(57)【要約】【課題】低温下で、アクセプタの水素との複合体の形成を防止する。【解決手段】III-Ｖ族化合物半導体発光素子の製造方法において、ＭＯＶＥＰ成長法を利用して化合物半導体を製造するとき、O2濃度が高くなるほど、p型GaNのようにp型にドーピングされた半導体層の活性化がさらによくなるという点に基づいて、p型半導体層の活性化を酸素プラズマ雰囲気下で行うことにより、アクセプタから離れた水素原子が酸素と結合してH2Oとして排出される。従来技術と比べ低温度で熱処理が可能であり、素子の寿命や発光效率などを増大させる。【選択図】  図１
2004274061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種基板上部に、n型半導体層と、活性化層と、p型半導体層とを順次に形成する段階と、
前記p型半導体層からn型半導体層の一部まで、基板に対して垂直方向にメサ蝕刻して、n型半導体層の少なくとも一部を露出する段階と、
前記p型半導体層上面に電流拡散用透明電極を形成し、酸素プラズマ条件でp型半導体層を活性化する段階と、
前記露出したn型半導体層と電流拡散用透明電極上部に、それぞれn型パッド電極とp型パッド電極とを形成する段階とからなる化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記異種基板は、サファイア基板であることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記n型半導体層及びp型半導体層の中で一つ以上は、III−V族化合物半導体層であることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体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、化合物半導体発光素子の製造方法に関する。Ｏ2濃度が高い条件であればあるほど、ｐ型GaNのようにp型にドーピングされた半導体層の活性化がもっとよくなるという事実に基づき、ｐ型半導体層の活性化を酸素プラズマ条件下で行うことによって、従来技術に比べ相対的に低い温度で熱処理をして、素子の寿命や発光效率などを増大させるようにするIII-Ｖ族化合物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、III-Ｖ族化合物半導体は、直接遷移型として発光效率が高く、In濃度調節を通じて赤色から紫色、紫外線領域までの発光波長を形成することができ、発光ダイオード素子、レーザーダイオード素子などの発光素子や太陽電池、光センサーなどの受光素子、またはトランジスター、パワーデバイスなどの電子デバイスなどに広く使われている。
【０００３】
上記III-Ｖ族化合物半導体の製造方法では、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、MOVPE(Me
tal Organic Vapor Phase Epitaxy)法、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法などが利用されて来た。
特に、 MOVPE法は、大面積に均一で高品質のIII-Ｖ族化合物半導体成長を得ることができ、化合物半導体製造方法で広く使われている。図２には、このようなMOVPE法を利用して製造された従来の化合物半導体の発光素子が示されている。
【０００４】
図２に示されるように、従来のIII-Ｖ族化合物半導体の発光素子は、サファイア基板１
０上部に、n型にドーピングされた窒化ガリウム層(Gallium-Nitride layer) (n型GaN)１１と、活性層１２と、 p型にドーピングされた窒化ガリウム層(以下、「p型GaN層」という)１３とが順次に形成されており、n型GaN層１１の一部が露出して、その上部にn型パッド電極１５が形成され、p型GaN層１３上部には、電流を流すための透明電極１４とp型パッド電極１６とが順次、形成されている。
【０００５】
このように形成されるIII-Ｖ族化合物半導体発光素子では、特に、ｐ型GaN層を高いホール濃度を有するように形成しなければならないが、このために、従来、主に窒素または酸素雰囲気下で高温の熱処理が施されて来た。
【０００６】
すなわち、マグネシウムでp型ドーピングされたｐ型GaN層を例に挙げると、MOCVD法を利用してｐ型GaN層を形成する場合、マグネシウム(Mg)アクセプタが活性化されず、水素と結合してMg-Hの中性複合体を形成する。これを防止するために、高温の熱処理によってMg-Hの結合を切断し、Mgと結合される水素を外部に放出するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このように高温で熱処理をするようになると、多くの熱的エネルギーが必要なだけでなく、高温でよるIII-Ｖ族化合物半導体の変質や欠陥などを発生させ、発光素子の寿命を短くし、発光效率を低下させるなどの多くの問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を解決するために、次のような化合物半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、異種基板（double substrate）上部に、ｎ型半導体層と、活性化層と、ｐ型半導体層とを順次に形成する段階と、前記ｐ型半導体層からｎ型半導体層の一部まで、基板に対して垂直方向にメサ蝕刻してｎ型半導体層の一部を露出する段階と、前記露出したｎ型半導体層と電流拡散用透明電極上部に、それぞれｎ型パッド電極とｐ型パッド電極とを形成する段階とによって、化合物半導体発光素子を製造する。
この異種基板は、サファイア基板が望ましい。また、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層はIII-Ｖ族化合物半導体層が望ましく、特に、GaN層がさらに望ましい。
【００１０】
以下、添付された図面を参照して、本発明を説明する。
