JP2012080140A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ｎ型ＧａＮ系基板２２上にｐ型電極を含む発光構造体を形成する段階と、前
記ｐ型電極を含む発光構造体が形成された状態で、前記基板の下部面の全面を最初の状態
から当該基板が所定の厚さになるまでエッチングする段階と、前記所定の厚さになるまで
エッチングされた前記基板の下部面上にｎ型電極を形成する段階とを含む。これにより、
ダメ−ジがない基板の下部面にｎ型電極が形成されるので、発光素子、特に半導体レ−ザ
ダイオ−ドの特性を向上させ得る。
【選択図】図３
【解決手段】ｎ型ＧａＮ系基板２２上にｐ型電極を含む発光構造体を形成する段階と、前
記ｐ型電極を含む発光構造体が形成された状態で、前記基板の下部面の全面を最初の状態
から当該基板が所定の厚さになるまでエッチングする段階と、前記所定の厚さになるまで
エッチングされた前記基板の下部面上にｎ型電極を形成する段階とを含む。これにより、
ダメ−ジがない基板の下部面にｎ型電極が形成されるので、発光素子、特に半導体レ−ザ
ダイオ−ドの特性を向上させ得る。
【選択図】図３
Description
本発明は半導体発光素子およびそのの製造方法に係り、より詳しくは基板の下部面を加
工してｎ型電極を効果的に形成できる半導体発光素子の製造方法に関する。
工してｎ型電極を効果的に形成できる半導体発光素子の製造方法に関する。
高密度な情報記録の必要性の増大により、可視光放出が可能な半導体発光素子に対する
需要が増加している。特にＤＶＤ等のような高密度光記録媒体が市場に出回ることにより
、可視光領域のレ−ザ放出が可能なレ−ザダイオ−ドに対する需要が急増している。これ
により、可視光領域のレ−ザ発振が可能な多様な形態の化合物半導体レ−ザダイオ−ド（
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＤ）が登場している。特に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物を用い
た化合物半導体レ−ザダイオ−ドは、遷移方式がレ−ザ発振確率の高い直接遷移型であり
、青色レ−ザ発振が可能な特性を有するので、注目されている。又、照明機器への応用次
元で青色半導体発光ダイオ−ド（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥ
Ｄ）も注目されている。
需要が増加している。特にＤＶＤ等のような高密度光記録媒体が市場に出回ることにより
、可視光領域のレ−ザ放出が可能なレ−ザダイオ−ドに対する需要が急増している。これ
により、可視光領域のレ−ザ発振が可能な多様な形態の化合物半導体レ−ザダイオ−ド（
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＤ）が登場している。特に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物を用い
た化合物半導体レ−ザダイオ−ドは、遷移方式がレ−ザ発振確率の高い直接遷移型であり
、青色レ−ザ発振が可能な特性を有するので、注目されている。又、照明機器への応用次
元で青色半導体発光ダイオ−ド（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥ
Ｄ）も注目されている。
ＩＩＩ−Ｖ族の窒化物を用いた化合物半導体発光素子は、発光特性をより向上させるた
めに窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上に形成されるのが一般的である。
めに窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上に形成されるのが一般的である。
図１はＧａＮ発光素子の従来の製造方法によりＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ ＬＥ
Ｄの断面図であり、これを参照すれば、ＧａＮ基板２上にｎ型ＧａＮ層４、活性層６及び
ｐ型ＧａＮ層８が順次に形成されている。ｐ型ＧａＮ層８上に透明なｐ型電極１０が形成
されており、ｐ型電極１０の所定領域上にボンディングパッド１２が形成されている。
Ｄの断面図であり、これを参照すれば、ＧａＮ基板２上にｎ型ＧａＮ層４、活性層６及び
ｐ型ＧａＮ層８が順次に形成されている。ｐ型ＧａＮ層８上に透明なｐ型電極１０が形成
されており、ｐ型電極１０の所定領域上にボンディングパッド１２が形成されている。
一方、参照番号１４はＧａＮ基板２の下部面に付着させられたｎ型電極を示す。ｎ型電
極１４は、通常、ＧａＮ基板２の厚さが研磨後もなお発光素子を支持することができる所
定の厚さになるまでＧａＮ基板２の下部面をグラインディング、ラッピング又はポリシン
グにより研磨した後に、ＧａＮ基板２の下部面に付着させられる。
極１４は、通常、ＧａＮ基板２の厚さが研磨後もなお発光素子を支持することができる所
定の厚さになるまでＧａＮ基板２の下部面をグラインディング、ラッピング又はポリシン
グにより研磨した後に、ＧａＮ基板２の下部面に付着させられる。
ところで、上記研磨過程でＧａＮ基板２の下部面は損傷するので、ＧａＮ基板２の下部
面にダメ−ジ層１６が形成される。結局ｎ型電極１４はダメ−ジ層１６に付着するように
なる。
面にダメ−ジ層１６が形成される。結局ｎ型電極１４はダメ−ジ層１６に付着するように
なる。
従って、ｎ型電極１４の付着が不良になることがあり、それにより発光素子の特性が低
下しうる。例えば、ｎ型電極１４に印加される電圧に関する発光効率が低くなり、発光素
子の動作過程で発生する熱が多くなるため発光素子の寿命が短縮しうる。
下しうる。例えば、ｎ型電極１４に印加される電圧に関する発光効率が低くなり、発光素
子の動作過程で発生する熱が多くなるため発光素子の寿命が短縮しうる。
図２は発光素子の従来の製造方法によりＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ ＬＤの断面
図であり、これを参照すれば、ＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ／
