JPH11112104A - エッチング方法および半導体素子の製造方法 - Google Patents
エッチング方法および半導体素子の製造方法Info
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- JPH11112104A JPH11112104A JP26906697A JP26906697A JPH11112104A JP H11112104 A JPH11112104 A JP H11112104A JP 26906697 A JP26906697 A JP 26906697A JP 26906697 A JP26906697 A JP 26906697A JP H11112104 A JPH11112104 A JP H11112104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥の発生を抑制しつつ半導体を容易にエッ
チングすることができるエッチング方法およびそれを用
いた半導体素子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 サファイア基板５１上にＧａＮ層５２を
形成し、そのＧａＮ層５２の表面にＭｇ膜５３を蒸着す
る。Ｍｇ膜５３が蒸着されたＧａＮ層５２を窒素雰囲気
中で３００〜１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保
持する。これにより、Ｍｇ膜５３下のＧａＮ層５２がエ
ッチングされる。
チングすることができるエッチング方法およびそれを用
いた半導体素子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 サファイア基板５１上にＧａＮ層５２を
形成し、そのＧａＮ層５２の表面にＭｇ膜５３を蒸着す
る。Ｍｇ膜５３が蒸着されたＧａＮ層５２を窒素雰囲気
中で３００〜１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保
持する。これにより、Ｍｇ膜５３下のＧａＮ層５２がエ
ッチングされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング方法お
よびそれを用いた半導体素子の製造方法に関する。
よびそれを用いた半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色の発光が可能な発光ダイオー
ドおよび短波長のレーザ発振が可能な半導体レーザ素子
として、ＧａＮ系化合物半導体を用いた発光ダイオード
や半導体レーザ素子が実用化されつつある。このような
ＧａＮ系化合物半導体の構造を形成する基板としては、
サファイア基板が用いられている。
ドおよび短波長のレーザ発振が可能な半導体レーザ素子
として、ＧａＮ系化合物半導体を用いた発光ダイオード
や半導体レーザ素子が実用化されつつある。このような
ＧａＮ系化合物半導体の構造を形成する基板としては、
サファイア基板が用いられている。
【０００３】一般に、発光ダイオード、半導体レーザ素
子等の発光素子では、基板上に積層された複数の半導体
層のうち最下層に一方の電極が設けられ、最上層に他方
の電極が設けられる。基板が導電性を有する場合には、
基板の下面に一方の電極を設け、この一方の電極を導電
性の基板を介して基板上の最下層の半導体層に電気的に
接続することができる。
子等の発光素子では、基板上に積層された複数の半導体
層のうち最下層に一方の電極が設けられ、最上層に他方
の電極が設けられる。基板が導電性を有する場合には、
基板の下面に一方の電極を設け、この一方の電極を導電
性の基板を介して基板上の最下層の半導体層に電気的に
接続することができる。
【０００４】しかしながら、サファイア基板は電気的に
絶縁性であることから、サファイア基板の下面に電極を
設け、この電極をサファイア基板を介して半導体層と電
気的に接続することはできない。そこで、最下層の半導
体層に電極を設けるためには、上層の半導体層の一部を
エッチングすることが必要になる。
絶縁性であることから、サファイア基板の下面に電極を
設け、この電極をサファイア基板を介して半導体層と電
気的に接続することはできない。そこで、最下層の半導
体層に電極を設けるためには、上層の半導体層の一部を
エッチングすることが必要になる。
【０００５】図１０は従来のIII −Ｖ族窒化物系半導体
からなる発光ダイオードの構造の一例を示す模式的断面
図である。
からなる発光ダイオードの構造の一例を示す模式的断面
図である。
【０００６】図１０において、サファイヤ絶縁基板１０
１上に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ｘ＝０．５）バッファ層１０２、層厚０．２μｍのア
ンドープのＧａＮ下地層１０３、層厚４μｍのｎ型クラ
ッド層を兼用するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層
１０４、およびＺｎおよびＳｉがドープされた層厚０．
２μｍのＩｎq Ｇａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層１０
５が順に形成されている。ＩｎＧａＮ活性層１０５上に
は、Ｍｇがドープされた層厚０．１５μｍのｐ型Ａｌz
Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）クラッド層１０６、およびＭ
ｇがドープされた層厚０．３μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０７が順に形成されている。
１上に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ｘ＝０．５）バッファ層１０２、層厚０．２μｍのア
ンドープのＧａＮ下地層１０３、層厚４μｍのｎ型クラ
ッド層を兼用するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層
１０４、およびＺｎおよびＳｉがドープされた層厚０．
２μｍのＩｎq Ｇａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層１０
５が順に形成されている。ＩｎＧａＮ活性層１０５上に
は、Ｍｇがドープされた層厚０．１５μｍのｐ型Ａｌz
Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）クラッド層１０６、およびＭ
ｇがドープされた層厚０．３μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０７が順に形成されている。
【０００７】ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０４中の所定位置までの一部領域が
除去され、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４が露出してい
る。ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７の上面にＮｉからな
るｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層
１０４が露出したｎ側電極形成領域上にＡｌからなるｎ
側電極１０９が形成されている。
ａＮコンタクト層１０４中の所定位置までの一部領域が
除去され、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４が露出してい
る。ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７の上面にＮｉからな
るｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層
１０４が露出したｎ側電極形成領域上にＡｌからなるｎ
側電極１０９が形成されている。
【０００８】上記の発光ダイオードの製造方法を説明す
る。本例では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により各層が形成される。
る。本例では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により各層が形成される。
【０００９】まず、有機金属化学気相成長装置内に基板
１０１を設置した後、その基板１０１を例えば６００℃
の成長温度（基板温度）に保持した状態にして、キャリ
アガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１０１上に非単結
晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層１０２を成長さ
せる。
１０１を設置した後、その基板１０１を例えば６００℃
の成長温度（基板温度）に保持した状態にして、キャリ
アガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１０１上に非単結
晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層１０２を成長さ
せる。
【００１０】その後、基板１０１を例えば１１５０℃の
成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ
2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）を用いて、バッファ層１０２上
に単結晶のアンドープのＧａＮ下地層１０３を成長させ
る。
成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ
2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）を用いて、バッファ層１０２上
に単結晶のアンドープのＧａＮ下地層１０３を成長させ
る。
【００１１】続いて、基板１を例えば１１５０℃の成長
温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、下地層１０３上に単結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４を成長させる。
温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、下地層１０３上に単結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４を成長させる。
【００１２】次に、基板１０１を例えば８６０℃の成長
温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 お
よびＮ2 、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4およびジエチル亜鉛（ＤＥ
Ｚ）を用いて、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に単結
晶のＳｉおよびＺｎドープのＩｎＧａＮ活性層１０５を
成長させる。
温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 お
よびＮ2 、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4およびジエチル亜鉛（ＤＥ
Ｚ）を用いて、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に単結
晶のＳｉおよびＺｎドープのＩｎＧａＮ活性層１０５を
成長させる。
【００１３】その後、基板１０１を例えば１１５０℃の
成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ
2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層
１０５上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１０６を成長させる。
成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ
2 およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層
１０５上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１０６を成長させる。
【００１４】次に、基板１０１を例えば１１５０℃の成
長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2
およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ
型クラッド層１０６上に単結晶のＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０７を成長させる。
長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2
およびＮ2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ
型クラッド層１０６上に単結晶のＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０７を成長させる。
【００１５】上記結晶成長後、基板１を上記装置から取
り出し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４の層途中までを反応性のガスを用い
たドライエッチング法によりエッチング除去して、ｎ型
ＧａＮコンタクト層１０４が露出したｎ側電極形成領域
を形成する。
り出し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４の層途中までを反応性のガスを用い
たドライエッチング法によりエッチング除去して、ｎ型
ＧａＮコンタクト層１０４が露出したｎ側電極形成領域
を形成する。
【００１６】そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７お
よびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６のドーパントを活
性化して高キャリア濃度にするとともに、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１０４のエッチングによる結晶劣化を回復す
るために、窒素雰囲気中において７５０℃〜８００℃で
３０〜６０分熱処理を行う。
よびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６のドーパントを活
性化して高キャリア濃度にするとともに、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１０４のエッチングによる結晶劣化を回復す
るために、窒素雰囲気中において７５０℃〜８００℃で
３０〜６０分熱処理を行う。
【００１７】その後、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７上
にＮｉからなるｐ側電極１０８を蒸着法等により形成す
るとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上記ｎ側
電極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極１０９を蒸着法
等により形成した後、５００℃で熱処理してｐ側電極１
０８およびｎ側電極１０９をそれぞれｐ型ＧａＮコンタ
クト層１０７およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４にオ
ーミック接触させ、図１０に示す発光ダイオードを作製
する。
にＮｉからなるｐ側電極１０８を蒸着法等により形成す
るとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上記ｎ側
電極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極１０９を蒸着法
等により形成した後、５００℃で熱処理してｐ側電極１
０８およびｎ側電極１０９をそれぞれｐ型ＧａＮコンタ
クト層１０７およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４にオ
ーミック接触させ、図１０に示す発光ダイオードを作製
する。
【００１８】上記のように、従来の発光ダイオードの製
造方法においては、サファイア絶縁基板１０１上のｎ型
ＧａＮコンタクト層１０４にｎ側電極１０９を形成する
ために、反応性のガスを用いたドライエッチング法によ
りｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型ＧａＮコンタ
クト層１０４の途中までをエッチングする必要がある。
造方法においては、サファイア絶縁基板１０１上のｎ型
ＧａＮコンタクト層１０４にｎ側電極１０９を形成する
ために、反応性のガスを用いたドライエッチング法によ
りｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型ＧａＮコンタ
クト層１０４の途中までをエッチングする必要がある。
【００１９】反応性のガスを用いたドライエッチング法
については、従来より多くの方法が報告されている。
については、従来より多くの方法が報告されている。
【００２０】例えば、特開平１−２０４４２５号公報に
はＣＦ4 ガスを用いた方法が開示され、特開平３−１０
８７７９号公報にはＣＣｌ2 Ｆ2 ガス、ＣＣｌ4 ガスま
たはＣＦ4 ガスを用いた方法が開示され、特開平４−３
４９２９号公報にはＢＣｌ3ガスを用いた方法が開示さ
れている。
はＣＦ4 ガスを用いた方法が開示され、特開平３−１０
８７７９号公報にはＣＣｌ2 Ｆ2 ガス、ＣＣｌ4 ガスま
たはＣＦ4 ガスを用いた方法が開示され、特開平４−３
４９２９号公報にはＢＣｌ3ガスを用いた方法が開示さ
れている。
【００２１】また、Semiconductor Science and Techno
logy 8,(1993)310-312にはＣｌ2 とＨ2 の混合ガスを用
いた方法およびＢＣｌ3 とＡｒの混合ガスを用いた方法
が報告され、Applied Physics Letters, 64(7), 14 Feb
ruary 1994にはＢＣｌ3 とＳｉＣｌ4 の混合ガスを用い
た方法が報告され、Applied Physics Letters, 63(20),
15 November 1993 にはＳｉＣｌ4 ガスまたはＳｉＣｌ
4 とＳｉＦ4 の混合ガスを用いた方法が報告されてい
る。
logy 8,(1993)310-312にはＣｌ2 とＨ2 の混合ガスを用
