コンタクト部とは同じ工程で形成することが好ましいが、第１コンタクト部の頂面のレベルと第２コンタクト部の頂面のレベルを揃える必要がある場合には、第１コンタクト部と第２コンタクト部とを別の工程で形成することが好ましい。更には、実装時、半田によって、第１コンタクト部に接続された配線と第２コンタクト部との接触や短絡を避けるために、係る配線を覆うような絶縁膜を形成してもよい。
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様又は第２の態様に係る発光素子の製造方法（以下、これらを総称して、単に、本発明の発光素子の製造方法と呼ぶ場合がある）にあっては、第２電極はＩＴＯ（酸化錫をドープした酸化インジウム）から成り、前記工程（Ｃ）において、（全面に）ＳＯＧ層前駆体としてのＳＯＧ材料層を形成した後、ＳＯＧ材料層を焼成することでＳＯＧ層を得ると同時に、第２電極を構成するＩＴＯをアニールする構成とすることができ、これによって、発光素子の製造工程の簡素化を図ることができる。尚、このような構成において、発光素子を発光ダイオードとする場合、係る発光ダイオードは電極透過光取出し型であり、活性層からの光は、第２化合物半導体層、第２電極、ＳＯＧ層を通過して外部に射出される。
そして、この場合、前記工程（Ｃ）におけるＳＯＧ材料層の焼成条件として、以下の条件を挙げることができる。
焼成雰囲気：不活性ガス雰囲気、若しくは、
酸素ガスを０．１容量％乃至２０容量％、好ましくは２容量％乃至５容量％ 含有する不活性ガス雰囲気
焼成温度 ：２５０゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、好ましくは４００゜Ｃ乃至６００゜Ｃ
焼成時間 ：５分乃至６０分、好ましくは２０分乃至４０分
焼成雰囲気：不活性ガス雰囲気、若しくは、
酸素ガスを０．１容量％乃至２０容量％、好ましくは２容量％乃至５容量％ 含有する不活性ガス雰囲気
焼成温度 ：２５０゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、好ましくは４００゜Ｃ乃至６００゜Ｃ
焼成時間 ：５分乃至６０分、好ましくは２０分乃至４０分
あるいは又、本発明の発光素子の製造方法にあっては、第２電極は銀を含む（Ｉｎ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｐｔを含有する銀合金を包含する）構成とすることができる。尚、このような構成において、発光素子を発光ダイオードとする場合、係る発光ダイオードは基板側光取出し型であり、活性層からの光は、直接、基体を通過して外部に射出され、あるいは又、第２電極において反射され、基体を通過して外部に射出される。第２電極を銀（Ａｇ）から構成することで、例えば９６％以上の光反射率を達成することができる。
以上に説明した好ましい構成を含む本発明の発光素子の製造方法にあっては、前記工程（Ｃ）において、（全面に）ＳＯＧ層を形成した後、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露する工程を更に含むことが望ましい。このように、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露することによって、ＳＯＧ層の表面部分に含まれる有機物（例えば、炭化水素等）が除去され、高い品質を有するＳＯＧ層を得ることができる。プラズマ雰囲気の条件として、Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガス等を単独使用、又は、混合使用して成るプラズマ雰囲気とし、圧力を０．１Ｐａ〜１００Ｐａとし、印加パワー及び処理時間はプラズマ装置及びプラズマダメージと効果を勘案して決定すればよく、例えば、印加パワー３５０Ｗ、１０分程度の処理時間を例示することができる。
上記の目的を達成するための本発明の発光素子は、
（ａ）基体上に順次形成された、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
（ｂ）露出した第１化合物半導体層の部分の上に形成された第１電極、並びに、
（ｃ）第２化合物半導体層の上に形成された第２電極、
を備えた発光素子であって、
少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分は、ＳＯＧ層で被覆されていることを特徴とする。
（ａ）基体上に順次形成された、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
（ｂ）露出した第１化合物半導体層の部分の上に形成された第１電極、並びに、
（ｃ）第２化合物半導体層の上に形成された第２電極、
を備えた発光素子であって、
少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分は、ＳＯＧ層で被覆されていることを特徴とする。
尚、少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分（第１電極で覆われていない第１化合物半導体層の部分）、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分は、ＳＯＧ層で被覆されているが、発光素子の構造に依存して、ＳＯＧ層が、
（１）露出した第１化合物半導体層の部分（第１電極で覆われていない第１化合物半導体層の部分）、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分（第２電極で覆われていない第２化合物半導体層の部分）、及び、第２電極の一部分を被覆している形態、
（２）露出した第１化合物半導体層の部分（第１電極で覆われていない第１化合物半導体層の部分）、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分（第２電極で覆われていない第２化合物半導体層の部分）、第２電極の一部分、及び、第１電極の一部分を被覆している形態、
を挙げることができる。
（１）露出した第１化合物半導体層の部分（第１電極で覆われていない第１化合物半導体層の部分）、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分（第２電極で覆われていない第２化合物半導体層の部分）、及び、第２電極の一部分を被覆している形態、
（２）露出した第１化合物半導体層の部分（第１電極で覆われていない第１化合物半導体層の部分）、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分（第２電極で覆われていない第２化合物半導体層の部分）、第２電極の一部分、及び、第１電極の一部分を被覆している形態、
を挙げることができる。
本発明の発光素子にあっては、ＳＯＧ層の下には（具体的には、少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分とＳＯＧ層との間、露出した活性層の部分とＳＯＧ層との間、露出した第２化合物半導体層の部分とＳＯＧ層との間、及び、第２電極とＳＯＧ層との間には）、第１の絶縁層が形成されている形態とすることができ、あるいは又、ＳＯＧ層の上には、第２の絶縁層が形成されている形態とすることができ、あるいは又、ＳＯＧ層の下には（具体的には、少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分とＳＯＧ層との間、露出した活性層の部分とＳＯＧ層との間、露出した第２化合物半導体層の部分とＳＯＧ層との間、及び、第２電極とＳＯＧ層との間には）、第１の絶縁層が形成されており、ＳＯＧ層の上には、第２の絶縁層が形成されている形態とすることができる。
