窒化物半導体発光素子の製造方法
【課題】工程数が少なく生産性を向上する窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】まず、パッド電極層形成工程Ｓ１１で、窒化物半導体発光素子構造上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成し、レジストパターン形成工程Ｓ１２で、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。次に、パッド電極層エッチング工程Ｓ１３で、このレジストパターンをマスクとして、パッド電極層をエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。続いて、このレジストパターンを除去せずに、保護層形成工程Ｓ１４で、窒化物半導体発光素子構造の表面およびレジストパターン上に絶縁性の保護層を形成した後に、レジストパターン除去工程Ｓ１５で、レジストパターンを除去する。
【解決手段】まず、パッド電極層形成工程Ｓ１１で、窒化物半導体発光素子構造上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成し、レジストパターン形成工程Ｓ１２で、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。次に、パッド電極層エッチング工程Ｓ１３で、このレジストパターンをマスクとして、パッド電極層をエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。続いて、このレジストパターンを除去せずに、保護層形成工程Ｓ１４で、窒化物半導体発光素子構造の表面およびレジストパターン上に絶縁性の保護層を形成した後に、レジストパターン除去工程Ｓ１５で、レジストパターンを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッド電極面を除く窒化物半導体発光素子の表面を保護層で被覆された窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子、太陽電池や光センサなどの受光素子、トランジスタやパワーデバイスなどの電子デバイスに用いられる。特に、窒化物半導体を用いた発光ダイオード（窒化物半導体発光素子）は、バックライトなどに用いる各種光源、照明、信号機、大型ディスプレイなどに幅広く利用されている。
【０００３】
窒化物半導体発光素子は、ｐ型窒化物半導体層上に電流を均一に拡散させるための透光性のｐ側全面電極を設けて出力を向上させ、この透光性のｐ側全面電極の上に、さらに金属材料からなるワイヤボンディングのためのパッド電極を形成し、ワイヤボンディングするパッド電極面を除き、表面を絶縁性の保護層で被覆して形成される。
【０００４】
このような窒化物半導体発光素子として、例えば、特許文献１（段落０００４および図８参照）には、従来はパッド電極および保護層を、それぞれ独立した異なる工法の工程で形成することが記載されている。
【０００５】
この従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。図５は、従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。また、図６および図７は、従来技術による窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、図６（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、図６（ｂ）はパッド電極を形成するための第１レジストパターンを形成した様子、図６（ｃ）はパッド電極層を形成した様子、図６（ｄ）は第１レジストパターンを除去した様子、図７（ａ）は保護層を形成した様子、図７（ｂ）はパッド電極の電極面を露出させるための第２レジストパターンを形成した様子、図７（ｃ）はパッド電極の電極面を露出させた様子、図７（ｄ）は第２レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【０００６】
従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法は、図５に示すように、窒化物半導体発光素子構造形成工程Ｓ２０と、第１レジストパターン形成工程Ｓ２１と、パッド電極層形成工程Ｓ２２と、第１レジストパターン除去工程Ｓ２３と、保護層形成工程Ｓ２４と、第２レジストパターン形成工程Ｓ２５と、保護層エッチング工程Ｓ２６と、第２レジストパターン除去工程Ｓ２７と、チップ分割工程Ｓ２８と、を順次行うものである。
以下、図６および図７を参照して、各工程について説明する。
【０００７】
（窒化物半導体発光素子構造形成工程：Ｓ２０）
従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法について、図６（ａ）に示す、窒化物半導体発光素子構造１１０を起点として説明する。
【０００８】
窒化物半導体発光素子構造１１０は、サファイアなどの基板１０２（以下、適宜ウェハという）の表面に、ｎ型窒化物半導体層１１１、活性層１１２およびｐ型窒化物半導体層１１３が積層された積層構造をしている。また、窒化物半導体発光素子構造１１０は、一部（図６（ａ）では左端）にｎ側パッド電極を接続するためのｎ型窒化物半導体層１１１が露出した面であるｎ側パッド電極接続面１１０ａが形成され、ｐ型窒化物半導体層１１３の上面には、そのほぼ全面を覆う全面電極１１４が積層されている。
【０００９】
また、本例では全面電極１１４の上面がｐ側パッド電極を接続するためのｐ側パッド電極接続面１１０ｂであり、その一部にｐ側パッド電極１２２（図６（ｄ）参照）が形成される。窒化物半導体発光素子構造１１０は、公知の製造工程によって形成することができる。
【００１０】
なお、基板１０２上には、複数の窒化物半導体発光素子がマトリクス状に配列して形成され、窒化物半導体発光素子が基板１０２上に完成した後に、チップに分割される。図６および図７に示した例は、その内の一つの窒化物半導体発光素子の製造工程について記載したものである。
【００１１】
（第１レジストパターン形成工程：Ｓ２１）
次に、図６（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光素子構造１１０上にフォトリソグラフィ法により、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域に開口部を有する第１レジストパターン１３０を形成する。
【００１２】
（パッド電極層形成工程：Ｓ２２）
次に、図６（ｃ）に示すように、ウェハの表面全体に、スパッタリングなどにより、金属からなるパッド電極層１２０を形成する。なお、
【００１３】
（第１レジストパターン除去工程：Ｓ２３）
その後、第１レジストパターンを除去することにより、図６（ｄ）に示すように、第１レジストパターン１３０とともに、第１レジストパターン１３０上に積層された不要なパッド電極層１２０が除去（リフトオフ）され、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２が形成される。
【００１４】
（保護層形成工程：Ｓ２４）
次に、図７（ａ）に示すように、ウェハの表面全体に、スパッタリングなどにより、ＳｉＯ２などからなる絶縁性の保護層１２３を積層する。
【００１５】
（第２レジストパターン形成工程：Ｓ２５）
次に、図７（ｂ）に示すように、ウェハの表面に、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の電極面上に開口部を有する第２レジストパターン１３１を形成する。
【００１６】
（保護層エッチング工程：Ｓ２６）
次に、図７（ｃ）に示すように、第２レジストパターン１３１をマスクとして、開口部の保護層１２３をエッチングにより除去し、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の電極面を露出させる。
【００１７】
（第２レジストパターン除去工程：Ｓ２７）
そして、図７（ｄ）に示すように、第２レジストパターン１３１を除去することにより、基板（ウェハ）１０２上に窒化物半導体発光素子が形成される。なお、前記したように、この段階では、基板１０２上には、複数の窒化物半導体発光素子がマトリクス状に配列して形成されている。
【００１８】
（チップ分割工程：Ｓ２８）
さらに、基板１０２上にマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体発光素子をダイシングなどによりチップに分割することにより、チップ単位の窒化物半導体発光素子が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１７４３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、前記したような従来技術においては、窒化物半導体発光素子の製造に多くの工程を要するため、生産性の向上が課題となっていた。
【００２１】
本発明は、かかる課題を解決するために創案されたものであり、工程数が少なく生産性を向上する窒化物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】
【００２２】
前記した課題を解決するために、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層と、基板の同じ平面側にｎ型窒化物半導体層にｎ側パッド電極を接続するｎ側パッド電極接続面と、ｐ型窒化物半導体層にｐ側パッド電極を接続するｐ側パッド電極接続面と、を有する窒化物半導体発光素子構造と、ｎ側パッド電極接続面に接続されたｎ側パッド電極と、ｐ側パッド電極接続面に接続されたｐ側パッド電極と、を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、パッド電極層形成工程と、レジストパターン形成工程と、パッド電極層エッチング工程と、保護層形成工程と、レジストパターン除去工程と、が順次行われるようにした。
【００２３】
かかる手順によれば、まず、パッド電極層形成工程において、窒化物半導体発光素子構造上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成する。次に、レジストパターン形成工程において、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。次に、パッド電極層エッチング工程において、このレジストパターンをマスクとして、パッド電極層をエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。続いて、このレジストパターンを除去せずに、保護層形成工程において、窒化物半導体発光素子構造の表面およびレジストパターン上に絶縁性の保護層を形成する。そして、レジストパターン除去工程において、レジストパターンを除去することで、レジストパターンとともに、レジストパターン上に形成された不要な保護層が除去（リフトオフ）される。このように、少ない工程数で窒化物半導体発光素子が製造される。
【００２４】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層エッチング工程はウェットエッチングを用い、パッド電極層は、このウェットエッチングによってエッチングされる金属膜からなるようにした。
【００２５】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、ウェットエッチングでエッチングされる金属材料を用いて金属膜を形成する。次に、レジストパターン形成工程において、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。そして、パッド電極層エッチング工程において、レジストパターンをマスクとして、パッド電極層をウェットエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。
