JP2014049637A - Iii族窒化物半導体発光素子を作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】III族窒化物半導体の半極性面と電極膜との接触の変動を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法を提供する。
【解決手段】III族窒化物半導体発光素子を作製する方法では、III族窒化物半導体領域13の半極性主面13aに接合を成す電極膜31上に設けられたマスクを用いて、摂氏400度以下の基板温度で、電極膜31及びIII族窒化物半導体領域13のエッチングを行う。エッチングされたIII族窒化物半導体領域は、半導体リッジ部を有する。エッチングの前において、III族窒化物半導体領域13の半極性主面13aと電極膜31との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下である。この接合のコンタクト抵抗が上記の値の範囲であるとき、摂氏400度以下の基板温度を用いたエッチングでは、該接合の劣化を低減できる。
【選択図】図5
【解決手段】III族窒化物半導体発光素子を作製する方法では、III族窒化物半導体領域13の半極性主面13aに接合を成す電極膜31上に設けられたマスクを用いて、摂氏400度以下の基板温度で、電極膜31及びIII族窒化物半導体領域13のエッチングを行う。エッチングされたIII族窒化物半導体領域は、半導体リッジ部を有する。エッチングの前において、III族窒化物半導体領域13の半極性主面13aと電極膜31との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下である。この接合のコンタクト抵抗が上記の値の範囲であるとき、摂氏400度以下の基板温度を用いたエッチングでは、該接合の劣化を低減できる。
【選択図】図5
Description
本発明は、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法に関する。
特許文献1には、ストライプ状のリッジ部位を有する化合物半導体レーザの作製方法が記載されている。
特許文献1には、c面上に成長されたエピタキシャル層と金属層との物理的接触を形成するに際して、エピタキシャル層の表面に電極膜を蒸着した後に、マスクのために絶縁膜及び金属膜を含む多層膜構造を形成する。次いで、リッジ構造を形成するために、レジストマスクを用いて、多層膜構造、電極膜及びエピタキシャル層に異方性のエッチングを行う。
例えばリッジ構造を有する窒化物半導体発光素子を作製するとき、エッチングによりIII族窒化物半導体を加工してリッジ構造を形成する。リッジ構造形成のための加工に加えて、電極も形成する必要がある。また、エッチングにより形成されたIII族窒化物半導体面上に保護層を形成する。
半極性面と金属膜との物理的な接触を形成するとき、金属−半導体の界面の特性をコンタクト抵抗として評価することができる。発明者らの知見によれば、半極性面では、半極性面と金属膜との物理的な接触は、エッチング等のプロセスを適用した際の熱ストレスに敏感である。半極性面と金属膜との接触のコンタクト抵抗は、半極性面では、熱的なストレス(例えばドライエッチング)の前後においてコンタクト抵抗の変化が大きくなることがある。
発明者らの緻密な考察及び実験から、III族窒化物半導体の半極性面に接触を成す電極を形成する為に好適な方法が見出された。
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、III族窒化物半導体の半極性面と電極膜との接触の変動を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。
本発明は、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法に関する。この方法は、(a)III族窒化物半導体領域の半極性主面に接合を成す電極膜上に設けられたマスクを用いて、摂氏400度以下の基板温度で、前記電極膜及び前記III族窒化物半導体領域のエッチングを行って、エッチングされたIII族窒化物半導体領域を形成する工程を備え。前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域は、半導体リッジ部を有し、前記III族窒化物半導体領域は活性層を含み、前記エッチングの前において、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下である。
このIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法(以下「製造方法」と記す)によれば、リッジ形成のためのエッチングの前において、III族窒化物半導体領域の半極性主面と電極膜との接合のコンタクト抵抗が1×10−3cm−2以下である。摂氏400度以下の基板温度を用いたエッチングでは、III族窒化物半導体領域の半極性主面と電極膜との接合の劣化を低減できる。
本発明の製造方法では、前記半導体リッジ部は六方晶系のIII族窒化物半導体層を含み、前記III族窒化物半導体層のc軸と前記半導体リッジ部の前記上面の法線軸との成す角度は、45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあることができる。
この製造方法によれば、半極性面にうち上記の角度範囲において、不適切な基板温度を用いたエッチングが上記の接合の劣化を顕著に引き起こす。
本発明の製造方法は、p型ドーパントのためのガス及び原料ガスを成長炉に供給して、pドープのコンタクト層を成長する工程を更に備えることができる。前記III族窒化物半導体領域は前記コンタクト層を含み、前記III族窒化物半導体領域の前記コンタクト層は、III族窒化物半導体からなり、前記コンタクト層は前記半極性主面を提供し、前記p型コンタクト層のp型ドーパント濃度は1×1020cm−3以上であることができる。
この製造方法によれば、コンタクト抵抗のp型ドーパント濃度は1×1020cm−3以上であるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。
本発明の製造方法では、前記コンタクト層の酸素濃度は、1×1017cm−3以下であることができる。この製造方法によれば、コンタクト抵抗の酸素濃度が1×1017cm−3以下であるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。
本発明の製造方法では、前記コンタクト層の前記III族窒化物半導体は、有機金属気相成長法で成長され、前記コンタクト層の水素濃度は1×1019cm−3以下であり、前記コンタクト層の炭素濃度は1×1017cm−3以下であることができる。
この製造方法によれば、コンタクト抵抗における意図しない不純物(水素、炭素)が、それぞれ、上記の範囲にあるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。
本発明の製造方法は、前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域を形成するに先だって、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合の評価を行う工程と、前記評価の結果に基づき、前記電極膜及び前記III族窒化物半導体領域に前記エッチングを適用するか否かについて判断する工程とを更に備えることができる。
本発明の製造方法は、前記III族窒化物半導体領域の主面の酸洗浄を行って、酸洗浄された半極性主面を形成する工程と、該半極性主面の上に前記電極膜を蒸着する工程とを更に備えることができる。
この製造方法によれば、窒化物半導体領域の半極性主面の酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面上に金属膜を蒸着する。このため、酸化されやすい窒化物半導体半極性主面をリッジ形成のためのプロセス雰囲気にさらすことなく、電極のための金属膜で半極性主面を覆うことができる。これ故に、良好な品質を有するコンタクト層と電極膜との間に良好な界面の形成が容易になり、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。
本発明の製造方法は、前記電極膜上に前記マスクを形成する工程を更に備えることができる。前記マスクを形成する前記工程は、リフトオフのための犠牲膜を前記電極膜上に形成する工程と、誘電体膜を前記電極膜の上に成長する工程と、リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜から前記金属膜を介して前記窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程とを備えることができる。前記誘電体膜を成長する前記工程において、前記犠牲膜は前記誘電体膜と前記金属膜との間に設けられ、前記犠牲膜は絶縁性を示し、前記レジストマスクは、リッジのためのパターンを有することができる。
この製造方法によれば、上記の工程に従って作製されるマスクは、リッジ形状の加工及びリフトオフのためのマスク構造を提供できる。
本発明の製造方法では、前記犠牲膜は、レジスト、ポリイミド、及びベンゾシクロブテンの少なくともいずれかを含むことができる。
この作製方法によれば、これらの樹脂を異方性エッチングにより加工してリフトオフ層を形成でき、またこのリフトオフ層を使用してリフトオフが可能になる。
本発明の製造方法では、前記誘電体膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁層を含むことができる。この作製方法によれば、樹脂膜を保護するように、シリコン系無機絶縁層を成長できる。
本発明の製造方法は、前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域の前記半導体リッジ部を形成した後に、前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域及び前記誘電体マスク上に絶縁膜を形成する工程と、前記リフトオフ層を用いて前記絶縁膜のリフトオフを行って、前記エッチングされた窒化物半導体領域の上に保護層を形成する工程とを更に備えることができる。前記保護層は、前記半導体リッジの上の前記電極の上に開口を有する。
この作製方法によれば、半導体リッジの形成から、エッチングされた窒化物半導体領域を覆う保護層の形成までのプロセスに、電極に接合を成す半極性面を露出することなく、電極、半導体リッジ及び保護層を形成できる。
本発明の製造方法では、前記エッチングの後において、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合は1×10−3cm−2以下のコンタクト抵抗を有することが好ましい。この作製方法によれば、熱処理に対して安定な特性を示すメタル−半導体の接触を提供できる。
本発明の製造方法では、前記絶縁膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含むことが好ましい。この作製方法によれば、樹脂膜を保護するように、シリコン系無機絶縁層を成長できる。
本発明の製造方法では、前記電極膜は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含むことができる。この作製方法によれば、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。
本発明の製造方法では、前記電極膜は、蒸着により成長されたパラジウム層を含み、前記犠牲膜はレジストからなり、前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含むことができる。この作製方法によれば、低温におけるエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度の低減に寄与する。
本発明の製造方法では、前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを含むことができる。この製方法によれば、フッ素系ガスとして、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを使用できる。
本発明の製造方法では、前記電極膜は、蒸着により成長された金層を含み、前記犠牲膜はレジストからなり、前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含むことができる。この作製方法によれば、電極として金を用いた場合に、低温におけるエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度の低減に寄与する。
本発明の製造方法では、前記窒化物半導体領域は、III族窒化物半導体層及び別のIII族窒化物半導体層を含み、前記III族窒化物半導体層は、前記別のIII族窒化物半導体層の上に設けられ前記電極と接触を成し、前記エッチングでは、前記III族窒化物半導体層及び前記別のIII族窒化物半導体層がエッチングされ、前記III族窒化物半導体層の材料は前記別のIII族窒化物半導体層の材料と異なり、前記別のIII族窒化物半導体層は、III族構成元素としてインジウムを含むことができる。
この作製方法によれば、半導体リッジに加工される窒化物半導体領域が、第1及び第2III族窒化物半導体層を含むので、半導体リッジを形成する際にエッチングの結果、第1及び第2III族窒化物半導体層の両方がエッチングされて、第1及び第2III族窒化物半導体層は半導体リッジの表面に現れる。発明者らの知見によれば、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素(Ga)に比べて低いので、低い基板温度を用いるエッチングにおいてインジウムはピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。
本発明の製造方法では、前記基板温度は摂氏80度以上であることが好ましい。本発明の製造方法では、前記基板温度は摂氏200度以上であることができる。
