(57)【要約】【課題】作製プロセスを煩雑にすることなく、かつ、デバイス特性を維持したまま、絶縁膜とＰ型電極との密着性を向上可能な窒化物半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る窒化物半導体装置の製造方法によれば、（ａ）表面にリッジ２が形成された窒化物半導体層１を準備する工程と、（ｂ）リッジ２側面上にＳｉＯ2膜３を形成する工程とを備える。そして、（ｃ）Ｐｄイオンを含む触媒液にＳｉＯ2膜３表面を浸漬させて、Ｐｄからなる密着層４をＳｉＯ2膜３表面上に形成する工程と、（ｄ）密着層４と接触して、リッジ２を覆うＰ型電極５を形成する工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面にリッジが形成された窒化物半導体層を準備する工程と、
（ｂ）前記リッジ側面上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）反応触媒イオンを含む触媒液に前記絶縁膜表面を浸漬させて、当該反応触媒からなる密着層を当該絶縁膜表面上に形成する工程と、
（ｄ）前記密着層と接触して、前記リッジを覆う電極を形成する工程とを備える、
窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）は、前記触媒液に前記リッジ上部、および、前記絶縁膜表面を浸漬させて、前記密着層を前記リッジ上、および、前記絶縁膜表面上に形成する工程を含む、
請求項１に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ｅ）前記工程（ｃ）の後に、熱処理を行う工程をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）において、前記反応触媒は、少なくともパラジウムを含む、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
表面にリッジが形成された窒化物半導体層と、
前記リッジ側面上に形成された絶縁膜と、
反応触媒イオンを用いて、前記リッジ上、および、前記絶縁膜表面上に形成された密着層と、
前記密着層と接触して、前記リッジを覆う電極とを備える、
窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記反応触媒は、少なくともパラジウムを含む、
請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記密着層は、前記絶縁膜表面上に島状に形成されている、
請求項５または請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体装置およびその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の窒化物半導体装置では、例えば、Ｐ型の窒化物半導体層にリッジを形成し、そのリッジ側面において絶縁膜を形成した後、リッジを覆うＰ型電極を形成している。特許文献１には、そのような窒化物半導体装置が記載されている。特許文献２には、絶縁膜とＰ型電極との間に、白金族系金属、例えば、ロジウムからなる密着層をスパッタにより形成することにより、絶縁膜とＰ型電極との密着性を向上させた窒化物半導体装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４４４５号公報
【特許文献２】特開２００５−５１１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のような構成、製造方法であっても、絶縁膜とＰ型電極との密着性が十分に得られないという問題があった。そのため、例えば、窒化物半導体層を備えるレーザダイオードを作製し、レーザダイオードのリッジ側壁に絶縁膜を形成した場合、絶縁膜からＰ型電極が剥離し、さらには、Ｐ型電極がリッジから剥離するという問題が生じていた。これにより、レーザダイオードを動作させるための動作電圧の増加や、動作時の発熱による特性バラツキが生じ、その結果、規定の温度範囲内で安定した動作出力を得ることが難しいという問題があった。