JP2012522388A - 紫外光発光ダイオード装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1A
Description
2002年、アメリカ、サウスカロライナ州立大学は世界の先頭を切って300nmより低い紫外光LED装置を実現し、サファイア基板上に波長285nmのLED装置を製造し、200μ×200μのチップは、400mAのパルス電流でのパワーが0.15mWであり、p型とn型の接触抵抗を改善した後、最大パワーが0.25mWに達した。文献:V. Adivarahan, J. P. Zhang, A. Chitnis, et al, “sub-Milliwatt Power III-N Light Emitting Diodes at 285nm,” Jpn J Appl Phy, 2002, 41: L435を参照されたい。次に、一連の飛躍的な進展がなされており、順に280nm、269nm、265nmの発光波長を実現し、LED装置の最大パワーは1mWを超えた。文献:W H Sun, J P Zhang, V Adivarahan, et al. “AlGaN-based 280nm light-emitting diodes with continuous wave powers in excess of 1.5mW” Appl Phys Lett, 2004, 85(4):531;V Adivarahan, S Wu, J P Zhang, et al. “High-efficiency 269nm emission deep ultraviolet light-emitting diodes” Appl Phys Lett, 2004,84(23):4762; Y Bilenko, A Lunev, X Hu, et al. “10 Milliwatt Pulse Operation of 265nm AlGaN Light Emitting Diodes” Jpn J Appl Phys, 2005, 44:L98を参照されたい。電流伝達を改善し、熱効果を低下するために、100μm×100μmの面積の小さいチップに対し、2×2アレイのモードで接続され、flip−chip構造を用い、280nm波長のパワーは24mWに達することができ、最大の外部量子効率が0.35%である。文献:W H Sun, J P Zhang, V Adivarahan, et al. “AlGaN-based 280nm light-emitting diodes with continuous wave powers in excess of 1.5mW” Appl Phys Lett, 2004, 85(4):531を参照されたい。2004年に、さらに250nmのLED装置を製造し、200μ×200μのチップの最大パワーは0.6mWに近付いたが、外部量子効率が0.01%だけである。文献:V Adivarahan, W H Sun, A Chitnis, et al. “250nm AlGaN light-emitting diodes” Appl Phys Lett, 2004,85(12):2175を参照されたい。
本発明に係る装置は、トップウインド構造を用いるため、出射光の取り出し孔径を向上するだけでなく、出射光をウインドに強め、静電応力により装置のAlNバッファ層中の欠陥を多くしたとしても、出射光のパワーに影響を及ぼさないので、AlGaN SiC基板の紫外光LED装置の実用化をかなり推進する。
また、本発明は、ウインドをドライエッチングによりエッチングしたので、ウインドの底部に位置する電子バリア層p−AlGaNの表面が粗く、光の取り出し効率がいっそう向上した。
図1Aは本発明に係る紫外光LED装置の断面構造を示す図である。
図1Aに示すように、本発明に係る紫外光LED装置は、n型SiC基板1を有し、SiC基板1に低温AlN核層2を成長し、低温AlN核層2に高温AlN核層3を成長し、高温AlN核層3にAlGaNエピタキシャル層4を成長し、AlGaNエピタキシャル層4にn型AlGaNバリア層5を成長し、n型AlGaNバリア層5に多重量子井戸構造のAlxGa1−xN/AlyGa1−yNからなる活性領域6を成長し、活性領域6に高Al組成のp型AlGaNバリア層7を成長し、p型AlGaNバリア層7に低Al組成のp型AlGaNバリア層8を成長し、p型AlGaNバリア層8にp型GaNキャップ層9を成長した。p型GaNキャップ層9には略円錐状のウインド10を設けることにより、本発明に係る紫外光LED装置から発生した光をp型GaNキャップ層9から放射する。
以上、図1Aに示す本発明に係る紫外光LED装置の構造を説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の主旨に基づいて様々な変化を行ってもよい。以下、図1B〜図1Fを参照しながら各種の変化例を例として説明する。
図1B、図1D、図1Fに示す紫外光LED装置は、サファイア基板を有し、n型AlGaNバリア層5にn型電極を形成し、p型GaNキャップ層9にp型電極を形成した。
例えば、ウインドの形状が略円錐状である場合に、ウインドの底部が高Al組成のp型AlGaNバリア層7の2/3深さの箇所に位置することは好ましい。
ウインドの形状が略円柱状である場合に、ウインドの底部が高Al組成のp型AlGaNバリア層7の略3/4深さの箇所に位置することは好ましく、また、ウインドの深さと幅との比が1:1000であることは好ましい。
(実施例1)
以下、図2A及び図2Bを参照しながら、図1Eに示す基板がSiC基板でウインドが円柱状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。
まず、図2Aは材料の成長工程を示す:
工程1:MOCVDプロセスによりSiC基板に低温AlN核層を成長する。
工程2:低温AlN核層に高温AlN核層を成長する。
工程3:高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長する。
工程4:AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を120Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量65μmol/minのアルミニウム源及び80μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜7nmのAlxGa1−xNポテンシャル井戸層を成長する。成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、65μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜10nmのAlyGa1−yNバリア層を成長し、量子井戸の周期は3〜5個である。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量100μmol/minのアルミニウム源、70μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み70nmの高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、120μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmの低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を950℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量65μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmのp型GaNキャップ層を成長する。
工程1:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、ICP(プラズマエッチング)によりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドAを形成する。
(1)まず、基板に塗布したポジ型フォトレジストを、レジストスピンナの回転数が5000rpmで振り切り、その後、90℃のオーブン内で15min乾燥し、フォトエッチング及び現像によりエッチングに必要なウインドを形成する。
(1)まず、金属がもっとよく剥離するように、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、その後、当該基板に塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、最後に、温度が80℃の高温オーブン内で10min乾燥し、フォトエッチングによりn型電極のパターンを取得する。
(3)次に、アセトンに40min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥する。
工程3:p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成する。
(3)次に、上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が560℃の条件下、10minの高温焼鈍を行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例1の変化例1)