本発明の製造方法は、III族窒化物半導体基板の主面の上に前記窒化物半導体領域を成長する工程を更に備えることができる。前記III族窒化物半導体基板のc軸と前記主面の法線軸との成す角度は45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあり、前記III族窒化物半導体基板のc軸と前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の法線軸との成す角度は45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあることができる。
この作製方法によれば、エッチングされるIII族窒化物半導体のc軸とリッジ部の上面の法線軸との成す角度が45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がc面に比べて顕著になる。また熱に対するコンタクト抵抗劣化の程度がc面に比べて顕著になる。
本発明の製造方法では、前記エッチングは、インダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法で行われることができる。この作製方法によれば、エッチングにおける異方性及び所望のリッジ高を実現できる。
本発明の製造方法では、前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は480nm以上550nm以下の波長範囲内にあることができる。この作製方法によれば、半極性面の利用により、500nm以上540nm以下の範囲内の青色から緑の波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。また、本発明の製造方法では、前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は500nm以上540nm以下の波長範囲内にあることができる。この作製方法によれば、半極性面の利用により、500nm以上540nm以下の範囲内の緑の波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。
本発明は、半導体素子を作製する方法に関する。この方法は、(a)III族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する工程と、(b)前記評価用基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う工程と、(c)前記評価用基板生産物の前記電極膜上に設けられたマスクを形成する工程と、(d)前記マスクを用いて、いくつかの基板温度で前記基板生産物のエッチングを行う工程と、(e)前記評価用基板生産物の前記エッチングの後に、前記基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う工程と、(f)前記第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と前記第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを得ると共に、該対応付け、及び前記エッチングにおける前記基板温度の条件に基づき、エッチング条件を決定する工程と、(g)半導体素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、(h)前記エピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する工程と、(i)前記決定されたエッチング条件を用いて、前記基板生産物のエッチングを行う工程を備える。
この製造方法によれば、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを行う。この対応付けでは、例えば第1見積もりと第2見積もりとの間においてコンタクト抵抗の変動の有無を判断するようにしてもよい。また、この変動幅が、所望の値を満たすとき、良い接合が形成されたと見なす。そして、上記の対応付け、及びエッチングにおける基板温度の条件に基づき、エッチング条件を決定する。このため、熱処理に対する所望の耐性を示すコンタクト抵抗の範囲をエッチング条件と関連付けて見出した後に、この範囲内のコンタクト抵抗を提供可能な基板生産物を作製して、この基板生産物に、決定されたエッチング条件を適用できる。
本発明は、半導体素子を作製する方法に関する。この方法は、(a)III族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する工程と、(b)前記評価用基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う工程と、(c)前記第1見積もりの後に、いくつかの基板温度で前記基板生産物の熱処理を行う工程と、(d)前記評価用基板生産物の前記熱処理の後に、前記基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う工程と、(e)前記第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と前記第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを行うと共に、該対応付け及び前記基板温度の条件に基づき、温度範囲の条件を決定する工程と、(f)半導体素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、(g)前記エピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する工程と、(h)前記決定された温度範囲を満たす基板温度で、前記基板生産物の熱処理を行う工程とを備える。
この製造方法によれば、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを得る。この対応付けでは、例えば第1見積もりと第2見積もりとの間においてコンタクト抵抗の変動の有無に関して、この変動の結果、変動後のコンタクト抵抗が所望の値を満たすとき、良い接合が形成されたと判断するようにしてもよい。該対応付け及び熱処理における基板温度の条件に基づき、熱処理に係る条件を決定する。このため、熱処理に対する所望の耐性を示すコンタクト抵抗の範囲をエッチング条件と関連付けて見出した後に、この範囲内のコンタクト抵抗を発揮可能な基板生産物を作製して、この基板生産物に、熱的なプロセスを適用できる。
本発明の製造方法では、前記エピタキシャル基板の前記主面は半極性を示す。この製造方法によれば、III族窒化物の半極性と電極面との界面の性質は、エッチング等の際の熱的処理に起因する熱ストレスに敏感である。
本発明の製造方法では、前記エピタキシャル基板及び前記電極膜から前記エッチングにより、半導体リッジ部を形成することができる。この製造方法によれば、リッジの形成は、金属−半導体の界面と基板温度との関係に影響を与える。
本発明の製造方法では、前記電極膜は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含むことができる。この作製方法によれば、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。
本発明の製造方法では、前記エピタキシャル基板の前記主面は、前記III族窒化物半導体発光素子のpドープのコンタクト層によって提供されることができる。この作製方法によれば、pドープの窒化物半導体半極性面に小さく安定なコンタクト抵抗を提供できる。
本発明の製造方法では、前記コンタクト層はGaNからなることが好ましい。この作製方法によれば、GaNは、低いコンタクト抵抗を実現するために好適である。
以上説明したように、本発明は、III族窒化物半導体の半極性面と該半極性面に接触を成す電極膜との接触の変動を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。
引き続いて、添付図面を参照しながら、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法、III族窒化物半導体光素子を作製する方法、III族窒化物半導体素子を作製する方法、及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法に係る本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
図1は、本実施の形態に係る、III族窒化物半導体光素子を作製する方法、III族窒化物半導体素子を作製する方法、及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法における主要な工程を含む工程フローを示す図面である。また、図2〜図8は、本実施の形態に係る、III族窒化物半導体光素子を作製する方法、III族窒化物半導体素子を作製する方法、及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図2〜図5及び図7、図8の模式図では、矩形の基板が描かれているが、基板の形状はこれに限定されない。また、理解を容易にするために、引き続く説明では、一素子のサイズの基板上に窒化物半導体発光素子を作成する手順を説明する。
この方法では、最初の工程S100で、窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル成長層を形成するための基板を準備する。基板(図2の(a)部における参照符号「11」)は、例えば六方晶系III族窒化物からなる主面(図2の(a)部における参照符号「11a」)を有する。基板11は、例えば六方晶系III族窒化物からなることができ、六方晶系III族窒化物は、例えば窒化ガリウム系半導体からなることができ、窒化ガリウム系半導体は例えばGaN、AlN等を含む。
図2の(a)部に示されるように、工程S101において、基板11を成長炉10aに置いた後に、基板11上に窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル多層膜13を成長する。エピタキシャル多層膜13はIII族窒化物半導体領域であり、またエピタキシャル多層膜13は複数のIII族窒化物層を含む。基板11は六方晶系III族窒化物からなる主面11aを有し、またこの主面11aは半極性を示す。エピタキシャル多層膜13は、六方晶系III族窒化物からなる主面11aに対してエピタキシャルに成長される。エピタキシャル多層膜13のIII族窒化物層の各々におけるc軸の向きは、該六方晶系III族窒化物のc軸の向きに一致する。図2の(a)部を参照すると、六方晶系III族窒化物のc軸Cxを示すc軸ベクトルCVが描かれており、結晶方位を示す結晶座標系CRが示されている。結晶座標系CRは、六方晶系III族窒化物のc軸、a軸及びm軸を示す軸を有する。本実施例では、基板11のc軸Cxは、基板主面11aの法線ベクトルNVで表される法線軸Nxを基準にして角度ALPHAで傾斜している。引き続き説明された実施例では、リッジ構造は、m軸及びc軸によって規定されるm−c面に沿って延在する。基板11のc軸Cxと基板主面11aの法線軸Nxとの成す角度ALPHAは45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある。
基板11のc軸Cxとエピタキシャル多層膜13の半極性主面13aの法線軸(本実施例では、法線軸Nxと同じ)との成す角度は45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあることができる。エピタキシャル多層膜13のIII族窒化物半導体のc軸とエピタキシャル多層膜13の半極性主面13a(後工程においてリッジ部の上面)の法線軸との成す角度が45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある。このとき、半極性面にうち少なくとも上記の角度範囲では、不適切な基板温度を用いたエッチングにより熱ストレスが上記の接合の劣化を顕著に引き起こす。
成膜は、例えば有機金属気相成長法で行われることができる。このとき、成長炉10aには、有機金属原料G1が供給されて、エピタキシャル多層膜13の複数のIII族窒化物層が、法線軸Nxの方向に順に配列するように成長される。エピタキシャル多層膜13は、n型窒化ガリウム系半導体層15、n型窒化ガリウム系半導体クラッド層17、n側窒化ガリウム系半導体光ガイド層19、活性層21、p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層23、窒化ガリウム系半導体電子ブロック層25、p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層26、p型窒化ガリウム系半導体クラッド層27、及びp型窒化ガリウム系半導体コンタクト層29を含むことができる。活性層21は、井戸層21a及び障壁層21bを含み、これら井戸層21a及び障壁層21bが、法線軸Nxの方向に交互に配列されている。
エピタキシャル多層膜13の一例。
n型窒化ガリウム系半導体層15:Siドープn型GaN。
n型窒化ガリウム系半導体クラッド層17:Siドープn型AlGaN。
n側窒化ガリウム系半導体光ガイド層19:Siドープn型GaN、アンドープInGaN。
活性層21:単一又は多重量子井戸構造。
井戸層21a:アンドープInGaN。
障壁層21b:アンドープInGaN又はアンドープGaN。
p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層23:アンドープInGaN。
窒化ガリウム系半導体電子ブロック層25:Mgドープp型AlGaN。
p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層26:Mgドープp型GaN。
p型窒化ガリウム系半導体クラッド層27:Mgドープp型AlGaN。
p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層29:Mgドープp型GaN。
n型窒化ガリウム系半導体層15:Siドープn型GaN。
n型窒化ガリウム系半導体クラッド層17:Siドープn型AlGaN。
n側窒化ガリウム系半導体光ガイド層19:Siドープn型GaN、アンドープInGaN。
