(57)【要約】【課題】第２金属膜の引っ張り応力を働かせて突出部を上方に引き上げ、これにより突出部と半導体層との間に形成される空間を広げて、この空間内に第３金属膜が十分に行き届くようにする。【解決手段】発光層を含む半導体層が形成されたウエハを準備する工程と、断面視において本体部と突出部とを有するレジスト膜を形成する工程と、第１金属膜を形成する工程と、レジスト膜上と第１金属膜上とに第２金属膜を形成する工程と、ウエハを昇温し、その後降温することにより、レジスト膜の突出部を上方に引き上げる工程と、第２金属膜上に第３金属膜を形成し、第１金属膜の端部を第３金属膜により被覆する工程と、レジスト膜を除去する工程と、をこの順に有し、第２金属膜を形成する工程において、第１金属膜の端部は、第２金属膜から露出する発光素子の製造方法。【選択図】図１Ｅ
2020123609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含む半導体層が形成されたウエハを準備する工程と、
断面視において、前記半導体層上の第１領域に接する本体部と、前記第１領域に隣接する前記半導体層上の第２領域に接することなく前記本体部から前記第２領域上に突き出る突出部と、を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記第２領域に隣接する前記半導体層上の第３領域に第１金属膜を形成する工程と、
前記レジスト膜上と前記第１金属膜上とに第２金属膜を形成する工程と、
前記ウエハを昇温し、その後降温することにより、前記レジスト膜の突出部を上方に引き上げる工程と、
前記第２金属膜上に第３金属膜を形成し、前記第１金属膜の端部を前記第３金属膜により被覆する工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、をこの順に有し、
前記第１金属膜を形成する工程において、前記第１金属膜は、前記第３領域と前記第２領域の一部領域とに配置され、
前記第２金属膜を形成する工程において、前記第１金属膜の端部は、前記第２金属膜から露出する発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１金属膜は銀を有する請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２金属膜は、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、及びタングステンを１種以上有する請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２金属膜は、
ニッケル、ルテニウム、ロジウム、及びタングステンを１種以上有する第１層と、
前記第１層上に配置され、白金、金、またはこれらの合金を有する第２層と、
を有する請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第３金属膜はチタン、白金、又はこれらの双方を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２金属膜の膜厚は、第１金属膜の膜厚よりも厚い請求項１から５のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第３金属膜は、スパッタリング法により形成される請求項１から６のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記昇温は、前記ウエハを、１３０度以上１５０度以下の温度で、１５分以上２０分以下の間、加熱することにより行われる請求項１から７のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
断面視において、前記突出部の長さは、２μｍ以上５μｍ以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
断面視において、前記突出部の厚みは、２μｍ以上４μｍ以下である請求項１から９のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーバーハング形状のレジスト膜を形成した後、反射膜やバリア膜を形成する発光素子の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発光素子の製造方法では、オーバーハング部分に遮られ、バリア膜を反射膜の端部を覆うように形成できない虞があり、反射膜がその端部からマイグレーションしてしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は次の一実施形態を含む。
【０００６】
発光層を含む半導体層が形成されたウエハを準備する工程と、断面視において、前記半導体層上の第１領域に接する本体部と、前記第１領域に隣接する前記半導体層上の第２領域に接することなく前記本体部から前記第２領域上に突き出る突出部と、を有するレジスト膜を形成する工程と、前記第２領域に隣接する前記半導体層上の第３領域に第１金属膜を形成する工程と、前記レジスト膜上と前記第１金属膜上とに第２金属膜を形成する工程と、前記ウエハを昇温し、その後降温することにより、前記レジスト膜の突出部を上方に引き上げる工程と、前記第２金属膜上に第３金属膜を形成し、前記第１金属膜の端部を前記第３金属膜により被覆する工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、をこの順に有し、前記第１金属膜を形成する工程において、前記第１金属膜は、前記第３領域と前記第２領域の一部領域とに配置され、前記第２金属膜を形成する工程において、前記第１金属膜の端部は、前記第２金属膜から露出する発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施形態では、第２金属膜の引っ張り応力を働かせて突出部を上方に引き上げ、これにより突出部と半導体層との間に形成される空間を広げて、この空間内に第３金属膜が十分に行き届くようにする。