JP4159865B2 - 窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系化合物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ：０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた半導体発光素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびそれらの混晶など、窒素を含有する窒化物系化合物半導体発光素子は、主に青色または青緑色などの短波長の発光をもたらす発光素子として利用されている。かかる窒化物系化合物半導体発光素子の発光強度を高めるために種々の試みがなされている。たとえば、発光に寄与する動作電流の割合を増大させるために、台座電極とコンタクト層との間に、電流阻止層および導電性薄膜電極を介在させる技術がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この発光素子は、図７に示すように、サファイア基板１０１上に、ｎ型ＧａＮ下部クラッド層１０２、発光層１０３、ｐ型上部クラッド層１０４、ｐ型コンタクト層１０５を形成し、つづいて電流阻止層１０８を形成し、その上に導電性薄膜電極１０９およびパッド電極１１０を形成している。パッド電極１１０から発光層１０３へ直接注入される動作電流による発光は、パッド電極１１０により遮断されて光の取出しには寄与しない。このため、電流阻止層１０８を設けて、パッド電極１１０から発光層１０３への動作電流の導通を阻止することにより、光の取出しに寄与しない無駄な発光を減らす。また、金属などからなる透光性の導電性薄膜電極１０９は、動作電流を発光層１０３の広範囲に亘り拡散させ、発光に寄与する動作電流の割合を増大させることができるとある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２９９２１号公報（第２頁−第６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる技術では、不透明なパッド電極の直下には電流が流れないため発光しないが、それ以外の部分から放射された光のうち、発光層よりも下側に放射された光が基板底面で反射して、再びパッド電極に戻ってきた場合、パッド電極で光が吸収されて、光出力の低下につながる。また、ｐ型用電極側に設けた導電性薄膜電極は、透光性があるとはいえ、金属などからなる半透明膜であるため、光の吸収がまだ大きく、光出力の低下につながる。
【０００６】
本発明の課題は、光の取出し効率の良好な窒化物系化合物半導体発光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法において窒化物系化合物半導体発光素子は、ｐ型用電極と、ｐ型半導体層と、発光層と、ｎ型半導体層と、ｎ型用電極とを台座基板上に有し、ｎ型用電極側が主たる光取出し面である発光素子において、ｐ型半導体層とｐ型用電極との間の一部にＳｉＯ2からなる電流阻止層が設けられ、台座基板は、ｐ型用電極上に、電解メッキ法により電流阻止層上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを順次形成する工程と、ｐ型半導体層上の一部にＳｉＯ2からなる電流阻止層を形成した後、ｐ型用電極を形成する工程と、ｐ型用電極上に、電解メッキ法により電流阻止層上に台座基板を形成する工程と、基板の一部または全部を除去し、ｎ型半導体層の一部または全部を露出させる工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（窒化物系化合物半導体発光素子）
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、ｎ型用電極側が主たる光取出し面であり、ｐ型半導体層とｐ型用電極との間の一部に電流阻止層が設けられていることを特徴とする。ｎ型用電極側を光取出し面とすることによって、半透明の金属薄膜による電極を用いる必要がないため、光出力の低下が少なく、また、電流阻止層を設けることによって、無駄な発光をなくし、光取り出し効率を大幅に上げることができる。
【００１０】
ｎ型用電極の一部がボンディング用パッド電極として機能するか、またはｎ型用電極上にボンディング用パッド電極が形成され、ボンディング用パッド電極は、発光層から放射される光に対して不透明であり、かつ、ｎ型用電極の上方から見て、電流阻止層が形成されている領域の内側に納まるように形成されているものが好ましい。不透明なボンディング用パッド電極を電流阻止層の形成領域の内側に納まるように形成することによって、ボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光が無く、光取り出し効率を上げることができる。ｎ型用電極がボンディング用パッド電極を兼ね、ボンディング用パッド電極として機能する態様も好ましいが、その場合は、ボンディング用電極は不透明であるため、ｎ型用電極の一部をボンディング用パッド電極として機能させる必要がある。
【００１１】
ｎ型用電極は、透明導電膜であるものが好ましい。ｎ型用電極として、透明導電膜を用いることによって、発光層からの光をさえぎることなく、ｎ型層に電流を注入できる。また、台座基板は、発光層から放射される光に対して不透明なものが好ましく、ｐ型用電極は、発光層から放射される光の波長における反射率が６０％以上である高反射層を有するものが好ましく、反射率は８０％以上がより好ましい。不透明な台座基板をｐ型半導体層側に設け、ｐ型半導体層と不透明な台座基板との間に高反射層を設けることにより、発光層から発光した光のうち台座基板側に放射された光は、高反射層で反射されて、上部に放出されるため、光取出し効率を向上させることができる。したがって、駆動電圧を低減することができるとともに、長期間使用しても剥れなどがなく、信頼性が高い。
【００１２】
電流阻止層は、電流を十分に阻止する点で、比抵抗値が１Ωｃｍ以上の高抵抗層と、ｎ型半導体層と、ショットキー接合層のうち少なくとも１層を有するものが好ましい。また、ｐ型用電極における高反射層は、反射率の高い電極が得られる点で、Ａｇを含むものが好ましい。一方、台座基板は、安価な素子が製造できる点で、金属、合金またはＳｉからなるものが好適である。たとえば、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属や、亜鉛合金、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉなどのアルミニウム合金などが好ましい。
【００１３】
（窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法）
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを順次形成する工程と、ｐ型半導体層上の一部に電流阻止層を形成した後、ｐ型用電極を形成する工程と、ｐ型用電極上に、台座基板を形成する工程と、基板の一部または全部を除去し、ｎ型半導体層の一部または全部を露出させる工程とを含むことを特徴とする。かかる方法により、無駄な発光が無く、光取出し効率の良好な窒化物系化合物半導体発光素子を製造することができる。
【００１４】