活性層21:単一又は多重量子井戸構造。
井戸層21a:アンドープInGaN。
障壁層21b:アンドープInGaN又はアンドープGaN。
p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層23:アンドープInGaN。
窒化ガリウム系半導体電子ブロック層25:Mgドープp型AlGaN。
p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層26:Mgドープp型GaN。
p型窒化ガリウム系半導体クラッド層27:Mgドープp型AlGaN。
p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層29:Mgドープp型GaN。
当該方法では、エピ成長の最終段階で、p型ドーパントのためのガス及び原料ガスを成長炉に供給して、III族窒化物半導体からなるpドープのコンタクト層を有機金属気相成長法で成長する。一実施例では、このコンタクト層は、電極膜を形成する半極性主面を提供する。p型コンタクト層のp型ドーパント濃度は1×1020cm−3以上であり、1x1021cm−3以下であることができる。コンタクト抵抗のp型ドーパント濃度は1×1020cm−3以上であるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。また、このコンタクト層の酸素濃度は1×1017cm−3以下であるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。さらに、コンタクト層の水素濃度は1×1019cm−3以下であることができ、コンタクト層の炭素濃度は1×1017cm−3以下であることができる。コンタクト抵抗における意図しない不純物(水素、炭素)が、それぞれ、上記の濃度範囲にあるとき、低いコンタクト抵抗を実現できるコンタクト層の形成が容易になる。
活性層21の発光スペクトルのピーク波長は480nm以上550nm以下の波長範囲内にあることができる。半極性面の利用により、500nm以上540nm以下の範囲内の青色から緑の波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。また、活性層21の発光スペクトルのピーク波長は500nm以上540nm以下の波長範囲内にあることが好ましい。半極性面の利用により、500nm以上540nm以下の範囲内の緑の波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。エピタキシャル多層膜13の成長が完了した後に、成長炉10aからエピタキシャル基板Eを取り出す。エピタキシャル基板Eの窒化物半導体領域の個々の半導体層の表面は、基板主面11aの面方位を引き継いで半極性主面を示す。エピタキシャル基板Eの窒化物半導体領域は活性層21を含み、この活性層21も半極性に従う性質を有する。半極性の利点を生かして、500nm以上540nm以下の波長範囲内に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。
成長炉10aから取り出されたエピタキシャル基板Eは、酸素を含む大気にさらされる。これ故に、その表面に自然酸化膜が形成される。発明者らの実験によれば、窒化ガリウム系半導体の半極性主面は酸素と結合しやすく、これ故に、c面に比べて厚い自然酸化膜が成長する。エピタキシャル多層膜13のIII族窒化物半導体のc軸とエピタキシャル多層膜13の半極性主面13a(後工程においてリッジ部の上面)の法線軸との成す角度が45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある。このとき、半極性面にうち上記の角度範囲において、不適切な基板温度を用いたエッチングにより熱ストレスが上記の接合の劣化を顕著に引き起こす。
次いで、エピタキシャル基板Eの表面13aの自然酸化膜やコンタミネーションを除去するために、図2の(b)部に示されるように、電極のための金属層の成長に先立って、処理装置10bに配置される。工程S102では、処理装置10bを用いて、自然酸化膜やコンタミネーションを除去するためのウエット処理が行われ、好適な例では、エピタキシャル基板Eは酸溶液43aに浸される。この酸溶液は例えば塩酸を含むことが好ましい。
エピタキシャル基板Eの酸洗浄の後に、速やかに(例えば30分以下に)、図3の(a)部に示されるように、該エピタキシャル基板Eを成膜装置10cに配置することが好ましい。工程S103では、成膜装置10cを用いて、該酸洗浄された主面13a上に、原料G2をい用いて電極膜31を蒸着する。電極膜31は、例えば金層、パラジウム層及び白金層、Ti層の少なくともいずれかを含むことができる。これらの金属は、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。好ましくは、電極膜31としてPdを用いることがよい。特に熱処理を行わないノンアロイ電極を形成しやすい。電極膜31は、例えば蒸着法で形成されることができる。電極膜31の厚さは例えば10nm以上であり、例えば200nm以下であることができる。
必要であるときは、エピタキシャル多層膜13のエッチングを行うことに先だって、工程S113において、エピタキシャル多層膜13の半極性主面13aと電極膜31との接合の評価を行うことができる。この評価は、ウエハ上のTest Element Group(TEG)領域に形成したTLMパターン等の測定用素子を用いて行われる。工程S114では、評価の結果に基づき、電極膜31及びエピタキシャル多層膜13に、引き続いておこなわれるエッチングを行うか否かについて判断することができる。
工程S104では、図3の(b)部に示されるように、電極膜31上に、原料G3を用いて、リフトオフのための犠牲膜33を形成する。犠牲膜33は絶縁性を示すことが好ましい。犠牲膜33が樹脂からなるとき、犠牲膜33は、誘電体マスクから金属膜への応力を低減できる。犠牲膜33の樹脂は、例えばレジスト、ポリイミド、及びベンゾシクロブテンの少なくともいずれかを含むことができる。これらの樹脂を異方性エッチングにより加工してリフトオフ層を形成でき、またこれをリフトオフのために使用できる。犠牲膜33の樹脂膜の形成は、例えばスピナーといった成膜装置10dを用いた塗布により行われる。犠牲膜33は電極膜31に接触し、電極膜31を覆う。
また、電極膜31上に、誘電体膜35を成長する。誘電体膜35を成長する工程において、犠牲膜33は誘電体膜35と電極膜31との間に設けられる。誘電体膜35はシリコン系無機絶縁層、AlN、TiO2を含むことができ、シリコン系無機絶縁層は例えばシリコン酸化物(具体的にはSiO2)、SiN等からなることができる。誘電体膜35は例えば電子ビーム蒸着法を適用可能な成膜装置10eで成長されることが好ましい。この方法によれば、成膜の際の熱から樹脂膜35を保護するように、電子ビーム蒸着法でシリコン系無機絶縁層を成長できる。
工程S105では、図4の(a)部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク37を誘電体膜35上に形成する。マスク37は、例えばフォトレジストからなることができ、例えばフォトリソグラフィのためのレチクル43bを用いて形成されることができる。このレジストマスクの作成は例えば以下のように行われる。塗布器10fを用いてフォトレジストを誘電体膜35上に塗布した後に、露光装置10gでフォトマスクを介してフォトレジストに露光し、さらに露光したフォトレジストを現像装置10hで現像する。図4の(a)部に示される実施例では、マスク37は例えばストライプ形状を成す。ストライプ幅は例えば2μmである。
工程S106では、図4の(b)部に示されるように、マスク37を用いて誘電体膜35をエッチング装置10jでエッチングして、誘電体マスク35aを形成する。このエッチングは、例えばインダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法(ICP−RIE法)で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、異方的なエッチングを低ダメージで実現できる。誘電体膜35がシリコン酸化物からなるときは、エッチャントとしてCHF3を用いることができる。誘電体膜35のエッチングにおけるエッチャントは、CHF3といったフッ素系ガスを用いることができる。エッチャントとして、CHF3、CF4、CF4+Arの少なくともいずれかを使用できる。
工程S107では、図5の(a)部に示されるように、誘電体マスク35aを用いて犠牲膜33のエッチングを行って、リフトオフ層33aを形成する。犠牲膜33が樹脂からなるときは、リフトオフ層33aも樹脂からなる。犠牲膜33のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガス又は酸素を含むことが好ましい。フッ素系ガスとして、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを使用できる。このエッチングは、例えばICP−RIE法で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、エッチングにおける異方性を実現できる。これ故に、リフトオフ層33aの幅は誘電体マスク35aの幅とほぼ同じであり、リフトオフ層33aに実質的なサイドエッチは生じない。リフトオフ層33aは電極31aの表面に接触し、覆う。
なお、犠牲膜33のエッチングの際にレジスト製のマスク37もエッチャントにさらされる。誘電体マスク35aの形成から窒化物半導体領域のエッチングまでのエッチングにおいて不都合がなければ、マスク37を除去することなく、犠牲膜33から窒化物半導体領域までのエッチングを行うことができる。引き続く工程の処理においてマスク37の一部が残ることがあるが、理解を容易にするために、積層マスクの最上層に誘電体マスク35aを描く。
工程S108では、図5の(b)部に示されるように、誘電体マスク35aを用いて導電層31のエッチングを行って、電極31aを形成する。電極31aは、金層、パラジウム層及び白金層の少なくともいずれかを含むことができる。導電層31のエッチングは例えばアルゴン(Ar)を用いることができる。次いで、工程S108では、導電層31のエッチングが完了した後に、窒化物半導体領域39のエッチングを行って、エッチングされた窒化物半導体領域41を形成する。このエッチングは、ICP−RIE法で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、エッチングにおける異方性及び所望のリッジ高を実現できる。窒化物半導体領域39のエッチングにおける基板温度は、摂氏400度以下であり、また摂氏80度以上であることが好ましい。
このエッチング中の基板温度が低いとき、ピラー状の微小突起が形成される場合がある。微小突起の生成は、リッジ部の形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がc面に比べて生成されやすい。発明者らの実験によれば、エッチングにおける基板温度が摂氏80度以上の範囲にあるとき、微小突起43の面密度の増大を避けることができる。
微小突起がリッジ部の近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、該ピラー形状突起の面密度は2×108cm−2以下であるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を実用的なレベルにまで低減できる。
また、窒化物半導体領域39のエッチングにおける基板温度は摂氏100度以上であることができる。この温度範囲によれば、ピラー形状突起43の面密度を充分に低減できる。さらには、基板温度は摂氏200度以上であることができる。この温度範囲によれば、より安定してピラー状突起の発生を抑制できるからである。
エピタキシャル多層膜13といったIII族窒化物半導体領域の半極性主面13aに接合を成す電極膜31上にマスクが設けられる。このマスクを用いて、摂氏400度以下の基板温度で、電極膜及びエピタキシャル多層膜13の異方的ドライエッチングを行って、エッチングされたIII族窒化物半導体領域を形成する。エッチングされたIII族窒化物半導体領域は、半導体リッジ部を有する。発光素子では、この電極はオーミック接触のために設けられる。エッチングの前において、エピタキシャル多層膜13の半極性主面13aと電極膜31との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下であることができる。この製造方法によれば、リッジ形成のためのエッチングの前において、III族窒化物半導体領域の半極性主面と電極膜との接合のコンタクト抵抗が1×10−3cm−2以下であるので、摂氏400度以下の基板温度を用いたエッチングは、III族窒化物半導体領域の半極性主面と電極膜との接合の劣化を低減できる。
発明者らの実験によれば、エッチングにおける基板温度が摂氏400度以下の範囲にあるとき、III族窒化物半導体の半極性面と該半極性面に接触を成す電極膜との接触の変動を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法を提供できる。
また、エッチングの後において、エピタキシャル多層膜13の半極性主面13aと電極膜31との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下であることが好ましい。この作製方法によれば、熱処理に対して安定な特性を示すメタル−半導体の接触を提供できる。
一方、誘電体マスク35aを用いて犠牲膜33から電極膜31を介して窒化物半導体領域39までのエッチングを行って、リフトオフ層33a、電極31a及びエッチングされた窒化物半導体領域41を形成するとき、窒化物半導体領域39の半極性主面39aをエッチングして半導体リッジ41aを形成する。発明者らの知見によれば、このエッチング中の結果として形成された表面41bには、ピラー状の微小突起43が形成される場合がある。微小突起43の生成は、リッジ部41aの形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がc面に比べて生成されやすい。微小突起がリッジ部41aの近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。