したがって、第１金属膜の端部を第３金属膜で確実に覆うことが可能となり、第１金属膜がその端部からマイグレーションすることを抑制して、信頼性の高い発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｃ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｄ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｅ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｆ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１Ｇ】実施形態に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図２Ａ】実施形態に係る発光素子を説明する模式的平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａ中の２Ｂ−２Ｂ線における模式的断面を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂ中の２Ｃ部を拡大した図である。
【図３Ａ】ニッケル（Ｎｉ）を用いて第２金属膜が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。
【図４Ａ】ロジウム（Ｒｈ）を用いて第２金属膜が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。
【図５Ａ】タングステン（Ｗ）を用いて第２金属膜が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。
【図６Ａ】ルテニウム（Ｒｕ）を用いて第２金属膜が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。
【図７】比較例に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。
【図８】比較例に係る発光素子を説明する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を詳細に説明する。ただし、以下の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限られない。以下の説明では、特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。それらの用語は、参照した図面における相対的な方向や位置を、分かり易さのために用いているに過ぎない。また、図面が示す構成要素の大きさや位置関係等は、分かり易さのため誇張されている場合があり、実際の発光素子における大きさ、あるいは実際の発光素子における構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、理解を容易にするため、各部材の図示を適宜省略することがある。
【００１０】
［実施形態に係る発光素子の製造方法］
実施形態に係る発光素子の製造方法は、発光層１２４を含む半導体層１２が形成されたウエハ１０を準備する工程と、断面視において、半導体層１２上の第１領域Ｘに接する本体部１４２と、第１領域Ｘに隣接する半導体層１２上の第２領域Ｙに接することなく本体部１４２から第２領域Ｙ上に突き出る突出部１４４と、を有するレジスト膜１４を形成する工程と、第２領域Ｙに隣接する半導体層１２上の第３領域Ｚに第１金属膜１６２を形成する工程と、レジスト膜１４上と第１金属膜１６２上とに第２金属膜１６４を形成する工程と、ウエハ１０を昇温し、その後降温することにより、レジスト膜１４の突出部１４４を上方に引き上げる工程と、第２金属膜１６４上に第３金属膜１６６を形成し、第１金属膜１６２の端部を第３金属膜１６６により被覆する工程と、レジスト膜１４を除去する工程と、をこの順に有し、第１金属膜１６２を形成する工程において、第１金属膜１６２は、第３領域Ｚと第２領域Ｙの一部領域とに配置され、第２金属膜１６４を形成する工程において、第１金属膜１６２の端部は、第２金属膜１６４から露出する発光素子の製造方法である。以下、各工程を順に説明する。
【００１１】
（ウエハ１０を準備する工程）
まず、図１Ａに示すように、発光層１２４を含む半導体層１２が形成されたウエハ１０を準備する。本工程によるウエハ１０の準備は、成膜装置内にウエハ１０を設置し、設置したウエハ１０上に半導体層１２を形成することにより行ってもよいし、あらかじめ半導体層１２が形成されたウエハ１０を成膜装置内に設置することにより行ってもよい。１枚のウエハには１つまたは複数の発光層を形成することが可能である。１つの半導体層が１つまたは複数の発光層を有していてもよい。複数の発光層が形成される場合は、１つまたは２つ以上の発光層が１つの発光素子に対応する。なお、１つの発光素子は、半導体層１２に加えて、電極１６（電極１６は、後述の第１乃至第３の金属膜を有する。）を備えているものとする。
【００１２】