ＧａＮクラッド層２６、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８、ＩｎＧａＮ活性層３０、ｐ型
ＧａＮウェ−ブガイド層３２、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及びｐ型ＧａＮ層
３６が順次に形成されている。ここで、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４は電流通
路になるリッジを有するリッジ構造であり、ｐ型ＧａＮ層３６は当該リッジ上に形成され
ている。続いて、当該リッジを有するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４上に、ｐ型
ＧａＮ層３６の電流通路になる一部領域を露出させる保護層３８が形成されている。そし
て、ｐ型ＧａＮ層３６の上記露出された部分と接触するように、保護層３８上にｐ型電極
４０が形成されている。ＧａＮ基板２２の下部面上にｎ型電極４２が形成されており、ｎ
型電極４２は上記のＬＥＤのｎ型電極１４と同一の過程を経て付着させられたものである
。従って、ＬＤの場合にもＧａＮ基板２２の下部面にダメ−ジ層４４が形成されるので、
結局ｎ型電極４２はダメ−ジ層４４上に形成され、上記ＬＥＤで発生する問題点と類似し
た問題点が発生する。
図であり、これを参照すれば、ＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４、ｎ型ＡｌＧａＮ／
ＧａＮクラッド層２６、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８、ＩｎＧａＮ活性層３０、ｐ型
ＧａＮウェ−ブガイド層３２、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及びｐ型ＧａＮ層
３６が順次に形成されている。ここで、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４は電流通
路になるリッジを有するリッジ構造であり、ｐ型ＧａＮ層３６は当該リッジ上に形成され
ている。続いて、当該リッジを有するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４上に、ｐ型
ＧａＮ層３６の電流通路になる一部領域を露出させる保護層３８が形成されている。そし
て、ｐ型ＧａＮ層３６の上記露出された部分と接触するように、保護層３８上にｐ型電極
４０が形成されている。ＧａＮ基板２２の下部面上にｎ型電極４２が形成されており、ｎ
型電極４２は上記のＬＥＤのｎ型電極１４と同一の過程を経て付着させられたものである
。従って、ＬＤの場合にもＧａＮ基板２２の下部面にダメ−ジ層４４が形成されるので、
結局ｎ型電極４２はダメ−ジ層４４上に形成され、上記ＬＥＤで発生する問題点と類似し
た問題点が発生する。
一般に、ＧａＮ基板上にＩＩＩ−Ｖ族の窒化物を用いた化合物半導体発光素子を形成す
る時、ＬＥＤの場合は熱放出及び素子の分離のため、ＬＤの場合は劈開面形成のため、Ｇ
ａＮ基板の下部面を機械的に研磨してその厚さを薄くすることが望ましい。しかし、この
過程で下部面には前述したようなダメ−ジ層が形成されるので、ＧａＮ基板の下部面への
ｎ型電極の付着が不安定になり、その結果素子の特性が低下するという問題点が発生しう
る。
る時、ＬＥＤの場合は熱放出及び素子の分離のため、ＬＤの場合は劈開面形成のため、Ｇ
ａＮ基板の下部面を機械的に研磨してその厚さを薄くすることが望ましい。しかし、この
過程で下部面には前述したようなダメ−ジ層が形成されるので、ＧａＮ基板の下部面への
ｎ型電極の付着が不安定になり、その結果素子の特性が低下するという問題点が発生しう
る。
本発明の目的は、上部面に発光素子が形成されたＧａＮ基板の下部面を加工するにおい
て、下部面にダメ−ジ層が形成されることを防止して、上記発光素子の特性が低下するこ
とを防止することができる半導体発光素子、およびその製造方法を提供することである。
て、下部面にダメ−ジ層が形成されることを防止して、上記発光素子の特性が低下するこ
とを防止することができる半導体発光素子、およびその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明はｎ型ＧａＮ系基板上にｐ型電極を含む発光構造体
を形成する段階と、前記ｐ型電極を含む発光構造体が形成された状態で、前記基板の下部
面の全面を最初の状態から当該基板が所定の厚さになるまでエッチングする段階と、前記
所定の厚さになるまでエッチングされた前記基板の下部面上にｎ型電極を形成する段階と
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法を提供する。
を形成する段階と、前記ｐ型電極を含む発光構造体が形成された状態で、前記基板の下部
面の全面を最初の状態から当該基板が所定の厚さになるまでエッチングする段階と、前記
所定の厚さになるまでエッチングされた前記基板の下部面上にｎ型電極を形成する段階と
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法を提供する。
前記発光構造体を形成する段階は、前記基板上に、ｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ／
ＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮ
ウェ−ブガイド層と、リッジ部を備えるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッ
ジ部上に設けられるｐ型ＧａＮ層とをこの並び順で順次に積層する段階と、前記ｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮクラッド層上に前記ｐ型ＧａＮ層の一部領域を露出させる保護層を形成す
る段階と、前記保護層上に前記ｐ型ＧａＮ層の露出された前記一部領域と接触するように
前記ｐ型電極を形成する段階と、を有することが望ましい。
ＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮ
ウェ−ブガイド層と、リッジ部を備えるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッ
ジ部上に設けられるｐ型ＧａＮ層とをこの並び順で順次に積層する段階と、前記ｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮクラッド層上に前記ｐ型ＧａＮ層の一部領域を露出させる保護層を形成す
る段階と、前記保護層上に前記ｐ型ＧａＮ層の露出された前記一部領域と接触するように
前記ｐ型電極を形成する段階と、を有することが望ましい。
前記発光構造体は発光ダイオード用又はレーザダイオード用の構造体であることが望ま
しい。
しい。
前記下部面の全面は、最初の状態から当該基板が所定の厚さになるまで乾式又は湿式エ
ッチングされることが望ましい。
ッチングされることが望ましい。
前記乾式エッチングは電子サイクロトロン共鳴エッチング、ケミカルアシスティッドイ
オンビームエッチング、誘導結合プラズマエッチング及び反応性イオンエッチングのうち
いずれか一つの方法で実施されることが望ましい。
オンビームエッチング、誘導結合プラズマエッチング及び反応性イオンエッチングのうち
いずれか一つの方法で実施されることが望ましい。
前記乾式エッチングにおいて、主要エッチングガスとしてＣｌ２、ＢＣｌ３又はＨＢｒ
ガスを使用することが望ましい。ここで、添加ガスとしてＡｒ又はＨ２ガスを使用しても
よい。
ガスを使用することが望ましい。ここで、添加ガスとしてＡｒ又はＨ２ガスを使用しても
よい。
前記湿式エッチングにおいて、エッチング液としてＫＯＨ、ＮａＯＨ又はＨ３ＰＯ４溶
液を使用することが望ましい。
液を使用することが望ましい。
前記ｎ型電極はＴｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇより
なる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることが望ましい。
なる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることが望ましい。
上記目的を達成するために、本発明は、ｎ型ＧａＮ基板と、前記ｎ型ＧａＮ基板上に順
次に形成されたｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮウェ
−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、リッジ部を備え
るｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッジ部上に設けられるｐ型ＧａＮ層を含
む半導体積層体と、前記ｐ型ＧａＮ層の一部が露出されるように形成された保護層と、前
記保護層上の前記ｐ型ＧａＮ層の露出された領域と接触するよう形成されたｐ型電極と、
前記ｎ型ＧａＮ基板の下部面の全面に対するエッチングによりダメージ層が除去された前
記ｎ型ＧａＮ基板のエッチングされた下面に形成されたｎ型電極とを含む半導体発光素子
を提供する。前記ｎ型電極は、０〜５００℃に熱処理されたものであることが望ましい。
前記ｎ型電極は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇより
なる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることが望ましい。
前記ｎ型基板は、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板またはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体基
板である。前記半導体発光素子は、前記ｐ型及びｎ型電極を通じて５Ｖ以下の電圧が印加
された条件で２０ｍＡの電流が測定される電気的特性を有することが望ましい。前記ｎ型
ＧａＮ基板のエッチングされた下部面は、走査電子顕微鏡のレベルでダメージ層が見えな
い面を有することが望ましい。
次に形成されたｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮウェ
−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、リッジ部を備え
るｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッジ部上に設けられるｐ型ＧａＮ層を含
む半導体積層体と、前記ｐ型ＧａＮ層の一部が露出されるように形成された保護層と、前
記保護層上の前記ｐ型ＧａＮ層の露出された領域と接触するよう形成されたｐ型電極と、
前記ｎ型ＧａＮ基板の下部面の全面に対するエッチングによりダメージ層が除去された前
記ｎ型ＧａＮ基板のエッチングされた下面に形成されたｎ型電極とを含む半導体発光素子
を提供する。前記ｎ型電極は、０〜５００℃に熱処理されたものであることが望ましい。
前記ｎ型電極は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇより
なる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることが望ましい。
前記ｎ型基板は、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板またはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体基
板である。前記半導体発光素子は、前記ｐ型及びｎ型電極を通じて５Ｖ以下の電圧が印加
された条件で２０ｍＡの電流が測定される電気的特性を有することが望ましい。前記ｎ型
ＧａＮ基板のエッチングされた下部面は、走査電子顕微鏡のレベルでダメージ層が見えな
い面を有することが望ましい。
このような本発明によれば、ＧａＮ基板の下部面を加工する過程で前記下部面にｎ型電
極を安定して付着できるので、ＧａＮ基板上に形成された発光素子の特性が低下すること
を防止できる。
極を安定して付着できるので、ＧａＮ基板上に形成された発光素子の特性が低下すること
を防止できる。
前述したように、本発明のＧａＮ発光素子、特にレ−ザダイオ−ドの製造方法では、初
めから、或いは、機械的に研磨した後に機械的研磨過程で形成されるダメージ層を除去す
るために、発光構造体が形成されたＧａＮ基板の下部面を乾式又は湿式エッチングし、そ
