特許 6404890 半導体発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6404890

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】半導体発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/32 20100101AFI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/32

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-228136(P2016-228136)

(22)【出願日】2016年11月24日

(65)【公開番号】特開2018-85455(P2018-85455A)

(43)【公開日】2018年5月31日

【審査請求日】2017年11月1日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】酒井 遥人

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 紀隆

(72)【発明者】

【氏名】稲津 哲彦

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０４６４１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３１７６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１９５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０４０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８２５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４２５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１８８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５５６９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＡｌＮのモル分率が２０％以上であるｎ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）で構成されるｎ型クラッド層上にＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層を形成する工程と、
前記活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層の一部領域が露出するように、前記ｐ型半導体層、前記活性層および前記ｎ型クラッド層の一部を除去する工程と、
前記ｎ型クラッド層の露出した前記一部領域上にｎ側電極を形成する工程と、を備え、
前記除去する工程は、反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いてドライエッチングする第１ドライエッチング工程と、前記第１ドライエッチング工程後に反応性ガスを用いてドライエッチングする第２ドライエッチング工程と、を含み、
前記第２ドライエッチング工程のエッチレートは、５０ｎｍ／分以下であり、
前記第２ドライエッチング工程のエッチング深さは、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。

【請求項2】

前記反応性ガスは、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）および四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項3】

前記第２ドライエッチング工程は、前記第１ドライエッチング工程よりエッチレートが低いことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項4】

前記第１ドライエッチング工程によるエッチング深さは３００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記第１ドライエッチング工程は、前記ｐ型半導体層および前記活性層を少なくとも除去し、かつ、前記ｎ型クラッド層を部分的に除去し、
前記第２ドライエッチング工程は、前記ｎ型クラッド層を部分的に除去することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項6】

前記ｎ側電極の形成前に、前記ｎ型クラッド層の露出した前記一部領域に窒素原子（Ｎ）を反応させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項7】

前記窒素原子を反応させる工程は、アンモニア（ＮＨ_３）を分解させることを含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項8】

前記窒素原子を反応させる工程は、前記ｎ型クラッド層を１００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体発光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、青色光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子が実用化されており、さらに波長の短い深紫外光を出力する発光素子の開発が進められている。深紫外光は高い殺菌能力を有することから、深紫外光の出力が可能な半導体発光素子は、医療や食品加工の現場における水銀フリーの殺菌用光源として注目されている。このような深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を有し、エッチングにより露出させたｎ型クラッド層の一部領域上にｎ側電極が形成される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５９４５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ｎ型クラッド層とｎ側電極の接触抵抗は、ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率が大きくなるほど増加する傾向にあり、良好なオーミック接触が困難になることが知られている。

【0005】

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子のｎ側電極のコンタクト抵抗を低減する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の半導体発光素子の製造方法は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｎ型クラッド層上にＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層を形成する工程と、活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、ｎ型クラッド層の一部領域が露出するように、ｐ型半導体層、活性層およびｎ型クラッド層の一部を除去する工程と、ｎ型クラッド層の露出した一部領域上にｎ側電極を形成する工程と、を備える。除去する工程は、反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いてドライエッチングする第１ドライエッチング工程と、第１ドライエッチング工程後に反応性ガスを用いてドライエッチングする第２ドライエッチング工程と、を含む。

【0007】

この態様によると、ｎ型クラッド層を露出させる工程において、反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いる第１ドライエッチング工程から反応性ガスを用いる第２ドライエッチング工程に切り替えることで、露出するｎ型クラッド層へのダメージ量を低減できる。その結果、ダメージの少ないｎ型クラッド層上にｎ側電極を形成することができ、ｎ側電極のコンタクト抵抗を下げることができる。また、除去工程の前半において反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いることで、ｎ側クラッド層の露出部分へのダメージの影響が少ない範囲でエッチレートを上げて生産性を高めることができる。

【0008】

反応性ガスは、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）および四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）の少なくとも一つを含んでもよい。

