(57)【要約】【課題】表面層に位置するｐクラッド層がマスクパターンに準じてウェットエッチングされることで、良好なボンディング性を確保しつつ、光取り出し効率を低下させることを防止することができる発光装置の製造方法および発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、基板２上に、ｎクラッド層３、活性層４、第１ｐクラッド層５を積層し、第１ｐクラッド層５より酸化性が低く、かつ導電性が低い第２ｐクラッド層６を積層する。次に、第２ｐクラッド層６の表面に粗面Ｒを形成する。第２ｐクラッド層６の中央部を、ｐ電極８の輪郭に合わせたマスクパターンによるウェットエッチングで除去して、第１ｐクラッド層５を露出させる。最後に、第１ｐクラッド層５の露出した部分に、ｐ電極８を形成する。粗面Ｒが第２ｐクラッド層６の表面に形成されているので、エッチングの際の進行度合いをほぼ同じとすることができ、マスクパターンに忠実なエッチングが可能となる。【選択図】図１
2011014816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｎクラッド層、活性層、第１ｐクラッド層を積層する工程と、
前記第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が低い第２ｐクラッド層を積層する工程と、
前記第２ｐクラッド層の表面に粗面を形成する工程と、
前記第２ｐクラッド層の一部を、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンによるウェットエッチングで除去して、前記第１ｐクラッド層を露出させる工程と、
前記第１ｐクラッド層の露出した部分に、前記ｐ電極を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に、ｎクラッド層、活性層、ｐクラッド層が積層され、基板の裏面にｎ電極が形成されていると共に、前記ｐクラッド層にｐ電極が形成された発光装置において、
前記ｐクラッド層は、活性層上に積層された第１ｐクラッド層と、前記第１ｐクラッド層上に積層されると共に、前記第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が低い第２ｐクラッド層とを備え、
前記第２ｐクラッド層は、表面が粗面に形成され、かつ前記第１ｐクラッド層を露出させるためにウェットエッチングにより一部が除去され、
前記ｐ電極は、前記第１ｐクラッド層が露出した上面に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記第１ｐクラッド層は、一方よりバンドギャップの大きい層と、他方より導電性が高い層の２層で形成されている請求項２記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化抑止と導電性確保のために、複数のｐクラッド層が設けられ、最表面のｐクラッド層の一部を除去して下層のｐクラッド層を露出して、除去した部分にｐ電極が設けられている発光装置の製造方法および発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光装置は、基板の表面側に、ｎクラッド層、活性層、ｐクラッド層が積層され、基板の裏面にｎ電極が形成され、ｐクラッド層上にｐ電極が形成されている。発光装置は、例えば、特許文献１に記載された製造方法により製造される。
【０００３】
この特許文献１の化合物半導体装置の製造方法には、ｎ型のＧａＰ化合物半導体基体板上に、ｎ型成長層、ｐ型成長層（ｐクラッド層）を積層して化合物半導体基体を形成する工程と、この化合物半導体基体にオーミック接触用金属を蒸着する工程と、オーミック接触用金属をパターニングして金属パターンを形成する工程と、酸処理を施し基体表面を粗面にする工程と、金属パターンを電極とする工程とを順次行うことが記載されている。
【０００４】
ところで、発光装置を設計する際において、ｐクラッド層として酸化しやすい材質のものが選定される場合がある。この場合には、ｐクラッド層の上に、更に他のｐクラッド層を保護層として積層する。例えば、図５（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、酸化しやすい層を第１ｐクラッド層５とすると、酸化しにくい材質で形成された第２ｐクラッド層６０を保護層として第１ｐクラッド層５上に設ける。そうすることで、第１ｐクラッド層５の上面が露出しないため酸化が抑止できる。
【０００５】
そして、第２ｐクラッド層６０が第１ｐクラッド層５よりコンタクト抵抗が高い材質であると、第２ｐクラッド層６０の一部をウェットエッチングにより除去し、第１ｐクラッド層５の表面を露出させた位置に、ｐ電極８を形成することで、ｐ電極８が第１ｐクラッド層５上に形成されるので、酸化の抑止を図りつつ、導電性も確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−２１９７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来の発光装置１００においては、第２ｐクラッド層６０の一部を、ｐ電極８用の円形状の孔をウェットエッチングで除去して開設しようとすると、図６（Ａ）に示すように、円形の中心から半径方向に広がるサイドエッチングの進行度合いが方向により異なり、マスクパターンが円形であるにもかかわらず、真円とならず楕円形となってしまう。
【０００８】