の後、ＧａＮ基板の下部面にｎ型電極を形成する。
めから、或いは、機械的に研磨した後に機械的研磨過程で形成されるダメージ層を除去す
るために、発光構造体が形成されたＧａＮ基板の下部面を乾式又は湿式エッチングし、そ
の後、ＧａＮ基板の下部面にｎ型電極を形成する。
このように、最終的に乾式又は湿式エッチングした下部面上にｎ型電極を形成すること
としたので、ダメ−ジ層を介在させることなく、ｎ型電極を形成することができる。この
ように形成したｎ型電極の付着特性は安定的なので、ＬＤやＬＥＤ等のような発光素子の
発光効率を高めることができ、その他の特性が低下することも防止できる。
としたので、ダメ−ジ層を介在させることなく、ｎ型電極を形成することができる。この
ように形成したｎ型電極の付着特性は安定的なので、ＬＤやＬＥＤ等のような発光素子の
発光効率を高めることができ、その他の特性が低下することも防止できる。
以下、本発明の半導体発光素子の製造方法の実施例として、ＧａＮ発光素子製造方法に
ついて、図面を参照して詳細に説明する。図面においては、層や領域の厚さは明細書の明
確性のため誇張して示す。ここで、発光素子を構成する部材の中で従来技術と同一の部材
に対しては、従来技術の説明において用いた参照番号と同一の参照番号を使用する。
ついて、図面を参照して詳細に説明する。図面においては、層や領域の厚さは明細書の明
確性のため誇張して示す。ここで、発光素子を構成する部材の中で従来技術と同一の部材
に対しては、従来技術の説明において用いた参照番号と同一の参照番号を使用する。
ＬＥＤやＬＤのような半導体発光素子の種類によって、素子の構成上の差はあるが、こ
の差は大きくない。従って、後述するようにその製造工程も類似すると見られる。そこで
、ＧａＮ基板上にＬＤを形成する場合を先ず詳細に説明し、ＬＥＤについてはこれに基づ
いて簡略に言及する。この際ＬＤについての説明は第１及び第２実施例に区分する。
の差は大きくない。従って、後述するようにその製造工程も類似すると見られる。そこで
、ＧａＮ基板上にＬＤを形成する場合を先ず詳細に説明し、ＬＥＤについてはこれに基づ
いて簡略に言及する。この際ＬＤについての説明は第１及び第２実施例に区分する。
〈第１実施例〉
図３を参照して説明する。ｎ型ＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４と、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層３
０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及び
ｐ型ＧａＮ層３６とを順次に形成する。ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型
ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層３０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層
３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４とは共振器層を形成する。ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮクラッド層３４は電流通路になるリッジを備える構造に形成されることが望ま
しい。
図３を参照して説明する。ｎ型ＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４と、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層３
０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及び
ｐ型ＧａＮ層３６とを順次に形成する。ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型
ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層３０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層
３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４とは共振器層を形成する。ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮクラッド層３４は電流通路になるリッジを備える構造に形成されることが望ま
しい。
詳しく説明すると、リッジになる領域を画定し、その他の領域を露出させるフォトレジ
ストパタ−ン（図示せず）をｐ型ＧａＮ層３６上に形成する。上記フォトレジストパタ−
ンをエッチングマスクとして使用してｐ型ＧａＮ層３６及びｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラ
ッド層３４を順次にエッチングした後、上記フォトレジストパタ−ンを除去する。ここで
、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４の上記リッジ部を除外した領域については、ｐ
型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４を完全にはエッチングせず所定の厚さを残すことが
望ましい。このようにして、上記のリッジ構造を有するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド
層３４が形成され、上記リッジ部上にｐ型ＧａＮ層３６が形成される。
ストパタ−ン（図示せず）をｐ型ＧａＮ層３６上に形成する。上記フォトレジストパタ−
ンをエッチングマスクとして使用してｐ型ＧａＮ層３６及びｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラ
ッド層３４を順次にエッチングした後、上記フォトレジストパタ−ンを除去する。ここで
、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４の上記リッジ部を除外した領域については、ｐ
