発光素子の製造方法
【課題】低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できる発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】発光素子は、透光性基板１１に、ｎ型半導体層１２１、発光層１２２およびｐ型半導体層１２３が積層された半導体層１２と、半導体層１２に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜１３と、透明導電膜１３に積層された反射部１４とを備えている。この透明導電膜を成膜する際には、半導体層に透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程との２段階アニールを行う。第１アニール工程または第２アニール工程では、雰囲気温度が６００℃より高く、６８０℃より低くなるような範囲で行う。
【解決手段】発光素子は、透光性基板１１に、ｎ型半導体層１２１、発光層１２２およびｐ型半導体層１２３が積層された半導体層１２と、半導体層１２に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜１３と、透明導電膜１３に積層された反射部１４とを備えている。この透明導電膜を成膜する際には、半導体層に透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程との２段階アニールを行う。第１アニール工程または第２アニール工程では、雰囲気温度が６００℃より高く、６８０℃より低くなるような範囲で行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に発光層を含む半導体層が積層され、発光層からの光を基板方向へ反射する反射部を備えた発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実装基板にフリップチップ実装される従来の発光素子として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発光素子を図６に基づいて説明する。発光素子１００は、ベース基板１０１にｎ型半導体層１０２と発光層１０３とｐ型半導体層１０４とが積層され、更に、アノード電極１１０が形成されている。
【０００４】
このアノード電極１１０は、ｐ型半導体層１０４上に、Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｆｅなどの材料により形成された第１の透明導電膜１１１と、第１の透明導電膜１１１上に、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，ＭｇxＺｎ1-xＯ（ｘ≦０．５），アモルファスＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＳｉＯＮの群から選択される１つの材料により形成された第２の透明導電膜１１２と、第２の透明導電膜１１２上に形成され発光層１０３から放射された光を反射する屈折率が異なる２種類の誘電体膜が交互に積層された複数の多層反射膜層１１３と、発光層１０３からの光に対して高い反射率を有するＡｇの金属材料からなる金属反射膜１１４と、金属反射膜１１４上に形成されたバリアメタル膜１１５と、バリアメタル膜１１５上に形成された金属材料からなる外部接続用金属膜１１６とにより構成されている。
【０００５】
発光素子１００では、透明導電膜を、金属酸化物からなる透明金属材料を用いることにより、発光層１０３からの光を効率よく多層反射膜層１１３や金属反射膜１１４の方向へ、また多層反射膜層１１３や金属反射膜１１４にて反射した光を効率よくベース基板１０１の方向へ透過させることができる。
【０００６】
透明導電膜については、フリップチップタイプではないが、特許文献２に記載された技術が知られている。
【０００７】
特許文献２には、透明導電膜（透光性の正極）がＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2），ＡＺｎＯ（ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3），ＩＺｎＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ），ＧＺＯ（ＺｎＯ−ＧｅＯ2）からなる少なくとも一種類を含んだ材料により成膜されている。この透明導電膜をｐ型半導体層上に成膜するときには、透光性酸化物導電材料の透光性正極を化学量論組成よりも酸素不足にした状態でスパッタまたは蒸着により形成した後、０．１％〜５０％の酸素含有雰囲気中において２０℃／分〜５００℃／分の範囲の昇温速度で加熱し、２５０℃〜６００℃の範囲の温度で３０秒〜１０分程度保持するアニール処理し、その後、９９．９％以上で露点−３０℃以下のＮ2ガスによる無酸素雰囲気において２００℃〜５００℃の範囲で１分から２０分の範囲の温度で再アニール処理することが記載されている。この製造方法により透明導電膜を成膜することで、標準順電圧（Ｖｆ）が低く、透光性正極の高い透光性と低いシート抵抗、低い標準順電圧（Ｖｆ）、並びにｐ型半導体層に対する高い接合強度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５８２７６号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の発光素子１００では、ｐ型半導体層１０４上に第１，２の透明導電膜１１１，１１２が設けられ、第２の透明導電膜１１２上に誘電体膜からなる多層反射膜層１１３を設けているため、多層反射膜層１１３で多くの光を反射させ、光取り出し効率を向上させるためには、第２の透明導電膜１１２で発光層１０３からの光を遮ることなく多くの光を透過させることが重要である。
【００１０】
しかし、特許文献２に記載の半導体発光素子の製造方法によれば、透明導電膜を酸素含有雰囲気中でアニール処理し、無酸素雰囲気中で再アニール処理することで抵抗値を下げることができるものの、透明導電膜の光吸収率がばらつくという問題があることがわかった。つまり、光吸収率が高い透明導電膜が成膜されてしまうことがある。そうなると、輝度が低い発光素子となってしまう。
【００１１】
従って、特許文献２に記載の半導体発光素子の製造方法は、順方向電圧の低減には有効な方法であっても、量産性を確保するためには、透明導電膜の光吸収率が低いことだけでなく、光吸収率のばらつきが少ない透明導電膜が成膜できるような技術が必要である。
【００１２】
そこで本発明は、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できる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】
本発明の発光素子の製造方法は、透明導電膜となる原膜を、金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより半導体層にスパッタにより成膜し、この原膜を酸素非含有雰囲気ガスによりアニールした後、酸素含有雰囲気ガスによりアニールすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子の製造方法によれば、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方のアニールを、６００℃より高く、６８０℃より低くした雰囲気温度で行うことで、透明導電膜の光吸収率が抑えることができると共に、光吸収率のばらつきを抑えることができるので、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子の断面図
