JP2011029574A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ｎ型層のＮ極性面に３５０℃以下のアニールでコンタクト電極を形成する。
【解決手段】レーザリフトオフにより形成されるIII族窒化物系化合物半導体素子１００の、ｎ型層１１のＮ極性面を加工して微細な凹凸を形成した表面１１ｓに、３５０℃以下のアニールで、バナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄のコンタクト電極１３０を形成する場合に、シリコンを含む化合物ガスのプラズマ処理により擬似的なシリコンヘビードープ層をＮ極性面であるｎ型層１１の表面１１ｓに施した上、フッ素イオンを含む薬液処理を行わないことで、オーミック接触が得られ、且つ低抵抗となった。
【選択図】図１

Description

本発明はIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に関する。本発明は異種基板上にIII族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて素子構造を形成したのち、この素子構造の最上層に、金属、はんだその他の導電層を介して導電性の支持基板を接着し、異種基板との界面近傍のIII族窒化物系化合物半導体の薄層をレーザ照射で分解して異種基板を取り除く、いわゆるレーザリフトオフ技術に関する。本発明は特にｐｎ接合又は活性層を挟んで上下にｐ型層とｎ型層を有し、Ｎ（窒素）極性面となるｎ型層の表面に低接触抵抗の電極を形成するためのIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法に特に有効である。

非特許文献１として後述する、Ｋｅｌｌｙらに始まるレーザリフトオフ技術により、発光素子その他のIII族窒化物系化合物半導体素子を、エピタキシャル成長に用いた基板から導電性の支持基板に貼り替えることが可能となった。これにより、例えば発光ダイオードにおいては、支持基板裏面に電極を設けることができる。これによりＧａＡｓ系の発光素子同様に、基板裏面とエピタキシャル層最上面との２箇所に正負のいわゆる対向電極を有する発光素子とすることが可能となる。
正負の電極が発光層を挟んで対向することの利点は、支持基板の水平面積と同程度の発光面積を形成できること、及び、均一な発光を得ることができることによる、素子当たりの光取り出し効率の向上である。本発明の先行技術として、２つの公報を特許文献１及び２として示す。

特開２００７−２７３４９２号公報 特開２００８−０２８２９１号公報

Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６９，１９９６，ｐｐ．１７４９−１７５１

レーザリフトオフ技術は、適切な波長のレーザ照射により、例えば窒化ガリウムＧａＮ層の、例えば窒化アルミニウムから成るバッファを介してサファイア基板と対向している界面部分を薄膜状に分解して溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスに分解する。例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によりIII族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させる場合は、その成長面はいわゆるＧａ極性面であり、レーザリフトオフにより露出される上記ＧａＮ層の面は、Ｎ極性面である。即ち、レーザリフトオフにより露出されたＧａＮ層にｎ電極を形成する場合、ＧａＮ層のＮ極性面にｎ電極を形成することとなる。

良く知られているように、III族窒化物系化合物半導体、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）層に電極を形成する場合、Ｇａ極性面ではオーミックコンタクトが得られやすいが、Ｎ極性面ではオーミックコンタクトを得ることが困難である。これは、Ｇａ極性面では、窒素空孔が擬似的にドナーとして作用し、コンタクトメタルとの接触抵抗を下げているのに対し、Ｎ極性面では窒素空孔がほとんど無く、接触抵抗を下げる効果が期待できないと言う理由付けで説明されている。

更にレーザリフトオフにより、はんだ層等の低融点合金層を介して導電性基板をｐ電極側に接合したIII族窒化物系化合物半導体素子においては、ｎ電極を形成する際に別の制約が生じる。
第１に、ｎ電極を形成する際に既にはんだ層等の低融点合金層が支持基板との接合に用いられているので、例えば加熱処理が必要な電極形成の場合には４００℃を超える加熱ができない。この点で、加熱処理によるいわゆるアニーリングを前提とした電極材料は用いることができない。
尚、はんだ層を形成したのちの３５０℃〜４００℃の加熱処理の具体的な問題は、例えばスズ（Ｓｎ）含有はんだの場合に、スズ（Ｓｎ）がｐ−ＧａＮ層やシリコンから成る支持基板に拡散した場合に、元々形成されている金属層とそれらｐ−ＧａＮ層やシリコンから成る支持基板の間のコンタクト抵抗の上昇を招くことが挙げられる。この点で、レーザリフトオフにより製造されるIII族窒化物系化合物半導体素子のｎ電極の材料には、５００〜５５０℃の加熱処理が必要なものは用いることができない。
第２に、全く加熱処理無しに、ｎ−ＧａＮ層との低コンタクト抵抗を実現可能な金属、例えばタンタル（Ｔａ）等は、製造されたIII族窒化物系化合物半導体素子を顧客等で再び加熱処理（例えば２５０〜３００℃数分）した場合に、コンタクト抵抗が上昇するものがある。結局、このような電極材料も、レーザリフトオフにより製造されるIII族窒化物系化合物半導体素子のｎ電極としては、好ましくない。