型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４を完全にはエッチングせず所定の厚さを残すことが
望ましい。このようにして、上記のリッジ構造を有するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド
層３４が形成され、上記リッジ部上にｐ型ＧａＮ層３６が形成される。
続いて、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４上にｐ型ＧａＮ層３６の一部領域を露
出させる保護層３８を形成する。保護層３８上にｐ型ＧａＮ層３６の上記露出された領域
と接触するようにｐ型電極４０を形成する。
出させる保護層３８を形成する。保護層３８上にｐ型ＧａＮ層３６の上記露出された領域
と接触するようにｐ型電極４０を形成する。
その後、図４に示したように、ＧａＮ基板２２の厚さが、ＧａＮ基板２２の上部面上に
形成された発光素子を少なくとも支持でき、上記発光素子の動作中に発生する熱を外部へ
放熱することができる程度の厚さになるまで、ＧａＮ基板２２の厚さをＧａＮ基板２２の
下部面から薄くすることが望ましい。
形成された発光素子を少なくとも支持でき、上記発光素子の動作中に発生する熱を外部へ
放熱することができる程度の厚さになるまで、ＧａＮ基板２２の厚さをＧａＮ基板２２の
下部面から薄くすることが望ましい。
ここで、ＧａＮ基板２２の下部面を乾式エッチング又は湿式エッチングで除去すること
が望ましいが、機械的研磨を併用することもできる。即ち、機械的研磨方式で上記下部面
を研磨してＧａＮ基板２２の厚さを所定の厚さに縮めた後、ＧａＮ基板２２の下部面を乾
式エッチング又は湿式エッチングする。これについては第２実施例で詳細に説明する。
が望ましいが、機械的研磨を併用することもできる。即ち、機械的研磨方式で上記下部面
を研磨してＧａＮ基板２２の厚さを所定の厚さに縮めた後、ＧａＮ基板２２の下部面を乾
式エッチング又は湿式エッチングする。これについては第２実施例で詳細に説明する。
上記乾式エッチングはケミカルアシスティッドイオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ：
ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ）、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エ
ッチング、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌ
ａｓｍａ）エッチング及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ
ｅｔｃｈｉｎｇ）のうち選択されたいずれか一つの方法を用いて実施されることが望ま
しい。ＣＡＩＢＥ方法を使用する場合、ＢＣｌ３ガスを主要エッチングガスとして使用し
、Ａｒガスを添加ガスとして使用する。他の方法が使用される場合、主要エッチングガス
又は添加ガスが異なりうる。例えば、Ｃｌ２又はＨＢｒガスを主要エッチングガスとして
使用でき、この際Ｈ２ガスを添加ガスとして使用できる。
ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ）、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エ
ッチング、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌ
ａｓｍａ）エッチング及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ
ｅｔｃｈｉｎｇ）のうち選択されたいずれか一つの方法を用いて実施されることが望ま
しい。ＣＡＩＢＥ方法を使用する場合、ＢＣｌ３ガスを主要エッチングガスとして使用し
、Ａｒガスを添加ガスとして使用する。他の方法が使用される場合、主要エッチングガス
又は添加ガスが異なりうる。例えば、Ｃｌ２又はＨＢｒガスを主要エッチングガスとして
使用でき、この際Ｈ２ガスを添加ガスとして使用できる。
一方、上記湿式エッチングの場合、ＧａＮ基板２２の下部面は、所定の湿式エッチング
液、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ又はＨ３ＰＯ４溶液を使用してエッチングされる。
液、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ又はＨ３ＰＯ４溶液を使用してエッチングされる。
具体的には、所定量の上記エッチング液が充填されているエッチング槽に、ＧａＮ基板
２２の厚さが所望の厚さに薄くなるまで、所定時間の間、上部面上にＬＤ用の発光構造体
が形成されたＧａＮ基板２２を浸けておく。
２２の厚さが所望の厚さに薄くなるまで、所定時間の間、上部面上にＬＤ用の発光構造体
が形成されたＧａＮ基板２２を浸けておく。
このような乾式又は湿式エッチングは、従来の機械的研磨と異なり、ＧａＮ基板２２の
下部面に損傷を与えないので、下部面にダメ−ジ層（図２の４４）が形成されない。従っ
て、上記乾式又は湿式エッチングで加工された上記下部面に電極を付着させる場合、電極
は安定して付着させられる。
下部面に損傷を与えないので、下部面にダメ−ジ層（図２の４４）が形成されない。従っ
て、上記乾式又は湿式エッチングで加工された上記下部面に電極を付着させる場合、電極
は安定して付着させられる。
このように、乾式又は湿式エッチングされたＧａＮ基板２２の下部面上に、図５に示し
たように、ｎ型電極４２を形成する。ｎ型電極４２は、Ｔｉ電極であるのが望ましいが、
Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇより成った群から選択
された少なくともいずれか一つの物質を含む電極とすることもできる。ここで、上記ｎ型
電極４２は０乃至５００℃で熱処理される。こうしたｎ型電極４２は最終的に湿式又は乾
式エッチングされた下部面に付着させられるので、上記のように安定して付着させられる
。
たように、ｎ型電極４２を形成する。ｎ型電極４２は、Ｔｉ電極であるのが望ましいが、
Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇより成った群から選択
