DE102006000150B4 - Verfahren zur Ausbildung einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht mit den Schritten: Anordnen eines Ga2O3-Substrats in einem MOCVD-Gerät; Bereitstellen einer H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät und Einstellen von Pufferschichtwachstumsbedingungen mit einer Atmosphärentemperatur von 350°C bis 550°C; Zuführen eines Quellgases mit zwei oder mehr Elementen aus der Gruppe TMG, TMA und NH3 auf das Ga2O3-Substrat bei den Pufferschichtwachstumsbedingungen zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat; Ausbilden einer ersten Galliumnitridschicht auf der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, während eine N2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird; und Ausbilden einer zweiten Galliumnitridschicht auf der ersten Galliumnitridschicht, während eine H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, die ein Ga2O3-Substrat nicht verschlechtert, selbst wenn die bei einer niedrigen Temperatur gewachsene Pufferschicht in einer H2-Atmosphäre ausgebildet wird, ein Verfahren zum Ausbilden eines Lichtemissionselements mit Galliumnitrid mit ausgezeichneter Kristallqualität unter Verwendung der somit ausgebildeten und bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, das Lichtemissionselement, und eine das Lichtemissionselement verwendende Lichtemissionsvorrichtung.
  • Galliumnitrid-basierte Halbleiter sind als Material für Lichtemissionselemente im blauen oder kurzwelligen Emissionsbereich bekannt. Insbesondere wird von einem Lichtemissionselement die Emission von ultraviolettem Licht zur Verwendung beispielsweise für eine Fluoreszenzlampe, die unter Umweltgesichtspunkten quecksilberfrei sein soll, einen Fotokatalysator, der eine saubere Umwelt bereitstellt, und eine Lichtquelle für einen Aufzeichnungsträger mit hoher Kapazität wie etwa einer DVD (digital versatile disk – digitale vielseitige Disk) erwartet. Das Lichtemissionselement soll außerdem eine noch kürzere Wellenlänge aufweisen.
  • Galliumnitrid weist einen sehr hohen Schmelzpunkt sowie einen sehr hohen Stickstoffgleichgewichtsgasdruck auf. Daher ist das Ausbilden eines massiven einkristallinen Galliumnitridsubstrats mit hoher Qualität und großer Fläche schwierig. Somit wurde ein Galliumnitridwachstumsverfahren verwendet, bei dem ein Saphirsubstrat (Al2O3) als unterliegendes Substrat verwendet wird, eine Pufferschicht darauf zum Reduzieren der Gitterfehlanpassung zu Galliumnitrid ausgebildet wird, und darauf ein Galliumnitrid-basierter Halbleiter aufgewachsen wird. Lichtemissionselemente unter Verwendung eines Galliumnitrid-basierten Halbleiters weisen jedoch die Beschränkung auf, dass ihre Elektrodenstruktur horizontal angeordnet werden muss. Außerdem ist es wünschenswert, dass die Lebensdauer und Handhabbarkeit bei der Anbringung weiter verbessert werden, wenn es verschiedenartigen Verwendungen zugeführt wird.
  • Unter diesen Umständen wurde jüngst vorgeschlagen, β-Ga2O3 als Substrat zu verwenden, welches ein transparentes Material ist, das zum Übertragen von ultraviolettem Licht befähigt ist, und das als massiver Einkristall hergestellt werden kann (vergleiche beispielsweise Japanese Journal of Applied Physics, Band 44(1), 2005, S. L7–L8, nachstehend als Stand der Technik 1 in Bezug genommen).
  • Der Stand der Technik 1 offenbart ein Lichtemissionselement, bei dem eine bei einer niedrigen Temperatur gewachsene Galliumnitridpufferschicht auf dem β-Ga2O3-Substrat bei 600°C ausgebildet wird, und darauf bei 1070°C Galliumnitrid aufgewachsen wird.
