JPH11214750A

JPH11214750A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法

Info

Publication number: JPH11214750A
Application number: JP3052998A
Authority: JP
Inventors: Mutsuyuki Yoshie; 睦之吉江
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発光強度および信頼性が高い窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子を製造することができる、窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板１１上に、ＧａＮバッファ層１２お
よび基板側コンタクト層１４を形成した後、基板側コン
タクト層１４上に開口部１５を有する成長防止層１６を
形成する。その後、開口部１５によって露出した基板側
コンタクト層１４上に、活性層２４を含む半導体層１８
〜３０を積層する。続いて、成長防止層１６を除去する
ことによって基板側電極形成領域３２ａおよび３２ｂを
形成し、表面側コンタクト層３０上にｐ側電極３４、基
板側コンタクト層１４上にｎ側電極３６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法に関し、特にたとえば窒
化ガリウム系発光ダイオードや窒化ガリウム系レーザダ
イオードなどの窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
（Ｇａ_XＩｎ_YＡｌ_1-X-YＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１で
表される半導体層を活性層とする半導体発光素子。）に
は、窒化ガリウム系発光ダイオードや窒化ガリウム系レ
ーザダイオードがあり、これらは青色発光素子として機
能する。従って、これらの窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子を他の赤色、緑色の発光素子と組み合わせるこ
とによって、フルカラーディスプレーを作製することが
できる。このため、窒化ガリウム系発光ダイオードおよ
び窒化ガリウム系レーザダイオードの発光強度および信
頼性の向上は、重要な研究課題となっている。

【０００３】図７を参照して、従来の窒化ガリウム系発
光ダイオード１００の製造方法の一例について説明す
る。

【０００４】図７の製造方法においては、まず、図７
（ａ）に示すように、サファイアからなる基板１０１
に、アンドープＧａＮバッファ層１０２、ｎ型ＧａＮか
らなる基板側コンタクト層１０３、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１０４、ＩｎＧａＮ活性層１０５、ＧａＮキャッ
プ層１０６、ｐ型ＧａＮクラッド層１０７、およびｐ型
ＧａＮからなる表面側コンタクト層１０８を、この順序
で積層する。

【０００５】次に、ニッケル薄膜等をマスクとし、反応
性イオンエッチング法（以下、ＲＩＥ法という。）を用
いて、図７（ｂ）に示すように、表面側コンタクト層１
０８から基板側コンタクト層１０３の途中までを選択的
に除去し、基板側電極形成領域（この従来例では、ｎ側
電極を形成するための領域である。）１０９ａおよび１
０９ｂを形成する。

【０００６】続いて、図７（ｃ）に示すように、表面側
コンタクト層１０８上にＮｉからなるｐ側電極１１０を
形成し、基板側電極形成領域１０９ａの基板側コンタク
ト層１０３上にＡｌからなるｎ側電極１１１を形成す
る。

【０００７】このようにして、窒化ガリウム系発光ダイ
オード１００が製造されるが、窒化ガリウム系発光ダイ
オード１００に用いられる基板１０１は、結晶性良く半
導体層を結晶成長させる必要から、絶縁物であるサファ
イアが通常用いられる。従って、ｎ側電極１１１を基板
１０１の裏面側から取り出すことができず、ｐ側電極１
１０およびｎ側電極１１１をともに発光ダイオードの表
面側から取り出す必要がある。このため、図７（ｂ）に
示すように、半導体層をエッチングして基板側電極形成
領域１０９ａおよび１０９ｂを形成することが不可欠で
ある。

【０００８】エッチングの方法には、一般にウエットエ
ッチングとドライエッチングがあるが、ＧａＮ系半導体
は化学的に安定であるためウエットエッチングは困難で
あり、ＲＩＥ法によるドライエッチングが一般的であ
る。

【０００９】なお、窒化ガリウム系レーザダイオードに
おいても、同様の理由でサファイアからなる絶縁性基板
が用いられており、半導体層を積層した後に、基板側電
極形成領域をドライエッチングで形成することによって
ｐ側電極およびｎ側電極を素子の表面側に形成する点に
おいて、窒化ガリウム系発光ダイオード１００と同様で
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
は、エッチングによって基板側電極形成領域１０９ａお
よび１０９ｂを形成していたため、半導体層１０３〜１
０８の接合端面がエッチングによるダメージを受けると
いう問題があった。

【００１１】たとえば、窒化ガリウム系発光ダイオード
１００では、接合端面のダメージがリーク電流等の原因
となり、発光強度および信頼性を低下させる原因とな
る。また、窒化ガリウム系レーザダイオードでは、接合
端面のダメージによってレーザ共振面が劣化するため、
発光強度および信頼性の低下の原因となる。

【００１２】さらに、半導体層のエッチングは、基板側
コンタクト層１０３の途中の部分で停止させることが必
要であるが、ドライエッチングを制御性良く正確な深さ
で止めることは困難である。このため、高不純物濃度の
基板側コンタクト層１０３を、発光素子として動作する
ために必要な膜厚以上の膜厚（３μｍ〜５μｍ）で形成
しなければならない。しかし、高不純物濃度である基板
側コンタクト層の膜厚を厚く形成すると、結晶性が悪く
なり、基板側コンタクト層１０３上に形成される半導体
層の結晶性が低下してしまい、発光素子の発光強度およ
び信頼性の低下をもたらすという問題がある。

【００１３】それゆえに、この発明の主たる目的は、半
導体層をエッチングすることなく基板側電極形成領域を
形成することによって発光強度および信頼性が高い窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子を製造することができ
る、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を
提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の半導体受光素子は、基板上または
基板上に形成された半導体層上に基板側コンタクト層を
形成する第１の工程と、基板側コンタクト層上の一部に
活性層を含む複数の半導体層を形成する第２の工程とを
含む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法で
あって、第２の工程は、基板側コンタクト層上の一部に
成長防止層を形成する工程と、成長防止層が形成されて
いない基板側コンタクト層上に活性層を含む複数の半導
体層を積層する工程と、成長防止層を除去する工程と
を、含むことを特徴とするものである。

【００１５】請求項２に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法において、窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子は発光ダイオードを含
むものである。

【００１６】請求項３に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法において、窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子はレーザダイオードを
含むものである。

【００１７】請求項４に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、請求項１ないし３のいずれ
かに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造
方法において、成長防止層はＳｉＯ₂であるものであ
る。

【００１８】請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、特定の物質上には窒化ガリ
ウム系半導体が成長しないこと（応用物理学会９３年秋
季講演予稿集ｐ３２２、３０ａ−ＺＳ−１１等）に着目
したものである。すなわち、請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法によれば、基板
側コンタクト層上の一部に成長防止層を形成することに
よって、成長防止層が形成されていない基板側コンタク
ト層上にのみ、活性層を含む複数の半導体層を形成する
ことが可能となる。

【００１９】さらに、活性層を含む複数の半導体層を形
成したのち成長防止層を除去することによって、基板側
コンタクト層を露出させることができるため、従来の方
法とは異なり、半導体層をエッチングすることなく基板
側コンタクト層に基板側電極を形成することが可能とな
る。

【００２０】請求項２または３に記載の記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法は、請求項１に
記載の製造方法を用いて発光ダイオードまたはレーザダ
イオードを製造するものである。

【００２１】また、請求項４に記載の窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法は、成長防止層としてＳ
ｉＯ₂を用いたものであるが、これは、ＳｉＯ₂が窒化ガ
リウム系半導体の成長を防止する効果が高いという知見
に基づいたものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００２３】図１を参照して、この発明の一実施形態に
ついて説明する。この実施形態は、窒化ガリウム系発光
ダイオード１０の製造方法に、この発明を用いたもので
ある。

【００２４】まず、図１（ａ）に示すように、基板１１
上に、ＧａＮバッファ層１２および基板側コンタクト層
１４を順次形成する。

【００２５】すなわち、まず、サファイア（０００１）
からなる基板１１をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装
置（図示せず）に設置した後、基板１１を非単結晶成長
温度、例えば６００℃の成長温度に保持し、キャリアガ
スとして水素ガス（Ｈ₂）および窒素ガス（Ｎ₂）、原料
ガスとしてアンモニア（ＮＨ₃）およびトリメチルガリ
ウム（Ｇａ（ＣＨ₃）₃）を用いて、基板１１上に、膜厚
１００オングストローム〜５００オングストローム（た
とえば３００オングストローム）で非単結晶のアンドー
プＧａＮバッファ層１２を成長させる。

【００２６】次に、基板１１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素
ガス、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム、ドーパントガスとしてシランガスを用いて、基板
１１上に、膜厚２μｍ〜４μｍ（たとえば２μｍ）でＳ
ｉドープのｎ型ＧａＮからなる基板側コンタクト層１４
を結晶成長させる。なお、基板側コンタクト層１４は、
基板１１に直接形成してもよいが、ＧａＮバッファ層１
２を挿入することによって、基板側コンタクト層１４の
結晶性が向上する。

【００２７】その後、図１（ｂ）に示すように、基板側
コンタクト層１４上の一部に、開口部１５を有する成長
防止層１６を選択的に形成する。

【００２８】すなわち、ＭＯＣＶＤ装置から基板１１を
取り出し、基板側コンタクト層１４上にＳｉ０₂からな
る成長防止層１６をＥＣＲプラズマ装置（図示せず）に
よって、たとえば３μｍの厚さに形成したのち、フォト
リソ工程およびエッチング工程によって、半導体層を成
長させる部分となる開口部１５を形成する。なお、成長
防止層１６をＥＣＲプラズマ装置によって形成する際に
金属マスクを用いることによっても、上記成長防止層１
６の選択的な形成が可能である。

【００２９】なお、成長防止層１６は、成長防止層１６
の膜厚が以下の製造工程で基板側コンタクト層１４上に
積層される半導体層１８〜３０の膜厚の合計より厚くな
るように形成される。

【００３０】次に、基板１１全体をアセトンに浸漬する
ことによって余分な油脂分をとりさった後、成長防止層
１６を形成する際に生成する、基板側コンタクト層１４
表面の酸化物（図示せず）を除去する。すなわち、ＭＯ
ＣＶＤ装置に基板１１を設置し、キャリアガスとして水
素ガス、窒素ガス、およびアンモニアを供給しながら、
好ましくは６００℃〜１２００℃、例えば１０５０℃の
温度に基板１１を保つことによって、基板側コンタクト
層１４表面の酸化物を除去する。

【００３１】その後、図１（ｃ）に示すように、開口部
１５によって露出した基板側コンタクト層１４上に、ｎ
型ＧａＮバッファ層１８、ｎ型ＧａＮ層２０、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層２２、活性層２４、ＧａＮキャップ層
２６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８、表面側コンタク
ト層３０を、この順序で積層する。

【００３２】このとき、積層される半導体層１８〜３０
は、ＳｉＯ₂からなる成長防止層１６上には成長せず、
開口部１５によって露出した基板側コンタクト層１４上
にのみ成長する。また、成長防止層１６の膜厚が、基板
側コンタクト層１４上に形成される半導体層の膜厚の合
計よりも厚いため、半導体層１８〜３０は成長防止層１
６の側面にそって成長する。

【００３３】図１（ｃ）に示す製造工程としては、ま
ず、基板１１を単結晶成長温度、好ましくは１０００℃
〜１２００℃、例えば１０５０℃の成長温度に保持し、
キャリアガスとして水素ガスおよび窒素ガス、原料ガス
としてアンモニアおよびトリメチルガリウム、ドーパン
トガスとしてシランガスを用いて、基板側コンタクト層
１４上に、膜厚０．２μｍ〜１μｍ（たとえば０．５μ
ｍ）のｎ型ＧａＮバッアァ層１８を結晶成長させる。

【００３４】続いて、基板１１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒
素ガス、原料ガスとしてトリメチルガリウムおよびアン
モニア、ドーパントガスとしてシランガスを用いること
によって、ｎ型ＧａＮバッファ層１８上に、膜厚０．５
μｍ〜２μｍ（たとえば１μｍ）でＳｉドープのｎ型Ｇ
ａＮ層２０を結晶成長させる。

【００３５】次に、基板１１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素
ガス、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム、およびトリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ₃）₃）、ドーパントガスとしてシランガスを用いるこ
とによって、ｎ型ＧａＮ層２０上に、膜厚０．２μｍ〜
０．５μｍ（たとえば０．４μｍ）でＳｉドープのｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層２２を結晶成長させる。なお、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層２２の組成は、たとえばＡｌ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎである。

【００３６】次に、基板１１を単結晶成長温度、好まし
くは６００℃〜１０００℃、例えば８００℃の成長温度
に保持し、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素ガ
ス、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム、
トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ₃）₃）を用いること
によって、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２上に、膜厚１
５オングストローム〜４０オングストローム（たとえば
２５オングストローム）のＩｎＧａＮからなる活性層２
４を結晶成長させる。なお、ドーパントガスとしてシラ
ンガスまたはジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）を用
い、ＳｉまたはＺｎドープのＩｎＧａＮを活性層２４に
用いても良い。

【００３７】次に、基板１１を単結晶成長温度、好まし
くは６００℃〜１０００℃、例えば８００℃の成長温度
に保持し、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素ガ
ス、原料ガスとしてアンモニア、およびトリメチルガリ
ウムもしくはトリエチルガリウムを用いることによっ
て、活性層２４上に、膜厚１００オングストローム〜５
００オングストローム（たとえば２００オングストロー
ム）でアンドープのＧａＮキャップ層２６を結晶成長さ
せる。

【００３８】次に、基板１１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素
ガス、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム、およびトリメチルアルミニウム、ドーパントガスと
してシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）
を用いることによって、ＧａＮキャップ層２６上に、膜
厚０．２μｍ〜０．５μｍ（たとえば０．４μｍ）でＭ
ｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８を結晶成長さ
せる。なお、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２の組成は、
たとえばＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎである。

【００３９】続いて、基板１１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒
素ガス、原料ガスとしてトリメチルガリウムおよびアン
モニア、ドーパントガスとしてシクロペンタジエニルマ
グネシウムを用いることによって、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２８上に、膜厚０．２μｍ〜１μｍ（たとえば
０．５μｍ）でＭｇドープのｐ型ＧａＮからなる表面側
コンタクト層３０を結晶成長させる。

【００４０】その後、基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取
り出し、バッファードフッ酸で基板１１を洗浄すること
によって、図２（ａ）に示すように成長防止層１６を除
去する。

【００４１】ここで、成長防止層１６が除去された部分
は、図２（ａ）に示す基板側電極形成領域３２ａおよび
３２ｂとなる。なお、基板側電極形成領域３２ｂは、基
板１１上に複数の窒化ガリウム系発光ダイオード１０を
同時に作製する場合に、隣接する発光ダイオードのｎ側
電極を形成し、各発光ダイオードを分離するための部分
となるが、図１および図２では説明を簡略化するため、
隣接する発光ダイオードの図示は省略している。

【００４２】次に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８およ
び表面側コンタクト層３０のドーパントを活性化するた
めに、基板１１を窒素雰囲気中、７００℃〜８００℃で
３０分〜６０分間保持する。

【００４３】その後、図２（ｂ）に示すように、表面側
コンタクト層３０上にＡｕからなるｐ側電極３４を蒸着
法等によって形成し、さらに、基板側電極形成領域３２
ａの基板側コンタクト層１４上にＡｌからなるｎ側電極
３６を蒸着法等によって形成する。そして、基板１１を
５００℃で熱処理することによって、ｐ側電極３４およ
びｎ側電極３６を、それぞれ表面側コンタクト層３０お
よび基板側コンタクト層１４にオーミック接触させる。

【００４４】その後、基板１１を切断して各素子ごとに
分離することによって、図２（ｂ）に示す窒化ガリウム
系発光ダイオード１０が作製される。

【００４５】上記実施形態によって製造される窒化ガリ
ウム系発光ダイオード１０の平面図を、図３（ａ）に示
す。

【００４６】図１および図２に示した方法によって作製
された窒化ガリウム系発光ダイオード１０は、従来の方
法による窒化ガリウム系発光ダイオードと比較して、エ
ッチングによる接合端面のダメージがないことから素子
の信頼性が高い。また、基板側コンタクト層１４表面の
平坦性が良いことから、基板側コンタクト層１４とｎ側
電極３６の接触抵抗が低く、低い動作電圧で動作するこ
とが可能となる。さらに、基板側コンタクト層１４の膜
厚が薄いことから基板側コンタクト層１４上に積層され
る結晶層の結晶性が高くなり発光強度が高くなる。

【００４７】たとえば、動作電流２０ｍＡの時の動作電
圧を比較すると、従来の製造方法による窒化ガリウム系
発光ダイオードでは動作電圧が約４．０Ｖであったのに
対し、上記実施形態のものは約３．８Ｖであった。ま
た、そのときの発光強度は、上記実施形態によるものは
従来法によるものの１．５倍となった。さらに、連続し
て発光させた場合に、発光強度が初期の発光強度の半分
になるまでの時間は、上記実施形態によるものは従来法
によるものの２倍となった。

【００４８】さらに、上記実施形態では、半導体層１８
〜３０をドライエッチングする工程が不要となるため、
安価に窒化ガリウム系発光ダイオード１０を製造するこ
とができる。

【００４９】また、上記実施形態では、素子の平面構造
を図３（ａ）に示される平面構造とすることによって、
製造歩留まりが高く、発光が均一な窒化ガリウム系発光
ダイオード１０が得られる。

【００５０】すなわち、従来の発光ダイオードでは、図
３（ｂ）に示す発光ダイオード１０ｂのように、ｐ側電
極３４ｂおよびｎ側電極３６ｂは、矩形に形成される表
面側コンタクト層３０ｂおよび基板側コンタクト層１４
ｂの隅部に、対向するように形成されているものが一般
的である。しかし、表面側コンタクト層３０ｂの隅部
は、表面側コンタクト層３０ｂの他の部分よりも構造的
に弱いため、ｐ側電極３４ｂにワイヤボンディングする
際の失敗が多く、歩留まり低下の原因となる。これに対
し、図３（ａ）に示す窒化ガリウム系発光ダイオード１
０の構造では、構造的に安定な部分にワイヤボンディン
グするため、歩留まりを向上させることができる。

【００５１】さらに、図３（ａ）に示すように、ｐ側電
極３４とｎ側電極３６とを、表面側コンタクト層３０の
中心線ＸＹ上に位置させることによって、均一な発光を
得ることができる。

【００５２】なお、図３（ａ）の平面図に示される構造
は、この発明の実施形態の一例であり、この発明が図３
（ａ）の構造に限定されるわけではない。

【００５３】また、上記実施形態においては、基板側コ
ンタクト層１４としてドーパント濃度が５×１０¹⁷ｃｍ
^-3〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3のｎ型ＧａＮが用いられ、ｎ型Ｇ
ａＮバッファ層１８としてドーパント濃度が１×１０¹⁷
ｃｍ^-3〜２×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＮ層が用いられ
る。このとき、基板側コンタクト層１４のドーパント濃
度を３×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、ｎ型ＧａＮバッファ層１８
のドーパント濃度を５×１０¹⁷ｃｍ^-3とするように、基
板側コンタクト層１４のドーパント濃度がｎ型ＧａＮバ
ッファ層１８のドーパント濃度よりも高くなるようにす
るほうが好ましい。

【００５４】これによって、発光素子として機能する場
合、図４（ａ）の矢印で示すように、キャリアはまず基
板側コンタクト層１４の全面に拡散した後、ｎ型ＧａＮ
バッファ層１８に注入される。このため、基板側コンタ
クト層１４のドーパント濃度をｎ型ＧａＮバッファ層１
８のドーパント濃度よりも低くした場合（図４（ｂ）の
発光ダイオード１０ｃ）のように、キャリアがｎ側電極
近傍のｎ型ＧａＮバッファ層１８に集中して注入される
ということがなく、素子全体に均一な発光が得られる。

【００５５】図５を参照して、この発明の他の実施形態
について説明する。この実施形態は、窒化ガリウム系レ
ーザダイオード４０の製造方法に、この発明を用いたも
のである。

【００５６】まず、図５（ａ）に示すように、基板４１
上に、ＧａＮバッファ層４２および基板側コンタクト層
４４を順次形成した後、図５（ｂ）に示すように、基板
側コンタクト層４４上の一部に、開口部４５を有する成
長防止層４６を選択的に形成する。成長防止層４６の膜
厚は、たとえば３．５μｍであり、以下の工程で形成さ
れる半導体層４８〜６２の膜厚の合計よりも厚く形成さ
れる。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）の工程および
説明は、図１（ａ）および図１（ｂ）の工程および説明
と同様であるので重複する説明は省略する。

【００５７】次に、基板４１全体をアセトンに浸漬する
ことによって余分な油脂分をとりさった後、成長防止層
４６を形成する際に生成する、基板側コンタクト層４４
表面の酸化物を除去する。除去の方法は、図１および図
２に示した実施形態と同様である。

【００５８】その後、図５（ｃ）に示すように、開口部
４５によって露出した基板側コンタクト層４４上に、ｎ
型ＧａＮバッファ層４８、ｎ型ＧａＮ層５０、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層５２、ｎ型ＧａＮ層５４、活性層５
６、ｐ型ＧａＮ層５８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６
０、ｐ型ＧａＮ層６２を、この順序で積層する。

【００５９】すなわち、まず、基板側コンタクト層４４
上にｎ型ＧａＮバッファ層４８〜ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層５２を形成するが、その工程および各層の膜厚は、
図１のｎ型ＧａＮバッファ層１８〜ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２２についての説明で述べたものと同様である。

【００６０】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５２を形成した
後、基板４１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、
キャリアガスとして水素ガスおよび窒素ガス、原料ガス
としてトリメチルガリウム、アンモニア、ドーパントガ
スとしてシランガスを用いることによって、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層５２上に、膜厚０．０５μｍ〜０．３μ
ｍ（たとえば０．１μｍ）でＳｉドープのｎ型ＧａＮ層
５４を結晶成長させる。

【００６１】次に、基板４１を単結晶成長温度、好まし
くは６００℃〜１０００℃、例えば８００℃の成長温度
に保持し、キャリアガスとして水素ガスおよび窒素ガ
ス、原科ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム、
およびトリメチルインジウムを用いることによって、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層５２上に、ＩｎＧａＮ多重量子
井戸からなる活性層５６を形成する。活性層５６は、た
とえば、膜厚１５オングストローム〜４０オングストロ
ーム（たとえば２５オングストローム）のＩｎ_0.2Ｇａ
_0.8Ｎと膜厚３０オングストローム〜７０オングストロ
ーム（たとえば５０オングストローム）のＩｎ_0.05Ｇａ
_0.95Ｎとを各１０層、交互に積層してなるものであり、
ＩｎＧａＮの組成は、原料ガスの流量を変化させること
によって変化させる。

【００６２】続いて、基板４１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、キャリアガスとして水素ガスおよび窒
素ガス、原料ガスとしてトリメチルガリウムおよびアン
モニア、ドーパントガスとしてシクロペンタジエニルマ
グネシウムを用いることによって、活性層５６上に、膜
厚０．０５μｍ〜０．３μｍ（たとえば０．１μｍ）で
Ｍｇドープのｐ型ＧａＮ層５８を結晶成長させる。

【００６３】次に、ｐ型ＧａＮ層５８上にｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層６０およびｐ型ＧａＮからなる表面側コン
タクト層６２を結晶成長させ、ｐ型ドーパントを活性化
するための熱処理を行うが、この工程および説明は図２
の工程および説明と同様であるので省略する。

【００６４】その後、図６（ａ）に示すように、成長防
止層４６を除去する。成長防止層４６を除去する方法
は、図２（ａ）の説明で述べた方法と同様である。この
とき、成長防止層４６が除去された部分は、基板側電極
形成領域６４ａおよび６４ｂとなる。

【００６５】その後、図６（ｂ）に示すように、電極を
形成する部分を除いた素子表面にＳｉＯ₂またはＳｉＮ
からなるパッシベーション膜６６を形成した後、表面側
コンタクト層６２上にＡｕからなるｐ側電極６８を、基
板側電極形成領域６４ａの基板側コンタクト層４４上に
Ａｌからなるｎ側電極７０を、蒸着法等によって形成す
る。そして、基板４１を５００℃で熱処理することによ
って、ｐ側電極６８およびｎ側電極７０を、それぞれ表
面側コンタクト層６２および基板側コンタクト層４４に
オーミック接触させる。

【００６６】後は常法に従い、素子ごとに分離した後、
素子端面に誘電体多層膜を形成する。

【００６７】このようにして、窒化ガリウム系レーザダ
イオード４０が形成される。

【００６８】図５および図６に示した方法によって作製
された窒化ガリウム系レーザダイオード４０は、従来方
法による窒化ガリウム系レーザダイオードと比較して、
エッチングによる接合端面のダメージがないことから高
い信頼性および発光強度が得られる。また、基板側コン
タクト層４４表面の平坦性が良いことから、基板側コン
タクト層４４とｎ側電極７０の接触抵抗が低く、低い動
作電圧で動作が可能となる。

【００６９】さらに、上記実施形態では、半導体層４８
〜６２をドライエッチングする工程が不要となるため、
安価に窒化ガリウム系レーザダイオード４０を製造する
ことができる。

【００７０】以上、この発明の実施形態について例を挙
げて説明したが、上記実施形態はこの発明を用いた場合
の一例にすぎず、この発明は上記実施形態に限定される
ものではない。

【００７１】たとえば、上記実施形態で示した窒化ガリ
ウム系発光ダイオード１０および窒化ガリウム系半導体
レーザ４０の構成は、一例にすぎず、各半導体層は、必
要に応じて、追加、削除、材料の変更等が可能である。

【００７２】また、上記実施形態では、基板側からｎ型
半導体層、活性層、ｐ型半導体層という順で半導体層を
積層した発光ダイオードおよびレーザダイオードを示し
たが、基板側からｐ型半導体層、活性層、ｎ型半導体層
という順で積層したものであっても良い。

【００７３】

【発明の効果】この発明によれば、発光強度および信頼
性が高い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を用いた窒化ガリウム系発光ダイオー
ドの製造方法の一例を示す工程図である。

【図２】図１に続く、窒化ガリウム系発光ダイオードの
製造方法の一例を示す工程図である。

【図３】（ａ）は図１および図２の製造方法によって製
造された窒化ガリウム系発光ダイオードの概略平面図、
（ｂ）は従来の窒化ガリウム系発光ダイオードの概略平
面図である。

【図４】図１および図２の製造方法によって製造された
窒化ガリウム系発光ダイオードの電流の経路を示す図解
図である。

【図５】この発明を用いた窒化ガリウム系レーザダイオ
ードの製造方法の一例を示す工程図である。

【図６】図５に続く、窒化ガリウム系レーザダイオード
の製造方法の一例を示す工程図である。

【図７】従来の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方
法の一例を示す工程図である。

【符号の説明】

１０窒化ガリウム系発光ダイオード１２ＧａＮバッファ層１１、４１基板１４、４４基板側コンタクト層１５、４５開口部１６、４６成長防止層２４、５６活性層３０、６２表面側コンタクト層３２ａ、３２ｂ、６４ａ、６４ｂ基板側電極形成
領域３４、６８ｐ側電極３６、７０ｎ側電極４０窒化ガリウム系レーザダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上または前記基板上に形成された半
導体層上に基板側コンタクト層を形成する第１の工程
と、前記基板側コンタクト層上の一部に活性層を含む複
数の半導体層を形成する第２の工程とを含む窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子の製造方法であって、前記第２の工程は、前記基板側コンタクト層上の一部に成長防止層を形成す
る工程と、前記成長防止層が形成されていない前記基板側コンタク
ト層上に前記活性層を含む複数の半導体層を積層する工
程と、前記成長防止層を除去する工程とを、含むことを特徴と
する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子は発光ダイオードを含む、請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子はレーザダイオードを含む、請求項１に記載の窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】前記成長防止層はＳｉＯ₂である、請求
項１ないし３のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の製造方法。