(57)【要約】【課題】  不純物が付着しやすいアニールのための工程を省くと共に、ｐ形層表面を清浄に保持することにより、ｐ形層と電極との接触抵抗が小さく、ｐ形層のキャリア濃度を高くすることができる窒化物半導体素子の製法を提供する。【解決手段】  基板１上に窒化物半導体層を気相成長して少なくとも表面側にｐ形層５を含むエピタキシャル成長層６を形成し、エピタキシャル成長層６の最表面層５を成長した後、引き続き同じ成長装置で有機窒素原料ガスと窒素キャリアガスとを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる保護層７を成長する（ａ）。そして、ｐ形層５と接続して電極を形成する前に、エッチング液１２に浸漬することにより、保護層７の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する（ｂ）。【選択図】        図１
2007042944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化物半導体層を気相成長して少なくとも表面側にｐ形層を含むエピタキシャル成長層を有する窒化物半導体素子の製法であって、前記エピタキシャル成長層の最表面層を成長した後、引き続き同じ成長装置で有機窒素原料ガスと窒素キャリアガスとを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる保護層を成長し、該基板の温度を室温まで下げた後で、前記ｐ形層上に電極を形成する前に、前記保護層の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去することを特徴とする窒化物は導体素子の製法。
【請求項２】
前記ウェットエッチングによる保護層の除去を、該保護層のバンドギャップエネルギーに相当する波長またはそれより短い波長の光を照射しながら行う請求項１記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項３】
前記保護層が、前記最表層のｐ形層のバンドギャップエネルギーよりも５０ｍｅＶ以上小さいバンドギャップエネルギーを有する材料からなる請求項１または２記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項４】
前記窒化物半導体からなるエピタキシャル成長層を、基板上にｎ形層、活性層、およびｐ形層を発光層を形成するようにこの順で積層し、引き続き前記保護層を成長し、その後該保護層を除去して露出するｐ形層表面に透光性電極を介して、または露出する該ｐ形層表面に直接ｐ側電極を形成することにより発光素子を形成する請求項１または２記載の窒化物半導体素子の製法。
【請求項５】
前記ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層をｐ形層で形成し、少なくとも前記ｐ側パッド電極の下側に該保護層の一部を残存させる請求項４記載の窒化物半導体素子の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード、ホトディテクタなどの光デバイス、および高耐圧ダイオードなど、ｐ形の窒化物半導体結晶層を用いた半導体素子の製法に関する。さらに詳しくは、製造工程中におけるｐ形窒化物半導体層の表面を清浄に保持し、その表面側に設けられる電極との接触抵抗を低抵抗にすると共に、ｐ形窒化物半導体層自身のキャリア濃度も高くすることができる窒化物半導体素子の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物半導体を用いた青色系発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの窒化物半導体発光素子が実用化されている。この窒化物半導体を用いた青色系の光を発光する半導体発光素子は、たとえばサファイア基板上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮなどからなる低温バッファ層、ＧａＮなどからなるｎ形層、バンドギャップエネルギーがｎ形層のそれよりも小さく発光波長を定める材料、たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体からなるＭＱＷ活性層（発光層）、ＧａＮなどからなるｐ形層が順次積層され、その表面に透光性導電層（透光性電極）を介して、ｐ側電極（パッド電極）が設けられ、積層された半導体積層部の一部がエッチングされて露出したｎ形層の表面にｎ側電極が設けられることにより形成されている。なお、ｎ形層およびｐ形層はキャリアの閉じ込め効果を向上させるため、活性層側にＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物などのさらにバンドギャップエネルギーの大きい半導体層が用いられることがある。