図6は、エピタキシャル多層膜13の一例から形成したエッチングされたエピタキシャル多層膜を示す図面である。エピタキシャル多層膜13は、半極性面上にエピタキシャル成長された半導体層を含むので、エピタキシャル多層膜13内の半導体層界面(接合)は、基板の結晶軸に従った半極性面にある。エッチング及びリフトオフのための積層マスクをエピタキシャル基板上に形成した後に、エッチングのために、エッチング装置10jのステージ9上にエピ基板が搭載される。ステージ9は基板温度の調整を行うことができる。本実施例では、エピタキシャル多層膜13に含まれる3つ半導体層(図5の(a)部に示されたIII族窒化物半導体層A、III族窒化物半導体層B及びIII族窒化物半導体層C)がエッチングされる。これら半導体層のうち隣接する層の材料は互いに異なる。エピタキシャル多層膜13の一例に基づいて説明すると、p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層29(例えば、Mgドープp型GaN)、p型窒化ガリウム系半導体クラッド層27(例えば、Mgドープp型AlGaN)及びp側窒化ガリウム系半導体光ガイド層26(例えば、Mgドープp型GaN)がエッチングされる。
半導体リッジを形成する際のエッチングの結果、III族窒化物半導体層A〜Cがエッチングされて、これらのIII族窒化物半導体層A〜Cが半導体リッジ41aの側面及びエッチングされた窒化物半導体領域41の表面41bに現れる。エッチングされるIII族窒化物半導体層が、III族構成元素としてインジウムを含むとき、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素(Ga)に比べて低いので、インジウムはピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層29は例えばGaN、InGaN等からなることができ、p型窒化ガリウム系半導体クラッド層27例えばAlGaN、InAlGaN、GaN等からなることができ、p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層26例えばGaN、InGaN、InAlGaN等からなることができる。本実施例の方法によれば、ピラー状の微小突起の面密度を低減できる。熱ストレスに耐えた金属−半導体の接合JRを有する。
また、この作製方法によれば、図3の(b)部及び図4の(a)部に示されるように、窒化物半導体領域39の半極性主面39aの酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面上に電極膜31を蒸着するので、酸化されやすい窒化物半導体半極性主面13aをリッジ形成のためのプロセスにさらすことなく、電極31aのための電極膜31で半極性主面13aを覆うことができる。これ故に、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。
好ましい実施例の一つを説明する。電極膜31は、蒸着により成長されたパラジウム層を含むことが好ましく、犠牲層33はレジストからなることが好ましい。犠牲層33のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含むことが好ましい。この方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。このとき、犠牲層33のエッチングにおけるエッチャントは、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを含むことが好ましい。
好ましい実施例の別の一つを説明する。電極膜31は、蒸着により成長された金層を含むことが好ましく、犠牲層33はレジストからなることが好ましい。犠牲層33のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含むことが好ましい。この方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。
次の工程S109では、図7の(a)部に示されるように、エッチングされた窒化物半導体領域41の半導体リッジ41aを形成した後に、成膜装置10kを用いて、エッチングされた窒化物半導体領域41及び誘電体マスク35a上に絶縁膜45を形成する。これによって、基板生産物SP1が形成される。絶縁膜45は第1部分45a及び第2部分45bを含む。第1部分45aは半導体リッジ41a上の誘電体マスク35aの上面35b及び側面35c上に成長され、これらを覆う。第2部分45bはエッチングされた窒化物半導体領域41のエッチングされた表面41b、半導体リッジ41aの側面41c、電極31aの側面31c上に成長され、これらを覆う。リフトオフ層33aは樹脂からなるので、リフトオフ層33aの側面に沿って形成され第1部分45a及び第2部分45bを繋ぐブリッジ状の絶縁体が成長する。成膜装置10kは、例えば電子ビーム蒸着法、スパッタ等により成膜を適用できる。例えば、絶縁膜45は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含むことができる。この方法によれば、リフトオフ層33aを保護するように、絶縁膜45のためのシリコン系無機絶縁層を成長できる。このシリコン系無機絶縁層は例えばシリコン酸化物(具体的にはSiO2)、AlN,TiO2等からなることができる。
工程S110では、図7の(b)部に示されるように、リフトオフ層33aを用いて絶縁膜45のリフトオフを装置10mで行う。このリフトオフにより、誘電体マスク35aの上面35b及び側面35c上の第1部分45を除去すると共に、エッチングされた窒化物半導体領域41の表面41b、半導体リッジ41aの側面41c、及び電極31aの側面31c上には第2部分45bを残す。第2部分45bからなる保護層47が、エッチングされた窒化物半導体領域41のエッチングされた表面41b、半導体リッジ41aの側面41c、及び電極31aの側面31c上に形成される。保護層47は、半導体リッジ41a上の電極31a上に開口47aを有する。絶縁膜45の堆積に際して、リフトオフ層33aが電極31の上面31bの全体を覆っているので、保護層47の開口47aは、電極31aに対して自己整合的に位置決め可能である。保護層47の厚さD1は例えば200nm以上であり、例えば700nm以下であることができる。
これまでの一連の工程によれば、半導体リッジ41aの形成から、エッチングされた窒化物半導体領域41を覆う保護層の形成までのプロセスに、電極に接合を成す半極性面41dを露出することなく、電極31a、半導体リッジ41a及び保護層47を形成できる。これによって、基板生産物SP2が形成される。また、電極31aと半導体リッジ41aの上面との接合JRのエッジを覆う。
工程S111では、図8の(a)部に示されるように、基板生産物SP2のパッド電極49を電極31a及び保護層47上に形成する。パッド電極49は例えばAu、Ti/Pt/Auからなることができる。パッド電極49の導電膜の堆積として蒸着法を用いることができ、導電膜のパターン形成はリフトオフ法を用いることができる。パッド電極49は保護層47を覆っており、電極31aの上面31bに接触を成す。
工程S112では、図8の(b)部に示されるように、基板生産物SP3に電極51を形成する。必要な場合には、基板11の裏面を研磨して研磨された基板12を形成した後に、基板12の研磨面12bに電極51を形成する。これらの工程により、窒化物半導体発光素子が形成される。
(実施例1)
{20−21}面のGaN基板上に、以下の窒化ガリウム系半導体層を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造を有するエピタキシャルウエハを作製する。
n−GaNバッファ層。
n−AlGaNクラッド層。
n−InGaNガイド層。
アンドープInGaN活性層。
p−AlGaN電子ブロック層。
p−InGaNガイド層。
p−AlGaNクラッド層。
p−GaNコンタクト層。
このエピタキシャルウエハのために活性化処理を行った後にp側電極のための金属膜を蒸着する。金属膜は例えばPdからなり、その膜厚は30nmである。この金属膜上に、リフトオフの際の犠牲層として使用される厚さ0.4μmのレジスト層を塗布する。続いてリッジ形成用のマスクのための厚さ200nmのシリコン酸化層を電子ビーム蒸着により形成する。シリコン酸化層上に、リッジ形成用のための幅2μmのレジストマスクを形成する。このような複合膜構造を形成した後に、レジストマスクを用いて、CHF3ガスをエッチング装置(例えばICP−RIE装置)に供給しながらシリコン酸化層をエッチングして、シリコン酸化物マスクを形成する。同様にして、CHF3ガスをエッチング装置(ICP−RIE)に供給しながらレジスト層をエッチングして、犠牲層を形成する。その後に、Arガスをエッチング装置(例えばICP−RIE装置)に供給しながらPd層をエッチングする。この後に、Cl2、BCl3をエッチング装置(ICP−RIE)に供給しながら、エピタキシャルウエハの窒化ガリウム系半導体層をエッチングする。
{20−21}面のGaN基板上に、以下の窒化ガリウム系半導体層を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造を有するエピタキシャルウエハを作製する。
n−GaNバッファ層。
n−AlGaNクラッド層。
n−InGaNガイド層。
アンドープInGaN活性層。
p−AlGaN電子ブロック層。
p−InGaNガイド層。
p−AlGaNクラッド層。
p−GaNコンタクト層。
このエピタキシャルウエハのために活性化処理を行った後にp側電極のための金属膜を蒸着する。金属膜は例えばPdからなり、その膜厚は30nmである。この金属膜上に、リフトオフの際の犠牲層として使用される厚さ0.4μmのレジスト層を塗布する。続いてリッジ形成用のマスクのための厚さ200nmのシリコン酸化層を電子ビーム蒸着により形成する。シリコン酸化層上に、リッジ形成用のための幅2μmのレジストマスクを形成する。このような複合膜構造を形成した後に、レジストマスクを用いて、CHF3ガスをエッチング装置(例えばICP−RIE装置)に供給しながらシリコン酸化層をエッチングして、シリコン酸化物マスクを形成する。同様にして、CHF3ガスをエッチング装置(ICP−RIE)に供給しながらレジスト層をエッチングして、犠牲層を形成する。その後に、Arガスをエッチング装置(例えばICP−RIE装置)に供給しながらPd層をエッチングする。この後に、Cl2、BCl3をエッチング装置(ICP−RIE)に供給しながら、エピタキシャルウエハの窒化ガリウム系半導体層をエッチングする。
このエッチング実験において、p−GaNコンタクト層の成長条件を変えて、2種類のエピタキシャルウエハ(以下、エピウエハと記す)を準備する。
エピウエハ(A):Mg濃度5×1019cm−3。
エピウエハ(B):Mg濃度5×1020cm−3。
RIEの際の基板温度が異なるいくつかの条件で、p−GaNコンタクトのエッチングを行うと共に、エッチング前及びエッチング後のコンタクト抵抗(評価抵抗)のリストを下記に示す。基板温度の単位は摂氏である。コンタクト抵抗の単位は、Ω・cm−2である。
デバイス名、 基板温度、評価抵抗(RIE前)、コンタクト抵抗(RIE後)。
エピウエハ1:200℃、3×10−3Ω・cm−2、2×10−2Ω・cm−2。
エピウエハ2:300℃、1×10−4Ω・cm−2、1×10−4Ω・cm−2。
エピウエハ3:400℃、3×10−4Ω・cm−2、3×10−4Ω・cm−2。
エピウエハ4:450℃、3×10−4Ω・cm−2、2×10−3Ω・cm−2。
エピウエハ5: 60℃、3×10−4Ω・cm−2、3×10−3Ω・cm−2。
エピウエハ(A):Mg濃度5×1019cm−3。
エピウエハ(B):Mg濃度5×1020cm−3。
RIEの際の基板温度が異なるいくつかの条件で、p−GaNコンタクトのエッチングを行うと共に、エッチング前及びエッチング後のコンタクト抵抗(評価抵抗)のリストを下記に示す。基板温度の単位は摂氏である。コンタクト抵抗の単位は、Ω・cm−2である。
デバイス名、 基板温度、評価抵抗(RIE前)、コンタクト抵抗(RIE後)。
エピウエハ1:200℃、3×10−3Ω・cm−2、2×10−2Ω・cm−2。
エピウエハ2:300℃、1×10−4Ω・cm−2、1×10−4Ω・cm−2。
エピウエハ3:400℃、3×10−4Ω・cm−2、3×10−4Ω・cm−2。
エピウエハ4:450℃、3×10−4Ω・cm−2、2×10−3Ω・cm−2。
エピウエハ5: 60℃、3×10−4Ω・cm−2、3×10−3Ω・cm−2。
エッチング条件としては、例えば下記条件が適用できる。
ICPパワー:300W。
RFパワー:200W。
Cl2ガス:100sccm(cm3/minat 0℃ 1,013hPa)
BCl3ガス:10sccm(cm3/minat 0℃ 1,013hPa)
チャンバ−内の圧力:1Pa。
ICPパワー:300W。
RFパワー:200W。
Cl2ガス:100sccm(cm3/minat 0℃ 1,013hPa)
BCl3ガス:10sccm(cm3/minat 0℃ 1,013hPa)
チャンバ−内の圧力:1Pa。
この実施例では、RIE時の基板温度が摂氏400度を超えると、エッチング前のコンタクト抵抗が1×10−3Ω・cm−2以下であっても、エッチングの熱ストレスにより、エッチング後のコンタクト抵抗が増加する。基板温度が摂氏400度以下であるときエッチング前後に係るコンタクト抵抗の差が小さい。
また、エッチング温度が低いエピウエハ5では、ピラー状の残渣が観察される。この度の実験では、コンタクト抵抗によらず、エッチング時の基板温度が摂氏80度未満であるとき、窒化ガリウム系半導体のエッチングされた表面(エッチ面)にピラー状残渣が観察される。ピラー状残渣を抑制するためには、エッチング時の基板温度は摂氏80度以上であることが好ましい。
また、エッチング温度が低いエピウエハ5では、ピラー状の残渣が観察される。この度の実験では、コンタクト抵抗によらず、エッチング時の基板温度が摂氏80度未満であるとき、窒化ガリウム系半導体のエッチングされた表面(エッチ面)にピラー状残渣が観察される。ピラー状残渣を抑制するためには、エッチング時の基板温度は摂氏80度以上であることが好ましい。