また、絶縁膜の材質と密着層の材質とが異なると、デバイス作製上のプロセスが煩雑になり、さらにデバイスの光学的特性は影響を受けるため、歩留まり低下の原因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、作製プロセスを煩雑にすることなく、かつ、デバイス特性を維持したまま、絶縁膜とＰ型電極との密着性を向上可能な窒化物半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る窒化物半導体装置の製造方法によれば、（ａ）表面にリッジが形成された窒化物半導体層を準備する工程と、（ｂ）前記リッジ側面上に絶縁膜を形成する工程とを備える。そして、（ｃ）反応触媒イオンを含む触媒液に前記絶縁膜表面を浸漬させて、当該反応触媒からなる密着層を当該絶縁膜表面上に形成する工程と、（ｄ）前記密着層と接触して、前記リッジを覆う電極を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の窒化物半導体装置の製造方法によれば、反応触媒イオンを含む触媒液に絶縁膜表面を浸漬させて、絶縁膜と電極との密着性を向上させることが可能な密着層を形成する。これにより、作製プロセスを煩雑にすることなく、かつ、デバイス特性を維持したまま、絶縁膜と電極との密着性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る窒化物半導体装置の構成について説明する前に、図６の断面図を用いて従来の窒化物半導体装置の構成を説明する。図６に示すように、従来の窒化物半導体装置は、窒化物半導体層１と、ＳｉＯ2膜３と、Ｐ型電極５とを備える。窒化物半導体層１は、その表面にリッジ２が形成される。ＳｉＯ2膜３は、リッジ２側面上に形成される。なお、本実施の形態では、ＳｉＯ2膜３は、リッジ２周辺の窒化物半導体層１表面上にも形成されるが、リッジ２上部には形成されない。Ｐ型電極５は、ＳｉＯ2膜３と接触して、リッジ２を覆う。このような構成からなる従来の窒化物半導体装置では、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との密着性が十分に得られず、Ｐ型電極５がＳｉＯ2膜３から剥がれるという問題があった。
【０００９】
次に、この問題を解決する本実施の形態に係る窒化物半導体装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。図に示すように、本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、窒化物半導体層１と、ＳｉＯ2膜３と、密着層４と、Ｐ型電極５とを備える。窒化物半導体層１は、表面にリッジ２が形成される。この窒化物半導体層１の材質には、例えば、ＧａＮが用いられる。本実施の形態では、窒化物半導体層１は、Ｐ型の伝導性を有するものとする。
【００１０】
絶縁膜であるＳｉＯ2膜３は、リッジ２側面上、および、リッジ２周辺の窒化物半導体層１表面上に形成される。密着層４は、後述する反応触媒イオンを用いて、ＳｉＯ2膜３上に形成される。本実施の形態に係る密着層４の反応触媒は、少なくともパラジウム（Ｐｄ）を含む。Ｐ型電極５は、密着層４と接触して、リッジ２を覆う。本実施の形態に係る窒化物半導体装置の構成は、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との間に密着層４を備える点で、図６に係る窒化物半導体装置の構成と異なる。
【００１１】
図２は、本実施の形態に係る窒化物半導体装置を、光を発する光発光窒化物半導体装置に適用したときの断面図である。この光発光窒化物半導体装置は、ＳｉＯ2膜３と、密着層４と、Ｐ型電極５と、Ｎ型電極８と、Ｎ−ＧａＮ基板９と、Ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１０と、Ｎ−ＧａＮガイド層１１と、活性層１２と、Ｐ−ＧａＮガイド層１３と、Ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１４と、Ｐ−ＧａＮコンタクト層１５とを備える。図１に係るリッジ２は、Ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１４の上部、および、Ｐ−ＧａＮコンタクト層１５に相当する。図１に係る窒化物半導体層１は、Ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１４のリッジ２を形成しない部分を少なくとも含む。
【００１２】
次に、図１に係る窒化物半導体装置の製造方法を、図３を用いて説明する。窒化物半導体層１表面上に、転写技術を用いて、リッジ２形成用のパターンが施されたマスク材、例えば、図示しないレジストを形成する。このレジストパターンをマスク材として、窒化物半導体層１を選択的にエッチングすることにより、図３（ａ）に示すように、表面にリッジ２が形成された窒化物半導体層１を準備する。