ｐ型コンタクト層とｐ型用電極との良好なオーミック接合を得、密着力を高める点で、ｐ型用電極を形成した後、３００℃〜７００℃で熱処理を行なうことが好ましい。かかる観点から、５００℃〜６００℃で、１分間〜５分間の熱処理をするとより好ましい。また、本発明の製造方法において、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層などを順次形成する基板は、台座基板の形成後、除去されるが、フッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液に溶解し、容易に除去できる点で、Ｓｉ製の基板が好ましい。一方、かかるフッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液は、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対しては強い選択性を示し、エッチングにより、平坦な表面を有するＡｌＮなどのバッファ層を露出することができる。また、エッチングにおいては、ＧａＮなどからなるｎ型半導体層をエッチングストップ層として機能させることができる。
【００１５】
台座基板は、導電性の台座基板が容易に得られる点で、メッキ法により形成するのが好ましい。また、台座基板は、Ｓｉ基板であり、かかる基板を熱圧着によりｐ型用電極上に形成すると、十分な接合強度が得られる点で、好ましい。熱圧着は、貼り付け金属としては、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅなどが好ましく、接合に際しては、貼り付け金属の共晶点より低い温度で行なうのが好ましい。
【００１６】
【実施例】
実施例１
図１は、台座基板が厚膜Ｎｉである発光素子の断面図で、図１（ａ）は、製造の途中の段階での断面図であり、図１（ｂ）は、完成した段階での断面図である。Ｓｉ基板１０上に、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層１２を形成し、その上にＧａＮからなるバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層１３を形成した。発光層１３の上にはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４を形成し、ｐ型クラッド層１４の上にはｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１５を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層１５の表面上に電流阻止層１６として厚さ１０ｎｍのＳｉＯ2層をリフトオフ法により形成した。
【００１７】
ｐ型コンタクト層１５の表面と電流阻止層１６上に、ｐ型用電極１７として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層１７ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層１７ｂとを蒸着し、真空中において５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層１５との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層１５とｐ型用電極１７の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極１７上に、メッキ下地層１８として、厚さ３００ｎｍのＡｕを蒸着し、メッキ下地層１８の上に、台座基板１９として、厚さ１００μｍの厚膜Ｎｉを電解メッキ法により形成した。メッキ下地層１８を形成した状態では、電流阻止層１６の形成領域が凸部状になっていたが、電解メッキをすることにより、この凸部がなだらかになるようにＮｉが形成され、Ｎｉが１００μｍ形成された状態では、ほぼ平坦になった。
【００１８】
つぎに、Ｓｉ基板１０を除去するために、台座基板１９とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸を５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板１０を溶かして除去し、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１の表面を露出させた。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスはアセトンなどの有機溶剤で除去した。つぎに、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなるｎ型用電極２０をスパッタリングにより形成した。スパッタリング中、２５０℃で加熱することにより、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１とｎ型用電極２０の間で良好なオーミック接合が得られた。
【００１９】
つぎに、ボンディング用のパッド電極２１として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層２１ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層２１ｂを、ｎ型用電極２０上に形成した。このとき、ｎ型用電極２０の上方から見て、ボンディング用のパッド電極２１が電流阻止層１６の内側に納まるように、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法により形成した。つぎに、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。
【００２０】
その後、ダイシングする部分の半導体層をドライエッチング法により除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆った。ドライエッチング法としては、ＲＩＥ法を用い、フォトレジストで覆われていない部分をｐ型用電極１７が露出するまでエッチングを行なった。最後に、ダイシングにより３００μｍの大きさに分割した。このようにして製造した発光素子を、ｎ型電極の上方から見た平面図を図２に示す。図２において、ｐ型用電極２１７上にｎ型用電極２２０が形成されており、ボンディング用パッド電極２２１は、電流阻止層２１６が形成されている領域の内側に納まるように形成されていた。
【００２１】
製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が発光層から放射される光に対して高反射率を有するため、光取出し効率が良好であった。このため、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高った。本実施例ではＡｌＮをＳｉドープしたが、ノンドープＡｌＮをバッファ層に用いてもよく、その場合はＳｉ基板を除去後にドライエッチングによってＡｌＮの一部または全部を除去し、ＳｉドープＧａＮ層を露出させてｎ型用電極を形成すれば良い。
【００２２】
また、本実施例では、台座基板の厚膜Ｎｉを電解メッキ法によって形成したが、無電解メッキ法を用いても良く、Ｎｉ以外のものでも、メッキ法で形成できるものであれば良く、導電性のものが好ましい。また、本実施例では、ｎ型用電極としてＩＴＯをｎ型半導体層の表面全面に形成したが、ＩＴＯを形成せずパッド電極だけでも良い。この場合は、パッド電極は、Ｈｆを厚さ５ｎｍ形成してから、Ａｌを厚さ１５０ｎｍ形成するのが好ましい。
【００２３】
実施例２
