WO2004013912A1 - Iii族窒化物半導体基板及びその製造方法、並びにiii族窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

III族窒化物半導体基板の（０００−１）面上に、剥離しにくく、かつ低抵抗な金属電極を備えたIII族窒化物半導体素子を実現する。ｎ型ＧａＮ基板１０１の（０００−１）面上に、エッチングすることにより、（０００−１）面以外の結晶面が露出したファセット面を有する複数の突起部１１３を設ける。その後、Ｔｉ、Ａｌ等の金属を突起部１１３が形成されたｎ型ＧａＮ基板１０１の（０００−１）面上に蒸着させ、熱処理を行う。

Description

I II族窒化物半導体基板及びその製造方法、 並びに 111族窒化物半導体素子及びその 製造方法 技術分野
本発明は、 III族窒化物半導体基板及びその製造方法、 並びに III族窒化物半導体 素子及びその製造方法に関する。 '
本発明に関する現時点での技術水準をより十分に説明する目的で、 本願で引用さ れ或いは特定される特許、 特許出願、 特許公報、 科学論文等の全てを、 ここに、 参 照することでそれらの全ての説明を組入れる。 背景技術
窒化ガリウム（GaN)、 窒化インジウムガリウム（I nGaN)、 窒化アルミニゥ ムガリウム （A l GaN) などの III族窒化物半導体は、 青色発光ダイオード （L ED) や青色レーザダイオード （LD) 、 高耐圧電界効果トランジスタ （FET) などの材料として脚光を浴びている。
III族窒化物半導体には成長に適した半導体基板が存在しないことから、 通常、 I 11族窒化物半導体はサファイア基板上で成長させる。
図 1は、 既知の典型的な青色レーザダイォ一ドの構造を示す縦断面図である。一 般に、 レーザ素子の寿命を長くするためには転位密度を低減することが不可欠であ る。 図 1のレーザダイオードにおいては、 サファイア基板 201上に設けられた G aN膜 202の上に、 ストライプ状の S i 02膜 203を選択的に形成し、 該 S i 02膜 203をマスクとして、 その上に nド一プ G a N層 206を選択成長させる。 これにより、 マスク上に横方向成長させた低転位密度の GaN領域 204を形成す る。 その低転位密度領域 204の上に p電極 205を形成する。 中村らによる上記 の方法によって作製された G a N基板は、 ELOG (Epitaxial Lateral Overgrow th GaN) 基板と呼ばれており、 S i02マスク 203の無い部分すなわち窓領域の 上部では、 サファイア基板 201上の GaN膜 202の高密度の貫通転位がそのま ま引き継がれて GaNが成長するために、 上述の窓領域の上部には転位密度 101 2m一2以上の高転位密度領域 216が形成される。 一方で、 ストライプ状の S i 02マスク 203の上部においては、 該マスク 203によって転位の伝播が遮られ るために、 転位密度 101 im一2未満の低転位密度領域 204が形成される。 ただ し、 S i 02マスク 203の中心付近では両側の窓領域から該中心付近に向かって GaNの横方向成長がぶっかるため、 該中心付近で新たな転位が発生する。 このた め、 S i 02マスク 203の中心付近の上部には、 高転位密度領域 216が形成さ れる。
低転位密度領域 204の上部に p電極 205が位置するようにレ一ザ素子を作製 し、 活性層内の低転位密度領域に電流を注入し、 転位に起因した素子の劣化を抑制 することにより、 素子の寿命を長くする。 サファイア基板 201上に GaN層 20 2が形成され、 該 GaN層 202の上にストライプ形状の S i 02マスク 203を 選択的に形成する。 該ストライプ形状の S i 02マスク 203をマスクとして、 E LOG (Epitaxial Lateral Overgrowth) 法により、 nドープ G a N層 206を形 成する。 該 nドープ GaN層 206は、 前述したように、 S i〇2マスク 203の 中心付近の上部及び S i〇2マスク 203の窓領域の上部に形成される高転位密度 領域 216と、 S i 02マスク 203の上部に形成される低転位密度領域 204と を含む。 サファイア基板 201、 GaN層 202及び nド一プ GaN層 206とで S iド一プ n型 GaN- E LOG基板 217を形成する。
該 S i ドープ n型 GaN- ELOG基板 217上に、 以下の多層構造を有するレ 一ザ素子が形成される。 31ドープ11型 1 110. 1 Ga 0. 9 N層 207が該 S i ド一プ n型 GaN- ELOG基板 217上に形成される。 120周期の厚さ 2. 5 nmの S iドープ n型 GaN層と厚さ 2. 5 nmのアンドープ A 10. ！ 4Ga Q. 86 N層との交互積層体からなる n型クラッド層 208が該 S iド一プ n型 I n 0 1 Ga o. 9N層 207上に形成される。 厚さ 0. 1 mの S i ドープ n型 G a N からなる n型光閉じ込め層 209が、 該 n型クラッド層 208上に形成される。 厚 さ 3. 5 nmの S i ド一プ n型 I n 0. 1 5 Ga 0. 85 N量子井戸層と厚さ 10 · 5 nmの S i ド一プ n型 I n 02^a 0. 98 N障壁層との交互積層体からな る多重量子井戸活性層 210が、 該 n型光閉じ込め層 209上に形成される。 厚さ 20 nmの Mgドープ p型 A 1 0. 2G a 0. 8 Nキャップ層 21 1が、 該多重量 子井戸活性層 210上に形成される。 厚さ 1 mの Mgドープ p型 GaNから なる P型光閉じ込め層 2 12が、 該 Mgド一プ p型 A 1 2 Ga 0. 8Nキヤッ プ層 21 1上に形成される。 120周期の厚さ 2. 5 nmの Mgド一プ p型 GaN 層と厚さ 2. 5 nmのアンド一プ A 1 0. χ 4Ga 0. 86 N層との交互積層体か らなる P型クラッド層 213が、 該 Mgドープ p型 G a N光閉じ込め層 212上に 形成される。 厚さ 0. 05 mの Mgド一プ p型 GaNからなる p型コンタクト層 2 14力 該 p型クラッド層 2 13上に形成される。
S i ド一プ n型 GaN- ELOG基板 2 17上形成された上に多層構造をドライ エッチングにより選択的に除去し、 図 1に示すようなリッジ構造 218 形成する。 最後に、 N i層と Au層とからなる 2層構造を有する p電極 205を、 p型コン夕 クト層 2 14の低転位密度領域 204上に蒸着により形成する。 更に、 T i層と A 1層とからなる 2層構造を有する n電極 21 5を、 nドープ GaN層 206の露出 表面に蒸着により形成する。
サファイア基板は非導電性なため、 図 1に示すように、 通常、 ダイオードの n電 極 215と p電極 205を S i ド一プ n型 G a N- E L O G基板 21 7の表側に取 る必要がある。 そのためには、 S i ドープ n型 GaN- ELOG基板 217の最上 層である nド一プ GaN層 206を露出させるための工程が必要となる。 しかし、
III族窒化物半導体は水溶液でエッチングすることができないため、 従来の化合物 半導体で用いられている選択溶液エッチングの手法を用いることができない。 その ため、 制御性が悪く手間のかかるドライエッチングを用いることを強いられ、 プロ セスが複雑化してしまう。 更に、 二つの電極を基板の表面側に配置する構造は、 基 板の両面に電極を配置する場合と比較して素子の水平方向サイズが二倍になってし まい、 レーザ素子の小型化という観点からは好ましくない。
こうした事情のなか、 本発明者らは、 従来にはなかった G a N基板を開発し、 上 面及び底面に P電極及び n電極をそれぞれ配置した青色レ一ザ素子構造をすでに実 現している。 このレ一ザ構造を図 2に示す。 図 2は、 上面及び底面に p電極及び n 電極をそれぞれ配置した青色レーザ素子の既知の構造を示す縦断面図である。 従来 このレーザ構造では、 p電極 1 0 9を n型 G a N基板 1 0 1の上部に形成された I I I族窒化物半導体からなる多層構造体の上部に設け、 一方、 n電極 1 1 0を n型 G a N基板 1 0 1の裏側に設ける。 よって、 この電極の配置は、 従来の青色レーザ素 子に比べて素子の水平方向サイズを約半分にすることを可能にする。 また、 nド一 プ層を露出するための前述のドライエツチング工程が不要であることから、 製造プ 口セスが簡略化される。 さらに、 G a N基板を用いると、 へき開により平坦な共振 器ミラー端面を形成でき、 レーザ特性も改善される。
しかしながら、 上述のレーザ素子においては、 以下に述べるように、 n電極 1 1 0を G a N基板 1 0 1の裏面に形成することに起因した課題を有していた。
G a Nはウルッ鉱型の結晶構造を有しており、 通常 G a N基板は c面を表面とし て用いられる。 c面は一般に （0 0 0 1 ) 面と表されるが、 正確には、 G a面と呼 ばれる （0 0 0 1 ) 面と、 N面と呼ばれる （0 0 0— 1 ) 面の二つがある。 両者は 一対を成す。 すなわち、 基板表面が G a面であるとき、 基板裏面は N面である。 窒 化物半導体の結晶成長では、 G a面上での成長が最も良質な結晶品質をもたらすこ とがわかっている。 したがって、 G a N基板上にレーザなどの素子を作製する場合 においても、 G a面上に窒化物を結晶成長させて素子の層構造を作製することが一 般的である。 n電極として T i層と A 1層とからなる 2層構造や、 丁 1層と？ 1;層 と A u層とからなる 3層構造が知られている。 但し、 いずれも T i層が基板に接す る。 しかし、 これまでの報告は G a面側に n電極を形成するものがほとんどであり、 N面側に電極を形成した場合の報告は少ない。
本発明者らは、 上述のレーザ素子を作製するにあたり、 n型 GaN基板の裏面す なわち N面に電極を形成する予備実験を実施した。 単に基板裏面に上記 2層構造や 3層構造の電極金属を蒸着しただけの場合、 得られた素子は全く電流が流れないか、 または非常に高抵抗であった。 さらに、 電極金属と GaNとのァロイ化を目的とし て、 様々な条件で熱処理を試みたが、 低抵抗化することができなかった。 これらの 熱処理後の試料をエッチングしたところ、 電極金属が完全に除去されて金属蒸着前 と同じ状態に戻った。 電極金属と GaNとがァロイ化していれば、 王水などで金属 をエッチングしてもァロイ化した部分は溶解しないはずである。 このこと、 および 金属蒸着前と同じ状態に戻ったということを考慮すると、 GaNのN面と電極金属 との間には全くァロイ化が生じていないものと推察された。 すなわち GaNの N面 は、 GaNの Ga面とは異なり、 電極金属と反応しにくい性質を有していることが 示唆された。
また、 GaNの N面上に蒸着した電極金属は熱処理の有無に関わらず、 非常に剥 離しやすい。 このことも G a Nの N面上の電極形成において低抵抗化することが困 難である理由の一つと考えられる。
上述のように、 従来技術にとって、 GaN基板の裏面すなわち N面に、 剥離しに くく低抵抗な電極を形成することは困難であった。 また、 サムソン社は、 文献 （Ap pi. Phys. Lett. 79, 3254(2001)) において、 G a N基板の裏面に低抵抗な電極を 形成することの困難性を報告している。 G'aN基板裏面に、 剥離しにくく低抵抗な 電極を形成するための 「新しいプロセス」 の具体的な内容については開示も示唆も していない。
