(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＧａＮ層と、前記ＡｌＧａＮ層の表面上に形成されたコンタクト電極と、前記コンタクト電極における前記ＡｌＧａＮ層との接触領域を囲むように前記ＡｌＧａＮ層の前記表面上に形成された絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備え、
前記コンタクト電極に電気的に接続され前記コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成された引出配線と、前記引出配線のうち前記絶縁膜上に形成された部位の上に形成され前記引出配線に電気的に接続されたパッド電極と、を更に備え、
前記パッシベーション膜は、前記絶縁膜と前記引出配線とを覆うように形成され、且つ、前記パッド電極を露出させる開口部が形成されており、
前記絶縁膜は、平面視で前記開口部を包含しており、
前記パッシベーション膜は、平面視で前記コンタクト電極を包含しており、
前記パッシベーション膜の表面上に、前記パッシベーション膜よりも熱伝導率の高い材料により形成された放熱層を備え、
前記ＡｌＧａＮ層として、ｎ型のＡｌＧａＮ層と、ｐ型のＡｌＧａＮ層と、を備え、
前記ｐ型のＡｌＧａＮ層は、平面視において前記ｎ型のＡｌＧａＮ層よりも小さく、
前記コンタクト電極として、前記ｎ型のＡｌＧａＮ層の露出した表面上に形成された第１コンタクト電極と、前記ｐ型のＡｌＧａＮ層の表面上に形成された第２コンタクト電極と、を備え、
前記引出配線として、前記第１コンタクト電極に電気的に接続された第１引出配線と、前記第２コンタクト電極に電気的に接続された第２引出配線と、を備え、
前記パッド電極として、前記第１引出配線に電気的に接続された第１パッド電極と、前記第２引出配線に電気的に接続された第２パッド電極と、を備え、
前記ｎ型のＡｌＧａＮ層と前記ｐ型のＡｌＧａＮ層との間に、紫外線の波長域に発光波長を有する発光層を備え、
前記ｎ型のＡｌＧａＮ層の厚さ方向において前記放熱層が前記第１コンタクト電極及び前記第２コンタクト電極に重なるように配置されている、
ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
前記ＡｌＧａＮ層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０．４＜ｘ＜１）層である、
ことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記放熱層は、前記パッシベーション膜の前記表面上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を備え、
前記パッシベーション膜は、シリコン窒化膜であり、
前記第２層は、Ａｕ層により構成され、
前記第１層の材料は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ及びＴａＮの群から選択される１種である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には、ＡｌＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層の表面上に形成されたコンタクト電極と、を備える半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
III族窒化物半導体を利用した半導体デバイスとしては、発光ダイオードに代表される発光デバイス、高電子移動度トランジスタに代表される電子デバイス等が各所で研究開発されている。また、最近では、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、III族窒化物半導体を用いた紫外発光デバイスに大きな期待が集まっている。
【０００３】
従来、半導体デバイスとしては、ｎ型層と発光層とｐ型層との積層膜がメサ構造を有し、ｎ型層の露出表面に設けられたｎ電極と、ｐ型層の表面側に設けられたｐ電極とを備えた紫外半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に記載された紫外半導体発光素子は、ｎ型層が、ｎ型ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ≦１）層により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９６４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡｌＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層上に形成されたコンタクト電極と、を備えた半導体デバイスでは、ＡｌＧａＮ層におけるＡｌの組成比が高くなるほど、耐湿性の向上が望まれている。また、半導体デバイスでは、放熱性の向上が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、耐湿性の向上を図ることが可能で且つ放熱性の向上を図ることが可能な半導体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体デバイスは、ＡｌＧａＮ層と、前記ＡｌＧａＮ層の表面上に形成されたコンタクト電極と、前記コンタクト電極における前記ＡｌＧａＮ層との接触領域を囲むように前記ＡｌＧａＮ層の前記表面上に形成された絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備える。前記半導体デバイスは、前記コンタクト電極に電気的に接続され前記コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成された引出配線と、前記引出配線のうち前記絶縁膜上に形成された部位の上に形成され前記引出配線に電気的に接続されたパッド電極と、を更に備える。前記パッシベーション膜は、前記絶縁膜と前記引出配線とを覆うように形成され、且つ、前記パッド電極を露出させる開口部が形成されている。前記絶縁膜は、平面視で前記開口部を包含している。前記パッシベーション膜は、平面視で前記コンタクト電極を包含している。前記半導体デバイスは、前記パッシベーション膜の表面上に、前記パッシベーション膜よりも熱伝導率の高い材料により形成された放熱層を備える。前記半導体デバイスは、前記ＡｌＧａＮ層として、ｎ型のＡｌＧａＮ層と、ｐ型のＡｌＧａＮ層と、を備える。前記ｐ型のＡｌＧａＮ層は、平面視において前記ｎ型のＡｌＧａＮ層よりも小さい。前記半導体デバイスは、前記コンタクト電極として、前記ｎ型のＡｌＧａＮ層の露出した表面上に形成された第１コンタクト電極と、前記ｐ型のＡｌＧａＮ層の表面上に形成された第２コンタクト電極と、を備える。前記半導体デバイスは、前記引出配線として、前記第１コンタクト電極に電気的に接続された第１引出配線と、前記第２コンタクト電極に電気的に接続された第２引出配線と、を備える。前記半導体デバイスは、前記パッド電極として、前記第１引出配線に電気的に接続された第１パッド電極と、前記第２引出配線に電気的に接続された第２パッド電極と、を備える。前記半導体デバイスは、前記ｎ型のＡｌＧａＮ層と前記ｐ型のＡｌＧａＮ層との間に、紫外線の波長域に発光波長を有する発光層を備える。前記ｎ型のＡｌＧａＮ層の厚さ方向において前記放熱層が前記第１コンタクト電極及び前記第２コンタクト電極に重なるように配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体デバイスにおいては、耐湿性の向上を図ることが可能で且つ放熱性の向上を図ることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態の半導体デバイスの概略断面図である。
【図２】図２は、実施形態の半導体デバイスの概略平面図である。
【図３】図３は、実施形態の半導体デバイスにおける基板及びメサ構造の概略平面図である。
【図４】図４は、実施形態の半導体デバイスにおける基板及び第１コンタクト電極の概略平面図である。
【図５】図５は、実施形態の半導体デバイスにおける基板及び第２コンタクト電極の概略平面図である。
【図６】図６は、実施形態の半導体デバイスにおける基板、第１引出配線及び第２引出配線の概略平面図である。
【図７】図７は、実施形態の半導体デバイスにおける基板及びパッシベーション膜の概略平面図である。
【図８】図８は、実施形態の半導体デバイスにおける基板、第１パッド電極、第２パッド電極及び放熱層の概略平面図である。
【図９】図９は、実施形態の半導体デバイスにおける第１コンタクト電極の模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態の半導体デバイスにおける凝固組織の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【００１２】
以下では、本実施形態の半導体デバイス１００について図１〜１０に基づいて説明する。なお、図１は、図２のＸ１−Ｘ１概略断面図である。
【００１３】
本実施形態の半導体デバイス１００は、紫外線発光素子である。より詳細には、半導体デバイス１００は、ＡｌＧａＮ層３１を少なくとも有するｎ型窒化物半導体層３と、ＡｌＧａＮ層５２を少なくとも有するｐ型窒化物半導体層５と、を備える。これにより、半導体デバイス１００は、紫外線発光素子を構成することができる。半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３とｐ型窒化物半導体層５との間に、紫外線の波長域に発光波長を有する発光層４を備えるのが好ましい。
【００１４】
半導体デバイス１００は、基板１と、基板１の第１面１ａ側に形成され第１面１ａ側から順にｎ型窒化物半導体層３、発光層４及びｐ型窒化物半導体層５を有する窒化物半導体層２０と、を備える。発光層４及びｐ型窒化物半導体層５は、平面視においてｎ型窒化物半導体層３よりも小さい。また、半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３のうち露出した表面３ａ（図１及び３参照）に形成されたコンタクト電極９（図１、２及び４参照）と、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ（図１及び３参照）上に形成されたコンタクト電極８（図１、２及び５参照）と、を備える。ｎ型窒化物半導体層３のうち露出した表面３ａとは、窒化物半導体層２０の一部をｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ側からｎ型窒化物半導体層３の深さ方向の途中まで除去することで露出した表面を意味する。半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３のうち露出した表面３ａが、ＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａにより構成され、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａが、ＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａにより構成されている。
