JP2000196142A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JP2000196142A JP2000196142A JP37135498A JP37135498A JP2000196142A JP 2000196142 A JP2000196142 A JP 2000196142A JP 37135498 A JP37135498 A JP 37135498A JP 37135498 A JP37135498 A JP 37135498A JP 2000196142 A JP2000196142 A JP 2000196142A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- layer
- light emitting
- emitting element
- nitride semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ディスプレイ、光通信、照明やＯＡ機器の光源
などに利用できる3−5族窒化物半導体を利用した発光素
子に係わり、特に、単一層領域から異なる発光スペクト
ルピークを発光可能な発光素子を提供することにある。 【解決手段】ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体との
間に少なくともＩｎとＧａを含有する窒化物半導体の発
光層１０１を有する発光素子である。特に、発光層１０
１は単一層内でＩｎの組成比が異なる複数の混晶領域を
有する発光素子である。
などに利用できる3−5族窒化物半導体を利用した発光素
子に係わり、特に、単一層領域から異なる発光スペクト
ルピークを発光可能な発光素子を提供することにある。 【解決手段】ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体との
間に少なくともＩｎとＧａを含有する窒化物半導体の発
光層１０１を有する発光素子である。特に、発光層１０
１は単一層内でＩｎの組成比が異なる複数の混晶領域を
有する発光素子である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディスプレイ、光通
信、照明やＯＡ機器の光源などに利用できる3−5族窒化
物半導体を利用した発光素子に係わり、特に、異なる発
光スペクトルピークを発光可能な発光素子に関する。
信、照明やＯＡ機器の光源などに利用できる3−5族窒化
物半導体を利用した発光素子に係わり、特に、異なる発
光スペクトルピークを発光可能な発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】今日、ＲＧＢ（赤、緑、青）などが超高輝
度に発光可能な発光ダイオードが開発された。特に、窒
化物半導体を用いた発光素子は、その混晶比により紫外
域から赤外領域まで発光可能である。このような発光ダ
イオードの利用分野は、高輝度、低消費電力、小型化可
能や高信頼性などの特性を生かして急速に広がってい
る。例えば、車載メータの光源、液晶バックライト光源
や各種照明などが挙げられる。
度に発光可能な発光ダイオードが開発された。特に、窒
化物半導体を用いた発光素子は、その混晶比により紫外
域から赤外領域まで発光可能である。このような発光ダ
イオードの利用分野は、高輝度、低消費電力、小型化可
能や高信頼性などの特性を生かして急速に広がってい
る。例えば、車載メータの光源、液晶バックライト光源
や各種照明などが挙げられる。
【０００３】発光素子の分野で、白色は人間の目に優し
く好感が持てる色であり特に要望が強い。色純度の高い
純白光を得るには可視域でフラットな光源でなければ、
補色関係となる異なる発光スペクトルピークを持った光
を混色させる必要がある。例えば、赤、緑、青色や青、
黄色などが発光可能な発光素子をそれぞれ寄せ集めて、
その混色により白色光を得る必要がある。或いは、発光
素子と、その発光素子からの発光スペクトルを波長変換
する蛍光物質との組み合わせにより白色光を得ることが
できる。例えば、青色が発光可能な発光素子とその補色
関係にある黄色の蛍光が発光可能な蛍光物質を用いる。
或いは紫外域を発光する発光ダイオードと、それによっ
て補色関係となる光を放出する蛍光物質を利用して白色
光を得ることができる。
く好感が持てる色であり特に要望が強い。色純度の高い
純白光を得るには可視域でフラットな光源でなければ、
補色関係となる異なる発光スペクトルピークを持った光
を混色させる必要がある。例えば、赤、緑、青色や青、
黄色などが発光可能な発光素子をそれぞれ寄せ集めて、
その混色により白色光を得る必要がある。或いは、発光
素子と、その発光素子からの発光スペクトルを波長変換
する蛍光物質との組み合わせにより白色光を得ることが
できる。例えば、青色が発光可能な発光素子とその補色
関係にある黄色の蛍光が発光可能な蛍光物質を用いる。
或いは紫外域を発光する発光ダイオードと、それによっ
て補色関係となる光を放出する蛍光物質を利用して白色
光を得ることができる。
【０００４】しかし、白色光など混色光が高効率かつ高
輝度に発光可能な半導体発光素子が求められている現在
においては、上記構成の発光ダイオードでは十分ではな
く更なる改良が求められている。即ち、複数の発光素子
を利用する場合、混色性を向上させるために小型化して
近づけるには限界がある。また、利用する発光素子が異
なる材料系の半導体を利用した場合には、温度特性や駆
動電圧が異なるなど種々の問題がある。
輝度に発光可能な半導体発光素子が求められている現在
においては、上記構成の発光ダイオードでは十分ではな
く更なる改良が求められている。即ち、複数の発光素子
を利用する場合、混色性を向上させるために小型化して
近づけるには限界がある。また、利用する発光素子が異
なる材料系の半導体を利用した場合には、温度特性や駆
動電圧が異なるなど種々の問題がある。
【０００５】同様に、蛍光物質を利用した発光ダイオー
ドでは、発光素子に蛍光体を付着させる工程が必要とな
る。そのため工程上及び構造上小型化することが困難と
なる。また、蛍光物質を均一性よく設けることが難しく
色ズレなどが生じる場合がある。さらに、蛍光体から放
出される発光スペクトルは、半導体発光素子から放出さ
れる光に比べて極めてブロードである。そのため色純度
の高いシャープな白色光を得ることが難しい。そこで、
本発明は上記問題を解決して１つの発光素子より、高効
率かつ高輝度に複数の発光スペクトルピークが発光可能