ウエハ１０には、例えば、原料物質をインゴットとよばれる柱状に成長させ、薄くスライスすることにより作製される基体を用いることができる。ウエハ１０は断面視板状などの形状を有することができる。またはウエハ１０は平面視円盤状の形状を有することができる。ただし、ウエハ１０の向きを容易に識別することができるよう、ウエハ１０は平面視において円盤の一部を除去することで形成された部分を有していてもよい。ウエハ１０の厚みは特に限定しない。ウエハ１０の厚みは、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。あるいはウエハ１０の厚みは、７５μｍ以上２５０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。ウエハ１０の大きさは特に限定しない。ウエハ１０の大きさは、例えばウエハの直径を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とすることができる。ウエハ１０の材料としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、または絶縁性材料や酸化物材料などを挙げることができる。絶縁性材料にはサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）などが含まれる。酸化物材料には、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムなどが含まれる。
【００１３】
半導体層１２は、第１導電型半導体層１２２と、第１半導体層１２の一部の領域上に形成された第２導電型半導体層１２６とを有することが好ましく、特に、第１導電型半導体層１２２と、発光層１２４と、第２導電型半導体層１２６と、をこの順に有することが好ましい。例えば、第１導電型半導体層１２２の導電型はｎ型またはｐ型の一方であり、第２導電型半導体層１２６の導電型はｎ型またはｐ型の他方である。例えば、ｎ型の半導体層にはドナーがドープされていてもよい。また例えば、ｐ型の半導体層にはアクセプタがドープされていてもよい。発光層１２４は、活性層ともいい、量子効果が生ずる薄膜に形成された単一量子井戸構造や多重量子井戸構造などの構造を有することができる。第１導電型半導体層１２２、発光層１２４、及び第２導電型半導体層１２６の種類や材料は特に限定されるものではなく、例えばＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）などの窒化ガリウム系の半導体材料が好適に用いられる。これらの第１導電型半導体層１２２、発光層１２４、及び第２導電型半導体層１２６はいずれも、単層であってもよいし、２層以上の多層又は超格子等の積層構造であってもよい。第１導電型半導体層１２２、発光層１２４、及び第２導電型半導体層１２６それぞれの厚みならびに半導体層１２全体の厚みは、特に限定されず、意図する特性、使用する材料等によって適宜調整することができる。各層の厚みは各層の上面と下面の間の距離（例えば最短距離）である。１つの層の異なる部位が断面視において異なる厚みを有していてもよいし、同じ厚みを有していてもよい。
【００１４】
半導体層１２上には、第１領域Ｘと第２領域Ｙと第３領域Ｚとが存在する。第２領域Ｙは第１領域Ｘに隣接する領域であり、第３領域Ｚは第２領域Ｙに隣接する領域である。第１領域Ｘには後述するレジスト膜１４の本体部１４２が形成され、第２領域Ｙの上には、後述するレジスト膜１４の突出部１４４が位置する。第１乃至第３領域は、半導体上に１つだけ設けられてもよいし、複数の第１乃至第３領域が行列状に設けられてもよい。第１乃至第３領域は、例えば半導体層１２の上面の一部領域であるが、半導体層の上面に他の層が形成される場合は他の層の上面の一部領域であってもよい。
【００１５】
（レジスト膜１４を形成する工程）
次に、図１Ｂに示すように、半導体層１２上にレジスト膜１４を形成する。レジスト膜１４は、半導体層１２上に、所定の形状で電極１６（後述の第１乃至第３金属膜）を形成するための部材である。レジスト膜１４は本体部１４２と突出部１４４とを有している。
【００１６】
本体部１４２は、電極１６を所定の形状にパターニングする機能を有する部位である。本体部１４２は、断面視において、半導体層１２上の第１領域Ｘに接している。本体部１４２が形成されている第１領域Ｘに電極１６は形成されない。本体部１４２の厚みは、例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。ただし、本体部１４２の厚みは、電極１６の膜厚（電極１６の下面から上面までの距離。具体的には後述する第１金属膜１６２の下面から第３金属膜１６６の上面までの距離。）以上であり、特に電極１６の膜厚の２倍以上であることが好ましい。本体部１４２の厚みが電極１６の膜厚未満であると、半導体層１２の第３領域Ｚ上に形成される第１乃至第３金属膜と、本体部１４２上に形成される第１乃至第３金属膜と、が連続してしまい、第３領域Ｚ上に形成される第１乃至第３金属膜の端部にバリが発生する虞があるためである。バリとは、除去されるレジスト膜１４に付随して金属膜の一部が半導体層１２から剥離してしまい、金属膜の形状が損なわれてしまう現象をいう。
【００１７】
突出部１４４は、本体部１４２から第２領域Ｙ上に突き出る部位である。突出部１４４は、例えば、断面視において本体部１４２の側面から横方向、つまり第１領域Ｘから第２領域Ｙに向けた方向に突き出る部位である。突出部１４４は、半導体層１２上の第２領域Ｙ上に位置するが、第２領域Ｙに接していない。つまり、突出部１４４と第２領域Ｙの上面との間には空間Ｓが形成されている。突出部１４４は、レジスト膜１４の側面に第１乃至第３金属膜の少なくとも１つの金属膜が付着しないように、第１乃至第３金属膜を本体部１４２の側面から離間させる機能を有する。突出部１４４により、半導体層１２上の第３領域Ｚに形成される第１乃至第３金属膜と、本体部１４２上に形成される第１乃至第３金属膜と、を確実に分離させることができる。その結果、第３領域Ｚ上に形成される第１乃至第３金属膜の端部にバリが発生することを抑制することができる。
