(57)【要約】【課題】プロセスダメージを低減でき、かつ、製造工程の簡素化を図ることができる窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法は、基板１１０上に半導体薄膜１２０を形成する半導体薄膜形成工程と、半導体薄膜１２０上に第１の電極１３０を形成する第１電極形成工程と、第１の電極１３０をマスクとして半導体薄膜１２０をドライエッチングし、半導体薄膜１２０の第１の電極１３０で覆われた部分にメサ構造をしたメサ構造部１４０を形成するメサ構造部形成工程と、メサ構造部形成工程後に、第１の電極１３０を残存させた状態で、ドライエッチングにより露出された半導体薄膜１２０の一部に第２の電極１５０を形成する第２電極形成工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された窒化物半導体からなる半導体薄膜をエッチングすることでメサ構造部を形成する窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、
前記基板上に前記窒化物半導体からなる前記半導体薄膜を形成する半導体薄膜形成工程と、
前記半導体薄膜形成工程により形成された前記半導体薄膜上に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極形成工程により形成された前記第１の電極をマスクとして前記半導体薄膜をドライエッチングし、前記半導体薄膜の前記第１の電極で覆われた部分に、メサ構造をしたメサ構造部を形成するメサ構造部形成工程と、
前記メサ構造部形成工程後に、前記第１の電極を残存させた状態で、前記ドライエッチングにより露出した前記半導体薄膜の一部に第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
を有することを特徴とする窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の電極の、前記半導体薄膜側の面とは反対側の面は、Ｎｉで形成された面であり、
前記半導体薄膜を前記ドライエッチングするエッチングガスは、塩素系ガスであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体薄膜は、ＡｌＧａＮで形成された半導体薄膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体薄膜形成工程は、前記基板上にバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に第１導電型の半導体層を形成する工程と、前記第１導電型の半導体層上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に、前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体層を形成する工程と、前記第２導電型の半導体層上にコンタクト層を形成する工程と、有し、
前記第１電極形成工程は、前記コンタクト層上に前記第１の電極を形成する工程を有し、
前記メサ構造部形成工程は、前記第１の電極を前記マスクとして、前記コンタクト層、前記第２導電型の半導体層、前記発光層、前記第１導電型の半導体層をドライエッチングする工程を有し、
前記第２電極形成工程は、前記ドライエッチングにより露出した前記第１導電型の半導体層の一部に前記第２の電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の窒化物半導体の深紫外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、窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法に関する。より詳細には、基板上に形成された窒化物半導体からなる半導体薄膜をエッチングすることでメサ構造部を形成する窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度青色発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の実現以来、発光デバイスの材料として窒化物半導体は、非常に注目されている。この窒化物半導体は、例えば、信号機の光源や液晶バックライト、照明関係などの分野で既に実用化されている。
【０００３】
ところで、窒化物半導体のバンドギャップは、ＡｌＮの６．２ｅＶからＩｎＮの０．７５ｅＶまで幅広い。このため、窒化物半導体の混晶を作製することで２１０ｎｍの深紫外光領域から、１．８μｍの赤外光領域までという幅広い波長領域をカバーするＬＥＤを製造できる可能性がある。特に、深紫外光の発光が可能なＬＥＤ（以下、「深紫外ＬＥＤ」ともいう。）は、例えば、殺菌、消毒、皮膚病治療などの医療分野をはじめ、様々な分野でその実用化が求められている。現在の深紫外光の光源には、例えば、水銀ランプやガスレーザーなどがある。しかしながら、これらの光源には、例えば環境問題、消費電力、サイズなどの克服すべき課題がある。このような事情から、例えば、環境に優しく、省エネルギーであり、且つ小型である、深紫外ＬＥＤの実現が期待されている。
【０００４】