上記の好ましい形態、構成を含む本発明の発光素子においては、第１電極上に第１コンタクト部が形成され、第２電極上に第２コンタクト部が形成されている構造とすることができる。
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の発光素子の製造方法、あるいは、本発明の発光素子（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、ＳＯＧ材料層とは、ケイ酸化合物（主に、シラノールや、ポリシラザン（Ｓｉ、Ｏ、（Ｎ、Ｈ）、アルキル基、アルコキシ基等で構成される化合物））を有機溶剤（例えば、アルコールや酢酸ブチル）に溶解した溶液を、各種の塗布法によって塗布することで形成される層を指す。ＳＯＧ材料層から有機溶剤を除去した後、ＳＯＧ材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ（Spin On Glass）層を得ることができる。尚、ＳＯＧ材料層を構成する材料に依っては、電子線や紫外線をＳＯＧ材料層に照射することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ層を得ることもできる。一般に、ＳＯＧ層は内部応力が大きいが、例えば、１×１０-8ｍ（１０ｎｍ）乃至３×１０-7ｍ（３００ｎｍ）といった薄いＳＯＧ層を形成すれば、このような内部応力に起因した問題が生じることはない。塗布法として、スピンコーティング法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法といった各種印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法；スプレー法等を挙げることができる。
本発明において、基体として、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。
第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層を構成する材料として、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＩｎＧａＮ混晶、ＩｎＧａＮ混晶を含む）、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体を例示することができる。第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法を挙げることができる。
第１導電型がｎ型である場合には、第２導電型はｐ型であり、第１導電型がｐ型である場合には、第２導電型はｎ型である。
第１化合物半導体層の一部分を露出させる方法として、リソグラフィ技術と、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法との組合せを挙げることができる。
第２電極は、ＩＴＯから構成され、あるいは又、Ａｇ（Ａｇ合金を含む）から構成されているが、第２電極の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法を挙げることができる。
第１電極として、チタン（Ｔｉ）、ＴｉＷやＴｉＭｏといったチタン合金から成る電極（例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層等）、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金から成る電極を挙げることができる。尚、「／」の前に記載された層が、より一層、基体の近くに位置する（即ち、下側に位置する）。以下においても同様である。また、第１コンタクト部（第１パッド部）や第２コンタクト部（第２パッド部）として、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層等といった［接着層（Ｔｉ層やＣｒ層等）］／［バリアメタル層（Ｐｔ層、Ｎｉ層、ＴｉＷ層やＭｏ層等）］／［実装に対して融和性の良い金属層（例えばＡｕ層）］のような積層構成とした多層メタル層を例示することができる。第１電極の形成方法、第１コンタクト部（第１パッド部）、第２コンタクト部（第２パッド部）の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法を挙げることができる。
第１の絶縁層、第２の絶縁層を構成する材料として、ＳｉＯX系材料、ＳｉＮY系材料、ＳｉＯXＮY系材料、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3を例示することができる。第１の絶縁層、第２の絶縁層の形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができる。
第１開口部及び第２開口部の形成方法として、リソグラフィ技術と、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法との組合せを挙げることができる。尚、ＳＯＧ材料層に電子線や紫外線を照射することでＳＯＧ層を得る場合には、同時に、第１開口部及び第２開口部を露光用マスク等を用いることなく、直接、形成することができる。
発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザを挙げることができる。
例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法や、ＣＶＤ法における絶縁膜の成膜において、粒界、クラック、ピンホールといった欠陥を完全に無くすことは非常に困難であり、絶縁膜の膜厚を増やせば解決できるというものではない。たとえ、平らな絶縁膜の部分においては欠陥が生じない成膜条件とした場合でも、例えば、高々数百ｎｍ程度の厚さの電極やデバイス構造、不可避に形成される段差部等にあっても、クラックやピンホールが絶縁膜に発生し易い。そして、これらのクラックやピンホールから外部雰囲気中からの水分が侵入し、電極を構成する金属原子を容易にイオン化し、イオン・マイグレーション等に起因したデバイス故障につながる破壊劣化が進行してしまう。
本発明にあっては、第２電極をＳＯＧ層で被覆する。ＳＯＧ層を形成するための一種の前駆体（ＳＯＧ層前駆体）であるＳＯＧ材料層は液状であり、塗布法にて第２電極を覆うことができる。従って、粒界の無い連続膜によって第２電極を確実に被覆することができ、ピンホールやクラックが発生することがない。その結果、銀（Ａｇ）やＩＴＯから成る第２電極に、外部雰囲気中からの水分が到達することを確実に防止することができ、第２電極にイオン・マイグレーションが生じたり、ウィスカーが生成し、第２電極の劣化、ひいては、発光ダイオードの特性劣化が生じてしまうといった問題が生じることを確実に防止することができる。従って、発光素子の信頼性の向上を図ることができ、厳しい環境下でも安定な特性を維持できるだけでなく、発光素子の製造歩留りの増加を達成することができる。