本変化例と実施例1との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドAを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが450Wで、バイアス電圧が60Vで、圧力が2Paで、エッチング時間が140sである。
本変化例と実施例1との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドAを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが600Wで、バイアス電圧が0Vで、圧力が3Paで、エッチング時間が100sである。
本変化例と実施例1との相違点は、具体的に以下の通りである。
装置の製造工程において、
工程1:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIE(反応性イオンエッチング)によりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドAを形成する。
(2)RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドAを形成する。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが150Wで、バイアス電圧が230Vで、圧力が10mTで、エッチング時間が240sである。
(1)〜(3)は、実施例1と略同一であり、その具体的な説明を省略した。
(4)基板を高速焼鈍炉内に入れ、まず、焼鈍炉内に窒素ガスを約10min導入し、次に、窒素ガス雰囲気で、温度が1000℃の条件下、55sの高温焼鈍を行い、n型電極を形成する。
(実施例1の変化例4)
本変化例と実施例1の変化例3との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドAを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが320Wで、バイアス電圧が410Vで、圧力が8mTで、エッチング時間が180sである。
本変化例と実施例1の変化例3との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドAを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが400Wで、バイアス電圧が550Vで、圧力が5mTで、エッチング時間が100sである。
以下、図3A〜図3Cを参照しながら、図1Fに示す基板がサファイア基板でウインドが円柱状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。
まず、図3Aは材料の成長工程を示す:
工程1:MOCVDプロセスによりサファイア基板に低温AlN核層を成長する。
工程2:低温AlN核層に高温AlN核層を成長する。
工程3:高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長する。
工程4:AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長する。
実施例1と略同一であり、その具体的な説明を省略した。
工程6:多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層に40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
実施例1と略同一であり、その具体的な説明を省略した。
工程8:低Al組成のp型AlGaNバリア層にp型GaNキャップ層を成長する。
実施例1と略同一であり、その具体的な説明を省略した。
工程1:ICP又はRIEプロセスによりp型GaNキャップ層にテーブル面をn型AlGaN層までエッチングする。
電子ビーム蒸着装置により厚みが約300nmのSiO2層をエッチングマスク層として堆積する。AlGaN材料に対するエッチングレートが比較的に遅いので、当該工程を増加することは、基板上にSiO2とフォトレジストが共同で機能する二重層マスクパターンを形成することにより、エッチングしない領域の表面を保護するのに有利となるからである。
ICPドライエッチングによりテーブル面を形成し、エッチング時に用いられる電極パワーが550Wで、バイアス電圧が110Vで、圧力が1.5Paで、エッチング時間が400sである。
工程2:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、ICPによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドAを形成する。
(2)ICPによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドAを形成する。エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられる電極パワーが240Wで、バイアス電圧が80Vで、圧力が1Paで、エッチング時間が180sである。
金属がもっとよく剥離するように、まず、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、次に、当該基板にさらに塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、最後に、温度が80℃の高温オーブン内で10min乾燥し、フォトエッチングによりn型電極のパターンを取得する。
アセトンに40min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥する。基板を高速焼鈍炉内に入れ、まず、焼鈍炉内に窒素ガスを約10min導入し、次に、窒素ガス雰囲気で、温度が870℃の条件下、40sの高温焼鈍を行い、n型電極を形成する。
まず、基板に塗布した接着剤を、レジストスピンナの回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、それを温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、次に、当該基板にさらに塗布したポジ型フォトレジストを、レジストスピンナの回転数が5000rpmで振り切り、温度が80℃の高温オーブン内に入れて10min乾燥し、フォトエッチングによりp型電極のパターンを取得する。
上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が560℃の条件下、高温焼鈍を10min行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例2の変化例1)
本変化例(図3B参照)と実施例2との相違点は、装置の製造工程の工程2の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが450Wで、バイアス電圧が60Vで、圧力が2Paで、エッチング時間が140sである。
本変化例(図3B参照)と実施例2との相違点は、装置の製造工程の工程2の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが600Wで、バイアス電圧が0Vで、圧力が3Paで、エッチング時間が100sである。
本変化例(図3C参照)と実施例2との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程において、
工程1:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドAを形成する。
(2)RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが150Wで、バイアス電圧が230Vで、圧力が10mTで、エッチング時間が240sである。
電子ビーム蒸着装置により厚みが約300nmのSiO2層をエッチングマスク層として堆積する。AlGaN材料に対するエッチングレートが比較的に遅いので、当該工程を増加することは、基板上にSiO2とフォトレジストが共同で機能する二重層マスクパターンを形成することにより、エッチングしない領域の表面を保護するのに有利となるからである。
ICPドライエッチングによりテーブル面を形成し、エッチング時に用いられる電極パワーが550Wで、バイアス電圧が110Vで、圧力が1.5Paで、エッチング時間が400sである。
(実施例2の変化例4)
本変化例と実施例1の変化例3との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが320Wで、バイアス電圧が410Vで、圧力が8mTで、エッチング時間が180sである。
本変化例と実施例1の変化例3との相違点は、装置の製造工程の工程1の(2)において、RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、底部がp型AlGaNバリア層にある円柱状のウインドを形成することにある。エッチングの深さが135nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが400Wで、バイアス電圧が550Vで、圧力が5mTで、エッチング時間が100sである。
