(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
窒化物半導体領域の半極性主面の酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面の上に金属膜を蒸着する工程と、
リフトオフのための犠牲膜を前記金属膜の上に形成する工程と、
誘電体膜を前記金属膜の上に成長する工程と、
リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、
前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜から前記金属膜を介して前記窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記窒化物半導体領域は活性層を含み、
前記金属膜は、蒸着により成長されたパラジウム層を含み、
前記誘電体膜を成長する前記工程において、前記犠牲膜は前記誘電体膜と前記金属膜との間に設けられ、
前記犠牲膜は絶縁性を示し、
前記犠牲膜はレジストからなり、
前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含み、
前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含み、
前記窒化物半導体領域のエッチングにおける基板温度は摂氏８０度以上であり、
前記基板温度は摂氏２００度以下である、窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項２】
窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
窒化物半導体領域の半極性主面の酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面の上に金属膜を蒸着する工程と、
リフトオフのための犠牲膜を前記金属膜の上に形成する工程と、
誘電体膜を前記金属膜の上に成長する工程と、
リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、
前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜から前記金属膜を介して前記窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記窒化物半導体領域は活性層を含み、
前記金属膜は、蒸着により成長された金層を含み、
前記誘電体膜を成長する前記工程において、前記犠牲膜は前記誘電体膜と前記金属膜との間に設けられ、
前記犠牲膜は絶縁性を示し、
前記犠牲膜はレジストからなり、
前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含み、
前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含み、
前記窒化物半導体領域のエッチングにおける基板温度は摂氏８０度以上であり、
前記基板温度は摂氏２００度以下である、窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項３】
前記エッチングされた窒化物半導体領域の前記半導体リッジを形成した後に、前記エッチングされた窒化物半導体領域及び前記誘電体マスクの上に絶縁膜を形成する工程と、
前記リフトオフ層を用いて前記絶縁膜のリフトオフを行って、前記エッチングされた窒化物半導体領域の上に保護層を形成する工程と、
を更に備え、
前記保護層は、前記半導体リッジの上の前記電極の上に開口を有する、請求項１又は請求項２に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項４】
前記誘電体膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁層を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項５】
前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲内にある、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項６】
前記電極は金層及びパラジウム層の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項７】
前記犠牲膜のエッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項８】
前記エッチングは、インダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法で行われる、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項９】
前記窒化物半導体領域は、III族窒化物半導体層及び別のIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層は、前記別のIII族窒化物半導体層の上に設けられ前記電極と接触を成し、
前記エッチングでは、前記III族窒化物半導体層及び前記別のIII族窒化物半導体層がエッチングされ、
前記III族窒化物半導体層の材料は前記別のIII族窒化物半導体層の材料と異なり、
前記別のIII族窒化物半導体層は、III族構成元素としてインジウムを含む、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１０】
III族窒化物半導体基板の主面の上に前記窒化物半導体領域を成長する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体基板のｃ軸と前記主面の法線軸との成す角度は４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあり、
前記III族窒化物半導体基板のｃ軸と前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の法線軸との成す角度は４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にある、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１１】
前記エッチングされた窒化物半導体領域の表面におけるピラー形状突起の面密度は、２×１０８ｃｍ−２以下である、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１２】
前記基板温度は摂氏１００度以上である、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１３】
前記絶縁膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含む、請求項３に記載された窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１４】
窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
窒化物半導体領域の半極性主面の上に、金属膜、犠牲膜、及び誘電体膜を順に成長する工程と、
リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、
前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜、前記金属膜、及び前記窒化物半導体領域を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記金属膜は金層を含み、
前記犠牲膜は樹脂からなり、
前記犠牲膜の異方性エッチングにおけるエッチャントは酸素を含み、
前記窒化物半導体領域は活性層を含み、
前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含む、窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項１５】
窒化物半導体発光素子を作製する方法であって、
窒化物半導体領域の半極性主面の上に、金属膜、犠牲膜、及び誘電体膜を順に成長する工程と、
リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、
前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜、前記金属膜、及び前記窒化物半導体領域を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記金属膜はパラジウム層を含み、
前記犠牲膜は樹脂からなり、
前記犠牲膜の異方性エッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含み、
前記窒化物半導体領域は活性層を含み、
前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含む、窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子、及び窒化物半導体発光素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板を用いて化合物半導体レーザを作製することが記載されている。ｃ面ＧａＮ基板上には、窒化ガリウム系化合物半導体レーザが作製される。特許文献１の作製方法では、窒化ガリウム系化合物半導体積層構造のｐ型ＧａＮコンタクト層の表面に、Ｐｄコンタクト電極層を形成した後に、更にその上に、Ｓｉ３Ｎ４よりなるマスク層を、Ａｌよりなるマスク層、及びＳｉ３Ｎ４よりなるマスク層を形成する。
【０００３】
これらのマスク層上に設けたレジストマスクを用いて、これら３つのマスク層及びＰｄコンタクト電極層を順次エッチングして、積層マスク部及びＰｄコンタクト電極部を形成する。このエッチングにより窒化ガリウム系化合物半導体積層構造の表面が露出される。窒化ガリウム系化合物半導体積層構造をエッチングしてリッジを形成する。次いで、Ａｌよりなるマスクを塩酸を用いて選択的にエッチングして、積層マスク部中に窪み部を形成する。この後に、上面全域に絶縁層６３を成長した後に、エッチング溶液を用いてＡｌマスクを除去する。この結果、コンタクト電極部４３ａの表面が露出する。
【０００４】