【００１８】
断面視において、突出部１４４の長さは、例えば、２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。突出部１４４の長さが２μｍ以上であることにより、半導体層１２上の第３領域Ｚに形成される第１乃至第３金属膜と、本体部１４２上に形成される第１乃至第３金属膜と、をより確実に分離できる。また、突出部１４４の長さが５μｍ以下であることにより、後述の昇温・降温の工程において、突出部１４４を上方に向けて引き上げやすくすることができる。第２領域Ｙの長さ（突出部１４４の横方向の長さ）が長すぎると、上方に引き上げるために必要となる応力が過大となり、突出部１４４を上方に引き上げ難くなるからである。ここで、突出部１４４の長さとは、断面視における突出部１４４の横方向の長さであり、例えば、断面視における第２領域Ｙの長さに等しいものとして定義することができる。
【００１９】
断面視において、突出部１４４の厚みは、２μｍ以上４μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。突出部１４４の厚みが２μｍ以上であることにより、半導体層１２上の第３領域Ｚに形成される第１乃至第３金属膜と、本体部１４２上に形成される第１乃至第３金属膜と、が連続することを抑制することができる。また、突出部１４４の厚みが３μｍ以下であることにより、後述の昇温・降温の工程において、突出部１４４を上方に向けて引き上げることができる。突出部１４４の縦方向の長さが長すぎると、上方に引き上げるために必要となる応力が過大となり、突出部１４４を上方に引き上げ難くなるからである。ここで、突出部１４４の厚みとは、断面視における突出部１４４の縦方向の長さであり、例えば、断面視における突出部１４４の下面のうち第２領域Ｙから最も離れている部位から、突出部１４４の上面のうち第２領域Ｙから最も離れている部位までの距離として定義することができる。
【００２０】
上記した突出部１４４の長さや厚みに関する条件は、いずれか１つの断面視において満たされていれば好ましいが、どのような断面視においても満たされていることがより好ましい。このようにすれば、半導体層１２上の第３領域Ｚに形成される第１乃至第３金属膜と、本体部１４２上に形成される第１乃至第３金属膜と、をさらに確実に分離でき、また、後述の昇温・降温の工程において、突出部１４４を上方に向けてさらに引き上げやすくすることができる。
【００２１】
レジスト膜１４は、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を利用して所定の形状に形成することができる。例えば、レジスト膜１４に、所定の形状の開口を有したマスク又は所定の形状を被覆するマスクを利用して露光を行う。マスクが開口を有する場合は、開口を有するレジスト膜１４が形成されるが、この場合は、レジスト膜１４が有する開口の周縁（例えば開口外側の周縁、あるいは開口の外周辺に接してこれを取り囲む領域。）に突出部１４４が配置され、さらにその外側に本体部１４２が配置される。露光量は、１０ｍＪ〜５０ｍＪ程度の範囲から適宜設定することが好ましい。露光前後に、任意の温度及び時間でベークを行ってもよい。その後、レジスト膜１４の露光部又は非露光部に存在するレジストを溶解する現像液を用いた浸漬現像又はスプレー現像等により、レジスト膜１４を所定の形状にパターニングする。ここで用いる現像液は、用いるレジストの種類によって適宜選択することができる。例えば、ＴＭＡＨ（ＴｅｔｒａＭｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、ＴＢＡＨ（ＴｅｔｒａＢｕｔｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。例えば、レジストとしてノボラック系樹脂を用いた場合は、現像液としてＴＭＡＨを用いることが好ましい。
【００２２】
レジスト膜１４には、発光素子の技術分野で通常使用されているフォトレジスト組成物を用いて形成することができる。具体的には、レジスト膜１４として、ノボラック−ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）系フォトレジスト、ポジ型フォトレジスト、ネガ型フォトレジスト、化学増幅型フォトレジスト、光架橋型フォトレジスト、光重合型フォトレジスト等に分類される、種々の材料からなるフォトレジスト組成物を用いることができる。これらのフォトレジスト組成物は、市販品のいずれをも用いることができる。レジスト層は、スクリーン塗布法、スピン塗布法、ロールコーティング法、ラミネーター法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法等の種々の方法によって形成することができる。
【００２３】
（第１金属膜１６２を形成する工程）
次に、図１Ｃに示すように、半導体層１２上の第３領域Ｚに第１金属膜１６２を形成する。第２領域Ｙには本体部１４２が形成されていないため、第１金属膜１６２を構成する金属材料の一部は突出部１４４下に入り込む。その結果、第１金属膜１６２は、第３領域Ｚだけではなく、第２領域Ｙの一部領域にも配置される。第１金属膜１６２は電極１６の一部であり、第１金属膜１６２の下面が電極１６の下面となる。第１金属膜１６２は半導体層１２に対して電気的にオーミック接触することが好ましく、半導体層１２（第３領域Ｚが半導体層１２の上面の一部領域である場合には第３領域Ｚ）に接していることが好ましい。