以下、図4を参照しながら、図1Aに示す基板がSiC基板でウインドが円錐状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。SiC基板1に、ICPドライエッチングとウェットエッチングにより円錐状に類似するウインドを製造する。その工程は以下の通りである。
基板の温度を600℃まで低下し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量28μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み10nmの低温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃まで昇温し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量28μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み280nmの高温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量50μmol/minのアルミニウム源及び80μmol/minのガリウム源を導入し、厚み1500nmのノンドーピングAlGaNエピタキシャル層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量60μmol/minのアルミニウム源、70μmol/minのガリウム源、及び1〜3μmol/minのSi源を同時に導入し、厚み700nmのSiドーピングAlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を130Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量60μmol/minのアルミニウム源及び80μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜7nmのAlxGa1−xNバリア層を成長する。成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、及び60μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜10nmのAlyGa1−yNバリア層を成長し、量子井戸の周期は3〜5個である。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量110μmol/minのアルミニウム源、70μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmの高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量90μmol/minのアルミニウム源、130μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmの低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を950℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量70μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmのp型GaNキャップ層を成長する。
(9a)ウインドのフォトエッチング:基板に塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、その後、90℃のオーブン内で15min乾燥し、フォトエッチング及び現像によりエッチングに必要なウインドを形成する。
二次エッチングした基板を、100℃のNaOH溶液に入れてウェットエッチングし、時間が4minであり、ウインドが円柱状から円錐状に類似する形状になり、装置全体のウインドを拡大する。
(11a)n型電極のパターンのフォトエッチング:金属がもっとよく剥離するように、まず、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、次に、当該基板にさらに塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、最後に、温度が80℃の高温オーブン内で10min乾燥し、フォトエッチングによりn型電極のパターンを取得する。
(11c)n型電極金属の蒸着:VPC−1000電子ビーム蒸着装置によりNi/Auの両層の金属を堆積する。
工程12:p型GaNキャップ層9にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成する。
(12c)上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が560℃の条件下、10minの高温焼鈍を行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例3の変化例1)
本変化例と実施例3は、工程1〜8、工程11〜12が略同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例3の変化例2)
本変化例と実施例3は、工程1〜8、工程11〜12が略同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例3の変化例3)
本変化例と実施例3との同一の工程については、その具体的な説明を省略した。SiC基板に、RIEドライエッチングとウェットエッチングにより円錐状に類似するウインドを製造する。その工程は以下の通りである。
工程9:p型GaNキャップ層9に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層7までエッチングする。
(9a)基板の表面にフォトレジストを塗布し、回転数が5000rpmであり、回転数が5000rpmのレジストスピンナでレジストを振り切り、その後、90℃のオーブン内で15min乾燥し、フォトエッチング及び現像によりエッチングに必要なウインドを形成する。
工程11〜12は実施例3と略同一であり、その具体的な説明を省略した。
(実施例3の変化例4)
本変化例と実施例3の変化例3は、工程1〜8、工程11〜12が同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例3の変化例5)
本変化例と実施例3の変化例3は、工程1〜8、工程11〜12が同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例4)
以下、図5を参照しながら、図1Bに示す基板がサファイア基板でウインドが円錐状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。サファイア基板に、ICPドライエッチングとウェットエッチングにより円錐状に類似するウインドを製造する。その工程は以下の通りである。
プロセス及び流れは、実施例3の工程1と略同一である。
工程2〜工程8は、実施例3の工程2〜工程8と略同一である。
工程9:p型GaNキャップ層9にICP又はRIEプロセスによりテーブル面をn型AlGaNバリア層5までエッチングする。
(9c)ICPエッチング:ICPドライエッチングによりテーブル面を形成する。エッチング時に用いられる電極パワーが550Wで、バイアス電圧が110Vで、圧力が1.5Paで、エッチング時間が400sである。
工程10:p型GaNキャップ層9に円形ウインドをフォトエッチングし、ICPによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層7まで二次エッチングする。プロセス及び流れは、実施例3の工程9と略同一である。
二次エッチングした基板を、80℃のNaOH溶液に入れてウェットエッチングし、時間が2minであり、ウインドが円柱状から円錐状に類似する形状になり、装置全体のウインドを拡大する。
(12a)金属がもっとよく剥離するように、まず、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmのレジストスピンナで30s振り切り、温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、次に、当該基板の表面にフォトレジストを塗布し、回転数が5000rpmのレジストスピンナでレジストを振り切り、最後に、温度が80℃の高温オーブン内で10min乾燥し、フォトエッチングによりn型電極のパターンを取得する。
(12c)VPC−1000電子ビーム蒸着装置によりTi/Al/Ti/Auの四層の金属をn型電極として堆積する。
(12d)アセトンに40min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥し、基板を高速焼鈍炉内に入れ、まず、焼鈍炉内に窒素ガスを10min導入し、次に、窒素ガス雰囲気で、温度が870℃の条件下、40sの高温焼鈍を行い、n型電極を形成する。
(13a)まず、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmのレジストスピンナで30s振り切り、さらに、それを温度が160℃の高温オーブン内に入れて20min乾燥し、次に、当該基板に塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmのレジストスピンナで振り切り、温度が80℃の高温オーブン内に入れて10min乾燥し、フォトエッチングによりp型電極のパターンを取得する。