【００１５】
半導体デバイス１００は、絶縁膜１０と、パッシベーション膜１１（図１、２及び７参照）と、を備える。絶縁膜１０は、コンタクト電極９におけるＡｌＧａＮ層３１との接触領域を囲むようにＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａに形成されている。また、絶縁膜１０は、コンタクト電極９におけるＡｌＧａＮ層５２との接触領域を囲むようにＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａ上に形成されている。
【００１６】
半導体デバイス１００は、コンタクト電極９に電気的に接続されコンタクト電極９と絶縁膜１０とに跨って形成された引出配線２９（図１、２及び６参照）を備える。更に、半導体デバイス１００は、引出配線２９のうち絶縁膜１０上に形成された部位の上に形成され引出配線２９に電気的に接続されたパッド電極１９（図１、２及び８参照）を備える。また、半導体デバイス１００は、コンタクト電極８（図１、２及び５）に電気的に接続されコンタクト電極８と絶縁膜１０とに跨って形成された引出配線２８を備える。更に、半導体デバイス１００は、引出配線２８のうち絶縁膜１０上に形成された部位の上に形成され引出配線２８に電気的に接続されたパッド電極１８を備える。
【００１７】
パッシベーション膜１１は、絶縁膜１０と引出配線２９、２８とを覆うように形成され、且つ、パッド電極１９、１８を露出させる開口部１３、１２が形成されている。絶縁膜１０は、平面視で開口部１３、１２を包含している。パッシベーション膜１１は、平面視でコンタクト電極９、８を包含している。「平面視でコンタクト電極９、８を包含している」とは、パッシベーション膜１１の、ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域（すなわち、ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向に直交する面への垂直投影領域）内に、コンタクト電極９、８を包含することを意味する。
【００１８】
半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１の表面１１ａ上に、パッシベーション膜１１よりも熱伝導率の高い材料により形成された放熱層６０を備える。
【００１９】
半導体デバイス１００は、上述のように、窒化物半導体層２０が、基板１の第１面１ａ側に形成されている。半導体デバイス１００は、基板１の第１面１ａとは反対側の第２面１ｂが光取り出し面を構成しているのが好ましい。
【００２０】
半導体デバイス１００のチップサイズは、４００μｍ□（４００μｍ×４００μｍ）に設定してあるが、これに限らない。半導体デバイス１００が紫外線発光素子の場合、チップサイズは、例えば、２００μｍ□（２００μｍ×２００μｍ）〜１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）程度の範囲で適宜設定することができる。また、半導体デバイス１００の平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。
【００２１】
半導体デバイス１００の各構成要素については、以下に詳細に説明する。
【００２２】
半導体デバイス１００は、例えば、２１０ｎｍ〜２８０ｎｍの紫外波長域に発光波長（発光ピーク波長）を有する紫外線発光ダイオードとすることができる。これにより、半導体デバイス１００は、例えば、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、利用することができる。半導体デバイス１００は、紫外線発光ダイオードのような紫外線発光素子の場合、ＵＶ−Ｃの波長域に発光波長を有するのが好ましい。ＵＶ−Ｃの波長域は、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。
【００２３】
基板１は、例えば、第１面１ａが（０００１）面のサファイア基板により構成することができる。つまり、基板１は、ｃ面サファイア基板（α−Ａｌ2Ｏ3基板）により構成することができる。また、サファイア基板は、（０００１）面からのオフ角が、０〜０．４°であるのが好ましい。
【００２４】
半導体デバイス１００は、基板１とｎ型窒化物半導体層３との間に、バッファ層２を備えているのが好ましい。要するに、半導体デバイス１００は、基板１の第１面１ａ上にバッファ層２が形成されており、ｎ型窒化物半導体層３が、バッファ層２上に形成されているのが好ましい。バッファ層２は、ＡｌyＧａ1-yＮ（０≦ｙ≦１）層により構成されている。バッファ層２は、ＡｌＮ層により構成されているのが好ましい。
【００２５】
バッファ層２は、貫通転位を減少させることを目的として設けた層である。バッファ層２は、厚さが薄すぎると貫通転位の減少が不十分となりやすく、厚さが厚すぎると格子不整合に起因したクラックが発生したり、複数個の半導体デバイス１００を形成するウェハの反りが大きくなり過ぎる要因となる可能性がある。このため、バッファ層２の厚さは、例えば、５００ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましく、１μｍ〜５μｍの範囲で設定するのが、より好ましい。バッファ層２の厚さは、一例として４μｍに設定してある。
【００２６】
ｎ型窒化物半導体層３は、例えば、ｎ型のＡｌＧａＮ層３１により構成することができる。ｎ型窒化物半導体層３を構成するｎ型のＡｌＧａＮ層３１の組成比は、発光層４で発光する紫外線を効率良く放出できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層４が障壁層と井戸層とで構成される量子井戸構造を有し、井戸層のＡｌの組成比が０．５、障壁層のＡｌの組成比が０．７の場合、ｎ型のＡｌＧａＮ層３１のＡｌの組成比は、障壁層のＡｌの組成比と同じ０．７とすることができる。すなわち、発光層４の井戸層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層により構成され、障壁層がＡｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層により構成される場合、ｎ型窒化物半導体層３は、例えば、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層により構成することができる。ｎ型窒化物半導体層３のＡｌの組成比は、障壁層のＡｌの組成比と同じである場合に限らず、異なっていてもよい。また、ｎ型窒化物半導体層３は、単層膜に限らず、例えば、互いにＡｌの組成比の異なる複数のｎ型ＡｌＧａＮ層を積層した多層膜により構成してもよく、最上層のｎ型ＡｌＧａＮ層がＡｌＧａＮ層３１であればよい。ｎ型窒化物半導体層３の厚さは、一例として２μｍに設定してある。ｎ型窒化物半導体層３のドナー不純物としては、例えば、Ｓｉが好ましい。また、ｎ型窒化物半導体層３の電子濃度は、例えば、１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3程度の範囲で設定すればよい。
【００２７】
発光層４は、注入されたキャリア（ここでは、電子と正孔）を光に変換する層である。言い換えれば、発光層４は、注入された２種類のキャリア（電子、正孔）の再結合により紫外線を放射する層である。発光層４は、量子井戸構造を有しているのが好ましい。発光層４は、量子井戸構造の井戸層が、ＡｌaＧａ1-aＮ（０＜ａ＜１）層により構成され、量子井戸構造の障壁層が、ＡｌbＧａ1-bＮ（０＜ｂ≦１、ｂ＞ａ）層により構成されているのが好ましい。ＡｌaＧａ1-aＮ（０＜ａ＜１）層からなる井戸層を備えた発光層４は、井戸層のＡｌの組成比ａを変化させることにより、発光波長を２１０ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲で任意の発光波長に設定することが可能である。例えば、所望の発光波長が２６５ｎｍ付近である場合には、Ａｌの組成比ａを０．５０に設定すればよい。発光層４は、量子井戸構造の井戸層が、ＩｎＡｌＧａＮ層により構成されていてもよい。
【００２８】
量子井戸構造は、多重量子井戸構造でもよいし、単一量子井戸構造でもよい。発光層４は、井戸層の厚さが厚すぎると、井戸層に注入された電子及び正孔が、量子井戸構造における格子不整合に起因するピエゾ電界に起因して、空間的に分離してしまい、発光効率が低下してしまうと推考される。また、発光層４は、井戸層の厚さが薄すぎる場合、キャリアの閉じ込め効果が低下し、発光効率が低下してしまうと推考される。このため、井戸層の厚さは、例えば、１ｎｍ〜５ｎｍ程度が好ましく、１．３ｎｍ〜３ｎｍ程度が、より好ましい。また、障壁層の厚さは、例えば、５ｎｍ〜１５ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。半導体デバイス１００では、一例として、井戸層の厚さを２ｎｍに設定し、障壁層の厚さを１０ｎｍに設定してある。半導体デバイス１００は、発光層４が量子井戸構造を有した構成に限らず、例えば、発光層４がｎ型窒化物半導体層３とｐ型窒化物半導体層５とで挟まれたダブルヘテロ構造でもよい。また、半導体デバイス１００は、発光層４を備えずに、ｎ型窒化物半導体層３とｐ型窒化物半導体層５とのｐｎ接合を有する構成としてもよい。
【００２９】
ｐ型窒化物半導体層５は、例えば、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２により構成することができる。ｐ型のＡｌＧａＮ層５２は、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層により構成してあるのが好ましい。ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層の組成比は、発光層４で発光する紫外線の吸収を抑制できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層４における井戸層のＡｌの組成比が０．５、障壁層のＡｌの組成比ｂが０．７の場合、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層のＡｌの組成比ｄは、例えば、障壁層のＡｌの組成比ｂと同じ０．７とすることができる。すなわち、発光層４の井戸層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層からなる場合、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２は、例えば、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層により構成することができる。ｐ型のＡｌＧａＮ層５２のＡｌの組成比は、障壁層のＡｌの組成比ｂと同じである場合に限らず、異なっていてもよい。ｐ型窒化物半導体層５の厚さは、一例として３００ｎｍに設定してある。ｐ型窒化物半導体層５のアクセプタ不純物としては、例えば、Ｍｇが好ましい。
【００３０】