な発光素子を提供することにある。
ドでは、発光素子に蛍光体を付着させる工程が必要とな
る。そのため工程上及び構造上小型化することが困難と
なる。また、蛍光物質を均一性よく設けることが難しく
色ズレなどが生じる場合がある。さらに、蛍光体から放
出される発光スペクトルは、半導体発光素子から放出さ
れる光に比べて極めてブロードである。そのため色純度
の高いシャープな白色光を得ることが難しい。そこで、
本発明は上記問題を解決して１つの発光素子より、高効
率かつ高輝度に複数の発光スペクトルピークが発光可能
な発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】本発明の発光素子は、ｐ型窒化
物半導体とｎ型窒化物半導体との間に少なくともＩｎと
Ｇａを含有する窒化物半導体の発光層を有する発光素子
である。特に、発光層は単一層内でＩｎの組成比が異な
る複数の混晶領域を有する。これにより、単一の層を持
った発光層であっても純白色などが発光可能な発光素子
とすることができる。
物半導体とｎ型窒化物半導体との間に少なくともＩｎと
Ｇａを含有する窒化物半導体の発光層を有する発光素子
である。特に、発光層は単一層内でＩｎの組成比が異な
る複数の混晶領域を有する。これにより、単一の層を持
った発光層であっても純白色などが発光可能な発光素子
とすることができる。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発光素子は、発
光層が単一層内から複数の発光スペクトルピークを発光
し、且つ短波長側の発光スペクトルピーク強度が、より
長波長側の発光スペクトルピーク強度よりも強いピーク
強度比を有する。また、高輝度かつ優れた発光効率特性
を発光可能な発光素子とすることができる。
光層が単一層内から複数の発光スペクトルピークを発光
し、且つ短波長側の発光スペクトルピーク強度が、より
長波長側の発光スペクトルピーク強度よりも強いピーク
強度比を有する。また、高輝度かつ優れた発光効率特性
を発光可能な発光素子とすることができる。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発光素子は、発
光層が単一層内から複数の発光スペクトルピークを発光
し、且つ短波長側の発光スペクトル半値幅がより長波長
側の発光スペクトル半値幅よりも狭い。また、高輝度か
つ優れた発光効率特性を発光可能な発光素子とすること
ができる。
光層が単一層内から複数の発光スペクトルピークを発光
し、且つ短波長側の発光スペクトル半値幅がより長波長
側の発光スペクトル半値幅よりも狭い。また、高輝度か
つ優れた発光効率特性を発光可能な発光素子とすること
ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者は、種々の実験の結果、
発光素子の発光層を特定構造とすることにより、単一層
領域から複数の発光スペクトルピークを発光できること
を見いだし本発明をなすに至った。
発光素子の発光層を特定構造とすることにより、単一層
領域から複数の発光スペクトルピークを発光できること
を見いだし本発明をなすに至った。
【００１０】即ち、窒化物半導体の混晶比はＩｎの含有
量により、そのバンドギャップエネルギーに略比例して
発光させることができる。また、Ｉｎを含む窒化物半導
体の成長方法を制御することにより、層内でＩｎの混晶
比が異なる組成不均一領域を形成することができる。よ
り具体的には、ＩｎＧａＮはＩｎＮとＧａＮの混晶であ
るが、Ｉｎは成長時のＨ2分圧が高くなると、ＩｎＧａ
Ｎ中に取り込まれ難くなる。さらにＨ2分圧が高くなる
と、ＩｎＧａＮ中に複数個の混晶を生ずる組成不安定領
域を形成させることができる。
量により、そのバンドギャップエネルギーに略比例して
発光させることができる。また、Ｉｎを含む窒化物半導
体の成長方法を制御することにより、層内でＩｎの混晶
比が異なる組成不均一領域を形成することができる。よ
り具体的には、ＩｎＧａＮはＩｎＮとＧａＮの混晶であ
るが、Ｉｎは成長時のＨ2分圧が高くなると、ＩｎＧａ
Ｎ中に取り込まれ難くなる。さらにＨ2分圧が高くなる
と、ＩｎＧａＮ中に複数個の混晶を生ずる組成不安定領
域を形成させることができる。
【００１１】そのため、同時に形成させた単一層領域で
あっても、面内に複数の異なるバンドギャップエネルギ
ーを生ずる領域を形成させることができる。このような
単一層領域は同一層内に混晶比が異なる領域があるた
め、短いホールの拡散長であっても電子−正孔の再結合
確率を高くさせ効率を向上させ得ると考えられる。本発
明者は、この組成不安定領域を発光層として積極的に利
用することにより、単一層領域から複数の発光スペクト
ルが効率よく発光可能な発光素子を作り出したものであ
る。以下、本発明の具体的実施例に基づいて説明する
が、この実施例のみに限定するものではないことはいう
までもない。
あっても、面内に複数の異なるバンドギャップエネルギ
ーを生ずる領域を形成させることができる。このような
単一層領域は同一層内に混晶比が異なる領域があるた
め、短いホールの拡散長であっても電子−正孔の再結合
確率を高くさせ効率を向上させ得ると考えられる。本発
明者は、この組成不安定領域を発光層として積極的に利
用することにより、単一層領域から複数の発光スペクト
ルが効率よく発光可能な発光素子を作り出したものであ
る。以下、本発明の具体的実施例に基づいて説明する
が、この実施例のみに限定するものではないことはいう
までもない。
【００１２】
【実施例】（実施例１） 図１は本発明の発光素子を示
す模式的断面図である。発光素子は、サファイア基板１
０２上にＧａＮからなるバッファ層１０３を介してアン
ドープのＧａＮ層１０４、電極が形成されるｎ型コンタ
クト層であるＳｉドープのＧａＮ層１０５、Ｓｉドープ
のＧａＮ及びアンドープのＧａＮからなるｎ型超格子層
１０６、単一量子井戸構造からなる活性層１０１、Ｍｇ
ドープのＡｌＧａＮ及びＭｇドープのＩｎＧａＮからな
る超格子ｐ型クラッド層１０７、ＭｇドープのＧａＮか
らなるｐ型コンタクト層１０８が順に形成されている。
本発明の単一量子井戸構造となる発光層１０１は、少な
くとも２つの発光スペクトルピークが発光できる程度に
単一層領域内でＩｎＮとＧａＮの混晶比が異なる領域が
存在している。以下、本発明の発光素子の形成方法につ
いて詳述する。
す模式的断面図である。発光素子は、サファイア基板１
０２上にＧａＮからなるバッファ層１０３を介してアン
ドープのＧａＮ層１０４、電極が形成されるｎ型コンタ