(13c)上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min浸漬し、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が560℃の条件下、10minの高温焼鈍を行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例4の変化例1)
本変化例と実施例4は、工程1〜9、工程12〜13が略同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例4の変化例2)
本変化例と実施例4は、工程1〜9、工程12〜13が略同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例4の変化例3)
本変化例と実施例4との同一の工程については、その具体的な説明を省略した。
工程1:MOCVDプロセスによりサファイア基板1に低温AlN核層2を成長する。
プロセス及び流れは、実施例3の変化例3の工程1と略同一である。
工程2〜工程9は、実施例4の工程2〜工程9と略同一である。
(10a)基板の表面にフォトレジストを塗布し、回転数が5000rpmのレジストスピンナでレジストを振り切り、その後、90℃のオーブン内で15min乾燥し、フォトエッチング及び現像によりエッチングに必要なウインドを形成する。
二次エッチングした基板を、80℃のNaOH溶液に入れて2minウェットエッチングし、ウインドが円柱状から円錐状に類似する形状になり、装置全体のウインドを拡大する。
(実施例4の変化例4)
本変化例と実施例4の変化例3は、工程1〜9、工程12〜13が同一であり、その相違点は、以下の通りである。
工程10の(10b)において、RIEによりp型GaNキャップ層を高Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが140nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが300Wで、バイアス電圧が400Vで、圧力が7mTで、エッチング時間が150sである。
(実施例4の変化例5)
本変化例と実施例4の変化例3は、工程1〜9、工程12〜13が同一であり、その相違点は、以下の通りである。
(実施例5)
以下、図6A〜図6Cを参照しながら、図1Cに示す基板がSiC基板でウインドが半球状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。この方法は、材料成長、ウインド製造及び電極製造の三つの部分を含む。
工程1:MOCVDプロセスによりSiC基板に低温AlN核層を成長する。
基板の温度を600℃まで低下し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量23μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み7nmの低温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃まで昇温し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量26μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み50nmの高温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量42μmol/minのアルミニウム源及び75μmol/minのガリウム源を導入し、厚み800nmのノンドーピングAlGaNエピタキシャル層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量55μmol/minのアルミニウム源、60μmol/minのガリウム源、及び2〜4μmol/minのSi源を同時に導入し、厚み500nmのSiドーピングAlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を120Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量65μmol/minのアルミニウム源及び80μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜7nmのAlxGa1−xNポテンシャル井戸層を成長する。成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、65μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜10nmのAlyGa1−yNバリア層を成長し、量子井戸の周期は3〜5個である。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量110μmol/minのアルミニウム源、80μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み65nmの高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量70μmol/minのアルミニウム源、110μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmの低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を950℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量70μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmのp型GaNキャップ層を成長する。
工程1:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、ICPによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分までエッチングし、円柱状のウインドを形成する。
(1)基板に塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、その後、90℃のオーブン内で15min乾燥し、フォトエッチング及び現像によりエッチングに必要なウインドを形成する。
(1)n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着する。
(3)KOH電解液を用いて基板に対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−2Vのバイアス電圧、15minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成する。
次に、図6Cは電極の製造工程を示す:
1)n型SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成する。
アセトンに40min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥する。基板を高速焼鈍炉内に入れ、まず、焼鈍炉内に窒素ガスを約10min導入し、その後、窒素ガス雰囲気で、温度が1000℃の条件下、60sの高温焼鈍を行い、n型電極を形成する。
まず、基板に塗布した接着剤を、レジストスピンナの回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、それを温度が160℃の高温オーブン内に入れて20min乾燥し、その後、当該基板に塗布したポジ型フォトレジストを、レジストスピンナの回転数が5000rpmで振り切り、温度が80℃の高温オーブン内に入れて10min乾燥し、フォトエッチングによりp型電極のパターンを取得する。
最後に、上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min以上浸漬した後、超音波処理を行い、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が600℃の条件下、10minの高温焼鈍を行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例5の変化例1)
本変化例と実施例5との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程の工程1の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが400Wで、バイアス電圧が90Vで、圧力が2Paで、エッチング時間が160sである。
3.電極の製造工程:当該電極の製造工程は実施例5と同一である。
本変化例と実施例5との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程の工程1の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが600Wで、バイアス電圧が0Vで、圧力が3Paで、エッチング時間が100sである。
3.電極の製造工程:当該電極の製造工程は実施例5と同一である。
本変化例と実施例5との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程において、
