JP2010287637A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エピタキシャル成長法によって、基板11上にn型コンタクト層12を形成する工程と、n型コンタクト層12上に、本体部16が形成される領域上に開口部22を設けた無機マスク21を形成する工程と、エピタキシャル成長法によって、無機マスク21の開口部22内のn型コンタクト層12上に、n型層13、活性層14、p型層15を順に形成してメサ構造の本体部16を形成する工程と、無機マスク21を除去する工程と、n型コンタクト層12上および本体部16表面に電極形成層23を形成する工程と、電極形成層23をパターニングして、n型コンタクト層12上にn電極17を形成し、p型層15上にp電極18を形成する工程を有する。
【選択図】図1
Description
また、n電極、p電極を形成する際に、本体部の側面はマスク層に被覆され、電極形成層の金属が直接接触しないので、本体部が金属汚染されることがない。また、電極形成層のパターニングがリフトオフ法によることから、本体部の側壁にエッチングダメージが入らない。このため、電流リークをさらに低減することが可能になる。
[半導体発光装置の製造方法の第1例]
本発明の第1実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法の第1例を、図1の製造工程断面図によって説明する。
この工程では、まず上記n型コンタクト層12表面に無機膜を形成する。この無機膜は、例えば化学気相成長法によって、酸化シリコン膜で形成される。その膜厚は、例えば1μm程度とする。この無機膜の成膜方法は、電子ビーム蒸着法であってもよく、その成膜方法は問わない。
また、上記無機膜は、下地の上記n型コンタクト層12に対して選択的にウエットエッチング加工が可能であれば、酸化シリコン膜に限定されない。例えば窒化シリコン膜であってもよい。
次いで、通常のレジスト塗布技術によって、上記無機膜上にレジスト膜を形成した後、通常のリソグラフィー技術によって、半導体発光装置の本体部が形成される領域を除く領域にレジスト膜が残るようにパターニングを行う。続いて、このパターニングされたレジスト膜をエッチングマスクに用いて、上記無機膜をエッチングして、本体部が形成される領域上に開口部22を有する無機マスク21を形成する。ここでは、フッ酸系のウエットエッチングによりエッチングを行う。また、無機膜が窒化シリコン膜で形成されている場合には、例えば熱リン酸によるウエットエッチングにてエッチングを行う。
その後、上記レジスト膜を除去し、上記n型コンタクト層12表面を洗浄する。
上記n型層13、活性層14、p型層15は、例えば、アルミニウム、インジウム、ガリウムのうちから選択された元素および窒素からなる化合物半導体で形成される。
なお、活性層14のインジウム(In)の組成値c、dは、発光波長や発光波長幅、光密度などを勘案して決定される。具体的には、量子井戸層のインジウムの組成値cは、0%より大きく50%以下であることが望ましく、障壁層のインジウムの組成値dは、0%より大きく40%以下であることが望ましい。また、量子井戸層の厚さは、1nm以上20nm以下であることが望ましく、障壁層の厚さは、4nm以上50nm以下であることが望ましい。また、活性層14全体の厚さは、6nm以上1000nm以下であることが望ましい。
また、上記無機マスク21が窒化シリコン膜で形成されている場合には熱リン酸系のウエットエッチングにより行う。
また、銀、インジウムスズオキサイドが上記仕事関数を有することから、銀、インジウムスズオキサイドでn電極を形成した場合にはオーミックコンタクトとなる。
上記電極形成層23として用いるその他の金属としては、ニッケル(Ni)(仕事関数値=5.15eV)、白金(Pt)(仕事関数値=5.65eV)、パラジウム(Pd)(仕事関数値=5.12eV)が挙げられる。これらの金属材料は、p型層15とオーミックコンタクトをとることができる。
また、インジウムスズオキサイドの代わりに、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、亜鉛酸化物(ZnO)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)、インジウム亜鉛スズ酸化物(IZTO)等の透明金属酸化物を用いることもできる。
このようにして、半導体発光装置1が製造される。
また上記本体部16はエピタキシャル成長法によって形成されるので、上記本体部16の側面がドライエッチングによって形成されない。このため、上記本体部16の側面にエッチングダメージが入らないので、電流リークの発生を防止することができる。
よって、信頼性の高い半導体発光装置を製造できるので、歩留まりの向上を図ることができるという利点がある。
次に、本発明の一実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法の第2例を、図2〜図3の製造工程断面図によって説明する。
この工程では、まず上記n型コンタクト層12表面に無機膜を形成する。この無機膜は、例えば化学気相成長法によって、酸化シリコン膜で形成される。この無機膜の成膜方法は、電子ビーム蒸着法であってもよく、その成膜方法は問わない。
また、上記無機膜は、下地の上記n型コンタクト層12に対して選択的にウエットエッチング加工が可能であれば、酸化シリコン膜に限定されない。例えば窒化シリコン膜であってもよい。
次いで、通常のレジスト塗布技術によって、上記無機膜上にレジスト膜を形成した後、通常のリソグラフィー技術によって、半導体発光装置の本体部が形成される領域を除く領域にレジスト膜が残るようにパターニングを行う。続いて、このパターニングされたレジスト膜をエッチングマスクに用いて、上記無機膜をエッチングして、本体部が形成される領域上に開口部22を有する無機マスク21を形成する。ここでは、フッ酸系のウエットエッチングによりエッチングを行う。また、無機膜が窒化シリコン膜で形成されている場合には、例えば熱リン酸によるウエットエッチングにてエッチングを行う。