非特許文献１は、ＧａＮのエッチングにより「nano tips」が形成されることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９８３４９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Tatsuhiro  URUSHIDO,  Harumasa  YOSHIDA,  Hideto  MIYAKE  and  Kazumasa  HIRAMATSU、”Influence  of  Ge  and  Si  on  Reactive  Ion  Etching  of  GaN  in  Cl2  Plasma”、 Jpn.  J.  Appl.  Phys.  Vol.  41  (2002)  pp.  L31-L33
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ｃ面と異なる面方位の半極性面上に窒化物半導体発光素子を作製するとき、III族窒化物半導体のエッチングは、エピタキシャル基板上に発光素子のための電極を形成する際の一連の工程内に含まれる。発明者らの実験によれば、例えばIII族窒化物半導体のエッチング後の外観の観察によれば、半極性面は、ｃ面に比べてピラー形状の突起が生成されるやすい性質を有している。
【０００８】
例えばリッジ構造を有する窒化物半導体発光素子を作製するとき、エッチングによりIII族窒化物半導体を加工してリッジ構造を形成する。エッチングにより形成されたIII族窒化物半導体面上に保護層を形成する。この半導体面がピラー形状の突起を有するときには、窒化物半導体発光素子のリーク電流が目立つようになる。つまり、ピラー状突起はリーク電流を増加させる。
【０００９】
また、リッジ構造形成のための加工に加えて、電極の形成も必要である。発明者らの知見によれば、III族窒化物半導体の半極性面に接触を成す電極を形成する際には、良好なオーミック接触を得ることもまた容易ではない。
【００１０】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、半極性面上に作製され半導体発光素子においてリーク電流の増加を縮小可能な窒化物半導体発光素子を提供することを目的とし、また、リーク電流の増加を縮小可能な、窒化物半導体発光素子を作製する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】
【００１１】
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、（ａ）III族窒化物からなる半極性主面を有する基板と、（ｂ）前記半極性主面上に設けられIII族窒化物半導体からなる半導体積層と、（ｃ）前記半導体積層上に設けられた電極と、（ｄ）前記半導体積層の表面を覆う保護層とを備える。前記半導体積層は活性層を含み、前記半導体積層は、第１、第２及び第３部分並びにリッジ部を含み、前記半導体積層において、前記第２部分は前記第１部分と前記第３部分とに挟まれ、前記半導体積層において、前記リッジ部は前記第２部分上に位置し、前記第１及び第３部分の表面は、複数のピラー形状突起を有し、前記ピラー形状突起の面密度は２×１０８ｃｍ−２以下であり、前記保護層は、前記リッジ部の上面に開口を有し、前記電極は、前記保護層の前記開口を介して前記リッジ部の前記上面に接合を成し、前記リッジ部は六方晶系のIII族窒化物半導体層を含み、前記III族窒化物半導体層のｃ軸と前記上面の法線軸との成す角度は、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にある。
【００１２】
この窒化物半導体発光素子によれば、基板の半極性主面上のIII族窒化物半導体をエッチングしてリッジ部を形成するとき、その形成に係るエッチングにより、半導体積層の第１及び第３部分の表面には、ピラー状の微小突起が形成される。発明者らの知見によれば、微小突起の生成は、リッジ部の形成のためのエッチングにより形成されるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がｃ面に比べて生成されやすい。発明者らの観察によれば、エッチングされるIII族窒化物半導体のｃ軸とリッジ部の上面の法線軸との成す角度が４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がｃ面に比べて特に顕著になる。発明者らの実験によれば、微小突起がリッジ部の近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子にリーク電流を増加させる。該ピラー形状突起の面密度は２×１０８ｃｍ−２以下であるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流の増加の程度は小さいレベルにまで低減できる。
【００１３】
本発明に係る窒化物半導体発光素子では、前記電極は前記III族窒化物半導体層の表面に接触を成し、前記リッジ部は、前記活性層と前記III族窒化物半導体層との間に設けられた別のIII族窒化物半導体層を含み、前記III族窒化物半導体層の材料は前記別のIII族窒化物半導体層の材料と異なり、前記別のIII族窒化物半導体層は、III族構成元素としてインジウムを含む。
【００１４】
この窒化物半導体発光素子によれば、リッジ部が別のIII族窒化物半導体層を含むので、リッジ部を形成する際のエッチングの結果、別のIII族窒化物半導体層がリッジ部の表面に現れる。エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素（例えばＧａ）に比べて低いので、インジウムは、別のIII族窒化物半導体層のエッチングにおいてピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。したがって、構成元素としてインジウムを含む別のIII族窒化物半導体層のエッチングされた表面には、ピラー状の微小突起が形成されやすい。
【００１５】
本発明に係る窒化物半導体発光素子では、前記電極は、パラジウム層及び金層、白金層の少なくともいずれかを含むことができる。
【００１６】
この窒化物半導体発光素子によれば、これらの金属は、III族窒化物半導体の半極性面に対して良好なコンタクト抵抗を提供する。
【００１７】
本発明に係る窒化物半導体発光素子では、前記電極は前記リッジ部の前記上面の全体を覆い、前記保護層は前記リッジ部の側面を覆って前記リッジ部の前記上面のエッジを覆うように設けられることができる。
【００１８】
この窒化物半導体発光素子によれば、電極は、リッジ部の上面の全体を覆って自己整合的に形成される。保護層がリッジ部の上面のエッジを覆うように設けられるので、保護層は、リッジ部の上面と電極との界面が側面に現れる部位を覆って、該部分を保護できる。
【００１９】
本発明に係る窒化物半導体発光素子では、前記複数のピット形状突起のうちの全部又は一部は、前記保護層を突き抜けており、前記パッド電極に接触することができる。
【００２０】
この窒化物半導体発光素子によれば、発明者らの観察によれば、ピット形状突起のうちのいくつかのピット形状突起は、窒化物半導体発光素子の保護層を突き抜けて、該ピット形状突起の先端が保護膜に覆われていない。突き抜けたピット形状突起のいくつかはパッド電極に接触を成す。この接触により、リッジ部を経由しない電流経路が形成される。
【００２１】
本発明は窒化物半導体発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）窒化物半導体領域の半極性主面の酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面上に金属膜を蒸着する工程と、（ｂ）リフトオフのための犠牲膜を前記金属膜上に形成する工程と、（ｃ）誘電体膜を前記金属膜上に成長する工程と、（ｄ）リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜上に形成する工程と、（ｅ）前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、（ｆ）前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜から前記金属膜を介して前記窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程とを備える。前記窒化物半導体領域は活性層を含み、前記誘電体膜を成長する前記工程において、前記犠牲膜は前記誘電体膜と前記金属膜との間に設けられ、前記犠牲膜は絶縁性を示し、前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含み、前記エッチングにおける基板温度は摂氏８０度以上であり、前記基板温度は摂氏２００度以下である。
【００２２】
この窒化物半導体発光素子を作製する方法（以下、「作製方法」と記す）によれば、窒化物半導体領域の半極性主面の酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面上に金属膜を蒸着するので、酸化されやすい窒化物半導体半極性主面をリッジ形成のためのプロセス雰囲気にさらすことなく、電極のための金属膜で半極性主面を覆うことができる。これ故に、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。
【００２３】
また、誘電体マスクを用いて犠牲膜から金属膜を介して窒化物半導体領域までのエッチングを行って、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成するとき、窒化物半導体領域の半極性主面をエッチングして半導体リッジを形成する。発明者らの知見によれば、このエッチング中に、エッチングされた表面には、ピラー状の微小突起が形成される場合がある。微小突起の生成は、リッジ部の形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がｃ面に比べて生成されやすい。微小突起がリッジ部の近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、エッチングにおける基板温度が摂氏８０度以上摂氏２００度以下の範囲にあるとき、微小突起の面密度の増大を避けることができる。
【００２４】
本発明に係る作製方法では、前記犠牲膜は樹脂からなることができる。この作製方法によれば、犠牲膜が樹脂からなるとき、樹脂犠牲膜は、誘電体マスクから金属膜への応力を低減できる。
【００２５】