ICP−RIE装置は、上部電極(ICP電極部)及び下部電極(RFバイアス電極)を有しており、これらの電極に独立してパワーを印加することができる。2つのパワー印加により、プラズマ密度とプラズマの加速電圧を独立に制御できる。発明者らの実験によれば、ICPパワーを高くするとエッチング中の基板温度が上昇する。具体的な温度の詳細は、エッチング装置の温度センサの校正にも依存しており、発明者らの実験によれば、摂氏200度〜摂氏400度程度まで上昇する。ICPパワーを下げると、基板温度の上昇を抑制することは可能だが、特に半極性基板では、エッチングされた表面のモフォロジが荒れることがある。特にひどい場合には、エッチングされた表面にピラー状の残渣が観察されるようになり、これはデバイス特性を大幅に低下させる。
コンタクト抵抗が1×10−3Ω・cm−2程度まで低減されるとき、実施例の結果から理解されるように、エピウエハ2及びエピウエハ3のように、エッチング前後におけるコンタクト抵抗の劣化が実質的にない。
コンタクト抵抗を改善するためには、コンタクト層のp型ドーパント(例えばMg)濃度は1×1021cm−3以下であることが好ましく、ドーピング濃度が高すぎる場合には、過剰なMgにより結晶性が劣化してコンタクト抵抗が劣化するからであり、コンタクト層のp型ドーパント(例えばMg)濃度は1×1020cm−3以上であることが好ましく、障壁の幅を狭めてオーミック接触を得るためにである。また、コンタクト層の酸素(不純物)濃度は1×1017cm−3以下であることが好ましく、十分なキャリア濃度を得るためにはp層を補償する酸素を低減する必要があるためである。コンタクト層の水素(不純物)濃度は1×1019cm−3以下であることが好ましく、水素もp層の活性化率を低下させるため十分なキャリア濃度を得るためには水素を低減する必要があるからである。コンタクト層の炭素(不純物)濃度は1×1017cm−3以下であることが好ましく、十分なキャリア濃度を得るためである。さらに、例えばp型GaN層の成長温度は例えば摂氏700度〜摂氏1100度であることが好ましい。p型GaN層の成長におけるV/III流量比は、5000〜10000であることが好ましい。
(実施例2)
Pd膜を用いる形態。
GaNウエハの{20−21}面上に、以下の窒化ガリウム系半導体膜を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する:n型GaNバッファ層;n型AlGaNクラッド層;n型InGaN光ガイド層;InGaN活性層;p型AlGaN電子ブロック層、;p型InGaN光ガイド層;p型AlGaNクラッド層;p型GaNコンタクト層。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるp側Pd膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は例えば30nmである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層(厚さ約0.8μm)を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜(厚さ300nm、SiO2)を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。CHF3ガスを含むガスをICP−RIE装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。次いで、以下の2条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、Arを含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、Pd膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3を含むガスをICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。エッチングにおける基板温度は摂氏250度である。
条件(a):オーバーエッチング有り。
レジスト層のちょうど平均的厚みのレジスト部分のエッチングが終わる終点でエッチングを終了すると、レジスト塗布膜厚分布に依存してレジストのエッチング残りが発生する。これを避けるために、オーバーエッチングを行う。平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてO2を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Pd膜をエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて外観を観察すると、エッチングされたGaN面にピラー状の突起が発生している。発明者の実験によれば、レジスト層のエッチングガス(酸素)により、Pd表面が変質して、変質物がPdエッチング後にもマイクロマスクとしてGaN表面に残り、エッチング残渣を生じさせている可能性がある。この条件の微細突起の面密度は例えば1×1011cm−2である。
Pd膜を用いる形態。
GaNウエハの{20−21}面上に、以下の窒化ガリウム系半導体膜を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する:n型GaNバッファ層;n型AlGaNクラッド層;n型InGaN光ガイド層;InGaN活性層;p型AlGaN電子ブロック層、;p型InGaN光ガイド層;p型AlGaNクラッド層;p型GaNコンタクト層。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるp側Pd膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は例えば30nmである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層(厚さ約0.8μm)を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜(厚さ300nm、SiO2)を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。CHF3ガスを含むガスをICP−RIE装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。次いで、以下の2条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、Arを含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、Pd膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3を含むガスをICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。エッチングにおける基板温度は摂氏250度である。
条件(a):オーバーエッチング有り。
レジスト層のちょうど平均的厚みのレジスト部分のエッチングが終わる終点でエッチングを終了すると、レジスト塗布膜厚分布に依存してレジストのエッチング残りが発生する。これを避けるために、オーバーエッチングを行う。平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてO2を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Pd膜をエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて外観を観察すると、エッチングされたGaN面にピラー状の突起が発生している。発明者の実験によれば、レジスト層のエッチングガス(酸素)により、Pd表面が変質して、変質物がPdエッチング後にもマイクロマスクとしてGaN表面に残り、エッチング残渣を生じさせている可能性がある。この条件の微細突起の面密度は例えば1×1011cm−2である。
条件(b):オーバーエッチング無し。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Pd膜をエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Pd膜をエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
(実施例3)
Au膜を用いる形態。
Au膜(100nm)をPd膜の替わりに形成した点を除いて、実施例1と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はレジストとする。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(2μm幅)を形成する。次いで、以下の2条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてArを供給して、Pd膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。エッチングにおける基板温度は摂氏250度である。
Au膜を用いる形態。
Au膜(100nm)をPd膜の替わりに形成した点を除いて、実施例1と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はレジストとする。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(2μm幅)を形成する。次いで、以下の2条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてArを供給して、Pd膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。エッチングにおける基板温度は摂氏250度である。
条件(a):オーバーエッチ有り。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。AuがCHF3と反応してエッチングされるので、オーバーエッチング中にレジスト膜の塗布厚の分布に応じてAuがエッチングされてしまう。AuはCl2、CF4、やCHF3でエッチングされる。オーバーエッチング中のAuエッチングの結果として、Au膜をArでエッチングする前に、Au膜の膜厚分布が生じる。このAu膜をArでエッチングする。ICP−RIEエッチング装置にエッチングガスとしてArを供給する。Arエッチングは反応性がなく、エッチングされる材料による選択性の差が比較的小さい(ここではAuとGaNとの選択比)。Arを用いたAu膜のオーバーエッチング中に、GaN層がエッチングされる。Cl2を用いたGaNエッチング後に表面を観察すると、Auの膜厚ばらつきの結果として、リッジ深さに分布が発生する。リッジ深さが適切な深さよりも浅いとき、半導体レーザのしきい値電流Ithの上昇を引き起こし、リッジ深さが適切な深さより深いとき半導体レーザの信頼性が低下する。そのため、素子歩留まりが悪化することになる。この条件のピラー状の微細突起の面密度は例えば1×1010cm−2である。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。AuがCHF3と反応してエッチングされるので、オーバーエッチング中にレジスト膜の塗布厚の分布に応じてAuがエッチングされてしまう。AuはCl2、CF4、やCHF3でエッチングされる。オーバーエッチング中のAuエッチングの結果として、Au膜をArでエッチングする前に、Au膜の膜厚分布が生じる。このAu膜をArでエッチングする。ICP−RIEエッチング装置にエッチングガスとしてArを供給する。Arエッチングは反応性がなく、エッチングされる材料による選択性の差が比較的小さい(ここではAuとGaNとの選択比)。Arを用いたAu膜のオーバーエッチング中に、GaN層がエッチングされる。Cl2を用いたGaNエッチング後に表面を観察すると、Auの膜厚ばらつきの結果として、リッジ深さに分布が発生する。リッジ深さが適切な深さよりも浅いとき、半導体レーザのしきい値電流Ithの上昇を引き起こし、リッジ深さが適切な深さより深いとき半導体レーザの信頼性が低下する。そのため、素子歩留まりが悪化することになる。この条件のピラー状の微細突起の面密度は例えば1×1010cm−2である。
条件(b):オーバーエッチ無し。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてO2を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Au膜をArでエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
平均レジスト厚みの1.3倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてO2を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Au膜をArでエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
(実施例4)
以下の窒化ガリウム系半導体膜をGaNウエハの{20−21}面上に順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する:n型GaNバッファ層;n型AlGaNクラッド層;n型InGaN光ガイド層;InGaN活性層;p型AlGaN電子ブロック層;p型InGaN光ガイド層;p型AlGaNクラッド層;p型GaNコンタクト層。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるp側Pd膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は30nmである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層(厚さ約0.4μm)を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜(厚さ300nm、SiO2)を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。CHF3ガスをICP−RIE装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。実施例1と同じ条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaN層をエッチングする。GaN層のエッチングにおける基板温度として、摂氏50度、摂氏60度、摂氏80度、摂氏100度、摂氏200度を用いる。
