(57)【要約】  ｐ型層上にＴＣＯ膜を有し、そのＴＣＯ膜上の一部にボンディングパッドを有するｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子における、ボンディングパッド直下のｐｎ接合部での発光の抑制に関わる新規な構成を提供すること。  ｎ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に積層されたｐ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に接続されたｎ電極と、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面に形成されたＴＣＯ膜と、前記ＴＣＯ膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記ＴＣＯ膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子。
2009102032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＧａＮ系半導体層と、
前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に積層されたｐ型ＧａＮ系半導体層と、
前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に接続されたｎ電極と、
前記ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面に形成されたＴＣＯ膜と、
前記ＴＣＯ膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、
前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記ＴＣＯ膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、
前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、
を有することを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜の膜厚が０．４μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項３】
請求項１に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜が、平坦膜である第１のＴＣＯ膜と、該第１のＴＣＯ膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項４】
請求項３に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記第１のＴＣＯ膜の膜厚が０．２μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記導電性スパッタ膜がＴＣＯ材料からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜上に、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜上に電子ビーム蒸着法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項９】
ｎ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に積層されたｐ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面に形成されたＴＣＯ膜と、を含むウェハを準備する工程と、
前記ＴＣＯ膜上のボンディングパッド形成予定部位に開口部を有する保護膜で前記ウェハの表面を覆い、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が前記開口部に対応して形成されるように、前記開口部を介して前記ＴＣＯ膜の表面に導電性スパッタ膜を形成する工程と、
を有することを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜の膜厚が０．４μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜が、平坦膜である第１のＴＣＯ膜と、該第１のＴＣＯ膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造方法において、前記第１のＴＣＯ膜の膜厚が０．２μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がＴＣＯ材料からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれかに記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜上に、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法でパッシベーション膜を形成する工程を有する特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項９〜１４のいずれかに記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜上に電子ビーム蒸着法でパッシベーション膜を形成する工程を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型およびｎ型のＧａＮ系半導体で発光素子構造を構成したｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子およびその製造方法に係り、特に、ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面にＴＣＯ膜を有し、そのＴＣＯ膜上の一部にボンディングパッドを有するＧａＮ系ＬＥＤ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体は化学式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、３族窒化物半導体、窒化物系半導体などとも呼ばれる。ｐ型およびｎ型のＧａＮ系半導体で発光素子構造を構成したｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子は緑色〜近紫外の光を発生することが可能であり、信号機やディスプレイ装置等の用途で実用化されている。【０００３】
図１６は典型的なｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。このＧａＮ系ＬＥＤ素子１００はサファイア等からなる基板１０１上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層（以下「ｎ型層」ともいう。）１０２とｐ型ＧａＮ系半導体層（以下「ｐ型層」ともいう。）１０３とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したｎ型層１０２の表面にｎ電極１０４が形成され、ｐ型層１０３の表面にｐ電極１０５が形成されている。ｎ電極１０４はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、ｎ型層１０２と接する部分がｎ型のＧａＮ系半導体とオーミック接触する材料（Ｔｉ、ＴｉＷ、Ａｌ、ＴＣＯなど）を用いて形成されている。ｐ電極１０５はｐ型層１０３の表面に形成されたオーミック電極であるＴＣＯ膜１０５ａ（透明電極）と、このＴＣＯ膜上の一部に形成されたボンディングパッド１０５ｂとから構成されている。【０００４】
ここで、ＴＣＯとは透明導電性酸化物（Transparent Conductive Oxide）のことであり、典型的にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウム、酸化錫、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、酸化亜鉛、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）などが例示される。今のところＧａＮ系ＬＥＤ素子用の電極に汎用されているＴＣＯ材料はＩＴＯである。 【０００５】
