JP7068579B2

JP7068579B2 - 発光素子の製造方法

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Publication number: JP7068579B2
Application number: JP2018090329A
Authority: JP
Inventors: 稔浩南; 芳樹井上; 祐太森
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JP2019062176A

Description

本発明は、発光素子の製造方法に関する。

従来から、電極の形成において、リフトオフ法が利用されており、種々の電極の形状に対応した方法が提案されている（例えば、特許文献１、２）。

特開２０１０－２８１００号特開２０１３－１６５２５２号

リフトオフ法を利用して電極の上に密着膜を形成する場合、マスクの形状や電極の形状によって、特に電極の外縁等において成膜されない部分が生じることがある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、電極の上に密着膜を形成する場合に、成膜されない部分が生じることなく、簡便かつ確実に任意の密着膜を形成し、保護膜と電極との密着性を確保できる発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の発光素子の製造方法は、
半導体構造の上面に、開口部を有するマスクを形成する工程と、
スパッタリング法により、前記マスクの開口部において露出した前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する工程と、
エッチングにより、前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する際に前記開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部を除去する工程と、
前記半導体構造の上面に形成された導電材料を電極として、前記電極の表面に密着膜を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記密着膜上に保護膜を形成する工程と、をこの順に備える発光素子の製造方法である。

本発明の一態様の発光素子の製造方法によれば、電極の上に密着膜を形成する場合に、成膜されない部分が生じることなく、簡便かつ確実に任意の密着膜を形成し、保護膜の電極との密着性を確保できる発光素子を製造方法することができる。

本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す概略断面工程図である。本発明の発光素子の製造方法によって得られた発光素子の概略平面図である。図２ＡにおけるＩＩＢ－ＩＩＢ’線断面図である。

以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔、位置関係などが誇張又は部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

〔発光素子の製造方法〕
本願の一実施形態の発光素子の製造方法は、図１Ａ～Ｆに示すように、
半導体構造の上面に、開口部を有するマスクを形成する工程（図１Ａ）、
スパッタリング法により、前記マスクの開口部において露出した前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する工程（図１Ｂ）、
エッチングにより、前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する際に前記開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部を除去する工程（図１Ｃ）、
前記半導体構造の上面に形成された導電材料を電極として、前記電極の表面に密着膜を形成する工程（図１Ｄ）、
前記マスクを除去する工程（図１Ｅ）及び
前記密着膜上に保護膜を形成する工程（図１Ｆ）をこの順に備える。

このように、電極を形成する際に、電極形成用のマスクを維持したまま、開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部をエッチングによって除去し、そのマスクを用いて電極上に密着膜を形成することにより、開口部のうち下方及び／又は側方において、密着膜の材料を確実に電極の全表面に配置するように回り込ませることができる。それにより、成膜されない部位が生じることなく、密着膜を確実に電極の表面に形成することが可能となる。また、電極の外周における、スパッタリング法に起因する良好でない膜質の導電材料を、密着膜の形成前にエッチングによって除去することができる。これによって、電極の表面に密着膜を形成させやすくなり、保護膜を密着膜上に強固かつ確実に密着させることができる。その結果、高品質かつ信頼性の高い発光素子を製造することが可能となる。

（マスク１２の形成）
半導体構造１１を準備し、その上面に、開口部１２ａを有するマスク１２を形成する。
マスク１２は、レジスト等を用いて、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を利用して形成することができる。開口部１２ａの平面形状は、任意の形状とすることができる。開口部１２ａの側面は、垂直又は略垂直であってもよいし、テーパー又は逆テーパー形状であってもよい。開口部１２ａは、開口部１２ａの断面視において、下部分が上部分よりも側方に大きいオーバーハングの形状であることが好ましい。オーバーハング形状の開口部１２ａをマスク１２に形成する方法としては、階調レチクル（例えば、ハーフトーンマスク又はグレートーンマスク）を用いる方法が挙げられる。また、ネガ型フォトレジストを用いる方法、イメージ反転型フォトレジストを用いる方法、開口部の壁面が垂直である通常のレジストを形成した後に半導体積層構造側のマスクを選択的に収縮又は溶解させる方法等、当該分野で公知の方法を利用することができる。マスク１２のオーバーハング量は、マスク１２を形成する際に、マスク１２への露光量を調整することによって調整することができる。マスク１２のオーバーハング量は、発光素子の大きさ、電極の大きさ等によって適宜設定することができる。オーバーハング量は、例えば、１μｍ～１０μｍが挙げられ、２μｍ～９μｍが好ましく、３μｍ～８μｍがより好ましい。このようなオーバーハング量によって、後述する工程で、外縁が中央部よりも薄膜である電極１３が形成されることとなる。