【０００３】
この窒化物半導体層を、たとえばＭＯＣＶＤ法により積層すると、窒素の原料ガスであるＮＨ3の水素があること、キャリアガスが水素であることなどのため、ｐ形層のアクセプタとして導入するＭｇなどがＨと結合しやすいことから水素と結合して、Ｍｇ-Ｈの形で窒化物半導体層に取り込まれることになる。このように、ＭｇとＨとが結合して窒化物半導体層中に存在すると、Ｍｇが不活性化し、アクセプタとして機能しなくなる。そのため、従来は４００℃以上の水素を含まない雰囲気でのアニール処理が一般に行われ、温度によりＭｇとＨとの結合を切り離して、Ｈを窒化物半導体層から放出し、アクセプタであるＭｇを活性化している（たとえば特許文献１参照）。また、このアニールの際に、半導体積層部表面にＧａＮ層やＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2などのキャップ層を設けてアニール後に除去することにより、ＧａＮ系化合物の分解を防止し、アニール後にそのキャップ層を除去することも開示されている。
【特許文献１】特開平５−１８３１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、窒化物半導体層を用いたデバイスを形成する場合、ｐ形層のキャリア濃度を上げるためにアニール処理が行われている。しかし、半導体積層部表面に保護膜を設けないでアニール処理を行うと、そのアニール処理中に窒化物半導体層が分解しやすくキャリア濃度を充分に上げることができず、また、キャップ層を設ける場合、たとえばＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2などを設けると半導体成長装置と異なる装置で成膜作業をしなければならず、とくに半導体層をエピタキシャル成長した後に、温度を室温まで下げる際にＣなど、残留不純物がｐ形層の表面に付着しやすく、また、その後のキャップ層形成過程で汚染物が付着しやすくなるし、ＧａＮ層を設けると半導体層の成長と続けて形成することができるが、ドライエッチングでなければ除去することができず（引用文献１の段落００２９参照）、ドライエッチングをするとｐ形層表面が荒れてオーミックコンタクトをとれなくなると共に、ｐ形層自身の抵抗値も増大するという問題がある。
【０００５】
さらに、アニール処理に限らず、たとえば前述の発光ダイオードを製造する場合、窒化物半導体層をエピタキシャル成長した後、室温まで冷却する場合に、基板と窒化物半導体層との熱膨張係数の差が大きいことから、熱応力を抑制して、転位、クラックなどの発生を抑制する必要があり、降温プロセスを非常にゆっくりとしたプロセスにする必要があり、長時間の冷却を要する。そのため、この冷却中にエピタキシャル成長層の表面に残留不純物が堆積し、一部はｐ形層内にも侵入してｐ形層のキャリア濃度を下げたり、表面に形成される電極材料との接触抵抗を大きくしたりする。さらに、ｐ形層と接続するｐ側電極（透光性電極またはパッド電極）を形成するまでに、たとえばｎ形層を露出するためにマスクを形成してドライエッチングをする工程を経る場合もあり、それらの工程でもｐ形層の表面が露出していると、その露出面に不純物が付着しやすく、表面のみならずｐ形層内部に侵入してｐ形層の抵抗増加に繋がりやすい。とくにｐ形窒化物半導体層は表面に不純物などが付着するとその上に形成する電極とオーミックコンタクトをとり難くなり、一対の電極間の直列抵抗を小さくすることができないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、不純物が付着しやすいアニールのための工程を省くと共に、必要な半導体層の成長が完了した後の電極形成前の工程でも、ｐ形層表面を清浄に保持することにより、ｐ形層と電極との接触抵抗を小さくし、かつ、ｐ形層のキャリア濃度を高くすることができる窒化物半導体素子の製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】
