JP2000277863A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光効率が高くかつ信頼性の高い半導体発光
素子およびその製造方法を提供することである。 【解決手段】 発光ダイオード素子１００においては、
サファイア基板１上にバッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−
コンタクト層４、ＭＱＷ発光層５、ｐ−クラッド層６お
よびｐ−コンタクト層７が順に積層されている。ＧａＮ
層３上の平行に並ぶ複数のストライプ状領域にマスク膜
としてＳｉＯ2 膜１０が形成されており、このＳｉＯ2
膜１０に対応して、平行に並ぶ複数のストライプ状のｐ
電極がｐ−コンタクト層７上に形成されている。
素子およびその製造方法を提供することである。 【解決手段】 発光ダイオード素子１００においては、
サファイア基板１上にバッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−
コンタクト層４、ＭＱＷ発光層５、ｐ−クラッド層６お
よびｐ−コンタクト層７が順に積層されている。ＧａＮ
層３上の平行に並ぶ複数のストライプ状領域にマスク膜
としてＳｉＯ2 膜１０が形成されており、このＳｉＯ2
膜１０に対応して、平行に並ぶ複数のストライプ状のｐ
電極がｐ−コンタクト層７上に形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
発光素子およびその製造方法に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する発光
ダイオード素子、半導体レーザ素子等の半導体発光素子
として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできて
いる。
ダイオード素子、半導体レーザ素子等の半導体発光素子
として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできて
いる。
【０００３】ＧａＮ系半導体発光素子の製造の際には、
ＧａＮからなる基板が存在しないため、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁性基板上に各層をエピタキシャル成
長させている。例えばサファイア基板上に、ｎ型の不純
物がドープされたｎ型半導体層、発光層およびｐ型の不
純物がドープされたｐ型半導体層を順に積層する。
ＧａＮからなる基板が存在しないため、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁性基板上に各層をエピタキシャル成
長させている。例えばサファイア基板上に、ｎ型の不純
物がドープされたｎ型半導体層、発光層およびｐ型の不
純物がドープされたｐ型半導体層を順に積層する。
【０００４】ＧａＮ系発光ダイオード素子において、サ
ファイア基板側から光を取り出す場合、半導体層が下向
きとなるエピサイドダウン構造となる。このような構造
の発光ダイオード素子においては、バンプを用いて電極
を接触させる際に短絡等が生じるため、歩留りが低下す
る。また、素子の大きさが大きいため、素子の小型化を
図る際に問題となる。以上のことから、ＧａＮ系発光ダ
イオード素子においては、サファイア基板上に成長させ
た半導体層側から光を取り出すのが一般的である。
ファイア基板側から光を取り出す場合、半導体層が下向
きとなるエピサイドダウン構造となる。このような構造
の発光ダイオード素子においては、バンプを用いて電極
を接触させる際に短絡等が生じるため、歩留りが低下す
る。また、素子の大きさが大きいため、素子の小型化を
図る際に問題となる。以上のことから、ＧａＮ系発光ダ
イオード素子においては、サファイア基板上に成長させ
た半導体層側から光を取り出すのが一般的である。
【０００５】一方、ＧａＮ系発光ダイオード素子のｐ型
半導体層においては、正孔の濃度を高くすることが困難
である。したがって、ｐ型層の抵抗率が高くなるため、
ｐ電極から注入された電流は広がらず、ｐ電極下の狭い
領域が電流注入領域となる。このため、発光領域がｐ電
極下に限られ、十分な発光が得られない。そこで、現在
実用化されているＧａＮ系発光ダイオード素子において
は、ｐ型半導体層の広い領域に渡って金属薄膜からなる
透光性ｐ電極を形成する。それにより、電流注入領域が
広くなるため、発光領域を広くとることが可能になると
ともに、ｐ型半導体層側から光を取り出すことが可能に
なる。
半導体層においては、正孔の濃度を高くすることが困難
である。したがって、ｐ型層の抵抗率が高くなるため、
ｐ電極から注入された電流は広がらず、ｐ電極下の狭い
領域が電流注入領域となる。このため、発光領域がｐ電
極下に限られ、十分な発光が得られない。そこで、現在
実用化されているＧａＮ系発光ダイオード素子において
は、ｐ型半導体層の広い領域に渡って金属薄膜からなる
透光性ｐ電極を形成する。それにより、電流注入領域が
広くなるため、発光領域を広くとることが可能になると
ともに、ｐ型半導体層側から光を取り出すことが可能に
なる。
【０００６】しかしながら、このような透光性ｐ電極の
厚さは１００Å程度と薄いため、形成時の厚さの制御が
困難である。そのため、結果的に光の透過率の制御性が
低下するという問題がある。また、透光性ｐ電極であっ
ても、光の透過率が１００％とはならないため、光を取
り出す際に光の損失が生じる。
厚さは１００Å程度と薄いため、形成時の厚さの制御が
困難である。そのため、結果的に光の透過率の制御性が
低下するという問題がある。また、透光性ｐ電極であっ
ても、光の透過率が１００％とはならないため、光を取
り出す際に光の損失が生じる。
【０００７】以上の問題点を解決するため、特許第２５
９１５２１号また特開平５−３３５６２２号に示すよう
に、ｐ電極から注入された電流をｐ型半導体層全体に広
げるための格子状または放射状の補助電極を、ｐ型半導
体層の広い領域に渡って形成する方法があげられてい
る。このような発光ダイオード素子においては、電流注
入領域が広くなるため発光領域が広くなるとともに、電
極による被覆領域が狭くなるため光の損失を低減するこ
とが可能となる。
９１５２１号また特開平５−３３５６２２号に示すよう
に、ｐ電極から注入された電流をｐ型半導体層全体に広
げるための格子状または放射状の補助電極を、ｐ型半導
体層の広い領域に渡って形成する方法があげられてい
る。このような発光ダイオード素子においては、電流注
入領域が広くなるため発光領域が広くなるとともに、電
極による被覆領域が狭くなるため光の損失を低減するこ
とが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＧａＮ系発光ダイオード素子において、ＧａＮおよ
びサファイア基板の格子定数の違いから、サファイア基
板上に成長させたＧａＮ系半導体結晶には通常１０9 個
／ｃｍ2 程度の格子欠陥が存在する。このような格子欠
陥はサファイア基板の表面からＧａＮ系半導体層へと伝
搬する。したがって、上記のようにｐ電極を格子状また
は放射状に形成した場合においても、格子欠陥のために
発光効率等の素子特性の低下および信頼性の低下が生じ