ウェットエッチングは、ドライエッチングに比べてエッチングする材料の選択性が高い。このため、パッド電極層を形成する金属膜を選択的にエッチングするエッチング液を用いることで、パッド電極層の下層である窒化物半導体発光素子構造の全面電極やｎ型窒化物半導体層へのダメージを低く抑えつつ、パッド電極層をエッチングする。
【００２６】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層は、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜からなるようにした。
【００２７】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜を形成する。これらの金属膜は、ウェットエッチング可能であり、窒化物半導体発光素子構造の全面電極およびｎ型窒化物半導体層と良好に密着して形成される。
【００２８】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層は、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなるようにした。
【００２９】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜を形成する。これらの金属多層膜は、ウェットエッチング可能であり、全面電極およびｎ型窒化物半導体層と特に良好に密着して形成される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の製造方法によれば、窒化物半導体発光素子のパッド電極および保護層の形成に要する製造工程数を低減できるため、窒化物半導体発光素子の生産性を向上することができる。
また、本発明の製造方法によれば、パッド電極層をウェットエッチングによりエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成するため、下層の窒化物半導体発光素子構造の全面電極やｎ型窒化物半導体層へのダメージが少なく、信頼性の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、パッド電極層として、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜を形成するようにしたため、ウェットエッチングによりパッド電極層を形成できるとともに、パッド電極層と窒化物半導体発光素子構造のｎ型窒化物半導体層および全面電極との密着性が良好でｐ側パッド電極の剥れ率が低く、信頼性の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
また、本発明によれば、パッド電極として、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜を用いるため、ｐ側パッド電極の全面電極からの剥れ率が特に低い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、（ｂ）はパッド電極層を形成した様子、（ｃ）はパッド電極を形成するためのレジストパターンを形成した様子、をそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の図３に続く製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）はパッド電極を形成した様子、（ｂ）は保護層を形成した様子、（ｃ）はレジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【図５】従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図６】従来技術による窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、（ｂ）はパッド電極を形成するための第１レジストパターンを形成した様子、（ｃ）はパッド電極層を形成した様子、（ｄ）は第１レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【図７】従来技術による窒化物半導体発光素子の図６に続く製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は保護層を形成した様子、（ｂ）はパッド電極の電極面を露出させるための第２レジストパターンを形成した様子、（ｃ）はパッド電極の電極面を露出させた様子、（ｄ）は第２レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法について説明する。
【００３３】
＜実施形態＞
〔窒化物半導体発光素子〕
本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を、図１を参照して説明する。本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子１はＬＥＤであり、図１に示すように、基板２と、基板２上に積層された窒化物半導体発光素子構造１０と、ｎ側パッド電極２１と、ｐ側パッド電極２２と、保護層２３と、を備えている。
【００３４】
本明細書において、「窒化物半導体発光素子構造」とは、活性層１２を含むｎ型窒化物半導体層１１とｐ型窒化物半導体層１３とが積層された積層構造のことをいい、フェースアップ型実装をする素子とする場合で、ｐ型窒化物半導体層１３上に電流拡散層としての透光性の全面電極１４を設ける場合には、これを含めた構造をいう。また、フリップチップ型実装をする素子とする場合で、ｐ型窒化物半導体層上やｎ型窒化物半導体層上に電流拡散層や反射層としての全面電極や、この全面電極の材料のマイグレーションを防止するためのカバー電極を設ける場合はそれらを含めた構造をいう。また、この窒化物半導体発光素子構造１０は、基板２の同じ平面側にｎ側パッド電極２１をｎ型窒化物半導体層１１と電気的に接続するためのｎ側パッド電極接続面１０ａと、ｐ側パッド電極２２をｐ型窒化物半導体層１３と電気的に接続するためのｐ側パッド電極接続面１０ｂとを有する構造を備えているものである。また、本明細書において、「上」とは、基板２の窒化物半導体発光素子構造１０を積層した面に垂直方向であって、窒化物半導体発光素子構造１０を積層した方向をいうものとする。例えば、図１においては図の上方向を指す。
【００３５】
（基板）
基板２は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板材料であればよく、大きさや厚さなどは特に限定されない。このような基板材料としては、Ｃ面、Ｒ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、および窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムなどの酸化物基板が挙げられる。
【００３６】
また、窒化物半導体発光素子１を、フリップチップ型実装をする素子とする場合には、基板２の裏面が光取り出し面となる。したがって、この場合には、窒化物半導体発光素子１で発光した光は、基板２を透過して光取り出し面から出射するため、基板２は、少なくとも、この光の波長に対して透光性を有することが好ましい。一方、本実施形態のように窒化物半導体発光素子１の上面側を光取り出し面とするフェースアップ型実装をする素子の場合は、基板２の裏面にＡｌ、Ａｇなどからなる反射層を設けるようにしてもよい。
【００３７】
（窒化物半導体発光素子構造）
窒化物半導体発光素子構造１０は、前記したように、活性層１２を含むｎ型窒化物半導体層１１とｐ型窒化物半導体層１３とが積層された積層構造のことである。本実施形態においては、窒化物半導体発光素子構造１０は、ｐ型窒化物半導体層１３上に透光性の全面電極１４が積層され、基板２の同じ平面側にｎ側パッド電極２１をｎ型窒化物半導体層１１と電気的に接続するためのｎ型窒化物半導体層１１の上面であるｎ側パッド電極接続面１０ａと、ｐ側パッド電極２２を全面電極１４を介してｐ型窒化物半導体層１３と電気的に接続するためのｐ側パッド電極接続面１０ｂとを有している。
【００３８】
（ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層）
ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３としては、特に限定されるものではないが、例えばＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）などの窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３（適宜まとめて窒化物半導体層１１、１２、１３という）は、それぞれ単層構造でもよいが、組成および膜厚の異なる層の積層構造、超格子構造などであってもよい。特に発光層である活性層１２は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸または多重量子井戸構造であることが好ましく、さらに井戸層がＩｎを含む窒化物半導体であることが好ましい。なお、基板２上に、任意に基板２との格子定数の不整合を緩和させるためのバッファ層などの下地層（図示せず）を介してｎ型窒化物半導体層１１を形成してもよい。
【００３９】
通常、このような窒化物半導体層１１、１２、１３は、それぞれがＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、またはＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造、またはダブルへテロ構造などとして構成されてもよく、また、膜厚も特に限定されるものではなく、種々の膜厚で構成することができる。窒化物半導体層の積層構造としては、例えば、ＡｌＧａＮよりなるバッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の活性層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層とＭｇドープＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、などが挙げられる。
【００４０】
本発明において、窒化物半導体層の形成方法は特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として公知の方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性よく成長させることができるので好ましい。また、窒化物半導体層１１、１２、１３は、種々の窒化物半導体の成長方法を使用目的により適宜選択して成長させることが好ましい。
【００４１】
（全面電極）
全面電極１４は、ｐ型窒化物半導体層１３上に、ｐ型窒化物半導体層１３のほぼ全面を覆うように設けられ、ｐ側パッド電極２２を介して供給される電流をｐ型窒化物半導体層１３の全面に均一に拡散させるための電極である。また、本実施形態では、ｐ型窒化物半導体層１３側である上面が光取り出し面であるため、全面電極１４は、活性層１２で発光する光の波長に対して透光性を有する透光性電極である。
【００４２】