【０００７】
本発明による窒化物半導体素子の製法は、基板上に窒化物半導体層を気相成長して少なくとも表面側にｐ形層を含むエピタキシャル成長層を有する窒化物半導体素子の製法であって、前記エピタキシャル成長層の最表面層を成長した後、引き続き同じ成長装置で有機窒素原料ガスと窒素キャリアガスとを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる保護層を成長し、該基板の温度を室温まで下げた後で、前記ｐ形層上に電極を形成する前に、前記保護層の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去することを特徴とする。なお、エピタキシャル成長層の最表面層とは、半導体素子を構成する必須のエピタキシャル成長層の最後の層を意味し、保護層もエピタキシャル成長層になるが保護層形成前のエピタキシャル成長層を意味している。
【０００８】
ここに窒化物半導体とは、III族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物（窒化物）からなる半導体をいう。
【０００９】
前記ウェットエッチングによる保護層の除去を、該保護層のバンドギャップエネルギーに相当する波長またはそれより短い波長の光を照射しながら行うことにより、ＩｎxＧａ1-xＮ層が励起されてウェットエッチングによっても簡単にエッチングすることができる。この場合、前記ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層が、前記最表層のｐ形層のバンドギャップエネルギーよりも５０ｍｅＶ以上小さいバンドギャップエネルギーを有する材料により形成されていれば、ＩｎxＧａ1-xＮ層をｐ形層と選択性よくエッチングすることができ、ｐ形層にダメージを全く与えることなくエッチングすることができる。
【００１０】
具体的には、前記窒化物半導体からなるエピタキシャル成長層を、基板上にｎ形層、活性層、およびｐ形層を発光層を形成するようにこの順で積層し、引き続き前記保護層を成長し、その後該保護層を除去して露出するｐ形層表面に透光性電極を介して、または露出する該ｐ形層表面に直接ｐ側電極を形成することにより、ＬＥＤやＬＤなどの発光素子を形成すれば窒化物半導体発光素子が得られる。
【００１１】
前記ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層をｐ形層で形成し、少なくとも前記ｐ側パッド電極の下側に該保護層の一部を残存させることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、デバイスを構成する窒化物半導体層を積層した後、その半導体積層部の最表面に、同じ装置で引き続き、たとえばトリアリルアミン（ＴＡＮ：（Ｃ2Ｈ5）3Ｎ）やエチルアジド（ＥｔＮ3）などの有機窒素ガスと窒素キャリアガスを用いてＩｎxＧａ1-xＮ層からなる保護層を成長しているため、つぎのような効果を有している。まず第１に、アニール工程を後から行う必要がなく、ｐ形層へのコンタミネーションの付着などによる汚染を招くことなく非常に清浄な状態を保持することができる。第２に、窒化物半導体層のエピタキシャル成長後に、引き続き同じ装置で保護層を形成しているため、基板温度を室温まで下げる過程でコンタミネーションが付着しても、後で除去することができる保護層への付着であるため、ｐ形層を清浄に保持することができる。第３に、電極形成前まで保護層を形成しておくことにより、その間の製造工程でもｐ形層を清浄に保持することができる。第４に、ウェットエッチングにより保護層の除去を行っているため、ドライエッチングによるダメージがｐ形層に及ぶということが全くない。その結果、ｐ形層と電極との接触抵抗を非常に小さくすることができると共に、ｐ形層自身のキャリア濃度も大幅に向上させることができる。
【００１３】
さらに詳細に説明すると、たとえばＭＯＣＶＤ法によりＮＨ3をＮの原料ガスとして窒化物半導体層を成長しても、最後の保護層を形成する際には、Ｎの原料ガスとしてＮＨ3ガスを使用しないため、活性化したＨを殆ど放出しない。そのため、ｐ形ドーパントのＭｇなどとＨとの結合は大幅に抑制されると共に、すでにＭｇと結合しているＨも保護層の成長の際に放出され、アニール工程をわざわざ設けることなく充分にｐ形ドーパントの活性化をすることができる。その結果、半導体層を積層してからアニール処理をする必要がなく、アニール処理のための保護層の形成や除去に伴うｐ形層表面の汚れを防止することができる。