図３は、Ｓｉ基板３３０上に、選択的に結晶成長するためのＳｉＯ2マスク３３１を設置したときの平面図である。マスク３３１は３００ｎｍの厚さであり、開口部は２００μｍ角で、３００μｍピッチで並んでいる。また、図４は、台座基板４０が厚膜Ｎｉである発光素子を製造するために、Ｓｉ基板３０を用いて形成した発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板４０を形成した段階での断面図であり、（ｂ）は基板を分割する前の段階での断面図であり、（ｃ）は完成した段階での断面図である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板３０上に窒化物系化合物半導体を結晶成長すると、マスク３１が存在しない領域、すなわち、Ｓｉ表面が露出している開口部のみに窒化物系化合物半導体が選択的に成長した。本実施例では、選択成長用マスク３１が部分的に形成されたＳｉ基板３０上に、ＡｌＮからなるバッファ層３２、シリコンドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３を形成し、その上にＧａＮからなるバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層とで構成された多重量子井戸の発光層３４を形成した。発光層３４の上にはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３５を形成し、ｐ型クラッド層３５の上にはｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３６を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層３６の表面上に、電流阻止層３７として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層をリフトオフ法により形成した。
【００２５】
ｐ型コンタクト層３６の表面と電流阻止層３７上に、ｐ型用電極として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層３８ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層３８ｂとを蒸着により形成し、真空中、５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層３６との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層３６とｐ型用電極の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極上に、メッキ下地層３９として、厚さ３００ｎｍのＡｕ層を蒸着した。つぎに、メッキ下地層３９の上に、台座基板４０として厚さ１００μｍの厚膜Ｎｉを電解メッキ法により形成した。図４（ａ）は、この段階での状態を示している。
【００２６】
その後、Ｓｉ基板３０を除去するために、台座基板４０とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸とを５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板３０を溶かして除去し、ＡｌＮからなるバッファ層３２の表面を露出させた。このとき、選択成長用マスク３１もこのエッチング液により除去された。選択成長用マスク３１が除去された部分はｐ型用電極３８が露出し、一部はエッチングされたが、その下のＡｕでエッチングはストップした。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスはアセトンなどの有機溶剤で除去し、絶縁性であるＡｌＮからなるバッファ層３２をドライエッチングにより除去した後、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３を露出させた。
【００２７】
つぎに、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３の表面に、ｎ型用電極４１として厚さ２００ｎｍのＩＴＯをスパッタリングにより形成した。スパッタリング中は２５０℃に加熱することにより、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３とｎ型用電極４１の間で良好なオーミック接触が得られた。つづいて、ボンディング用パッド電極として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層４２ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層４２ｂとを、ｎ型用電極４１上に形成した。このとき、ｎ型用電極４１の上方から見て、ボンディング用パッド電極４２が電流阻止層３７の内側に納まるように、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法により形成した。つぎに、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。図４（ｂ）は、この段階での状態を示している。
【００２８】
最後に、図４（ｂ）の点線に沿ってダイシングすることにより３００μｍ角の大きさに分割した。図４（ｃ）は、このようにして製造した発光素子の断面図である。製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が高反射率であるため、光取出し効率が良好であり、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高かった。本実施例では、ＡｌＮに不純物ドーピングをしていないが、ＡｌＮにＳｉドープすれば、ドライエッチングでＡｌＮを除去せずにＳｉドープＡｌＮ上にｎ型用電極を形成すれば良い。また、本実施例では、台座基板の厚膜Ｎｉを電解メッキ法によって形成したが、無電解メッキ法を用いても良く、また、Ｎｉ以外のものでも、メッキ法で形成できるものであれば良く、導電性のものが好ましい。また、本実施例では、ｎ型用電極としてＩＴＯをｎ型半導体層の表面全面に形成したが、ＩＴＯを形成せずパッド電極だけでも良い。この場合は、パッド電極はＨｆを厚さ５ｎｍ形成してから、Ａｌを厚さ１５０ｎｍ形成するのが好ましい。
【００２９】
実施例３
図５（ａ）は、台座基板５９上に電極を形成した状態を表す断面図であり、図５（ｂ）は、Ｓｉ基板５０上にｎ型半導体層５２などを形成した状態を示す断面図である。また、図５（ｃ）は、熱圧接後の状態を表す断面図である。図５（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板５０上に、ＳｉドープＡｌＮバッファ層５１、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層５２を形成し、その上にＧａＮバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層５３を形成した。発光層５３の上にはｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５４を形成し、ｐ型クラッド層５４の上にｐ型ＧａＮコンタクト層５５を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層５５の表面に電流阻止領域５６を形成するために、その部分にフォトレジストによるマスクを形成し、その上にｐ型用電極５７として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層５７ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層５７ｂとを蒸着した後、リフトオフ法で電流阻止領域５６を形成した。
【００３０】