る。
うなＧａＮ系発光ダイオード素子において、ＧａＮおよ
びサファイア基板の格子定数の違いから、サファイア基
板上に成長させたＧａＮ系半導体結晶には通常１０9 個
／ｃｍ2 程度の格子欠陥が存在する。このような格子欠
陥はサファイア基板の表面からＧａＮ系半導体層へと伝
搬する。したがって、上記のようにｐ電極を格子状また
は放射状に形成した場合においても、格子欠陥のために
発光効率等の素子特性の低下および信頼性の低下が生じ
る。
【０００９】本発明の目的は、発光効率が高くかつ信頼
性の高い半導体発光素子およびその製造方法を提供する
ことである。
性の高い半導体発光素子およびその製造方法を提供する
ことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る半導体発光素子は、基板上に第１の半導体層が形
成され、第１の半導体層上の１または複数のストライプ
状領域に絶縁体または金属からなるマスク膜が形成さ
れ、第１の半導体層上およびマスク膜上に発光層を含む
第２の半導体層が形成され、マスク膜の領域に対応する
第２の半導体層上の領域内に電極が形成されたものであ
る。
に係る半導体発光素子は、基板上に第１の半導体層が形
成され、第１の半導体層上の１または複数のストライプ
状領域に絶縁体または金属からなるマスク膜が形成さ
れ、第１の半導体層上およびマスク膜上に発光層を含む
第２の半導体層が形成され、マスク膜の領域に対応する
第２の半導体層上の領域内に電極が形成されたものであ
る。
【００１１】本発明に係る半導体発光素子においては、
第１の半導体層上に形成されたマスク膜上に横方向成長
技術を用いて第２の半導体層が形成されている。このた
め、マスク膜上の領域の第２の半導体層においては、第
１の半導体層から延びる格子欠陥が伝搬しない。したが
って、マスク膜上の領域の第２の半導体層は格子欠陥が
ほとんど存在せず高品質となる。
第１の半導体層上に形成されたマスク膜上に横方向成長
技術を用いて第２の半導体層が形成されている。このた
め、マスク膜上の領域の第２の半導体層においては、第
１の半導体層から延びる格子欠陥が伝搬しない。したが
って、マスク膜上の領域の第２の半導体層は格子欠陥が
ほとんど存在せず高品質となる。
【００１２】上記の半導体発光素子においては、マスク
膜上の高品質な第２の半導体層の領域上に電極が形成さ
れているため、電極下の第２の半導体層の電流注入領域
および発光領域は格子欠陥がほとんど存在せず高品質と
なる。それにより、発光効率が高くかつ信頼性の高い半
導体発光素子が得られる。
膜上の高品質な第２の半導体層の領域上に電極が形成さ
れているため、電極下の第２の半導体層の電流注入領域
および発光領域は格子欠陥がほとんど存在せず高品質と
なる。それにより、発光効率が高くかつ信頼性の高い半
導体発光素子が得られる。
【００１３】マスク膜は、平行に並ぶ複数のストライプ
状領域に形成されてもよい。この場合、マスク膜に対応
して、平行に並ぶ複数のストライプ状の電極が第２の半
導体層上に形成される。
状領域に形成されてもよい。この場合、マスク膜に対応
して、平行に並ぶ複数のストライプ状の電極が第２の半
導体層上に形成される。
【００１４】このような半導体発光素子においては、ス
トライプ状の電極が第２の半導体層上の広い領域に渡っ
て形成されているため、電流注入領域が広くなり、発光
層における発光領域が広くなる。また、電極がストライ
プ状であるため、電極により被覆される第２の半導体層
の面積が小さく、電極側から光を取り出す際の光の損失
を低減することが可能となる。以上のことから、半導体
発光素子の発光効率の向上がさらに図られる。
トライプ状の電極が第２の半導体層上の広い領域に渡っ
て形成されているため、電流注入領域が広くなり、発光
層における発光領域が広くなる。また、電極がストライ
プ状であるため、電極により被覆される第２の半導体層
の面積が小さく、電極側から光を取り出す際の光の損失
を低減することが可能となる。以上のことから、半導体
発光素子の発光効率の向上がさらに図られる。
【００１５】また、マスク膜は、互いに交差する複数の
ストライプ状領域に形成されてもよい。この場合、マス
ク膜に対応して、互いに交差する複数のストライプ状の
電極が第２の半導体層上に形成される。
ストライプ状領域に形成されてもよい。この場合、マス
ク膜に対応して、互いに交差する複数のストライプ状の
電極が第２の半導体層上に形成される。
【００１６】この場合においても、電流注入領域が広く
なるため発光層における発光領域が広くなるとともに、
電極側から光を取り出す際の光の損失を低減することが
可能となる。それにより、半導体発光素子の発光効率の
向上が図られる。
なるため発光層における発光領域が広くなるとともに、
電極側から光を取り出す際の光の損失を低減することが
可能となる。それにより、半導体発光素子の発光効率の
向上が図られる。
【００１７】第１の半導体層はガリウム、アルミニウ
ム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第
１の窒化物系半導体層であり、第２の半導体層はガリウ
ム、アルミニウム、インジウムおよびホウ素の少なくと
も１つを含む第２の窒化物系半導体層であってもよい。
ム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第
１の窒化物系半導体層であり、第２の半導体層はガリウ
ム、アルミニウム、インジウムおよびホウ素の少なくと
も１つを含む第２の窒化物系半導体層であってもよい。
【００１８】このような第１および第２の窒化物系半導
体層が基板上に形成されてなる半導体発光素子において
は、基板と各窒化物系半導体層との格子定数の違いによ
り、各窒化物系半導体層に基板から上下方向に延びる格
子欠陥が存在する。しかしながら、本発明に係る半導体
発光素子においては、第１の窒化物系半導体層上のスト
ライプ状領域にマスク膜が形成されているため、マスク
膜上の第２の窒化物系半導体層の領域は格子欠陥がほと
んど存在せず高品質となる。さらに、このような高品質
な第２の窒化物系半導体層の領域上に電極が形成されて
いるため、電極下の電流注入領域および発光領域の結晶
性が良好となる。したがって、発光効率および素子の信
頼性が大幅に向上した半導体発光素子が得られる。
体層が基板上に形成されてなる半導体発光素子において
は、基板と各窒化物系半導体層との格子定数の違いによ
り、各窒化物系半導体層に基板から上下方向に延びる格
子欠陥が存在する。しかしながら、本発明に係る半導体
発光素子においては、第１の窒化物系半導体層上のスト
ライプ状領域にマスク膜が形成されているため、マスク
膜上の第２の窒化物系半導体層の領域は格子欠陥がほと
んど存在せず高品質となる。さらに、このような高品質
な第２の窒化物系半導体層の領域上に電極が形成されて
いるため、電極下の電流注入領域および発光領域の結晶
性が良好となる。したがって、発光効率および素子の信
頼性が大幅に向上した半導体発光素子が得られる。
【００１９】また、第２の窒化物系半導体層はｎ型半導
体層、発光層およびｐ型半導体層を順に含み、ｐ型半導
体層上に電極が形成されてもよい。
体層、発光層およびｐ型半導体層を順に含み、ｐ型半導