いた方法およびＢＣｌ3 とＡｒの混合ガスを用いた方法
が報告され、Applied Physics Letters, 64(7), 14 Feb
ruary 1994にはＢＣｌ3 とＳｉＣｌ4 の混合ガスを用い
た方法が報告され、Applied Physics Letters, 63(20),
15 November 1993 にはＳｉＣｌ4 ガスまたはＳｉＣｌ
4 とＳｉＦ4 の混合ガスを用いた方法が報告されてい
る。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】上記のいずれのエッチ
ング方法も、エッチング室内の電極上に設置された化合
物半導体を高周波電源によりイオン化された反応性のガ
スを用いてドライエッチングするものである。
ング方法も、エッチング室内の電極上に設置された化合
物半導体を高周波電源によりイオン化された反応性のガ
スを用いてドライエッチングするものである。
【００２３】そのため、イオン化された反応性のガスが
化合物半導体に衝突することによりエッチング後の化合
物半導体の表面に欠陥が形成されやすくなる。この結
果、エッチング後の化合物半導体の表面のキャリア濃度
やキャリア移動度が低下することになる。
化合物半導体に衝突することによりエッチング後の化合
物半導体の表面に欠陥が形成されやすくなる。この結
果、エッチング後の化合物半導体の表面のキャリア濃度
やキャリア移動度が低下することになる。
【００２４】ドライエッチングにより化合物半導体の表
面に形成された欠陥を除去するためには、４００℃前後
の温度で化合物半導体をアニールする必要がある。しか
しながら、化合物半導体の表面に一旦発生した欠陥は完
全には除去されない。
面に形成された欠陥を除去するためには、４００℃前後
の温度で化合物半導体をアニールする必要がある。しか
しながら、化合物半導体の表面に一旦発生した欠陥は完
全には除去されない。
【００２５】本発明の目的は、欠陥の発生を抑制しつつ
半導体を容易にエッチングすることができるエッチング
方法およびそれを用いた半導体素子の製造方法を提供す
ることである。
半導体を容易にエッチングすることができるエッチング
方法およびそれを用いた半導体素子の製造方法を提供す
ることである。
【００２６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係るエッチング方法は、ガリウム（Ｇａ）および
窒素（Ｎ）を少なくとも含有する半導体上にマグネシウ
ム（Ｍｇ）または亜鉛（Ｚｎ）を少なくとも含有する金
属膜を形成し、金属膜が形成された半導体を所定温度に
加熱することにより金属膜下の半導体をエッチングする
ものである。
発明に係るエッチング方法は、ガリウム（Ｇａ）および
窒素（Ｎ）を少なくとも含有する半導体上にマグネシウ
ム（Ｍｇ）または亜鉛（Ｚｎ）を少なくとも含有する金
属膜を形成し、金属膜が形成された半導体を所定温度に
加熱することにより金属膜下の半導体をエッチングする
ものである。
【００２７】本発明に係るエッチング方法によれば、金
属膜が形成された半導体を所定温度に加熱することによ
り金属膜下の半導体をエッチングすることができる。こ
の場合、半導体の表面に欠陥が形成されることなく、半
導体が容易にエッチングされる。したがって、エッチン
グによる半導体表面でのキャリア濃度およびキャリア移
動度の低下を防止することができる。
属膜が形成された半導体を所定温度に加熱することによ
り金属膜下の半導体をエッチングすることができる。こ
の場合、半導体の表面に欠陥が形成されることなく、半
導体が容易にエッチングされる。したがって、エッチン
グによる半導体表面でのキャリア濃度およびキャリア移
動度の低下を防止することができる。
【００２８】特に、金属膜が形成された半導体を所定温
度に所定時間保持することが好ましい。これにより、半
導体を所定の深さまでエッチングすることができる。
度に所定時間保持することが好ましい。これにより、半
導体を所定の深さまでエッチングすることができる。
【００２９】上記所定温度は３００℃以上であることが
好ましい。これにより、半導体を十分にエッチングする
ことができる。特に、上記所定温度が４００℃以上であ
ることがより好ましい。これにより、エッチングの効率
が高くなる。
好ましい。これにより、半導体を十分にエッチングする
ことができる。特に、上記所定温度が４００℃以上であ
ることがより好ましい。これにより、エッチングの効率
が高くなる。
【００３０】上記所定温度は１０００℃以下であること
が好ましい。これにより、エッチング後の半導体表面の
荒れを防止することができる。
が好ましい。これにより、エッチング後の半導体表面の
荒れを防止することができる。
【００３１】金属膜がマグネシウムからなってもよい。
また、金属膜が亜鉛からなってもよい。さらに、金属膜
がマグネシウムと亜鉛との合金膜からなってもよい。あ
るいは、金属膜がマグネシウムと亜鉛との積層膜からな
ってもよい。
また、金属膜が亜鉛からなってもよい。さらに、金属膜
がマグネシウムと亜鉛との合金膜からなってもよい。あ
るいは、金属膜がマグネシウムと亜鉛との積層膜からな
ってもよい。
【００３２】金属膜上に金属膜中の元素の蒸発を抑制す
る蒸発抑制膜を形成した状態で金属膜が形成された半導
体を加熱してもよい。それにより、金属膜が形成された
半導体を所定温度に加熱する際に、金属膜中の元素が蒸
発することが防止される。
る蒸発抑制膜を形成した状態で金属膜が形成された半導
体を加熱してもよい。それにより、金属膜が形成された
半導体を所定温度に加熱する際に、金属膜中の元素が蒸
発することが防止される。
【００３３】金属膜の厚み、半導体の加熱温度および加
熱温度での保持時間のいずれかまたはすべてを調整する
ことにより半導体のエッチング量を制御してもよい。こ
れにより、半導体を所定の深さまで正確にエッチングす
ることが可能となる。
熱温度での保持時間のいずれかまたはすべてを調整する
ことにより半導体のエッチング量を制御してもよい。こ
れにより、半導体を所定の深さまで正確にエッチングす
ることが可能となる。
【００３４】第２の発明に係る半導体素子の製造方法
は、基板上にガリウムおよび窒素を少なくとも含有する
一または複数の半導体層を形成する工程と、複数の半導
体層のうち所定の層の所定の領域を第１の発明に係るエ
ッチング方法によりエッチングする工程とを含むもので
ある。
は、基板上にガリウムおよび窒素を少なくとも含有する
一または複数の半導体層を形成する工程と、複数の半導
体層のうち所定の層の所定の領域を第１の発明に係るエ
ッチング方法によりエッチングする工程とを含むもので
ある。
【００３５】本発明に係る半導体素子の製造方法によれ
ば、所定の半導体層の表面に欠陥が形成されることな
く、所定の層の所定の領域を容易にエッチングすること
ができる。したがって、所定の層の表面のキャリア濃度
およびキャリア移動度の低下が防止される。その結果、
良好な素子特性を有する半導体素子が得られる。
ば、所定の半導体層の表面に欠陥が形成されることな
く、所定の層の所定の領域を容易にエッチングすること
ができる。したがって、所定の層の表面のキャリア濃度
およびキャリア移動度の低下が防止される。その結果、
良好な素子特性を有する半導体素子が得られる。
【００３６】特に、基板上に発光層を含みかつガリウム
および窒素を少なくとも含有する複数の半導体層を形成
する工程と、複数の半導体層のうち所定の層の所定の領
域を第１の発明に係るエッチング方法によりエッチング
する工程とを含むものである。
および窒素を少なくとも含有する複数の半導体層を形成
する工程と、複数の半導体層のうち所定の層の所定の領
域を第１の発明に係るエッチング方法によりエッチング
する工程とを含むものである。
【００３７】本発明に係る半導体素子の製造方法によれ
ば、所定の層の表面に欠陥が形成されることなく、所定
の層の所定の領域を容易にエッチングすることができ
る。したがって、所定の層の表面のキャリア濃度および
キャリア移動度の低下が防止される。その結果、良好な
素子特性を有する発光素子が得られる。
ば、所定の層の表面に欠陥が形成されることなく、所定
の層の所定の領域を容易にエッチングすることができ
る。したがって、所定の層の表面のキャリア濃度および
キャリア移動度の低下が防止される。その結果、良好な
素子特性を有する発光素子が得られる。
【００３８】特に、上記の半導体素子の製造方法が、複
数の半導体層のうち最上層上に第１の電極を形成する工
程と、複数の半導体層のうちエッチングにより露出した
層上に第２の電極を形成する工程とをさらに含んでもよ
い。
数の半導体層のうち最上層上に第１の電極を形成する工
程と、複数の半導体層のうちエッチングにより露出した
層上に第２の電極を形成する工程とをさらに含んでもよ
い。
【００３９】この場合、半導体層の表面のキャリア濃度
およびキャリア移動度を低下させることなく、下層の半
導体層に電極を形成することが可能となる。
およびキャリア移動度を低下させることなく、下層の半
導体層に電極を形成することが可能となる。
【００４０】
（１）第１の実施例 まず、本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体の
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により
ＧａＮ層を形成し、そのＧａＮ層の表面に抵抗加熱法に
よりＭｇ膜を蒸着する。Ｍｇ膜が蒸着されたＧａＮ層を