その後、上記レジスト膜を除去し、上記n型コンタクト層12表面を洗浄する。
上記n型層13、活性層14、p型層15は、例えば、アルミニウム、インジウム、ガリウムのうちから選択された元素および窒素からなる化合物半導体(以下AlInGaNと記す)で形成される。
なお、活性層14のインジウム(In)の組成値c、dは、発光波長や発光波長幅、光密度などを勘案して決定される。
具体的には、上記量子井戸層のインジウムの組成値cは、インジウムを少なくとも含み50%以下であることが望ましく、より望ましくは5%以上30%以下とする。
また上記障壁層のインジウムの組成値dは、インジウムを少なくとも含み40%以下であることが望ましい。
また、量子井戸層の厚さは、1nm以上20nm以下であることが望ましく、障壁層の厚さは、4nm以上50nm以下であることが望ましい。また、活性層14全体の厚さは、6nm以上1000nm以下であることが望ましい。
また、上記無機マスク21が窒化シリコン膜で形成されている場合には熱リン酸系のウエットエッチングにより行う。
また、銀、インジウムスズオキサイドが上記仕事関数を有することから、銀、インジウムスズオキサイドでn電極を形成した場合にはオーミックコンタクトとなる。
上記電極形成層23として用いるその他の金属としては、ニッケル(Ni)(仕事関数値=5.15eV)、白金(Pt)(仕事関数値=5.65eV)、パラジウム(Pd)(仕事関数値=5.12eV)が挙げられる。これらの金属材料は、p型層15とオーミックコンタクトをとることができる。
また、インジウムスズオキサイドの代わりに、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、亜鉛酸化物(ZnO)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)、インジウム亜鉛スズ酸化物(IZTO)等の透明金属酸化物を用いることもできる。
このようにして、半導体発光装置1が製造される。
上記本体部16はエピタキシャル成長法によって形成されるので、上記本体部16の側面がドライエッチングによって形成されない。このため、上記本体部16の側面にエッチングダメージが入らないので、電流リークの発生を防止することができる。
また、n電極17、p電極18を形成する際に、本体部16の側面はマスク層31に被覆され、電極形成層23の金属が直接接触しないので、本体部16が金属汚染されることがない。また、電極形成層23のパターニングがリフトオフ法によることから、本体部16の側壁にエッチングダメージが入らない。このため、上記第1例よりさらに電流リークの低減が可能になる。
よって、信頼性の高い半導体発光装置を製造できるので、歩留まりの向上を図ることができるという利点がある。
そこで、これらの問題を解決する手段として、エピタキシャル成長を開始する前に、n型窒化ガリウムからなるn型コンタクト層12表面を、酸またはアルカリで前処理する。上記酸には、例えばフッ酸、王水、燐酸、ピロリン酸などを用いる。また上記アルカリには、例えば水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、有機アルカリ(例えば、フルウチ化学株式会社製セミコクリーン)などを用いる。このような前処理を行うことで、酸化膜、およびエピタキシャル成長プロセス中に付着したパーティクルを除去し、かつ再エピタキシャル成長を窒素雰囲気で開始することで、再エピタキシャル成長時の界面を問題なく接合することができる。
Claims (5)
- エピタキシャル成長法によって、基板上にn型コンタクト層を形成する工程と、
前記n型コンタクト層上に、本体部が形成される領域上に開口部を設けた無機マスクを形成する工程と、
エピタキシャル成長法によって、前記無機マスクの開口部内の前記n型コンタクト層上に、n型層、活性層、p型層を順に形成してメサ構造の本体部を形成する工程と、
前記無機マスクを除去する工程と、
前記n型コンタクト層上および前記本体部表面に電極形成層を形成する工程と、
前記電極形成層をパターニングして、前記n型コンタクト層上にn電極を形成し、前記p型層上にp電極を形成する工程を有する
半導体発光装置の製造方法。 - エピタキシャル成長法によって、基板上にn型コンタクト層を形成する工程と、
前記n型コンタクト層上に、本体部が形成される領域上に開口部を設けた無機マスクを形成する工程と、
エピタキシャル成長法によって、前記無機マスクの開口部内の前記n型コンタクト層上に、n型層、活性層、p型層を順に形成してメサ構造の本体部を形成する工程と、
前記無機マスクを除去する工程と、
前記n型コンタクト層上および前記本体部表面にマスク層を形成し、前記n型コンタクト層上の前記マスク層に第1開口部を形成するとともに前記p型層上の前記マスク層に第2開口部を形成する工程と、
前記第1開口部内および前記第2開口部内を含む前記マスク層上に電極形成層を形成する工程と、
前記マスク層を除去するとともに前記マスク層上の前記電極形成層を除去して、前記第1開口部の位置に残した前記電極形成層でn電極を形成するとともに、前記第2開口部の位置に残した前記電極形成層でp電極を形成する工程とを有する
半導体発光装置の製造方法。 - 前記無機マスクは酸化シリコンで形成される
請求項1または請求項2記載の半導体発光装置の製造方法。 - 前記本体部を形成するエピタキシャル成長の前に、前記n型コンタクト層表面を、酸もしくはアルカリにて前洗浄を行い、前記本体部を形成するエピタキシャル成長を窒素雰囲気にて開始する
請求項1または請求項2記載の半導体発光装置の製造方法。 - 前記電極形成層は、銀もしくはインジウムスズオキサイドで形成される
請求項1または請求項2記載の半導体発光装置の製造方法。
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