【0009】

第２ドライエッチング工程は、第１ドライエッチング工程よりエッチレートが低くてもよい。

【0010】

第２ドライエッチング工程のエッチレートは、５０ｎｍ／分以下であってもよい。

【0011】

第１ドライエッチング工程によるエッチング深さは３００ｎｍ以上であり、第２ドライエッチング工程によるエッチング深さは３００ｎｍ以下であってもよい。

【0012】

第１ドライエッチング工程は、ｐ型半導体層および活性層を少なくとも除去し、かつ、ｎ型クラッド層を部分的に除去し、第２ドライエッチング工程は、ｎ型クラッド層を部分的に除去してもよい。

【0013】

ｎ側電極の形成前に、ｎ型クラッド層の露出した一部領域に窒素原子（Ｎ）を反応させる工程をさらに備えてもよい。

【0014】

窒素原子を反応させる工程は、アンモニア（ＮＨ_３）を分解させることを含んでもよい。

【0015】

窒素原子を反応させる工程は、ｎ型クラッド層を１００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することを含んでもよい。

【0016】

ｎ型クラッド層は、ＡｌＮのモル分率が２０％以上であってもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、半導体発光素子のｎ側電極のコンタクト抵抗を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図3】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図4】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図5】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図6】ｎ型クラッド層２４のエッチングレートとコンタクト抵抗の関係を示すグラフである。

【図7】半導体発光素子の製造方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。

【0020】

図１は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子１０は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、半導体発光素子１０は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。

【0021】

本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、主に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘＧａ_ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成で表すことができ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）を含むものとする。

【0022】

また「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＡｌＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、主にＧａＮやＩｎＧａＮが含まれ、これらに微量のＡｌＮを含有する材料も含まれる。同様に、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＧａＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、主にＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれ、これらに微量のＧａＮが含有される材料も含まれる。

【0023】

半導体発光素子１０は、基板２０と、バッファ層２２と、ｎ型クラッド層２４と、活性層２６と、電子ブロック層２８と、ｐ型クラッド層３０と、ｎ側電極３２と、ｐ側電極３４とを有する。

【0024】

基板２０は、半導体発光素子１０が発する深紫外光に対して透光性を有する基板であり、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板である。基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａの反対側の第２主面２０ｂを有する。第１主面２０ａは、バッファ層２２より上の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第２主面２０ｂは、活性層２６が発する深紫外光を外部に取り出すための光取出面となる一主面である。変形例において、基板２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板であってもよいし、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板であってもよい。

【0025】

バッファ層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に形成される。バッファ層２２は、ｎ型クラッド層２４より上の各層を形成するための下地層（テンプレート層）である。バッファ層２２は、例えば、アンドープのＡｌＮ層であり、具体的には高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ；High Temparature AlN）層である。バッファ層２２は、ＡｌＮ層上に形成されるアンドープのＡｌＧａＮ層を含んでもよい。変形例において、基板２０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、バッファ層２２は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。つまり、バッファ層２２は、アンドープのＡｌＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を含む。

【0026】

ｎ型クラッド層２４は、バッファ層２２の上に形成される。ｎ型クラッド層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型クラッド層２４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が２０％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｎ型クラッド層２４は、活性層２６が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように形成される。ｎ型クラッド層２４は、ＡｌＮのモル分率が８０％以下、つまり、バンドギャップが５．５ｅＶ以下となるように形成されることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が７０％以下（つまり、バンドギャップが５．２ｅＶ以下）となるように形成されることがより望ましい。ｎ型クラッド層２４は、１μｍ〜３μｍ程度の厚さを有し、例えば、２μｍ程度の厚さを有する。

【0027】

活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、ｎ型クラッド層２４と電子ブロック層２８の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層２６は、単層または多層の量子井戸構造を有してもよく、例えば、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料で形成されるバリア層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成されてもよい。活性層２６は、波長３５５ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３１０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。活性層２６は、ｎ型クラッド層２４の上に形成されるが、ｎ型クラッド層２４の全面に形成されず、ｎ型クラッド層２４の一部領域（露出領域３８）上にのみ形成される。つまり、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの上には活性層２６が設けられない。

【0028】

電子ブロック層２８は、活性層２６の上に形成される。電子ブロック層２８は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。電子ブロック層２８は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように形成されてもよく、実質的にＧａＮを含まないＡｌＮ系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜５ｎｍ程度の厚さを有する。電子ブロック層２８は、ｐ型ではなく、アンドープの半導体層であってもよい。

【0029】

ｐ型クラッド層３０は、電子ブロック層２８の上に形成されるｐ型半導体層である。ｐ型クラッド層３０は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。ｐ型クラッド層３０は、３００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の厚さを有する。ｐ型クラッド層３０は、実質的にＡｌＮを含まないｐ型ＧａＮ系半導体材料で形成されてもよい。

【0030】

ｎ側電極３２は、ｎ型クラッド層２４の一部領域（露出領域３８）上に形成される。ｎ側電極３２は、ｎ型クラッド層２４の上に順にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／Ｔｉ／金（Ａｕ）が順に積層された多層膜で形成される。ｐ側電極３４は、ｐ型クラッド層３０の上に形成される。ｐ側電極３４は、ｐ型クラッド層３０の上に順に積層されるニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜で形成される。

【0031】

つづいて、半導体発光素子１０の製造方法について説明する。図２〜図５は、半導体発光素子１０の製造工程を概略的に示す図である。まず、図２に示すように、基板２０の第１主面２０ａの上にバッファ層２２、ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８、ｐ型クラッド層３０が順に形成される。

【0032】

基板２０は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板であり、ＡｌＧａＮ系半導体材料を形成するための成長基板である。例えば、サファイア基板の（０００１）面上にバッファ層２２が形成される。バッファ層２２は、例えば、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ）層と、アンドープのＡｌＧａＮ（ｕ−ＡｌＧａＮ）層とを含む。ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０は、ＡｌＧａＮ系半導体材料、ＡｌＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。

【0033】

次に、図３に示すように、ｐ型クラッド層３０の上にマスク４０が形成され、マスク４０が形成されていない露出領域３８の活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０が除去される。活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０の除去では、反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いる第１ドライエッチング４２が行われる。第１ドライエッチング４２は、エッチングガスのプラズマ化による反応性イオンエッチング工程であり、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductive Coupled Plasma）エッチングである。

【0034】

第１ドライエッチング４２では、反応性ガスとして塩素（Ｃｌ）を含むガスが用いられ、具体的には塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）などが用いられる。また、第１ドライエッチング４２では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）などの希ガスが用いられる。ある実施例において、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）およびアルゴン（Ａｒ）の三種を含むエッチングガスが第１ドライエッチング４２に用いられる。

【0035】

次に、図４に示すように、露出領域３８のｎ型クラッド層２４の一部を除去する第２ドライエッチング４４が行われる。第２ドライエッチング４４は、第１ドライエッチング４２と同様、反応性イオンエッチング工程であり、例えば、ＩＣＰエッチングである。なお、第２ドライエッチング４４では、反応性ガスが用いられる一方で、不活性ガスが用いられない。つまり、第２ドライエッチング４４では、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）といった反応性ガスのみが用いられる。ある実施例において、塩素（Ｃｌ_２）および三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）を含むエッチングガスが第２ドライエッチング４４に用いられる。

【0036】

第２ドライエッチング４４は、第１ドライエッチング４２よりもエッチレートの低い工程である。第１ドライエッチング４２のエッチレートが５０ｎｍ／分以上であるのに対し、第２ドライエッチング４４のエッチレートは５０ｎｍ／分以下である。例えば、第１ドライエッチング４２のエッチレートは６０〜２００ｎｍ／分であり、第２ドライエッチング４４のエッチレートは１〜５０ｎｍ／分である。ある実施例において、第１ドライエッチング４２のエッチレートは１００ｎｍ／分、または、１３０ｎｍ／分であり、第２ドライエッチング４４のエッチレートは２ｎｍ／分、１３ｎｍ／分、または、５０ｎｍ／分である。

【0037】

第２ドライエッチング４４では、プラズマ生成の投入電力を調整することでエッチングレートを相対的に低くできる。また、第２ドライエッチング４４では、アルゴンなどの不活性ガスを用いないことで、エッチレートを相対的に低くできる。アルゴンなどの不活性ガスを用いる場合、エッチング対象となるｎ型クラッド層２４にＡｒ^＋イオンなどが物理的に衝突することでｎ型クラッド層２４が効率的に除去される。第２ドライエッチング４４では、このような物理的な除去作用を抑制させることにより、相対的に低いエッチレートが実現される。また、物理的な除去作用を抑制することで、エッチング後に残るｎ型クラッド層２４へのダメージの影響を低減し、第２ドライエッチング４４により露出するｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの近傍の結晶品質の劣化を抑えることができる。

【0038】

第２ドライエッチング４４では、第１ドライエッチング４２によるダメージの影響が生じる深さ範囲のｎ型クラッド層２４が除去されることが好ましい。第１ドライエッチング４２によりｎ型クラッド層２４をエッチングした場合、露出面から１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の深さ範囲に物理的な除去作用によるダメージ影響が残ることが発明者らの知見により分かっている。ここで、物理的な除去作用によるダメージ影響は、結晶品質の劣化によりバルク抵抗が上昇することなどをいう。したがって、第２ドライエッチング４４では、ｎ型クラッド層２４のエッチング深さが１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。このような深さ範囲に対して第２ドライエッチング４４を適用することにより、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの近傍の結晶品質の劣化を抑え、露出面２４ａの上に形成されるｎ側電極３２とのコンタクト抵抗を好適に低減できる。

【0039】

なお、第２ドライエッチング４４は、第１ドライエッチング４２と比較してエッチレートの低い工程であるため、第２ドライエッチング４４によるエッチング深さを大きくしすぎると除去工程の生産性が低下する。第２ドライエッチング４４によるエッチング深さは、上述のダメージ影響の範囲（１０〜５０ｎｍ）より十分に大きい３００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下とすることが好ましい。一方、第１ドライエッチング４２では、比較的厚さの大きいｐ型クラッド層３０が完全に除去されるまで実行されることが好ましく、第１ドライエッチング４２のエッチング深さを３００ｎｍ以上とすることが好ましい。

【0040】

ある実施例において、第１ドライエッチング４２は、少なくとも露出領域３８のｐ型クラッド層３０を除去する。第１ドライエッチング４２は、露出領域３８の電子ブロック層２８を除去してもよく、さらに露出領域３８の活性層２６を除去してもよい。第１ドライエッチング４２は、露出領域３８のｎ型クラッド層２４を部分的に除去してもよい。一方、第２ドライエッチング４４は、第１ドライエッチング４２にて除去されなかった深さ範囲を除去する。第２ドライエッチング４４は、少なくとも露出領域３８のｎ型クラッド層２４を部分的に除去する。第２ドライエッチング４４は、露出領域３８の活性層２６を少なくとも部分的に除去してもよいし、露出領域３８の電子ブロック層２８を少なくとも部分的に除去してもよい。第１ドライエッチング４２と第２ドライエッチング４４のそれぞれが除去する深さ範囲は、活性層２６および電子ブロック層２８の厚さに応じて決められてもよい。

【0041】

次に、図５に示すように、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａに窒素原子４６を反応させて露出面２４ａに窒素原子を供給する。上述のドライエッチング処理がなされた露出面２４ａは、エッチングによるダメージの影響により窒素空乏が生じることが知られている。ｎ型クラッド層２４に生じる窒素空乏は、アクセプタとして機能し、露出面２４ａの近傍において電子濃度を減少させ、バルク抵抗を上昇させる。その結果、窒素空乏の多い状態の露出面２４ａの上にｎ側電極３２を形成すると、コンタクト抵抗が増大してしまう。そこで、本実施の形態では、エッチングによる窒素空乏に対して窒素原子（Ｎ）を供給することにより、窒素空乏の数を減少させ、露出面２４ａの近傍におけるバルク抵抗が下がるようにする。

【0042】

ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａへの窒素原子４６の供給は、窒素（Ｎ）を含む分子を分解して窒素原子（Ｎ）を発生させ、その窒素原子を露出面２４ａに反応させることにより行われる。例えば、アンモニア（ＮＨ_３）を加熱して分解させることにより、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａに窒素原子を供給し、露出面２４ａの近傍の窒素空乏の数が減少するようにダメージを修復できる。窒素原子を供給するための方法は特に問わないが、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）などの化学気相成長（ＣＶＤ）に用いる装置や、アニール炉などを用いることができる。

【0043】

窒素原子４６を供給する工程において、ｎ型クラッド層２４を加熱することにより窒素原子４６の供給によるダメージ修復が促進されるようにしてもよい。ｎ型クラッド層２４の加熱温度は、１００℃以上１０００℃以下であってもよい。

【0044】

次に、窒素原子の供給により修復されたｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの上にｎ側電極３２を形成する。また、マスク４０を除去した後、ｐ型クラッド層３０の上にｐ側電極３４を形成する。ｎ側電極３２およびｐ側電極３４は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。これにより、図１に示す半導体発光素子１０ができあがる。

【0045】

図６は、ｎ型クラッド層２４のエッチングレートとコンタクト抵抗の関係を示すグラフであり、窒素原子４６の供給前および供給後の露出面２４ａのコンタクト抵抗を示している。図示されるように、窒素原子４６の供給前において、ｎ型クラッド層２４を露出させるドライエッチングのエッチレートを５０ｎｍ／分以下にすることにより、ｎ型クラッド層２４のコンタクト抵抗を低くできることが分かる。また、ドライエッチングによりｎ型クラッド層２４を露出させた後に窒素原子４６を供給することにより、ｎ型クラッド層２４のコンタクト抵抗をさらに低くできることが分かる。

【0046】

図７は、半導体発光素子１０の製造方法を示すフローチャートである。まず、基板２０の上にバッファ層２２、ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０が順に積層される（Ｓ１０）。つづいて、反応性ガスおよび不活性ガスの双方を用いて露出領域３８に位置する活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０を除去する第１ドライエッチングをする（Ｓ１２）。第１ドライエッチング工程は、露出領域３８に位置するｎ型クラッド層２４を部分的に除去してもよい。次に、反応性ガスを用いて露出領域３８に位置するｎ型クラッド層２４を部分的に除去する第２ドライエッチングをする（Ｓ１４）。これによりｎ型クラッド層２４の露出面２４ａが形成される。次に、露出面２４ａに対して窒素原子（Ｎ）を供給し、ドライエッチングにより露出面２４ａの近傍で生じる窒素空乏を回復させる（Ｓ１６）。最後に、回復させた露出面２４ａの上にｎ側電極３２を形成し、ｐ型クラッド層３０の上にｐ側電極３４を形成する。

【0047】

本実施の形態によれば、ｎ型クラッド層２４とｎ側電極３２のコンタクト抵抗を低減させ、半導体発光素子１０の駆動時の順方向電圧を低くできる。ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａを第１ドライエッチング４２により形成した比較例の場合、ｎ型クラッド層２４のコンタクト抵抗が２×１０^−２Ωｃｍ^２を超える値となる。一方、本実施の形態に対応する実施例によれば、ｎ型クラッド層２４のコンタクト抵抗を１×１０^−３Ωｃｍ^２程度に改善することができる。これら比較例および実施例におけるｎ型クラッド層２４は、ＡｌＮのモル分率が約６５％のＡｌＧａＮ系半導体材料である。本実施例におけるｎ型クラッド層２４のコンタクト抵抗は、エッチング処理前のｎ型クラッド層２４と比較して遜色のない値である。

【0048】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

【0049】

上述の実施の形態では、エッチレートの低い第２ドライエッチング４４と、窒素原子４６の供給によるダメージ回復を組み合わせる場合について示した。変形例においては、いずれか一方のみを適用することとしてもよい。つまり、ある変形例では、第２ドライエッチング４４によりｎ型クラッド層２４の露出面２４ａを形成した後、窒素原子４６を供給せずにｎ側電極３２を形成してもよい。別の変形例では、第１ドライエッチング４２によりｎ型クラッド層２４の露出面２４ａを形成した後、第２ドライエッチング４４を実行せずに露出面２４ａに窒素原子４６を供給し、ダメージ修復後にｎ側電極３２を形成してもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０…半導体発光素子、２４…ｎ型クラッド層、２４ａ…露出面、２６…活性層、２８…電子ブロック層、３２…ｎ側電極、３８…露出領域、４２…第１ドライエッチング、４４…第２ドライエッチング、４６…窒素原子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】