工程1:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分までエッチングし、円柱状のウインドを形成する。
(2)RIEによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドAを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが80Wで、バイアス電圧が210Vで、圧力が10mTで、エッチング時間が210sである。
(1)n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着する。
(3)KOH電解液を用いて基板に対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−4Vのバイアス電圧、13minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成する。
(実施例5の変化例4)
本変化例と実施例5の変化例3との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程の工程1の(2)において、RIEによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが350Wで、バイアス電圧が485Vで、圧力が7mTで、エッチング時間が155sである。
(実施例5の変化例5)
本変化例と実施例5の変化例3との相違点は、以下の通りである。
(実施例6)
以下、図7A〜図7Cを参照しながら、図1Dに示す基板がサファイア基板でウインドが半球状である紫外光LED装置を製造する製造方法を説明する。この方法は、材料成長、ウインド製造及び電極製造の三つの部分を含む。
1.図2を参照すると、材料の成長工程は以下の通りである。
工程1:MOCVDプロセスによりサファイア基板に低温AlN核層を成長する。
基板の温度を600℃まで低下し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量23μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み7nmの低温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃まで昇温し、成長圧力を50Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量26μmol/minのアルミニウム源を導入し、厚み180nmの高温AlN核層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量42μmol/minのアルミニウム源及び75μmol/minのガリウム源を導入し、厚み1300nmのノンドーピングAlGaNエピタキシャル層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を110Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量55μmol/minのアルミニウム源、60μmol/minのガリウム源、及び2〜4μmol/minのSi源を同時に導入し、厚み600nmのSiドーピングAlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を120Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量65μmol/minのアルミニウム源及び80μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜7nmのAlxGa1−xNポテンシャル井戸層を成長する。成長温度を1050℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、65μmol/minのガリウム源を同時に導入し、厚み2〜10nmのAlyGa1−yNバリア層を成長し、量子井戸の周期は3〜5個である。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量110μmol/minのアルミニウム源、80μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み50nmの高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を1000℃に保持し、成長圧力を100Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量80μmol/minのアルミニウム源、120μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmの低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長する。
成長温度を950℃に保持し、成長圧力を70Torrに保持し、水素ガスの流量を1500sccmとし、アンモニアガスの流量を1500sccmとして、反応室へ流量65μmol/minのガリウム源、及び3〜5μmol/minのMg源を同時に導入し、厚み60nmのp型GaNキャップ層を成長する。
工程1:ICP又はRIEプロセスによりp型GaNキャップ層にテーブル面をn型AlGaN層までエッチングする。
電子ビーム蒸着装置により厚みが約300nmのSiO2層をエッチングマスク層として堆積する。AlGaN材料に対するエッチングレートが比較的に遅いので、当該工程を増加することは、基板上にSiO2とフォトレジストが共同で機能する二重層マスクパターンを形成することにより、エッチングしない領域の表面を保護するのに有利となるからである。
ICPドライエッチングによりテーブル面を形成し、エッチング時に用いられる電極パワーが550Wで、バイアス電圧が110Vで、圧力が1.5Paで、エッチング時間が400sである。
工程2:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、ICPによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成する。
(2)ICPによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドAを形成する。エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられる電極パワーが180Wで、バイアス電圧が150Vで、圧力が1Paで、エッチング時間が230sである。
まず、n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、次に、それを70℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、次に、KOH電解液を用いてそれに対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−2Vのバイアス電圧、15minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成し、最後に、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去する。
1)n型AlGaN層にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成する。
金属がもっとよく剥離するように、まず、基板に塗布した接着剤を、回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、温度が160℃の高温オーブン内で20min乾燥し、その後、当該基板に塗布したポジ型フォトレジストを、回転数が5000rpmで振り切り、最後に、温度が80℃の高温オーブン内で10min乾燥し、フォトエッチングによりn型電極のパターンを取得する。
アセトンに40min以上浸漬した後、超音波処理を行い、その後、窒素ガスで吹いて乾燥する。基板を高速焼鈍炉内に入れ、まず、焼鈍炉内に窒素ガスを約10min導入し、その後、窒素ガス雰囲気で、温度が870℃の条件下、40sの高温焼鈍を行い、n型電極を形成する。
まず、基板に塗布した接着剤を、レジストスピンナの回転数が8000rpmで、時間が30sで振り切り、それを温度が160℃の高温オーブン内に入れて20min乾燥し、その後、当該基板に塗布したポジ型フォトレジストを、レジストスピンナの回転数が5000rpmで振り切り、温度が80℃の高温オーブン内に入れて10min乾燥し、フォトエッチングによりp型電極のパターンを取得する。
最後に、上述の処理を行った基板をアセトンに入れて20min以上浸漬した後、超音波処理を行い、窒素ガスで吹いて乾燥し、その後、当該基板を高速焼鈍炉内に入れ、空気雰囲気で、温度が560℃の条件下、10minの高温焼鈍を行い、p型電極を形成し、装置の製造を完成する。
(実施例6の変化例1)
本変化例と実施例6との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程の工程2の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが400Wで、バイアス電圧が90Vで、圧力が2Paで、エッチング時間が160sである。
本変化例と実施例6との相違点は、以下の通りである。