このように楕円形状に開設された孔に、ｐ電極８を形成すると、孔の形状そのままに楕円形状に形成される。ｐ電極８は光透過しないためなるべく小さく形成したい。その反面、ワイヤボンディングするためにはある程度の面積は確保しなければならない。従って、図７に示すように、マスクパターンの開口の円形Ｃの直径φを、エッチングされた楕円Ｅ１の長径ａ１に合わせると、短径ｂ１が直径φより短くなり、ワイヤボンディングの際に安定したボンディングが得られない。マスクパターンの円形Ｃの直径φをエッチングされた楕円Ｅ２の短径ｂ２に合わせると、長径ａ２が直径φより長くなり、ｐ電極８が予定した面積より広くなって光取り出し効率が低下してしまう。
【０００９】
従って、ｐ電極を形成するためのウェットエッチングが、マスクパターンに忠実に行える技術が望まれている。
【００１０】
そこで本発明は、表面層に位置するｐクラッド層がマスクパターンに準じてウェットエッチングされることで、良好なボンディング性を確保しつつ、光取り出し効率を低下させることを防止することができる発光装置の製造方法および発光装置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】
【００１１】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上に、ｎクラッド層、活性層、第１ｐクラッド層を積層する工程と、前記第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が高い第２ｐクラッド層を積層する工程と、前記第２ｐクラッド層の表面に粗面を形成する工程と、前記第２ｐクラッド層の一部を、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンによるウェットエッチングで除去して、前記第１ｐクラッド層を露出させる工程と、前記第１ｐクラッド層の露出した部分に、前記ｐ電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の発光装置は、基板上に、ｎクラッド層、活性層、ｐクラッド層が積層され、基板の裏面にｎ電極が形成されていると共に、前記ｐクラッド層にｐ電極が形成された発光装置において、前記ｐクラッド層は、活性層上に積層された第１ｐクラッド層と、前記第１ｐクラッド層上に積層されると共に、前記第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が低い第２ｐクラッド層とを備え、前記第２ｐクラッド層は、前記第１ｐクラッド層を露出させるために一部が除去され、前記ｐ電極は、前記第１ｐクラッド層が露出した上面に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、第２ｐクラッド層の表面が粗面に形成されているので、エッチングの進行度合いをどの方向もほぼ同じとすることができる。従って、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンに忠実なウェットエッチングを行うことができるので、良好なボンディング性を確保しつつ、光取り出し効率を低下させることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、図１に示す発光装置の各製造工程を示す断面図
【図３】エッチングの状態を示す一部拡大図
【図４】本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図
【図５】従来の発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図６】従来の発光装置の第２ｐクラッド層をエッチングしたときの状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部断面図
【図７】図６に示すエッチングの状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願の第１の発明は、基板上に、ｎクラッド層、活性層、第１ｐクラッド層を積層する工程と、第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が高い第２ｐクラッド層を積層する工程と、第２ｐクラッド層の表面に粗面を形成する工程と、第２ｐクラッド層の一部を、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンによるウェットエッチングで除去して、第１ｐクラッド層を露出させる工程と、第１ｐクラッド層の露出した部分に、ｐ電極を形成する工程とを含むことを特徴としたものである。
【００１６】
第１の発明によれば、ｐ電極を形成するために、ウェットエッチングにより第２ｐクラッド層の一部を除去する前に、第２ｐクラッド層の表面を粗面にしているので、エッチングの進行度合いをどの方向もほぼ同じとすることができる。従って、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンに忠実なウェットエッチングを行うことができる。
【００１７】
本願の第２の発明は、基板上に、ｎクラッド層、活性層、ｐクラッド層が積層され、基板の裏面にｎ電極が形成されていると共に、ｐクラッド層にｐ電極が形成された発光装置において、ｐクラッド層は、活性層上に積層された第１ｐクラッド層と、第１ｐクラッド層上に積層されると共に、第１ｐクラッド層より酸化性が低く、かつ導電性が低い第２ｐクラッド層とを備え、第２ｐクラッド層は、表面が粗面に形成され、かつ第１ｐクラッド層を露出させるために一部が除去され、ｐ電極は、第１ｐクラッド層が露出した上面に形成されていることを特徴としたものである。