透光性の全面電極１４としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2などの導電性酸化物や、金属薄膜を用いることができる。また、抵抗が比較的高いｐ型窒化物半導体層１３の全域に電流を均一に供給するため、全面電極１４はｐ型窒化物半導体層１３上のより広い面積に、すなわちほぼ全面に形成することが好ましい。また、全面電極１４の膜厚は特に限定されるものではないが、シート抵抗が過大とならないように、５０００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００〜１０００ｎｍ程度とすることがより好ましい。
全面電極１４は、前記した材料を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）などにより形成することができる。
【００４３】
（ｎ側パッド電極、ｐ側パッド電極）
ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、ワイヤボンディングなどで外部電源に接続するためのパッド電極であり、ｎ側パッド電極２１はｎ型窒化物半導体層１１に、ｐ側パッド電極２２は全面電極１４を介してｐ型窒化物半導体層１３に、それぞれ電気的に接続して、窒化物半導体発光素子１に外部から電流を供給する。ｎ側パッド電極２１は、窒化物半導体発光素子構造１０のｎ型窒化物半導体層１１の上面であるｎ側パッド電極接続面１０ａ内に設けられる。また、ｐ側パッド電極２２は、窒化物半導体発光素子構造１０の全面電極１４の上面であるｐ側パッド電極接続面１０ｂ内に設けられる。
ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２としては、電気抵抗が低い材料が好ましく、金属や合金の単層膜、または金属や合金の多層膜を用いることができる。
【００４４】
ここで、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、後記する製造方法のパッド電極層エッチング工程Ｓ１３（図２参照）において、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）をエッチングして形成される。このとき、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）の下層にあるＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを抑えるため、エッチングは、ウェットエッチングとすることが好ましい。ウェットエッチングは、ドライエッチングに比べてエッチングする材料の選択性が高く、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）の下層にあるＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを低く抑えることができる。したがって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を構成する材料は、ウェットエッチングにより除去(エッチング)できる材料であることが好ましい。また、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を構成する材料は、それぞれ下層であるｎ型窒化物半導体層１１および全面電極１４との間の密着性が高く、またコンタクト抵抗が低いことが望まれる。特にｐ側パッド電極２２と全面電極１４との密着性がよくｐ側パッド電極２２の剥れ率が低いことが好ましい。ウェットエッチング可能で、かつこの条件を満足する材料としては、左側を下層材料として、Ｃｒ／Ａｕ、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｒｕ／Ａｕなどの金属多層膜を挙げることができる。このなかで、ｐ側パッド電極２２の剥れ率の低いＣｒ／Ａｕ多層膜またはＲｕ／Ａｕ多層膜が特に好ましい。
【００４５】
また、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の膜厚は、総膜厚で１００〜１００００ｎｍ程度とすることが好ましい。前記したＣｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｐｄなどからなる金属膜を下層とする多層膜の場合は、この下層金属膜の膜厚は、１〜１００ｎｍ程度とすることが好ましく、１〜１０ｎｍとすることがより好ましい。
なお、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、それぞれ平面視で四角形、多角形、円形、楕円形などの任意の形状とすることができる。
【００４６】
（保護層）
保護層２３は、窒化物半導体発光素子構造１０の露出した表面（上面および側面）を被覆する絶縁性の被膜であり、窒化物半導体発光素子１の保護膜および帯電防止膜として機能する。保護層２３は絶縁性のＳｉ、Ｔｉ、Ｔａなどの酸化物を用いることができ、蒸着、スパッタリングなど方法によって形成することができる。保護層２３の膜厚は１００ｎｍ以上とすることが好ましく、例えば、膜厚が３５００ｎｍ程度のＳｉＯ２とすることができる。なお、保護層２３は、全面電極１４の上面は被覆するが、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面は被覆しない。また、ｐ型窒化物半導体層１３側である上面を光取り出し面とする場合は、保護層２３は、活性層１２で発光する光の波長に対して透光性を有することが好ましい。
【００４７】
〔窒化物半導体発光素子の動作〕
図１に示した本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子１は、ワイヤボンディングされたｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を介して外部電源から電流が供給されると、窒化物半導体発光素子構造１０の活性層１２が発光する。活性層１２で発光した光は、窒化物半導体発光素子構造１０の上面に設けられた透光性の全面電極１４および保護層２３や裏面の基板２を透過して、あるいは窒化物半導体発光素子構造１０の側面から取り出される。また、基板２の底面に反射層を設けた場合は、裏面方向に進行した光は上方に反射され、全面電極１４および保護層２３を透過して取り出される。
【００４８】
〔窒化物半導体発光素子の製造方法〕
本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００４９】
図２に示すように、本実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法は、窒化物半導体発光素子構造形成工程Ｓ１０と、パッド電極層形成工程Ｓ１１と、レジストパターン形成工程Ｓ１２と、パッド電極層エッチング工程Ｓ１３と、保護層形成工程Ｓ１４と、レジストパターン除去工程Ｓ１５と、チップ分割工程Ｓ１６と、が順次行われる。
【００５０】
以下、図３および図４を参照（適宜図１および図２参照）して、各工程について詳細に説明する。
【００５１】
（窒化物半導体発光素子構造形成工程：Ｓ１０）
まず、サファイアなどの透光性の基板２上に、公知の製造方法により、図３（ａ）に示した窒化物半導体発光素子構造１０を形成する。
【００５２】
窒化物半導体発光素子構造１０の形成工程について簡単に説明すれば、まず、サファイアなどからなる基板２上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３を構成するそれぞれの窒化物半導体を成長させる。この後、窒化物半導体の各層を成長させた基板２（以下、ウェハという）を窒素雰囲気で、６００〜７００℃程度のアニールを行って、ｐ型窒化物半導体層１３を低抵抗化することが好ましい。
【００５３】
次に、ｎ側パッド電極２１を接続するためのｎ側パッド電極接続面１０ａとして、ｎ型窒化物半導体層１１の一部を露出させる。アニール後のウェハ上にフォトレジストにて所定の形状のマスクを形成して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）にて、ｐ型窒化物半導体層１３および活性層１２、さらにｎ型窒化物半導体層１１の一部を除去して、ｎ型窒化物半導体層１１を露出させる。エッチングの後、レジストを除去する。本実施形態では、このｎ型窒化物半導体層１１の露出面がｎ側パッド電極接続面１０ａとなる。
【００５４】
次に、ウェハの全面に、全面電極１４として、例えば、ＩＴＯやＩＺＯを、スパッタリング法などにより成膜する。そして、フォトリソグラフィ法により所定形状の全面電極１４を形成する。本実施形態では、この所定形状に形成された全面電極１４の上面がｐ側パッド電極接続面１０ｂとなる。
以上により、窒化物半導体発光素子構造１０が形成される。
【００５５】
なお、基板２上には、複数の窒化物半導体発光素子構造１０がマトリクス状に配列して形成され、窒化物半導体発光素子１が基板２上に完成した後に、チップに分割される。
【００５６】
（パッド電極層形成工程：Ｓ１１）
次に、図３（ａ）に示すように、スパッタリング法などにより、左端を最下層として、Ｃｒ／Ａｕ、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｒｕ／Ａｕなどの多層膜などを、ウェハの表面全体に積層してパッド電極層２０を形成する。なお、後工程であるパッド電極層エッチング工程Ｓ１３においてウェットエッチング法を用いる場合は、パッド電極層２０を構成する材料は、ウェットエッチングによって除去（エッチング）されることが要求される。
【００５７】
従来技術においては、図６（ｂ）から図６（ｄ）に示したように、全面電極１１４およびｎ型窒化物半導体層１１１上に第１レジストパターン１３０を形成するため、パッド電極層１２０を形成する際には、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の設置面がレジスト材料や洗浄液などで汚され、ｎ側パッド電極１２１とｎ型窒化物半導体層１１１との間、およびｐ側パッド電極１２２と全面電極１１４との間の、密着性やコンタクト抵抗の特性が劣化するおそれがある。これに対して、本実施形態では、全面電極１４を積層後に、直ぐにパッド電極層２０を積層するため、このようなおそれを低減することができる。
【００５８】
（レジストパターン形成工程：Ｓ１２）
次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、ｎ側パッド電極２１を形成する領域およびｐ側パッド電極２２を形成する領域をマスクするレジストパターン３０を形成する。レジストパターン３０は、次工程のパッド電極層エッチング工程Ｓ１３におけるエッチングのマスクとなるものである。このエッチングとしてウェットエッチングを用いる場合は、例えば、ノボラック樹脂系のレジスト材料を用いることができる。具体的には、例えば、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社の製品名AZ5218-E（成分：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体、ナフトキノジアジト）、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社の製品名AZ5200NJ-85cｐ（成分：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート６０ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体、ナフトキノンジアジト）、東京応化工業社の製品名OFPR-8600（成分：エチルセロソルブアセテート９５〜４５ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体４０〜５ｗｔ％、感光剤１５〜１ｗｔ％）を挙げることができる。
【００５９】
（パッド電極層エッチング工程：Ｓ１３）