された少なくともいずれか一つの物質を含む電極とすることもできる。ここで、上記ｎ型
電極４２は０乃至５００℃で熱処理される。こうしたｎ型電極４２は最終的に湿式又は乾
式エッチングされた下部面に付着させられるので、上記のように安定して付着させられる
。
従って、ｎ型電極の付着と関連した従来の問題点は、解消されるか、少なくともＬＤの
特性を低下させない範囲におさめられる。
特性を低下させない範囲におさめられる。
〈第２実施例〉
図６を参照して説明する。ｎ型のＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４と、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層
３０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及
びｐ型ＧａＮ層３６とを順次に形成する。次いで、第１実施例と同様に、ｐ型ＧａＮ層３
６及びｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４を順次にエッチングしてリッジを形成した
後、保護層３８及びｐ型電極４０を順次に形成する。
図６を参照して説明する。ｎ型のＧａＮ基板２２上にｎ型ＧａＮ層２４と、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ／ＧａＮクラッド層２６と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層２８と、ＩｎＧａＮ活性層
３０と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層３２と、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４及
びｐ型ＧａＮ層３６とを順次に形成する。次いで、第１実施例と同様に、ｐ型ＧａＮ層３
６及びｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層３４を順次にエッチングしてリッジを形成した
後、保護層３８及びｐ型電極４０を順次に形成する。
次に、図７を参照して説明する。第２実施例では、ｎ型ＧａＮ基板２２の下部面を機械
的に研磨する。ＧａＮ基板２２の下部面は、グラインディング又はラッピング方式で研磨
されることが望ましく、その他改善された表面研磨方式がある場合にはその方式で研磨さ
れることがさらに望ましい。ここで、ＧａＮ基板２２上に形成された発光構造体を支持で
きる範囲内で、ＧａＮ基板２２の厚さを可能な限り薄くすることが望ましい。機械的に研
磨されたｎ型ＧａＮ基板２２の下部面に、ダメ−ジ層４４が形成される。このように形成
されたダメ−ジ層４４は、乾式又は湿式エッチングによって除去される。ここで、ダメー
ジ層４４を完全に除去するため、上記乾式又は湿式エッチングは、ダメ−ジ層４４が除去
されうると見積もった時間よりも長い時間実施されるのが望ましい。尚、上記エッチング
に使用するガスやエッチング液等は、第１実施例で使用したものと同一であっても差し支
えないが、エッチング対象がダメ−ジ層４４である点を考慮して第１実施例で使用したも
のと異なるガス又はエッチング液を使用することもできる。
的に研磨する。ＧａＮ基板２２の下部面は、グラインディング又はラッピング方式で研磨
されることが望ましく、その他改善された表面研磨方式がある場合にはその方式で研磨さ
れることがさらに望ましい。ここで、ＧａＮ基板２２上に形成された発光構造体を支持で
きる範囲内で、ＧａＮ基板２２の厚さを可能な限り薄くすることが望ましい。機械的に研
磨されたｎ型ＧａＮ基板２２の下部面に、ダメ−ジ層４４が形成される。このように形成
されたダメ−ジ層４４は、乾式又は湿式エッチングによって除去される。ここで、ダメー
ジ層４４を完全に除去するため、上記乾式又は湿式エッチングは、ダメ−ジ層４４が除去
されうると見積もった時間よりも長い時間実施されるのが望ましい。尚、上記エッチング
に使用するガスやエッチング液等は、第１実施例で使用したものと同一であっても差し支
えないが、エッチング対象がダメ−ジ層４４である点を考慮して第１実施例で使用したも
のと異なるガス又はエッチング液を使用することもできる。
図８に示すとおり、このように乾式又は湿式エッチングされたＧａＮ基板２２の下部面
上にｎ型電極４２を形成する。ｎ型電極４２は、第１実施例と同様に、形成される。その
後の工程は第１実施例と同一である。
上にｎ型電極４２を形成する。ｎ型電極４２は、第１実施例と同様に、形成される。その
後の工程は第１実施例と同一である。
図９は機械的に研磨されたＧａＮ基板の下部面の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で
ある。図９より、機械的研磨後には、ＧａＮ基板の下部面に、多くの欠陥が生成されてい
るダメ−ジ層が存在することが分かる。図９で下部の灰色部分はＧａＮ基板の下部面を示
す。
ある。図９より、機械的研磨後には、ＧａＮ基板の下部面に、多くの欠陥が生成されてい
るダメ−ジ層が存在することが分かる。図９で下部の灰色部分はＧａＮ基板の下部面を示
す。
一方、図１０は、機械的研磨により形成されたダメ−ジ層を乾式又は湿式エッチングに
よって除去した後のＧａＮ基板の下部面の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真である。図
１０より、下部面は綺麗であり、下部面にはダメ−ジ層が存在しないことが分かる。
よって除去した後のＧａＮ基板の下部面の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真である。図
１０より、下部面は綺麗であり、下部面にはダメ−ジ層が存在しないことが分かる。
図１１と図１２及び図１３は、従来の製造方法により作成された発光素子と本発明の実
施例の製造方法により作成された発光素子との電気的特性（電圧―電流特性）を示したグ
ラフである。図１１の第１グラフＧ１は、機械的に研磨されたＧａＮ基板の下部面にｎ型
電極が形成された発光素子の電気的特性を示したものである。図１２の第２グラフＧ２は
、乾式エッチングされたＧａＮ基板の下部面上にｎ型電極が形成された発光素子の電気的