本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、レーザリフトオフにより製造されるIII族窒化物系化合物半導体素子のｎ電極の形成方法を提供することである。

請求項１に係る発明は、III族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法において、異種基板から成るエピタキシャル成長基板にｎ型層、発光層、並びにｐ型層を順に形成する積層工程と、ｐ型層表面に導電層を形成して導電性の支持基板と接着する接着工程と、レーザ照射によりｎ型層の少なくとも一部を分解してエピタキシャル成長基板を除去する成長基板除去工程と、露出させたｎ型層に電極を形成する、前処理及び電極形成工程とを有し、
前処理及び電極形成工程は、導電性基板に高周波電力を印加し、シリコンを含む化合物をプラズマ化してｎ型層表面に照射し、シリコンの追加ドープを行うプラズマドープ工程と、ｎ型層表面にバナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄から成るコンタクト電極を形成する電極形成工程と、１００℃以上３５０℃以下で加熱処理してｎ型層とコンタクト電極とを合金化する合金化工程とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の一部を変更した発明である。即ち、異種基板から成るエピタキシャル成長基板に、アンドープ層をｎ型層より先に形成する点、成長基板除去工程においては、レーザ照射によりアンドープ層の少なくとも一部を分解してエピタキシャル成長基板を除去する点、前処理及び電極形成工程に先立って、アンドープ層を除去してｎ型層を露出させるアンドープ層除去工程を有する点の３点が異なる他は同様である。アンドープ層を除去する工程では、ウエットエッチングやドライエッチングを用いることが好ましいが、公知の任意の技術を用いて良い。
請求項３に係る発明は、プラズマドープ工程と電極形成工程との間に、フッ素を含む化合物の溶液での処理を行わないことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、前処理工程に先立って、露出させたｎ型層の表面に、凹凸を形成する凹凸加工工程を有することを特徴とする。

本発明の特徴はＳｉを含む化合物ガスのプラズマ処理により、ｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層のＮ極性面に薄膜の擬似Ｓｉヘビードープ層を生成することである。これにより、５００℃以上と言った高温のアニーリング無しでバナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄から成るコンタクト電極とのオーミックコンタクトが可能となる。また、低いコンタクト抵抗を実現でき、ｎ電極として有用である。

表面の酸化膜の除去の目的で、例えばバッファード・フッ酸（ＢＨＦ）処理をおこなうことは好ましくない。これは、フッ素イオンにより、擬似Ｓｉヘビードープ層からドープされたＳｉが失われてしまうからである。このため、フッ酸系特にＢＨＦ処理は好ましくない。
また、コンタクト電極をスパッタ法にて成膜する際には、成膜の初期においては低パワーで成膜することが好ましい。成膜初期から高いパワーで成膜してしまうと、プラズマ中の高エネルギー粒子による衝撃により、擬似ヘビードープ層が損傷を受けてしまうからである。このため、成膜初期においては、低パワー・低レートで成膜することが好ましい。

導電性の支持基板に高周波電力を印加すると、プラズマ中で生成したＳｉ含有イオンを加速させてｎ型層表面に衝突させることができ、効果的に擬似的なＳｉヘビードープを実現することができる。

本発明に係る製造方法によって得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）の構成を示す断面図。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 ２つのドット状のｎ電極間の５つのＶＩ特性を示すグラフ図。 実施例２における２つのドット状のｎ電極間のＶＩ特性を示すグラフ図。 実施例３における２つのドット状のｎ電極間のＶＩ特性を示すグラフ図。

本発明の実施においては、通常のプラズマ発生装置を用いることができる。この際、導電性の支持基板に負のバイアス電圧を印加すると効果的である。
シリコン含有ガスとしては、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₄等を挙げることができるが、入手可能な任意のケイ素化合物を用いてシリコンを含む化合物ガスのプラズマを生成して良い。

バナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄から成るコンタクト電極の形成方法は全く任意であり、例えばスパッタリングや真空蒸着を用いることができる。コンタクト電極の厚さは１０ｎｍ以上５μｍ以下とすれば良い。金その他の厚膜電極を積層する場合はコンタクト電極の厚さはより好ましくは２０ｎｍ以上１μｍ以下、更に好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすると良い。
本発明の擬似的なシリコンヘビードープにより、コンタクト電極のアニーリングは３５０℃以下の低温で実現可能となる。当該加熱処理は、例えばレーザリフトオフ前の、エピタキシャル成長基板に形成されたエピタキシャル層にはんだ層を介して導電性の支持基板と接合する際の、はんだ層の加熱温度程度以下とすると良い。