  • Das Lichtemissionselement nach dem Stand der Technik 1 weist jedoch das Problem auf, dass β-Ga2O3 bei dem Vorgang zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Galliumnitridpufferschicht thermisch zersetzt werden kann, und es daher schwierig ist, bei einem nachfolgenden Vorgang eine Galliumnitrid-basierte Halbleiterschicht darauf in hoher Qualität aufzuwachsen.
  • Es ist allgemein bekannt, dass die Galliumnitridpufferschicht auf dem β-Ga2O3-Substrat in einer H2-Atmosphäre ausgebildet wird. Durch die vorliegenden Erfinder wurde genau herausgefunden, dass sich die Oberfläche des β-Ga2O3-Substrats schwarz verfärbt, wenn die Pufferschicht bei einer Temperatur oberhalb 600°C in der H2-Atmosphäre ausgebildet wird.
  • Ferner wird gewürdigt, dass die Druckschrift EP 1 367 657 A2 ein Lichtemissionselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart. Ein derartiges Lichtemissionselement umfasst ein Substrat aus Galliumoxiden und einen auf dem Substrat ausgebildeten pn-Übergang. Das Substrat aus Galliumoxiden ist definiert durch: (AlxInyGa(1-X-Y))2O3, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und 0 ≤ x + y ≤ 1. Der pn-Übergang umfasst ein Substrat mit einer ersten Leitungsart, und eine Dünnschicht aus einem Verbindungshalbleiter des GaN-Systems mit einer der ersten Leitungsart entgegengesetzten zweiten Leitungsart.
  • Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 199 05 517 A1 eine mehrschichtige Indium-enthaltende Nitridpufferschicht für die Nitrid-Epitaxie. Ein Halbleiterbauelement umfasst ein Substrat, eine Puffer- oder Kernbildungs-Struktur und eine aktive Struktur, die die Schaltungselemente desselben aufweist. Die Kernbildungsschicht wird bei einer relativ niedrigen Temperatur hergestellt und umfasst zumindest eine Schicht, die aus einer III-V-Nitridverbindung besteht, die Indium enthält. Bei einer Mehrschichtstruktur besteht zumindest eine dieser Schichten, vorzugsweise die, die direkt auf dem Substrat aufgebracht ist, aus einer Indium-enthaltenden III-V-Nitridverbindung und dient als Pufferschicht. Bei der folgenden AlInGaN-Epitaxide relaxieren die Indium-enthaltenden Schichten. Reduktionen der Spannung und der Sprungbildung resultieren, wodurch eine größere Flexibilität bei einer Zusammensetzungs- und Dotierungs-Modulation erlaubt ist. Da die elektrischen und optischen Eigenschaften des Bauelements von den Spannungs- und Belastungszuständen abhängen, die in der aktiven Struktur desselben vorhanden sind, können diese Eigenschaften zugeschnitten werden, indem die Zusammensetzung und die Schichtdicke der Kernbildungsschicht gesteuert werden. Indium-enthaltende Nitride, die vorteilhafterweise eine hohe Qualität haben, können bei relativ niedrigen Temperaturen aufgewachsen werden.
  • Darüber hinaus offenbart die Druckschrift EP 1 653 502 A1 eine Halbleiterschicht, bei der eine Epitaxieschicht aus dem GaN-System mit hoher Kristallqualität erhalten werden kann.
  • Die Halbleiterschicht beinhaltet ein β-Ga2O3-Substrat aus einem β-Ga2O3-Einkristall, eine GaN-Schicht, die durch eine Nitridverarbeitung eine Oberfläche des β-Ga2O3-Substrats ausgebildet wird, und eine auf der GaN-Schicht durch Epitaxiewachstum unter Verwendung eines MOCVD-Verfahrens ausgebildete GaN-Wachstumsschicht. Da die Gitterkonstanten der GaN-Schicht und der GaN-Wachstumsschicht aneinander angepasst sind, und die GaN-Wachstumsschicht beim Wachstum der hohem Kristallinität der GaN-Schicht nachfolgt, wird die GaN-Wachstumsschicht mit einer hohen Kristallinität erhalten.