尚、ＳＯＧ層の下に第１の絶縁層を形成し、及び／又は、ＳＯＧ層の上に第２の絶縁層を形成すれば、発光素子の信頼性を一層高めることができる。また、塗布法にて第２電極を含む下地を覆うことができるので、例えば第２電極に発生したクラックやピンホールといった所謂下地の各種欠陥を「穴埋め」しながら、表面張力による平滑化効果によって段差部の不連続性を埋め込むことができ、より滑らかなＳＯＧ層で下地を被覆することができるし、より滑らかなＳＯＧ層の上に第２の絶縁層を形成することが可能となる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
実施例１は、本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法、及び、本発明の発光素子に関する。
実施例１の発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体層から構成された発光ダイオードから成り、図１の（Ａ）に構成要素の模式的な配置図を示し、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った図１の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、
（ａ）基体１０上に順次形成された、第１導電型（実施例１においては、ｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型（実施例１においては、ｐ型）を有する第２化合物半導体層１３、
（ｂ）露出した第１化合物半導体層１１の部分１７の上に形成された第１電極１５、並びに、
（ｃ）第２化合物半導体層１３の上に形成された第２電極１４、
を備えている。
（ａ）基体１０上に順次形成された、第１導電型（実施例１においては、ｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型（実施例１においては、ｐ型）を有する第２化合物半導体層１３、
（ｂ）露出した第１化合物半導体層１１の部分１７の上に形成された第１電極１５、並びに、
（ｃ）第２化合物半導体層１３の上に形成された第２電極１４、
を備えている。
ここで、基体１０は、例えばサファイアから成る基板１０Ａ、及び、基板１０Ａ上に形成されたＧａＮから成る下地層１０Ｂから構成されている。また、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成る第１化合物半導体層１１、ＩｎＧａＮ層（井戸層）及びＧａＮ層（障壁層）から成り、多重量子井戸構造を有する活性層１２、並びに、ＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１３が積層された積層構造から、発光層構造が構成されている。更には、第１電極１５は、第２化合物半導体層１３及び活性層１２の一部分を除去する（エッチングする）ことで露出した第１化合物半導体層１１の一部分１７の上に設けられている。そして、第２電極１４から、残された第２化合物半導体層１３の直下の活性層１２の部分を経由して、第１化合物半導体層１１、第１電極１５へと電流を流すことで、活性層１２にあっては、電流注入によって活性層１２の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となる。尚、図１の（Ａ）においては、発光ダイオードの構成要素の一部のみを図示している。
そして、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の部分、露出した活性層１２の部分、及び、露出した第２化合物半導体層１３の部分、並びに、第２電極１４の一部分は、ＳＯＧ層１６で被覆されている。実施例１にあっては、より具体的には、ＳＯＧ層１６は、露出した第１化合物半導体層１１の部分（第１電極１５で覆われていない第１化合物半導体層１１の部分）、露出した活性層１２の部分、第２電極１４の一部分、第１電極１５の一部分、及び、露出した第２化合物半導体層１３の部分（第２電極１４で覆われていない第２化合物半導体層１３の部分）を被覆している。
実施例１にあっては、第２電極１４はＩＴＯから成る。そして、実施例１の発光ダイオードは電極透過光取出し型であり、活性層１２からの光は、第２化合物半導体層１３、第２電極１４、ＳＯＧ層１６を通過して外部に射出される。
また、実施例１の発光ダイオードにおいては、第１電極１５上には、ＳＯＧ層１６に設けられた第１開口部１８ＡからＳＯＧ層１６上を延びる第１コンタクト部（第１パッド部１９Ａ）が形成され、第２電極１４上には、ＳＯＧ層１６に設けられた第２開口部１８ＢからＳＯＧ層１６上を延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ｂが形成されている。
以下、基板等の模式的な一部断面図である図２の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図３の（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。
［工程−１００］
先ず、サファイアから成る基板１０ＡをＭＯＣＶＤ装置に搬入し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスの供給を行い、ＧａＮから成る下地層１０Ｂを基板１０Ａの表面に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。
先ず、サファイアから成る基板１０ＡをＭＯＣＶＤ装置に搬入し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスの供給を行い、ＧａＮから成る下地層１０Ｂを基板１０Ａの表面に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。
［工程−１１０］
次いで、基体１０上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層１３を、順次、形成する。
次いで、基体１０上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層１３を、順次、形成する。
具体的には、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基板温度を１０２０゜Ｃまで上昇させた後、常圧にて、シリコン原料であるモノシラン（ＳｉＨ4）ガスの供給を開始することで、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、ｎ型の導電型を有する厚さ３μｍの第１化合物半導体層１１を、下地層１０Ｂに結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、例えば、約５×１０18／ｃｍ3である。
その後、一旦、ＴＭＧガス、ＳｉＨ4ガスの供給を中断し、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガス及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、ＩｎＧａＮ及びＧａＮから成り、多重量子井戸構造を有する活性層１２を結晶成長させる。