本発明の実施において、エピタキシャル成長基板と導電性の支持基板は、いずれも５００μｍ厚程度の比較的厚膜の基板を用いることができるので、ハンドリングが容易となる。尚、最終的に個々の素子に分割する際に、例えばレーザを用いた切断を適用する場合は、支持基板は１００μｍ乃至２００μｍまで薄肉化したのち、裏面に電極層を形成すると良い。

レーザリフトオフの際のレーザ照射領域（ショットエリア）の設計においては、最終的に得られるべき各チップの内部領域にレーザ照射領域（ショットエリア）の外周が存在しないようにすることが好ましい。レーザ照射領域（ショットエリア）の外周は、エピタキシャル成長基板に接する界面付近の、III族窒化物系化合物半導体層の分解が生ずる領域と生じない領域の境界であり、エピタキシャル成長基板とエピタキシャル層の接合が無くなる部分と、エピタキシャル成長基板とエピタキシャル層の接合がまだ残っている部分の境界が各チップを横切ると、当該チップ内部で少なからず応力破壊が発生するからである。
例えばチップの平面形状が正方形等であれば、レーザ照射領域（ショットエリア）を当該チップサイズとするか、レーザ照射領域（ショットエリア）を複数個のチップを合わせた方形領域に一致するサイズとなるように調整すると良い。いずれにせよ、レーザ照射領域（ショットエリア）の外周は、各チップの最終的な分離線上に存在するようにする。

以下の実施例１において形成される第１の溝は、各レーザ照射領域（ショットエリア）の外周と略一致する必要がある。即ち各レーザ照射領域（ショットエリア）外周であって、第１の溝が形成されていない部分は無いことが好ましい。
尚、各レーザ照射領域（ショットエリア）内部に当たる部分を、例えば横断するように第１の溝を設けても良く、設けなくても良い。これは各レーザ照射領域（ショットエリア）が複数個のチップをまとめてエピタキシャル成長基板との分離を行う場合に意味を持つ。
また、第１の溝はウエハ外部と連通すると良く、例えばエピタキシャル成長基板外周付近の、チップが形成されない領域においても、エピタキシャル成長基板外周に達するように形成すると良い。
第１の溝の側面は、最終的に除去されるようにすると良い。第１の溝の側面が最終的に除去されるのであれば、第１の溝を形成した際に側面となるエピタキシャル層のｐ型層とｎ型層とが、第１の溝を形成した際又はその後にショート状態となっても良い。ショートを生じたブリッジ部は最終的には除去されるので、各チップのｐｎショートは解消されるからである。この点で、第１の溝の形成工程において採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。例えば、ダイサーによるダイシング、マスクを用いたドライエッチング、レーザ照射による溶融及び分解、或いはサンドブラストによるエッチングを採用することができる。

以下の実施例１において形成される第２の溝は、各チップを形成するエピタキシャル層がチップごとに分離されるように形成する。第２の溝の形成工程においては、エピタキシャル層外周部の側面において、例えばｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことは好ましくない。このため、第２の溝の形成工程において採用されうる技術は、やや選択範囲が狭くなる。好ましい方法はドライエッチングである。
第２の溝を形成する際には、第１の溝を構成するエピタキシャル層を除去しても良く、第１の溝側面のエピタキシャル層を残したまま、第１の溝と各チップ外周部の間のエピタキシャル層を除去しても良い。第１の溝の側面のエピタキシャル層を第２の溝の形成工程で残した場合は、当該第１の溝側面のエピタキシャル層は支持基板を切断する工程で除去されるようにすると良い。

支持基板を切断する工程は、任意の切断方法を用いることができる。この場合、金属その他の導電層と導電性の支持基板の小片等が飛散及び付着する可能性がある。そこで、第２の溝を形成した後、絶縁性保護膜を形成して、支持基板を切断する工程でｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことを防ぐことが重要である。
切断方法として採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。ダイサー等によるハーフカットと機械的切断の組み合わせや、レーザ照射による分解も好ましい。

図１は、本発明の具体的な一実施例である製造方法により得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００の構成を示す断面図である。
図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、ｐ型シリコン基板である導電性の支持基板２００の表面に、支持基板２００に近い方から、複数の金属の積層から成る導電層２２２、低融点合金層であるはんだ層（ソルダ層）５０、複数の金属の積層から成る導電層１２２、ｐコンタクト電極１２１、主としてｐ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｐ型層１２、発光領域Ｌ、主としてｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるｎ型層１１、ｎコンタクト電極１３０の積層構造を有する。
請求項の記載と本実施例の構成を対比した場合、請求項の「導電層」に対応するものは、導電層２２２、はんだ層（ソルダ層）５０、導電層１２２及びｐコンタクト電極１２１である。