窒化物半導体を用いて紫外光領域以下の発光波長（換言すると、紫外光領域の光よりも短い発光波長）を持つＬＥＤを作製するためには、現在、例えば白色ＬＥＤなどで実用化されているＩｎｘＧａ１−ｘＮ系（Ｘ≧０）の発光層ではなく、比較的にバンドギャップの大きいＡｌｘＧａ１−ｘＮ（Ｘ≧０）を発光層として用いる必要がある。
一方、深紫外ＬＥＤを製造するには、例えば、深紫外ＬＥＤに備わる発光層などの膜構造を形成する、エピタキシャル成長による薄膜成長技術だけでなく、デバイスに加工するプロセス技術も非常に重要である。
【０００５】
この種の技術分野においては、素子の構造を形成するために基板上に形成された半導体薄膜をエッチングによって加工するのが一般的である。エッチングには、ウェットエッチングとドライエッチングとがあるが、例えば窒化物半導体のように物理的にも化学的にも安定な材料をエッチングする場合は、ウェットエッチングが困難なためドライエッチングが広く用いられている。また、窒化物半導体をドライエッチングする際のエッチングガスとしては、塩素系ガスが用いられている。
【０００６】
ドライエッチングは、通常、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて行われる。この装置のチャンバ内では、まず、減圧下でエッチングガスをプラズマ状態にして反応性イオンを生成する。その後、負電極に発生させた電位勾配により、生成した反応性イオンを加速し、ＲＩＥ装置のチャンバ内に設置された基板に垂直に衝突させることで被エッチング物を化学的にエッチングする。そのため、エッチングの断面形状は、等方的なウェットエッチングと異なり、異方性を持ったものとなる。
【０００７】
ドライエッチングを行う上で最も重要なことの一つは、被エッチング物との選択比（つまり、窒化物半導体のエッチング速度／マスクのエッチング速度）を大きくとれるマスク材の選択である。仮に、エッチングガスに対する耐性がマスクにないと、被エッチング物のエッチングと同時にマスクもエッチングされてしまう。エッチングガスに塩素系ガスを用いる場合のマスクとしては、例えば、ＳｉＯ２などの酸化膜や、Ｎｉなどの塩素に対して耐腐食性のある金属などが用いられる。なお、このドライエッチングのマスクとして、特許文献１にはＳｉＯ２が記載されており、特許文献２及び非特許文献１にはＮｉが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−４１５８４号公報
【特許文献２】特開２０１２−８９７５４号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９７７２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｈａｎｇ−Ｃｈｉｎ  Ｙｕ，  ｅｔ．ａｌ．，  Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．４１（２００２）Ｌ９１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述のドライエッチングに用いるマスク自体は、例えば発光素子等の半導体装置がその機能を発揮する上で必要のない構造物である。よって、このマスクを取り除く必要がある。マスクの材料が前述のＳｉＯ２であれば、例えばフッ酸やフッ素系のガスを用いて当該マスクを除去することができる。また、マスクの材料が前述のＮｉであれば、例えば硝酸を用いて当該マスクを除去することができる。しかし、酸で当該マスクを溶かして除去する場合、強酸に属する酸を用いることがある。この場合には、デバイス表面や結晶欠陥にダメージが入ってしまうことがある（特許文献３参照）。また、強酸の取り扱いに注意を要することがある。さらに、ドライエッチングでマスクを除去する場合には、半導体装置にプラズマダメージが入り、デバイス特性が劣化することがある。
【００１１】
また、特許文献１に記載の半導体装置（レーザダイオード）の製造方法では、電極を形成するために、ドライエッチングのマスクとして用いたＳｉＯ２層９を開口する工程が必要となる。このため、必要なフォトマスク枚数は、（１）メサエッチング用マスク、（２）ＳｉＯ２層９の開口用マスク、（３）電極７の形成用マスク、（４）電極８の形成用マスクの４枚となる。また、特許文献２に記載の半導体装置（発光素子）の製造方法のように、ドライエッチングのマスクとしてＮｉを用いた場合は、必要なフォトマスク枚数は、（１）メサエッチング用マスク、（２）ｐ電極１２の形成用マスク、（３）ｎ電極１３の形成用マスクの３枚となる。上述の技術分野においては、スループットと費用との観点から、製造工程数及びフォトマスク枚数はできるだけ少ないことが望ましい。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、プロセスダメージを低減でき、かつ、製造工程の簡素化を図ることができる窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するために、従来技術の技術常識に捕らわれることなく鋭意検討した結果、第１の電極をマスクとして半導体薄膜をドライエッチングし、半導体薄膜の第１の電極で覆われた部分にメサ構造部を形成する工程を有する窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
