JPH05190900A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法Info
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- JPH05190900A JPH05190900A JP471992A JP471992A JPH05190900A JP H05190900 A JPH05190900 A JP H05190900A JP 471992 A JP471992 A JP 471992A JP 471992 A JP471992 A JP 471992A JP H05190900 A JPH05190900 A JP H05190900A
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
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- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ドライエッチング法により窒化物系半導体を
用いた発光装置の製造方法を提供すること 【構成】真空中において３μｍ以下の膜厚でｎ型層およ
びｉ型層あるいはｐ型層の窒化物系半導体からなる発光
層を形成し、リソグラフィー工程をドライエッチング法
で行い発光装置を製造する。 【効果】 リソグラフィー工程にドライエッチング法を
用いることにより、膜厚が１μｍ以下において良好なダ
イオード特性を示し、青色の発光を有する半導体発光装
置の製造方法を可能にした。
用いた発光装置の製造方法を提供すること 【構成】真空中において３μｍ以下の膜厚でｎ型層およ
びｉ型層あるいはｐ型層の窒化物系半導体からなる発光
層を形成し、リソグラフィー工程をドライエッチング法
で行い発光装置を製造する。 【効果】 リソグラフィー工程にドライエッチング法を
用いることにより、膜厚が１μｍ以下において良好なダ
イオード特性を示し、青色の発光を有する半導体発光装
置の製造方法を可能にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，特にディスプレー、光
通信、ＯＡ機器の光源として最適な可視領域における発
光ダイオードおよびレーザーダイオード等に用いること
ができる薄膜発光装置の製造方法に関するものである。
通信、ＯＡ機器の光源として最適な可視領域における発
光ダイオードおよびレーザーダイオード等に用いること
ができる薄膜発光装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光装置、特に可視域発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使
用されているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードお
よびレーザーダイオードは実用化されておらず、特に３
原色を必要とするディスプレー用として開発が急がれて
いる。窒化物系半導体として報告されているものとして
は、ＧａＮ、ＩｎＮや混晶半導体のＧａＩｎＮ、ＧａＡ
ｌＮなどがある。
ード（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使
用されているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードお
よびレーザーダイオードは実用化されておらず、特に３
原色を必要とするディスプレー用として開発が急がれて
いる。窒化物系半導体として報告されているものとして
は、ＧａＮ、ＩｎＮや混晶半導体のＧａＩｎＮ、ＧａＡ
ｌＮなどがある。
【０００３】青色発光素子材料として有望視されている
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、多くはサファイアＣ面上に
ＭＯＣＶＤ法、あるいはＶＰＥ法により成膜されている
［ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）５
６（１９８４）２３６７ー２３６８］が、良好な結晶を
得るためには反応温度を高くする必要があり、製造が著
しく困難であった。さらに、高温度で結晶を成長させる
これらの方法では、窒素が不足するために、キャリア密
度が極めて大きくなり、良好な半導体特性が得られな
い。それを克服するためにサファイアＣ面上に窒化アル
ミニウムのバッファー層を設け、その上に１０μｍ以上
の膜厚の厚いＧａＮ薄膜を作製して半導体発光素子を作
製することが試みられている。このように１０μｍ以上
の膜厚を有するＧａＮ薄膜の素子化を行う場合には、Ｇ
ａＮ薄膜は酸およびアルカリに対して非常に安定である
ためにウエットエッチングで行うことは困難であり、ま
た１０μｍ以上の膜厚を有するためにドライエッチング
で行うことも実用上不可能である。このために現状では
窒化物半導体を用いた発光素子を作製する場合には、リ
ソグラフィー技術を用いることが困難なために、電極は
１０μｍほどの厚さの薄膜の側面に形成しなければなら
なかった。最近ではＳｉＯ2 膜をレジストのかわりに用
いてＣＣｌ2 Ｆ 2 でドライエッチングを行うことも試み
られている（特開平２−２９１１２５）が、プラズマエ
ッチングにより窒化物系半導体の発光層がダメ−ジを受
けるために良好な特性の半導体発光装置を作製すること
はできないのが現状である。
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、多くはサファイアＣ面上に
ＭＯＣＶＤ法、あるいはＶＰＥ法により成膜されている
［ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）５
６（１９８４）２３６７ー２３６８］が、良好な結晶を
得るためには反応温度を高くする必要があり、製造が著
しく困難であった。さらに、高温度で結晶を成長させる
これらの方法では、窒素が不足するために、キャリア密
度が極めて大きくなり、良好な半導体特性が得られな
い。それを克服するためにサファイアＣ面上に窒化アル
ミニウムのバッファー層を設け、その上に１０μｍ以上
の膜厚の厚いＧａＮ薄膜を作製して半導体発光素子を作
製することが試みられている。このように１０μｍ以上
の膜厚を有するＧａＮ薄膜の素子化を行う場合には、Ｇ
ａＮ薄膜は酸およびアルカリに対して非常に安定である
ためにウエットエッチングで行うことは困難であり、ま
た１０μｍ以上の膜厚を有するためにドライエッチング
で行うことも実用上不可能である。このために現状では
窒化物半導体を用いた発光素子を作製する場合には、リ
ソグラフィー技術を用いることが困難なために、電極は
１０μｍほどの厚さの薄膜の側面に形成しなければなら
なかった。最近ではＳｉＯ2 膜をレジストのかわりに用
いてＣＣｌ2 Ｆ 2 でドライエッチングを行うことも試み
られている（特開平２−２９１１２５）が、プラズマエ
ッチングにより窒化物系半導体の発光層がダメ−ジを受
けるために良好な特性の半導体発光装置を作製すること
はできないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】窒化物系半導体を発光
装置として用いる場合、リソグラフィー技術を用いるこ
とが困難なために発光効率の高い構造をもつ素子の作製
が出来ないという問題があった。本発明は、この問題点
を解決して半導体発光装置として良好な特性を有するた
めの新規な素子製造方法を提供しようとするものであ
る。
装置として用いる場合、リソグラフィー技術を用いるこ
とが困難なために発光効率の高い構造をもつ素子の作製
が出来ないという問題があった。本発明は、この問題点
を解決して半導体発光装置として良好な特性を有するた
めの新規な素子製造方法を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、膜厚１μｍ以下
で良好な単結晶性を有する窒化物系半導体薄膜の製造方
法を見いだし、半導体発光素子として必要となる良質な
ｐｎ接合またはＭＩＳ構造を形成することに成功した。
また本発明者らは、この窒化物系半導体薄膜のｐｎ接合
またはＭＩＳ構造からなる発光層を用いてドライエッチ
ング法で素子化を行い発光効率の高い半導体発光装置を
得ることができるようになったものである。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、膜厚１μｍ以下
で良好な単結晶性を有する窒化物系半導体薄膜の製造方
法を見いだし、半導体発光素子として必要となる良質な
ｐｎ接合またはＭＩＳ構造を形成することに成功した。
また本発明者らは、この窒化物系半導体薄膜のｐｎ接合
またはＭＩＳ構造からなる発光層を用いてドライエッチ
ング法で素子化を行い発光効率の高い半導体発光装置を
得ることができるようになったものである。
【０００６】すなわち、本発明は基板上に少なくとも１
種類のＩＩＩ族元素を含む窒化物系半導体からなるｎ型
層とｉ型層またはｐ型層を具備してなる発光層を形成す
る工程、および該発光層の所要の部位をドライエッチン
グする工程、ドライエッチング後に該発光層を熱処理す
る工程、および該発光層の所要の部位に少なくとも２つ