クト層であるＳｉドープのＧａＮ層１０５、Ｓｉドープ
のＧａＮ及びアンドープのＧａＮからなるｎ型超格子層
１０６、単一量子井戸構造からなる活性層１０１、Ｍｇ
ドープのＡｌＧａＮ及びＭｇドープのＩｎＧａＮからな
る超格子ｐ型クラッド層１０７、ＭｇドープのＧａＮか
らなるｐ型コンタクト層１０８が順に形成されている。
本発明の単一量子井戸構造となる発光層１０１は、少な
くとも２つの発光スペクトルピークが発光できる程度に
単一層領域内でＩｎＮとＧａＮの混晶比が異なる領域が
存在している。以下、本発明の発光素子の形成方法につ
いて詳述する。
【００１３】ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体からな
る発光素子を成膜させて形成させた。洗浄した２インチ
のサファイア（Ｃ面）よりなる基板をＭＯＣＶＤ装置の
反応容器内にセットする。反応容器を真空引きしつつ、
Ｈ2を流し反応炉内を水素で十分置換した後、基板温度
を１０５０℃まで上昇させ基板のクリーニングをする。
なお、基板にはサファイアＣ面、Ｒ面、Ａ面を主面とす
るサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のよ
うな絶縁性の基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含
む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮなどの半導体基
板を利用することもできる。
る発光素子を成膜させて形成させた。洗浄した２インチ
のサファイア（Ｃ面）よりなる基板をＭＯＣＶＤ装置の
反応容器内にセットする。反応容器を真空引きしつつ、
Ｈ2を流し反応炉内を水素で十分置換した後、基板温度
を１０５０℃まで上昇させ基板のクリーニングをする。
なお、基板にはサファイアＣ面、Ｒ面、Ａ面を主面とす
るサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のよ
うな絶縁性の基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含
む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮなどの半導体基
板を利用することもできる。
【００１４】次に、基板温度を５１０℃まで下げＴＭＧ
（トリメチルガリウム）、ＮＨ3を原料ガスとしてＨ2を
キャリアガスとして流し、サファイア基板上にＧａＮを
厚さ約１５０ で成膜させバッファ層を形成する。な
お、バッファ層はＧａＮの他、ＡｌＮやＧａＡｌＮなど
を利用することができる。
（トリメチルガリウム）、ＮＨ3を原料ガスとしてＨ2を
キャリアガスとして流し、サファイア基板上にＧａＮを
厚さ約１５０ で成膜させバッファ層を形成する。な
お、バッファ層はＧａＮの他、ＡｌＮやＧａＡｌＮなど
を利用することができる。
【００１５】続いて、一旦、原料ガスの流入を止めキャ
リアガスを流しながら成膜温度を１０５０℃に上げる。
温度が一定となった後、ＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）、ＮＨ3を原料ガス及びＨ2をキャリアガスとして流
しアンドープのＧａＮを１．５μｍの厚みでバッファ層
上に形成させる。
リアガスを流しながら成膜温度を１０５０℃に上げる。
温度が一定となった後、ＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）、ＮＨ3を原料ガス及びＨ2をキャリアガスとして流
しアンドープのＧａＮを１．５μｍの厚みでバッファ層
上に形成させる。
【００１６】次に、成膜温度を１０５０℃に維持したま
まＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＮＨ3を原料ガス、
Ｈ2をキャリアガスに、不純物ガスとしてＳｉＨ4を加え
て流す。Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮ
を、厚さ２．２５μｍのｎ型コンタクト層としてアンド
ープのＧａＮ層上に成膜させる。
まＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＮＨ3を原料ガス、
Ｈ2をキャリアガスに、不純物ガスとしてＳｉＨ4を加え
て流す。Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮ
を、厚さ２．２５μｍのｎ型コンタクト層としてアンド
ープのＧａＮ層上に成膜させる。
【００１７】さらに、ｎ型コンタクト層上には活性層の
結晶性を向上させ面状に均一発光させるべく、ｎ型超格
子層を好適に形成させることができる。ｎ型超格子層は
成膜温度を１０５０℃に維持したまま不純物ガスである
ＳｉＨ4の供給を制御することにより、ｎ型コンタクト
層上に厚さ約７５ÅでありアンドープのＧａＮ層と、厚
さ約２５ÅであるＳｉドープのＧａＮ層とを２５周期で
成膜させ総膜厚２５００Åとした。なお、超格子を構成
する窒化物半導体層は不純物濃度（Ｓｉ）が互いに異な
る変調ドープとしてある。なお、活性層の下地層として
の役割を果たすこの層は、ＩｎＧａＮやＧａＮの単層で
形成させることもできる。
結晶性を向上させ面状に均一発光させるべく、ｎ型超格
子層を好適に形成させることができる。ｎ型超格子層は
成膜温度を１０５０℃に維持したまま不純物ガスである
ＳｉＨ4の供給を制御することにより、ｎ型コンタクト
層上に厚さ約７５ÅでありアンドープのＧａＮ層と、厚
さ約２５ÅであるＳｉドープのＧａＮ層とを２５周期で
成膜させ総膜厚２５００Åとした。なお、超格子を構成
する窒化物半導体層は不純物濃度（Ｓｉ）が互いに異な
る変調ドープとしてある。なお、活性層の下地層として
の役割を果たすこの層は、ＩｎＧａＮやＧａＮの単層で
形成させることもできる。
【００１８】次に、本発明の発光層を単一量子井戸構造
として形成させた。具体的にはＩｎＧａＮの成膜はＭＯ
ＣＶＤ法において成長温度を７００℃に設定した。原料
ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ
（トリメチルインジュウム）ガス、ＮＨ3ガス及びキャ
リアガスとしてＮ2及びＨ2を流した。このときのＴＭＧ
ガス及びＴＭＩガスのモル比を１：２、Ｈ2とＮ2の比を
１：９９とした。これにより、井戸層となる単一層内に
Ｉｎが取り込まれ難く、組成不安定領域が形成されると