マスク１２において開口部１２ａの側面をオーバーハング状とすることで、後述する電極１３、さらには密着膜１４を形成する際に、つまり、リフトオフ法等を用いてこれら電極１３、密着膜１４をパターニングする場合に、電極１３及び密着膜１４を構成する材料膜と、マスク１２上に配置したこれらの材料膜とを確実に分離することができる。これにより、電極１３の表面に部分的に成膜されない部位を生じさせることなく、電極１３及び密着膜１４を構成する材料膜の積層膜を確実に形成することができる。
また、これらの材料膜による開口部１２ａの閉塞を抑制することによって、マスク１２上から開口部１２ａの側面への材料膜の繋がりを防止することができる。これによって、マスク１２を除去する際に、材料膜によりマスク１２のエッチングが阻害されることなく、マスク１２と一緒に、マスク１２の表面に存在する材料膜を確実に除去することができる。その結果、電極１３等の縁部に生じやすいバリの発生を抑制することができ、バリに起因する短絡を抑制することが可能となる。

（導電材料１３ａからなる層の形成）
電極１３は、導電材料１３ａの単層又は積層構造によって形成することができる。
導電材料１３ａは、スパッタリング法により、上述したマスク１２を含む半導体構造１１の上の略全面に成膜する。これにより、上述したマスク１２の開口部１２ａにおいて露出した半導体構造１１の上面に導電材料１３ａを成膜することができる。この場合、マスク１２上にも導電材料１３ａが積層される。なお、ここで半導体構造１１の上に成膜した導電材料１３ａからなる層は、後に電極１３となるものであるが、次工程において、実質的にその表面がエッチングされ、この工程によって得られた導電材料１３ａからなる層が電極１３となる。

上述したオーバーハング状の開口部１２ａを有するマスク１２を用いて導電材料１３ａをスパッタリング法により成膜する場合、マスク１２のオーバーハング状の部分によって被覆された半導体構造１１の上面には、導電材料１３ａが斜め方向から積層されることとなる。このような成膜によっては、開口部１２ａの平面視の中央部分に積層される膜に対して、外縁部分で薄膜状となる導電材料１３ａが形成される。つまり、導電材料１３ａは、マスク１２の開口部１２ａの上部分よりも外側における下部分に入り込んで成膜された裾部を有することとなる。また、スパッタリング法により、開口部１２ａの側面にも斜め方向から積層された導電材料１３ａが成膜される。このような斜め方向からの積層による膜は、その膜質が所望の膜よりも劣化することがある。

導電材料１３ａとしては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属又はこれらの合金、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の導電性酸化物が挙げられる。導電材料１３ａは、単層構造に限られず、上述した材料を複数積層した積層構造とすることができる。具体的には、半導体構造１１側から、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ-Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈなどの積層構造を有する導電材料１３ａとなるように形成することが好ましい。なかでも、導電材料の最表面層がＡｕによって構成されるものが好ましい。また、半導体構造の上面に接触する層がＡｇ又はＡｇ合金によって構成されるものが好ましく、この場合、Ａｇ又はＡｇ合金の単層でもよいし、これらを含む積層構造でもよい。導電材料１３ａの膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。導電材料１３ａの総膜厚は、例えば、５００ｎｍ～３μｍが挙げられる。特に、導電材料１３ａの表面にＡｕを配置する場合、Ａｕの厚みは、１０００ｎｍ～１μｍ程度が挙げられる。また、導電材料１３ａとして半導体構造の上面に接触するＡｇ又はＡｇ合金を配置する場合、Ａｇ又はＡｇ合金の厚みは、１００ｎｍ以上が挙げられ、１００ｎｍ～５００ｎｍ程度が好ましい。