装置の製造工程の工程2の(2)において、ICPによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが600Wで、バイアス電圧が0Vで、圧力が3Paで、エッチング時間が100sである。
本変化例と実施例6との相違点は、装置ウインドの製造工程の工程2、工程3は具体的に以下の通りであることにある。
工程2:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成する。
RIEによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが80Wで、バイアス電圧が210Vで、圧力が10mTで、エッチング時間が210sである。
まず、n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、次に、それを80℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、次に、KOH電解液を用いてそれに対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−4Vのバイアス電圧、13minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成し、最後に、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去する。
本変化例と実施例6との相違点は、装置ウインドの製造工程の工程2、工程3は具体的に以下の通りであることにある。
工程2:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成する。
RIEによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが350Wで、バイアス電圧が485Vで、圧力が7mTで、エッチング時間が155sである。
まず、n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、次に、それを80℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、次に、KOH電解液を用いてそれに対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−5Vのバイアス電圧、10minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成し、最後に、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去する。
本変化例と実施例6との相違点は、装置ウインドの製造工程の工程2、工程3は具体的に以下の通りであることにある。
工程2:p型GaNキャップ層に円形ウインドをフォトエッチングし、RIEによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層の厚みの半分まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成する。
RIEによりp型GaNキャップ層を低Al組成のp型AlGaNバリア層までドライエッチングし、円柱状のウインドを形成する。エッチングの深さが90nmであり、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3であり、エッチングに用いられる電極パワーが400Wで、バイアス電圧が620Vで、圧力が5mTで、エッチング時間が80sである。
まず、n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、次に、それを80℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、次に、KOH電解液を用いてそれに対し紫外光支援ウエットエッチングを行い、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−6Vのバイアス電圧、8minのエッチング時間であり、略半球状のウィンドを形成し、最後に、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去する。
2,3 AlN核層
4 真性AlGaNエピタキシャル層
5 第1導電型AlGaNバリア層
6 活性領域
7 第2導電型の第1のAlGaNバリア層
8 第2導電型の第2のAlGaNバリア層
9 第2導電型GaNキャップ層
10 ウインド
Claims (22)
- 基板(1)上に順に成長したAlN核層(2、3)、真性AlGaNエピタキシャル層(4)、第1導電型AlGaNバリア層(5)、活性領域(6)、第2導電型の第1のAlGaNバリア層(7)、第2導電型の第2のAlGaNバリア層(8)、及び第2導電型GaNキャップ層(9)を含み、
第2導電型GaNキャップ層(9)には、発生した光を発するためのウインド(10、W、A)を設けていることを特徴とする紫外光発光ダイオード装置。 - 前記基板(1)は、SiC基板又はサファイア基板であり、
前記基板がSiC基板である場合に、前記SiC基板の裏面には第1導電型の電極が形成され、第2導電型GaNキャップ層(9)には第2導電型の電極が形成され、
前記基板がサファイア基板である場合に、前記第1導電型AlGaNバリア層(5)には第1導電型の電極が形成され、第2導電型GaNキャップ層(9)には第2導電型の電極が形成されることを特徴とする請求項1記載の紫外光発光ダイオード装置。 - AlN核層(2、3)は、基板(1)側から、それぞれ550℃〜650℃の低温核層(2)と920℃〜1050℃の高温核層(3)であることを特徴とする請求項1記載の紫外光発光ダイオード装置。
- 前記ウインド(10、W、A)は、略円錐状、半球状、又は円柱状の何れかであることを特徴とする請求項1記載の紫外光発光ダイオード装置。
- 前記ウインド(10、W、A)は、第2導電型GaNキャップ層(9)及び第2のAlGaNバリア層(8)を貫通し第1のAlGaNバリア層(7)に達することを特徴とする請求項1記載の紫外光発光ダイオード装置。
- 前記ウインド(10)が略円錐状である場合に、前記ウインド(10)の底部が第1のAlGaNバリア層(7)の略2/3深さの箇所に位置し、
前記ウインド(W)が略半球状である場合に、前記ウインド(W)の底部が第1のAlGaNバリア層(7)の略4/5深さの箇所に位置し、
前記ウインド(A)が略円柱状である場合に、前記ウインド(A)の底部が第1のAlGaNバリア層(7)の略3/4深さの箇所に位置することを特徴とする請求項4又は5に記載の紫外光発光ダイオード装置。 - 前記ウインドが略半球状である場合に、前記ウインドの上部の幅と底部の幅との比が略2:1であり、
前記ウインドが略円柱状である場合に、前記ウインド(W)の深さと幅との比が略1:1000であることを特徴とする請求項4又は5に記載の紫外光発光ダイオード装置。 - MOCVDプロセスにより基板(1)上に、AlN核層(2、3)、真性AlGaNエピタキシャル層(4)、第1導電型AlGaNバリア層(5)、活性領域(6)、第2導電型の第1のAlGaNバリア層(7)、第2導電型の第2のAlGaNバリア層(8)、及び第2導電型GaNキャップ層を順に成長する工程と、
第2導電型GaNキャップ層(9)にはエッチングにより円形ウインドを形成する工程と、
前記円形ウインドを第1のAlGaNバリア層(7)までエッチングして、円柱状のウインドを形成する工程とを含むことを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 前記基板は、SiC基板又はサファイア基板であり、
前記基板がSiC基板である場合に、前記SiC基板の裏面には第1導電型の電極が形成され、第2導電型GaNキャップ層(9)には第2導電型の電極が形成され、
前記基板がサファイア基板である場合に、前記第1導電型AlGaNバリア層(5)には第1導電型の電極が形成され、第2導電型GaNキャップ層(9)には第2導電型の電極が形成されることを特徴とする請求項8記載の紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 前記円柱状のウインドをウェットエッチングすることにより、半球状又は円錐状のウインドを形成することを特徴とする請求項8記載の紫外光発光ダイオード装置の製造方法。
- 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりSiC基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を、下から上への順で成長し、
B.ウインド(W)製造工程:
(B1)まず、p型GaNキャップ層に位置する円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースICPプロセスによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、180W〜600Wの上部電極パワー、0〜150Vのバイアス電圧、1〜3Paの圧力、100〜230sのエッチング時間であり、
(B2)n−SiC基板の裏面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、その後、それを70℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、
