(57)【要約】【課題】結晶性の高いバッファ層を有する半導体発光素子を形成することができるスパッタ成膜装置、並びに半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】スパッタ成膜装置４０を用いて、スパッタ法により基板１１上に薄膜を成膜する工程を含む、半導体発光素子の製造方法であって、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を未溶融状態で、ガスの流れを用いて前記スパッタ成膜装置４０内の成長室４１ａの内壁に吹き付けて、前記成長室４１ａの内壁に前記コーティング原料粒子からなるコーティング膜１００を形成する工程と、前記コーティング膜１００を形成する工程の後に、前記基板１１上に前記薄膜を成膜する工程、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ成膜装置を用いて、スパッタ法により基板上に薄膜を成膜する工程を含む、半導体発光素子の製造方法であって、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を未溶融状態で、ガスの流れを用いて前記スパッタ成膜装置内の成長室の内壁に吹き付けて、前記成長室の内壁に前記コーティング原料粒子からなるコーティング膜を形成する工程と、前記コーティング膜を形成する工程の後に、前記基板上に前記薄膜を成膜する工程、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
基板とスパッタターゲットとを囲む遮蔽部材を有するスパッタ成膜装置を用いて、スパッタ法により前記基板上に薄膜を成膜する工程を含む、半導体発光素子の製造方法であって、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を未溶融状態で、ガスの流れを用いて前記遮蔽部材に吹き付けて、該遮蔽部材の内壁に前記コーティング原料粒子からなるコーティング膜を形成する工程と、前記コーティング膜を形成する工程の後に、前記基板上に前記薄膜を成膜する工程、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記スパッタ法で成膜される薄膜は、反応性スパッタ法によって成膜することを特徴とする請求項1又は請求項２のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記スパッタ法で成膜される薄膜を、ＲＦスパッタ法によって成膜することを特徴とする請求項1又は請求項２のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記スパッタ法で成膜される薄膜はＡｌＮからなり、前記溶射原料粒子はＡｌＮ又はＡｌからなることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記スパッタ法で成膜される薄膜はバッファ層であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記コーティング原料粒子を、温度が３００℃〜６００℃である前記ガスの流れに混合させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記コーティング原料粒子の平均粒径が、０．０１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記コーティング膜を、１０μｍ〜１００００μｍの厚さで形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
遮蔽部材で囲まれた領域内に基板とスパッタターゲットとを配置し、スパッタ法によって前記基板上にスパッタ法で成膜される薄膜を形成するスパッタ成膜装置であって、
前記遮蔽部材の内壁に、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子からなるコーティング膜が形成されていることを特徴とするスパッタ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法およびスパッタ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長の光を発光する半導体発光素子用の半導体材料として、ＩＩＩ族窒化物半導体が注目を集めている。一般にＩＩＩ族窒化物半導体は、サファイア単結晶を始めとする種々の酸化物結晶、炭化珪素単結晶またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶等を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）あるいは水素化物気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ法）等によって積層されて形成される。
【０００３】
現在のところ広く一般に採用されている結晶成長方法は、基板としてサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ等を用い、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて結晶を成長させる方法で、前述の基板を設置した反応管内にＩＩＩ族の有機金属化合物とＶ族の原料ガスを用い、温度７００℃〜１２００℃程度の領域で下地層、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を成長させるという方法である。
そして、各半導体層の成長後、基板もしくはｎ型半導体層に負極を形成し、ｐ型半導体層に正極を形成することによって半導体発光素子が得られる。
【０００４】
しかし、基板上に下地層とｎ型半導体層を積層する場合、基板と下地層との格子定数が異なるために、下地層の結晶性が不十分となる。このため、下地層上に積層されるｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層の結晶性も低下し、半導体発光素子の出力が不十分となる。
【０００５】
このような問題を解決する技術として、たとえば、基板上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなる低温バッファ層と呼ばれる層を積層し、その上に高温でＩＩＩ族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、２）。
また、上記バッファ層をＭＯＣＶＤ以外の方法で成膜する技術も提案されている。例えば、高周波スパッタ法で成膜したバッファ層上に、ＭＯＣＶＤによって同じ組成の結晶を成長させる方法が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第3026087号公報
【特許文献２】特開平4-297023号公報
【特許文献３】特公平5-86646号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のスパッタ成膜装置により、基板上に、たとえばバッファ層などの薄膜を形成すると、スパッタ成膜装置内の成長室の内壁面がプラズマに曝されるため、内壁面の材料が成長室内の領域に叩き出される。また、薄膜を形成する際の加熱により、スパッタ装置内にある材料が昇華して成長室内に放出される。このため、装置内の材料が薄膜に不純物として混入し、薄膜の結晶性を低下させるという問題が生じていた。
【０００８】
このような問題を回避するために、一般的には薄膜の成膜の前に、基板を配置しない状態で薄膜の成膜処理と同じ工程を行い、成長室の内壁面を予め薄膜の材料と同じ材料からなるコーティング膜で覆う方法が採用されている。しかし、薄膜の成膜方法では、スパッタターゲットから発生する原子若しくは分子が、内壁面に向かうように真っ直ぐに飛ばされるため、内壁内の部材の影となる部分を覆うことができない。
このため、従来の方法では、成長室の内壁面の全ての領域をコーティング膜で完全に覆うことができず、薄膜の成膜時に内壁面の材料が成長室内に叩き出されたり、昇華して薄膜に混入することを防ぐことができなかった。
【０００９】
特に、薄膜の成膜方法としてＲＦスパッタ法を用いる場合は、ターゲットに高周波電圧を印加してプラズマを発生させるために、加速したイオンがスパッタ成膜装置内の成長室の内壁面に衝突しやすく、スパッタ成膜装置内の成長室の内壁面の材料が成長室内に叩き出されやすい。
また、成長室の内壁が、設置電極を介して電気的に接地された構成である場合には、内壁がアノード電極として作用するため、内壁はマイナスにバイアスされる。このため、イオンがターゲットのみならず内壁にも引き寄せられ、成長室の内壁をスパッタする。