以下の窒化ガリウム系半導体膜をGaNウエハの{20−21}面上に順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する:n型GaNバッファ層;n型AlGaNクラッド層;n型InGaN光ガイド層;InGaN活性層;p型AlGaN電子ブロック層;p型InGaN光ガイド層;p型AlGaNクラッド層;p型GaNコンタクト層。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるp側Pd膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は30nmである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層(厚さ約0.4μm)を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜(厚さ300nm、SiO2)を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。CHF3ガスをICP−RIE装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。実施例1と同じ条件で、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてAr/CHF3ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaN層をエッチングする。GaN層のエッチングにおける基板温度として、摂氏50度、摂氏60度、摂氏80度、摂氏100度、摂氏200度を用いる。
エッチャントCl2を用いてエッチングされたGaN面におけるピラー状微細突起を観察すると、以下の結果となる。
基板温度 :摂氏50度、摂氏60度、摂氏80度、摂氏100度、摂氏200度。
突起面密度(cm−2):2×1010、1×109、2×108、実質ゼロ、 実質ゼロ。
また、この実験及び他の実験に基づけば、2×108cm−2の突起面密度を得るには、基板温度が摂氏80度以上であることが好ましい。これらの基板温度の範囲において、エッチングの前後に係るコンタクト抵抗の変動は、実施例1に示されるように、初期のコンタクト抵抗に依存している。
基板温度 :摂氏50度、摂氏60度、摂氏80度、摂氏100度、摂氏200度。
突起面密度(cm−2):2×1010、1×109、2×108、実質ゼロ、 実質ゼロ。
また、この実験及び他の実験に基づけば、2×108cm−2の突起面密度を得るには、基板温度が摂氏80度以上であることが好ましい。これらの基板温度の範囲において、エッチングの前後に係るコンタクト抵抗の変動は、実施例1に示されるように、初期のコンタクト抵抗に依存している。
(実施例5)
Pt膜を用いる形態。
Pt膜(100nm)をPd膜の替わりに形成した点を除いて、実施例1と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はBCB膜を用いる。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。次いで、以下の条件でBCB層をエッチングしてBCB犠牲層を形成する。BCB犠牲層を形成した後に、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてArを供給して、Pt膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。
Pt膜を用いる形態。
Pt膜(100nm)をPd膜の替わりに形成した点を除いて、実施例1と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はBCB膜を用いる。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク(例えば2μm幅)を形成する。次いで、以下の条件でBCB層をエッチングしてBCB犠牲層を形成する。BCB犠牲層を形成した後に、ICP−RIE装置にエッチングガスとしてArを供給して、Pt膜をエッチングする。続けて、Cl2及びBCl3をICP−RIE装置に供給して、GaNエピタキシャル層をエッチングする。
条件(a)。
CF4ガスを用いてSi酸化膜をエッチングした後に、CF4ガスを含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、BCB層のエッチングを行う。エッチング時間は平均BCB厚みの1.1倍の厚みのBCBのエッチングが終わる時間までとする。その後、Pt膜をArでエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
CF4ガスを用いてSi酸化膜をエッチングした後に、CF4ガスを含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、BCB層のエッチングを行う。エッチング時間は平均BCB厚みの1.1倍の厚みのBCBのエッチングが終わる時間までとする。その後、Pt膜をArでエッチングすると共にGaN層のリッジの深さまでエッチングする。Cl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
条件(b)。
CF4ガスを用いてSi酸化膜をエッチングした後に、O2を含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、レジスト層のエッチングを行う。エッチング時間は平均BCB厚みの1.1倍の厚みのBCBのエッチングが終わる時間までとする。その後、Pt膜をArでエッチングする。続いてCl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をリッジの深さまでエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は1×1010cm−2と、BCB犠牲層をCF4でエッチングした場合に比べて非常に多い。
CF4ガスを用いてSi酸化膜をエッチングした後に、O2を含むエッチングガスをICP−RIE装置に供給して、レジスト層のエッチングを行う。エッチング時間は平均BCB厚みの1.1倍の厚みのBCBのエッチングが終わる時間までとする。その後、Pt膜をArでエッチングする。続いてCl2ガスを用いてICP−RIE法でGaN層をリッジの深さまでエッチングする。エッチングされたGaN面にピラー状の突起は1×1010cm−2と、BCB犠牲層をCF4でエッチングした場合に比べて非常に多い。
犠牲層としてたとえばAl金属層を使用している製造方法では、アルミニウムは、GaNをエッチングするCl2ガスといったハロゲン系ガスと容易に反応するので、素子歩留まりの低下の可能性がある。GaNのエッチング後に、基板生産物を反応性イオンエッチングのチャンバから取り出したとき、リッジ部周辺に残留するCl2ガスとアルミニウムとが反応してこの反応生成物がリッジ周辺に残る。これは、リフトオフ性を悪化させ、或いは保護層のための絶縁膜の密着性やカバリッジを悪化させることになる。
幅1〜2μm程度のAl犠牲層にサイドエッチングをウエットエッチングで行う製造方法では、サイドエッチング量を再現性よく制御することは困難であり、たとえばサイドエッチングの不足はリフトオフ不良を発生させる。また、過剰なサイドエッチングは、サイドエッチング形成工程でその上層のシリコン酸化物マスクのはがれを引き起こす。これは、リフトオフ不良を発生させる原因になる。
発明者らの知見によれば、レジスト層を犠牲層として用いるとき、犠牲層のレジスト側面に付着したシリコン酸化物等の絶縁膜は容易に除去できる。このため、サイドエッチングを意図的に導入しなくても、リフトオフが可能である。この場合、シリコン酸化膜の蒸着後に、レジスト用の剥離液やアセトンといった有機溶剤に、レジスト犠牲膜を(例えば1時間)浸漬することにより、リフトオフが可能である。犠牲層のレジストの厚みは0.2μm以上であることがよい。また、レジストの厚みは1μm以下であることが好ましい。
リフトオフ用犠牲Al層の直下にSi3N4層が設けられて、リフトオフの際にこのSi3N4層も同時に除去する作製方法では、リフトオフの結果としてリッジ部上面にGaNコンタクト層を露出させた後に、p側電極のための金属層を蒸着する。この場合、コンタクト層表面に酸化物層が形成され、或いは不純物層が形成される。特に、c軸をm面方向に傾斜させた半極性の面方位の窒化ガリウム系半導体面は、その不安定性から高いコンタクト抵抗を示すことがある。それに対して、本実施の形態では、エピタキシャルウエハの作製完了直後に、まず王水、塩酸、フッ酸、燐酸などで表面を酸洗浄した後に、直ちに金属層(例えばPd、Au、Pt)を形成することができる。この金属層でエピタキシャルウエハの表面を被覆した後に、犠牲層、絶縁膜マスク層を形成するので、良好なコンタクト層を有する半導体レーザといった半導体発光素子を作製できる。
また、エピタキシャルウエハの窒化ガリウム系半導体の最表面の法線軸がc軸を基準にして75度の角度で傾斜する面方位、或いはこの傾斜角から−30度以上+5度の範囲における面方位では、これまで用いられてきた極性c面を有する半導体面と比較して、ピラー状の突起がエッチングにおいて容易に形成される。また、熱的なストレスを、半極性面と金属層との界面が受けるとき、熱ストレスの前後を比較するとコンタクト抵抗の変動が大きくなる。これはウエハ表面での原子配列の違いにより、熱ストレスにより界面での原子の拡散が容易に起こりやすいため、または密着性の低下が起こりやすいためである。
上記の実施の形態に加えて、以下の手順を適用できる。図3の(b)部に示されるように、リフトオフのためのマスクのための金属膜(ここではAu層)31、犠牲膜(ここでは樹脂膜)33、及び誘電体膜35を窒化物半導体領域39の半極性主面39a上に順に成長する。次に、図4の(a)部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク37を誘電体膜35上に形成する。図4の(b)部に示されるように、マスク37を用いて誘電体膜35のエッチングを行って誘電体マスク35aを形成する。図5の(a)部及び(b)部に示されるように、誘電体マスク35aを用いて犠牲膜33、電極膜31、及び窒化物半導体領域39を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層33a、電極31a及びエッチングされた窒化物半導体領域41を形成する。これらの工程により、半導体リッジ41aを含む窒化物半導体領域41を形成できる。犠牲膜33の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントとして酸素を用いる。
電極膜31に金(Au)を含むとき、金は、犠牲膜33の樹脂をエッチング可能なハロゲン系ガス(例えばCHF3、Cl2等)によりエッチングされる。犠牲膜33のオーバーエッチングの際に電極膜31の金表面がハロゲン系ガスにさらされるとき、発明者らの知見によれば、金層の表面モフォロジが低下する場合がある。この表面モフォロジは、窒化物半導体領域39のエッチングにおいて下地に転写されることがあり、これがピラー状突起の生成の基点となることがある。
この作製方法によれば、樹脂犠牲膜33の形成には、塗布(例えば、スピンコートでの塗布)を用いるので、犠牲膜33の膜厚分布は生じる。これ故に、犠牲膜33のオーバーエッチングを行わない場合、犠牲膜33の膜厚の不均一性がそのまま電極膜31や窒化物半導体領域39のエッチングに引き継がれる。これは、リッジ深さの面内分布を引き起こす。しかしながら、犠牲膜33の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントが酸素を含むので、金を侵すハロゲン系ガスを用いることなく、犠牲膜のオーバーエッチングを行うことができる。
また、上記の実施の形態に加えて、以下の手順を適用できる。図3の(b)部に示されるように、リフトオフのためのマスクのための金属膜(ここではPd層)31、犠牲膜(ここでは樹脂膜)33、及び誘電体膜35を窒化物半導体領域39の半極性主面39a上に順に成長する。次に、図4の(a)部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク37を誘電体膜35上に形成する。図4の(b)部に示されるように、マスク37を用いて誘電体膜35のエッチングを行って誘電体マスク35aを形成する。図5の(a)部及び(b)部に示されるように、誘電体マスク35aを用いて犠牲膜33、電極膜31、及び窒化物半導体領域39を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層33a、電極31a及びエッチングされた窒化物半導体領域41を形成する。これらの工程により、半導体リッジ41aを含む窒化物半導体領域41を形成できる。犠牲膜33の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントとして、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。
金属層31のパラジウム(Pd)は、犠牲膜33の樹脂をエッチング可能な酸素(酸素プラズマ)と反応する。犠牲膜33のオーバーエッチングの際にパラジウム層の表面が酸素プラズマにさらされるとき、発明者らの知見によれば、パラジウム層の表面に変質層が形成されることがある。窒化物半導体領域39のエッチングにおいて、変質層がピラー状突起の生成の基点となることがある。