【００１３】
なお、リッジ２を形成するエッチングには、ドライエッチング、例えば、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）や、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）や、ＥＣＲ（電子サイクロン共鳴）を用いる。エッチングガスとしては、例えば、塩素（Ｃｌ）系のガスを用いる。エッチング深さは、デバイスの特性に応じて決定されるが、例えば、およそ０．５μｍ程度が必要である。なお、上述のマスク材は、レジストに限ったものではなく、他の絶縁膜等の材料を用いても同様に形成することができる。
【００１４】
次に、図３（ｂ）に示すように、リッジ２側面上、および、その周辺の窒化物半導体層１上に、絶縁膜であるＳｉＯ2膜３を形成する。そして、反応触媒イオンを含む触媒液にＳｉＯ2膜３表面を浸漬させて、無電解めっきに用いられる触媒化処理を行うことにより、反応触媒からなる密着層４をＳｉＯ2膜３表面上に形成する。本実施の形態に係る反応触媒は、少なくともパラジウム（Ｐｄ）を含み、触媒液には、例えば、ＰｄＣｌ2を用いる。次に、図３（ｂ）に係る工程をさらに詳しく説明する。
【００１５】
まず、ＳｉＯ2膜３のパターンを形成するためのマスクを、リッジ２上、および、ＳｉＯ2膜３を形成しない一部の窒化物半導体層１上に形成する。そして、パターンが形成されていないＳｉＯ2膜をリッジ２側面上、および、窒化物半導体層１上に形成する。このＳｉＯ2膜の成膜には、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いる。ＳｉＯ2膜の膜厚は、デバイスの光学特性により決定されるものであり、例えば、２００ｎｍ程度の膜厚が必要となる。本実施の形態に係る窒化物半導体装置が備える絶縁膜の材質は、デバイス作成上、ここで説明されているＳｉＯ2が望ましいが、これに限ったものではなく、ＳｉＮや、光学特性を満たすことが可能であればその他の絶縁膜であってもよい。
【００１６】
次に、ＳｉＯ2膜３をパターン形成する上述のマスクが、リッジ２上に残っている状態で、Ｐｄイオンを含む触媒液にＳｉＯ2膜表面を浸漬させる。これにより、ＰｄイオンがＳｉＯ2膜表面に吸着し、Ｐｄからなる密着層がＳｉＯ2膜表面上に形成される。一方、リッジ２上には、上述のマスクがあるため、Ｐｄからなる密着層は、リッジ２の上部と接して形成されない。密着層を形成した後、上述のマスクを除去するリフトオフ法により、選択的にＳｉＯ2膜および密着層を除去する。
【００１７】
こうして、リフトオフ法により、ＳｉＯ2膜をパターニングして、リッジ２側面上、および、窒化物半導体層１上に、絶縁膜であるＳｉＯ2膜３を形成する。そして、同時に、密着層をパターニングして、ＳｉＯ2膜３表面上に密着層４を形成する。本実施の形態では、このパターニングにより、リッジ２上、および、リッジ２周辺以外の窒化物半導体層上に形成されていたＳｉＯ2膜３および密着層４を除去する。ＳｉＯ2膜３および密着層４は、平面視において同一のパターンで形成される。これにより、製造工程に必要なフォトマスク数の増加を抑制することができる。
【００１８】
なお、ここでは、リフトオフ法を用いてパターニングする場合について説明したが、これに限ったものではなく、エッチバック法を用いても同様にパターニングすることができる。また、ＳｉＯ2膜上に密着層を形成する上述の工程前において、ＳｉＯ2膜の表面には、ミクロな凹凸が形成されていることが望ましい。ＳｉＯ2膜の表面に凹凸が形成されることにより、アンカー効果が生じて、ＰｄイオンがＳｉＯ2膜に吸着されやすくなり、密着層４とＳｉＯ2膜３との密着力が向上する。
【００１９】
通常のＳｉＯ2膜の表面は、必然的に凹凸が形成された状態になっているため、そのままでも、密着層４とＳｉＯ2膜３との密着力には問題ない。しかし、密着層４とＳｉＯ2膜３との間の密着力を高くする必要がある場合には、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングを用いた粗面化処理により、ＳｉＯ2膜の表面をさらに粗くすれば、密着性を向上させることができる。
【００２０】