ｐ型窒化物半導体層５は、単層膜に限らず、例えば、ｐ型ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層からなる電子ブロック層と、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層と、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２と、を積層した多層膜により構成してもよい。
【００３１】
ｐ型ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層は、発光層４へ注入された電子のうち、発光層４中で正孔と再結合されなかった電子が、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層側へ漏れる（オーバーフローする）のを抑制する電子ブロック層として設けることができる。ｐ型ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層のＡｌの組成比ｃは、例えば、０．９とすることができる。ｐ型ＡｌcＧａ1-cＮ（０＜ｃ＜１）層の組成比は、電子ブロック層のバンドギャップエネルギが、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層もしくは障壁層のバンドギャップエネルギよりも高くなるように設定するのが好ましい。電子ブロック層の厚さは、例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲で設定することが好ましく、５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲で設定することが、より好ましい。電子ブロック層のアクセプタ不純物としては、例えば、Ｍｇが好ましい。
【００３２】
ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層は、発光層４へ正孔を輸送するための層である。ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層の組成比は、発光層４で発光する紫外線の吸収を抑制できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層４における井戸層のＡｌの組成比が０．５、障壁層のＡｌの組成比ｂが０．７の場合、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層のＡｌの組成比ｄは、例えば、障壁層のＡｌの組成比ｂと同じ０．７とすることができる。すなわち、発光層４の井戸層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層からなる場合、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層は、例えば、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層により構成することができる。ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層のＡｌの組成比は、障壁層のＡｌの組成比ｂと同じである場合に限らず、異なっていてもよい。ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層のアクセプタ不純物としては、例えば、Ｍｇが好ましい。
【００３３】
ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層上のｐ型のＡｌＧａＮ層５２は、コンタクト電極８との接触抵抗を下げてコンタクト電極８との良好なオーミック接触を得るためのコンタクト層として設けることができる。ｐ型のＡｌＧａＮ層５２の正孔濃度は、ｐ型ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）層よりも高濃度とすることが好ましい。
【００３４】
半導体デバイス１００は、上述のように、窒化物半導体層２０が、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４及びｐ型窒化物半導体層５を備えた構成とすることができる。窒化物半導体層２０は、バッファ層２及び発光層４について、適宜設ければよい。窒化物半導体層２０は、エピタキシャル成長法により形成することができる。エピタキシャル成長法は、例えば、ＭＯＶＰＥ（metal organic vapor phase epitaxy）法、ＨＶＰＥ（hydride vapor phase epitaxy）法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）法等を採用できる。なお、窒化物半導体層２０は、この窒化物半導体層２０を形成する際に不可避的に混入されるＨ、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、Ｆｅ等の不純物が存在してもよい。
【００３５】
半導体デバイス１００は、窒化物半導体層２０の一部を、窒化物半導体層２０の表面２０ａ側からｎ型窒化物半導体層３の途中までエッチングすることで除去してある。これにより、半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａを露出させている。要するに、半導体デバイス１００は、窒化物半導体層２０の一部をエッチングすることで形成されたメサ構造２２（図１〜３参照）を有している。半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ上にコンタクト電極９（以下、「第１コンタクト電極９」ともいう。）が形成され、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上にコンタクト電極８（以下、「第２コンタクト電極８」ともいう。）が形成されている。半導体デバイス１００は、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａが、窒化物半導体層２０の表面２０ａを構成する。
【００３６】
第１コンタクト電極９は、ｎ型窒化物半導体層３と電気的に接続されている。第１コンタクト電極９は、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向においてｎ型窒化物半導体層３から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第１コンタクト電極９は、側面をテーパ形状とすることで、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向においてｎ型窒化物半導体層３から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。
【００３７】
第１コンタクト電極９は、ｎ型窒化物半導体層３とオーミック接触を得るための電極である。第１コンタクト電極９は、一例として、Ａｌ膜とＮｉ膜とＡｌ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜をｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ上に形成してから、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより形成されている。積層膜は、一例として、Ａｌ膜、Ｎｉ膜、Ａｌ膜、Ｎｉ膜及びＡｕ膜の厚さを、それぞれ、１０〜２００ｎｍの範囲内で設定してある。
【００３８】
第１コンタクト電極９は、ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織により構成されている。よって、半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図ることが可能となる。凝固組織とは、溶融金属が固体に変態する結果生成した結晶組織を意味する。言い換えれば、凝固組織は、ＮｉとＡｌとを含む溶融金属が凝固することにより形成された溶融凝固組織である。ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織は、例えば、不純物としてＡｕ及びＮを含んでいてもよい。
【００３９】
凝固組織は、図９に示すように、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａに接する複数のＮｉ初晶９ａと、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａに接するＡｌＮｉ共晶９ｂと、が混在している。よって、半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図れ、且つ、第１コンタクト電極９のシート抵抗の低減を図ることが可能となる。ＡｌＮｉ共晶９ｂは、Ａｌの組成比が９６〜９７ａｔ％程度であるから、Ｎｉに比べてＡｌがリッチなＡｌリッチの組織である。第１コンタクト電極９を構成している凝固組織は、複数のＮｉ初晶９ａが主として接触抵抗の低減に寄与し、ＡｌＮｉ共晶９ｂが主としてシート抵抗の低減に寄与している、と推考される。Ｎｉ初晶９ａは、例えば、不純物としてＡｕとＮとを含んでいるのが好ましい。Ｎｉ初晶９ａが不純物としてＮを含んでいる理由としては、Ｎｉ初晶９ａが結晶成長するときにｎ型窒化物半導体層３から一部のＮを引き抜いて固溶する推定メカニズムが考えられる。ＡｌＮｉ共晶９ｂは、例えば、不純物としてＡｕを含んでいてもよい。半導体デバイス１００は、仮に推定メカニズムが別であってもよい。
【００４０】
第１コンタクト電極９における複数のＮｉ初晶９ａは、下記の条件を満たすＮｉ初晶９ａａ（図９参照）を含んでいるのが好ましい。
【００４１】
条件：第１コンタクト電極９の厚さ方向の全長に亘って形成され、第１コンタクト電極９の一面内方向においてｎ型窒化物半導体層３に接する連続領域の幅Ｗ１（図９参照）が、第１コンタクト電極９の厚さＨ１（図９参照）よりも大きい。
【００４２】
これにより、半導体デバイス１００は、Ｎｉ初晶９ａとｎ型窒化物半導体層３の表面３ａとの接触抵抗の更なる低減を図ることが可能となる。
【００４３】
Ｎｉ初晶９ａは、樹枝状結晶であり、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向に直交する断面形状が、樹枝状である、のが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、Ｎｉ初晶９ａとｎ型窒化物半導体層３の表面３ａとの接触面積を増加させることが可能となり、接触抵抗の更なる低減することが可能となる。なお、Ｎｉ初晶９ａの、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向に直交する断面形状は、図１０に模式的に示す樹枝状の形状と略同じである。
【００４４】
半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図ることにより、半導体デバイス１００の動作電圧を低減することが可能となり、また、発光輝度の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、上記のように第１コンタクト電極９を、ＮｉとＡｌとを主成分とするように作製することは、あくまでも一例であり、Ｔｉ等を成分とする別の材料で第１コンタクト電極９を構成してもよい。