真空中、５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層５５とｐ型用電極５７との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層５５とｐ型用電極５７の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極５７上に厚さ３００ｎｍのＡｕＳｎ貼り付け金属層５８ａを蒸着した。電流阻止領域５６には貼り付け金属層５８ａが直接接するため、オーミック接合とはならず、電流阻止領域になった。一方、図５（ａ）に示すように、台座基板５９としてＳｉ基板を用意し、台座基板５９上にオーミック電極６０として、厚さ１５ｎｍのチタン層６０ａと、厚さ１５０ｎｍのアルミ層６０ｂを蒸着により形成した。その上に、厚さ１００ｎｍのＭｏバリア金属層６１を蒸着し、その上に厚さ３００ｎｍのＡｕＳｎ貼り付け金属層５８ｂを蒸着した。
【００３１】
つぎに、貼り付け金属層５８ａと貼り付け金属層５８ｂを合わせ、真空中で、２００℃に加熱しながら加圧し、４００Ｎの圧力をかけることにより接合した。貼り付け金属のＡｕＳｎの共晶点は２３０℃であり、本実施例では共晶点以下の２００℃で熱圧接した。図５（ｃ）は、熱圧接後の状態を示す断面図である。つづいて、Ｓｉ基板５０を除去するために、台座基板５９側とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸を５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板５０を溶かして除去し、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１の表面を露出させた。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスは、アセトンなどの有機溶剤で除去した。
【００３２】
その後、図６（ａ）に示すように、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなるｎ型用電極６２をスパッタリングにより形成した。スパッタリング中は２５０℃で加熱することにより、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１とｎ型用電極６２との間で良好なオーミック接触が得られた。つづいて、ボンディング用のパッド電極６３として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層６３ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層６３ｂとを、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法によりｎ型用電極６２上に形成した。ｎ型用電極６２の上方から見たときの平面図を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）から明らかなとおり、ボンディング用のパッド電極６３は、電流阻止層５６を形成している領域の内側に納まるように形成されていた。
【００３３】
その後、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。ＩＴＯエッチングのためのフォトレジストをそのままドライエッチング用のマスクとして用いて、ダイシングする部分の半導体層をドライエッチング法により除去した。ドライエッチング法としては、ＲＩＥ法を用い、フォトレジストで覆われていない部分をｐ型用電極５７が露出するまでエッチングした。最後に、ダイシングにより３００μｍ角に分割した。図６（ａ）は、製造した発光素子の断面図である。
【００３４】
このようにして製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が発光層から放射される光に対して高い反射率を有するため、光取出し効率が良好であった。このため、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高いことがわかった。本実施例では、ＡｌＮにＳｉドープしたものを用いたが、ノンドープＡｌＮをバッファ層に用いてもよく、その場合はＳｉ基板を除去後に、ドライエッチングによってＡｌＮの一部または全部を除去し、ＳｉドープＧａＮ層を露出させてｎ型用電極を形成すれば良い。本実施例では、台座基板にはＳｉ基板を用いたが、その他の基板でも良く、導電性のものが好ましい。また、電流阻止領域にオーミック電極を形成しないことによって電流阻止領域としたが、電流阻止領域とする部分のｐ型半導体層表面をドライエッチングでわずかにエッチングすることで、ｐ型用電極とオーミック接触が得られなくなるため、ドライエッチングで電流阻止領域を形成してもよい。
【００３５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３６】
【発明の効果】
ｎ型用電極側を主たる光取り出し面とし、電流阻止領域を設けることにより、光取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は製造の途中段階での断面図であり、（ｂ）は完成した段階での断面図である。
【図２】 本発明の実施例１で製造する発光素子の平面図である。
【図３】 本発明の実施例２において、基板上にマスクを設置したときの平面図である。
【図４】 本発明の実施例２で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板を形成した段階での断面図であり、（ｂ）は基板を分割する前の段階での断面図であり、（ｃ）は完成した段階での断面図である。
【図５】 本発明の実施例３で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板上に電極を形成した状態を表す断面図であり、（ｂ）は基板上にｎ型半導体層などを形成した状態を表す断面図であり、（ｃ）は熱圧接後の状態を表す断面図である。
【図６】 本発明の実施例３で製造した発光素子を表し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】 従来の発光素子の断面図である。
【符号の説明】
１０ Ｓｉ基板、１１ バッファ層、１２ ｎ型半導体層、１３ 発光層、１４ ｐ型クラッド層、１５ ｐ型コンタクト層、１６ 電流阻止層、１７ ｐ型用電極、１７ａ 密着層、１７ｂ 高反射層、１８ メッキ下地層、１９ 台座基板、２０ ｎ型用電極、２１ ボンディング用パッド電極。