尚、発光領域Ｌを挟んだｐ型層１２とｎ型層１１の外周側面は、絶縁性保護膜４０で覆われている。また、ｐ型層１２とｎ型層１１（以下、合わせてエピタキシャル層１０と言うことがある）の水平断面積は、ｐ型層１２の支持基板側２００側からｎ型層１１のｎコンタクト電極１３０側に向って徐々に減少する。このため、絶縁性保護膜４０で覆われたエピタキシャル層の外周側面は、ｎコンタクト電極１３０を形成された上側から、支持基板側２００側である下側に向って広がるような、傾き（順テーパ）を形成している。
尚、ｎ型層１１には、光取り出し効率を向上させるために、微細な凹凸を有する表面１１ｓが形成されている。
また、支持基板２００の裏面には、複数の金属の積層から成る導電層２３２、はんだ層（ソルダ層）２３５が形成されている。

本実施例においては、各層は次のように構成されている。
複数の金属の積層から成る導電層２２２は、支持基板２００側から、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。複数の金属の積層から成る導電層２３２は、支持基板２００側から、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。
はんだ層（ソルダ層）５０と２３５は、いずれも金とスズとの合金（Ａｕ−Ｓｎ）から成るはんだで形成されている。
ｐコンタクト電極１２１は、銀（Ａｇ）合金で形成されている。
複数の金属の積層から成る導電層１２２は、ｐ型層１２及びｐコンタクト電極１２１に近い側から、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。
尚、上記導電層２２２、２３２及び１２２において、ニッケル（Ｎｉ）層は、はんだ層（ソルダ層）５０又は２３５中のスズ（Ｓｎ）の拡散を防ぐものであり、チタン（Ｔｉ）層は、導電層の接合面に対する密着性を向上させるものである。
ｎコンタクト電極１３０は、バナジウム（Ｖ）と金（Ａｕ）の積層構造から成る。
絶縁性保護膜４０は窒化ケイ素（ＳｉＮ_x）から成る。

図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、次のようにして製造された。この際の工程図（断面図）を図２．Ａ乃至図２．Ｐで示す。

厚さ５００μｍのサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００にｎ型層１１及びｐ型層１２を順にエピタキシャル成長させて、エピタキシャル層１０とした（図２．Ａ）。発光領域ＬはＭＱＷ構造で形成したが、図２．Ａでは単に太破線で示した。
次に、レーザリフトオフ時の空気孔となる、第１の溝ｔｒ−１をダイサーにより形成した。第１の溝ｔｒ−１は、ｐ型層１２及びｎ型層１１の合計膜厚約４μｍと、エピタキシャル成長基板１００の深さ１０μｍ程度を除去することにより形成された。第１の溝ｔｒ−１の幅は約２０μｍとした（図２．Ｂ）。
次にスパッタ装置により、Ａｇ合金層を全面に形成し、レジストマスクを形成してＡｇ合金層の不要部分を除去し、レジストマスクを除去し、その後、加熱によりアロイ化してｐコンタクト電極１２１を形成した（図２．Ｃ）。

次に、スパッタ装置によりＴｉ層、ＴｉＮ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順に全面に形成した。この５層を合わせて導電層１２２で示している。尚、化合物層であるＴｉＮ層はスパッタ装置で実施する必要があるが、それ以降のＴｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層は蒸着で形成しても良い。
また、抵抗加熱蒸着装置により、はんだ層１２５として、ＡｕＳｎ層及びＡｕ層を全面に形成した。Ａｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化を防止するための薄膜である（図２．Ｄ）。
ここで、第１の溝ｔｒ−１を、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が覆うことがあっても、第１の溝ｔｒ−１が空気孔としての外部との連通が確保される、又はレーザリフトオフの際のレーザ照射時に連通可能であれば良い。実際、第１の溝ｔｒ−１の底部には厚く導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が形成されうるが、第１の溝ｔｒ−１の側壁には形成されないか、形成されたとしても極めて薄い。即ち、第１の溝ｔｒ−１の側壁に有る、ｎ型層１１とエピタキシャル成長基板１００との界面の端部は、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５で被覆されうるが、その被膜は薄い。すると、レーザリフトオフの際のレーザ照射によりｎ型層１１とエピタキシャル成長基板１００との界面に発生した窒素は、当該薄い被膜を容易に破壊するので、結局発生した窒素ガスは第１の溝ｔｒ−１に排出される。即ち、レーザリフトオフ時に発生する窒素ガスは、第１の溝ｔｒ−１の側壁に導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５の被覆があったとしても容易にそれを貫き、第１の溝ｔｒ−１を介して外部に容易に排出される。
このように、本実施例においては、第１の溝ｔｒ−１は、その底面がエピタキシャル成長基板１００、側面がエピタキシャル層１０の側面を含むものとして形成される。しかし第１の溝ｔｒ−１の必要な機能は、それら底面としてのエピタキシャル成長基板１００とエピタキシャル層１０の側面が露出されていること自体ではない。第１の溝ｔｒ−１の必要な機能は、ｎ型層１１の、エピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆにおいて発生した窒素ガスが第１の溝ｔｒ−１の空洞を通って外部に排出可能であることである。この点で、以下の説明では、第１の溝ｔｒ−１は、底面と側面から成る形状としての意味合いではなく、空洞としての意味合いを有するものとする。ここにおいて、第１の溝ｔｒ−１を形成したのちに導電層１２２及びはんだ層１２５を形成する際、それらが元の第１の溝ｔｒ−１の側面を薄膜で覆ったとしても、支持基板２００との接合後に外部に窒素ガスを排出する空洞としての第１の溝ｔｒ−１としての作用が阻害されなければ良い。またこの点で、図２．Ｂにおいて示した第１の溝ｔｒ−１の深さよりも、図２．Ｄ以下において示した導電層１２２及びはんだ層１２５の堆積後にできる第１の溝ｔｒ−１の深さのほうが大きいが、このように深さが増えていても、空洞としての意味合いが変わらないことから、同じ第１の溝ｔｒ−１として示すこととする。