【００４６】
半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触が、オーミック接触であるのが好ましい。ここで、オーミック接触とは、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触のなかで、印加電圧の方向により生じる電流の整流性のない接触を意味する。オーミック接触は、電流−電圧特性が略線形であるのが好ましく、線形であるのがより好ましい。また、オーミック接触は、接触抵抗がより小さいのが好ましい。ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触では、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との界面を通過する電流が、ショットキー障壁を乗り越える熱電子放出電流とショットキー障壁を透過するトンネル電流との和であると考えられる。このため、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触では、トンネル電流が支配的な場合、近似的にオーミック接触が実現していると考えられる。
【００４７】
第２コンタクト電極８は、ｐ型窒化物半導体層５と電気的に接続されている。より詳細には、第２コンタクト電極８は、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２と電気的に接続されている。
【００４８】
第２コンタクト電極８は、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向においてｐ型窒化物半導体層５から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第２コンタクト電極８は、側面をテーパ形状とすることで、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向においてｐ型窒化物半導体層５から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。
【００４９】
第２コンタクト電極８は、ｐ型窒化物半導体層５とオーミック接触を得るための電極である。第２コンタクト電極８は、一例として、第１コンタクト電極９と同様に形成すればよい。すなわち、第２コンタクト電極８は、例えば、Ａｌ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜をｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に形成してから、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより形成すればよい。
【００５０】
絶縁膜１０は、メサ構造２２の上面２２ａ（窒化物半導体層２０の表面２０ａ）の一部とメサ構造２２の側面２２ｃとｎ型窒化物半導体層３の表面３ａの一部とに跨って形成されているのが好ましい。絶縁膜１０は、電気絶縁性を有する膜である。絶縁膜１０の材料としては、ＳｉＯ2が好ましい。要するに、絶縁膜１０は、シリコン酸化膜であるのが好ましい。絶縁膜１０の材料は、ＳｉＯ2に限らず、例えば、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5等を採用することもできる。絶縁膜１０の厚さは、一例として、１μｍに設定してある。絶縁膜１０は、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法、蒸着法、スパッタ法等により形成することができる。絶縁膜１０は、単層膜に限らず、多層膜により構成してもよい。絶縁膜１０として設ける多層膜は、発光層４で発生した光（紫外線）を反射させるための誘電体多層膜により構成してもよい。
【００５１】
絶縁膜１０は、第１コンタクト電極９を露出させるコンタクト孔１０ｂ（以下、「第１コンタクト孔１０ｂ」ともいう。）と、第２コンタクト電極８を露出させるコンタクト孔１０ａ（以下、「第２コンタクト孔１０ａ」ともいう。）と、を有する。
【００５２】
第１コンタクト孔１０ｂは、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向においてｎ型窒化物半導体層３から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第１コンタクト孔１０ｂは、内側面がテーパ形状に形成されることで、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向においてｎ型窒化物半導体層３から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。半導体デバイス１００は、第１コンタクト孔１０ｂの内側面と第１コンタクト電極９の側面とが離れていてもよい。
【００５３】
第２コンタクト孔１０ａは、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向においてｐ型窒化物半導体層５から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第２コンタクト孔１０ａは、内側面がテーパ形状に形成されることで、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向においてｐ型窒化物半導体層５から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。半導体デバイス１００は、第２コンタクト孔１０ａの内側面と第２コンタクト電極８の側面とが離れていてもよい。
【００５４】
引出配線２９（以下、「第１引出配線２９」ともいう。）は、第１コンタクト電極９と絶縁膜１０とに跨って形成されている。より詳細には、第１引出配線２９は、第１コンタクト電極９の表面と絶縁膜１０のうちｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ上に形成された部位の表面とに跨って形成されている。第１引出配線２９（図１、２及び６参照）は、平面視においてｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ（図１、３参照）よりも小さく形成されているのが好ましい。第１引出配線２９は、平面視においてｎ型窒化物半導体層３の表面３ａを面状に覆うように形成されている。
【００５５】
第１引出配線２９は、各種の金属のうち抵抗率が比較的低い金属により形成されているのが好ましい。第１引出配線２９は、例えば、Ｔｉ層とＡｕ層との積層膜により構成することができる。第１引出配線２９は、Ｔｉ層とＡｕ層との積層膜に限らず、アルミニウム合金等の層でもよい。アルミニウム合金としては、例えば、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｂ、ＡｌＴｉＣｕ等を挙げることができる。第１引出配線２９の厚さは、一例として、２５０ｎｍに設定してある。
【００５６】
引出配線２８（以下、「第２引出配線２８」ともいう。）は、第２コンタクト電極８と絶縁膜１０とに跨って形成されている。より詳細には、第２引出配線２８は、第２コンタクト電極８の表面と絶縁膜１０のうちｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に形成された部位の表面とに跨って形成されている。第２引出配線２８は、平面視においてｐ型窒化物半導体層５よりも小さく形成されているのが好ましい。第２引出配線２８は、平面視においてｐ型窒化物半導体層５を面状に覆うように形成されている。「平面視においてｐ型窒化物半導体層５を面状に覆う」とは、平面視においてｐ型窒化物半導体層５の表面５ａの略全面を覆うことを意味する。図１及び２における第２引出配線２８は、平面視においてｐ型窒化物半導体層５の表面５ａの全面よりもやや狭い領域の全体を覆っている。より詳細には、第２引出配線２８は、平面視においてｐ型窒化物半導体層５の外周縁から規定距離だけ離れて位置するように配置されている。
【００５７】
第２引出配線２８は、各種の金属のうち抵抗率が比較的低い金属により形成されているのが好ましい。第２引出配線２８は、例えば、Ｔｉ層とＡｕ層との積層膜により構成することができる。第２引出配線２８の材料は、第１引出配線２９と同じであるのが好ましい。第２引出配線２８の厚さは、一例として、２５０ｎｍに設定してある。第２引出配線２８は、多層構造に限らず、単層構造でもよい。
【００５８】
半導体デバイス１００は、平面視において第１引出配線２９と第２引出配線２８とが互に重ならないように、第１引出配線２９及び第２引出配線２８を配置してある。「平面視において第１引出配線２９と第２引出配線２８とが互に重ならない」とは、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向に沿った方向から見て、第１引出配線２９と第２引出配線２８とが重ならず、離れていることを意味する。
【００５９】
パッド電極１９（以下、「第１パッド電極１９」ともいう。）は、外部接続用電極である。言い換えれば、第１パッド電極１９は、実装用電極である。より詳細には、第１パッド電極１９は、半導体デバイス１００をパッケージや配線基板等に実装するときに、導電性のワイヤ、導電性のバンプ等が接合される。第１パッド電極１９は、Ａｕ層により構成されているのが好ましい。第１パッド電極１９を構成するＡｕ層の厚さは、一例として、１３００ｎｍに設定してある。半導体デバイス１００は、図２に示すように、１つの第１コンタクト電極９に対して１つの第１パッド電極１９が電気的に接続されている。
【００６０】
パッド電極１８（以下、「第２パッド電極１８」ともいう。）は、外部接続用電極である。言い換えれば、第２パッド電極１８は、実装用電極である。より詳細には、第２パッド電極１８は、半導体デバイス１００をパッケージや配線基板等に実装するときに、導電性のワイヤ、導電性のバンプ等が接合される。導電性のワイヤとしては、例えば、Ａｕワイヤ等が採用される。導電性のバンプとしては、例えば、Ａｕバンプ等が採用される。第２パッド電極１８は、単層構造でも多層構造でもよく、多層構造の場合、外部と接続される側がＡｕ層により構成されているのが好ましい。第２パッド電極１８において外部と接続されるＡｕ層の厚さは、一例として、１３００ｎｍに設定してある。半導体デバイス１００は、図２に示すように、１つの第２コンタクト電極８に対して４つの第２パッド電極１８が電気的に接続されている。
【００６１】
第１パッド電極１９及び第２パッド電極１８は、側面がテーパ形状であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１の段差被覆性を向上させることが可能となる。
【００６２】