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系化合物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ：０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた半導体発光素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびそれらの混晶など、窒素を含有する窒化物系化合物半導体発光素子は、主に青色または青緑色などの短波長の発光をもたらす発光素子として利用されている。かかる窒化物系化合物半導体発光素子の発光強度を高めるために種々の試みがなされている。たとえば、発光に寄与する動作電流の割合を増大させるために、台座電極とコンタクト層との間に、電流阻止層および導電性薄膜電極を介在させる技術がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この発光素子は、図７に示すように、サファイア基板１０１上に、ｎ型ＧａＮ下部クラッド層１０２、発光層１０３、ｐ型上部クラッド層１０４、ｐ型コンタクト層１０５を形成し、つづいて電流阻止層１０８を形成し、その上に導電性薄膜電極１０９およびパッド電極１１０を形成している。パッド電極１１０から発光層１０３へ直接注入される動作電流による発光は、パッド電極１１０により遮断されて光の取出しには寄与しない。このため、電流阻止層１０８を設けて、パッド電極１１０から発光層１０３への動作電流の導通を阻止することにより、光の取出しに寄与しない無駄な発光を減らす。また、金属などからなる透光性の導電性薄膜電極１０９は、動作電流を発光層１０３の広範囲に亘り拡散させ、発光に寄与する動作電流の割合を増大させることができるとある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２９９２１号公報（第２頁−第６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる技術では、不透明なパッド電極の直下には電流が流れないため発光しないが、それ以外の部分から放射された光のうち、発光層よりも下側に放射された光が基板底面で反射して、再びパッド電極に戻ってきた場合、パッド電極で光が吸収されて、光出力の低下につながる。また、ｐ型用電極側に設けた導電性薄膜電極は、透光性があるとはいえ、金属などからなる半透明膜であるため、光の吸収がまだ大きく、光出力の低下につながる。
【０００６】
本発明の課題は、光の取出し効率の良好な窒化物系化合物半導体発光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法において窒化物系化合物半導体発光素子は、ｐ型用電極と、ｐ型半導体層と、発光層と、ｎ型半導体層と、ｎ型用電極とを台座基板上に有し、ｎ型用電極側が主たる光取出し面である発光素子において、ｐ型半導体層とｐ型用電極との間の一部にＳｉＯ2からなる電流阻止層が設けられ、台座基板は、ｐ型用電極上に、電解メッキ法により電流阻止層上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを順次形成する工程と、ｐ型半導体層上の一部にＳｉＯ2からなる電流阻止層を形成した後、ｐ型用電極を形成する工程と、ｐ型用電極上に、電解メッキ法により電流阻止層上に台座基板を形成する工程と、基板の一部または全部を除去し、ｎ型半導体層の一部または全部を露出させる工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（窒化物系化合物半導体発光素子）
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、ｎ型用電極側が主たる光取出し面であり、ｐ型半導体層とｐ型用電極との間の一部に電流阻止層が設けられていることを特徴とする。ｎ型用電極側を光取出し面とすることによって、半透明の金属薄膜による電極を用いる必要がないため、光出力の低下が少なく、また、電流阻止層を設けることによって、無駄な発光をなくし、光取り出し効率を大幅に上げることができる。
【００１０】
ｎ型用電極の一部がボンディング用パッド電極として機能するか、またはｎ型用電極上にボンディング用パッド電極が形成され、ボンディング用パッド電極は、発光層から放射される光に対して不透明であり、かつ、ｎ型用電極の上方から見て、電流阻止層が形成されている領域の内側に納まるように形成されているものが好ましい。不透明なボンディング用パッド電極を電流阻止層の形成領域の内側に納まるように形成することによって、ボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光が無く、光取り出し効率を上げることができる。ｎ型用電極がボンディング用パッド電極を兼ね、ボンディング用パッド電極として機能する態様も好ましいが、その場合は、ボンディング用電極は不透明であるため、ｎ型用電極の一部をボンディング用パッド電極として機能させる必要がある。
【００１１】
ｎ型用電極は、透明導電膜であるものが好ましい。ｎ型用電極として、透明導電膜を用いることによって、発光層からの光をさえぎることなく、ｎ型層に電流を注入できる。また、台座基板は、発光層から放射される光に対して不透明なものが好ましく、ｐ型用電極は、発光層から放射される光の波長における反射率が６０％以上である高反射層を有するものが好ましく、反射率は８０％以上がより好ましい。不透明な台座基板をｐ型半導体層側に設け、ｐ型半導体層と不透明な台座基板との間に高反射層を設けることにより、発光層から発光した光のうち台座基板側に放射された光は、高反射層で反射されて、上部に放出されるため、光取出し効率を向上させることができる。したがって、駆動電圧を低減することができるとともに、長期間使用しても剥れなどがなく、信頼性が高い。
【００１２】
電流阻止層は、電流を十分に阻止する点で、比抵抗値が１Ωｃｍ以上の高抵抗層と、ｎ型半導体層と、ショットキー接合層のうち少なくとも１層を有するものが好ましい。また、ｐ型用電極における高反射層は、反射率の高い電極が得られる点で、Ａｇを含むものが好ましい。一方、台座基板は、安価な素子が製造できる点で、金属、合金またはＳｉからなるものが好適である。たとえば、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属や、亜鉛合金、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉなどのアルミニウム合金などが好ましい。
【００１３】
（窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法）
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを順次形成する工程と、ｐ型半導体層上の一部に電流阻止層を形成した後、ｐ型用電極を形成する工程と、ｐ型用電極上に、台座基板を形成する工程と、基板の一部または全部を除去し、ｎ型半導体層の一部または全部を露出させる工程とを含むことを特徴とする。かかる方法により、無駄な発光が無く、光取出し効率の良好な窒化物系化合物半導体発光素子を製造することができる。
【００１４】
ｐ型コンタクト層とｐ型用電極との良好なオーミック接合を得、密着力を高める点で、ｐ型用電極を形成した後、３００℃〜７００℃で熱処理を行なうことが好ましい。かかる観点から、５００℃〜６００℃で、１分間〜５分間の熱処理をするとより好ましい。また、本発明の製造方法において、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層などを順次形成する基板は、台座基板の形成後、除去されるが、フッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液に溶解し、容易に除去できる点で、Ｓｉ製の基板が好ましい。一方、かかるフッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液は、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対しては強い選択性を示し、エッチングにより、平坦な表面を有するＡｌＮなどのバッファ層を露出することができる。また、エッチングにおいては、ＧａＮなどからなるｎ型半導体層をエッチングストップ層として機能させることができる。
【００１５】