本発明は窒化物半導体発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）窒化物半導体領域の半極性主面上に、金属膜、犠牲膜、及び誘電体膜を順に成長する工程と、（ｂ）リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜上に形成する工程と、（ｃ）前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、（ｄ）前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜、前記金属膜、及び前記窒化物半導体領域を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程とを備える。前記金属層は金層を含み、前記犠牲膜は樹脂からなり、前記犠牲膜の前記反応性イオンエッチングにおけるエッチャントは酸素を含み、前記窒化物半導体領域は活性層を含み、前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含む。
【００２６】
この作製方法によれば、樹脂の犠牲膜の形成には、塗布（例えば、スピンコートでの塗布）を用いるので、犠牲膜に膜厚分布が生じることがある。これ故に、犠牲膜のオーバーエッチングを行わない場合、犠牲膜の膜厚の不均一がそのまま金属膜や窒化物半導体領域のエッチングに引き継がれる。これは、リッジ深さの面内分布を引き起こす。しかしながら、犠牲膜の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントが酸素を含むので、金を侵すハロゲン系ガスを用いることなく、犠牲膜のオーバーエッチングを行うことができる。
【００２７】
金属層の金（Ａｕ）は、犠牲膜の樹脂をエッチング可能なハロゲン系ガス（例えばＣＨＦ３、Ｃｌ２等）によりエッチングされる。犠牲膜のオーバーエッチングの際に金層の表面がハロゲン系ガスにさらされるとき、発明者らの知見によれば、金層の表面モフォロジが低下する場合がある。窒化物半導体領域のエッチングにおいて、金層の表面モフォロジが窒化物半導体領域に転写されることがあり、これがピラー状突起の生成の基点となることがある。
【００２８】
本発明は窒化物半導体発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）窒化物半導体領域の半極性主面上に、金属膜、犠牲膜、及び誘電体膜を順に成長する工程と、（ｂ）リッジのためのパターンを有するマスクを前記誘電体膜上に形成する工程と、（ｃ）前記マスクを用いて前記誘電体膜のエッチングを行って、誘電体マスクを形成する工程と、（ｄ）前記誘電体マスクを用いて前記犠牲膜、前記金属膜、及び前記窒化物半導体領域を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層、電極及びエッチングされた窒化物半導体領域を形成する工程とを備える。前記金属層はパラジウム層または白金層を含み、前記犠牲膜は樹脂からなり、前記犠牲膜の異方性エッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含み、前記窒化物半導体領域は活性層を含み、前記エッチングされた窒化物半導体領域は半導体リッジを含む。
【００２９】
金属層のパラジウム（Ｐｄ）は、犠牲膜の樹脂をエッチング可能な酸素（酸素プラズマ）により侵される。犠牲膜のオーバーエッチングの際にパラジウム層の表面が酸素プラズマにさらされるとき、発明者らの知見によれば、パラジウム層の表面に変質層が形成されることがある。窒化物半導体領域のエッチングにおいて、変質層がピラー状突起の生成の基点となることがある。
【００３０】
本発明に係る上記の作製方法では、前記犠牲膜は、レジスト、ポリイミド、及びベンゾシクロブテンの少なくともいずれかを含むことができる。この作製方法によれば、これらの樹脂を異方性エッチングにより加工してリフトオフ層を形成でき、またこのリフトオフ層を使用してリフトオフが可能になる。
【００３１】
本発明に係る上記の作製方法は、前記エッチングされた窒化物半導体領域の前記半導体リッジを形成した後に、前記エッチングされた窒化物半導体領域及び前記誘電体マスク上に絶縁膜を形成する工程と、前記リフトオフ層を用いて前記絶縁膜のリフトオフを行って、前記エッチングされた窒化物半導体領域上に保護層を形成する工程とを更に備えることができる。前記保護層は、前記半導体リッジ上の前記電極上に開口を有することができる。
【００３２】
この作製方法によれば、半導体リッジの形成から、エッチングされた窒化物半導体領域を覆う保護層の形成までのプロセスに、電極に接合を成す半極性面を露出することなく、電極、半導体リッジ及び保護層を形成できる。
【００３３】
本発明に係る上記の作製方法では、前記誘電体膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁層を含むことができる。この作製方法によれば、樹脂膜を保護するように、シリコン系無機絶縁層を成長できる。
【００３４】
本発明に係る上記の作製方法では、前記活性層の発光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲内にあることが好ましい。この作製方法によれば、半極性面の利用により、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲内に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。
【００３５】
本発明に係る上記の作製方法では、前記電極は金層及びパラジウム層または白金層の少なくとも一方を含むことができる。この作製方法によれば、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。
【００３６】
本発明に係る上記の作製方法では、前記金属層は、蒸着またはスパッタにより成長されたパラジウム層またはＰｔ層を含むことが好ましく、前記犠牲層はレジストからなることが好ましく、前記犠牲層のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含むことが好ましい。この作製方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。
【００３７】
本発明に係る上記の作製方法では、前記犠牲層のエッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含むことが好ましい。この製方法によれば、フッ素系ガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを使用できる。
【００３８】
本発明に係る上記の作製方法では、前記金属層は、蒸着により成長された金層を含むことが好ましく、前記犠牲層はレジストからなることが好ましく、前記犠牲層のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含むことが好ましい。この作製方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。
【００３９】
本発明に係る上記の作製方法では、前記エッチングは、インダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法で行われることが好ましい。この作製方法によれば、エッチングにおける異方性及び所望のリッジ高を実現できる。
【００４０】
本発明に係る上記の作製方法では、前記窒化物半導体領域は、第１III族窒化物半導体層及び第２III族窒化物半導体層を含み、前記第２III族窒化物半導体層は、前記第１III族窒化物半導体層上に設けられ前記電極と接触を成し、前記エッチングでは、前記第１III族窒化物半導体層及び前記第２III族窒化物半導体層がエッチングされ、前記第１III族窒化物半導体層の材料は前記第２III族窒化物半導体層の材料と異なり、前記第１III族窒化物半導体層は、III族構成元素としてインジウムを含むことができる。
【００４１】
この作製方法によれば、半導体リッジに加工される窒化物半導体領域が、第１及び第２III族窒化物半導体層を含むので、半導体リッジを形成する際にエッチングの結果、第１及び第２III族窒化物半導体層の両方がエッチングされて、第１及び第２III族窒化物半導体層は半導体リッジの表面に現れる。発明者らの知見によれば、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素（Ｇａ）に比べて低いので、インジウムはピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。
【００４２】
本発明に係る上記いくつかの作製方法は、III族窒化物半導体基板の主面上に前記窒化物半導体領域を成長する工程を更に備えることができる。前記III族窒化物半導体基板のｃ軸と前記主面の法線軸との成す角度は４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあり、前記III族窒化物半導体基板のｃ軸と前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の法線軸との成す角度は４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあることができる。
【００４３】
この作製方法によれば、エッチングされるIII族窒化物半導体のｃ軸とリッジ部の上面の法線軸との成す角度が４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がｃ面に比べて顕著になる。
【００４４】
本発明に係る上記の作製方法では、前記エッチングされた窒化物半導体領域のエッチングされた表面におけるピラー密度は２×１０８ｃｍ−２以下であることができる。
【００４５】
この作製方法によれば、微小突起がリッジ部の近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、該ピラー形状突起の面密度は２×１０８ｃｍ−２以下であるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を低減できる。
【００４６】
本発明に係る上記の作製方法では、前記基板温度は摂氏８０度以上であることができる。この作製方法によれば、ピラー形状突起の面密度を充分に低減できる。
【００４７】
本発明に係る上記の作製方法では、前記絶縁膜は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含むことができる。この作製方法によれば、リフトオフ層を保護するように、シリコン系無機絶縁層を成長できる。
【発明の効果】
