(57)【要約】【課題】半極性面上への半導体発光素子の作製において窒化物半導体領域に接触を成す電極上へ保護層のせり出しを低減することを可能にする、窒化物半導体発光素子を作製する方法を提供する。【解決手段】半導体リッジ４２ａを形成した後に、窒化物半導体領域４２及び誘電体マスク３８ａ上に絶縁膜４６を形成する。絶縁膜４６の第１部分４６ａは、半導体リッジ４２ａ上の誘電体マスク３８ａの上面３８ｂ及び側面３８ｃ並びに樹脂犠牲層３６ａの側面３６ｃに成長され、絶縁膜４６の第２部分４６ｂは、窒化物半導体領域４２のエッチングされた表面４２ｂ、半導体リッジ４２ａの側面４２ｃ、電極３４ａの側面３４ｃ上に成長される。リフトオフにより樹脂犠牲層３６ａを除去することにより絶縁膜４６の第１部分４６ａを除去して、絶縁膜４６の第２部分４６ｂからなる保護層４８を窒化物半導体領域４２上に形成する。【選択図】図７
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【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上に設けられた金属層の上に樹脂を塗布して、樹脂膜を形成する工程と、
誘電体膜を前記樹脂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樹脂膜の異方性エッチングを行って、樹脂犠牲層を形成する工程と、
前記樹脂犠牲層を形成した後に、前記誘電体マスクを用いて前記金属層の異方性エッチングを行って、電極を形成する工程と、
前記電極を形成した後に、前記誘電体マスクを用いて前記窒化物半導体領域の異方性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を形成する工程と、
前記誘電体マスク、前記樹脂犠牲層、及び前記電極並びに前記エッチングされた窒化物半導体領域の上に、絶縁膜の第１部分及び第２部分を成長する工程と、
前記樹脂犠牲層を除去することによって前記絶縁膜の前記第１部分を除去して、前記絶縁膜の前記第２部分からなる保護層を前記エッチングされた窒化物半導体領域の上にリフトオフ法により形成する工程と、
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、
前記絶縁膜を成長する前記工程では、前記誘電体マスク、前記樹脂犠牲層及び前記電極が前記半導体リッジの上に位置し、
前記保護層は、前記電極の上に位置する開口を有する、窒化物半導体発光素子を作製する方法。
【請求項２】
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、
前記別のIII族窒化物半導体層は、前記III族窒化物半導体層の上に設けられ前記金属層と接触を成し、
前記窒化物半導体領域の異方性エッチングでは、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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にあり、
前記電極は前記半導体リッジの上面に接触を成す、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３】
前記保護層を形成した後に、パッド電極のための導電膜を前記保護層及び前記電極上に蒸着する工程を更に備える、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】
前記誘電体膜はシリコン系無機絶縁体からなる、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】
前記誘電体膜は電子ビーム蒸着法で形成される、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】
前記樹脂膜、前記金属層及び前記窒化物半導体領域の前記異方性エッチングは、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】
前記樹脂膜の異方性エッチング、前記金属層の異方性エッチング、及び前記窒化物半導体領域の異方性エッチングにおける基板温度は、摂氏１５０度以下である、請求項１〜請求項６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８】
前記金属層は金層、パラジウム層、白金層、及びチタン層の少なくともいずれかを含む、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】
前記金属層の厚さは１０ｎｍ以上であり、
前記金属層の厚さは２００ｎｍ以下である、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】
前記金属層のエッチングではＡｒが用いられる、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】
前記樹脂犠牲層を形成した工程から絶縁膜を成長する工程までのプロセスでは、前記樹脂犠牲層の幅が狭められることがなく、
前記樹脂膜は前記金属層に接触しており、
前記絶縁膜を成長する工程では、前記樹脂犠牲層は前記電極の上面の全体を覆う、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】
前記樹脂膜はレジスト層を含む、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】
前記樹脂膜はポリイミド樹脂層を含む、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１４】
前記樹脂膜はベンゾシクロブテン樹脂層を含む、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１５】
前記樹脂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む、請求項１〜請求項１４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１６】
前記樹脂膜のエッチングにおけるエッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、及びＡｒ／ＣＨＦ３を含む、請求項１〜請求項１５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１７】
前記樹脂膜のエッチングにおけるエッチャントは酸素を含む、請求項１〜請求項１４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１８】
前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の酸洗浄を行うと共に、前記半極性主面の酸洗浄の後に、前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の上に前記金属層を成長する工程を更に備える、請求項１〜請求項１７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１９】