図１６に示す素子のような、ｐ型層上に透明電極を有し、その透明電極上の一部にボンディングパッドを有するｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、このボンディングパッドを構成するメタル膜がｐｎ接合部で生じる光を吸収または遮蔽することによる発光効率の低下が、従来から問題とされている。この問題を解決するために、ボンディングパッドとｐ型層との間に絶縁性の構造物を挿入することにより、ボンディングパッド直下においてｐ型層にキャリアが注入され難くなるように、ひいては、ボンディングパッド直下のｐｎ接合部での発光が抑制されるように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子が考案されている（特許文献１、２、３）。 【０００６】
また、特許文献４には、メタル膜を透明電極に用いたものであるが、ボンディングパッド直下において部分的にｐ型層と電極との間のオーミック接触を破壊することにより、上記問題の解決を図ったＧａＮ系ＬＥＤ素子が開示されている。特に、この文献に記載されている、透明電極（この文献では「コンタクトメタル層」）の形成後にメタル／ＧａＮ界面を損傷させる方法は、ｐ型層表面の汚染または損傷を引き起こす可能性のある工程を透明電極の形成前に行う必要がないという利点がある。【０００７】
【特許文献１】特開平９−１２９９２２号公報
【特許文献２】国際公開第９８／４２０３０号パンフレット
【特許文献３】特開２０００−１６４９２８号公報
【特許文献４】国際公開第２００６／１１９３６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１乃至３に記載されたＧａＮ系ＬＥＤ素子では、ボンディングパッドの下に絶縁性の構造物を設けることに伴い、素子の構造や製造工程が複雑になるという問題がある。
また、特許文献１に記載のＬＥＤ素子では、ボンディングパッドと透明電極との接触面の下方での発光を許容しているので、発光効率の改善効果が十分ではない。一方、発光効率の改善効果を高めようとして、この接触面の面積を小さくすると、ボンディングパッドと透明電極との間の安定な電気的接続が確保できなくなるという問題が生じる。このことから、このＬＥＤ素子ではボンディングパッドの面積を小さくすることも難しい。
また、特許文献２および３に記載のＬＥＤ素子では、透明電極の形成前に、絶縁性の構造物をｐ型層表面に形成する工程が必要であることから、この工程中にｐ型層表面が汚染または損傷されて、ｐ型層と透明電極との間の接触抵抗が上昇し、そのために素子の動作電圧が高くなる虞がある。
また、特許文献４に開示された、透明電極の形成後にメタル／ＧａＮ界面を損傷させる方法が実現できれば、上記問題が全て解決されると考えられる。しかし、特許文献４の発明はメタル電極を用いたＧａＮ系ＬＥＤ素子を対象とするものであること、また、メタル／ＧａＮ界面を損傷させるために必要とされる高エネルギープラズマについて、その定義も発生方法も開示されていないことから、特許文献４に記載の方法がオーミック電極をＴＣＯで形成したＧａＮ系ＬＥＤ素子に適用可能かどうかは不明である。
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ｐ型層上にＴＣＯ膜を有し、そのＴＣＯ膜上の一部にボンディングパッドを有するｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子における、ボンディングパッド直下のｐｎ接合部での発光の抑制に関わる新規な構成を提供することを主な目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
次の発明を開示する。 
（１）ｎ型ＧａＮ系半導体層と、
前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に積層されたｐ型ＧａＮ系半導体層と、
前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に接続されたｎ電極と、
前記ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面に形成されたＴＣＯ膜と、
前記ＴＣＯ膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、
前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記ＴＣＯ膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、
前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、
を有することを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（２）（１）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜の膜厚が０．４μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（３）（１）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜が、平坦膜である第１のＴＣＯ膜と、該第１のＴＣＯ膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（４）（３）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記第１のＴＣＯ膜の膜厚が０．２μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記導電性スパッタ膜がＴＣＯ材料からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜上に、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（８）（１）〜（６）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ＴＣＯ膜上に電子ビーム蒸着法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（９）ｎ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｎ型ＧａＮ系半導体層に積層されたｐ型ＧａＮ系半導体層と、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層の表面に形成されたＴＣＯ膜と、を含むウェハを準備する工程と、
前記ＴＣＯ膜上のボンディングパッド形成予定部位に開口部を有する保護膜で前記ウェハの表面を覆い、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が前記開口部に対応して形成されるように、前記開口部を介して前記ＴＣＯ膜の表面に導電性スパッタ膜を形成する工程と、
を有することを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１０）（９）に記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜の膜厚が０．４μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１１）（９）に記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜が、平坦膜である第１のＴＣＯ膜と、該第１のＴＣＯ膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１２）（１１）に記載の製造方法において、前記第１のＴＣＯ膜の膜厚が０．２μｍ以下であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１３）（９）〜（１２）のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１４）（９）〜（１３）のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がＴＣＯ材料からなることを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１５）（９）〜（１４）のいずれかに記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜上に、前記ｐ型ＧａＮ系半導体層と前記ＴＣＯ膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法でパッシベーション膜を形成する工程を有する特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
