JP5098482B2

JP5098482B2 - 発光装置の製造方法及び発光装置

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Publication number: JP5098482B2
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Inventors: 実希守山; 浩一五所野尾
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Description

本発明は、部分導通部を備える発光装置の製造方法及び発光装置に関する。

従来、窒化物系化合物半導体から形成される発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）の製造方法として、サファイア基板の上に、ｎ型ＧａＮ層と、発光層と、ｐ型ＧａＮ層とをこの順序で成長することにより化合物半導体層を形成した後、ｐ型ＧａＮ層からｎ型ＧａＮ層の一部までエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層の上にｐ型用電極を形成する一方で、露出させたｎ型ＧａＮ層の上にｎ型用電極をｐ型用電極とは別個に形成する製造方法が知られている。

また、特許文献１に記載の発光素子においては、サファイア基板の上にバッファ層と、ｎ層と、半絶縁性の層（Ｉ層）とをこの順序で形成した後、Ｉ層の表面にｎ側電極を形成して熱処理を施すことによりｎ側電極の直下に低抵抗領域を形成して、その後にＩ側電極を形成して構成される発光素子について記載されている。

特許文献１に記載の発光素子によれば、ｎ側電極直下のＩ層の領域に低抵抗領域を形成できるので、コンタクトホールを作成せずにＩ側電極とｎ側電極との間で電流を流すことができる。
特開平４−２７３１７５号公報

しかしながら、従来の窒化物系化合物半導体からＬＥＤを製造する製造方法においては、ｎ型用電極を形成するときに、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて化合物半導体層を除去する工程を要する。更に、ｐ型用電極はｐ型ＧａＮ層と、ｎ型用電極はｎ型ＧａＮ層と接触するので、電極と半導体との間でオーミック接合が要求される観点において、ｐ型用電極とｎ型用電極とを同一の材料で形成することは困難であることから、ｐ型用電極とｎ型用電極とを別々の工程でそれぞれ形成することを要する。したがって、従来の窒化物系化合物半導体のＬＥＤの製造方法では、ＬＥＤの製造工程を単純化することは困難である。

また、特許文献１に記載の発光素子の製造においては、ｎ側電極を設けた後に熱処理工程を要すると共に、熱処理工程の後にＩ側電極を形成することを要する。すなわち、特許文献１に記載の発光素子においては、ｎ側電極とＩ側電極とを同時に形成することができない。したがって、特許文献１に記載の発光素子の製造方法では、発光素子の製造工程を単純化することが困難である。

そこで本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光装置の製造工程を単純化することにある。

上記目的を達成するために、第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、を有し、前記第１半導体層と前記第２半導体層に順方向の電圧を印加することにより発光する発光装置の製造方法であって、前記第１半導体層の上に、第１電極と、前記第１電極と離隔した第２電極と、を形成する電極形成工程と、前記電極形成工程においてそれぞれ形成された前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通可能な状態とする電圧印加工程と、を備え、前記第１導電型はｐ型であり、前記第２導電型はｎ型であり、前記電圧印加工程は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間のｐｎ接合の一部を破壊することにより、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通可能な状態とし、前記電極形成工程は、前記第１電極の面積よりも前記第２電極の面積が小さくなるべく、前記第１電極及び前記第２電極を、同一の材料で同時に形成し、前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、III族窒化物化合物半導体によって形成されることを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。

また、上記目的を達成するために、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層が上に設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられる第１電極と、前記第１半導体層の上に前記第１電極とは別個に設けられる第２電極と、前記第２電極の下方に形成され、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通させる部分導通部と、を備え、前記部分導通部は、異なる導電型の半導体層の破壊された接合部を有し、前記第１電極の面積よりも前記第２電極の面積が小さく、前記第１電極を形成する材料と前記第２電極を形成する材料とが同一であり、前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、III族窒化物化合物半導体によって形成されることを特徴とする発光装置が提供される。

本発明によれば、発光装置の製造工程を単純化することができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な斜視図を示す。また、図２は、第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図を示す。

（発光装置１の構成）
第１の実施の形態に係る発光装置１は、図１に示すように、（０００１）面を有するサファイア基板１０と、サファイア基板１０の上に設けられる第２導電型の第２半導体層としてのｎ型ＧａＮ層２０と、ｎ型ＧａＮ層２０の上に設けられる発光層２２と、発光層２２の上に設けられる第２導電型とは異なる第１導電型の第１半導体層としてのｐ型ＧａＮ層２４とを有する半導体積層構造を備える。

また、発光装置１は、ｐ型ＧａＮ層２４の上の所定の領域に設けられる第１電極としてのｐ型用電極４０と、ｐ型ＧａＮ層２４の上においてｐ型用電極４０と離隔して設けられる第２電極としてのｎ型用電極４２とを備える。更に、発光装置１は、図２に示すように、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４と発光層２２とを貫通すると共にｎ型ＧａＮ層２０の一部の領域まで達する所定の領域において、ｎ型用電極４２とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通可能な部分導通部２６を備える。

ここで、ｎ型ＧａＮ層２０と、発光層２２と、ｐ型ＧａＮ層２４とはそれぞれ、例えば、有機金属化学気相成長法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）によって形成されるIII族窒化物化合物半導体からなる層である。

例えば、ｎ型ＧａＮ層２０は、所定量のＳｉをｎ型ドーパントとしてドーピングしたｎ−ＧａＮから形成される。また、発光層２２は、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ／ＧａＮから形成される量子井戸構造を有する。更に、ｐ型ＧａＮ層２４は、所定量のＭｇをｐ型ドーパントとしてドーピングしたｐ−ＧａＮから形成される。

また、本実施形態に係るｐ型ＧａＮ層２４の上に設けられるｎ型用電極４２は、ｐ型用電極４０と離隔した位置、すなわち電気的に互いに切断されて設けられる。例えば、上面視にて略四角形状を有する発光装置１のｐ型ＧａＮ層２４の上面における一の角の近傍を含む所定の領域に、ｎ型用電極４２が設けられる。そして、ｐ型用電極４０は、ｎ型用電極４２と離隔して、すなわち、ｎ型用電極４２と別個に、ｐ型ＧａＮ層２４の上面における一の角の対角を少なくとも含む所定の領域に設けられる。

ここで、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２はそれぞれ、同一の材料から形成される。例えば、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２はそれぞれ、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）から形成される。更に、本実施形態においてｎ型用電極４２は、ｎ型用電極４２の面積がｐ型用電極４０の面積よりも小さくなるように形成される。

部分導通部２６は、ｎ型用電極４２の下方に形成され、ｎ型用電極４２とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通させる領域である。部分導通部２６の存在により、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間が電気的に双方向に導通することとなる。具体的に部分導通部２６は、ｎ型用電極４２の下方の少なくとも一部のｐ型ＧａＮ層２４と発光層２２とからｎ型ＧａＮ層２０の一部までを電気的に導通する領域である。すなわち、部分導通部２６においては、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間で整流特性を生じない。

例えば、部分導通部２６は、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０とがｐｎ接合している場合における当該ｐｎ接合を破壊する電圧をｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に印加して、ｎ型用電極４２の直下を含む、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間のｐｎ接合の一部を破壊することによって形成される、ｎ型用電極４２とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通可能な領域である。

なお、ｎ型ＧａＮ層２０を形成する前に、サファイア基板１０の上にＡｌＮ又はＧａＮから形成されるバッファ層をＭＯＣＶＤで形成することもできる。また、発光層２２の量子井戸構造は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造のいずれの構造を形成することもでき、又は、量子井戸構造を有さない発光層とすることもできる。更に、ｐ型ＧａＮ層２４の上に、ｐ型ＧａＮ層２４に対するＭｇのドーピング量よりも高いドーピング濃度でＭｇをドーピングしたｐ型コンタクト層（ｐ^＋型ＧａＮ層）をＭＯＣＶＤで形成することもできる。

また、サファイア基板１０の上に設けられるバッファ層、ｎ型ＧａＮ層２０、発光層２２、ｐ型ＧａＮ層２４、ｐ型ＧａＮ層２４、及びｐ型コンタクト層は、分子線エピタキシー法（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）又はハライド気相エピタキシー法（ＨａｌｉｄｅＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）等によって形成される化合物半導体層であってもよい。

また、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２は酸化亜鉛（ＺｎＯ）から形成することもできる。あるいは、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、又はＣｒ等から主として構成される金属材料により形成することもできる。更に、ｐ型用電極４０の上の一部の領域にパッド電極を形成することもできる。同様にして、ｎ型用電極４２の上の所定の領域にパッド電極を形成することもできる。この場合において、ｐ型用電極４０の上に設けられるパッド電極とｎ型用電極４２の上に設けられるパッド電極とを形成する材料は同一の材料から形成できる。例えば、パッド電極は、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＡｕ等の金属材料から主として形成することができる。

以上の構成からなる本実施形態の発光装置１は、青色領域の波長の光を発するＬＥＤである。例えば、発光装置１は、順電圧が３．５Ｖ、順電流が２０ｍＡの場合におけるピーク波長が４７０ｎｍの光を発するフェイスアップ型の青色ＬＥＤである。そして、発光装置１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０μｍである。

なお、発光装置１は、紫外領域、近紫外領域、又は緑色領域にピーク波長を有する光を発するＬＥＤであってもよいが、ＬＥＤが発する光のピーク波長の領域はこれらの波長に限定されない。なお、他の変形例においては、発光装置１の平面寸法はこれに限られない。例えば、発光装置１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略１ｍｍとなるように設計することもできる。

（発光装置１の製造方法）
図３（ａ）は、エピタキシャル成長基板の縦断面図を示す。また、図３（ｂ）は、エピタキシャル成長基板の上に電極を形成した後の縦断面図を示す。そして、図３（ｃ）は、ｐ型用電極とｎ型用電極とを形成した後の縦断面図を示す。更に、図３（ｄ）は、部分導通部を形成した後の縦断面図を示す。

まず、III族窒化物化合物半導体が、サファイア基板１０の表面にＭＯＣＶＤを用いてエピタキシャル成長されることによりエピタキシャル成長基板２が形成される。すなわち、サファイア基板１０の上に、ｎ型ＧａＮ層２０と、発光層２２と、ｐ型ＧａＮ層２４とをこの順にエピタキシャル成長してエピタキシャル成長基板２を形成する（図３（ａ））。

次に、ｐ型ＧａＮ層２４の上に真空蒸着法を用いて電極４６を形成して、ｐ型ＧａＮ層２４を電極４６で被覆する（図３（ｂ））。本実施形態においては、電極４６として透明電極のＩＴＯを用いる。なお、スパッタ法を用いて、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、又はＣｒ等の金属材料から電極４６を形成することもできる。

そして、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジストによるマスクを電極４６の上の所定の領域に形成する。ここで、ｎ型用電極４２の面積がｐ型用電極４０の面積よりも小さくなるようにマスクは形成される。次に、エッチング技術を用いて、マスクで被覆された領域以外の電極４６を除去することにより、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２を形成する。したがって、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２とは、同一材料から同時に形成されることとなる。これにより、エピタキシャル成長基板２の上にｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２が設けられた電極付基板３が形成される（図３（ｃ））。

なお、図３（ｂ）に示した電極４６を形成する前に、フォトリソグラフィー技術を用いて所定のマスクパターンを設け、形成したマスクパターンの上から電極４６を形成した後に、リフトオフ法によりｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２を形成することもできる。

続いて、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に所定の電圧を印加することを目的として、ｐ型用電極４０に電圧印加用のプローブ５０を接触させると共に、ｎ型用電極４２に電圧印加用のプローブ５０を接触させる。そして、プローブ５０及びプローブ５２を介して、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に、所定の電圧を印加する。なお、プローブ５０及びプローブ５２は、例えば、タングステン等の金属、又は電気導電材料から形成される。

すなわち、まず、ｐ型用電極４０を正側に設定すると共に、ｎ型用電極４２を負側に設定する。そして、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に過大な電圧を印加して、ｎ型用電極４２とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通可能な状態とする。係る工程を経ることにより、ｎ型用電極４２とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通可能な状態とする。すなわち、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に過大な電圧を印加することにより、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間の少なくとも一部を電気的に双方向に導通させる。

具体的には、ｎ型用電極４２の下方に位置するｐ型ＧａＮ層２４と発光層２２との半導体接合、及び発光層２２とｎ型ＧａＮ層２０とから形成される半導体接合の双方の一部を破壊して、ｐ型ＧａＮ層２４が発光層２２を介してｎ型ＧａＮ層２０と電気的に双方向に導通するのに十分な逆電圧を、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に印加する。

これにより、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部の領域、すなわち、ｐ型ＧａＮ層２４から発光層２２を貫通してｎ型ＧａＮ層２０の一部まで達する領域であり、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０とを電気的に双方向に導通する部分導通部２６が形成される（図３（ｄ））。これにより、発光装置１が形成される。

なお、逆電圧の大きさは、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間に形成される半導体接合が破壊されて、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間が電気的に双方向に導通する程度の大きさである。例えば、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０とがｐｎ接合を形成している場合には、当該ｐｎ接合を破壊する電圧を、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に印加することにより、部分導通部２６が形成される。

また、ｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間に発光層２２が形成されている場合には、ｐ型ＧａＮ層２４と発光層２２との間に形成される接合、及び発光層２２とｎ型ＧａＮ層２０との間に形成される接合が破壊される大きさの電圧を、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に印加することにより、部分導通部２６が形成される。

更に、発光層２２が量子井戸構造を有する場合には、ｐ型ＧａＮ層２４と量子井戸構造との間に形成される接合、量子井戸構造に含まれる複数の井戸層と複数のバリア層とで形成される複数の接合、及び量子井戸構造とｎ型ＧａＮ層２０との間に形成される接合が破壊される大きさの電圧を、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に印加することにより、部分導通部２６が形成される。

（発光装置１の動作）
まず、ｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２に所定の電力を供給すると、電流は、ｎ型用電極４２から部分導通部２６を通り、部分導通部２６からｎ型ＧａＮ層２０を介して発光層２２に供給される。そして、発光層２２は、供給された電流に応じて所定の波長範囲の光を発する。発光層２２が発した光は、サファイア基板１０を伝播して発光装置１の外部に放射される。

なお、ｎ型用電極４２の下方に設けられた部分導通部２６は、ｎ型用電極４２に供給された電流を導通させて、ｎ型ＧａＮ層２０に供給する。よって、部分導通部２６が形成されている領域においては、部分導通部２６が形成される前に当該領域に存在していた発光層２２は破壊されて発光層２２としての機能を喪失しているので、ｎ型用電極４２の下方において発光層２２が発光することはない。

（第１の実施の形態の効果）
本実施形態に係る発光装置１は、ｐ型ＧａＮ層２４の上にｐ型用電極４０とｎ型用電極４２とを同時に形成して、ｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間に所定の電圧を印加することにより、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部の領域に含まれるｐｎ接合を破壊することができる。これにより、ｎ型用電極４２の下方のｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部の領域までを電気的に双方向に導通させることができる。したがって、従来の発光装置の製造方法では必須であったｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部までエッチングをする工程と、ｐ型用電極とｎ型用電極とを別個に形成する工程とを省略することができ、発光装置１の製造工程を大幅に簡易化できる。よって、発光装置１の製造コストの低下、及びスループットの向上を図ることができる。

また、本実施形態においては、ｐ型用電極４０の下方に存在するｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との接合は順方向である一方で、ｎ型用電極４２の下方に存在するｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との接合は逆方向となる。したがって、ｎ型用電極４２の下方の接合に過大な電圧がかかることにより、ｎ型用電極４２の下方の接合が破壊される。ここで、ｎ型用電極４２の面積がｐ型用電極４０の面積よりも小さいと、ｎ型用電極４２の下方の接合を破壊するのに要する電流量は、ｎ型用電極４２の面積とｐ型用電極４０の面積とが同一の場合に比べて少なくなる。したがって、本実施形態においては、ｎ型用電極４２の面積をｐ型用電極４０の面積よりも小さくすることで、電流量が急激に増大してｐ型用電極４０の下方の接合が破壊されることを防止できる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の製造工程の途中における電極付基板の一部の上面図を示す。

本実施形態に係る電極付基板３は、外周電極４４を更に備える点、並びに複数のｐ型用電極４０及び複数のｎ型用電極４２が形成される点を除き図３（ｃ）において説明した電極付基板３と略同一であるので、図３（ｃ）において説明した電極付基板３との相違点を除き詳細な説明は省略する。

（電極付基板３の構成）
本実施形態に係る電極付基板３は、ｐ型ＧａＮ面２５の上に外周電極４４と、外周電極４４の内側にｐ型用電極４０とｎ型用電極４２とを１組としたユニット電極４８を複数備える。複数のユニット電極４８は、例えば、外周電極４４の内縁である外周電極内縁４０２の形状に沿って、所定の間隔をおいて形成される。例えば、複数のユニット電極４８は、ｐ型ＧａＮ面２５の上にマトリックス状に形成される。

（電極付基板３の製造方法）
外周電極４４は、ユニット電極４８が有するｐ型用電極４０及びｎ型用電極４２と同一の材料で形成される。すなわち、複数のユニット電極４８及び外周電極４４は、フォトリソグラフィー技術と、真空蒸着技術又はスパッタリング法とを用いて、エピタキシャル成長基板２の上の全面に同時に形成される（電極形成工程）。

例えば、複数のユニット電極４８及び外周電極４４を形成すべき領域を除いて、フォトレジスト等のマスクをエピタキシャル成長基板２の上、すなわち、ｐ型ＧａＮ層２４の上面であるｐ型ＧａＮ面２５に形成する。そして、マスクを形成した後のｐ型ＧａＮ面２５の全面に３００ｎｍ厚のＮｉをスパッタリング法により成膜する。そして、リフトオフ法により、複数のユニット電極４８及び外周電極４４が形成される。続いて、複数のユニット電極４８及び外周電極４４を形成した後のエピタキシャル成長基板２に、Ｎ_２雰囲気下において４００℃で５分間の熱処理を施す（合金工程）。この合金工程を経ることにより、電極付基板３が得られる。

なお、他の例においては、エピタキシャル成長基板２のｐ型ＧａＮ面２５の全面に、ＩＴＯを形成することもできる。そして、複数のユニット電極４８及び外周電極４４を形成すべき領域にフォトレジスト等でマスクを形成する。続いて、マスクで被覆された部分を除くＩＴＯをエッチングにより除去する。これにより、複数のユニット電極４８及び外周電極４４をエピタキシャル成長基板２の上に設けて、電極付基板３を形成することもできる。

続いて、外周電極４４を正側に設定すると共に、一のユニット電極４８が有するｎ型用電極４２を負側に設定して、所定の電圧を外周電極４４とｎ型用電極４２との間に印加する。例えば、本実施形態においては、外周電極４４とｎ型用電極４２との間に１００Ｖ程度の電圧を印加することにより、ｎ型用電極４２の下方に存在するｐ型ＧａＮ層２４と発光層２２との半導体接合、及び発光層２２とｎ型ＧａＮ層２０とから形成される半導体接合の双方を破壊する（電圧印加工程）。このような電圧印加工程を、複数のｎ型用電極４２のそれぞれに施す。これにより、複数のｎ型用電極４２の下方のそれぞれに、複数の部分導通部２６がそれぞれ形成される。

そして、電圧印加工程の後に、複数のユニット電極４８のそれぞれについて、ｐ型用電極４０を正側に設定すると共に、ｎ型用電極４２を負側に設定してｐ型用電極４０とｎ型用電極４２との間で通電して、ユニット電極４８の下方における電極付基板３の電気的特性及び光学特性をそれぞれ測定する（特性評価工程）。

なお、複数のユニット電極４８の１つについて電圧印加工程と特性評価工程とを流した後に、他のユニット電極４８を順次、電圧印加工程と特性評価工程とに流してもよい。あるいは、複数のユニット電極４８の全てについて電圧印加工程を流して複数のユニット電極４８のそれぞれについて部分導通部２６を形成した後、複数のユニット電極４８の全てについて特性評価工程を流してもよい。

続いて、サファイア基板１０を所定の厚さ、例えば、１００μｍ程度まで研磨する（研磨工程）。そして、電極付基板３の上のユニット電極４８が設けられていない領域において、複数のユニット電極４８がそれぞれ別個に上面視にて略四角形状の領域に含まれるようにスクライブする。すなわち、所定のチップ形状（例えば、略四角形）及びチップ寸法（例えば、略３５０μｍ角）となるように、スクライブする。続いて、クリービングすることにより、スクライブした形状に沿って複数の発光装置１が形成される（チップ化工程）。

なお、本実施形態において外周電極４４は、上面視にて略四角形であるが、外周電極４４の形状はこれに限られない。外周電極４４の形状は、上面視にてエピタキシャル成長基板２の基板外縁３００に沿った形状、例えば、略円形状に形成することもできる。そして、１枚のエピタキシャル成長基板２から取得できる発光装置１の数の最大化を図るべく、複数のユニット電極４８を、略円形状の外周電極４４の外周電極内縁に沿って所定の間隔で配置することもできる。

（第２の実施の形態の効果）
本実施形態に係る発光装置１の製造方法によれば、エピタキシャル成長基板２に複数のユニット電極及び外周電極４４を同一の工程で同時に形成できる。そして、複数のｎ型用電極４２のそれぞれと外周電極４４との間に所定の電圧を印加することにより、複数のｎ型用電極４２のそれぞれの下方に位置するｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部の領域までを電気的に双方向に導通させることができる。これにより、従来の発光装置の製造方法では必須であったｐ型ＧａＮ層２４からｎ型ＧａＮ層２０の一部までエッチングする工程と、ｐ型用電極とｎ型用電極とを別個に形成する工程とを省略することができ、発光装置１の製造工程を大幅に簡易化できる。これにより、従来の発光装置の製造方法に比べて、歩留りの向上、並びに製造時間及び製造コストの大幅な低減を実現できる。

図５は、本発明の実施例に係る電極付基板の一部を拡大した斜視図を示す。

（電極付基板４の構造）
電極付基板４は、サファイア基板１０と、サファイア基板１０の上に設けられたバッファ層と、バッファ層の上に設けられたｎ型ＧａＮ層２０と、ｎ型ＧａＮ層２０の上に設けられた発光層２２と、発光層２２の上に設けられたｐ型ＧａＮ層２４と、ｐ型ＧａＮ層２４の上に設けられたコンタクト層と、コンタクト層の上に設けられた電極とをこの順に形成して得られた。

具体的には、サファイア基板１０の上に複数の化合物半導体層をＭＯＣＶＤにより成長して、エピタキシャル成長基板２を得た。すなわち、まず、サファイア基板１０の上にバッファ層としてのＡｌＮを１５ｎｍ成長した。続いて、バッファ層の上にＳｉを１〜４×１０^１８（ｃｍ^−３）の範囲でドープした主としてＧａＮから形成されるｎ型ＧａＮ層２０を約３０００〜４０００ｎｍ成長した。そして、ｎ型ＧａＮ層２０の上に、発光層２２として、Ｉｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ／ＧａＮ（Ｉｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ：３ｎｍ、ＧａＮ：１０〜１２ｎｍ）から構成される量子井戸を６ペア成長した。

続いて、発光層２２の上に、ｐ型ＧａＮ層２４として、Ｍｇを１×１０^２０（ｃｍ^−３）ドープしたｐ−Ｉｎ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎ／ｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ（ｐ−Ｉｎ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎ：１．７ｎｍ、ｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ：４ｎｍ）から構成される層を５ペア成長した後、Ｍｇを５×１０^１９（ｃｍ^−３）ドープしたｐ−ＧａＮ層を８０〜１００ｎｍ成長した。そして、ｐ型ＧａＮ層２４の上に、コンタクト層として、Ｍｇを１×１０^２０（ｃｍ^−３）ドープしたｐ^＋−ＧａＮ層を２５ｎｍ成長した。これにより、エピタキシャル成長基板２が得られた。

次に、コンタクト層の上に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、円電極４３、リング電極４１、及び外周電極４５をそれぞれ形成した。具体的には、まず、コンタクト層上の全面に３００ｎｍのＩＴＯを真空蒸着法により形成した。続いて、ＩＴＯを蒸着した後のエピタキシャル成長基板２に、Ｎ_２雰囲気下、７００℃で５分間の熱処理を施した。

次に、円電極４３、リング電極４１、及び外周電極４５を形成すべき領域にフォトレジストによるマスクを形成した。続いて、ＩＴＯエッチング液を用いてエッチングすることにより、マスクで被覆されている領域を除くＩＴＯを除去した。これにより、電極付基板４が得られた。

なお、円電極４３とリング電極４１と外周電極４５の内縁とは同心円状に設けられており、円電極４３の直径は、２００μｍであり、円電極４３の外縁からリング電極４１の内縁までの距離は５μｍである。更に、リング電極４１の外縁から外周電極４５の内縁までの距離は２０μｍである。

（電極付基板４に対する電圧印加工程）
図６は、円電極と外周電極との間に０から１０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

まず、円電極４３を負側に設定すると共に、外周電極４５を正側に設定して、０Ｖから約１０Ｖまで電圧値を順次増加させて、円電極４３と外周電極４５との間に電圧を印加した。円電極４３と外周電極４５との間に印加する電圧が４．０（Ｖ）の場合に円電極４３と外周電極４５との間に流れる電流は、約２．０Ｅ−４（Ａ）であった。そして、円電極４３と外周電極４５との間に印加する電圧を４．０（Ｖ）から徐々に増加させると、円電極４３と外周電極４５との間を流れる電流も電圧の増加に応じて徐々に増加した。

図７は、円電極と外周電極との間に０から８０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

図６と同様に、円電極４３を負側に設定すると共に、外周電極４５を正側に設定して、０Ｖから約８０Ｖまで電圧値を順次増加させて、円電極４３と外周電極４５との間に電圧を印加した。印加電圧が約５０Ｖまでは、円電極４３と外周電極４５との間に流れる電流は約１．０Ｅ−３（Ａ）以下であった。そして、円電極４３と外周電極４５との間に印加した電圧が約６０Ｖ以上から約８０（Ｖ）までの間で、急激に電流が増加した。これは、円電極４３と外周電極４５との間に約８０（Ｖ）の電圧を印加したために、円電極４３の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間のｐｎ接合が破壊され、部分導通部２６が形成されたからである。

図８は、円電極の下方の半導体接合を破壊した後のＩＶ曲線を示す。

次に、円電極４３と外周電極４５との間に約８０（Ｖ）の電圧を印加した後、再び円電極４３と外周電極４５との間に電圧（順電圧）を印加してＩＶ特性を測定した。円電極４３の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間のｐｎ接合を破壊する前においては、印加電圧が１．０Ｖで円電極４３と外周電極４５との間に流れる電流は約０．５Ｅ−４（Ａ）であった（図６）。一方、ｐｎ接合を破壊した後は、図８に示すように、印加電圧が１．０Ｖにおいて円電極４３と外周電極４５との間に流れる電流は約１．２Ｅ−２（Ａ）であった。なお、円電極４３と外周電極４５とを含む電極付基板４が通常サイズ（例えば、３５０μｍ角程度のサイズ）の発光素子と同等のサイズを有するものであれば、円電極４３と外周電極４５との間は整流性を呈するが、図８においては、外周電極の面積が非常に大きいものであるため、整流性を呈さない。

（電圧印加工程後の特性評価）
図９は、部分導通部を形成した後に円電極とリング電極との間に電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

円電極４３の下方に部分導通部２６を形成した後、円電極４３を負側に設定すると共に、リング電極４１を正側に設定して、円電極４３とリング電極４１との間に０．０（Ｖ）から５．０（Ｖ）の範囲で電圧を印加した。この場合に、円電極４３とリング電極４１との間では整流特性が観察された。また、円電極４３とリング電極４１との間に約２．８Ｖ以上の電圧を印加したとき、ピーク波長が４６０ｎｍの青色の発光が観察された。なお、電極付基板４は、２０（ｍＡ）における駆動電圧が約３．９（Ｖ）であった。

図１０は、部分導通部を形成した後に円電極とリング電極との間に電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

図１０を参照すると、本実施例に係る電極付基板４は、ｐｎ接合を有するＬＥＤに特有のＩＶ曲線と同様な特性が得られていることが分かった。すなわち、円電極４３の下方に部分導通部２６を形成した後、円電極４３を負側に設定すると共に、リング電極４１を正側に設定して、円電極４３とリング電極４１との間に順方向電圧を印加した場合、約２．８（Ｖ）以上において、電圧の増加と共に電流は増加した。一方、円電極４３とリング電極４１との間に逆方向電圧を印加した場合、少なくとも−４．０（Ｖ）まではほとんど電流が流れなかった。これにより、円電極４３の下方の少なくとも一部についてだけ部分導通部２６が形成されたことがわかる。

以上の説明は、円電極４３と外周電極４５との間に電圧を印加して部分導通部２６を形成する場合についてであるが、円電極４３とリング電極４１との間に電圧を印加することによって部分導通部２６を形成することも可能である。以下に、円電極４３とリング電極４１との間に電圧を印加して部分導通部２６を形成する場合について説明する。

（電極付基板４に対する電圧印加工程）
図１１は、円電極とリング電極との間に−１０Ｖから１０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

まず、円電極４３を負側に設定すると共に、リング電極４１を正側に設定して、−１０Ｖから約１０Ｖまで電圧値を順次増加させて、円電極４３とリング電極４１との間に電圧を印加した。この電圧印加条件では、円電極４３の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間のｐｎ接合は破壊されず、円電極４３と外周電極４５との間には殆ど電流が流れないことが確認された。

図１２は、円電極とリング電極との間に０から４７Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線を示す。

図１１と同様に、円電極４３を負側に設定すると共に、リング電極４１を正側に設定して、０Ｖから約４７Ｖまで電圧値を順次増加させて、円電極４３とリング電極４１との間に電圧を印加した。印加電圧が約５０Ｖまでは、円電極４３とリング電極４１との間に流れる電流は約２．００Ｅ−３（Ａ）以下であった。そして、円電極４３とリング電極４１との間に印加した電圧が約４０Ｖ以上から約４７（Ｖ）までの間で、急激に電流が増加した。これは、円電極４３とリング電極４１との間に約４７（Ｖ）の電圧を印加したために、円電極４３の下方のｐ型ＧａＮ層２４とｎ型ＧａＮ層２０との間のｐｎ接合が破壊され、部分導通部２６が形成されたからである。

図１３は、円電極の下方の半導体接合を破壊した後のＩＶ曲線を示す。

次に、円電極４３とリング電極４１との間に、破壊前と同様に−１０Ｖから約１０Ｖまで電圧値を順次増加させて、円電極４３とリング電極４１との間に電圧を印加した。ｐｎ接合を破壊した後の電圧印加条件では、印加電圧が＋２．７Ｖで円電極４３とリング電極４１との間に電流が流れ、印加電圧の増大に伴って電流値が上昇することが確認された。印加電圧が１０Ｖで円電極４３とリング電極４１との間に流れる電流は約７．５０Ｅ−３（Ａ）であった。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

第１の実施の形態に係る発光装置の概念的な斜視図である。第１の実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す図である。第２の実施の形態に係る電極付基板の一部の上面図である。実施例に係る電極付基盤の一部を拡大した斜視図である。実施例に係る円電極と外周電極との間に０から１０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る円電極と外周電極との間に０から８０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る円電極の下方の半導体接合を破壊した後のＩＶ曲線である。実施例に係る部分導通部を形成した後に円電極とリング電極との間に電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る部分導通部を形成した後に円電極とリング電極との間に電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る円電極とリング電極との間に−１０から１０Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る円電極とリング電極との間に０から４７Ｖの電圧を印加したときのＩＶ曲線である。実施例に係る円電極の下方の半導体接合を破壊した後のＩＶ曲線である。

符号の説明

１発光装置
２エピタキシャル成長基板
３、４電極付基板
１０サファイア基板
２０ｎ型ＧａＮ層
２２発光層
２４ｐ型ＧａＮ層
２５ｐ型ＧａＮ面
２６部分導通部
４０ｐ型用電極
４１リング電極
４２ｎ型用電極
４３円電極
４４、４５外周電極
４６電極
４８ユニット電極
５０、５２プローブ
３００基板外縁
４００外周電極外縁
４０２外周電極内縁

Claims

第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、を有し、前記第１半導体層と前記第２半導体層に順方向の電圧を印加することにより発光する発光装置の製造方法であって、
前記第１半導体層の上に、第１電極と、前記第１電極と離隔した第２電極と、を形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程においてそれぞれ形成された前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通可能な状態とする電圧印加工程と、を備え、
前記第１導電型はｐ型であり、前記第２導電型はｎ型であり、
前記電圧印加工程は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間のｐｎ接合の一部を破壊することにより、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通可能な状態とし、
前記電極形成工程は、前記第１電極の面積よりも前記第２電極の面積が小さくなるべく、前記第１電極及び前記第２電極を、同一の材料で同時に形成し、
前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、III族窒化物化合物半導体によって形成されることを特徴とする発光装置の製造方法。
前記電極形成工程は、平面状の前記第１半導体層の上に前記第１電極と前記第２電極を形成し、それによって前記第１電極と前記第２電極を離隔する前記第１半導体層の上面を平面にする請求項１記載の発光装置の製造方法。
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層が上に設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層の上に設けられる第１電極と、
前記第１半導体層の上に前記第１電極とは別個に設けられる第２電極と、
前記第２電極の下方に形成され、前記第２電極と前記第２半導体層とを電気的に双方向に導通させる部分導通部と、を備え、
前記部分導通部は、異なる導電型の半導体層の破壊された接合部を有し、
前記第１電極の面積よりも前記第２電極の面積が小さく、
前記第１電極を形成する材料と前記第２電極を形成する材料とが同一であり、
前記第１半導体層及び前記第２半導体層は、III族窒化物化合物半導体によって形成されることを特徴とする発光装置。
前記第１半導体層は、前記第１電極と前記第２電極を離隔する上面が平面である請求項３に記載の発光装置。