パッシベーション膜１１は、絶縁膜１０と第１引出配線２９と第２引出配線２８と第１パッド電極１９の端部と第２パッド電極１８の端部とを覆うように形成されているのが好ましい。この場合、第１パッド電極１９を露出させる開口部１３（以下、「第１開口部１３」ともいう。）は、第１パッド電極１９の中央部を露出させる。また、第２パッド電極１８を露出させる開口部１２（以下、第２開口部１２ともいう。）は、第２パッド電極１８の中央部を露出させる。半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１が第１パッド電極１９の端部及び第２パッド電極１８の端部を覆っている構成に限らず、第１開口部１３が第１パッド電極１９及び第２パッド電極１８それぞれの全体を露出させた構成でもよい。ここで、半導体デバイス１００は、第１引出配線２９の表面において第１パッド電極１９が重なっていない領域の全体をパッシベーション膜１１が覆った構成に限らず、第１開口部１３により第１パッド電極１９近傍で第１引出配線２９の一部が露出していてもよい。また、半導体デバイス１００は、第２引出配線２８の表面において第２パッド電極１８が重なっていない領域の全体をパッシベーション膜１１が覆った構成に限らず、第２開口部１２により第２パッド電極１８近傍で引出配線２８の一部が露出していてもよい。
【００６３】
第１開口部１３は、内側面がテーパ形状に形成されることで、ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向においてｎ型窒化物半導体層３から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。
【００６４】
第２開口部１２は、内側面がテーパ形状に形成されることで、ｐ型窒化物半導体層５の厚さ方向においてｐ型窒化物半導体層５から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。パッシベーション膜１１は、４つの第２パッド電極１８の各々に対して第２開口部１２が１つずつ形成されている。
【００６５】
上述の絶縁膜１０は、平面視で第１開口部１３及び第２開口部１２を包含している。
「平面視で第１開口部１３及び第２開口部１２を包含している」とは、絶縁膜１０の、ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域（すなわち、ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向に直交する面への垂直投影領域）内に、第１開口部１３及び第２開口部１２を包含することを意味する。
【００６６】
パッシベーション膜１１は、例えば、シリコン窒化膜であるのが好ましい。これにより、パッシベーション膜１１は、シリコン酸化膜よりも水分の透過性を小さくすることが可能となり、耐湿性を高くすることが可能となる。パッシベーション膜１１は、電気絶縁性を有する。パッシベーション膜１１は、プラズマＣＶＤ法により成膜するのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１が蒸着法やスパッタ法により形成する場合に比べて、パッシベーション膜１１の段差被覆性や、パッシベーション膜１１の緻密性を向上させることが可能となる。また、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１をプラズマＣＶＤ法により成膜する場合、第１引出配線２９及び第２引出配線２８の材料として例示した材料の融点に比べて十分に低い温度でパッシベーション膜１１を成膜することができる。
【００６７】
半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１と第１パッド電極１９の端部との間に密着層１４が介在しているのが好ましい。また、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１と第２パッド電極１８との間に密着層１４が介在しているのが好ましい。
【００６８】
密着層１４は、第１パッド電極１９及び第２パッド電極１８に比べてパッシベーション膜１１との密着性の良い層である。密着層１４の材料は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ及びＴａＮの群から選択される１種であるのが好ましい。
【００６９】
放熱層６０は、パッシベーション膜１１の表面１１ａの略全面を覆うように形成されているのが好ましい。パッシベーション膜１１の表面１１ａの略全面とは、表面１１ａの全面に限らない。パッシベーション膜１１の表面１１ａの略全面とは、パッシベーション膜１１における第１開口部１３の周部及び第２開口部１２の周部を除いた面全体を意味する。要するに、放熱層６０は、パッシベーション膜１１の表面１１ａを面状に覆うように形成されているのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、放熱性を、より向上させることが可能となる。
【００７０】
放熱層６０は、例えば、パッシベーション膜１１の表面１１ａ上に形成された第１層６１と、第１層６１上に形成された第２層６２と、を備えた構成とすることができる。この場合、放熱層６０は、第２層６２が、Ａｕ層により構成され、第１層６１の材料が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ及びＴａＮの群から選択される１種であるのが好ましい。
【００７１】
以下では、半導体デバイス１００の製造方法の一例について詳述する。
【００７２】
（１）ウェハの準備
ウェハは、円板状の基板である。半導体デバイス１００における基板１がサファイア基板の場合、ウェハとしては、サファイアウェハを採用することができる。ウェハは、オリエンテーションフラットが形成されているのが好ましい。ウェハの厚さは、例えば、数１００μｍ〜数ｍｍであるのが好ましく、２００μｍ〜１ｍｍであるのがより好ましい。ウェハの直径は、例えば、５０．８ｍｍ〜１５０ｍｍであるのが好ましい。
【００７３】
ウェハは、例えば、日本電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）や、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）等の規格を満たすか準拠しているのが好ましい。サファイアウェハに関しては、例えば、ＳＥＭＩ  Ｍ６５−０３０６で規格化されている化合物半導体エピタキシャルウェハに使用するサファイア基板の仕様を満たすか準じているのが好ましい。また、サファイアウェハは、第１面が、基板１の第１面１ａに対応する。サファイアウェハの第１面としては、例えば、ｃ面、ｍ面、ａ面、Ｒ面等を採用することができ、ｃ面である（０００１）面が好ましい。また、サファイアウェハの第１面は、（０００１）面からのオフ角が、０〜０．４°であるのが好ましい。
【００７４】
（２）ウェハの第１面上に窒化物半導体層２０を積層する工程
この工程では、窒化物半導体層２０をエピタキシャル成長法により形成する。
【００７５】
この工程では、窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法として、ＭＯＶＰＥ法を採用している。この工程では、ＭＯＶＰＥ法として、減圧ＭＯＶＰＥ法を採用するのが好ましい。
【００７６】
Ａｌの原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を採用するのが好ましい。また、Ｇａの原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を採用するのが好ましい。Ｎの原料ガスとしては、ＮＨ3を採用するのが好ましい。ｎ型導電性を付与する不純物であるＳｉの原料ガスとしては、テトラエチルシラン（ＴＥＳｉ）を採用するのが好ましい。ｐ型導電性に寄与する不純物であるＭｇの原料ガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を採用するのが好ましい。各原料ガスそれぞれのキャリアガスとしては、例えば、Ｈ2ガスを採用することが好ましい。
【００７７】
各原料ガスは、特に限定するものではなく、例えば、Ｇａの原料ガスとしてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、Ｎの原料ガスとしてヒドラジン誘導体、Ｓｉの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）を用いてもよい。
【００７８】
窒化物半導体層２０の成長条件は、基板温度、Ｖ／III比、各原料ガスの供給量、成長圧力等を適宜設定すればよい。
【００７９】
窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法は、ＭＯＶＰＥ法に限らず、例えば、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法等でもよい。
【００８０】
（３）ｐ型不純物を活性化するためのアニールを行う工程
この工程は、アニール装置のアニール炉内において所定のアニール温度で所定のアニール時間だけ保持することにより、ｐ型窒化物半導体層５のｐ型不純物を活性化する工程である。より詳細には、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２等のｐ型不純物を活性化する工程である。アニール条件は、アニール温度を６００〜８５０℃、アニール時間を１０〜５０分に設定してあるが、これらの値は一例であり、特に限定するものではない。アニール装置としては、例えば、ランプアニール装置、電気炉アニール装置等を採用することができる。
【００８１】
（４）メサ構造２２を形成する工程
この工程では、窒化物半導体層２０のうちメサ構造２２の上面２２ａ（窒化物半導体層２０の表面２０ａ）に対応する領域上に、フォトリソグラフィ技術を利用して、第１のレジスト層を形成する。そして、この工程では、第１のレジスト層をマスクとして、窒化物半導体層２０の一部を表面２０ａ側からｎ型窒化物半導体層３の途中までエッチングすることによって、メサ構造２２を形成する。更に、この工程では、第１のレジスト層を除去する。窒化物半導体層２０のエッチングは、例えば、ドライエッチング装置を用いて行うのが好ましい。ドライエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマエッチング装置（inductively coupled plasma etching system）が好ましい。
【００８２】
（５）絶縁膜１０を形成する工程
この工程では、ウェハの第１面側の全面に、絶縁膜１０の基礎となるシリコン酸化膜を例えばＰＥＣＶＤ（plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第１面側において、シリコン酸化膜に第１コンタクト孔１０ｂ及び第２コンタクト孔１０ａが開口されるように、シリコン酸化膜をパターニングすることで絶縁膜１０を形成する。なお、シリコン酸化膜の成膜方法は、ＰＥＣＶＤ法に限らず、例えば、他のＣＶＤ法等でもよい。シリコン酸化膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
【００８３】