考えられる。こうして、アンドープのＧａＮ層上に単一
量子井戸構造とされる厚さ約３０Åの発光層を形成させ
た。なお、発光層である活性層は、ノンドープ、あるい
はＭｇやＺｎなどのアクセプタ不純物、Ｓｉなどのドナ
ー不純物を含有させても良い。さらには、ドナー不純物
及びアクセプター不純物を同時に含有させることもでき
る。
として形成させた。具体的にはＩｎＧａＮの成膜はＭＯ
ＣＶＤ法において成長温度を７００℃に設定した。原料
ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ
（トリメチルインジュウム）ガス、ＮＨ3ガス及びキャ
リアガスとしてＮ2及びＨ2を流した。このときのＴＭＧ
ガス及びＴＭＩガスのモル比を１：２、Ｈ2とＮ2の比を
１：９９とした。これにより、井戸層となる単一層内に
Ｉｎが取り込まれ難く、組成不安定領域が形成されると
考えられる。こうして、アンドープのＧａＮ層上に単一
量子井戸構造とされる厚さ約３０Åの発光層を形成させ
た。なお、発光層である活性層は、ノンドープ、あるい
はＭｇやＺｎなどのアクセプタ不純物、Ｓｉなどのドナ
ー不純物を含有させても良い。さらには、ドナー不純物
及びアクセプター不純物を同時に含有させることもでき
る。
【００１９】活性層を成膜後、超格子構造とされるｐ型
クラッド層を形成させる。ｐ型クラッド層は、厚さ約４
０ÅでＭｇドープのＡｌＧａＮと厚さ約２５ÅでＭｇド
ープのＩｎＧａＮを繰り返し５周期で形成させてある。
具体的には、ＭＯＣＶＤ法で成膜温度を１０５０℃と
し、原料ガスをＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＮＨ3、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとしてＨ2
を流しながら厚さが約４０ÅのＡｌＧａＮを成膜させ
る。次に、一旦原料ガスの流入を止め成膜温度を８５０
℃に設定する。設定後、再び原料ガスとして、ＴＭＧ、
ＴＭＩ、ＮＨ3、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペ
ンタジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとして窒
素ガスを流して厚さ約２５ÅのＩｎＧａＮを成膜させ
る。これを５回繰り返し超格子ｐ型クラッド層を約３２
５Åで成膜させた。なお、ｐ型クラッド層は、超格子構
造のものの他にＡｌＧａＮやＡｌＢＧａＮなどの単層を
クラッド層として同様に利用することもできる。
クラッド層を形成させる。ｐ型クラッド層は、厚さ約４
０ÅでＭｇドープのＡｌＧａＮと厚さ約２５ÅでＭｇド
ープのＩｎＧａＮを繰り返し５周期で形成させてある。
具体的には、ＭＯＣＶＤ法で成膜温度を１０５０℃と
し、原料ガスをＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＮＨ3、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとしてＨ2
を流しながら厚さが約４０ÅのＡｌＧａＮを成膜させ
る。次に、一旦原料ガスの流入を止め成膜温度を８５０
℃に設定する。設定後、再び原料ガスとして、ＴＭＧ、
ＴＭＩ、ＮＨ3、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペ
ンタジエニルマグネシウム）及びキャリアガスとして窒
素ガスを流して厚さ約２５ÅのＩｎＧａＮを成膜させ
る。これを５回繰り返し超格子ｐ型クラッド層を約３２
５Åで成膜させた。なお、ｐ型クラッド層は、超格子構
造のものの他にＡｌＧａＮやＡｌＢＧａＮなどの単層を
クラッド層として同様に利用することもできる。
【００２０】続いて、１０５０℃でＴＭＧ、ＮＨ3、Ｃ
ｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧ
ａＮよりなるｐ型コンタクト層を約１５００Åの膜厚で
形成させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中でウエハを７００℃でアニーリングを行
い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
ｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧ
ａＮよりなるｐ型コンタクト層を約１５００Åの膜厚で
形成させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中でウエハを７００℃でアニーリングを行
い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
【００２１】アニーリング後、ウエハを反応容器から取
り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所望の形状
のマスクを形成する。ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ型コンタクト層側からマスクを介してエッ
チングを行いｐｎ各半導体表面を露出させた。
り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所望の形状
のマスクを形成する。ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ型コンタクト層側からマスクを介してエッ
チングを行いｐｎ各半導体表面を露出させた。
【００２２】エッチング後、スパッタリング装置により
ｐ型コンタクト層のほぼ全面に膜厚２００ÅのＮｉとＡ
ｕを含むｐ型電極と、ｐ型電極の上にボンディング用の
Ａｕよりなるｐ型パッド電極を０．５μｍの膜厚で形成
する。他方、エッチングにより露出したｎ型コンタクト
層上にＷとＡｌを含むｎ型電極をそれぞれ形成させた。
最後に、ｐ型電極の表面を保護するためにＳｉＯ2より
なる絶縁層を保護膜として形成させる。こうして出来上
がった窒化物半導体ウエハにスクライブラインを引いた
後、外力により分割させ発光素子として３５０μｍ角の
ＬＥＤチップを形成させた。
ｐ型コンタクト層のほぼ全面に膜厚２００ÅのＮｉとＡ
ｕを含むｐ型電極と、ｐ型電極の上にボンディング用の
Ａｕよりなるｐ型パッド電極を０．５μｍの膜厚で形成
する。他方、エッチングにより露出したｎ型コンタクト
層上にＷとＡｌを含むｎ型電極をそれぞれ形成させた。