【００１０】
また、ＲＦスパッタ法におけるプラズマの発生領域は、ＤＣスパッタ法におけるプラズマの発生領域よりも広いとされている。このため、成長室の内壁を接地させずに電気的に浮かせた状態で用いた場合であっても、成長室の内壁がスパッタされることを防ぐのは困難であった。
【００１１】
また、薄膜の形成を繰り返すことにより、コーティング膜の表面に薄膜の材料からなる堆積物が付着するが、コーティング膜の表面は平坦であるため、堆積物が基板上に剥がれ落ちやすい。また、薄膜の形成の度にコーティング膜が熱膨張を繰り返すことにより、コーティング膜に亀裂や剥がれが生じやすい。このような堆積物やコーティング膜の剥がれ（小片）は、薄膜の形成の際の熱やプラズマの衝突により、成長室内に飛散しやすい。しかし、飛散した小片が基板上に付着すると、その部分の半導体層は特性を発揮できない。そのため、半導体発光素子に欠陥が生じ、製品の収率が低下する。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、不純物混入を防ぐスパッタ成膜装置と、前記スパッタ成膜装置を用いた半導体発光素子の製造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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕  スパッタ成膜装置を用いて、スパッタ法により基板上に薄膜を成膜する工程を含む、半導体発光素子の製造方法であって、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を未溶融状態で、ガスの流れを用いて前記スパッタ成膜装置内の成長室の内壁に吹き付けて、前記成長室の内壁に前記コーティング原料粒子からなるコーティング膜を形成する工程と、前記コーティング膜を形成する工程の後に、前記基板上に前記薄膜を成膜する工程、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
〔２〕  基板とスパッタターゲットとを囲む遮蔽部材を有するスパッタ成膜装置を用いて、スパッタ法により前記基板上に薄膜を成膜する工程を含む、半導体発光素子の製造方法であって、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を未溶融状態で、ガスの流れを用いて前記遮蔽部材に吹き付けて、該遮蔽部材の内壁に前記コーティング原料粒子からなるコーティング膜を形成する工程と、前記コーティング膜を形成する工程の後に、前記基板上に前記薄膜を成膜する工程、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
〔３〕  前記スパッタ法で成膜される薄膜は、反応性スパッタ法によって成膜することを特徴とする〔１〕又は〔２〕のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
〔４〕  前記スパッタ法で成膜される薄膜を、ＲＦスパッタ法によって成膜することを特徴とする〔１〕又は〔２〕のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
〔５〕  前記スパッタ法で成膜される薄膜はＡｌＮからなり、前記溶射原料粒子はＡｌＮ又はＡｌからなることを特徴とする〔３〕又は〔４〕のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
〔６〕  前記スパッタ法で成膜される薄膜はバッファ層であることを特徴とする〔１〕乃至〔５〕のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
〔７〕  前記コーティング原料粒子を、温度が３００℃〜６００℃である前記ガスの流れに混合させることを特徴とする〔１〕乃至〔６〕のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
〔８〕  前記コーティング原料粒子の平均粒径が、０．０１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする〔１〕乃至〔７〕のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
〔９〕  前記コーティング膜を、１０μｍ〜１００００μｍの厚さで形成することを特徴とする〔１〕乃至〔８〕のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
〔１０〕  遮蔽部材で囲まれた領域内に基板とスパッタターゲットとを配置し、スパッタ法によって前記基板上に薄膜を形成するスパッタ成膜装置であって、前記遮蔽部材の内壁に、前記スパッタ法で成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子からなるコーティング膜が形成されていることを特徴とするスパッタ成膜装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子を、スパッタ成膜装置内の、プラズマにさらされる可能性のある成長室の内壁そのもの、または装置内に配置されて成長室を形成する遮蔽部材内壁に吹き付けることにより、基板とスパッタターゲットとを囲む全ての領域を、コーティング膜で覆われた面で囲むことができる。このため、薄膜の成膜時に、スパッタ成膜装置の内壁面の材料がスパッタ法によって成膜される薄膜に混入するのを防ぐことができる。
【００１５】
成長室は、装置の内壁そのものに覆われている場合と、遮蔽部材を組み上げて形成される場合がある。コーティング作業のしやすさの観点からは、遮蔽部材を組み上げて形成するほうが有利である。
【００１６】
また、コーティング膜形成の際に、コーティング原料粒子を未溶融状態で、取り外し可能な遮蔽部材を内壁に吹き付けることにより、溶射原料粒子が塑性変形せずに互いに接合する。このため、コーティング膜の表面に微細な凹凸形状や隙間を形成できる。このため、コーティング膜の表面にスパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物が付着しても、堆積物は表面の凹凸および隙間に保持され、剥がれ落ちることがない。また、スパッタ法によって成膜される薄膜の形成の度にコーティング膜が熱膨張を繰り返しても、コーティング膜の表面に微細な凹凸形状や隙間が形成されているため、コーティング膜に亀裂や剥がれが生じにくい。このため、堆積物やコーティング膜の剥がれ（小片）が基板上に付着することが防がれ、スパッタ法によって成膜される薄膜の結晶性悪化および半導体発光素子の欠陥の発生を防ぐことができる。このため、製品の収率を向上できる。
【００１７】
本発明のスパッタ成膜装置によれば、基板とスパッタターゲットとを配置する領域である成長室の内壁に、基板に形成する薄膜の材料からなるコーティング膜が形成されていることにより、スパッタ成膜装置の内壁面の材料がスパッタ法によって成膜される薄膜に混入するのを防ぐことができる。
【００１８】
また、前記コーティング膜が、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなるコーティング原料粒子又は前記材料の構成元素からなるコーティング原料粒子からなるため、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物が付着しても剥がれ落ちることがない。また、スパッタ法によって成膜される薄膜の形成の度にコーティング膜が熱膨張を繰り返しても、コーティング膜に亀裂や剥がれが生じにくい。このため、堆積物やコーティング膜の剥がれ（小片）が基板上に付着することが防がれ、スパッタ法によって成膜される薄膜の結晶性悪化および半導体発光素子の欠陥の発生を防ぐことができる。このため、製品の収率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るスパッタ成膜装置の一例を模式的に説明する図である。
【図２】図２は、本発明に係るスパッタ成膜装置に形成されたコーティング膜の一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は側方からの断面模式図であり、（ｂ）は平面写真である。
【図３】図３は、半導体発光素子を製造する工程を説明するための断面模式図である。
【図４】図４は、本発明の半導体発光素子の製造方法を用いて製造された半導体発光素子の一例を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
『スパッタ成膜装置４０』
以下、本実施形態の半導体発光素子の製造方法で用いられるスパッタ成膜装置４０の構成について、図１を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００２１】