次に、図４（ａ）に示すように、レジストパターン３０をマスクとして、パッド電極層２０をエッチングする。これにより、レジストパターン３０でマスクされたｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２となる領域を残して、パッド電極層２０が除去される。
【００６０】
ここで、パッド電極層２０のエッチングは、ドライエッチング法を用いることもできるが、ドライエッチング法に比べてエッチングする材料の選択性が高いウェットエッチング法を用いることが好ましい。ウェットエッチング法を用いることにより、金属からなるパッド電極層２０をエッチングする一方で、下層のＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを低く抑えることができる。
また、エッチング法として、ウェットエッチング法を用いる場合は、ドライエッチング法のように真空装置を必要とせず、簡便な製造装置で高速にエッチングすることができる。
【００６１】
ウェットエッチング法を用いる場合、パッド電極層２０をエッチングするエッチング液としては、例えば、Ａｕに対しては、ヨウ素、ヨウ化カリウムおよび窒素系有機化合物の混合液の希釈溶液を、Ｃｒ、Ｒｕに対しては、硝酸二アンモニウムセリウムおよび過塩素酸の混合液の希釈溶液または硝酸二アンモニウムセリウムおよび硝酸の混合液の希釈溶液を、Ｎｉ、Ｐｄに対しては、ＦｅＣｌ３を含有する酢酸系溶液を、それぞれ用いることができる。
【００６２】
（保護層形成工程：Ｓ１４）
次に、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン３０を除去することなく残存させたままで、ウェハの表面全体に、例えば、スパッタリング法により、絶縁性のＳｉＯ２などを積層して保護層２３を形成する。
【００６３】
（レジストパターン除去工程：Ｓ１５）
そして、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜剥離液を用いてレジストパターン３０を除去することにより、レジストパターン３０とともにレジストパターン３０の上面に形成された保護層２３が除去（リフトオフ）される。これによって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面である電極面が露出する。これで、基板（ウェハ）２上にマトリクス状の配列した複数の窒化物半導体発光素子１が形成される。
【００６４】
本発明の製造方法においては、一つの工程（レジストパターン形成工程Ｓ１２）で形成したレジストパターン３０を用いてｎ側パッド電極２１、ｐ側パッド電極２２および保護層２３をパターニング形成するため、工程数を低減することができる。
【００６５】
また、本発明の製造方法においては、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の形成に用いたレジストパターン３０を除去せずに保護層２３を積層するため、レジストパターン３０の除去後には、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面は保護層２３に被覆されずに露出している。このため、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面全体がワイヤボンディングの際のワイヤ接続面として使用できる。したがって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の平面視での形状は必要最小限の大きさで形成することができる。これによって、ｎ側パッド電極接続面１０ａの面積を小さくでき、発光に寄与する活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３の面積を大きくでき、発光量を増加させることができる。また、窒化物半導体発光素子１の上面側を光取り出し面とする場合は、光取り出しの妨げとなるｐ側パッド電極２２の平面視での面積を小さくできるため、窒化物半導体発光素子１からの光取り出し効率を向上することができる。
【００６６】
（チップ分割工程：Ｓ１６）
さらに、基板（ウェハ）２上にマトリクス状に配列して形成された複数の窒化物半導体発光素子１をスクライブやダイシングなどによりチップに分割することにより、チップ単位の窒化物半導体発光素子１が完成する。また、チップに分割する前に、基板２の裏面から基板２を研削（バックグラインド）して、例えば、８５μｍ程度の厚さとなるまで薄く加工してもよい。
【００６７】
なお、パッド電極層２０に用いる材料に応じて、パッド電極層形成工程Ｓ１１以降に、ウェハに２００〜４００℃程度の熱処理を行うようにしてもよい。これにより、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２と、それぞれｎ型窒化物半導体層１１および全面電極１４との密着性が向上し、それぞれの間のコンタクト抵抗を低くしたり、剥れ率を低減したりすることができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、製造工程を短縮することができ、窒化物半導体発光素子の生産性を向上することができる。
【００６９】
本発明における窒化物半導体発光素子およびその製造方法について、本発明を実施するための形態にて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれる。
【実施例】
【００７０】
窒化物半導体発光素子を作製し、パッド電極の構造について本発明の効果を確認した実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００７１】
図２ないし図４に示した製造方法により図１に示した構造の窒化物半導体発光素子１を作製した。窒化物半導体発光素子１の製造方法の実施例を具体的に説明すると、サファイア製に基板２上に、ＭＯＣＶＤによりｎ型ＧａＮ（窒化ガリウム）からなるｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２、ｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３を積層し、ｐ型窒化物半導体層１３の一部を表面からエッチングしてｎ型窒化物半導体層１１を露出させてｎ側パッド電極接続面１０ａを形成した。さらに、光取り出し面となるｐ型窒化物半導体層１３上にスパッタリング法によりＩＴＯからなる透光性の全面電極１４を積層した。次に、スパッタリング法によりパッド電極層２０を積層した後、ノボラック樹脂系のレジスト材料を用いてレジストパターン３０を形成した。次に、エッチング液として、Ａｕに対しては、ヨウ素、ヨウ化カリウムおよび窒素系有機化合物の混合液の希釈溶液を、Ｃｒ、Ｒｕに対しては、硝酸二アンモニウムセリウムおよび過塩素酸の混合液の希釈溶液を、Ｎｉ、Ｐｄに対しては、ＦｅＣｌ３を含有する酢酸系溶液を、それぞれ用いたウェットエッチング法によりパッド電極層２０をエッチングし、ｎ側パッド電極接続面１０ａ上および全面電極上に、それぞれ平面視で円形のｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を形成した。次に、レジストパターン３０を除去せずに残したまま、ウェハの表面にスパッタリング法によりＳｉＯ２からなる保護層２３を形成し、その後にレジストパターン３０を除去してウェハ上に窒化物半導体発光素子１を作製した。
【００７２】
表１に、パッド電極層２０として、表１の「パッド構造」の欄に記載した材料を用い、「膜厚」の欄に記載した膜厚で作製した窒化物半導体発光素子１の実施例について、Ａｕワイヤを用いてｐ側パッド電極２２と接続した際のワイヤボンディング剥れ加速試験を行った結果を示す。Ｎｏ．１〜５は、パッド電極層２０を積層後に熱処理を行わない場合を示し、Ｎｏ．６〜１０はＮ２雰囲気で３０分間２８０℃の熱処理を行った場合を示す。なお、Ｎｏ．５およびＮｏ．１０は、パッド電極層２０としてＡｕ単層膜を形成した窒化物半導体発光素子であり、特にパッド電極層２０の下層にＣｒ、Ｒｕなどの金属膜を設けた場合の効果を確認するために作製した参考例についての試験結果である。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示すように、ｐ側パッド電極２２の剥れ率については、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４に示した熱処理なしの場合は、良好な結果が得られた。下層にＣｒまたはＲｕからなる金属膜を設けたＮｏ．１およびＮｏ．２に示すサンプルは、特に良好な結果が得られた。Ｎｏ．５に参考例としてパッド電極層２０をＡｕのみで形成したサンプルと比較し、下層にＣｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を設けた場合に、剥れ率低減の効果があることを示している。
【００７５】
また、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．９に示した熱処理ありの場合のサンプルにおいても、Ｎｏ．１０に参考例としてパッド電極層２０をＡｕのみで形成したサンプルと比較し、下層にＣｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を設けた場合に、剥れ率低減の効果があることを示している。ここで、特に下層にＰｄからなる金属膜を設けた場合は、剥れ率が上昇しているが、この場合でも、熱処理を行わないようにすることで使用することができる。すなわち、熱処理を有無やその処理条件を、パッド電極層２０に用いる材料に応じて適宜選択することで、より広範な材料を用いことができる。
なお、表１に示したｐ側パッド電極２２の剥れ率は、低いほど好ましいものであるが、加速試験であるため、０％でなければ使用できないことを示すものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１ 窒化物半導体発光素子
２ 基板
１０ 窒化物半導体発光素子構造
１０ａ ｎ側パッド電極接続面
１０ｂ ｐ側パッド電極接続面
１１ ｎ型窒化物半導体層
１２ 活性層
１３ ｐ型窒化物半導体層
１４ 全面電極
２０ パッド電極層
２１ ｎ側パッド電極
２２ ｐ側パッド電極
２３ 保護層
３０ レジストパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッド電極面を除く窒化物半導体発光素子の表面を保護層で被覆された窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子、太陽電池や光センサなどの受光素子、トランジスタやパワーデバイスなどの電子デバイスに用いられる。特に、窒化物半導体を用いた発光ダイオード（窒化物半導体発光素子）は、バックライトなどに用いる各種光源、照明、信号機、大型ディスプレイなどに幅広く利用されている。
【０００３】
窒化物半導体発光素子は、ｐ型窒化物半導体層上に電流を均一に拡散させるための透光性のｐ側全面電極を設けて出力を向上させ、この透光性のｐ側全面電極の上に、さらに金属材料からなるワイヤボンディングのためのパッド電極を形成し、ワイヤボンディングするパッド電極面を除き、表面を絶縁性の保護層で被覆して形成される。
【０００４】
このような窒化物半導体発光素子として、例えば、特許文献１（段落０００４および図８参照）には、従来はパッド電極および保護層を、それぞれ独立した異なる工法の工程で形成することが記載されている。
【０００５】