台座基板は、導電性の台座基板が容易に得られる点で、メッキ法により形成するのが好ましい。また、台座基板は、Ｓｉ基板であり、かかる基板を熱圧着によりｐ型用電極上に形成すると、十分な接合強度が得られる点で、好ましい。熱圧着は、貼り付け金属としては、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅなどが好ましく、接合に際しては、貼り付け金属の共晶点より低い温度で行なうのが好ましい。
【００１６】
【実施例】
実施例１
図１は、台座基板が厚膜Ｎｉである発光素子の断面図で、図１（ａ）は、製造の途中の段階での断面図であり、図１（ｂ）は、完成した段階での断面図である。Ｓｉ基板１０上に、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層１２を形成し、その上にＧａＮからなるバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層１３を形成した。発光層１３の上にはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４を形成し、ｐ型クラッド層１４の上にはｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１５を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層１５の表面上に電流阻止層１６として厚さ１０ｎｍのＳｉＯ2層をリフトオフ法により形成した。
【００１７】
ｐ型コンタクト層１５の表面と電流阻止層１６上に、ｐ型用電極１７として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層１７ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層１７ｂとを蒸着し、真空中において５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層１５との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層１５とｐ型用電極１７の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極１７上に、メッキ下地層１８として、厚さ３００ｎｍのＡｕを蒸着し、メッキ下地層１８の上に、台座基板１９として、厚さ１００μｍの厚膜Ｎｉを電解メッキ法により形成した。メッキ下地層１８を形成した状態では、電流阻止層１６の形成領域が凸部状になっていたが、電解メッキをすることにより、この凸部がなだらかになるようにＮｉが形成され、Ｎｉが１００μｍ形成された状態では、ほぼ平坦になった。
【００１８】
つぎに、Ｓｉ基板１０を除去するために、台座基板１９とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸を５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板１０を溶かして除去し、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１の表面を露出させた。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスはアセトンなどの有機溶剤で除去した。つぎに、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなるｎ型用電極２０をスパッタリングにより形成した。スパッタリング中、２５０℃で加熱することにより、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層１１とｎ型用電極２０の間で良好なオーミック接合が得られた。
【００１９】
つぎに、ボンディング用のパッド電極２１として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層２１ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層２１ｂを、ｎ型用電極２０上に形成した。このとき、ｎ型用電極２０の上方から見て、ボンディング用のパッド電極２１が電流阻止層１６の内側に納まるように、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法により形成した。つぎに、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。
【００２０】
その後、ダイシングする部分の半導体層をドライエッチング法により除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆った。ドライエッチング法としては、ＲＩＥ法を用い、フォトレジストで覆われていない部分をｐ型用電極１７が露出するまでエッチングを行なった。最後に、ダイシングにより３００μｍの大きさに分割した。このようにして製造した発光素子を、ｎ型電極の上方から見た平面図を図２に示す。図２において、ｐ型用電極２１７上にｎ型用電極２２０が形成されており、ボンディング用パッド電極２２１は、電流阻止層２１６が形成されている領域の内側に納まるように形成されていた。
【００２１】
製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が発光層から放射される光に対して高反射率を有するため、光取出し効率が良好であった。このため、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高った。本実施例ではＡｌＮをＳｉドープしたが、ノンドープＡｌＮをバッファ層に用いてもよく、その場合はＳｉ基板を除去後にドライエッチングによってＡｌＮの一部または全部を除去し、ＳｉドープＧａＮ層を露出させてｎ型用電極を形成すれば良い。
【００２２】
また、本実施例では、台座基板の厚膜Ｎｉを電解メッキ法によって形成したが、無電解メッキ法を用いても良く、Ｎｉ以外のものでも、メッキ法で形成できるものであれば良く、導電性のものが好ましい。また、本実施例では、ｎ型用電極としてＩＴＯをｎ型半導体層の表面全面に形成したが、ＩＴＯを形成せずパッド電極だけでも良い。この場合は、パッド電極は、Ｈｆを厚さ５ｎｍ形成してから、Ａｌを厚さ１５０ｎｍ形成するのが好ましい。
【００２３】
実施例２
図３は、Ｓｉ基板３３０上に、選択的に結晶成長するためのＳｉＯ2マスク３３１を設置したときの平面図である。マスク３３１は３００ｎｍの厚さであり、開口部は２００μｍ角で、３００μｍピッチで並んでいる。また、図４は、台座基板４０が厚膜Ｎｉである発光素子を製造するために、Ｓｉ基板３０を用いて形成した発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板４０を形成した段階での断面図であり、（ｂ）は基板を分割する前の段階での断面図であり、（ｃ）は完成した段階での断面図である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板３０上に窒化物系化合物半導体を結晶成長すると、マスク３１が存在しない領域、すなわち、Ｓｉ表面が露出している開口部のみに窒化物系化合物半導体が選択的に成長した。本実施例では、選択成長用マスク３１が部分的に形成されたＳｉ基板３０上に、ＡｌＮからなるバッファ層３２、シリコンドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３を形成し、その上にＧａＮからなるバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層とで構成された多重量子井戸の発光層３４を形成した。発光層３４の上にはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３５を形成し、ｐ型クラッド層３５の上にはｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３６を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層３６の表面上に、電流阻止層３７として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層をリフトオフ法により形成した。