図１に例示するスパッタ成膜装置４０は、スパッタ法によって基板１１上に薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）を形成する装置であり、チャンバ４１と、遮蔽部材４１ａと、反応ガス供給手段５０と、圧力モニタ５１と、流量制御手段５２と、マッチングボックス４５および４６と、から概略構成されている。以下、それぞれの構成について詳細を説明する。
この例では、遮蔽部材を組み上げて成長室を形成する場合を採用しているが、成長室をチャンバの内壁そのもので形成しても構わない。その場合は、チャンバ内壁のコーティングが施される。
【００２２】
チャンバ４１は、スパッタ成膜装置４０内に設けられており、遮蔽部材４１ａの外側を囲むように構成されている。また、チャンバ４１の材質としては、一般に、ステンレス、アルミ、インコネル、インバー、石英等を用いることができるが、材質はこれらに限定されず、スパッタ成膜装置４０の仕様により適宜選択することができる。
また、チャンバ４１の内側には、遮蔽部材４１ａと、ヒーター４４と、電極４３が設けられている。以下、各構成について説明する。
【００２３】
遮蔽部材４１ａは、基板１１への薄膜の成膜中における、スパッタ成膜装置４０の内壁への原子若しくは分子（スパッタターゲット４７から放出された原子若しくは分子）の衝突を遮断するための部材である。
また、遮蔽部材４１ａの構成としては、設置電極を介して電気的に接地されたものを用いても構わない。ＲＦスパッタを行う場合、接地された遮蔽部材４１ａはアノード電極として作用する。また、遮蔽部材４１ａは、電気的に接地させず、電気的に浮かせた状態で用いても構わない。
【００２４】
遮蔽部材４１ａは、基板１１とスパッタターゲット４７が配置される領域４９を囲むように構成されており、たとえばスパッタ成膜装置４０の成長室を構成している。また、基板１１とスパッタターゲット４７が配置される領域４９を囲む」とは、基板１１とスパッタターゲット４７とを完全に覆い囲む場合だけでなく、その一部だけを囲む場合も含む。
【００２５】
また、遮蔽部材４１ａは、たとえば筒状のシールド材からなることが好ましいが、基板１１とスパッタターゲット４７との間で発生するプラズマの発生領域を囲むものであれば、その形状は特に制限されない。また、遮蔽部材４１ａはスパッタ成膜装置４０から取り出し可能な構成となっており、単体の部材で構成されていても、複数の部材で構成されていてもかまわない。
【００２６】
また、遮蔽部材４１ａを構成する部材には、基板１１を保持するための部材（いわゆるトレイ）が含まれるものとする。また、前記トレイは、成膜処理ごとにチャンバ４１から取り出され、交換されるものとし、成長室を構成する遮蔽部材と区別される。装置により、基板１１を直接搬送する場合と、部材に載せて搬送する場合がある。
また、遮蔽部材４１ａの内壁は、コーティング膜１００により覆われている。
【００２７】
コーティング膜１００は、スパッタ法による成膜中における、遮蔽部材４１ａの内壁面とプラズマの接触を遮断する。また、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物が剥離して脱落することを防ぐための膜でもある。
なお、チャンバ４１および遮蔽部材４１ａの材料と、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料が同じである場合は、スパッタ成膜装置４０の内壁面の材料の混入の観点からはコーティング膜１００は不要であるが、堆積物の脱落低減の観点からは必要である。
【００２８】
図２（ａ）に、本製造方法で用いられるコーティング法により形成されたコーティング膜１００の断面模式図、図２（ｂ）にＡｌからなるコーティング膜１００の平面写真を示す。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、コーティング膜１００は略球状のコーティング原料粒子１００ａが互いに接合してなり、表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されている。また、コーティング膜１００（溶射原料粒子１００ａ）は、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料または前記材料の構成元素から構成されている。
【００２９】
また、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。コーティング原料粒子１００ａの平均粒径がこの範囲内であることにより、コーティング膜１００の強度が保たれつつ、表面に適度な大きさの凹凸が形成される。そのため、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物がコーティング膜１００の表面に付着しても、領域４９内へ飛散することなく保持される。
【００３０】
一方、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径が０．０１μｍ未満であると、コーティング膜１００表面の凹凸が十分な大きさとならず、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物を保持することができない。また、コーティング原料粒子１００ａの表面積が大きくなるため、コーティング膜１００形成の際に溶射原料粒子１００ａが酸化されやすくなる。このため、コーティング原料粒子１００ａ同士の結合が弱まり、コーティング膜１００から溶射原料粒子１００ａが脱落しやすくなるため好ましくない。
【００３１】
また、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径が１０μｍを超えると、コーティング原料粒子１００ａ同士の接触面積が体積に比較して小さくなり、コーティング原料粒子１００ａ同士の接合強度が弱まるため、コーティング膜１００の強度が低下する。また、コーティング原料粒子１００ａの自重により、領域４９内へのコーティング原料粒子１００ａの脱落が発生しやすくなる。また、コーティング膜１００表面の凹凸や隙間１００ｂが大きくなりすぎる。このため、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる堆積物を保持しにくく、領域４９内への堆積物の飛散が生じやすくなる。
【００３２】
また、コーティング膜１００は、１０μｍ〜１００００μｍの厚さで形成されていることが好ましい。コーティング膜１００の膜厚がこの範囲内であることにより、スパッタよる成膜の際のプラズマや熱から、遮蔽部材４１ａを保護できる。このため、領域４９に、遮蔽部材４１ａの材料がプラズマによりたたき出されたり、熱で昇華することを防ぐことができる。
【００３３】
一方、コーティング膜１００の膜厚が１０μｍ未満であると、遮蔽部材４１ａをプラズマや熱から十分保護することができない。このため、領域４９内への遮蔽部材４１ａの材料の昇華や混入を十分に防ぐことができない。
また、コーティング膜１００の膜厚が１００００μｍを超えると、遮蔽部材４１ａとコーティング膜１００との熱膨張率の差による影響が大きくなるため、コーティング膜１００に亀裂や剥がれが発生しやすくなる。このため、コーティング膜１００の剥がれ（小片）が基板１１上に付着し、半導体発光素子に欠陥が発生する。また、遮蔽部材４１ａへのコーティング膜１００のコーティング処理に時間を要するため、作業効率の面からも好ましくない。
【００３４】
また、本実施形態のコーティング膜１００は、コーティング原料粒子１００ａを溶融させず、遮蔽部材４１ａに、高速で吹き付ける方法、いわゆるコールドスプレー法により堆積されたものである。ここで、遮蔽部材４１ａに衝突する直前のコーティング原料粒子１００ａの速度は４００ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓの範囲である。
上記構成のコーティング膜１００は、コーティング原料粒子１００ａの形状が残ったまま互いに接合されている。そのため、コーティング原料粒子１００ａの形状からなる凹凸がコーティング膜１００表面に好適に形成されている。
【００３５】
なお、コールドスプレー法とは、コーティング原料粒子１００ａの材料の融点よりも低い温度に加熱したガスをノズルにより超音速流で噴出し、その流れの中にコーティング原料粒子１００ａを投入し、固相状態のまま被溶射物（遮蔽部材４１ａ）に高速で衝突させて皮膜（コーティング膜１００）を形成する技術である。
【００３６】
また、チャンバ４１内は、上部にヒーター４４が設けられており、底部に電極４３が設けられている。
ヒーター４４は、薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）の成膜の際に、領域４９および基板１１の温度を制御するためのものである。ヒーター４４の表面には、基板１１を下向きに取り付けるための図示しない取り付け手段が備えられている。この取り付け手段により、基板１１を後述するスパッタターゲット４７に対向させる。また、ヒーター４４は、チャンバ４１外側のマッチングボックス４５を介して、電源４８に接続されている。この構成により、電源４８からマッチングボックス４５を介してヒーター４４に電流が供給される。
【００３７】
電極４３は、スパッタターゲット４７に電圧を印加するためのものである。電極４３の表面には、スパッタターゲット４７を基板１１に対向させるための図示しない取り付け手段が備えられている。また、電極４３は、チャンバ４１外側に設けられたマッチングボックス４６を介して、電源４８に接続されている。このような構成により、電源４８からマッチングボックス４６を介して電極４３に電流が供給される。また、電極４３表面は、先述したコーティング膜１００により覆われていることが好ましい。電極４３表面がコーティング膜１００で覆われていることにより、電極４３の材料が領域４９に昇華するのを防ぐことができるためである。
【００３８】
また、スパッタターゲット４７の下方にはマグネット４２が設けられている。マグネット４２には、図示しない駆動装置が設けられており、回転運動可能な構成となっている。このマグネット４２がスパッタターゲット４７の下方で回転することにより、スパッタターゲット４７の広い面積がスパッタされることで、基板１１に形成される薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）の膜厚等の面内分布が良好となる。さらに、スパッタターゲット４７の利用効率が向上するため、原料コストの低減につながる。
【００３９】
また、金属材料をスパッタターゲット４７として用い、反応性スパッタ法によって、絶縁体からなる薄膜（スパッタ法で成膜される薄膜）を成膜する場合には、マグネット４２は、位置が固定されたものではなく、スパッタターゲット４７の下方で移動可能なものであることが好ましい。マグネット４２をスパッタターゲット４７の下方で移動させながら成膜を行うことにより、スパッタターゲット４７表面におけるスパッタ反応が均一に行われる。このため、スパッタターゲット４７表面が局所的に絶縁膜で覆われることが防がれる。このため、絶縁膜の帯電による異常放電を防ぐことができる。
【００４０】
ここで、マグネット４２の具体的な運動の方法は、使用するスパッタ成膜装置によって適宜選択することができる。
【００４１】
また、チャンバ４１の外側には、反応ガス供給手段５０、圧力モニタ５１、流量制御手段５２は、マッチングボックス４６および電源４８が設けられている。以下それぞれについて説明する。
【００４２】
反応ガス供給手段５０は、原料ガス、キャリアガス等の各反応ガスの供給量を適宜調整して、配管５３を介してチャンバ４１内（領域４９内）に供給する構成となっている。図１に示す例では、反応ガス供給手段５０は、たとえば、配管５３ａ、５３ｂからなる配管５３を介して、チャンバ４１内に各反応ガスを供給するように構成されている。
【００４３】
圧力モニタ５１は、チャンバ４１内の圧力を検知するために設けられている。図１に例示する圧力モニタ５１は、たとえばチャンバ４１の外壁に設置されているが、圧力モニタ５１の設置箇所は特に限定されず、例えば、チャンバ４１内に配置することも可能であり、適宜決定することが可能である。
【００４４】
また、流量制御手段５２は、反応ガス供給手段５０からチャンバ４１内に供給するガスの流通量を制御するために設けられている。流量制御手段５２は、圧力モニタ５１の検知信号Ａに基づき、ガスの流量を制御するように構成されている。
【００４５】
マッチングボックス４５、４６はスパッタ成膜装置４０内部と、電源４８とのインピーダンスのマッチングをとるために設けられている。また、マッチングボックス４５は、電源４８とヒーター４４に接続されている。このような構成により、電源４８から、マッチングボックス４５を介してヒーター４４に電流を供給することで、基板１１にバイアスが印加される。また、マッチングボックス４６は、電源４８と電極４３に接続されている。このような構成により、電源４８から、マッチングボックス４６を介して電極４３に電流を供給することで、スパッタターゲット４７にパワーが印加される。
【００４６】
本発明のスパッタ成膜装置４０によれば、基板１１とスパッタターゲット４７とを配置する領域４９を囲む遮蔽部材４１ａの内壁に、コーティング膜１００が形成されていることにより、スパッタ成膜装置４０の内壁面（チャンバ４１、遮蔽部材４１ａ）の材料が薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）に混入することを防ぐことができる。
【００４７】
また、前記コーティング膜１００が、スパッタ法によって成膜される薄膜の材料からなる溶射原料粒子１００ａ又は材料の構成元素からなる溶射原料粒子１００ａからなることにより、溶射原料粒子１００ａの材料が領域４９内に昇華して薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）に混入しても、溶射原料粒子１００ａの材料の混入による薄膜の結晶性の低下を抑えることができる。
【００４８】
たとえば、スパッタ法によって成膜される薄膜がＡｌＮからなる層である場合に、溶射原料粒子１００ａがＡｌＮからなることにより、溶射原料粒子１００ａの材料が領域４９内に昇華して薄膜に混入しても、薄膜の結晶性の低下を抑えることができる。
また、溶射原料粒子１００ａがＡｌからなる場合は、反応性スパッタ法により薄膜を形成する際に、領域４９内に昇華した溶射原料粒子１００ａの材料（Ａｌ）は、窒素のプラズマと反応してＡｌＮとなる。このため、溶射原料粒子１００ａの材料が領域４９内に昇華しても、薄膜の構成分子と同じ分子となる。このため、薄膜の材料が混入しても、薄膜の結晶性に影響が生じにくい。
【００４９】
また、コーティング膜１００は、表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されているため、スパッタ法によって成膜される薄膜の形成の度にコーティング膜１００が熱膨張を繰り返しても、コーティング膜１００に亀裂や剥がれが生じにくい。このため、堆積物やコーティング膜１００の剥がれ（小片）が領域４９内に飛散しにくく、基板１１上に付着することが防がれる。
【００５０】
特に、薄膜の成膜方法としてＲＦスパッタ法で成長室の内壁を電極として用いる場合には、プラズマ粒子が内壁側を叩くことが顕著になり、コーティング膜１００（コーティング原料粒子１００ａ）や、薄膜の材料からなる堆積物が領域４９内に多く叩き出される。この場合でも本発明の方法により、スパッタ法によって成膜される薄膜の結晶性悪化および半導体発光素子の欠陥の発生を防ぐことができる。このため、製品の収率を向上できる。
【００５１】
また、高温の条件下での成膜により、成長室の内壁から不純物が多く成長室内に放出されたとしても、本発明の方法により、放出される物質は成膜される材料と同じ元素を含んでいるだけなので、スパッタ法によって成膜される薄膜の結晶性悪化および半導体発光素子の欠陥の発生を防ぐことができる。このため、製品の収率を向上できる。
【００５２】
また、コーティング膜１００は、表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されているため、薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）を形成する際の基板温度を５００℃以上とした場合でも、遮蔽部材４１ａとコーティング膜１００との熱膨張率の差による影響を抑えることができる。このため、コーティング膜１００に亀裂や剥がれが発生しにくく、コーティング膜１００の小片の飛散や、小片の基板１１上への付着を抑えられる。また、薄膜の成膜工程を繰り返しても、コーティング膜１００の亀裂が発生しにくい。このため、スパッタ成膜装置４０の耐久性を向上できる。
【００５３】
『半導体発光素子１の製造方法』
次いで、図１〜図３を用いて、本実施形態のスパッタ成膜装置４０を用いた半導体発光素子１の製造方法を詳細に説明する。
本実施形態の半導体発光素子１の製造方法は、スパッタ成膜装置４０を準備する工程と、スパッタ成膜装置４０内壁にコーティング膜１００を形成する工程と、基板１１上にスパッタ法によって成膜される薄膜２１を形成する工程と、積層半導体層２０を形成する工程と、から概略構成されている。
以下、各工程について説明するが、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００５４】