窒素雰囲気中で３００〜１０００℃に加熱し、そのまま
所定時間保持する。これにより、Ｍｇ膜下のＧａＮ層が
エッチングされる。
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により
ＧａＮ層を形成し、そのＧａＮ層の表面に抵抗加熱法に
よりＭｇ膜を蒸着する。Ｍｇ膜が蒸着されたＧａＮ層を
窒素雰囲気中で３００〜１０００℃に加熱し、そのまま
所定時間保持する。これにより、Ｍｇ膜下のＧａＮ層が
エッチングされる。
【００４１】Ｍｇ膜の膜厚、加熱温度および保持時間の
いずれかまたはすべてを調整することによりＧａＮ層の
エッチング量を制御することができる。
いずれかまたはすべてを調整することによりＧａＮ層の
エッチング量を制御することができる。
【００４２】例えば、ＧａＮ層の膜厚を３μｍとし、Ｍ
ｇ膜の膜厚を０．１μｍとし、加熱温度を１０００℃と
し、保持時間を１０分とした場合、Ｍｇ膜下のＧａＮ層
が約０．５μｍエッチングされる。
ｇ膜の膜厚を０．１μｍとし、加熱温度を１０００℃と
し、保持時間を１０分とした場合、Ｍｇ膜下のＧａＮ層
が約０．５μｍエッチングされる。
【００４３】ここで、図１（ａ）に示すように、サファ
イア基板５１の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法により
膜厚３μｍのアンドープのＧａＮ層５２を形成し、その
ＧａＮ層５２の表面に抵抗加熱法により膜厚０．１μｍ
のＭｇ膜５３を蒸着した。このような試料を複数個作製
し、複数の試料を窒素雰囲気中でそれぞれ異なる温度に
加熱し、１時間放置した。これにより、図１（ｂ）に示
すように、ＧａＮ層５２がエッチングされた。
イア基板５１の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法により
膜厚３μｍのアンドープのＧａＮ層５２を形成し、その
ＧａＮ層５２の表面に抵抗加熱法により膜厚０．１μｍ
のＭｇ膜５３を蒸着した。このような試料を複数個作製
し、複数の試料を窒素雰囲気中でそれぞれ異なる温度に
加熱し、１時間放置した。これにより、図１（ｂ）に示
すように、ＧａＮ層５２がエッチングされた。
【００４４】これらの試料のうち１０００℃で加熱した
試料についてＧａＮ層５２のエッチング前後のフォトル
ミネッセンスを測定した。図２はＧａＮ層５２のエッチ
ング前のフォトルミネッセンススペクトルを示し、図３
はＧａＮ層５２のエッチング後のフォトルミネッセンス
スペクトルを示す。
試料についてＧａＮ層５２のエッチング前後のフォトル
ミネッセンスを測定した。図２はＧａＮ層５２のエッチ
ング前のフォトルミネッセンススペクトルを示し、図３
はＧａＮ層５２のエッチング後のフォトルミネッセンス
スペクトルを示す。
【００４５】図２および図３に示すように、ＧａＮ層５
２のエッチング前後でフォトルミネッセンススペクトル
に変化はなく、欠陥の発生による５００〜６００ｎｍ付
近の発光は観測されなかった。したがって、本実施例の
エッチング方法によれば、例えばｎ型ＧａＮ層における
キャリア濃度およびキャリア移動度がエッチング前後で
変化しない。
２のエッチング前後でフォトルミネッセンススペクトル
に変化はなく、欠陥の発生による５００〜６００ｎｍ付
近の発光は観測されなかった。したがって、本実施例の
エッチング方法によれば、例えばｎ型ＧａＮ層における
キャリア濃度およびキャリア移動度がエッチング前後で
変化しない。
【００４６】また、上記の複数の試料について加熱温度
とエッチング量との関係を測定した。その測定結果を表
１に示す。
とエッチング量との関係を測定した。その測定結果を表
１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】表１に示すように、加熱温度を４００℃か
ら１０００℃まで変化させることによりエッチング量を
制御できることがわかる。
ら１０００℃まで変化させることによりエッチング量を
制御できることがわかる。
【００４９】３００℃以上の温度でＧａＮ層をエッチン
グする作用が確認できた。しかし、加熱温度が１０００
℃を超えると（例えば１１００℃）、エッチング後のＧ
ａＮ層の表面が荒れるため、好ましくない。また、温度
４００℃未満では、エッチングの効率が低下する。した
がって、ＧａＮ層の加熱温度は、４００〜１０００℃と
することが好ましい。
グする作用が確認できた。しかし、加熱温度が１０００
℃を超えると（例えば１１００℃）、エッチング後のＧ
ａＮ層の表面が荒れるため、好ましくない。また、温度
４００℃未満では、エッチングの効率が低下する。した
がって、ＧａＮ層の加熱温度は、４００〜１０００℃と
することが好ましい。
【００５０】（２）第２の実施例 次に、本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体の
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成し、その
ＧａＮ層の表面に抵抗加熱法によりＺｎ膜を蒸着する。
このＺｎ膜が蒸着されたＧａＮ層を窒素雰囲気中で３０
０〜１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保持する。
これにより、Ｚｎ膜下のＧａＮ層がエッチングされる。
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成し、その
ＧａＮ層の表面に抵抗加熱法によりＺｎ膜を蒸着する。
このＺｎ膜が蒸着されたＧａＮ層を窒素雰囲気中で３０
０〜１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保持する。
これにより、Ｚｎ膜下のＧａＮ層がエッチングされる。
【００５１】この場合、Ｚｎ膜の膜厚、加熱温度および
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
【００５２】例えば、ＧａＮ層の膜厚を３μｍとし、Ｚ
ｎ膜の膜厚を０．１μｍとし、加熱温度を１０００℃と
し、保持時間を１０分とした場合、Ｚｎ膜下のＧａＮ層
が約０．０５μｍエッチングされる。
ｎ膜の膜厚を０．１μｍとし、加熱温度を１０００℃と
し、保持時間を１０分とした場合、Ｚｎ膜下のＧａＮ層
が約０．０５μｍエッチングされる。
【００５３】（３）第３の実施例 次に、本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系半導体の
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成する。そ
のＧａＮ層上に円形の開口部を有するメタルマスクを形
成した後、ＧａＮ層の表面に抵抗加熱法によりＭｇとＺ
ｎとの合金からなる合金膜を蒸着する。それにより、Ｇ
ａＮ層の表面に円形の合金膜が形成される。この円形の
合金膜が蒸着されたＧａＮ層を窒素雰囲気中で３００〜
１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保持する。それ
により、円形の合金膜下のＧａＮ層がエッチングされ
る。
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成する。そ
のＧａＮ層上に円形の開口部を有するメタルマスクを形
成した後、ＧａＮ層の表面に抵抗加熱法によりＭｇとＺ
ｎとの合金からなる合金膜を蒸着する。それにより、Ｇ
ａＮ層の表面に円形の合金膜が形成される。この円形の
合金膜が蒸着されたＧａＮ層を窒素雰囲気中で３００〜
１０００℃に加熱し、そのまま所定時間保持する。それ
により、円形の合金膜下のＧａＮ層がエッチングされ
る。
【００５４】この場合、合金膜の膜厚、加熱温度および
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
【００５５】例えば、ＧａＮ層の膜厚を３μｍとし、合
金膜の膜厚を０．１μｍとし、合金膜中のＭｇとＺｎと
の重量比を１：１とする。また、メタルマスクの円形の
開口部の直径を２００μｍとし、加熱温度を４００℃、
保持時間を２０分間とする。この場合、円形の合金膜下
のＧａＮ層の直径２００μｍの領域が深さ０．５μｍエ
ッチングされる。
金膜の膜厚を０．１μｍとし、合金膜中のＭｇとＺｎと
の重量比を１：１とする。また、メタルマスクの円形の
開口部の直径を２００μｍとし、加熱温度を４００℃、
保持時間を２０分間とする。この場合、円形の合金膜下
のＧａＮ層の直径２００μｍの領域が深さ０．５μｍエ
ッチングされる。
【００５６】（４）第４の実施例 次に、本発明の第４の実施例におけるＧａＮ系半導体の
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成する。そ
のＧａＮ層の表面にＭｇ膜とＺｎ膜の積層膜を形成す
る。さらに、積層膜中のＭｇおよびＺｎの蒸発を抑制す
るために、熱ＣＶＤ法により積層膜上にＳｉＯ2 膜を蒸
着する。積層膜およびＳｉＯ2 膜が形成されたＧａＮ層
を窒素雰囲気中で３００〜１０００℃に加熱し、そのま
ま所定時間保持する。それにより、積層膜下のＧａＮ層
がエッチングされる。
エッチング方法を説明する。サファイア基板の（０００
１）面上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層を形成する。そ
のＧａＮ層の表面にＭｇ膜とＺｎ膜の積層膜を形成す
る。さらに、積層膜中のＭｇおよびＺｎの蒸発を抑制す
るために、熱ＣＶＤ法により積層膜上にＳｉＯ2 膜を蒸