(B3)KOH電解液を用いて前処理された基板に対し光支援ウエットエッチングを行い、略半球状のウィンドを形成し、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−2V〜−4Vのバイアス電圧、10〜15minのエッチング時間であり、その後、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去し、
C.電極の製造工程:
(C1)n−SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(C2)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりSiC基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を、下から上への順で成長し、
B.ウインド(W)製造工程:
(B1)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースRIEプロセスによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、80W〜400Wの電極パワー、210〜620Vのバイアス電圧、5〜10mTの反応室圧力、80〜210sのエッチング時間であり、
(B2)n−SiC基板の裏面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、その後、それを80℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、
(B3)KOH電解液を用いて前処理された基板に対し光支援ウエットエッチングを行い、略半球状のウィンドを形成し、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−4V〜−6Vのバイアス電圧、8〜13minのエッチング時間であり、その後、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去し、
C.電極の製造工程:
(C1)n−SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(C2)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりSiC基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を順に成長し、
B.装置製造工程:
(B1)まず、p型GaNキャップ層に位置する円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースICPプロセスによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、240W〜600Wの上部電極パワー、0〜80Vのバイアス電圧、1〜3Paの圧力、100〜180sのエッチング時間であり、
(B2)n型SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(B3)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりSiC基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を順に成長し、
B.装置製造工程:
(B1)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースRIEプロセスによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、150W〜400Wの電極パワー、230〜550Vのバイアス電圧、5〜10mTの反応室圧力、100〜240sのエッチング時間であり、
(B2)n型SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(B3)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
1)MOCVDプロセスによりSiC基板に低温AlN核層を成長し、
2)低温AlN核層に高温AlN核層を成長し、
3)高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長し、
4)AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長し、
5)n型AlGaNバリア層に多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層(x<y)を成長し、
6)多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層にモル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
7)p型バリア層にモル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
8)上記低Al組成のp型AlGaNバリア層にp型GaNキャップ層を成長し、
9)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次にICPによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3で、上部電極パワーが200W〜600Wで、バイアス電圧が0〜100Vで、圧力が1〜3Paで、エッチング時間が100〜200sであり、
10)形成したエッチングウインドを100℃〜150℃のNaOH溶液によりウェットエッチングし、エッチング時間が1〜4minであり、円錐状に類似するウインドを形成し、
11)n型SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
12)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
1)MOCVDプロセスによりSiC基板に低温AlN核層を成長し、
2)低温AlN核層に高温AlN核層を成長し、
3)高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長し、
4)AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長し、
5)n型AlGaNバリア層に多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層(x<y)を成長し、
6)多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層にモル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
7)p型バリア層にモル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
8)上記低Al組成のp型AlGaNバリア層にp型GaNキャップ層を成長し、
9)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次にRIEによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層までエッチングし、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3で、電極パワーが50W〜500Wで、バイアス電圧が100〜600Vで、圧力が5〜10mTで、エッチング時間が100〜200sであり、
10)形成したエッチングウインドを100℃〜150℃のNaOH溶液によりウェットエッチングし、エッチング時間が1〜4minであり、円錐状のウインドを形成し、
11)n型SiC基板の裏面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
12)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりサファイア基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を、下から上への順で成長し、
B.ウインド(W)製造工程:
(B1)ICP又はRIEプロセスにより上部のp型GaNキャップ層からn型AlGaN層までエッチングし、n型AlGaNテーブル面を形成し、
(B2)まず、p型GaNキャップ層に位置する円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースICPプロセスによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、180W〜600Wの上部電極パワー、0〜150Vのバイアス電圧、1〜3Paの圧力、100〜230sのエッチング時間であり、
(B3)n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、その後、それを70℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、
(B4)KOH電解液を用いて前処理された基板に対し光支援ウエットエッチングを行い、略半球状のウィンドを形成し、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−2V〜−4Vのバイアス電圧、10〜15minのエッチング時間であり、その後、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去し、