最後に、ｐ型電極の表面を保護するためにＳｉＯ2より
なる絶縁層を保護膜として形成させる。こうして出来上
がった窒化物半導体ウエハにスクライブラインを引いた
後、外力により分割させ発光素子として３５０μｍ角の
ＬＥＤチップを形成させた。
【００２３】発光ダイオードのリードフレームには銀メ
ッキした鉄入り銅を利用した。リードフレームの一方は
先端にカップを有するマウント・リードであり、他方は
マウント・リードに配置させたＬＥＤチップの一方の電
極とワイヤを介して電気的に接続させるインナー・リー
ドを構成する。ＬＥＤチップはエポキシ樹脂を用いてマ
ウント・リード上に配置させた後、ＬＥＤチップの電極
と直径３５μｍの金線によりボールボンディングを、リ
ードフレームの先端とワイヤの他方とをステッチボンデ
ィングする。これにより、ＬＥＤチップの各電極とイン
ナー・リード及びマウント・リードとをそれぞれ電気的
に導通を取った。
ッキした鉄入り銅を利用した。リードフレームの一方は
先端にカップを有するマウント・リードであり、他方は
マウント・リードに配置させたＬＥＤチップの一方の電
極とワイヤを介して電気的に接続させるインナー・リー
ドを構成する。ＬＥＤチップはエポキシ樹脂を用いてマ
ウント・リード上に配置させた後、ＬＥＤチップの電極
と直径３５μｍの金線によりボールボンディングを、リ
ードフレームの先端とワイヤの他方とをステッチボンデ
ィングする。これにより、ＬＥＤチップの各電極とイン
ナー・リード及びマウント・リードとをそれぞれ電気的
に導通を取った。
【００２４】形成された発光ダイオードに３．５Ｖ、２
０ｍＡの電流を流したところ、ＣＩＥの色度図上で
（Ｘ、Ｙ）＝（０．３７６、０．２２９）であり図３に
示す如き発光スペクトルを持った白色光を発光すること
ができた。
０ｍＡの電流を流したところ、ＣＩＥの色度図上で
（Ｘ、Ｙ）＝（０．３７６、０．２２９）であり図３に
示す如き発光スペクトルを持った白色光を発光すること
ができた。
【００２５】また、発光層が一層であったにもかかわら
ず、約４７０ｎｍ及び約６００ｎｍの発光が確認され
た。約４７０ｎｍの主発光スペクトルピーク強度が、よ
り長波長側である６００ｎｍの主発光スペクトルピーク
強度に対して３％以上低いピーク強度比を有している。
同様に、約４７０ｎｍの主発光スペクトル半値幅が、よ
り長波長側である６００ｎｍの主発光スペクトル半値幅
よりも狭いことが分かる。
ず、約４７０ｎｍ及び約６００ｎｍの発光が確認され
た。約４７０ｎｍの主発光スペクトルピーク強度が、よ
り長波長側である６００ｎｍの主発光スペクトルピーク
強度に対して３％以上低いピーク強度比を有している。
同様に、約４７０ｎｍの主発光スペクトル半値幅が、よ
り長波長側である６００ｎｍの主発光スペクトル半値幅
よりも狭いことが分かる。
【００２６】（実施例２）活性層成長時に、キャリアガ
スとしてＨ2を導入せず、ＮＨ3だけを流した。キャリア
ガスを流すガス管にはヒーターを設け、反応炉に流すＮ
Ｈ3ガスを３００℃以上に加熱できるようにした。具体
的にはキャリアガスであるＨ２を導入させず、ＮＨ3ガ
スを３２０℃に加熱する工程を通した後に、反応炉に導
入した以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを形
成させる。加熱する工程を介することにより、ＮＨ3を
予め分解させＨ2の分圧を高くすることができる。形成
された発光ダイオードは実施例１とほぼ同様の特性を示
すことができる。
スとしてＨ2を導入せず、ＮＨ3だけを流した。キャリア
ガスを流すガス管にはヒーターを設け、反応炉に流すＮ
Ｈ3ガスを３００℃以上に加熱できるようにした。具体
的にはキャリアガスであるＨ２を導入させず、ＮＨ3ガ
スを３２０℃に加熱する工程を通した後に、反応炉に導
入した以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを形
成させる。加熱する工程を介することにより、ＮＨ3を
予め分解させＨ2の分圧を高くすることができる。形成
された発光ダイオードは実施例１とほぼ同様の特性を示
すことができる。
【００２７】（実施例３）活性層を単一量子井戸構造で
はなく多重量子井戸構造とした以外は、実施例１と同様
にして発光素子を形成させた。多重量子井戸構造はＩｎ
ＧａＮの井戸層を介してＧａＮのバリア層が形成されて
おり、ＩｎＧａＮの井戸層が５層成膜した。なお、ここ
では井戸層が発光したため井戸層が発光層となる。
はなく多重量子井戸構造とした以外は、実施例１と同様
にして発光素子を形成させた。多重量子井戸構造はＩｎ
ＧａＮの井戸層を介してＧａＮのバリア層が形成されて
おり、ＩｎＧａＮの井戸層が５層成膜した。なお、ここ
では井戸層が発光したため井戸層が発光層となる。
【００２８】具体的には、実施例１のｎ型超格子層を成
膜後、ＭＯＣＶＤ法において成膜温度を１０５０℃に
し、原料ガスをＴＭＧ、ＮＨ3及びキャリアガスとして
Ｈ2を流しながら成膜する。こうしてｎ型超格子層上に
障壁層として働く厚さが約２５０ÅのＧａＮを成膜させ
る。
膜後、ＭＯＣＶＤ法において成膜温度を１０５０℃に
し、原料ガスをＴＭＧ、ＮＨ3及びキャリアガスとして
Ｈ2を流しながら成膜する。こうしてｎ型超格子層上に
障壁層として働く厚さが約２５０ÅのＧａＮを成膜させ
る。
【００２９】次に、一旦原料ガスの流入をやめ、成膜温
度を７００℃に設定する。設定温度に達した後、再び原
料ガスとして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）、ＮＨ3及びキャリアガスと
してＮ2ガス及びＨ2を流し、井戸層となる厚さ約３０Å
のＩｎＧａＮを成膜させる。ここで、ＴＭＧガスとＴＭ
Ｉガスのモル比を１：２、Ｈ2とＮ2ガスの比を１：９９
としてある。
度を７００℃に設定する。設定温度に達した後、再び原
料ガスとして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）、ＮＨ3及びキャリアガスと
してＮ2ガス及びＨ2を流し、井戸層となる厚さ約３０Å
のＩｎＧａＮを成膜させる。ここで、ＴＭＧガスとＴＭ
Ｉガスのモル比を１：２、Ｈ2とＮ2ガスの比を１：９９
としてある。
【００３０】その後、成膜温度を再び１０５０℃とし原
料ガスをＴＭＧ、ＮＨ3及びキャリアガスとしてＨ2を流
しながら成膜し、障壁層として働く厚さが約２５０Åの
ＧａＮを成膜させる。障壁層に挟まれた井戸層を５層繰
り返し発光層を形成させる。こうして形成された発光ダ
イオードは実施例１よりも光度が高く、且つより均一な