着する。積層膜およびＳｉＯ2 膜が形成されたＧａＮ層
を窒素雰囲気中で３００〜１０００℃に加熱し、そのま
ま所定時間保持する。それにより、積層膜下のＧａＮ層
がエッチングされる。
【００５７】この場合、積層膜の膜厚、加熱温度および
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
保持時間のいずれかまたはすべてを調整することによ
り、ＧａＮ層のエッチング量を制御することができる。
【００５８】例えば、ＧａＮ層の膜厚を３μｍとし、Ｍ
ｇ膜の膜厚を４０ｎｍとし、Ｚｎ膜の膜厚を１０ｎｍと
し、この積層膜を６組（合計の膜厚０．３μｍ）をＧａ
Ｎ層上に積層する。また、ＳｉＯ2 膜の膜厚を０．２μ
ｍとし、加熱温度を１０００℃とし、保持時間を２０分
とする。この場合、積層膜下のＧａＮ層が約１．５μｍ
エッチングされる。
ｇ膜の膜厚を４０ｎｍとし、Ｚｎ膜の膜厚を１０ｎｍと
し、この積層膜を６組（合計の膜厚０．３μｍ）をＧａ
Ｎ層上に積層する。また、ＳｉＯ2 膜の膜厚を０．２μ
ｍとし、加熱温度を１０００℃とし、保持時間を２０分
とする。この場合、積層膜下のＧａＮ層が約１．５μｍ
エッチングされる。
【００５９】（５）第５の実施例 図４は本発明の第５の実施例におけるIII −Ｖ族窒化物
系半導体からなる発光ダイオードの構造を示す模式的断
面図である。また、図５は図４の発光ダイオードの斜視
図である。
系半導体からなる発光ダイオードの構造を示す模式的断
面図である。また、図５は図４の発光ダイオードの斜視
図である。
【００６０】図４において、サファイヤ絶縁基板１上
に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌ x Ｇａ1-x Ｎ（ｘ
＝０．５）バッファ層２、層厚０．２μｍのアンドープ
のＧａＮ下地層３、層厚４μｍのｎ型クラッド層を兼用
するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４、およびＺ
ｎおよびＳｉがドープされた層厚０．２μｍのＩｎq Ｇ
ａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層５が順に形成されてい
る。ＩｎＧａＮ活性層５上には、Ｍｇがドープされた層
厚０．１５μｍのｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）
クラッド層６、およびＭｇがドープされた層厚０．３μ
ｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７が順に形成されている。
に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌ x Ｇａ1-x Ｎ（ｘ
＝０．５）バッファ層２、層厚０．２μｍのアンドープ
のＧａＮ下地層３、層厚４μｍのｎ型クラッド層を兼用
するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４、およびＺ
ｎおよびＳｉがドープされた層厚０．２μｍのＩｎq Ｇ
ａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層５が順に形成されてい
る。ＩｎＧａＮ活性層５上には、Ｍｇがドープされた層
厚０．１５μｍのｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）
クラッド層６、およびＭｇがドープされた層厚０．３μ
ｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７が順に形成されている。
【００６１】ｐ型ＧａＮコンタクト層７からｎ型ＧａＮ
コンタクト層４中の所定位置までの一部領域が除去さ
れ、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出している。ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層７の上面にＮｉからなるｐ側電極８が
形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出したｎ側電
極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極９が形成されてい
る。
コンタクト層４中の所定位置までの一部領域が除去さ
れ、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出している。ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層７の上面にＮｉからなるｐ側電極８が
形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出したｎ側電
極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極９が形成されてい
る。
【００６２】図４および図５の発光ダイオードの製造方
法を図６を参照しながら説明する。本実施例では、ＭＯ
ＣＶＤ法により各層が形成される。
法を図６を参照しながら説明する。本実施例では、ＭＯ
ＣＶＤ法により各層が形成される。
【００６３】まず、有機金属化学気相成長装置内に基板
１を設置した後、その基板１を非単結晶成長温度、例え
ば６００℃の成長温度（基板温度）に保持した状態にし
て、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとし
てアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１上に
非単結晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層２を成長
させる。
１を設置した後、その基板１を非単結晶成長温度、例え
ば６００℃の成長温度（基板温度）に保持した状態にし
て、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとし
てアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１上に
非単結晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層２を成長
させる。
【００６４】その後、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、ＡｌＧａＮバッファ層２上
に単結晶のアンドープのＧａＮ下地層３を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、ＡｌＧａＮバッファ層２上
に単結晶のアンドープのＧａＮ下地層３を成長させる。
【００６５】続いて、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ
2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、ＧａＮ下地層３上に単結晶のＳｉドープのｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ
2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、ＧａＮ下地層３上に単結晶のＳｉドープのｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４を成長させる。
【００６６】次に、基板１を単結晶成長温度、好ましく
は７００〜９５０℃、例えば８６０℃の成長温度に保持
した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、
原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 およびジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を用い
て、ｎ型ＧａＮコンタクト層４上に単結晶のＳｉおよび
ＺｎドープのＩｎＧａＮ活性層５を成長させる。
は７００〜９５０℃、例えば８６０℃の成長温度に保持
した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、
原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 およびジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を用い
て、ｎ型ＧａＮコンタクト層４上に単結晶のＳｉおよび
ＺｎドープのＩｎＧａＮ活性層５を成長させる。
【００６７】その後、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層５
上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６
を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層５
上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６
を成長させる。
【００６８】次に、基板１を単結晶成長温度、好ましく
は１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度