本発明の一態様は、基板上に形成された窒化物半導体からなる半導体薄膜をエッチングすることでメサ構造部を形成する窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、前記基板上に前記窒化物半導体からなる前記半導体薄膜を形成する半導体薄膜形成工程と、前記半導体薄膜形成工程により形成された前記半導体薄膜上に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極形成工程により形成された前記第１の電極をマスクとして前記半導体薄膜をドライエッチングし、前記半導体薄膜の前記第１の電極で覆われた部分に、メサ構造をしたメサ構造部を形成するメサ構造部形成工程と、前記メサ構造部形成工程後に、前記第１の電極を残存させた状態で、前記ドライエッチングにより露出した前記半導体薄膜の一部に第２の電極を形成する第２電極形成工程と、を有することを特徴とする窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法である。
【００１５】
ここで、「メサ構造」とは、平面的な基板上に形成された台地状の構造を指す。
また、上記の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、前記第１の電極の、前記半導体薄膜側の面とは反対側の面は、Ｎｉで形成された面であり、前記半導体薄膜を前記ドライエッチングするエッチングガスは、塩素系ガスであることとしてもよい。
また、上記の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、前記半導体薄膜は、ＡｌＧａＮで形成された半導体薄膜であることとしてもよい。
【００１６】
また、上記の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、前記半導体薄膜形成工程は、前記基板上にバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に第１導電型の半導体層を形成する工程と、前記第１導電型の半導体層上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に、前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体層を形成する工程と、前記第２導電型の半導体層上にコンタクト層を形成する工程を有し、前記第１電極形成工程は、前記コンタクト層上に前記第１の電極を形成する工程を有し、前記メサ構造部形成工程は、前記第１の電極を前記マスクとして、前記コンタクト層、前記第２導電型の半導体層、前記発光層、前記第１導電型の半導体層をドライエッチングする工程を有し、前記第２電極形成工程は、前記ドライエッチングにより露出した前記第１導電型の半導体層の一部に前記第２の電極を形成する工程を有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法によれば、製造工程数の簡素化を図ることができ、かつ、プロセスダメージを低減できる窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の実施形態を説明するための工程断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の実施例を説明するための工程断面図である。
【図３】（ａ）から（ｇ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の比較例を説明するための工程断面図である。
【図４】（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の比較例を説明するための工程断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の比較例を説明するための工程断面図である。
【図６】実施例と比較例との製造工程の対比をするために表にまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施形態について説明する。
［窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法］
図１（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の実施形態を説明するための工程断面図である。
本実施形態に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程は、基板上に形成された窒化物半導体からなる半導体薄膜をエッチングすることでメサ構造部を形成する窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法において、前記基板上に前記窒化物半導体からなる前記半導体薄膜を形成する半導体薄膜形成工程と、前記半導体薄膜形成工程により形成された前記半導体薄膜上に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極形成工程により形成された前記第１の電極をマスクとして前記半導体薄膜をドライエッチングし、前記半導体薄膜の前記第１の電極で覆われた部分に、メサ構造をしたメサ構造部を形成するメサ構造部形成工程と、前記メサ構造部形成工程後に、前記第１の電極を残存させた状態で、前記ドライエッチングにより露出した前記半導体薄膜の一部に第２の電極を形成する第２電極形成工程と、を有する。