【図２】図１に示す発光素子の透明導電膜上の導通領域と反射領域とを説明するための図
【図３】（Ａ）は２段階アニールの時間と雰囲気温度との関係を示す図、（Ｂ）は２段階アニールの時間とガス量との関係を示す図
【図４】実施例１における２段階アニールによる発明品と１段階アニールによる比較品との波長と光吸収率の関係を示す図
【図５】実施例２における光吸収率のばらつきを示す図
【図６】従来の発光素子を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願の第１の発明は、光透過性を有する基板と、基板に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層された半導体層と、半導体層に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜と、透明導電膜に積層された反射部とを備えた発光素子の製造方法であって、金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより半導体層に透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、第１アニール工程の後に、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを含み、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６００℃より高いことを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００１７】
第１の発明によれば、酸素非含有雰囲気ガスでスパッタにより成膜された透明導電膜の原膜を、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方のアニールを、６００℃より高くした雰囲気温度で行うことで、透明導電膜の光吸収率が抑えることができると共に、光吸収率のばらつきを抑えることができる。
【００１８】
本願の第２の発明は、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６３０℃より高いことを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００１９】
第２の発明によれば、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度を６００℃より高く、更に、６３０℃より高くすることで、透明導電膜の光吸収率を低く抑えつつ、光吸収率のばらつきを更に抑えることができる。
【００２０】
本願の第３の発明は、第１の発明において、透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとを含む金属酸化物で成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２１】
第３の発明によれば、透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物で成膜することができる。そうすることで、透明導電膜でＩｎ濃度を最適化させると、半導体層とのコンタクト抵抗を良好な値に調整することができる。
【００２２】
本願の第４の発明は、第３の発明において、透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２３】
第４の発明によれば、透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜することができる。
【００２４】
本願の第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２５】
第５の発明によれば、透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜することができる。
【００２６】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る発光素子を図１、図２に基づいて説明する。図１に示す発光素子は、バンプＫを介在させて実装基板Ｂにフリップチップ実装される発光波長が４５５ｎｍの青色ＬＥＤチップである。
【００２７】
発光素子には、絶縁性基板の透光性基板１１に、ｎ型半導体層１２１と、発光層１２２と、ｐ型半導体層１２３とが積層された半導体層１２が設けられている。透光性基板１１とｎ型半導体層１２１との間にバッファ層を設けてもよい。
【００２８】
透光性基板１１は、発光層１２２からの光を透過させるものが使用できる。透光性基板１１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板などが使用できる。
【００２９】
ｎ型半導体層１２１は、ｎ型ＧａＮ層とすることができる。また、ｎ型半導体層１２１は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。例えば、透光性基板１１がサファイア基板の場合には、ＡｌＮ層やＡｌＧａＮ層などのバッファ層を介在させ、ｎ型半導体層１２１を、ｎ型ＡｌＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ層上にｎ型ＧａＮ層とを積層した構成としてもよい。
【００３０】
発光層１２２は、少なくともＧａとＮとを含み、必要に応じて適量のＩｎを含ませることで、所望の発光波長を得ることができる。また、発光層１２２としては、１層構造とすることもできるが、例えば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層を交互に少なくとも一対積層した多量子井戸構造とすることも可能である。発光層１２２を多量子井戸構造とすることができる。本実施の形態では、発光層１２２による発光ピーク波長が４５０ｎｍとなるようにＩｎＧａＮ層の組成を設定してある。なお、発光層１２２は、単一量子井戸構造としたり、単層構造としたりすることも可能である。
【００３１】
ｐ型半導体層１２３は、ｐ型ＧａＮ層とすることができる。また、ｐ型半導体層１２３は、単層構造に限らず、多層構造とすることも可能である。その場合には、例えば、ｐ型半導体層１２３をｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層とを積層した多層膜とすることができる。
【００３２】
半導体層１２には、ｐ型半導体層１２３よりも屈折率が小さいＧＺＯ膜、例えば、ＧＺＯ（ＧａをドープしたＺｎＯ），ＡＺＯ（ＡｌをドーピングしたＺｎＯ），ＩＴＯの群から選択される三元系の金属酸化物を成膜材料から形成された透明導電膜１３が成膜されている。本実施の形態では、透明導電膜１３の膜厚が１０ｎｍに設定されている。
【００３３】
このような材料により透明導電膜１３を成膜することで、透明導電膜１３とｐ型半導体層１２３との接触をオーミック接触とすることができる。
【００３４】