Ｐｄからなる密着層４の膜厚は、デバイス特性に影響を与えずに、密着性を向上させることができる膜厚であればよく、例えば、１０ｎｍ以下が望ましい。このような膜厚にすることで、デバイス特性に影響を与えずに、また、作製プロセスにも影響を与えないで、デバイスを作製することができる。なお、密着層４が所望の厚さよりも厚く形成された場合には、酸処理により過剰な厚さ部分を除去することにより、密着層４の厚さを所望の厚さにすることが可能である。
【００２１】
本実施の形態では、図３（ｂ）に係る密着層４を形成した後に、熱処理を行う。これにより、密着層４と、ＳｉＯ2膜３との密着性が強化される。なお、熱処理の雰囲気は、酸素を含まない雰囲気が好ましく、より好ましくは、水素雰囲気が好ましい。
【００２２】
次の工程として、図３（ｃ）に示すように、密着層４と接触して、リッジ２を覆う電極であるＰ型電極５を形成する。次に、この工程について説明する。まず、リッジ２上、密着層４上に、例えば、蒸着法、スパッタ法を用いて、電極材料を成膜する。そして、成膜した電極材料を、例えば、リフトオフ法により選択的に除去してパターニングし、Ｐ型電極５を形成する。このように形成されることにより、本実施の形態では、Ｐ型電極５は、リッジ２の上部と接して形成される。
【００２３】
Ｐ型電極５の材料としては、窒化物半導体層１とオーミック特性が得られる材料であればよい。Ｐ型電極５の電極構造としては、例えば、Ｐｄ／Ｔａ／Ｐｄからなる積層構造が考えられる。外部との接続のためのパッド電極の電極構造としては、例えば、Ｔｉ／Ｔａ／Ｔｉ／Ａｕからなる積層構造が考えられる。
【００２４】
以上のような本実施の形態に係る窒化物半導体装置およびその製造方法によれば、Ｐｄイオンを含む触媒液にＳｉＯ2膜３表面を浸漬させて、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との密着性を向上させることが可能な密着層４をＳｉＯ2膜３表面上に形成する。これにより、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との密着性が向上するため、Ｐ型電極５がＳｉＯ2膜３から剥がれるのを防ぐことができる。また、以上の工程は、従来の作製プロセスおよびデバイス形状を大きく変更することなく、その効果を得ることができる。また、薬液を用いたウェットプロセスにより密着層４を形成するため、プラズマダメージ等によるＰ型電極５の電気的特性への影響は生じない。これにより、コンタクト抵抗を低減可能となり、その結果、デバイスの動作電圧を低減することが可能となり、また、発熱による影響を低減できるため、安定した動作出力を得ることができ、高出力化が可能となる。こうして、作製プロセスを煩雑にすることなく、かつ、デバイス特性を維持したまま、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との密着性を向上させることができる。
【００２５】
以上の結果として、発熱によるエネルギー消費量を削減可能にし、かつ、長期的に使用可能な窒化物半導体装置を、高い歩留まりで作製することができるという効果を得ることもできる。なお、本実施の形態では、触媒液として、Ｐｄイオンを含む触媒液を用いた。しかし、これに限ったものではなく、触媒化処理が可能であれば、Ｐｄイオンを含む触媒液の代わりに、例えば、Ａｕ，Ｐｔ等の金属を含む触媒液溶液を用いても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、ＳｉＯ2膜３表面上に密着層４を形成した後に、熱処理を行う。これにより、ＳｉＯ2膜３と密着層４との密着性を強化することができるため、Ｐ型電極５とＳｉＯ2膜３との密着性を向上させることができる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
図４は、本実施の形態に係る窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。本実施の形態において、実施の形態１と同じ構成については、同じ符号を付すものとする。実施の形態１では、図１に示したように、密着層４は、Ｐｄイオンを用いて、ＳｉＯ2膜３表面上にのみ形成されていた。それに対して、本実施の形態に係る密着層４は、図４に示すように、Ｐｄイオンを用いて、リッジ２上、および、ＳｉＯ2膜３表面上の両方に形成される。こうして、密着層４は、リッジ２上からリッジ２側面上を経て、窒化物半導体層１表面上にかけて形成されており、Ｐ型電極５が、リッジ２の上部と接していない点で、実施の形態１と異なる。また、実施の形態１では、密着層４およびＳｉＯ2膜３は、平面視において同一のパターンで形成されているものとした。それに対して、本実施の形態では、平面視における密着層４のパターンは、ＳｉＯ2膜３のパターンと異なり、図４に示すように、Ｐ型電極５のパターンと同じになっている。このように、本実施の形態では、密着層４は、ＳｉＯ2膜３表面上に島状に形成されている。