（導電材料１３ａの除去による電極１３の形成）
導電材料１３ａを成膜した後、先に形成したマスク１２を維持したままエッチングする。このエッチングにより、半導体構造１１の上面に導電材料１３ａを成膜した際にマスク１２の開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａの少なくとも一部を除去する。また、マスク１２の開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａの全部を除去することが好ましい。ただし、このエッチングにより、半導体構造１１の上面に成膜した導電材料１３ａの一部も除去されることとなる。よって、マスク１２の開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａが、後工程における密着膜１４の電極１３上全面への形成が効率良く行えるように、あるいは半導体構造１１の上面に成膜した導電材料１３ａの除去されすぎないように、エッチング条件を適切に設定することが好ましい。例えば、エッチング量を、１０ｎｍ～１０００ｎｍとすることが挙げられ、５０ｎｍ～５００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ～３００ｎｍがより好ましい。特に、上述したように、最表面がＡｕによって構成される場合には、Ａｕの厚み５００ｎｍ～５μｍに対して、エッチング量を１０ｎｍ～３００ｎｍとすることが好ましく、１０ｎｍ～２００ｎｍがより好ましい。また、導電材料１３ａとしてＡｇ又はＡｇ合金を用いる場合には、Ａｇ又はＡｇ合金の厚み２００ｎｍ～５００ｎｍに対して、エッチング量を１０ｎｍ～３００ｎｍとすることが好ましく、５０ｎｍ～２００ｎｍがより好ましい。

エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。ドライエッチングとしては、スパッタリング法、アッシング法、ＲＩＥ法等が挙げられる。なかでも、異方性エッチングを行うことができるエッチング方法が好ましく、ウェットエッチングがより好ましい。ウェットエッチングは、当該分野で公知の方法、条件、エッチャントを用いて行うことができる。特に、導電材料１３ａのエッチング量は、エッチング時間、エッチャントの種類及び濃度、エッチャントの温度、導電材料の種類、導電材料が構成する積層構造等によって、その精度を制御することができる。例えば、ウェットエッチングの具体的な方法としては、エッチャントへの浸漬、エッチャントの噴射等のいずれの方法であってもよい。また、フッ素系、その他ハロゲン系の各ガス種によるドライエッチング、硫酸系（例えば、硝酸二アンモニウムセリウム溶液）、硝酸系、塩酸系、酢酸系、リン酸系、ＨＦ系又はこれらの混酸エッチャントによるウェットエッチング等が挙げられる。エッチャントは、エッチング対象である材料膜の種類によって市販されているもののいずれをも利用することができる。エッチャントとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）、ヒドラジン等又はこれらにイソプロパノール等を添加した混合液又はこれらの混合液が挙げられる。エッチャントの温度は、例えば、１０℃から１１０℃程度が挙げられ、数秒～数分程度行うことが挙げられる。必要に応じて、マスクの除去後に熱処理を行ってもよい。

上述したオーバーハング状の開口部１２ａを有するマスクを用いて導電材料１３ａをスパッタリング法により成膜する場合には、マスク１２のオーバーハング状の部分によって被覆された半導体構造１１の上面では、導電材料１３ａがスパッタリングによって斜め方向から積層されることとなる。このような成膜によっては、開口部１２ａの平面視の中央部分に積層される膜に対して、外縁部分の膜の膜質が劣化する傾向がある。そのため、上述したように、導電材料１３ａを成膜した後にエッチングを行うことにより、膜質が劣化した部位が他の部位に比較してエッチングによって除去され易い。従って、開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａの少なくとも一部を除去するとともに、導電材料１３ａからなる層の外縁部分に位置する裾部を除去することができる。これにより、半導体構造１１上に成膜された導電材料１３ａと、開口部１２ａの側面に成膜された導電材料１３ａまたは開口部１２ａの側面との間に隙間が確保される。その結果、電極１３の上面に、密着膜１４を形成させやすくすることができる。