体層上に電極が形成されてもよい。
【００２０】この場合、第２の窒化物系半導体層のｐ型
半導体層は、正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、抵抗が高い。したがって、ｐ型半導体層に注入され
た電流は、広がることなく、電極下の第２の窒化物系半
導体層の領域に注入される。それにより、電極下の結晶
性の良好な領域に、電流注入領域および発光領域が形成
される。
半導体層は、正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、抵抗が高い。したがって、ｐ型半導体層に注入され
た電流は、広がることなく、電極下の第２の窒化物系半
導体層の領域に注入される。それにより、電極下の結晶
性の良好な領域に、電流注入領域および発光領域が形成
される。
【００２１】マスク膜が第１の窒化物系半導体層の（１
１-2０）方向または（１-1００）方向に沿うように形成
されることが好ましい。
１-2０）方向または（１-1００）方向に沿うように形成
されることが好ましい。
【００２２】これにより、マスク膜上における第２の窒
化物系半導体層の横方向の成長を促進することが可能と
なる。
化物系半導体層の横方向の成長を促進することが可能と
なる。
【００２３】また、電極はマスク膜の中央部を除く領域
の上部に形成されることが好ましい。マスク膜の中央部
上の領域においては、両側から横方向成長してきた第２
の窒化物系半導体層が接触する。このため、マスク膜の
中央部上の領域は、マスク膜上の他の領域に比べて結晶
性が悪くなる。このような結晶性の悪いマスク膜の中央
部上の領域を除いて電極が形成された半導体発光素子に
おいては、電流注入領域および発光領域の結晶性がさら
に良好となる。
の上部に形成されることが好ましい。マスク膜の中央部
上の領域においては、両側から横方向成長してきた第２
の窒化物系半導体層が接触する。このため、マスク膜の
中央部上の領域は、マスク膜上の他の領域に比べて結晶
性が悪くなる。このような結晶性の悪いマスク膜の中央
部上の領域を除いて電極が形成された半導体発光素子に
おいては、電流注入領域および発光領域の結晶性がさら
に良好となる。
【００２４】マスク膜を構成する絶縁体は酸化物または
窒化物であってもよく、また、マスク膜を構成する金属
は第１および第２の半導体層の成長時の基板温度よりも
高い融点を有する金属であってもよい。このような材料
から構成されるマスク膜を第１の半導体層上に形成する
ことにより、マスク膜上において第２の半導体層を横方
向成長させることが可能となる。
窒化物であってもよく、また、マスク膜を構成する金属
は第１および第２の半導体層の成長時の基板温度よりも
高い融点を有する金属であってもよい。このような材料
から構成されるマスク膜を第１の半導体層上に形成する
ことにより、マスク膜上において第２の半導体層を横方
向成長させることが可能となる。
【００２５】本発明に係る半導体発光素子の製造方法
は、基板上に第１の半導体層を形成する工程と、第１の
半導体層上の１または複数のストライプ状領域に絶縁体
または金属からなるマスク膜を形成する工程と、第１の
半導体層上およびマスク膜上に横方向成長技術を用いて
発光層を含む第２の半導体層を形成する工程と、マスク
膜の領域に対応する第２の半導体層上の領域内に電極を
形成する工程とを備えたものである。
は、基板上に第１の半導体層を形成する工程と、第１の
半導体層上の１または複数のストライプ状領域に絶縁体
または金属からなるマスク膜を形成する工程と、第１の
半導体層上およびマスク膜上に横方向成長技術を用いて
発光層を含む第２の半導体層を形成する工程と、マスク
膜の領域に対応する第２の半導体層上の領域内に電極を
形成する工程とを備えたものである。
【００２６】本発明に係る半導体発光素子の製造方法に
おいては、第１の半導体層上にマスク膜を形成し、この
マスク膜上に横方向成長技術を用いて第２の半導体層を
形成する。このため、マスク膜上の領域の第２の半導体
層においては、第１の半導体層から延びる格子欠陥が伝
搬しない。したがって、マスク膜上の領域の第２の半導
体層は格子欠陥がほとんど存在せず高品質となる。
おいては、第１の半導体層上にマスク膜を形成し、この
マスク膜上に横方向成長技術を用いて第２の半導体層を
形成する。このため、マスク膜上の領域の第２の半導体
層においては、第１の半導体層から延びる格子欠陥が伝
搬しない。したがって、マスク膜上の領域の第２の半導
体層は格子欠陥がほとんど存在せず高品質となる。
【００２７】また、マスク膜上の高品質な第２の半導体
層の領域上に電極を形成するため、電極下の第２の半導
体層の電流注入領域および発光領域は格子欠陥がほとん
ど存在せず高品質となる。それにより、発光効率が高く
かつ信頼性の高い半導体発光素子が得られる。
層の領域上に電極を形成するため、電極下の第２の半導
体層の電流注入領域および発光領域は格子欠陥がほとん
ど存在せず高品質となる。それにより、発光効率が高く
かつ信頼性の高い半導体発光素子が得られる。
【００２８】マスク膜は、平行に並ぶストライプ状領域
に形成してもよい。この場合、マスク膜に対応して、平
行に並ぶ複数のストライプ状の電極を第２の半導体層上
に形成する。
に形成してもよい。この場合、マスク膜に対応して、平
行に並ぶ複数のストライプ状の電極を第２の半導体層上
に形成する。
【００２９】このようにして製造した半導体発光素子に
おいては、ストライプ状の電極が第２の半導体層上の広
い領域に渡って形成されているため、電流注入領域が広
くなり、発光層における発光領域が広くなる。また、電
極がストライプ状であるため、電極により被覆される第
２の半導体層の面積が小さく、電極側から光を取り出す
際の光の損失を低減することが可能となる。以上のこと
から、半導体発光素子の発光効率の向上がさらに図られ
る。
おいては、ストライプ状の電極が第２の半導体層上の広
い領域に渡って形成されているため、電流注入領域が広
くなり、発光層における発光領域が広くなる。また、電
極がストライプ状であるため、電極により被覆される第
２の半導体層の面積が小さく、電極側から光を取り出す
際の光の損失を低減することが可能となる。以上のこと
から、半導体発光素子の発光効率の向上がさらに図られ
る。
【００３０】また、マスク膜は、互いに交差する複数の
ストライプ状領域に形成してもよい。この場合、マスク
膜に対応して、互いに交差する複数のストライプ状の電
極を第２の半導体層上に形成する。
ストライプ状領域に形成してもよい。この場合、マスク
膜に対応して、互いに交差する複数のストライプ状の電
極を第２の半導体層上に形成する。
【００３１】このようにして製造した半導体発光素子に
おいても、電流注入領域が広くなるため発光層における
発光領域が広くなるとともに、電極側から光を取り出す
際の光の損失を低減することが可能となる。それによ
り、半導体発光素子の発光効率の向上が図られる。
おいても、電流注入領域が広くなるため発光層における
発光領域が広くなるとともに、電極側から光を取り出す
際の光の損失を低減することが可能となる。それによ
り、半導体発光素子の発光効率の向上が図られる。
【００３２】第１の半導体層はガリウム、アルミニウ