この従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。図５は、従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。また、図６および図７は、従来技術による窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、図６（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、図６（ｂ）はパッド電極を形成するための第１レジストパターンを形成した様子、図６（ｃ）はパッド電極層を形成した様子、図６（ｄ）は第１レジストパターンを除去した様子、図７（ａ）は保護層を形成した様子、図７（ｂ）はパッド電極の電極面を露出させるための第２レジストパターンを形成した様子、図７（ｃ）はパッド電極の電極面を露出させた様子、図７（ｄ）は第２レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【０００６】
従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法は、図５に示すように、窒化物半導体発光素子構造形成工程Ｓ２０と、第１レジストパターン形成工程Ｓ２１と、パッド電極層形成工程Ｓ２２と、第１レジストパターン除去工程Ｓ２３と、保護層形成工程Ｓ２４と、第２レジストパターン形成工程Ｓ２５と、保護層エッチング工程Ｓ２６と、第２レジストパターン除去工程Ｓ２７と、チップ分割工程Ｓ２８と、を順次行うものである。
以下、図６および図７を参照して、各工程について説明する。
【０００７】
（窒化物半導体発光素子構造形成工程：Ｓ２０）
従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法について、図６（ａ）に示す、窒化物半導体発光素子構造１１０を起点として説明する。
【０００８】
窒化物半導体発光素子構造１１０は、サファイアなどの基板１０２（以下、適宜ウェハという）の表面に、ｎ型窒化物半導体層１１１、活性層１１２およびｐ型窒化物半導体層１１３が積層された積層構造をしている。また、窒化物半導体発光素子構造１１０は、一部（図６（ａ）では左端）にｎ側パッド電極を接続するためのｎ型窒化物半導体層１１１が露出した面であるｎ側パッド電極接続面１１０ａが形成され、ｐ型窒化物半導体層１１３の上面には、そのほぼ全面を覆う全面電極１１４が積層されている。
【０００９】
また、本例では全面電極１１４の上面がｐ側パッド電極を接続するためのｐ側パッド電極接続面１１０ｂであり、その一部にｐ側パッド電極１２２（図６（ｄ）参照）が形成される。窒化物半導体発光素子構造１１０は、公知の製造工程によって形成することができる。
【００１０】
なお、基板１０２上には、複数の窒化物半導体発光素子がマトリクス状に配列して形成され、窒化物半導体発光素子が基板１０２上に完成した後に、チップに分割される。図６および図７に示した例は、その内の一つの窒化物半導体発光素子の製造工程について記載したものである。
【００１１】
（第１レジストパターン形成工程：Ｓ２１）
次に、図６（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光素子構造１１０上にフォトリソグラフィ法により、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域に開口部を有する第１レジストパターン１３０を形成する。
【００１２】
（パッド電極層形成工程：Ｓ２２）
次に、図６（ｃ）に示すように、ウェハの表面全体に、スパッタリングなどにより、金属からなるパッド電極層１２０を形成する。なお、
【００１３】
（第１レジストパターン除去工程：Ｓ２３）
その後、第１レジストパターンを除去することにより、図６（ｄ）に示すように、第１レジストパターン１３０とともに、第１レジストパターン１３０上に積層された不要なパッド電極層１２０が除去（リフトオフ）され、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２が形成される。
【００１４】
（保護層形成工程：Ｓ２４）
次に、図７（ａ）に示すように、ウェハの表面全体に、スパッタリングなどにより、ＳｉＯ２などからなる絶縁性の保護層１２３を積層する。
【００１５】
（第２レジストパターン形成工程：Ｓ２５）
次に、図７（ｂ）に示すように、ウェハの表面に、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の電極面上に開口部を有する第２レジストパターン１３１を形成する。
【００１６】
（保護層エッチング工程：Ｓ２６）
次に、図７（ｃ）に示すように、第２レジストパターン１３１をマスクとして、開口部の保護層１２３をエッチングにより除去し、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の電極面を露出させる。
【００１７】
（第２レジストパターン除去工程：Ｓ２７）
そして、図７（ｄ）に示すように、第２レジストパターン１３１を除去することにより、基板（ウェハ）１０２上に窒化物半導体発光素子が形成される。なお、前記したように、この段階では、基板１０２上には、複数の窒化物半導体発光素子がマトリクス状に配列して形成されている。
【００１８】
（チップ分割工程：Ｓ２８）
さらに、基板１０２上にマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体発光素子をダイシングなどによりチップに分割することにより、チップ単位の窒化物半導体発光素子が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１７４３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、前記したような従来技術においては、窒化物半導体発光素子の製造に多くの工程を要するため、生産性の向上が課題となっていた。
【００２１】
本発明は、かかる課題を解決するために創案されたものであり、工程数が少なく生産性を向上する窒化物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】
【００２２】
前記した課題を解決するために、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層と、基板の同じ平面側にｎ型窒化物半導体層にｎ側パッド電極を接続するｎ側パッド電極接続面と、ｐ型窒化物半導体層にｐ側パッド電極を接続するｐ側パッド電極接続面と、を有する窒化物半導体発光素子構造と、ｎ側パッド電極接続面に接続されたｎ側パッド電極と、ｐ側パッド電極接続面に接続されたｐ側パッド電極と、を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、パッド電極層形成工程と、レジストパターン形成工程と、パッド電極層エッチング工程と、保護層形成工程と、レジストパターン除去工程と、が順次行われるようにした。
【００２３】
かかる手順によれば、まず、パッド電極層形成工程において、窒化物半導体発光素子構造上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成する。次に、レジストパターン形成工程において、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。次に、パッド電極層エッチング工程において、このレジストパターンをマスクとして、パッド電極層をエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。続いて、このレジストパターンを除去せずに、保護層形成工程において、窒化物半導体発光素子構造の表面およびレジストパターン上に絶縁性の保護層を形成する。そして、レジストパターン除去工程において、レジストパターンを除去することで、レジストパターンとともに、レジストパターン上に形成された不要な保護層が除去（リフトオフ）される。このように、少ない工程数で窒化物半導体発光素子が製造される。
【００２４】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層エッチング工程はウェットエッチングを用い、パッド電極層は、このウェットエッチングによってエッチングされる金属膜からなるようにした。
【００２５】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、ウェットエッチングでエッチングされる金属材料を用いて金属膜を形成する。次に、レジストパターン形成工程において、パッド電極層上に、ｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成する。そして、パッド電極層エッチング工程において、レジストパターンをマスクとして、パッド電極層をウェットエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成する。
ウェットエッチングは、ドライエッチングに比べてエッチングする材料の選択性が高い。このため、パッド電極層を形成する金属膜を選択的にエッチングするエッチング液を用いることで、パッド電極層の下層である窒化物半導体発光素子構造の全面電極やｎ型窒化物半導体層へのダメージを低く抑えつつ、パッド電極層をエッチングする。
【００２６】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層は、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜からなるようにした。
【００２７】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜を形成する。これらの金属膜は、ウェットエッチング可能であり、窒化物半導体発光素子構造の全面電極およびｎ型窒化物半導体層と良好に密着して形成される。
【００２８】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、パッド電極層は、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなるようにした。
【００２９】
かかる手順によれば、パッド電極層形成工程において、パッド電極層として、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜を形成する。これらの金属多層膜は、ウェットエッチング可能であり、全面電極およびｎ型窒化物半導体層と特に良好に密着して形成される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の製造方法によれば、窒化物半導体発光素子のパッド電極および保護層の形成に要する製造工程数を低減できるため、窒化物半導体発光素子の生産性を向上することができる。
また、本発明の製造方法によれば、パッド電極層をウェットエッチングによりエッチングしてｎ側パッド電極およびｐ側パッド電極を形成するため、下層の窒化物半導体発光素子構造の全面電極やｎ型窒化物半導体層へのダメージが少なく、信頼性の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、パッド電極層として、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層としＡｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜、の何れかの金属膜を形成するようにしたため、ウェットエッチングによりパッド電極層を形成できるとともに、パッド電極層と窒化物半導体発光素子構造のｎ型窒化物半導体層および全面電極との密着性が良好でｐ側パッド電極の剥れ率が低く、信頼性の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