【００２０】
この製造方法によれば、メサ構造部を形成するために用いたマスクを第１の電極として用いるので、このマスクを除去する工程を必要としない。また、メサ構造部上に新たに別の電極を形成する工程も必要としない。このため、従来技術と比較して、製造工程数もフォトマスク枚数も少なくすることができる。また、マスクを除去する工程を必要としないことから、マスクを除去する工程で発生する発光素子へのプロセスダメージ（つまり、強酸等によるダメージやプラズマによるダメージ）を低減することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、製造工程数の簡素化を図ることができ、かつ、プロセスダメージを低減できる窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法を提供することが可能になる。
以下、上述の各工程の詳細について説明する。
【００２２】
（半導体薄膜形成工程）
図１（ａ）は、基板１１０上に半導体薄膜１２０を形成する工程を示す図である。
まず、図１（ａ）に示すように、基板１１０上に半導体薄膜１２０を形成する（以下、この工程を「半導体薄膜形成工程」ともいう。）。
基板１１０は、その基板１１０上に半導体薄膜１２０を形成することが可能な基板であればよい。このため、基板１１０の材料については、特に制限されるものではないが、半導体薄膜１２０と格子定数の近い材料であることが好ましい。
【００２３】
半導体薄膜１２０は、窒化物半導体で構成された半導体薄膜であり、少なくともｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含んだ積層構造をした半導体薄膜である。なお、本実施形態に係る窒化物半導体の深紫外発光素子１を深紫外発光素子とする場合には、半導体薄膜１２０を深紫外光が発光できる構造にし、所望の深紫外光の波長に合致した窒化物半導体の組成（例えば、ＡｌＧａＮ）にすればよい。また、発光層を前述の積層構造ではなく、量子井戸構造としてもよい。また、基板１１０側（つまり、半導体薄膜１２０と基板１１０との間）にバッファ層（図示せず）を設けてもよい。このバッファ層は、格子不整合を緩和させるための層である。また、後述の各電極とのコンタクト抵抗の観点から、一方の電極と接する層を高ドープｐ型半導体層とし、他方の電極と接する層を高ドープｎ型半導体層としてもよい。
【００２４】
（第１電極形成工程）
図１（ｂ）は、基板１１０上に形成された半導体薄膜１２０上に、第１の電極１３０を形成する工程を示す図である。
前述の半導体薄膜形成工程後に、図１（ｂ）に示すように、基板１１０上に形成された半導体薄膜１２０上に、第１の電極１３０を形成する（以下、この工程を「第１電極形成工程」ともいう。）。
第１の電極１３０の材料は、半導体薄膜１２０と電気的なコンタクトが可能なものであり、かつ、後述のメサ構造部形成工程のドライエッチングに対して耐腐食性に優れた金属が第１の電極１３０の最表面１３０ａを被覆していれば、特に制限されない。ここで、「ドライエッチングに対して耐腐食性に優れた金属」とは、ドライエッチングにおいて半導体薄膜１２０との選択比が良好な金属をいう。ドライエッチングに対する選択比としては、第１の電極１３０のエッチング量を１としたときに、半導体薄膜１２０のエッチング量が１０以上であることが好ましく、半導体薄膜１２０のエッチング量が１００以上であることがより好ましい。例えば、エッチングガスに塩素系ガスを用いた場合には、第１の電極１３０の最表面１３０ａがＮｉで被覆されていることが好ましい。
【００２５】
半導体薄膜１２０の最上層１２０ａが、例えばｐ型ＡｌＧａＮやｐ型ＧａＮである場合には、第１の電極１３０を、例えばＮｉ／Ａｕ／ＮｉやＮｉ／Ａｕ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｎｉなどの積層構造体としてもよい。
【００２６】
（メサ構造部形成工程）
図１（ｃ）は、第１の電極１３０をマスクとして、半導体薄膜１２０の一部をドライエッチングし、半導体薄膜１２０にメサ構造をしたメサ構造部１４０を形成する工程を示す図である。
前述の第１電極形成工程後に、図１（ｃ）に示すように、第１の電極１３０をマスクとして、半導体薄膜１２０の一部（具体的には、第１の電極１３０に覆われておらず、半導体薄膜１２０が露出した領域）をドライエッチングする。こうして、半導体薄膜１２０の第１の電極１３０で覆われた部分に、メサ構造をしたメサ構造部１４０を形成する（以下、この工程を「メサ構造部形成工程」ともいう。）。ここで、「メサ構造部１４０」とは、窒化物半導体の深紫外発光素子１の一部に形成された高台状の構造をした部分を指す。また、メサ構造部１４０における電流の流れる方向は、主として基板１１０の表面に対して垂直方向（図１中では図面上下方向）である。
【００２７】
基板１１０として絶縁性の基板を用いる場合は、第１の電極１３０に覆われておらず、半導体薄膜１２０が露出した領域の下層部を残すようにドライエッチングすることが好ましい。換言すると、基板１１０として絶縁性の基板を用いる場合は、基板１１０表面を露出させないように半導体薄膜１２０をドライエッチングすることが好ましい。