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、半極性面上に作製され半導体発光素子においてリーク電流の増加を縮小可能な窒化物半導体発光素子が提供される。また、本発明によれば、リーク電流の増加を縮小可能な、窒化物半導体発光素子を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、エピタキシャル積層１３の一例から形成したエッチングされたエピタキシャル積層を示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
引き続いて、添付図面を参照しながら、窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子を作製する方法、及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法に係る本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００５１】
図１〜図７は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を作製する方法及び窒化物半導体発光素子のための電極を形成する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図１〜図４及び図６、図７の模式図では、矩形の基板が描かれているが、基板の形状はこれに限定されない。また、理解を容易にするために、引き続く説明では、一素子のサイズの基板上に窒化物半導体発光素子を作成する手順を説明する。
【００５２】
この方法では、最初の工程で、窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル成長層を形成するための基板を準備する。基板（図１の（ａ）部における参照符号「１１」）は、例えば六方晶系III族窒化物からなる主面（図１の（ａ）部における参照符号「１１ａ」）を有する。基板１１は、例えば六方晶系III族窒化物からなることができ、六方晶系III族窒化物は、例えば窒化ガリウム系半導体からなることができ、窒化ガリウム系半導体は例えばＧａＮ、ＡｌＮ等を含む。
【００５３】
図１の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０１において、基板１１を成長炉１０ａに置いた後に、基板１１上に窒化物半導体発光素子のためのエピタキシャル積層１３を形成する。エピタキシャル積層１３は複数のIII族窒化物層を含む。基板１１は六方晶系III族窒化物からなる主面１１ａを有し、またこの主面１１ａは半極性を示す。エピタキシャル積層１３は、六方晶系III族窒化物からなる主面１１ａに対してエピタキシャルに成長される。エピタキシャル積層１３のIII族窒化物層の各々におけるｃ軸の向きは、該六方晶系III族窒化物のｃ軸の向きに一致する。図１の（ａ）部を参照すると、六方晶系III族窒化物のｃ軸Ｃｘを示すｃ軸ベクトルＣＶが描かれており、結晶方位を示す結晶座標系ＣＲが示されている。結晶座標系ＣＲは、六方晶系III族窒化物のｃ軸、ａ軸及びｍ軸を示す軸を有する。本実施例では、基板１１のｃ軸Cｘは、基板主面１１ａの法線ベクトルＮＶで表される法線軸Ｎｘを基準にして角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。引き続き説明された実施例では、リッジ構造は、ｍ軸及びｃ軸によって規定されるｍ−ｃ面に沿って延在する。基板１１のｃ軸Ｃｘと基板主面１１ａの法線軸Ｎｘとの成す角度ＡＬＰＨＡは４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にある。
【００５４】
基板１１のｃ軸Ｃｘとエピタキシャル積層１３の半極性主面１３ａの法線軸（本実施例では、法線軸Ｎｘと同じ）との成す角度は４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあることができる。エピタキシャル積層１３のIII族窒化物半導体のｃ軸とエピタキシャル積層１３の半極性主面１３ａ（後工程においてリッジ部の上面）の法線軸との成す角度が４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がｃ面に比べて顕著になる。
【００５５】
成長炉１０ａでは、エピタキシャル積層１３の複数のIII族窒化物層が、例えば有機金属気相成長法で成長されて、法線軸Ｎｘの方向に順に配列される。エピタキシャル積層１３は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５、ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層１７、ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層１９、活性層２１、ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２３、窒化ガリウム系半導体電子ブロック層２５、ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２６、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層２７、及びｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層２９を含むことができる。活性層２１は、井戸層２１ａ及び障壁層２１ｂを含み、これら井戸層２１ａ及び障壁層２１ｂが、法線軸Ｎｘの方向に交互に配列されている。
【００５６】
エピタキシャル積層１３の一例。
ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ。
ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層１７：Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ。
ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層１９：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ、アンドープＩｎＧａＮ。
活性層２１：単一又は多重量子井戸構造。
井戸層２１ａ：アンドープＩｎＧａＮ。
障壁層２１ｂ：アンドープＩｎＧａＮ又はアンドープＧａＮ。
ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２３：アンドープＩｎＧａＮ。
窒化ガリウム系半導体電子ブロック層２５：Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＮ。
ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２６：Ｚｎドープｐ型ＧａＮ。
ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層２７：Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＮ。
ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層２９：Ｚｎドープｐ型ＧａＮ。
活性層２１の発光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲内にあることが好ましい。エピタキシャル積層１３の成長が完了した後に、成長炉１０ａからエピタキシャル基板Ｅを取り出す。エピタキシャル基板Ｅの窒化物半導体領域は、基板主面１１ａの面方位を引き継いで半極性主面を示す。エピタキシャル基板Ｅの窒化物半導体領域は活性層２１を含み、この活性層２１も半極性に従う性質を有する。半極性の利点を生かして、５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲内に発光スペクトルのピーク波長を有する発光素子を提供できる。
【００５７】
成長炉１０ａから取り出されたエピタキシャル基板Ｅは、酸素を含む大気にさらされる。これ故に、その表面に自然酸化膜が形成される。発明者らの実験によれば、窒化ガリウム系半導体の半極性主面は酸素と結合しやすく、これ故に、ｃ面に比べて厚い自然酸化膜が成長する。
【００５８】
次いで、エピタキシャル基板Ｅの表面１３ａの自然酸化膜やコンタミネーションを除去するために、図１の（ｂ）部に示されるように、電極のための金属層の成長に先立って、処理装置１０ｂに配置される。工程Ｓ１０２では、処理装置１０ｂを用いて、自然酸化膜やコンタミネーションを除去するためのウエット処理が行われ、好適な例では、エピタキシャル基板Ｅは酸溶液に浸される。この酸溶液は例えば塩酸を含むことが好ましい。
【００５９】
エピタキシャル基板Ｅの酸洗浄の後に、速やかに（例えば３０分以下に）、図２の（ａ）部に示されるように、該エピタキシャル基板Ｅを成膜装置１０ｃに配置することが好ましい。工程Ｓ１０３では、成膜装置１０ｃを用いて、該酸洗浄された主面１３ａ上に金属膜３１を蒸着する。金属膜３１は、例えば金層、パラジウム層及び白金層、Ｔｉ層の少なくともいずれかを含むことができる。これらの金属は、窒化物半導体半極性面に良好なコンタクト抵抗を提供できる。金属膜３１は、例えば蒸着法で形成されることができる。金属膜３１の厚さは例えば１０ｎｍ以上であり、例えば２００ｎｍ以下であることができる。
【００６０】
工程Ｓ１０４では、図２の（ｂ）部に示されるように、金属膜３１上に、リフトオフのための犠牲膜３３を形成する。犠牲膜３３は絶縁性を示すことが好ましい。犠牲膜３３が樹脂からなるとき、犠牲膜３３は、誘電体マスクから金属膜への応力を低減できる。犠牲膜３３の樹脂は、例えばレジスト、ポリイミド、及びベンゾシクロブテンの少なくともいずれかを含むことができる。これらの樹脂を異方性エッチングにより加工してリフトオフ層を形成でき、またこれをリフトオフのために使用できる。犠牲膜３３の樹脂膜の形成は、例えばスピナーといった成膜装置１０ｄを用いた塗布により行われる。犠牲膜３３は金属膜３１に接触し、覆う。
【００６１】
また、金属膜３１上に、誘電体膜３５を成長する。誘電体膜３５を成長する工程において、犠牲膜３３は誘電体膜３５と金属膜３１との間に設けられる。誘電体膜３５はシリコン系無機絶縁層、ＡｌＮ、ＴｉＯ２を含むことができ、シリコン系無機絶縁層は例えばシリコン酸化物（具体的にはＳｉＯ２）、ＳｉＮ等からなることができる。誘電体膜３５は例えば電子ビーム蒸着法、スパッタ法を適用可能な成膜装置１０ｅで成長されることが好ましい。この方法によれば、成膜の際の熱から樹脂膜３５を保護するように、電子ビーム蒸着法でシリコン系無機絶縁層を成長できる。
【００６２】
