JP2024159483A - 発光素子の製造方法及び発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】透光性導電層における光吸収を低減しつつ、透光性導電層と導電層とをより高い信頼性で電気的に接続することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供すること。
【解決手段】発光素子の製造方法は、ｎ側半導体層と、ｎ側半導体層上に位置する活性層と、活性層上に位置するｐ側半導体層とを有する半導体構造体を準備する工程と、ｐ側半導体層の上面の一部に形成された第１層と、ｐ側半導体層の上面及び第１層を覆う第２層とを有する透光性導電層を形成する工程と、第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、平面視において第１層と重なる領域の絶縁膜を除去し絶縁膜に第１開口を形成することで、絶縁膜から透光性導電層を露出させる工程と、第１開口に透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程とを備える。
【選択図】図３
【解決手段】発光素子の製造方法は、ｎ側半導体層と、ｎ側半導体層上に位置する活性層と、活性層上に位置するｐ側半導体層とを有する半導体構造体を準備する工程と、ｐ側半導体層の上面の一部に形成された第１層と、ｐ側半導体層の上面及び第１層を覆う第２層とを有する透光性導電層を形成する工程と、第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、平面視において第１層と重なる領域の絶縁膜を除去し絶縁膜に第１開口を形成することで、絶縁膜から透光性導電層を露出させる工程と、第１開口に透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程とを備える。
【選択図】図３
Description
本発明は、発光素子の製造方法及び発光素子に関する。
例えば特許文献１には、ｐ側半導体層上に透明電極を配置し、透明電極を覆う分布ブラッグ反射膜を形成した後、分布ブラッグ反射膜に形成した開口を介してｐ側半導体層に接続するｐコンタクト電極を分布ブラッグ反射膜上に形成することが開示されている。
本発明は、透光性導電層における光吸収を低減しつつ、透光性導電層と導電層とをより高い信頼性で電気的に接続することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体を準備する工程と、前記ｐ側半導体層の上面の一部に形成された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層を形成する工程と、前記第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、平面視において前記第１層と重なる領域の前記絶縁膜を除去し前記絶縁膜に第１開口を形成することで、前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程と、前記第１開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程と、を備える。
本発明の一態様によれば、発光素子は、ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体と、前記ｐ側半導体層の上面の一部に配置された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層と、前記第２層を覆う絶縁膜であって、平面視において前記第１層と重なる領域に位置する第１開口を有する絶縁膜と、前記第１開口に配置され、且つ前記第１開口の下方において前記透光性導電層と接する第１導電層と、を備え、前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、前記第１層の粒径よりも大きい。
本発明によれば、透光性導電層における光吸収を低減しつつ、透光性導電層と導電層とをより高い信頼性で電気的に接続することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供することができる。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。なお、各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、又は部材の一部の図示を省略する場合がある。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。また、断面図において、半導体構造体の各層の境界を見やすくするために、半導体構造体の断面にはハッチングを付していない。
以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置を分かり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本明細書において「上」と表現する位置関係は、接している場合と、接していないが上方に位置している場合も含む。また、本明細書において、特定的な記載がない限り、部材が被覆対象を覆うとは、部材が被覆対象に接して被覆対象を直接覆う場合と、部材が被覆対象に非接触で被覆対象を間接的に覆う場合を含む。
［発光素子］
図１～図３を参照して、実施形態の発光素子１について説明する。
図１に示す発光素子１の平面視において、互いに直交する２つの方向を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとする。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する方向を第３方向Ｚとする。
図１～図３を参照して、実施形態の発光素子１について説明する。
図１に示す発光素子１の平面視において、互いに直交する２つの方向を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとする。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する方向を第３方向Ｚとする。
発光素子１は、半導体構造体１０と、透光性導電層４３と、絶縁膜２０と、第１導電層４１とを備える。
＜半導体構造体＞
半導体構造体１０は、窒化物半導体からなる。本明細書において「窒化物半導体」とは、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。また、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むものも「窒化物半導体」に含まれるものとする。
半導体構造体１０は、窒化物半導体からなる。本明細書において「窒化物半導体」とは、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。また、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むものも「窒化物半導体」に含まれるものとする。
図２に示すように、半導体構造体１０は、ｎ側半導体層１１と、第３方向Ｚにおいてｎ側半導体層１１上に位置する活性層１２と、第３方向Ｚにおいて活性層１２上に位置するｐ側半導体層１３とを有する。活性層１２は、第３方向Ｚにおいて、ｎ側半導体層１１とｐ側半導体層１３との間に位置する。活性層１２は、光を発する発光層であり、例えば複数の障壁層と、複数の井戸層を含むＭＱＷ（Multiple Quantum well）構造を有する。ｎ側半導体層１１は、ｎ型不純物を含む半導体層を有する。ｐ側半導体層１３は、ｐ型不純物を含む半導体層を有する。
ｎ側半導体層１１は、第１面１１ｄと、第３方向Ｚにおいて第１面１１ｄの反対側に位置し、活性層１２及びｐ側半導体層１３が配置された第２面１１ｃとを有する。活性層１２が発する光は、主に第１面１１ｄから半導体構造体１０の外部に取り出される。また、ｎ側半導体層１１は、第３方向Ｚにおいて第１面１１ｄの反対側に位置し、ｐ側半導体層１３及び活性層１２から露出する複数の第１露出部１１ａを有する。平面視において、複数の第１露出部１１ａの最大幅は、例えば、１００ｎｍ以上３０μｍ以下である。また、ｎ側半導体層１１は、第３方向Ｚにおいて第１面１１ｄの反対側に位置し、ｐ側半導体層１３及び活性層１２から露出する第２露出部１１ｂを有する。
図１に示すように、ｎ側半導体層１１は、平面視において、第１方向Ｘに延びる２つの第１外縁１１Ａと、第２方向Ｙに延びる２つの第２外縁１１Ｂとを有する。第２露出部１１ｂは、平面視において第１外縁１１Ａ及び第２外縁１１Ｂに隣接するｎ側半導体層１１の外周部に位置する。第２露出部１１ｂは、第１外縁１１Ａ及び第２外縁１１Ｂに沿って連続している。第１露出部１１ａは、平面視において、ｎ側半導体層１１の外周部よりも内側に位置し、ｐ側半導体層１３に囲まれている。平面視において、１つの第１外縁１１Ａの長さと１つの第２外縁１１Ｂの長さは、例えば、３０μｍ以上２０００μｍ以下である。
図２に示すように、発光素子１は、半導体構造体１０を支持する基板１００を備えることができる。ｎ側半導体層１１が第３方向Ｚにおいて基板１００側に位置するように、半導体構造体１０は基板１００上に配置されている。図２において、基板１００は、第１面１１ｄと接している。基板１００の材料として、例えば、サファイア、スピネル、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、またはＳｉなどを用いることができる。発光素子１は、基板１００を備えなくてもよい。
＜透光性導電層＞
透光性導電層４３は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａに配置されている。透光性導電層４３は、活性層１２が発する光に対する透光性を有する。透光性導電層４３の活性層１２が発する光のピーク波長に対する透過率は、例えば、６０％以上である。これにより、透光性導電層４３における光の吸収を低減できる。また、透光性導電層４３は、第１導電層４１から供給される電流をｐ側半導体層１３の面方向に拡散させることができる。これにより、発光分布の偏りを低減できる。透光性導電層４３の材料として、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（Zinc Oxide）、Ｉｎ２Ｏ３（Indium Oxide）などを用いることができる。
透光性導電層４３は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａに配置されている。透光性導電層４３は、活性層１２が発する光に対する透光性を有する。透光性導電層４３の活性層１２が発する光のピーク波長に対する透過率は、例えば、６０％以上である。これにより、透光性導電層４３における光の吸収を低減できる。また、透光性導電層４３は、第１導電層４１から供給される電流をｐ側半導体層１３の面方向に拡散させることができる。これにより、発光分布の偏りを低減できる。透光性導電層４３の材料として、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（Zinc Oxide）、Ｉｎ２Ｏ３（Indium Oxide）などを用いることができる。
図３は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部を含む領域の模式断面図である。図３に示す領域において、後述する第１導電層４１が透光性導電層４３と電気的に接続する。図３に示すように、透光性導電層４３は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部に配置され、上面１３ａに接する第１層４３Ａと、ｐ側半導体層１３の上面１３ａに接すると共に第１層４３Ａを覆う第２層４３Ｂとを有する。第２層４３Ｂは、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ、第１層４３Ａの上面の一部及び側面を覆う。第２層４３Ｂとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積は、第１層４３Ａとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積よりも大きい。例えば、第１層４３Ａとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積は、第２層４３Ｂとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積の０．１％以上５％以下である。
第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径は、第１層４３Ａの粒径よりも大きい。また、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径は、第１層４３Ａを介さずにｐ側半導体層１３の上面１３ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径よりも大きい。
第１層４３Ａの粒径及び第２層４３Ｂの粒径は、例えば、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）により観察された画像から測定することができる。図６Ａは、第１層４３ＡのＡＦＭ画像を示す。図６Ｂは、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３ＢのＡＦＭ画像を示す。図６Ａ及び図６Ｂともに５μｍ×５μｍの領域を示す。第１層４３Ａの粒径は、例えば、０．３５ｎｍ以上０．７ｎｍ以下である。第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径は、例えば、０．７ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である。
第１層４３Ａの粒径及び第２層４３Ｂの粒径は、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＳＥＭ）、または、表面電位顕微鏡（Kelvin Force Microscope:ＫＦＭ）により観察された画像から測定することもできる。
第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径が、第１層４３Ａの粒径よりも大きいことにより、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの抵抗率を第１層４３Ａの抵抗率よりも低くできる。
＜絶縁膜＞
絶縁膜２０は、ｐ側半導体層１３上に配置され、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ及び透光性導電層４３を覆っている。活性層１２からｐ側半導体層１３側に放射された光を、絶縁膜２０により、主な光取り出し面である第１面１１ｄ側に反射させることができる。絶縁膜２０は、単層構造でもよく、または後述するように複数の絶縁膜が積層された積層構造でもよい。
絶縁膜２０は、ｐ側半導体層１３上に配置され、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ及び透光性導電層４３を覆っている。活性層１２からｐ側半導体層１３側に放射された光を、絶縁膜２０により、主な光取り出し面である第１面１１ｄ側に反射させることができる。絶縁膜２０は、単層構造でもよく、または後述するように複数の絶縁膜が積層された積層構造でもよい。
絶縁膜２０は、透光性導電層４３の上方に位置する第１開口２１を有する。図１に示すように、絶縁膜２０は、複数の第１開口２１を有する。例えば、複数の第１開口２１は、平面視において、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿って行列状に配列されている。隣り合って配置された第１開口２１間の距離は、例えば、それぞれ略同じとすることができる。例えば、平面視において、第１露出部１１ａと、第１露出部１１ａと最も近い位置に位置する第１開口２１との最短距離は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。複数の第１開口２１の個数は、例えば、４００個以上１５００個以下とすることができる。複数の第１開口２１の平面視における総面積は、例えば、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの面積の０．２％以上５％以下である。このような複数の第１開口２１の個数及び／又は平面視における総面積にすることで、絶縁膜２０が光を反射するための面積を維持しつつ、第１導電層４１とｐ側半導体層１３とが電気的に接続される面積を確保することできるため、発光素子１の発光効率を向上できる。例えば、第１開口２１の平面視における最大幅は、１ｎｍ以上１０μｍ以下である。
図２に示す例では、絶縁膜２０は、ｐ側半導体層１３上、活性層１２上、第１露出部１１ａ上、及び第２露出部１１ｂ上に連続して配置され、それらを覆っている。また、絶縁膜２０は、活性層１２と第１露出部１１ａとの間に連続するｎ側半導体層１１の側面、及び活性層１２と第２露出部１１ｂとの間に連続するｎ側半導体層１１の側面を覆っている。絶縁膜２０は、第１露出部１１ａの上方に位置する複数の第３開口２２と、第２露出部１１ｂの上方に位置する複数の第４開口２３とを有する。
＜第１導電層＞
第１導電層４１は、絶縁膜２０上及び第１開口２１に配置されている。図３に示すように、第１導電層４１は、絶縁膜２０の第１開口２１の下方において透光性導電層４３と接し、透光性導電層４３と電気的に接続している。第１導電層４１は、透光性導電層４３を介してｐ側半導体層１３と電気的に接続している。また、第１導電層４１は、活性層１２からｐ側半導体層１３側に放射された光を反射させて第１面１１ｄに向かわせる層としても機能することができる。第１導電層４１の活性層１２が発する光のピーク波長に対する反射率は、例えば、６０％以上である。第１導電層４１の材料として、例えば、銀、アルミニウムなどを用いることができる。第１導電層４１は、単層構造としてよいし、複数の金属層が積層された積層構造としてもよい。
第１導電層４１は、絶縁膜２０上及び第１開口２１に配置されている。図３に示すように、第１導電層４１は、絶縁膜２０の第１開口２１の下方において透光性導電層４３と接し、透光性導電層４３と電気的に接続している。第１導電層４１は、透光性導電層４３を介してｐ側半導体層１３と電気的に接続している。また、第１導電層４１は、活性層１２からｐ側半導体層１３側に放射された光を反射させて第１面１１ｄに向かわせる層としても機能することができる。第１導電層４１の活性層１２が発する光のピーク波長に対する反射率は、例えば、６０％以上である。第１導電層４１の材料として、例えば、銀、アルミニウムなどを用いることができる。第１導電層４１は、単層構造としてよいし、複数の金属層が積層された積層構造としてもよい。
図３に示すように、第１導電層４１は、第１開口２１の下方において第２層４３Ｂを貫通して第１層４３Ａに接してよい。この場合、第１導電層４１の側面が、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂに接することができる。前述したように、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの抵抗率は、第１層４３Ａの抵抗率よりも低い。第１導電層４１の側面が、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂに接することにより、第１導電層４１と透光性導電層４３との接触抵抗を低減できる。
または、第１開口２１の下方において、第１導電層４１が第２層４３Ｂを貫通せず、第１導電層４１の下面が、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂに接してよい。この場合、第１導電層４１が第２層４３Ｂを貫通する場合よりも、第１導電層４１と、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂとの接触面積を大きくでき、第１導電層４１と透光性導電層４３との接触抵抗を低減できる。
実施形態の発光素子１は、層間絶縁膜３０と、第２導電層４４と、第３導電層４２とをさらに備えることができる。
＜層間絶縁膜＞
層間絶縁膜３０は、第１導電層４１上に配置されている。層間絶縁膜３０は、第１導電層４１の上方に位置する複数の第５開口３１を有する。層間絶縁膜３０として、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いることができる。層間絶縁膜３０は、単層構造でもよく、または複数の絶縁膜が積層された積層構造でもよい。
層間絶縁膜３０は、第１導電層４１上に配置されている。層間絶縁膜３０は、第１導電層４１の上方に位置する複数の第５開口３１を有する。層間絶縁膜３０として、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いることができる。層間絶縁膜３０は、単層構造でもよく、または複数の絶縁膜が積層された積層構造でもよい。
層間絶縁膜３０は、第１導電層４１上及び絶縁膜２０上に連続して配置されている。層間絶縁膜３０は、ｎ側半導体層１１の第１露出部１１ａの上方に配置される複数の第６開口３２を有する。平面視において、層間絶縁膜３０の第６開口３２の少なくとも一部は、絶縁膜２０の第３開口２２に重なる。層間絶縁膜３０は、ｎ側半導体層１１の第２露出部１１ｂの上方に配置される複数の第７開口３３を有する。平面視において、層間絶縁膜３０の第７開口３３の少なくとも一部は、絶縁膜２０の第４開口２３に重なる。
＜第２導電層＞
第２導電層４４は、層間絶縁膜３０上に配置されている。また、第２導電層４４は、第１露出部１１ａの上方に配置された絶縁膜２０の第３開口２２及び層間絶縁膜３０の第６開口３２においてｎ側半導体層１１に接し、ｎ側半導体層１１と電気的に接続されている。また、第２導電層４４は、第２露出部１１ｂの上方に配置された絶縁膜２０の第４開口２３及び層間絶縁膜３０の第７開口３３においてｎ側半導体層１１に接し、ｎ側半導体層１１と電気的に接続されている。
第２導電層４４は、層間絶縁膜３０上に配置されている。また、第２導電層４４は、第１露出部１１ａの上方に配置された絶縁膜２０の第３開口２２及び層間絶縁膜３０の第６開口３２においてｎ側半導体層１１に接し、ｎ側半導体層１１と電気的に接続されている。また、第２導電層４４は、第２露出部１１ｂの上方に配置された絶縁膜２０の第４開口２３及び層間絶縁膜３０の第７開口３３においてｎ側半導体層１１に接し、ｎ側半導体層１１と電気的に接続されている。
＜第３導電層＞
図２に示すように、第３導電層４２は、ｐ側半導体層１３の上方に位置する層間絶縁膜３０上に配置されている。第３導電層４２は、層間絶縁膜３０の第５開口３１において第１導電層４１に接し、第１導電層４１と電気的に接続されている。図１に示す例では、第３導電層４２は、第１方向Ｘに延びる長方形状に形成されている。第２導電層４４は、平面視において第３導電層４２を囲んでいる。平面視において、第２導電層４４の面積は、第３導電層４２の面積よりも広い。
図２に示すように、第３導電層４２は、ｐ側半導体層１３の上方に位置する層間絶縁膜３０上に配置されている。第３導電層４２は、層間絶縁膜３０の第５開口３１において第１導電層４１に接し、第１導電層４１と電気的に接続されている。図１に示す例では、第３導電層４２は、第１方向Ｘに延びる長方形状に形成されている。第２導電層４４は、平面視において第３導電層４２を囲んでいる。平面視において、第２導電層４４の面積は、第３導電層４２の面積よりも広い。
第２導電層４４及び第３導電層４２の材料として、例えば、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）などを用いることができる。第２導電層４４及び第３導電層４２のそれぞれは、単層構造としてよいし、複数の金属層が積層された積層構造としてもよい。
［発光素子の製造方法］
次に、図４Ａ～図４Ｏを参照して、実施形態に係る発光素子１の製造方法について説明する。なお、図４Ｃ～図４Ｆ、図４Ｈ、及び図４Ｋは、前述した図３に示すｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部を含む領域の模式断面図である。図４Ｊは、図４Ｋに示す領域の模式平面図である。なお、図４Ｊ及び図４Ｋは、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程を説明するための模式平面図及び模式断面図である。
次に、図４Ａ～図４Ｏを参照して、実施形態に係る発光素子１の製造方法について説明する。なお、図４Ｃ～図４Ｆ、図４Ｈ、及び図４Ｋは、前述した図３に示すｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部を含む領域の模式断面図である。図４Ｊは、図４Ｋに示す領域の模式平面図である。なお、図４Ｊ及び図４Ｋは、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程を説明するための模式平面図及び模式断面図である。
発光素子１の製造方法は、半導体構造体１０を準備する工程と、透光性導電層４３を形成する工程と、絶縁膜２０を形成する工程と、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程と、第１導電層４１を形成する工程とを備える。
＜半導体構造体を準備する工程＞
図４Ａに示すように、半導体構造体１０を準備する工程において、ｎ側半導体層１１と、ｎ側半導体層１１上に位置する活性層１２と、活性層１２上に位置するｐ側半導体層１３とを有する半導体構造体１０を準備する。
図４Ａに示すように、半導体構造体１０を準備する工程において、ｎ側半導体層１１と、ｎ側半導体層１１上に位置する活性層１２と、活性層１２上に位置するｐ側半導体層１３とを有する半導体構造体１０を準備する。
半導体構造体１０を準備する工程は、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により、基板１００上にｎ側半導体層１１、活性層１２、及びｐ側半導体層１３を順に形成する工程を有する。さらに、半導体構造体１０を準備する工程は、ｎ側半導体層１１に第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂを形成する工程を有する。例えば、塩素系ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ側からｐ側半導体層１３の一部及び活性層１２の一部を除去して、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂを形成することができる。
＜透光性導電層を形成する工程＞
図４Ｂに示すように、透光性導電層４３を形成する工程において、透光性導電層４３がｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成される。
図４Ｂに示すように、透光性導電層４３を形成する工程において、透光性導電層４３がｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成される。
透光性導電層４３を形成する工程は、図４Ｆに示すように、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部に第１層４３Ａを形成する工程と、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ及び第１層４３Ａを覆う第２層４３Ｂを形成する工程とを有する。複数の第１層４３Ａが、互いに離隔してｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成される。第２層４３Ｂを形成する工程において、第２層４３Ｂは第１層４３Ａの上面及び側面を覆う。透光性導電層４３において、第１層４３Ａと第２層４３Ｂとが積層された部分の第３方向Ｚの最大厚さは、第２層４３Ｂにおける第１層４３Ａを被覆していない部分の第３方向Ｚの最大厚さよりも厚い。
＜絶縁膜を形成する工程＞
図４Ｈに示すように、絶縁膜２０は透光性導電層４３の第２層４３Ｂを覆う。絶縁膜２０は、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成することができる。
図４Ｈに示すように、絶縁膜２０は透光性導電層４３の第２層４３Ｂを覆う。絶縁膜２０は、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成することができる。
また、図４Ｇに示すように、絶縁膜２０は、透光性導電層４３、及び半導体構造体１０における第１面１１ｄの反対側に位置する表面を連続して覆う。絶縁膜２０に覆われる半導体構造体１０の表面は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ、ｐ側半導体層１３の側面、活性層１２の側面、ｎ側半導体層１１の第１露出部１１ａ、及びｎ側半導体層１１の第２露出部１１ｂを含む。絶縁膜２０に覆われる半導体構造体１０の表面は、さらに、ｎ側半導体層１１における第１露出部１１ａに連続する側面、及びｎ側半導体層１１における第２露出部１１ｂに連続する側面を含む。
＜絶縁膜から透光性導電層を露出させる工程＞
図４Ｋは、図４ＪのIＶＫ-IＶＫ線における模式断面図である。図４Ｊに示すように、平面視において透光性導電層４３の第１層４３Ａと重なる領域の絶縁膜２０を除去し、絶縁膜２０に第１開口２１を形成する。平面視において、第１開口２１の形状及び第１層４３Ａの形状は、例えば、円形とすることができる。平面視において、第１開口２１の外縁は、第１層４３Ａの外縁よりも内側に位置する。第１開口２１を形成することで、図４Ｊ及び図４Ｋに示すように、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる。例えば、図４Ｉに示すように、複数の第１開口２１を透光性導電層４３の上方に形成することができる。本実施形態において、第１開口２１の数は、透光性導電層４３の第１層４３Ａの数と同じである。
図４Ｋは、図４ＪのIＶＫ-IＶＫ線における模式断面図である。図４Ｊに示すように、平面視において透光性導電層４３の第１層４３Ａと重なる領域の絶縁膜２０を除去し、絶縁膜２０に第１開口２１を形成する。平面視において、第１開口２１の形状及び第１層４３Ａの形状は、例えば、円形とすることができる。平面視において、第１開口２１の外縁は、第１層４３Ａの外縁よりも内側に位置する。第１開口２１を形成することで、図４Ｊ及び図４Ｋに示すように、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる。例えば、図４Ｉに示すように、複数の第１開口２１を透光性導電層４３の上方に形成することができる。本実施形態において、第１開口２１の数は、透光性導電層４３の第１層４３Ａの数と同じである。
絶縁膜２０を、例えば、レジストマスクを用いたＲＩＥ法により除去して、第１開口２１を形成することができる。第１開口２１を形成するときのエッチング条件において、透光性導電層４３のエッチングレートは、絶縁膜２０のエッチングレートよりも低い。
＜第１導電層を形成する工程＞
図４Ｌ及び図３に示すように、第１開口２１に第１導電層４１を形成する。第１導電層４１は、第１開口２１の下方において透光性導電層４３と電気的に接続される。第１導電層４１は、ｐ側半導体層１３の上方に位置する絶縁膜２０上と、複数の第１開口２１内とに形成される。第１導電層４１は、例えば、スパッタリング法などにより形成することができる。
図４Ｌ及び図３に示すように、第１開口２１に第１導電層４１を形成する。第１導電層４１は、第１開口２１の下方において透光性導電層４３と電気的に接続される。第１導電層４１は、ｐ側半導体層１３の上方に位置する絶縁膜２０上と、複数の第１開口２１内とに形成される。第１導電層４１は、例えば、スパッタリング法などにより形成することができる。
本実施形態によれば、絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程おいて、透光性導電層４３のうち第１層４３Ａ及び第２層４３Ｂが配置された部分の上方に位置する絶縁膜２０を除去して、第１開口２１を形成する。第１層４３Ａ及び第２層４３Ｂが配置された部分は、透光性導電層４３において他の部分よりも厚い部分であるため、絶縁膜２０に第１開口２１を形成する際に、第１開口２１の下方の透光性導電層４３が消失しにくくなる。第１開口２１の下方に透光性導電層４３を残しやすくできるため、第１開口２１に形成される第１導電層４１と、透光性導電層４３とをより高い信頼性で電気的に接続することができる。
透光性導電層４３のうち第２層４３Ｂのみが配置された部分の厚さは、透光性導電層４３のうち第１層４３Ａ及び第２層４３Ｂが配置された部分の厚さよりも薄いため、活性層１２が発する光の透光性導電層４３における吸収を低減できる。したがって、本実施形態によれば、透光性導電層４３における光吸収を低減しつつ、透光性導電層４３と第１導電層４１とをより高い信頼性で電気的に接続することができる。
透光性導電層４３を形成する工程において、図４Ｃ～図４Ｅに示す方法により、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部に第１層４３Ａを形成することができる。
第１層４３Ａを形成する工程は、図４Ｃに示すように、第１膜１４３をｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成する工程を有する。例えば、スパッタリング法または蒸着法により、第１膜１４３をｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成することができる。なお、第１膜１４３は、ｐ側半導体層１３の上面１３ａと、第１露出部１１ａと、第２露出部１１ｂとに連続して形成されてよい。この場合、後述する第１層４３Ａを形成する工程において、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂに形成されている第１膜１４３は除去される。
第１膜１４３を形成した後、第１層４３Ａを形成する工程は、第１膜１４３の一部を除去して、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部に第１膜１４３の他の一部を第１層４３Ａとして残す工程を有する。例えば、図４Ｄに示すように、第１膜１４３の他の一部の上にレジストマスク９１を配置する。そして、レジストマスク９１を用いたエッチングにより、レジストマスク９１から露出する第１膜１４３の一部を除去する。これにより、図４Ｅに示すように、ｐ側半導体層１３の上面１３ａの一部に、レジストマスク９１の下の第１膜１４３の他の一部が、第１層４３Ａとして残される。第１膜１４３の一部は、ウェットエッチングにより除去することが好ましい。ウェットエッチングにより第１膜１４３の一部を除去することで、ドライエッチングにより第１膜１４３の一部を除去する場合と比較して、ｐ側半導体層１３の上面１３ａと、第２層４３Ｂとの間の接触抵抗を低減できる。これは、ドライエッチングにより第１膜１４３の一部を除去する場合と比較して、ｐ側半導体層１３の上面１３ａがエッチングにより受けるダメージを低減できるためであると考えられる。
この後、図４Ｆに示すように、ｐ側半導体層１３の上面１３ａ及び第１層４３Ａを覆う第２層４３Ｂを形成する。第２層４３Ｂは、スパッタリング法または蒸着法により形成することができる。図４Ｂに示されるように、断面視において第２層４３Ｂは、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂから離れた位置に形成される。なお、図４Ｂに示す透光性導電層４３の位置と、第２層４３Ｂが形成される位置は同じ位置である。また、上面視においても、第２層４３Ｂは、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂから離れた位置に形成される。ｐ側半導体層１３の上面１３ａと、第１露出部１１ａと、第２露出部１１ｂとに連続して第２層４３Ｂとなる膜を形成した後、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂに形成された第２層４３Ｂとなる膜を除去することで、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂから離れた位置に第２層４３Ｂを残すことができる。また、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂにマスクを形成した後、ｐ側半導体層１３の上面１３ａからマスク上に第２層４３Ｂとなる膜を形成し、マスクをリフトオフすることで、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂから離れた位置に第２層４３Ｂを残してもよい。
一部が厚い透光性導電層を形成する方法の第１参考例として、第１膜をｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成する工程と、第１膜の一部をレジストマスクで覆って、レジストマスクから露出する第１膜をエッチングにより除去して薄くする工程とを有する方法が考えられる。この第１参考例の方法においては、透光性導電層のうちエッチングにより薄くする部分の厚さがばらつきやすい。
また、一部が厚い透光性導電層を形成する方法の第２参考例として、第１膜をｐ側半導体層１３の上面１３ａに形成する工程と、第１膜の一部上に複数の開口を有するレジストマスクを第１膜上に配置する工程と、レジストマスクの複数の開口内及びレジストマスク上に第２膜を形成する工程と、リフトオフによりレジストマスク及びレジストマスク上の第２膜を除去し、第１膜の一部上に第２膜を残す工程とを有する方法が考えられる。この第２参考例においては、レジストマスクが有する複数の開口の平面視における幅がばらつくことで、透光性導電層の厚い部分の平面視における幅がばらつきやすい。
前述した図４Ｃ～図４Ｅに示す方法によれば、第１参考例のように第１膜をエッチングにより薄くする工程、及び第２参考例のようにレジストマスクの開口内に第２膜を形成する工程がない。そのため、第２層４３Ｂの厚さのばらつき及び第１層４３Ａの平面視における幅のばらつきを低減できる。
絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程において、図４Ｋに示すように、透光性導電層４３の一部を除去することができる。透光性導電層４３の一部を除去することで、第１開口２１の下方の透光性導電層４３に凹部４６が形成される。凹部４６は、第１開口２１に連続する。第１導電層４１を形成する工程において、第１導電層４１は、第１開口２１及び凹部４６に形成され、凹部４６を画定する透光性導電層４３の底面及び側面において透光性導電層４３と接することができる。これにより、第１導電層４１が透光性導電層４３の上面のみと接する場合に比べて、第１導電層４１と透光性導電層４３との接触面積を大きくでき、発光素子の順方向電圧を低減できる。
絶縁膜２０から透光性導電層４３を露出させる工程において透光性導電層４３の一部を除去する場合、平面視において第１層４３Ａと重なる領域の第２層４３Ｂの一部を除去し、第２層４３Ｂに第２開口４５を形成することで第２層４３Ｂから第１層４３Ａを露出させることができる。第２開口４５は、第１開口２１の下方において第１開口２１に連続する。第１導電層４１を形成する工程において、第１開口２１及び第２開口４５に、透光性導電層４３と電気的に接続する第１導電層４１を形成する。第１導電層４１は、第２開口４５の側面を画定する第２層４３Ｂの側面４３Ｂａに接することができる。第２層４３Ｂから第１層４３Ａを露出させるように第２開口４５を形成することで、第１層４３Ａを第２層４３Ｂから露出させない場合に比べて、第２層４３Ｂの側面４３Ｂａにおいて第１導電層４１と透光性導電層４３とが接触する面積を大きくできる。これにより、発光素子の順方向電圧のさらなる低減が可能となる。
第１層４３Ａの厚さは、第２層４３Ｂの厚さよりも厚いことが好ましい。第１層４３Ａの厚さは、第３方向Ｚにおける最大厚さを表す。第２層４３Ｂの厚さは、第１層４３Ａを被覆していない部分の第３方向Ｚにおける最大厚さを表す。第１層４３Ａが第２層４３Ｂよりも厚いことにより、絶縁膜２０を除去する際に透光性導電層４３がエッチングにより消失しにくくできる。また、第２層４３Ｂが第１層４３Ａよりも薄いことにより、第１導電層４１と透光性導電層４３とが接続しない部分における透光性導電層４３による光吸収を低減できる。例えば、第１層４３Ａの厚さは３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、第２層４３Ｂの厚さは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下にすることができる。
透光性導電膜４３を形成する工程において、第１層４３Ａとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積は、第２層４３Ｂとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触面積よりも小さい。これにより、第１層４３Ａにおける光吸収を低減できる。また、これにより、第１層４３Ａが第２層４３Ｂよりも厚い場合に、第１層４３Ａにおける光吸収を低減できる。
透光性導電層４３に対して熱処理を行うことで、透光性導電層４３とｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触抵抗を低減することができる。透光性導電層４３に対する熱処理は、第１層４３Ａの成膜後と、第２層４３Ｂの成膜後とにそれぞれ行っても良く、第１層４３Ａ及び第２層４３Ｂの成膜後に一回行っても良い。
第１層４３Ａの厚さを第２層４３Ｂの厚さよりも厚くする場合、透光性導電層４３を形成する工程は、第１層４３Ａを形成した後、第２層４３Ｂを形成する前に、第１温度で第１熱処理を行う工程と、第２層４３Ｂを形成した後、第１温度よりも低い温度である第２温度で第２熱処理を行う工程とを有することができる。第１温度は、例えば、３５０℃より大きく４００℃以下とすることができる。第２温度は、例えば、３００℃以上３５０℃以下とすることができる。
第１層４３Ａは、第１熱処理及び第２熱処理の２回の熱処理による熱が加えられるので、第１熱処理及び第２熱処理のいずれか１回の熱処理による熱が加えられる場合に比べて、ｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触抵抗を低減することができる。これにより、第１導電層４１とｐ側半導体層１３との電気的接続部の抵抗を低減でき、発光素子の順方向電圧を低減することができる。また、第２層４３Ｂは第１層４３Ａよりも薄いので、第１熱処理よりも低温の第２温度で行う第２熱処理を１回行うことにより、第１層４３Ａとｐ側半導体層１３の上面１３ａとの接触抵抗を低減することができる。第１熱処理と、第１熱処理よりも低温の第２温度で行う第２熱処理を行うことで、第１層４３Ａ及び第２層４３Ｂの成膜後に第１熱処理よりも高温で一回の熱処理を行う場合と比較して、半導体構造体１０への熱ダメージを低減できる。
第１層４３Ａを形成した後、上記第１熱処理を行うことにより、第１熱処理前において非晶質状態だった第１層４３Ａを結晶化することができる。これにより、第１層４３Ａに対する前述した図４Ｅに示す工程におけるエッチング制御性を向上できる。図４Ｆに示す工程において第１層４３Ａ上に形成される第２層４３Ｂは、第１層４３Ａの粒径を引き継がず、第１層４３Ａ上に位置する第２層４３Ｂの粒径は、第１層４３Ａの粒径よりも大きくなる。
絶縁膜２０を形成する工程は、図４Ｈに示すように、透光性導電層４３の第２層４３Ｂ上に第１絶縁膜２０Ａを形成する工程と、第１絶縁膜２０Ａ上に第２絶縁膜２０Ｂを形成する工程とを有することができる。
第１絶縁膜２０Ａを透光性導電層４３に接して形成することで、活性層１２が発する光を、第１絶縁膜２０Ａと透光性導電層４３との界面で全反射させて、半導体構造体１０の主な光取り出し面である第１面１１ｄに向かわせることができる。第１絶縁膜２０Ａとして、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いることができる。このような材料からなる第１絶縁膜２０Ａは、第１開口２１を形成する工程において、例えば、フッ素を含むガスを用いたＲＩＥ法でエッチングすることができる。
第２絶縁膜２０Ｂとして、例えば、屈折率の異なる２種類の膜が交互に積層されたＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜を用いることができる。これにより、第１絶縁膜２０Ａを透過してきた光を、第２絶縁膜２０Ｂにより第１面１１ｄ側に反射させることができる。
第２絶縁膜２０Ｂは、例えば、交互に積層されたＳｉＯ２膜とＮｂ２Ｏ５膜とを含む。第２絶縁膜２０ＢにおけるＳｉＯ２膜とＮｂ２Ｏ５膜のペア数は、例えば、１以上５以下とすることができる。Ｎｂ２Ｏ５膜は、ウェットエッチングでは除去しにくい傾向がある。そのため、第２絶縁膜２０ＢがＮｂ２Ｏ５膜を含む場合、第１開口２１を形成する工程において、第２絶縁膜２０ＢをＲＩＥ法でエッチングすることが好ましい。ＳｉＯ２膜及びＮｂ２Ｏ５膜を含む第２絶縁膜２０Ｂは、例えば、フッ素を含むガスを用いたＲＩＥ法でエッチングすることができる。したがって、上記材料からなる第１絶縁膜２０Ａ及び第２絶縁膜２０Ｂを、同じガス（フッ素を含むガス）を用いてエッチングすることができる。フッ素を含むガスを用いたＲＩＥにおいて、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３からなる透光性導電層４３のエッチングレートは、上記材料からなる絶縁膜２０のエッチングレートよりも低い。第１開口２１を形成する工程においてＲＩＥ法で絶縁膜２０をエッチングする場合に、ウェットエッチングに比べて、透光性導電層４３がエッチングされやすい傾向がある。本実施形態によれば、前述したように、絶縁膜２０に第１開口２１を形成する位置の下方において透光性導電層４３の厚さを厚くしているため、ドライエッチングで第１開口２１を形成する場合においても、第１開口２１の下方における透光性導電層４３を消失しにくくできる。
図５Ａ～図５Ｃは、透光性導電膜４３上の絶縁膜２０に第１開口２１を形成した状態を示し、平面視において透光性導電膜４３及び絶縁膜２０の一部を拡大した図である。透光性導電層４３を形成する工程において、図５Ａ～図５Ｃに示すように、複数の第１部分４３Ａ１と、第１部分４３Ａ１の間を接続する第２部分４３Ａ２とを有する第１層４３Ａを形成することができる。
複数の第１部分４３Ａ１のそれぞれは、平面視において、複数の第１開口２１に重なるそれぞれの領域に位置する。
図５Ａに示す例では、複数の第２部分４３Ａ２は、平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに延び、複数の第１部分４３Ａ１の間を接続している。
図５Ｂに示す例では、複数の第２部分４３Ａ２は、平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延び、複数の第１部分４３Ａ１の間を接続している。
図５Ｃに示す例では、複数の第２部分４３Ａ２は、平面視において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延び、複数の第１部分４３Ａ１の間を接続している。
図５Ｂに示す例では、複数の第２部分４３Ａ２は、平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延び、複数の第１部分４３Ａ１の間を接続している。
図５Ｃに示す例では、複数の第２部分４３Ａ２は、平面視において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延び、複数の第１部分４３Ａ１の間を接続している。
透光性導電層４３の第２層４３Ｂは、第１部分４３Ａ１及び第２部分４３Ａ２を覆う。平面視において、第２部分４３Ａ２に重なる部分の絶縁膜２０には、第１開口２１は形成されない。従って、第２部分４３Ａ２が形成された部分の透光性導電層４３は、第１開口２１を形成する工程においてエッチングされない。第２部分４３Ａ２が形成された部分の透光性導電層４３の厚さは、第２層４３Ｂのみが形成された部分の透光性導電層４３の厚さよりも厚い。第２部分４３Ａ２を含む透光性導電層４３の厚い部分が、第１導電層４１と接続される部分である複数の第１部分４３Ａ１の間を接続して形成されることで、例えば、第１層４３Ａが第１部分４３Ａ１のみを含む場合に比べて、ｐ側半導体層１３の面方向において電流を拡散させやすくできる。これにより、ｐ側半導体層１３の面方向における電流密度分布のむらを低減でき、発光素子の発光面における輝度むらを低減できる。
図５Ａ、図５Ｃに示すように、平面視において、第１方向Ｘに延びる第２部分４３Ａ２の第２方向Ｙにおける幅は、第１部分４３Ａ１の第２方向Ｙにおける幅よりも小さいことが好ましい。また、図５Ａ、図５Ｃに示すように、平面視において、第２方向Ｙに延びる第２部分４３Ａ２の第１方向Ｘにおける幅は、第１部分４３Ａ１の第１方向Ｘにおける幅よりも小さいことが好ましい。また、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延びる第２部分４３Ａ２の第２部分４３Ａ２が延びる方向と直交する方向における幅は、第１部分４３Ａ１の第２部分４３Ａ２が伸びる方向と直交する方向における幅よりも小さい。第１部分４３Ａ１と第２部分４３Ａ２の平面視における幅がこれらの関係になっていることで、第２部分４３Ａ２による光吸収を低減することができる。平面視において、第１方向Ｘに延びる第２部分４３Ａ２の第２方向Ｙにおける幅は、第１部分４３Ａ１の第２方向Ｙにおける幅の、例えば、２０％以上６０％以下である。平面視において、第２方向Ｙに延びる第２部分４３Ａ２の第１方向Ｘにおける幅は、第１部分４３Ａ１の第１方向Ｘにおける幅の、例えば、２０％以上６０％以下である。平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した方向に延びる第２部分４３Ａ２の第２部分４３Ａ２が延びる方向と直交する方向における幅は、第１部分４３Ａ１の第２部分４３Ａ２が伸びる方向と直交する方向における幅の、例えば、２０％以上６０％以下である。第１部分４３Ａ１と第２部分４３Ａ２の平面視における幅がこれらの範囲であることで、ｐ側半導体層１３の面方向において電流を拡散させやすくできる。
発光素子１の製造方法は、第１導電層４１を形成する工程の後、層間絶縁膜３０を形成する工程と、層間絶縁膜３０から第１導電層４１を露出させる工程と、層間絶縁膜３０及び絶縁膜２０から第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂを露出させる工程と、半導体構造体１０を複数の素子部５０に分離する工程と、第２導電層４４を形成する工程と、第３導電層４２を形成する工程とをさらに備えることができる。
＜層間絶縁膜を形成する工程＞
図４Ｍに示すように、層間絶縁膜３０は、第１導電層４１及び絶縁膜２０を覆う。層間絶縁膜３０は、例えば、絶縁膜２０と同様の方法で形成することができる。
図４Ｍに示すように、層間絶縁膜３０は、第１導電層４１及び絶縁膜２０を覆う。層間絶縁膜３０は、例えば、絶縁膜２０と同様の方法で形成することができる。
＜層間絶縁膜から第１導電層を露出させる工程＞
図４Ｎに示すように、第１導電層４１上において、層間絶縁膜３０に複数の第５開口３１を形成する。第５開口３１において、第１導電層４１が層間絶縁膜３０から露出する。例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である層間絶縁膜３０に対して、フッ素を含むガスを用いたＲＩＥ法により、第５開口３１を形成することができる。
図４Ｎに示すように、第１導電層４１上において、層間絶縁膜３０に複数の第５開口３１を形成する。第５開口３１において、第１導電層４１が層間絶縁膜３０から露出する。例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である層間絶縁膜３０に対して、フッ素を含むガスを用いたＲＩＥ法により、第５開口３１を形成することができる。
＜層間絶縁膜及び絶縁膜から第１露出部及び第２露出部を露出させる工程＞
第５開口３１を形成する工程において、層間絶縁膜３０に第６開口３２及び第７開口３３を形成することができ、さらに絶縁膜２０に第３開口２２及び第４開口２３を形成することができる。
第５開口３１を形成する工程において、層間絶縁膜３０に第６開口３２及び第７開口３３を形成することができ、さらに絶縁膜２０に第３開口２２及び第４開口２３を形成することができる。
第６開口３２及び第３開口２２は連続し、第６開口３２及び第３開口２２において、ｎ側半導体層１１の第１露出部１１ａが層間絶縁膜３０及び絶縁膜２０から露出する。第７開口３３及び第４開口２３は連続し、第７開口３３及び第４開口２３において、ｎ側半導体層１１の第２露出部１１ｂが層間絶縁膜３０及び絶縁膜２０から露出する。
＜半導体構造体を複数の素子部に分離する工程＞
図４Ｏに示すように、半導体構造体１０に基板１００に達する溝８１を形成し、半導体構造体１０を基板１００上において複数の素子部５０に分離する。例えば、塩素を含むガスを用いたＲＩＥにより半導体構造体１０を除去して、溝８１を形成することができる。
図４Ｏに示すように、半導体構造体１０に基板１００に達する溝８１を形成し、半導体構造体１０を基板１００上において複数の素子部５０に分離する。例えば、塩素を含むガスを用いたＲＩＥにより半導体構造体１０を除去して、溝８１を形成することができる。
＜第２導電層を形成する工程及び第３導電層を形成する工程＞
半導体構造体１０を素子部５０に分離した後、図２に示すように、ｐ側半導体層１３の上方における層間絶縁膜３０上及び第５開口３１内に、第３導電層４２を形成する。第３導電層４２は、例えば、第１導電層４１と同様の方法で形成することができる。第３導電層４２は、第５開口３１において第１導電層４１に接し、第１導電層４１と電気的に接続される。
半導体構造体１０を素子部５０に分離した後、図２に示すように、ｐ側半導体層１３の上方における層間絶縁膜３０上及び第５開口３１内に、第３導電層４２を形成する。第３導電層４２は、例えば、第１導電層４１と同様の方法で形成することができる。第３導電層４２は、第５開口３１において第１導電層４１に接し、第１導電層４１と電気的に接続される。
第３導電層４２を形成する工程において、層間絶縁膜３０上に第２導電層４４も同時に形成することができる。例えば、第３導電層４２及び第２導電層４４となる導電層を層間絶縁膜３０上に連続して形成した後、ＲＩＥ法により導電層の一部を除去して、導電層を第３導電層４２と第２導電層４４とに分離する。または、層間絶縁膜３０上において第３導電層４２が形成される領域と第２導電層４４が形成される領域との間にレジストを配置した状態で層間絶縁膜３０上に導電層を形成した後、レジストを除去することで第３導電層４２及び第２導電層４４を形成する。
第２導電層４４は、第６開口３２内及び第３開口２２内に形成され、ｎ側半導体層１１の第１露出部１１ａに接する。また、第２導電層４４は、第７開口３３内及び第４開口２３内に形成され、ｎ側半導体層１１の第２露出部１１ｂに接する。第２導電層４４は、第１露出部１１ａ及び第２露出部１１ｂにおいて、ｎ側半導体層１１と電気的に接続される。
本発明の実施形態は、以下の発光素子の製造方法及び発光素子を含むことができる。
［項１］
ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体を準備する工程と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層を形成する工程と、
前記第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、
平面視において前記第１層と重なる領域の前記絶縁膜を除去し前記絶縁膜に第１開口を形成することで、前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程と、
前記第１開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程と、
を備える、発光素子の製造方法。
［項２］
前記透光性導電層を形成する工程は、前記第１層を形成する工程と、前記第２層を形成する工程とを有し、
前記第１層を形成する工程は、
第１膜を前記ｐ側半導体層の前記上面に形成する工程と、
前記第１膜の一部を除去して、前記ｐ側半導体層の前記上面の前記一部に前記第１膜の他の一部を前記第１層として残す工程と、
を有する、項１に記載の発光素子の製造方法。
［項３］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、前記透光性導電層の一部が除去される、項１または２に記載の発光素子の製造方法。
［項４］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、平面視において前記第１層と重なる領域の前記第２層の一部を除去し前記第２層に第２開口を形成することで、前記第２層から前記第１層を露出させ、
前記第１導電層を形成する工程において、前記第１開口及び前記第２開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する前記第１導電層を形成する、項３に記載の発光素子の製造方法。
［項５］
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項６］
前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、項５に記載の発光素子の製造方法。
［項７］
前記透光性導電層を形成する工程は、
前記第１層を形成した後、前記第２層を形成する前に、３５０℃より大きく４００℃以下である第１温度で第１熱処理を行う工程と、
前記第２層を形成した後、３００℃以上３５０℃以下である第２温度で第２熱処理を行う工程と、
を有する、項５または６に記載の発光素子の製造方法。
［項８］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、複数の前記第１開口を形成し、
前記第１層は、平面視において、複数の前記第１開口に重なるそれぞれの領域に位置する第１部分と、前記第１部分の間を接続する第２部分と、を有する、項１～７のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項９］
前記透光性導電層を形成する工程において、前記第１層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積は、前記第２層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積よりも小さい、項１～８のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項１０］
ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に配置された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層と、
前記第２層を覆う絶縁膜であって、平面視において前記第１層と重なる領域に位置する第１開口を有する絶縁膜と、
前記第１開口に配置され、且つ前記第１開口の下方において前記透光性導電層と接する第１導電層と、
を備え、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、前記第１層の粒径よりも大きい、発光素子。
［項１１］
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、項１０に記載の発光素子。
［項１２］
前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、項１１に記載の発光素子。
［項１３］
前記第１層の粒径は、０．３５ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、０．７ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である、項１０～１２のいずれか１つに記載の発光素子。
ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体を準備する工程と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層を形成する工程と、
前記第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、
平面視において前記第１層と重なる領域の前記絶縁膜を除去し前記絶縁膜に第１開口を形成することで、前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程と、
前記第１開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程と、
を備える、発光素子の製造方法。
［項２］
前記透光性導電層を形成する工程は、前記第１層を形成する工程と、前記第２層を形成する工程とを有し、
前記第１層を形成する工程は、
第１膜を前記ｐ側半導体層の前記上面に形成する工程と、
前記第１膜の一部を除去して、前記ｐ側半導体層の前記上面の前記一部に前記第１膜の他の一部を前記第１層として残す工程と、
を有する、項１に記載の発光素子の製造方法。
［項３］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、前記透光性導電層の一部が除去される、項１または２に記載の発光素子の製造方法。
［項４］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、平面視において前記第１層と重なる領域の前記第２層の一部を除去し前記第２層に第２開口を形成することで、前記第２層から前記第１層を露出させ、
前記第１導電層を形成する工程において、前記第１開口及び前記第２開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する前記第１導電層を形成する、項３に記載の発光素子の製造方法。
［項５］
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項６］
前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、項５に記載の発光素子の製造方法。
［項７］
前記透光性導電層を形成する工程は、
前記第１層を形成した後、前記第２層を形成する前に、３５０℃より大きく４００℃以下である第１温度で第１熱処理を行う工程と、
前記第２層を形成した後、３００℃以上３５０℃以下である第２温度で第２熱処理を行う工程と、
を有する、項５または６に記載の発光素子の製造方法。
［項８］
前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、複数の前記第１開口を形成し、
前記第１層は、平面視において、複数の前記第１開口に重なるそれぞれの領域に位置する第１部分と、前記第１部分の間を接続する第２部分と、を有する、項１～７のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項９］
前記透光性導電層を形成する工程において、前記第１層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積は、前記第２層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積よりも小さい、項１～８のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
［項１０］
ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に配置された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層と、
前記第２層を覆う絶縁膜であって、平面視において前記第１層と重なる領域に位置する第１開口を有する絶縁膜と、
前記第１開口に配置され、且つ前記第１開口の下方において前記透光性導電層と接する第１導電層と、
を備え、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、前記第１層の粒径よりも大きい、発光素子。
［項１１］
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、項１０に記載の発光素子。
［項１２］
前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、項１１に記載の発光素子。
［項１３］
前記第１層の粒径は、０．３５ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、０．７ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である、項１０～１２のいずれか１つに記載の発光素子。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。
１…発光素子、１０…半導体構造体、１１…ｎ側半導体層、１２…活性層、１３…ｐ側半導体層、２０…絶縁膜、２０Ａ…第１絶縁膜、２０Ｂ…第２絶縁膜、２１…第１開口、３０…層間絶縁膜、４１…第１導電層、４２…第３導電層、４３…透光性導電層、４４…第２導電層、４３Ａ…第１層、４３Ｂ…第２層、４５…第２開口、４６…凹部、５０…素子部、１００…基板、１４３…第１膜
Claims (13)
- ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体を準備する工程と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に形成された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層を形成する工程と、
前記第２層を覆う絶縁膜を形成する工程と、
平面視において前記第１層と重なる領域の前記絶縁膜を除去し前記絶縁膜に第１開口を形成することで、前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程と、
前記第１開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する第１導電層を形成する工程と、
を備える、発光素子の製造方法。 - 前記透光性導電層を形成する工程は、前記第１層を形成する工程と、前記第２層を形成する工程とを有し、
前記第１層を形成する工程は、
第１膜を前記ｐ側半導体層の前記上面に形成する工程と、
前記第１膜の一部を除去して、前記ｐ側半導体層の前記上面の前記一部に前記第１膜の他の一部を前記第１層として残す工程と、
を有する、請求項１に記載の発光素子の製造方法。 - 前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、前記透光性導電層の一部が除去される、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
- 前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、平面視において前記第１層と重なる領域の前記第２層の一部を除去し前記第２層に第２開口を形成することで、前記第２層から前記第１層を露出させ、
前記第１導電層を形成する工程において、前記第１開口及び前記第２開口に、前記透光性導電層と電気的に接続する前記第１導電層を形成する、請求項３に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、請求項５に記載の発光素子の製造方法。
- 前記透光性導電層を形成する工程は、
前記第１層を形成した後、前記第２層を形成する前に、３５０℃より大きく４００℃以下である第１温度で第１熱処理を行う工程と、
前記第２層を形成した後、３００℃以上３５０℃以下である第２温度で第２熱処理を行う工程と、
を有する、請求項５に記載の発光素子の製造方法。 - 前記絶縁膜から前記透光性導電層を露出させる工程において、複数の前記第１開口を形成し、
前記第１層は、平面視において、複数の前記第１開口に重なるそれぞれの領域に位置する第１部分と、前記第１部分の間を接続する第２部分と、を有する、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。 - 前記透光性導電層を形成する工程において、前記第１層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積は、前記第２層と前記ｐ側半導体層の前記上面との接触面積よりも小さい、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
- ｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ側半導体層と、を有する半導体構造体と、
前記ｐ側半導体層の上面の一部に配置された第１層と、前記ｐ側半導体層の前記上面及び前記第１層を覆う第２層と、を有する透光性導電層と、
前記第２層を覆う絶縁膜であって、平面視において前記第１層と重なる領域に位置する第１開口を有する絶縁膜と、
前記第１開口に配置され、且つ前記第１開口の下方において前記透光性導電層と接する第１導電層と、
を備え、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、前記第１層の粒径よりも大きい、発光素子。 - 前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い、請求項１０に記載の発光素子。
- 前記第１層の厚さは、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記第２層の厚さは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、請求項１１に記載の発光素子。
- 前記第１層の粒径は、０．３５ｎｍ以上０．７ｎｍ以下であり、
前記第１層上に位置する前記第２層の粒径は、０．７ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である、請求項１０～１２のいずれか１つに記載の発光素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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