透明導電膜１３には、反射部１４が積層されている。この反射部１４は、低屈折率誘電膜１４１と、接着誘電膜１４２と、反射導電膜１４３とを備えている。
【００３５】
低屈折率誘電膜１４１は、透明導電膜１３の周縁部Ｃ１と、円形領域を縦列および横列に配置した格子部Ｃ２とを透明導電膜１３と反射導電膜１４３との導通を図る導通領域として除いた領域であって、透明導電膜１３から透過した光を反射する反射領域Ｒ１として割り当てた領域に設けられている。低屈折率誘電膜１４１は、ｐ型半導体層１２３より屈折率が小さく、かつ透明導電膜１３の屈折率より小さいものである。
【００３６】
この低屈折率誘電膜１４１は、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとにより形成されている。第１の低屈折率誘電膜１４１ａの膜厚は、酸素量の観点から、３ｎｍ以上とするのが好ましく、５ｎｍ以上であるのがより好ましい。更に、６ｎｍ以上とするのが好ましい。
【００３７】
低屈折率誘電膜１４１は、例えば、屈折率が１．４６のＳｉＯ2から成膜された誘電体である。ＳｉＯ2膜とした低屈折率誘電膜１４１は、膜厚が３００ｎｍに設定されている。低屈折率誘電膜１４１はＳｉＯ2膜とする以外に、ｐ型半導体層１２３より屈折率が小さいシリコン化合物であればよく、ＳｉＯN膜などとすることができる。また、屈折率が１．６〜１．９程度のＡｌ2Ｏ3により成膜することもできる。
【００３８】
接着誘電膜１４２は、金属元素との酸化物からなる誘電体により形成され、低屈折率誘電膜１４１上に成膜されている。本実施の形態では、接着誘電膜１４２を、屈折率が１．６〜１．９程度のＡｌ2Ｏ3により成膜している。Ａｌ2Ｏ3膜とした接着誘電膜１４２の膜厚は、３０ｎｍである。接着誘電膜１４２は、Ａｌ2Ｏ3膜とする以外に、Ｔａ2Ｏ6膜、ＺｒＯ2膜、ＮｂＯ2膜、ＴｉＯ2膜とすることができる。
【００３９】
反射導電膜１４３は、透明導電膜１３との導通を図る導通領域（周縁部Ｃ１および格子部Ｃ２）と、低屈折率誘電膜１４１および接着誘電膜１４２を通過した光を反射する反射領域Ｒ１とを被覆する金属膜である。本実施の形態１では、反射導電膜１４３を、高い反射率を有するＡｇ膜としている。Ａｇ膜とした反射導電膜１４３は、膜厚を１００ｎｍとすることができる。この膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することが可能である。反射導電膜１４３は、Ａｇ膜とする以外に、Ａｌ膜とすることができる。しかし、反射導電膜１４３は、Ａｌ膜よりＡｇ膜の方が、反射率が高いので、Ａｇ膜とするのが好ましい。
【００４０】
ｎ電極１５は、ｐ型半導体層１２３と発光層１２２とｎ型半導体層１２１の一部とをエッチングしたｎ型半導体層１２１上の領域に設けられたカソード電極である。ｎ電極１５は、矩形状に形成された透光性基板１１の対角となる位置に設けられている。ｎ電極１５は、Ｔｉ層とＡｕ層とが積層されて形成されている。ｎ型半導体層１２１上に積層されるｎ電極１５のＴｉ層は、ｎ型半導体層１２１に対するオーミックコンタクト層として機能する。オーミックコンタクト層の材料は、例えば、Ｔｉ，Ｖ，Ａｌやこれらのいずれか一種類の金属を含む合金などとすることができる。Ｔｉ層に積層されたＡｕ層はｎパッド層として機能する。
【００４１】
ｐ電極１６は、エッチングされた残余のｐ型半導体層１２３上に積層されたアノード電極である。ｐ電極１６は、ｎ電極１５が設けられている残余の範囲に設けられている。ｐ電極１６は、反射導電膜１４３上に積層されたＡｕ層と、Ｔｉ層と、Ａｕ層とが積層されて形成されている。最表面のＡｕ層がｐパッド層として機能する。ｐ電極１６は、等間隔のマトリクス状に配置されたバンプＫを介在させて実装基板Ｂに導通搭載されている。本実施の形態では、ｎ電極１５を導通させるためのバンプＫも含めて５×５のバンプＫにより発光素子が実装基板Ｂに導通搭載されている。
【００４２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法を図面に基づいて説明する。
【００４３】
半導体層１２は、透光性基板１１にＭＯＶＰＥ法のようなエピタキシャル成長技術により成膜することができるが、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などにより積層することも可能である。
【００４４】
透明導電膜１３をＧＺＯ，ＡＺＯ，ＩＴＯなどにより成膜する。ここで、透明導電膜１３の成膜方法を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
まず、透明導電膜１３を成膜するときには、一般的なスパッタ装置により、まず原膜を成膜するスパッタ工程を行う。スパッタ装置は、マイクロ波発生装置（図示せず）からのマイクロ波により、プラズマ室にて気体分子にエネルギーを与えてプラズマを発生させ、このプラズマを成膜材料であるターゲットへ衝突させ、ターゲットから飛び出した成膜材料を成膜室の基板に付着させて薄膜を成膜するＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタ装置である。プラズマを磁界内で回転させて、高密度のプラズマを発生させることで緻密な膜を形成することが可能である。
【００４６】
このようにしてスパッタ工程により透明導電膜１３の原膜が成膜されると、第１アニール工程を行う。このアニール工程は、一般的な温度調整が可能なアニール装置により行うことができる。
【００４７】
アニール工程は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを備えている。以下、この第１アニール工程と第２アニール工程との２回に分けてアニールすることを２段階アニールと称す。
【００４８】
第１アニール工程では、酸素含有雰囲気ガスとして、Ｏ2ガスに、不活性ガスとしてアルゴンガス、窒素ガス、クリプトンガス、キセノンガス、ネオンガス、ラドンガス、またはこれらを混合させた混合ガスが使用できる。
【００４９】
この第１アニール工程にて、原膜を酸素含有雰囲気ガスでアニールすることで、光吸収率が低いＩＴＯ膜とすることができる。
【００５０】
第１アニール工程が終了すれば、雰囲気ガスを排出するための真空引きを行って連続的に、第２アニール工程を行う。
【００５１】
第２アニール工程では、酸素非含有雰囲気ガスとして、第１アニール工程で使用した不活性ガスを採用することができる。例えば、アルゴンガス、窒素ガス、クリプトンガス、キセノンガス、ネオンガス、ラドンガス、またはこれらを混合させた混合ガスが使用できる。
【００５２】
この第２アニール工程にて、第１アニール工程後の原膜を酸素非含有雰囲気ガスでアニールすることで、酸素欠損を一定程度残したまま、結晶粒を大きくすることができるので、結晶粒界での光吸収率を低減させる効果を得ることができる。また、透明導電膜１３に酸素欠損が一定量残っているので半導体層１２との良好なコンタクト抵抗を維持したまま、光吸収率の低減を図ることが可能である。
【００５３】
第１アニール工程と第２アニール工程とにおける雰囲気温度としては、６００℃より高い温度とするのが、光吸収率のばらつきを抑えることができるので望ましく、更に、６３０℃以上とすると更にばらつき度合いを抑えることができるので望ましい。
【００５４】
アニールの際の雰囲気温度が６００℃より低ければ、透明導電膜１３の光吸収率のばらつきが大きくなる。雰囲気温度の上限については、発光素子として動作する範囲であれば、特に制限されない。しかし、雰囲気温度の上限については、順方向電流が小さくなり輝度低下したり、電圧降下が大きくなったりするような発光素子の特性悪化が生じない程度の温度とするのが望ましい。
【００５５】
次に、低屈折率誘電膜１４１を成膜する。低屈折率誘電膜１４１は、スパッタ法により成膜することができる。ここで、低屈折率誘電膜１４１の成膜方法について、詳細に説明する。
【００５６】
まず、透明導電膜１３と接する第１の低屈折率誘電膜１４１ａおよび第２の低屈折率誘電膜１４１ｂは、透明導電膜１３の原膜を成膜したときと同様のスパッタ装置により成膜することができる。
【００５７】
まず、オキサイドモードによるスパッタで第１の低屈折率誘電膜１４１ａを成膜する。そして、次に、メタルモードによるスパッタで第２の低屈折率誘電膜１４１ｂを成膜する。第２の低屈折率誘電膜１４１ｂをメタルモードによるスパッタで成膜することで、スパッタレートをオキサイドモードによるスパッタより大きくすることができるので、より反射率の高い膜厚の第２の低屈折率誘電膜１４１ｂを効率よく成膜することができる。従って、量産性を高めることができる。
【００５８】
なお、オキサイドモードとは、ターゲット表面が酸化されて酸化物として飛び出した成膜材料を付着させて成膜するモードを指す。メタルモードとは、ターゲットから金属粒子がスパッタされて基板上で酸化反応させて成膜するモードを指す。
【００５９】
第１の低屈折率誘電膜１４１ａとなる誘電膜と、第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとなる誘電膜とが成膜されれば、接着誘電膜１４２となる誘電膜を成膜する。
【００６０】
そして、透明導電膜１３との導通領域となる透明導電膜１３の周縁部Ｃ１と格子部Ｃ２とを除く反射領域となる領域に、マスクを形成する。
【００６１】
次に、マスクされた反射領域以外の領域を透明導電膜１３が露出するまでエッチングにより除去することで、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂと接着誘電膜１４２とが形成される。そして、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとが形成されれば、マスクの除去を行う。
【００６２】
次に、反射導電膜１４３を導通領域および反射領域全体にＡｇ膜またはＡｌ膜により成膜する。そして、ｐ型半導体層１２３と発光層１２２とｎ型半導体層１２１の一部とがエッチングにより除去された領域にｎ電極１５を、透明導電膜１３および反射部１４全体を覆うようにｐ電極１６を形成することで発光素子を作製することができる。
【００６３】
（実施例１）
本実施例１では、発明品１として、基板上にＩＴＯによる単膜を成膜して透明導電膜１３とし、波長が４５５ｎｍの光を照射して、その光吸収率を測定した。
【００６４】
なお、スパッタの条件は以下である。
【００６５】
（ａ）ターゲット：Ａｌ
（ｂ）雰囲気ガス：Ａｒガス（流量：５０ｓｃｃｍ 圧力：０．２Ｐａ）
（ｃ）マイクロ波パワー：５００Ｗ／ＲＦパワー：５００Ｗ
（ｄ）オキサイドモードにおけるＯ2ガスの流量：１１ｃｃｍ
（ｅ）メタルモードにおけるＯ2ガスの流量：１０ｃｃｍ
低屈折率誘電膜１４１としてスパッタで成膜されるＡｌ2Ｏ3膜の膜厚は３０ｎｍである。
【００６６】
第１アニール工程は以下の条件で行った。
【００６７】
（ａ）雰囲気ガス：Ｎ2ガス（流量：２０Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
Ｏ2ガス（流量： ５Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：３分間
第２アニール工程は以下の条件で行った。
【００６８】
（ａ）雰囲気ガス：Ｎ2ガス（流量： ５Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：１０分間
また、比較品１として、スパッタによる原膜の成膜までは同じで、アニールを２段階アニールとせずに、１回のアニールとした。その場合の条件を以下に示す。
【００６９】
（ａ）雰囲気ガス：Ｏ2ガス（流量：２０Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：１３分間
結果を図４に示す。図４に示すグラフからもわかるように、波長４５５ｎｍの光吸収率は、発明品が０．０９％であるのに対して、比較品１では０．２４％で、約６３％改善した。
【００７０】
（実施例２）
本実施例２では、実施例１における発明品１と、第１アニール工程、第２アニール工程のそれぞれの雰囲気温度を６３０℃（発明品２）としたものとの透明導電膜１３の光吸収率のばらつきを測定した。また、比較品２として、スパッタによる原膜の成膜までは同じで、アニール条件を２段階アニールとせずに、１回のアニールとした。但し、雰囲気温度は６００℃である。
【００７１】
図５から分かるように、１段階アニールの比較品２よりも雰囲気温度を６３０℃とした２段階アニールの発明品２の方が光吸収率が低減していることがわかる。また、アニールの際の雰囲気温度を６３０℃とした発明品２より雰囲気温度を６５０℃とした発明品１の方がばらつきが抑えられていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できるので、基板に発光層を含む半導体層が積層され、発光層からの光を基板方向へ反射する反射部を備えた発光素子の製造方法に好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 透光性基板
１２ 半導体層
１３ 透明導電膜
１４ 反射部
１５ ｎ電極
１６ ｐ電極
１２１ ｎ型半導体層
１２２ 発光層
１２３ ｐ型半導体層
１４１ 低屈折率誘電膜
１４１ａ 第１の低屈折率誘電膜
１４１ｂ 第２の低屈折率誘電膜
１４２ 接着誘電膜
１４３ 反射導電膜
Ｂ 実装基板
Ｋ バンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に発光層を含む半導体層が積層され、発光層からの光を基板方向へ反射する反射部を備えた発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実装基板にフリップチップ実装される従来の発光素子として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発光素子を図６に基づいて説明する。発光素子１００は、ベース基板１０１にｎ型半導体層１０２と発光層１０３とｐ型半導体層１０４とが積層され、更に、アノード電極１１０が形成されている。
【０００４】
このアノード電極１１０は、ｐ型半導体層１０４上に、Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｆｅなどの材料により形成された第１の透明導電膜１１１と、第１の透明導電膜１１１上に、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，ＭｇxＺｎ1-xＯ（ｘ≦０．５），アモルファスＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＳｉＯＮの群から選択される１つの材料により形成された第２の透明導電膜１１２と、第２の透明導電膜１１２上に形成され発光層１０３から放射された光を反射する屈折率が異なる２種類の誘電体膜が交互に積層された複数の多層反射膜層１１３と、発光層１０３からの光に対して高い反射率を有するＡｇの金属材料からなる金属反射膜１１４と、金属反射膜１１４上に形成されたバリアメタル膜１１５と、バリアメタル膜１１５上に形成された金属材料からなる外部接続用金属膜１１６とにより構成されている。
【０００５】
発光素子１００では、透明導電膜を、金属酸化物からなる透明金属材料を用いることにより、発光層１０３からの光を効率よく多層反射膜層１１３や金属反射膜１１４の方向へ、また多層反射膜層１１３や金属反射膜１１４にて反射した光を効率よくベース基板１０１の方向へ透過させることができる。
【０００６】
透明導電膜については、フリップチップタイプではないが、特許文献２に記載された技術が知られている。
【０００７】
特許文献２には、透明導電膜（透光性の正極）がＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2），ＡＺｎＯ（ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3），ＩＺｎＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ），ＧＺＯ（ＺｎＯ−ＧｅＯ2）からなる少なくとも一種類を含んだ材料により成膜されている。この透明導電膜をｐ型半導体層上に成膜するときには、透光性酸化物導電材料の透光性正極を化学量論組成よりも酸素不足にした状態でスパッタまたは蒸着により形成した後、０．１％〜５０％の酸素含有雰囲気中において２０℃／分〜５００℃／分の範囲の昇温速度で加熱し、２５０℃〜６００℃の範囲の温度で３０秒〜１０分程度保持するアニール処理し、その後、９９．９％以上で露点−３０℃以下のＮ2ガスによる無酸素雰囲気において２００℃〜５００℃の範囲で１分から２０分の範囲の温度で再アニール処理することが記載されている。この製造方法により透明導電膜を成膜することで、標準順電圧（Ｖｆ）が低く、透光性正極の高い透光性と低いシート抵抗、低い標準順電圧（Ｖｆ）、並びにｐ型半導体層に対する高い接合強度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５８２７６号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の発光素子１００では、ｐ型半導体層１０４上に第１，２の透明導電膜１１１，１１２が設けられ、第２の透明導電膜１１２上に誘電体膜からなる多層反射膜層１１３を設けているため、多層反射膜層１１３で多くの光を反射させ、光取り出し効率を向上させるためには、第２の透明導電膜１１２で発光層１０３からの光を遮ることなく多くの光を透過させることが重要である。
【００１０】
しかし、特許文献２に記載の半導体発光素子の製造方法によれば、透明導電膜を酸素含有雰囲気中でアニール処理し、無酸素雰囲気中で再アニール処理することで抵抗値を下げることができるものの、透明導電膜の光吸収率がばらつくという問題があることがわかった。つまり、光吸収率が高い透明導電膜が成膜されてしまうことがある。そうなると、輝度が低い発光素子となってしまう。
【００１１】
従って、特許文献２に記載の半導体発光素子の製造方法は、順方向電圧の低減には有効な方法であっても、量産性を確保するためには、透明導電膜の光吸収率が低いことだけでなく、光吸収率のばらつきが少ない透明導電膜が成膜できるような技術が必要である。
【００１２】
そこで本発明は、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できる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】
本発明の発光素子の製造方法は、透明導電膜となる原膜を、金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより半導体層にスパッタにより成膜し、この原膜を酸素非含有雰囲気ガスによりアニールした後、酸素含有雰囲気ガスによりアニールすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子の製造方法によれば、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方のアニールを、６００℃より高く、６８０℃より低くした雰囲気温度で行うことで、透明導電膜の光吸収率が抑えることができると共に、光吸収率のばらつきを抑えることができるので、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子の断面図
【図２】図１に示す発光素子の透明導電膜上の導通領域と反射領域とを説明するための図
【図３】（Ａ）は２段階アニールの時間と雰囲気温度との関係を示す図、（Ｂ）は２段階アニールの時間とガス量との関係を示す図
【図４】実施例１における２段階アニールによる発明品と１段階アニールによる比較品との波長と光吸収率の関係を示す図
【図５】実施例２における光吸収率のばらつきを示す図
【図６】従来の発光素子を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願の第１の発明は、光透過性を有する基板と、基板に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層された半導体層と、半導体層に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜と、透明導電膜に積層された反射部とを備えた発光素子の製造方法であって、金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより半導体層に透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、第１アニール工程の後に、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを含み、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６００℃より高いことを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００１７】
第１の発明によれば、酸素非含有雰囲気ガスでスパッタにより成膜された透明導電膜の原膜を、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方のアニールを、６００℃より高くした雰囲気温度で行うことで、透明導電膜の光吸収率が抑えることができると共に、光吸収率のばらつきを抑えることができる。
【００１８】
本願の第２の発明は、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６３０℃より高いことを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００１９】
第２の発明によれば、第１アニール工程または第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度を６００℃より高く、更に、６３０℃より高くすることで、透明導電膜の光吸収率を低く抑えつつ、光吸収率のばらつきを更に抑えることができる。
【００２０】
本願の第３の発明は、第１の発明において、透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとを含む金属酸化物で成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２１】
第３の発明によれば、透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物で成膜することができる。そうすることで、透明導電膜でＩｎ濃度を最適化させると、半導体層とのコンタクト抵抗を良好な値に調整することができる。
【００２２】
本願の第４の発明は、第３の発明において、透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２３】
第４の発明によれば、透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜することができる。
【００２４】
本願の第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜することを特徴とした発光素子の製造方法である。
【００２５】
第５の発明によれば、透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜することができる。
【００２６】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る発光素子を図１、図２に基づいて説明する。図１に示す発光素子は、バンプＫを介在させて実装基板Ｂにフリップチップ実装される発光波長が４５５ｎｍの青色ＬＥＤチップである。
【００２７】
発光素子には、絶縁性基板の透光性基板１１に、ｎ型半導体層１２１と、発光層１２２と、ｐ型半導体層１２３とが積層された半導体層１２が設けられている。透光性基板１１とｎ型半導体層１２１との間にバッファ層を設けてもよい。
【００２８】
透光性基板１１は、発光層１２２からの光を透過させるものが使用できる。透光性基板１１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板などが使用できる。
【００２９】
ｎ型半導体層１２１は、ｎ型ＧａＮ層とすることができる。また、ｎ型半導体層１２１は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。例えば、透光性基板１１がサファイア基板の場合には、ＡｌＮ層やＡｌＧａＮ層などのバッファ層を介在させ、ｎ型半導体層１２１を、ｎ型ＡｌＧａＮ層と、ｎ型ＡｌＧａＮ層上にｎ型ＧａＮ層とを積層した構成としてもよい。
【００３０】
発光層１２２は、少なくともＧａとＮとを含み、必要に応じて適量のＩｎを含ませることで、所望の発光波長を得ることができる。また、発光層１２２としては、１層構造とすることもできるが、例えば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層を交互に少なくとも一対積層した多量子井戸構造とすることも可能である。発光層１２２を多量子井戸構造とすることができる。本実施の形態では、発光層１２２による発光ピーク波長が４５０ｎｍとなるようにＩｎＧａＮ層の組成を設定してある。なお、発光層１２２は、単一量子井戸構造としたり、単層構造としたりすることも可能である。
【００３１】
ｐ型半導体層１２３は、ｐ型ＧａＮ層とすることができる。また、ｐ型半導体層１２３は、単層構造に限らず、多層構造とすることも可能である。その場合には、例えば、ｐ型半導体層１２３をｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層とを積層した多層膜とすることができる。
【００３２】
半導体層１２には、ｐ型半導体層１２３よりも屈折率が小さいＧＺＯ膜、例えば、ＧＺＯ（ＧａをドープしたＺｎＯ），ＡＺＯ（ＡｌをドーピングしたＺｎＯ），ＩＴＯの群から選択される三元系の金属酸化物を成膜材料から形成された透明導電膜１３が成膜されている。本実施の形態では、透明導電膜１３の膜厚が１０ｎｍに設定されている。
【００３３】
このような材料により透明導電膜１３を成膜することで、透明導電膜１３とｐ型半導体層１２３との接触をオーミック接触とすることができる。
【００３４】
透明導電膜１３には、反射部１４が積層されている。この反射部１４は、低屈折率誘電膜１４１と、接着誘電膜１４２と、反射導電膜１４３とを備えている。
【００３５】
低屈折率誘電膜１４１は、透明導電膜１３の周縁部Ｃ１と、円形領域を縦列および横列に配置した格子部Ｃ２とを透明導電膜１３と反射導電膜１４３との導通を図る導通領域として除いた領域であって、透明導電膜１３から透過した光を反射する反射領域Ｒ１として割り当てた領域に設けられている。低屈折率誘電膜１４１は、ｐ型半導体層１２３より屈折率が小さく、かつ透明導電膜１３の屈折率より小さいものである。
【００３６】
この低屈折率誘電膜１４１は、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとにより形成されている。第１の低屈折率誘電膜１４１ａの膜厚は、酸素量の観点から、３ｎｍ以上とするのが好ましく、５ｎｍ以上であるのがより好ましい。更に、６ｎｍ以上とするのが好ましい。
【００３７】
低屈折率誘電膜１４１は、例えば、屈折率が１．４６のＳｉＯ2から成膜された誘電体である。ＳｉＯ2膜とした低屈折率誘電膜１４１は、膜厚が３００ｎｍに設定されている。低屈折率誘電膜１４１はＳｉＯ2膜とする以外に、ｐ型半導体層１２３より屈折率が小さいシリコン化合物であればよく、ＳｉＯN膜などとすることができる。また、屈折率が１．６〜１．９程度のＡｌ2Ｏ3により成膜することもできる。
【００３８】
接着誘電膜１４２は、金属元素との酸化物からなる誘電体により形成され、低屈折率誘電膜１４１上に成膜されている。本実施の形態では、接着誘電膜１４２を、屈折率が１．６〜１．９程度のＡｌ2Ｏ3により成膜している。Ａｌ2Ｏ3膜とした接着誘電膜１４２の膜厚は、３０ｎｍである。接着誘電膜１４２は、Ａｌ2Ｏ3膜とする以外に、Ｔａ2Ｏ6膜、ＺｒＯ2膜、ＮｂＯ2膜、ＴｉＯ2膜とすることができる。
【００３９】
反射導電膜１４３は、透明導電膜１３との導通を図る導通領域（周縁部Ｃ１および格子部Ｃ２）と、低屈折率誘電膜１４１および接着誘電膜１４２を通過した光を反射する反射領域Ｒ１とを被覆する金属膜である。本実施の形態１では、反射導電膜１４３を、高い反射率を有するＡｇ膜としている。Ａｇ膜とした反射導電膜１４３は、膜厚を１００ｎｍとすることができる。この膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することが可能である。反射導電膜１４３は、Ａｇ膜とする以外に、Ａｌ膜とすることができる。しかし、反射導電膜１４３は、Ａｌ膜よりＡｇ膜の方が、反射率が高いので、Ａｇ膜とするのが好ましい。
【００４０】
ｎ電極１５は、ｐ型半導体層１２３と発光層１２２とｎ型半導体層１２１の一部とをエッチングしたｎ型半導体層１２１上の領域に設けられたカソード電極である。ｎ電極１５は、矩形状に形成された透光性基板１１の対角となる位置に設けられている。ｎ電極１５は、Ｔｉ層とＡｕ層とが積層されて形成されている。ｎ型半導体層１２１上に積層されるｎ電極１５のＴｉ層は、ｎ型半導体層１２１に対するオーミックコンタクト層として機能する。オーミックコンタクト層の材料は、例えば、Ｔｉ，Ｖ，Ａｌやこれらのいずれか一種類の金属を含む合金などとすることができる。Ｔｉ層に積層されたＡｕ層はｎパッド層として機能する。
【００４１】
ｐ電極１６は、エッチングされた残余のｐ型半導体層１２３上に積層されたアノード電極である。ｐ電極１６は、ｎ電極１５が設けられている残余の範囲に設けられている。ｐ電極１６は、反射導電膜１４３上に積層されたＡｕ層と、Ｔｉ層と、Ａｕ層とが積層されて形成されている。最表面のＡｕ層がｐパッド層として機能する。ｐ電極１６は、等間隔のマトリクス状に配置されたバンプＫを介在させて実装基板Ｂに導通搭載されている。本実施の形態では、ｎ電極１５を導通させるためのバンプＫも含めて５×５のバンプＫにより発光素子が実装基板Ｂに導通搭載されている。
【００４２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法を図面に基づいて説明する。
【００４３】
半導体層１２は、透光性基板１１にＭＯＶＰＥ法のようなエピタキシャル成長技術により成膜することができるが、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などにより積層することも可能である。
【００４４】
透明導電膜１３をＧＺＯ，ＡＺＯ，ＩＴＯなどにより成膜する。ここで、透明導電膜１３の成膜方法を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
まず、透明導電膜１３を成膜するときには、一般的なスパッタ装置により、まず原膜を成膜するスパッタ工程を行う。スパッタ装置は、マイクロ波発生装置（図示せず）からのマイクロ波により、プラズマ室にて気体分子にエネルギーを与えてプラズマを発生させ、このプラズマを成膜材料であるターゲットへ衝突させ、ターゲットから飛び出した成膜材料を成膜室の基板に付着させて薄膜を成膜するＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタ装置である。プラズマを磁界内で回転させて、高密度のプラズマを発生させることで緻密な膜を形成することが可能である。
【００４６】
このようにしてスパッタ工程により透明導電膜１３の原膜が成膜されると、第１アニール工程を行う。このアニール工程は、一般的な温度調整が可能なアニール装置により行うことができる。
【００４７】
アニール工程は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを備えている。以下、この第１アニール工程と第２アニール工程との２回に分けてアニールすることを２段階アニールと称す。
【００４８】
第１アニール工程では、酸素含有雰囲気ガスとして、Ｏ2ガスに、不活性ガスとしてアルゴンガス、窒素ガス、クリプトンガス、キセノンガス、ネオンガス、ラドンガス、またはこれらを混合させた混合ガスが使用できる。
【００４９】
この第１アニール工程にて、原膜を酸素含有雰囲気ガスでアニールすることで、光吸収率が低いＩＴＯ膜とすることができる。
【００５０】
第１アニール工程が終了すれば、雰囲気ガスを排出するための真空引きを行って連続的に、第２アニール工程を行う。
【００５１】
第２アニール工程では、酸素非含有雰囲気ガスとして、第１アニール工程で使用した不活性ガスを採用することができる。例えば、アルゴンガス、窒素ガス、クリプトンガス、キセノンガス、ネオンガス、ラドンガス、またはこれらを混合させた混合ガスが使用できる。
【００５２】
この第２アニール工程にて、第１アニール工程後の原膜を酸素非含有雰囲気ガスでアニールすることで、酸素欠損を一定程度残したまま、結晶粒を大きくすることができるので、結晶粒界での光吸収率を低減させる効果を得ることができる。また、透明導電膜１３に酸素欠損が一定量残っているので半導体層１２との良好なコンタクト抵抗を維持したまま、光吸収率の低減を図ることが可能である。
【００５３】
第１アニール工程と第２アニール工程とにおける雰囲気温度としては、６００℃より高い温度とするのが、光吸収率のばらつきを抑えることができるので望ましく、更に、６３０℃以上とすると更にばらつき度合いを抑えることができるので望ましい。
【００５４】
アニールの際の雰囲気温度が６００℃より低ければ、透明導電膜１３の光吸収率のばらつきが大きくなる。雰囲気温度の上限については、発光素子として動作する範囲であれば、特に制限されない。しかし、雰囲気温度の上限については、順方向電流が小さくなり輝度低下したり、電圧降下が大きくなったりするような発光素子の特性悪化が生じない程度の温度とするのが望ましい。
【００５５】
次に、低屈折率誘電膜１４１を成膜する。低屈折率誘電膜１４１は、スパッタ法により成膜することができる。ここで、低屈折率誘電膜１４１の成膜方法について、詳細に説明する。
【００５６】
まず、透明導電膜１３と接する第１の低屈折率誘電膜１４１ａおよび第２の低屈折率誘電膜１４１ｂは、透明導電膜１３の原膜を成膜したときと同様のスパッタ装置により成膜することができる。
【００５７】
まず、オキサイドモードによるスパッタで第１の低屈折率誘電膜１４１ａを成膜する。そして、次に、メタルモードによるスパッタで第２の低屈折率誘電膜１４１ｂを成膜する。第２の低屈折率誘電膜１４１ｂをメタルモードによるスパッタで成膜することで、スパッタレートをオキサイドモードによるスパッタより大きくすることができるので、より反射率の高い膜厚の第２の低屈折率誘電膜１４１ｂを効率よく成膜することができる。従って、量産性を高めることができる。
【００５８】
なお、オキサイドモードとは、ターゲット表面が酸化されて酸化物として飛び出した成膜材料を付着させて成膜するモードを指す。メタルモードとは、ターゲットから金属粒子がスパッタされて基板上で酸化反応させて成膜するモードを指す。
【００５９】
第１の低屈折率誘電膜１４１ａとなる誘電膜と、第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとなる誘電膜とが成膜されれば、接着誘電膜１４２となる誘電膜を成膜する。
【００６０】
そして、透明導電膜１３との導通領域となる透明導電膜１３の周縁部Ｃ１と格子部Ｃ２とを除く反射領域となる領域に、マスクを形成する。
【００６１】
次に、マスクされた反射領域以外の領域を透明導電膜１３が露出するまでエッチングにより除去することで、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂと接着誘電膜１４２とが形成される。そして、第１の低屈折率誘電膜１４１ａと第２の低屈折率誘電膜１４１ｂとが形成されれば、マスクの除去を行う。
【００６２】
次に、反射導電膜１４３を導通領域および反射領域全体にＡｇ膜またはＡｌ膜により成膜する。そして、ｐ型半導体層１２３と発光層１２２とｎ型半導体層１２１の一部とがエッチングにより除去された領域にｎ電極１５を、透明導電膜１３および反射部１４全体を覆うようにｐ電極１６を形成することで発光素子を作製することができる。
【００６３】
（実施例１）
本実施例１では、発明品１として、基板上にＩＴＯによる単膜を成膜して透明導電膜１３とし、波長が４５５ｎｍの光を照射して、その光吸収率を測定した。
【００６４】
なお、スパッタの条件は以下である。
【００６５】
（ａ）ターゲット：Ａｌ
（ｂ）雰囲気ガス：Ａｒガス（流量：５０ｓｃｃｍ 圧力：０．２Ｐａ）
（ｃ）マイクロ波パワー：５００Ｗ／ＲＦパワー：５００Ｗ
（ｄ）オキサイドモードにおけるＯ2ガスの流量：１１ｃｃｍ
（ｅ）メタルモードにおけるＯ2ガスの流量：１０ｃｃｍ
低屈折率誘電膜１４１としてスパッタで成膜されるＡｌ2Ｏ3膜の膜厚は３０ｎｍである。
【００６６】
第１アニール工程は以下の条件で行った。
【００６７】
（ａ）雰囲気ガス：Ｎ2ガス（流量：２０Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
Ｏ2ガス（流量： ５Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：３分間
第２アニール工程は以下の条件で行った。
【００６８】
（ａ）雰囲気ガス：Ｎ2ガス（流量： ５Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：１０分間
また、比較品１として、スパッタによる原膜の成膜までは同じで、アニールを２段階アニールとせずに、１回のアニールとした。その場合の条件を以下に示す。
【００６９】
（ａ）雰囲気ガス：Ｏ2ガス（流量：２０Ｌ／分 圧力：０．２Ｐａ）
（ｂ）雰囲気温度：６５０℃
（ｃ）加熱時間：１３分間
結果を図４に示す。図４に示すグラフからもわかるように、波長４５５ｎｍの光吸収率は、発明品が０．０９％であるのに対して、比較品１では０．２４％で、約６３％改善した。
【００７０】
（実施例２）
本実施例２では、実施例１における発明品１と、第１アニール工程、第２アニール工程のそれぞれの雰囲気温度を６３０℃（発明品２）としたものとの透明導電膜１３の光吸収率のばらつきを測定した。また、比較品２として、スパッタによる原膜の成膜までは同じで、アニール条件を２段階アニールとせずに、１回のアニールとした。但し、雰囲気温度は６００℃である。
【００７１】
図５から分かるように、１段階アニールの比較品２よりも雰囲気温度を６３０℃とした２段階アニールの発明品２の方が光吸収率が低減していることがわかる。また、アニールの際の雰囲気温度を６３０℃とした発明品２より雰囲気温度を６５０℃とした発明品１の方がばらつきが抑えられていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、低光吸収率の透明導電膜を安定的に成膜できることで、高い品質が確保できるので、基板に発光層を含む半導体層が積層され、発光層からの光を基板方向へ反射する反射部を備えた発光素子の製造方法に好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 透光性基板
１２ 半導体層
１３ 透明導電膜
１４ 反射部
１５ ｎ電極
１６ ｐ電極
１２１ ｎ型半導体層
１２２ 発光層
１２３ ｐ型半導体層
１４１ 低屈折率誘電膜
１４１ａ 第１の低屈折率誘電膜
１４１ｂ 第２の低屈折率誘電膜
１４２ 接着誘電膜
１４３ 反射導電膜
Ｂ 実装基板
Ｋ バンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板と、前記基板に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層された半導体層と、前記半導体層に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜と、前記透明導電膜に積層された反射部とを備えた発光素子の製造方法であって、
前記金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより前記半導体層に前記透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、
前記原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、
前記第１アニール工程の後に、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを含み、
前記第１アニール工程または前記第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６００℃より高いことを特徴する発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１アニール工程または前記第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６３０℃より高い請求項１記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物で成膜する請求項１または２記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜する請求項３記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜する請求項１から４のいずれかの項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１】
光透過性を有する基板と、前記基板に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層された半導体層と、前記半導体層に積層され、金属酸化物からなる成膜材料により成膜された透明導電膜と、前記透明導電膜に積層された反射部とを備えた発光素子の製造方法であって、
前記金属酸化物からなる成膜材料をターゲットとすると共に、酸素非含有雰囲気ガスにより前記半導体層に前記透明導電膜の原膜をスパッタにより成膜するスパッタ工程と、
前記原膜を酸素含有雰囲気ガスによりアニールする第１アニール工程と、
前記第１アニール工程の後に、酸素非含有雰囲気ガスによりアニールする第２アニール工程とを含み、
前記第１アニール工程または前記第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６００℃より高いことを特徴する発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１アニール工程または前記第２アニール工程のいずれか一方、または両方の雰囲気温度が６３０℃より高い請求項１記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記透明導電膜を、ＩｎとＳｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物あるいはＩｎとＺｎとＧａとＡｌとを含む金属酸化物で成膜する請求項１または２記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記透明導電膜を、ＩＴＯにより成膜する請求項３記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記透明導電膜を、１０ｎｍ以上で成膜する請求項１から４のいずれかの項に記載の発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５１２４７（Ｐ２０１３−５１２４７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７２０２（Ｐ２０１１−１８７２０２）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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