（６）第１コンタクト電極９を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第１面側に、第１コンタクト電極９の形成予定領域のみ（つまり、ｎ型窒化物半導体層３の露出した表面３ａの一部）が露出するようにパターニングされた第２のレジスト層を形成する第１ステップを行う。そして、この工程では、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ上に、表面３ａに近い側から順にＡｌ膜とＮｉ膜とＡｌ膜とＮｉ膜とＡｕ膜とが積層された積層膜を蒸着法により成膜する第２ステップを行う。蒸着法は、電子ビーム蒸着法が好ましい。積層膜の成膜方法は、蒸着法に限らず、例えば、スパッタ法等でもよい。そして、この工程では、リフトオフを行うことにより、第２のレジスト層及び第２のレジスト層上の不要膜を除去する第３ステップを行う。更に、この工程では、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより第１コンタクト電極９を形成する第４ステップを行う。アニール処理は、Ｎ2ガス雰囲気中でのＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）が好ましい。
【００８４】
ＲＴＡ処理の条件は、例えば、アニール温度を６５０℃、アニール時間を１分とすればよい。アニール温度は、ＡｌＮｉの共晶点（６４０℃）以上の温度が好ましく、７００℃以下の温度が好ましい。アニール温度は、ｎ型窒化物半導体層３のＡｌの組成比に基づいて適宜変更してもよい。アニール時間は、例えば、３０秒〜３分程度の範囲で設定するのが好ましい。共晶点とは、液状の共晶混合物が同じ組成の固相を作りだすときの凝固する温度を意味する。
【００８５】
徐冷を行うとは、徐々に冷却することを意味する。徐冷を行うときの冷却速度は、例えば、３０℃／ｍｉｎとすればよい。冷却速度は、３０℃／ｍｉｎに限らず、例えば、２０〜６０℃／ｍｉｎの範囲で適宜設定するのが好ましい。
【００８６】
この工程では、赤外線アニール装置によりアニール処理を行うのが好ましい。赤外線アニール装置としては、加熱源である赤外線ランプと、ワークを入れる石英製の炉と、炉内の圧力を調整する圧力調整装置である真空ポンプと、を備えている。赤外線アニール装置は、赤外線ランプとしてハロゲンランプを用いたハロゲンランプアニール装置が好ましい。ここで、ワークは、ウェハにメサ構造２２を有する窒化物半導体層２０が形成され、ｎ型窒化物半導体層３の露出した表面３ａに積層膜が形成されたウェハ状の構造物である。ハロゲンランプアニール装置では、徐冷を行うとき、炉内に流すＮ2ガスの流量を調整することにより冷却速度を変えることができる。
【００８７】
本願発明者らは、この工程でのアニール処理及び徐冷を行うことで、第１コンタクト電極９が形成される推定メカニズムについて次のように考えた。なお、半導体デバイス１００の製造方法は、仮に推定メカニズムが別であってもよい。
【００８８】
この工程では、アニール処理することで積層膜が溶融し、徐冷を行うときに、まずＮｉ初晶９ａが析出し、その後、ＡｌＮｉの共晶組織が凝固する（ＡｌＮｉ共晶９ｂが形成される）。これにより、この工程では、ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織により構成される第１コンタクト電極９を形成することができる。より詳細には、この工程では、複数のＮｉ初晶９ａとＡｌＮｉ共晶９ｂとを含む凝固組織により構成される第１コンタクト電極９を形成することが可能となる。ここで、Ｎｉ初晶９ａは、不純物としてＡｕを含んでいる。より詳細には、Ｎｉ初晶９ａは、微量（ｐｐｍレベル）のＡｕを不純物として含んでいるが、９９％以上がＮｉである。Ｎｉ初晶９ａは、等方向に成長しない（言い換えれば、方向によって成長速度が異なる）ので、樹枝状に成長する。また、ＡｌＮｉ共晶９ｂは、不純物としてＡｕを含んでいる。第１コンタクト電極９は、アニール処理のときにｎ型窒化物半導体層３から解離したＮがＮｉに固溶することで、不純物準位を形成するので、トンネル効果によりｎ型窒化物半導体層３との接触抵抗を低減することが可能になると推考される。言い換えれば、第１コンタクト電極９がｎ型窒化物半導体層３から一部の窒素を引き抜き抜くことで、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９とのオーミック接触を実現させることができるものと推考される。よって、Ｎｉ初晶９ａは、不純物としてＮを含んでいる。
【００８９】
アニール処理では、積層膜において、まずＡｌ膜が溶融し、その後、Ａｌ膜の間のＮｉ膜が溶融し、その後、Ａｌ膜とＡｕ膜との間のＮｉ膜が溶融し、その後、Ａｕ膜が溶融する、と推考される。よって、Ａｕ膜は、アニール処理前にＮｉが大気中の酸素により酸化するのを抑制したり、炉内の残留酸素によりＮｉが酸化するのを抑制する、保護膜としての機能を有する。これにより、半導体デバイス１００の製造方法では、Ｎｉの酸化による高融点化を防ぐことが可能となる。要するに、半導体デバイス１００の製造方法では、第１コンタクト電極９を形成する工程におけるアニール温度の低温化を図ることが可能となる。
【００９０】
（７）第２コンタクト電極８を形成する工程
この工程では、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に第２コンタクト電極８を形成する。
【００９１】
より詳細には、この工程では、まず、ウェハの第１面側における第２コンタクト電極８の形成予定領域のみ（ここでは、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａの一部）が露出するようにパターニングされた第３のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えばｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に、表面５ａに近い側から順にＡｌ膜とＮｉ膜とＡｕ膜とが積層された積層膜を蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第３のレジスト層及び第３のレジスト層上の不要膜を除去する。更に、この工程では、第２コンタクト電極８とｐ型窒化物半導体層５との接触がオーミック接触となるように、アニール処理を行い、徐冷を行う。
【００９２】
（８）第１引出配線２９及び第２引出配線２８を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第１面側における第１引出配線２９及び第２引出配線２８それぞれの形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第４のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば、Ｔｉ層とＡｕ層とが積層された積層膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第４のレジスト層及び第４のレジスト層上の不要膜を除去する。これにより、この工程では、第１引出配線２９及び第２引出配線２８を形成することができる。
【００９３】
（９）第１パッド電極１９及び第２パッド電極１８を形成する工程
この工程では、フォトリソグラフィ技術及び薄膜形成技術等を利用して、第１パッド電極１９と、第２パッド電極１８と、を形成する。薄膜形成技術としては、例えば、蒸着法等を採用することができる。蒸着法は、電子ビーム蒸着法が好ましい。
【００９４】
（１０）密着層１４を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第１面側における密着層１４の形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第５のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば、厚さが２０ｎｍのＴｉ膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第５のレジスト層及び第５のレジスト層上の不要膜を除去する。これにより、この工程では、密着層１４を形成することができる。この工程では、Ｔｉ膜の代わりに、例えば、Ｃｒ膜、Ｎｂ膜、Ｚｒ膜、ＴｉＮ膜及びＴａＮ膜のいずれかを成膜してもよい。
【００９５】
（１１）パッシベーション膜１１を形成する工程
この工程では、ウェハの第１面側の全面に、パッシベーション膜１１の基礎となるシリコン窒化膜を例えばプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第１面側において、シリコン窒化膜に第１開口部１３及び第２開口部１２が開口されるように、シリコン窒化膜をパターニングすることでパッシベーション膜１１を形成する。なお、シリコン窒化膜の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限らず、例えば、他のＣＶＤ法等でもよい。シリコン酸化膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
【００９６】
（１２）放熱層６０を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第１面側における放熱層６０の形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第６のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば、厚さが２０ｎｍのＴｉ膜と厚さが１２５０ｎｍのＡｕ膜との積層膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第６のレジスト層及び第６のレジスト層上の不要膜を除去する。これにより、この工程では、Ｔｉ膜（Ｔｉ層）からなる第１層６１とＡｕ膜（Ａｕ層）からなる第２層６２との積層構造を有する放熱層６０を形成することができる。この工程では、Ｔｉ膜の代わりに、例えば、Ｃｒ膜、Ｎｂ膜、Ｚｒ膜、ＴｉＮ膜及びＴａＮ膜のいずれかを成膜してもよい。
【００９７】
（１３）割溝を形成する工程
この工程では、ウェハのパッシベーション膜１１の表面１１ａ側からウェハの厚さ方向の途中まで到達する割溝を形成する。この工程では、レーザ加工機を用いたアブレーション加工により割溝を形成することが好ましい。アブレーション加工とは、アブレーションが起こるような照射条件でのレーザ加工を意味する。
【００９８】
（１４）ウェハを研磨する工程
この工程では、ウェハを第１面とは反対の第２面側から研磨することで、ウェハを基板１の所定の厚さに相当する厚さまで薄くする。ウェハの研磨にあたっては、例えば、研削工程、ラッピング工程を順次行うのが好ましい。
【００９９】
半導体デバイス１００の製造方法では、この工程が終了することにより、半導体デバイス１００が複数形成されたウェハが完成する。要するに、半導体デバイス１００の製造方法では、上述の（１）〜（１４）の工程を順次行うことにより、半導体デバイス１００が複数形成されたウェハが完成する。
【０１００】
（１５）半導体デバイス１００が複数形成されたウェハから個々の半導体デバイス１００に分割する工程
この工程は、ダイシング工程であり、半導体デバイス１００が複数形成されたウェハをダイシングソー等によって裁断することで、個々の半導体デバイス１００に分割する。
【０１０１】