  • Die Druckschrift DE 198 56 245 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Halbleiterstrukturen. Bei solch einem Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Halbleiterstrukturen durch Epitaxie feststoffbildender, in einem Trägergas verdünnter Prozessgase auf einem zur Herstellung der Schichten erhitzten Substrat, mit welchem das Gemisch aus Tragergas und den Prozessgasen in Kontakt gebracht wird, wird ur Herstellung unterschiedlicher Schichten zwischen unterschiedlichen Trägergasen gewechselt.
  • Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht bereitzustellen, welches ein Ga2O3-Substrat nicht verschlechtert, selbst wenn die bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht in einer H2-Atmosphäre ausgebildet wird.
  • Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Ausbilden eines Lichtemissionselements mit Galliumnitrid mit einer ausgezeichneten Kristallqualität der somit ausgebildeten und bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht bereitgestellt.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch den jeweiligen Gegenstand der beigefügten unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines LED-Elementes bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 ein schematisches Prozessdiagramm eines Herstellungsvorgangs des LED-Elementes bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 4 eine schematische Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines LED-Elementes bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das nachstehend beschriebene LED-Element 1 wird unter Verwendung eines MOCVD-Gerätes (metallorganische Gasphasenabscheidung) hergestellt.
  • Zusammensetzung des LED-Elementes 1
  • Das LED-Element 1 umfasst auf einem aus β-Ga2O3 ausgebildeten Substrat 10 der n-Leitungsart (nachstehend Ga2O3-Substrat 10 genannt) eine unter Niedrigtemperaturwachstumsbedingungen ausgebildete AlN-Pufferschicht 11, eine Silizium-dotierte n+-GaN-Schicht 12, eine Silizium-dotierte n-AlGaN-Schicht 13, einen Mehrfachquantentopf (MQW) aus InGaN/GaN, eine Magnesium-dotierte p-AlGaN-Schicht 15, eine Magnesium-dotierte p+-GaN-Schicht 16, und eine Stromverteilungsschicht 17 aus ITO (Indiumzinnoxid). Ferner ist eine p-Elektrode 18 auf der Oberfläche der Stromverteilungsschicht 17 ausgebildet, und eine n-Elektrode 19 ist auf der n+-GaN-Schicht 12 ausgebildet, die durch einen Ätzvorgang von der Stromverteilungsschicht 17 durch die n-AlGaN-Schicht 13 teilweise freigelegt ist.
  • Die AlN-Pufferschicht 11 wird unter Verwendung eines H2-Trägergases unter Temperaturbedingungen von vorzugsweise 400°C bis 550°C und durch Zuführen von NH3 und Trimethylaluminium (TMA) in einen Reaktor ausgebildet, in dem das Ga2O3-Substrat 10 angeordnet ist.
  • Die n+-GaN-Schicht 12 und die p+-GaN-Schicht 16 werden unter Verwendung eines N2-Trägergases unter Temperaturbedingungen von 1050°C und durch Zuführen von NH3 und Trimethylgallium (TMG) als GaN-Quellmaterialien in den Reaktor ausgebildet, in dem das Ga2O3-Substrat angeordnet ist. Die n+-GaN-Schicht 12 ist mit Silizium unter Verwendung eines Siliziumdotierstoffes dotiert, und zwar unter Verwendung von Monosilan (SiH4), damit eine n-Leitfähigkeit erreicht wird. Die p+-GaN-Schicht 16 ist mit Magnesium unter Verwendung eines Magnesium-Dotierstoffes dotiert, und zwar unter Verwendung von Zyklopentadienylmagnesium (Cp2Mg), damit eine p-Leitfähigkeit erreicht wird. Die n-AlGaN-Schicht 13 und die p-AlGaN-Schicht 15 werden durch Zuführen von TMA sowie den vorstehend beschriebenen GaN-Quellmaterialien in den Reaktor ausgebildet.
  • Der MQW 14 wird unter Verwendung eines N2-Trägergases unter Temperaturbedingungen von 800°C und durch Zuführen von NH3, Trimethylindium (TMI) und Trimethylgallium (TMG) in den Reaktor ausgebildet. Wenn das Indiumgalliumnitrid ausgebildet wird, werden NH3, TMI und TMG zugeführt. Wenn das Galliumnitrid ausgebildet wird, werden NH3 und TMG zugeführt.
  • 2 zeigt ein schematisches Prozessdiagramm von einem Herstellungsablauf für das LED-Element bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. In 2 gibt die vertikale Achse die Temperatur und die horizontale Achse die Zeit an. Nachstehend ist jeder Schritt einzeln beschrieben.
  • Substratreinigungsschritt
  • Das bei diesem Prozess verwendete Ga2O3-Substrat 10 mit einer Fläche von 1 cm × 2 cm und einer Dicke von 350 μm wird bei 60°C für 10 min mit HNO3 gereinigt, dann für 5 min in Äthanol unter Ultraschall gesäubert und danach für 5 min in reinem Wasser unter Ultraschall gesäubert.
  • Nitrierungsbehandlungsschritt der Oberfläche des Substrates
  • Danach wird das bei dem Substratreinigungsschritt gereinigte Ga2O3-Substrat 10 auf einem Suszeptor in dem MOCVD-Gerät angeordnet. Dann wird die Temperatur bis zum Zeitpunkt t1 erhöht, während N2 in den Reaktor zugeführt wird. Der Temperaturanstieg wird zum Zeitpunkt t1 gestoppt, wenn 800°C erreicht sind, und diese Temperatur wird gehalten. Die Oberfläche des Substrats wird bis zum Zeitpunkt t3 nitriert, damit sie stabilisiert wird.
  • AlN-Pufferschichtausbildungsschritt
  • Dann wird die Zufuhr von N2 in den Reaktor zum Zeitpunkt t4 gestoppt, und die Zufuhr von H2 beginnt. Dann wird der Temperaturanstieg im Reaktor zum Zeitpunkt t5 gestoppt. Zum Zeitpunkt t6, wenn 400°C erreicht sind, wird 50 sccm TMA mit NH3 zugeführt, während die Reaktortemperatur bei etwa 400°C gehalten wird. Dadurch wird die AlN-Pufferschicht 11 mit einer Dicke von 100 bis 300 Å auf dem Ga2O3-Substrat 10 bis zum Zeitpunkt t7 ausgebildet.
  • GaN-Ausbildungsschritt
  • Dann wird die Zufuhr von H2 in den Reaktor zum Zeitpunkt t8 gestoppt, und die Zufuhr von N2 beginnt. Dann beginnt im Reaktor ein Temperaturanstieg bis zum Zeitpunkt t9, und wird zum Zeitpunkt t10 gestoppt, wenn 1050°C erreicht sind. Bis zum Zeitpunkt t10 wird 60 sccm TMG mit NH3 zugeführt, während die Reaktortemperatur bei 1050°C gehalten wird. Dadurch wird die n+-GaN-Schicht 12 mit einer Dicke von 1 μm auf der AlN-Pufferschicht 11 ausgebildet. Dann wird zum Zeitpunkt t11 die Zufuhr von N2 in den Reaktor gestoppt, und die Zufuhr von H2 beginnt. Dadurch wird die n+-GaN-Schicht 12 mit einer Dicke von 2 μm weiter auf der AlN-Pufferschicht 11 ausgebildet. Zum Zeitpunkt t12 wird die Zufuhr von H2 in den Reaktor gestoppt.
  • Danach werden die n-AlGaN-Schicht 13, die MQW-Schicht 14, die p-AlGaN-Schicht 15, die p+-GaN-Schicht 16, die Stromverteilungsschicht 17, die p-Elektrode 18 und die n-Elektrode 19 sequentiell hergestellt. Die Beschreibung für den Ablauf zu deren Herstellung ist weggelassen.
  • Eine Untersuchung der Oberfläche der somit auf der AlN-Pufferschicht 11 ausgebildeten n+-GaN-Schicht 12 bestätigt, dass das Galliumnitrid mit einer guten Ebenheit erhalten wird. Selbst wenn die Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat 10 in H2-Atmosphäre ausgebildet wird, kann somit das Galliumnitrid mit einer Spiegeloberfläche ausgebildet werden, ohne thermisch beschädigt zu werden. Ferner wird bestätigt, dass wenn eine Galliumnitrid-basierte LED-Struktur (Lichtemissionselement) gemäß 1 auf der n+-GaN-Schicht 12 hergestellt wird, dieses blaues Licht mit einer Wellenlänge von 480 nm bei der Zufuhr eines Stroms von 20 mA emittiert.
  • Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann durch Ausbilden der AlN-Pufferschicht 11 auf dem Ga2O3-Substrat 10 in der H2-Atmosphäre bei einer Temperatur von 350°C bis 550°C, vorzugsweise bei etwa 400°C, die AlN-Pufferschicht 11 stabil ausgebildet werden, ohne der thermischen Zersetzung von β-Ga2O3 in der H2-Atmosphäre ausgesetzt zu sein. Somit kann die n+-GaN-Schicht 12 darauf mit einer guten Kristallqualität ausgebildet werden.
  • Obwohl das LED-Element 1 bei dem ersten Ausführungsbeispiel die auf dem Ga2O3-Substrat 10 ausgebildete Aluminiumnitridpufferschicht 11 umfasst, kann die Pufferschicht 11 vorzugsweise eine Zusammensetzung aus AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) aufweisen, was noch bevorzugter zu (0 < x ≤ 1) und am bevorzugtesten auf (0,5 ≤ x ≤ 1) definiert ist.
  • Obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Temperatur der Substratoberfläche bei der Nitrierungsbehandlung 800°C beträgt, wurde erfindungsgemäß herausgefunden, dass die n+-GaN-Schicht 12 mit einer guten Kristallqualität bei einer Temperatur im Bereich von 750°C bis 850°C bei der Nitrierungsbehandlung ausgebildet werden kann.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Zusammensetzung der Lichtemissionsvorrichtung 20
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Lichtemissionsvorrichtung 20 ist eine LED in SMD-Bauart (surface mount device – oberflächenbefestigte Vorrichtung). Sie umfasst ein Keramiksubstrat 23 aus Al2O3 usw. und weist aus Wolfram (W) ausgebildete strukturierte Leiterbahnen 21, 22 auf, einen Hauptkörper 24, der ein gesinterter Körper aus einem anorganischen Material und mit dem Keramiksubstrat 23 integriert ist, das LED-Element 1, bei dem die n-Elektrode und die p-Elektrode durch Drähte 25 aus Gold mit den auf der Unterseite des Hauptkörpers 24 freigelegten Leiterbahnen 21, 22 elektrisch verbunden sind, und einen Leuchtstoff, der Silikonharz 27 enthält, welcher Leuchtstoffe 26 enthält und das LED-Element 1 versiegelt.
  • Das LED-Element 1 ist gemäß der Beschreibung bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein derart hergestelltes LED-Element aufrechter Bauart, dass die Aluminiumnitridpufferschicht 11 auf dem Ga2O3-Substrat 10 in der H2-Atmosphäre ausgebildet wird, und die den MQW usw. beinhaltende LED-Struktur wird darauf ausgebildet, damit blaues Licht mit einer zentralen Emissionswellenlänge von etwa 480 nm beim Betrieb emittiert wird.
  • Das Keramiksubstrat 23 ist mit den Leiterbahnen 21, 22 aus Wolfram von seiner Verbindungsoberfläche zu dem Hauptkörper 24 über seine Seite bis zu einem Teil des Bodens versehen. Dadurch kann das LED-Element 1 durch Lötmittelrückfluss usw. auf seiner Unterseite und seiner Seite angebracht werden.
  • Der Hauptkörper 24 ist mit einer Öffnung 24A versehen, die eine Tiefe aufweist, welche die Leiterbahnen 21, 22 von seiner oberen Oberfläche erreicht. Eine Seitenwand 24B der Öffnung 24A weist eine Neigung auf, die so ausgebildet ist, dass sich der innere Durchmesser der Öffnung 24A in der Lichtabstrahlungsrichtung vergrößern kann. Ferner weist die Seitenwand 24B eine durch Abscheiden von Aluminium darauf ausgebildete (nicht gezeigte) Reflexionsoberfläche zum Reflektieren von durch das LED-Element 1 emittiertem Licht auf.
  • Der einen Leuchtstoff enthaltende Silikonharz 27 enthält den Leuchtstoff 26 aus Ce:YAG (Yttriumaluminiumgranat) zum Erzeugen von gelbem Licht, wenn es durch das von dem LED-Element 1 emittierten blauen Licht angeregt wird. Somit wird gemäß dem komplementären Farbzusammenhang weißes Licht erzeugt, wenn das durch die Anregung durch das blaue Licht erzeugte gelbe Licht mit dem blauen Licht des LED-Elementes 1 gemischt wird. Wenn eine Leuchtstoffschicht auf der Nichtausgangsoberfläche des LED-Elementes 1 bereitgestellt wird, statt dass ein Leuchtstoff im Silikonharz enthalten ist, kann alternativ eine Lichtemissionsvorrichtung in Wellenlängenumwandlungsbauart zum Abstrahlen von weißem Licht ausgebildet werden.
  • Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine LED mit kleinem Gehäuse mit einer guten Massenproduktivität erhalten werden, während das bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene LED-Element 1 verwendet wird. Obwohl bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Silikonharz 27 enthaltende Leuchtstoff verwendet wird, kann ein den Leuchtstoff nicht enthaltender Silikonharz oder Epoxydharz verwendet werden. Ferner kann er eine vorbestimmte Menge an Füllstoff zum Reduzieren der Wärmeausdehnungsdifferenz zu dem Hauptkörper 24 enthalten.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Zusammensetzung der Lichtemissionsvorrichtung 20
  • 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Lichtemissionsvorrichtung 20 ist eine LED-Lampe in patronenförmiger Bauart, bei der das bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene LED-Element 1 auf einem Leiterrahmen aus einer Kupferlegierung befestigt ist. Sie umfasst Leiterrahmen 30, 31, die durch Stanzen eines Kupferlegierungsmaterials ausgebildet sind, und weist eine Silberplattierung auf der Oberfläche für eine Lichtreflexionseigenschaft auf, das auf dem Leiterarm 31 angebrachte LED-Element 1, einen Draht, der aus Gold ausgebildet ist, und zwischen der n-Elektrode und der p-Elektrode des LED-Elementes 1 und den Leiterrahmen 30, 31 elektrisch verbindet, sowie einen Versiegelungsharz 32 aus transparentem Epoxydharz zum integrierenden Versiegeln des LED-Elements 1, des Drahtes 25 und der Leiterrahmen 30, 31.
  • Der Leiterrahmen 31 ist mit einem durch Stanzen ausgebildeten Tassenabschnitt 31A versehen, auf dem das LED-Element 1 angebracht ist. Der Tassenabschnitt 31A weist eine Wand 31B mit einer Neigung auf, die ausgebildet ist, damit sich dessen innerer Durchmesser in der Lichtabstrahlungsrichtung aufweiten kann.
  • Das LED-Element 1 wird durch Haftmittel wie etwa eine Silberpaste auf dem Boden des Tassenabschnitts 31A gesichert und mit einem transparenten Beschichtungsharz 33 versiegelt, der in den Tassenabschnitt 31A nach einem Drahtverbindungsvorgang mit der n-Elektrode und der p-Elektrode gefüllt wird. Das Beschichtungsharz 33 kann einen Leuchtstoff wie etwa YAG zum Erzeugen von gelbem Licht durch die Anregung durch das von dem LED-Element 1 emittierte blauen Licht enthalten.
  • Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine LED-Lampe in patronenförmiger Bauart mit guter Massenproduktivität erhalten werden, während das bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene LED-Element 1 verwendet wird. Obwohl bei dem dritten Ausführungsbeispiel das LED-Element 1 auf dem Boden des auf dem Leiterrahmen 31 ausgebildeten Tassenabschnitts 31A gesichert ist, kann es auf dem Leiterrahmen 31 ohne den Tassenabschnitt 31A gesichert sein. In diesem Fall kann der Versiegelungsschritt unter Verwendung des Beschichtungsharzes 33 weggelassen werden. Daher können die Herstellungskosten reduziert werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht mit den Schritten: Anordnen eines Ga2O3-Substrats in einem MOCVD-Gerät; Bereitstellen einer H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät und Einstellen von Pufferschichtwachstumsbedingungen mit einer Atmosphärentemperatur von 350°C bis 550°C; Zuführen eines Quellgases mit zwei oder mehr Elementen aus der Gruppe TMG, TMA und NH3 auf das Ga2O3-Substrat bei den Pufferschichtwachstumsbedingungen zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat; Ausbilden einer ersten Galliumnitridschicht auf der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, während eine N2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird; und Ausbilden einer zweiten Galliumnitridschicht auf der ersten Galliumnitridschicht, während eine H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird.
  2. Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht mit den Schritten: Reinigen eines Ga2O3-Substrats mit einer Säure; Anordnen des mit einer Säure gereinigten Ga2O3-Substrats in einem MOCVD-Gerät; Bereitstellen einer H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät und Einstellen von Pufferschichtwachstumsbedingungen mit einer Atmosphärentemperatur von 350°C bis 550°C; Zuführen eines Quellgases mit zwei oder mehr Elementen aus der Gruppe TMG, TMA und NH3 auf das Ga2O3-Substrat bei den Pufferschichtwachstumsbedingungen zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat; Ausbilden einer ersten Galliumnitridschicht auf der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, während eine N2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird; und Ausbilden einer zweiten Galliumnitridschicht auf der ersten Galliumnitridschicht, während eine H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird.
  3. Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht mit den Schritten: Nitrieren eines Ga2O3-Substrats; Anordnen des nitrierten Ga2O3-Substrats in einem MOCVD-Gerät; Bereitstellen einer H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät und Einstellen von Pufferschichtwachstumsbedingungen mit einer Atmosphärentemperatur von 350°C bis 550°C; Zuführen eines Quellgases mit zwei oder mehr Elementen aus der Gruppe TMG, TMA und NH3 auf das Ga2O3-Substrat bei den Pufferschichtwachstumsbedingungen zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat; Ausbilden einer ersten Galliumnitridschicht auf der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, während eine N2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird; und Ausbilden einer zweiten Galliumnitridschicht auf der ersten Galliumnitridschicht, während eine H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird.
  4. Verfahren zum Ausbilden einer bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht mit den Schritten: Reinigen eines Ga2O3-Substrats mit Säure; Nitrieren des mit einer Säure gereinigten Ga2O3-Substrats; Anordnen des nitrierten Ga2O3-Substrats in einem MOCVD-Gerät; Bereitstellen einer H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät und Einstellen von Pufferschichtwachstumsbedingungen mit einer Atmosphärentemperatur von 350°C bis 550°C; Zuführen eines Quellgases mit zwei oder mehr Elementen aus der Gruppe TMG, TMA und NH3 auf das Ga2O3-Substrat bei den Pufferschichtwachstumsbedingungen zum Ausbilden der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht auf dem Ga2O3-Substrat; Ausbilden einer ersten Galliumnitridschicht auf der bei einer niedrigen Temperatur gewachsenen Pufferschicht, während eine N2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird; und Ausbilden einer zweiten Galliumnitridschicht auf der ersten Galliumnitridschicht, während eine H2-Atmosphäre in dem MOCVD-Gerät bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Nitrierungsschritt in einem Temperaturbereich von 750°C bis 850°C ausgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die bei einer niedrigen Temperatur aufgewachsene Pufferschicht AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) umfasst.
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