【００１４】
さらに、ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層が電極の形成前の工程まで表面に設けられたままにすることにより、電極形成前の工程で、ｐ形層表面に不純物が付着してｐ形層にコンタミネーションが付着する恐れが殆どない。一方、ＩｎxＧａ1-xＮ層は、Ｉｎの組成が多くなるなど一定の条件を満たせばＫＯＨなどによりウェットエッチングを行うことができるが、そのバンドギャップエネルギーに相当する波長またはそれより短い波長の光が照射されることにより励起されてＫＯＨなどのエッチング液で容易に腐食させることができる。その結果、ドライエッチングをすることなく、すなわち、その下にあるｐ形層にダメージを与えることなく除去することができる。この場合、ｐ形層のバンドギャップエネルギーより５０ｍｅＶ以上小さいバンドギャップエネルギーのＩｎxＧａ1-xＮ層を用いることにより、ｐ形層と保護層とのエッチングの選択性を充分に上げることができ、ｐ形層に何らの影響を与えることなく、保護層を除去することができる。
【００１５】
なお、ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層は、前述のように、ｐ形層とのエッチングの選択比を大きくするためには、バンドギャップエネルギーを小さくすることが好ましく、ＬＥＤとして使用するような場合には活性層で発生する光を吸収する可能性があるため、除去した方が好ましい。しかしながら、たとえばパッド電極の下側など、光を透過しない場所であればそのまま残してコンタクト層とすることもできる。また、そのような光の吸収の問題がない程度の組成にすれば、または半導体レーザ（ＬＤ）のように端面発光の発光素子や、トランジスタなどの光の吸収に関係ない半導体素子では、たとえば表面層の一部を前述のウェットエッチングにより清浄化すれば、残りの層をそのまま残存させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、図面を参照しながら本発明の窒化物半導体素子の製法について説明をする。本発明による窒化物半導体素子の製法は、本発明による窒化物半導体素子の一例として、ＧａＮ系化合物からなるＬＥＤの製造工程の例が図１に断面説明図で示されるように、基板１上に窒化物半導体層を気相成長して少なくとも表面側にｐ形層５を含むエピタキシャル成長層６を形成し、エピタキシャル成長層６の最表面層５を成長した後、引き続き同じ成長装置で有機窒素原料ガスと窒素キャリアガスとを用いてＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる保護層７を成長する（図１（ａ））。そして、図１（ｂ）に示されるように、基板１の温度を室温まで下げた後で、ｐ形層５と接続する電極を形成する前に、たとえばＫＯＨ水溶液などのエッチング液１２に浸漬することにより、保護層７の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する。その後は、図１（ｃ）に示されるように、通常の製造工程と同様に、ｐ形層５の表面に、たとえばＡｕ-Ｎｉ合金またはＩＴＯ、ＺｎＯなどからなる透光性電極８を形成し、その後エピタキシャル成長層６の一部をドライエッチングによりエッチングしてｎ形層３を露出させ、透光性電極８の表面の一部にｐ側電極（パッド電極）９、露出したｎ形層３の露出面にｎ側電極１０を形成し、ウェハからチップ化することにより、窒化物半導体から成るＬＥＤチップが製造される。
【００１７】
ＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる保護層７は、製造工程中のｐ形層５が残留不純物などの付着などによる汚染を防止するために設けられている。そのため、この保護層７は、エピタキシャル成長層６を成長後、成長温度を室温まで下げることなく、エピタキシャル成長層６の成長後そのまま連続して設けられている。このＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層７は、成長の際に成長温度が高いとＩｎが抜けやすいため、低い温度で成長する必要があり、とくにＩｎの組成が多いほど成長温度が低くする必要がある。たとえばＩｎＮを成長する場合には５５０℃程度の温度で、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎを成長する場合には、８００℃程度で成長することが好ましい。したがって、多少Ｇａを混入すれば、６００〜８００℃程度で成長することができる。このＩｎの組成が大きいほど、除去のためのウェットエッチングをする際にエッチングしやすくなるが、一方で、バンドギャップエネルギーが小さくなり、ＬＥＤにする場合では、発光する光を吸収しやすくなるため、完全に除去する場合は問題ないが、残す場合には光の吸収も考慮して、その組成が定められる。なお、完全に除去する場合には、導電形はｐ形でも、ｎ形でも、アンドープでも何でも構わないが、後述するコンタクト層として一部でも残す場合には、ｐ形にすることが好ましい。
【００１８】
この保護層７の成長は、たとえばエピタキシャル成長層６を成長する成長装置でそのまま続けて成長するが、キャリアガスを水素から窒素に変え、また、Ｎの原料ガスとして、ＮＨ3ガスは止めて、その代わりに有機窒素原料ガスを使用する。これは、活性化したＨが発生してｐ形ドーパントのＭｇなどと化合しないようにするためである。有機窒素ガスには、Ｈが含まれるが、メチル基やエチル基などとして含まれるもので、単独のＨにはなりにくいため、ｐ形ドーパントと結合して不活性化させることは殆どない。この有機窒素ガスとしては、トリアリルアミン（ＴＡＮ）、エチルアジド（ＥｔＮ3）、アセトニトリル（acetonitrile）、アゾイソブタン（azoisobutane）、ターシャリブチルジメチルアミン（tertialybutildimethylamine）、トリエチルアミン（triethyllamine）、トリメチルアミン（trimethyllamine）、トリノーマルプロピルアミン（trinormalpropylamine）、トリフェニルアミン（triphenylamine）などを用いることができる。
【００１９】
この保護層７を除去するには、ＩｎＮのようにＩｎの組成が多ければ、そのままウェットエッチングをすることもできるが、時間がかかるし、Ｉｎの組成が少なくなるとますますエッチングし難くなるので、図１（ｂ）に示されるように、光を照射しながら、ＫＯＨのようなエッチング液に浸漬すると短時間でエッチングすることができ、たとえば０.０２μｍ程度の厚さに形成した保護層７を２０ｗｔ％濃度のＫＯＨ水溶液に１０分程度浸漬することにより完全に除去することができる。照射する光は、保護層７であるＩｎxＧａ1-xＮのバンドギャップエネルギー程度の波長以下の波長の光を照射することにより、光で励起されやすいため、エッチングされやすくなる。しかし、あまり波長の短い光を照射すると、保護層７のみならず、ｐ形層５なども励起されるため、ｐ形層５のバンドギャップエネルギーに相当する波長より長い波長の光を用いることが好ましい。そのため、保護層のバンドギャップエネルギーに相当する波長近傍の光を照射すれば問題はない。
【００２０】
これらの観点から、保護層７の組成としては、ｐ形層５のバンドギャップエネルギーよりも５０ｍｅＶ以上のエネルギー差を有する（保護層７のバンドギャップエネルギーが小さい）材料を用いることが、保護層７のみを選択的にエッチングするのに好ましい。たとえばＩｎＮのバンドギャップエネルギーが０.８ｅＶ程度、ＧａＮのバンドギャップエネルギーが３.８ｅＶ程度であるため、Ｉｎの僅かの増加により大きくバンドギャップエネルギーを下げることができる。
【００２１】
このＩｎxＧａ1-xＮ層は、前述のように、Ｉｎの組成が多くなるほどバンドギャップエネルギーが小さくなるが、キャリア濃度を大きくすることができ、また、ｐ形層や電極パッドとのオーミックコンタクトも得やすくなる。そのため、ｐ形層として電極パッドの下のみに残すことができ、また、ストライプ型半導体レーザのように端面発光する素子には、全面に残すこともできる。この場合、前述のように、製造工程中の保護層として用いているため、少なくともその表面の一部をウェットエッチングにより除去することが好ましい。
【００２２】
つぎに、具体例で本発明の窒化物半導体発光素子の製法について、図１を参照しながら、さらに詳細に説明をする。基板１としては、たとえばサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ系化合物（窒化物半導体を意味する）、ＺｎＯ系化合物（Ｚｎを含む酸化物を意味する）、Ｓｉ、ＧａＡｓなどからなる各種の基板を用いることができる。たとえば（０００１）面を主面としたサファイアからなる基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタに配置し、水素ガスを流しながら、１０７０℃程度まで温度を上げて、基板１をサーマルクリーニングする。その後、温度を４００〜６００℃程度まで下げて、たとえばＧａＮからなる低温バッファ層２ａを０.００５〜０.１μｍ程度成膜した後、温度を６００〜１２００℃程度、たとえば１０００℃程度の高温に上げて、アンドープでＧａＮからなる高温バッファ層２ｂを１μｍ程度、ついでＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ形層３を１〜１０μｍ程度、たとえば４μｍ程度積層する。つぎに、成長温度を７００〜８５０℃程度の低温に下げて、アンドープのＩｎＧａＮ系化合物／ＧａＮ−ＭＱＷ（たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎからなるウェル層と５〜２０ｎｍのＩｎzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０.０５）からなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸 構造）の活性層４を０.０５〜０.３μｍ程度積層する。ついで、成長装置内の温度を９００〜１１００℃程度、たとえば１０００℃程度に上げて、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ形層５を０.０１〜０.５μｍ程度成長する。
【００２３】
なお、前述の各半導体層を成長する場合、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの反応ガスおよびｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 、ｐ形にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）などの必要なガスを供給して、所望の組成で、所望の導電形の半導体層を所望の厚さに形成することができる。
【００２４】
その後、ＴＭＧとＣｐ2 Ｍｇの供給を中断し、基板温度を８００℃程度に下げる。そして、窒素原料ガスのＮＨ3をたとえばＴＡＡのような有機窒素ガスに変更し、キャリアガスの水素を窒素に切り替えた後、基板温度を５５０℃まで下げてＴＭＩの供給を開始することにより、ＩｎＮからなる保護層７を成長することができ、３〜２００ｎｍ程度、たとえば１０ｎｍ程度成長する。この際、たとえばＣｐ2 Ｍｇのドーパントガスを供給してｐ形層とすることにより、ＩｎＮ層を除去する際にＩｎＮ層の残渣がある場合でも、容易に正孔濃度の高い表面を残すことが可能になるし、また、電極のコンタクト層とすることもできる。ＩｎＮからなる保護層７の成長後、ＴＭＩの供給を中断し、ＴＡＡを供給しながら室温まで降温することによりｐ形層５の表面を完全に保護しながら室温まで冷却することができる。
【００２５】
その後、結晶成長した基板表面にＳＯＧを５００ｎｍ程度形成した後、レジストで透明電極のパターンを形成する。この時点で、透明電極形成部分のＩｎＮからなる保護層７が露出する。この状態で、図１（ｂ）に概念図で示されるように、３０℃程度のＫＯＨ水溶液１２（濃度２０ｗｔ％）を満たした容器１１内にウェハごと浸漬させ、光源１３により光を照射することにより、１０分程度で露出した部分のＩｎＮからなる保護層７をエッチングしてｐ形層５を露出させることができる。このＩｎＮからなる保護層７は、バンドギャップエネルギーが０.８ｅＶ程度であるため、可視光もしくは近紫外光で容易に励起することができ、ＫＯＨ水溶液に浸漬したまま励起光を照射することにより、ｐ形層５は励起されず選択的にエッチングをすることができる。この場合、下層となるｐ形層５のバンドギャップエネルギーに相当する波長よりも長い波長の光を励起光とすることにより、選択性の高いエッチングが可能で、最上層のＩｎＮ層（保護層７）のみを取り除くことができ、清浄で、損傷のない表面を形成することができる。
【００２６】
その後、図１（ｃ）に示されるように、たとえばＮｉとＡｕを積層して合金化することによりＮｉ-Ａｕ合金層を２〜１００ｎｍ程度形成することにより透光性導電層である透光性電極８を形成する。なお、マスクとしたＳＯＧをエッチングで除去することにより、不要部分に付着した透光性導電層も除去される。なお、透光性電極７は、この例によらないで、ＺｎＯや、ＩＴＯなどにより形成することもできるし、パッド電極（ｐ側電極）のみを形成することもできる。ＺｎＯやＩＴＯの材料によれば、厚くても透光性があり、０.０１〜５μｍ程度に設けることもできる。その後、レジスト膜を塗布してパターニングし、ドライエッチングによりエピタキシャル成長層６の一部をエッチングしてｎ形層３を露出させ、透光性電極７上の一部に、リフトオフ法などによりＴｉとＡｕとの積層構造で、パッド電極であるｐ側電極８を、露出したｎ形層３にオーミックコンタクト用のｎ側電極９を、Ｔｉ-Ａｌ合金などにより形成する。その後、各チップに分割することにより、図１（ｃ）に示されるようなＬＥＤチップが得られる。また、前述の例では、ｎ形層３を露出する前に透光性電極７を形成したが、ｎ形層３を露出させた後に、保護層７をエッチング除去して透光性電極８を形成することもできる。なお、ｐ側電極９およびｎ側電極１０の構造や材料などは、この例には限定されない。
【００２７】
また、前述の例では、ｐ形層５としてＧａＮの単層で形成する例であったが、たとえば活性層側にＡｌＧａＮ系化合物のようなバンドギャップの大きい層を形成することもできる。また、ｎ形層３もこのような２種以上の複層にすることもできる。さらに、この例では、ｎ形層３とｐ形層５とで活性層４が挟持されたダブルヘテロ接合構造であるが、ｎ形層とｐ形層とが直接ホモ接合またはヘテロ接合するｐｎ接合構造のものでもよい。さらに、前述の例では、ＬＥＤの例であったが、メサ状のドライエッチングまたは電流狭窄層を埋め込むことによりストライプ状の発光領域を形成するＬＤでも、エピタキシャル成長層を通常のＬＤを形成するように積層し、その最表面層に前述の保護層を形成しておくことにより、上面電極とｐ形層との接触抵抗を小さくすることができると共に、ｐ形層のキャリア濃度を向上させることができる。
【００２８】
リッジ型ＬＤの製造工程を示す斜視説明図が図２に示されている。まず、図２（ａ）に示されるように、たとえばｎ形ＧａＮ基板２１上に、たとえばＳｉが不純物濃度で３×１０18ｃｍ-3程度にドープされたｎ形ＧａＮからなるｎ形バッファ層２２を４μｍ程度、たとえばＳｉが３×１０17ｃｍ-3程度にドープされたｎ形Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなるｎ形クラッド層２３を１μｍ程度、たとえばＳｉが１×１０17ｃｍ-3程度にドープされたｎ形ＧａＮからなるｎ形ガイド層２４を０.１μｍ程度、不純物濃度が３×１０18ｃｍ-3程度のｎ形ＧａＮ層（９ｎｍ程度）とノンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（３ｎｍ程度）／３×１０18ｃｍ-3程度のｎ形ＧａＮ層（１２ｎｍ程度）のペアを３組程度積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる活性層２５を５４ｎｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたｐ形Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなるブロック層２６を２５ｎｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたＧａＮからなるｐ形ガイド層２７を０.１μｍ程度、たとえばＭｇが５×１０19ｃｍ-3程度にドープされたＡｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなるｐ形クラッド層２８を０.４μｍ程度、たとえばＭｇが１×１０20ｃｍ-3程度にドープされたＧａＮからなるｐ形コンタクト層２９を０.１μｍ程度、それぞれ順次積層して、エピタキシャル成長層３０を形成する。
【００２９】
なお、各層の成長温度は前述の例と同様に、Ｉｎを含む活性層の成長温度を下げて行い、また、成長する組成に応じて必要な前述のガスを導入してエピタキシャル成長を行う。このエピタキシャル成長層３０の成長が終ったら、ＴＭＧとＣｐ2 Ｍｇの供給を中断し、基板温度を８００℃程度に下げる。そして、前述の例と同様に、窒素原料ガスのＮＨ3をたとえばＴＡＡのような有機窒素ガスに変更し、キャリアガスの水素を窒素に切り替えた後、基板温度を５５０℃まで下げてＴＭＩの供給を開始することにより、ＩｎＮからなる保護層３１を、３〜２００ｎｍ程度、たとえば１０ｎｍ程度成長する。この際、前述のように、たとえばＣｐ2 Ｍｇのドーパントガスを供給してｐ形層とすることにより、ＩｎＮからなる保護層３１を完全に除去しないで、一部の厚さを残存させることができる。この保護層の成長後、ＴＭＩの供給を中断し、ＴＡＡを供給しながら室温まで冷却する。
【００３０】
その後、図２（ｂ）に示されるように、たとえばＳｉＯ2などのマスク材料を保護層３１の表面に設け、発光領域を形成するストライプ状に残存するようにパターニングして、マスク３８を形成する。そして、そのマスク３８から露出する保護層３１および半導体積層部３０をドライエッチングによりｐ形ガイド層２７が露出するかその手前までエッチングしてメサ形状にする。その後、マスク３８をそのままにして、たとえばＺｒＯ2からなる絶縁層３２を、たとえばスパッタ法などにより成膜し、その後マスク３８を除去することにより、メサ形状の上面以外の側壁部およびメサ形状の底面に絶縁層３２が形成され、保護層３１の表面が露出する。
【００３１】
その後、図１（ｂ）に示される例と同様に、ウェハごとＫＯＨエッチング液に浸漬し、可視光などを照射しながら保護層３１をエッチングすることによりｐ形コンタクト層２９を露出させる。そして、図２（ｄ）に示されるように、たとえばＮｉ／Ａｕなどを真空蒸着などにより全面に設けることにより、ｐ側コンタクト電極用金属膜３３ａを成膜する。その後、レジスト膜などを形成してパターニングすることにより、図２（ｅ）に示されるように、ストライプ状メサ領域の近傍のみに残存させてｐ側コンタクト電極３３を形成する。
【００３２】
そして、図２（ｆ）に示されるように、たとえばリフトオフ法により、ＮｉとＡｕとの積層構造でｐ側パッド電極３４を、チップ周辺部を除いたほぼ全面に形成する。その後、基板２１の裏面を研磨して、基板２１の厚さを１００μｍ程度にし、ＴｉおよびＡｌ膜を真空蒸着法などにより成膜してシンターさせることにより、Ｔｉ-Ａｌ合金などからなるｎ側電極３５を形成する。その後、ストライプと平行方向はダイシングし、ストライプと直角方向は劈開して各チップに分割することにより、図２（ｇ）に示されるようなＬＤチップが得られる。
【００３３】
なお、ｐ側コンタクト電極３３、ｐ側パッド電極３４およびｎ側電極３５の構造や材料などは、この例には限定されない。また、基板がサファイア基板のように絶縁性基板からなる場合には、ｎ側電極は保護層３１および半導体積層部３０の一部をエッチングすることにより露出するｎ形層（ｎ形バッファ層）の露出面に形成される。また、前述のように、保護層３１を完全にエッチング除去しないで、表面のみのエッチングをして清浄化すれば、他は殆ど残存させることもできる。とくに端面発光のＬＤでは、表面からは光を放射しないため、このような端面発光の場合には残っていても何ら支障はない。さらに、ＬＤを構成する半導体の積層構造も前述の例に限定されず、種々の積層構造に形成することもできる。
【００３４】
本発明によれば、素子を構成する半導体層をエピタキシャル成長した後に、ＩｎxＧａ1-xＮからなる保護層により表面を被覆しているため、半導体層のエピタキシャル成長後に基板温度を室温まで下げる場合でも、残留不純物が直接ｐ形層などに付着することがなく、保護層は簡単にウェットエッチングにより除去することができるため、ｐ形層にダメージを与えることなく、非常に清浄なｐ形層の表面を得ることができる。その結果、ｐ形層に接続して設けられる電極（透明電極またはパッド電極）とｐ形層との接触抵抗を非常に低減させることができ、直列抵抗が小さく駆動電圧の低い窒化物半導体素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による窒化物半導体素子の製法の一実施形態である発光素子の製造工程を示す断面説明図である。
【図２】本発明により形成したＬＤの一例の断面説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    基板
２    低温バッファ層
３    ｎ形層
４    活性層
５    ｐ形層
６    エピタキシャル成長層
７    保護層
８    透光性電極
９    ｐ側電極（パッド電極）
10    ｎ側電極
【図１】
2007042944.tif 000003
【図２】
2007042944.tif 000004