以上説明した本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、耐湿性の向上を図ることが可能で且つ放熱性の向上を図ることが可能な半導体デバイス１００を製造することが可能となる。また、本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図ることが可能な半導体デバイス１００を製造することが可能となる。以下では、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減について説明してから、耐湿性及び放熱性について説明する。
【０１０２】
半導体デバイス１００の製造方法では、エッチングによりメサ構造２２を形成した場合、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａが、荒れている。すなわち、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａは、ランダムな凹凸構造を有している。このため、第１コンタクト電極９の元になる積層膜（多層膜）を蒸着等により形成しただけでは、積層膜とｎ型窒化物半導体層３の表面３ａとの物理的な接触に関して、十分な接触が得られないことが考えられる。このため、第１コンタクト電極９の元になる積層膜を溶融しない温度でアニールした場合には、第１コンタクト電極９とｎ型窒化物半導体層３との接触抵抗の低減を図ることが難しいと推考される。しかし、本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、積層膜を一度溶融させてからＮｉ初晶９ａを析出させＡｌＮｉ共晶を凝固させているので、第１コンタクト電極９とｎ型窒化物半導体層３の表面３ａとを隙間なく接触させることが可能となる。これにより、本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、Ｎｉがｎ型窒化物半導体層３内のＮと反応しやすくなるので、接触抵抗の低減を図ることが可能となる。
【０１０３】
また、Ｎｉは、Ｔｉに比べて仕事関数が高いので、ｎ型窒化物半導体層３に接しただけではＡｌよりも抵抗が高くなる。しかしながら、本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、積層膜を溶融させるので、Ｎｉがｎ型窒化物半導体層３内のＮと反応し、Ｎを固溶するので、接触抵抗を低減することが可能となる。
【０１０４】
また、ＡｌＮｉ共晶は、ＡｌＴｉ共晶よりも共晶点が約２０℃低く、Ａｌの組成比が共晶組成におけるＡｌの組成比からずれたときの融点の変化量が少ない。よって、本実施形態の半導体デバイス１００の製造方法では、ロットごとに半導体デバイス１００の第１コンタクト電極９の電気的特性がばらつくのを抑制することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
【０１０５】
更に、半導体デバイス１００の製造方法では、複数のＮｉ初晶９ａが、下記の条件を満たすＮｉ初晶９ａａ（図９参照）を含んだ構成の第１コンタクト電極９を実現することが可能となる。
【０１０６】
条件：第１コンタクト電極９の厚さ方向の全長に亘って形成され、第１コンタクト電極９の一面内方向においてｎ型窒化物半導体層３に接する連続領域の幅Ｗ１（図９参照）が、第１コンタクト電極９の厚さＨ１（図９参照）よりも大きい。
【０１０７】
ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａに第１コンタクト電極９を形成するにあたっては、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａ上に、Ａｌ膜とＮｉ膜とが交互に積層され一番上のＮｉ膜上にＡｕ膜が積層された積層膜を形成する。その後、半導体デバイス１００の製造方法では、６４０℃以上７００℃以下のアニール温度でのアニール処理により積層膜を溶融させ、徐冷を行うことで第１コンタクト電極９を形成する。これにより、半導体デバイス１００の製造方法では、ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織により構成されている第１コンタクト電極９を形成することが可能となる。よって、半導体デバイス１００の製造方法では、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図ることが可能な半導体デバイス１００を製造することが可能となる。積層膜におけるＡｌ膜とＮｉ膜との積層構造の繰り返し数は、２以上であればよく、任意である。
【０１０８】
半導体デバイス１００の製造方法では、徐冷を行うときの冷却速度を、２０〜６０℃／ｍｉｎとするのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００の製造方法では、ｎ型窒化物半導体層３の表面３ａに接する複数のＮｉ初晶９ａとＡｌＮｉ共晶９ｂとが混在する凝固組織を形成することが可能となる。半導体デバイス１００の製造方法では、冷却速度を２０℃／ｍｉｎよりも遅くすると、各Ｎｉ初晶９ａのサイズが小さくなり、各Ｎｉ初晶９ａとｎ型窒化物半導体層３の表面３ａとの接触面積が減少してしまう。よって、半導体デバイス１００の製造方法では、接触抵抗を低減する観点から、徐冷を行うときの冷却速度を２０℃／ｍｉｎ以上とするのが好ましい。半導体デバイス１００の製造方法では、冷却速度を６０℃／ｍｉｎよりも速くすると、複数のＮｉ初晶９ａとＡｌＮｉ共晶９ｂとが混在する凝固組織が形成されにくくなってアモルファス化する傾向がある。よって、半導体デバイス１００の製造方法では、接触抵抗を低減する観点から、徐冷を行うときの冷却速度を２０℃／ｍｉｎ以上６０℃／ｍｉｎ以下とするのが好ましい。
【０１０９】
第１コンタクト電極９は、上述のようにＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織により構成されている。これにより、半導体デバイス１００は、ｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗の低減を図ることが可能となる。接触抵抗は、例えば、ＴＬＭ（Transmission Line Model）法により測定した値である。
【０１１０】
ところで、国際公開番号ＷＯ２０１２／０３９４４２（以下、「参考文献」という。）には、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層上に形成したｎ電極（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）とｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層との接触抵抗と熱処理温度の関係を、測定した結果が示されている。参考文献には、この関係を、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層のＡｌＮモル分率ｘが、０、０．２５、０．４及び０．６の４通りについて測定した結果が示されている。参考文献には、発光波長が短くなると、つまり、ＡｌＮモル分率ｘが大きくなると、更に高温での熱処理が必要となる旨が記載されている。参考文献では、ＡｌＮモル分率ｘが、０．６の場合、熱処理温度が９５０℃程度のときに接触抵抗が最低値となり、接触抵抗の最低値が、１×１０-2Ω・ｃｍ2程度である。
【０１１１】
これに対し、半導体デバイス１００は、Ａｌの組成比がより高いｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層により構成されたｎ型窒化物半導体層３と第１コンタクト電極９との接触抵抗を、５×１０-3Ωｃｍ2程度とすることができる。なお、半導体デバイス１００は、Ａｌの組成比が高くなるにつれて接触抵抗が高くなる傾向にある。
【０１１２】
ところで、本願発明者らは、耐湿性の向上を図ることが可能な半導体デバイス１００を開発する研究段階で、第１例の半導体デバイスを作製して耐湿性の評価を行った。第１例の半導体デバイスは、半導体デバイス１００と略同じで、第１コンタクト電極９上に第１パッド電極１９を直接形成し且つ第２コンタクト電極８上に第２パッド電極１８を直接形成した紫外線発光ダイオードである。また、第１例の半導体デバイスは、半導体デバイス１００におけるｐ型窒化物半導体層５が、第１のｐ型ＡｌＧａＮ層と第２のｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層との積層構造を有し、ｐ型窒化物半導体層５の最上層がｐ型ＧａＮ層により構成されている。また、第１例の半導体デバイスでは、半導体デバイス１００における第２コンタクト電極８が、厚さ３０ｎｍのＮｉ膜と厚さ２００ｎｍのＡｕ膜との積層膜をｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に形成してから、アニール処理を行うことにより形成されている。また、第１例の半導体デバイスは、半導体デバイス１００における放熱層６０を備えていない。
【０１１３】
本願発明者らは、まず、第１例の半導体デバイスの耐湿性を評価するために、高温高湿通電試験を行い、電気的特性の評価、光学顕微鏡、ＳＥＭによる外観検査等を行った。高温高湿通電試験では、温度を６０℃、相対湿度を８０ＲＨ％、通電電流を２０ｍＡ、連続通電時間を２０００時間とした。そして、本願発明者らは、第１例の半導体デバイスにおいては、耐湿性の更なる向上が必要であるという知見を得た。より詳細には、本願発明者らは、高温高湿通電試験の途中で第１例の半導体デバイスに、不具合が発生してしまうことがあるという知見を得た。不具合は、オープン不良、ＡｌＧａＮ層３１における第１コンタクト電極９直下の領域の腐食、第１パッド電極１９の端部の破損、パッシベーション膜１１における第１パッド電極１９の端部の破損箇所上の部位の破損等である。ＡｌＧａＮ層３１おける第１コンタクト電極９直下の領域の腐食とは、ＡｌＧａＮ層３１おける第１コンタクト電極９直下の領域の酸化を意味し、Ａｌ2Ｏ3が形成されることを意味する。また、本願発明者らは、第１例の半導体デバイスでは、上述の不具合が発生した場合でも、ｐ型ＧａＮ層の腐食や第２パッド電極１８の端部の破損は発生しないという知見を得た。
【０１１４】
本願発明者らは、第１例の半導体デバイスにおいて上述の不具合が発生するメカニズムについて下記の推定メカニズムを考えた。
【０１１５】
第１例の半導体デバイスでは、パッシベーション膜１１におけるピンホール、クラック等の欠陥から浸入した水分が、第１パッド電極１９を構成するＡｕ層の結晶粒界や、ピンホール、クラック等の欠陥を通してＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａへ到達する。このとき、第１例の半導体デバイスでは、電流が流れてＡｌＧａＮ層３１中にホール（ｈ+）が生成されていれば、ＡｌＧａＮ層３１中のＡｌＮに起因してＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａ付近で下記の電気化学反応が起こる。
【０１１６】
２ＡｌＮ＋６ｈ+→２Ａｌ3+＋Ｎ2
２Ａｌ3+＋６ＯＨ-→Ａｌ2Ｏ3＋３Ｈ2Ｏ