（１６）（９）〜（１４）のいずれかに記載の製造方法において、前記ＴＣＯ膜上に電子ビーム蒸着法でパッシベーション膜を形成する工程を有することを特徴とする、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子は、ｐ型層とＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域である抵抗増加領域と、この領域上に形成されたボンディングパッドを有している。抵抗増加領域ではＴＣＯ膜からｐ型層へのキャリア注入が抑制されるので、該領域の下方ではｐｎ接合部での発光が抑制されている。従って、このＬＥＤ素子は、ボンディングパッド直下のｐｎ接合部での発光が抑制された構成を備えたものとなっている。
このＬＥＤ素子は、ボンディングパッドが形成された領域と上記抵抗増加領域とが略完全に整合するように構成することが可能であり、そのように構成した場合には、ボンディングパッド直下での発光のみを確実に抑制することができる。【００１１】
加えて、本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子では、上記抵抗増加領域上においてもＴＣＯ膜とボンディングパッドとの間の電気的接続が十分に確保されることから、素子の電気特性の不安定化を招くことなく、ボンディングパッドの面積を小さくすることが可能である。ボンディングパッドの面積を小さくすることにより、ボンディングパッドにより吸収される光の総量を減少させることができる。【００１２】
加えて、本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子では、上記抵抗増加領域がＴＣＯ膜の形成後に形成されているので、ＴＣＯ膜の形成前にｐ型層表面が汚染または損傷されることに起因した動作電圧の上昇という問題が発生する可能性が低い。【００１３】
また、本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法によれば、上記のような好ましい性質を備えたＧａＮ系ＬＥＤ素子を、簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法を用いて作製した後、加速劣化条件下で連続点灯させたＧａＮ系ＬＥＤチップに含まれるエピタキシャル層表面のカソードルミネッセンス像である。
【図２】本発明の一実施形態に係る製造方法を用いて作製したままのＧａＮ系ＬＥＤチップに含まれるエピタキシャル層表面のカソードルミネッセンス像である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す図であり、図７（ａ）は素子を電極配置面側から見た平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す図であり、図８（ａ）は素子を電極配置面側から見た平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す平面図である。
【図１１】ネット状パターンを例示する図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す図であり、図１２（ａ）は素子を電極配置面側から見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す平面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す図であり、図１５（ａ）はＬＥＤ素子を電極配置面側から見た平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１６】典型的なｐｎ接合型のＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
10、20、30、40、50、60、70、80、90、100   ＧａＮ系ＬＥＤ素子
11、21、31、61、91、101  基板
12、22、32、42、52、62、72、82、92、102  ｎ型ＧａＮ系半導体層 
13、23、33、43、53、63、73、83、93、103  ｐ型ＧａＮ系半導体層 
14、24、34、44、54、64、74、84、94、104  ｎ電極
15、25、35、45、55、65、75、85、95、105  ｐ電極
15a、25a、35a、45a、55a、65a、75a、85a、95a、105a  ＴＣＯ膜
15b、25b、35b、45b、55b、65b、75b、85b、95b、105b  ボンディングパッド
25c、35c、45c、55c、65c、75c、85c、95c  電流拡散層
16、36、66、96  抵抗増加領域
P  保護膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
最初に、本発明者等が行ったＧａＮ系ＬＥＤ素子の試作および評価の結果（実験例）に基づいて、本発明の作用機序を説明する。【００１７】
（実験例）
まず、通常のＭＯＶＰＥ法を用いて、直径２インチのｃ面サファイア基板上にバッファ層を介して膜厚４μｍのアンドープＧａＮ層、ＳｉドープＧａＮからなる膜厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性層（発光波長４０５ｎｍ）、ＭｇドープＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる膜厚１７０ｎｍのｐ型クラッド層、ＭｇドープＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる膜厚４０ｎｍのｐ型コンタクト層を順次積層することにより、エピタキシャルウェハを作製した。【００１８】
次に、このエピタキシャルウェハのｐ型コンタクト層上に、ｐ側のオーミック電極とするためのＩＴＯ膜を、電子ビーム蒸着法を用いて約０．２μｍの厚さに形成した。そして、形成後のＩＴＯ膜に対し大気雰囲気中、５００℃、２０分間の熱処理を施した。熱処理後、塩酸エッチングにより不要部分を溶解除去することによって、このＩＴＯ膜を所定の形状に成形した。なお、断面ＳＥＭ観察から、得られたＩＴＯ膜は柱状構造を有していることが確認された。【００１９】
次に、エピタキシャル層のｎ電極を形成すべき場所にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって凹部を形成して、該凹部の底にｎ型コンタクト層を露出させた。【００２０】
次に、リフトオフ法を用いて、上記工程で露出させたｎ型コンタクト層表面へのｎ電極（ボンディングパッドを兼用）の形成と、ＩＴＯ膜表面へのｐ側ボンディングパッドの形成とを、同時に行った。【００２１】
リフトオフ法はウェハ表面に目的の薄膜を所望のパターンに形成するための技法であり、当該技術分野においてはよく知られた技法であるが、簡単に説明すれば；
(i)ウェハ表面にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィによりこのフォトレジスト膜に所定の開口部パターンを設けたうえで；
(ii)ウェハ上に目的の薄膜を形成し；
(iii)しかる後にフォトレジスト膜を除去する（このとき目的の薄膜のうちフォトレジスト膜上に形成された部分がリフトオフされる）；
というステップを経ることによって、目的の薄膜を(i)でフォトレジスト膜に設けた開口部パターンと同じパターンに形成するというものである。【００２２】