また、本発明によれば、パッド電極として、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜を用いるため、ｐ側パッド電極の全面電極からの剥れ率が特に低い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、（ｂ）はパッド電極層を形成した様子、（ｃ）はパッド電極を形成するためのレジストパターンを形成した様子、をそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の図３に続く製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）はパッド電極を形成した様子、（ｂ）は保護層を形成した様子、（ｃ）はレジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【図５】従来技術による窒化物半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図６】従来技術による窒化物半導体発光素子の製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は窒化物半導体発光素子構造を形成した様子、（ｂ）はパッド電極を形成するための第１レジストパターンを形成した様子、（ｃ）はパッド電極層を形成した様子、（ｄ）は第１レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【図７】従来技術による窒化物半導体発光素子の図６に続く製造工程を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は保護層を形成した様子、（ｂ）はパッド電極の電極面を露出させるための第２レジストパターンを形成した様子、（ｃ）はパッド電極の電極面を露出させた様子、（ｄ）は第２レジストパターンを除去した様子、をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法について説明する。
【００３３】
＜実施形態＞
〔窒化物半導体発光素子〕
本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を、図１を参照して説明する。本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子１はＬＥＤであり、図１に示すように、基板２と、基板２上に積層された窒化物半導体発光素子構造１０と、ｎ側パッド電極２１と、ｐ側パッド電極２２と、保護層２３と、を備えている。
【００３４】
本明細書において、「窒化物半導体発光素子構造」とは、活性層１２を含むｎ型窒化物半導体層１１とｐ型窒化物半導体層１３とが積層された積層構造のことをいい、フェースアップ型実装をする素子とする場合で、ｐ型窒化物半導体層１３上に電流拡散層としての透光性の全面電極１４を設ける場合には、これを含めた構造をいう。また、フリップチップ型実装をする素子とする場合で、ｐ型窒化物半導体層上やｎ型窒化物半導体層上に電流拡散層や反射層としての全面電極や、この全面電極の材料のマイグレーションを防止するためのカバー電極を設ける場合はそれらを含めた構造をいう。また、この窒化物半導体発光素子構造１０は、基板２の同じ平面側にｎ側パッド電極２１をｎ型窒化物半導体層１１と電気的に接続するためのｎ側パッド電極接続面１０ａと、ｐ側パッド電極２２をｐ型窒化物半導体層１３と電気的に接続するためのｐ側パッド電極接続面１０ｂとを有する構造を備えているものである。また、本明細書において、「上」とは、基板２の窒化物半導体発光素子構造１０を積層した面に垂直方向であって、窒化物半導体発光素子構造１０を積層した方向をいうものとする。例えば、図１においては図の上方向を指す。
【００３５】
（基板）
基板２は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板材料であればよく、大きさや厚さなどは特に限定されない。このような基板材料としては、Ｃ面、Ｒ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、および窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムなどの酸化物基板が挙げられる。
【００３６】
また、窒化物半導体発光素子１を、フリップチップ型実装をする素子とする場合には、基板２の裏面が光取り出し面となる。したがって、この場合には、窒化物半導体発光素子１で発光した光は、基板２を透過して光取り出し面から出射するため、基板２は、少なくとも、この光の波長に対して透光性を有することが好ましい。一方、本実施形態のように窒化物半導体発光素子１の上面側を光取り出し面とするフェースアップ型実装をする素子の場合は、基板２の裏面にＡｌ、Ａｇなどからなる反射層を設けるようにしてもよい。
【００３７】
（窒化物半導体発光素子構造）
窒化物半導体発光素子構造１０は、前記したように、活性層１２を含むｎ型窒化物半導体層１１とｐ型窒化物半導体層１３とが積層された積層構造のことである。本実施形態においては、窒化物半導体発光素子構造１０は、ｐ型窒化物半導体層１３上に透光性の全面電極１４が積層され、基板２の同じ平面側にｎ側パッド電極２１をｎ型窒化物半導体層１１と電気的に接続するためのｎ型窒化物半導体層１１の上面であるｎ側パッド電極接続面１０ａと、ｐ側パッド電極２２を全面電極１４を介してｐ型窒化物半導体層１３と電気的に接続するためのｐ側パッド電極接続面１０ｂとを有している。
【００３８】
（ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層）
ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３としては、特に限定されるものではないが、例えばＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）などの窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３（適宜まとめて窒化物半導体層１１、１２、１３という）は、それぞれ単層構造でもよいが、組成および膜厚の異なる層の積層構造、超格子構造などであってもよい。特に発光層である活性層１２は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸または多重量子井戸構造であることが好ましく、さらに井戸層がＩｎを含む窒化物半導体であることが好ましい。なお、基板２上に、任意に基板２との格子定数の不整合を緩和させるためのバッファ層などの下地層（図示せず）を介してｎ型窒化物半導体層１１を形成してもよい。
【００３９】
通常、このような窒化物半導体層１１、１２、１３は、それぞれがＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、またはＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造、またはダブルへテロ構造などとして構成されてもよく、また、膜厚も特に限定されるものではなく、種々の膜厚で構成することができる。窒化物半導体層の積層構造としては、例えば、ＡｌＧａＮよりなるバッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の活性層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層とＭｇドープＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、などが挙げられる。
【００４０】
本発明において、窒化物半導体層の形成方法は特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として公知の方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性よく成長させることができるので好ましい。また、窒化物半導体層１１、１２、１３は、種々の窒化物半導体の成長方法を使用目的により適宜選択して成長させることが好ましい。
【００４１】
（全面電極）
全面電極１４は、ｐ型窒化物半導体層１３上に、ｐ型窒化物半導体層１３のほぼ全面を覆うように設けられ、ｐ側パッド電極２２を介して供給される電流をｐ型窒化物半導体層１３の全面に均一に拡散させるための電極である。また、本実施形態では、ｐ型窒化物半導体層１３側である上面が光取り出し面であるため、全面電極１４は、活性層１２で発光する光の波長に対して透光性を有する透光性電極である。
【００４２】
透光性の全面電極１４としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2などの導電性酸化物や、金属薄膜を用いることができる。また、抵抗が比較的高いｐ型窒化物半導体層１３の全域に電流を均一に供給するため、全面電極１４はｐ型窒化物半導体層１３上のより広い面積に、すなわちほぼ全面に形成することが好ましい。また、全面電極１４の膜厚は特に限定されるものではないが、シート抵抗が過大とならないように、５０００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００〜１０００ｎｍ程度とすることがより好ましい。
全面電極１４は、前記した材料を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）などにより形成することができる。
【００４３】
（ｎ側パッド電極、ｐ側パッド電極）
ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、ワイヤボンディングなどで外部電源に接続するためのパッド電極であり、ｎ側パッド電極２１はｎ型窒化物半導体層１１に、ｐ側パッド電極２２は全面電極１４を介してｐ型窒化物半導体層１３に、それぞれ電気的に接続して、窒化物半導体発光素子１に外部から電流を供給する。ｎ側パッド電極２１は、窒化物半導体発光素子構造１０のｎ型窒化物半導体層１１の上面であるｎ側パッド電極接続面１０ａ内に設けられる。また、ｐ側パッド電極２２は、窒化物半導体発光素子構造１０の全面電極１４の上面であるｐ側パッド電極接続面１０ｂ内に設けられる。
ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２としては、電気抵抗が低い材料が好ましく、金属や合金の単層膜、または金属や合金の多層膜を用いることができる。
【００４４】
ここで、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、後記する製造方法のパッド電極層エッチング工程Ｓ１３（図２参照）において、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）をエッチングして形成される。このとき、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）の下層にあるＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを抑えるため、エッチングは、ウェットエッチングとすることが好ましい。ウェットエッチングは、ドライエッチングに比べてエッチングする材料の選択性が高く、パッド電極層２０（図３（ｃ）および図４（ａ）参照）の下層にあるＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを低く抑えることができる。したがって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を構成する材料は、ウェットエッチングにより除去(エッチング)できる材料であることが好ましい。また、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を構成する材料は、それぞれ下層であるｎ型窒化物半導体層１１および全面電極１４との間の密着性が高く、またコンタクト抵抗が低いことが望まれる。特にｐ側パッド電極２２と全面電極１４との密着性がよくｐ側パッド電極２２の剥れ率が低いことが好ましい。ウェットエッチング可能で、かつこの条件を満足する材料としては、左側を下層材料として、Ｃｒ／Ａｕ、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｒｕ／Ａｕなどの金属多層膜を挙げることができる。このなかで、ｐ側パッド電極２２の剥れ率の低いＣｒ／Ａｕ多層膜またはＲｕ／Ａｕ多層膜が特に好ましい。