ム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第
１の窒化物系半導体層から構成され、第２の半導体層は
ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびホウ素の少
なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層から構成さ
れてもよい。
ム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第
１の窒化物系半導体層から構成され、第２の半導体層は
ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびホウ素の少
なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層から構成さ
れてもよい。
【００３３】このような第１および第２の窒化物系半導
体層を基板上に形成した半導体発光素子においては、基
板と各窒化物系半導体層との格子定数の違いにより、各
窒化物系半導体層に基板から上下方向に延びる格子欠陥
が存在する。しかしながら、本発明に係る半導体発光素
子の製造方法においては、第１の窒化物系半導体層上の
ストライプ状領域にマスク膜を形成することにより、マ
スク膜上に第２の窒化物系半導体層を横方向成長させる
ため、マスク膜上の第２の窒化物系半導体層の領域は格
子欠陥がほとんど存在せず高品質となる。さらに、この
ような高品質な第２の窒化物系半導体層の領域上に電極
を形成するため、電極下の電流注入領域および発光領域
の結晶性が良好となる。したがって、発光効率および素
子の信頼性が大幅に向上した半導体発光素子が得られ
る。
体層を基板上に形成した半導体発光素子においては、基
板と各窒化物系半導体層との格子定数の違いにより、各
窒化物系半導体層に基板から上下方向に延びる格子欠陥
が存在する。しかしながら、本発明に係る半導体発光素
子の製造方法においては、第１の窒化物系半導体層上の
ストライプ状領域にマスク膜を形成することにより、マ
スク膜上に第２の窒化物系半導体層を横方向成長させる
ため、マスク膜上の第２の窒化物系半導体層の領域は格
子欠陥がほとんど存在せず高品質となる。さらに、この
ような高品質な第２の窒化物系半導体層の領域上に電極
を形成するため、電極下の電流注入領域および発光領域
の結晶性が良好となる。したがって、発光効率および素
子の信頼性が大幅に向上した半導体発光素子が得られ
る。
【００３４】第２の窒化物系半導体層を形成する工程
は、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を順に形
成する工程を含み、ｐ型半導体層上に電極を形成しても
よい。
は、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を順に形
成する工程を含み、ｐ型半導体層上に電極を形成しても
よい。
【００３５】この場合、第２の窒化物系半導体層のｐ型
半導体層は、正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、抵抗が高い。したがって、ｐ型半導体層に注入され
た電流は、広がることなく、電極下の第２の窒化物系半
導体層の領域に注入される。それにより、電極下の結晶
性の良好な領域に、電流注入領域および発光領域が形成
される。
半導体層は、正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、抵抗が高い。したがって、ｐ型半導体層に注入され
た電流は、広がることなく、電極下の第２の窒化物系半
導体層の領域に注入される。それにより、電極下の結晶
性の良好な領域に、電流注入領域および発光領域が形成
される。
【００３６】マスク膜は第１の窒化物系半導体層の（１
１-2０）方向または（１-1００）方向に沿うように形成
することが好ましい。
１-2０）方向または（１-1００）方向に沿うように形成
することが好ましい。
【００３７】これにより、マスク膜上における第２の窒
化物系半導体層の横方向の成長を促進することが可能と
なる。
化物系半導体層の横方向の成長を促進することが可能と
なる。
【００３８】また、電極はマスク膜の中央部を除く領域
の上部に形成することが好ましい。マスク膜の中央部上
の領域においては、両側から横方向成長してきた第２の
窒化物系半導体層が接触する。このため、マスク膜の中
央部上の領域は、マスク膜上の他の領域に比べて結晶性
が悪くなる。このような結晶性の悪いマスク膜の中央部
上の領域を除いて電極を形成することにより、半導体発
光素子において電流注入領域および発光領域の結晶性が
さらに良好となる。
の上部に形成することが好ましい。マスク膜の中央部上
の領域においては、両側から横方向成長してきた第２の
窒化物系半導体層が接触する。このため、マスク膜の中
央部上の領域は、マスク膜上の他の領域に比べて結晶性
が悪くなる。このような結晶性の悪いマスク膜の中央部
上の領域を除いて電極を形成することにより、半導体発
光素子において電流注入領域および発光領域の結晶性が
さらに良好となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
発光ダイオード素子の断面図である。
発光ダイオード素子の断面図である。
【００４０】図１に示すように、発光ダイオード素子１
００においては、サファイア基板１のｃ（０００１）面
上に厚さ１５ｎｍのＡｌＧａＮからなるバッファ層２、
厚さ０．５μｍのアンドープのＧａＮ層３が順に積層さ
れている。
００においては、サファイア基板１のｃ（０００１）面
上に厚さ１５ｎｍのＡｌＧａＮからなるバッファ層２、
厚さ０．５μｍのアンドープのＧａＮ層３が順に積層さ
れている。
【００４１】ＧａＮ層３上の平行に並ぶ複数のストライ
プ状領域に、マスク膜としてＳｉＯ 2 膜１０が形成され
ている。ＳｉＯ2 膜１０のストライプの幅は２〜１０μ
ｍであり、ストライプの間隔は２〜１０μｍである。例
えば、この場合のＳｉＯ2 膜１０のストライプの幅は８
μｍであり、ストライプの厚さは１μｍ、ストライプの
間隔は４μｍである。また、このようなストライプ状の
ＳｉＯ2 膜１０はＧａＮ層３の（１１-2０）方向または
（１-1００）方向に形成されている。
プ状領域に、マスク膜としてＳｉＯ 2 膜１０が形成され
ている。ＳｉＯ2 膜１０のストライプの幅は２〜１０μ
ｍであり、ストライプの間隔は２〜１０μｍである。例
えば、この場合のＳｉＯ2 膜１０のストライプの幅は８
μｍであり、ストライプの厚さは１μｍ、ストライプの
間隔は４μｍである。また、このようなストライプ状の
ＳｉＯ2 膜１０はＧａＮ層３の（１１-2０）方向または
（１-1００）方向に形成されている。
【００４２】ＳｉＯ2 膜１０上およびＧａＮ層３上に、
厚さ２０μｍのｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
４、多重量子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）
５、厚さ０．１５μｍのｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−ク