本実験例においては厚さ６μｍに形成したフォトレジスト膜を用いて、リフトオフ法によるｎ電極およびｐ側ボンディングパッドの形成を行った。フォトレジストにはナフトキノンジアジド−ノボラック樹脂系のポジ型フォトレジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、製品名：ＡＺ  Ｐ４６２０）を用いた。ウェハ表面に塗布したフォトレジストに対しては、１００℃、３０分間のベーキングを行った後、露光および現像を行った。現像後のフォトレジストのベーキングは行わなかった。電極(ボンディングパッド）用のメタル膜は、厚さ１００ｎｍのＴｉＷ膜の上に厚さ５００ｎｍのＡｕ膜を積層した二層構造膜とした。従って、このメタル膜の膜厚に対してフォトレジスト膜の膜厚は１０倍である。ＴｉＷ膜とＡｕ膜はいずれもスパッタリング法を用いて形成した。ＴｉＷ膜を形成する際は、ターゲットにＴｉ含有量が１０ｗｔ％のＴｉ−Ｗターゲット、スパッタガスにＡｒ（アルゴン）を使用し、ＲＦ電力２００Ｗ、スパッタガス圧１．０×１０−１Ｐａという条件でスパッタリングを行った。メタル膜の形成後、リムーバ液を用いてフォトレジスト膜をウェハから除去することにより、メタル膜は所定の電極形状に成形された。【００２３】
次いで、ｎ電極およびｐ側ボンディングパッドの表面を除くウェハ表面に、電子ビーム蒸着法を用いて酸化ケイ素からなる保護被覆（パッシベーション膜）を形成した。その後、サファイア基板の裏面をラッピングしてウェハの厚さを８０μｍまで薄くしたうえで、スクライバーを用いてウェハを分割し、３５０μｍ角の板状のＧａＮ系ＬＥＤチップを得た。このチップの順方向電圧Ｖｆ（２０ｍＡ）は３．３Ｖであった。【００２４】
上記手順にて作製したＬＥＤチップを加速劣化条件の下で劣化させた。具体的には、ＬＥＤチップをサブマウントを介してステム上にフリップチップ実装し、ｐｎ接合部の温度が２３０℃となるように、環境温度１００℃、順方向電流１１４ｍＡという条件で、１０００時間連続点灯させた。このようにして劣化させた後、ＬＥＤチップをサブマウントから取り外し、酸を用いてエピタキシャル層の表面から保護被覆とＩＴＯ膜を除去したうえで、エピタキシャル層の表面（ｐ型コンタクト層の表面）のカソードルミネッセンス（ＣＬ）像を取得した。取得したＣＬ像を図１に示す。 【００２５】
図１に示されているように、連続点灯により劣化させたＬＥＤチップに含まれるエピタキシャル層の表面では、転位欠陥が存在する部分に現れる暗点（発光再結合の効率が局所的に低いために暗く見える部分）の密度が、ボンディングパッドの直下の領域と、その周囲の領域とで明確に異なっていた。すなわち、転位欠陥の密度が、ｐ側ボンディングパッド直下の領域ではその周囲の領域と比べて明らかに低かった。 
一方、同様にして取得した、作製したままのＬＥＤチップに含まれるエピタキシャル層表面のＣＬ像を図２に示す。図２から明らかなように、劣化していない状態では、エピタキシャル層の表面における転移欠陥の分布は一様であった。 【００２６】
本発明者等は上記条件でＬＥＤチップを点灯させたときのｐｎ接合部の温度を熱電対を用いた方法により測定したが、ｐ側ボンディングパッド直下とその周囲の領域との間に有意な温度差は認められなかった。このことから、連続点灯により劣化させたチップのエピタキシャル層に見られた、ボンディングパッド直下とその周囲の領域との間における明らかな転位密度の違いは、熱的な作用のみにより生じたものではないと本発明者等は結論した。本発明者等の結論は、連続点灯に伴う欠陥密度の増加には電気的な作用が関与しており、ｐ側ボンディングパッドの直下ではＩＴＯ膜からｐ型層に注入されるキャリアの密度が低いために、欠陥密度の増加が抑えられたというものである。このボンディングパッド直下における注入キャリア密度の低下には、ボンディングパッドの形成方法が関係している。ボンディングパッドを構成するメタル膜をスパッタリングにより形成する際、ボンディングパッドを形成すべき領域以外では、ＩＴＯ膜の表面は厚いフォトレジスト膜により保護されている。一方、ボンディングパッドを形成しようとする領域ではＩＴＯ膜の表面が露出している。そのために、ボンディングパッドの形成時、この領域ではスパッタ粒子や高エネルギー粒子の衝撃によって、薄いＩＴＯ膜に覆われただけのｐ型層の表面がダメージを受ける。その結果として、ＩＴＯ膜とｐ型層との間の抵抗がボンディングパッドの直下において相対的に高くなり、ひいては、ＬＥＤチップに順方向電流を供給したときに、ＩＴＯ膜からｐ型層へのキャリア注入がボンディングパッドの直下では起こり難くなる。
ダメージ部における抵抗の増加は次のように説明される。即ち、ＧａＮ系半導体ではＶ族成分である窒素の蒸気圧が高いことに起因して、ダメージ部には窒素空孔が高濃度に形成される。この窒素空孔はドナーとなるので、ｐ型ＧａＮ系半導体においては自己補償によるｐ型キャリア濃度の低下を引き起こす。それが原因となって、半導体の抵抗率や半導体−電極間の接触抵抗が上昇する。 特に、ワイドギャップ半導体であるＧａＮ系半導体では本質的にｐ型キャリアの生成効率が低い、即ち、ｐ型層のキャリア濃度が基本的に低いことから、ダメージを受けることによってキャリア濃度の更なる低下が生じたときの接触抵抗の増加が著しいものとなる。【００２７】
以上に記した実験例により開示されるＧａＮ系ＬＥＤ素子およびその製造方法は、本発明の実施形態に包含される。【００２８】
次に、本発明の各種実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図３は、本発明の実施形態１に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子１０の断面図である。ＧａＮ系ＬＥＤ素子１０は、基板１１上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層１２とｐ型ＧａＮ系半導体層１３とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したｎ型層１２の表面にｎ電極１４が形成され、ｐ型層１３の表面にｐ電極１５が形成されている。ｎ電極１４はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、ｎ型層１２と接する部分がｎ型のＧａＮ系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。ｐ電極１５はｐ型層１３の表面に形成されたオーミック電極であるＴＣＯ膜１５ａ（透明電極）と、このＴＣＯ膜上の一部に形成されたボンディングパッド１５ｂとから構成されている。【００２９】
このＧａＮ系ＬＥＤ素子１０は、ｐ型ＧａＮ系半導体層１３とＴＣＯ膜１５ａとの間の抵抗が部分的に増加した領域である抵抗増加領域１６を有しており、ボンディングパッド１５ｂはその抵抗増加領域１６上に形成されている。抵抗増加領域１６は、スパッタリング法によりボンディングパッド１５ｂをＴＣＯ膜１５ａの表面に堆積させる際に形成されたものであり、ＴＣＯ膜１５ａとボンディングパッド１５ｂとの接触領域に対応している。
抵抗増加領域１６ではＴＣＯ膜１５ａからｐ型層１３へのキャリア注入が起こり難くいので、その下方ではｐｎ接合部における発光が抑制されている。従って、このＬＥＤ素子１０では、ボンディングパッド１５ｂ直下のｐｎ接合部での発光が抑制されているということができる。【００３０】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子１０では、ボンディングパッドとＧａＮ系半導体との間が、ＧａＮ系半導体よりも屈折率の低いＴＣＯ膜で隔てられている。この構成は、ボンディングパッドが光を吸収することにより生じる損失を低減するうえで好ましい構成である。なぜなら、ＧａＮ系半導体とＴＣＯ膜との界面で発生する全反射のために、ＧａＮ系半導体層内を伝播する光がボンディングパッドの裏面に入射し難いからである。【００３１】
次に、このＧａＮ系ＬＥＤ素子１０の製造方法を、図面を用いて説明する（図面には、便宜上、ウェハ上に多数形成されるチップのうちのひとつに相当する部分のみを示す）。
まず、図４（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法（有機金属化合物気相成長法）、ＭＢＥ法（分子ビームエピタキシー法）、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）などの気相エピタキシャル成長法を用いて、基板１１上にｎ型ＧａＮ系半導体層１２とｐ型ＧａＮ系半導体層１３を順次成長させて積層する。【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記工程で得たエピタキシャルウェハのｐ型ＧａＮ系半導体層上に、真空蒸着法、スプレー法、ゾル−ゲル法など、適宜な方法を用いてＴＣＯ膜１５ａを形成する。そして、フォトリソグラフィおよびエッチング（ウェットまたはドライ）の技法を用いて不要部分を除去することによって、図４（ｃ）に示すように、このＴＣＯ膜を所定の形状に成形する。成形前または成形後のＴＣＯ膜１５ａに対し、必要に応じて熱処理を施してもよい。 【００３３】