要するに、第１例の半導体デバイスでは、ＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａ付近でＮ2が発生し、また、酸化反応によりＡｌ2Ｏ3が形成され電気絶縁化及び体積膨張が生じる。これにより、第１例の半導体デバイスでは、ＡｌＧａＮ層３１における第１コンタクト電極９直下の領域の腐食、第１パッド電極１９の端部の破損、パッシベーション膜１１における第１パッド電極１９の端部の破損箇所上の部位の破損、等が生じる。また、第１例の半導体デバイスでは、Ａｌ2Ｏ3が形成されると、ＡｌＧａＮ層３１における電流経路が変化するので、電気絶縁化される領域が広がり、ＡｌＧａＮ層３１における第１コンタクト電極９直下の領域が電気絶縁化して電流が流れなくなるオープン不良が発生する。
【０１１７】
これに対して、半導体デバイス１００では、第１例の半導体デバイスに比べて、水分がＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａへ到達するための経路が長くなるので、耐湿性の向上を図ることが可能となる。
【０１１８】
本実施形態の半導体デバイス１００は、ＡｌＧａＮ層３１、５２と、ＡｌＧａＮ層３１、５２の表面３１ａ、５２ａ上に形成されたコンタクト電極９、８と、を備える。また、半導体デバイス１００は、コンタクト電極９、８におけるＡｌＧａＮ層３１、５２との接触領域を囲むようにＡｌＧａＮ層３１、５２の表面３１ａ、５２ａ上に形成された絶縁膜１０と、パッシベーション膜１１と、を備える。半導体デバイス１００は、コンタクト電極９、８に電気的に接続されコンタクト電極９、８と絶縁膜１０とに跨って形成された引出配線２９、２８を備える。また、半導体デバイス１００は、引出配線２９、２８のうち絶縁膜１０上に形成された部位の上に形成され引出配線２９、２８に電気的に接続されたパッド電極１９、１８を更に備える。パッシベーション膜１１は、絶縁膜１０と引出配線２９、２８とを覆うように形成され、且つ、パッド電極１９、１８を露出させる開口部１３、１２が形成されている。絶縁膜１０は、平面視で開口部１３、１２を包含している。パッシベーション膜１１は、平面視でコンタクト電極９、８を包含している。半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１の表面１１ａ上に、パッシベーション膜１１よりも熱伝導率の高い材料により形成された放熱層６０を備える。以上説明した半導体デバイス１００では、耐湿性の向上を図ることが可能で且つ放熱性の向上を図ることが可能となる。よって、半導体デバイス１００は、光出力の高出力化を図りながらも信頼性の向上を図ることが可能となる。
【０１１９】
この半導体デバイス１００においては、ＡｌＧａＮ層３１、５２として、ｎ型のＡｌＧａＮ層３１と、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２と、を備えるのが好ましい一形態である。ｐ型のＡｌＧａＮ層５２は、平面視においてｎ型のＡｌＧａＮ層３１よりも小さい。半導体デバイス１００は、コンタクト電極９、８として、ｎ型のＡｌＧａＮ層３１の露出した表面３１ａ上に形成された第１コンタクト電極９と、ｐ型のＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａ上に形成された第２コンタクト電極８と、を備える。半導体デバイス１００は、引出配線２９、２８として、第１コンタクト電極９に電気的に接続された第１引出配線２９と、第２コンタクト電極８に電気的に接続された第２引出配線２８と、を備える。半導体デバイス１００は、パッド電極１９、１８として、第１引出配線２９に電気的に接続された第１パッド電極１９と、第２引出配線２８に電気的に接続された第２パッド電極１８と、を備える。よって、半導体デバイス１００は、紫外線発光素子の発光波長の短波長化を図りながらも、耐湿性を向上させることが可能となる。
【０１２０】
この半導体デバイス１００においては、ｎ型のＡｌＧａＮ層３１とｐ型のＡｌＧａＮ層５２との間に、紫外線の波長域に発光波長を有する発光層４を備えるのが更に好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、紫外線発光素子の発光効率の向上を図ることが可能となる。
【０１２１】
この半導体デバイス１００においては、ＡｌＧａＮ層３１、５２が、ＡｌxＧａ1-xＮ（０．４＜ｘ＜１）層であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、紫外線発光素子の発光波長をＵＶ−Ｃの波長域に設定することが可能となる。
【０１２２】
半導体デバイス１００においては、放熱層６０が、パッシベーション膜１１の表面１１ａ上に形成された第１層６１と、第１層６１上に形成された第２層６２と、を備え、パッシベーション膜１１が、シリコン窒化膜であり、第２層６２が、Ａｕ層により構成され、第１層６１の材料が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ及びＴａＮの群から選択される１種であるのが好ましい。半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１がシリコン酸化膜である場合に比べて、耐湿性を向上させることが可能となり、また、放熱層６０がＡｕ層のみにより構成されている場合に比べて、放熱層６０とパッシベーション膜１１との密着性を向上させることが可能となる。
【０１２３】
この半導体デバイス１００においては、絶縁膜１０が、シリコン酸化膜であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、絶縁膜１０の緻密性を向上させることが可能となる。
【０１２４】
また、半導体デバイス１００は、第１パッド電極１９の直下に第１引出配線２９を備えていることにより、第１パッド電極１９にバンプやワイヤを接合するときの衝撃を第１引出配線２９により緩和することが可能となる。また、半導体デバイス１００は、第２パッド電極１８の直下に第２引出配線２８を備えていることにより、第２パッド電極１８にバンプやワイヤを接合するときの衝撃を第２引出配線２８により緩和することが可能となる。よって、半導体デバイス１００は、第１パッド電極１９及び第２パッド電極１８にクラックが発生するのを抑制することが可能となる。
【０１２５】
また、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１が、絶縁膜１０と第１引出配線２９と第２引出配線２８と第１パッド電極１９の端部と第２パッド電極１８の端部とを覆うように形成されているのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、耐湿性の更なる向上を図ることが可能となる。また、半導体デバイス１００は、パッシベーション膜１１と第１パッド電極１９の端部との間に介在する密着層１４と、パッシベーション膜１１と第２パッド電極１８の端部との間に介在する密着層１４と、を更に備えるのが好ましい。これにより、半導体デバイス１００は、耐湿性の更なる向上を図ることが可能となる。
【０１２６】
以上説明した本実施形態における紫外線発光素子は、基板１と、基板１の第１面１ａ側に形成され第１面１ａ側から順にｎ型窒化物半導体層３、発光層４及びｐ型窒化物半導体層５を有する窒化物半導体層２０と、を備える。また、紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層３におけるｎ型のＡｌＧａＮ層３１のうち露出した表面３１ａに形成された第１コンタクト電極９と、ｐ型窒化物半導体層５におけるｐ型のＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａ上に形成された第２コンタクト電極８と、を備える。また、紫外線発光素子は、絶縁膜１０と、パッシベーション膜１１と、を備える。絶縁膜１０は、第１コンタクト電極９におけるｎ型のＡｌＧａＮ層３１との接触領域を囲むようにｎ型のＡｌＧａＮ層３１の表面３１ａ上に形成され、且つ、第２コンタクト電極８におけるｐ型のＡｌＧａＮ層５２との接触領域を囲むようにｐ型のＡｌＧａＮ層５２の表面５２ａ上に形成されている。また、紫外線発光素子は、第１コンタクト電極９に電気的に接続され第１コンタクト電極９と絶縁膜１０とに跨って形成された第１引出配線２９を備える。また、紫外線発光素子は、第１引出配線２９のうち絶縁膜１０上に形成された部位の上に形成され第１引出配線２９に電気的に接続された第１パッド電極１９を更に備える。また、紫外線発光素子は、第２コンタクト電極８に電気的に接続され第２コンタクト電極８と絶縁膜１０とに跨って形成された第２引出配線２８を備える。また、紫外線発光素子は、第２引出配線２８のうち絶縁膜１０上に形成された部位の上に形成され第２引出配線２８に電気的に接続された第２パッド電極１８を更に備える。パッシベーション膜１１は、絶縁膜１０と第１引出配線２９と第２引出配線２８とを覆うように形成され、且つ、第１パッド電極１９を露出させる第１開口部１３が形成され、第２パッド電極１８を露出させる第２開口部１２が形成されている。絶縁膜１０は、平面視で第１開口部１３及び第２開口部１２を包含している。パッシベーション膜１１は、平面視で第１コンタクト電極９及び第２コンタクト電極８を包含している。紫外線発光素子は、パッシベーション膜１１の表面１１ａ上に、パッシベーション膜１１よりも熱伝導率の高い材料により形成された放熱層６０を備える。以上の構成を備えた紫外線発光素子は、耐湿性の向上を図ることが可能で且つ放熱性の向上を図ることが可能となる。
【０１２７】
半導体デバイスは、紫外線発光素子に限らず、例えば、ＧａＮ系のＨＥＭＴでもよい。ＧａＮ系のＨＥＭＴは、ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層とで構成されるヘテロ接合を有し、ＡｌＧａＮ層の表面上に、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート絶縁膜と、が形成され、ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成されている。本発明の半導体デバイスの一形態であるＨＥＭＴでは、上述の絶縁膜１０の一部によりゲート絶縁膜を構成することができ、上述のコンタクト電極の構造をドレイン電極及びソース電極に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
３  ｎ型窒化物半導体層
４  発光層
５  ｐ型窒化物半導体層
８  コンタクト電極（第２コンタクト電極）
９  コンタクト電極（第１コンタクト電極）
１０  絶縁膜
１１  パッシベーション膜
１１ａ  表面
１２  開口部（第２開口部）
１３  開口部（第１開口部）
１８  パッド電極（第２パッド電極）
１９  パッド電極（第１パッド電極）
２８  引出配線（第２引出配線）
２９  引出配線（第１引出配線）
３１  ＡｌＧａＮ層
３１ａ  表面
５２  ＡｌＧａＮ層
５２ａ  表面
６０  放熱層
６１  第１層
６２  第２層
１００  半導体デバイス
【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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