次に、厚さ５００μｍのシリコンから成る支持基板２００の上に、抵抗加熱蒸着装置によりＴｉ層、Ｎｉ層及びＡｕ層から成る導電層２２２と、ＡｕＳｎ層及びＡｕ層から成るはんだ層２２５を全面に形成する。Ａｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化を防止するための薄膜である。
こうして、上記エピタキシャル層１０を有するエピタキシャル成長基板１００と支持基板２００を、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５を向かい合わせて接合する。はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５は言わば低融点合金層である。加熱温度は３２０℃、圧力は１９６ｋＰａ（約２気圧、２ｋｇｆ／ｃｍ²）とした（図２．Ｅ）。
この際、２つのＡｕＳｎ層の間のＡｕ薄膜２層は、ＡｕＳｎ層に吸収され、１つのＡｕＳｎ層となる。以下、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５が一体化したものをはんだ層（ソルダ層）５０として示す（図２．Ｆ）。

次に、レーザリフトオフを行う。エピタキシャル層のｎ型層１１の、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆ付近にレーザ照射して、薄膜状部分を分解する。この際、レーザ照射領域（ショットエリア）としては、５００μｍピッチに形成される正方形状のチップを１６個含む、１辺２ｍｍの正方形領域とした。こうして、図２．Ｆにおいて、ｎ型層１１の、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆ付近の薄膜状部分を全て分解し、エピタキシャル成長基板１００のｎ型層１１を介しての支持基板との拘束を解き、エピタキシャル成長基板１００を剥離させた（図２．Ｇ）。
第１の溝ｔｒ−１はウエハ外部に連通していたので、窒素ガスが発生しても直ちに第１の溝ｔｒ−１を通じてウエハ外部に当該窒素ガスは排出され、レーザ照射によって、エピタキシャル層１０、エピタキシャル成長基板１００、支持基板２００及びそれらの間に形成された導電性の各層には小さな負荷しかかからない。このため、エピタキシャル層１０、エピタキシャル成長基板１００、支持基板２００及びそれらの間に形成された導電性の各層には、剥離や亀裂は全く生じなかったことが最終的に確かめられた。
この際、第１の溝ｔｒ−１の底面と側面の一部は、サファイア基板１００に形成されていたものであり、当該サファイア基板１００の一部である第１の溝ｔｒ−１の底面と側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５は、サファイア基板１００と共に除去された。

次にマスクを用いたドライエッチングにより、エピタキシャル層１０のチップ外周部における、第１の溝ｔｒ−１を含み、それよりも幅の広い領域を除去し、第２の溝ｔｒ−２を形成した（図２．Ｈ）。
この際、エッチングマスクとしてはＣＶＤによりＳｉＯ₂を形成し、所定形状として用いた。またこの際、第１の溝ｔｒ−１の側面の一部は、ｎ型層１１及びｐ型層１２から成るエピタキシャル層１０に形成されていたものであり、当該エピタキシャル層１０の一部である第１の溝ｔｒ−１の側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５は、エピタキシャル層１０と共に除去された。
尚、図２．Ｈの説明では、第２の溝ｔｒ−２の形成位置を第１の溝ｔｒ−１の形成位置と比較して示す必要性から、第１の溝ｔｒ−１の形成時に第１の溝ｔｒ−１の底面であったサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００が無い図である図２．Ｇとの比較で説明している。これは、煩雑さを避けるため、エピタキシャル成長基板１００が無くなった状態であっても第１の溝ｔｒ−１として説明したものである。

次に絶縁性保護膜４０を形成するため、ＣＶＤによりＳｉＮ_xを全面に形成した（図２．Ｉ）。この際、ＳｉＮ_xから成る絶縁性保護膜４０は、一旦、第１の溝ｔｒ−１のはんだ層（ソルダ層）５０側の底部にも堆積する。
次にＳｉＮ_xから成る絶縁性保護膜４０のうち、必要な部分である各素子外周部以外をドライエッチングして除去し、ｎ型層１１の面１１ｆを露出させた（図２．Ｊ）。ｎ型層１１の面１１ｆはＮ極性面、或いはいわゆる（０００−１）面、−ｃ面であり、エッチングされやすい。
そこで、ウエハのｎ型層１１表面を、濃度１ｍｏｌ／Ｌ（１Ｍ）の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨａｑ）に浸漬し、６０℃で放置して微細な凹凸面１１ｓを形成した（図２．Ｋ）。

次に、ｎ型層１１の微細な凹凸面１１ｓをシリコンを含む化合物ガスのプラズマ処理して擬似的なシリコンヘビードープ層を形成した（図２．Ｌ）。こののち、フッ素イオンを有する薬剤による処理を行わなかった。プラズマ条件は次の通りとした。
導入ガスはＳｉＣｌ₄を用い、３０ｓｃｃｍの流量で導入した。
プロセス内部の圧力は３Ｐａとした。
プロセス内部の電界は、アンテナ電力を３００Ｗの１３．５６ＭＨｚの高周波とした。これとは別にｐ型シリコンから成る支持基板２００に高周波３００Ｗのバイアス電力を供給した。
処理時間は６０秒とした。

次にレジストマスクを用いて、所望領域にバナジウム（Ｖ）を１００ｎｍ、金（Ａｕ）を５００ｎｍ積層してｎ電極１３０を形成した（図２．Ｍ）。こののち、３２０℃で３分間アニーリングした。

次に、シリコンから成る支持基板２００の裏面を研磨して、厚さ１２０μｍまで薄肉化した（図２．Ｎ）。
シリコンから成る支持基板２００の研磨した面にＰｔ層、Ｔｉ層、Ａｕ層から成る導電層２３２と、ＡｕＳｎ層とＡｕ層から成るはんだ層（ソルダ層）２３５を蒸着した（図２．Ｏ）。Ａｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化を防止するための薄膜である。尚、はんだ層（ソルダ層）２３５は、形成しなくても良い。
次にレーザを用いて支持基板２００を切断した（図２．Ｐ）。図２．ＰでＣで示した２本の破線の内側がレーザで分解及び溶融されて各素子が分離された。こうして図１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００を得た。

ここで、III族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００について、１つのチップに形成された２つのｎ電極１３０間のＶ−Ｉ特性を調べた。２つのｎ電極１３０は、各々平面形状が１００μｍ四方のドット電極であり、そのピッチ（電極中心間の距離）は３００μｍであった。
図３にその結果を示す。図３に示した５つのグラフのうち、実施例１と示したものが本実施例により得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００の２つのｎ電極１３０間のＶ−Ｉ特性である。
図３に示されるように、Ｖ−Ｉ特性はオーミック抵抗を示し、且つその抵抗値は十分に低いものであった。

〔図３に示す比較例について〕
比較のため、実施例１の製造方法における、ｎ電極１３０の形成に先立つシリコンを含む化合物ガスのプラズマ処理を、各々次のように変更した比較例に係るIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）を作製し、各々１つのチップに形成された２つのｎ電極１３０間のＶ−Ｉ特性を調べた。

〔比較例１〕
比較例１は、図２．Ｌに示すＳｉを含む化合物ガスのプラズマ処理（擬似Ｓｉヘビードープ）の後、図２．Ｍに示すｎ電極１３０の形成前に、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）に１分間浸漬する処理を挿入した場合である。
図３の比較例１で示したグラフのように、比較的低いオーミック抵抗が得られたが、実施例１の抵抗値よりも大きかった。即ち、ｎ電極１３０の形成前にフッ酸処理を挿入することで、抵抗値が上昇した。これは、フッ酸処理により、擬似シリコンヘビードープ層からＳｉが少なからず除去され、バナジウムコンタクト電極との接触抵抗が大きくなったからであると説明できる。

〔比較例２〕
比較例２は、図２．Ｋに示す微細な凹凸面１１ｓを形成したのち、図２．Ｌに示すＳｉを含む化合物ガスのプラズマ処理（擬似Ｓｉヘビードープ）を実施せずに、図２．Ｍに示すｎ電極１３０の形成前に、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）に１分間浸漬する処理を挿入した場合である。
図３の比較例２で示したグラフのように、オーミック接触は得られず、且つ抵抗値も高かった。比較例２と比べることにより、比較例１、実施例１における、擬似Ｓｉヘビードープの効果が示された。即ち、擬似Ｓｉヘビードープにより、Ｎ極性面であるｎ型層１１の微細な凹凸面１１ｓとバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られることが示された。

〔比較例３〕
比較例３は、図２．Ｋに示す微細な凹凸面１１ｓを形成したのち、プラズマ処理を以下のように塩素（Ｃｌ₂）を用いて行い、ＢＨＦに１分間浸漬する処理を行ったのち、図２．Ｍに示すｎ電極１３０の形成以下の工程を実施したものである。
塩素（Ｃｌ₂）プラズマ処理の条件は、次の通りとした。
導入ガスはＣｌ₂を用い、３０ｓｃｃｍの流量で導入した。
プロセス内部の圧力は２Ｐａとした。
プロセス内部の電界は、アンテナ電力を高周波３００Ｗとした。これとは別にｐ型シリコンから成る支持基板２００に高周波３０Ｗのバイアス電力を供給した。
処理時間は１２０秒とした。

図３の比較例３で示したグラフのように、オーミック接触は得られず、且つ抵抗値も比較的高かった。
Ｃｌプラズマ処理を行った比較例３と比べることにより、比較例１、実施例１における、Ｓｉを含む化合物ガスのプラズマ処理が、Ｃｌプラズマ処理とは全く異なる効果を奏することが示された。即ち、Ｃｌプラズマ処理によっては、３２０℃アニールのバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られないが、Ｓｉを含む化合物ガスのプラズマ処理により、３２０℃アニールのバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られた。

〔比較例４〕
比較例４は、図２．Ｋに示す微細な凹凸面１１ｓを形成したのち、比較例３と同条件でＣｌプラズマ処理を行い、ＢＨＦ処理を行わずに、図２．Ｍに示すｎ電極１３０の形成以下の工程を実施したものである。
図３の比較例４で示したグラフのように、オーミック接触は得られず、且つ抵抗値も比較例３よりも高かった。
Ｃｌプラズマ処理を行った比較例４と比べることにより、比較例１、実施例１におけるＳｉを含む化合物ガスのプラズマ処理が、Ｃｌプラズマ処理とは全く異なる効果を奏することが改めて示された。即ち、Ｃｌプラズマ処理によっては、３２０℃アニールのバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られないが、Ｓｉを含む化合物ガスのプラズマ処理により、３２０℃アニールのバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られた。

図３の５つのグラフから見出されたことをまとめると次の通りである。
Ｎ極性面であるｎ型層１１の微細な凹凸面１１ｓに、３２０℃アニールのバナジウムコンタクト電極とのオーミック接触が得られるかどうかについては、次の結果となった。
Ｓｉを含む化合物ガスのプラズマ処理（実施例１、比較例１）により、オーミック接触を得られた。一方、プラズマ処理をしない場合（比較例２）や、Ｃｌプラズマ処理（比較例３、比較例４）ではオーミック接触を得られなかった。
Ｓｉを含む化合物ガスのプラズマ処理をしたのちに、フッ素イオンを含む薬液処理を行わない方（実施例１）が、フッ素イオンを含む薬液処理を行う（比較例１）よりも、低抵抗であった。

上記実施例１では、Ｎ極性面であるｎ型層の表面に形成するコンタクト電極としてバナジウムを用いたが、本実施例ではクロムを用いた。他の工程手順は全く同一として、クロムと金の積層構造から成るｎ電極を有するIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）を得た。
本実施例２で得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）について、１つのチップに形成されたクロム／金から成る２つのｎ電極１３０間のＶ−Ｉ特性を調べた。２つのｎ電極１３０は、各々平面形状が１００μｍ四方のドット電極であり、そのピッチ（電極中心間の距離）は３００μｍであった。
図４にその結果を示す。図４の実施例２と示したグラフが本実施例により得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）のクロム／金から成る２つのｎ電極間のＶ−Ｉ特性である。
図４に示されるように、Ｖ−Ｉ特性はオーミック抵抗を示し、且つその抵抗値は十分に低いものであった。クロム／金をｎ電極とする本実施例２のコンタクト抵抗値は、バナジウム／金をｎ電極とする実施例１のコンタクト抵抗値とほぼ同等であったが、本実施例２のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）は光取り出し効率が１０％弱向上した。光取り出し効率の向上は、実施例１においてｎ層１１に設けられたバナジウムと比較して、本実施例２においてｎ層１１に設けられたクロムの青色光の反射率が高いことによるものと考えられる。

Ｎ極性面であるｎ型層の表面に形成するコンタクト電極として、上記実施例１ではバナジウムを用い、実施例２ではクロムを用いたが、本実施例ではタングステンを用いた。他の工程手順は全く同一として、タングステンと金の積層構造から成るｎ電極を有するIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）を得た。
本実施例３で得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）について、１つのチップに形成されたタングステン／金から成る２つのｎ電極１３０間のＶ−Ｉ特性を調べた。２つのｎ電極１３０は、各々平面形状が１００μｍ四方のドット電極であり、そのピッチ（電極中心間の距離）は３００μｍであった。
図５にその結果を示す。図５の実施例３と示したグラフが本実施例により得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）のタングステン／金から成る２つのｎ電極間のＶ−Ｉ特性である。
図５に示されるように、Ｖ−Ｉ特性はオーミック抵抗を示し、且つその抵抗値は十分に低いものであった。

以上においては、コンタクト電極としてバナジウム、クロム又はタングステンを用いる実施例等を示したが、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄でも同じような結果となった。

即ち、本発明の、レーザリフトオフにより形成されるIII族窒化物系化合物半導体素子の、Ｎ極性面であるｎ型層の表面に、３５０℃以下のアニールの、バナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄のコンタクト電極を形成する場合に、シリコンを含む化合物ガスのプラズマ処理により擬似的なシリコンヘビードープ層をＮ極性面であるｎ型層の表面に擬似的に形成した上、フッ素イオンを含む薬液処理を行わないことで、オーミック接触が得られ、且つ低抵抗となった。
このように、本願発明の効果が確かめられた。

１０００：III族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）
１００：サファイア基板（エピタキシャル成長基板）
１１：ｎ型層
１１ｆ：ｎ型層１１のＮ極性面
１１ｓ：Ｎ極性面である１１ｆを加工して形成された微細な凹凸を有する面
Ｌ：発光領域
１２：ｐ型層
１２１：ｐコンタクト電極
１２２、２２２、２３２：導電層
１２５、２２５、２３５、５０：はんだ層（ソルダ層）
１３０：ｎ電極
２００：シリコン基板（支持基板）
４０：ＳｉＮ_xから成る絶縁性保護膜

Claims (4)

1. III族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法において、
   異種基板から成るエピタキシャル成長基板にｎ型層、発光層又は活性層、並びにｐ型層を順に形成する積層工程と、
   ｐ型層表面に導電層を形成して導電性の支持基板と接着する接着工程と、
   レーザ照射により前記ｎ型層の少なくとも一部を分解して前記エピタキシャル成長基板を除去する成長基板除去工程と、
   露出させた前記ｎ型層に電極を形成する、前処理及び電極形成工程とを有し、
   前記前処理及び電極形成工程は、
   導電性基板に高周波電力を印加し、シリコンを含む化合物をプラズマ化して前記ｎ型層表面に照射し、シリコンの追加ドープを行うプラズマドープ工程と、
   前記ｎ型層表面にバナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄から成るコンタクト電極を形成する電極形成工程と、
   １００℃以上３５０℃以下で加熱処理して前記ｎ型層と前記コンタクト電極とを合金化する合金化工程とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
2. III族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法において、
   異種基板から成るエピタキシャル成長基板に、アンドープ層、ｎ型層、発光層又は活性層、並びにｐ型層を順に形成する積層工程と、
   ｐ型層表面に導電層を形成して導電性の支持基板と接着する接着工程と、
   レーザ照射により前記アンドープ層の少なくとも一部を分解して前記エピタキシャル成長基板を除去する成長基板除去工程と、
   前記アンドープ層を除去して前記ｎ型層を露出させるアンドープ層除去工程と、
   露出させた前記ｎ型層に電極を形成する、前処理及び電極形成工程とを有し、
   前記前処理及び電極形成工程は、
   導電性基板に高周波電力を印加し、シリコンを含む化合物をプラズマ化して前記ｎ型層表面に照射し、シリコンの追加ドープを行うプラズマドープ工程と、
   前記ｎ型層表面にバナジウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金、ニオブ又は鉄から成るコンタクト電極を形成する電極形成工程と、
   １００℃以上３５０℃以下で加熱処理して前記ｎ型層と前記コンタクト電極とを合金化する合金化工程とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
3. 前記プラズマドープ工程と前記電極形成工程との間に、フッ素を含む化合物の溶液での処理を行わないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
4. 前記前処理工程に先立って、前記露出させた前記ｎ型層の表面に、凹凸を形成する凹凸加工工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。

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