（密着膜１４の形成）
導電材料１３ａをエッチングすることによって得られた電極１３の表面を含む半導体構造１１の上の略全面に、マスク１２を維持したまま、密着膜１４を構成する材料膜１４ａを成膜する。これによって、開口部１２ａ内の半導体構造１１の上面に形成された電極１３と、マスク１２上に積層された導電材料１３ａとの上に、密着膜１４の材料膜１４ａが形成される。
本願における密着膜１４は、後述する保護膜１５を、半導体構造１１の上、特に電極１３の上面全面及びその外周部分において確実に密着させるために機能する膜である。つまり、密着膜１４は、後述する保護膜１５の材料との組み合わせによって、保護膜１５に対して密着性の良好な材料による膜を指す。従って、密着膜１４の材料は、後述する保護膜１５、電極１３の材料、特に、電極１３の最上面の材料、半導体構造１１の種類等によって適宜設定することができる。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｒｕ等の金属又は合金の単層又は積層構造が挙げられる。密着膜の厚みは、例えば、１ｎｍ～３００ｎｍが挙げられ、３ｎｍ～１００ｎｍが好ましく、５ｎｍ～１０ｎｍがさらに好ましい。密着膜は、スパッタリング法、蒸着法等、当該分野で公知の方法で形成することができる。

密着膜１４を形成する際、上述した導電材料１３ａのエッチングにより開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａが除去されている。このため、半導体構造１１の上面に形成された電極１３の端部の一部が、マスク１２の開口部１２ａのオーバーハング部分に覆われている場合においても、密着膜１４の材料膜１４ａを、オーバーハング部分に回りこませることが可能となり、電極１３の全上面に密着膜１４を形成することができる。
このような密着膜１４を形成することにより、後工程において、密着膜１４上に保護膜１５を形成した場合に、密着膜１４と保護膜１５との密着力を、電極１３の表面と保護膜１５との密着力よりも増大させることができる。これによって、良質で信頼性の高い発光素子を製造することができる。

（マスク１２の除去）
マスク１２の除去は、公知の方法を利用することができる。例えば、マスク１２を、オゾン等のガスを導入したチャンバ内で紫外線等の光を照射してガスとの化学反応を使ってマスク１２を除去する光励起アッシング、ガスを高周波等でプラズマ化し、そのプラズマを利用してマスク１２を除去するプラズマアッシング、マスク１２を溶解させることができる現像液を利用したリフトオフ等、種々の方法を利用することができる。ただし、いずれの方法でも、電極１３及び密着膜１４をエッチングしないか、ほとんどエッチングしない方法を利用することが好ましい。なかでも、リフトオフ法が簡便であり、好ましい。これにより、上述したマスク１２上に形成された電極１３を構成する導電材料１３ａ及び密着膜１４を構成する材料膜１４ａを、マスク１２を溶解し得る現像液によって、マスク１２とともに除去し、同時に、マスク１２の開口部１２ａ内にのみにこれらの積層構造を残すことができる。つまり、マスク１２の開口部１２ａの平面形状に対応した形状にパターニングすることができる。このパターニングによって、所定形状の電極１３及び密着膜１４を形成することができる。ここで利用される現像液は、マスク１２を構成する材料によって適宜選択することができるが、通常、マスク１２はレジストによって形成されているため、有機溶剤又はアルカリ現像液等を用いることができる。