例えば、発光波長４００ｎｍの発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成約９％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、２層の井戸層から成る）とすればよい。また、発光波長４６０ｎｍ±１０ｎｍの青色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成１５％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、１５層の井戸層から成る）とすればよい。更には、発光波長５２０ｎｍ±１０ｎｍの緑色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成２３％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び１５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、９層の井戸層から成る）とすればよい。
活性層１２の形成完了後、ＴＥＧガス、ＴＭＩガスの供給中断と共に、キャリアガスを窒素から水素に切り替え、８５０゜Ｃまで基板温度を上昇させ、ＴＭＧガスとビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）ガスの供給を開始することで、厚さ１００ｎｍのＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１３を活性層１２の上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０19／ｃｍ3である。その後、ＴＭＧガス及びＣｐ2Ｍｇガスの供給中止と共に基板温度を低下させ、室温まで基板温度を下げて結晶成長を完了させる。
［工程−１２０］
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行って、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行って、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。
［工程−１３０］
その後、第２化合物半導体層１３の上に、ＩＴＯから成る第２電極１４をスパッタリング法に基づき形成する。次いで、第１化合物半導体層１１の一部分を露出させる（図２の（Ａ）参照）。具体的には、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術にて、第２電極１４、第２化合物半導体層１３、活性層１２の一部を除去して、第１化合物半導体層１１の一部分１７を露出させる。その後、リフトオフ法に基づき、露出した第１化合物半導体層１１の一部分の上に第１電極１５を形成する（図２の（Ｂ）参照）。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第１電極を形成すべき第１化合物半導体層１１の一部分の上のレジスト層に開口を形成した後、全面に、第１電極１５を構成する金属層をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、第１電極１５を形成することができる。
その後、第２化合物半導体層１３の上に、ＩＴＯから成る第２電極１４をスパッタリング法に基づき形成する。次いで、第１化合物半導体層１１の一部分を露出させる（図２の（Ａ）参照）。具体的には、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術にて、第２電極１４、第２化合物半導体層１３、活性層１２の一部を除去して、第１化合物半導体層１１の一部分１７を露出させる。その後、リフトオフ法に基づき、露出した第１化合物半導体層１１の一部分の上に第１電極１５を形成する（図２の（Ｂ）参照）。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第１電極を形成すべき第１化合物半導体層１１の一部分の上のレジスト層に開口を形成した後、全面に、第１電極１５を構成する金属層をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、第１電極１５を形成することができる。
次に、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、及び、露出した第２化合物半導体層１３の部分、並びに、第２電極１４の一部分を、ＳＯＧ層１６で被覆する。
［工程−１４０］
具体的には、先ず、全面を、即ち、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、第２電極１４、及び、第１電極１５を、ＳＯＧ層１６で被覆する（図３の（Ａ）参照）。より具体的には、先ず、ＳＯＧ層１６の前駆体に相当するケイ酸化合物を有機溶剤に溶解した溶液から成るＳＯＧ材料層を、例えば、スピンコーティング法にて、全面に、形成する。次いで、ＳＯＧ材料層から有機溶剤を除去した後、ＳＯＧ材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ層１６を得ることができる。ＳＯＧ材料層の焼成条件として、窒素ガス雰囲気といった不活性ガス雰囲気において、４００゜Ｃ、２０分を例示することができる。このＳＯＧ材料層１６の焼成によって、同時に、第２電極１４を構成するＩＴＯをアニールすることができ、これによって、第２電極１４においてキャリアを発生させることができる。
具体的には、先ず、全面を、即ち、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、第２電極１４、及び、第１電極１５を、ＳＯＧ層１６で被覆する（図３の（Ａ）参照）。より具体的には、先ず、ＳＯＧ層１６の前駆体に相当するケイ酸化合物を有機溶剤に溶解した溶液から成るＳＯＧ材料層を、例えば、スピンコーティング法にて、全面に、形成する。次いで、ＳＯＧ材料層から有機溶剤を除去した後、ＳＯＧ材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ層１６を得ることができる。ＳＯＧ材料層の焼成条件として、窒素ガス雰囲気といった不活性ガス雰囲気において、４００゜Ｃ、２０分を例示することができる。このＳＯＧ材料層１６の焼成によって、同時に、第２電極１４を構成するＩＴＯをアニールすることができ、これによって、第２電極１４においてキャリアを発生させることができる。
［工程−１５０］
その後、第１電極１５上のＳＯＧ層１６の部分及び第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図３の（Ｂ）参照）。
その後、第１電極１５上のＳＯＧ層１６の部分及び第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図３の（Ｂ）参照）。
［工程−１６０］
次いで、第１電極１５から第１開口部１８Ａを介してＳＯＧ層１６上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａを形成し、同時に、第２電極１４から第２開口部１８Ｂを介してＳＯＧ層１６上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ａを形成する。尚、第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａ及び第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ｂは、例えば、蒸着法によって形成されたＴｉ層／Ｐt層、及び、その上にメッキ法によって形成されたＡｕ層から成る。その後、ダイシングによりチップ化を行い、図１の（Ｂ）に示した発光ダイオードを得ることができる。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。