＜スパッタ成膜装置４０を準備する工程＞
まず始めに、図１に示すようなスパッタ成膜装置４０を準備する。図１に例示するスパッタ成膜装置４０は、基板１１とスパッタターゲット４７とを囲む遮蔽部材４１ａを有している。また、遮蔽部材４１ａの外側にはたとえばチャンバ４１と、反応ガス供給手段５０と、圧力モニタ５１と、流量制御手段５２と、マッチングボックス４５および４６が設けられており、遮蔽部材４１ａの内側には、たとえばヒーター４４と電極４３とが備えられている。
なお、スパッタ成膜装置４０の構成については、コーティング膜１００が形成されていないこと以外は、先述したスパッタ成膜装置４０の概要と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００５５】
＜コーティング膜１００を形成する工程＞
次いで、基板１１を保持するための部材（いわゆるトレイ）を含む遮蔽部材４１ａ一式をスパッタ成膜装置４０から取り出し、遮蔽部材４１ａ内壁面（スパッタ成膜装置４０内壁面）を覆うように、後述するスパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料またはスパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料の構成元素からなる未溶融状態のコーティング原料粒子１００ａを、遮蔽部材４１ａに、高速で吹き付けることにより堆積させる。
【００５６】
具体的には、コーティング原料粒子１００ａを、図示しないノズルなどの装置に供給し、ガスの流れを用いて遮蔽部材４１ａの内壁に溶融させずに吹き付けて付着・堆積させる。このとき用いる装置は、コーティング原料粒子１００ａを溶融させずに、遮蔽部材４１ａに高速で吹き付けて堆積可能なものであれば、ノズルに制限されず、既知の装置を用いることができる。ここで、未溶融状態の溶射原料粒子１００ａとは、コーティング原料粒子１００ａが全く溶融されずに固相状態である場合をいう。
【００５７】
このように、コーティング原料粒子１００ａを遮蔽部材４１ａに高速で吹き付けることにより、コーティング原料粒子１００ａが互いに接合してなり、表面に微細な凹凸および隙間１００ｂを有するコーティング膜１００が形成される。
このとき、遮蔽部材４１ａの内側の領域に、たとえばヒーター４４など、他に部材が設置されている場合は、それら部材の表面にもコーティング膜１００を形成することが望ましい。
【００５８】
このとき、コーティング原料粒子１００ａを遮蔽部材４１ａの内壁に吹き付ける方法は、コーティング原料粒子１００ａを溶融させずに、遮蔽部材４１ａに高速で吹き付けて堆積させる方法であれば、特に限定されない。また、このような方法としては、コールドスプレー法であることが特に好ましい。コーティング膜１００を形成する方法としてこのような方法を用いることにより、コーティング膜１００を、コーティング原料粒子１００ａの融点よりも低い温度の条件下で遮蔽部材４１ａ上に形成できる。このため、遮蔽部材４１ａに発生する熱応力が抑えられ、遮蔽部材４１ａの変形やコーティング膜１００の亀裂発生を防ぐことができる。
【００５９】
また、コーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度は、３００℃〜６００℃であることが好ましい。即ち、３００℃〜６００℃のガスの流れにコーティング原料粒子１００ａを混合して、遮蔽部材４１ａの内壁に吹き付けることが好ましい。ガスの温度が上記範囲内であることにより、コーティング原料粒子１００ａを酸化させることなく、高い運動エネルギーを維持させたまま遮蔽部材４１ａに吹き付けることができるため、強度の高いコーティング膜１００を形成できる。
【００６０】
一方、コーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度が３００℃未満であると、コーティング原料粒子１００ａの接合強度が不十分となるため、溶射原料粒子１００ａ同士の結合が弱くなる。このため、コーティング膜１００からコーティング原料粒子１００ａの脱落が発生しやすくなり好ましくない。
【００６１】
また、コーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度が６００℃を超えると、コーティング原料粒子１００ａの温度が大きくなりすぎ、衝突時に溶射原料粒子１００ａが熱により軟化するため、コーティング原料粒子１００ａの形状が保たれない。このため、コーティング膜１００の表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されず好ましくない。また、コーティング原料粒子１００ａが熱により酸化し、コーティング原料粒子１００ａ同士の接合強度が弱まるため好ましくない。また、遮蔽部材４１ａが加熱されることにより、遮蔽部材４１ａが変形する恐れや、コーティング膜１００の熱膨張による亀裂の発生や剥れ落ちが生じる恐れがあり、好ましくない。
【００６２】
このとき、遮蔽部材４１ａに衝突した直後のコーティング原料粒子１００ａの温度は、衝突のエネルギーにより、室温〜２００℃程度に低下する。
【００６３】
また、コーティング原料粒子１００ａを投入するガスとしては、Ａｒ、Ｎ２等の不活性ガスを用いることが好ましい。コーティング原料粒子１００ａを投入するガスとして不活性ガスを用いることにより、コーティング原料粒子１００ａ表面の酸化が抑えられる。このため、真空状態の条件下でコーティング膜１００の形成を行う必要がなく、簡易な工程でコーティング膜１００を形成できる。また、コーティング原料粒子１００ａ表面の酸化が抑えられるため、コーティング原料粒子１００ａ同士の接合を強くすることができる。
【００６４】
また、遮蔽部材４１ａの内壁に吹き付けられる際の、遮蔽部材４１ａ直前でのコーティング原料粒子１００ａの速度（溶射速度）は、用いる装置によっても異なる。そのため、条件に応じて適宜、装置のパワーを設定するとよい。たとえば図２（ａ）（ｂ）に示すようなＡｌからなるコーティング膜１００を形成する場合は、コーティング原料粒子１００ａの速度を、３００ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓに設定することが好ましい。コーティング原料粒子１００ａの速度がこの範囲内であることにより、好適な凹凸と強度を有するコーティング膜１００を形成できる。
【００６５】
一方、コーティング原料粒子１００ａの溶射速度が３００ｍ／ｓｅｃ未満であると、コーティング原料粒子１００ａ同士の結合が弱くなるため、コーティング原料粒子１００ａ同士の接合が不十分となる。また、コーティング原料粒子１００ａの溶射速度が１０００ｍ／ｓｅｃを超えると、コーティング原料粒子１００ａの運動エネルギーが大きくなりすぎるため、コーティング原料粒子１００ａの形状が保たれない。このため、コーティング膜１００の表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されず好ましくない。
【００６６】
また、後述するスパッタ法によって成膜される薄膜２１がＡｌＮからなる場合は、薄膜２１へのコーティング原料粒子１００ａ材料の混入による影響の面からは、コーティング原料粒子１００ａはＡｌＮ又はＡｌからなることが好ましく、単結晶のＡｌＮからなることが特に好ましい。
しかし生産性の観点からは、Ａｌからなるコーティング原料粒子１００ａの方が、ＡｌＮからなるコーティング原料粒子１００ａよりも、遮蔽部材４１ａへのコーティング作業が容易であるため、好ましい。
【００６７】
また、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。コーティング原料粒子１００ａの平均粒径をこの範囲内とすることにより、コーティング膜１００の強度が保たれつつ、表面に適度な大きさの凹凸が形成される。そのため、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料からなる堆積物がコーティング膜１００の表面に付着しても、好適に保持されるため、領域４９内への飛散を防ぐことができる。
【００６８】
それに対し、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径が０．０１μｍ未満であると、原料粉末の流動性が不十分となり、原料粉末をノズルなどの装置に均一に供給することが困難となるため好ましくない。また、コーティング膜１００表面に隙間１００ｂや凹凸形状が十分な大きさで形成されない。また、コーティング原料粒子１００ａの表面積が大きくなるため、コーティング膜１００形成の際にコーティング原料粒子１００ａが酸化されやすくなる。このため、コーティング原料粒子１００ａ同士の結合が弱まり、コーティング膜１００からコーティング原料粒子１００ａが脱落しやすくなるため好ましくない。