特性を示したものである。図１３の第３グラフＧ３は、湿式エッチングされたＧａＮ基板
の下部面上にｎ型電極が形成された発光素子の電気的特性を示したものである。
施例の製造方法により作成された発光素子との電気的特性（電圧―電流特性）を示したグ
ラフである。図１１の第１グラフＧ１は、機械的に研磨されたＧａＮ基板の下部面にｎ型
電極が形成された発光素子の電気的特性を示したものである。図１２の第２グラフＧ２は
、乾式エッチングされたＧａＮ基板の下部面上にｎ型電極が形成された発光素子の電気的
特性を示したものである。図１３の第３グラフＧ３は、湿式エッチングされたＧａＮ基板
の下部面上にｎ型電極が形成された発光素子の電気的特性を示したものである。
第１乃至第３グラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３を比較すると、従来の場合８Ｖ以上で２０ｍＡの
電流が得られるのに対し、本発明の場合エッチングの種類に関係なく５Ｖより低い電圧で
２０ｍＡの電流が得られることが分かる。又、従来の場合は電気的特性のばらつきが大き
いが、本発明の場合は電気的特性のばらつきがないことが分かる。
電流が得られるのに対し、本発明の場合エッチングの種類に関係なく５Ｖより低い電圧で
２０ｍＡの電流が得られることが分かる。又、従来の場合は電気的特性のばらつきが大き
いが、本発明の場合は電気的特性のばらつきがないことが分かる。
一方、ＬＥＤ製造過程にも本発明を適用できる。例えば、ＧａＮ基板上にｎ型ＧａＮ層
、活性層及びｐ型ＧａＮ層を順次に形成し、当該ｐ型ＧａＮ層上にｐ型電極を形成する。
次いで、当該ｐ型電極の所定領域上にボンディングパッドを形成する。その後、こうした
発光構造体が形成された上記ＧａＮ基板の下部面を上記の乾式又は湿式エッチング方式の
みで又は機械的研磨方式と上記エッチング方式とを併用して加工する。このように加工さ
れた上記下部面上にｎ型電極を形成してＬＥＤを完成させる。
、活性層及びｐ型ＧａＮ層を順次に形成し、当該ｐ型ＧａＮ層上にｐ型電極を形成する。
次いで、当該ｐ型電極の所定領域上にボンディングパッドを形成する。その後、こうした
発光構造体が形成された上記ＧａＮ基板の下部面を上記の乾式又は湿式エッチング方式の
みで又は機械的研磨方式と上記エッチング方式とを併用して加工する。このように加工さ
れた上記下部面上にｎ型電極を形成してＬＥＤを完成させる。
上記の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、これらは発明の範囲を限定する
ものとして解釈されるべきではなく、望ましい実施例の例示として解釈されるべきである
。例えば、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者なら、リッジ型ではな
いＬＤの製造方法にも本発明の技術的思想を適用でき、活性層を含む共振器層の形態を異
なるようにしたＬＤの製造方法にも本発明の技術的思想を適用できるであろう。又、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族のＧａＮ基板ではない化合物半導体基板又はＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体基板を
使用することもできるであろう。従って、本発明の範囲は説明された実施例により決めら
れるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により決められる。
ものとして解釈されるべきではなく、望ましい実施例の例示として解釈されるべきである
。例えば、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者なら、リッジ型ではな
いＬＤの製造方法にも本発明の技術的思想を適用でき、活性層を含む共振器層の形態を異
なるようにしたＬＤの製造方法にも本発明の技術的思想を適用できるであろう。又、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族のＧａＮ基板ではない化合物半導体基板又はＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体基板を
使用することもできるであろう。従って、本発明の範囲は説明された実施例により決めら
れるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により決められる。
２２ ｎ型ＧａＮ基板、
２４ ｎ型ＧａＮ層、
２６ ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層、
２８ ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層、
３０ ＩｎＧａＮ活性層、
３２ ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層、
３４ ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層、
３６ ｐ型ＧａＮ層、
３８ 保護層、
４０ ｐ型電極。
２４ ｎ型ＧａＮ層、
２６ ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層、
２８ ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層、
３０ ＩｎＧａＮ活性層、
３２ ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層、
３４ ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層、
３６ ｐ型ＧａＮ層、
３８ 保護層、
４０ ｐ型電極。
Claims (17)
- ｎ型ＧａＮ系基板上にｐ型電極を含む発光構造体を形成する段階と、
前記ｐ型電極を含む発光構造体が形成された状態で、前記基板の下部面の全面を最初の
状態から当該基板が所定の厚さになるまでエッチングする段階と、
前記所定の厚さになるまでエッチングされた前記基板の下部面上にｎ型電極を形成する
段階とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記発光構造体を形成する段階は、