次いで、第１電極１５から第１開口部１８Ａを介してＳＯＧ層１６上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａを形成し、同時に、第２電極１４から第２開口部１８Ｂを介してＳＯＧ層１６上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ａを形成する。尚、第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａ及び第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ｂは、例えば、蒸着法によって形成されたＴｉ層／Ｐt層、及び、その上にメッキ法によって形成されたＡｕ層から成る。その後、ダイシングによりチップ化を行い、図１の（Ｂ）に示した発光ダイオードを得ることができる。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。
実施例１においては、ＳＯＧ層１６を形成することで、粒界の無い連続膜によって第２電極１４を確実に被覆することができ、ピンホールやクラックの発生は認められなかった。その結果、ＩＴＯから成る第２電極１４に外部雰囲気中からの水分が到達することを確実に防止することができ、第２電極１４にイオン・マイグレーションが生じたり、ウィスカーが生成し、第２電極１４の劣化、ひいては、発光ダイオードの特性劣化が生じてしまうといった問題が生じることを確実に防止することができた。また、厚さ１４０ｎｍのＳＯＧ層１６の屈折率を、波長４００ｎｍから８００ｎｍに亙って測定したが、ＳＯＧ層１６の屈折率（＝ｎ＋ｉ・ｋ）の実数部分（ｎ）の値は１．４５であり、虚数部分（ｋ）の値は０であり、波長４００ｎｍから８００ｎｍに亘って、ＳＯＧ層１６による光の吸収は認められなかった。
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２においては、第２電極１４は、真空蒸着法にて成膜された厚さ約１００ｎｍの銀（Ａｇ）から成る。そして、実施例２の発光ダイオードは基板側光取出し型であり、活性層１２からの光は、直接、基体１０を通過して外部に射出され、あるいは又、第２電極１４において反射され、基体１０を通過して外部に射出される。第２電極１４を銀（Ａｇ）から構成することで、例えば９６％以上の光反射率を達成することができる。
尚、その他の工程、実施例２の発光素子の構成、構造は、実施例１と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例３は、実施例１あるいは実施例２の変形である。実施例３においては、［工程−１４０］と［工程−１５０］との間において、ＳＯＧ層１６の表面をプラズマ雰囲気に暴露する工程を更に含む。このように、ＳＯＧ層１６の表面をプラズマ雰囲気に暴露することによって、ＳＯＧ層１６の表面部分に含まれる有機物（例えば、炭化水素等）が除去され、高い品質を有するＳＯＧ層１６を得ることができる。プラズマ雰囲気の条件として、以下の表１に示す条件を例示することができる。尚、以下の実施例においても、同様に、ＳＯＧ層１６の表面に対して、プラズマ雰囲気に暴露する処理を施すことができる。
［表１］
プラズマ雰囲気：Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガス等を単独使用、又は、混合して使用
圧力 ：０．１Ｐａ〜１００Ｐａ
印加パワー ：３５０Ｗ
処理時間 ：１０分
プラズマ雰囲気：Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガス等を単独使用、又は、混合して使用
圧力 ：０．１Ｐａ〜１００Ｐａ
印加パワー ：３５０Ｗ
処理時間 ：１０分
尚、その他の工程、実施例３の発光素子の構成、構造は、実施例１あるいは実施例２と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例４も、実施例１あるいは実施例２の変形である。実施例４の発光ダイオードにおいては、ＳＯＧ層１６の下には（具体的には、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の部分とＳＯＧ層１６との間、露出した活性層１２の部分とＳＯＧ層１６との間、露出した第２化合物半導体層１３の部分とＳＯＧ層１６との間、及び、第２電極１４とＳＯＧ層１６との間には）、第１の絶縁層２１が形成されている。実施例４においては、実施例１の［工程−１３０］と［工程−１４０］との間において、全面に第１の絶縁層２１を形成する工程を更に含み（図４の（Ａ）参照）、即ち、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、第２電極１４、及び、第１電極１５を、第１の絶縁層２１で被覆する工程を含み、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程においては、第１の絶縁層２１をＳＯＧ層１６で被覆し、実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、第１電極１５上のＳＯＧ層１６の部分及び第１の絶縁層２１の部分、並びに、第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分及び第１の絶縁層２１の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図４の（Ｂ）参照）。ここで、第１の絶縁層２１は、厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ2から成り、ＣＶＤ法にて成膜されている。
このように、ＳＯＧ層１６の下に第１の絶縁層２１を形成することで、発光ダイオードの信頼性の向上を図ることができるだけでなく、ＳＯＧ層１６を形成するための下地の平坦化を図ることができる。
実施例２と同様に第２電極１４をＡｇから構成した発光ダイオードを作製した。尚、この発光ダイオードを実施例４Ａの発光ダイオードと呼ぶ。一方、ＳＯＧ層１６の形成を省略した発光ダイオードを比較例４として作製した。そして、この実施例４Ａの発光ダイオードと比較例４の発光ダイオードに対して、高温・高湿バイアス試験（８５゜Ｃ、ＲＨ８５％）を行い、イオン・マイグレーションに起因した故障発生に至るまでの時間の比較を行った。その結果、実施例４Ａの発光ダイオードにあっては、比較例４の発光ダイオードよりも、２千時間以上、故障発生に至るまでの時間が延びた。また、比較例４の発光ダイオードにおいては、クラックやピンホールからの水分に起因した第２電極１４の腐食が認められたが、実施例４Ａの発光ダイオードにおいては、第２電極１４の腐食は全く認められなかった。更には、実施例４Ａの発光ダイオードに対して、非常に高い高温（１５０゜Ｃ）のエージングを行ったが、何らの問題も生じることが無く、ＳＯＧ層１６を構成する材料の線膨張係数と、第１の絶縁層２１を構成する材料の線膨張係数との差に起因した応力によっても問題が生じないことが判った。