【００６９】
また、コーティング原料粒子１００ａの平均粒径が１０μｍを超えると、コーティング原料粒子１００ａの表面積が小さくなるため、遮蔽部材４１ａ表面に対してのコーティング膜１００の密着性が不十分となる。このため、コーティング膜１００の亀裂や剥離が生じやすくなり好ましくない。また、接触面積が小さいことにより、溶射原料粒子１００ａ同士の接合が弱まるため、コーティング膜１００の強度が低下する。また、コーティング原料粒子１００ａの自重により、領域４９内へのコーティング原料粒子１００ａの脱落が発生しやすくなる。また、コーティング膜１００表面の凹凸が大きくなりすぎるため、薄膜２１の材料からなる堆積物を保持しにくく、領域４９内への堆積物の飛散が生じやすくなり、好ましくない。
【００７０】
また、コーティング膜１００は１０μｍ〜１００００μｍの膜厚で形成することが好ましい。コーティング膜１００の膜厚がこの範囲内であることにより、スパッタ法によって成膜される薄膜２１を形成する際に、遮蔽部材４１ａをプラズマや熱から保護できる。このため、領域４９に、遮蔽部材４１ａの材料がたたき出されたり、昇華するのを防ぐことができる。
【００７１】
一方、コーティング膜１００の膜厚が１０μｍ未満であると、遮蔽部材４１ａをプラズマや熱から十分保護することができない。このため、領域４９内への遮蔽部材４１ａの材料の昇華や混入を防ぐことができず、好ましくない。
また、コーティング膜１００の膜厚が１００００μｍを超えると、遮蔽部材４１ａとコーティング膜１００との熱膨張率の差による影響が大きくなるため、コーティング膜１００に亀裂や剥がれが発生しやすくなる。このため、コーティング膜１００の剥がれ（小片）が基板１１上に付着し、半導体発光素子１に欠陥が発生する。また、コーティング膜１００の成膜に時間を要するため、作業効率の面からも好ましくない。
【００７２】
以上の条件でコーティング原料粒子１００ａを蔽部材４１ａに吹き付けて堆積させることにより、表面に微細な凹凸と隙間１００ｂとを有するコーティング膜１００が形成される。図２（ａ）に、一例としてＡｌ粒子（コーティング原料粒子１００ａ）からなるコーティング膜１００の側方からの断面模式図を、図２（ｂ）にコーティング膜１００の平面写真を示す。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、コーティング膜１００は略球状の溶射原料粒子１００ａが堆積してなり、溶射原料粒子１００ａ同士の間に複数の隙間１００ｂが形成される。
【００７３】
＜基板１１上にバッファ層（スパッタ法によって成膜される薄膜）２１を形成する工程＞
次いで、図３に示すように、基板１１上に薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）２１を成膜する。ここで、「基板１１上に薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）２１を形成する」とは、基板１１上に直接、スパッタ法によって成膜される薄膜２１を形成する場合だけでなく、基板１１とスパッタ法によって成膜される薄膜２１との間に他の層を形成する場合も含む。
ここでは、半導体積層構造２０を形成するためのバッファ層として用いられる層を、スパッタ法によって成膜される薄膜２１として形成する場合を一例として示す。
【００７４】
まず、サファイア等からなる基板１１を用意し、図１のスパッタ成膜装置４０の領域４９内（チャンバ４１および遮蔽部材４１ａ）内に配置する。このとき、基板１１をヒーター４４に保持させ、スパッタターゲット４７に対向させる。
本実施形態の製造方法では、基板１１をスパッタ成膜装置４０内に配置した後、スパッタ法等の方法を用いて前処理を行うことが好ましい。具体的には、基板１１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって表面をクリーニングする。これにより、基板１１表面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。また、基板１１への前処理は前記方法に限られず、基板１１に対して湿式の前処理を行ってもかまわない。
【００７５】
次いで、スパッタ法により、基板１１上に薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）２１を成膜する。このとき、スパッタ法としては、ＤＣスパッタ法またはＲＦスパッタ法、反応性スパッタ法または反応性のないスパッタ法など、適宜、方法を選択することができる。
【００７６】
このとき、スパッタターゲット４７が、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料からなる場合はＤＣスパッタ法あるいはＲＦスパッタ法を用いることが好ましく、スパッタターゲット４７がスパッタ法によって成膜される薄膜２１の構成元素から構成されている場合には、反応性スパッタ法を行うことが好ましい。
【００７７】
また、金属材料をスパッタターゲット４７として用い、反応性スパッタ法によって、絶縁体からなる薄膜（スパッタ法で成膜される薄膜）２１を成膜する場合には、マグネット４２をスパッタターゲット４７の下方で移動させながら成膜することが好ましい。マグネット４２をスパッタターゲット４７の下方で移動させながら成膜を行うことにより、スパッタターゲット４７表面におけるスパッタ反応が均一に行われる。このため、スパッタターゲット４７表面が局所的に絶縁膜で覆われることが防がれ、絶縁膜の帯電による異常放電を防ぐことができる。
【００７８】
ここでは、基板１１上に例えば、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる薄膜（バッファ層）２１を０．０１μｍ〜０．５μｍの膜厚で形成する。スパッタ法によって成膜される薄膜２１としては、薄膜２１の結晶性の観点から、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）を材料とすることが特に好ましいが、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）を材料として用いてもかまわない。
【００７９】
＜積層半導体層２０を形成する工程＞
次いで、既知の方法により、スパッタ法によって成膜される薄膜２１上に下地層２２、ｎ型半導体層１２（ｎコンタクト層１２ａ、ｎコンタクト層１２ｂ）、発光層１３（井戸層１３ｂ、障壁層１３ａ）、ｐ型半導体層１４（ｐクラッド層１４ａ、ｐコンタクト層１４ｂ）を順次積層することにより、図３に示す積層半導体層２０を形成する。
【００８０】
ここで、既知の方法による積層半導体層２０の形成には、スパッタ法によって成膜される薄膜２１と同様に反応性スパッタ法またはスパッタ法を用いることも出来るが、それ以外の成膜方法を用いてもかまわない。特に、ＭＯＣＶＤ法による成膜は、結晶性の良い半導体結晶を成膜することが可能なため望ましい。一方で、ＭＢＥによる成膜も急峻な構造を形成できると言われており、特性の良好な製品を得ることができる。
【００８１】
この後、図４に示すように、透光性電極１５、ｎ型電極１７およびｐ型ボンディングパッド電極１６を形成する。
まず、基板１１をＭＯＣＶＤ装置外へ取り出し、ｐコンタクト層１４ｂ上に、たとえば厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成する。次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成し、その上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１７を形成する。
【００８２】
次いで、透光性電極１５上に、金属からなるｐ型ボンディングパッド電極１６（ｐ型電極１８）を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成する。
以上により、図４に示す半導体発光素子１が形成される。
【００８３】
本発明の半導体発光素子１の製造方法によれば、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料からなる溶射原料粒子１００ａ又は前記材料の構成元素からなる溶射原料粒子１００ａをスパッタ成膜装置４０内に配置される遮蔽部材４１ａ内壁に吹き付けることにより、基板１１とスパッタターゲット４７とを囲む全ての領域を、コーティング膜１００で覆われた面で囲むことができる。このため、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の成膜時に、スパッタ成膜装置４０（チャンバ４１、遮蔽部材４１ａ）の内壁面の材料がスパッタ法によって成膜される薄膜２１に混入するのを防ぐことができる。
【００８４】
また、コーティング原料粒子１００ａの材料の融点未満のガスにコーティング原料粒子１００ａを投入し、コーティング原料粒子１００ａを未溶融の状態で遮蔽部材４１ａ内壁に高速で吹き付けることにより、固相状態のコーティング原料粒子１００ａを塑性変形させずに互いに接合できる。
このため、コーティング膜１００の表面に、コーティング原料粒子１００ａの形状からなる適度に粗い凹凸形状や隙間１００ｂを形成できる。このため、コーティング膜１００の表面にスパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料からなる堆積物が付着しても、堆積物はコーティング膜１００表面の凹凸および隙間１００ｂに保持され、剥がれ落ちることがない。そのため、スパッタ成膜装置４０の耐久性が向上し、スパッタ法によって成膜される薄膜２１形成にかかるコストを抑えることができる。
【００８５】
また、コーティング膜１００の表面に微細な凹凸および隙間１００ｂが形成されるため、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の形成の度にコーティング膜１００が熱膨張を繰り返しても、コーティング膜１００に亀裂や剥がれが生じにくい。このため、堆積物やコーティング膜１００の剥がれ（小片）が基板１１上に付着することが防がれ、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の結晶性悪化および半導体発光素子１の欠陥の発生を防ぐことができる。このため、製品の収率を向上さできる。
【００８６】
また、コーティング原料粒子１００ａを溶融せず、固相状態のままで遮蔽部材４１ａに吹き付けることで、遮蔽部材４１ａの過熱を防ぐことができる。このため、熱による遮蔽部材４１ａの変形や、熱膨張によるコーティング膜１００の亀裂発生や剥れ落ちを防止できる。
また、未溶融状態のコーティング原料粒子１００ａを蔽部材４１ａに高速で吹き付けて堆積させることにより、従来のスパッタ法やダミー放電によって形成されたコーティング膜と比べ、高い強度のコーティング膜１００を形成できる。
【００８７】
また、遮蔽部材４１ａの内側の領域に、たとえばヒーター４４など、他に部材が設置されている場合に、それら部材の表面にもコーティング膜１００を形成することにより、スパッタ法によって成膜される薄膜２１形成の際に部材の材料が領域４９内に昇華、飛散するのを防ぐことができる。
このため、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の結晶性低下をさらに効果的に防ぐことができる。
【００８８】
また、スパッタ法によって成膜される薄膜２１が、たとえばバッファ層として用いるＡｌＮからなる層である場合に、ＡｌＮからなるコーティング原料粒子１００ａでコーティング膜１００を形成することにより、コーティング原料粒子１００ａの領域４９内への昇華および混入によるスパッタ法によって成膜される薄膜２１の結晶性低下を防ぐことができる。また、成膜条件が高温であっても、堆積物やコーティング膜１００の飛散によるスパッタ法によって成膜される薄膜２１の結晶性低下が防がれるため、スパッタ法によって成膜される薄膜２１を高温の条件下で形成できる。このため、結晶性の高い薄膜（スパッタ法によって成膜される薄膜）２１を形成できる。
【００８９】
また、Ａｌからなるコーティング原料粒子１００ａでコーティング膜１００を形成することにより、領域４９内に昇華したＡｌは、反応性スパッタ法により窒素のプラズマと反応してＡｌＮとなる。このため、コーティング原料粒子１００ａの領域４９内への昇華および混入によるスパッタ法によって成膜される薄膜２１の結晶性低下を防ぐことができる。
【００９０】
また、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の成膜方法としてＲＦスパッタ法を用いることで、コーティング膜１００（コーティング原料粒子１００ａ）の材料からなる堆積物や、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の材料からなる堆積物が領域４９内に多く叩き出される場合であっても、予め遮蔽部材４１ａをコーティング膜１００で覆うことにより、前記堆積物を領域４９内に飛散させることなく、コーティング膜１００表面の凹凸や隙間１００ｂに保持できる。
また、スパッタ成膜装置４０の内壁が接地された構成であることにより、スパッタ成膜装置４０の内壁（コーティング膜１００）が激しくスパッタされたとしても、予め遮蔽部材４１ａをコーティング膜１００で覆うことにより、スパッタされたコーティング膜１００からなる堆積物を、コーティング膜１００表面の凹凸や隙間１００ｂに保持できる。
【００９１】
また、ＲＦスパッタ法による成膜により、広い領域４９でプラズマが発生した場合であっても、予め遮蔽部材４１ａの表面をコーティング膜１００で覆っておくことにより、スパッタ成膜装置４０の内壁（遮蔽部材４１ａ）への原子若しくは分子（スパッタターゲット４７から放出された原子若しくは分子）の衝突を遮断できる。
【実施例】
【００９２】
以下に、本発明の半導体発光素子１の製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００９３】
（実施例１）
以下に示す方法により、図１に示すようにスパッタ成膜装置４０内壁にコーティング膜１００を形成した後に、前記スパッタ成膜装置４０を用いて、図３に示す積層半導体層２０を有する半導体発光素子１を製造した。
【００９４】
まず、ステンレスからなるチャンバ４１および遮蔽部材４１ａと、反応ガス供給手段５０と、圧力モニタ５１と、流量制御手段５２と、マッチングボックス４５および４６とから概略構成されるスパッタ成膜装置４０を準備した。次いで、コールドスプレー法により、遮蔽部材４１ａ内壁面およびヒーター４４表面を覆うようにＡｌからなるコーティング原料粒子１００ａを吹き付け、コーティング膜１００を形成した。このとき、ＡｌＮコーティング膜１００は、以下に示す形成条件で形成させた。
【００９５】
【表１】
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【００９６】
「コーティング膜１００の形成条件」
実施例１におけるコーティング膜１００の形成条件は次のとおりである。コーティング原料粒子１００ａを吹き付けるガスとしてはＡｒを用いた。また、コーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度を４００℃に設定した。また、コーティング原料粒子１００ａが遮蔽部材４１ａに衝突する直前の速度を５００ｍ／ｓとした。また、遮蔽部材４１ａに衝突する直前のコーティング原料粒子１００ａの温度は、室温と同じ温度であった。また、コーティング原料粒子１００ａとして、Ａｌからなる平均粒径１μｍの粒子を用いた。
このようにして、１００μｍの膜厚のコーティング膜１００が形成された。
【００９７】
また、コーティング原料粒子１００ａを遮蔽部材４１ａへ吹き付ける際の遮蔽部材４１ａの温度を常温とした。以上により、図１に示す実施例１のスパッタ成膜装置４０が形成された。
【００９８】
「基板１１への、スパッタ法によって成膜される薄膜２１の成膜」
その後、スパッタ成膜装置４０内（遮蔽部材４１ａ内）にサファイアからなる基板１１を配置して、厚さ０．０３μｍのＡｌＮからなるスパッタ法によって成膜される薄膜（バッファ層）２１を形成した。
【００９９】
その後、基板１１をスパッタ機から取り出し、ＭＯＣＶＤ装置に導入した。ＭＯＣＶＤ装置の中で、一般的な原料を用い、一般的な条件によって、厚さ５μｍのアンドープＧａＮからなる下地層２２、厚さ３μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層１２ａ、ＧａＩｎＮからなる厚さ２ｎｍのｎ側第一層と、ＧａＮからなる厚さ２ｎｍのｎ側第二層とからなる薄膜層を表１に示すように２０層（ペア数）繰り返し成長させてなる厚さ８０ｎｍの超格子構造のｎクラッド層１２ｂ、厚さ５ｎｍのＳｉドープＧａＮからなる障壁層１３ａおよび厚さ３．５ｎｍのＩｎ0.１５Ｇａ0.８５Ｎからなる井戸層１３ｂを６回積層し、最後に障壁層１３ａを設けた多重量子井戸構造の発光層１３、厚さ１０ｎｍのＭｇドープ単層Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐクラッド層１４ａ、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮからなるｐコンタクト層１４ｂと、を順に積層し、図３に示す積層半導体層２０を形成した。
【０１００】
その後、基板１１をＭＯＣＶＤ装置外へ取り出し、ｐコンタクト層１４ｂ上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成した。
次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成し、その上にＴａ／Ｔｉ／Ａｕの三層構造のｎ型電極１７を形成した。
【０１０１】
また、透光性電極１５の上に、１０ｎｍのＴａからなる金属反射層と１００ｎｍのＰｔからなるバリア層と１０００ｎｍのＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のｐ型ボンディングパッド構造１６を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した。
以上のようにして、図４に示す半導体発光素子１を得た。
【０１０２】
また、実施例１の製造方法により形成した半導体発光素子１の特性は、２０ｍＡの電流を流した場合に、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して１００００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０３】
（実施例２）
実施例１のコーティング膜１００の材料をＡｌＮとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して８０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０４】
（実施例３）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａの平均粒径を０．０１μｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して５０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０５】
（実施例４）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａの平均粒径を直径１０μｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して７０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０６】
（実施例５）
実施例１のＡｌからなるコーティング膜１００を１０μｍの膜厚で形成した以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して５５００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０７】
（実施例６）
実施例１のＡｌからなるコーティング膜１００を１００００μｍの膜厚で形成した以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して６０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０８】
（実施例７）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度を３００℃とした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して９０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１０９】
（実施例８）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度を６００℃とした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して７０００回の成膜を行ったが、目だったダストの発生や、収率の低下は見られなかった。
【０１１０】
（比較例１）
実施例１のコーティング膜１００の膜厚を０μｍ（形成しない）とした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。しかし、連続して１００回の成膜を行ったところでダストの発生が見られ、異常なチップの発生率が１０％を超えた。
【０１１１】
（比較例２）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａの平均粒径を０．００５μｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。しかし、連続して１０００回の成膜を行ったところでダストの発生が見られ、異常なチップの発生率が１０％を超えた。
【０１１２】
（比較例３）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａの平均粒径を直径２０μｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であったが、また、連続して１０００回の成膜を行ったところでダストの発生が見られ、異常なチップの発生率が１０％を超えた。
【０１１３】
（比較例４）
実施例１のＡｌからなるコーティング膜１００を５μｍの膜厚で形成した以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷであった。また、連続して１０００回の成膜を行ったところでダストの発生が見られ、異常なチップの発生率が１０％を超えた。
【０１１４】
（比較例５）
実施例１のＡｌからなるコーティング膜１００を１５０００μｍの膜厚で形成した以外は、実施例１と同様の操作を行い、半導体発光素子１としての特性は、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、４インチのウエーハから取れた製品のうち、異常な特性を示すチップは、１％以下であった。また、連続して９００回の成膜を行ったところでダストの発生が見られ、異常なチップの発生率が１０％を超えた。
【０１１５】
（比較例６）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａを投入する際のガスの温度を常温としたが、コーティング原料粒子１００ａ同士が結合せず、コーティング膜１００を形成できなかった。
【０１１６】
（比較例７）
実施例１のコーティング原料粒子１００ａの温度を１０００℃としたが、コーティング原料粒子１００ａが塑性変形しすぎたため、コーティング膜１００の表面に微細な凹凸が形成されなかった。また、加熱により、遮蔽部材４１ａに変形が生じた。
【０１１７】
なお、実施例及び比較例の半導体発光素子１についての順方向電圧Ｖｆは、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける電圧を測定したものである。同じく、実施例及び比較例の半導体発光素子１についての発光出力（Ｐｏ）は、テスターによって測定した、印加電流２０ｍＡにおける発光出力である。
【０１１８】
実施例１〜実施例８、比較例１〜７の半導体発光素子１の順方向電圧、発光出力（Ｐｏ）、異常なチップの割合の結果を表１に示す。
【０１１９】
表１に示すように、実施例１〜実施例８の方法で形成した半導体発光素子１はいずれも、順方向電圧が比較的低く、発光出力（Ｐｏ）が２０ｍＷ以上となり、高輝度で低消費電力であった。また、異常なチップの割合が１％以下と、低い値に抑えられ、その状態を少なくとも４５００回の成膜の間保つことができた。
一方、比較例１〜比較例７では、多くとも１０００回の成膜により、１０％を超える割合のチップに異常が発生した。
【０１２０】
以上により、実施例１〜実施例８の半導体発光素子１の製造方法により形成した半導体発光素子１は、効果的に発光出力を向上させることができた。また、比較例１〜７の半導体発光素子１と比較して、成膜処理の繰り返しによる異常なチップ発生の割合を抑えることができた。
【符号の説明】
【０１２１】
１１…基板、１２…ｎ型半導体層、１２ａ…ｎコンタクト層、１２ｂ…ｎクラッド層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、２０…積層半導体層、２１…スパッタ法によって成膜される薄膜(バッファ層)、４０…スパッタ成膜装置、４１…チャンバ、４１ａ…遮蔽部材、４４…ヒーター、４７…スパッタターゲット、１００…コーティング膜、１００ａ…溶射原料粒子、１００ｂ…隙間
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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