【００２５】
ｐ型コンタクト層３６の表面と電流阻止層３７上に、ｐ型用電極として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層３８ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層３８ｂとを蒸着により形成し、真空中、５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層３６との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層３６とｐ型用電極の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極上に、メッキ下地層３９として、厚さ３００ｎｍのＡｕ層を蒸着した。つぎに、メッキ下地層３９の上に、台座基板４０として厚さ１００μｍの厚膜Ｎｉを電解メッキ法により形成した。図４（ａ）は、この段階での状態を示している。
【００２６】
その後、Ｓｉ基板３０を除去するために、台座基板４０とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸とを５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板３０を溶かして除去し、ＡｌＮからなるバッファ層３２の表面を露出させた。このとき、選択成長用マスク３１もこのエッチング液により除去された。選択成長用マスク３１が除去された部分はｐ型用電極３８が露出し、一部はエッチングされたが、その下のＡｕでエッチングはストップした。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスはアセトンなどの有機溶剤で除去し、絶縁性であるＡｌＮからなるバッファ層３２をドライエッチングにより除去した後、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３を露出させた。
【００２７】
つぎに、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３の表面に、ｎ型用電極４１として厚さ２００ｎｍのＩＴＯをスパッタリングにより形成した。スパッタリング中は２５０℃に加熱することにより、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層３３とｎ型用電極４１の間で良好なオーミック接触が得られた。つづいて、ボンディング用パッド電極として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層４２ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層４２ｂとを、ｎ型用電極４１上に形成した。このとき、ｎ型用電極４１の上方から見て、ボンディング用パッド電極４２が電流阻止層３７の内側に納まるように、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法により形成した。つぎに、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。図４（ｂ）は、この段階での状態を示している。
【００２８】
最後に、図４（ｂ）の点線に沿ってダイシングすることにより３００μｍ角の大きさに分割した。図４（ｃ）は、このようにして製造した発光素子の断面図である。製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が高反射率であるため、光取出し効率が良好であり、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高かった。本実施例では、ＡｌＮに不純物ドーピングをしていないが、ＡｌＮにＳｉドープすれば、ドライエッチングでＡｌＮを除去せずにＳｉドープＡｌＮ上にｎ型用電極を形成すれば良い。また、本実施例では、台座基板の厚膜Ｎｉを電解メッキ法によって形成したが、無電解メッキ法を用いても良く、また、Ｎｉ以外のものでも、メッキ法で形成できるものであれば良く、導電性のものが好ましい。また、本実施例では、ｎ型用電極としてＩＴＯをｎ型半導体層の表面全面に形成したが、ＩＴＯを形成せずパッド電極だけでも良い。この場合は、パッド電極はＨｆを厚さ５ｎｍ形成してから、Ａｌを厚さ１５０ｎｍ形成するのが好ましい。
【００２９】
実施例３
図５（ａ）は、台座基板５９上に電極を形成した状態を表す断面図であり、図５（ｂ）は、Ｓｉ基板５０上にｎ型半導体層５２などを形成した状態を示す断面図である。また、図５（ｃ）は、熱圧接後の状態を表す断面図である。図５（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板５０上に、ＳｉドープＡｌＮバッファ層５１、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型半導体層５２を形成し、その上にＧａＮバリア層と、ＩｎＧａＮからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層５３を形成した。発光層５３の上にはｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５４を形成し、ｐ型クラッド層５４の上にｐ型ＧａＮコンタクト層５５を形成した。つぎに、ｐ型コンタクト層５５の表面に電流阻止領域５６を形成するために、その部分にフォトレジストによるマスクを形成し、その上にｐ型用電極５７として、厚さ１．５ｎｍのＰｄ密着層５７ａと、厚さ１５０ｎｍのＡｇ高反射層５７ｂとを蒸着した後、リフトオフ法で電流阻止領域５６を形成した。
【００３０】
真空中、５００℃で３分間熱処理することにより、ｐ型コンタクト層５５とｐ型用電極５７との合金化処理をした。この熱処理によって、ｐ型コンタクト層５５とｐ型用電極５７の良好なオーミック接合が得られ、かつ密着力が増した。つぎに、ｐ型用電極５７上に厚さ３００ｎｍのＡｕＳｎ貼り付け金属層５８ａを蒸着した。電流阻止領域５６には貼り付け金属層５８ａが直接接するため、オーミック接合とはならず、電流阻止領域になった。一方、図５（ａ）に示すように、台座基板５９としてＳｉ基板を用意し、台座基板５９上にオーミック電極６０として、厚さ１５ｎｍのチタン層６０ａと、厚さ１５０ｎｍのアルミ層６０ｂを蒸着により形成した。その上に、厚さ１００ｎｍのＭｏバリア金属層６１を蒸着し、その上に厚さ３００ｎｍのＡｕＳｎ貼り付け金属層５８ｂを蒸着した。
【００３１】