先ず、本発明による化合物半導体発光素子の製造方法は、MOVPE成長法を利用して、異種基板上部にn型化合物半導体層(以下、「ｎ型半導体層」という)と、活性化層と、p型化合物半導体層(以下、「ｐ型半導体層」という)とを、順次、エピタキシャル成長させる。
次に、 ｐ型半導体層からｎ型半導体層の一部まで基板に対して垂直方向にメサ蝕刻してｎ型半導体層の一部を露出する。
【００１１】
そして、ｐ型半導体層上面に、金属性物質からなる電流拡散用透明電極を形成し、 ｐ型半導体層と電流拡散用透明電極との間のオーミック接触と同時に、ｐ型半導体層の活性化のための熱処理工程を行なう。
この時、本発明では、Ｏ2濃度が高い条件であればあるほど、ｐ型半導体層の活性化がさらによくなるという点を利用して、従来のように、ｐ型半導体層を窒素分子の雰囲気下、または酸素分子の雰囲気下で活性化させる代りに、酸素プラズマの雰囲気下でｐ型半導体層を活性化させるようにする。
【００１２】
すなわち、従来のように、窒素分子の雰囲気下、または酸素分子の雰囲気下で、ｐ型半導体層を活性化させると、窒素分子の雰囲気下では、ｐ型半導体層を成長させる時に使われた物質から分離されて残存するＨ2が、放出される。
【００１３】
そして、酸素分子の雰囲気下では、酸素分子が酸素イオンに分離され、水素イオンと結合してＨ2Ｏとして容易に取り去られる代わりに、略６００℃程度の高温で熱処理をしなければならないので、多くのエネルギーが必要である。
よって、低温であっても酸素イオンを維持することができれば、Ｈ2Ｏの形態で容易に外部に排出されるだけでなく、不必要なエネルギー浪費も防止することができる。
【００１４】
そのため、本発明のように、酸素Ｏ2プラズマ雰囲気下でｐ型半導体層を活性化させるようにすると、従来のように、高温で活性化工程を行なう場合よりも、相対的にｐ型半導体層の活性化がさらによくなるだけでなく、低い温度でも活性化工程が可能であるため、不必要な熱的エネルギー浪費を減らすことができるようになる。
【００１５】
そして、熱処理工程によってｐ型半導体層が活性化された後、ワイヤボンディングのために露出したｎ型半導体層上部にｎ型パッド電極を形成し、電流拡散用透明電極上部にｐ型パッド電極を形成する。
【発明の效果】
【００１６】
本発明の化合物半導体発光素子の製造方法は、酸素プラズマ条件下でｐ型半導体層を活性化させることにより、相対的に低い温度でも活性化工程が可能であるため、不必要な熱的エネルギー浪費を減らすことができ、また、ｐ型半導体層の活性化がさらによくなるため、素子の寿命や発光效率などを増大させることができるなどの效果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図１a〜１eを参照して本発明の望ましい実施形態を説明する。
図１a〜１eは、本発明の実施形態を工程順序によって示した図面である。
そして、実施形態では、半導体層をIII-Ｖ族化合物半導体層として説明するが、特に、 
ｎ型半導体層を「ｎ型GaN」、ｐ型半導体層を「ｐ型GaN」とし、異種基板はサファイア基板として説明する。
【００１８】
先ず、図１aに示すように、MOVPE成長法でサファイア基板２０上部に、ｎ型GaN層２１、活性化層２２、 ｐ型GaN層２３を、順次、エピタキシャル成長させる(図１a)。
続いて、ｐ型GaN層２１からｎ型GaN層２３の一部まで、メサ蝕刻工程を行なってｎ型GaN層２１の一部を露出させた後(図１b)、ｐ型GaN層２３上面に金属性物質からなる光透過性、オーミック電極である電流拡散用透明電極２４を形成する(図１c)。
【００１９】
そして、ｐ型GaN層２３と電流拡散用透明電極２４との間のオーミック接触と同時に、ｐ型GaN層２３の活性化のための熱処理工程を行なう。
この時、マグネシウムアクセプタのようなp型アクセプタのドーズは、水素と強く結合して高い抵抗を持つようになる。このような結合を切ることができるようにするため、本発明では、酸素プラズマ条件下で熱処理工程を行なう。
【００２０】
その結果、従来の熱処理温度である６００℃と比較して、低い温度で熱処理工程を行うことが可能であり、アクセプタとの結合から離脱した水素は、酸素と結合され、Ｈ2Ｏとして外部に容易に排出することができるようになる。
上述の熱処理工程が完了すると、最後に、ワイヤボンディングのために上記露出したｎ型GaN層２１上部にｎ型パッド電極２５を形成し(図１d)、電流拡散用透明電極２４上部に、ｐ型パッド電極２６を形成して、終了する(図１e)。
【００２１】
本発明は、記載された具体的な例に対してだけで詳述したが、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であるのは、当業者において明白なことであり、このような変形及び修正が添付された発明は、本発明の特許請求範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１(a)は、MOVPE成長法で、サファイア基板２０上部に、ｎ型GaN層２１、活性層２２、 及びｐ型GaN層２３を順次にエピタキシャル成長させることを示した図であり、図１(b)は、ｐ型GaN層２１からｎ型GaN層２３の一部までメサ蝕刻工程を行なって、ｎ型GaN層２１の一部を露出させたことを示した図であり、図１(c)は、ｐ型GaN層２３上面に金属性物質からなる光透過性、オーミック電極である電流拡散用透明電極２４を形成することを示した図であり、図１(d)は、ワイヤボンディングのために露出したｎ型GaN層２１上部に、ｎ型パッド電極２５を形成することを示した図であり、図１(e)は、電流拡散用透明電極２４上部に、ｐ型パッド電極２６を形成することを示した図である。
【図２】従来の化合物半導体発光素子を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
２０  サファイア基板
２１  ｎ型GaN層
２２  活性化層
２３  ｐ型GaN層
２４  透明電極
２５  ｎ型パッド電極
２６  ｐ型パッド電極
【図１】
2004274061.tif 000003
【図２】
2004274061.tif 000004