【００２８】
以上のような本実施の形態に係る窒化物半導体装置の製造方法について、図５を用いて説明する。基本的には、実施の形態１に係る製造方法と同じであるが、密着層４の形成工程が異なる。まず、窒化物半導体層１表面に、リッジ２形成用のパターンが施されたマスク材、例えば、図示しないレジストを形成する。このレジストパターンを用いて窒化物半導体層１を選択的にエッチングすることにより、図５（ａ）に示すように、窒化物半導体層１表面にリッジ２を形成する。
【００２９】
リッジ２形成後、リッジ２側面上、および、その周辺の窒化物半導体層１表面上に、ＳｉＯ2膜を形成する。本実施の形態では、実施の形態１と異なり、密着層を形成する前に、リフトオフ法やエッチバック法により、リッジ２上、および、その周辺以外の窒化物半導体装置１表面上のＳｉＯ2膜を除去する。こうして、ＳｉＯ2膜をパターニングすることにより、図５（ｂ）に係るＳｉＯ2膜３に形成する。
【００３０】
それから、図５（ｃ）に示すように、密着層４、および、Ｐ型電極５を形成する。次に、この工程について説明する。まず、Ｐ型電極５のパターンを形成するためのマスクを、リッジ２周辺以外のＳｉＯ2膜３上に形成する。そして、Ｐｄイオンを含む触媒液にリッジ２上部、および、リッジ２周辺のＳｉＯ2膜３表面を浸漬させて、密着層をリッジ２上、および、ＳｉＯ2膜３表面上に形成する。それから、その密着層上に、電極材料を成膜する。そして、リフトオフ法により、密着層および電極材料を選択的に除去してパターニングし、密着層４およびＰ型電極５を形成する。密着層４およびＰ型電極５は、平面視において同一のパターンで形成される。
【００３１】
以上のような本実施の形態に係る窒化物半導体装置およびその製造方法によれば、密着層４がリッジ２上にも形成される。これにより、実施の形態１よりも、ＳｉＯ2膜３とＰ型電極５との間の密着性をさらに向上させることができる。また、仮に、密着層４の材料と、Ｐ型電極５の材料とを同一の材料（例えば、Ｐｄ）を用いた場合には、密着層４の膜厚をコントロールすることで、密着層４をそのままＰ型電極５の一部として用いることも可能になる。こうして、Ｐ型電極５自身の密着性を向上させることができる。
【００３２】
また、密着層４が、ＳｉＯ2膜３表面上に島状に形成されている場合であっても、上述と同様の効果を得ることができる。本実施の形態では、密着層４およびＰ型電極５は、平面視において同一のパターンで形成される。そのため、製造工程に必要なフォトマスク数の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１に係る窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る窒化物半導体装置の構成の適用例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る窒化物半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施の形態２に係る窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態２に係る窒化物半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】従来の窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  窒化物半導体層、２  リッジ、３  ＳｉＯ2膜、４  密着層、５  Ｐ型電極、８  
Ｎ型電極、９  Ｎ−ＧａＮ基板、１０  Ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、１１  Ｎ−ＧａＮガイド層、１２  活性層、１３  Ｐ−ＧａＮガイド層、１４  Ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層、１５  Ｐ−ＧａＮコンタクト層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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