つぎに、貼り付け金属層５８ａと貼り付け金属層５８ｂを合わせ、真空中で、２００℃に加熱しながら加圧し、４００Ｎの圧力をかけることにより接合した。貼り付け金属のＡｕＳｎの共晶点は２３０℃であり、本実施例では共晶点以下の２００℃で熱圧接した。図５（ｃ）は、熱圧接後の状態を示す断面図である。つづいて、Ｓｉ基板５０を除去するために、台座基板５９側とウェハの側面をエレクトロンワックスで覆い、７０％のフッ酸と６０％の硝酸と氷酢酸を５：２：２の比で混合したエッチング液により、Ｓｉ基板５０を溶かして除去し、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１の表面を露出させた。このようなエッチング液を用いることにより、ＡｌＮなどの窒化物系化合物半導体に対してはエッチングレートが小さく、選択的なエッチングが良好に行なわれ、露出したＡｌＮバッファ層の表面は平坦となった。エレクトロンワックスは、アセトンなどの有機溶剤で除去した。
【００３２】
その後、図６（ａ）に示すように、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなるｎ型用電極６２をスパッタリングにより形成した。スパッタリング中は２５０℃で加熱することにより、ＳｉドープＡｌＮからなるバッファ層５１とｎ型用電極６２との間で良好なオーミック接触が得られた。つづいて、ボンディング用のパッド電極６３として、厚さ１０ｎｍのＭｏ密着層６３ａと、厚さ５００ｎｍのＡｕボンディング層６３ｂとを、通常のフォトリソグラフィを用いたリフトオフ法によりｎ型用電極６２上に形成した。ｎ型用電極６２の上方から見たときの平面図を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）から明らかなとおり、ボンディング用のパッド電極６３は、電流阻止層５６を形成している領域の内側に納まるように形成されていた。
【００３３】
その後、ダイシングする部分のＩＴＯを除去するために、ダイシングライン以外の部分をフォトレジストで覆い、塩化鉄系のエッチャントでＩＴＯをウェットエッチングで除去した。ＩＴＯエッチングのためのフォトレジストをそのままドライエッチング用のマスクとして用いて、ダイシングする部分の半導体層をドライエッチング法により除去した。ドライエッチング法としては、ＲＩＥ法を用い、フォトレジストで覆われていない部分をｐ型用電極５７が露出するまでエッチングした。最後に、ダイシングにより３００μｍ角に分割した。図６（ａ）は、製造した発光素子の断面図である。
【００３４】
このようにして製造した発光素子は、光を通さない厚膜金属からなるボンディング用パッド電極の直下では発光しないため、無駄な発光を無くすことができた。また、ｐ型用電極が発光層から放射される光に対して高い反射率を有するため、光取出し効率が良好であった。このため、低駆動電圧で、長期の通電試験においても剥がれなどが生じず、信頼性が高いことがわかった。本実施例では、ＡｌＮにＳｉドープしたものを用いたが、ノンドープＡｌＮをバッファ層に用いてもよく、その場合はＳｉ基板を除去後に、ドライエッチングによってＡｌＮの一部または全部を除去し、ＳｉドープＧａＮ層を露出させてｎ型用電極を形成すれば良い。本実施例では、台座基板にはＳｉ基板を用いたが、その他の基板でも良く、導電性のものが好ましい。また、電流阻止領域にオーミック電極を形成しないことによって電流阻止領域としたが、電流阻止領域とする部分のｐ型半導体層表面をドライエッチングでわずかにエッチングすることで、ｐ型用電極とオーミック接触が得られなくなるため、ドライエッチングで電流阻止領域を形成してもよい。
【００３５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３６】
【発明の効果】
ｎ型用電極側を主たる光取り出し面とし、電流阻止領域を設けることにより、光取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は製造の途中段階での断面図であり、（ｂ）は完成した段階での断面図である。
【図２】 本発明の実施例１で製造する発光素子の平面図である。
【図３】 本発明の実施例２において、基板上にマスクを設置したときの平面図である。
【図４】 本発明の実施例２で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板を形成した段階での断面図であり、（ｂ）は基板を分割する前の段階での断面図であり、（ｃ）は完成した段階での断面図である。
【図５】 本発明の実施例３で製造する発光素子の断面図であり、（ａ）は台座基板上に電極を形成した状態を表す断面図であり、（ｂ）は基板上にｎ型半導体層などを形成した状態を表す断面図であり、（ｃ）は熱圧接後の状態を表す断面図である。
【図６】 本発明の実施例３で製造した発光素子を表し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】 従来の発光素子の断面図である。
【符号の説明】
１０ Ｓｉ基板、１１ バッファ層、１２ ｎ型半導体層、１３ 発光層、１４ ｐ型クラッド層、１５ ｐ型コンタクト層、１６ 電流阻止層、１７ ｐ型用電極、１７ａ 密着層、１７ｂ 高反射層、１８ メッキ下地層、１９ 台座基板、２０ ｎ型用電極、２１ ボンディング用パッド電極。
Claims (7)
- ｐ型用電極とｐ型半導体層との間の一部に設けられた電流阻止層と、発光層と、ｎ型半導体層と、ｎ型用電極とを台座基板上に有し、ｎ型用電極側が主たる光取出し面である発光素子であって、
前記ｎ型用電極は透明導電膜であり、前記ｎ型用電極上にボンディング用パッド電極が形成され、該ボンディング用パッド電極は、前記発光層から放射される光に対して不透明であり、かつ、ボンディング用パッド電極は、ｎ型用電極の上方から見て、前記電流阻止層が形成されている領域の内側に納まるように形成されており、前記台座基板は発光層から放射される光に対して不透明である窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法において、
基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを順次形成する工程と、
前記ｐ型半導体層上の一部にＳｉＯ 2 からなる凸状の電流阻止層を形成した後、ｐ型用電極を形成する工程と、
前記ｐ型用電極上に、電解メッキ法により電流阻止層上にその表面がほぼ平坦になるように台座基板を形成する工程と、
前記基板を除去し、前記ｎ型半導体層を露出させる工程とを含む、
前記窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 - 前記ｐ型用電極を形成した後、３００℃〜７００℃で熱処理を行なう工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記基板は、Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記Ｓｉ基板の一部または全部を、フッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液により除去し、前記Ｓｉ基板上に形成された前記ｎ型半導体層がエッチングストップ層として機能することを特徴とする請求項３に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記ｐ型用電極は、発光層から放射される光の波長における反射率が６０％以上である高反射層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記ｐ型用電極における高反射層は、Ａｇを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記台座基板は、金属または合金からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
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