【００４５】
また、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の膜厚は、総膜厚で１００〜１００００ｎｍ程度とすることが好ましい。前記したＣｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｐｄなどからなる金属膜を下層とする多層膜の場合は、この下層金属膜の膜厚は、１〜１００ｎｍ程度とすることが好ましく、１〜１０ｎｍとすることがより好ましい。
なお、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２は、それぞれ平面視で四角形、多角形、円形、楕円形などの任意の形状とすることができる。
【００４６】
（保護層）
保護層２３は、窒化物半導体発光素子構造１０の露出した表面（上面および側面）を被覆する絶縁性の被膜であり、窒化物半導体発光素子１の保護膜および帯電防止膜として機能する。保護層２３は絶縁性のＳｉ、Ｔｉ、Ｔａなどの酸化物を用いることができ、蒸着、スパッタリングなど方法によって形成することができる。保護層２３の膜厚は１００ｎｍ以上とすることが好ましく、例えば、膜厚が３５００ｎｍ程度のＳｉＯ２とすることができる。なお、保護層２３は、全面電極１４の上面は被覆するが、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面は被覆しない。また、ｐ型窒化物半導体層１３側である上面を光取り出し面とする場合は、保護層２３は、活性層１２で発光する光の波長に対して透光性を有することが好ましい。
【００４７】
〔窒化物半導体発光素子の動作〕
図１に示した本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子１は、ワイヤボンディングされたｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を介して外部電源から電流が供給されると、窒化物半導体発光素子構造１０の活性層１２が発光する。活性層１２で発光した光は、窒化物半導体発光素子構造１０の上面に設けられた透光性の全面電極１４および保護層２３や裏面の基板２を透過して、あるいは窒化物半導体発光素子構造１０の側面から取り出される。また、基板２の底面に反射層を設けた場合は、裏面方向に進行した光は上方に反射され、全面電極１４および保護層２３を透過して取り出される。
【００４８】
〔窒化物半導体発光素子の製造方法〕
本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００４９】
図２に示すように、本実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法は、窒化物半導体発光素子構造形成工程Ｓ１０と、パッド電極層形成工程Ｓ１１と、レジストパターン形成工程Ｓ１２と、パッド電極層エッチング工程Ｓ１３と、保護層形成工程Ｓ１４と、レジストパターン除去工程Ｓ１５と、チップ分割工程Ｓ１６と、が順次行われる。
【００５０】
以下、図３および図４を参照（適宜図１および図２参照）して、各工程について詳細に説明する。
【００５１】
（窒化物半導体発光素子構造形成工程：Ｓ１０）
まず、サファイアなどの透光性の基板２上に、公知の製造方法により、図３（ａ）に示した窒化物半導体発光素子構造１０を形成する。
【００５２】
窒化物半導体発光素子構造１０の形成工程について簡単に説明すれば、まず、サファイアなどからなる基板２上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３を構成するそれぞれの窒化物半導体を成長させる。この後、窒化物半導体の各層を成長させた基板２（以下、ウェハという）を窒素雰囲気で、６００〜７００℃程度のアニールを行って、ｐ型窒化物半導体層１３を低抵抗化することが好ましい。
【００５３】
次に、ｎ側パッド電極２１を接続するためのｎ側パッド電極接続面１０ａとして、ｎ型窒化物半導体層１１の一部を露出させる。アニール後のウェハ上にフォトレジストにて所定の形状のマスクを形成して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）にて、ｐ型窒化物半導体層１３および活性層１２、さらにｎ型窒化物半導体層１１の一部を除去して、ｎ型窒化物半導体層１１を露出させる。エッチングの後、レジストを除去する。本実施形態では、このｎ型窒化物半導体層１１の露出面がｎ側パッド電極接続面１０ａとなる。
【００５４】
次に、ウェハの全面に、全面電極１４として、例えば、ＩＴＯやＩＺＯを、スパッタリング法などにより成膜する。そして、フォトリソグラフィ法により所定形状の全面電極１４を形成する。本実施形態では、この所定形状に形成された全面電極１４の上面がｐ側パッド電極接続面１０ｂとなる。
以上により、窒化物半導体発光素子構造１０が形成される。
【００５５】
なお、基板２上には、複数の窒化物半導体発光素子構造１０がマトリクス状に配列して形成され、窒化物半導体発光素子１が基板２上に完成した後に、チップに分割される。
【００５６】
（パッド電極層形成工程：Ｓ１１）
次に、図３（ａ）に示すように、スパッタリング法などにより、左端を最下層として、Ｃｒ／Ａｕ、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｒｕ／Ａｕなどの多層膜などを、ウェハの表面全体に積層してパッド電極層２０を形成する。なお、後工程であるパッド電極層エッチング工程Ｓ１３においてウェットエッチング法を用いる場合は、パッド電極層２０を構成する材料は、ウェットエッチングによって除去（エッチング）されることが要求される。
【００５７】
従来技術においては、図６（ｂ）から図６（ｄ）に示したように、全面電極１１４およびｎ型窒化物半導体層１１１上に第１レジストパターン１３０を形成するため、パッド電極層１２０を形成する際には、ｎ側パッド電極１２１およびｐ側パッド電極１２２の設置面がレジスト材料や洗浄液などで汚され、ｎ側パッド電極１２１とｎ型窒化物半導体層１１１との間、およびｐ側パッド電極１２２と全面電極１１４との間の、密着性やコンタクト抵抗の特性が劣化するおそれがある。これに対して、本実施形態では、全面電極１４を積層後に、直ぐにパッド電極層２０を積層するため、このようなおそれを低減することができる。
【００５８】
（レジストパターン形成工程：Ｓ１２）
次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、ｎ側パッド電極２１を形成する領域およびｐ側パッド電極２２を形成する領域をマスクするレジストパターン３０を形成する。レジストパターン３０は、次工程のパッド電極層エッチング工程Ｓ１３におけるエッチングのマスクとなるものである。このエッチングとしてウェットエッチングを用いる場合は、例えば、ノボラック樹脂系のレジスト材料を用いることができる。具体的には、例えば、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社の製品名AZ5218-E（成分：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体、ナフトキノジアジト）、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社の製品名AZ5200NJ-85cｐ（成分：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート６０ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体、ナフトキノンジアジト）、東京応化工業社の製品名OFPR-8600（成分：エチルセロソルブアセテート９５〜４５ｗｔ％、ノボラック樹脂誘導体４０〜５ｗｔ％、感光剤１５〜１ｗｔ％）を挙げることができる。
【００５９】
（パッド電極層エッチング工程：Ｓ１３）
次に、図４（ａ）に示すように、レジストパターン３０をマスクとして、パッド電極層２０をエッチングする。これにより、レジストパターン３０でマスクされたｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２となる領域を残して、パッド電極層２０が除去される。
【００６０】
ここで、パッド電極層２０のエッチングは、ドライエッチング法を用いることもできるが、ドライエッチング法に比べてエッチングする材料の選択性が高いウェットエッチング法を用いることが好ましい。ウェットエッチング法を用いることにより、金属からなるパッド電極層２０をエッチングする一方で、下層のＩＴＯなどからなる全面電極１４やｎ型窒化物半導体層１１へのダメージを低く抑えることができる。
また、エッチング法として、ウェットエッチング法を用いる場合は、ドライエッチング法のように真空装置を必要とせず、簡便な製造装置で高速にエッチングすることができる。
【００６１】
ウェットエッチング法を用いる場合、パッド電極層２０をエッチングするエッチング液としては、例えば、Ａｕに対しては、ヨウ素、ヨウ化カリウムおよび窒素系有機化合物の混合液の希釈溶液を、Ｃｒ、Ｒｕに対しては、硝酸二アンモニウムセリウムおよび過塩素酸の混合液の希釈溶液または硝酸二アンモニウムセリウムおよび硝酸の混合液の希釈溶液を、Ｎｉ、Ｐｄに対しては、ＦｅＣｌ３を含有する酢酸系溶液を、それぞれ用いることができる。
【００６２】
（保護層形成工程：Ｓ１４）
次に、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン３０を除去することなく残存させたままで、ウェハの表面全体に、例えば、スパッタリング法により、絶縁性のＳｉＯ２などを積層して保護層２３を形成する。
【００６３】
（レジストパターン除去工程：Ｓ１５）
そして、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜剥離液を用いてレジストパターン３０を除去することにより、レジストパターン３０とともにレジストパターン３０の上面に形成された保護層２３が除去（リフトオフ）される。これによって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面である電極面が露出する。これで、基板（ウェハ）２上にマトリクス状の配列した複数の窒化物半導体発光素子１が形成される。
【００６４】
本発明の製造方法においては、一つの工程（レジストパターン形成工程Ｓ１２）で形成したレジストパターン３０を用いてｎ側パッド電極２１、ｐ側パッド電極２２および保護層２３をパターニング形成するため、工程数を低減することができる。
【００６５】
また、本発明の製造方法においては、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の形成に用いたレジストパターン３０を除去せずに保護層２３を積層するため、レジストパターン３０の除去後には、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面は保護層２３に被覆されずに露出している。このため、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の上面全体がワイヤボンディングの際のワイヤ接続面として使用できる。したがって、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２の平面視での形状は必要最小限の大きさで形成することができる。これによって、ｎ側パッド電極接続面１０ａの面積を小さくでき、発光に寄与する活性層１２およびｐ型窒化物半導体層１３の面積を大きくでき、発光量を増加させることができる。また、窒化物半導体発光素子１の上面側を光取り出し面とする場合は、光取り出しの妨げとなるｐ側パッド電極２２の平面視での面積を小さくできるため、窒化物半導体発光素子１からの光取り出し効率を向上することができる。
【００６６】
（チップ分割工程：Ｓ１６）
さらに、基板（ウェハ）２上にマトリクス状に配列して形成された複数の窒化物半導体発光素子１をスクライブやダイシングなどによりチップに分割することにより、チップ単位の窒化物半導体発光素子１が完成する。また、チップに分割する前に、基板２の裏面から基板２を研削（バックグラインド）して、例えば、８５μｍ程度の厚さとなるまで薄く加工してもよい。
【００６７】
なお、パッド電極層２０に用いる材料に応じて、パッド電極層形成工程Ｓ１１以降に、ウェハに２００〜４００℃程度の熱処理を行うようにしてもよい。これにより、ｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２と、それぞれｎ型窒化物半導体層１１および全面電極１４との密着性が向上し、それぞれの間のコンタクト抵抗を低くしたり、剥れ率を低減したりすることができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明の実施形態における窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、製造工程を短縮することができ、窒化物半導体発光素子の生産性を向上することができる。
【００６９】
本発明における窒化物半導体発光素子およびその製造方法について、本発明を実施するための形態にて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれる。
【実施例】
【００７０】
窒化物半導体発光素子を作製し、パッド電極の構造について本発明の効果を確認した実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００７１】
図２ないし図４に示した製造方法により図１に示した構造の窒化物半導体発光素子１を作製した。窒化物半導体発光素子１の製造方法の実施例を具体的に説明すると、サファイア製に基板２上に、ＭＯＣＶＤによりｎ型ＧａＮ（窒化ガリウム）からなるｎ型窒化物半導体層１１、活性層１２、ｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３を積層し、ｐ型窒化物半導体層１３の一部を表面からエッチングしてｎ型窒化物半導体層１１を露出させてｎ側パッド電極接続面１０ａを形成した。さらに、光取り出し面となるｐ型窒化物半導体層１３上にスパッタリング法によりＩＴＯからなる透光性の全面電極１４を積層した。次に、スパッタリング法によりパッド電極層２０を積層した後、ノボラック樹脂系のレジスト材料を用いてレジストパターン３０を形成した。次に、エッチング液として、Ａｕに対しては、ヨウ素、ヨウ化カリウムおよび窒素系有機化合物の混合液の希釈溶液を、Ｃｒ、Ｒｕに対しては、硝酸二アンモニウムセリウムおよび過塩素酸の混合液の希釈溶液を、Ｎｉ、Ｐｄに対しては、ＦｅＣｌ３を含有する酢酸系溶液を、それぞれ用いたウェットエッチング法によりパッド電極層２０をエッチングし、ｎ側パッド電極接続面１０ａ上および全面電極上に、それぞれ平面視で円形のｎ側パッド電極２１およびｐ側パッド電極２２を形成した。次に、レジストパターン３０を除去せずに残したまま、ウェハの表面にスパッタリング法によりＳｉＯ２からなる保護層２３を形成し、その後にレジストパターン３０を除去してウェハ上に窒化物半導体発光素子１を作製した。
【００７２】
表１に、パッド電極層２０として、表１の「パッド構造」の欄に記載した材料を用い、「膜厚」の欄に記載した膜厚で作製した窒化物半導体発光素子１の実施例について、Ａｕワイヤを用いてｐ側パッド電極２２と接続した際のワイヤボンディング剥れ加速試験を行った結果を示す。Ｎｏ．１〜５は、パッド電極層２０を積層後に熱処理を行わない場合を示し、Ｎｏ．６〜１０はＮ２雰囲気で３０分間２８０℃の熱処理を行った場合を示す。なお、Ｎｏ．５およびＮｏ．１０は、パッド電極層２０としてＡｕ単層膜を形成した窒化物半導体発光素子であり、特にパッド電極層２０の下層にＣｒ、Ｒｕなどの金属膜を設けた場合の効果を確認するために作製した参考例についての試験結果である。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示すように、ｐ側パッド電極２２の剥れ率については、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４に示した熱処理なしの場合は、良好な結果が得られた。下層にＣｒまたはＲｕからなる金属膜を設けたＮｏ．１およびＮｏ．２に示すサンプルは、特に良好な結果が得られた。Ｎｏ．５に参考例としてパッド電極層２０をＡｕのみで形成したサンプルと比較し、下層にＣｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を設けた場合に、剥れ率低減の効果があることを示している。
【００７５】
また、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．９に示した熱処理ありの場合のサンプルにおいても、Ｎｏ．１０に参考例としてパッド電極層２０をＡｕのみで形成したサンプルと比較し、下層にＣｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を設けた場合に、剥れ率低減の効果があることを示している。ここで、特に下層にＰｄからなる金属膜を設けた場合は、剥れ率が上昇しているが、この場合でも、熱処理を行わないようにすることで使用することができる。すなわち、熱処理を有無やその処理条件を、パッド電極層２０に用いる材料に応じて適宜選択することで、より広範な材料を用いことができる。
なお、表１に示したｐ側パッド電極２２の剥れ率は、低いほど好ましいものであるが、加速試験であるため、０％でなければ使用できないことを示すものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１ 窒化物半導体発光素子
２ 基板
１０ 窒化物半導体発光素子構造
１０ａ ｎ側パッド電極接続面
１０ｂ ｐ側パッド電極接続面
１１ ｎ型窒化物半導体層
１２ 活性層
１３ ｐ型窒化物半導体層
１４ 全面電極
２０ パッド電極層
２１ ｎ側パッド電極
２２ ｐ側パッド電極
２３ 保護層
３０ レジストパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層と、前記基板の同じ平面側に前記ｎ型窒化物半導体層にｎ側パッド電極を接続するｎ側パッド電極接続面と、前記ｐ型窒化物半導体層にｐ側パッド電極を接続するｐ側パッド電極接続面と、を有する窒化物半導体発光素子構造と、
前記ｎ側パッド電極接続面に接続された前記ｎ側パッド電極と、
前記ｐ側パッド電極接続面に接続された前記ｐ側パッド電極と、
を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記窒化物半導体発光素子構造上に、前記ｎ側パッド電極および前記ｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成するパッド電極層形成工程と、
前記パッド電極層上に、前記ｎ側パッド電極および前記ｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記パッド電極層をエッチングして前記ｎ側電極および前記ｐ側電極を形成するパッド電極層エッチング工程と、
前記レジストパターンを除去せずに、前記窒化物半導体積層構造の表面および前記レジストパターン上に絶縁性の保護層を形成する保護層形成工程と、
前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程と、
が順次行われることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記パッド電極層エッチング工程はウェットエッチングを用い、
前記パッド電極層は、前記ウェットエッチングによりエッチングされる金属膜からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記パッド電極層は、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなることを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記パッド電極層は、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層と、前記基板の同じ平面側に前記ｎ型窒化物半導体層にｎ側パッド電極を接続するｎ側パッド電極接続面と、前記ｐ型窒化物半導体層にｐ側パッド電極を接続するｐ側パッド電極接続面と、を有する窒化物半導体発光素子構造と、
前記ｎ側パッド電極接続面に接続された前記ｎ側パッド電極と、
前記ｐ側パッド電極接続面に接続された前記ｐ側パッド電極と、
を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記窒化物半導体発光素子構造上に、前記ｎ側パッド電極および前記ｐ側パッド電極となるパッド電極層を形成するパッド電極層形成工程と、
前記パッド電極層上に、前記ｎ側パッド電極および前記ｐ側パッド電極を形成する領域を被覆するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記パッド電極層をエッチングして前記ｎ側電極および前記ｐ側電極を形成するパッド電極層エッチング工程と、
前記レジストパターンを除去せずに、前記窒化物半導体積層構造の表面および前記レジストパターン上に絶縁性の保護層を形成する保護層形成工程と、
前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程と、
が順次行われることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記パッド電極層エッチング工程はウェットエッチングを用い、
前記パッド電極層は、前記ウェットエッチングによりエッチングされる金属膜からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記パッド電極層は、Ｃｒ、Ｒｕ、ＮｉまたはＰｄからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなることを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記パッド電極層は、ＣｒまたはＲｕからなる金属膜を最下層とし、Ａｕからなる金属膜を上層に有する金属多層膜からなることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４３９５４（Ｐ２０１２−２４３９５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２６２５（Ｐ２０１１−１１２６２５）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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