実施例５も、実施例１あるいは実施例２の変形である。実施例５の発光ダイオードにおいては、ＳＯＧ層１６の上には、第２の絶縁層２２が形成されている。実施例５においては、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程において、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、第２電極１４、及び、第１電極１５を、ＳＯＧ層１６で被覆し、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程に引き続き、ＳＯＧ層１６を第２の絶縁層２２で被覆する工程、即ち、実施例１の［工程−１４０］と［工程−１５０］との間において、ＳＯＧ層１６の上に（全面に）第２の絶縁層２２を形成する工程を更に含み（図５の（Ａ）参照）、実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、第１電極１５上の第２の絶縁層２２の部分及びＳＯＧ層１６の部分、並びに、第２電極１４上の第２の絶縁層２２の部分及びＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図５の（Ｂ）参照）。ここで、第２の絶縁層２２は、厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ2から成り、ＣＶＤ法にて成膜されている。
このように、ＳＯＧ層１６の上に第２の絶縁層２２を形成することで、発光ダイオードの信頼性の向上を図ることができるだけでなく、滑らかなＳＯＧ層１６上に第２の絶縁層２２を形成するので、第２の絶縁層２２の段差被覆性の向上等を図ることができる。
尚、実施例１の［工程−１３０］と［工程−１４０］との間において、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、第２電極１４、及び、第１電極１５を、第１の絶縁層２１で被覆した後、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程において、第１の絶縁層２１をＳＯＧ層１６で被覆し、ＳＯＧ層１６を更に第２の絶縁層２２で被覆し、実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、第２の絶縁層２２、ＳＯＧ層１６及び第１の絶縁層２１に、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成してもよい。即ち、ＳＯＧ層１６の下には（具体的には、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の部分とＳＯＧ層１６との間、露出した活性層１２の部分とＳＯＧ層１６との間、露出した第２化合物半導体層１３の部分とＳＯＧ層１６との間、及び、第２電極１４とＳＯＧ層１６との間には）、第１の絶縁層２１が形成されており、ＳＯＧ層１６の上には、第２の絶縁層２２が形成されている構成とすることもできる。即ち、実施例１の［工程−１３０］と［工程−１４０］との間において全面に第１の絶縁層２１を形成する工程を、更に、実施例５に含ませてもよい。尚、この場合には、実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、第２の絶縁層２２、ＳＯＧ層１６、及び、第１の絶縁層２１に、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する。
実施例６は、本発明の第２の態様に係る発光素子の製造方法に関する。第１電極がＳＯＧ層の上に延在しているといった第１電極の周辺部の構成、構造を除き、実施例６の発光ダイオードの基本的な構成、構造は、実施例１の発光ダイオードの基本的な構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。以下、実施例６の発光素子の製造方法を、図７の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
［工程−６００］
先ず、実施例１の［工程−１００］及び［工程−１１０］と同様の工程を実行することで、基体１０上に、第１導電型（実施例６においては、ｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型（実施例６においては、ｐ型）を有する第２化合物半導体層１３を、順次、形成し、その後、［工程−１２０］と同様の工程を実行する。
先ず、実施例１の［工程−１００］及び［工程−１１０］と同様の工程を実行することで、基体１０上に、第１導電型（実施例６においては、ｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型（実施例６においては、ｐ型）を有する第２化合物半導体層１３を、順次、形成し、その後、［工程−１２０］と同様の工程を実行する。
［工程−６１０］
次いで、［工程−１３０］と同様の工程を実行することで、第２化合物半導体層１３の上に第２電極１４を形成した後、第１化合物半導体層１１の一部分を露出させる。尚、この工程においては、第１電極は形成しない。
次いで、［工程−１３０］と同様の工程を実行することで、第２化合物半導体層１３の上に第２電極１４を形成した後、第１化合物半導体層１１の一部分を露出させる。尚、この工程においては、第１電極は形成しない。
その後、第１電極１５を形成すべき部分を除く露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４の一部分を、ＳＯＧ層１６で被覆する。
［工程−６２０］
具体的には、次いで、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４を、ＳＯＧ層１６で被覆する。具体的には、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、全面にＳＯＧ層１６を形成する（図７の（Ａ）参照）。
具体的には、次いで、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４を、ＳＯＧ層１６で被覆する。具体的には、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、全面にＳＯＧ層１６を形成する（図７の（Ａ）参照）。
［工程−６３０］
次いで、第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層１６の部分に第１開口部１８Ａを形成し、第２電極１４を被覆したＳＯＧ層１６の部分に第２開口部１８Ｂを形成する。具体的には、露出した第１化合物半導体層１１の部分の上のＳＯＧ層１６の部分及び第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図７の（Ｂ）参照）。
次いで、第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層１６の部分に第１開口部１８Ａを形成し、第２電極１４を被覆したＳＯＧ層１６の部分に第２開口部１８Ｂを形成する。具体的には、露出した第１化合物半導体層１１の部分の上のＳＯＧ層１６の部分及び第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する（図７の（Ｂ）参照）。