また、 特開 2002— 16312号公報には、 研磨剤を用いた研磨により凹凸を 形成した GaN基板裏面上に n電極を形成することが開示されている。 研磨により 基板裏面に凹凸を形成することで、 n電極と基板裏面との接触面積が大きくなるた 'め、 接触抵抗の低減化を図ることができるとされている。 これにより電気特性はあ る程度改善されるものの、 基板裏面を研磨する際に、 基板へのダメージがある程度 導入されるため、 良好な特性を安定的に実現することが困難であった。
また上記公報においては、 研磨により凹凸を形成する手法のほかに、 エッチング により凹凸を形成する手法についての言及もあるが、 その凹凸の形状および形成方 法の具体的開示はされていない。
また、 特開平 1 1— 3 4 0 5 7 1号公報には、 G a N基板の裏面に三層構造を有 する n電極を備えた半導体素子が開示されている。 この従来技術は、 良好なォーミ ック接触を確保することができる材料を n電極として採用することにより、 n電極 の導電性を確保しょうとするものである。 これにより、 駆動電圧が高くなることを 防止することができるものの、 G a N基板の N面を介して n電極を接続しているこ とには変わりがないため、 n電極が剥離しやすいという課題が根本的に解決された わけではない。
このような状況下において、 I I I族窒化物半導体基板の N面上に、 剥離しにくく、 かつ低抵抗な電極を備えた I I I族窒化物半導体素子を実現することが望まれた。 発明の開示
従って、 本発明は、 I I I族窒化物半導体基板の N面上に、 剥離しにくく、 かつ低 抵抗な電極を備えた 111族窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
更に、 本発明は、 I I I族窒化物半導体基板の N面上に、 剥離しにくく、 かつ低抵 抗な電極を備えることが可能な 111族窒化物半導体基板を提供することを目的とす る。
更に、 本発明は、 I I I族窒化物半導体基板の N面上に、 剥離しにくく、 かつ低抵 抗な電極を備えた 111族窒化物半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。 更に、 本発明は、 I I I族窒化物半導体基板の N面上に、 剥離しにくく、 かつ低抵 杭な電極を備えることが可能な I I I族窒化物半導体基板の製造方法を提供すること を目的とする。 本発明の第一の側面によれば、 III族窒化物半導体基板と、 該 III族窒化物半導体 基板の主面上に設けられた III族窒化物半導体からなる能動素子部とを含む ΠΙ族窒 化物半導体素子であって、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面の少なくとも一部の 領域は、 複数の突起部を有し、 該複数の突起部は金属層で覆われている III族窒化 物半導体素子を提供する。
111族窒化物半導体素子において、 111¾窒化物半導体基板の裏面に電極層を設け る場合、 当該裏面と電極層との間に十分な密着性を確保することができないことが ある。 これは、 III族窒化物半導体基板の裏面の結晶面の最表面に存在する III族窒 化物が金属元素との化学的反応性に乏しいことが原因の一つであると考えられる。 そこで、 本発明においては、 III族窒化物半導体基板の裏面に複数の突起部を有す る構成を採用している。 該複数の突起部を ΠΙ族窒化物半導体基板の裏面に設ける ことは、 金属元素との化学的反応性に乏しい前述の結晶面とは異なり、 金属元素と の化学的反応性により富んだ結晶面を露出せしめるため、 このことにより、 III族 窒化物半導体基板と電極金属層との間に十分な密着性を確保することが可能となる。 また、 該複数の突起部を III族窒化物半導体基板の裏面に設けることは、 該 III族窒 化物半導体基板と電極金属層との接触面積を増大する。 このため、 該 III族窒化物 半導体基板と電極金属層との間の接合をより強固なものとすることができるととも に、 両者間の良好な導電性すなわち低抵抗性が得られる。
前記複数の突起部は柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状を有する ことが好ましい。 上記突起部をこのような形状とすることにより、 前述の結晶面と は異なり、 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を安定的に露出せしめる ことができる。
前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面を構成する糸 ';口曰曰 面と異なる結晶面を含むことが好ましい。 上記 ΙΠ族窒化物半導体基板の裏面を構 成する結晶面は金属元素との化学的反応性に乏しいが、 前記複数の突起部の表面が 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含むことで、 III族窒化物半導体 基板と電極金属層との間の接合をより強固なものとすることが可能となる。 ここで、
III族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶面とは、 主面と反対側の面を構成す る結晶面のことである。 たとえば、 主面を構成する結晶面が （0001) 面である 場合、 （000— 1) 面が、 裏面を構成する結晶面である。
また本発明によれば、 上記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を 有することが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する 111族窒化物半導体基板を 用いることにより、 ワイドバンドギャップおよび優れたドリフト特性を備えた ΙΠ 族窒化物半導体素子を実現することが可能となる。 更に、 ΙΠ族窒化物半導体基板 の裏面は （000— 1) 面からなり、 前記複数の突起部の表面は （ 000— 1 ) 面 と異なる結晶面を含むことが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する III族窒化 物半導体からなる基板の （000— 1) 面は金属元素との化学的反応性に乏しいた め、 （000— 1) 面に電極金属を接触させ且つ熱処理を行っても、 基板の III族 窒化物と金属元素とが合金化しないと推察される。 このことから、 該金属電極と II I族窒化物半導体基板との界面での合金化が生じないため、 該金属電極と I II族窒化 物半導体基板との間の十分な導電性を確保することは困難である。 そこで本発明に おいては、 複数の突起部を基板の （000— 1) 面上に設けることにより、 （00 0- 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を （000— 1) 面上に露出させる。 こうした結晶面においては （000— 1) 面より金属元素との 化学的反応性が高いため、 金属電極を該結晶面に接触させた場合、 接触抵抗を低減 することができる。 また、 （000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応性によ り富んだ結晶面において、 III族窒化物半導体基板と金属電極とがァロイ化すると 考えられるため、 両者間の接合はより強固なものとなる。 したがって、 本発明の II I族窒化物半導体素子の電極層は基板から剥離しにくく、 長期間にわたり安定して 駆動する。
(000 - 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面の典型例 は、 （10— 11) 面及び （10— 12) 面などの （10— 1 n) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面、 並びに （11— 21) 面及び （11— 22 ) 面などの （11— 2n) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面を 含み得るが、 必ずしもこれらに限定されるものではない。
また本発明によれば、 上記複数の突起部の高さは、 好ましくは 0. 1 xm以上で あり、 より好ましくは 0. 2 zm以上である。 このように、 上記複数の突起部を一 定以上の高さとすることで、 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を十分 に露出せしめることができる。 この場合、 更に、 上記複数の突起部の高さを好まし くは 20 m以下、 より好ましくは 10 以下とすることで、 上記複数の突起部 の機械的強度を十分高く維持することが可能となり、 上記 111族窒化物半導体基板 と金属電極との安定した接触を実現することが可能となる。
また、 本発明によれば、 上記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105 個以上であることが好ましい。 また、 上記複数の突起部の底面の面積の総和が、 上 記 III族窒化物半導体基板の裏面の面積の 20%以上であることが好ましく、 30 %以上であることがより好ましい。
このようにすることにより、 上記電極金属層と上記 111族窒化物半導体基板の上 記化学的反応性に富んだ結晶面の接触面積を十分なものとすることができる。 この ため、 安定した電気的接触および機械的接合を実現することが可能である。 したが つて、 本発明の III族窒化物半導体素子は安定的に駆動し、 電極の剥離は生じにく い。
また本発明の第 2の側面によれば、 第一の面の少なくとも一部の領域に複数の突 起部を有する 111族窒化物半導体基板が提供される。
本発明の 111族窒化物半導体基板は、 いずれかの面 (第一の面）に突起部を有して いる。 このため、 当該面 (第一の面）を構成する結晶面の最表面に存在する III族窒 化物が金属元素との化学的反応性に乏しい場合がある。 そこで、 本発明においては、
ΠΙ族窒化物半導体基板の第一の面に複数の突起部を有する構成を採用している。 該複数の突起部を in族窒化物半導体基板の第一の面に設けることは、 金属元素と の化学的反応性に乏しい前述の結晶面とは異なり、 金属元素との化学的反応性によ り富んだ結晶面を露出せしめる。 このことにより、 III族窒化物半導体基板と電極 金属層との間に十分な密着性を確保することが可能となる。 このことにより、 III 族窒化物半導体基板と電極金属層との間に十分な密着性を確保することが可能とな る。 また、 該複数の突起部を III族窒化物半導体基板の第一の面に設けることは、 該 III族窒化物半導体基板と電極金属層との接触面積を増大する。 このため、 該 III 族窒化物半導体基板と電極金属層との間の接合をより強固なものとすることができ るとともに、 両者間の良好な導電性すなわち低抵抗性が得られる。
前記複数の突起部は柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状を有する ことが好ましい。 上記突起部をこのような形状とすることにより、 前述の結晶面と は異なり、 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を安定的に露出せしめる ことができる。