（保護膜１５の形成）
密着膜１４上に形成する保護膜１５の材料としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＭｇＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＨｆＯ₂、ＳｅＯ、Ｙ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等の酸化物、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＦ₂、ＳｒＦ₂等のフッ化物が挙げられる。保護膜１５は、単層でもよいし積層構造としてもよい。なかでも、保護膜１５をＳｉＯ₂（酸化ケイ素）又はＳｉＮ（窒化ケイ素）で形成することが好ましい。保護膜１５の厚みは、当該分野で公知の厚みとすることができる。
なお、保護膜１５は、密着膜１４の全表面に形成されていなくてもよいし、密着膜１４以外の上、例えば、半導体構造１１の表面に形成されていてもよい。電極１３の表面は、外部との接続のための外部端子等と接続され、保護膜１５で被覆されない領域を有する。例えば、保護膜１５を、密着膜１４の全面に形成した後、保護膜１５及び密着膜１４の一部を除去し、電極１３の表面を保護膜１５及び密着膜１４から露出させることで形成することができる。このとき、保護膜１５の一部のみを除去し、密着膜１４の表面を保護膜１５から露出させてもよい。
このような保護膜１５を、密着膜１４上に形成することにより、保護膜１５の密着膜１４への密着力を強固に確保することができる。そして、保護膜１５と密着膜１４との密着力は、電極１３の表面と保護膜１５との密着力よりも大きい。これによって、良質で信頼性の高い発光素子を製造することができる。また、導電材料１３ａにＡｇを含む場合には、導電材料１３ａの特に端部が保護膜１５により被覆されていることにより、Ａｇのマイグレーションを抑制することができる。

この実施形態の上述した一連の方法を、例えば、図２Ａ及び２Ｂに示すｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙの形成に利用して、発光素子１０を製造することができる。
ただし、上述した一連の工程は、通常、ウエハの状態（基板１及びｎ側半導体層２の一部の層が共通である複数の半導体構造１１が一体となっている状態）で行われるため、ウエハを必要に応じて個々の発光素子１０へ分割してもよい。

（発光素子１０）
上述した製造方法によって製造される発光素子１０は、例えば、図２Ａ及び２Ｂに示すように、基板１上に、例えば、基板１の上面側から、ｎ側半導体層２、発光層３、ｐ側半導体層４が、この順に積層された半導体構造１１が設けられている。半導体構造１１は、その平面視において一部が、ｎ側半導体層２が露出するまで除去されている。半導体構造１１の表面、例えば、ｐ側半導体層４の表面と、ｎ側半導体層２の表面とには、それぞれ電気的に接続されたｐ側電極１３Ｘ、ｎ側電極１３Ｙが設けられている。また、ｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙの表面の一部を除いて、その表面は保護膜１５に被覆されている。
発光素子１０の平面形状は、例えば、略矩形状、略六角形等の多角形、これらの角に丸みを帯びた形状、円形又は楕円形等が挙げられる。なかでも、略矩形が好ましい。

（半導体構造１１）
発光素子１０を構成する半導体構造１１は、ｎ側半導体層２、発光層３及びｐ側半導体層４がこの順に積層されて構成される。このような半導体構造１１は、通常、絶縁性を有する半導体層成長用の基板１上に形成されている。ただし、最終的に、発光素子１０においては、基板１が除去されたものでもよい。
半導体構造１１は、例えば、III-V 族化合物半導体、II-VI 族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。

（ｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙ）
ｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙは、半導体構造１１の上面側（つまり、基板１側とは反対側）に配置されている。
ｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙは、例えば、光反射性の高い材料、例えば、銀、アルミニウム又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金、銀のマイグレーションを防止するために、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属を含有する単層又は積層層をさらに有していてもよい。
これら電極１３の平面形状は、特に限定されず、円形、矩形、多角形、これらを組み合わせた形状、これらに、これらの最小幅よりもさらに幅狭の延伸部を有する形状等、種々の形状が挙げられる。