［工程−６４０］
その後、露出した第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分の上に、第１電極１５を形成する。即ち、第１開口部１８Ａの底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分の上に第１電極１５を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１３０］と同様の工程を実行することで、第１開口部１８Ａの底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分の上から、第１開口部１８Ａの近傍のＳＯＧ層１６の上に亙り、第１電極１５を形成する。
その後、露出した第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分の上に、第１電極１５を形成する。即ち、第１開口部１８Ａの底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分の上に第１電極１５を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１３０］と同様の工程を実行することで、第１開口部１８Ａの底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分の上から、第１開口部１８Ａの近傍のＳＯＧ層１６の上に亙り、第１電極１５を形成する。
［工程−６５０］
次に、実施例１の［工程−１６０］と同様の工程を実行することで、第１電極１５から第１開口部１８Ａを介してＳＯＧ層１６上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａを形成し、同時に、第２電極１４から第２開口部１８Ｂを介してＳＯＧ層１６上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ｂを形成する。その後、ダイシングによりチップ化を行い、図６に示した発光ダイオードを得ることができる。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。
次に、実施例１の［工程−１６０］と同様の工程を実行することで、第１電極１５から第１開口部１８Ａを介してＳＯＧ層１６上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１９Ａを形成し、同時に、第２電極１４から第２開口部１８Ｂを介してＳＯＧ層１６上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１９Ｂを形成する。その後、ダイシングによりチップ化を行い、図６に示した発光ダイオードを得ることができる。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。
尚、実施例６においても、実施例２と同様に、第２電極１４を、ＩＴＯの代わりに銀（Ａｇ）から構成してもよい。
また、実施例４と同様に、［工程−６１０］と［工程−６２０］との間において、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４を、第１の絶縁層２１で被覆した後、［工程−６２０］と同様の工程において、第１の絶縁層２１をＳＯＧ層１６で被覆し、［工程−６３０］と同様の工程において、第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層１６及び第１の絶縁層２１の部分に第１開口部１８Ａを形成し、第２電極１４を被覆したＳＯＧ層１６及び第１の絶縁層２１の部分に第２開口部１８Ｂを形成してもよい。即ち、［工程−６１０］と［工程−６２０］との間において、全面に第１の絶縁層を形成する工程を更に含み、［工程−６３０］において、第１電極１５上のＳＯＧ層１６の部分及び第１の絶縁層の部分、並びに、第２電極１４上のＳＯＧ層１６の部分及び第１の絶縁層の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成してもよい。
あるいは又、実施例５と同様に、［工程−６２０］と同様の工程において、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４を、ＳＯＧ層１６で被覆し、その後、ＳＯＧ層１６を第２の絶縁層２２で被覆し、［工程−６３０］と同様の工程において、第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層２２及びＳＯＧ層１６の部分に第１開口部１８Ａを形成し、第２電極１４を被覆した第２の絶縁層２２及びＳＯＧ層１６の部分に第２開口部１８Ｂを形成してもよい。即ち、［工程−６２０］と［工程−６３０］との間において、ＳＯＧ層１６の上に（全面に）第２の絶縁層を形成する工程を更に含み、［工程−６３０］と同様の工程において、第１電極１５上の第２の絶縁層の部分及びＳＯＧ層１６の部分、並びに、第２電極１４上の第２の絶縁層の部分及びＳＯＧ層１６の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成してもよい。
あるいは又、［工程−６１０］と［工程−６２０］との間において、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１２の部分、露出した第２化合物半導体層１３の部分、及び、第２電極１４を、第１の絶縁層２１で被覆した後、［工程−６２０］と同様の工程において、第１の絶縁層２１をＳＯＧ層１６で被覆し、その後、ＳＯＧ層１６を更に第２の絶縁層２２で被覆し、［工程−６３０］と同様の工程において、第１化合物半導体層１１の一部分における第１電極１５を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層２２、ＳＯＧ層１６及び第１の絶縁層２１の部分に第１開口部１８Ａを形成し、第２電極１４を被覆した第２の絶縁層２２、ＳＯＧ層１６及び第１の絶縁層２１の部分に第２開口部１８Ｂを形成してもよい。即ち、［工程−６１０］と［工程−６２０］との間において全面に第１の絶縁層を形成し、更に、［工程−６２０］と［工程−６３０］との間において、ＳＯＧ層１６の上に（全面に）第２の絶縁層を形成する工程を更に含ませてもよい。尚、この場合には、［工程−６３０］と同様の工程において、第２の絶縁層、ＳＯＧ層１６、及び、第１の絶縁層に、第１開口部１８Ａ及び第２開口部１８Ｂを形成する。
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造、発光素子を構成する材料、発光素子の製造条件や各種数値は例示であり、適宜変更することができる。例えば、実施例１〜実施例６において説明した発光素子において、例えば図８に模式的な一部断面図を示すように、第２電極１４が第２化合物半導体層１３の一部を覆う構造とすることもできる。
１０・・・基体、１０Ａ・・・基板、１０Ｂ・・・下地層、１１・・・第１化合物半導体層、１２・・・活性層、１３・・・第２化合物半導体層、１４・・・第２電極、１５・・・第１電極、１６・・・ＳＯＧ層、１７・・・露出した第１化合物半導体層の部分、１８Ａ，１８Ｂ・・・開口部、１９Ａ，１９Ｂ・・・コンタクト部２１・・・第１の絶縁層、２２・・・第２の絶縁層
Claims (18)