次に、図４（ｄ）に示すように、エピタキシャル層の一部をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって除去することにより凹部を形成し、該凹部の底にｎ型ＧａＮ系半導体層１２を露出させる。【００３４】
次に、ウェハ表面全体を被覆する保護膜Ｐを形成し、その保護膜Ｐに対してフォトリソグラフィ技法を用いて、図５（ａ）に示すように開口部を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、この保護膜Ｐの開口部を通してメタル膜を堆積させることによって、ｎ型ＧａＮ系半導体層１２の露出面上にｎ電極１４を、また、ＴＣＯ膜１５ａの表面上の一部にボンディングパッド１５ｂを、それぞれ形成する。メタル膜の堆積にはスパッタリング法を用いる。スパッタリング工程後、保護膜Ｐをリフトオフする。【００３５】
上記説明したＧａＮ系ＬＥＤ素子１０の製造方法において重要なポイントが２つある。
第一のポイントは、スパッタリング工程において、ＴＣＯ膜１５ａの表面にボンディングパッド１５ｂが堆積される領域（保護膜Ｐに開口部が設けられた領域）に対応して、ｐ型ＧａＮ系半導体層１３とＴＣＯ膜１５ａとの間の抵抗が部分的に増加した領域１６が形成されるよう、スパッタリング条件を設定することである。この抵抗の増加は、前述のようにスパッタ粒子や高エネルギー粒子の衝撃に起因して生じると考えられるので、例えば、スパッタリング雰囲気を低圧とすることによって、促進することができる。なぜなら、低圧雰囲気下では、スパッタ粒子や高エネルギー粒子が雰囲気ガス分子との衝突によりエネルギーを失うことなくウェハ表面に到達する確率が、高くなるからである。一般的には、高エネルギー粒子は基板やスパッタ膜を損傷させるので、できるだけ基板に入射させないようにすることが好ましいとされるが、それとは対照的に、上記の抵抗増加領域の形成にあたっては、高エネルギー粒子の作用を好ましく利用することができる。
一実施形態では、スパッタリング工程の初期には高エネルギー粒子の効果が大きくなるよう低圧雰囲気を用い、工程の途中で圧力を上昇させてもよい。【００３６】
第二のポイントは、保護膜Ｐに覆われた領域ではｐ型ＧａＮ系半導体層１３とＴＣＯ膜１５ａとの間の抵抗がスパッタリング工程の前後で実質的に変わらないよう、用いるスパッタリング条件に応じて、十分な保護効果が生じるように保護膜Ｐの材料および膜厚を決定することである。有機材料は無機材料よりも保護効果に劣るので、有機材料で保護膜Ｐを形成する場合には、無機材料を用いる場合よりも膜厚を大きくすべきである。電界メッキ法によるバンプ（微小電極）形成などを主な用途とする、１０μｍ以上の厚膜形成が可能なフォトレジストが市販されており、保護膜Ｐとして好ましく用いることができる。【００３７】
この製造方法によれば、ＴＣＯ膜１５ａの形成前にｐ型層１３の表面に特に加工を行う必要がないので、ｐ型層１３表面の汚染または損傷に起因してｐ型層１３とＴＣＯ膜１５ａとの間の接触抵抗が上昇する問題が発生する可能性が低くなる。
また、この製造方法によれば、ボンディングパッド１５ｂを形成する領域と抵抗増加領域１６とが略完全に整合する。つまり、ＴＣＯ膜１５ａからｐ型層１３へのキャリア注入を抑制する必要性の最も高い部位に、選択的に抵抗増加領域１６が形成される。よって、ボンディングパッド直下での発光のみを確実に抑制することができる。【００３８】
変形実施形態として、保護膜Ｐを、パッシベーション膜として使用可能な絶縁性の透明無機薄膜Ｐ１と、その上に積層したフォトレジストＰ２と、からなる二層構造とすることができる。
この実施形態では、ｎ型ＧａＮ系半導体層１２を部分的に露出させる工程まで完了させた後、図６（ａ）に示すように、この二層構造の保護膜Ｐをウェハの全面に形成する。ここで、透明無機薄膜Ｐ１を形成するときには、ｐ型ＧａＮ系半導体層１３とＴＣＯ膜１５ａとの間の抵抗を実質的に増加させないようにする。そうするには、透明無機薄膜Ｐ１の形成方法として、電子ビーム蒸着法、レーザアブレーション法またはゾル−ゲル法を用いることが好ましい。
次に、図６（ｂ）に示すようにフォトレジストＰ２を通常の方法でパターニングして開口部を形成する。そして、そのフォトレジストＰ２をマスクに用いて、透明無機薄膜Ｐ１を選択的にエッチングすると、図６（ｃ）に示すように、透明無機薄膜Ｐ１とフォトレジストＰ２とに同一の開口部パターンを形成することができる。
こうしてパターニングした保護膜Ｐ付きのウェハ上にスパッタリング法によりメタル膜を堆積し、フォトレジストＰ２のみをリフトオフすると、図６（ｄ）に示すように、ウェハ表面のうちボンディングパッド１４、１５ｂが形成された部分以外を透明無機薄膜Ｐ１が覆った構造が得られる。透明無機薄膜Ｐ１はＬＥＤ素子表面に残してパッシベーション膜として利用する。
なお、製造効率は低くなるが、このような二層構造の保護膜を用いる実施形態において、透明無機薄膜の形成およびパターニングをまず完了させ、その後からフォトレジスト膜の形成およびパターニングを行うこともできる。この場合、透明無機薄膜に形成する開口部パターンとフォトレジストに形成する開口部パターンとを整合させることは、必ずしも必要ではない。【００３９】
次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子１０を構成する各部分の好ましい態様について説明する。
基板１１には、サファイア、スピネル、炭化ケイ素、ケイ素、ＧａＮ系半導体（ＧａＮ、ＡｌＧａＮなど）、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、ＬＧＯ、ＮＧＯ、ＬＡＯ、ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタンなどの材料からなる結晶基板（単結晶基板、テンプレート）を、好ましく用いることができる。
このうち、炭化ケイ素、ケイ素、ＧａＮ系半導体、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、ホウ化ジルコニウムまたはホウ化チタンからなる基板には、導電性を付与することができる。導電性基板を用いた場合には、ｎ型ＧａＮ系半導体層１２に接続する電極を当該層の表面に形成する代わりに、基板の裏面に形成することが可能となる。
ＧａＮ系半導体結晶と格子整合しない基板を用いる場合には、基板とＧａＮ系半導体層との間にバッファ層を介在させることが望ましい。公知技術を参照して、ＧａＮ系半導体またはその他の材料からなる低温バッファ層、高温バッファ層（単結晶バッファ層）、超格子バッファ層などのバッファ層を、適宜選択して用いることができる。【００４０】
ｎ型層１２は、Ｓｉ、Ｇｅなどのｎ型不純物を添加したＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮで形成することができる。好ましくは、ｎ電極１４を形成するためのコンタクト層として、Ｓｉを１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３の濃度に添加した膜厚２μｍ〜６μｍのＧａＮ層を設ける。
ｐ型層１３は、Ｍｇ、Ｚｎなどのｐ型不純物を添加したＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮで形成することができる。ｐ型層１３は、好ましくは、Ｍｇを２×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３の濃度に添加したＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．２）を用いて、０．１μｍ〜２．０μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍの厚さに形成する。ｐｎ接合部に活性層を設けたダブルへテロ構造を採用する場合には、活性層に隣接する部分にＡｌＮの混晶比が相対的に高いクラッド層を設ける一方、ｐ電極１５を形成する表面側はＡｌＮの混晶比を低くすることが望ましい。【００４１】
ｎ型層１２とｐ型層１３の間で形成されるｐｎ接合部には活性層、とりわけ、多重量子井戸構造の活性層を設けることが望ましい。
その他、基板１１とｎ型層１２との間、ｎ型層１２の内部、ｎ型層１２とｐ型層１３との間、ｐ型層１３の内部には、公知技術を参照して、応力歪の緩和、転位密度の低減、静電耐圧特性の改善、発光効率の改善など、種々の目的を有するＧａＮ系半導体層（積層体を含む）を設けることができる。【００４２】