混色光が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。なお、各井戸層形成時におけるＨ2の分圧を変える
ことで、発光層から２つ以上の発光スペクトルピークが
発光可能な発光素子とすることもできる。なお、本発明
のＩｎの組成が異なり、相分離された発光層に加えて、
通常の単色性ピーク波長のみが発光可能な発光層を井戸
層を用いた多重量子井戸構造の発光素子を構成させるこ
ともできる。
料ガスをＴＭＧ、ＮＨ3及びキャリアガスとしてＨ2を流
しながら成膜し、障壁層として働く厚さが約２５０Åの
ＧａＮを成膜させる。障壁層に挟まれた井戸層を５層繰
り返し発光層を形成させる。こうして形成された発光ダ
イオードは実施例１よりも光度が高く、且つより均一な
混色光が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。なお、各井戸層形成時におけるＨ2の分圧を変える
ことで、発光層から２つ以上の発光スペクトルピークが
発光可能な発光素子とすることもできる。なお、本発明
のＩｎの組成が異なり、相分離された発光層に加えて、
通常の単色性ピーク波長のみが発光可能な発光層を井戸
層を用いた多重量子井戸構造の発光素子を構成させるこ
ともできる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は単一の層から２つ以上の発光ス
ペクトルピークが発光可能な発光層を有する発光素子と
するものである。これにより、１つの発光素子でありな
がら色純度の高い白色光などが発光可能な発光素子とす
ることができる。また、比較的簡単な構成で混色光を発
光可能な発光素子とすることができる。
ペクトルピークが発光可能な発光層を有する発光素子と
するものである。これにより、１つの発光素子でありな
がら色純度の高い白色光などが発光可能な発光素子とす
ることができる。また、比較的簡単な構成で混色光を発
光可能な発光素子とすることができる。
【図１】 本発明の実施例１により形成された発光素子
の模式的断面図を示す。
の模式的断面図を示す。
【図２】 実施例１により形成された発光素子の発光ス
ペクトルを示す。
ペクトルを示す。
１０１・・・発光層 １０２・・・サファイア基板 １０３・・・バッファ層 １０４・・・アンドープ層 １０５・・・ｎ型コンタクト層 １０６・・・ｎ型超格子層 １０７・・・ｐ型クラッド層 １０８・・・ｐ型コンタクト層 １０９・・・透光性電極 １１０・・・ｎ型電極 １１１・・・ｐ型電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体と
の間に少なくともＩｎとＧａを含有する窒化物半導体の
発光層を有する発光素子であって、前記発光層は単一層
内でＩｎの組成比が異なる複数の混晶領域を有すること
を特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体と
の間に少なくともＩｎとＧａを含有する窒化物半導体の
発光層を有する発光素子であって、前記発光層は単一層
内から複数の発光スペクトルピークを発光し、且つ短波
長側の発光スペクトルピーク強度が、より長波長側の発
光スペクトルピーク強度よりも低いピーク強度比を有す
ることを特徴とする発光素子。 - 【請求項３】 ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体と
の間に少なくともＩｎとＧａを含有する窒化物半導体の
発光層を有する発光素子であって、前記発光層は単一層
内から複数の発光スペクトルピークを発光し、且つ短波
長側の発光スペクトル半値幅がより長波長側の発光スペ
クトル半値幅よりも狭いことを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37135498A JP3511923B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37135498A JP3511923B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000196142A true JP2000196142A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3511923B2 JP3511923B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18498569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37135498A Expired - Fee Related JP3511923B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511923B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002056391A1 (fr) * | 2001-01-10 | 2002-07-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent |
| JP2003530703A (ja) * | 2000-04-12 | 2003-10-14 | サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク | ＧａＩｎＮからなる薄い半導体層およびその製造方法ならびにその半導体層を備えたＬＥＤさらにはこのＬＥＤを備えた照明デバイス |
| KR20030082282A (ko) * | 2002-04-17 | 2003-10-22 | 엘지전자 주식회사 | 백색 발광 다이오드 |
| JP2004207610A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 白色発光素子およびその製造方法 |
| JP2007221056A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2009515340A (ja) * | 2005-10-31 | 2009-04-09 | トラスティーズ オブ ボストン ユニバーシティ | テクスチャ出しされた半導体層を特徴とする光学装置 |
| JP2010092952A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Ihi Corp | 白色ｌｅｄの製造装置と方法 |