実施例１
この実施形態１の発光素子１０の製造方法は、図１Ａ～１Ｆに示すように、半導体構造１１と、ｐ側電極１３Ｘ及びｎ側電極１３Ｙと、保護膜１５とを備える発光素子１０を製造するために利用することができる。
（マスク１２の形成）
まず、図１Ａに示すように、半導体構造１１を準備した。
半導体構造１１は、サファイアからなる基板１上に、ｎ側半導体層２、発光層３及びｐ側半導体層４がこの順に積層して構成した。半導体構造１１の平面視形状は略正方形状であり、一辺の長さは１．０ｍｍである。平面視において、ｐ側半導体層４及び発光層３から、ｎ側半導体層２の表面の一部が露出している。
次いで、半導体構造１１の上面に、開口部１２ａを有するマスク１２を形成した。
マスク１２は、半導体構造１１の上面にレジスト層を形成した後、階調レチクルを用いて、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を行うことで、開口部１２ａを形成した。開口部１２ａは、その断面視において、下部分は上部分よりも側方に大きく、オーバーハングの形状を有する。ここで、開口部１２ａのマスク１２のオーバーハング量は、約７μｍである。
このような形状の開口部１２ａを形成するために、半導体構造１１の上面に、厚みが約３μｍのネガ型フォトレジストを形成した。その後、現像液（ＴＭＡＨ）を用いて電極１３を形成したい箇所にオーバーハングの形状を有する開口部１２ａが形成されるようにエッチングした。

（導電材料１３ａからなる層の形成）
図１Ｂに示すように、マスク１２の開口部１２ａにおいて露出した半導体構造１１の上面に、導電材料１３ａからなる層を形成した。
ここでの導電材料１３ａからなる層は、例えば、半導体構造１１側から、ＣｒＲｈ（膜厚：約３ｎｍ）、Ｐｔ（膜厚：約４０ｎｍ）、Ａｕ（膜厚：約１３００ｎｍ）、Ｒｈ（膜厚：約６０ｎｍ）を、スパッタリング法により、順次形成する。ここでの膜厚は、開口部１２ａの中央部付近における膜厚を指す。
ここで、スパッタリング法は異方性の成膜方法であるために、オーバーハングの形状を有する開口部１２ａによって、導電材料１３ａは、開口部１２ａの下部分の外縁付近では、開口部１２ａに対して斜め方向からの元素の堆積により成膜される。そのために、開口部１２ａにおける中央部分よりも、薄膜状に成膜されるとともに、その堆積方法に起因して、開口部１２ａにおける中央部分とは異なる膜質で成膜される。

（導電材料１３ａの除去による電極１３の形成）
図１Ｃに示すように、半導体構造１１の上面に導電材料１３ａからなる層を形成する際に開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａの少なくとも一部を除去した。導電材料１３ａの除去は、ウェットエッチングにより行った。具体的には、塩酸と硝酸の混合物である王水を含む溶液を用い、この溶液（２０℃）内に約９０秒間浸漬することによりエッチングを行った。従って、このエッチングの際に、同時に、半導体構造１１の上面に堆積した導電材料１３ａからなる層の一部も除去されることとなり、その厚みが、例えば、１５０ｎｍ程度薄くなるとともに、その外周の、中央部とは膜質の異なる薄膜状の裾部が略除去されることとなる。このエッチングによって一部除去された、導電材料１３ａからなる層が電極１３となる。

（密着膜１４の形成）
図１Ｄに示すように、導電材料１３ａをエッチングすることによって得られた電極１３の表面を含む半導体構造１１の上の略全面に、マスク１２を維持したまま、密着膜１４を構成する材料膜１４ａを成膜した。これによって、開口部１２ａ内の半導体構造１１の上面に形成された電極１３と、マスク１２上に積層された導電材料１３ａとの上に、密着膜１４の材料膜１４ａが形成される。また、先のエッチングによって、オーバーハングの形状を有する開口部１２ａの側面に付着した導電材料１３ａを除去することにより、開口部１２ａの側面と半導体構造１１の上面に形成された導電材料１３ａとの間に隙間が形成される。これによって、密着膜１４の材料膜１４ａが、オーバーハングの形状で覆われた部分に効果的に回りこみ、電極１３の外縁部分のみならず、その周辺（半導体構造１１上）にも形成することができる。
このような密着膜１４を形成することで、後工程において、密着膜１４上に保護膜１５を形成した場合に、密着膜１４と保護膜１５との密着力を、電極１３の表面と保護膜１５との密着力よりも増大することができる。これによって、良質で信頼性の高い発光素子を製造することができる。
密着膜１４は、後述する保護膜１５を、半導体構造１１の上、特に電極１３の上面全面及びその外周部分において確実に密着させるために機能する膜である。密着膜１４は、電極１３の上面にＮｉ（膜厚：約６ｎｍ）を、スパッタリング法で形成した。