前記基板上に、ｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮウ
ェ−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、リッジ部を備
えるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッジ部上に設けられるｐ型ＧａＮ層と
をこの並び順で順次に積層する段階と、
前記ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層上に前記ｐ型ＧａＮ層の一部領域を露出させる
保護層を形成する段階と、
前記保護層上に前記ｐ型ＧａＮ層の露出された前記一部領域と接触するように前記ｐ型
電極を形成する段階と、を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置の製
造方法。 - 前記発光構造体は発光ダイオード用の構造体であることを特徴とする請求項１に記載の
半導体発光素子の製造方法。 - 前記発光構造体はレーザダイオード用の構造体であることを特徴とする請求項１または
２に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記下部面の全面は、最初の状態から当該基板が所定の厚さになるまで乾式エッチング
されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法
。 - 前記下部面の全面は、最初の状態から当該基板が所定の厚さになるまで湿式エッチング
されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法
。 - 前記乾式エッチングは電子サイクロトロン共鳴エッチング、ケミカルアシスティッドイ
オンビームエッチング、誘導結合プラズマエッチング及び反応性イオンエッチングのうち
いずれか一つの方法で実施されることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 前記乾式エッチングにおいて、主要エッチングガスとしてＣｌ２、ＢＣｌ３又はＨＢｒ
ガスを使用することを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記乾式エッチングにおいて、添加ガスとしてＡｒ又はＨ２ガスを使用することを特徴
とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記湿式エッチングにおいて、エッチング液としてＫＯＨ又はＮａＯＨ溶液を使用する
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記ｎ型電極は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇよ
りなる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることを特徴とす
る請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。 - ｎ型ＧａＮ基板と、
前記ｎ型ＧａＮ基板上に順次に形成されたｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮク
ラッド層と、ｎ型ＧａＮウェ−ブガイド層と、ＩｎＧａＮ活性層と、ｐ型ＧａＮウェ−ブ
ガイド層と、リッジ部を備えるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮクラッド層と、前記リッジ部上に
設けられるｐ型ＧａＮ層を含む半導体積層体と、
前記ｐ型ＧａＮ層の一部が露出されるように形成された保護層と、
前記保護層上の前記ｐ型ＧａＮ層の露出された領域と接触するよう形成されたｐ型電極
と、
前記ｎ型ＧａＮ基板の下部面の全面に対するエッチングによりダメージ層が除去された
前記ｎ型ＧａＮ基板のエッチングされた下面に形成されたｎ型電極とを含む半導体発光素
子。 - 前記ｎ型電極は、０〜５００℃に熱処理されたことを特徴とする請求項１２に記載の半
導体発光素子。 - 前記ｎ型電極は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔａ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＡｇよ
りなる群から選択された少なくともいずれか一つの物質を含む電極であることを特徴とす
る請求項１２または１３に記載の半導体発光素子。 - 前記ｎ型基板は、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体基板またはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体
基板であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。 - 前記半導体発光素子は、前記ｐ型及びｎ型電極を通じて５Ｖ以下の電圧が印加された条
件で２０ｍＡの電流が測定される電気的特性を有することを特徴とする請求項１２〜１５
のいずれか一項に記載の半導体素子。 - 前記ｎ型ＧａＮ基板のエッチングされた下部面は、走査電子顕微鏡のレベルでダメージ
層が見えない面を有することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の半導
体発光素子。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| KR2001-029253 | 2001-05-26 | ||
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014167948A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-09-11 | Mitsubishi Chemicals Corp | 発光ダイオード素子、発光ダイオード素子の製造方法および発光装置 |
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