| JP2016508668A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．） | モノリシックな白色ダイオードを製造するための方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0856055A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Hitachi Ltd | 半導体レーザー装置 |
| JPH09331116A (ja) * | 1996-04-11 | 1997-12-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
| JPH1022527A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子 |
| JPH1051028A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-02-20 | Toshiba Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH1056202A (ja) * | 1996-08-07 | 1998-02-24 | Showa Denko Kk | 短波長発光素子 |
| JPH10107315A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Showa Denko Kk | 化合物半導体素子 |
| JPH10107319A (ja) * | 1996-10-02 | 1998-04-24 | Showa Denko Kk | 窒化物化合物半導体素子 |
| JPH10126006A (ja) * | 1995-11-06 | 1998-05-15 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体デバイス |
| JPH10173219A (ja) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH10308531A (ja) * | 1997-05-08 | 1998-11-17 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| JPH11289108A (ja) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JP2000068555A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Hitachi Ltd | 照明システム |
| JP2000133884A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Showa Denko Kk | 量子井戸構造発光素子 |
| JP2000150957A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-05-30 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| JP2000164925A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-16 | Showa Denko Kk | 窒化物半導体発光素子 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP37135498A patent/JP3511923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0856055A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Hitachi Ltd | 半導体レーザー装置 |
| JPH10126006A (ja) * | 1995-11-06 | 1998-05-15 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体デバイス |
| JPH09331116A (ja) * | 1996-04-11 | 1997-12-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
| JPH1022527A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子 |
| JPH1051028A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-02-20 | Toshiba Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH1056202A (ja) * | 1996-08-07 | 1998-02-24 | Showa Denko Kk | 短波長発光素子 |
| JPH10107315A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Showa Denko Kk | 化合物半導体素子 |
| JPH10107319A (ja) * | 1996-10-02 | 1998-04-24 | Showa Denko Kk | 窒化物化合物半導体素子 |
| JPH10173219A (ja) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH10308531A (ja) * | 1997-05-08 | 1998-11-17 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| JPH11289108A (ja) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JP2000068555A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Hitachi Ltd | 照明システム |
| JP2000133884A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Showa Denko Kk | 量子井戸構造発光素子 |