C.電極製造工程:
(C1)n型AlGaNテーブル面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(C2)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりサファイア基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を、下から上への順で成長し、
B.ウインド(W)製造工程:
(B1)ICP又はRIEプロセスにより上部のp型GaNキャップ層からn型AlGaN層までエッチングし、n型AlGaNテーブル面を形成し、
(B2)p型GaNキャップ層に、まず、円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースRIEプロセスによりウインドを低Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、80W〜400Wの電極パワー、210〜620Vのバイアス電圧、5〜10mTの反応室圧力、80〜210sのエッチング時間であり、
(B3)n型AlGaNテーブル面とp型GaNキャップ層に、ウェットエッチングのマスクパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより、マスクパターン領域にウェットエッチングマスク金属層Tiを蒸着し、その後、それを80℃のKOH溶液に入れて3min浸漬し、ウェットエッチング前の前処理を行い、
(B4)KOH電解液を用いて前処理された基板に対し光支援ウエットエッチングを行い、略半球状のウィンドを形成し、そのウェットエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、325nmのHe−Cdレーザ光照射、−4V〜−6Vのバイアス電圧、8〜13minのエッチング時間であり、その後、それを1:10のHF溶液に入れて金属マスク層Tiを水洗し除去し、
C.電極製造工程:
(C1)n型AlGaNテーブル面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(C2)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりサファイア基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を順に成長し、
B.装置製造工程:
(B1)ICP又はRIEプロセスにより上部のp型GaNキャップ層からn型AlGaN層までエッチングし、n型AlGaNテーブル面を形成し、
(B2)まず、p型GaNキャップ層に位置する円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースICPプロセスによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、240W〜600Wの上部電極パワー、0〜80Vのバイアス電圧、1〜3Paの圧力、100〜180sのエッチング時間であり、
(B3)n型AlGaNテーブル面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(B4)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
A.材料成長工程:MOCVDプロセスによりサファイア基板上に、低温AlN核層、高温AlN核層、AlGaNエピタキシャル層、n−AlGaNバリア層、活性領域、モル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層、モル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層、及びp型GaNキャップ層を順に成長し、
B.装置製造工程:
(B1)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次に、塩素ベースRIEプロセスによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、円柱状のウインドを形成し、そのエッチングプロセスのパラメータはそれぞれ、150W〜400Wの電極パワー、230〜550Vのバイアス電圧、5〜10mTの反応室圧力、100〜240sのエッチング時間であり、
(B2)ICP又はRIEプロセスにより上部のp型GaNキャップ層からn型AlGaN層までエッチングし、n型AlGaNテーブル面を形成し、
(B3)n型AlGaNテーブル面にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
(B4)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
1)MOCVDプロセスによりサファイア基板に低温AlN核層を順に成長し、
2)低温AlN核層に高温AlN核層を成長し、
3)高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長し、
4)AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長し、
5)n型AlGaNバリア層に多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層(x<y)を成長し、
6)多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層にモル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
7)p型バリア層にモル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
8)上記低Al組成のp型AlGaNバリア層にp型GaNキャップ層を成長し、
9)p型GaNキャップ層に、ICP又はRIEプロセスによりテーブル面をn型AlGaN層までエッチングし、
10)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次にICPによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3で、上部電極パワーが200W〜600Wで、バイアス電圧が0〜100Vで、圧力が1〜3Paで、エッチング時間が100〜200sであり、
11)形成したエッチングウインドを80℃〜120℃のNaOH溶液によりウェットエッチングし、エッチング時間が0.5〜2minであり、円錐状に類似するウインドを形成し、
12)n型AlGaN層にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
13)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスにより電極のパターン領域にp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。 - 以下の工程を含む紫外光発光ダイオード装置の製造方法:
1)MOCVDプロセスによりサファイア基板に低温AlN核層を成長し、
2)低温AlN核層に高温AlN核層を成長し、
3)高温AlN核層にAlGaNエピタキシャル層を成長し、
4)AlGaNエピタキシャル層にSiドーピングn型AlGaNバリア層を成長し、
5)n型AlGaNバリア層に多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層(x<y)を成長し、
6)多重量子井戸AlxGa1−xN/AlyGa1−yN層にモル比40%〜60%の高Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
7)p型バリア層にモル比10%〜25%の低Al組成のp型AlGaNバリア層を成長し、
8)上記低Al組成のp型AlGaNバリア層にp型GaNキャップ層を成長し、
9)p型GaNキャップ層に、ICP又はRIEプロセスによりテーブル面をn型AlGaN層までエッチングし、
10)p型GaNキャップ層に、まず円形ウインドをフォトエッチングし、次にRIEによりウインドを高Al組成のp型AlGaNバリア層まで二次エッチングし、エッチングに用いられるガスはCl2/BCl3で、電極パワーが50W〜500Wで、バイアス電圧が100〜600Vで、圧力が5〜10mTで、エッチング時間が100〜200sであり、
11)形成したエッチングウインドを80℃〜120℃のNaOH溶液によりウェットエッチングし、エッチング時間が0.5〜2minであり、円錐状のウインドを形成し、
12)n型AlGaN層にn型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにn型オーミックコンタクト金属を蒸着し、n型電極を形成し、
13)p型GaNキャップ層にp型電極のパターンをフォトエッチングし、電子ビーム蒸着プロセスによりウインドにp型オーミックコンタクト金属を蒸着し、p型電極を形成し、装置の製造を完成することを特徴とする紫外光発光ダイオード装置の製造方法。
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