前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶 面と異なる結晶面を含むことが好ましい。 上記 III族窒化物半導体基板の第一の面 を構成する結晶面は金属元素との化学的反応性に乏しいが、 前記複数の突起部の表 面が金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含むことで、 II I族窒化物半 導体基板と電極金属層との間の接合をより強固なものとすることが可能となる。 こ こで、 ΠΙ族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶面とは、 主面と反対側の面を 構成する結晶面のことである。 たとえば、 主面を構成する結晶面が （0001) 面 である場合、 （000— 1) 面が、 裏面を構成する結晶面である。
上記 III族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶面以外の結晶面を露出せしめ ることにより、 基板と電極層との間の接合を強固なものとすることが可能となる。 また本発明によれば、 上記の III族窒化物半導体基板において、 上記 III族窒化物 半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を有することを特徴とする III族窒化物半導 体基板が提供される。
本発明のウルッ鉱型の結晶構造を有する ΠΙ族窒化物半導体基板を用いることに より、 ワイドパンドギャップおよび優れたドリフト特性を備えた in族窒化物半導 体素子が実現する。
また本発明によれば、 上記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を 有することが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する III族窒化物半導体基板を 用いることにより、 ワイドバンドギヤップおよび優れたドリフト特性を備えた I II 族窒化物半導体素子を実現することが可能となる。 更に、 ΠΙ族窒化物半導体基板 の第一の面は （000— 1) 面からなり、 前記複数の突起部の表面は （000— 1 ) 面と異なる結晶面を含むことが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する Π I族 窒化物半導体からなる基板の （000— 1) 面は金属元素との化学的反応性に乏し いため、 （000— 1) 面に電極金属を接触させ且つ熱処理を行っても、 基板の II I族窒化物と金属元素とが合金化しないと推察される。 このことから、 該金属電極 と III族窒化物半導体基板との界面での合金化が生じないため、 該金属電極と III族 窒化物半導体基板との間の十分な導電性を確保することは困難である。 そこで本発 明においては、 複数の突起部を基板の （000— 1) 面上に設けることにより、 （ 000 - 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を （000— 1) 面上に露出させる。 こうした結晶面においては （000— 1) 面より金属元素 との化学的反応性が高いため、 金属電極を該結晶面に接触させた場合、 接触抵抗を 低減することができる。 また、 （000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応性 により富んだ結晶面において、 III族窒化物半導体基板と金属電極とがァロイ化す ると考えられるため、 両者間の接合はより強固なものとなる。 したがって、 本発明 の III族窒化物半導体素子の電極層は基板から剥離しにくく、 長期間にわたり安定 して駆動する。
(000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面の典型例 は、 （10— 11) 面及び （10— 12) 面などの （10— I n) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面、 並びに （11— 21) 面及び （11—22 ) 面などの （1 l— 2n) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面を 含み得るが、 必ずしもこれらに限定されるものではない。
また本発明によれば、 上記複数の突起部の高さは、 好ましくは 0. 以上で あり、 より好ましくは 0. 2 zm以上である。 このように、 上記複数の突起部を一 定以上の高さとすることで、 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を十分 に露出せしめることができる。 この場合、 更に、 上記複数の突起部の高さを好まし くは 20 m以下、 より好ましくは 10 /m以下とすることで、 上記複数の突起部 の機械的強度を十分高く維持することが可能となり、 上記 111族窒化物半導体基板 と金属電極との安定した接触を実現することが可能となる。
また、 本発明によれば、 上記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 10 5個以上であることが好ましい。 また、 上記複数の突起部の底面の面積の総和が、 上記 III族窒化物半導体基板の裏面の面積の 20 %以上であることが好ましく、 3 0 %以上であることがより好ましい。
このようにすることにより、 上記電極金属層と上記 111族窒化物半導体基板の上 記化学的反応性に富んだ結晶面の接触面積を十分なものとすることができる。 この ため、 安定した電気的接触および機械的接合を実現することが可能である。 したが つて、 本発明の in族窒化物半導体素子は安定的に駆動し、 電極の剥離は生じにく い。
本発明の第 3の側面によれば、 第一の面の少なくとも一部の領域が、 該第一の面 を構成する結晶面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面から なる複数のファセット面を含む III族窒化物半導体と、 前記第一の面と接する金属 層とを含み、 前記複数のファセット面と前記金属層との界面がァロイ化されている 111族窒化物半導体構造体を提供する。
III族窒化物半導体基板の第一の面を構成する結晶面は金属元素との化学的反応 性に乏しいため、 該第一の面に金属を接触させ且つ熱処理を行っても、 基板の III 族窒ィヒ物と金属元素とが合金化しないと推察される。 このことから、 該金属電極と
III族窒化物半導体基板との界面での合金化が生じないため、 該金属電極と III族窒 化物半導体基板との間の十分な導電性を確保することは困難である。 そこで本発明 においては、 該第一の面を構成する結晶面と異なり且つ金属元素との化学的反応性 により富んだ結晶面からなる複数のファセット面を、 該第一の面が含むことで、 該 複数のファセット面を該第一の面上に露出させる。 該複数のファセット面は、 III 族窒化物と金属元素との化学的反応性を高めるため、 金属を該ファセット面に接触 させた場合、 接触抵抗を低減すると共に、 III族窒化物半導体基板と金属層との界 面での III族窒化物と金属元素とのァロイ化が可能となる。 このため、 III族窒化物 半導体基板と金属層との間の接合はより強固なものとなる。 したがって、 本発明の
III族窒化物半導体素子の金属層は基板から剥離しにくく、 長期間にわたり安定し て駆動する。
また本発明によれば、 上記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を 有することが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する 111族窒化物半導体基板を 用いることにより、 ワイドバンドギャップおよび優れたドリフト特性を備えた ΙΠ 族窒化物半導体素子を実現することが可能となる。 更に、 III族窒化物半導体基板 の第一の面は （000— 1) 面からなり、 前記複数のファセット面は （000— 1 ) 面と異なる結晶面を含むことが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する ΠΙ族 窒化物半導体からなる基板の （000— 1) 面は金属元素との化学的反応性に乏し いため、 （000— 1) 面に電極金属を接触させ且つ熱処理を行っても、 基板の II I族窒化物と金属元素とが合金化しないと推察される。 このことから、 該金属電極 と 111族窒化物半導体基板との界面での合金化が生じないため、 該金属電極と I II族 窒化物半導体基板との間の十分な導電性を確保することは困難である。 そこで本発 明においては、 このような金属元素との化学的反応性により富んだ複数のファセッ ト面を基板の （000— 1) 面上に設けることにより、 （000— 1) 面以外の金 属元素との化学的反応性により富んだ複数のファセット面を （000— 1) 面上に 露出させる。 こうした複数のファセット面においては （000— 1) 面より金属元 素との化学的反応性が高いため、 金属電極を該結晶面に接触させた場合、 接触抵抗 を低減することができる。 また、 （000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応 性により富んだ複数のファセット面において、 III族窒化物半導体基板と金属電極 とがァロイ化すると考えられるため、 両者間の接合はより強固なものとなる。 した がって、 本発明の III族窒化物半導体素子の電極層は基板から剥離しにくく、 長期 間にわたり安定して駆動する。
(000- 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ複数のファセッ ト面の典型例は、 （10— 11) 面及び （10— 12) 面などの （10— I n) ( nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面、 並びに （11— 21) 面及び (1 1-22) 面などの （11— 2 n) (nは自然数） で表される面およびこれら と等価な面を含み得るが、 必ずしもこれらに限定されるものではない。
また、 該複数のファセット面は、 前記 III族窒化物半導体の前記第一の面から 3 0度以上傾いていることが好ましい。 ファセット面の化学的性質が （000— 1) 面と異なるのは、 ファセット面と基板面とのなす角に起因すると考えられる。 研磨 により基板にオフ角をつけ接触抵抗の変化を検討した結果、 10度程度までオフ角 を付けても接触抵抗の改善は全く見られないが、 エッチングにより基板表面から 3 0度以上傾いたファセット面を設けた場合、 接触抵抗の顕著な低減効果が得られる ことが判明した。 したがって、 ファセット面と基板面とのなす角は 30度以上とす ることが好ましい。
また、 該複数のファセット面は、 柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの 形状の複数の突起部を形成することが好ましい。 上記突起部をこのような形状とす ることにより、 前述の結晶面とは異なり、 金属元素との化学的反応性により富んだ ファセット面を安定的に露出せしめることができる。