ドライエッチングの方法としては、窒化物半導体をエッチングする公知の方法を適用することができる。窒化物半導体のエッチングガスとしては、塩素系のガスが広く用いられており、この塩素系のガスを用いることができる。また、ドライエッチングに用いられる装置としては、塩素系ガスをプラズマ化し、基板１１０に反応種を衝突させることができる装置であればよい。ドライエッチングに用いられる装置としては、例えば、ＣＣＰ−ＲＩＥ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  ＲＩＥ）や、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ＲＩＥ）、ＥＣＲ−ＲＩＥ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＲＩＥ）などが挙げられる。
【００２８】
（第２電極形成工程）
図１（ｄ）は、半導体薄膜１２０のドライエッチングにより露出した部分の一部に第２の電極１５０を形成する工程を示す図である。
前述のメサ構造部形成工程後に、図１（ｄ）に示すように、半導体薄膜１２０のドライエッチングにより露出した部分の一部に第２の電極１５０を形成する（以下、この工程を「第２電極形成工程」ともいう。）。この際、第１の電極１３０は、除去されることなく、メサ構造部１４０上に残存している。
第２の電極１５０の材料は、前述のドライエッチングされた半導体薄膜１２０と電気的にコンタクトをとれるものであれば特に制限されない。また、半導体薄膜１２０のドライエッチングにより露出した部分がｎ型ＡｌＧａＮである場合には、第２の電極１５０を、例えばＴｉやＴｉ／ＡｕやＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／ＡｕやＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕなどの積層構造体としてもよいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
第２の電極１５０を形成する方法としては、公知のものを適用することができ、例えばレジストを用いたリフトオフ法やエッチング法が挙げられる。なお、窒化物半導体の深紫外発光素子１へのダメージを低減する観点からはリフトオフ法が第２の電極１５０を形成する方法としては好ましい。
【００３０】
＜本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態に係る窒化物半導体の深紫外発光素子１の製造方法であれば、第１の電極１３０をメサ構造部形成工程におけるマスク材として用いている。このため、メサ構造部形成工程におけるマスク材を除去する工程を必要とせず、また、新たに電極を形成する工程を必要としない。よって、上記製造方法であれば、従来技術と比較して、製造工程数及びフォトマスク枚数を少なくすることができる。また、メサ構造部形成工程のマスク材を除去する工程を必要としないため、強酸等の薬剤を用いる必要もなく、プラズマに曝す必要もない。よって、窒化物半導体の深紫外発光素子１へのプロセスダメージも低減することができる。
【００３１】
また、本実施形態に係る窒化物半導体の深紫外発光素子１の製造方法であれば、第1の電極１３０の最表面１３０ａ（つまり、半導体薄膜１２０側の面とは反対側の面）をＮｉで覆っている。このため、エッチングガスを塩素系ガスとした場合にドライエッチング時の選択性を増加させることができる。よって、ドライエッチング時の加工精度を向上させることができる。
【００３２】
なお、発光ダイオードやレーザダイオードのように、メサエッチングのパターンエリアと、電極（特許文献２ではｐ電極１２）のパターンエリアとがほぼ一致している場合、この電極がドライエッチング耐性のある金属で被覆されていれば、この電極をドライエッチングのマスクとして兼用することができる。従来、例えば半導体装置に必要のないエッチング用マスクは除去されてきたが、この電極をドライエッチングのマスクとすることで、エッチング用マスクを除去する除去工程と、新たに別の電極を形成する電極形成工程とを削減することができる。よって、製造工程数を少なくすることができる。さらに、ドライエッチングのマスクを電極として利用しているので、フォトマスク枚数も少なくすることができる。
【実施例】
【００３３】
窒化物半導体薄膜を用いた発光素子として発光ダイオードを例に、本発明の実施例を図２を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
図２（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の実施例を説明するための工程断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、サファイアの基板２１０上に積層体２２０を形成した。なお、このサファイアの基板２１０は、図１（ａ）における基板１１０に相当する。この積層体２２０は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成された積層体であって、窒化物半導体薄膜からなる積層体である。この積層体２２０は、ＡｌＮバッファ層２２１、ｎ型ＡｌＧａＮ層２２２、ＡｌＧａＮ発光層２２３、ｐ型ＡｌＧａＮ層２２４、ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層２２５を順次成膜して形成した。以降、基板２１０上に、ＬＥＤ構造である積層体２２０を成膜した基板全体をＬＥＤ基板２３０と称する。なお、上述の積層体２２０は、図１（ａ）における半導体薄膜１２０に相当する。
【００３４】
上述のように、本実施例では基板２１０としてはサファイアを用いたが、例えばＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、Ｇａ２Ｏ３、ＭｇＡｌＯ２、ＺｎＯなどを採用することも可能である。
次に、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ基板２３０上に第１の電極２４０を形成した。この第１の電極２４０は、蒸着およびリフトオフ技術を用いて形成された電極であって、Ｎｉ層、Ａｕ層、Ｎｉ層の順に積層され形成された電極である。なお、この第１の電極２４０は、図１（ｂ）における第１の電極１３０に相当する。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＬＥＤ基板２３０をエッチングして、メサ構造をしたメサ構造部２４１を形成した。この工程では、塩素をエッチングガスとして用いて、ＩＣＰ−ＲＩＥでｎ型ＡｌＧａＮ層２２２が露出するまでエッチングを行った。ここで、第１の電極２４０の最表面２４０ａは、塩素系ガスに耐性のあるＮｉで形成された面である。このため、塩素プラズマに曝されても第１の電極２４０は、ほとんどエッチングされない。なお、上述のメサ構造部２４１は、図１（ｃ）におけるメサ構造部１４０に相当する。
【００３６】
その後、図２（ｄ）に示すように、ＬＥＤ基板２３０のｎ型ＡｌＧａＮ層２２２上の所望の領域に第２の電極２５０を形成した。この第２の電極２５０は、蒸着およびリフトオフ技術を用いて形成された電極であって、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｕ層の順に積層され形成された電極である。なお、この第２の電極２５０は、図１（ｄ）における第２の電極１５０に相当する。
【００３７】
最後に、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）により７５０℃でアニールし、第１の電極２４０／ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層２２５の界面と、第２の電極２５０／ｎ型ＡｌＧａＮ層２２２の界面とをそれぞれオーミック接合にした。
以上の工程を経ることで、メサ構造部２４１を有し窒化物半導体薄膜を用いた発光素子（発光ダイオード素子）２を製造した。なお、この発光ダイオード素子２は、図１（ｄ）における窒化物半導体の深紫外発光素子１に相当する。
【００３８】
上記工程において、必要なマスクは、（１）メサエッチング兼第１の電極２４０形成用マスク、（２）第２の電極２５０形成用マスクの２枚で済む。
また、本実施例に係る発光ダイオード素子２の製造方法は、従来技術の様にメサ構造部２４１を形成するためのマスク材を強酸やプラズマエッチングで除去する工程を有さない。このため、本実施例で得られた発光ダイオード素子２には、強酸やプラズマエッチングに起因するダメージが生じず、良好なダイオード特性が得られる。
【００３９】
また、本製造方法であれば、基板２１０上に、ＡｌＮバッファ層２２１、ｎ型ＡｌＧａＮ層２２２、ＡｌＧａＮ発光層２２３、ｐ型ＡｌＧａＮ層２２４、ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層２２５を順次成膜して形成しているので、発光ダイオード素子２を所望のバンドギャップの値にすることができる。
なお、本実施例では、ＡｌＮバッファ層２２１が本発明の「バッファ層」に対応し、ｎ型ＡｌＧａＮ層２２２が本発明の「第１導電型の半導体層」に対応し、ＡｌＧａＮ発光層２２３が本発明の「発光層」に対応し、ｐ型ＡｌＧａＮ層２２４は本発明の「第２導電型の半導体層」に対応し、ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層２２５が本発明の「コンタクト層」に対応している。
【００４０】
<比較例>
図３（ａ）から（ｇ）、図４（ａ）から（ｄ）、及び図５（ａ）から（ｄ）は、本発明に係る窒化物半導体の深紫外発光素子の製造工程の比較例を説明するための工程断面図である。この比較例で説明する製造方法は、従来技術に係る製造法と概ね同じである。なお、図３は、図１を用いて説明した実施形態と比較するための図である。また、図４及び図５は、図２を用いて説明した実施例と比較するための図である。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示すように（詳しくは、図４（ａ）に示すように）、ＬＥＤ基板３３０を作成した。このＬＥＤ基板３３０の作成方法は、上述の実施例で説明した方法と同様である。よって、ここでは、その説明を省略する。なお、図４（ａ）中の符号３１０は、図２（ａ）で示した基板２１０に対応する基板を示している。また、符号３２０は、図２（ａ）で示した積層体２２０に対応する積層体を示している。また、符号３２１は、図２（ａ）で示したＡｌＮバッファ層２２１に対応するＡｌＮバッファ層を示している。また、符号３２２は、図２（ａ）で示したｎ型ＡｌＧａＮ層２２２に対応するｎ型ＡｌＧａＮ層を示している。また、符号３２３は、図２（ａ）で示したＡｌＧａＮ発光層２２３に対応するＡｌＧａＮ発光層を示している。また、符号３２４は、図２（ａ）で示したｐ型ＡｌＧａＮ層２２４に対応するｐ型ＡｌＧａＮ層を示している。また、符号３２５は、図２（ａ）で示したｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層２２５に対応するｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層を示している。
【００４２】
次に、図３（ａ）に示すように（詳しくは、図４（ｂ）に示すように）、ＬＥＤ基板３３０上にＮｉで形成されたマスク(以下、「Ｎｉマスク」ともいう。)３０１を形成した。このＮｉマスク３０１は、蒸着およびリフトオフ技術を用いて形成されたマスクである。
次に、図３（ｂ）に示すように（詳しくは、図４（ｃ）に示すように）、ＬＥＤ基板３３０をエッチングして、メサ構造をしたメサ構造部３４０を形成した。この工程では、塩素をドライエッチングガスとして用いて、ＩＣＰ−ＲＩＥでｎ型ＡｌＧａＮ層３２２が露出するまでエッチングを行った。その後、図３（ｃ）に示すように（詳しくは、図４（ｄ）に示すように）、Ｎｉマスク３０１を除去した。ここでは、硝酸を用いてＮｉマスク３０１を除去した。
【００４３】
次に、図３（ｄ）に示すように（詳しくは、図５（ａ）に示すように）、ＬＥＤ基板３３０の全面にレジスト３１１を塗布した。その後、ＬＥＤ基板３３０のメサ構造部３４０の頂部（ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層３２５）の一部を露出させるようにレジスト３１１にパターニングを施した。その後、図３（ｅ）に示すように（詳しくは、図５（ｂ）に示すように）、ＬＥＤ基板３３０のメサ構造部３４０の頂部上に第１の電極３０７を形成した。この第１の電極３０７は、蒸着およびリフトオフ技術を用いて形成された電極であり、Ｎｉ層、Ａｕ層の順に積層され形成された電極である。その後、図３（ｆ）に示すように（詳しくは、図５（ｃ）に示すように）、レジスト３１１を除去した。
【００４４】
次に、図３（ｇ）に示すように（詳しくは、図５（ｄ）に示すように）、ドライエッチングして露出させたｎ型ＡｌＧａＮ層３２２上に第２の電極３０８を形成した。なお、この第２の電極３０８は、第１の電極３０７と同様に蒸着およびリフトオフ技術を用いて形成された電極であり、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｕ層の順に積層され形成された電極である。
【００４５】
最後に、ＲＴＡにより７５０℃でアニールし、第１の電極３０７／ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層３２５の界面と、第２の電極３０８／ｎ型ＡｌＧａＮ層３２２の界面とをそれぞれオーミック接合にした。
以上のように、比較例で必要なマスクの枚数は、（１）メサエッチング用マスク、（２）第１の電極３０７形成用マスク、（３）第２の電極３０８形成用マスクの３枚である。
【００４６】
図６は、実施例と比較例との製造工程の対比をするために表にまとめた図である。図６では、実施例と比較例とにおいて必要な製造工程及びマスクの要・不要を比較している。図６において、「○」は実施または形成を必要とすることを意味し、「-」は実施または形成を必要としないことを意味する。図６に示すように、実施例であれば、比較例と比べて、「ドライエッチングマスクの除去」及び「第１電極形成工程」が不要であることが分かる。つまり、本実施例であれば、比較例と比べて、必要なマスクの枚数及び製造工程数が少なくなっていることが分かる。また、ドライエッチングマスクの除去をしないので、このマスクを除去する際に生ずるプロセスダメージを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法は、メサ構造部をドライエッチングで形成する発光素子の製造方法として好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１    窒化物半導体の深紫外発光素子
２、３    発光ダイオード
１１０、２１０、３１０    基板
１２０    半導体薄膜
１２０ａ    最上層
１３０、２４０、３０７    第１の電極
１３０ａ、２４０ａ    最表面
１４０、２４１、３４０    メサ構造部
１５０、２５０、３０８    第２の電極
２２０、３２０    積層体
２２１、３２１    ＡｌＮバッファ層
２２２、３２２    ｎ型ＡｌＧａＮ層
２２３、３２３    ＡｌＧａＮ発光層
２２４、３２４    ｐ型ＡｌＧａＮ層
２２５、３２５    ｐ＋型ＡｌＧａＮコンタクト層
２３０、３３０    ＬＥＤ基板
３０１    マスク
３１１    レジスト
【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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