【００２４】
第１金属膜１６２の材料には、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの各種の金属材料を用いることができる。なかでも、銀（Ａｇ）を用いることが好ましい。第１金属膜１６２の材料に高い光反射性を有する銀（Ａｇ）を用いることにより、例えば青色や緑色の光を発する発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。銀（Ａｇ）はマイグレーションを起こしやすい材料ではあるが、本実施形態によれば、第３金属膜１６６により第１金属膜１６２の端部を確実に覆うことができるため、その端部から第１金属膜１６２がマイグレーションすることを抑制しつつ、発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。なお、第１金属膜１６２がその端部からマイグレーションするとは、例えば、第１金属膜１６２の端部が欠損や消失などしてしまうことをいう。
【００２５】
第１金属膜１６２は、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。
【００２６】
（第２金属膜１６４を形成する工程）
次に、図１Ｄに示すように、レジスト膜１４上と第１金属膜１６２上とに第２金属膜１６４を形成する。ただし、第２金属膜１６４は、第１金属膜１６２を形成するときに用いたレジスト膜１４をそのまま使用して形成する。しかるに、レジスト膜１４は突出部１４４を有しており、第２金属膜１６４を構成する金属材料は、突出部１４４に遮られ、突出部１４４と半導体層１２との間に形成される空間Ｓ内に十分に行き届かせることが難しい。そのため、このままでは、第１金属膜１６２の端部を第２金属膜１６４により覆うことが難しく、第１金属膜１６２の端部は第２金属膜１６４から露出する虞がある。そこで、本実施形態では、ウエハ１０を昇温し、その後降温することによって、第２金属膜１６４の引っ張り応力を働かせ、突出部１４４を上方に引き上げる。
【００２７】
第２金属膜１６４は、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。
【００２８】
（ウエハ１０を昇温し、その後降温する工程）
次に、ウエハ１０を昇温し、その後降温する。これにより、図１Ｅに示すように突出部１４４を上方に引き上げる。突出部１４４が上方に引き上げられるとは、例えば、断面視において、突出部１４４が上方に向けて反り上がる、あるいは反り返ることにより、突出部１４４の下面と半導体層１２の第２領域Ｙとの間に形成される空間Ｓが広がることをいう。第２金属膜１６４は、突出部１４４に対して、昇温・降温の前においては、引っ張り応力よりも圧縮応力を強く作用させている場合がある。ここで、引っ張り応力とは、第２金属膜１６４が突出部１４４を引っ張る応力であり、図１Ｅでは上方向に向かう力をいう。また、圧縮応力とは、第２金属膜１６４が突出部１４４を押さえつける応力であり、図１Ｅでは下方向に向かう力をいう。第２金属膜１６４は、昇温・降温によりその性質が変化し、引っ張り応力を圧縮応力よりも強く作用させるようになる。あるいは、第２金属膜１６４は、突出部１４４に対し、昇温・降温の前から引っ張り応力を圧縮応力よりも強く作用させている場合には、昇温・降温により引っ張り応力の方をより強く突出部１４４に作用させるようになる。本実施形態では、このような昇温・降温により第２金属膜１６４の引っ張り応力を働かせて、突出部１４４を上方に引き上げるものとしている。そしてこれにより、突出部１４４と半導体層１２との間の空間Ｓを広げて、当該空間Ｓ内に第３金属膜１６６を十分に行き届かせ、第３金属膜１６６により第１金属膜１６２（第１金属膜１６２及び第２金属膜１６４）の端部を確実に覆うものとしている。断面視において、突出部１４４と半導体層１２との間に形成される空間Ｓが広がることにより、例えば、第２領域Ｙから、突出部１４４の下面のうち第２領域Ｙから最も離れている部位までの距離が０．１μｍ以上延長されることが好ましく、０．５μｍ以上延長されることがより好ましい。あるいは、突出部１４４の下面のうち第２領域Ｙから最も離れている部位までの距離が、本体部１４２の厚みの３％以上延長されることが好ましく、１０％以上延長されることがより好ましい。
【００２９】
以上の性質を有するものとして、第２金属膜１６４には、例えば、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、及びタングステンを好ましく用いることができる。第２金属膜１６４は、これらの金属材料のうち１種以上を有していればよく、昇温・降温によってより強く引っ張り応力を働かせることができるよう、これらの金属材料のうち１種以上のみで構成されていることが好ましい。上記の中でも、特にニッケルはレジスト膜１４に対する引っ張り応力が強く、第２金属膜１６４の材料として好ましく用いることができる。
【００３０】
第２金属膜１６４は、単層膜であってもよいが多層膜であることが好ましい。第２金属膜１６４が第１層１６４ａと第１層１６４ａ上に形成された第２層１６４ｂとを有する多層膜である場合、第１層１６４ａは、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、及びタングステンを１種以上有しており、第２層１６４ｂは、白金、金、又はこれらの合金を有することが好ましい。ウエハ１０を昇温・降温する工程においては、例えば、ウエハ１０を成膜装置から取り出して熱処理装置内に設置し、熱処理を行い、その後、ウエハ１０を熱処理装置から取り出し成膜装置内に再び設置することがある。この場合、成膜装置から取り出して熱処理装置内に設置するまで間や、熱処理装置から取り出して成膜装置に再び設置するまでに間に、ウエハ１０が大気に曝され、第１金属膜と第２金属膜の表面が酸化し、発光素子の電気抵抗が上昇してしまう虞がある。しかしながら、酸化し難い白金、金、又はこれらの合金を第２層１６４ｂが有していれば、第１金属膜と第２金属膜の表面の酸化を抑制して、電気抵抗の上昇を低減することができる。なお、本実施形態では、第２金属膜１６４が第１層１６４ａと第２層１６４ｂとを有しているが、第２金属膜１６４は単層でもよく、また３層以上に構成されていてもよい。
【００３１】
第２金属膜１６４の膜厚は、第１金属膜１６２の膜厚よりも厚いことが好ましい。また、断面視において、第２金属膜１６４の厚みは、レジスト膜１４の本体部１４２の厚みに対して、７％以上３０％以下であることが好ましい。７％以上であることにより、第２金属膜１６４の引っ張り応力をより効果的に働かせて、第２金属膜１６４により突出部１４４を上方に引き上がる効果が高まる。したがって、より確実に、突出部１４４と半導体層１２との間に形成される空間Ｓを広げることができる。また、３０％以下であることにより、レジスト膜１４の本体部１４２までもが引き上げられてしまい、本体部１４２が半導体層１２の第１面から剥がれてしまうことを防止することができる。なお、第２金属膜１６４の厚みが均一でなく、複数測定することができる場合は、例えば、それらのうちの最も短い値をとる測定値を、第２金属膜１６４の厚みとすることができる。レジスト膜１４の厚みについても同様である。
【００３２】
昇温は、ウエハ１０を、１３０度以上１５０度以下の温度で、１５分以上２０分以下の間、加熱することにより行われることが好ましい。１３０度以上１５０度以下の温度で加熱されるというのは、実質的に１３０度以上１５０度以下の温度で加熱されていると評価できる状態にあればよく、ウエハ１０が設置される雰囲気内におけるある箇所が１３０度未満の温度や１５０度を超える温度を有していたとしても差し支えない。１３０度以上の温度で１５分以上加熱することにより、第２金属膜１６４の引っ張り応力を十分に発揮させることができる。他方、レジスト膜１４を加熱しすぎると、レジスト膜１４が変質し除去することが困難となる虞があるが、１５０度以下の温度で加熱時間を２０分以下に抑えることにより、このような虞を抑制することができる。
【００３３】
（第３金属膜１６６を形成する工程）
次に、図１Ｆに示すように、第２金属膜１６４上に第３金属膜１６６を形成し、第１金属膜１６２および第２金属膜１６４の端部を第３金属膜１６６により被覆する。第３金属膜１６６は、第２金属膜１６４上だけでなくレジスト膜１４上にも形成されてもよい。第３金属膜１６６は、第１金属膜１６２を形成するときに用いたレジスト膜１４をそのまま使用して形成する。ただし、ウエハ１０を昇温し、その後降温する工程により、レジスト膜１４の突出部１４４は上方に引き上げられており、突出部１４４と半導体層１２との間の空間Ｓを広げられている。したがって、本工程により、第３金属膜１６６を当該空間Ｓ内に十分に行き届くように形成することが可能であり、第３金属膜１６６により第１金属膜１６２の端部を確実に被覆することができる。第３金属膜１６６は、第２金属膜１６４との密着力を向上させるために、第２金属膜１６４の上面及び第１金属膜１６２の側面に接していることが好ましい。さらに、第３金属膜１６６は、第１金属膜１６２の上面の一部が第２金属膜１６４から露出している場合には、当該露出する第１金属膜１６２の上面に接していることが好ましい。これにより、より確実に第１金属膜１６２のマイグレーションを抑制することができる。
【００３４】
第３金属膜１６６の材料には、チタン、ニッケル、白金、ルテニウム、ロジウム、金などの金属材料を用いることができるが、中でも、チタン、白金、またはこれらの双方を有することが好ましい。第３金属膜１６６にチタン、もしくは白金のいずれかを用いることで、第３金属膜１６６上に形成する保護膜３０との密着性を向上させることができる。
【００３５】
第３金属膜１６６は、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。一般に、スパッタリング法で金属膜を形成する場合、奥まった部分にまで金属材料を行き届かせることが難しい。例えば、突出部１４４と半導体層１２との間の空間Ｓには、突出部１４４が邪魔になり金属材料が十分に行き届かない。そのため、第３金属膜１６６をスパッタリング法により形成した場合、第１金属膜１６２の端部を確実に被覆できない虞がある。しかし、本実施形態では、第２金属膜１６４のレジスト膜１４に対する引っ張り応力を働かせて、突出部１４４を上方に引き上げ、これにより、突出部１４４と半導体層１２との間の空間Ｓを広げ、第３金属膜１６６が当該空間Ｓ内に十分に行き届くようにする。したがって、本実施形態は、第３金属膜１６６をスパッタリング法で形成しつつ、第１金属膜１６２が端部からマイグレーションすることを抑制できる。これにより、第１乃至第３金属膜をすべてスパッタリング法で形成することも可能になるため、工程の簡略化を図り、発光素子の製造コストを削減することも可能となる。
【００３６】
（レジスト膜１４を除去する工程）
次に、図１Ｇに示すように、レジスト膜１４を除去する。これにより、レジスト膜１４とともに、レジスト膜１４上に形成されている第１乃至第３金属膜も除去され、所定の形状を有する第１乃至第３金属膜が得られる。レジスト膜１４は、例えば、リフトオフ法を用いて除去することができる。リフトオフ法に用いる溶剤には、例えば剥離液などを用いることができる。例えば、超音波洗浄を行うことによってレジスト層及びその上の第１乃至第３金属膜を共に除去する。本実施形態によれば、第３金属膜１６６により第１金属膜１６２の端部を確実に覆うことができるため、第１金属膜１６２の端部がリフトオフ法に用いる溶剤などにより溶けて消失してしまう抑制することができる。
【００３７】
レジスト膜１４の除去後、１枚のウエハ１０を１つまたは２つ以上の発光層１２４の単位で個片化することにより、１枚のウエハ１０を複数の発光素子に分割することができる。個片化はダイシングやレーザ加工などの方法により行うことができる。レジスト膜１４の除去後、半導体層１２からウエハ１０が分離されるかどうかは問わず、完成した発光素子はウエハ１０を有していてもよいし、有していなくてもよい。ウエハ１０の半導体層１２からの分離はレーザリフトオフなどの方法により行うことができる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の一実施形態では、第２金属膜１６４の引っ張り応力を働かせて突出部１４４を上方に引き上げ、これにより突出部１４４と半導体層１２との間に形成される空間Ｓを広げて、この空間Ｓ内に第３金属膜１６６が十分に行き届くようにする。したがって、第１金属膜１６２の端部を第３金属膜１６６で確実に覆うことが可能となり、第１金属膜１６２がその端部からマイグレーションすることを抑制して、信頼性の高い発光素子を提供することができる。
【００３９】
［比較例に係る発光素子の製造方法］
図７は、比較例に係る発光素子の製造方法を説明する模式的断面図である。図７に示すように、比較例に係る発光素子の製造方法では、突出部が引き上げられていないため、第２金属膜２６４を構成する金属材料は、突出部２４４に遮られ、突出部２４４と半導体層２２との間に形成される空間Ｖ内に十分に行き届かせることが難しい。そのため、第１金属膜２６２の端部を第２金属膜２６４により覆うことが難しく、第１金属膜２６２の端部は第２金属膜２６４から露出する。また、第２金属膜２６４上に第３金属膜２６６を形成したとしても、第２金属膜２６４と同様に第１金属膜２６２の端部を覆うことが難しい。
【００４０】
［実施形態に係る発光素子１］
次に、図２Ａ乃至２Ｃを参照しつつ、実施形態に係る発光素子について説明する。実施形態に係る発光素子１は、上記した実施形態に係る発光素子の製造方法により製造することができるが、他の方法により製造されてもよい。なお、図２Ａ乃至２Ｃは、レジスト膜１４の除去後、ウエハ１０を個片化することにより得られる複数の発光素子のうちの１つを図示したものである。
【００４１】
図２Ａは実施形態に係る発光素子を説明する模式的平面図であり、図２Ｂは図２Ａ中の２Ｂ−２Ｂ断面を示す図である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、実施形態に係る発光素子１は、基板１０と、基板１０上に形成されている半導体層１２と、第２導電型半導体層１２６上に形成されている電極１６と、電極１６に電気的に接続される第１電極４０（例えばｐ側電極）と、第１導電型半導体層１２２に電気的に接続される電極５０と、電極５０に電気的に接続される第２電極６０（例えばｎ側電極）と、半導体層１２と電極１６の表面を覆い電極１６の表面の一部に開口を備えた保護膜３０と、を有する。第１電極４０と第２電極６０は、例えば半田材料などの接合材料を用いて、外部電極に接続されるワイヤを接続することができる。また、第１電極４０と第２電極６０は、バンプ等の接合部材を用いて、ワイヤを介することなく外部電極に電気的に接続することもできる。基板１０は上記したウエハ１０の一部であり、ウエハ１０と同じ符号を付している。半導体層１２は、第１導電型半導体層１２２と、発光層１２４と、第２導電型半導体層１２６を備えている。第２電極５０は第１導電型半導体層１２２上に形成されており、例えば第１導電型半導体層１２２に接している。第１電極４０と第２電極６０は例えば電極１６と電極５０にそれぞれ接している。保護膜３０の材料にはＳｉＯ２やＳｉＯＮなどの絶縁性材料を用いることができる。基板１０の材料や厚みなどは、上記したウエハ１０と同じであり、説明を省略する。その他、各層や各膜の材料や厚みなども、上記した実施形態に発光素子の製造方法の場合と同じであり、説明を省略する。
【００４２】
図２Ｃは図２Ｂ中の２Ｃ部を拡大した図である。図２Ｃに示すように、実施形態に係る発光素子１においては、電極１６が第１金属膜１６２と第２金属膜１６４と第３金属膜１６６を有しており、第１金属膜１６２の端部が第３金属膜１６６により覆われている。したがって、実施形態に係る発光素子１によれば、第１金属膜１６２が端部からマイグレーションする虞を抑制して、信頼性の高い発光素子を提供することができる。
【００４３】
［比較例に係る発光素子］
図８は、比較例に係る発光素子を説明する模式的断面図である。図８に示すように、突出部２４４と半導体層２２との間の空間Ｖが狭い状態で第３金属膜２６６を形成した場合、第１金属膜２６２の端部が第３金属膜２６６から露出してしまう。このため、比較例では、第１金属膜２６２が端部からマイグレーションして、第１金属膜２６２の一部が欠損（消失）し、空隙Ｇが形成されている。
【００４４】
＜実施例＞
［第２金属膜１６４の材料］
異なる金属材料を用いて第２金属膜１６４を形成し、各々の第２金属膜１６４における突出部１４４を上方に引き上げる性質（引っ張り応力の働きの程度）を検証する。いずれの場合においても、半導体層１２と、半導体層１２上のレジスト膜１４と、レジスト膜１４上の第２金属膜１６４と、を備えた試料を作製して検証する。ここで、本実施例において使用する各試料は、レジスト層１４の本体部１４２の膜厚が約２．７μｍであり、突出部１４４の長さが約３．５μｍであり、突出部１４４の厚みが約２．０μｍである。なお、断面ＳＥＭ写真を用いた測長では角度補正を行い、断面ＳＥＭ写真上で１μｍである長さを１．２７μｍとして測長した。
【００４５】
（ニッケルを用いて第２金属膜１６４を形成した場合）
図３Ａは、ニッケル（Ｎｉ）を用いて第２金属膜１６４が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。第２金属膜１６４の膜厚は約０．３μｍである。図３Ｂは、図３Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。図３Ａによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約２．９μｍであり、図３Ｂによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．２μｍである。ニッケル（Ｎｉ）を用いて形成された第２金属膜１６４では、引っ張り応力が十分に働き、加熱及び降温により突出部１４４を上方に引き上げられる。
【００４６】
（ロジウムを用いて第２金属膜１６４を形成した場合）
図４Ａは、ロジウム（Ｒｈ）を用いて第２金属膜１６４が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。第２金属膜１６４の膜厚は約０．２μｍである。図４Ｂは、図４Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。図４Ａによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約２．８μｍであり、図４Ｂによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．２μｍである。ロジウム（Ｒｈ）を用いて形成された第２金属膜１６４では、引っ張り応力が十分に働き、加熱及び降温により突出部１４４を上方に引き上げられる。
【００４７】
（タングステンを用いて第２金属膜１６４を形成した場合）
図５Ａは、タングステン（Ｗ）を用いて第２金属膜１６４が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。第２金属膜１６４の膜厚は約０．２μｍである。図５Ｂは、図５Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。図５Ａによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．０μｍであり、図５Ｂによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．２μｍである。タングステン（Ｗ）を用いて形成された第２金属膜１６４では、引っ張り応力が十分に働き、加熱及び降温により突出部１４４を上方に引き上げられる。
【００４８】
（ルテニウムを用いて第２金属膜１６４を形成した場合）
図６Ａは、ルテニウム（Ｒｕ）を用いて第２金属膜１６４が形成された試料を示す断面ＳＥＭ写真である。第２金属膜１６４の膜厚は約０．２μｍである。図６Ｂは、図６Ａに示す試料を、１３０℃で１５分間加熱し、その後加熱を止めて常温になるまで放置した後に撮影した断面ＳＥＭ写真である。図６Ａによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．０μｍであり、図６Ｂによると、突出部１４４と半導体層１２との間の距離は約３．２μｍである。ルテニウム（Ｒｕ）を用いて形成された第２金属膜１６４では、引っ張り応力が十分に働き、加熱及び降温により突出部１４４を上方に引き上げられる。
【符号の説明】
【００４９】
１    発光素子
１０    ウエハ
１２    半導体層
１２２  第１導電型半導体層
１２４  発光層
１２６  第２導電型半導体層
１４    レジスト膜
１４２  本体部
１４４  突出部
１６    電極
１６２  第１金属膜
１６４  第２金属膜
１６４ａ  第１層
１６４ｂ  第２層
１６６  第３金属膜
３０    保護膜
４０    第１電極
５０    電極
６０    第２電極
Ｓ    空間
Ｘ    第１領域
Ｙ    第２領域
Ｚ    第３領域
２２    比較例に係る半導体層
２４４  比較例に係る突出部
２６２  比較例に係る第１金属膜
２６６  比較例に係る第３金属膜
Ｖ    比較例に係る空間
Ｇ  空隙
【図１Ａ】
2020123609.tif 000003
【図１Ｂ】
2020123609.tif 000004
【図１Ｃ】
2020123609.tif 000005
【図１Ｄ】
2020123609.tif 000006
【図１Ｅ】
2020123609.tif 000007
【図１Ｆ】
2020123609.tif 000008
【図１Ｇ】
2020123609.tif 000009
【図２Ａ】
2020123609.tif 000010
【図２Ｂ】
2020123609.tif 000011
【図２Ｃ】
2020123609.tif 000012
【図３Ａ】
2020123609.tif 000013
【図３Ｂ】
2020123609.tif 000014
【図４Ａ】
2020123609.tif 000015
【図４Ｂ】
2020123609.tif 000016
【図５Ａ】
2020123609.tif 000017
【図５Ｂ】
2020123609.tif 000018
【図６Ａ】
2020123609.tif 000019
【図６Ｂ】
2020123609.tif 000020
【図７】
2020123609.tif 000021
【図８】
2020123609.tif 000022