上記作製方法によれば、樹脂の犠牲膜33の形成には、塗布(例えば、スピンコートでの塗布)を用いるので、犠牲膜33の膜厚分布が生成される。犠牲膜33のオーバーエッチングを行わない場合、犠牲膜33の膜厚の不均一性がそのまま金属層31や窒化物半導体領域41のエッチングに引き継がれる。これは、リッジ深さの面内分布を引き起こす。しかしながら、犠牲膜33の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントが酸素を含むので、金を侵すハロゲン系ガスを用いることなく、犠牲膜のオーバーエッチングを行うことができる。
図9は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構造を模式的に示す図面である。窒化物半導体発光素子61は、III族窒化物からなる半極性主面63aを有する基板63と、半極性主面63a上に設けられIII族窒化物半導体からなる半導体積層65と、半導体積層65上に設けられた電極67と、半導体積層65の表面65aを覆う保護層69と、電極67と、保護膜69上に設けられたパッド電極71と、基板裏面63b上の裏面電極73を備える。基板63は例えばIII族窒化物半導体基板を含む。
半導体積層65は、第1、第2及び第3部分65a、65b、65c並びにリッジ部65dを含む。第1、第2及び第3部分65a、65b、65cは、半極性主面63aに沿って配列され、第2部分65bは第1部分65aと第3部分65cとの間に設けられる。リッジ部65dは第2部分65b上に位置する。第1及び第3部分65a、65cの表面は、エッチングにより形成される。エッチングの基板温度が適切であるときは、この表面に形成されるピラー形状突起の面密度は、許容可能な範囲である。保護層69は、リッジ部65dの上面65eに開口69aを有する。電極67は保護層69の開口69aを介してリッジ部65dの上面65eに接合を成す。
リッジ部65dはIII族窒化物半導体エピタキシャル層として、以下のものを含む:p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層73(例えばGaN)、p型窒化ガリウム系半導体クラッド層75(例えばAlGaN)、及びp型窒化ガリウム系半導体光ガイド層77(例えばInGaN)。リッジ部65dの側面は、窒化ガリウム系半導体コンタクト層73の側面、窒化ガリウム系半導体クラッド層75の側面、窒化ガリウム系半導体光ガイド層77の側面から構成される。窒化物半導体領域(図5の(b)部における参照符号41)の表面41bは、窒化ガリウム系半導体光ガイド層77の側面及び上面から構成される。
半導体積層65は、リッジ部65dのIII族窒化物半導体エピタキシャル層73、75、77に加えて、以下のIII族窒化物半導体エピタキシャル層を含む:p型窒化ガリウム系半導体電子ブロック層79(例えばAlGaN)、窒化ガリウム系半導体光ガイド層81(例えばInGaN)、窒化ガリウム系半導体活性層83(例えばInGaN、GaN)、n型窒化ガリウム系半導体光ガイド層85(例えばInGaN)、n型窒化ガリウム系半導体クラッド層87(例えばAlGaN)、及びn型窒化ガリウム系半導体バッファ層89(例えばGaN)。これらのIII族窒化物半導体エピタキシャル層のc軸とリッジ上面65e(又は基板63の半極性主面63a)の法線軸との成す角度は、45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある。
この窒化物半導体発光素子61によれば、基板63の半極性主面63a上のIII族窒化物半導体をエッチングしてリッジ部65dを形成するとき、その形成に係るエッチングにより、半導体積層65の第1及び第3部分65a、65cの表面にはピラー状の微小突起が形成される。発明者らの知見によれば、微小突起の生成は、リッジ部65dの形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がc面に比べて生成されやすい。発明者らの観察によれば、エッチングされるIII族窒化物半導体73、75、77のc軸とリッジ部65dの上面65e(又は基板63の半極性主面63a)の法線軸との成す角度が45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がc面に比べて顕著になる。発明者らの実験によれば、微小突起がリッジ部65dの近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子61にリーク電流を増加させる。該ピラー形状突起の面密度がゼロより大きく2×108cm−2以下であるとき、窒化物半導体発光素子61のリーク電流を0.5μAに低減できる。
窒化物半導体発光素子61では、III族構成元素としてインジウムを含む窒化ガリウム系半導体層がリッジ部の表面に現れるとき、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素(Ga)に比べて低いので、インジウムは、窒化ガリウム系半導体層のエッチングにおいてピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。しかしながら、GaN系半導体に先立つ樹脂や金属のエッチングに起因するマイクロマスクの生成が低減されているので、インジウムの低蒸気圧に起因するピラー状微小突起生成を低減できる。
電極67はリッジ部65dの上面65eの全体を覆い、保護層69はリッジ部65dの側面65fを覆ってリッジ部65dの上面65eのエッジを覆うように設けられる。電極67は、リッジ部65dの上面65e全体を覆って自己整合的に形成される。保護層69がリッジ部65dの上面65eのエッジを覆うように設けられるので、保護層69がリッジ部65dの上面65eと電極67との界面J0が側面65fに現れる部位65gを覆って、該部分65gを保護できる。
複数のピット形状突起のうちの全部又は一部は、保護層69を突き抜けていることができる。発明者らの観察によれば、ピット形状突起のうちのいくつかのピット形状突起は、保護層69を突き抜けて、該ピット形状突起の先端が保護層69に覆われていない。突き抜けたピット形状突起のいくつかはパッド電極71に接触を成す。この接触により、リッジ部65dを経由しない電流経路が形成される。
次に、図10を参照しながら、III族窒化物半導体素子を作製する方法を説明する。この作製方法では、工程S201において、III族窒化物半導体領域と、III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する。評価用基板生産物は、作製されるべきIII族窒化物半導体素子に対応する構造を有することができるが、評価に適用可能な構造を含む簡素な基板生産物であってもよい。工程S202では、これらの評価用基板生産物の接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う。この見積もりは例えばTLM法等によって行われることができる。見積もりの後に、工程S203において、評価用基板生産物の電極膜上に設けられたマスクを形成する。この後に、工程S204において、マスクを用いて、いくつかの基板温度で基板生産物のエッチングを行う。評価用基板生産物のエッチングの後に、工程S205において、基板生産物の接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う。この見積もりは例えばTLM法等によって行われることができる。次いで、工程S206では、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを行う。この対応付けでは、例えば第1見積もりと第2見積もりとの間においてコンタクト抵抗の変動の有無を判断するようにしてもよい。この変動が、所望の値を満たすとき、良い接合が形成されたと見なす。或いは、対応付けでは、例えば第1見積もりと第2見積もりとの間においてコンタクト抵抗の変動の有無に関して、この変動の結果、変動後のコンタクト抵抗が所望の値を満たすとき、良い接合が形成されたと判断するようにしてもよい。工程S207では、対応付けと、エッチングにおける基板温度の条件とに基づき、エッチング条件の決定を行う。工程S208では、半導体素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する。この準備は、例えば本実施の形態において説明されたエピタキシャル成長により行われることができる。工程S209では、このエピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する。電極膜の形成についても、例えば本実施の形態において説明された蒸着法といった成膜により行われることができる。工程S210では、決定されたエッチング条件を用いて、基板生産物のエッチングを行う。
この製造方法によれば、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との差分を得ると共に、エッチングにおける基板温度の条件及び差分に基づき、エッチング条件を決定する。このため、熱処理に対する所望の耐性を示すコンタクト抵抗の範囲をエッチング条件と関連付けて見出した後に、この範囲内のコンタクト抵抗を発揮可能な基板生産物を作製して、この基板生産物に、決定されたエッチング条件を適用できる。
さらに、図11を参照しながら、III族窒化物半導体素子を作製する方法を説明する。この製造方法では、工程S301において、III族窒化物半導体領域と、該III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する。評価用基板生産物は、作製されるべきIII族窒化物半導体素子に対応する構造を有することができるが、評価に適用可能な構造を含む簡素な基板生産物であってもよい。工程S302では、評価用基板生産物の接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う。この見積もりは例えばTLM法等によって行われることができる。見積もりの後に、工程S303では、いくつかの基板温度で基板生産物の熱処理を行う。熱処理としては、例えばエッチング、アニールといったプロセスにより熱的ストレスを含むことができる。工程S304では、評価用基板生産物の熱処理の後に、基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う。この見積もりは例えばTLM法等によって行われることができる。工程S305では、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との間で、既に説明したような対応付けを行う。工程S306では、該対応付けと基板温度の条件とに基づき、熱処理の温度範囲の条件を決定する。工程S307では、半導体素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する。エピタキシャル基板の準備は、例えばエピタキシャル成長によって達成される。工程S308では、エピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する。工程S309では、決定された温度範囲を満たす基板温度で、基板生産物の熱処理を行う。基板生産物の熱処理は、例えば基板生産物のエッチングの際における熱によるものであってもよい。
この製造方法によれば、第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との差分を得ると共に、熱処理における基板温度の条件及び差分に基づき、熱処理に係る条件を決定する。このため、熱処理に対する所望の耐性を示すコンタクト抵抗の範囲をエッチング条件と関連付けて見出した後に、この範囲内のコンタクト抵抗を発揮可能な基板生産物を作製して、この基板生産物に、熱的なプロセスを適用できる。
上記の製造方法では、エピタキシャル基板の主面は、半極性を有することができる。III族窒化物の半極性と電極面との界面の性質は、エッチング等の際の熱的処理に起因する熱ストレスに敏感である。
上記の製造方法では、エピタキシャル基板及び電極膜のエッチングから、半導体リッジ部を形成することができる。半極性面上に電極を有する素子では、リッジの形成は、金属−半導体の界面と基板温度との関係に影響を与える。
上記の製造方法では、電極膜は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含むことができる。これらの金属は、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。
上記の製造方法では、エピタキシャル膜の主面はIII族窒化物半導体素子のpドープのコンタクト層によって提供されることができる。この形態では、小さな変動の安定なコンタクト抵抗をpドープの窒化物半導体半極性面に提供できる。このコンタクト層はp型GaNからなることができる。GaNは、低いコンタクト抵抗を実現するために好適である。
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
以上説明したように、本実施の形態によれば、III族窒化物半導体の半極性面と電極膜との接触の変動を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法が提供される。
11…基板、11a…基板の主面、10a…成長炉、13…エピタキシャル多層膜、13a…エピタキシャル多層膜の半極性主面、Cx…c軸、CV…c軸ベクトル、CR…結晶座標系、NV…法線ベクトル、Nx…法線軸、15…n型窒化ガリウム系半導体層、17…n型窒化ガリウム系半導体クラッド層、19…n側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、21…活性層、21a…井戸層、21b…障壁層、23…p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、25…窒化ガリウム系半導体電子ブロック層、26…p側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、27…p型窒化ガリウム系半導体クラッド層、29…p型窒化ガリウム系半導体コンタクト層、E…エピタキシャル基板、31…電極膜、31a…電極、33…犠牲膜、33a…リフトオフ層、35…誘電体膜、35a…誘電体マスク、37…マスク、39…窒化物半導体領域、41…エッチングされた窒化物半導体領域、41a…半導体リッジ、45…絶縁膜、45a…絶縁膜の第1部分、45b…絶縁膜の第2部分、47…保護層、51…電極。