- （Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、露出した第１化合物半導体層の一部分の上に第１電極を形成し、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）少なくとも、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆する、
工程を更に備えていることを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、第１電極上のＳＯＧ層の部分及び第２電極上のＳＯＧ層の部分に、それぞれ、第１開口部及び第２開口部を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層に、第１開口部及び第２開口部を形成することを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、ＳＯＧ層を第２の絶縁層で被覆し、第２の絶縁層及びＳＯＧ層に、第１開口部及び第２開口部を形成することを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、第２電極、及び、第１電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層を更に第２の絶縁層で被覆した後、第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層に、第１開口部及び第２開口部を形成することを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
- （Ａ）基体上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層を、順次、形成した後、
（Ｂ）第１化合物半導体層の一部分を露出させ、第２化合物半導体層の上に第２電極を形成する、
工程を備えた発光素子の製造方法であって、
前記工程（Ｂ）に引き続き、
（Ｃ）第１電極を形成すべき部分を除く露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極の一部分を、ＳＯＧ層で被覆した後、
（Ｄ）露出した第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分の上に、第１電極を形成する、
工程を更に備えていることを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、ＳＯＧ層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆したＳＯＧ層の部分に第２開口部を形成し、
前記工程（Ｄ）において、第１開口部の底部に露出した第１化合物半導体層の部分の上に第１電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の発光素子の製造方法。 - 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆したＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆したＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第２開口部を形成することを特徴とする請求項７に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、ＳＯＧ層で被覆した後、ＳＯＧ層を第２の絶縁層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層及びＳＯＧ層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆した第２の絶縁層及びＳＯＧ層の部分に第２開口部を形成することを特徴とする請求項７に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、露出した第１化合物半導体層の一部分、露出した活性層の部分、露出した第２化合物半導体層の部分、及び、第２電極を、第１の絶縁層で被覆した後、第１の絶縁層をＳＯＧ層で被覆し、ＳＯＧ層を更に第２の絶縁層で被覆し、次いで、第１化合物半導体層の一部分における第１電極を形成すべき部分を被覆した第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第１開口部を形成し、第２電極を被覆した第２の絶縁層、ＳＯＧ層及び第１の絶縁層の部分に第２開口部を形成することを特徴とする請求項７に記載の発光素子の製造方法。
- 第２電極はＩＴＯから成り、
前記工程（Ｃ）において、ＳＯＧ層前駆体としてのＳＯＧ材料層を形成した後、ＳＯＧ材料層を焼成することでＳＯＧ層を得ると同時に、第２電極を構成するＩＴＯをアニールすることを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の発光素子の製造方法。 - 前記工程（Ｃ）におけるＳＯＧ材料層の焼成条件は、不活性ガス雰囲気における焼成温度２５０゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、焼成時間５分乃至６０分の条件、若しくは、酸素ガスを０．１容量％乃至２０容量％含有する不活性ガス雰囲気における焼成温度２５０゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、焼成時間５分乃至６０分の条件であることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
- 第２電極は銀を含むことを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の発光素子の製造方法。
- 前記工程（Ｃ）において、ＳＯＧ層を形成した後、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露する工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の発光素子の製造方法。
- （ａ）基体上に順次形成された、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
（ｂ）露出した第１化合物半導体層の部分の上に形成された第１電極、並びに、
（ｃ）第２化合物半導体層の上に形成された第２電極、
を備えた発光素子であって、
少なくとも、露出した第１化合物半導体層の部分、露出した活性層の部分、及び、露出した第２化合物半導体層の部分、並びに、第２電極の一部分は、ＳＯＧ層で被覆されていることを特徴とする発光素子。 - ＳＯＧ層の下には第１の絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
- ＳＯＧ層の上には第２の絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
- ＳＯＧ層の下には第１の絶縁層が形成されており、ＳＯＧ層の上には第２の絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
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