工程Ｓ１０５では、図３の（ａ）部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク３７を誘電体膜３５上に形成する。マスク３７は例えばフォトレジストからなることができる。このレジストマスクの作成は例えば以下のように行われる。塗布器１０ｆを用いてフォトレジストを誘電体膜３５上に塗布した後に、露光装置１０ｇでフォトマスクを介してフォトレジストに露光し、さらに露光したフォトレジストを現像装置１０ｈで現像する。図３の（ａ）部に示される実施例では、マスク３７は例えばストライプ形状を成す。ストライプ幅は例えば２μｍである。
【００６３】
工程Ｓ１０６では、図３の（ｂ）部に示されるように、マスク３７を用いて誘電体膜３５をエッチング装置１０ｊでエッチングして、誘電体マスク３５ａを形成する。このエッチングは、例えばインダクティブ・カップリング・プラズマ・反応性イオンエッチング法（ＩＣＰ−ＲＩＥ法）で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、異方的なエッチングを実現できる。誘電体膜３５がシリコン酸化物からなるときは、エッチャントとしてＣＨＦ３を用いることができる。誘電体膜３５のエッチングにおけるエッチャントは、ＣＨＦ３といったフッ素系ガスを用いることができる。エッチャントとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ＣＦ４+Ａｒの少なくともいずれかを使用できる。
【００６４】
工程Ｓ１０７では、図４の（ａ）部に示されるように、誘電体マスク３５ａを用いて犠牲膜３３のエッチングを行って、リフトオフ層３３ａを形成する。犠牲膜３３が樹脂からなるときは、リフトオフ層３３ａも樹脂からなる。犠牲膜３３のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガス又は酸素を含むことが好ましい。フッ素系ガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを使用できる。このエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ法で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、エッチングにおける異方性を実現できる。これ故に、リフトオフ層３３ａの幅は誘電体マスク３５ａの幅とほぼ同じであり、リフトオフ層３３ａに実質的なサイドエッチは生じない。リフトオフ層３３ａは電極３１ａの表面に接触し、覆う。
【００６５】
なお、犠牲膜３３のエッチングの際にレジスト製のマスク３７もエッチャントにさらされる。誘電体マスク３５ａの形成から窒化物半導体領域のエッチングまでのエッチングにおいて不都合がなければ、マスク３７を除去することなく、犠牲膜３３から窒化物半導体領域までのエッチングを行うことができる。引き続く工程の処理においてマスク３７の一部が残ることがあるが、理解を容易にするために、積層マスクの最上層に誘電体マスク３５ａを描く。
【００６６】
工程Ｓ１０８では、図４の（ｂ）部に示されるように、誘電体マスク３５ａを用いて金属層３１のエッチングを行って、電極３１ａを形成する。電極３１ａは、金層、パラジウム層及び白金層の少なくともいずれかを含むことができる。金属層３１のエッチングは例えばアルゴン（Ａｒ）を用いることができる。次いで、工程Ｓ１０８では、金属層３１のエッチングが完了した後に、窒化物半導体領域３９のエッチングを行って、エッチングされた窒化物半導体領域４１を形成する。このエッチングは、ＩＣＰ−ＲＩＥ法で行われることが好ましい。このエッチング法によれば、エッチングにおける異方性及び所望のリッジ高を実現できる。窒化物半導体領域３９のエッチングにおける基板温度は摂氏８０度以上であることが好ましい。
【００６７】
このエッチング中に、エッチングにより形成された窒化物表面には、ピラー状の微小突起４３が形成される場合がある。微小突起の生成は、リッジ部の形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がｃ面に比べて生成されやすい。一例を示せば、ピラー状の微小突起４３の径の範囲は例えば０．１μｍ以上２μｍ以下であり、ピラー状の微小突起４３の高さの範囲は例えば５０ｎｍ以上７００nｍ以下である。微小突起がリッジ部の近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子リーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、エッチングにおける基板温度が摂氏８０度以上の範囲にあるとき、微小突起４３の面密度の増大を避けることができる。
【００６８】
エッチングされた窒化物半導体領域４１の表面におけるピラー状の微小突起４３の面密度は例えばゼロより大きく２×１０８ｃｍ−２以下であることができる。微小突起４３がリッジ部４１ａの近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、該ピラー形状突起の面密度は２×１０８ｃｍ−２以下であるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を実用的なレベルにまで低減できる。
【００６９】
また、窒化物半導体領域３９のエッチングにおける基板温度は摂氏１００度以上であることができる。この温度範囲によれば、ピラー形状突起４３の面密度を充分に低減できる。
【００７０】
本実施例では、エッチング装置１０ｊにおいて、誘電体マスク３５ａを用いて犠牲膜３３から金属膜３１を介して窒化物半導体領域３９までのエッチングを行って、リフトオフ層３３ａ、電極３１ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４１を形成できる。エッチングされた窒化物半導体領域４１は半導体リッジ４１ａを含む。この一連のエッチングにおいて、基板温度は摂氏２００度以下であることが好ましい。この基板温度の範囲であれば、エッチング中の熱により犠牲膜３３が変質することを避けることができる。
【００７１】
誘電体マスク３５ａを用いて犠牲膜３３から金属膜３１を介して窒化物半導体領域３９までのエッチングを行って、リフトオフ層３３ａ、電極３１ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４１を形成するとき、窒化物半導体領域３９の半極性主面３９ａをエッチングして半導体リッジ４１ａを形成する。発明者らの知見によれば、このエッチング中の結果として形成された表面４１ｂには、ピラー状の微小突起４３が形成される場合がある。微小突起４３の生成は、リッジ部４１ａの形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がｃ面に比べて生成されやすい。微小突起４３がリッジ部４１ａの近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子のリーク電流を増加させる。発明者らの実験によれば、エッチングにおける基板温度が摂氏８０度以上摂氏２００度以下の範囲にあるとき、微小突起の面密度の増大を避けることができる。
【００７２】
図５は、エピタキシャル積層１３の一例から形成したエッチングされたエピタキシャル積層を示す図面である。エピタキシャル積層１３は、半極性面上にエピタキシャル成長された半導体層を含むので、エピタキシャル積層１３内の半導体層界面（接合）は、基板の結晶軸に従った半極性面にある。エッチング及びリフトオフのための積層マスクをエピタキシャル基板上に形成した後に、エッチングのために、エッチング装置１０ｊのステージ９上にエピ基板が搭載される。ステージ９は基板温度の調整を行うことができる。本実施例では、エピタキシャル積層１３に含まれる３つ半導体層（図４の（ａ）部に示されたIII族窒化物半導体層Ａ、III族窒化物半導体層Ｂ及びIII族窒化物半導体層Ｃ）がエッチングされる。これら半導体層のうち隣接する層の材料は互いに異なる。エピタキシャル積層１３の一例に基づいて説明すると、ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層２９（例えば、Ｚｎドープｐ型ＧａＮ）、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層２７（例えば、Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＮ）及びｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２６（例えば、Ｚｎドープｐ型ＧａＮ）がエッチングされる。
【００７３】
半導体リッジを形成する際のエッチングの結果、III族窒化物半導体層Ａ〜Ｃがエッチングされて、これらのIII族窒化物半導体層Ａ〜Ｃが半導体リッジ４１ａの側面及びエッチングされた窒化物半導体領域４１の表面４１ｂに現れる。エッチングされるIII族窒化物半導体層が、III族構成元素としてインジウムを含むとき、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素（Ｇａ）に比べて低いので、インジウムはピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層２９は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなることができ、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層２７例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ等からなることができ、ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２６例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。本実施例の方法によれば、ピラー状の微小突起の面密度を低減できる。
【００７４】
また、この作製方法によれば、図２の（ｂ）部及び図３の（ａ）部に示されるように、窒化物半導体領域３９の半極性主面３９ａの酸洗浄を行うと共に、該酸洗浄された主面上に金属膜３１を蒸着するので、酸化されやすい窒化物半導体半極性主面１３ａをリッジ形成のためのプロセスさらすことなく、電極３１ａのための金属膜３１で半極性主面１３ａを覆うことができる。これ故に、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。
【００７５】
