JP6693336B2

JP6693336B2 - 発光素子の製造方法

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Publication number: JP6693336B2
Application number: JP2016165188A
Authority: JP
Inventors: 伴之多井中; 緒方　博之; 博之緒方; 竹中　靖博; 靖博竹中; 浩史山崎
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-08-25
Also published as: JP2018032798A

Description

本発明は、コンタクトホールおよびコンタクト電極を有した発光素子の製造方法に関する。

III 族窒化物半導体からなる発光素子の構成として、ｐ層上の透明電極やｎ層を覆うようにして絶縁膜を形成し、その絶縁膜にコンタクトホールを形成して底面に透明電極やｎ層を露出させ、その露出させた透明電極上やｎ層上にコンタクト電極を設けた構成が知られている。

特許文献１には、コンタクト電極を形成する際に、絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に用いるレジスト層を、コンタクト電極をリフトオフで形成する際のマスクとして流用することが記載されている。また、レジスト層として、犠牲レジスト下層とフォトレジスト上層の積層レジスト層を用いることが記載されている。そして、積層レジスト層を露光、現像する際に、犠牲レジスト下層がサイドエッチングされるようにし、絶縁膜とフォトレジスト上層との間に隙間（引き込み領域）を生じさせている。このように引き込み領域を形成した上で、積層レジスト層をマスクとして絶縁膜にその絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成し、リフトオフによりコンタクトホール底面にコンタクト電極を形成する。すると、引き込み領域においてコンタクトホール側面が分断されているため、リフトオフにおいて積層レジスト層を除去する時に、この引き込み領域の位置で金属膜を精度よく分離させることができ、コンタクト電極を精度よく形成することができる。また、コンタクト電極の端部は引き込み領域にも入り込み、コンタクトホール上面の絶縁膜上にも形成される。その結果、コンタクト電極の端部の密着性が向上する。

特開２０１５−１７７０８７号公報

しかし、特許文献１の方法では、レジスト層を２種類の材料の積層とする必要があるため、製造工程が複雑になってしまう。そのため、コンタクト電極を簡易かつ安定的に形成することが難しい。また、コンタクト電極が絶縁膜上にも形成されるため、絶縁膜上に反射膜を形成したときに反射膜によって反射させる面積が小さくなってしまう。

そこで本発明の目的は、絶縁膜に空けられたコンタクトホール底面に、コンタクト電極を簡易かつ安定的に形成することである。

本発明は、III 族窒化物半導体からなる半導体層または半導体層上に設けられた透明電極を覆う絶縁膜を有し、絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成し、コンタクトホール底面に接するコンタクト電極を形成する発光素子の製造方法において、絶縁膜上に開口部を有したパターンのレジスト層を形成するレジスト層工程と、レジスト層をマスクとして、開口部に露出する絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、コンタクトホール側面に露出する絶縁膜をサイドエッチングするサイドエッチング工程と、レジスト層をマスクとして、コンタクトホール底面および側面下部に接するコンタクト電極をリフトオフにより形成するコンタクト電極形成工程と、を有し、コンタクトホール形成工程後、コンタクト電極形成工程前に、コンタクトホール形成工程において生じたレジスト層表面の変成層を除去する変成層除去工程をさらに有する、ことを特徴とする発光素子の製造方法である。

コンタクトホール工程後、コンタクト電極形成工程前に、コンタクトホール形成工程において生じたコンタクトホール底面の変質層を除去する変質層除去工程をさらに有していてもよい。コンタクト電極と透明電極あるいは半導体層とのコンタクトをより良好とすることができる。

コンタクトホール工程後、コンタクト電極形成工程前に、コンタクトホール形成工程において生じたレジスト層表面の変成層を除去する変成層除去工程をさらに有していてもよい。コンタクト電極をより精度よく形成することができる。

コンタクト電極形成工程後、絶縁膜上、コンタクトホール側面およびコンタクト電極上に連続して反射電極を形成する反射電極形成工程をさらに有していてもよい。本発明では、コンタクトホール側面上部およびコンタクトホール上面にコンタクト電極が接していないため、この領域にも反射電極を設けることができ、反射させる面積をより広く取ることができる。

また本発明は、III 族窒化物半導体からなる半導体層または半導体層上に設けられた透明電極を覆う絶縁膜と、絶縁膜を貫通するコンタクトホールと、コンタクトホール底面に接するコンタクト電極と、絶縁膜上に設けられ、コンタクト電極と接する反射電極と、を有した発光素子において、コンタクト電極は、コンタクトホールの底面および側面下部に接し、コンタクトホールの側面上部には接せず、コンタクト電極の表面は、上に凸の曲面状であり、反射電極は、絶縁膜上、コンタクト電極が接していないコンタクトホールの側面上部、およびコンタクト電極表面に連続して設けられている、ことを特徴とする発光素子である。

本発明によれば、絶縁膜に空けられたコンタクトホール底面に、コンタクト電極を簡易かつ安定的に形成することができる。

実施例１の発光素子の構成について示した図。コンタクトホール部分を拡大して示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。実施例１の発光素子の製造工程について示した図。ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の形成工程を示した図。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（発光素子の構成）
図１は、実施例１の発光素子の構成について示した図である。図１のように、実施例１の発光素子は、サファイアからなる基板１０と、基板１０上に、ＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介して、ｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３の順に積層されたIII 族窒化物半導体からなる半導体層を有している。さらに電極構造として、透明電極１４、絶縁膜１５、ｐコンタクト電極１７、ｎコンタクト電極１８、ｐ側反射電極１９、ｎ側反射電極２０、ｐ配線電極２１、ｎ配線電極２２を有している。実施例１の発光素子はフェイスアップ型の素子である。

基板１０は、その主面上にIII 族窒化物半導体を形成するための成長基板である。基板１０のｎ層１１側の表面には凹凸加工が施されており、光取り出し効率の向上が図られている。基板１０の材料はサファイア以外を用いてもよく、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯなどを用いてもい。

ｎ層１１、発光層１２、およびｐ層１３の構成は、発光素子の構成として従来採用されている任意の構成でよい。たとえば、ｎ層１１は、ｎ−ＧａＮからなるｎコンタクト層、アンドープＧａＮとｎ−ＧａＮを順に積層させた静電耐圧層、ｎ−ＧａＮとＩｎＧａＮを交互に繰り返し積層させたｎ超格子層を順に積層させた構造である。また、発光層１２は、ＩｎＧａＮからなる井戸層、ＧａＮまたはＡｌＧａＮからなるキャップ層、ＡｌＧａＮからなる障壁層を順に積層させた構造を１単位として、これを複数回繰り返し積層させたＭＱＷ構造である。また、ｐ層１３は、ｐ−ＡｌＧａＮとｐ−ＩｎＧａＮを交互に繰り返し積層させたｐクラッド層、ｐ−ＧａＮからなるｐコンタクト層を順に積層させた構造である。

ｐ層１３上にはＩＺＯ（亜鉛ドープの酸化インジウム）からなる透明電極１４が設けられている。ＩＺＯ以外にも、ＩＴＯ（スズドープの酸化インジウム）、ＩＣＯ（セリウムドープの酸化インジウム）、ＺｎＯなどの透光性と導電性を有した材料であれば任意の材料を用いることができる。

ｐ層１３表面の一部領域には、ｎ層１１に達する深さの溝が設けられている。この溝は、ｎコンタクト電極１８を設けるためにｎ層１１表面を露出させるものである。

透明電極１４、溝底面のｎ層１１に連続して素子上部全体を覆うように絶縁膜１５が設けられている。絶縁膜１５は、ＳｉＯ₂からなる。

絶縁膜１５には、その絶縁膜１５を貫通して底面に透明電極１４が露出する複数のコンタクトホール１６Ａと、絶縁膜１５を貫通して底面にｎ層１１が露出する複数のコンタクトホール１６Ｂが設けられている。コンタクトホール１６Ａ、Ｂは、平面視で円形であり、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面は絶縁膜１５の主面に対して傾斜している。

なお、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの形状は上記に限るものではなく、平面視で三角形、長方形、正方形、菱形などの多角形、楕円など任意の形状でよい。また、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面は、絶縁膜１５の主面に対して垂直であっても傾斜していてもよい。

各コンタクトホール１６Ａの底面に露出する透明電極１４上には、それぞれｐコンタクト電極１７が設けられている。また、各コンタクトホール１６Ｂの底面に露出するｎ層１１上には、それぞれｎコンタクト電極１８が設けられている。

図２のように、ｐコンタクト電極１７は、コンタクトホール１６Ａを一定の高さまで埋めるようにして設けられており、コンタクトホール１６Ａ底面１６Ａａ（透明電極１４表面）およびコンタクトホール１６Ａ側面１６Ａｂ（絶縁膜１５）に接している。ｎコンタクト電極１８も同様に、コンタクトホール１６Ｂを一定の高さまで埋めるようにして設けられており、コンタクトホール１６Ｂ底面１６Ｂａ（ｎ層１１表面）およびコンタクトホール１６Ｂ側面１６Ｂｂ（絶縁膜１５）に接している。ただし、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ側面１６Ａｂ、１６Ｂｂのうち、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８が接するのは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ側面下部１６Ａｂ１、１６Ｂｂ１であり、側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２には接していない。

また、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の表面は平坦でなく、上に凸のレンズ状の曲面を有している。つまり、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は、中央部ほど厚く、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面１６Ａｂ、１６Ｂｂに近づくほど薄くなっている。また、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８中央部の厚さＨは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの深さＤ（絶縁膜１５の厚さ）よりも薄くなっている。なお、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の表面が曲面であるため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面下部１６Ａｂ１、１６Ｂｂ１と、側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２との境界位置は、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８中央部よりも若干下側（透明電極１４側あるいはｎ層１１側）となっている。

ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は同一の材料であり、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｔｉ／Ａｕからなる。ここでＡ／Ｂは、Ａ、Ｂの順に積層させた積層構造であることを示す。他にもＴｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｌ合金／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕなどを用いることができる。このような材料を用いることで、透明電極１４およびｎ層１１とのコンタクトを良好としている。また、透明電極１４のＩＺＯと反射電極のＡｌとが反応して反射率を低下させてしまうこと、およびコンタクト抵抗を上昇させてしまうことを防止している。なお、実施例１ではｐコンタクト電極１７とｎコンタクト電極１８とを同一材料として、ｐコンタクト電極１７とｎコンタクト電極１８を同時形成し、製造工程の簡略化を図っているが、異なる材料としてもよい。

なお、ｐ層１３と透明電極１４との間であって、コンタクトホール１６Ａ直下の領域に、絶縁層を形成してもよい。コンタクトホール１６Ａ直下に発光が集中しないようにし、電流が面内に均等に拡散するようにし、発光の均一性を高めることができる。

絶縁膜１５上には、ｐ側反射電極１９と、ｎ側反射電極２０とがそれぞれ離間して設けられている。ｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０は、Ａｌからなる。他にもＡｌを主とするＡｌ合金や、ＡｇおよびＡｇ合金、Ｒｕなどの発光素子の発光波長に対して高い反射率を有した材料を用いることができる。ただし、反射率の高さやマイグレーションの抑制などの観点から、ＡｌやＡｌ合金を用いることが好ましい。このｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０によって、ｐ配線電極２１やｎ配線電極２２に向かう光を反射させ、ｐ配線電極２１やｎ配線電極２２による光の吸収を防止して、光取り出し効率の向上を図っている。

ｐ側反射電極１９は、絶縁膜１５上、コンタクトホール１６Ａ側面１６Ａｂ、およびｐコンタクト電極１７表面に連続して膜状に形成されている。これにより、各ｐコンタクト電極１７が並列に接続されている。

同様に、ｎ側反射電極２０は、絶縁膜１５上、コンタクトホール１６Ｂ側面１６Ｂｂ、およびｎコンタクト電極１８表面に連続して膜状に形成されている。これにより、各ｎコンタクト電極１８が並列に接続されている。

ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの内部に一定の高さまで埋めるようにして形成されており、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面下部１６Ａｂ１、１６Ｂｂ１には接しているが、側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２には接していない。そのため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２およびコンタクトホール１６Ａ、Ｂ上面もｐ側反射電極１９やｎ側反射電極２０に接して覆われている。これにより、ｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０の面積を大きく取ることができ、ｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０によって効率的に光を反射させることができる。

ｐ側反射電極１９上にはｐ配線電極２１が設けられ、ｎ側反射電極２０上にはｎ配線電極２２が設けられている。ｐ側反射電極１９とｐ配線電極２１は同一の平面パターンであり、ｎ側反射電極２０とｎ配線電極２２は同一の平面パターンである。ｐ配線電極２１は、ｐ側反射電極１９を介して、各ｐコンタクト電極１７を並列に接続する配線状の電極である。また、ｎ配線電極２２は、ｎ側反射電極２０を介して、各ｎコンタクト電極１８を並列に接続している。ｐ配線電極２１およびｎ配線電極２２の材料は、Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌである。

（発光素子の製造工程）
次に、実施例１の発光素子の製造工程について、図３、４を参照に説明する。

まず、基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、バッファ層（図示しない）を介してｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３を順に形成する（図３．Ａ参照）。ＭＯＣＶＤ法において、窒素源は、アンモニア、Ｇａ源は、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ₃）₃：ＴＭＧ）、Ｉｎ源は、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３：ＴＭＩ）、Ａｌ源は、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ₃）₃：ＴＭＡ）である。また、ｎ型ドーパントガスは、シラン（ＳｉＨ₄）、ｐ型ドーパントガスは、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）₂：ＣＰ₂Ｍｇ）である。キャリアガスは水素や窒素である。

次に、ｐ層１３表面の所定の領域をドライエッチングし、ｎ層１１に達する深さの溝を形成する。そして、ｐ層１３上のほぼ全面にスパッタ法によりＩＺＯからなる透明電極１４を形成する（図３．Ｂ参照）。先に透明電極１４を形成してから、ｎ層１１を露出させる溝を形成してもよい。

次に、ＣＶＤ法によって、透明電極１４上および溝の底面に露出するｎ層１１上に連続して膜状にＳｉＯ₂からなる絶縁膜１５を形成する。

次に、絶縁膜１５上にフォトリソグラフィによってレジスト層２３を形成する（図３．Ｃ参照）。レジスト層２３のパターンは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂを形成する位置に開口部２３Ａを有したパターンとする。レジスト層２３の材料は、たとえばＡＺ５２１４（クラリアントジャパン株式会社製）などである。

次に、レジスト層２３をマスクとして、レジスト層２３の開口部２３Ａに露出する絶縁膜１５を、透明電極１４またはｎ層１１が露出するまでドライエッチングし、コンタクトホール１６Ａ、Ｂを形成する（図３．Ｄ参照）。コンタクトホール１６Ａの底面１６Ａａには透明電極１４表面、コンタクトホール１６Ｂの底面１６Ｂａにはｎ層１１が露出する。ドライエッチングは、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などを用いる。エッチングガスは、ＣＦ₄＋Ｏ₂、ＣＨＦ₃などのフッ素系ガスを用いるとよい。このドライエッチングの際、レジスト層２３表面には、エッチングガスとの反応により変成層２６が生じる。また、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａに露出する透明電極１４表面およびｎ層１１表面には、エッチングガスとの反応により変質層２５が生じる。

次に、レジスト層２３を残したまま、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面１６Ａｂ、１６Ｂｂに露出する絶縁膜１５をサイドエッチングする（図３．Ｅ参照）。サイドエッチングは、ＨＦなどを用いたウェットエッチングである。これにより、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径を拡大する。また、このＨＦ処理によって、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面に露出する透明電極１４表面、ｎ層１１表面の絶縁膜１５の残渣を除去している。

このウェットエッチングでは、レジスト層２３はエッチングされない。その結果、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１（コンタクトホール１６Ａ、Ｂ上面での直径）は、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２（絶縁膜１５と接する面での直径）よりも大きくなり、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの上部においてレジスト層２３がコンタクトホール１６Ａ、Ｂの中央部に向かってひさし状にせりだした状態となる。また、これにより、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａには、前工程のドライエッチングによるダメージを受けていない透明電極１４表面あるいはｎ層１１表面の領域が露出する。

次に、ドライエッチング時に生じたレジスト層２３表面の変成層２６を除去する（図３．Ｆ）。変成層２６の除去は、フォトリソグラフィに用いる現像液によって除去することができる。たとえばＴＭＡＨ水溶液などのアルカリ溶液を用いることができる。このようにしてレジスト層２３表面の変成層２６を除去することで、後工程のｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８のリフトオフによる形成において、レジスト層２３上に密着性よく金属膜２４を形成することができ、精度よくｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を形成することができる。

次に、ドライエッチング時に生じた透明電極１４表面およびｎ層１１表面の変質層２５を除去する（図３．Ｇ）。変質層２５の除去は、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより行う。たとえば、ＳｉＣｌ₄などを用いることができる。また、このとき基板１０の温度は、たとえば３０℃以上１５０℃以下である。また、エッチング時間は、たとえば２０秒以上３分以下である。変質層２５は電気抵抗率が高いため、このようにして変質層２５を除去することで、透明電極１４とｐコンタクト電極１７、およびｎ層１１とｎコンタクト電極１８とのコンタクトを良好とすることができる。また、この変質層２５除去工程の前に、図３．Ｅの工程でＨＦ処理を行って透明電極１４表面やｎ層１１表面の絶縁膜１５の残渣を除去しているため、その後の図３．Ｇの工程において効果的に変質層２５を除去することができる。なお、変質層２５を除去することにより、その領域の透明電極１４およびｎ層１１は多少薄くなる。また、実際には、変質層２５は除去されているというよりも、変質層２５よりも電気抵抗率の低い別の変質層に置き換えられていると考えられる。

先に透明電極１４表面やｎ層１１表面の変質層２５を除去し、その後にレジスト層２３の変成層２６を除去するのは好ましくない。抵抗が増大してしまうためである。先にＳｉＣｌ₄を用いた表面処理を行うと、その表面処理効果が弱くなってしまい、変質層２５から電気抵抗率の低い別の変質層への置き換えが十分に進まないためと考えられる。逆に言えば、先にＴＭＡＨ水溶液によって透明電極１４表面やｎ層１１表面を処理することにより、その後のＳｉＣｌ₄を用いた表面処理効果が高められているとも考えられる。

次に、レジスト層２３を残したまま、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面１６Ａｂ、１６Ｂｂに露出する絶縁膜１５を再びＨＦを用いてサイドエッチングする。これにより、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径をさらに拡大する。合わせて、ＨＦ処理によってコンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面に露出する透明電極１４表面やｎ層１１表面を清浄化する。これにより、順方向電圧ＶＦを低減している。

なお、実施例１では、レジスト層２３表面の変成層２６、および、透明電極１４表面、ｎ層１１表面の変質層２５の除去前後の２回にわたって、コンタクトホール１６Ａ、Ｂのサイドエッチングを行っているが、除去前と除去後の一方のみとしてもよい。また、変成層２６の除去後、変質層２５の除去前の間に、コンタクトホール１６Ａ、Ｂのサイドエッチングを行ってもよい。ただし、前述のように、変質層２５除去後にサイドエッチングを行えば順方向電圧ＶＦを低減することができるため、除去後にサイドエッチングを行うことが好ましい。さらに、変質層２５を効果的に除去するためには、変質層２５の除去前にサイドエッチングを行うことが好ましい。したがって、実施例１のように、変質層２５の除去前と除去後の２回サイドエッチングを行うことが最も好ましい。

次に、リフトオフ法によって、コンタクトホール１６Ａの底面１６Ａａ（透明電極１４表面）、およびコンタクトホール１６Ｂの底面１６Ｂａ（ｎ層１１表面）に、ｐコンタクト電極１７、ｎコンタクト電極１８をそれぞれ形成する（図３．Ｈ参照）。以下、図４を参照にして、その形成工程を詳しく説明する。なお、簡便のため、図４ではｐコンタクト電極１７の形成のみを示す。

まず、スパッタ法によってレジスト層２３の上面全面、およびコンタクトホール１６Ａ、Ｂ底面に、スパッタ法によって金属膜２４を形成する（図４（ａ）参照）。金属膜２４の厚さは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの深さＤよりも薄くする。金属膜２４の形成には蒸着などを用いてもよいが、膜質や厚さの均一性などの点からスパッタ法を用いるのが好ましい。

このとき、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面１６Ａｂ、１６Ｂｂはサイドエッチングされて直径が拡大されているため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの上部にはレジスト層２３がコンタクトホール１６Ａ、Ｂの中央部に向かってせりだして、ひさし状となっている。そのため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａに形成される金属膜２４Ａと、レジスト層２３の上面に形成される金属膜２４Ｂとは不連続となり、互いに分離して形成される。金属膜２４の厚さをコンタクトホール１６Ａ、Ｂの深さＤよりも薄くしたのは、この分離性をよくするためである。

また、金属膜２４Ｂは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａと側面下部１６Ａｂ１、１６Ｂｂ１に接し、側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２に接しないようにして、コンタクトホール１６Ａ、Ｂを一定の高さまで埋めるように形成されている。

また、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの上部にレジスト層２３がひさし状にせりだしているため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａに形成される金属膜２４Ａのうち、上部にレジスト層２３が位置しない領域は通常通りの厚さＨに形成されるが、上部にレジスト層２３がせりだしている領域は、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ側面１６Ａｂ、１６Ｂｂに近いほど厚さが薄くなる。その結果、金属膜２４Ｂは、上に凸のレンズ状の曲面を有することになる。

次に、金属膜２４に粘着テープ２７を貼り付けて剥がすことにより、レジスト層２３とともに金属膜２４を引き剥がす。ここで、金属膜２４Ａは、レジスト層２３上ではなく透明電極１４上またはｎ層１１上に形成されており、金属膜２４Ａは金属膜２４Ｂよりも低い位置にあり、金属膜２４Ａと金属膜２４Ｂは分離している。一方、金属膜２４Ｂはレジスト層２３上に形成されており、レジスト層２３と絶縁膜１５との密着性は低い。そのため、金属膜２４のうち、レジスト層２３上に形成された金属膜２４Ｂのみが、レジスト層２３とともに粘着テープ２７に張りついて引き剥がされ、金属膜２４Ａは残存する。この残存した金属膜２４Ａが、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８である（図４（ｂ）参照）。その後、レジスト層２３の残渣を薬液により取り除く。以上がリフトオフ法によるｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の形成工程である。

次に、絶縁膜１５上およびｐコンタクト電極１７上に、ｐ側反射電極１９とｐ配線電極２１の積層を、絶縁膜１５上およびｎコンタクト電極１８上に、ｎ側反射電極２０とｎ配線電極２２の積層を、それぞれ離間して同時に形成する。形成にはスパッタまたは蒸着と、リフトオフ法を用いる。ｐ側反射電極１９およびｐ配線電極２１の平面パターンは、各ｐコンタクト電極１７を並列に接続する配線状のパターンである。また、ｎ側反射電極２０およびｎ配線電極２２の平面パターンは、各ｎコンタクト電極１８を並列に接続する配線状のパターンである。

ここで、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの上面（コンタクトホール１６Ａ、Ｂ近傍の絶縁膜１５上）や側面上部１６Ａｂ２、１６Ｂｂ２には接していないので、それらの領域にもｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０が接して形成されることになる。そのため、ｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０が絶縁膜１５と接する面積を広く取ることができ、反射させる面積が広くなる。その結果、ｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０によって効率的に光を反射させることができ、ｐ配線電極２１およびｎ配線電極２２に光があたらないようにすることができ、ｐ配線電極２１およびｎ配線電極２２による光の吸収をより抑制することができる。

また、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は、変質層２５の除去された透明電極１４表面またはｎ層１１表面に接している。そのため、ｐコンタクト電極１７と透明電極１４、およびｎコンタクト電極１８とｎ層１１は、良好にコンタクトを取ることができる。また、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８は、絶縁膜１５のサイドエッチングによって露出したダメージのない透明電極１４表面またはｎ層１１表面に接している。そのため、絶縁膜１５をサイドエッチングせずにｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を形成した場合よりもコンタクト抵抗を低減することができる。

以上、実施例１の発光素子の製造方法では、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの形成時にマスクとして用いたレジスト層２３を、その後のｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８をリフトオフにより形成するためのマスクとして流用するため、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａにｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を位置ずれなく簡易に形成することができる。

なお、リフトオフ法によるｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の形成をより容易かつ高精度とするために、以下のようにするとよい。

コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１は、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２の１．０３〜１．２５倍大きくするとよい。コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１をこのような範囲とすることで、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ上部のレジスト層２３のひさしとしての効果を十分とすることができ、リフトオフ時の金属膜２４Ａと金属膜２４Ｂの分離がより確実となり、精度よくｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を形成することができる。より望ましくは、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２の１．０５〜１．１９倍であり、さらに望ましくは１．０６〜１．１３倍である。なお、コンタクトホール１６Ａ、Ｂが円以外の形状の場合は、その外接円の直径をコンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１とする。また、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの側面１６Ａｂ、１６Ｂｂが傾斜している場合には、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１とは、コンタクトホール１６Ａ、Ｂ上面での直径とする。また、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２についても同様に、絶縁膜１５と接する面（つまりコンタクトホール１６Ａ、Ｂ上面と同一面）での直径とする。

たとえば、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１は、１７〜１８μｍとし、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２は、１６〜１７μｍとするとよい。

また、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの深さＤ（つまりコンタクト位置での絶縁膜１５の厚さ）は、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの直径Ｒ１の０．００５６〜０．０４７倍とするとよい。この範囲とすれば、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を、コンタクトホール１６Ａ、Ｂを一定の高さまで埋めるようにして精度よく形成することができる。より望ましくは０．００５９〜０．０３５倍であり、さらに望ましくは０．００５９〜０．０２４倍である。たとえば、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの深さＤは、１００〜４００ｎｍとするとよい。

また、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の中央部の厚さＨは、コンタクトホールの深さＤの０．０７５〜０．９倍とするのがよい。厚さＨがこれよりも厚いと、金属膜２４の形成時に金属膜２４Ａと金属膜２４Ｂとで十分に分離しない場合があり、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を精度よく形成することが難しくなる。また、厚さＨがこれよりも薄いと、コンタクトホール１６Ａ、Ｂの底面１６Ａａ、１６Ｂａにｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８が接せずに露出した領域が生じる可能性があり、その領域にｐ側反射電極１９およびｎ側反射電極２０が接することになるため、コンタクト抵抗が悪化してしまう。より望ましくは、コンタクトホールの深さＤの０．１２５〜０．８倍であり、さらに望ましくは０．２５〜０．７５倍である。たとえば、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８の中央部の厚さＨは、１００〜３００ｎｍとするとよい。

レジスト層２３の厚さｄは、レジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２の１／１６〜５／１６倍とするのがよい。この範囲とすれば、ｐコンタクト電極１７およびｎコンタクト電極１８を、コンタクトホール１６Ａ、Ｂを一定の高さまで埋めるようにして精度よく形成することができる。より望ましくはレジスト層２３の開口部２３Ａの直径Ｒ２の１／１６〜３／１６倍であり、さらに望ましくは１／１６〜１／８倍である。たとえば、レジスト層２３の厚さｄは、１０００〜３０００ｎｍとするとよい。
（各種変形例）
実施例１の発光素子はフェイスアップ型であったが、本発明の発光素子は、フェイスアップ型以外にもフリップチップ型など任意の構造の発光素子に対して適用することができる。また、本発明は透明電極１４およびｎ層１１にコンタクトを取るｐコンタクト電極１７とｎコンタクト電極１８とを同時に形成するものであるが、どちらか一方を形成する場合にも本発明は適用することができる。また、ｐ層１３に直接コンタクトを取るコンタクト電極を形成する場合にも本発明は適用することができる。また、実施例１の発光素子は、ｐ側反射電極１９、ｎ側反射電極２０を有しているが、このような反射電極を設けない場合にも本発明は適用することができる。要するに、透明電極あるいは半導体層にコンタクトを取るコンタクト電極を形成する場合に本発明は適用することができる。

本発明の発光素子は、照明装置や表示装置の光源として利用することができる。

１０：基板
１１：ｎ層
１２：発光層
１３：ｐ層
１４：透明電極
１５：絶縁膜
１６Ａ、Ｂ：コンタクトホール
１７：ｐコンタクト電極
１８：ｎコンタクト電極
１９：ｐ側反射電極
２０：ｎ側反射電極
２１：ｐ配線電極
２２：ｎ配線電極
２３：レジスト層
２４、２４Ａ、２４Ｂ：金属膜
２５：変質層
２６：変成層

Claims

III 族窒化物半導体からなる半導体層または前記半導体層上に設けられた透明電極を覆う絶縁膜を有し、前記絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成し、前記コンタクトホール底面に接するコンタクト電極を形成する発光素子の製造方法において、
前記絶縁膜上に開口部を有したパターンのレジスト層を形成するレジスト層工程と、
前記レジスト層をマスクとして、前記開口部に露出する前記絶縁膜をエッチングして前記コンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホール側面に露出する前記絶縁膜をサイドエッチングするサイドエッチング工程と、
前記レジスト層をマスクとして、前記コンタクトホール底面および側面下部に接するコンタクト電極をリフトオフにより形成するコンタクト電極形成工程と、
を有し、
前記コンタクトホール形成工程後、前記コンタクト電極形成工程前に、前記コンタクトホール形成工程において生じた前記レジスト層表面の変成層を除去する変成層除去工程をさらに有する、
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
前記コンタクトホール形成工程後、前記コンタクト電極形成工程前に、前記コンタクトホール形成工程において生じた前記コンタクトホール底面の変質層を除去する変質層除去工程をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
前記コンタクト電極形成工程後、前記絶縁膜上、前記コンタクトホール側面および前記コンタクト電極上に連続して反射電極を形成する反射電極形成工程をさらに有する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子の製造方法。
III 族窒化物半導体からなり、ｎ層、発光層、ｐ層が順に積層され、前記発光層と前記ｐ層の一部が除去されてｎ層が露出した半導体層と、
前記ｐ層上に設けられた透明電極と、
前記ｎ層と前記透明電極とを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を貫通し、底面に前記透明電極が露出する第１コンタクトホールと、
前記絶縁膜を貫通し、底面に前記ｎ層が露出する第２コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホール底面に接するｐコンタクト電極と、
前記第２コンタクトホール底面に接するｎコンタクト電極と、
を有する発光素子の製造方法において、
前記絶縁膜上に開口部を有したパターンのレジスト層を形成するレジスト層工程と、
前記レジスト層をマスクとして、前記開口部に露出する前記絶縁膜をエッチングして前記第１コンタクトホールおよび前記第２コンタクトホールを同時に形成するコンタクトホール形成工程と、
前記第１コンタクトホールおよび前記第２コンタクトホールの側面に露出する前記絶縁膜をサイドエッチングするサイドエッチング工程と、
前記レジスト層をマスクとして、前記第１コンタクトホール底面および側面下部に接する前記ｐコンタクト電極と、前記第２コンタクトホール底面および側面下部に接する前記ｎコンタクト電極とをリフトオフにより同時に形成するコンタクト電極形成工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。