【手続補正書】
【提出日】平成29年2月22日(2017.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型不純物でドープしたＧａＮ系半導体からなるコンタクト層を含むＧａＮ系半導体エピタキシャル層をｍ面ＧａＮ基板上に形成してエピタキシャルウェハを得る第１ステップと、
前記第１ステップで得た前記エピタキシャルウェハを酸素の存在下で熱処理する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記コンタクト層の表面にＭｇを含まない金属電極を形成する第３ステップと、
を備え、
室温における前記金属電極のコンタクト抵抗が１．３×１０-2Ωｃｍ2以下である、
ｐ型ＧａＮ系半導体用電極の形成方法。
【請求項２】
２００Ｋから５００Ｋまでの温度範囲内における前記金属電極のコンタクト抵抗が２×１０-2Ωｃｍ2未満である、請求項１に記載の形成方法。
【請求項３】
前記第２ステップでは、前記エピタキシャルウェハを大気中で熱処理する、請求項１または２に記載の形成方法。
【請求項４】
前記第２ステップでは、前記エピタキシャルウェハを４００℃以上７００℃以下で熱処理する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の形成方法。
【請求項５】
前記金属電極がニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）およびクロム（Ｃｒ）から選ばれる一種以上を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の形成方法。
【請求項６】
前記金属電極がニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む、請求項５に記載の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の形成方法を用いてｐ型ＧａＮ系半導体用電極を形成することを含む、半導体発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る半導体発光素子１の模式図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図２】本実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法のフローチャートである。
【図３】電極のコンタクト間隔が１０μｍのときのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図４】電極のコンタクト抵抗の温度特性を示すグラフである。
【図５】電極のコンタクト抵抗の温度特性を示すグラフである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
（実施例３）
実施例３では、ＴＬＭ(Transmission Line Methode)測定を行った。ＴＬＭ測定によれば、電極のコンタクト抵抗とシート抵抗の導出が可能になる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
続いて、大気中で熱処理したエピタキシャルウェハの表面上にフォトリソグラフィー法を用いて、実施例１のｐ側コンタクト電極と同様の条件で、電極として厚さ３０ｎｍのＮｉ層及び厚さ３００ｎｍのＡｕ層を形成した。電極は、ＴＬＭパターンで形成した。ＴＬＭパターンのパッドサイズは、２００×３００μｍとし、ＴＬＭパターンのパッド間隔は、２〜１８μｍとした。ＴＬＭパターンを含む領域は、基板面方向の電流拡がりを防止するために、ＲＩＥドライエッチング装置によりエッチングして、メサを形成した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
図３は、電極のコンタクト間隔が１０μｍのときのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。図３に示すように、電圧の上昇に従って電流が線形的に増加しており、オーミック性に近づいていることが分かった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図４は、電極におけるコンタクト抵抗の温度特性を示すグラフである。電極は、図４に示すように、温度上昇に従ってコンタクト抵抗が指数関数的に減少していた。このことから、電極とｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層とのコンタクト界面では、熱電子電界放出（ＴＦＥ）が支配していると考えられる。すなわち、界面のショットキー障壁が、電子が熱励起される高さまで減少していると推察される。この原因については、Ｎｉ蒸着後の大気中アニールによるＧａ空孔の形成や界面におけるＮｉＯの形成が考えられるが、現状は不明である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
以上から、電極は、オーミック特性を示していることが判明した。逆に言うと、デバイス温度を上げたときにコンタクト抵抗が低下する状況となれば、その電極はオーミック性を有しており、良質な電極が形成されていると考えることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
続いて、大気中で熱処理した各エピタキシャルウェハの表面上にフォトリソグラフィー法を用いて、実施例３の電極と同様の条件でそれぞれ電極を形成した。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
表４は、大気中での熱処理温度を５２０℃と一定とし、熱処理時間を１分間、２０分間、６０分間、１２０分間としてそれぞれ熱処理したときのエピタキシャルウェハにおける電極のコンタクト抵抗を示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
【表４】
2015173243.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
熱処理時間を１分間としたときのコンタクト抵抗は１×１０9Ωｃｍ2と非常に高く、導電性は得られなかった。これに対して、熱処理時間を２０分間、６０分間、１２０分間としたときのコンタクト抵抗はそれぞれ５．５０×１０-3Ωｃｍ2、４．２０×１０-3Ωｃｍ2、６．００×１０-3Ωｃｍ2と著しく低減した。従って、熱処理温度を５２０℃としたときの熱処理時間は、１０分間以上が好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
（実施例６）
実施例６では、実施例３と同じＴＬＭ測定を行った。ただし、電極依存性を調査するために電極のＮｉ層を他の金属に変更した。実施例６−１の電極では、Ｎｉ層をＰｔ層に変更した。実施例６−２の電極では、Ｎｉ層をＡｌ層に変更した。実施例６−１及び実施例６−２のエピタキシャルウェハは、キャリア濃度が１．９５×１０17ｍ-3で、＋ｃ方向へのオフ角が−０．２６°であるｍ面ＧａＮ基板を使用して作製した。基板サイズは、実施例１のｍ面ＧａＮ基板と同じである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
（評価）
上記手順により形成した実施例６−１の電極は、コンタクト抵抗が１．０×１０-2Ωｃｍ2と極めて低い値であった。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
上記手順により形成した実施例６−２の電極は、コンタクト抵抗が１．３×１０-2Ωｃｍ2と極めて低い値であった。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
図５は、電極におけるコンタクト抵抗の温度特性を示すグラフである。Ｎｉ層を用いた電極は、上述のように、温度上昇に従ってコンタクト抵抗が指数関数的に減少していた。このことから、電極とｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層とのコンタクト界面では、熱電子電界放出（ＴＦＥ）が支配していると考えられる。すなわち、界面のショットキー障壁が、電子が熱励起される高さまで減少していると推察される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
Ｐｔ層を用いた電極は、図５に示すように、温度上昇に伴ってコンタクト抵抗がわずかに上昇した。この場合、界面の伝導特性は熱電子電界放出（ＴＦＥ）ではなく、界面のショットキー障壁を通過するトンネル電流が主体となっていると考えられる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
Ａｌ層を用いた電極は、図５に示すように、温度上昇に伴ってコンタクト抵抗がわずかに上昇した。この場合、界面の伝導特性は熱電子電界放出（ＴＦＥ）ではなく、界面のショットキー障壁を通過するトンネル電流が主体となっていると考えられる。