【００１８】
第２の発明によれば、第２ｐクラッド層の表面が粗面に形成されているので、エッチングの進行度合いがどの方向もほぼ同じとすることができる。従って、ｐ電極の輪郭に合わせたマスクパターンに忠実なウェットエッチングを行うことができる。
【００１９】
本願の第３の発明は、第３の発明において、第１ｐクラッド層は、一方よりバンドギャップの大きい層と、他方より導電性が高い層の２層で形成されていることを特徴としたものである。
【００２０】
第３の発明においては、第１ｐクラッド層を２層で形成するときに、バンドギャップの大きい層と、導電性が高い層とを組み合わせることで、バンドギャップの大きい層により光および注入キャリア（電子および正孔）を効率よく閉じ込めつつ、導電性が高い層で素子抵抗を下げることができるので、素子特性の改善を図ることが可能となる。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光装置を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２３】
図１に示す本実施の形態１に係る発光装置１は、基板２に、ｎクラッド層３と、活性層４と、第１ｐクラッド層５と、第２ｐクラッド層６とが積層されている。基板２の裏面（底面）には、ｎ電極７が設けられている。また、反対側にはｐ電極８が設けられている。
【００２４】
基板２は、ＧａＡｓで形成されている。矩形状に形成されたサイズは０．２ｍｍ×０．２ｍｍである。ｎクラッド層３は、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ：Ｓｉで形成されている。このｎクラッド層３は膜厚１μｍで形成されている。
【００２５】
活性層４は、ｎクラッド層３の上に直接、あるいは少なくともＧａとＮを含む半導体層を介して積層されている。活性層４は、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓで形成されていることで赤外光を発光する。活性層４の膜厚は、０．０６μｍで形成されている。
【００２６】
第１ｐクラッド層５は、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ：Ｚｎで形成されていることで、アルミ含有量が多いため酸化しやすいが良好な導電性を有している。第１ｐクラッド層５の膜厚は、１μｍで形成されている。
【００２７】
第２ｐクラッド層６は、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐ：Ｚｎで形成されていることで、第１ｐクラッド層５より、アルミ含有量が少ないため酸化性は低いが導電性は劣る。第２ｐクラッド層６には、中央部に円形の孔が形成され、ｐ電極８が設けられている。第２ｐクラッド層６の表面には、微小な凹凸による粗面Ｒが形成されている。
【００２８】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る発光装置１の製造方法を図２および図３に基づいて説明する。図２（Ａ）〜同図（Ｅ）は、図１に示す発光装置の各製造工程を示す断面図である。図３は、エッチングの状態を示す一部拡大図である。なお、図２においては、発光装置１の１個分のみを図示している。
【００２９】
まず、基板２を準備し、この基板２にｎクラッド層３、活性層４、第１ｐクラッド層５、第２ｐクラッド層６を、順次、積層する（図２（Ａ）参照）。
【００３０】
次に、第２ｐクラッド層６の表面に粗面処理を施す。ここで、粗面処理について詳細に説明する。
【００３１】
第２ｐクラッド層６の表面を粗面とする方法として、以下のような方法がある。
（１）マスクレス法
マスクレス法はマスクパターンを使用せずに粗面とする方法である。例えば、エッチング液を噴霧または滴下することで、微小な液滴を第２ｐクラッド層６の表面に付着させることで、表面が浸食して微小な凹凸による粗面を形成することができる。この方法によれば、エッチング液の浸食の度合いを温度管理により調整することができる。
（２）自己形成ナノマスク法
自己形成ナノマスク法は、高分子材、金属などにより第２ｐクラッド層６の表面に、微細な間隙を有する薄膜のマスクパターンを形成して、エッチングにより粗面加工を施す方法である。この方法によれば、マスクパターンにより加工制御ができるので、安定性の高い加工精度を得ることができる。
（３）フォトマスク法
フォトレジストにより微細な間隙を有するマスクパターンを形成して、露光した後、エッチングにより粗面加工を施す方法である。この方法によれば、プロセスが容易である。
【００３２】
このようにして粗面が形成された第２ｐクラッド層６に、ｐ電極８（図１参照）を設けるためのマスクパターン１１を形成して、ウェットエッチングにより円形孔１２を形成する（図２（Ｃ）参照）。
【００３３】
本実施の形態１では、第１ｐクラッド層５がＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ、第２ｐクラッド層６がＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐにより形成されているので、第２ｐクラッド層６の中央部を円形に除去するためには、塩酸：水＝１：１の溶液を用いる。マスクパターン１１は有機レジストを用いることができる。Ｐ系の化合物半導体に対するエッチングレートは室温で約１μｍ／ｍｉｎである。一方、Ａｓ型化合物半導体に対するエッチングレートは０．０１μｍ／ｍｉｎ以下のため、選択エッチングが可能である。