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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にある、請求項１〜請求項１８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２０】
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、請求項１〜請求項１９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。
【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する。更にその上部に、Ｓｉ３Ｎ４マスク層を、Ａｌマスク層、及びＳｉ３Ｎ４マスク層を順に配列された積層マスク部を形成する。
【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つのマスク層を順次エッチングして、リフトオフ用マスク及び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部位を形成する。次いで、塩酸を用いてＡｌマスク層の選択的エッチングを行って、積層マスク部中に窪み部を形成する。この後に、基板上面全域に絶縁層を成長すると共に、５０ｗｔ％のフッ化水素酸と４０ｗｔ％のフッ化アンモニウム水溶液を含む溶液を用いてＡｌマスクを除去する。この結果、コンタクト電極部の表面が露出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、エピタキシャル成長後のエピタキシャルウエハ上に発光素子のための電極を形成する際の工程で用いられる。特許文献１では、リフトオフ用のＡｌ犠牲層の側面がコンタクト電極部の幅に比べて後退させ、この結果、コンタクト電極部の上面の一部が露出する。この後に、基板上面全域に絶縁層を成長する。この後退のため、Ａｌ犠牲層の側面上に絶縁層が堆積されることを避けることができる。犠牲層の側面上に成長される絶縁層は、リフトオフの際に犠牲層の除去を邪魔する。
【０００６】
しかしながら、絶縁層はコンタクト電極部の側面だけでなく、コンタクト電極部の露出された上面に成長されて突起部を成し、この突出部はＡｌ犠牲層の後退した側面に至る。Ａｌ犠牲層が完全に除去された際に、コンタクト電極部の上面の大部分は露出されているけれども、突起部は、エッチングされずに残されて、コンタクト電極部の側面上に成長された絶縁層からコンタクト電極部の上面に突出する。発明者らの実験によれば、コンタクト電極部の上面の一部に犠牲層が設けられるとき、コンタクト電極部に接触を成すパッド電極が、絶縁層の突起部において断切れする。
【０００７】
絶縁層の突起部がコンタクト電極部の上面上に成長することを避けるためには、Ａｌ犠牲層の後退量を調整することが必要である。しかしながら、Ａｌ犠牲層の後退はサイドエッチングにより形成するので、後退量の調整が容易ではなく、後退量はばらつく。これ故に、リフトオフを確実に行うためには、十分な後退量を確保することになる。
【０００８】
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。
【０００９】
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る半導体発光素子において、窒化物半導体領域に接触を成す電極上へ保護層のせり出しを低減することを可能にする、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。また、本発明は、半極性面上の発光素子において、良好なコンタクト抵抗を歩留まりよく得ることを目的とする。また、本発明は、半極性面上に特に緑色領域の発光素子を歩留まりよく得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、窒化物半導体発光素子を作製する方法に係る。この製造方法は、（ａ）窒化物半導体領域の半極性主面上に設けられた金属層上に樹脂を塗布して、樹脂膜を形成する工程と、（ｂ）誘電体膜を前記樹脂膜上に成長する工程と、（ｃ）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、（ｄ）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、（ｅ）前記誘電体マスクを用いて前記樹脂膜の異方性エッチングを行って、樹脂犠牲層を形成する工程と、（ｆ）前記樹脂犠牲層を形成した後に、前記誘電体マスクを用いて前記金属層の異方性エッチングを行って、電極を形成する工程と、（ｇ）前記電極を形成した後に、前記誘電体マスクを用いて前記窒化物半導体領域の異方性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を形成する工程と、（ｈ）前記誘電体マスク、前記樹脂犠牲層、及び前記電極並びに前記エッチングされた窒化物半導体領域上に、絶縁膜の第１部分及び第２部分を成長する工程と、（ｉ）前記樹脂犠牲層を除去することによって前記絶縁膜の前記第１部分を除去して、前記絶縁膜の前記第２部分からなる保護層を前記エッチングされた窒化物半導体領域上にリフトオフ法により形成する工程を備える。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み、前記絶縁膜を成長する前記工程では、前記誘電体マスク、前記樹脂犠牲層及び前記電極が前記半導体リッジ上に位置し、前記保護層は前記電極上に位置する開口を有する。
【００１１】
この窒化物半導体発光素子を作製する方法によれば、樹脂膜上の誘電体マスクを用いて、樹脂膜、金属層及び窒化物半導体領域の異方性エッチングを行った後に、誘電体マスク、樹脂犠牲層、及び電極並びにエッチングされた窒化物半導体領域上に絶縁膜を成長する。樹脂膜、金属層及び窒化物半導体領域が異方性エッチングを用いて加工されるので、樹脂膜から形成される樹脂犠牲層のサイドエッチングを避けることができる。また、リフトオフに際して樹脂犠牲層にのためのセットバックが形成されない。これ故に、絶縁膜の形成の際に、電極の上面に絶縁膜の堆積が生じない。
【００１２】
半導体リッジ形成に先立って、金属層が窒化物半導体領域の半極性主面上に、既に設けられている。この手順によれば、電極接合を成す窒化物半導体半極性主面が、直接に、半導体リッジ形成や保護膜の形成のためのプロセスにさらされることを防ぐことができる。
【００１３】
本発明に係る作製方法では、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金属層と接触を成し、前記窒化物半導体領域の異方性エッチングでは、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２III族窒化物半導体層の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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にあり、前記電極は前記半導体リッジの前記上面に接触を成すことができる。
【００１４】
この作製方法によれば、上記の範囲の酸化されやすい窒化物半導体半極性面が、電極の形成の際に、半導体リッジ形成や保護膜の形成のためのプロセスにさらされることを防ぐことができる。
【００１５】
本発明に係る製造方法は、前記保護層を形成した後に、パッド電極のための導電膜を前記保護層及び前記電極上に蒸着する工程を更に備えることができる。この作製方法によれば、パッド電極が電極の上面に接触を成すと共にリッジ側面上の保護層端部を覆って設けられる。リッジ側面上に断線のないパッド電極を形成することができる。
【００１６】
本発明に係る製造方法では、前記誘電体膜はシリコン系無機絶縁体からなることができる。この作製方法によれば、誘電体膜は、ハードマスクのために堆積される。シリコン系無機絶縁体は、樹脂膜、金属層及び窒化物半導体領域のエッチングにおいてハードマスクとして使用されることができる。
【００１７】
本発明に係る製造方法では、前記誘電体膜は電子ビーム蒸着法で形成されることができる。この作製方法によれば、電子ビーム蒸着法の使用により、誘電体膜を比較的低温で成膜でき、成膜時の熱から樹脂膜を保護できる。
【００１８】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜、前記金属層及び前記窒化物半導体領域の前記異方性エッチングは、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できる。
【００１９】
この作製方法によれば、樹脂膜、金属層及び窒化物半導体領域の異方性エッチングを単一のエッチング法で可能になる。
【００２０】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜の異方性エッチング、前記金属層の異方性エッチング、及び前記窒化物半導体領域の異方性エッチングにおける基板温度は、摂氏１５０度以下であることができる。この作製方法によれば、摂氏１５０度以下の温度の使用により、エッチング時の熱から樹脂膜を保護できる。
【００２１】
本発明に係る製造方法では、前記金属層は金層、パラジウム層、白金層、及びチタン層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、金、パラジウム、白金、及びチタンは、窒化物半導体領域の半極性面に良好なオーミック接触を提供できる。
【００２２】
本発明に係る製造方法では、前記金属層の厚さは１０ｎｍ以上であり、前記金属層の厚さは２００ｎｍ以下であることができる。
【００２３】
この作製方法によれば、金属層のエッチングの際に樹脂膜が硬化していき、厚さ２００ｎｍ以下の金属層のエッチングでは樹脂硬化が少なく、これ故にリフトオフを容易にする。
【００２４】
本発明に係る製造方法では、前記金属層のエッチングではＡｒが用いられることが好適である。この作製方法によれば、金、パラジウム、及び白金といった金属層のエッチングをＡｒイオンを用いた物理的な加工により行うことができる。
【００２５】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂犠牲層を形成した工程から絶縁膜を成長する工程までのプロセスでは、前記樹脂犠牲層の幅が狭められることがなく、前記樹脂膜は前記金属層に接触しており、前記絶縁膜を成長する工程では、前記樹脂犠牲層は前記電極の上面の全体を覆う。
【００２６】
この作製方法によれば、樹脂犠牲層の側面には、絶縁膜が成長されにくく、リフトオフにより容易に樹脂犠牲層の側面上の絶縁膜を除去できる。
【００２７】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜はレジスト層を含むことができる。また、本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜はポリイミド樹脂層を含むことができる。さらに、本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜はベンゾシクロブテン樹脂層を含むことができる。これらの作製方法によれば、樹脂膜が誘電体膜と金属層との間に設けられるので、樹脂膜は誘電体膜から金属層への応力を低減でき、また樹脂膜から金属層への応力を避けることができる。
【００２８】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂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むことができる。この作製方法によれば、サイドエッチングを低減しながら、誘電体マスクのパターンを樹脂膜に転写できる。また、本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜の前記エッチャントは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、及びＡｒ／ＣＨＦ３を含むことができる。この作製方法によれば、フッ素系ガスとして、上記のガスを用いることができる。
【００２９】
本発明に係る製造方法では、前記樹脂膜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できる。この作製方法によれば、酸素プラズマを用いた異方性エッチングにより、サイドエッチングを低減しながら、誘電体マスクのパターンを樹脂膜に転写できる。
【００３０】
本発明に係る製造方法は、前記窒化物半導体領域の前記半極性主面の酸洗浄を行うと共に、前記半極性主面の酸洗浄の後に、前記窒化物半導体領域の前記半極性主面上に前記金属層を成長する工程を更に備えることができる。
【００３１】
この作製方法によれば、半極性主面の酸洗浄の後にこの酸洗浄された半極性主面上に金属層を成長するので、表面の酸化物層を除去してコンタクト層をより低減できる。かつ、窒化物半導体領域の半極性主面が、後のプロセスにさらされることを避けることができる。
【００３２】
本発明に係る製造方法では、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できる。この作製方法によれば、上記の波長範囲の発光素子を作製できる。
【００３３】
本発明に係る製造方法では、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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７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６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にあることができる。
【００３４】
この作製方法によれば、複数の窒化物半導体層を含む窒化物半導体領域をIII族窒化物半導体基板の半極性面上に成長して、特に５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の発光波長である半導体発光素子を歩留まりよく高品質に作製できる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、窒化物半導体発光素子を作製する方法が提供される。この作製方法は、半極性面上に作製され半導体発光素子において、窒化物半導体領域に接触を成す電極上へ保護層のせり出しを低減することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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、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６】図６は、エピタキシャル積層から形成したエッチングされたエピタキシャル積層の一例を示す図面である。
【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、樹脂犠牲層を用いることの技術的寄与を模式的に示す図面である。
【図９】図９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１０】図１０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。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
添付図面を参照しながら、本発明の窒化物半導体発光素子を作製する方法及び電極を形成する方法に係る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。
【００３８】
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５及び図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。
【００３９】
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「１２」）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「１２ａ」）を有する。基板１２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を含む。
【００４０】
図１の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０１において、基板１２を成長炉１０ａに置いた後に、基板１２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１４を形成する。エピタキシャル積層１４は複数のIII族窒化物層を含む。基板１２は六方晶系III族窒化物からなる主面１２ａを有し、またこの主面１２ａは半極性を示す。エピタキシャル積層１４は、六方晶系III族窒化物の半極性主面１２ａ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１４のIII族窒化物層の各々におけるｃ軸の向きは、その下地の該六方晶系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１２のｃ軸Ｃｘは、基板主面１２ａの法線ベクトルＮＶで表される法線軸Ｎｘを基準にしてｍ軸に向けて角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。引き続く工程によって作製されるリッジ構造は、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１２のｃ軸Ｃｘと基板主面１２ａの法線軸Ｎｘとの成す角度ＡＬＰＨＡは６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にある。この角度範囲の窒化ガリウム系半導体の半極性面はｃ面に比べて酸化されやすい。
【００４１】
基板１２のｃ軸Ｃｘとエピタキシャル積層１４の半極性主面１４ａ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。引き続く説明によって示されるように、上記の角度範囲の酸化されやすい窒化物半導体半極性面が、電極の形成の際に、半導体リッジ形成や保護膜の形成のためのプロセスにさらされることを防ぐことができる。
【００４２】
成長炉１０ａでは、エピタキシャル積層１４の複数のIII族窒化物層が、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）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１４は、例えば以下の半導体層を含むことができる：ｎ型窒化ガリウム系半導体層１６；ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層１８；ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２０；活性層２２；ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２４；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２８；ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層３０；及びｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層３２。活性層２２は、井戸層２２ａ及び障壁層２２ｂを含み、これら井戸層２２ａ及び障壁層２２ｂが、法線軸Ｎｘの方向に交互に配列されている。
【００４３】
エピタキシャル積層１４の一例。
ｎ型窒化ガリウム系半導体層１６：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ。
ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層１８：Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ。
ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２０：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ、アンドープＩｎＧａＮ。
活性層２２：単一又は多重量子井戸構造。
井戸層２２ａ：アンドープＩｎＧａＮ。
障壁層２２ｂ：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２４：アンドープＩｎＧａＮ。
窒化ガリウム系半導体電子ブロック層２６：Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＮ。
ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２８：Ｚｎドープｐ型ＧａＮ。
ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層３０：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３２：Ｚｎドープｐ型ＧａＮ。
活性層２２の発光スペクトルのピーク波長は５００ｎｍ以上であり５７０ｎｍ以下の波長範囲内にあることができる。エピタキシャル積層１４の成長が完了した後に、成長炉１０ａからエピタキシャルウエハＥ１を取り出す。エピタキシャルウエハＥ１の窒化物半導体領域は、基板主面１２ａの面方位を引き継いで半極性主面を示す。エピタキシャルウエハＥ１の窒化物半導体領域は活性層２２を含み、活性層２２も半極性に従う性質を有する。この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することが好ましい。
【００４４】
取り出されたエピタキシャルウエハＥ１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、ｃ面に比べて厚い自然酸化膜が成長する。
【００４５】
次いで、エピタキシャルウエハＥ１の表面１４ａ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、エピタキシャルウエハＥ１を処理装置１０ｂに配置する。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１１を行う。好適な処理例では、エピタキシャルウエハＥ１は酸溶液に浸される。この酸溶液は例えば塩酸、フッ酸、王水、リン酸を含むことが好ましい。
【００４６】
図２の（ａ）部に示されるように、エピタキシャルウエハＥ１の酸洗浄の後に、速やかに（例えば１０分以内に）該エピタキシャルウエハＥ１を成膜装置１０ｃに配置する。工程Ｓ１０３では、成膜装置１０ｃにおいて該酸洗浄された主面１４ａ上に金属層３４の堆積（例えば蒸着）を行う。金属層３４は、例えば金層、パラジウム層、白金層、及びチタン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。金属層３４は、例えば蒸着法、ＭＢＥ法、スパッタ法で形成されることができる。金属層３４の厚さＤＭ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。金属層３４のエッチングの際に、金属層３４上に次に形成される樹脂膜３６が硬化していき、厚さ２００ｎｍ以下の金属層３４のエッチングでは樹脂硬化が少なく、この結果、リフトオフが容易になる。
【００４７】
工程Ｓ１０４では、図２の（ｂ）部に示されるように、金属層３４上に、リフトオフのための樹脂膜３６を形成する。樹脂膜３６は、誘電体マスクから金属層への応力を低減できる。樹脂膜３６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樹脂犠牲層を形成でき、またこれをリフトオフのために使用できる。樹脂膜３６の形成は、例えばスピナーといった塗布装置１０ｄを用いた塗布により行われる。樹脂膜３６の厚さＤＲは例えば２００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ以下であることができる。樹脂膜３６は金属層３４に接触している。樹脂膜３６は例えば絶縁性を示すことが好ましい。樹脂膜３６の形成の処理温度は、摂氏２００度以下、好ましく摂氏１５０度以下である。
【００４８】
工程Ｓ１０５では、図３の（ａ）部に示されるように、また、金属層３４及び樹脂膜３６上に、誘電体膜３８を成長する。誘電体膜３８を成長の結果として、樹脂膜３６は誘電体膜３８と金属層３４との間に設けられる。誘電体膜３８はシリコン系無機絶縁層を含むことができ、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３８は例えば電子ビーム法、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３６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。誘電体膜３８の厚さＤＩは例えば３００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ以下であることができる。誘電体膜３８は、ハードマスクのために堆積される。シリコン系無機絶縁体は、樹脂膜３６、金属層３４及びエピタキシャルウエハＥ１の窒化物半導体領域のエッチングにおいてハードマスクとして使用されることができる。シリコン系無機絶縁体として、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物等を用いることができる。この工程の処理温度は、摂氏２００度以下、好ましく摂氏１５０度以下である。
【００４９】
工程Ｓ１０６では、図３の（ｂ）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４０を誘電体膜３８上に形成する。マスク４０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３８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（ｂ）部に示される実施例では、マスク４０は例えばストライプ形状を成す。ストライプは例えば２μｍである。マスク４０の厚さは例えば５００ｎｍ以上であり、例えば２０００ｎｍ以下であることができる。
【００５０】
工程Ｓ１０７では、図４の（ａ）部に示されるように、マスク４０を用いて誘電体膜３８をエッチング装置１０ｊでエッチングして、誘電体マスク３８ａ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、エッチングにおける異方性を実現できる。誘電体膜３８がシリコン系無機絶縁体からなるときは、エッチャントとして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に加えて、ＣＦ４、ＣＨＦ３+Ａｒ，ＣＦ４+Ａｒを使用できる。誘電体膜３８がシリコン酸化物（具体的にはＳｉＯ２）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。誘電体マスク３８ａの厚さは例えば２００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ以下であることができる。
【００５１】
工程Ｓ１０８では、図４の（ｂ）部に示されるように、誘電体マスク３８ａを用いて樹脂膜３６のエッチングをエッチング装置１０ｊで行って、樹脂犠牲層３６ａを形成する。樹脂膜３６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、Ａｒ／ＣＨＦ３の少なくともいずれかを使用できる。サイドエッチングを低減しながら、誘電体マスク３８ａのパターンを樹脂膜３６に転写できる。また、樹脂膜３６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。酸素プラズマを用いた異方性エッチングにより、サイドエッチングを低減しながら、誘電体マスク３８ａのパターンを樹脂膜３６に転写できる。また酸素を使うことにより樹脂犠牲層の硬化を抑制することができる。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、樹脂犠牲層３６ａの幅は誘電体マスク３８ａの幅とほぼ同じであり、保護膜がコンタクト開口を狭めるような実質的なサイドエッチは、樹脂犠牲層３６ａに生じない。樹脂犠牲層３６ａの厚さは例えば２００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ以下であることができる。樹脂犠牲層３６ａは、例えばレジスト層、ポリイミド樹脂層、及びベンゾシクロブテン樹脂層の少なくともいずれかを含むことができる。
【００５２】
なお、樹脂膜３６のエッチングの際にレジスト製のマスク４０もエッチャントにさらされる。誘電体マスク３８ａ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４０を除去することなく、樹脂膜３６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４０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３８ａを描く。
【００５３】
工程Ｓ１０９では、図５の（ａ）部に示されるように、誘電体マスク３８ａを用いて金属層３４のエッチングをエッチング装置１０ｊで行って、電極３４ａを形成する。電極３４ａは、金層、パラジウム層、及びチタン層の少なくともいずれかを含むことができる。金属層３４のエッチングは例えばアルゴン（Ａｒ）、Ｃｌ２等を用いることができる。アルゴン（Ａｒ）を用いるエッチングは反応性ではないが、異方的エッチングである。金及びパラジウムといった金属層３４のエッチングをＡｒイオンを用いた物理的な加工により行うことができる。
【００５４】
次いで、工程Ｓ１１０では、図５の（ｂ）部に示されるように、金属層３４のエッチングが完了した後に、窒化物半導体領域４０のエッチングをエッチング装置１０ｊで行って、エッチングされた窒化物半導体領域４２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大きなリッジ高を実現できる。本実施例では、リッジ高ＨＲは、例えば０．５μｍ以上であり、例えば１μｍ以下であることができる。またＩＣＰ−ＲＩＥ法は平行平板型の一般的なＲＩＥと比較するとより低ダメージなエッチングであり、レジスト硬化を抑制してリフトオフ性を向上できる。
【００５５】
本実施例では、エッチング装置１０ｊにおいて、誘電体マスク３８ａを用いて樹脂膜３６から金属層３４を介して窒化物半導体領域４０までのエッチングを行って、樹脂犠牲層３６ａ、電極３４ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４２を形成できる。エッチングされた窒化物半導体領域４２は半導体リッジ４２ａを含む。この一連のエッチングにおいて、エッチングの異方性を利用して、各エッチングにおけるサイドエッチングを抑制できる。
【００５６】
誘電体マスク３８ａを用いて樹脂膜３６から金属層３４を介して窒化物半導体領域４０までのエッチングを行って、樹脂犠牲層３６ａ、電極３４ａ及びエッチングされた窒化物半導体領域４２を形成するとき、窒化物半導体領域４０の半極性主面４０ａをエッチングして半導体リッジ４２ａを形成する。エッチング装置１０ｊを用いた一連のエッチングにおける基板温度は、例えば摂氏１５０度以下であることが好ましい。エッチング中の熱的な影響から樹脂膜３６及び樹脂犠牲層３６ａを保護することができる。
【００５７】
図６は、エピタキシャル積層１４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１４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１４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ウエハ上に形成した後に、エッチングのために、装置１０ｊのステージ９上に搭載される。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１４に含まれる３つの半導体層（図５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３つの半導層の材料は互いに異なる。エピタキシャル積層１４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３２（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３０（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２８（例えば、Ｚｎドープｐ型ＧａＮ）がエッチングされて、それぞれ、ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層３２ａ、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層３０ａ及びｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２８ａが形成される。ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層３２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３０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２８例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。半導体リッジ４２ａは、ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層３２ａ、ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層３０ａ及びｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層２８ａを含む。
【００５８】
半導体リッジを形成する際にエッチングの結果、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、エッチングされた窒化物半導体領域４２の表面４２ｂ及び半導体リッジ４２ａの側面４２ｃに現れる。また、この作製方法によれば、窒化物半導体領域４０の半極性主面４０ａの酸洗浄を行うと共に金属層３４の蒸着により該酸洗浄された主面を覆うので、酸化されやすい窒化物半導体半極性主面１４ａをリッジ形成のためのプロセスさらすことなく、半極性主面１４ａは、電極３４ａのための金属層３４で覆われる。これ故に、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。必要な場合には、金属層３４は、リッジ上面として残されるエリア及びその周囲を含む領域上に設けられていればよい。
【００５９】
次の工程Ｓ１１０では、図７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４２の半導体リッジ４２ａ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４２の表面４２ｂ、４２ｃ及び誘電体マスク３８ａ上に絶縁膜４６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４６は、第１部分４６ａ及び第２部分４６ｂを含む。第１部分４６ａは、半導体リッジ４２ａ上の誘電体マスク３８ａの上面３８ｂ及び側面３８ｃ並びに樹脂犠牲層３６ａの側面３６ｃ上に成長され、これらを覆う。第２部分４６ｂは、エッチングされた窒化物半導体領域４２のエッチングされた表面４２ｂ、半導体リッジ４２ａの側面４２ｃ、電極３４ａの側面３４ｃ上に成長され、これらを覆う。成膜装置１０ｋは、例えば電子ビーム蒸着法、スパッタ法等による成膜を適用できる。例えば、絶縁膜４６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等を含むことができる。この方法によれば、樹脂犠牲層３６ａ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）、ＳｉＮ等からなることができる。成膜等の処理は、例えば摂氏２００度以下、好ましくは摂氏１５０度以下の温度で行われる。
【００６０】
工程Ｓ１１２では、図７の（ｂ）部に示されるように、樹脂犠牲層３６ａを用いて絶縁膜４５のリフトオフを装置１０ｍで行う。具体的には、樹脂犠牲層３６ａをリフトオフにより除去することによって絶縁膜４６の第１部分４６ａを除去して、絶縁膜４６の第２部分４６ｂからなる保護層４８をエッチングされた窒化物半導体領域４２上に形成する。このリフトオフにより、誘電体マスク３８ａの上面３８ｂ及び側面３８ｃ上の第１部分４６が消失すると共に、残った第２部分４５ｂがエッチングされた窒化物半導体領域４２のエッチングされた表面４２ｂ、半導体リッジ４２ａの側面４２ｃ、及び電極３４ａの側面３４ｃを覆う。第２部分４５ｂからなる保護層４８が、エッチングされた窒化物半導体領域４２のエッチングされた表面４２ｂ、半導体リッジ４２ａの側面４２ｃ、及び電極３４ａの側面３４ｃ上に形成される。保護層４７は、半導体リッジ４２ａ上の電極３４ａ上に開口４８ａを有する。絶縁膜４６の堆積に際して、樹脂犠牲層３６ａが電極３４の上面３４ｂの全体を覆っているので、保護層４７の開口４７ａは、電極３４ａ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５００ｎｍ以下であることができる。
【００６１】
この作製方法によれば、樹脂膜３６上の誘電体マスク３８ａを用いて、樹脂膜３６、金属層３４及び窒化物半導体領域４０の異方性エッチングを行った後に、誘電体マスク３８ａ、樹脂犠牲層３６ａ、及び電極３４ａ並びにエッチングされた窒化物半導体領域４２上に、絶縁膜４６を成長する。この工程によって、基板生産物ＳＰ２が形成される。樹脂膜３６、金属層３４及び窒化物半導体領域４０が異方性エッチングを用いて行われるので、樹脂膜３６から形成される樹脂犠牲層３６ａのサイドエッチングを避けることができる。これ故に、絶縁膜４６の形成の際に、電極３４ａの上面３４ｂに絶縁膜４６の堆積が生じない。また、半導体リッジ形成に先立って、金属層３４が既に窒化物半導体領域４０の半極性主面４０ａ上に設けられている。この手順によれば、電極接合を形成する窒化物半導体の半極性主面４０ａが半導体リッジ形成や保護膜４９の形成のためのプロセスに、直接に、さらされることを防止できる。また、電極３４ａと半導体リッジ４２ａの上面４２ｄとの接合Ｊ１のエッジを覆う。
【００６２】
樹脂犠牲層３６ａを形成した工程から絶縁膜４６を成長する工程までのプロセスでは、樹脂犠牲層３６ａの幅が狭められることがなく、樹脂膜３６は金属層３４に接触しており、絶縁膜４６を成長する際には、樹脂犠牲層３６ａが電極３４ａの上面の全体を覆う。これ故に、樹脂犠牲層３６ａの側面には、絶縁膜４６が成長されにくく、リフトオフにより容易に樹脂犠牲層３６ａの側面上の絶縁膜４６を除去できる。
【００６３】
図８を参照しながら、電極３４ａの上面３４ｂの全体を樹脂犠牲層３６ａが覆うことの技術的寄与を説明する。本実施の形態では、樹脂犠牲層３６ａは誘電体マスク３８ａを用いて異方性エッチングで形成され、この後に樹脂犠牲層３６ａにサイドエッチングを生じさせるようなエッチング工程を樹脂犠牲層３６ａに行わない。これ故に、図８の（ａ）部に示されるように、樹脂犠牲層３６ａの形状は、半導体リッジを形成するための窒化物半導体エッチングが完了した際に、サイドエッチに因る細りが樹脂犠牲層３６ａになく、樹脂犠牲層３６ａが電極３４ａの上面をしっかりと覆う。誘電体マスク３８ａ及び樹脂犠牲層３６ａを残した状態で、基板の全面に絶縁膜４６を堆積する。絶縁膜４６の第１部分４６ａは、誘電体マスク３８ａの上面及び側面並びに樹脂犠牲層３６ａの側面に堆積するけれども、電極３４ａの上面には堆積されない。そして、第１部分４６ａはリフトオフにより除去される。この結果、図８の（ｂ）部に示されるように、電極３４ａの上面は、しっかりと保護膜４８の開口４８ａに露出される。開口４８ａは、図８の（ａ）部に示されるように、電極３４ａの上面に自己整合的に位置決めされる。
【００６４】
一方、犠牲層にサイドエッチングが形成される製造方法では、リフトオフ用のマスクは、犠牲層３５ａが電極３３ａ上に形成される。例えば特許文献１では、犠牲層３５ａは例えばＡｌ層といった金属膜からなり、またこのＡｌ膜に意図的にサイドエッチングを施している。犠牲層３５ａ上に、このＡｌ膜をエッチングにより加工するためのマスク層３７ａが形成される。マスク３７ａ及び犠牲層３５ａを残した状態で、基板の全面に絶縁膜４７を堆積する。絶縁膜４７の第１部分４７ａは、マスク３７ａの上面及び側面並びに犠牲層３５ａの側面に堆積し、更には、電極３３ａの上面の一部にも絶縁膜４７が堆積される。そして、第１部分４７ａはリフトオフにより除去される。この結果、図８の（ｄ）部に示されるように、電極３３ａの上面の一部には、半導体リッジの側面に成長された絶縁膜４７ｂの延長部４７ｃが残る。延長部４７ｃは、電極３３ａの開口エリアを狭めるだけでなく、パッド電極と電極３３ａとの接続に段切れを引き起こす。
【００６５】
工程Ｓ１１３では、図９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３４ａ及び保護層４８上に形成する。これにより、基板生産物ＳＰ３が形成される。パッド電極５０は例えばＡｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなることができる。パッド電極５０の導電膜の堆積は、堆積装置１０ｎを用いて蒸着法で行われることができ、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５０は保護層４８上に形成され、電極３４ａの上面３４ｂに接触を成す。
【００６６】
工程Ｓ１１４では、図９の（ｂ）部に示されるように、基板生産物ＳＰ３に電極５２を形成する。必要な場合には、基板１２の裏面研磨により、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５２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。
【００６７】
（実施例）
まず、犠牲層にレジストを用いる一製造例について説明する。電極の形成では、これまで、厚さ１〜２μｍの厚膜レジストをフォトリソグラフィーで露光して、リフトオフ用のレジストマスクを形成している。このレジストマスクは、電極を形成すべき部分に開口を有し、この開口には下地の窒化物半導体領域又は絶縁膜が露出する。このレジストマスクを形成した後に、基板の全面に金属を蒸着する。
【００６８】
しかしながら、発明者らの知見によれば、窒化物半導体のある面方位は、ｃ面に比べて酸化されやすい。このため、様々な実験を行ったけれども、上記のリフトオフ法では、良好なコンタクト抵抗が安定して得られない。上記のリフトオフ法では、レジスト現像の後にレジスト残りを除去するためにＯ２プラズマを用いたデスカムを行う。この酸素プラズマ雰囲気では、ストライプ開口に酸化されやすい面方位の窒化ガリウム系半導体が露出されており、この微細なコンタクト層表面がO２プラズマにさらされると、その表面に酸化層が形成される。酸化層は、オーミックコンタクトの形成に大きな障壁となる。
【００６９】
このような酸化されやすい窒化ガリウム系半導体を扱うために、エピタキシャルウエハのエピ成長完成の直後に、自然酸化膜の除去のために王水等の酸洗浄の前処理を行うと共に、酸洗浄に直ちに金属層の堆積を行うプロセスを採用することが好適である。このプロセスの適用には、エピタキシャルウエハの全面のうちリッジ上面になるエリアを少なくとも覆う金属層上に、リッジ形成のためのマスクを形成することが必要になる。
【００７０】
リッジ形成のためのマスクに、犠牲層としてアルミニウム層を用いた場合を説明する。エピタキシャルウエハに、厚さ３０ｎｍのパラジウム層を蒸着した後に、厚さ５０ｎｍのアルミニウム層を蒸着する。さらに、このアルミニウム層上に、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜を蒸着する。このＳｉＯ２膜上にフォトリソグラフィーで、２μｍ幅のリッジストライプのレジストマスクを形成する。このレジストマスクを用いてＣＨＦ３ガスをエッチャントとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でＳｉＯ２膜をエッチングして、ＳｉＯ２マスクを形成する。その後に、Ｃｌ２／ＢＣｌ３ガスを用いてアルミニウム層をエッチングして、Ａｌ犠牲層を形成する。Ｐｄ層はＡｒでエッチングして電極を形成する。その後に、ＧａＮエピタキシャル層をＣｌ２／ＢＣｌ３ガスを用いたＲＩＥ法でエッチングして、リッジ構造を形成する。
【００７１】
試料１では、リッジ形成後に、Ａｌ犠牲層のサイドエッチングのために、アルカリ性溶液でＡｌ犠牲層に０．１μｍのサイドエッチングを導入する。また、試料２では、サイドエッチングを導入しない。これらの試料１及び２において、電子ビーム蒸着法を用いて、保護膜のためのＳｉＯ２膜を全面に堆積する。保護膜のためのＳｉＯ２膜の厚さは、３００ｎｍである。ＳｉＯ２膜の堆積の後に、これらの試料１及び２をアルカリ性溶液に１時間浸漬してリフトオフを行う。試料１は基板の８０％の領域でリフトオフが生じ、試料２では基板の１０％の領域でリフトオフが生じる。また、試料１では、リフトオフできた領域においてもパラジウム層のはがれが生じている。発明者らの検討によれば、ＡｌとＰｄとが反応して、反応したＰｄ層がＡ犠牲層と一緒にリフトオフされていると推測される。またＡｌ／ＳｉＯ２による応力により、よりはがれやすい状況にあると考えられる。
【００７２】
一方、本実施の形態に従って、樹脂犠牲層を用いたリフトオフでは、Ｐｄ層の剥がれも生じることなく、基板のほぼ１００％の領域でリフトオフが行われる。樹脂層を用いることで、反応抑制とともに応力も緩和されることで電極はがれを抑制できる。
【００７３】
金属層上に樹脂膜を設けるプロセスでは、レジストといった樹脂の熱耐性を考慮して、樹脂膜の形成からリフトオフ直前までのプロセスを摂氏１５０度以下の処理温度で行うことが好ましい。例えば、レジスト塗布後のベーク温度は摂氏１５０度以下であり、誘電体膜の成長では、電子ビーム蒸着法といった低温成膜（摂氏１５０度以下の基板温度の成膜）を使用することが好ましい。一連のエッチングでの基板温度は摂氏１５０度以下であることが好ましい。
【００７４】
安定したリフトオフを可能にするために、リフトオフのための樹脂犠牲層の厚さは、例えば０．２μｍ以上であることが好ましい。リフトオフのための樹脂犠牲層の厚さは、例えば１μｍ以下であることが好ましい。厚い樹脂膜のエッチングには、ＲＩＥによる長いエッチング時間が必要である。樹脂膜のＲＩＥエッチング中に既にエッチングされた樹脂部分の側面がプラズマダメージを受けて、硬化していく。著しく硬化した樹脂犠牲層はリフトオフには不向きである。
【００７５】
図１０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及び保護膜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III族窒化物半導体基板を含むことができる。
【００７６】
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の表面は保護層６９で覆われる。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。
【００７７】
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５の（ｂ）部における参照符号４２）の表面４２ｂは、窒化ガリウム系半導体光ガイド層７７の上面及び側面から構成される。
【００７８】
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、６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の角度範囲にある。
【００７９】
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。
【００８０】
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】
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、窒化物半導体発光素子を作製する方法が提供される。この作製方法は、半極性面上に作製され半導体発光素子において、窒化物半導体領域に接触を成す電極上へ保護層のせり出しを低減することを可能にする。
【符号の説明】
【００８２】
１２…基板、１２ａ…半極性主面、Ｎｘ…法線軸、１４…エピタキシャル積層、１６…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１８…ｎ型窒化ガリウム系半導体クラッド層、２０…ｎ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、２２…活性層、２２ａ…井戸層、２２ｂ…障壁層、２４…ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、２６…窒化ガリウム系半導体電子ブロック層、２８…ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、３０…ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層、３２…ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層、３２ａ…ｐ型窒化ガリウム系半導体コンタクト層、３０ａ…ｐ型窒化ガリウム系半導体クラッド層、２８ａ…ｐ側窒化ガリウム系半導体光ガイド層、Ｅ１…エピタキシャルウエハ、３４…金属層、３４ａ…電極、３４ｂ…電極の上面、３４ｃ…電極の側面、３６…樹脂膜、３６ａ…樹脂犠牲層、３８…誘電体膜、３８ａ…誘電体マスク、３８ｂ…誘電体マスクの上面、３８ｃ…誘電体マスクの側面、４０…マスク、４０…窒化物半導体領域、４２…エッチングされた窒化物半導体領域、４２ａ…半導体リッジ、４２ｂ…エッチングされた窒化物半導体領域の表面、４２ｃ…半導体リッジの側面、４６…絶縁膜、４６ａ…絶縁膜の第１部分、４６ｂ…絶縁膜の第２部分、４８…保護層。
【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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