Claims (30)
- III族窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
III族窒化物半導体領域の半極性主面に接合を成す電極膜上に設けられたマスクを用いて、摂氏400度以下の基板温度で、前記電極膜及び前記III族窒化物半導体領域のエッチングを行って、エッチングされたIII族窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域は、半導体リッジ部を有し、
前記III族窒化物半導体領域は活性層を含み、
前記エッチングの前において、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合のコンタクト抵抗は1×10−3cm−2以下である、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記半導体リッジ部は六方晶系のIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層のc軸と前記半導体リッジ部の上面の法線軸との成す角度は、45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある、請求項1に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 当該方法は、p型ドーパントのためのガス及び原料ガスを成長炉に供給して、pドープのコンタクト層を成長する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体領域は前記コンタクト層を含み、
前記III族窒化物半導体領域の前記コンタクト層は、III族窒化物半導体からなり、
前記コンタクト層は前記半極性主面を提供し、
前記コンタクト層のp型ドーパント濃度は1×1020cm−3以上である、請求項1又は請求項2に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記コンタクト層の酸素濃度は、1×1017cm−3以下である、請求項3に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域を形成するに先だって、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合の評価を行う工程と、
前記評価の結果に基づき、前記電極膜及び前記III族窒化物半導体領域に前記エッチングを行うか否かについて判断する工程と、
を更に備える、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記III族窒化物半導体領域の主面の酸洗浄を行って、酸洗浄された半極性主面を形成する工程と、
該半極性主面の上に前記電極膜を蒸着する工程と、
を更に備える、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記電極膜上に前記マスクを形成する工程を更に備え、
前記マスクを形成する前記工程は、
リフトオフのための犠牲膜を前記電極膜上に形成する工程と、
前記電極膜上に誘電体膜を成長する工程と、
リッジのためのパターンを有するレジストマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、
前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜から前記電極膜を介して前記III族窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記誘電体膜を成長する前記工程において、前記犠牲膜は前記誘電体膜と前記電極膜との間に設けられ、
前記犠牲膜は絶縁性を示す、請求項6に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記犠牲膜は、レジスト、ポリイミド、及びベンゾシクロブテンの少なくともいずれかを含む、請求項7に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記誘電体膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁層を含む、請求項7又は請求項8に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域の前記半導体リッジ部を形成した後に、前記エッチングされたIII族窒化物半導体領域及び前記誘電体マスク上に絶縁膜を形成する工程と、
前記リフトオフ層を用いて前記絶縁膜のリフトオフを行って、前記エッチングされた窒化物半導体領域の上に保護層を形成する工程と、
を更に備え、
前記保護層は、前記半導体リッジ上の前記電極の上に開口を有する、請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記絶縁膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含む、請求項10に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記電極膜は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含む、請求項7〜請求項10のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記電極膜は、蒸着により成長されたパラジウム層を含み、
前記犠牲膜はレジストからなり、
前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含む、請求項7〜請求項12のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは、CF4、CHF3、CHF3/Arの少なくともいずれかを含む、請求項7〜請求項13のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記電極膜は、蒸着により成長された金層を含み、
前記犠牲膜はレジストからなり、
前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含む、請求項7〜請求項14のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記エッチングの後において、前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面と前記電極膜との接合は1×10−3cm−2以下のコンタクト抵抗を有する、請求項1〜請求項15のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記窒化物半導体領域は、III族窒化物半導体層及び別のIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層は、前記別のIII族窒化物半導体層上に設けられ前記電極と接触を成し、
前記エッチングでは、前記III族窒化物半導体層及び前記別のIII族窒化物半導体層がエッチングされ、
前記III族窒化物半導体層の材料は前記別のIII族窒化物半導体層の材料と異なり、
前記別のIII族窒化物半導体層は、III族構成元素としてインジウムを含む、請求項1〜請求項16のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記基板温度は摂氏80度以上である、請求項1〜請求項17のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記基板温度は摂氏200度以上である、請求項1〜請求項18のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- III族窒化物半導体基板の主面の上に前記III族窒化物半導体領域を成長する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体基板のc軸と前記主面の法線軸との成す角度は45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にあり、
前記III族窒化物半導体基板のc軸と前記III族窒化物半導体領域の前記半極性主面の法線軸との成す角度は45度以上80度以下又は100度以上135度以下の角度範囲にある、請求項1〜請求項19のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記エッチングは、インダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法で行われる、請求項1〜請求項20のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は480nm以上550nm以下の波長範囲内にある、請求項1〜請求項21のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は500nm以上540nm以下の波長範囲内にある、請求項1〜請求項21のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- III族窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
III族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する工程と、
前記評価用基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う工程と、
前記第1見積もりの後に、前記評価用基板生産物の前記電極膜上にマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、いくつかの基板温度で前記基板生産物のエッチングを行う工程と、
前記評価用基板生産物の前記エッチングの後に、前記基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う工程と、
前記第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と前記第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを行うと共に、前記エッチングにおける前記基板温度に係る条件及び前記対応付けに基づき、エッチング条件の決定を行う工程と、
前記III族窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、
前記エピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する工程と、
前記決定されたエッチング条件を用いて、前記基板生産物のエッチングを行う工程と、
を備える、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - III族窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
III族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の主面に接合を成す電極膜とを含むいくつかの評価用基板生産物を準備する工程と、
前記評価用基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第1見積もりを行う工程と、
前記第1見積もりの後に、いくつかの基板温度で前記評価用基板生産物の熱処理を行う工程と、
前記評価用基板生産物の前記熱処理の後に、前記基板生産物の前記接合におけるコンタクト抵抗の第2見積もりを行う工程と、
前記第1見積もりにおけるコンタクト抵抗と前記第2見積もりにおけるコンタクト抵抗との対応付けを行うと共に、前記基板温度の条件及び前記対応付けに基づき、前記熱処理の温度範囲の条件を決定する工程と、
前記III族窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル膜を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、
前記エピタキシャル基板の主面上に電極膜を形成して、半導体素子のための基板生産物を準備する工程と、
前記決定された温度範囲内の基板温度で、前記基板生産物の熱処理を行う工程と、
を備える、III族窒化物半導体発光素子を作製する方法。 - 前記基板生産物の前記熱処理は、前記基板生産物のエッチングの際における熱によるものである、請求項25に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記エッチングにより、前記エピタキシャル基板及び前記電極膜から半導体リッジ部を形成する、請求項24又は請求項26に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記エピタキシャル基板の前記主面は半極性を示す、請求項24〜請求項27のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記電極膜は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含む、請求項24〜請求項28のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
- 前記エピタキシャル基板の前記主面は、前記III族窒化物半導体発光素子のpドープのコンタクト層によって提供される、請求項29に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を作製する方法。
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