【００３４】
このとき、ウェットエッチングでは、マスクパターン１１により露出した円形の中心から半径方向のそれぞれで、エッチングの速度が異なるが、図３に示すように。第２ｐクラッド層６の表面には微小な凹凸による粗面が形成されているので、その粗面の凸部の一つ一つがサイドエッチングにより消失するまでの時間が、その凹凸が所在する場所にかかわらず一定となる。従って、サイドエッチングにより半径方向に進行する速さは、面方位の依存性で律速されるのではなく、表面の凹凸の密度によって律速される。すなわち第２ｐクラッド層６の粗面の凹凸の密度がエッチングされる範囲で一定であれば、サイドエッチングの面方位依存性は抑制される。
【００３５】
このようにしてウェットエッチングで円形孔１２が第２ｐクラッド層６に形成されるとマスクパターン１１を除去する（図２（Ｄ）参照）。円形孔１２と、基板２の裏面とに、Ａｕを蒸着させて、ｐ電極８とｎ電極７を形成する。ｐ電極８はワイヤボンド用のパッドであり、ｎ電極７はダイボンド用のパッドである（図２（Ｅ）参照）。
【００３６】
このように、円形孔１２を形成するためのウェットエッチングで、進行度合いがどの方向でもほぼ同じとなるため、第２ｐクラッド層６を露出させるマスクパターン１１に準じてｐ電極８用の円形孔を形成することができるので、良好なボンディング性を確保しつつ、光取り出し効率を低下させることを防止することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、円形状のｐ電極８を形成するために、第２ｐクラッド層６の中央部に円形孔１２をウェットエッチングで形成しているが、ｐ電極が矩形状の電極の場合には、矩形に開口したマスクパターンを用いることで対応することが可能である。この場合でも、エッチングの進行度合いがどの方向でもほぼ同じになるので、マスクパターンに準じた孔を形成することが可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光装置を図面に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図４においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図４に示す発光装置１ｘは、第１ｐクラッド層が２層で形成されていることを特徴としている。第１ｐクラッド層５ｘは、第１ｐクラッドＡ層５ａと第１ｐクラッドＢ層５ｂとで形成されている。
【００４０】
第１ｐクラッドＡ層５ａは、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐ：Ｚｎで形成されている。第１ｐクラッドＡ層５ａの膜厚は、１μｍで形成されている。第１ｐクラッドＡ層５ａは、第１ｐクラッドＢ層５ｂに対してバンドギャップが大きい層である。
【００４１】
第１ｐクラッドＢ層５ｂは、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ：Ｚｎで形成されている。第１ｐクラッドＢ層５ｂの膜厚は、５μｍで形成されている。第１ｐクラッドＢ層５ｂは、第１ｐクラッドＡ層５ａより導電性が良く膜厚が厚い層としている。
【００４２】
第１ｐクラッド層５ｘを第１ｐクラッドＡ層５ａと第１ｐクラッドＢ層５ｂとの２層とすることで、導電性が良く膜厚が厚い第１ｐクラッドＢ層５ｂが、注入キャリアをチップ幅全体に均等に分布させることができる。従って、素子抵抗を下げることができると共に、第１ｐクラッドＢ層５ｂに対してバンドギャップの大きい第１ｐクラッドＡ層５ａで活性層４に光と注入キャリアを効率よく閉じ込めることができるので、発光動作を高効率化することができる。
【００４３】
なお、第１ｐクラッドＡ層５ａを第２ｐクラッド層６側に、第１ｐクラッドＢ層５ｂを活性層４側に配置してもよい。しかし、図４に示す発光装置１ｘのように配置した方が、光と注入キャリアを効率よく閉じ込めることができるので、バンドギャップが大きい第１ｐクラッドＡ層５ａを活性層４側に、導電性が良好な第１ｐクラッドＢ層５ｂを第２ｐクラッド層６側に配置するのが望ましい。
【００４４】
また、本実施の形態では、第１ｐクラッド層５ｘを第１ｐクラッドＡ層５ａと第１ｐクラッドＢ層５ｂとの２層としているが、更に３層以上としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、表面層に位置するｐクラッド層がマスクパターンに準じてウェットエッチングされることで、良好なボンディング性を確保しつつ、光取り出し効率を低下させることを防止することができるので、酸化抑止と導電性確保のために、複数のｐクラッド層が設けられ、最表面のｐクラッド層の一部を除去して下層のｐクラッド層を露出して、除去した部分にｐ電極が設けられている発光装置の製造方法および発光装置に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１ｘ  発光装置
２  基板
３  ｎクラッド層
４  活性層
５，５ｘ  第１ｐクラッド層
５ａ  第１ｐクラッドＡ層
５ｂ  第１ｐクラッドＢ層
６  第２ｐクラッド層
７  ｎ電極
８  ｐ電極
１１  マスクパターン
１２  円形孔
Ｒ  粗面
【図１】
2011014816.tif 000003
【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】
2011014816.tif 000008
【図７】
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