好ましい実施例の一つを説明する。金属層３１は、蒸着により成長されたパラジウム層を含むことが好ましく、犠牲層３３はレジストからなることが好ましい。犠牲層３３のエッチングにおけるエッチャントはフッ素系ガスを含むことが好ましい。この方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。このとき、犠牲層３３のエッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含むことが好ましい。
【００７６】
好ましい実施例の別の一つを説明する。金属層３１は、蒸着により成長された金層を含むことが好ましく、犠牲層３３はレジストからなることが好ましい。犠牲層３３のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含むことが好ましい。この方法によれば、このエッチング中に生成されるピラー状の微小突起の密度を低減でき、又は実質的のゼロにできる。
【００７７】
次の工程Ｓ１０９では、図６の（ａ）部に示されるように、エッチングされた窒化物半導体領域４１の半導体リッジ４１ａを形成した後に、成膜装置１０ｋを用いて、エッチングされた窒化物半導体領域４１及び誘電体マスク３５ａ上に絶縁膜４５を形成する。これによって、基板生産物ＳＰ１が形成される。絶縁膜４５は第１部分４５ａ及び第２部分４５ｂを含む。第１部分４５ａは半導体リッジ４１ａ上の誘電体マスク３５ａの上面３５ｂ及び側面３５ｃ上に成長され、これらを覆う。第２部分４５ｂはエッチングされた窒化物半導体領域４１のエッチングされた表面４１ｂ、半導体リッジ４１ａの側面４１ｃ、電極３１ａの側面３１ｃ上に成長され、これらを覆う。リフトオフ層３３ａは樹脂からなるので、リフトオフ層３３ａの側面に沿って形成され第１部分４５ａ及び第２部分４５ｂを繋ぐブリッジ状の絶縁体が成長する。成膜装置１０ｋは、例えば電子ビーム蒸着法、スパッタ等により成膜を適用できる。例えば、絶縁膜４５は、電子ビーム蒸着法で成長されたシリコン系無機絶縁膜を含むことができる。この方法によれば、リフトオフ層３３ａを保護するように、絶縁膜４５のためのシリコン系無機絶縁層を成長できる。このシリコン系無機絶縁層は例えばシリコン酸化物（具体的にはＳｉＯ２）、ＡｌＮ，ＴｉＯ２等からなることができる。
【００７８】
工程Ｓ１１０では、図６の（ｂ）部に示されるように、リフトオフ層３３ａを用いて絶縁膜４５のリフトオフを装置１０ｍで行う。このリフトオフにより、誘電体マスク３５ａの上面３５ｂ及び側面３５ｃ上の第１部分４５を除去すると共に、エッチングされた窒化物半導体領域４１の表面４１ｂ、半導体リッジ４１ａの側面４１ｃ、及び電極３１ａの側面３１ｃ上には第２部分４５ｂを残す。第２部分４５ｂからなる保護層４７が、エッチングされた窒化物半導体領域４１のエッチングされた表面４１ｂ、半導体リッジ４１ａの側面４１ｃ、及び電極３１ａの側面３１ｃ上に形成される。保護層４７は、半導体リッジ４１ａ上の電極３１ａ上に開口４７ａを有する。絶縁膜４５の堆積に際して、リフトオフ層３３ａが電極３１の上面３１ｂの全体を覆っているので、保護層４７の開口４７ａは、電極３１ａに対して自己整合的に位置決め可能である。保護層４７の厚さＤ１は例えば２００ｎｍ以上であり、例えば７００ｎｍ以下であることができる。
【００７９】
これまでの一連の工程によれば、半導体リッジ４１ａの形成から、エッチングされた窒化物半導体領域４１を覆う保護層の形成までのプロセスに、電極に接合を成す半極性面４１ｄを露出することなく、電極３１ａ、半導体リッジ４１ａ及び保護層４７を形成できる。これによって、基板生産物ＳＰ２が形成される。また、電極３１ａと半導体リッジ４１ａの上面との接合Ｊ１のエッジを覆う。
【００８０】
工程Ｓ１１１では、図７の（ａ）部に示されるように、基板生産物ＳＰ２のパッド電極４９を電極３１ａ及び保護層４７上に形成する。パッド電極４９は例えばＡｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなることができる。パッド電極４９の導電膜の堆積として蒸着法を用いることができ、導電膜のパターン形成はリフトオフ法を用いることができる。パッド電極４９は保護層４７を覆っており、電極３１ａの上面３１ｂに接触を成す。
【００８１】
工程Ｓ１１２では、図７の（ｂ）部に示されるように、基板生産物ＳＰ３に電極５１を形成する。必要な場合には、基板１１の裏面を研磨して研磨された基板１２を形成した後に、基板１２の研磨面１２ｂに電極５１を形成する。これらの工程により、窒化物半導体発光素子が形成される。
【００８２】
（実施例１）
ＧａＮウエハの｛２０２１｝面上に、ｎ型ＧａＮバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＩｎＧａＮ光ガイド層、ＩｎＧａＮ活性層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、ｐ型ＩｎＧａＮ光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるｐ側Ｐｄ膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は３０ｎｍである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層（厚さ約０．８μｍ）を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜（厚さ３００ｎｍ、ＳｉＯ２）を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク（２μｍ幅）を形成する。ＣＨＦ３ガスをＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。次いで、以下の２条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒを供給して、Ｐｄ膜をエッチングする。続けて、Ｃｌ２及びＢＣｌ３をＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、ＧａＮエピタキシャル層をエッチングする。
【００８３】
条件（ａ）。
レジスト層のちょうど平均的厚みのレジスト部分のエッチングが終わる終点でエッチングを終了すると、レジスト塗布膜厚分布に依存してレジストのエッチング残りが発生する。これを避けるために、オーバーエッチングを行う。平均レジスト厚みの１．３倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＯ２を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Ｐｄ膜をエッチングすると共にＧａＮ層のリッジの深さまでエッチングする。ＳＥＭを用いて外観を観察すると、エッチングされたＧａＮ面にピラー状の突起が発生している。発明者の実験によれば、レジスト層のエッチングガス（酸素）により、Ｐｄ表面が変質して、変質物がＰｄエッチング後にもマイクロマスクとしてＧａＮ表面に残り、エッチング残渣を生じさせている可能性がある。この条件の微細突起の面密度は例えば１×１０１１ｃｍ−２である。
【００８４】
条件（ｂ）
平均レジスト厚みの１．３倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒ／ＣＨＦ３ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Ｐｄ膜をエッチングすると共にＧａＮ層のリッジの深さまでエッチングする。Ｃｌ２ガスを用いてＩＣＰ−ＲＩＥ法でＧａＮ層をエッチングする。エッチングされたＧａＮ面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
【００８５】
（実施例２）
Ｐｄ膜の替わりにＡｕ膜（１００ｎｍ）を形成した点を除いて、実施例１と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はレジストとする。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク（２μｍ幅）を形成する。次いで、以下の２条件でレジスト層をエッチングしてレジスト犠牲層を形成する。レジスト犠牲層を形成した後に、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒを供給して、Ｐｄ膜をエッチングする。続けて、Ｃｌ２及びＢＣｌ３をＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、ＧａＮエピタキシャル層をエッチングする。
【００８６】
条件（ａ）。
平均レジスト厚みの１．３倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒ／ＣＨＦ３ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。ＡｕがＣＨＦ３と反応してエッチングされるので、オーバーエッチング中にレジスト膜の塗布厚の分布に応じてＡｕがエッチングされてしまう。ＡｕはＣｌ２、ＣＦ４、やＣＨＦ３でエッチングされる。オーバーエッチング中のＡｕエッチングの結果として、Ａｕ膜をＡｒでエッチングする前に、Ａｕ膜の膜厚分布が生じる。このＡｕ膜をＡｒでエッチングする。ＩＣＰ−ＲＩＥエッチング装置にエッチングガスとしてＡｒを供給する。Ａｒエッチングは反応性がなく、エッチングされる材料による選択性の差が比較的小さい（ここではＡｕとＧａＮとの選択比）。Ａｒを用いたＡｕ膜のオーバーエッチング中に、ＧａＮ層がエッチングされる。Ｃｌ２を用いたＧａＮエッチング後に表面を観察すると、Ａｕの膜厚ばらつきの結果として、リッジ深さに分布が発生する。リッジ深さが適切な深さよりも浅いとき、半導体レーザのしきい値電流Ｉｔｈの上昇を引き起こし、リッジ深さが適切な深さより深いとき半導体レーザの信頼性が低下する。そのため、素子歩留まりが悪化することになる。この条件のピラー状の微細突起の面密度は例えば１×１０１０ｃｍ−２である。
【００８７】
条件（ｂ）
平均レジスト厚みの１．３倍の厚みのレジストのエッチングが終わる時間までエッチングを行う。この条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＯ２を供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Ａｕ膜をＡｒでエッチングすると共にＧａＮ層のリッジの深さまでエッチングする。Ｃｌ２ガスを用いてＩＣＰ−ＲＩＥ法でＧａＮ層をエッチングする。エッチングされたＧａＮ面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
【００８８】
（実施例３）