ラッド層６および厚さ０．３μｍのｐ−ＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層７が順に積層されている。
厚さ２０μｍのｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
４、多重量子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）
５、厚さ０．１５μｍのｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−ク
ラッド層６および厚さ０．３μｍのｐ−ＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層７が順に積層されている。
【００４３】なお、ｎ型ドーパントとしてはＳｉが用い
られており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられて
いる。
られており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられて
いる。
【００４４】ＭＱＷ発光層５は、厚さ６ｎｍのアンドー
プのＧａＮからなる量子障壁層と、厚さ３ｎｍのアンド
ープのＧａＩｎＮからなり圧縮歪みを有する量子井戸層
とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造を有する。
この場合、例えば５つの量子障壁層と４つの量子井戸層
とが交互に積層されている。
プのＧａＮからなる量子障壁層と、厚さ３ｎｍのアンド
ープのＧａＩｎＮからなり圧縮歪みを有する量子井戸層
とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造を有する。
この場合、例えば５つの量子障壁層と４つの量子井戸層
とが交互に積層されている。
【００４５】ｐ−コンタクト層７からｎ−コンタクト層
４までの一部領域がエッチングされ、ｎ−コンタクト層
４が露出している。露出したｎ−コンタクト層４上にｎ
電極９がオーミック接触している。この場合、ｎ電極９
はＡｕ膜およびＴｉ膜が積層されてなる。また、複数の
ストライプ状ＳｉＯ2 膜１０上に位置するｐ−コンタク
ト層７のストライプ状の領域内上に、平行に並ぶストラ
イプ状の複数のｐ電極８がオーミック接触している。こ
の場合、ｐ電極８はＡｕ膜およびＰｄ膜が積層されてな
る。
４までの一部領域がエッチングされ、ｎ−コンタクト層
４が露出している。露出したｎ−コンタクト層４上にｎ
電極９がオーミック接触している。この場合、ｎ電極９
はＡｕ膜およびＴｉ膜が積層されてなる。また、複数の
ストライプ状ＳｉＯ2 膜１０上に位置するｐ−コンタク
ト層７のストライプ状の領域内上に、平行に並ぶストラ
イプ状の複数のｐ電極８がオーミック接触している。こ
の場合、ｐ電極８はＡｕ膜およびＰｄ膜が積層されてな
る。
【００４６】発光ダイオード素子１００においては、Ｓ
ｉＯ2 膜１０間に露出したＧａＮ層３上に成長させたｎ
−ＧａＮ層４をＳｉＯ2 膜１０上に横方向成長（エピタ
キシャルラテラルオーバーグロース；ＥＬＯＧ）させる
ことにより、ＳｉＯ2 膜１０上にｎ−コンタクト層４を
形成している。このようなｎ−ＧａＮの横方向成長にお
いては転移（格子欠陥）が伝搬しない。このため、各層
４〜７のＳｉＯ2 膜１０上の領域においては、ほとんど
貫通転移が存在せず、結晶が高品質となる。
ｉＯ2 膜１０間に露出したＧａＮ層３上に成長させたｎ
−ＧａＮ層４をＳｉＯ2 膜１０上に横方向成長（エピタ
キシャルラテラルオーバーグロース；ＥＬＯＧ）させる
ことにより、ＳｉＯ2 膜１０上にｎ−コンタクト層４を
形成している。このようなｎ−ＧａＮの横方向成長にお
いては転移（格子欠陥）が伝搬しない。このため、各層
４〜７のＳｉＯ2 膜１０上の領域においては、ほとんど
貫通転移が存在せず、結晶が高品質となる。
【００４７】一方、ＧａＮ系半導体からなるｐ型半導体
層６，７は、正孔濃度を高くすることが困難であるため
導電率が低い。このため、ｐ電極８から注入された電流
は、広がることなくｐ電極８下の領域に集中して注入さ
れる。それにより、ＭＱＷ発光層５においてｐ電極８下
の領域が発光する。
層６，７は、正孔濃度を高くすることが困難であるため
導電率が低い。このため、ｐ電極８から注入された電流
は、広がることなくｐ電極８下の領域に集中して注入さ
れる。それにより、ＭＱＷ発光層５においてｐ電極８下
の領域が発光する。
【００４８】発光ダイオード素子１００においては、ス
トライプ状のｐ電極８がＳｉＯ2 膜１０上に位置するよ
うに形成されているため、ｐ電極８下の各層４〜７の電
流注入領域、特にＭＱＷ発光層５の発光領域は格子欠陥
がほとんど存在せず、結晶性が良好となる。それによ
り、発光ダイオード素子１００の発光効率が向上すると
ともに、素子の信頼性が向上し、素子寿命が長くなる。
トライプ状のｐ電極８がＳｉＯ2 膜１０上に位置するよ
うに形成されているため、ｐ電極８下の各層４〜７の電
流注入領域、特にＭＱＷ発光層５の発光領域は格子欠陥
がほとんど存在せず、結晶性が良好となる。それによ
り、発光ダイオード素子１００の発光効率が向上すると
ともに、素子の信頼性が向上し、素子寿命が長くなる。
【００４９】また、複数のストライプ状のｐ電極８がｐ
−コンタクト層７上の広い領域に渡って形成されている
ため、電流注入領域が広くなる。それにより、発光ダイ
オード素子１００における発光領域が広くなる。
−コンタクト層７上の広い領域に渡って形成されている
ため、電流注入領域が広くなる。それにより、発光ダイ
オード素子１００における発光領域が広くなる。
【００５０】さらに、ｐ電極８はストライプ状であるた
め、ｐ−コンタクト層７上の広い領域に渡ってｐ電極８
を形成した場合においても、ｐ電極８により被覆される
ｐ−コンタクト層７の領域の面積は小さい。したがっ
て、ｐ電極８が光の透過率に及ぼす影響が少なく、発光
ダイオード素子１００のｐ電極８側から光を取り出す際
の光の損失が少ない。
め、ｐ−コンタクト層７上の広い領域に渡ってｐ電極８
を形成した場合においても、ｐ電極８により被覆される
ｐ−コンタクト層７の領域の面積は小さい。したがっ
て、ｐ電極８が光の透過率に及ぼす影響が少なく、発光
ダイオード素子１００のｐ電極８側から光を取り出す際
の光の損失が少ない。
【００５１】以上のことから、発光ダイオード素子１０
０においては、発光効率がさらに向上する。
０においては、発光効率がさらに向上する。
【００５２】図２は本発明の他の実施例における発光ダ
イオード素子の断面図である。図２に示す発光ダイオー
ド素子１０１は、以下の点を除いて発光ダイオード素子
１００と同様の構造を有する。
イオード素子の断面図である。図２に示す発光ダイオー
ド素子１０１は、以下の点を除いて発光ダイオード素子
１００と同様の構造を有する。
【００５３】発光ダイオード素子１０１においては、ｐ
電極８がＳｉＯ2 膜１０の中央部を除く領域上に位置す
るように形成されている。
電極８がＳｉＯ2 膜１０の中央部を除く領域上に位置す
るように形成されている。
【００５４】ここで、ｎ−コンタクト層４のｎ−ＧａＮ