また本発明によれば、 上記複数のファセット面で形成される複数の突起部の高 さは、 好ましくは 0. l m以上であり、 より好ましくは 0. 2 m以上である。 このように、 上記複数の突起部を一定以上の高さとすることで、 金属元素との化学 的反応性により富んだ結晶面を十分に露出せしめることができる。 この場合、 更に、 上記複数の突起部の高さを好ましくは 20 m以下、 より好ましくは 10 m以下 とすることで、 上記複数の突起部の機械的強度を十分高く維持することが可能とな り、 上記 III族窒化物半導体基板と金属電極との安定した接触を実現することが可 能となる。
また、 本発明によれば、 上記複数のファセット面で形成される複数の突起部の 数密度が 1 cm2あたり 1 X 105個以上であることが好ましい。 また、 上記複数 の突起部の底面の面積の総和が、 上記 ΙΠ族窒化物半導体基板の裏面の面積の 20 %以上であることが好ましく、 30%以上であることがより好ましい。
このようにすることにより、 上記電極金属層と上記 I II族窒化物半導体基板の上 記化学的反応性に富んだファセット面の接触面積を十分なものとすることができる。 このため、 安定した電気的接触および機械的接合を実現することが可能である。 し たがって、 本発明の III族窒化物半導体素子は安定的に駆動し、 電極の剥離は生じ にくい。
本発明の第 4の側面によれば、 （000— 1) 面からなる第一の面の少なくとも 一部の領域が、 （000— 1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富 んだ結晶面からなる複数のファセット面を含む III族窒化物半導体基板を提供する。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する III族窒化物半導体からなる基板の （000— 1 ) 面は金属元素との化学的反応性に乏しいため、 （000— 1) 面に電極金属を接 触させ且つ熱処理を行っても、 基板の III族窒化物と金属元素とが合金化しないと 推察される。 このことから、 該金属電極と III族窒化物半導体基板との界面での合 金化が生じないため、 該金属電極と III族窒化物半導体基板との間の十分な導電性 を確保することは困難である。 そこで本発明においては、 このような金属元素との 化学的反応性により富んだ複数のファセット面を基板の （000— 1) 面上に設け ることにより、 （000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ複 数のファセット面を （000— 1) 面上に露出させる。 こうした複数のファセット 面においては （000— 1) 面より金属元素との化学的反応性が高いため、 金属電 極を該結晶面に接触させた場合、 接触抵抗を低減することができる。 また、 （00 0- 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ複数のファセット面にお いて、 III族窒化物半導体基板と金属電極とがァロイ化すると考えられるため、 両 者間の接合はより強固なものとなる。 したがって、 本発明の III族窒化物半導体素 子の電極層は基板から剥離しにくく、 長期間にわたり安定して駆動する。
(000-1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ複数のファセッ ト面の典型例は、 （10— 11) 面及び （10_ 12) 面などの （10— I n) ( nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面、 並びに （11— 21) 面及び (1 1-22) 面などの （l l— 2n) (nは自然数） で表される面およびこれら と等価な面を含み得るが、 必ずしもこれらに限定されるものではない。
また、 該複数のファセット面は、 前記 ί II族窒化物半導体の前記第一の面から 3 0度以上傾いていることが好ましい。 ファセット面の化学的性質が （000— 1) 面と異なるのは、 ファセット面と基板面とのなす角に起因すると考えられる。 研磨 により基板にオフ角をつけ接触抵抗の変化を検討した結果、 10度程度までオフ角 を付けても接触抵抗の改善は全く見られないが、 エッチングにより基板表面から 3 0度以上傾いたファセット面を設けた場合、 接触抵抗の顕著な低減効果が得られる ことが判明した。 したがって、 ファセット面と基板面とのなす角は 30度以上とす ることが好ましい。
また、 該複数のファセット面は、 柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの 形状の複数の突起部を形成することが好ましい。 上記突起部をこのような形状とす ることにより、 前述の結晶面とは異なり、 金属元素との化学的反応性により富んだ ファセット面を安定的に露出せしめることができる。
また本発明によれば、 上記複数のファセット面で形成される複数の突起部の高 さは、 好ましくは 0. l ^m以上であり、 より好ましくは 0. 2 m以上である。 このように、 上記複数の突起部を一定以上の高さとすることで、 金属元素との化学 的反応性により富んだ結晶面を十分に露出せしめることができる。 この場合、 更に、 上記複数の突起部の高さを好ましくは 2 0 m以下、 より好ましくは 1 0 ^ m以下 とすることで、 上記複数の突起部の機械的強度を十分高く維持することが可能とな り、 上記 111族窒化物半導体基板と金属電極との安定した接触を実現することが可 能となる。
また、 本発明によれば、 上記複数のファセット面で形成される複数の突起部の 数密度が 1 c m2あたり 1 X 1 0 5個以上であることが好ましい。 また、 上記複数 の突起部の底面の面積の総和が、 上記 I I I族窒化物半導体基板の裏面の面積の 2 0 %以上であることが好ましく、 3 0 %以上であることがより好ましい。
このようにすることにより、 上記電極金属層と上記 111族窒化物半導体基板の上 記化学的反応性に富んだファセット面の接触面積を十分なものとすることができる。 このため、 安定した電気的接触および機械的接合を実現することが可能である。 し たがって、 本発明の I I I族窒化物半導体素子は安定的に駆動し、 電極の剥離は生じ にくい。
本発明の第 5の側面によれば、 I I I族窒化物半導体基板の第一の面に複数の突起 部を形成する工程と、 前記 I I I族窒化物半導体基板の第二の面上に I I I族窒化物半導 体からなる少なくとも 1つの能動素子を形成する工程と、 前記複数の突起部を覆う ように金属層を形成する工程とを含む Ι Π族窒化物半導体素子の製造方法が提供さ れる。
本発明により製造された I I I族窒化物半導体素子は、 基板の一方に突起部を有し ている。 そのため、 化学的反応性に乏しい面以外の面を露出せしめることができる ため、 基板と電極層との間に十分な密着性を確保することが可能でなる。 また、 基 板上に設けられた突起部により、 基板と電極層との接触面積が増大する。 したがつ て、 基板と電極層との間の接合が強固であり、 良好な導電性を示す。
また本発明によれば、 上記の I I I族窒化物半導体素子の製造方法において、 上記 突起部を設ける工程は、 ゥエツトエッチング或いはドライエッチングにより実現で きる。 この方法を採用することにより、 上記突起部を効率的かつ確実に設けること ができる。
上記金属層を形成する工程は、 上記金属層を蒸着する工程と、 熱処理を行い上記 複数の突起部と上記金属層との界面をァロイ化する工程とを含む。 前述したように、 III族窒化物半導体基板と金属電極とがァロイ化することで、 両者間の接合はより 強固なものとなる。 したがって、 本発明の III族窒化物半導体素子の電極層は基板 から剥離しにくく、 長期間にわたり安定して駆動する。
前記複数の突起部は柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状を有する ことが好ましい。 上記突起部をこのような形状とすることにより、 前述の結晶面と は異なり、 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を安定的に露出せしめる ことができる。
前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶 面と異なる結晶面を含むことが好ましい。 上記 III族窒化物半導体基板の裏面を構 成する結晶面は金属元素との化学的反応性に乏しいが、 前記複数の突起部の表面が 金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含むことで、 III族窒化物半導体 基板と電極金属層との藺の接合をより強固なものとすることが可能となる。 ここで、
ΠΙ族窒化物半導体基板の裏面を構成する結晶面とは、 主面と反対側の面を構成す る結晶面のことである。 たとえば、 主面を構成する結晶面が （0001) 面である 場合、 （000— 1) 面が、 裏面を構成する結晶面である。
また本発明によれば、 上記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を 有することが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する 111族窒化物半導体基板を 用いることにより、 ワイドバンドギャップおよび優れたドリフト特性を備えた III 族窒化物半導体素子を実現することが可能となる。 更に、 III族窒化物半導体基板 の裏面は （000— 1) 面からなり、 前記複数の突起部の表面は （000— 1) 面 と異なる結晶面を含むことが好ましい。 ウルッ鉱型の結晶構造を有する III族窒化 物半導体からなる基板の （000— 1) 面は金属元素との化学的反応性に乏しいた め、 （000— 1) 面に電極金属を接触させ且つ熱処理を行っても、 基板の III族 窒化物と金属元素と力合金化しないと推察される。 このことから、 該金属電極と II I族窒化物半導体基板との界面での合金化が生じないため、 該金属電極と I II族窒化 物半導体基板との間の十分な導電性を確保することは困難である。 そこで本発明に おいては、 複数の突起部を基板の （000— 1) 面上に設けることにより、 （00 0- 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を （000— 1) 面上に露出させる。 こうした結晶面においては （000— 1) 面より金属元素との 化学的反応性が高いため、 金属電極を該結晶面に接触させた場合、 接触抵抗を低減 することができる。 また、 （000— 1) 面以外の金属元素との化学的反応性によ り富んだ結晶面において、 III族窒化物半導体基板と金属電極とがァロイ化すると 考えられるため、 両者間の接合はより強固なものとなる。 したがって、 本発明の II I族窒化物半導体素子の電極層は基板から剥離しにくく、 長期間にわたり安定して 駆動する。
(000- 1) 面以外の金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面の典型例 は、 （10— 1 1) 面及び （10— 12) 面などの （10_ 1 η) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面、 並びに (11 -21) 面及び （11— 22 ) 面などの （11一 2n) (nは自然数） で表される面およびこれらと等価な面を 含み得るが、 必ずしもこれらに限定されるものではない。