ＧａＮウエハの｛２０２１｝面上に、ｎ型ＧａＮバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＩｎＧａＮ光ガイド層、ＩｎＧａＮ活性層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、ｐ型ＩｎＧａＮ光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順にエピタキシャル成長して、レーザ構造のエピタキシャルウエハを作製する。このエピタキシャルウエハ上に、パラジウムからなるｐ側Ｐｄ膜を蒸着法にて作製する。この電極膜の膜厚は３０ｎｍである。電極膜上に、リフトオフの際の犠牲層となるレジスト層（厚さ約０．４μｍ）を塗布した後に、続いてリッジ形成用のマスクとなるシリコン酸化膜（厚さ３００ｎｍ、ＳｉＯ２）を電子ビーム蒸着により形成する。これらの工程により、基板生産物が準備される。シリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク（２μｍ幅）を形成する。ＣＨＦ３ガスをＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、レジストマスクを用いてシリコン酸化膜をエッチングして、酸化膜マスクを形成する。実施例１と同じ条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒ／ＣＨＦ３ガスを供給して、レジスト層のエッチングを行う。その後、Ｃｌ２及びＢＣｌ３をＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、ＧａＮ層をエッチングする。ＧａＮ層のエッチングにおける基板温度として、摂氏５０度、摂氏６０度、摂氏８０度、摂氏１００度、摂氏２００度を用いる。
【００８９】
エッチャントＣｌ２を用いてエッチングされたＧａＮ面におけるピラー状微細突起を観察すると、以下の結果となる。
基板温度  ：摂氏５０度、摂氏６０度、摂氏８０度、摂氏１００度、摂氏２００度。
突起面密度（ｃｍ−２）：２×１０１０、１×１０９、２×１０８、実質ゼロ、  実質ゼロ。
また、この実験及び他の実験に基づけば、２×１０８ｃｍ−２の突起面密度を得るには、基板温度が摂氏８０度以上であることが好ましい。
【００９０】
さらに、共振器長６００μｍの半導体レーザを作製したとき、レーザ発振歩留まりを求める。摂氏２００度では、犠牲層のレジストが損傷をうけるためリフトオフ性が悪化し、歩留まりが大幅に低下する。
基板温度    ：歩留まり。
摂氏５０度  ：５％。
摂氏６０度  ：１０％。
摂氏８０度  ：７０％。
摂氏１００度：８０％。
摂氏２００度：１０％。
【００９１】
（実施例４）
Ｐｄ膜の替わりにＰｔ膜（１００ｎｍ）を形成した点を除いて、実施例１と同様に基板生産物を準備する。犠牲層はＢＣＢとする。基板生産物のシリコン酸化膜上に、リッジストライプを規定するレジストマスク（２μｍ幅）を形成する。次いで、以下の条件でＢＣＢ層をエッチングしてＢＣＢ犠牲層を形成する。ＢＣＢ犠牲層を形成した後に、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＡｒを供給して、Ｐｔ膜をエッチングする。続けて、Ｃｌ２及びＢＣｌ３をＩＣＰ−ＲＩＥ装置に供給して、ＧａＮエピタキシャル層をエッチングする。
【００９２】
条件（ａ）。
Ｓｉ酸化膜をＣＦ４ガスでエッチングした後、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＣＦ４ガスを供給して、ＢＣＢ層のエッチングを行う。エッチング時間は平均ＢＣＢ厚みの１．１倍の厚みのＢＣＢのエッチングが終わる時間までとする。その後、Ｐｔ膜をＡｒでエッチングすると共にＧａＮ層のリッジの深さまでエッチングする。Ｃｌ２ガスを用いてＩＣＰ−ＲＩＥ法でＧａＮ層をエッチングする。エッチングされたＧａＮ面にピラー状の突起は実質的にゼロと言える程度にまで少なく、観察した領域範囲では、非常に良好な表面では、ピラー状の突起は見られない。
【００９３】
条件（ｂ）。
Ｓｉ酸化膜をＣＦ４ガスでエッチングした後、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてＯ２を供給して、レジスト層のエッチングを行う。エッチング時間は平均ＢＣＢ厚みの１．１倍の厚みのＢＣＢのエッチングが終わる時間までとする。この条件で、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置にエッチングガスとしてその後、Ｐｔ膜をＡｒでエッチングすると共にＧａＮ層のリッジの深さまでエッチングする。Ｃｌ２ガスを用いてＩＣＰ−ＲＩＥ法でＧａＮ層をエッチングする。エッチングされたＧａＮ面にピラー状の突起は１×１０１０ｃｍ−２と、ＢＣＢ犠牲層をＣＦ４でエッチングした場合に比べて非常に多い。
【００９４】
特許文献１では、犠牲層としてたとえばＡｌ金属層を使用している。Ａｌ層を使用するとき、アルミニウムは、ＧａＮをエッチングするＣｌ２ガスといったハロゲン系ガスと容易に反応するので、素子歩留まりの低下の可能性がある。ＧａＮのエッチング後に、基板生産物を反応性イオンエッチングのチャンバから取り出したとき、リッジ部周辺に残留するＣｌ２ガスとアルミニウムとが反応してこの反応生成物がリッジ周辺に残る。これは、リフトオフ性を悪化させ、或いは保護層のための絶縁膜の密着性やカバリッジを悪化させることになる。これらは、歩留まり低下要因となる。
【００９５】
特許文献１では、幅１〜２μｍ程度のＡｌ犠牲層にサイドエッチングをウエットエッチングで行う。しかしながら、サイドエッチング量を再現性よく制御することは困難であり、たとえばサイドエッチングの不足はリフトオフ不良を発生させる。また、過剰なサイドエッチングは、サイドエッチング形成工程でその上層のシリコン酸化物マスクのはがれを引き起こす。この場合も、リフトオフ不良を発生される。
【００９６】
これに対して、レジスト層を犠牲層として用いるとき、発明者らの知見によれば、犠牲層のレジスト側面に付着したシリコン酸化物等の絶縁膜は容易に除去できる。このため、サイドエッチングを意図的に導入しなくても、リフトオフが可能である。この場合、シリコン酸化膜の蒸着後に、レジスト用の剥離液やアセトンといった有機溶剤に、レジスト犠牲膜を（例えば１時間）浸漬することにより、リフトオフが可能である。
【００９７】
犠牲層のレジストの厚みは０．２μｍ以上であることがよい。また、レジストの厚みは１μｍ以下であることが好ましい。厚すぎるレジスト層は、長いレジストエッチング時間を必要とし、生産性に影響を低下させる。これに加え、長時間エッチングは、レジストエッチング中にエッチングされたレジストからの加工変質層がレジスト犠牲層の側面に形成される。この変質層はリフトオフを悪化させる。薄すぎるレジストは、犠牲層の側面に付着したシリコン酸化物の除去が容易ではなくなる。この場合も、リフトオフの悪化につながる。
【００９８】
リフトオフ用犠牲Ａｌ層の直下にＳｉ３Ｎ４層が設けられて、リフトオフの際にこのＳｉ３Ｎ４層も同時に除去する作製方法では、リフトオフの結果としてリッジ部上面にＧａＮコンタクト層を露出させた後に、ｐ側電極のための金属層を蒸着する。この場合、コンタクト層表面に酸化物層が形成され、或いは不純物層が形成される。特に、ｃ軸をm面方向に傾斜させた半極性の面方位を窒化ガリウム系半導体面は、その不安定性から高いコンタクト抵抗を示すことがある。それに対して、本実施の形態では、エピタキシャルウエハの作製完了直後に、まず王水、塩酸、フッ酸、燐酸などで表面を酸洗浄した後に、直ちに金属層（例えばＰｄ、Ａｕ、Ｐｔ）を形成することができる。この金属層でエピタキシャルウエハの表面を被覆した後に、犠牲層、絶縁膜マスク層を形成するので、良好なコンタクト層を有する半導体レーザといった半導体発光素子を作製できる。
【００９９】
また、エピタキシャルウエハの窒化ガリウム系半導体の最表面の法線軸がｃ軸を基準にして７５度の角度で傾斜する面方位、或いはこの傾斜角から−３０度以上＋５度の範囲における面方位では、これまで用いられてきた極性ｃ面を有する半導体面と比較して、ピラー状の突起がエッチングにおいて容易に形成される。この理由は、リフトオフ用マスク及び金属層の微量な残渣、並びに表面酸化層といったマイクロマスクが、ピラー状突起に関連づけられる。本実施の形態によれば、リフトオフ用マスク及び金属層の微量な残渣並びに表面酸化層からのマイクロマスクに起因するピラー状突起を低減できる。
【０１００】
上記の実施の形態に加えて、以下の手順を適用できる。図２の（ｂ）部に示されるように、リフトオフのためのマスクのための金属膜（ここではＡｕ層）３１、犠牲膜（ここでは樹脂膜）３３、及び誘電体膜３５を窒化物半導体領域３９の半極性主面３９ａ上に順に成長する。次に、図３の（ａ）部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク３７を誘電体膜３５上に形成する。図３の（ｂ）部に示されるように、マスク３７を用いて誘電体膜３５のエッチングを行って誘電体マスク３５ａを形成する。図４の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、誘電体マスク３５ａを用いて犠牲膜３３、金属膜３１、及び窒化物半導体領域３９を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層３３ａ、電極３１ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４１を形成する。これらの工程により、半導体リッジ４１ａを含む窒化物半導体領域４１を形成できる。犠牲膜３３の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントとして酸素を用いる。
【０１０１】
金属層３１に金（Ａｕ）を含むとき、金は、犠牲膜３３の樹脂をエッチング可能なハロゲン系ガス（例えばＣＨＦ３、Ｃｌ２等）によりエッチングされる。犠牲膜３３のオーバーエッチングの際に金属層３１の金表面がハロゲン系ガスにさらされるとき、発明者らの知見によれば、金層の表面モフォロジが低下する場合がある。この表面モフォロジは、窒化物半導体領域３９のエッチングにおいて下地に転写されることがあり、これがピラー状突起の生成の基点となることがある。
【０１０２】
この作製方法によれば、樹脂犠牲膜３３の形成には、塗布（例えば、スピンコートでの塗布）を用いるので、犠牲膜３３の膜厚分布は生じる。これ故に、犠牲膜３３のオーバーエッチングを行わない場合、犠牲膜３３の膜厚の不均一性がそのまま金属膜３１や窒化物半導体領域３９のエッチングに引き継がれる。これは、リッジ深さの面内分布を引き起こす。しかしながら、犠牲膜３３の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントが酸素を含むので、金を侵すハロゲン系ガスを用いることなく、犠牲膜のオーバーエッチングを行うことができる。