| JP2000150957A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-05-30 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| JP2000164925A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-16 | Showa Denko Kk | 窒化物半導体発光素子 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003530703A (ja) * | 2000-04-12 | 2003-10-14 | サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク | ＧａＩｎＮからなる薄い半導体層およびその製造方法ならびにその半導体層を備えたＬＥＤさらにはこのＬＥＤを備えた照明デバイス |
| WO2002056391A1 (fr) * | 2001-01-10 | 2002-07-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent |
| US6891203B2 (en) | 2001-01-10 | 2005-05-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting device |
| KR20030082282A (ko) * | 2002-04-17 | 2003-10-22 | 엘지전자 주식회사 | 백색 발광 다이오드 |
| JP2004207610A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 白色発光素子およびその製造方法 |
| JP2009515340A (ja) * | 2005-10-31 | 2009-04-09 | トラスティーズ オブ ボストン ユニバーシティ | テクスチャ出しされた半導体層を特徴とする光学装置 |
| JP2007221056A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2010092952A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Ihi Corp | 白色ｌｅｄの製造装置と方法 |
| JP2016508668A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．） | モノリシックな白色ダイオードを製造するための方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3511923B2 (ja) | 2004-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Koike et al. | Development of high efficiency GaN-based multiquantum-well light-emitting diodes and their applications | |
| JP4653671B2 (ja) | 発光装置 | |
| US20080210958A1 (en) | Semiconductor white light emitting device and method for manufacturing the same | |
| JP3454200B2 (ja) | 発光素子 | |
| US9468058B2 (en) | Light emitting device and light source driving apparatus | |
| JP2011166182A (ja) | 白色発光素子 | |
| JP2002252371A (ja) | 半導体発光装置 | |
| KR20070095622A (ko) | 백색 발광 소자 | |
| KR20150138479A (ko) | 발광 소자 패키지의 제조 방법 | |
| US20230099215A1 (en) | Led lighting apparatus having improved color lendering and led filament | |
| JP2000150956A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| US20040090779A1 (en) | Light mixing led and manufacturing method thereof | |
| JP2002368276A (ja) | 発光素子 | |
| JP3978858B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP4501194B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3511923B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP3888668B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2003078169A (ja) | 発光素子 | |
| KR20110117415A (ko) | 반도체 발광소자, 반도체 발광소자 패키지 및 반도체 발광소자의 제조방법 | |
| JP3819713B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4458870B2 (ja) | 蛍光発光装置、蛍光発光素子、および蛍光体 | |
| JP4503316B2 (ja) | 多色光の発光方法 | |
| KR20120002818A (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR101060762B1 (ko) | 발광장치의 제조방법 | |
| JP2002232008A (ja) | 半導体発光素子及びエピタキシャルウェハ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031229 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |