ＧａＮ系発光ダイオードの製造方法
【課題】ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された低接触抵抗のｎ側電極を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法を提供する。
【解決手段】ＧａＮ系発光ダイオードの製造方法は、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板１１０と、基板１１０上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層１２０と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、前記エピウェハに含まれる基板１１０の裏面をポリッシングする第２ステップと、前記第２ステップでポリッシュされた基板１１０の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、を有する。
【解決手段】ＧａＮ系発光ダイオードの製造方法は、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板１１０と、基板１１０上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層１２０と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、前記エピウェハに含まれる基板１１０の裏面をポリッシングする第２ステップと、前記第２ステップでポリッシュされた基板１１０の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＧａＮ系半導体を用いて形成された発光構造を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法に関し、とりわけ、エピタキシャル成長により形成されたｐｎ接合型の発光構造をｍ面ＧａＮ基板上に有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法に関する。ＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、窒化物半導体、窒化物系化合物半導体などとも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されたｐｎ接合型の発光構造をｍ面ＧａＮ基板上に有する半導体発光素子が公知である（非特許文献１〜４）。
【０００３】
非特許文献１〜３に開示されているのは発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、いずれの素子においても、ｍ面ＧａＮ基板上にエピタキシャル成長したｎ型のＳｉドープＧａＮ層にｎ側オーミック電極が形成されている。非特許文献４に開示されているのはレーザダイオード（ＬＤ）であり、この素子ではｍ面ＧａＮ基板の裏面にｎ側オーミック電極が形成されている。このレーザダイオードの閾値電流はＣＷ駆動時で３６ｍＡ、パルス駆動時で２８ｍＡであり、閾値電圧は約７〜８Ｖとなっている。
【０００４】
ＧａＮ基板上に発光構造を形成した発光素子においては、ＧａＮ基板の裏面に良好なｎ側オーミック電極を形成することが難しいといわれている（特許文献１〜６）。そこで、特許文献２に記載された方法では、ＧａＮ基板の裏面を粒径１０μｍ以上の研磨剤で研磨して粗くすることにより、該裏面上に形成するｎ側オーミック電極の接触抵抗の低減が図られている。また、特許文献３に記載された方法では、同じ目的のために、ＧａＮ基板の裏面をウェットエッチングまたはドライエッチングで粗くしている。一方、特許文献４によれば、ＧａＮ基板の厚さを落とすためにその裏面をグラインディング、ラッピングまたはポリッシングしたときにダメージ層が形成され、これが良好なオーミック電極の形成を阻害するとのことである。そこで、該特許文献４に記載の方法では、研磨加工後のＧａＮ基板の裏面をドライエッチングまたはウェットエッチングで削っている。しかし、特許文献５には、ウェットエッチングではこの目的は達成できなかったと記載されている。特許文献６に記載された方法では、ＧａＮ基板の裏面をドライエッチングして、機械研磨により発生した結晶欠陥を含む部分を削り取ることにより、ＧａＮ基板とｎ側オーミック電極との接触抵抗の低減が図られている。なお、これら特許文献１〜６に記載された知見や発明は、基本的にはｃ面ＧａＮ基板に関するものである。
【０００５】
金属ワイヤ、金属バンプまたはハンダのような給電部材が接合される部品として発光ダイオードに必須なのが、素子表面に金属材料を用いて形成される電極パッドである。電極パッドは光透過性を有さないので、発光構造を流れる電流が光取出し方向から見て電極パッドの影となる部位に集中する発光ダイオードは、発光効率の低いものとなる。なぜなら、この部位で発生する光は電極パッドによる遮蔽と吸収を受けるので、素子外部に効率的に取り出せないからである。そこで、電流がこの部位に集中しないように、電極パッドと発光構造の間に電流ブロック構造として高抵抗膜（絶縁膜）または高抵抗領域を設けて、素子内を流れる電流の経路を制御することが行われている（特許文献７〜９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４０５７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３１２号公報
【特許文献３】特開２００４−７１６５７号公報
【特許文献４】特開２００３−５１６１４号公報
【特許文献５】特開２００３−３４７６６０号公報
【特許文献６】特開２００４−６７１８号公報
【特許文献７】特開平１−１５１２７４号公報
【特許文献８】特開平７−１９３２７９号公報
【特許文献９】特開１０−２２９２１９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Kuniyoshi Okamoto et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 45, No. 45, 2006, pp. L1197-L1199
【非特許文献２】Mathew C. Schmidt et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 46, No. 7, 2007, pp. L126-L128
【非特許文献３】Shih-Pang Chang et al., Journal ofThe Electrochemical Society, 157 (5) H501-H503 (2010)
【非特許文献４】Kuniyoshi Okamoto et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 46, No. 9, 2007, pp. L187-L189
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主たる目的は、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された低接触抵抗のｎ側電極を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば以下に記載するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法が提供される。
（１）（i）ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板と、該基板上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、（ii）前記エピウェハに含まれる前記基板の裏面をポリッシングする第２ステップと、（iii）前記第２ステップでポリッシュされた前記基板の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、（iv）前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、を有するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法。
（２）前記第４ステップで露出した前記基板の裏面を粗く加工する第５ステップを更に有する、前記（１）の製造方法。
（３）前記第５ステップでは、前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に周期性を有する凹凸パターンを形成する、前記（２）の製造方法。
（４）前記ｎ側オーミック電極が多結晶質の透明導電性酸化物膜であり、前記第４ステップでは前記ｎ側オーミック電極の一部をその残渣が前記基板上に残るようにエッチングし、更に、前記第５ステップでは、該残渣をエッチングマスクとして利用してドライエッチングすることにより前記基板の露出した裏面を粗く加工する、前記（２）の製造方法。
（５）前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に反射膜を形成する第６ステップを更に有する、前記（１）の製造方法。
（６）前記反射膜が誘電体反射膜である、前記（５）の製造方法。
（７）前記第２ステップでポリッシングする前記基板の裏面を、前記第２ステップの直前にラッピングする、前記（１）〜（６）のいずれかの製造方法。
（８）前記基板のキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３である、前記（１）〜（７）のいずれかの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る上記のＧａＮ系発光ダイオード製造方法によれば、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された低接触抵抗のｎ側電極を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明者等が試作したＧａＮ系発光ダイオードの構造を示す模式図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図２】マスクパターンの平面図である。
【図３】マスクパターンの向きを説明するための平面図である。
【図４】加工ｅを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ像である。
【図５】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図５（ａ）はエピ層側から見た平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図６】図５に示すＧａＮ系発光ダイオードを基板側から見た平面図である。
【図７】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図９】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、基板の裏面上でｎ側オーミック電極が呈するパターンを例示する図面である。
【図１２】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１２（ａ）は基板側から見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１３】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１３（ａ）は基板側から見た平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【図１４】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１４（ａ）は基板側から見た平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【図１５】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１５（ａ）は基板側から見た平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１６】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１７】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１８】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１８（ａ）は基板側から見た平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の製造方法を用いて製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を図５に模式的に示す。図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１は、基板１１０と、その上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなるエピ層１２０とを有している。図５（ａ）はＧａＮ系発光ダイオード１０１をエピ層１２０側から見た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。図６には、ＧａＮ系発光ダイオード１０１を基板１１０側から見た平面図を示す。
【００１３】
基板１１０はｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である。エピ層１２０はｐｎ接合を構成するｎ型層１２１とｐ型層１２３を含んでいる。ダブルヘテロ構造が形成されるように、ｎ型層１２１とｐ型層１２３との間には活性層１２２が設けられている。基板１１０の裏面にはオーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００が形成されている。エピ層１２０上には、透光性電極であるｐ側オーミック電極Ｅ２０１が形成されている。ｎ側電極Ｅ１００と、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１上の一部に形成されたｐ側電極パッドＥ２０２とを通して、エピ層１２０に順方向電圧を印加することにより活性層１２２で発光が生じる。この光は、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１の表面、エピ層１２０の端面、基板１１０の端面などから、ＧａＮ系発光ダイオード１０１の外部に放出される。
【００１４】
ｎ側電極Ｅ１００は、少なくとも基板１１０と接触する部分がＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯのような、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料で形成される。好ましい実施形態において、ｎ側電極Ｅ１００は、基板１１０と接触する部分がＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯなどで形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。
【００１５】
ｐ側オーミック電極Ｅ２０１は、ＩＴＯのような透明導電性酸化物（ＴＣＯ；TransparentConductive Oxide）で形成される。好ましくは、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１は、ｐ型層１２３の上面全体を覆うように設けられる。ｐ側電極パッドＥ２０２は金属を用いて形成される。好ましい実施形態において、ｐ側電極パッドＥ２０２は、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１と接する部分がＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのような、ＴＣＯとの密着性に優れた金属で形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。ＴＣＯからなるｐ側オーミック電極Ｅ２０１の厚さは好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍであり、金属からなるｐ側電極パッドＥ２０２の厚さは好ましくは０．５μｍ〜５μｍである。
【００１６】
図６に示すように、基板１１０の裏面上に形成されたｎ側電極Ｅ１００は特定の形状にパターニングされている。ｎ側電極Ｅ１００の中央部には、基板１１０の裏面へのｐ側電極パッドＥ２０２の正射影と重なる位置に、円形の開口部が設けられている。この開口部があるために、ｐ側電極パッドＥ２０２からエピ層１２０に流れる電流はｐ側電極パッドＥ２０２の真下に集中することがない。つまり、電流が図５（ｂ）中に矢印で示す経路に集中することがない。その結果として、この経路に電流が集中した場合と比べて、活性層１２２で発生する光がｐ側電極パッドＥ２０２により受ける遮蔽および吸収が低減される。加えて、活性層１２２を横切って流れる電流の密度がより均一となるので、ドループ現象（ＧａＮ系発光ダイオードに特有の、電流密度が高くなるにつれて発光効率が低下する現象）による発光効率低下が抑制される。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係る製造方法を、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１を製造する場合を例にして説明する。ＧａＮ系発光ダイオード１０１は以下に記す（Ａ）〜（Ｇ）のステップを順次実行することにより製造することができる。
（Ａ）エピウェハの準備
最初のステップでは、図７（ａ）に示すように、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板１１０上に、ＧａＮ系半導体からなるｎ型層１２１、活性層１２２およびｐ型層１２３を含むエピ層１２０が形成されたエピウェハを準備する。この段階における基板１１０の厚さは、典型的には３００μｍ〜１ｍｍである。
（Ｂ）エピ層の加工
このステップでは、図７（ｂ）に示すように、エピ層１２０をドライエッチング加工して素子分離溝Ｇ１００を形成する。そして、素子分離溝Ｇ１００によって区画される各発光ダイオード部のｐ型層１２３上に、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１とｐ側電極パッドＥ２０２を順次形成する。素子分離溝Ｇ１００とｐ側オーミック電極Ｅ２０１の形成の順序に限定はなく、素子分離溝Ｇ１００を形成する前にｐ側オーミック電極Ｅ２０１を形成してもよい。また、この例では、素子分離溝Ｇ１００はｎ型層１２１に達する深さとされているが、基板１１０の表面または内部に達する深さに形成することもできる。好ましくは、素子分離溝Ｇ１００、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１およびｐ側電極パッドＥ２０２を形成した後、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１の表面とエピ層１２０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。
（Ｃ）基板の薄肉化
このステップでは、基板１１０の裏面をグラインディングまたはラッピングして、図７（ｃ）に示すように基板１１０の厚さを減じる。グラインディングを行った場合には、続けてラッピングを行って、加工された面の粗さを減じる。このラッピングの際には、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていくことが好ましい。
（Ｄ）基板の裏面のポリッシング
このステップでは、酸性のＣＭＰスラリーを用いて、０．５μｍ／ｈ以下という低いポリッシングレートで基板１１０の裏面をポリッシングし、ＡＦＭを用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａを０．１ｎｍ以下とする。ポリッシング前の基板１１０の裏面がグラインドされたままの表面のような荒れた面である場合は、予備加工としてラッピングを行って粗さを減じてから、ポリッシングを行う。このラッピングの際には、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていくことが望ましい。ポリッシング後は基板１１０に付着したスラリーを水で洗い流し、乾燥させる。水洗の後に、有機洗浄や紫外線オゾン洗浄を行ってもよい。
（Ｅ）ｎ側電極の形成
このステップでは、図８（ｄ）に示すように、基板１１０の裏面全体にｎ側電極Ｅ１００を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相法を用いて薄膜状に形成する。このように、酸性スラリーを用いて低いレートで基板１１０の表面をポリッシングした後に、そのポリッシュされたままの表面にｎ側電極Ｅ１００を形成することによって、ｎ側電極Ｅ１００の接触抵抗を低くすることができる。
（Ｆ）ｎ側電極のパターニング
このステップでは、必要な部分をマスクで保護したうえで不要部分をエッチングにより除去する方法、すなわちサブトラクティブ法によって、図８（ｅ）に示すようにｎ側電極Ｅ１００を所定形状にパターニングする。マスクのパターニングは、よく知られたフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。エッチング方法は、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれでもよい。ウェットエッチングで用いるエッチャント、ドライエッチングで用いるエッチングガスについては、公知技術を適宜参照して選択すればよい。好ましい実施形態においては、ｎ側電極Ｅ１００のパターニング後、基板１１０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。
（Ｇ）ダイシング
最後のステップとして、エピ層１２０に形成した素子分離溝Ｇ１００の位置でエピウェハを切断し、チップ状のＧａＮ系発光ダイオード１０１を得る。
【００１８】
以下に説明するのは、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１の変形例であり、いずれも上記（Ａ）〜（Ｇ）のステップを順次実行することにより製造することができる。図９〜図１８では、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１と共通する構成要素については同一の符号を付している。
【００１９】
図９に示すＧａＮ系発光ダイオード１０２では、基板１１０の裏面のｎ側電極Ｅ１００に覆われていない部分に、活性層１２２で生じる光を乱反射させ得る凹凸パターンが設けられている。この凹凸パターンは、例えば、ドット状の凹部または凸部が周期的に配列されたパターンであり、フォトリソグラフィとドライエッチングによって形成することができる。凹凸パターンは、凹部の深さまたは凸部の高さとパターンの周期が１μｍ以上であれば、活性層１２２で生じる近紫外〜可視波長の光を乱反射させることができる。乱反射を発生させ得る凹凸パターンの形成によって多重反射が抑制され、光取出し効率が改善される。周期性を有する凹凸パターンの形成に代えて、ランダムエッチングマスクを用いたドライエッチングあるいはサンドブラストによって、同様の効果を奏する、周期性を有さない粗面を形成することもできる。
【００２０】
図９に示すＧａＮ系発光ダイオード１０２を製造する場合、基板１１０の裏面を凹凸状に加工するステップは、ｎ側電極Ｅ１００をパターニングするステップの後に行う。
【００２１】
図１０（ａ）に示すＧａＮ系発光ダイオード１０３および図１０（ｂ）に示すＧａＮ系発光ダイオード１０４では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、パターニングされたｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、それを覆うｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。基板１１０の裏面上でｎ側オーミック電極Ｅ１０１が呈するパターンは、図１１（ａ）に一例を示すドットパターンや、図１１（ｂ）に一例を示すネットパターンなどとすることができる。ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、基板１１０の裏面全体を覆うように形成された後、不要部分を除去することによってパターニングされる。つまり、サブトラクティブ法によりパターニングされる。
【００２２】
図１０（ａ）のＧａＮ系発光ダイオード１０３では、ｎ側電極パッドＥ１０２が基板１１０の露出した裏面と接するように設けられているが、図１０（ｂ）のＧａＮ系発光ダイオード１０４では、基板１１０の裏面とｎ側電極パッドＥ１０２との間に誘電体反射膜Ｒ１００が介在している。誘電体反射膜Ｒの好適例はブラッグ反射膜（ＤＢＲ）であるが、限定されるものではなく、基板１１０より屈折率の低い誘電体からなる単層膜であってもよい。
【００２３】
ＧａＮ系発光ダイオード１０３、１０４において、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯのような、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料を用いて、蒸着、スパッタ、ＣＶＤのような気相法により、好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍの厚さに形成される。ｎ側電極パッドＥ１０２は、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる厚さ０．５μｍ〜５μｍの層を含むことが望ましい。また、ｎ側電極パッドＥ１０２は基板１１０側に、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔのような近紫外〜可視波長域における反射率の高い金属からなる高反射部を含むことが望ましい。
【００２４】
図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５では、ｐ型層１２３上に設けられる電極が、オーミック電極と電極パッドを兼用するｐ側電極Ｅ２００とされるとともに、活性層１２２で生じる光が基板１１０の裏面からＧａＮ系発光ダイオード１００の外部に放出されるように、ｎ側電極Ｅ１００の面積が小さくされている。好ましい実施形態においては、ｐ側電極Ｅ２００は、ｐ型層１２３と接触する部分がｐ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料で形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。ｐ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｃｏなどの金属が挙げられる他、ＩＴＯ、亜鉛添加酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ガリウムなどの透明導電性酸化物が挙げられる。導電性の高い金属からなる層は、好ましくは０．５μｍ〜５μｍの厚さに形成される。
【００２５】
図１３に示すＧａＮ系発光ダイオード１０６は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の変形例である。相違点として、平面図である図１３（ａ）に示すように、ＧａＮ系発光ダイオード１０６ではｎ側電極Ｅ１００が、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１００ａと、電流を横方向（基板１１０の厚さ方向と直交する方向）に拡げるための延長部Ｅ１００ｂとから構成されている。加えて、ＧａＮ系発光ダイオード１０６では、断面図である図１３（ｂ）に示すように、基板１１０の裏面の露出した部分が粗く加工されている。この粗く加工された部分には、活性層１２２で生じる光を乱反射させ得るミクロンサイズの凹凸、活性層１２２で生じる光を回折させ得るサブミクロンサイズの周期的凹凸パターン、あるいは、活性層１２２で生じる光の全反射を抑制し得るサブミクロンサイズの微細な凹凸が形成される。サブミクロンサイズの凹凸は、ポリマー微粒子やシリカ微粒子をマスクに用いて基板１１０をエッチング加工する方法を用いて形成することができる。
【００２６】
図１４に示すＧａＮ系発光ダイオード１０７は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の別の変形例である。相違点として、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、ＧａＮ系発光ダイオード１０７では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、ＩＴＯのような透明導電性酸化物で形成された透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、その一部上に設けられたｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。
【００２７】
ｎ側電極パッドＥ１０２は、図１３のＧａＮ系発光ダイオード１０６におけるｎ側電極Ｅ１００と同様に、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１０２ａと、電流を横方向に拡げるための延長部Ｅ１０２ｂとから構成されている。透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１はサブトラクティブ法によりパターニングされており、ｎ側電極パッドＥ１０２ａの直下の部分に円形の開口部を有している。
【００２８】
図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の更に別の変形例である。相違点として、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、発光ダイオード１０８では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、ＩＴＯのような透明導電性酸化物で形成された透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、その一部上に設けられたｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。ただし、図１４のＧａＮ系発光ダイオード１０７とは異なり、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は基板１１０の裏面を広く覆っておらず、その面積はｎ側電極パッドＥ１０２よりも僅かに大きいだけである。加えて、ＧａＮ系発光ダイオード１０８では、図１２のＧａＮ系発光ダイオード１０５と異なり、基板１１０の裏面のうちｎ側オーミック電極Ｅ１０１に覆われていない部分が粗面とされている。
【００２９】
図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８を製造するには、まず、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板１１０上に、ＧａＮ系半導体からなるｎ型層１２１、活性層１２２およびｐ型層１２３を含むエピ層１２０が形成されたエピウェハを準備する。そして、エピ層１２０をドライエッチング加工して素子分離溝Ｇ１００を形成するとともに、素子分離溝Ｇ１００によって区画される各発光ダイオード部のｐ型層１２３上に、ｐ側電極Ｅ２００を形成する。
【００３０】
ｐ側電極Ｅ２００の形成後、基板１１０の裏面をグラインディングまたはラッピングして、基板１１０の厚さを減じる。グラインディングを行った場合には、続けてラッピングを行って、加工された面の粗さを減じる。その後、酸性のＣＭＰスラリーを用いて、０．５μｍ／ｈ以下という低いポリッシングレートで基板１１０の裏面をポリッシングし、ＡＦＭを用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａを０．１ｎｍ以下とする。ポリッシング後は基板１１０に付着したスラリーを水で洗い流し、乾燥させる。水洗の後に、有機洗浄や紫外線オゾン洗浄を行ってもよい。
【００３１】
次に、ポリッシュされたままの基板１１０の裏面全体にＩＴＯからなるｎ側オーミック電極Ｅ１０１を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相法を用いて薄膜状に形成する。このステップまで完了したエピウェハの断面図が図１６（ａ）である。
【００３２】
次のステップでは、必要な部分をレジストマスクで保護したうえで不要部分をエッチングにより除去する方法、すなわちサブトラクティブ法によって、図１６（ｂ） に示すようにｎ側オーミック電極Ｅ１０１を所定形状にパターニングする。レジストマスクのパターニングは、通常のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。ＩＴＯのエッチングは、好ましくは、エッチャントに塩化鉄水溶液または塩酸を用いて、ウェット法により行う。このウェットエッチングの際には、ＩＴＯの不要部分を完全に取り除かないで、その残渣が基板１１０上に残るようにエッチング時間などを調節する。
【００３３】
ＩＴＯのような多結晶質のＴＣＯ薄膜は、成膜後にアニールして結晶部分の結晶性を向上させることによって、ウェットエッチング時の結晶部分と粒界部分とのエッチングレート差を大きくすることができる。従って、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１をＩＴＯのような多結晶質のＴＣＯ膜とする場合には、これを熱処理することによって、ウェットエッチング後にＴＣＯの残渣が基板１１０上に残留し易くすることができる。
【００３４】
次のステップでは、前のステップでｎ側オーミック電極Ｅ１０１の保護に用いたレジストマスクを引き続きマスクとして残したまま、露出した基板１１０の裏面を塩素ガスをエッチングガスに用いてドライエッチングする。このとき、残留したＩＴＯの残渣が微細マスクとして働くことによって、図１６（ｃ）に示すように、基板１１０のドライエッチされた部分には微細な凹凸が無数に形成される。
【００３５】
ドライエッチング後、図１７（ｄ）に示すようにｎ側オーミック電極Ｅ１０１上にｎ側電極パッドＥ１０２を形成する。好ましい実施形態においては、この後、基板１１０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。そして、最後のステップとして、エピ層１２０に形成した素子分離溝Ｇ１００の位置でエピウェハを切断し、チップ状のＧａＮ系発光ダイオード１０８を得る。
【００３６】
図１８に示すＧａＮ系発光ダイオード１０９は、図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８の変形例である。相違点として、ＧａＮ系発光ダイオード１０９では図１８（ａ）（ｂ）に示すように、ｎ側電極パッドＥ１０２が、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１０２ａと、電流を横方向（基板１１０の厚さ方向と直交する方向）に拡げるための、グリッド状の延長部Ｅ１０２ｂとから構成されている。ｎ側電極パッドＥ１０２とｐ型層１２３との間に介在されたｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、ｎ側電極パッドＥ１０２と略同じ形状に形成されている。
（実験結果）
本発明者によるＧａＮ系発光ダイオード（以下では単に「ＬＥＤ」ともいう）の試作および評価の結果を以下に記す。
１．試作したＬＥＤの基本構造
図１に、試作したＬＥＤの基本構造を模式的に示す。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ１の平面形状は矩形であり、サイズは３５０μｍ×３４０μｍである。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１は、基板１０の上にＧａＮ系半導体からなる半導体積層体２０を有している。基板１０はｍ面ＧａＮ基板であり、半導体積層体２０は該基板１０のおもて面１１上に配置されている。半導体積層体２０は基板１０側から順に、第１のアンドープＧａＮ層２１、Ｓｉドープされたｎ型ＧａＮコンタクト層２２、第２のアンドープＧａＮ層２３、Ｓｉドープされたｎ型ＧａＮクラッド層２４、ＭＱＷ活性層２５、Ｍｇドープされたｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．9Ｎクラッド層２６、Ｍｇドープされたｐ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎコンタクト層２７を有している。
【００３８】
ＭＱＷ活性層２５は、交互に積層されたアンドープＩｎ０．０４Ｇａ０．９６Ｎバリア層とアンドープＩｎ０．１６Ｇａ０．８４Ｎウェル層とを有している。アンドープＩｎＧａＮバリア層の数は４層、アンドープＩｎＧａＮウェル層の数は３層であり、ゆえに、ＭＱＷ活性層２５の最下層と最上層はいずれもバリア層である。ウェル層の組成は発光ピーク波長が４４５〜４６５ｎｍの範囲内に入るように調整されたものである。
【００３９】
ＬＥＤ１は２つのｎ側電極と１つのｐ側電極を有している。ｎ側電極のひとつは第１のｎ側メタルパッドＥ１１であり、基板１０の裏面１２全体を覆うように設けられている。もうひとつは第２のｎ側メタルパッドＥ１２であり、半導体積層体２０を一部除去することにより露出したｎ型ＧａＮコンタクト層２２の表面上に形成されている。第１のｎ側メタルパッドＥ１１と第２のｎ側メタルパッドＥ１２は、どちらもオーミック電極を兼用している。ｐ側電極を構成するのは、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層２７の上面に形成されたオーミック性の透光性電極Ｅ２１と、該透光性電極Ｅ２１上の一部に形成されたｐ側メタルパッドＥ２２である。ＭＱＷ活性層２５への電流印加は、第１のｎ側メタルパッドＥ１１とｐ側メタルパッドＥ２２を通して行うこともできるし、第２のｎ側メタルパッドＥ１２とｐ側メタルパッドＥ２２を通して行うこともできる。
【００４０】
第１のｎ側メタルパッドＥ１１は多層膜であり、基板１０側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。第２のｎ側メタルパッドＥ１２も同様の積層構造を備える多層膜であり、ｎ型ＧａＮコンタクト層２２側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。透光性電極Ｅ２１はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜である。ｐ側メタルパッドＥ１２は第１のｎ側メタルパッドＥ１１および第２のｎ側メタルパッドＥ１２と同様の積層構造を備える多層膜であり、透光性電極Ｅ２１側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。
２．ＬＥＤの試作
ＬＥＤ１を次の手順により作製した。
２−１．エピタキシャル成長
サイズが７ｍｍ（ｃ軸方向）×１５ｍｍ（ａ軸方向）×３３０μｍ（厚さ）、おもて面（半導体積層体を設ける側の主面）のオフ角が０±０．５°の範囲内で、ｎ型不純物としてＳｉが添加されたｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板を準備した。ホール測定により調べた該ｍ面ＧａＮ基板のキャリア濃度は１．３×１０１７ｃｍ−３であった。
【００４１】
このｍ面ＧａＮ基板のおもて面上に、常圧ＭＯＶＰＥ法を用いて複数のＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させて半導体積層体を形成した。ＩＩＩ族原料にはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）およびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、Ｖ族原料にはアンモニア、Ｓｉ原料にはシラン、Ｍｇ原料にはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）を用いた。
【００４２】
各層の成長温度および膜厚を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＧａＮクラッド層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層に添加した不純物の濃度は表２に示す通りである。
【００４５】
【表２】
【００４６】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層に添加したＭｇの活性化は、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層を所定時間成長させた後、ＭＯＶＰＥ装置の成長炉内で基板温度が室温まで降下する間に、該成長炉内に流す窒素ガスおよびアンモニアガスの流量を制御する方法を用いて行った。
２−２．ｐ側電極および第２のｎ側メタルパッドの形成
上記エピタキシャル成長により形成した半導体積層体の表面（ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層の表面）に、電子ビーム蒸着法によりＩＴＯ膜を２１０ｎｍの厚さに形成した。続いて、フォトリソグラフィとエッチングの技法を用いて、このＩＴＯ膜を所定の形状にパターニングして、透光性電極を形成した。パターニング後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）加工により半導体積層体の一部を除去して、第２のｎ側メタルパッドを形成すべき部位にｎ型ＧａＮコンタクト層を露出させるとともに、メサ形成を行った。ＲＩＥ加工においては、エッチングガスとしてＣｌ２を用い、アンテナ／バイアスを１００Ｗ／２０Ｗ、チャンバー内圧力を０．５Ｐａと設定した。
【００４７】
ＲＩＥ加工に続いて、上記作製したＩＴＯ膜に対し、大気雰囲気中、５２０℃で２０分間の熱処理を施した。更に続けて、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて、このＩＴＯ膜に対し、窒素ガス雰囲気中、５００℃で１分間の熱処理を施した。
【００４８】
ＩＴＯ膜の熱処理後、リフトオフ法を用いて、第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを同時に所定のパターンに形成した。第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを構成するメタル多層膜に含まれる全ての層（ＴｉＷ層、Ａｕ層およびＰｔ層）は、スパッタリング法で形成した。ＴｉＷ膜を形成する際は、ターゲットにＴｉ含有量が１０ｗｔ％のＴｉ−Ｗターゲット、スパッタガスにＡｒ（アルゴン）を使用し、スパッタ条件はＲＦ電力８００Ｗ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、スパッタガス圧２．２×１０−1Ｐａとした。最下層であるＴｉＷ層とその直上に積層するＡｕ層の厚さは１０８ｎｍとし、それ以外のＰｔ層およびＡｕ層の厚さはいずれも８９ｎｍとした。
【００４９】
第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを形成した後、露出した半導体積層体の表面および透光性電極の表面に、ＳｉＯ２からなるパッシベーション膜を２１３ｎｍの厚さに形成した。
２−３．ｍ面ＧａＮ基板の裏面の加工
上記パッシベーション膜の形成後、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に対し、以下に加工ａ〜加工ｆとして記す６通りの異なる加工を行った。
【００５０】
加工ａ：ｍ面ＧａＮ基板の裏面にラッピングおよびポリッシングをこの順に施すことにより、該基板の厚さを２００μｍに減じた。
【００５１】
ラッピング工程では、定法に従い、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていった。
【００５２】
ポリッシング工程では、酸性コロイダルシリカ（粒径７０〜１００ｎｍ）に酸を添加してｐＨを２未満に調整したＣＭＰスラリーを用い、ポリッシングレートが０．５μｍ／ｈとなるように荷重を調整し、ポリッシング加工時間は約１４時間とした。この条件でポリッシュされたｍ面ＧａＮ基板の表面は、ＡＦＭ（例えばDIGITALINSTRUMENTS社製 DIMENSION 5000）を用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａが０．1ｎｍ以下となる。
【００５３】
ポリッシングされた面（ｍ面ＧａＮ基板の裏面）は水で洗った後、更に室温のＩＰＡおよびアセトンを用いて洗浄し、乾燥後に５分間の紫外線オゾン洗浄（１１０℃、酸素流量５Ｌ／分）を施した。
【００５４】
加工ｂ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが０．１μｍとなるよう、エッチング時間を６０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計（株式会社小坂研究所製ＥＴ３０００）で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０２μｍ、最大高さＲｚは０．０４μｍであった。
【００５５】
加工ｃ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが１．０μｍとなるよう、エッチング時間を６１０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０６μｍ、最大高さＲｚは０．５５μｍであった。
【００５６】
加工ｄ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが２．０μｍとなるよう、エッチング時間を１２２０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０７〜０．１２μｍ、最大高さＲｚは１．３０μｍであった。
【００５７】
加工ｅ：加工ａを行った後のｍ面ＧａＮ基板の裏面に、ノボラック樹脂を用いたポジ型フォトレジスト（住友化学株式会社製 スミレジストＰＦＩ−３４ＡＬ）を１．６μｍの厚さにコーティングし、フォトリソグラフィ技法を用いて該フォトレジストをパターニングすることによって、図２に示すマスクパターンを形成した。すなわち、複数の円形エッチングマスクが三角格子の格子位置に配置されたマスクパターンである。各円形マスクの直径（図２中のＲ）は２μｍ、隣り合う円形マスク間のスペース（図２中のＳ）は２．５μｍとした。マスクパターンの方向は、図３に示すように、三角格子の６つの格子位置を頂点とする正六角形ＡＢＣＤＥＦの２つの辺ＢＣ、ＥＦが、ｍ面ＧａＮ基板のｃ軸と直交するように定めた。
【００５８】
上記のように形成したマスクパターンをエッチングマスクに用いてＲＩＥを行うことにより、ｍ面ＧａＮ基板の裏面を凹凸状に加工した。エッチングガスとしてＣｌ２を用い、アンテナ／バイアスを１００Ｗ／２０Ｗ、チャンバー内圧力を０．５Ｐａと設定して、エッチング選択比が約１となるようにした。なお、ここでいうエッチング選択比は、エッチング時間が約８００秒以下であるときの、〔ＧａＮのエッチングレート〕／〔マスクのエッチングレート〕である。この条件で、１５００秒間、ＲＩＥ加工を行った。マスクパターンは、エッチング時間が約８００秒に達したところで殆ど消失した。ＲＩＥ加工後、有機溶剤を用いてウェハを洗浄し、続けて、ＲＩＥ加工された面に５分間の紫外線オゾン洗浄（１１０℃、酸素流量５Ｌ／分）を施した。
【００５９】
加工ｅを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ像を図４に示す。図４において（ａ）は平面図、（ｂ）は断面方向から見た図、（ｃ）は斜視図である。 図４（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても紙面内で右から左に向かう方向が、ＧａＮの［０００１］方向（ｃ＋方向）であり、左から右に向かう方向がＧａＮの［０００−１］方向（ｃ−方向）である。ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された突起の高さは１．５μｍであった。
【００６０】
加工ｆ：加工ａを行った後のｍ面ＧａＮ基板の裏面に、加工ｅと同じ手順でマスクパターンを形成したが、ＲＩＥチャンバー内に設置した後、薄いサファイア板でｍ面ＧａＮ基板の裏面を覆うことにより、該裏面がＲＩＥ加工を受けないように保護した。このことを除いて、加工ｆで行った処理は、加工ｅと同じである。すなわち、加工ｆを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面には、フォトレジストを用いてマスクパターンを形成する処理、該マスクパターンを有機溶剤を用いて取り除く処理、及び、該マスクパターン除去後の紫外線オゾン洗浄処理が行われている。
２−４．第１のｎ側メタルパッドの形成
上記加工ａ〜ｆのいずれかを行ったｍ面ＧａＮ基板の裏面に、第１のｎ側メタルパッドとなるメタル多層膜を形成した。このメタル多層膜に含まれる全ての層（ＴｉＷ層、Ａｕ層およびＰｔ層）は、スパッタリング法で形成した。ＴｉＷ膜を形成する際は、ターゲットにＴｉ含有量が１０ｗｔ％のＴｉ−Ｗターゲット、スパッタガスにＡｒ（アルゴン）を使用し、スパッタ条件はＲＦ電力８００Ｗ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、スパッタガス圧２．２×１０−1Ｐａとした。最下層であるＴｉＷ層とその直上に積層するＡｕ層の厚さは１０８ｎｍとし、それ以外のＰｔ層およびＡｕ層の厚さはいずれも８９ｎｍとした。
【００６１】
上記メタル多層膜の形成後、スクライブおよびブレーキングを行うことによりウェハを分断し、ＬＥＤをチップにした。上記メタル多層膜はこの工程でＧａＮ基板と共に分断した。従って、第１のｎ側メタルパッドの平面形状はｍ面ＧａＮ基板の裏面の形状と同じとなった。また、第１のｎ側メタルパッドのサイズはチップサイズと略同じ３５０μｍ×３４０μｍとなった。
２−５．順方向電圧の評価
上記手順にて得たＬＥＤチップに対して、第１のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを通して電流を印加したときの順方向電圧（Ｖｆ１）と、第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを通して電流を印加したときの順方向電圧（Ｖｆ２）を比較した。印加電流はパルス幅１ｍｓｅｃ、パルス周期１００ｍｓｅｃのパルス電流とし、電流値は２０ｍＡおよび６０ｍＡの２通りとした。結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３に示すように、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に加工ａのみを行ったＬＥＤチップではＶｆ１とＶｆ２は一致したのに対し、加工ｂ〜ｆを行ったＬＥＤチップではいずれもＶｆ１がＶｆ２よりも大きくなった。特に、ＲＩＥ加工を含む加工ｂ〜ｅを行ったＬＥＤチップでは、その差は数Ｖ以上にもなった。
【符号の説明】
【００６４】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９ ＧａＮ系発光ダイオード
１１０ 基板
１２０ エピ層
１２１ ｎ型層
１２２ 活性層
１２３ ｐ型層
Ｅ１００ ｎ側電極
Ｅ１０１ ｎ側オーミック電極
Ｅ１０２ ｎ側電極パッド
Ｅ２００ ｐ側電極
Ｅ２０１ ｐ側オーミック電極
Ｅ２０２ ｐ側電極パッド
Ｇ１００ 素子分離溝
Ｒ１００ 誘電体反射膜
【技術分野】
【０００１】
本発明はＧａＮ系半導体を用いて形成された発光構造を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法に関し、とりわけ、エピタキシャル成長により形成されたｐｎ接合型の発光構造をｍ面ＧａＮ基板上に有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法に関する。ＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、窒化物半導体、窒化物系化合物半導体などとも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されたｐｎ接合型の発光構造をｍ面ＧａＮ基板上に有する半導体発光素子が公知である（非特許文献１〜４）。
【０００３】
非特許文献１〜３に開示されているのは発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、いずれの素子においても、ｍ面ＧａＮ基板上にエピタキシャル成長したｎ型のＳｉドープＧａＮ層にｎ側オーミック電極が形成されている。非特許文献４に開示されているのはレーザダイオード（ＬＤ）であり、この素子ではｍ面ＧａＮ基板の裏面にｎ側オーミック電極が形成されている。このレーザダイオードの閾値電流はＣＷ駆動時で３６ｍＡ、パルス駆動時で２８ｍＡであり、閾値電圧は約７〜８Ｖとなっている。
【０００４】
ＧａＮ基板上に発光構造を形成した発光素子においては、ＧａＮ基板の裏面に良好なｎ側オーミック電極を形成することが難しいといわれている（特許文献１〜６）。そこで、特許文献２に記載された方法では、ＧａＮ基板の裏面を粒径１０μｍ以上の研磨剤で研磨して粗くすることにより、該裏面上に形成するｎ側オーミック電極の接触抵抗の低減が図られている。また、特許文献３に記載された方法では、同じ目的のために、ＧａＮ基板の裏面をウェットエッチングまたはドライエッチングで粗くしている。一方、特許文献４によれば、ＧａＮ基板の厚さを落とすためにその裏面をグラインディング、ラッピングまたはポリッシングしたときにダメージ層が形成され、これが良好なオーミック電極の形成を阻害するとのことである。そこで、該特許文献４に記載の方法では、研磨加工後のＧａＮ基板の裏面をドライエッチングまたはウェットエッチングで削っている。しかし、特許文献５には、ウェットエッチングではこの目的は達成できなかったと記載されている。特許文献６に記載された方法では、ＧａＮ基板の裏面をドライエッチングして、機械研磨により発生した結晶欠陥を含む部分を削り取ることにより、ＧａＮ基板とｎ側オーミック電極との接触抵抗の低減が図られている。なお、これら特許文献１〜６に記載された知見や発明は、基本的にはｃ面ＧａＮ基板に関するものである。
【０００５】
金属ワイヤ、金属バンプまたはハンダのような給電部材が接合される部品として発光ダイオードに必須なのが、素子表面に金属材料を用いて形成される電極パッドである。電極パッドは光透過性を有さないので、発光構造を流れる電流が光取出し方向から見て電極パッドの影となる部位に集中する発光ダイオードは、発光効率の低いものとなる。なぜなら、この部位で発生する光は電極パッドによる遮蔽と吸収を受けるので、素子外部に効率的に取り出せないからである。そこで、電流がこの部位に集中しないように、電極パッドと発光構造の間に電流ブロック構造として高抵抗膜（絶縁膜）または高抵抗領域を設けて、素子内を流れる電流の経路を制御することが行われている（特許文献７〜９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４０５７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３１２号公報
【特許文献３】特開２００４−７１６５７号公報
【特許文献４】特開２００３−５１６１４号公報
【特許文献５】特開２００３−３４７６６０号公報
【特許文献６】特開２００４−６７１８号公報
【特許文献７】特開平１−１５１２７４号公報
【特許文献８】特開平７−１９３２７９号公報
【特許文献９】特開１０−２２９２１９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Kuniyoshi Okamoto et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 45, No. 45, 2006, pp. L1197-L1199
【非特許文献２】Mathew C. Schmidt et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 46, No. 7, 2007, pp. L126-L128
【非特許文献３】Shih-Pang Chang et al., Journal ofThe Electrochemical Society, 157 (5) H501-H503 (2010)
【非特許文献４】Kuniyoshi Okamoto et al., JapaneseJournal of Applied Physics, Vol. 46, No. 9, 2007, pp. L187-L189
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主たる目的は、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された低接触抵抗のｎ側電極を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば以下に記載するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法が提供される。
（１）（i）ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板と、該基板上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、（ii）前記エピウェハに含まれる前記基板の裏面をポリッシングする第２ステップと、（iii）前記第２ステップでポリッシュされた前記基板の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、（iv）前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、を有するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法。
（２）前記第４ステップで露出した前記基板の裏面を粗く加工する第５ステップを更に有する、前記（１）の製造方法。
（３）前記第５ステップでは、前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に周期性を有する凹凸パターンを形成する、前記（２）の製造方法。
（４）前記ｎ側オーミック電極が多結晶質の透明導電性酸化物膜であり、前記第４ステップでは前記ｎ側オーミック電極の一部をその残渣が前記基板上に残るようにエッチングし、更に、前記第５ステップでは、該残渣をエッチングマスクとして利用してドライエッチングすることにより前記基板の露出した裏面を粗く加工する、前記（２）の製造方法。
（５）前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に反射膜を形成する第６ステップを更に有する、前記（１）の製造方法。
（６）前記反射膜が誘電体反射膜である、前記（５）の製造方法。
（７）前記第２ステップでポリッシングする前記基板の裏面を、前記第２ステップの直前にラッピングする、前記（１）〜（６）のいずれかの製造方法。
（８）前記基板のキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３である、前記（１）〜（７）のいずれかの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る上記のＧａＮ系発光ダイオード製造方法によれば、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された低接触抵抗のｎ側電極を有するＧａＮ系発光ダイオードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明者等が試作したＧａＮ系発光ダイオードの構造を示す模式図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図２】マスクパターンの平面図である。
【図３】マスクパターンの向きを説明するための平面図である。
【図４】加工ｅを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ像である。
【図５】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図５（ａ）はエピ層側から見た平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図６】図５に示すＧａＮ系発光ダイオードを基板側から見た平面図である。
【図７】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図９】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、基板の裏面上でｎ側オーミック電極が呈するパターンを例示する図面である。
【図１２】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１２（ａ）は基板側から見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１３】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１３（ａ）は基板側から見た平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【図１４】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１４（ａ）は基板側から見た平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【図１５】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１５（ａ）は基板側から見た平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。
【図１６】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１７】本発明の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１８】本発明の製造方法により製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を模式的に示す図面であり、図１８（ａ）は基板側から見た平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＰ−Ｑ線の位置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の製造方法を用いて製造することのできるＧａＮ系発光ダイオードの構造を図５に模式的に示す。図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１は、基板１１０と、その上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなるエピ層１２０とを有している。図５（ａ）はＧａＮ系発光ダイオード１０１をエピ層１２０側から見た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。図６には、ＧａＮ系発光ダイオード１０１を基板１１０側から見た平面図を示す。
【００１３】
基板１１０はｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である。エピ層１２０はｐｎ接合を構成するｎ型層１２１とｐ型層１２３を含んでいる。ダブルヘテロ構造が形成されるように、ｎ型層１２１とｐ型層１２３との間には活性層１２２が設けられている。基板１１０の裏面にはオーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００が形成されている。エピ層１２０上には、透光性電極であるｐ側オーミック電極Ｅ２０１が形成されている。ｎ側電極Ｅ１００と、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１上の一部に形成されたｐ側電極パッドＥ２０２とを通して、エピ層１２０に順方向電圧を印加することにより活性層１２２で発光が生じる。この光は、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１の表面、エピ層１２０の端面、基板１１０の端面などから、ＧａＮ系発光ダイオード１０１の外部に放出される。
【００１４】
ｎ側電極Ｅ１００は、少なくとも基板１１０と接触する部分がＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯのような、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料で形成される。好ましい実施形態において、ｎ側電極Ｅ１００は、基板１１０と接触する部分がＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯなどで形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。
【００１５】
ｐ側オーミック電極Ｅ２０１は、ＩＴＯのような透明導電性酸化物（ＴＣＯ；TransparentConductive Oxide）で形成される。好ましくは、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１は、ｐ型層１２３の上面全体を覆うように設けられる。ｐ側電極パッドＥ２０２は金属を用いて形成される。好ましい実施形態において、ｐ側電極パッドＥ２０２は、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１と接する部分がＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのような、ＴＣＯとの密着性に優れた金属で形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。ＴＣＯからなるｐ側オーミック電極Ｅ２０１の厚さは好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍであり、金属からなるｐ側電極パッドＥ２０２の厚さは好ましくは０．５μｍ〜５μｍである。
【００１６】
図６に示すように、基板１１０の裏面上に形成されたｎ側電極Ｅ１００は特定の形状にパターニングされている。ｎ側電極Ｅ１００の中央部には、基板１１０の裏面へのｐ側電極パッドＥ２０２の正射影と重なる位置に、円形の開口部が設けられている。この開口部があるために、ｐ側電極パッドＥ２０２からエピ層１２０に流れる電流はｐ側電極パッドＥ２０２の真下に集中することがない。つまり、電流が図５（ｂ）中に矢印で示す経路に集中することがない。その結果として、この経路に電流が集中した場合と比べて、活性層１２２で発生する光がｐ側電極パッドＥ２０２により受ける遮蔽および吸収が低減される。加えて、活性層１２２を横切って流れる電流の密度がより均一となるので、ドループ現象（ＧａＮ系発光ダイオードに特有の、電流密度が高くなるにつれて発光効率が低下する現象）による発光効率低下が抑制される。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係る製造方法を、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１を製造する場合を例にして説明する。ＧａＮ系発光ダイオード１０１は以下に記す（Ａ）〜（Ｇ）のステップを順次実行することにより製造することができる。
（Ａ）エピウェハの準備
最初のステップでは、図７（ａ）に示すように、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板１１０上に、ＧａＮ系半導体からなるｎ型層１２１、活性層１２２およびｐ型層１２３を含むエピ層１２０が形成されたエピウェハを準備する。この段階における基板１１０の厚さは、典型的には３００μｍ〜１ｍｍである。
（Ｂ）エピ層の加工
このステップでは、図７（ｂ）に示すように、エピ層１２０をドライエッチング加工して素子分離溝Ｇ１００を形成する。そして、素子分離溝Ｇ１００によって区画される各発光ダイオード部のｐ型層１２３上に、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１とｐ側電極パッドＥ２０２を順次形成する。素子分離溝Ｇ１００とｐ側オーミック電極Ｅ２０１の形成の順序に限定はなく、素子分離溝Ｇ１００を形成する前にｐ側オーミック電極Ｅ２０１を形成してもよい。また、この例では、素子分離溝Ｇ１００はｎ型層１２１に達する深さとされているが、基板１１０の表面または内部に達する深さに形成することもできる。好ましくは、素子分離溝Ｇ１００、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１およびｐ側電極パッドＥ２０２を形成した後、ｐ側オーミック電極Ｅ２０１の表面とエピ層１２０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。
（Ｃ）基板の薄肉化
このステップでは、基板１１０の裏面をグラインディングまたはラッピングして、図７（ｃ）に示すように基板１１０の厚さを減じる。グラインディングを行った場合には、続けてラッピングを行って、加工された面の粗さを減じる。このラッピングの際には、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていくことが好ましい。
（Ｄ）基板の裏面のポリッシング
このステップでは、酸性のＣＭＰスラリーを用いて、０．５μｍ／ｈ以下という低いポリッシングレートで基板１１０の裏面をポリッシングし、ＡＦＭを用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａを０．１ｎｍ以下とする。ポリッシング前の基板１１０の裏面がグラインドされたままの表面のような荒れた面である場合は、予備加工としてラッピングを行って粗さを減じてから、ポリッシングを行う。このラッピングの際には、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていくことが望ましい。ポリッシング後は基板１１０に付着したスラリーを水で洗い流し、乾燥させる。水洗の後に、有機洗浄や紫外線オゾン洗浄を行ってもよい。
（Ｅ）ｎ側電極の形成
このステップでは、図８（ｄ）に示すように、基板１１０の裏面全体にｎ側電極Ｅ１００を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相法を用いて薄膜状に形成する。このように、酸性スラリーを用いて低いレートで基板１１０の表面をポリッシングした後に、そのポリッシュされたままの表面にｎ側電極Ｅ１００を形成することによって、ｎ側電極Ｅ１００の接触抵抗を低くすることができる。
（Ｆ）ｎ側電極のパターニング
このステップでは、必要な部分をマスクで保護したうえで不要部分をエッチングにより除去する方法、すなわちサブトラクティブ法によって、図８（ｅ）に示すようにｎ側電極Ｅ１００を所定形状にパターニングする。マスクのパターニングは、よく知られたフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。エッチング方法は、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれでもよい。ウェットエッチングで用いるエッチャント、ドライエッチングで用いるエッチングガスについては、公知技術を適宜参照して選択すればよい。好ましい実施形態においては、ｎ側電極Ｅ１００のパターニング後、基板１１０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。
（Ｇ）ダイシング
最後のステップとして、エピ層１２０に形成した素子分離溝Ｇ１００の位置でエピウェハを切断し、チップ状のＧａＮ系発光ダイオード１０１を得る。
【００１８】
以下に説明するのは、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１の変形例であり、いずれも上記（Ａ）〜（Ｇ）のステップを順次実行することにより製造することができる。図９〜図１８では、図５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０１と共通する構成要素については同一の符号を付している。
【００１９】
図９に示すＧａＮ系発光ダイオード１０２では、基板１１０の裏面のｎ側電極Ｅ１００に覆われていない部分に、活性層１２２で生じる光を乱反射させ得る凹凸パターンが設けられている。この凹凸パターンは、例えば、ドット状の凹部または凸部が周期的に配列されたパターンであり、フォトリソグラフィとドライエッチングによって形成することができる。凹凸パターンは、凹部の深さまたは凸部の高さとパターンの周期が１μｍ以上であれば、活性層１２２で生じる近紫外〜可視波長の光を乱反射させることができる。乱反射を発生させ得る凹凸パターンの形成によって多重反射が抑制され、光取出し効率が改善される。周期性を有する凹凸パターンの形成に代えて、ランダムエッチングマスクを用いたドライエッチングあるいはサンドブラストによって、同様の効果を奏する、周期性を有さない粗面を形成することもできる。
【００２０】
図９に示すＧａＮ系発光ダイオード１０２を製造する場合、基板１１０の裏面を凹凸状に加工するステップは、ｎ側電極Ｅ１００をパターニングするステップの後に行う。
【００２１】
図１０（ａ）に示すＧａＮ系発光ダイオード１０３および図１０（ｂ）に示すＧａＮ系発光ダイオード１０４では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、パターニングされたｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、それを覆うｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。基板１１０の裏面上でｎ側オーミック電極Ｅ１０１が呈するパターンは、図１１（ａ）に一例を示すドットパターンや、図１１（ｂ）に一例を示すネットパターンなどとすることができる。ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、基板１１０の裏面全体を覆うように形成された後、不要部分を除去することによってパターニングされる。つまり、サブトラクティブ法によりパターニングされる。
【００２２】
図１０（ａ）のＧａＮ系発光ダイオード１０３では、ｎ側電極パッドＥ１０２が基板１１０の露出した裏面と接するように設けられているが、図１０（ｂ）のＧａＮ系発光ダイオード１０４では、基板１１０の裏面とｎ側電極パッドＥ１０２との間に誘電体反射膜Ｒ１００が介在している。誘電体反射膜Ｒの好適例はブラッグ反射膜（ＤＢＲ）であるが、限定されるものではなく、基板１１０より屈折率の低い誘電体からなる単層膜であってもよい。
【００２３】
ＧａＮ系発光ダイオード１０３、１０４において、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、ＩＴＯのような、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料を用いて、蒸着、スパッタ、ＣＶＤのような気相法により、好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍの厚さに形成される。ｎ側電極パッドＥ１０２は、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる厚さ０．５μｍ〜５μｍの層を含むことが望ましい。また、ｎ側電極パッドＥ１０２は基板１１０側に、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔのような近紫外〜可視波長域における反射率の高い金属からなる高反射部を含むことが望ましい。
【００２４】
図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５では、ｐ型層１２３上に設けられる電極が、オーミック電極と電極パッドを兼用するｐ側電極Ｅ２００とされるとともに、活性層１２２で生じる光が基板１１０の裏面からＧａＮ系発光ダイオード１００の外部に放出されるように、ｎ側電極Ｅ１００の面積が小さくされている。好ましい実施形態においては、ｐ側電極Ｅ２００は、ｐ型層１２３と接触する部分がｐ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料で形成され、その上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇのような導電性の高い金属からなる層が積層された、多層構造とされる。ｐ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成する材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｃｏなどの金属が挙げられる他、ＩＴＯ、亜鉛添加酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ガリウムなどの透明導電性酸化物が挙げられる。導電性の高い金属からなる層は、好ましくは０．５μｍ〜５μｍの厚さに形成される。
【００２５】
図１３に示すＧａＮ系発光ダイオード１０６は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の変形例である。相違点として、平面図である図１３（ａ）に示すように、ＧａＮ系発光ダイオード１０６ではｎ側電極Ｅ１００が、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１００ａと、電流を横方向（基板１１０の厚さ方向と直交する方向）に拡げるための延長部Ｅ１００ｂとから構成されている。加えて、ＧａＮ系発光ダイオード１０６では、断面図である図１３（ｂ）に示すように、基板１１０の裏面の露出した部分が粗く加工されている。この粗く加工された部分には、活性層１２２で生じる光を乱反射させ得るミクロンサイズの凹凸、活性層１２２で生じる光を回折させ得るサブミクロンサイズの周期的凹凸パターン、あるいは、活性層１２２で生じる光の全反射を抑制し得るサブミクロンサイズの微細な凹凸が形成される。サブミクロンサイズの凹凸は、ポリマー微粒子やシリカ微粒子をマスクに用いて基板１１０をエッチング加工する方法を用いて形成することができる。
【００２６】
図１４に示すＧａＮ系発光ダイオード１０７は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の別の変形例である。相違点として、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、ＧａＮ系発光ダイオード１０７では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、ＩＴＯのような透明導電性酸化物で形成された透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、その一部上に設けられたｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。
【００２７】
ｎ側電極パッドＥ１０２は、図１３のＧａＮ系発光ダイオード１０６におけるｎ側電極Ｅ１００と同様に、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１０２ａと、電流を横方向に拡げるための延長部Ｅ１０２ｂとから構成されている。透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１はサブトラクティブ法によりパターニングされており、ｎ側電極パッドＥ１０２ａの直下の部分に円形の開口部を有している。
【００２８】
図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８は、図１２に示すＧａＮ系発光ダイオード１０５の更に別の変形例である。相違点として、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、発光ダイオード１０８では、オーミック電極と電極パッドを兼用するｎ側電極Ｅ１００に代えて、ＩＴＯのような透明導電性酸化物で形成された透光性のｎ側オーミック電極Ｅ１０１と、その一部上に設けられたｎ側電極パッドＥ１０２が、基板１１０の裏面上に形成されている。ただし、図１４のＧａＮ系発光ダイオード１０７とは異なり、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１は基板１１０の裏面を広く覆っておらず、その面積はｎ側電極パッドＥ１０２よりも僅かに大きいだけである。加えて、ＧａＮ系発光ダイオード１０８では、図１２のＧａＮ系発光ダイオード１０５と異なり、基板１１０の裏面のうちｎ側オーミック電極Ｅ１０１に覆われていない部分が粗面とされている。
【００２９】
図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８を製造するには、まず、ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板１１０上に、ＧａＮ系半導体からなるｎ型層１２１、活性層１２２およびｐ型層１２３を含むエピ層１２０が形成されたエピウェハを準備する。そして、エピ層１２０をドライエッチング加工して素子分離溝Ｇ１００を形成するとともに、素子分離溝Ｇ１００によって区画される各発光ダイオード部のｐ型層１２３上に、ｐ側電極Ｅ２００を形成する。
【００３０】
ｐ側電極Ｅ２００の形成後、基板１１０の裏面をグラインディングまたはラッピングして、基板１１０の厚さを減じる。グラインディングを行った場合には、続けてラッピングを行って、加工された面の粗さを減じる。その後、酸性のＣＭＰスラリーを用いて、０．５μｍ／ｈ以下という低いポリッシングレートで基板１１０の裏面をポリッシングし、ＡＦＭを用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａを０．１ｎｍ以下とする。ポリッシング後は基板１１０に付着したスラリーを水で洗い流し、乾燥させる。水洗の後に、有機洗浄や紫外線オゾン洗浄を行ってもよい。
【００３１】
次に、ポリッシュされたままの基板１１０の裏面全体にＩＴＯからなるｎ側オーミック電極Ｅ１０１を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相法を用いて薄膜状に形成する。このステップまで完了したエピウェハの断面図が図１６（ａ）である。
【００３２】
次のステップでは、必要な部分をレジストマスクで保護したうえで不要部分をエッチングにより除去する方法、すなわちサブトラクティブ法によって、図１６（ｂ） に示すようにｎ側オーミック電極Ｅ１０１を所定形状にパターニングする。レジストマスクのパターニングは、通常のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。ＩＴＯのエッチングは、好ましくは、エッチャントに塩化鉄水溶液または塩酸を用いて、ウェット法により行う。このウェットエッチングの際には、ＩＴＯの不要部分を完全に取り除かないで、その残渣が基板１１０上に残るようにエッチング時間などを調節する。
【００３３】
ＩＴＯのような多結晶質のＴＣＯ薄膜は、成膜後にアニールして結晶部分の結晶性を向上させることによって、ウェットエッチング時の結晶部分と粒界部分とのエッチングレート差を大きくすることができる。従って、ｎ側オーミック電極Ｅ１０１をＩＴＯのような多結晶質のＴＣＯ膜とする場合には、これを熱処理することによって、ウェットエッチング後にＴＣＯの残渣が基板１１０上に残留し易くすることができる。
【００３４】
次のステップでは、前のステップでｎ側オーミック電極Ｅ１０１の保護に用いたレジストマスクを引き続きマスクとして残したまま、露出した基板１１０の裏面を塩素ガスをエッチングガスに用いてドライエッチングする。このとき、残留したＩＴＯの残渣が微細マスクとして働くことによって、図１６（ｃ）に示すように、基板１１０のドライエッチされた部分には微細な凹凸が無数に形成される。
【００３５】
ドライエッチング後、図１７（ｄ）に示すようにｎ側オーミック電極Ｅ１０１上にｎ側電極パッドＥ１０２を形成する。好ましい実施形態においては、この後、基板１１０の露出面をＳｉＯ２、ＳｉＮｘのような透明材料からなる絶縁性の保護膜（図示せず）で被覆する。そして、最後のステップとして、エピ層１２０に形成した素子分離溝Ｇ１００の位置でエピウェハを切断し、チップ状のＧａＮ系発光ダイオード１０８を得る。
【００３６】
図１８に示すＧａＮ系発光ダイオード１０９は、図１５に示すＧａＮ系発光ダイオード１０８の変形例である。相違点として、ＧａＮ系発光ダイオード１０９では図１８（ａ）（ｂ）に示すように、ｎ側電極パッドＥ１０２が、ボンディングワイヤ等が接続される部分である接続部Ｅ１０２ａと、電流を横方向（基板１１０の厚さ方向と直交する方向）に拡げるための、グリッド状の延長部Ｅ１０２ｂとから構成されている。ｎ側電極パッドＥ１０２とｐ型層１２３との間に介在されたｎ側オーミック電極Ｅ１０１は、ｎ側電極パッドＥ１０２と略同じ形状に形成されている。
（実験結果）
本発明者によるＧａＮ系発光ダイオード（以下では単に「ＬＥＤ」ともいう）の試作および評価の結果を以下に記す。
１．試作したＬＥＤの基本構造
図１に、試作したＬＥＤの基本構造を模式的に示す。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線の位置における断面図である。図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ１の平面形状は矩形であり、サイズは３５０μｍ×３４０μｍである。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１は、基板１０の上にＧａＮ系半導体からなる半導体積層体２０を有している。基板１０はｍ面ＧａＮ基板であり、半導体積層体２０は該基板１０のおもて面１１上に配置されている。半導体積層体２０は基板１０側から順に、第１のアンドープＧａＮ層２１、Ｓｉドープされたｎ型ＧａＮコンタクト層２２、第２のアンドープＧａＮ層２３、Ｓｉドープされたｎ型ＧａＮクラッド層２４、ＭＱＷ活性層２５、Ｍｇドープされたｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．9Ｎクラッド層２６、Ｍｇドープされたｐ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎコンタクト層２７を有している。
【００３８】
ＭＱＷ活性層２５は、交互に積層されたアンドープＩｎ０．０４Ｇａ０．９６Ｎバリア層とアンドープＩｎ０．１６Ｇａ０．８４Ｎウェル層とを有している。アンドープＩｎＧａＮバリア層の数は４層、アンドープＩｎＧａＮウェル層の数は３層であり、ゆえに、ＭＱＷ活性層２５の最下層と最上層はいずれもバリア層である。ウェル層の組成は発光ピーク波長が４４５〜４６５ｎｍの範囲内に入るように調整されたものである。
【００３９】
ＬＥＤ１は２つのｎ側電極と１つのｐ側電極を有している。ｎ側電極のひとつは第１のｎ側メタルパッドＥ１１であり、基板１０の裏面１２全体を覆うように設けられている。もうひとつは第２のｎ側メタルパッドＥ１２であり、半導体積層体２０を一部除去することにより露出したｎ型ＧａＮコンタクト層２２の表面上に形成されている。第１のｎ側メタルパッドＥ１１と第２のｎ側メタルパッドＥ１２は、どちらもオーミック電極を兼用している。ｐ側電極を構成するのは、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層２７の上面に形成されたオーミック性の透光性電極Ｅ２１と、該透光性電極Ｅ２１上の一部に形成されたｐ側メタルパッドＥ２２である。ＭＱＷ活性層２５への電流印加は、第１のｎ側メタルパッドＥ１１とｐ側メタルパッドＥ２２を通して行うこともできるし、第２のｎ側メタルパッドＥ１２とｐ側メタルパッドＥ２２を通して行うこともできる。
【００４０】
第１のｎ側メタルパッドＥ１１は多層膜であり、基板１０側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。第２のｎ側メタルパッドＥ１２も同様の積層構造を備える多層膜であり、ｎ型ＧａＮコンタクト層２２側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。透光性電極Ｅ２１はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜である。ｐ側メタルパッドＥ１２は第１のｎ側メタルパッドＥ１１および第２のｎ側メタルパッドＥ１２と同様の積層構造を備える多層膜であり、透光性電極Ｅ２１側から順にＴｉＷ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を有している。
２．ＬＥＤの試作
ＬＥＤ１を次の手順により作製した。
２−１．エピタキシャル成長
サイズが７ｍｍ（ｃ軸方向）×１５ｍｍ（ａ軸方向）×３３０μｍ（厚さ）、おもて面（半導体積層体を設ける側の主面）のオフ角が０±０．５°の範囲内で、ｎ型不純物としてＳｉが添加されたｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板を準備した。ホール測定により調べた該ｍ面ＧａＮ基板のキャリア濃度は１．３×１０１７ｃｍ−３であった。
【００４１】
このｍ面ＧａＮ基板のおもて面上に、常圧ＭＯＶＰＥ法を用いて複数のＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させて半導体積層体を形成した。ＩＩＩ族原料にはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）およびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、Ｖ族原料にはアンモニア、Ｓｉ原料にはシラン、Ｍｇ原料にはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）を用いた。
【００４２】
各層の成長温度および膜厚を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＧａＮクラッド層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層に添加した不純物の濃度は表２に示す通りである。
【００４５】
【表２】
【００４６】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層に添加したＭｇの活性化は、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層を所定時間成長させた後、ＭＯＶＰＥ装置の成長炉内で基板温度が室温まで降下する間に、該成長炉内に流す窒素ガスおよびアンモニアガスの流量を制御する方法を用いて行った。
２−２．ｐ側電極および第２のｎ側メタルパッドの形成
上記エピタキシャル成長により形成した半導体積層体の表面（ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層の表面）に、電子ビーム蒸着法によりＩＴＯ膜を２１０ｎｍの厚さに形成した。続いて、フォトリソグラフィとエッチングの技法を用いて、このＩＴＯ膜を所定の形状にパターニングして、透光性電極を形成した。パターニング後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）加工により半導体積層体の一部を除去して、第２のｎ側メタルパッドを形成すべき部位にｎ型ＧａＮコンタクト層を露出させるとともに、メサ形成を行った。ＲＩＥ加工においては、エッチングガスとしてＣｌ２を用い、アンテナ／バイアスを１００Ｗ／２０Ｗ、チャンバー内圧力を０．５Ｐａと設定した。
【００４７】
ＲＩＥ加工に続いて、上記作製したＩＴＯ膜に対し、大気雰囲気中、５２０℃で２０分間の熱処理を施した。更に続けて、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて、このＩＴＯ膜に対し、窒素ガス雰囲気中、５００℃で１分間の熱処理を施した。
【００４８】
ＩＴＯ膜の熱処理後、リフトオフ法を用いて、第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを同時に所定のパターンに形成した。第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを構成するメタル多層膜に含まれる全ての層（ＴｉＷ層、Ａｕ層およびＰｔ層）は、スパッタリング法で形成した。ＴｉＷ膜を形成する際は、ターゲットにＴｉ含有量が１０ｗｔ％のＴｉ−Ｗターゲット、スパッタガスにＡｒ（アルゴン）を使用し、スパッタ条件はＲＦ電力８００Ｗ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、スパッタガス圧２．２×１０−1Ｐａとした。最下層であるＴｉＷ層とその直上に積層するＡｕ層の厚さは１０８ｎｍとし、それ以外のＰｔ層およびＡｕ層の厚さはいずれも８９ｎｍとした。
【００４９】
第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを形成した後、露出した半導体積層体の表面および透光性電極の表面に、ＳｉＯ２からなるパッシベーション膜を２１３ｎｍの厚さに形成した。
２−３．ｍ面ＧａＮ基板の裏面の加工
上記パッシベーション膜の形成後、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に対し、以下に加工ａ〜加工ｆとして記す６通りの異なる加工を行った。
【００５０】
加工ａ：ｍ面ＧａＮ基板の裏面にラッピングおよびポリッシングをこの順に施すことにより、該基板の厚さを２００μｍに減じた。
【００５１】
ラッピング工程では、定法に従い、使用するダイヤモンド砥粒の粒径を段階的に小さくしていった。
【００５２】
ポリッシング工程では、酸性コロイダルシリカ（粒径７０〜１００ｎｍ）に酸を添加してｐＨを２未満に調整したＣＭＰスラリーを用い、ポリッシングレートが０．５μｍ／ｈとなるように荷重を調整し、ポリッシング加工時間は約１４時間とした。この条件でポリッシュされたｍ面ＧａＮ基板の表面は、ＡＦＭ（例えばDIGITALINSTRUMENTS社製 DIMENSION 5000）を用いて測定される１０μｍ角の範囲の算術平均粗さＲａが０．1ｎｍ以下となる。
【００５３】
ポリッシングされた面（ｍ面ＧａＮ基板の裏面）は水で洗った後、更に室温のＩＰＡおよびアセトンを用いて洗浄し、乾燥後に５分間の紫外線オゾン洗浄（１１０℃、酸素流量５Ｌ／分）を施した。
【００５４】
加工ｂ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが０．１μｍとなるよう、エッチング時間を６０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計（株式会社小坂研究所製ＥＴ３０００）で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０２μｍ、最大高さＲｚは０．０４μｍであった。
【００５５】
加工ｃ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが１．０μｍとなるよう、エッチング時間を６１０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０６μｍ、最大高さＲｚは０．５５μｍであった。
【００５６】
加工ｄ：加工ａを行った後、更に、ＲＩＥによってｍ面ＧａＮ基板の裏面から表層部分を削り取った。ＲＩＥ条件は上記２−２．で半導体積層体に対してＲＩＥ加工を施したときの条件と同じとし、エッチング深さが２．０μｍとなるよう、エッチング時間を１２２０秒に設定した。ＲＩＥ加工後の表面の粗さを触針式段差計で測定したところ、算術平均粗さＲａは０．０７〜０．１２μｍ、最大高さＲｚは１．３０μｍであった。
【００５７】
加工ｅ：加工ａを行った後のｍ面ＧａＮ基板の裏面に、ノボラック樹脂を用いたポジ型フォトレジスト（住友化学株式会社製 スミレジストＰＦＩ−３４ＡＬ）を１．６μｍの厚さにコーティングし、フォトリソグラフィ技法を用いて該フォトレジストをパターニングすることによって、図２に示すマスクパターンを形成した。すなわち、複数の円形エッチングマスクが三角格子の格子位置に配置されたマスクパターンである。各円形マスクの直径（図２中のＲ）は２μｍ、隣り合う円形マスク間のスペース（図２中のＳ）は２．５μｍとした。マスクパターンの方向は、図３に示すように、三角格子の６つの格子位置を頂点とする正六角形ＡＢＣＤＥＦの２つの辺ＢＣ、ＥＦが、ｍ面ＧａＮ基板のｃ軸と直交するように定めた。
【００５８】
上記のように形成したマスクパターンをエッチングマスクに用いてＲＩＥを行うことにより、ｍ面ＧａＮ基板の裏面を凹凸状に加工した。エッチングガスとしてＣｌ２を用い、アンテナ／バイアスを１００Ｗ／２０Ｗ、チャンバー内圧力を０．５Ｐａと設定して、エッチング選択比が約１となるようにした。なお、ここでいうエッチング選択比は、エッチング時間が約８００秒以下であるときの、〔ＧａＮのエッチングレート〕／〔マスクのエッチングレート〕である。この条件で、１５００秒間、ＲＩＥ加工を行った。マスクパターンは、エッチング時間が約８００秒に達したところで殆ど消失した。ＲＩＥ加工後、有機溶剤を用いてウェハを洗浄し、続けて、ＲＩＥ加工された面に５分間の紫外線オゾン洗浄（１１０℃、酸素流量５Ｌ／分）を施した。
【００５９】
加工ｅを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面のＳＥＭ像を図４に示す。図４において（ａ）は平面図、（ｂ）は断面方向から見た図、（ｃ）は斜視図である。 図４（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても紙面内で右から左に向かう方向が、ＧａＮの［０００１］方向（ｃ＋方向）であり、左から右に向かう方向がＧａＮの［０００−１］方向（ｃ−方向）である。ｍ面ＧａＮ基板の裏面に形成された突起の高さは１．５μｍであった。
【００６０】
加工ｆ：加工ａを行った後のｍ面ＧａＮ基板の裏面に、加工ｅと同じ手順でマスクパターンを形成したが、ＲＩＥチャンバー内に設置した後、薄いサファイア板でｍ面ＧａＮ基板の裏面を覆うことにより、該裏面がＲＩＥ加工を受けないように保護した。このことを除いて、加工ｆで行った処理は、加工ｅと同じである。すなわち、加工ｆを施したｍ面ＧａＮ基板の裏面には、フォトレジストを用いてマスクパターンを形成する処理、該マスクパターンを有機溶剤を用いて取り除く処理、及び、該マスクパターン除去後の紫外線オゾン洗浄処理が行われている。
２−４．第１のｎ側メタルパッドの形成
上記加工ａ〜ｆのいずれかを行ったｍ面ＧａＮ基板の裏面に、第１のｎ側メタルパッドとなるメタル多層膜を形成した。このメタル多層膜に含まれる全ての層（ＴｉＷ層、Ａｕ層およびＰｔ層）は、スパッタリング法で形成した。ＴｉＷ膜を形成する際は、ターゲットにＴｉ含有量が１０ｗｔ％のＴｉ−Ｗターゲット、スパッタガスにＡｒ（アルゴン）を使用し、スパッタ条件はＲＦ電力８００Ｗ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、スパッタガス圧２．２×１０−1Ｐａとした。最下層であるＴｉＷ層とその直上に積層するＡｕ層の厚さは１０８ｎｍとし、それ以外のＰｔ層およびＡｕ層の厚さはいずれも８９ｎｍとした。
【００６１】
上記メタル多層膜の形成後、スクライブおよびブレーキングを行うことによりウェハを分断し、ＬＥＤをチップにした。上記メタル多層膜はこの工程でＧａＮ基板と共に分断した。従って、第１のｎ側メタルパッドの平面形状はｍ面ＧａＮ基板の裏面の形状と同じとなった。また、第１のｎ側メタルパッドのサイズはチップサイズと略同じ３５０μｍ×３４０μｍとなった。
２−５．順方向電圧の評価
上記手順にて得たＬＥＤチップに対して、第１のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを通して電流を印加したときの順方向電圧（Ｖｆ１）と、第２のｎ側メタルパッドとｐ側メタルパッドを通して電流を印加したときの順方向電圧（Ｖｆ２）を比較した。印加電流はパルス幅１ｍｓｅｃ、パルス周期１００ｍｓｅｃのパルス電流とし、電流値は２０ｍＡおよび６０ｍＡの２通りとした。結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３に示すように、ｍ面ＧａＮ基板の裏面に加工ａのみを行ったＬＥＤチップではＶｆ１とＶｆ２は一致したのに対し、加工ｂ〜ｆを行ったＬＥＤチップではいずれもＶｆ１がＶｆ２よりも大きくなった。特に、ＲＩＥ加工を含む加工ｂ〜ｅを行ったＬＥＤチップでは、その差は数Ｖ以上にもなった。
【符号の説明】
【００６４】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９ ＧａＮ系発光ダイオード
１１０ 基板
１２０ エピ層
１２１ ｎ型層
１２２ 活性層
１２３ ｐ型層
Ｅ１００ ｎ側電極
Ｅ１０１ ｎ側オーミック電極
Ｅ１０２ ｎ側電極パッド
Ｅ２００ ｐ側電極
Ｅ２０１ ｐ側オーミック電極
Ｅ２０２ ｐ側電極パッド
Ｇ１００ 素子分離溝
Ｒ１００ 誘電体反射膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板と、該基板上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、
（ii）前記エピウェハに含まれる前記基板の裏面をポリッシングする第２ステップと、
（iii）前記第２ステップでポリッシュされた前記基板の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、
（iv）前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、
を有するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記第４ステップで露出した前記基板の裏面を粗く加工する第５ステップを更に有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第５ステップでは、前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に周期性を有する凹凸パターンを形成する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ｎ側オーミック電極が多結晶質の透明導電性酸化物膜であり、前記第４ステップでは前記ｎ側オーミック電極の一部をその残渣が前記基板上に残るようにエッチングし、更に、前記第５ステップでは、該残渣をエッチングマスクとして利用してドライエッチングすることにより前記基板の露出した裏面を粗く加工する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に反射膜を形成する第６ステップを更に有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記反射膜が誘電体反射膜である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第２ステップでポリッシングする前記基板の裏面を、前記第２ステップの直前にラッピングする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記基板のキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１】
（i）ｎ型導電性のｍ面ＧａＮ基板である基板と、該基板上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなりｐｎ接合型の発光構造を含むエピ層と、を有するエピウェハを準備する第１ステップと、
（ii）前記エピウェハに含まれる前記基板の裏面をポリッシングする第２ステップと、
（iii）前記第２ステップでポリッシュされた前記基板の裏面全体にｎ側オーミック電極を形成する第３ステップと、
（iv）前記第３ステップで形成された前記ｎ側オーミック電極をエッチングによりパターニングする第４ステップと、
を有するＧａＮ系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記第４ステップで露出した前記基板の裏面を粗く加工する第５ステップを更に有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第５ステップでは、前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に周期性を有する凹凸パターンを形成する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ｎ側オーミック電極が多結晶質の透明導電性酸化物膜であり、前記第４ステップでは前記ｎ側オーミック電極の一部をその残渣が前記基板上に残るようにエッチングし、更に、前記第５ステップでは、該残渣をエッチングマスクとして利用してドライエッチングすることにより前記基板の露出した裏面を粗く加工する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第４ステップで露出した前記基板の裏面に反射膜を形成する第６ステップを更に有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記反射膜が誘電体反射膜である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第２ステップでポリッシングする前記基板の裏面を、前記第２ステップの直前にラッピングする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記基板のキャリア濃度が１０１７ｃｍ−３である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−８４７５０（Ｐ２０１３−８４７５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３４１６（Ｐ２０１１−２２３４１６）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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