に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シ
クロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６上に単結晶のＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層７を成長させる。
は１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度
に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シ
クロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６上に単結晶のＭｇドープのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層７を成長させる。
【００６９】上記結晶成長後、基板１を上記装置から取
り出し、ｐ型ＧａＮコンタクト層７上に抵抗加熱法によ
り０．２μｍのＭｇ膜１０を蒸着した後、フォトリソグ
ラフィおよびウエットエッチングによりＭｇ膜１０の所
定部分を除去し、略Ｌ字形の複数の開口部１１を形成す
る。
り出し、ｐ型ＧａＮコンタクト層７上に抵抗加熱法によ
り０．２μｍのＭｇ膜１０を蒸着した後、フォトリソグ
ラフィおよびウエットエッチングによりＭｇ膜１０の所
定部分を除去し、略Ｌ字形の複数の開口部１１を形成す
る。
【００７０】このようにして作製された試料を窒素雰囲
気中で１０００℃に加熱し、そのまま３０分間保持す
る。その結果、ｐ型ＧａＮコンタクト層７およびｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６のドーパントが活性化されて高キ
ャリア濃度になると同時に、開口部１１を除くＭｇ膜１
０の下部のｐ型ＧａＮコンタクト層７、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６、ＩｎＧａＮ活性層５およびｎ型ＧａＮコ
ンタクト層４が深さ約１μｍまでエッチングされる。そ
れにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出し、ｎ側電
極形成領域が形成される。
気中で１０００℃に加熱し、そのまま３０分間保持す
る。その結果、ｐ型ＧａＮコンタクト層７およびｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６のドーパントが活性化されて高キ
ャリア濃度になると同時に、開口部１１を除くＭｇ膜１
０の下部のｐ型ＧａＮコンタクト層７、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６、ＩｎＧａＮ活性層５およびｎ型ＧａＮコ
ンタクト層４が深さ約１μｍまでエッチングされる。そ
れにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出し、ｎ側電
極形成領域が形成される。
【００７１】以上の工程により１つの基板１上に図４お
よび図５の構成を有する複数個の素子が作製される。
よび図５の構成を有する複数個の素子が作製される。
【００７２】その後、ｐ型ＧａＮコンタクト層７上にＮ
ｉからなるｐ側電極８を蒸着法等により形成するととも
に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域
上にＡｌからなるｎ側電極９を蒸着法等により形成した
後、５００℃で熱処理してｐ側電極８およびｎ側電極９
をそれぞれｐ型ＧａＮコンタクト層７およびｎ型ＧａＮ
コンタクト層４にオーミック接触させ、図１に示す発光
ダイオードを作製する。
ｉからなるｐ側電極８を蒸着法等により形成するととも
に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域
上にＡｌからなるｎ側電極９を蒸着法等により形成した
後、５００℃で熱処理してｐ側電極８およびｎ側電極９
をそれぞれｐ型ＧａＮコンタクト層７およびｎ型ＧａＮ
コンタクト層４にオーミック接触させ、図１に示す発光
ダイオードを作製する。
【００７３】本実施例の発光ダイオードにおいては、ｐ
型ＧａＮコンタクト層７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
６、ＩｎＧａＮ活性層５およびｎ型ＧａＮコンタクト層
４のエッチングの際の表面に欠陥が形成されないので、
エッチング後のｎ型ＧａＮコンタクト層４の表面のキャ
リア濃度およびキャリア移動度の低下が生じない。した
がって、良好な素子特性を有する発光ダイオードが得ら
れる。
型ＧａＮコンタクト層７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
６、ＩｎＧａＮ活性層５およびｎ型ＧａＮコンタクト層
４のエッチングの際の表面に欠陥が形成されないので、
エッチング後のｎ型ＧａＮコンタクト層４の表面のキャ
リア濃度およびキャリア移動度の低下が生じない。した
がって、良好な素子特性を有する発光ダイオードが得ら
れる。
【００７４】（６）第６の実施例 図７は本発明の第６の実施例における屈折率導波型半導
体レーザ素子の構造を示す模式的断面図である。この半
導体レーザ素子はリッジ埋め込み型導体レーザ素子であ
る。
体レーザ素子の構造を示す模式的断面図である。この半
導体レーザ素子はリッジ埋め込み型導体レーザ素子であ
る。
【００７５】図７において、サファイア絶縁基板３１上
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層３２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層３３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３５上には、ＩｎＧａＮ活性層３６、および層厚
０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７が
順に形成されている。
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層３２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層３３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３５上には、ＩｎＧａＮ活性層３６、および層厚
０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７が
順に形成されている。
【００７６】活性層３６としては、非量子井戸構造層を
用いてもよく、あるいは単一量子井戸構造層または多重
量子井戸構造層を用いてもよい。非量子井戸構造層の場
合には、層厚を０．１〜０．３μｍ程度とする。単一量
子井戸構造層の場合には、量子井戸層の層厚を１０〜５
０Åとし、多重量子井戸構造層の場合には、量子井戸層
の層厚を１０〜５０Åとし、量子障壁層の層厚を１０〜
１００Å程度とする。
用いてもよく、あるいは単一量子井戸構造層または多重
量子井戸構造層を用いてもよい。非量子井戸構造層の場
合には、層厚を０．１〜０．３μｍ程度とする。単一量
子井戸構造層の場合には、量子井戸層の層厚を１０〜５
０Åとし、多重量子井戸構造層の場合には、量子井戸層
の層厚を１０〜５０Åとし、量子障壁層の層厚を１０〜
１００Å程度とする。
【００７７】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７は、平坦部
とその平坦部の中央部上に形成されたリッジ部とを有す
る。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７のリッジ部上には、
層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮキャップ層３８が形成され
ている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７の平坦部上面お
よびリッジ部側面ならびにｐ型ＧａＮキャップ層３８の
側面には、層厚０．２〜０．３μｍのｎ型ＧａＮまたは
ｎ型ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９が形成され
ている。
とその平坦部の中央部上に形成されたリッジ部とを有す
る。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７のリッジ部上には、
層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮキャップ層３８が形成され
ている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７の平坦部上面お
よびリッジ部側面ならびにｐ型ＧａＮキャップ層３８の
側面には、層厚０．２〜０．３μｍのｎ型ＧａＮまたは
ｎ型ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９が形成され
ている。
【００７８】ｐ型ＧａＮキャップ層３８上にはｐ側電極
４０が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４上にはｎ
側電極４１が形成されている。
４０が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４上にはｎ
側電極４１が形成されている。
【００７９】図７の半導体レーザ素子の製造方法を図８
および図９を参照しながら説明する。本実施例では、Ｍ
ＯＣＶＤ法により各層が形成される。
および図９を参照しながら説明する。本実施例では、Ｍ
ＯＣＶＤ法により各層が形成される。
【００８０】有機金属化学気相成長装置内にサファイア
絶縁基板３１を設置する。１回目の成長では、サファイ
ア絶縁性基板３１上に成長温度６００℃でアンドープの
ＡｌＧａＮバッファ層３２を形成し、成長温度１１５０
℃でアンドープのＧａＮ下地層３３、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層３４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３５を形成
し、成長温度７００〜９５０℃でＩｎＧａＮ活性層３６
を形成し、成長温度１１５０℃でｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７およびｐ型ＧａＮキャップ層３８を形成する。
絶縁基板３１を設置する。１回目の成長では、サファイ
ア絶縁性基板３１上に成長温度６００℃でアンドープの
ＡｌＧａＮバッファ層３２を形成し、成長温度１１５０
℃でアンドープのＧａＮ下地層３３、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層３４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３５を形成
し、成長温度７００〜９５０℃でＩｎＧａＮ活性層３６
を形成し、成長温度１１５０℃でｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７およびｐ型ＧａＮキャップ層３８を形成する。
【００８１】上記結晶成長後、基板３１を上記装置から
取り出し、ｐ型ＧａＮキャップ層３８上に、抵抗加熱法
により膜厚０．１μｍのＭｇ膜４２を蒸着した後、フォ
トリソグラフィおよびウエットエッチングにより所定部
分のＭｇを除去し、図８に示すように、ストライプ状開
口部４３を形成する。
取り出し、ｐ型ＧａＮキャップ層３８上に、抵抗加熱法
により膜厚０．１μｍのＭｇ膜４２を蒸着した後、フォ
トリソグラフィおよびウエットエッチングにより所定部
分のＭｇを除去し、図８に示すように、ストライプ状開
口部４３を形成する。
【００８２】このようにして作製された試料を窒素雰囲
気中で１０００℃に加熱し、そのまま３０分間保持す
る。その結果、ｐ型ＧａＮキャップ層３８およびｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７のドーパントが活性されて高キ
ャリア濃度になると同時に、ストライプ状開口部４３を
除くＭｇ膜４２の下部のｐ型ＧａＮキャップ層３８およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７が深さ０．５μｍまで
エッチングされる。それにより、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７の膜厚が０．１μｍとなり、メサ構造が形成さ
れる。
気中で１０００℃に加熱し、そのまま３０分間保持す
る。その結果、ｐ型ＧａＮキャップ層３８およびｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７のドーパントが活性されて高キ
ャリア濃度になると同時に、ストライプ状開口部４３を
除くＭｇ膜４２の下部のｐ型ＧａＮキャップ層３８およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７が深さ０．５μｍまで
エッチングされる。それにより、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７の膜厚が０．１μｍとなり、メサ構造が形成さ
れる。
【００８３】このようにして作製された試料を洗浄した
後、ｐ型ＧａＮキャップ層３８上に熱ＣＶＤ法により膜
厚０．２μｍのＳｉＯ2 膜を蒸着する。その後、ＳｉＯ
2 膜上に結晶成長しない条件でｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層３８の上面および側面ならびにｐ型ＧａＮキャップ層
３８の側面にｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮからなる
電流ブロック層３９を選択成長させる。
後、ｐ型ＧａＮキャップ層３８上に熱ＣＶＤ法により膜
厚０．２μｍのＳｉＯ2 膜を蒸着する。その後、ＳｉＯ
2 膜上に結晶成長しない条件でｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層３８の上面および側面ならびにｐ型ＧａＮキャップ層
３８の側面にｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮからなる
電流ブロック層３９を選択成長させる。
【００８４】次に、図９に示すように、ｎ側電極形成領
域に相当する電流ブロック層３９上の領域に、抵抗加熱
法により膜厚０．２μｍのＭｇ膜４５を形成する。
域に相当する電流ブロック層３９上の領域に、抵抗加熱
法により膜厚０．２μｍのＭｇ膜４５を形成する。
【００８５】このようにして作製された試料を窒素雰囲
気中で１０００℃に加熱し、そのまま１時間保持する。
この結果、Ｍｇ膜４５下のｎ型電流ブロック層３９、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層３７、ＩｎＧａＮ活性層３６、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３５およびｎ型ＧａＮコンタ
クト層３４が深さ約１．５μｍまでエッチングされる。
それにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４が露出し、ｎ
側電極形成領域が形成される。以上の工程で、１つの基
板３１上に図７の構成を有する複数個の素子が作製され
る。
気中で１０００℃に加熱し、そのまま１時間保持する。
この結果、Ｍｇ膜４５下のｎ型電流ブロック層３９、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層３７、ＩｎＧａＮ活性層３６、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３５およびｎ型ＧａＮコンタ
クト層３４が深さ約１．５μｍまでエッチングされる。
それにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４が露出し、ｎ
側電極形成領域が形成される。以上の工程で、１つの基
板３１上に図７の構成を有する複数個の素子が作製され
る。
【００８６】その後、ｐ型ＧａＮキャップ層３８上にＮ
ｉからなるｐ側電極４０を蒸着法等により形成するとと
もに、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４の上記ｎ側電極形成
領域上にＡｌからなるｎ側電極４１を蒸着法等により形
成した後、５００℃で熱処理してｐ側電極４０およびｎ
側電極４１をそれぞれｐ型ＧａＮキャップ層３８および
ｎ型ＧａＮコンタクト層３４にオーミック接触させ、図
７に示す半導体レーザ素子を作製する。
ｉからなるｐ側電極４０を蒸着法等により形成するとと
もに、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４の上記ｎ側電極形成
領域上にＡｌからなるｎ側電極４１を蒸着法等により形
成した後、５００℃で熱処理してｐ側電極４０およびｎ
側電極４１をそれぞれｐ型ＧａＮキャップ層３８および
ｎ型ＧａＮコンタクト層３４にオーミック接触させ、図
７に示す半導体レーザ素子を作製する。
【００８７】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
よれば、ｎ型電流ブロック層３９、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３７、ＩｎＧａＮ活性層３６、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層３５およびｎ型ＧａＮコンタクト層３４のエッ
チングの際に表面に欠陥が形成されないので、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３４の表面のキャリア濃度およびキャリ
ア移動度の低下が生じない。したがって、良好な素子特
性を有する半導体レーザ素子が得られる。
よれば、ｎ型電流ブロック層３９、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３７、ＩｎＧａＮ活性層３６、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層３５およびｎ型ＧａＮコンタクト層３４のエッ
チングの際に表面に欠陥が形成されないので、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３４の表面のキャリア濃度およびキャリ
ア移動度の低下が生じない。したがって、良好な素子特
性を有する半導体レーザ素子が得られる。
【００８８】（７）他の変形例 本発明のエッチング方法は、ＧａＮに限らず、ＡｌＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、（Ａｌ，Ｉｎ）Ｇａ
ＮＰ、（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮＡｓ等のIII −Ｖ族窒化物
系半導体をエッチングする際に適用することができる。
Ｎ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、（Ａｌ，Ｉｎ）Ｇａ
ＮＰ、（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮＡｓ等のIII −Ｖ族窒化物
系半導体をエッチングする際に適用することができる。
【００８９】また、本発明のエッチング方法は、発光ダ
イオード、半導体レーザ素子等の発光素子の製造に限ら
ず、フォトダイオード、ＦＥＴ等の種々の半導体素子の
製造に適用することができる。
イオード、半導体レーザ素子等の発光素子の製造に限ら
ず、フォトダイオード、ＦＥＴ等の種々の半導体素子の
製造に適用することができる。
【図１】本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体
のエッチング方法を示す模式的断面図である。
のエッチング方法を示す模式的断面図である。
【図２】図１のＧａＮ層のエッチング前のフォトルミネ
ッセンススペクトルの測定結果を示す図である。
ッセンススペクトルの測定結果を示す図である。
【図３】図１のＧａＮ層のエッチング後のフォトルミネ
ッセンススペクトルの測定結果を示す図である。
ッセンススペクトルの測定結果を示す図である。
【図４】本発明の第５の実施例における発光ダイオード
の構造を示す模式的断面図である。
の構造を示す模式的断面図である。
【図５】図４の発光ダイオードの斜視図である。
【図６】図４および図５の発光ダイオードの製造方法を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施例における半導体レーザ素
子の構造を示す模式的断面図である。
子の構造を示す模式的断面図である。
【図８】図７の半導体レーザ素子の製造方法を示す斜視
図である。
図である。
【図９】図７の半導体レーザ素子の製造方法を示す模式
的断面図である。
的断面図である。
【図１０】従来の発光ダイオードの構造の一例を示す模
式的断面図である。
式的断面図である。
１，３１ サファイヤ絶縁基板 ４，３４ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３５ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ５，３６ ＩｎＧａＮ活性層 ６，３７ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ３８ ｐ型ＧａＮキャップ層 ３９ ｎ型電流ブロック層 ５１ サファイア基板 ５２ ＧａＮ層 １０，４２，４５，５３ Ｍｇ膜
Claims (14)
- 【請求項１】 ガリウムおよび窒素を少なくとも含有す
る半導体上にマグネシウムまたは亜鉛を少なくとも含有
する金属膜を形成し、前記金属膜が形成された前記半導
体を所定温度に加熱することにより前記金属膜下の半導
体をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記金属膜が形成された前記半導体を前
記所定温度に所定時間保持することを特徴とする請求項
１記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記所定温度は３００℃以上であること
を特徴とする請求項１または２記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 前記所定温度は４００℃以上であること
を特徴とする請求項３記載のエッチング方法。 - 【請求項５】 前記所定温度は１０００℃以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエッチ
ング方法。 - 【請求項６】 前記金属膜はマグネシウムからなること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエッチン
グ方法。 - 【請求項７】 前記金属膜は亜鉛からなることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記金属膜はマグネシウムと亜鉛との合
金膜からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載のエッチング方法。 - 【請求項９】 前記金属膜はマグネシウムと亜鉛との積
層膜からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載のエッチング方法。 - 【請求項１０】 前記金属膜上に前記金属膜中の元素の
蒸発を抑制する蒸発抑制膜を形成した状態で前記金属膜
が形成された前記半導体を加熱することを特徴とする請
求項１〜９のいずれかに記載のエッチング方法。 - 【請求項１１】 前記金属膜の厚み、前記半導体の加熱
温度および前記加熱温度での保持時間のいずれかまたは
すべてを調整することにより前記半導体のエッチング量
を制御することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか
に記載のエッチング方法。 - 【請求項１２】 基板上にガリウムおよび窒素を少なく
とも含有する一または複数の半導体層を形成する工程
と、 前記複数の半導体層のうち所定の層の所定の領域を請求
項１〜１１のいずれかに記載のエッチング方法によりエ
ッチングする工程とを含む半導体素子の製造方法。 - 【請求項１３】 基板上に発光層を含みかつガリウムお
よび窒素を少なくとも含有する複数の半導体層を形成す
る工程と、 前記複数の半導体層のうち所定の層の所定の領域を請求
項１〜１１のいずれかに記載のエッチング方法によりエ
ッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体素子
の製造方法。 - 【請求項１４】 前記複数の半導体層のうち最上層上に
第１の電極を形成する工程と、 前記複数の半導体層のうち前記エッチングにより露出し
た層上に第２の電極を形成する工程とをさらに含むこと
を特徴とする請求項１３記載の半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906697A JP3748998B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | エッチング方法および半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906697A JP3748998B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | エッチング方法および半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112104A true JPH11112104A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3748998B2 JP3748998B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=17467191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26906697A Expired - Fee Related JP3748998B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | エッチング方法および半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3748998B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10854773B2 (en) | 2016-11-24 | 2020-12-01 | Nikkiso Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor light emitting device |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP26906697A patent/JP3748998B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10854773B2 (en) | 2016-11-24 | 2020-12-01 | Nikkiso Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor light emitting device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3748998B2 (ja) | 2006-02-22 |
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