ここで、 特開 2002— 16312号公報に記載の技術では、 基板裏面に凹凸形 状を設けることにより、 基板と電極との接触面積を大きくし、 基板と電極との接触 抵抗を低減している。 該従来技術に開示の凹凸形状は、 基板と電極との接触面積を 大きくするためのものであって、 化学的反応性がより高い結晶面を露出させるため のものではないことが当業者にとって理解できる。 すなわち、 該公報は、 金属元素 と I II族窒化物元素との間の化学的反応性が結晶面に依存することに関しては、 何 ら教示も示唆もしていないことに留意すべきである。
これに対し本発明は、 金属元素と 111族窒化物元素との間の化学的反応性が結晶 面に依存することに着目し、 単に凹凸形状を設けるのではなく、 化学的反応性に乏 しい基板上に、 金属元素との化学的反応性がより高い結晶面を露出させるために突 起部を設ける。 これにより、 当該突起部の表面においては金属との反応性が上昇す るため、 金属と基板の I I I族窒化物とがァロイ化すると考えられる。 したがって基 板と金属電極との接触抵抗を顕著に低減することが可能となる。 たとえば、 ゥルツ 鉱型の結晶構造を有する Π I族窒化物半導体基板の場合、 前述したように （0 0 0 一 1 ) 面は化学的反応性に乏しいため、 この面に電極層を設けても、 電極と基板の I I I族窒化物とがァロイ化しないと考えられるため、 良好な接合を得ることが困難 である。 本発明においては、 （0 0 0— 1 ) 面以外の結晶面を露出させた突起部を 基板 （0 0 0— 1 ) 面に設ける。 これにより、 （0 0 0— 1 ) 面以外の結晶面にお いて金属との反応性が上昇するため、 金属電極と基板の I I I族窒化物とのァロイ化 が生じると考えられる。 したがって、 基板と金属電極層との密着性を十分なものと しつつ、 接触抵抗を顕著に低減させることができる。
'図面の簡単な説明
図 1は、 既知の典型的な青色レーザダイォ一ドの構造を示す縦断面図である。 図 2は、 上面及び底面に p電極及び n電極をそれぞれ配置した青色レーザ素子の 既知の構造を示^"縦断面図である。
図 3は本発明の実施例に係る窒化物半導体レーザ素子の構造を示す縦断面図であ る。
図 4はエッチング処理前の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写真である。 図 5は 3分間のエッチング処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写 真である。
図 6は 5分間のエッチング処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写 真である。 ，
図 7は 8分間のエッチング処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写 真である。 図 8は、 5分間のエッチング処理後の G a N基板裏面の走査型電子顕微鏡写真で ある。
図 9は、 裏面に研磨処理を行った G a N基板、 および研磨処理を行わなかった G a N基板をゥエツトエッチングした際の、 エッチング処理時間と六角錐型ピラミツ ド状突起部の密度との関係を示す図である。
図 1 0は、 裏面に研磨処理後ウエットエッチング処理した G a N基板、 裏面に研 磨処理のみ行った G a N基板、 裏面にいずれの処理も行わなかった G a N基板の各 々の裏面に T i /A 1を蒸着し金属電極層を形成したときの I—V特性を示したグ ラフである。
図 1 1は、 本発明の実施例 1におけるウエットエッチングにより得られた六角錐 型の突起部の走査線型電子顕微鏡による写真である。 発明を実施するための最良の形態
前述した本発明を実施するための最良の形態の典型例として。 剥離しにくく、 か つ低抵抗なォ一ミック金属電極を G a N基板の N面である （0 0 0— 1 ) 面に形成 する形態を以下に示す。
G a面である （0 0 0 1 ) 面上に電極金属を蒸着し、 あるいはそれに加えて熱処 理することによって、 剥離しにくく低抵抗な n電極を容易に形成することが可能で ある。 これに対し、 N面である （0 0 0— 1 ) 面上ではそうした金属電極を形成す ることが困難である。 これは、 G a面と N面との化学的性質の違いによると考えら れる。 すなわち G a面と N面とでは、 最表面での原子やポンドの配置が大きく異な つているために、 金属との化学的反応性が異なり、 電極を接触させたときのポテン シャルプロファイルも異なる。 したがって、 N面を用いる限り、 金属と窒化物との 反応性を高めることは困難である。
そこで本発明者は、 G a N基板の裏面に、 ファセット面を有する突起部を設ける ことにより、 部分的に N面以外のファセット面を露出させ、 金属と窒化物との反応 性を高める本発明に至った。
G a N基板の裏面すなわち N面である （0 0 0— 1 ) 面に突起部を形成する方法 の典型例は、 硫酸、 硝酸、 リン酸、 フッ酸などをエツチャントとして用いるゥエツ トエッチング、 R I E ( r e a c t i v e i o n e t c h i n g ) 等のドライ エツチングなどの手法およびこれらの組み合わせを含むが、 必ずしもこれらに限定 されるものではない。 これらの手法により凹凸が形成された G a N基板裏面に電極 金属を蒸着することにより、 電極金属と基板中の窒化物との反応が促進される。 し たがって、 接触抵抗が低減し電気特性が改善される。 ここで、 G a N基板裏面を研 磨することにより凹凸を設ける手法では、 研磨によるダメージがある程度導入され る。 そのため、 電気特性はある程度改善されるものの、 良好な特性までは得られな いことになる。
本発明においては、 G a N基板裏面すなわち N面である （0 0 0— 1 ) 面にゥェ ットエッチングやドライエッチングを施すことにより、 ファセット面を有する多角 錐型あるいは多角錐台型の突起部を G a N基板裏面に多数形成させる。
一つの好適な具体例として、 2 0 0 °Cに加熱されたリン酸：硫酸 = 1 ： 1 (体積 比） のエツチャントを使用したゥエツトエッチングによりファセット面を有する六 角錐型のピラミッド状突起部を G a N基板裏面に設けることができる。 図 4乃至図 7は、 このエツチャントを使用したゥエツトエッチングにおける G a N基板裏面の 様子を経時的に示した光学顕微鏡写真である。 図 4はエツチング処理前の G a N基 板裏面の様子を示した光学顕微鏡写真である。 図 5は 3分間のエッチング処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写真である。 図 6は 5分間のエッチング 処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写真である。 図 7は 8分間のェ ツチング処理後の G a N基板裏面の様子を示した光学顕微鏡写真である。 図 4乃至 図 7を参照することで、 エッチング処理の経過時間とともに、 六角錐型のピラミツ ド形状突起部のサイズが大きくなり、 ピラミツド形状突起部の密度が減少している ことがわかる。 したがって、 エッチング処理の時間を変化することにより、 ピラミ ッド形状突起部のサイズおよび密度を変化させることが可能である。 図 8は、 5分 間のエッチング処理後の G a N基板裏面の走査型電子顕微鏡写真である。 この写真 より、 六角錐型のピラミツド状突起部が多数生成していることがわかる。
また、 ウエットエッチングに先立ち、 GaN基板裏面を図 4に示すように研磨し ておくことが好ましい。 上記六角錐型のピラミッド状突起部は、 研磨により傷つけ られた箇所に形成されやすいためである。 さらに、 この性質を利用して GaN基板 裏面の所望の部分に選択的に上記六角錐型のビラミツド状突起部を形成させること もできる。 たとえば、 GaN基板裏面の四隅に、 研磨等による傷部を形成すること により、 四隅の領域に選択的に六角錐型のビラミツド状突起部を設けることが可能 となる。 このようにすれば、 基板の四隅において金属電極と基板とが良好に密着す る。
図 9は、 裏面に研磨処理を行った GaN基板、 および研磨処理を行わなかった G aN基板をゥエツトエッチングした際の、 エッチング処理時間と六角錐型ビラミツ ド状突起部の密度との関係を示す図である。 図中の aのグラフが研磨処理を行つた GaN基板を示し、 bのグラフが研磨処理を行わなかった GaN基板を示す。 この 図から、 GaN基板裏面を研磨した場合、 研磨しない場合と比較して上記六角錐型 ピラミッド状突起部の密度の減少速度が大きいことがわかる。 したがって、 GaN 基板裏面に研磨処理を行う場合、 エッチング処理時間は厳密に制御する必要がある。 このように多角錐型または多角錐台型の突起部が多数形成された n— G a N基板 の裏面に、 電極金属を蒸着し、 電極層を形成した場合、 基板と電極層との接触抵抗 は顕著に低減し、 従来の窒化物系発光素子における G a Nの G a面側に形成した n 電極とほぼ同様の電気特性を得ることが可能となる。 金属電極の構成は特に限定さ れず、 その典型例は、 既知の 2層構造としての T i /A 1や T i/Au、 3層構造 としての T i /P t /Au、 あるいは 4層構造としての T i /A 1 /T i /Auを 含む。
図 10は、 裏面に研磨処理後ウエットエッチング処理した GaN基板、 裏面に研 磨処理のみ行つた G a N基板、 裏面にいずれの処理も行わなかった G a N基板の各 々の裏面に T i ZA 1を蒸着し金属電極層を形成したときの I—V特性を示したグ ラフである。 図中、 aは裏面にいずれの処理も行わなかった G a N基板に金属電極 層を形成したときの I—V特性を示すグラフである。 bは裏面に研磨処理のみ行つ た G a N基板に金属電極層を形成したときの I—V特性を示すグラフである。 cは 裏面に研磨処理を行った後、 1分間のゥエツトエッチング処理を行った G a N基板 に金属電極層を形成したときの I一 V特性を示すグラフである。 dは裏面に研磨処 理を行った後、 2分間のゥエツトエッチング処理を行った G a N基板に金属電極層 を形成したときの I一 V特性を示すグラフである。 eは裏面に研磨処理を行った後、 3分間のウエットエツチング処理を行つた G a N基板に金属電極層を形成したとき の I一 V特性を示すグラフである。 fは裏面に研磨処理を行った後、 6分間のゥェ ットエッチング処理を行った G a N基板に金属電極層を形成したときの I一 V特性 を示すグラフである。
これらのグラフから、 G a N基板裏面に研磨処理を施すと I一 V特性の顕著な劣 化が認められるが、 ゥエツトエッチング処理を行うことにより I一 V特性は改善さ れることがわかった。 特に I—V特性について、 3分および 6分のゥエツトエッチ ング処理を行った G a N基板は、 裏面にいずれの処理も行わなかった基板よりも I - V特性が優れることが判明した。 これは、 3分および 6分のウエットエッチング 処理を行った G a N基板裏面には、 ファセット面を有する六角錐型のピラミツド状 突起部が多数形成されており、 当該ファセット面の反応性が、 G a面と同等もしく はそれ以上となっていることに起因すると推察される。 すなわち、 当該ファセット 面の反応性が N面と比して上昇した結果、 当該ファセット面において金属と G a N とがァロイ化することにより接触抵抗が低減されるものと考えられる。
この金属と G a Nとのァロイ化を示唆する知見として、 以下のようなものが得ら れている。 ファセット面を有する突起部が設けられた G a N基板裏面に金属電極を 蒸着したものに対し、 王水によりエッチングを行ったところ、 基板に設けられた突 起部のファセット面に変色が認められた。 一方で、 基板裏面に突起部を設けずに金 属電極を設けたものに対して王水処理をしたものにおいては、 基板表面に変色は認 めらず、 金属蒸着前と同じ状態であった。 このことより、 上記の変色の生じたファ セット面において、 G a Nと金属電極とがァロイ化していることが示唆された。 多角錐型または多角錐台型の突起部のファセット面の化学的性質が N面と異なる のは、 ファセット面と基板面とのなす角に起因すると考えられる。 本発明者はこの ことを明らかにするために、 基板裏面を研磨することによりオフ角をつけ、 接触抵 抗の変化を検討した。 その結果、 1 0度程度までオフ角を付けても接触抵抗の改善 は全く見られなかった。 一方、 溶液エッチングやドライエッチングにより基板表面 から 3 0度以上傾いたファセット面をもつ多角錐型または多角錐台型の突起部を設 けた場合、 接触抵抗の顕著な低減効果が得られることが判明した。 したがって、 突 起部のファセット面と基板面とのなす角は 3 0度以上とすることが好ましい。 こう することにより、 突起部の側面に N面以外の面を十分に露出させることができるこ とから、 電極と基板との接触抵抗の低減が可能となる。
上記の多角錐型または円錐型の突起部の高さの下限は、 好ましくは 0 . l ^ mさ らに好ましくは 0 . 2 mとする。 こうすることにより電極と基板との接触を安定 化することができる。 また、 突起部の高さの上限は 2 0 mとすることが好ましく、 1 0 πιとすることがさらに好ましい。 これにより、 突起部の機械的強度を損なう ことなく、 電極と基板との安定した接触を実現することができる。
さらに、 多角錐型または円錐型の突起部が設けられた領域の面積、 すなわち複数 の突起部の底面の面積の総和が基板面積の 2 0 %以上を占めることが好ましく、 3 0 %以上を占めることがさらに好ましい。 こうすることにより、 電極と基板との十 分な接触が確保されるため、 接触抵抗を顕著に低減することが可能となる。
また、 基板裏面における上記の多角錐型または円錐型の突起部の数密度は、 好ま しくは 1 c m2あたり 1 X 1 0 5個以上とする。 このようにすることにより基板と 電極との接合を強固にすることができるため、 素子の安定しこ駆動に資することが できる。 また、 十分な接触面積を確保することができるため、 接触抵抗を顕著に低 減することが可能となる。
(実施例）
(第 1実施例）
図 3を参照して本実施例を説明する。 図 3は本発明の実施例に係る窒化物半導体 レーザ素子の構造を示す縦断面図である。
n型 GaN基板 101としては、 F I E L O法により作製した厚さ 100 の n型 G aN (0001) 基板を用いた。 F I ELO法は、 例えば、 A. Us u i 他、 J pn. J. App l. Phy s. 36 ( 1997) に開示される。 こ の基板 101の N面 （裏面） をメカニカルに研磨し、 摂氏 200度に熱したリン酸 と硫酸の混合液であって、 体積比でリン酸：硫酸が 1 ： 1の混合液をエッチアント として用い、 n型 GaN基板 101を該混合液に 5分間浸すことにより、 n型 Ga N基板 101の裏面をゥエツトエッチングし、 六角錐型の突起部 113を該裏面に 形成した。 図 6に、 ウエットエッチングした n型 GaN基板 101の N面の光学顕 微鏡写真を示す。 10 / m程度のサイズの六角錘型の突起部が高密度に形成されて いることがわかる。
また図 11は、 本発明の実施例 1におけるウエットエッチングにより得られた六 角錐型の突起部の走査線型電子顕微鏡による写真である。 この写真より、 突起部の ファセット面と n型 GaN基板の面とのなす角度は約 60度であることが分かる。 この突起部は、 （10— 11) 面およびこれと等価な面が露出しているものと推察 される。
また、 n型 GaN基板 101の N面における突起部 113の占める面積の比率は 30%であり、 n型 GaN'基板 101の N面における突起部 113の数は 1 cm2 あたり約 1 X 105個であった。'
素子構造の作製には、 300 hP aの減圧 MOVPE装置を用いた。 キャリアガ スには、 水素と窒素の混合ガスを用い、 Ga、 A l、 I nソースとしてそれぞれト リメチルガリウム (TMG) 、 トリメチルアルミニウム (TMA) 、 トリメチルイ ンジゥム （TMI) を用いた。 また、 n型ドーパントにはシラン （S i H4) 、 p 型ドーパントにはビスシクロペン夕ジェニルマグネシウム (Cp 9Mg) を用いた。
n型 GaN基板 101を成長装置に投入後、 NH 3を供給しながら基板を昇温し、 成長温度まで到達した時点で以下の成長を開始した。 n型 GaN基板 101の Ga 面上に、 S i濃度 4X 1017 cm一 3及び厚さ 1. 3 mの S i ド一プ n型 A 1 0. 1 Ga 0. 9Nクラッド層 102を形成した。 更に、 該 S i ドープ n型 A 1 0. χ G a ο. 9 Nクラッド層 102上に、 S i濃度 4 X 10 i？ c m— 3及び厚さ 0. 1 mを有する S i ド一プ n型 GaN光ガイド層 103を形成した。 更に、 該 S i ド ープ n型 GaN光ガイド層 103上に、 厚さ 3 nmを有する I n o . 15Ga 0. 85 N量子井戸層と S i濃度 1 X 1018 c m— 3と厚さ 5 nmを有する S i ド一プ I n 0. 01 Ga 0. 99 N障壁層とを交互に 3周期積層した多重量子井戸構造活 性層 104を形成した。 更に、 該多重量子井戸構造活性層 104上に、 Mg濃度 2 X 1019 cm— 3及び厚さ 10 nmを有する Mgド一プ p型 GaN層 105を形成 した。 更に、 該 Mgド一プ ρ型 GaN層 105上に、 Mg濃度 2X 10 i9 Cm— 3 及び厚さ 0. 1 mを有する Mgドープ p型 G aN光ガイド層 106を形成した。 更に、 該 Mgドープ p型 GaN光ガイド層 106上に、 Mg濃度 l X 1 0 i 9 c m — 3及び厚さ 0· 75 mを有する Mgド一プ ρ型 A 1 0. 1 a 0. 9Nクラッ ド層 107を形成した。 更に、 該 Mgド一プ p型 A 1 0. 1 Ga 0. 9 Nクラッド 層 107上に、 Mg濃度 1 X 1020 cm— 3及び厚さ 15 nmを有する Mgド一プ p型 G a Nからなる p型 GaNコンタクト層 108を形成して、 III族窒化物半導 体の積層構造体を、 上記基板 101の Ga面上に成長させた。
該基板 101を上記成長装置から取り出し、 p型 GaNコンタクト層 108の上 に所定の形状のマスクを選択的に形成した。 該マスクを介して、 幅 2 / mのストラ イブ状の S i 02からなる保護膜を形成した。 その後、 ρ型 GaN光ガイド層 10 6と p型 A 1 GaNクラッド層 107との界面付近まで、 p型 GaNコンタクト層 108及び p型 A 1 GaNクラッド層 107をドライエッチングによりエッチング し、 幅 2^mのリッジ構造 111を作製した。 その後、 リッジ構造 111の側面及 び p型 GaN光ガイド層 106の露出上面に S i〇2膜 112を形成した。
続いて、 p型 GaNコンタクト層 108上すなわちリッジ構造 1 1 1の上部に、 厚さ 10 nmの N i層、 及び厚さ 10 nmの A u層をこの順で蒸着した。 更に、 突 起部 113の設けられた n型 GaN基板 101の裏面である N面に、 厚さ 5 nmの T i層、 及び厚さ 20 nmの A 1層をこの順で蒸着した。 上記試料を RTA装置に 投入し、 600°Cの温度で 30秒間の熱処理を行い III族窒化物と金属と間のァロ ィ化を行い、 III族窒化物半導体と金属とのォ一ミックコンタクトを形成した。 さ らに基板表面側の N i /Au金属積層構造体および基板裏面側の T i /A 1金属積層 構造体上に、 更に厚さ 500 nmの Au層を真空蒸着し、 p電極 109を p型 Ga Nコンタクト層 108上すなわちリッジ構造 111の上部に形成すると共に、 突起 部 113の設けられた n型 GaN基板 101の裏面である N面に n電極 110を形' 成した。
こうして得られた試料を上記ストライプに垂直な方向にへき開し、 LDチップと した。 典型的な素子長は 500 zmとした。 このレーザ素子に電流注入をしたとこ ろ、 30mWの動作電圧は 4. 5 Vと非常に良好な電気特性が得られた。 このよう に良好な電気特性が得られたのは、 突起部 113の設けられた n型 GaN基板 10 1の裏面である N面と n電極 1 10との接触が十分に確保されていることに起因す ると考えられる。
(第 2実施例）
再度図 3を参照して本実施例について説明する。
本実施例においては、 基板 n型 GaN基板 101の裏面である N面に、 I CP ( I nduc t i v e l y Coup l e d P l a sma) ドライエッチングによ り突起部 113を次のようにして形成した点で、 上記第 1実施例と異なるが、 その 他の点では上記第 1実施例と同一のため、 以下の詳細な説明は相違点に焦点を当て て行う。
n型 GaN基板 101の裏面である N面に感光性レジストを塗布し、 フォトリソ グラフィの手法により所定のパターニングを行った。 次に、 パターニングされた n 型 GaN基板 101を I CPドライエッチング装置内に置き、 エッチングガスとし て、 塩素および酸素の混合ガスであって、 体積比で塩素：酸素 =90 ： 10を有す る混合ガスを用いて 20分間のドライエッチングを行うことにより、 突起部 113 を設けた。
こうして得られた突起部 113のファセッ卜面と n型 GaN基板 101の面との なす角度は 40度であり、 突起部 113の高さは 1 であった。 また、 n型 Ga N基板 101の N面における突起部 113の占める面積の比率は 40%であり、 η 型 GaN基板 101の N面における突起部 113の数密度は 1 cm2あたり 1 X 1 07個であった。
その他の素子構造および電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。 こうして得られた試料を上記ストライプに垂直な方向にへき開し、 LDチップと した。 典型的な素子長は 500 とした。 このレーザ素子に電流注入をしたとこ ろ、 30mWの動作電圧は 4. 5 Vと非常に良好な電気特性が得られた。 このよう に良好な電気特性が得られたのは、 突起部 1 13の設けられた n電極 110と n型 0&!^基板101との接触が十分に確保されていることに起因すると考えられる。
(比較例）
本比較例においては、 裏面である N面に突起部を設けない G a N基板を用いた。 その他の素子構造および電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。 こうして得られた試料を上記ストライプに垂直な方向にへき開し、 LDチップと した。 典型的な素子長は 500 / mとした。 このレーザ素子に電流注入をしたとこ ろ、 3 OmWの動作電圧は 10 Vと高い値を示した。 これは、 n電極 110と n型 GaN基板 101との接触が十分ではなく、 接触抵抗が高くなつていることを示す ものである。 .
前述の実施例 1、 実施例 2および比較例により、 実施例 1および 2における n型 G a NS¾ 101の裏面である N面に設けられた突起部 113が、 n電極 1 10と n型 GaN基板 101の裏面との接触に効果的に寄与することが実証された。
(実施例 3)
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面を研磨し、 その後摂氏 200 度に熱したリン酸と硫酸の混合液であって、 体積比でリン酸：硫酸 = 2 ： 1を有す る混合液を用い、 n型 GaN基板 101を 2分間該混合液に浸すことによりゥエツ トエッチングを行った。 ゥエツトエッチングにより突起部 1 13を形成する前に G a N基板の裏面である N面を研磨した点を除き、 素子の製造方法及びその他の素子 構造および電極については、 上記実施例 1と同一である。
(実施例 4)
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面を研磨し、 その後摂氏 200 度に熱したリン酸と硫酸の混合液であって、 体積比でリン酸：硫酸 = 1 ： 1を有す る混合液を用い、 n型 GaN基板 101を 8分間該混合液に浸すことによりゥエツ トエッチングを行った。 ウエットエツチングに使用したエッチアン卜の混合比及び ゥエツトエッチングの時間を除き、 素子の製造方法及びその他の素子構造および電 極については、 上記実施例 1と同一である。
(実施例 5)
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面にファセット面を有する突起 部 1 13を、 実施例 2と同様の手法により I CPドライエッチングにより設けた。 なお、 エッチングガスとしては、 塩素ガスを使用し、 エッチング時間は 20分間と した。
得られた突起部 1 13のファセット面と n型 G a N基板の面とのなす角度は 10 度であり、 突起部 113の高さは 1 Atmであった。 また、 n型 GaN基板の N面に おける突起部 113の占める面積の比率は 40%であり、 n型 GaN基板の N面に おける突起部 1 13の数密度は 1 cm2あたり 5 X 105個であった。 その他の素 子構造および電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。
(実施例 6)
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面にファセット面を有する突起 部 1 13を、 実施例 2と同様の手法により I CPドライエッチングにより設けた。 なお、 エッチングガスとしては、 塩素および酸素の混合ガスであって、 体積比で塩 素：酸素 =90 ： 10の混合ガスを使用し、 エッチング時間は 5分間とした。 得られた突起部 1 13のファセット面と n型 GaN基板の面とのなす角度は 30 度であり、 突起部 113の高さは 0. 1 mであった。 また、 n型 GaN基板の N 面における突起部 113の占める面積の比率は 30%であり、 n型 GaN基板の N 面における突起部 113の数密度は 1 cm2あたり 3 X 108個であった。 その他 の素子構造および電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。
(実施例 7 )
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面にファセット面を有する突起 部 1 13を、 実施例 2と同様の手法により I CPドライエッチングにより設けた。 なお、 エッチングガスとしては、 塩素および酸素の混合ガスであって体積比で塩素 ：酸素 =90 ： 10の混合ガスを使用し、 エッチング時間は 30分間とした。 得られた突起部 113のファセット面と n型 G aN基板の面とのなす角度は 40 度であり、 突起部 113の高さは 5 mであった。 また、 n型 GaN基板の N面に おける突起部 113の占める面積の比率は 10%であり、 n型 GaN基板の N面に おける突起部 1 13の数密度は 1 cm2あたり 1 X 105個であった。 その他の素 子構造および電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。
(実施例 8 )
本実施例においては、 GaN基板の裏面である N面にファセット面を有する突起 部 1 13を、 実施例 2と同様の手法により I CPドライエッチングにより設けた。 なお、 エッチングガスとしては、 塩素ガスを使用し、 エッチング時間は 40分間と した。
突起部 113のファセット面と n型 GaN基板の面とのなす角度は 40度であり、 突起部 1 13の高さは 30 mであった。 また、 n型 G aN基板の N面における突 起部 1 13の占める面積の比率は 30 %であり、 n型 GaN基板の N面における突 起部 1 13の数密度は 1 cm2あたり 1 X 104個であった。 その他の素子構造お よび電極については、 上記実施例 1と同様にして作製した。 上記の実施例 1乃至実施例 8および比較例の窒化物半導体レーザ素子の作製条件 および評価結果を表 1に示す。
差替 え 用 紙.（規則 26) ^嚟 λ ¾
«¾
〇
実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例フ 実施例 8 比較例
、
溶液エツチン ドライエツチン 溶液エツチン 溶液エツチン ドライエツチン ドライエツチン ドライエツチン ドライエツチン グ（リン酸:硫 グ（リン酸:硫 グ (リン酸:硫
グ グ グ グ グ
突起部形成方法 酸 =1 :1) 酸 =2:1) 酸 =1 :1) なし エッ寸チ'ング時 エッチング時 エッチング時 エッチング時 エッチング時 浸漬時間 5分 浸漬時間 2分 浸漬時間 8分
間 2 to0分 間 20分 間 5分 間 30分 間 40分
突起部ファセット — 、
面と基盤面とのな 60度 40度 60度 60度 10度 30度 40度 40度
す角
突起部の高さ 1 m 20 m 1 Um 0. 1 m 5fim 30/im
突起部の占める 0 (
30% 40% 10% 1% 40% 30% 10% 30%
面積比 O C
1cm2あたりの突
1 105 1 X 107 5x 106 3 103 5x 105 3X108 1 X 105 1 X 104
起部数
8. 1V 9. 9V 10V D C
<
0 0
ゝ O C
、
実施例 1および実施例 2のレーザ素子に電流注入をしたところ、 3 OmWの動作 電圧は > それぞれ 4. 5V、 4. 6 Vと非常に良好な電気特性が得られた。 このよ うに良好な電気特性が得られたのは、 n型 GaN基板 101の裏面に形成された突 起部 113が （000— 1 ) 面以外の結晶面が露出したファセット面を有している
差替え用紙 （規則 26) ことから、 n電極 110の金属と n型 GaN基板 101の G a Nとがァロイ化し、 その結果、 十分な接触が確保されていることに起因すると考えられる。
一方、 GaN基板裏面にファセット面を有する突起部が設けられていない比較例 のレーザ素子においては、 n電極の金属と n型 GaN基板の GaNとがァロイ化せ ず、 電極と基板との接触が不足している。 3 OmWの動作電圧は 10 Vと高い値を 示したのはこのことが原因であると推察される。
また、 実施例 1、 実施例 3および実施例 4を比較すると、 ウエットエッチングに おける処理時間によりレーザー素子の動作電圧および抵抗値が大きく相違すること がわかる。 これは、 実施例 1の G a N基板の裏面である N面においては、 （000 一 1) 面以外の結晶面が露出したファセット面を有する突起部 113が十分に形成 されている結果、 電極と基板との接触が良好である。 これに対し、 実施例 3および 実施例 4の動作電圧が実施例 1に比べて高くなつている原因としては、 実施例 3お よび実施例 4の GaN基板の裏面においては、 （000— 1) 面以外の結晶面の面 積が十分ではなく、 電極と基板との接触が実施例 1に比べてやや不足していること が考えられる。
また、 GaN基板の裏面である N面に設けられる突起部の形状に関して、 実施例 1、 実施例 2、 実施例 5および実施例 6を比較することにより、 突起部 113のフ ァセット面と基板面とのなす角は 30度以上とし、 突起部 1 13の高さが 0. 1 u mを越えるときに良好な結果が得られていることが分かる。 このようにすることに より、 安定的に （000— 1) 面以外の結晶面を露出させることが可能となるもの と推察される。
さらに、 GaN基板裏面に設けられる突起部の数密度に関して、 実施例 実施 例 2、 実施例 7および実施例 8を比較することにより、 GaN基板の裏面である N 面における突起部 1 13の占める面積比率すなわち、 GaN基板の裏面である N面 の面積に対する複数の突起部 113の底面の面積の総和の比率が 30%以上であり、 且つ突起部 113の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105以上であるときに、 非常に 良好な動作電圧が得られていることがわかる。 これは、 突起部 1 1 3の数密度がこ のように制御されている場合、 電極と基板との接触が十分に確保されている結果、 良好な動作電圧が得られたものと考えられる。
以上説明したように本発明においては、 I I I族窒化物半導体基板の裏面に、 突起 部を設け、 当該突起部を覆うように電極層を設ける構成を採っている。 このため、 剥離しにくく、 かつ低抵抗な電極を備えた I I I族窒化物半導体素子を実現すること が可能となる。
幾つかの好適な実施の形態及び実施例に関連付けして本発明を説明したが、 これ ら実施の形態及び実施例は単に実例を挙げて発明を説明するためのものであって、 限定することを意味するものではないことが理解できる。 本明細書を読んだ後であ れば、 当業者にとって等価な構成要素や技術による数多くの変更および置換が容易 であることが明白であるが、 このような変更および置換は、 添付の請求項の真の範 囲及び精神に該当するものであることは明白である。 産業上の利用の可能性
前述したように本発明は、 I I I族窒化物半導体が金属元素との化学的反応性に乏 しい結晶面例えば N面を有し、 この結晶面に金属層が直接接する構造を有する半導 体装置に適用できる。 その典型例として上記 Π I族窒化物半導体から構成されるレ 一ザ素子が挙げられるが、 必ずしもこれに限定する必要はない。

Claims

請求の範囲
1. Ill族窒化物半導体基板と、 該 III族窒化物半導体基板の主面上に設けら れた 111族窒化物半導体からなる能動素子部とを含む I II族窒化物半導体素子であつ て、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面の少なくとも一部の領域は、 複数の突起部 を有し、 該複数の突起部は金属層で覆われている 111族窒化物半導体素子。
2. 前記複数の突起部が柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状 を有する請求項 1に記載の III族窒化物半導体素子。
3. 前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面を構成す る結晶面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含む請求項
1に記載の Ί II族窒化物半導体素子。
4. 前記 ΙΠ族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を有する請求項 1 に記載の 111族窒化物半導体素子。
5. 前記 III族窒化物半導体基板の裏面は （000— 1) 面からなり、 前記複 数の突起部の表面は （000— 1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応性によ り富んだ結晶面を含む請求項 4に記載の 111族窒化物半導体素子。
6. 前記複数の突起部の高さが 0. 1 以上である請求項 1に記載の III族 窒化物半導体素子。
7. 前記複数の突起部の高さが 20 m以下である請求項 6記載の III族窒化 物半導体素子。
8. 前記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105個以上である請求 項 1に記載の 111族窒化物半導体素子。
9. 前記複数の突起部の底面の面積の総和が、 前記 111族窒化物半導体基板の 裏面の面積の 20 %以上である請求項 1に記載の ΙΠ族窒化物半導体素子。
10. 前記複数の突起部と前記金属層との界面は、 ァロイ化されている請求項 1に記載の III族窒化物半導体素子。
1 1. 前記複数の突起部は、 前記 III族窒化物半導体基板の裏面から 30度以上 傾いたファセッ卜面を有する請求項 12に記載の III族窒化物半導体素子。
12. 前記複数の突起部が前記 III族窒化物半導体基板の裏面全体に分散してい る請求項 1に記載の III族窒化物半導体素子。
13. 前記金属層は電極を構成する請求項 1記載の III族窒化物半導体素子。
14. 第一の面の少なくとも一部の領域に複数の突起部を有する III族窒化物半
15. 前記複数の突起部が柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状 . を有する請求項 14に記載の III族窒化物半導体基板。
16. 前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の前記第一の面 を構成する結晶面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含 む請求項 14に記載の III族窒化物半導体基板。
17. 前記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を有する請求項 1 4に記載の ΙΠ族窒化物半導体基板。
18. 前記 III族窒化物半導体基板の前記第一の面は （000— 1) 面からなり、 前記複数の突起部の表面は （000— 1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応 性により富んだ結晶面を含む請求項 17に記載の III族窒化物半導体基板。
19. 前記複数の突起部の高さが 0. 1 m以上である請求項 14に記載の III 族窒化物半導体基板。
20. 前記複数の突起部の高さが 20 /im以下である請求項 19記載の III族窒 化物半導体基板。
21. 前記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105個以上である請求 項 14に記載の III族窒化物半導体基板。
22. 前記複数の突起部の底面の面積の総和が、 前記 III族窒化物半導体基板 の前記第一の面の面積の 20%以上である請求項 14に記載の III族窒化物半導体 板。 '
23. 前記複数の突起部は、 前記 ΙΠ族窒化物半導体基板の前記第一の面から 3 0度以上傾いたファセット面を有する請求項 14に記載の III族窒化物半導体基板。
24. 前記複数の突起部が前記 I II族窒化物半導体基板の前記第一の面全体に分 散している請求項 14に記載の ΙΠ族窒化物半導体基板。
25. 第一の面の少なくとも一部の領域が、 該第一の面を構成する結晶面と異 なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面からなる複数のファセット 面を含む III族窒化物半導体と、 前記第一の面と接する金属層とを含み、 前記複数 のファセット面と前記金属層との界面がァロイ化されている I II族窒化物半導体構 造体。
26. 前記 III族窒化物半導体は、 ウルッ鉱型の結晶構造を有する請求項 25に 記載の 111族窒化物半導体構造体。
27. 前記 III族窒化物半導体の前記第一の面は （000— 1) 面からなり、 前 記複数のファセット面は （000— 1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応性 により富んだ結晶面からなる請求項 26に記載の III族窒化物半導体構造体。
28. 前記複数のファセット面は、 前記 III族窒化物半導体の前記第一の面から
30度以上傾いている請求項 25に記載の ΙΠ族窒化物半導体構造体。
29. 前記複数のファセット面は、 柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれ かの形状の複数の突起部を形成する請求項 25に記載の ΙΠ族窒化物半導体構造体。
30. 前記複数の突起部の高さが 0. l^m以上である請求項 29に記載の ΙΠ 族窒化物半導体構造体。
31. 前記複数の突起部の高さが 20； m以下である請求項 30記載の III族窒 化物半導体構造体。
32. 前記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105個以上である請求 項 29に記載の 111族窒化物半導体構造体。
33. 前記複数の突起部の底面の面積の総和が、 前記第一の面の面積の 20% 以上である請求項 29に記載の III族窒化物半導体構造体。
34. (000— 1) 面からなる第一の面の少なくとも一部の領域が、 （00 0-1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面からなる複 数のファセット面を含む III族窒化物半導体基板。
35. 前記複数のファセット面は、 前記第一の面から 30度以上傾いている請 求項 34に記載の III族窒化物半導体基板。
36. 前記複数のファセット面は、 柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれ かの形状の複数の突起部を形成する請求項 34に記載の III族窒化物半導体基板。
37. 前記複数の突起部の高さが 0. 1 m以上である請求項 36に記載の III 族窒化物半導体基板。
38. 前記複数の突起部の高さが 2 以下である請求項 36記載の III族窒 化物半導体基板。
39. 前記複数の突起部の数密度が 1 cm2あたり 1 X 105個以上である請求 項 36に記載の ίΠ族窒化物半導体基板。
40. 前記複数の突起部の底面の面積の総和が、 前記第一の面の面積の 20 % 以上である請求項 36に記載の III族窒化物半導体基板。
41. III族窒化物半導体基板の第一の面に複数の突起部を形成する工程と、 前記 III族窒化物半導体基板の第二の面上に ΠΙ族窒化物半導体からなる 少なくとも 1つの能動素子を形成する工程と、
前記複数の突起部を覆うように金属層を形成する工程とを含む II I族窒化 物半導体素子の製造方法。
42. 前記突起部を形成する工程は、 らなる請求項 41に記載の 方法。
43. 前記エッチングは、 ゥエツ らなる請求項 42に記載の方 法。
44. 前記エッチングは、 ドライエッチングからなる請求項 42に記載の方法。
45. 前記金属層を形成する工程は、 前記金属層を蒸着する工程と、 熱処理を 行い前記複数の突起部と前記金属層との界面をァロイ化する工程とを含む請求項 4 2に記載の方法。
46. 前記複数の突起部を形成する工程の前に、 前記 III族窒化物半導体基板 の第一の面を研磨する工程を更に含む請求項 42に記載の方法。
47 前記複数の突起部が柱状型、 多角錐型及び多角錐台型のいずれかの形状 を有する請求項 41に記載の方法。
48. 前記複数の突起部の表面は、 前記 III族窒化物半導体基板の第一の面を構 成する結晶面と異なり且つ金属元素との化学的反応性により富んだ結晶面を含む請 求項 41に記載の方法。
49. 前記 III族窒化物半導体基板は、 ウルッ鉱型の結晶構造を有する請求項 4 1に記載の方法。
50. 前記 III ^窒化物半導体基板の裏面は （000— 1) 面からなり、 前記複 数の突起部の表面は （000— 1) 面と異なり且つ金属元素との化学的反応性によ り富んだ結晶面を含む請求項 41に記載の方法。
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