【０１０３】
また、上記の実施の形態に加えて、以下の手順を適用できる。図２の（ｂ）部に示されるように、リフトオフのためのマスクのための金属膜（ここではＰｄ層）３１、犠牲膜（ここでは樹脂膜）３３、及び誘電体膜３５を窒化物半導体領域３９の半極性主面３９ａ上に順に成長する。次に、図３の（ａ）部に示されるように、リッジのためのパターンを有するマスク３７を誘電体膜３５上に形成する。図３の（ｂ）部に示されるように、マスク３７を用いて誘電体膜３５のエッチングを行って誘電体マスク３５ａを形成する。図４の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、誘電体マスク３５ａを用いて犠牲膜３３、金属膜３１、及び窒化物半導体領域３９を異方的エッチング法によりエッチングして、リフトオフ層３３ａ、電極３１ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４１を形成する。これらの工程により、半導体リッジ４１ａを含む窒化物半導体領域４１を形成できる。犠牲膜３３の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨＦ３／Ａｒの少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。
【０１０４】
金属層３１のパラジウム（Ｐｄ）は、犠牲膜３３の樹脂をエッチング可能な酸素（酸素プラズマ）と反応する。犠牲膜３３のオーバーエッチングの際にパラジウム層の表面が酸素プラズマにさらされるとき、発明者らの知見によれば、パラジウム層の表面に変質層が形成されることがある。窒化物半導体領域３９のエッチングにおいて、変質層がピラー状突起の生成の基点となることがある。
【０１０５】
上記作製方法によれば、樹脂の犠牲膜３３の形成には、塗布（例えば、スピンコートでの塗布）を用いるので、犠牲膜３３の膜厚分布が生成される。犠牲膜３３のオーバーエッチングを行わない場合、犠牲膜３３の膜厚の不均一性がそのまま金属層３１や窒化物半導体領域４１のエッチングに引き継がれる。これは、リッジ深さの面内分布を引き起こす。しかしながら、犠牲膜３３の反応性イオンエッチングにおけるエッチャントが酸素を含むので、金を侵すハロゲン系ガスを用いることなく、犠牲膜のオーバーエッチングを行うことができる。
【０１０６】
図８は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構造を模式的に示す図面である。窒化物半導体発光素子６１は、III族窒化物からなる半極性主面６３ａを有する基板６３と、半極性主面６３ａ上に設けられIII族窒化物半導体からなる半導体積層６５と、半導体積層６５上に設けられた電極６７と、半導体積層６５の表面６５ａを覆う保護層６９と、電極６７と、保護膜６９上に設けられたパッド電極７１と、基板裏面６３ｂ上の裏面電極７３を備える。基板６３は例えばIII族窒化物半導体基板のを含む。
【０１０７】
半導体積層６５は、第１、第２及び第３部分６５ａ、６５ｂ、６５ｃ並びにリッジ部６５ｄを含む。第１、第２及び第３部分６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、半極性主面６３ａに沿って配列され、第２部分６５ｂは第１部分６５ａと第３部分６５ｃとの間に設けられる。リッジ部６５ｄは第２部分６５ｂ上に位置する。第１及び第３部分６５ａ、６５ｃの表面は複数のピラー形状突起を有する。ピラー形状突起の面密度は２×１０８ｃｍ−２以下である。保護層６９は、リッジ部６５ｄの上面６５ｅに開口６９ａを有する。電極６７は保護層６９の開口６９ａを介してリッジ部６５ｄの上面６５ｅに接合を成す。
【０１０８】
リッジ部６５ｄはIII族窒化物半導体エピタキシャル層として、以下のものを含む：ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層７３（例えばＧａＮ）、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層７５（例えばＡｌＧａＮ）、及びｐ型窒化ガリウム系半導体光ガイド層７７（例えばＩｎＧａＮ）。リッジ部６５ｄの側面は、窒化ガリウム系半導体コンタクト層７３の側面、窒化ガリウム系半導体クラッド層７５の側面、窒化ガリウム系半導体光ガイド層７７の側面から構成される。窒化物半導体領域（図４の（ｂ）部における参照符号４１）の表面４１ｂは、窒化ガリウム系半導体光ガイド層７７の側面及び上面から構成される。
【０１０９】
半導体積層６５は、リッジ部６５ｄのIII族窒化物半導体エピタキシャル層７３、７５、７７に加えて、以下のIII族窒化物半導体エピタキシャル層を含む：ｐ型窒化ガリウム系半導体電子ブロック層７９（例えばＡｌＧａＮ）、窒化ガリウム系半導体光ガイド層８１（例えばＩｎＧａＮ）、窒化ガリウム系半導体活性層８３（例えばＩｎＧａＮ、ＧａＮ）、ｎ型窒化ガリウム系半導体光ガイド層８５（例えばＩｎＧａＮ）、ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層８７（例えばＡｌＧａＮ）、及びｎ型窒化ガリウム系半導体バッファ層８９（例えばＧａＮ）。これらのIII族窒化物半導体エピタキシャル層のｃ軸とリッジ上面６５ｅ（又は基板６３の半極性主面６３ａ）の法線軸との成す角度は、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にある。
【０１１０】
この窒化物半導体発光素子６１によれば、基板６３の半極性主面６３ａ上のIII族窒化物半導体をエッチングしてリッジ部６５ｄを形成するとき、その形成に係るエッチングにより、半導体積層６５の第１及び第３部分６５ａ、６５ｃの表面にはピラー状の微小突起が形成される。発明者らの知見によれば、微小突起の生成は、リッジ部６５ｄの形成のためにエッチングされるIII族窒化物半導体表面の面方位に依存しており、また、半極性面においては、微小突起の生成がｃ面に比べて生成されやすい。発明者らの観察によれば、エッチングされるIII族窒化物半導体７３、７５、７７のｃ軸とリッジ部６５ｄの上面６５ｅ（又は基板６３の半極性主面６３ａ）の法線軸との成す角度が４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の角度範囲にあるとき、微小突起の生成がｃ面に比べて顕著になる。発明者らの実験によれば、微小突起がリッジ部６５ｄの近傍に形成されるとき、窒化物半導体発光素子６１にリーク電流を増加させる。該ピラー形状突起の面密度がゼロより大きく２×１０８ｃｍ−２以下であるとき、窒化物半導体発光素子６１のリーク電流を０．５μＡに低減できる。
【０１１１】
窒化物半導体発光素子６１では、III族構成元素としてインジウムを含む窒化ガリウム径半導体層がリッジ部の表面に現れるとき、エッチング雰囲気においてインジウムの蒸気圧が他の構成元素（Ｇａ）に比べて低いので、インジウムは、窒化ガリウム径半導体層のエッチングにおいてピラー状の微小突起の形成の基点になりやすい。しかしながら、ＧａＮ系半導体に先立つ樹脂や金属のエッチングに起因するマイクロマスクの生成が低減されているので、インジウムの低蒸気圧に起因するピラー状微小突起生成を低減できる。
【０１１２】
電極６７はリッジ部６５ｄの上面６５ｅの全体を覆い、保護層６９はリッジ部６５ｄの側面６５ｆを覆ってリッジ部６５ｄの上面６５ｅのエッジを覆うように設けられる。電極６７は、リッジ部６５ｄの上面６５ｅ全体を覆って自己整合的に形成される。保護層６９がリッジ部６５ｄの上面６５ｅのエッジを覆うように設けられるので、保護層６９がリッジ部６５ｄの上面６５ｅと電極６７との界面Ｊ０が側面６５ｆに現れる部位６５ｇを覆って、該部分６５ｇを保護できる。
【０１１３】
複数のピット形状突起９１（図４の（ｂ）部の４３）のうちの全部又は一部は、保護層６９を突き抜けていることができる。発明者らの観察によれば、ピット形状突起のうちのいくつかのピット形状突起は、保護層６９を突き抜けて、該ピット形状突起の先端が保護層６９に覆われていない。突き抜けたピット形状突起のいくつかはパッド電極７１に接触を成す。この接触により、リッジ部６５ｄを経由しない電流経路が形成される。
【０１１４】
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、半極性面上に作製され半導体発光素子においてリーク電流の増加を縮小可能な窒化物半導体発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、リーク電流の増加を縮小可能な、窒化物半導体発光素子を作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１１６】
１１…基板、１１ａ…基板の主面、１０ａ…成長炉、１３…エピタキシャル積層、１３ａ…エピタキシャル積層の半極性主面、Ｃｘ…ｃ軸、ＣＶ…ｃ軸ベクトル、ＣＲ…結晶座標系、ＮＶ…法線ベクトル、Ｎｘ…法線軸、１５…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１７…ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層、１９…ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、２１…活性層、２１ａ…井戸層、２１ｂ…障壁層、２３…ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、２５…窒化ガリウム系半導体電子ブロック層、２６…ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、２７…ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層、２９…ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層、Ｅ…エピタキシャル基板、３１…金属膜、３１ａ…電極、３３…犠牲膜、３３ａ…リフトオフ層、３５…誘電体膜、３５ａ…誘電体マスク、３７…マスク、３９…窒化物半導体領域、４１…エッチングされた窒化物半導体領域、４３…微小突起、４１ａ…半導体リッジ、４５…絶縁膜、４５ａ…絶縁膜の第１部分、４５ｂ…絶縁膜の第２部分、４７…保護層、５１…電極。
【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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