ｎ電極１４は、少なくともｎ型層１２と接する部分を、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成し得る材料で形成する。かかる材料としては、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｗ（タングステン）またはＶ（バナジウム）の単体もしくはこれらを主成分とする合金、または、ＴＣＯが好ましく例示される。ｎ電極１４の表層部は、ボンディングワイヤ、ハンダ、バンプなどが接合し易いよう、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）などで形成することが好ましい。ｎ電極は、ＴＣＯからなるオーミック電極と、その一部上に形成されたボンディングパッドと、から構成することもできる。【００４３】
ＴＣＯ膜１５ａは、酸化インジウム系、酸化亜鉛系、酸化錫系、酸化チタン系など、公知となっている各種のＴＣＯを用いて形成することができる。好ましいＴＣＯ材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、ＧＺＯ（ガリウム亜鉛酸化物）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）などが例示される。
ＴＣＯ膜１５ａの膜厚は、好ましくは、０．０１μｍ〜０．４μｍである。本発明者等は、ＩＴＯ膜の膜厚を変更して０．４μｍとしたこと以外は上記実験例１と同様にして作製したＧａＮ系ＬＥＤチップについて、環境温度１４５℃、順方向電流１００ｍＡという条件で３２０時間連続点灯させた後、実験例１と同様にしてエピタキシャル層表面のＣＬ像観察を行った。その結果、実験例１の場合と同様に、転位欠陥の密度が、ｐ側ボンディングパッド直下の領域では、その周囲の領域と比べて明らかに低くなっていることが確認された。
ＴＣＯ膜１５ａの形成方法に限定はなく、公知技術を参照して適宜な方法を採用すればよい。スパッタリング法を用いることも妨げられない。スパッタリング雰囲気の圧力を高くするなどして、高エネルギー粒子がｐ型層の表面に入射するのを防止すれば、スパッタリング法でもｐ型層との間の抵抗が低いＴＣＯ膜を形成することが可能である。【００４４】
ボンディングパッド１５ｂの材料は特に限定されるものではないが、反射率を高くするうえでは、ＴＣＯ膜１５ａに接する部分を、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、白金族金属（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）などの、銀白色を呈する金属か、あるいは、ＴＣＯを用いて形成することが好ましい。ボンディングパッド１５ｂの表層部は、ボンディングワイヤ、ハンダ、バンプなどが接合し易いよう、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどで形成することが好ましい。【００４５】
図３には示していないが、ｎ電極１４およびボンディングパッド１５ｂの表面を除いて、ＬＥＤ素子１０の表面には保護被覆（パッシベーション膜）を設けてもよい。保護被覆は当該ＬＥＤ素子の発光波長における透過性の良好な金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物で形成することができる。具体的には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、スピネル、窒化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムなどが例示される。【００４６】
（実施形態２）
上記実施形態１に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子１０において、ＴＣＯ膜１５ａの膜厚を小さくする程、ＴＣＯ膜とｐ型層との間の抵抗は、抵抗増加領域１６において、他の領域よりも顕著に大きくなる。なぜなら、膜厚の減少とともに、ＴＣＯ膜が持つ保護材としての作用（スパッタリング工程においてｐ型層表面を保護する作用）が小さくなるからである。
更に、ＴＣＯ膜の膜厚を小さくすると、この膜の光吸収に起因する損失を低減できるという利点もある。この利点は、ＴＣＯ膜の透過性が低くなる波長域である近紫外〜紫色波長域の光を発生するＬＥＤ素子においてとりわけ顕著となる。【００４７】
しかし、ＴＣＯ膜の膜厚を単に小さくした場合には、シート抵抗の上昇によりＴＣＯ膜が担うべき水平方向の電流拡散機能が低下するという問題が生じる。ここで、水平方向の電流拡散機能とは、ボンディングパッドから供給される電流をｐｎ接合面に平行な方向（水平方向）に拡散させる機能である。ＴＣＯ膜内で電流が水平方向に拡がらないと、抵抗増加領域とその他の領域との間においてｐ型層とＴＣＯ膜との間の抵抗に差があっても、ｐ型層に注入されるキャリア密度には、領域間での違いが十分に生じなくなる。【００４８】
そこで、一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子では、ＴＣＯ膜の膜厚を薄くした場合においても上記問題が発生しないように、ＴＣＯ膜上の一部に導電性材料からなる電流拡散層を形成する。この電流拡散層はＴＣＯ膜が担う水平方向の電流拡散機能を補助する働きをする層である。 
このように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を図７に示す。図７（ａ）はＬＥＤ素子を電極配置面側から見た平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。 
図７に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子２０は、基板２１上にｎ型層２２とｐ型層２３とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したｎ型層２２の表面にｎ電極２４が形成され、ｐ型層２３の表面にｐ電極２５が形成されている。ｎ電極２４はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、ｎ型層２２と接する部分がｎ型のＧａＮ系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。ｐ電極２５はｐ型層２３の表面に形成されたオーミック電極である第１のＴＣＯ膜２５ａ（透明電極）と、第１のＴＣＯ膜２５ａ上の一部に形成されたｐ側ボンディングパッド２５ｂと、第１のＴＣＯ膜２５ａ上の一部に形成された電流拡散層２５ｃとから構成されている。電流拡散層２５ｃには貫通孔が形成されており、第１のＴＣＯ膜２５ａとｐ側ボンディングパッド２５ｂとは該貫通孔を通して接している。図７（ａ）における破線は、電流拡散層２５ｃに形成されたこの貫通孔の輪郭（ｐ側ボンディングパッド２５ｂの下に隠れている）を示している。この破線の内側の領域において、ｐ型層２３とＴＣＯ膜２５ａとの間の抵抗が特に高くなっている。 【００４９】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２０は次のようにして製造することができる。 
まず、通常のＭＯＶＰＥ法を用いて基板上にｎ型層とｐ型層を順次積層してエピタキシャルウェハを作製する。好ましい基板や好ましいエピタキシャル成長層構成は前記実施形態１と同じである。【００５０】
次に、上記形成したエピタキシャルウェハのｐ型層上に、オーミック電極とするための第１のＴＣＯ膜を真空蒸着法を用いて形成する。この第１のＴＣＯ膜の膜厚は例えば０．０１μｍ〜０．２μｍとすることができるが、好ましくは０．０１μｍ〜０．１５μｍであり、より好ましくは０．０１μｍ〜０．１０μｍ、特に好ましくは０．０１μｍ〜０．０５μｍである。成膜後、湿式または乾式エッチングによって不要部分を除去することにより、この第１のＴＣＯ膜を所定の電極形状にパターニングする。パターニングの前または後にウェハに熱処理を行ってもよい。 【００５１】
次に、ｐ型層上に形成した第１のＴＣＯ膜上の所定の領域に電流拡散層を形成する。電流拡散層はＴＣＯ材料を用いて、真空蒸着法で形成する。電流拡散層のパターニングにはリフトオフ法を用いることが好ましい。ＴＣＯ材料で形成する電流拡散層の厚さは、第１のＴＣＯ膜の膜厚と電流拡散層の膜厚の和が０．１５μｍ〜０．５μｍとなるように設定することが好ましい。 【００５２】
次に、エピタキシャル層の一部をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって除去することにより凹部を形成し、該凹部の底にｎ型層を露出させる。 【００５３】
次に、リフトオフ法を用いて、ＴＣＯ膜上へのｐ側ボンディングパッドの形成を行う。このときｎ電極の形成を同時に行ってもよい。リフトオフ法で用いるフォトレジスト膜は、好ましくは６μｍ以上の厚さに形成する。ｐ側ボンディングパッドは、少なくともＴＣＯ膜に接する部分をスパッタリング法により形成する。その際、少なくとも第１のＴＣＯ膜とスパッタ膜との接触領域に対応して、ｐ型層と第１のＴＣＯ膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が形成されるように、スパッタリング条件を設定する。 
ｎ電極およびｐ側ボンディングパッドの最下部はＴＣＯ材料で形成してもよいしメタル材料で形成してもよいが、好ましくはＴＣＯ材料で形成する。ｎ電極およびｐ側ボンディングパッドの表層はメタル材料を用いて形成する。好ましいメタル材料は上記実施形態１の場合と同様である。 【００５４】
次いで、ｎ電極およびｐ側ボンディングパッドの表面を除くウェハ表面に、電子ビーム蒸着法を用いて透明な保護被覆（パッシベーション膜）を形成する。保護被覆の材料は、好ましくは金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物などである。その後、必要に応じて基板の裏面をラッピングしてウェハの厚さを薄くしたうえで、スクライバーなどを用いてウェハを分割することにより、チップ状のＧａＮ系ＬＥＤ素子を得ることができる。 【００５５】
（実施形態３） 
上記実施形態２に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子２０では電流拡散層２５ｃの一部が第１のＴＣＯ膜２５ａとボンディングパッド２５ｂとの間に挟まれるように構成しているが、このような構成は必須ではない。一実施形態においては、ＴＣＯ膜上において、ボンディングパッドと電流拡散層とを相互に離間させてもよい。
このように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子３０の構造を図８に示す。図８（ａ）は素子を電極配置面側から見た平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。図８に示すように、ＧａＮ系ＬＥＤ素子３０ではｐ型層３３に対するオーミック電極である第１のＴＣＯ膜３５ａ上においてボンディングパッド３５ｂと電流拡散層３５ｃとが相互に離間している。このＬＥＤ素子３０を製造する際には、ボンディングパッド３５ｂを電流拡散層３５ｃより先に形成してもよいし、後に形成してもよい。 【００５６】
（実施形態４）
一実施形態においては、ＴＣＯ膜上において電流拡散層が帯状パターンを呈する部分を有していてもよい。 
図９はこのように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子４０の平面図であり、ｐ型層４３に対するオーミック電極である第１のＴＣＯ膜４５ａ上において電流拡散層４５ｃが帯状パターンに形成された部分４５ｃ−１を２つ有している。電流拡散層が帯状パターンを呈す部分４５ｃ−１のそれぞれは直線的な部分と、折れ曲がった部分を有している。一実施形態ではこの帯状パターンに曲線的な部分、蛇行した部分、環状をなす部分などを設けることもできる。【００５７】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２０と比較すると、ＧａＮ系ＬＥＤ素子４０では第１のＴＣＯ膜４５ａの表面を覆う電流拡散層４５ｃの面積が小さいことから、この電流拡散層４５ｃをメタル材料で形成してもよい。好ましいメタル材料としては、白金族金属、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなど、厚膜に形成したときに銀白色を呈するものが挙げられる。メタル膜からなる電流拡散層４５ｃは光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性（光反射性）となる厚さに形成してもよい。メタル材料はＴＣＯ材料と比べて近紫外〜可視領域における光の吸収性が強いという欠点はあるが、導電性に優れているので、メタル材料で形成した電流拡散層は小面積でも良好な水平方向の電流拡散性を備えたものとなる。 
一方、電流拡散層４５ｃをＴＣＯ材料で形成する場合のその厚さは、第１のＴＣＯ膜４５ａの膜厚と電流拡散層４５ｃの膜厚の和が０．１５μｍ〜０．５μｍとなるように設定することが好ましい。 【００５８】
電流拡散層４５ｃの形成にスパッタリング法を用いると、その直下においてｐ型層４３と第１のＴＣＯ膜４５ａとの間の抵抗が高くなる場合があるが、ＧａＮ系ＬＥＤ素子４０では電流拡散層４５ｃの面積が小さいことから許容できる。この場合、電流拡散層４５ｃを形成しない領域ではｐ型層４３と第１のＴＣＯ膜４５ａとの間の抵抗が高くならないように、電流拡散層４５ｃをリフトオフ法で形成する際に用いるフォトレジスト膜の膜厚を十分に大きくするべきである。【００５９】
（実施形態５） 
一実施形態においては、ｐ型層に対するオーミック電極であるＴＣＯ膜上において、電流拡散層が分岐を有するパターンを呈する部分を備えていてもよい。分岐を有するパターンには、ネット状パターン、櫛状パターン、樹枝状パターンが含まれる。 
図１０はこのように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子５０の平面図であり、ｐ型層５３に対するオーミック電極である第１のＴＣＯ膜５５ａ上において、電流拡散層５５ｃが四角格子パターンを呈している。四角格子パターンはネット状パターンの一種である。四角格子の他、三角格子、六角格子、カゴメ格子など、各種の格子状パターンがネット状パターンに含まれる。 
ネット状パターンは上記の格子状パターンだけでなく、例えば図１１（ａ）に示すパターン（ハッチングを施した部分が呈するパターン）のように、パターニングの対象たる膜構造体に当該膜構造体を貫通する円形の貫通孔（白抜きした部分）を複数形成してなるパターンを含む。また、ネット状パターンは図１１（ａ）に示すパターンの変形に係る、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すパターンを包含する。図１１（ｂ）に示すパターンでは複数の貫通孔が異なるサイズを有している。図１１（ｃ）に示すパターンでは複数の貫通孔が異なる形状を有している。図１１（ｄ）に示すパターンでは貫通孔の配置が図１１（ａ）に示すパターンとは異なっている。このように、ネット状パターンはパターニングの対象たる膜構造体に種々のサイズ・形状を有する複数の貫通孔を種々の配置で形成してなるパターンを包含する。【００６０】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子５０では電流拡散層５５ｃが、第１のＴＣＯ膜５５ａとボンディングパッド５５ｂとの間に挟まれた部分においても、他の部分と同様の四角格子パターンを呈している（図１０における破線はｐ側ボンディングパッド５５ｂの下に隠れた電流拡散層５５ｃの輪郭を示す）が、このような構成は必須ではない。 
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２０と比較すると、ＧａＮ系ＬＥＤ素子５０では第１のＴＣＯ膜５５ａの表面を覆う電流拡散層５５ｃの面積が小さいことから、この電流拡散層５５ｃをメタル材料で形成してもよい。その場合、メタル膜からなる電流拡散層５５ｃは光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性（光反射性）となる厚さに形成してもよい。
電流拡散層５５ｃをＴＣＯ材料で形成する場合のその厚さは、第１のＴＣＯ膜５５ａの膜厚と電流拡散層５５ｃの膜厚の和が０．１５μｍ〜０．５μｍとなるように設定することが好ましい。【００６１】
電流拡散層５５ｃの形成にスパッタリング法を用いると、その直下においてｐ型層５３と第１のＴＣＯ膜５５ａとの間の抵抗が高くなる場合があるが、ＧａＮ系ＬＥＤ素子５０では電流拡散層５５ｃの面積が小さいことから許容できる。この場合、電流拡散層５５ｃを形成しない領域ではｐ型層５３と第１のＴＣＯ膜５５ａとの間の抵抗が高くならないように、電流拡散層５５ｃをリフトオフ法で形成する際に用いるフォトレジスト膜の膜厚を十分に大きくするべきである。【００６２】
（実施形態６）
一実施形態においては、帯状パターンまたは分岐を有するパターンを呈する部分を備えた電流拡散層を第１のＴＣＯ膜上に形成する工程と、ｐ側ボンディングパッドを第１のＴＣＯ膜上に形成する工程とを、同時に行ってもよい。【００６３】
かかる製造方法により製造されるＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造例を図１２に示す。図１２（ａ）はＬＥＤ素子を電極配置面側から見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。【００６４】
図１２に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子６０は、基板６１上にｎ型層６２とｐ型層６３とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したｎ型層６２の表面にｎ電極６４が形成され、ｐ型層６３の表面にｐ電極６５が形成されている。ｎ電極６４はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、ｎ型層６２と接する部分がｎ型のＧａＮ系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。ｐ電極６５はｐ型層６３の表面に形成されたオーミック電極である第１のＴＣＯ膜６５ａ（透明電極）と、該第１のＴＣＯ膜６５ａ上の一部に形成されたｐ側ボンディングパッド６５ｂと、該ボンディングパッドと一体となった構造物として第１のＴＣＯ膜６５ａ上の一部に形成された電流拡散層６５ｃとから構成されている。図１２（ａ）に示すように、２つの電流拡散層６５ｃは帯状パターンを呈している。なお、このＧａＮ系ＬＥＤ素子６０の例では電流拡散層６５ｃのそれぞれが直線的部分と折れ曲がった部分を有しているが、曲線的な部分を有する帯状や蛇行した帯状に形成してもよく、また、環状をなすように形成することもできる。【００６５】
（実施形態７） 
一実施形態においては、第１のＴＣＯ膜上に同時形成するボンディングパッドと電流拡散層とを独立の構造物としてもよい。図１３はこのように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子７０の平面図であり、ｐ型層７３に対するオーミック電極である第１のＴＣＯ膜７５ａ上において、ｐ側ボンディングパッド７５ｂと帯状パターンをなす電流拡散層７５ｃとが相互に離間している。 【００６６】
（実施形態８） 
一実施形態においては、第１のＴＣＯ膜上において、ボンディングパッドと同時形成する電流拡散層が、分岐を有するパターンに形成された部分を備えていてもよい。
図１４は、このように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子の平面図である。この図に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子８０においては、ｐ型層８３に対するオーミック電極である第１のＴＣＯ膜８５ａ上において、電流拡散層８５ｃが四角格子パターンを呈している。ＧａＮ系ＬＥＤ素子８０ではボンディングパッド８５ｂと電流拡散層８５ｃとが一体的に形成されているが、これらを離間させて形成することもできる。【００６７】
（実施形態９） 
一実施形態においては、ボンディングパッドの一部のみを電流拡散層と同時に形成してもよい。例えば、ボンディングパッドの最下部のみを、電流拡散層と同時に形成する。この場合の電流拡散層は、帯状パターンまたは分岐を有するパターンを呈する部分を備えるものである。【００６８】
図１５はこのように構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子９０の構造を示す図であり、図１５（ａ）はＬＥＤ素子を電極配置面側から見た平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。 
ＧａＮ系ＬＥＤ素子９０においては、ｐ型層９３に対するオーミック電極であるＴＣＯ膜９５ａ上に形成されたｐ側ボンディングパッド９５ｂが、第１のＴＣＯ膜９５ａに接する基層部９５ｂ−１と、その上に形成された表層部９５ｂ−２とから構成されている。そして、ｐ側ボンディングパッドの基層部９５ｂ−１と、帯状パターンを呈する電流拡散層９５ｃとが一体的に形成されている。ｐ側ボンディングパッドの基層部９５ｂ−１と電流拡散層９５ｃはスパッタ膜からなり、その下方には、ＴＣＯ膜９５ａとこれらの層との接触領域に対応するように、ｐ型層９３とＴＣＯ膜９５ａとの間の抵抗が部分的に増加した領域９６が形成されている。ボンディングパッドの基層部９５ｂ−１と電流拡散層９５ｃとが一体的であることは必須ではなく、これらを離間させることもできる。また、電流拡散層９５ｃは分岐を有するパターンを呈する部分を備えた形状に形成してもよい。 【００６９】
ｐ側ボンディングパッドの基層部９５ｂ−１および電流拡散層９５ｃは、近紫外〜可視波長域における光吸収がメタル材料に比べて弱いＴＣＯ材料を用いて形成することが好ましい。ただし、メタル材料を用いて形成することも妨げられない。ＴＣＯ材料で形成する場合のボンディングパッドの基層部９５ｂ−１および電流拡散層９５ｃの厚さは、第１のＴＣＯ膜９５ａの膜厚と電流拡散層９５ｃの膜厚の和が０．１５μｍ〜０．５μｍとなるように設定することが好ましい。ボンディングパッドの基層部９５ｂ−１および電流拡散層９５ｃをメタル膜とする場合の好ましいメタル材料としては、白金族金属、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなど、厚膜に形成したときに銀白色を呈するものが挙げられる。この場合のメタル膜は光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性（光反射性）となる厚さに形成してもよい。ボンディングパッドの表層部９５−２の好ましい材料は前記実施形態１の場合と同様である。この表層部９５−２は必ずしもスパッタ膜からなることを要さない。【００７０】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子９０ではｎ電極９４もコンタクト部９４−１とパッド部９４−２の二つの部分から構成されている。コンタクト部９４−１はオーミック電極であるとともに、ｎ型層９２が担う水平方向の電流拡散性機能を補助するために、帯状パターンに形成された部分を有している。パッド部９４−２はメタル材料からなるボンディングパッドである。コンタクト部９４−１はｎ型のＧａＮ系半導体とオーミック接触する任意の材料を用いて形成することができるが、好ましくはＴＣＯ材料を用いて形成する。好ましい実施形態では、ｎ電極のコンタクト部９４−１とｐ側のボンディングパッドの基層部９５ｂ−１とをＴＣＯ材料を用いてスパッタリング法により同時形成する。好ましい実施形態では、また、ｎ電極のパッド部９４−２とｐ側のボンディングパッドの表層部９５ｂ−２とをメタル材料を用いて同時形成する。【００７１】
上記実施形態１〜９に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子は、いずれも、ｎ型およびｐ型のＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長によって形成するときに使用した基板（以下「エピ成長用基板」という）を素子中に含むが、かかる構成は必須ではない。今日では、レーザリフトオフなどの技法でエピタキシャル成長層をエピ成長用基板から取り外し、別途準備する支持基板に載せ替える技術が当業者間で周知となっている。また、特表２００７−５１７４０４号公報（ＷＯ２００５／０６２９０５号公報）に開示された技術を用いることにより、ＬＥＤ素子をフリップチップ実装した後でエピ成長用基板を素子から取り除くことができる。【００７２】
以上、本発明の各種実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は個々の実施形態に限定されるものではない。【００７３】
本出願は、２００８年２月１５日出願の日本特許出願（特願２００８−０３４９６８号）、２００８年３月２６日出願の日本特許出願（特願２００８−０８２０７０号）、２００８年３月２６日出願の日本特許出願（特願２００８−０８２０７１号）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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