（マスク１２の除去）
図１Ｅに示すように、マスク１２の除去を、マスク１２を構成するレジスト層の剥離液を利用したリフトオフ法により除去する。これにより、導電材料１３ａによる膜及び材料膜１４ａによる膜をマスク１２とともに除去し、同時に、マスク１２の開口部１２ａ内にのみ、電極１３及び密着膜１４をパターニングすることができる。このパターニングによって、所定形状の電極１３及び密着膜１４を形成することができる。

（保護膜１５の形成）
図１Ｆに示すように、密着膜１４上にＳｉＯ₂（膜厚：約３００ｎｍ）からなる保護膜１５を形成した。保護膜１５を、密着膜１４の全面に形成した後、保護膜１５及び密着膜１４の一部を除去し、電極１３の表面を保護膜１５及び密着膜１４から露出させた。
ここでの保護膜１５は、密着膜１４と保護膜１５との密着力が、電極１３の表面と保護膜１５との密着力よりも大きくなる材料を選択した。これにより、電極１３の表面に保護膜１５を直接形成する場合よりも、強固に保護膜１５と密着膜１４とを密着させ、保護膜１５が電極１３から剥離することを抑制できる。

このように、電極を形成する際に、電極形成用のマスクを維持したまま、開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部をエッチングによって除去し、さらにそのマスクを用いて密着膜を形成する。これにより、開口部の下部分及び／又は側方に、密着膜の材料膜を回り込ませることができる。これによって、開口部内において、密着膜が成膜されない部位が生じることなく、密着膜を、電極表面及びその外周部分にまで形成することが可能となる。
また、電極の外周における、スパッタリング法に起因する良好でない膜質の導電材料を、密着膜の形成前にエッチングによって除去することができる。これによって、電極の全表面に密着膜を成膜し、保護膜を密着膜上に強固かつ確実に密着させることができる。その結果、高品質かつ信頼性の高い発光素子を製造することが可能となる。
さらに、導電材料のリフトオフ法による、電極周囲のバリの発生を抑制することができる。

１基板
２ｎ側半導体層
３発光層
４ｐ側半導体層
１０発光素子
１１半導体構造
１２マスク
１２ａ開口部
１３電極
１３Ｘｐ側電極
１３Ｙｎ側電極
１３ａ導電材料
１４密着膜
１４ａ材料膜
１５保護膜

Claims

半導体構造の上面に、開口部を有するマスクを形成する工程と、
スパッタリング法により、前記マスクの開口部において露出した前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する工程と、
エッチングにより、前記半導体構造の上面に導電材料からなる層を形成する際に前記開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部を除去する工程と、
前記半導体構造の上面に形成された導電材料を電極として、前記電極の表面に密着膜を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記密着膜上に保護膜を形成する工程と、をこの順に備える発光素子の製造方法。
前記マスクの開口部の下部分は上部分よりも側方に大きく、
前記半導体構造の上面に形成された前記導電材料からなる層は、前記上部分よりも外側における前記下部分に入り込んで形成された裾部を有し、
前記開口部の側面に付着した導電材料を除去する工程において、前記開口部の側面に付着した導電材料の少なくとも一部を除去するとともに、前記半導体構造の上面に形成された前記導電材料からなる層の裾部を除去する請求項１に記載の発光素子の製造方法。
前記導電材料をエッチングする工程で除去する導電材料の厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
前記密着膜は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＲｕからなる群から選択される１以上の元素を含む請求項１から３の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。
前記保護膜は、酸化ケイ素又は窒化ケイ素からなる請求項１から４の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。
前記電極は、Ａｕを含む請求項１から５の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。
前記電極は、前記半導体構造の上面に接触するＡｇを含む請求項１から６の何れか一項に記載の発光素子の製造方法。