がＳｉＯ2 膜１０上において横方向成長する際、ＳｉＯ
2 膜１０の中央部上においては両側から横方向成長して
きたｎ−ＧａＮが接触する。このため、ＳｉＯ2 膜１０
の中央部上のｎ−ＧａＮは、ＳｉＯ2 膜１０上の他の領
域に比べて結晶性が悪い。このような結晶性の悪い領域
はボイドと呼ばれる。したがって、このような結晶性の
悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部（ボイド）を除き、結晶性
の良好なＳｉＯ2 膜１０の他の領域上にｐ電極８を形成
することにより、ｐ電極８下の各層４〜７の結晶性がさ
らに向上する。それにより、電流注入領域および発光領
域の結晶がさらに高品質となり、発光ダイオード素子１
０１の発光効率および素子の信頼性がさらに向上する。
がＳｉＯ2 膜１０上において横方向成長する際、ＳｉＯ
2 膜１０の中央部上においては両側から横方向成長して
きたｎ−ＧａＮが接触する。このため、ＳｉＯ2 膜１０
の中央部上のｎ−ＧａＮは、ＳｉＯ2 膜１０上の他の領
域に比べて結晶性が悪い。このような結晶性の悪い領域
はボイドと呼ばれる。したがって、このような結晶性の
悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部（ボイド）を除き、結晶性
の良好なＳｉＯ2 膜１０の他の領域上にｐ電極８を形成
することにより、ｐ電極８下の各層４〜７の結晶性がさ
らに向上する。それにより、電流注入領域および発光領
域の結晶がさらに高品質となり、発光ダイオード素子１
０１の発光効率および素子の信頼性がさらに向上する。
【００５５】次に、発光ダイオード素子１０１の製造方
法について説明する。図３は発光ダイオード素子１０１
の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
法について説明する。図３は発光ダイオード素子１０１
の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
【００５６】図３（ａ）に示すように、結晶成長装置中
において、大気圧下、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長
法）により、サファイア基板１のｃ（０００１）面上に
ＡｌＧａＮからなるバッファ層２およびアンドープのＧ
ａＮ層３を成長させる。なお、各層２，３の成長条件は
表１に示す通りである。表１中のＴＭＡｌはトリメチル
アルミニウムを表しており、ＴＭＧａはトリメチルガリ
ウム、ＴＭＩｎはトリメチルインジウムを表している。
において、大気圧下、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長
法）により、サファイア基板１のｃ（０００１）面上に
ＡｌＧａＮからなるバッファ層２およびアンドープのＧ
ａＮ層３を成長させる。なお、各層２，３の成長条件は
表１に示す通りである。表１中のＴＭＡｌはトリメチル
アルミニウムを表しており、ＴＭＧａはトリメチルガリ
ウム、ＴＭＩｎはトリメチルインジウムを表している。
【００５７】
【表１】
【００５８】次に、図３（ｂ）に示すように、一旦、結
晶成長装置からウエハを取り出し、ＥＢ（電子ビーム）
蒸着法またはスパッタ蒸着法等の蒸着法およびフォトリ
ソグラフィ技術を用いて、平行に並ぶ複数のストライプ
状領域にマスク膜としてＳｉＯ2 膜１０を形成する。こ
のとき、ＳｉＯ2 膜１０はＧａＮ層３の（１１-2０）方
向または（１-1００）方向に形成することが好ましい。
これらの方向にＳｉＯ 2 膜１０を形成した場合、ＳｉＯ
2 膜１０上にｎ−ＧａＮが横方向成長しやすい。
晶成長装置からウエハを取り出し、ＥＢ（電子ビーム）
蒸着法またはスパッタ蒸着法等の蒸着法およびフォトリ
ソグラフィ技術を用いて、平行に並ぶ複数のストライプ
状領域にマスク膜としてＳｉＯ2 膜１０を形成する。こ
のとき、ＳｉＯ2 膜１０はＧａＮ層３の（１１-2０）方
向または（１-1００）方向に形成することが好ましい。
これらの方向にＳｉＯ 2 膜１０を形成した場合、ＳｉＯ
2 膜１０上にｎ−ＧａＮが横方向成長しやすい。
【００５９】続いて、図３（ｃ）に示すように、再びウ
エハを結晶成長装置に戻し、ｎ−ＧａＮからなるｎ−コ
ンタクト層４を成長させる。この場合、ＳｉＯ2 膜１０
上においてはｎ−ＧａＮは成長せず、ＳｉＯ2 膜１０間
で露出したＧａＮ層３上においてｎ−ＧａＮが縦方向に
成長する。ここで、（０００１）方向の成長速度が最も
大きくなるようにｎ−ＧａＮの成長条件を設定すること
により、図３（ｄ）に示すように、斜面に（１-1０１）
面が露出した三角形状にｎ−ＧａＮが成長する。やが
て、ｎ−ＧａＮは横方向にも成長するため、ＳｉＯ2 膜
１０上にｎ−ＧａＮが形成される。このようにして、図
４（ｅ）に示すように、ｎ−コンタクト層４の（０００
１）面が平坦化するまでｎ−コンタクト層４を成長させ
る。この場合においては、ｎ−コンタクト層４を厚さ２
０μｍ程度成長させ、表面を平坦化している。
エハを結晶成長装置に戻し、ｎ−ＧａＮからなるｎ−コ
ンタクト層４を成長させる。この場合、ＳｉＯ2 膜１０
上においてはｎ−ＧａＮは成長せず、ＳｉＯ2 膜１０間
で露出したＧａＮ層３上においてｎ−ＧａＮが縦方向に
成長する。ここで、（０００１）方向の成長速度が最も
大きくなるようにｎ−ＧａＮの成長条件を設定すること
により、図３（ｄ）に示すように、斜面に（１-1０１）
面が露出した三角形状にｎ−ＧａＮが成長する。やが
て、ｎ−ＧａＮは横方向にも成長するため、ＳｉＯ2 膜
１０上にｎ−ＧａＮが形成される。このようにして、図
４（ｅ）に示すように、ｎ−コンタクト層４の（０００
１）面が平坦化するまでｎ−コンタクト層４を成長させ
る。この場合においては、ｎ−コンタクト層４を厚さ２
０μｍ程度成長させ、表面を平坦化している。
【００６０】ここで、露出したＧａＮ層３上において縦
方向に成長したｎ−コンタクト層４の領域は、サファイ
ア基板１から上下方向に延びる格子欠陥（貫通転移）が
存在する。一方、ＳｉＯ2 膜１０上において成長したｎ
−コンタクト層４の領域は、横方向の成長により形成さ
れるため、格子欠陥が伝搬しない。したがって、格子欠
陥がほとんど存在せず結晶性が良好である。なお、Ｓｉ
Ｏ2 膜１０の中央部上のｎ−コンタクト層４の領域にお
いては、両側から横方向成長してきたｎ−ＧａＮが接触
するため、ＳｉＯ2 膜１０上の他のｎ−コンタクト層４
の領域に比べて結晶性が悪い。
方向に成長したｎ−コンタクト層４の領域は、サファイ
ア基板１から上下方向に延びる格子欠陥（貫通転移）が
存在する。一方、ＳｉＯ2 膜１０上において成長したｎ
−コンタクト層４の領域は、横方向の成長により形成さ
れるため、格子欠陥が伝搬しない。したがって、格子欠
陥がほとんど存在せず結晶性が良好である。なお、Ｓｉ
Ｏ2 膜１０の中央部上のｎ−コンタクト層４の領域にお
いては、両側から横方向成長してきたｎ−ＧａＮが接触
するため、ＳｉＯ2 膜１０上の他のｎ−コンタクト層４
の領域に比べて結晶性が悪い。
【００６１】上記のようにしてｎ−コンタクト層４を形
成した後、図４（ｆ）に示すように、ｎ−コンタクト層
４上にｎ−ＧａＮからなる５つの量子障壁層とＧａ0.85
Ｉｎ 0.15Ｎからなる４つの量子井戸層とを交互に積層
し、ＭＱＷ発光層５を形成する。さらにその上に、ｐ−
ＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層６およびｐ−ＧａＮ
からなるｐ−コンタクト層７を順に成長させる。なお、
各層４〜７の成長条件は表２に示す通りである。
成した後、図４（ｆ）に示すように、ｎ−コンタクト層
４上にｎ−ＧａＮからなる５つの量子障壁層とＧａ0.85
Ｉｎ 0.15Ｎからなる４つの量子井戸層とを交互に積層
し、ＭＱＷ発光層５を形成する。さらにその上に、ｐ−
ＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層６およびｐ−ＧａＮ
からなるｐ−コンタクト層７を順に成長させる。なお、
各層４〜７の成長条件は表２に示す通りである。
【００６２】
【表２】
【００６３】前述のように、ｎ−コンタクト層４のＳｉ
Ｏ2 膜１０上の領域は格子欠陥がほとんど存在しない。
したがって、このような結晶性の良好なｎ−コンタクト
層４の領域上に形成された各層５〜７の領域において
は、格子欠陥がほとんど存在せず結晶性が良好である。
Ｏ2 膜１０上の領域は格子欠陥がほとんど存在しない。
したがって、このような結晶性の良好なｎ−コンタクト
層４の領域上に形成された各層５〜７の領域において
は、格子欠陥がほとんど存在せず結晶性が良好である。
【００６４】続いて、図４（ｇ）に示すように、ＥＢ蒸
着法およびフォトリソグラフィ技術を用いて、ｐ−コン
タクト層７上に厚さ３〜５μｍのＮｉを蒸着し、Ｎｉマ
スク（図示せず）を形成する。このＮｉマスクを用い
て、ｐ−コンタクト層７からｎ−コンタクト層４までの
一部領域をエッチングし、ｎ−コンタクト層４の所定領
域を露出させる。この場合、例えばＣＦ4 をエッチング
ガスとして用いたＲＩＥ法（反応性イオンエッチング
法）によりエッチングする。その後、塩酸等によりＮｉ
マスクを除去する。
着法およびフォトリソグラフィ技術を用いて、ｐ−コン
タクト層７上に厚さ３〜５μｍのＮｉを蒸着し、Ｎｉマ
スク（図示せず）を形成する。このＮｉマスクを用い
て、ｐ−コンタクト層７からｎ−コンタクト層４までの
一部領域をエッチングし、ｎ−コンタクト層４の所定領
域を露出させる。この場合、例えばＣＦ4 をエッチング
ガスとして用いたＲＩＥ法（反応性イオンエッチング
法）によりエッチングする。その後、塩酸等によりＮｉ
マスクを除去する。
【００６５】さらに、図４（ｈ）に示すように、露出し
たｎ−コンタクト層４上にＡｕ膜およびＴｉ膜を順に積
層してｎ電極９を形成する。また、ＳｉＯ2 膜１０に対
応するｐ−コンタクト層７の領域上に、平行な複数のス
トライプ状のｐ電極８を形成する。この場合、結晶性の
悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部（ボイド）を除く領域上に
位置するようにｐ電極８を形成する。それにより、ｐ電
極８下の領域の結晶性がさらに良好となる。
たｎ−コンタクト層４上にＡｕ膜およびＴｉ膜を順に積
層してｎ電極９を形成する。また、ＳｉＯ2 膜１０に対
応するｐ−コンタクト層７の領域上に、平行な複数のス
トライプ状のｐ電極８を形成する。この場合、結晶性の
悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部（ボイド）を除く領域上に
位置するようにｐ電極８を形成する。それにより、ｐ電
極８下の領域の結晶性がさらに良好となる。
【００６６】以上のようにして、発光効率が高くかつ信
頼性の高い発光ダイオード素子１０１が得られる。
頼性の高い発光ダイオード素子１０１が得られる。
【００６７】なお、上記の実施例の発光ダイオード素子
１００，１０１においてはストライプ状のｐ電極８を複
数本平行に形成した場合について説明したが、複数のス
トライプ状のｐ電極８を組合わせることにより、ｐ電極
８を格子状、放射状等のパターンでｐ−コンタクト層７
上に形成してもよい。格子状にｐ電極８を形成する場
合、例えばＧａＮ層３上の直交する（１１-2０）方向お
よび（１-1００）方向のストライプ状領域にＳｉＯ2 膜
１０を形成し、この格子状のＳｉＯ2 膜１０に対応して
ｐ電極８を形成する。また、幅の大きな１本のストライ
プ状のＳｉＯ2 膜１０を形成し、このＳｉＯ2 膜１０の
領域に対応する領域内に格子状、放射状等のｐ電極８を
形成してもよい。なお、いずれの場合においても、結晶
性の悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部上の領域を除いてｐ電
極８を形成することが好ましい。また、ｎ−コンタクト
層４の表面を早く平坦化することが可能なことから、Ｓ
ｉＯ 2 膜１０を格子状に形成することが好ましい。
１００，１０１においてはストライプ状のｐ電極８を複
数本平行に形成した場合について説明したが、複数のス
トライプ状のｐ電極８を組合わせることにより、ｐ電極
８を格子状、放射状等のパターンでｐ−コンタクト層７
上に形成してもよい。格子状にｐ電極８を形成する場
合、例えばＧａＮ層３上の直交する（１１-2０）方向お
よび（１-1００）方向のストライプ状領域にＳｉＯ2 膜
１０を形成し、この格子状のＳｉＯ2 膜１０に対応して
ｐ電極８を形成する。また、幅の大きな１本のストライ
プ状のＳｉＯ2 膜１０を形成し、このＳｉＯ2 膜１０の
領域に対応する領域内に格子状、放射状等のｐ電極８を
形成してもよい。なお、いずれの場合においても、結晶
性の悪いＳｉＯ2 膜１０の中央部上の領域を除いてｐ電
極８を形成することが好ましい。また、ｎ−コンタクト
層４の表面を早く平坦化することが可能なことから、Ｓ
ｉＯ 2 膜１０を格子状に形成することが好ましい。
【００６８】また、発光ダイオード素子１００，１０１
においては、マスク膜として絶縁体であるＳｉＯ2 膜１
０を用いた場合について説明したが、ＳｉＯ2 膜１０の
代わりにＳｉＯ2 以外の酸化膜を用いてもよい。あるい
は、マスク膜として、ＳｉＮ x 等の窒化膜を用いてもよ
い。さらに、マスク膜として、ｎ−コンタクト層４の成
長時の基板温度よりも高い融点を有する金属、例えばタ
ングステン等からなる薄膜を用いてもよい。これらの場
合においても、ＳｉＯ2 膜１０からなるマスク膜と同
様、マスク膜の上にｎ−ＧａＮを横方向成長させること
によりｎ−コンタクト層４を形成する。
においては、マスク膜として絶縁体であるＳｉＯ2 膜１
０を用いた場合について説明したが、ＳｉＯ2 膜１０の
代わりにＳｉＯ2 以外の酸化膜を用いてもよい。あるい
は、マスク膜として、ＳｉＮ x 等の窒化膜を用いてもよ
い。さらに、マスク膜として、ｎ−コンタクト層４の成
長時の基板温度よりも高い融点を有する金属、例えばタ
ングステン等からなる薄膜を用いてもよい。これらの場
合においても、ＳｉＯ2 膜１０からなるマスク膜と同
様、マスク膜の上にｎ−ＧａＮを横方向成長させること
によりｎ−コンタクト層４を形成する。
【００６９】なお、発光ダイオード素子１００，１０１
を構成する各層がＡｌ、ＧａおよびＩｎを含む窒化物系
半導体以外に、ホウ素を含む窒化物系半導体により構成
されてもよい。
を構成する各層がＡｌ、ＧａおよびＩｎを含む窒化物系
半導体以外に、ホウ素を含む窒化物系半導体により構成
されてもよい。
【００７０】さらに、本発明に係る半導体発光素子の製
造方法は、発光ダイオード素子以外にも適用可能であ
る。
造方法は、発光ダイオード素子以外にも適用可能であ
る。
【図１】 本発明の一実施例における発光ダイオード素子
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図２】本発明の他の実施例における発光ダイオード素
子の模式的断面図である。
子の模式的断面図である。
【図３】図２に示す発光ダイオード素子の製造工程を示
す模式的工程断面図である。
す模式的工程断面図である。
【図４】図２に示す発光ダイオード素子の製造工程を示
す模式的工程断面図である。
す模式的工程断面図である。
１ サファイア基板 ２ バッファ層 ３ ＧａＮ層 ４ ｎ−コンタクト層 ５ ＭＱＷ発光層 ６ ｐ−クラッド層 ７ ｐ−コンタクト層 ８ ｐ電極 ９ ｎ電極 １０ ＳｉＯ2 膜 １００，１０１ 発光ダイオード素子
Claims (16)
- 【請求項１】 基板上に第１の半導体層が形成され、前
記第１の半導体層上の１または複数のストライプ状領域
に絶縁体または金属からなるマスク膜が形成され、前記
第１の半導体層上および前記マスク膜上に発光層を含む
第２の半導体層が形成され、前記マスク膜の領域に対応
する前記第２の半導体層上の領域内に電極が形成された
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記マスク膜は、平行に並ぶ複数のスト
ライプ状領域に形成されたことを特徴とする請求項１記
載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記マスク膜は、互いに交差する複数の
ストライプ状領域に形成されたことを特徴とする請求項
１記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記第１の半導体層はガリウム、アルミ
ニウム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを含
む第１の窒化物系半導体層であり、前記第２の半導体層
はガリウム、アルミニウム、インジウムおよびホウ素の
少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
発光素子。 - 【請求項５】 前記第２の窒化物系半導体層はｎ型半導
体層、前記発光層およびｐ型半導体層を順に含み、前記
ｐ型半導体層上に前記電極が形成されたことを特徴とす
る請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記マスク膜が前記第１の窒化物系半導
体層の（１１-2０）方向または（１-1００）方向に沿う
ように形成されたことを特徴とする請求項４または５記
載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記電極は前記マスク膜の中央部を除く
領域の上部に形成されたことを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 前記マスク膜を構成する絶縁体は酸化物
または窒化物であることを特徴とする請求項１〜７のい
ずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項９】 前記マスク膜を構成する金属は前記第１
および第２の半導体層の成長時の基板温度よりも高い融
点を有する金属であることを特徴とする請求項１〜７の
いずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 基板上に第１の半導体層を形成する工
程と、 前記第１の半導体層上の１または複数のストライプ状領
域に絶縁体または金属からなるマスク膜を形成する工程
と、 前記第１の半導体層上および前記マスク膜上に横方向成
長技術を用いて発光層を含む第２の半導体層を形成する
工程と、 前記マスク膜の領域に対応する前記第２の半導体層上の
領域内に電極を形成する工程とを備えたことを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記マスク膜は、平行に並ぶストライ
プ状領域に形成することを特徴とする請求項１０記載の
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記マスク膜は、互いに交差する複数
のストライプ状領域に形成することを特徴とする請求項
１０記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１の半導体層はガリウム、アル
ミニウム、インジウムおよびホウ素の少なくとも１つを
含む第１の窒化物系半導体層からなり、前記第２の半導
体層はガリウム、アルミニウム、インジウムおよびホウ
素の少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層から
なることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記
載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第２の窒化物系半導体層を形成す
る工程は、ｎ型半導体層、前記発光層およびｐ型半導体
層を順に形成する工程を含み、前記ｐ型半導体層上に前
記電極を形成することを特徴とする請求項１３記載の半
導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記マスク膜は前記第１の窒化物系半
導体層の（１１-2０）方向または（１-1００）方向に沿
うように形成することを特徴とする請求項１３または１
４記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記電極は前記マスク膜の中央部を除
く領域の上部に形成することを特徴とする請求項１０〜
１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058399A JP2000277863A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058399A JP2000277863A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277863A true JP2000277863A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13722382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8058399A Pending JP2000277863A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| JP (1) | JP2000277863A (ja) |
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