以上の電極を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体発光装置の製造方法である。
種類のＩＩＩ族元素を含む窒化物系半導体からなるｎ型
層とｉ型層またはｐ型層を具備してなる発光層を形成す
る工程、および該発光層の所要の部位をドライエッチン
グする工程、ドライエッチング後に該発光層を熱処理す
る工程、および該発光層の所要の部位に少なくとも２つ
以上の電極を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体発光装置の製造方法である。
【０００７】本発明における真空中とは１０ー4Ｔｏｒｒ
以下の圧力のことであり、窒化物系半導体薄膜の成膜に
必要なガス、金属蒸気が互いに衝突せずに基板に到達す
るためには、１０-5Ｔｏｒｒ以下の圧力にし、平均自由
行程を大きくすることが好ましいものとなる。半導体成
膜中の圧力を高真空に保つためにはＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＢＥ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯ
ＭＢＥ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ ＭＢＥ）法等の半
導体成長装置を用いることが必要である。
以下の圧力のことであり、窒化物系半導体薄膜の成膜に
必要なガス、金属蒸気が互いに衝突せずに基板に到達す
るためには、１０-5Ｔｏｒｒ以下の圧力にし、平均自由
行程を大きくすることが好ましいものとなる。半導体成
膜中の圧力を高真空に保つためにはＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＢＥ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯ
ＭＢＥ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ ＭＢＥ）法等の半
導体成長装置を用いることが必要である。
【０００８】本発明における窒素を含有するガス状化合
物としては、アンモニア、三弗化窒素、ヒドラジンある
いはジメチルヒドラジン等を単独で、またはキャリアガ
スを用いたそれらの混合ガスを用いることができる。ア
ンモニア、三弗化窒素、ヒドラジン、あるいはジメチル
ヒドラジンのキャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）や
ヘリウム等の不活性ガスを使用することができる。これ
らのガスの供給方法としては、ガスセルが用いられる。
これはＢＮ、アルミナ、石英、ステンレスなどの管を基
板面に開口部を向けて薄膜成長装置内に設置し、バルブ
や流量制御装置、圧力制御装置を接続することによりガ
スの混合比や供給量の制御、供給の開始・停止を行うこ
とをできるようにしたものである。本発明においては、
良質な窒化物系半導体薄膜を作製するために該ガスセル
を所定の温度に加熱することで窒素源を加熱して基板面
に供給することが好ましいものとなる。さらに加熱を効
率的に行うためには、該ガスセルにアルミナ、シリカ、
窒化ホウ素、炭化ケイ素のようなセラミックスを繊維
状、フレーク状、破砕状、粒状としたものを充填した
り、さらには上記のようなセラミックスを多孔質状にし
て該ガスセルに設置して該ガス状化合物との接触面積を
大きくするすることにより加熱効率を上げることが好ま
しいものとなる。加熱温度は該ガス状化合物の種類や、
その供給量等によって変えることが必要であるが、たと
えばアンモニアでは１００〜５００℃の範囲に設定する
ことが好ましい。
物としては、アンモニア、三弗化窒素、ヒドラジンある
いはジメチルヒドラジン等を単独で、またはキャリアガ
スを用いたそれらの混合ガスを用いることができる。ア
ンモニア、三弗化窒素、ヒドラジン、あるいはジメチル
ヒドラジンのキャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）や
ヘリウム等の不活性ガスを使用することができる。これ
らのガスの供給方法としては、ガスセルが用いられる。
これはＢＮ、アルミナ、石英、ステンレスなどの管を基
板面に開口部を向けて薄膜成長装置内に設置し、バルブ
や流量制御装置、圧力制御装置を接続することによりガ
スの混合比や供給量の制御、供給の開始・停止を行うこ
とをできるようにしたものである。本発明においては、
良質な窒化物系半導体薄膜を作製するために該ガスセル
を所定の温度に加熱することで窒素源を加熱して基板面
に供給することが好ましいものとなる。さらに加熱を効
率的に行うためには、該ガスセルにアルミナ、シリカ、
窒化ホウ素、炭化ケイ素のようなセラミックスを繊維
状、フレーク状、破砕状、粒状としたものを充填した
り、さらには上記のようなセラミックスを多孔質状にし
て該ガスセルに設置して該ガス状化合物との接触面積を
大きくするすることにより加熱効率を上げることが好ま
しいものとなる。加熱温度は該ガス状化合物の種類や、
その供給量等によって変えることが必要であるが、たと
えばアンモニアでは１００〜５００℃の範囲に設定する
ことが好ましい。
【０００９】本発明において使用する金属、有機金属化
合物、あるいは金属塩の固体ソースは、作製する化合物
半導体薄膜に応じて変えればよい。ＩＩＩ族からなる化
合物半導体薄膜を作製する場合には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
の金属単体、それらのアルキル化合物やハロゲン化合物
などを用いることができる。有機金属化合物や金属塩を
用いる場合には上記のガス状化合物を加熱するのと同様
の方法を用いて加熱して供給することも好ましいものと
なる。窒素源の供給量は半導体薄膜中の窒素の抜けをよ
り少なくするため、ＩＩＩ族元素の供給量の１０倍以上
とすることがよく、好ましくは１００倍以上、さらに好
ましくは１０００倍以上とするのがよい。
合物、あるいは金属塩の固体ソースは、作製する化合物
半導体薄膜に応じて変えればよい。ＩＩＩ族からなる化
合物半導体薄膜を作製する場合には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
の金属単体、それらのアルキル化合物やハロゲン化合物
などを用いることができる。有機金属化合物や金属塩を
用いる場合には上記のガス状化合物を加熱するのと同様
の方法を用いて加熱して供給することも好ましいものと
なる。窒素源の供給量は半導体薄膜中の窒素の抜けをよ
り少なくするため、ＩＩＩ族元素の供給量の１０倍以上
とすることがよく、好ましくは１００倍以上、さらに好
ましくは１０００倍以上とするのがよい。
【００１０】本発明において窒化物系半導体薄膜を成長
させるために使用する基板としては、Ｓｉ、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＳｉＣ、もしくはＧａＡｓ、
ＩｎＡｓなどのＩＩＩーＶ族化合物半導体、ＺｎＳｅな
どのＩＩーＶＩ族化合物半導体などの単結晶基板、石英
ガラス、ＭＥＳＡガラス等のガラス基板を用いる。ま
た、基板と窒化物薄膜との間にバッファ層としてアモル
ファス状の物質、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ
等、あるいは単結晶物質として、例えばＡｌＮ、Ｚｎ
Ｏ、ＳｉＣ等を設けることができる。さらには窒化物系
半導体を成長させる場合には界面の結晶性をよくするた
めに、基板と成長する半導体との格子定数を合わせるこ
とも好ましい方法である。窒化物系半導体の格子定数の
整数倍と基板の格子定数の格子不整合が２％以下である
か、もしくは基板の格子定数の整数倍と薄膜の格子定数
の格子不整合が２％以下であれば結晶性の良好な薄膜を
得ることができる。本発明においては、とくにサファイ
ア基板が好ましく、なかでもＲ面やＲ面を所定量オフし
た基板が最適なものとなる。例えば、窒化ガリウム薄膜
ではサファイアｃ軸のＲ面投影を軸として９．２度オフ
したものが特に好ましい。
させるために使用する基板としては、Ｓｉ、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＳｉＣ、もしくはＧａＡｓ、
ＩｎＡｓなどのＩＩＩーＶ族化合物半導体、ＺｎＳｅな
どのＩＩーＶＩ族化合物半導体などの単結晶基板、石英
ガラス、ＭＥＳＡガラス等のガラス基板を用いる。ま
た、基板と窒化物薄膜との間にバッファ層としてアモル
ファス状の物質、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ
等、あるいは単結晶物質として、例えばＡｌＮ、Ｚｎ
Ｏ、ＳｉＣ等を設けることができる。さらには窒化物系
半導体を成長させる場合には界面の結晶性をよくするた
めに、基板と成長する半導体との格子定数を合わせるこ
とも好ましい方法である。窒化物系半導体の格子定数の
整数倍と基板の格子定数の格子不整合が２％以下である
か、もしくは基板の格子定数の整数倍と薄膜の格子定数
の格子不整合が２％以下であれば結晶性の良好な薄膜を
得ることができる。本発明においては、とくにサファイ
ア基板が好ましく、なかでもＲ面やＲ面を所定量オフし
た基板が最適なものとなる。例えば、窒化ガリウム薄膜
ではサファイアｃ軸のＲ面投影を軸として９．２度オフ
したものが特に好ましい。
【００１１】本発明に用いる窒化物系半導体薄膜の成長
においては、ＩＩＩ族元素と窒素源を同時に供給して成
膜する方法が最も一般的であるが、ＭＥＥ（Ｍｉｇｒａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐｉｔａｘｙ）や成長
中断して成長を行ってもよい（成長中断成長法）。いず
れの場合でもＲＨＥＥＤパターンでストリークを観察し
ながら単結晶性を確認して成長を行うことが好ましい。
においては、ＩＩＩ族元素と窒素源を同時に供給して成
膜する方法が最も一般的であるが、ＭＥＥ（Ｍｉｇｒａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐｉｔａｘｙ）や成長
中断して成長を行ってもよい（成長中断成長法）。いず
れの場合でもＲＨＥＥＤパターンでストリークを観察し
ながら単結晶性を確認して成長を行うことが好ましい。
【００１２】本発明における窒化物半導体薄膜とは，例
えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮの他にＧａ1ーx Ａｌx Ｎ、
Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ、Ｇａ1-x Ｂx ＮなどのＧａＮを主体
とした混晶化合物半導体薄膜のことである。さらに、窒
化物系半導体薄膜を作製するときに不純物をドーピング
して、キャリア密度制御、ｉ型、ｐ型あるいはｎ型制御
を行うこともできる。ｉ型、ｐ型の半導体薄膜を作製す
るためにドーピングする不純物の例としてはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ等があり、ｎ
型半導体薄膜を作製するためにドーピングする不純物と
してはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ，Ｓｅ、Ｔｅ等がある。こ
れらのドーパントの種類とドーピング量を変えることに
よって窒化物系半導体のキャリアの種類の制御やキャリ
ア密度を変えることが可能となる。本発明では、基板上
にｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜した上にｎ
型の窒化物系半導体を成膜して発光層を形成した構造、
あるいは基板上にｎ型の窒化物系半導体を成膜した上に
ｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜して発光層を
形成した構造をとるが、このようなｐｎ接合、ＭＩＳ構
造だけではなく、窒化物系半導体を組み合わせた、シン
グルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造、量子井戸構造、超
格子構造としてもよい。これらの積層構造の膜厚は、素
子作製工程で使用するレジストの厚さに限界があるため
に、なるべく薄くすることが必要であり３μｍ以下とす
るのがよいが、好ましくは２μｍ以下とするのがよく、
さらに好ましくは１μｍ以下とするのがよい。
えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮの他にＧａ1ーx Ａｌx Ｎ、
Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ、Ｇａ1-x Ｂx ＮなどのＧａＮを主体
とした混晶化合物半導体薄膜のことである。さらに、窒
化物系半導体薄膜を作製するときに不純物をドーピング
して、キャリア密度制御、ｉ型、ｐ型あるいはｎ型制御
を行うこともできる。ｉ型、ｐ型の半導体薄膜を作製す
るためにドーピングする不純物の例としてはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ等があり、ｎ
型半導体薄膜を作製するためにドーピングする不純物と
してはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ，Ｓｅ、Ｔｅ等がある。こ
れらのドーパントの種類とドーピング量を変えることに
よって窒化物系半導体のキャリアの種類の制御やキャリ
ア密度を変えることが可能となる。本発明では、基板上
にｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜した上にｎ
型の窒化物系半導体を成膜して発光層を形成した構造、
あるいは基板上にｎ型の窒化物系半導体を成膜した上に
ｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜して発光層を
形成した構造をとるが、このようなｐｎ接合、ＭＩＳ構
造だけではなく、窒化物系半導体を組み合わせた、シン
グルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造、量子井戸構造、超
格子構造としてもよい。これらの積層構造の膜厚は、素
子作製工程で使用するレジストの厚さに限界があるため
に、なるべく薄くすることが必要であり３μｍ以下とす
るのがよいが、好ましくは２μｍ以下とするのがよく、
さらに好ましくは１μｍ以下とするのがよい。
【００１３】本発明におけるドライエッチングの方法と
しては、イオンミリング、反応性イオンエッチング、集
束イオンビームエッチング、ビームアシストエッチン
グ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｃｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチングを用いることができ
る。ドライエッチング法として、イオンミリングではＡ
ｒ、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを、集束イオンビーム
エッチングではＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ａ
ｕ等を金属イオン源として用いることができる。ビーム
アシストエッチングではＸｅＦ2 、Ｃｌ2 等のガス雰囲
気中で電子線あるいはＡｒ、Ｎ2 等のビームを照射して
エッチングを行う。反応性イオンエッチング、ＥＣＲエ
ッチングではＣＦ4 、ＣＣｌ4 、ＣＣＬ2 Ｆ2 、ＣＣｌ
Ｆ3 、ＳＦ 6 、ＰＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 等のガスを用い
る。また、集束イオンビームエッチングを用いた場合に
はレジストを用いなくても、薄膜表面に直接エッチング
を行うことができ、素子作製工程を簡略化することがで
きる。これらのドライエッチング法を窒化物系半導体の
エッチング方法として用いることができる理由として
は、上記したように、素子の総膜厚を３μｍ以下で良質
な単結晶薄膜を作製することができるからである。もし
窒化物系半導体の膜厚が厚い場合にはレジストの厚みも
厚くする必要がある。たとえば窒化物系半導体の膜厚が
１０μｍであるとき、レジストの厚みは１０μｍ以上と
する必要があり、レジスト塗布時に非常に困難を有する
ことになる。実際に、窒化物系半導体薄膜を用いて発光
素子（ＬＥＤ）やレーザーダイオードを作製する場合に
おいては、これらのドライエッチング法が必要となる。
しては、イオンミリング、反応性イオンエッチング、集
束イオンビームエッチング、ビームアシストエッチン
グ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｃｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチングを用いることができ
る。ドライエッチング法として、イオンミリングではＡ
ｒ、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを、集束イオンビーム
エッチングではＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ａ
ｕ等を金属イオン源として用いることができる。ビーム
アシストエッチングではＸｅＦ2 、Ｃｌ2 等のガス雰囲
気中で電子線あるいはＡｒ、Ｎ2 等のビームを照射して
エッチングを行う。反応性イオンエッチング、ＥＣＲエ
ッチングではＣＦ4 、ＣＣｌ4 、ＣＣＬ2 Ｆ2 、ＣＣｌ
Ｆ3 、ＳＦ 6 、ＰＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 等のガスを用い
る。また、集束イオンビームエッチングを用いた場合に
はレジストを用いなくても、薄膜表面に直接エッチング
を行うことができ、素子作製工程を簡略化することがで
きる。これらのドライエッチング法を窒化物系半導体の
エッチング方法として用いることができる理由として
は、上記したように、素子の総膜厚を３μｍ以下で良質
な単結晶薄膜を作製することができるからである。もし
窒化物系半導体の膜厚が厚い場合にはレジストの厚みも
厚くする必要がある。たとえば窒化物系半導体の膜厚が
１０μｍであるとき、レジストの厚みは１０μｍ以上と
する必要があり、レジスト塗布時に非常に困難を有する
ことになる。実際に、窒化物系半導体薄膜を用いて発光
素子（ＬＥＤ）やレーザーダイオードを作製する場合に
おいては、これらのドライエッチング法が必要となる。
【００１４】本発明においては、発光特性を向上させる
ためにドライエッチング後に熱処理することが必要であ
る。この熱処理を行うことによりドライエッチングによ
り受けた膜質の劣化を回復することができ、界面抵抗を
下げて低電圧で発光に必要な電流を得ることができる。
熱処理を行う装置としては管状炉、ランプアニ−ル炉等
の雰囲気を制御できる炉であればよい。雰囲気としては
アンモニア、三弗化窒素、ジメチルアンモニウム、ジメ
チルヒドラジン等を単独であるいはＡｒ，Ｎ2 等の不活
性ガスとの混合物として用いることができる。熱処理す
る温度は窒化物半導体の成膜温度以下であればよく、熱
処理時間と同様に使用するガスの種類によって適宜変え
ることができる。例えばアンモニアでは３００〜７００
℃、三弗化窒素では３００〜５００℃、不活性ガスを用
いた場合には３００〜７００℃で熱処理を行う。
ためにドライエッチング後に熱処理することが必要であ
る。この熱処理を行うことによりドライエッチングによ
り受けた膜質の劣化を回復することができ、界面抵抗を
下げて低電圧で発光に必要な電流を得ることができる。
熱処理を行う装置としては管状炉、ランプアニ−ル炉等
の雰囲気を制御できる炉であればよい。雰囲気としては
アンモニア、三弗化窒素、ジメチルアンモニウム、ジメ
チルヒドラジン等を単独であるいはＡｒ，Ｎ2 等の不活
性ガスとの混合物として用いることができる。熱処理す
る温度は窒化物半導体の成膜温度以下であればよく、熱
処理時間と同様に使用するガスの種類によって適宜変え
ることができる。例えばアンモニアでは３００〜７００
℃、三弗化窒素では３００〜５００℃、不活性ガスを用
いた場合には３００〜７００℃で熱処理を行う。
【００１５】本発明における電極の形成方法としては、
ＭＢＥ法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法
等がある。電極としては、Ａｌ、Ｉｎ等の金属が好まし
いが、Ａｌ、Ｉｎ等を混合した合金、またＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ2 、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧａＮ等の透明導電膜を用いて
もよい。さらに、電極形成後にＡｒ、Ｎ2 、Ｈｅ等の不
活性ガス流中で熱処理することも好ましい。これにより
電極と窒素物系半導体との界面抵抗を下げることが可能
になり、良好なダイオ−ド特性とする事ができる。
ＭＢＥ法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法
等がある。電極としては、Ａｌ、Ｉｎ等の金属が好まし
いが、Ａｌ、Ｉｎ等を混合した合金、またＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ2 、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧａＮ等の透明導電膜を用いて
もよい。さらに、電極形成後にＡｒ、Ｎ2 、Ｈｅ等の不
活性ガス流中で熱処理することも好ましい。これにより
電極と窒素物系半導体との界面抵抗を下げることが可能
になり、良好なダイオ−ド特性とする事ができる。
【００１６】以下、一例としてＭＢＥ法を用いた窒化物
系半導体薄膜の製造方法、および半導体発光装置の作製
方法ついて説明するが、とくにこれに限定されるもので
はない。装置としては、図１に示すような真空容器１内
に、蒸発用ルツボ（クヌードセンセル）２、３および
４、ガスセル７、基板加熱ホルダー５を備えたガスソー
スＭＢＥ装置を使用した。
系半導体薄膜の製造方法、および半導体発光装置の作製
方法ついて説明するが、とくにこれに限定されるもので
はない。装置としては、図１に示すような真空容器１内
に、蒸発用ルツボ（クヌードセンセル）２、３および
４、ガスセル７、基板加熱ホルダー５を備えたガスソー
スＭＢＥ装置を使用した。
【００１７】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ、基板
面において１０13〜１０19／ｃｍ2 ・ｓｅｃになる温度
に加熱した。アンモニアの導入にはガス導入管８を用
い、アンモニアをガスセル７内から基板６に直接吹き付
けるようにした。アンモニアの導入量は基板表面におい
て１０16〜１０20／ｃｍ2 ・ｓｅｃになるように供給し
た。蒸発用ルツボ３にはＩｎ、Ａｌ等を入れ、所定の組
成の化合物半導体、および所定のキャリア密度を有する
半導体となるように温度および時間を制御して成膜を行
なう。蒸発用ルツボ４にはＭｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｐ等を入れ、所定の
供給量になるように温度および供給時間を制御すること
によりドーピングを行ない、ｎ型およびｉ型あるいはｐ
型半導体層を成膜する。
面において１０13〜１０19／ｃｍ2 ・ｓｅｃになる温度
に加熱した。アンモニアの導入にはガス導入管８を用
い、アンモニアをガスセル７内から基板６に直接吹き付
けるようにした。アンモニアの導入量は基板表面におい
て１０16〜１０20／ｃｍ2 ・ｓｅｃになるように供給し
た。蒸発用ルツボ３にはＩｎ、Ａｌ等を入れ、所定の組
成の化合物半導体、および所定のキャリア密度を有する
半導体となるように温度および時間を制御して成膜を行
なう。蒸発用ルツボ４にはＭｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｐ等を入れ、所定の
供給量になるように温度および供給時間を制御すること
によりドーピングを行ない、ｎ型およびｉ型あるいはｐ
型半導体層を成膜する。
【００１８】基板６にはサファイアＲ面を使用し、２０
０〜９００℃に加熱した。サファイアＲ面基板は、オフ
角が０．８度以下のものが好ましい。まず、基板６を真
空容器１内で７５０℃で加熱した後、各ルツボを所定の
成長温度に設定し、まず蒸発用ルツボ３を開き、０．１
〜３０オングストローム／ｓｅｃの成長速度で０．０５
〜２μｍの厚みのｎ型窒化物半導体薄膜を作製する。さ
らにその後、Ｍｇをチャージした蒸発用ルツボ４のシャ
ッターを開き、０．１〜３０オングストローム／ｓｅｃ
の成長速度で０．０１〜１μｍの厚みでｉ型あるいはｐ
型窒化物半導体を成膜して発光層を形成する。この成膜
時には常にガスセルを加熱し基板表面にアンモニアを供
給しておく。
０〜９００℃に加熱した。サファイアＲ面基板は、オフ
角が０．８度以下のものが好ましい。まず、基板６を真
空容器１内で７５０℃で加熱した後、各ルツボを所定の
成長温度に設定し、まず蒸発用ルツボ３を開き、０．１
〜３０オングストローム／ｓｅｃの成長速度で０．０５
〜２μｍの厚みのｎ型窒化物半導体薄膜を作製する。さ
らにその後、Ｍｇをチャージした蒸発用ルツボ４のシャ
ッターを開き、０．１〜３０オングストローム／ｓｅｃ
の成長速度で０．０１〜１μｍの厚みでｉ型あるいはｐ
型窒化物半導体を成膜して発光層を形成する。この成膜
時には常にガスセルを加熱し基板表面にアンモニアを供
給しておく。
【００１９】以上のような方法で成膜した窒化物系半導
体を用いて半導体発光装置を作製する工程を図２から図
６にしたがって説明する。窒化物系半導体表面にレジス
トを塗布する。レジストの膜厚はエッチングしたい窒化
物系半導体薄膜の厚みによって変えればよく０．１〜３
μｍとするのが好ましい。スピンコーターの条件は２５
００ｒｐｍ、３０ｓｅｃである。塗布後に９０℃に加熱
されたクリーンオーブン内で３０分間プレベークする
（図２）。その後、素子パターン形成用マスクを用いて
ＵＶ露光・現像を行った（図３）。Ａｒをガスとして用
いてイオンミリング法により素子パターン形成のために
不必要な部分の窒化物系半導体を除去する。イオンミリ
ング終了後、アセトンを用いてレジストを除去する。
体を用いて半導体発光装置を作製する工程を図２から図
６にしたがって説明する。窒化物系半導体表面にレジス
トを塗布する。レジストの膜厚はエッチングしたい窒化
物系半導体薄膜の厚みによって変えればよく０．１〜３
μｍとするのが好ましい。スピンコーターの条件は２５
００ｒｐｍ、３０ｓｅｃである。塗布後に９０℃に加熱
されたクリーンオーブン内で３０分間プレベークする
（図２）。その後、素子パターン形成用マスクを用いて
ＵＶ露光・現像を行った（図３）。Ａｒをガスとして用
いてイオンミリング法により素子パターン形成のために
不必要な部分の窒化物系半導体を除去する。イオンミリ
ング終了後、アセトンを用いてレジストを除去する。
【００２０】上記した素子化工程と同様の方法で、ｉ層
あるいはｐ層の除去工程を行う（図４）。なお、各工程
でのイオンミリングを行う時間はエッチングを行う膜厚
によって決めることができる。以上の工程の後、管状炉
内に試料をセットしてアンモニアを雰囲気として、５０
０℃で３０分間熱処理した。熱処理後、再度レジストを
塗布し、プレベークを行った後（図５）、素子の電極を
蒸着し、リフトオフにより電極パターンを形成した（図
６）。ついで、Ａｒ流で３００℃、１時間の加熱処理を
行った。
あるいはｐ層の除去工程を行う（図４）。なお、各工程
でのイオンミリングを行う時間はエッチングを行う膜厚
によって決めることができる。以上の工程の後、管状炉
内に試料をセットしてアンモニアを雰囲気として、５０
０℃で３０分間熱処理した。熱処理後、再度レジストを
塗布し、プレベークを行った後（図５）、素子の電極を
蒸着し、リフトオフにより電極パターンを形成した（図
６）。ついで、Ａｒ流で３００℃、１時間の加熱処理を
行った。
【００２１】以上のようにして作製した窒化物系半導体
発光装置に、電圧１０Ｖで２０ｍＡの電流を流したとき
には青色の発光が観測された。
発光装置に、電圧１０Ｖで２０ｍＡの電流を流したとき
には青色の発光が観測された。
【００２２】
【実施例】以下，実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２３】
【実施例１】ＭＢＥ法により，ＧａＮ薄膜を成膜し、イ
オンミリング法により発光装置作製を行った例について
説明する。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ル
ツボ２、４、ガスセル７，および基板加熱ホルダー５，
さらにガスセル７にガスを供給するためのガス導入管
８、ガス流量調節バルブ９を備えたＭＢＥ装置を用い
た。
オンミリング法により発光装置作製を行った例について
説明する。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ル
ツボ２、４、ガスセル７，および基板加熱ホルダー５，
さらにガスセル７にガスを供給するためのガス導入管
８、ガス流量調節バルブ９を備えたＭＢＥ装置を用い
た。
【００２４】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ，１０
５０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用し，
ガス導入管８を通してガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速
度で供給した。アンモニアガスは基板６に直接供給する
ような構造とした。基板６としては，オフ角が０．５度
のサファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成
膜時において２×１０-6Ｔｏｒｒであった。
５０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用し，
ガス導入管８を通してガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速
度で供給した。アンモニアガスは基板６に直接供給する
ような構造とした。基板６としては，オフ角が０．５度
のサファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成
膜時において２×１０-6Ｔｏｒｒであった。
【００２５】まず，基板６を９００℃で３０分間加熱
し，ついで７５０℃の温度に保持し成膜を行う。成膜は
アンモニアを３００℃に加熱したガスセル７から供給し
ながらＧａのルツボのシャッターを開いて行い，１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍ
のｎ型ＧａＮ薄膜を作製した。さらにＭｇをチャージし
て３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４のシャッターを開
き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５オングストローム
／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μｍの厚さで成膜し
て発光層を形成した。この作製した薄膜のＲＨＥＥＤパ
ターンはストリーク状で平坦性表面の抵抗を測定したと
ころ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。
し，ついで７５０℃の温度に保持し成膜を行う。成膜は
アンモニアを３００℃に加熱したガスセル７から供給し
ながらＧａのルツボのシャッターを開いて行い，１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍ
のｎ型ＧａＮ薄膜を作製した。さらにＭｇをチャージし
て３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４のシャッターを開
き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５オングストローム
／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μｍの厚さで成膜し
て発光層を形成した。この作製した薄膜のＲＨＥＥＤパ
ターンはストリーク状で平坦性表面の抵抗を測定したと
ころ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。
【００２６】以下、図に従って素子作製工程を説明す
る。成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした（図
２）。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ中で２０分間イオン
ミリングを行い素子パターン形成を行った。その後、ア
セトンを用いてレジストを除去した。次に、再度スピン
コーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件で
レジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０
分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを
用いてＵＶ露光し、現像した（図３）。この膜を加速電
圧５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲
気中で１分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去
した（図４）。その後、アセトンでレジストを除去し
た。この素子チップを管状炉にセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのアンモニアガス流中で５００℃、３０分間の熱処
理を行った。さらに、スピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした。ベー
ク後、電極形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た（図５）。この膜を真空蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔ
ｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．２μｍの厚さで真空蒸
着した。その後、アセトンでリフトオフして電極パター
ンを形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃で１時間加熱
処理を行ない、素子チップの構造を完成させた（図
６）。
る。成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした（図
２）。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ中で２０分間イオン
ミリングを行い素子パターン形成を行った。その後、ア
セトンを用いてレジストを除去した。次に、再度スピン
コーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件で
レジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０
分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを
用いてＵＶ露光し、現像した（図３）。この膜を加速電
圧５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲
気中で１分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去
した（図４）。その後、アセトンでレジストを除去し
た。この素子チップを管状炉にセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのアンモニアガス流中で５００℃、３０分間の熱処
理を行った。さらに、スピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした。ベー
ク後、電極形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た（図５）。この膜を真空蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔ
ｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．２μｍの厚さで真空蒸
着した。その後、アセトンでリフトオフして電極パター
ンを形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃で１時間加熱
処理を行ない、素子チップの構造を完成させた（図
６）。
【００２７】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
７であった。この素子の発光強度を測定したところ１０
Ｖ，２０ｍＡで２０ｍｃｄであり、青色の発光が観測さ
れた。
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
７であった。この素子の発光強度を測定したところ１０
Ｖ，２０ｍＡで２０ｍｃｄであり、青色の発光が観測さ
れた。
【００２８】
【比較例１】実施例１と同様の方法により成膜した窒化
物系半導体薄膜を用いて素子化を行った。素子の作製過
程も実施例１と同様の方法により行ない、イオンミリン
グによるエッチング後に熱処理を行わないで素子を作製
した。この素子の発光強度を測定したところ５０Ｖ，１
３ｍＡで２ｍｃｄであり、青白色の発光が観測された。
物系半導体薄膜を用いて素子化を行った。素子の作製過
程も実施例１と同様の方法により行ない、イオンミリン
グによるエッチング後に熱処理を行わないで素子を作製
した。この素子の発光強度を測定したところ５０Ｖ，１
３ｍＡで２ｍｃｄであり、青白色の発光が観測された。
【００２９】
【実施例２】ＭＢＥ法によりＧａ1-x Ｉｎx Ｎ混晶薄膜
を成膜し、イオンミリング法により発光装置を用いて素
子作製を行った例について説明する。蒸発用ルツボ２に
はＧａ金属を入れ１０５０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３
にはＩｎを入れ６６０℃に加熱した。また、蒸発用ルツ
ボ４にはＭｇを入れ３００℃に加熱した。ガスの導入は
実施例１と同様の方法により，アンモニアを１０ｃｃ／
ｍｉｎの速度で供給することにより行った。
を成膜し、イオンミリング法により発光装置を用いて素
子作製を行った例について説明する。蒸発用ルツボ２に
はＧａ金属を入れ１０５０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３
にはＩｎを入れ６６０℃に加熱した。また、蒸発用ルツ
ボ４にはＭｇを入れ３００℃に加熱した。ガスの導入は
実施例１と同様の方法により，アンモニアを１０ｃｃ／
ｍｉｎの速度で供給することにより行った。
【００３０】基板６としては，オフ角が０．５度以下の
サファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜
時において３×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６
を９００℃で３０分間加熱し，ついで７３０℃の温度に
保持し成膜を行った。成膜はアンモニアを３００℃に加
熱したガスセル７から供給しながらＧａとＩｎのルツボ
のシャッターを開いて行い，１．０オングストローム／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍのｎ型Ｇａ1-x Ｉｎ
x Ｎ混晶薄膜（ｘ＝０．１）を作製した。成膜終了後、
ＧａとＩｎのルツボのシャッターをしめ、薄膜表面を平
坦化させるために１０分間そのままの状態に保持し、Ｒ
ＨＥＥＤパターンがストリーク状になることを確認し
た。その後、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｇのシャッターを同時に開
いて成膜を行い、１．０オングストローム／ｓｅｃの成
膜速度で膜厚０．０８μｍのｉ型Ｇａ1ーx Ｉｎx Ｎ混晶
薄膜（ｘ＝０．１）を成膜して発光層を形成した。この
作製した薄膜のＲＨＥＥＤパターンはストリーク状で平
坦性、結晶性は良好であり、表面の抵抗を測定したとこ
ろ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。以上
のようにして成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて
２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布
し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベーク
した。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気中で１７分間
イオンミリングを行い素子パターン形成を行った。その
後、アセトンを用いてレジストを除去した。次に、再度
スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの
条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中
で３０分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマ
スクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧
５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気
中で３分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去し
た。その後、アセトンでレジストを除去した。つぎに管
状炉内に素子チップをセットし１０ｃｃ／ｍｉｎのアン
モニア流中５００℃で３０分間熱処理した。さらに、ス
ピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条
件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で
３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用のマス
クを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空蒸着機
に装着し３×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．
２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトンでリフ
トオフして電極を形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃
で１時間加熱処理を行ない、素子チップの構造を完成さ
せた。
サファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜
時において３×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６
を９００℃で３０分間加熱し，ついで７３０℃の温度に
保持し成膜を行った。成膜はアンモニアを３００℃に加
熱したガスセル７から供給しながらＧａとＩｎのルツボ
のシャッターを開いて行い，１．０オングストローム／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍのｎ型Ｇａ1-x Ｉｎ
x Ｎ混晶薄膜（ｘ＝０．１）を作製した。成膜終了後、
ＧａとＩｎのルツボのシャッターをしめ、薄膜表面を平
坦化させるために１０分間そのままの状態に保持し、Ｒ
ＨＥＥＤパターンがストリーク状になることを確認し
た。その後、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｇのシャッターを同時に開
いて成膜を行い、１．０オングストローム／ｓｅｃの成
膜速度で膜厚０．０８μｍのｉ型Ｇａ1ーx Ｉｎx Ｎ混晶
薄膜（ｘ＝０．１）を成膜して発光層を形成した。この
作製した薄膜のＲＨＥＥＤパターンはストリーク状で平
坦性、結晶性は良好であり、表面の抵抗を測定したとこ
ろ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。以上
のようにして成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて
２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布
し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベーク
した。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気中で１７分間
イオンミリングを行い素子パターン形成を行った。その
後、アセトンを用いてレジストを除去した。次に、再度
スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの
条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中
で３０分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマ
スクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧
５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気
中で３分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去し
た。その後、アセトンでレジストを除去した。つぎに管
状炉内に素子チップをセットし１０ｃｃ／ｍｉｎのアン
モニア流中５００℃で３０分間熱処理した。さらに、ス
ピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条
件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で
３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用のマス
クを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空蒸着機
に装着し３×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．
２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトンでリフ
トオフして電極を形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃
で１時間加熱処理を行ない、素子チップの構造を完成さ
せた。
【００３１】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
８であった。この素子の発光強度を測定したところ１３
Ｖ，２０ｍＡで２２ｍｃｄであり、緑色の発光が観測さ
れた。
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
８であった。この素子の発光強度を測定したところ１３
Ｖ，２０ｍＡで２２ｍｃｄであり、緑色の発光が観測さ
れた。
【００３２】
【実施例３】ＭＢＥ法により，ＧａＮ薄膜を成膜し、Ｒ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いて素子作製
を行った例について説明する。装置としては，実施例１
と同様の装置を用いて，ＧａＮ薄膜を作製した。蒸発用
ルツボ２にはＧａ金属を入れ，１０５０℃に加熱した。
ガスとしてはアンモニアを使用し，ガス導入管８を通し
てガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速度で基板表面に供給
した。
ＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いて素子作製
を行った例について説明する。装置としては，実施例１
と同様の装置を用いて，ＧａＮ薄膜を作製した。蒸発用
ルツボ２にはＧａ金属を入れ，１０５０℃に加熱した。
ガスとしてはアンモニアを使用し，ガス導入管８を通し
てガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速度で基板表面に供給
した。
【００３３】基板６としては，オフ角が０．５度のサフ
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて２×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６を９
００℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持
し成膜を行う。成膜はアンモニアを３００℃の加熱した
ガスセル７から供給しながらＧａのルツボのシャッター
を開いて行い，１．５オングストローム／ｓｅｃの成膜
速度で膜厚０．８μｍのＧａＮ薄膜を作製した。さらに
Ｍｇをチャージして３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４
のシャッターを開き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μ
ｍの厚さで成膜して発光層を形成した。この薄膜のＲＨ
ＥＥＤパターンはストリーク状で平坦性、結晶性は良好
であり、表面の抵抗を測定したところ、１０ＭΩ以上の
抵抗があり絶縁状態であった。 以上の様にして成膜し
た薄膜上にスピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３
０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーン
オーブン中で３０分間プレベークした。ベーク後、素子
パターン形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た。この膜をＲＩＥを用いて高周波出力２００Ｗ、ＣＦ
4 流量２５ｃｃ／ｍｉｎの条件で２５分間エッチング行
い素子パターン形成を行った。その後、アセトンを用い
てレジストを除去した。次に、再度スピンコーターを用
いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗
布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベー
クした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを用いてＵＶ露
光し、現像した。この膜を ２００Ｗ，ＣＦ4 ２５ｃｃ
／ｍｉｎの条件で１分間エッチングを行い不必要なｉ層
を除去した。その後、アセトンでレジストを除去した。
ついで管状炉内に素子チップをセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのＮ2 流中５００℃で３０分間熱処理した。さら
に、スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅ
ｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブ
ン中で３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用
のマスクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空
蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属
を０．２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトン
でリフトオフして電極を形成し、ついで、Ｎ2 流中で３
００℃で１時間の加熱処理を行ない、素子チップの構造
を完成させた。
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて２×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６を９
００℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持
し成膜を行う。成膜はアンモニアを３００℃の加熱した
ガスセル７から供給しながらＧａのルツボのシャッター
を開いて行い，１．５オングストローム／ｓｅｃの成膜
速度で膜厚０．８μｍのＧａＮ薄膜を作製した。さらに
Ｍｇをチャージして３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４
のシャッターを開き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μ
ｍの厚さで成膜して発光層を形成した。この薄膜のＲＨ
ＥＥＤパターンはストリーク状で平坦性、結晶性は良好
であり、表面の抵抗を測定したところ、１０ＭΩ以上の
抵抗があり絶縁状態であった。 以上の様にして成膜し
た薄膜上にスピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３
０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーン
オーブン中で３０分間プレベークした。ベーク後、素子
パターン形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た。この膜をＲＩＥを用いて高周波出力２００Ｗ、ＣＦ
4 流量２５ｃｃ／ｍｉｎの条件で２５分間エッチング行
い素子パターン形成を行った。その後、アセトンを用い
てレジストを除去した。次に、再度スピンコーターを用
いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗
布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベー
クした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを用いてＵＶ露
光し、現像した。この膜を ２００Ｗ，ＣＦ4 ２５ｃｃ
／ｍｉｎの条件で１分間エッチングを行い不必要なｉ層
を除去した。その後、アセトンでレジストを除去した。
ついで管状炉内に素子チップをセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのＮ2 流中５００℃で３０分間熱処理した。さら
に、スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅ
ｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブ
ン中で３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用
のマスクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空
蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属
を０．２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトン
でリフトオフして電極を形成し、ついで、Ｎ2 流中で３
００℃で１時間の加熱処理を行ない、素子チップの構造
を完成させた。
【００３４】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。作製した発
光装置の電流ー電圧特性は図９に示すようなダイオード
特性を示した。この素子の発光強度を測定したところ１
５Ｖ，２０ｍＡで１５ｍｃｄであり、青色の発光が観測
された。
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。作製した発
光装置の電流ー電圧特性は図９に示すようなダイオード
特性を示した。この素子の発光強度を測定したところ１
５Ｖ，２０ｍＡで１５ｍｃｄであり、青色の発光が観測
された。
【００３５】
【発明の効果】本発明による窒化物系半導体発光装置の
製造方法において、ドライエッチング法を用いることを
可能にし、膜厚が１μｍ以下において良好なダイオード
特性を示し、青色の発光を有する半導体発光装置の製造
方法を可能とした。
製造方法において、ドライエッチング法を用いることを
可能にし、膜厚が１μｍ以下において良好なダイオード
特性を示し、青色の発光を有する半導体発光装置の製造
方法を可能とした。
【図１】薄膜作製に用いたＭＢＥ装置の概略図である。
【図２】素子の作製工程を示した断面図である。
【図３】素子の作製工程を示した断面図である。
【図４】素子の作製工程を示した断面図である。
【図５】素子の作製工程を示した断面図である。
【図６】素子の作製工程を示した断面図である。
【図７】ＧａＮ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発光装置の電
流−電圧測定結果である。
流−電圧測定結果である。
【図８】Ｇａ1ーx Ｉｎx Ｎ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発
光装置の電流ー電圧測定結果である。
光装置の電流ー電圧測定結果である。
【図９】ＧａＮ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発光装置の電
流ー電圧測定結果である。
流ー電圧測定結果である。
【符号の説明】 １ 真空容器 ２ 蒸発用ルツボ ３ 蒸発用ルツボ ４ 蒸発用ルツボ ５ 基板加熱ホルダー ６ 基板 ７ ガスセル ８ ガス導入管 ９ 流量調節バルブ １０ クライオパネル １１ コールドトラップ １２ 油拡散ポンプ １３ 油回転ポンプ １４ ｉ型あるいはｐ型窒化物系半導体層 １５ ｎ型窒化物系半導体層 １６ 電極 １７ レジスト
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも１種類のＩＩＩ族元
素を含む窒化物系半導体からなるｎ型層とｉ型層または
ｐ型層を具備してなる発光層を形成する工程、該発光層
の所要の部位をドライエッチングする工程、ドライエッ
チング後に該発光層を熱処理する工程、および該発光層
の所要の部位に少なくとも２つ以上の電極を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項２】 真空中において、あらかじめ加熱した窒
素を含有するガス状化合物と、少なくとも１種のＩＩＩ
族元素金属または該元素を含む金属塩の蒸気を基板面に
供給して反応させることにより、基板上に結晶成長させ
ることを特徴とする請求項１記載の窒化物系半導体薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 ドライエッチングの方法としてイオンミ
リング、反応性イオンエッチング、集束イオンビームエ
ッチング、ＥＣＲエッチング、ビームアシストエッチン
グを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項４】 ドライエッチング後に発光層を熱処理す
る雰囲気としてアンモニア、三弗化窒素、ジメチルアン
モニウム、ジメチルヒドラジン等の窒化化合物、アルゴ
ン、窒素等の不活性ガスを用いることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP471992A JPH05190900A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP471992A JPH05190900A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190900A true JPH05190900A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11591697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP471992A Withdrawn JPH05190900A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190900A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH098355A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sumitomo Chem Co Ltd | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
| JPH0945960A (ja) * | 1995-07-27 | 1997-02-14 | Nec Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2002261326A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Nagoya Kogyo Univ | 窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法 |
| JP2006185964A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2006222225A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | ｐ型窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2015065465A (ja) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP471992A patent/JPH05190900A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JPH098355A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sumitomo Chem Co Ltd | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
| JPH0945960A (ja) * | 1995-07-27 | 1997-02-14 | Nec Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2002261326A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Nagoya Kogyo Univ | 窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法 |
| JP2006185964A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2006222225A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | ｐ型窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| JP2015065465A (ja) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |