JP2002170993A

JP2002170993A - 発光素子及びその製造方法、可視光発光装置

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Publication number: JP2002170993A
Application number: JP2000366118A
Authority: JP
Inventors: Junya Ishizaki; 順也石崎; Masahito Yamada; 雅人山田
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: EP1349217A1; JP4431925B2; US20040051109A1; CN1478306A; WO2002045179A1; TW515115B; CN1264229C; KR20030059235A; EP1349217A4

Abstract

(57)【要約】【課題】発光層部の構成する際に希少金属の使用量が
少なく、かつ比較的低温で成長でき、しかも青色光領域
さらには紫外線領域にて高輝度発光が可能な発光素子を
提供する。【解決手段】発光素子１は、ｐ型クラッド層２、活性
層３３及びｎ型クラッド層３４がこの順序にて積層され
た発光層部を有し、かつｐ型クラッド層２がｐ型Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ_１−ｘＯ（ただし、０＜ｘ≦１）層からなる。そし
て、その層形成をＭＯＶＰＥ法にて行なうことにより、
成膜中の酸素欠損発生を効果的に抑制でき、良好な特性
のｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層を得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を用いた発
光素子、特に青色光あるいは紫外線の発光に適した発光
素子とその製造方法、ならびに紫外線発光素子を用いた
可視光発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】青色光領域の短波長発光を行なう高輝度
発光素子が永らく要望されていたが、最近になってＡｌ
ＧａＩｎＮ系材料を用いることにより、このような発光
素子が実現している。また、赤色ないし緑色の高輝度発
光素子と組み合わせることにより、フルカラー発光装置
や表示装置などへの応用を図ることも急速に進みつつあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡｌＧ
ａＩｎＮ系材料は比較的希少な金属であるＧａとＩｎと
が主成分となるため、コストアップが避けがたい。ま
た、成長温度が７００〜１０００℃と高く、製造時に相
当のエネルギーが消費されるのも大きな問題の一つであ
る。これはコスト低減の観点においてはもちろん、省エ
ネルギーや地球温暖化抑制に関する議論が喧しい昨今で
は、時流に逆行するという意味においても望ましくな
い。

【０００４】本発明の課題は、発光層部を構成する際に
希少金属の使用量が少なく、かつ比較的低温で成長で
き、しかも青色光領域さらには紫外線領域にて高輝度発
光が可能な発光素子とその製造方法、ならびに半導体紫
外線発光素子を用いた可視光発光装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の発光素子は、ｎ型クラッ
ド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序にて積層さ
れた発光層部を有し、かつｐ型クラッド層がｐ型Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ_１−ｘＯ（ただし、０＜ｘ≦１）層からなることを
特徴とする。

【０００６】また、本発明の発光素子の製造方法は、上
記の発光素子を製造するために、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘ
Ｏ層を、有機金属気相成長法により形成することを特徴
とする。

【０００７】青色や紫外線領域の発光材料において、Ａ
ｌＧａＩｎＮの代替材料候補としてはＺｎＯが考えられ
る。しかしながら、ＺｎＯ系酸化物半導体材料は酸素欠
損を生じやすいため、本質的にｎ型導電性となりやす
く、発光素子を構成する上で不可欠なｐ型導電性を示す
ものを製造することは困難とみなされていた。また、仮
にｐ型ＺｎＯが得られたと仮定しても、ＺｎＯの価電子
帯上端のエネルギーレベルが比較的高いため、活性層と
の間にｐ型キャリアに対する障壁を十分な高さにて形成
できず、発光効率の低下につながる場合もある。

【０００８】そこで、本発明においては、ＺｎＯのＺｎ
の一部をＭｇで置換した複合酸化物、すなわち、Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ_１−ｘＯ（０＜ｘ≦１：以下、該複合酸化物をＭｇ
ＺｎＯと略記することがあるが、これは、Ｍｇ：Ｚｎ：
Ｏ＝１：１：１であることを意味するものではない）を
ｐ型クラッド層の構成材料として用いる。ＭｇＺｎＯに
おいてはＭｇの含有により、酸化物のバンドギャップエ
ネルギーＥｇが、価電子帯上端のエネルギーレベルＥｖ
を低下させる形で増大する。これにより、活性層との間
のｐ型キャリアに対する障壁高さが高くなり、発光効率
を高めることができる。

【０００９】上記のような効果を確実に達成するために
は、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層中の酸素欠損濃度を１０
個／ｃｍ^３以下に留めることが望ましい。そのために
は、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層を形成するための気相成
長法としては、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ（Meta
l Organic Vapour Phase Epitaxy）法）を採用すること
が有効である。他の気相成長法である高周波スパッタリ
ングや分子線エピタキシ（ＭＢＥ（Molecular Beam Epi
taxy））は、成長雰囲気の圧力が１０^−４〜１０ ^−２ｔ
ｏｒｒと低いため、酸素欠損の発生を抑制することが非
常に困難であり、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層の形成が事
実上不可能である。しかしながら、ＭＯＶＰＥ法を用い
た気相成長法は、成長中の酸素分圧を自由に変化させる
ことができるため、雰囲気圧力をある程度上昇させるこ
とで酸素離脱ひいては酸素欠損の発生を効果的に抑制で
きる。その結果、従来不可能であったｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ
_１−ｘＯ層、特に、酸素欠損濃度を１０個／ｃｍ^３以下
としたｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層を実現できるようにな
る。酸素欠損濃度は低ければ低いほどよい（つまり、０
個／ｃｍ^３となることを妨げない）。

【００１０】なお、特開平１１−１６８２６２号公報に
は、上記ＡｌＧａＩｎＮ系材料からなる発光層部、ある
いはＺｎ及びＭｇの酸化物あるいはその混晶から構成さ
れる発光層部を用いた二次元アレー面型発光装置が開示
されている。該公報には、上記発光層部を可視光発光源
として用いる態様のほか、発光層部を紫外線発光部とし
て構成し、紫外線により各色の蛍光体層を励起発光させ
るフルカラーディスプレイも開示されている。しかしな
がら、特開平１１−１６８２６２号公報には、Ｚｎ及び
Ｍｇの酸化物あるいはその混晶から構成される発光層部
を、基板上へのエピタキシャル成長により形成すると記
載されているのみで、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１ _−ｘＯ層を含む
発光層部の構成、及びｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層の具体
的な形成方法に関しては記載も示唆もなされていない。

【００１１】ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層のＭＯＶＰＥ法
による層形成は、１０ｔｏｒｒ以上の圧力を有した雰囲
気中で行なうことにより、成膜中の酸素欠損発生をより
効果的に抑制でき、良好な特性のｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘ
Ｏ層を得ることができる。この場合、より望ましくは、
酸素分圧（Ｏ_２以外の酸素含有分子も、含有される酸素
をＯ_２に換算して組み入れるものとする）が１０ｔｏｒ
ｒ以上とするのがよい。

【００１２】このようなｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層をｐ
型クラッド層として用いることで、青色光領域あるいは
紫外線領域にて高輝度発光が可能な発光素子を容易に形
成できる。また、ｐ型クラッド層が、ＧａやＩｎのよう
な希少金属を主成分としないため、発光層部全体におけ
る希少金属の使用量が少なくなり、ひいては発光素子を
安価に製造できる。また、Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層は比較
的低温で気相成長できるので、省エネルギーを図る上で
も有効である。

【００１３】Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯがｐ型となるために
は、適当なｐ型ドーパントを添加する必要がある。この
ようなｐ型ドーパントとしては、Ｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉ
ｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｃ、Ｓｅの一種又は２種以上を用いる
ことができる。これらのうち、特にＮを使用すること
が、良好なｐ型特性を得る上で有効である。また、金属
元素ドーパントとしてはＧａ、Ａｌ、Ｉｎ及びＬｉの１
種又は２種以上、特にＧａを使用することが有効であ
る。これらは、Ｎと共添加することにより、良好なｐ型
特性をより確実に得ることができる。なお、ＧａやＩｎ
等を使用する場合も、その使用量はごくわずかであるか
ら、コストアップ等の問題は生じない。

【００１４】なお、十分な発光特性を確保するには、ｐ
型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層中のｐ型キャリア濃度が１×１
０^１６個／ｃｍ^３〜８×１０^１８個／ｃｍ^３となってい
るのがよい。ｐ型キャリア濃度が１×１０^１６個／ｃｍ
^３未満になると十分な発光輝度を得ることが困難となる
場合がある。他方、ｐ型キャリア濃度が８×１０^１８個
／ｃｍ^３を超えると、活性層に注入されるｐ型キャリア
の量が過剰となり、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層への逆拡
散したり、あるいは障壁を乗り越えてｎ型クラッド層へ
流入したりして発光に寄与しなくなるｐ型キャリアが増
え、発光効率の低下につながる場合がある。

【００１５】次に、本発明の可視光発光装置は、半導体
紫外線発光素子として構成された上記本発明の発光素
子、つまり、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド
層がこの順序にて積層された発光層部を有し、かつ前記
ｐ型クラッド層がｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（ただし、０
＜ｘ≦１）層からなる半導体紫外線発光素子と、その半
導体紫外線発光素子からの紫外線照射を受けて可視光を
発光する蛍光体とを有することを特徴とする。

【００１６】可視光発光装置としては、従来、蛍光ラン
プが一般的に広く使用されている。しかし蛍光ランプに
は以下のような欠点がある。・陰極放電を利用して紫外線を発生させるため、電極の
蒸発消耗により比較的早期に寿命がつきやすい。・高電圧を必要とする上、消費電力も大きい。・安定器やスタータなどの余分な周辺回路が必要であ
る。・ランプ廃棄に伴い、紫外線放射源としてガラス管内に
封入された水銀が放出されるため、環境保護上の観点に
おいても今後は敬遠されてゆくことが予想される。

【００１７】しかしながら、本発明の可視光発光装置に
よると、紫外線源として半導体発光素子を用いるので経
時的な劣化が小さく長寿命であり、また、基本的に発光
素子への通電回路さえあれば連続発光可能であるから回
路構成も簡略化できる。さらに、高電圧を必要とせず、
抵抗損失も小さいので消費電力が少なくて済む。また、
水銀などの環境保護上望ましくない物質が使用されない
ので、エコロジカルにクリーンな発光装置が実現でき
る。そして、半導体紫外線発光素子として、本発明の発
光素子を使用すれば安価であり、また、紫外線発光効率
も高いので、より省エネルギーを図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明に係る発光素子の
要部の積層構造を模式的に示すものであり、ｎ型クラッ
ド層３４、活性層３３及びｐ型クラッド層２がこの順序
にて積層された発光層部を有している。そして、ｐ型ク
ラッド層２がｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層（０＜ｘ≦１：
以下、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２と略記する場合がある）とし
て形成されている。該ｐ型ＭｇＺｎＯ層２には、ｐ型ド
ーパントとして、例えばＮ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｌｉの
一種又は２種以上が微量含有されている。また、ｐ型キ
ャリア濃度は前述の通り１×１０^１６個／ｃｍ^３〜８×
１０^１８個／ｃｍ^３、例えば１０^１７個／ｃｍ^３〜１０
^１８／ｃｍ^３程度の範囲で調整される。

【００１９】図２は、ＭｇＺｎＯの結晶構造を示すもの
で、いわゆるウルツ鉱型構造を有する。該構造では、酸
素イオン充填面と金属イオン（ＺｎイオンまたはＭｇイ
オン）充填面とがｃ軸方向に交互に積層される形となっ
ており、図３に示すように、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２はｃ軸
が層厚方向に沿うように形成される。酸素イオンが欠落
して空孔を生ずると酸素欠損となり、ｎ型キャリアであ
る電子を生ずる。従って、このような酸素欠損が多く形
成されすぎると、ｎ型キャリアが増加してｐ型導電性を
示さなくなる。そこで、ｐ型ＭｇＺｎＯ層を形成する際
には、酸素欠損の発生を如何に抑制するかが重要とな
る。

【００２０】既に説明した通り、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２は
ＭＯＶＰＥ法により形成される。ＭＯＶＰＥ法の成長原
理自体は公知である。この気相成長の際に前述したｐ型
ドーパントの添加を行なう。そして、該気相成長を、１
０ｔｏｒｒ以上の雰囲気圧力下にて行なうことにより、
図４に示すように、酸素イオンの離脱が抑制され、酸素
欠損の少ない良好なｐ型ＭｇＺｎＯ層２が得られる。

【００２１】なお、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２はエピタキシャ
ル成長により図５（ａ）に示すように単結晶層として形
成されていることが理想的であるが、ｃ軸が層厚方向に
配向した構造が得られるのであれば、図５（ｂ）に示す
ような多結晶層となっていても比較的良好な発光効率が
得られる。ＭｇＺｎＯの場合、例えば層成長を行なう基
板厚さ方向に熱勾配を付与する等により、このような構
造が比較的得やすいので好都合であるといえる。

【００２２】図１に戻り、活性層３３は、要求される発
光波長に応じて適宜のバンドギャップを有するものが使
用される。例えば、可視光発光に使用するものは、波長
４００〜５７０ｎｍにて発光可能なバンドギャップエネ
ルギーＥｇ（３．１０〜２．１８ｅＶ程度）を有するも
のを選択する。これは、紫から緑色までをカバーする発
光波長帯であるが、特に青色発光に使用する場合は、波
長４５０〜５００ｎｍにて発光可能なバンドギャップエ
ネルギーＥｇ（２．７６〜２．４８ｅＶ程度）を有する
ものを選択する。また、紫外線発光に使用するものは、
波長２８０〜４００ｎｍのにて発光可能なバンドギャッ
プエネルギーＥｇ（４．４３〜３．１０ｅＶ程度）を有
するものを選択する。

【００２３】活性層３３は、例えば、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ
_１−ｘＯ層２との間にタイプIIのバンドラインナップを
形成する半導体により形成することができる。このよう
な活性層としては、例えば図６に示す発光素子１あるい
は図７に示す発光素子１００のように、ＩｎＧａＮ層
（以下、ＩｎＧａＮ活性層という）３とすることができ
る。ここで、「活性層とｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層との
間にタイプIIのバンドラインナップが形成される」と
は、図８に示すように、ｐ型クラッド層（ｐ型Ｍｇ_ｘＺ
ｎ_１−ｘＯ層２）の伝導体底及び価電子帯上端の各エネ
ルギーレベルＥｃｐ，Ｅｖｐと、活性層の伝導体底及び
価電子帯上端の各エネルギーレベルＥｃｉ，Ｅｖｉとの
間に次のような大小関係が成立している接合構造をい
う：Ｅｃｉ＞Ｅｃｐ ‥‥(1) Ｅｖｉ＞Ｅｖｐ ‥‥(2)

【００２４】該構造においては、活性層からｐ型クラッ
ド層への電子（ｎ型キャリア）の順拡散に関しては特に
障壁を生じないが、活性層からｐ型クラッド層への正孔
（ｐ型キャリア）の逆拡散については比較的高いポテン
シャル障壁が形成されるので、活性層におけるキャリア
再結合が促進され、高い発光効率を実現することができ
る。なお、ＩｎＮの混晶比をαとしてＩｎ_αＧａ_１−α
Ｎと表したとき、青色可視光発光を狙う場合は０．３４
≦α≦０．４７とするのがよく、紫外線発光を狙う場合
は０≦α≦０．１９とするのがよい。

【００２５】この場合、ｎ型クラッド層としては、活性
層との間でタイプIのバンドラインナップを形成する半
導体を使用することが望ましい。このような活性層とし
ては、例えば図６に示す発光素子１あるいは図７に示す
発光素子１００のように、ｎ型ＡｌＧａＮ（Ａｌ_βＧａ
_１−βＮ）層４とすることができる。「ｎ型クラッド層
と活性層との間にタイプIのバンドラインナップが形成
される」とは、図８に示すように、活性層の伝導体底及
び価電子帯上端の各エネルギーレベルＥｃｉ，Ｅｖｉ
と、ｎ型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＮ層４）の伝導体底
及び価電子帯上端の各エネルギーレベルＥｃｎ，Ｅｖｎ
との間に次のような大小関係が成立している接合構造を
いう：Ｅｃｉ＜Ｅｃｎ ‥‥(3) Ｅｖｉ＞Ｅｖｎ ‥‥(4)

【００２６】これにより、ｎ型クラッド層から活性層へ
の電子の逆拡散に対して比較的高い障壁を生じるととも
に、価電子帯上端には活性層の位置に量子井戸が形成さ
れるので、正孔に対する閉じ込め効果が高められる。こ
れは、いずれも活性層におけるキャリア再結合促進ひい
ては発光効率向上に寄与する。

【００２７】図８の構造において、活性層からｐ型クラ
ッド層への正孔逆拡散の抑制効果は、価電子帯上端にお
けるエネルギー障壁高さ（Ｅｖｉ−Ｅｖｐ）を大きくす
ることにより高められる。そのためには、ｐ型クラッド
層を構成するｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ _１−ｘＯ層２のＭｇＯ混晶
比、すなわちｘの値）を増加させることが有効である。
混晶比ｘは、必要とされる電流密度に応じて、キャリア
のｐ型クラッド層への過剰な溢れ出しが生じないように
定められる。例えば活性層をＩｎＧａＮ層３とする場
合、混晶比ｘは、発光ダイオードでは０．０５〜０．２
程度、半導体レーザー光源では０．１〜０．４程度とす
るのがよい。

【００２８】一方、伝導帯底は活性層からｐ型クラッド
層に向けて階段状に下がっているため、活性層中での発
光再結合に寄与しなかった電子はキャリア濃度の高いｐ
型クラッド層に流れ込むので、オージェ再結合等により
発光にはもはや寄与しなくなる。従って、発光効率を高
めるためには、ｐ型クラッド層に流入する前になるべく
多くの電子が正孔と再結合することが必要である。その
ためには、活性層の厚さｔを一定以上（例えば３０ｎｍ
以上）に大きくすることが有効である。図８（ｂ）に示
すように、活性層の厚さｔが小さすぎると、ｐ型クラッ
ド層に流れ込んで発光に寄与しなくなる電子が増大し、
発光効率の低下を招くことにつながる。他方、活性層の
厚さｔを必要以上に大きくすることは、活性層内でのキ
ャリア密度の低下を招くので、発光効率が却って低下す
ることにつながるので、例えば２μｍ以下の値とする。

【００２９】また、図８においては、ＩｎＧａＮ活性層
を用いた場合のように、Ｅｃｐ＞Ｅｖｉとなっているこ
と、つまりｐ型クラッド層と活性層との間で禁止帯がオ
ーバーラップしていることが、接合界面での非発光再結
合を抑制する上で有利である。

【００３０】次に、図１に示すように、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ
_１−ｘＯ層２の活性層（ＩｎＧａＮ層）３に接している
のと反対側の表面は、導電性材料又は半導体材料からな
る保護層３５により覆うことができる。ＭｇＺｎＯは水
分との反応により水酸化物等に転じて性能劣化しやすい
性質があるので、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層２に対して
上記のような保護層３５を設けることは、このような不
具合を防止する上で極めて効果的である。

【００３１】ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層は、図３に示す
ように、層厚方向にｃ軸が向いた構造、つまり、酸素イ
オン充填層と金属イオン充填層とが層厚方向に交互に積
層された構造を有するものとなっている。この場合、電
気的中性条件を考慮すれば、層の片側が金属イオン充填
層の露出面（以下、金属イオン充填面という）となって
いる場合、他方の側は必ず酸素イオン充填層の露出面
（以下、酸素イオン充填面という）となっている。そし
て、水分吸着による反応を生じやすいのは、この酸素イ
オン充填層の露出面側である。

【００３２】例えば、図１に示すように、活性層３３と
の接触側が金属イオン充填面となっていれば、反対側が
酸素イオン充填面となるため、これを前述の保護層３５
にて覆うことが有効となる。この場合、保護層３５は酸
素イオン充填面にてｐ型Ｍｇ _ｘＺｎ_１−ｘＯ層２と接触
する形となる。他方、活性層３３との接触側を酸素イオ
ン充填面とすれば、反対側は水分との反応に対して比較
的不活性な金属イオン充填面となる。この場合は、保護
層３５を省略することも可能であるが、保護層３５を設
ければより耐候性に優れた素子構造を得ることができ
る。

【００３３】図６の発光素子１においては、保護層は透
明導電材料層１２とされている。透明導電材料層１２す
なわち材質の透明な保護層を設けることは、ｐ型Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ _１−ｘＯ層２側を光取出し面とする場合に、その光
取出し効率の向上に寄与する。この場合、透明導電材料
層１２を発光通電用の電極に兼用することが可能であ
る。このようにすると、金属電極を設ける場合と異な
り、電極自体が光を透過させることができるので、電極
の周囲に光取出のための電極非形成領域を積極的に形成
する必要がなくなり、光取出し効率を低下させることな
く電極の大面積化を図ることができる。また、電流拡散
層の形成等も不要となるので、素子の簡略化を図ること
ができる。

【００３４】透明導電材料層１２の具体的な材質として
は、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｓｎ（スズドープ酸化インジウム：Ｉ
ＴＯと通称される）やＳｎＯ_２：Ｓｂ（アンチモンドー
プ酸化スズ：ネサ（Nesa）と通称される）を好適に使用
することができる。ＩＴＯは導電性に優れ、素子駆動電
圧の低減にも寄与できる。他方、ネサは、導電性はＩＴ
Ｏよりもやや劣るがより安価な利点がある。また、耐熱
性が高いので、透明導電材料層１２を形成した後に、高
温の処理工程が必要となる場合などにおいても有効であ
る。ＩＴＯ膜はスパッタリングあるいは真空蒸着により
製造でき、また、ネサ膜はＣＶＤ法により製造できる。
また、これら透明導電材料層１２をゾルゲル法により形
成してもよい。

【００３５】図６の発光素子１は、より具体的には以下
のような構造を有している。すなわち、サファイア（単
結晶アルミナ）基板１０上にＧａＮからなるバッファ層
１１が形成され、その上にｎ型クラッド層としてのｎ型
ＡｌＧａＮ層４、活性層としてのＩｎＧａＮ層（以下、
ＩｎＧａＮ活性層という）３、及びｐ型クラッド層とし
てのｐ型ＭｇＺｎＯ層２がこの順序にてエピタキシャル
成長されることによりダブルへテロ構造をなす発光層部
が形成されている。また、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２の表面が
例えばＩＴＯからなる透明導電材料層１２にて覆われる
一方、ｎ型ＡｌＧａＮ層４とＩｎＧａＮ活性層３とは一
部が除去され、露出したｎ型ＡｌＧａＮ層４の表面に金
属電極１３が形成されている。そして、透明導電材料層
１２側を正として金属電極１３との間で通電することに
より、発光層部からの光（青色光又は紫外線）が透明導
電材料層１２側から、あるいはサファイア基板１０側か
ら取り出される。なお、金属電極１３（あるいは後述の
金属反射層２２あるいは金属電極２１）は、Ａｕ、Ｎ
ｉ、ＴｉあるいはＢｅの１種又は２種以上を含有する金
属、例えばＡｕ−Ｂｅ合金等にて構成できる。

【００３６】次に、図７の発光素子１００においては、
保護層がｐ型化合物半導体層２０とされている。ｐ型化
合物半導体層２０は電流拡散層に兼用することができ
る。この場合、該ｐ型化合物半導体層２０よりも小面積
の金属電極２１を形成することにより、その周囲からの
光取出しを可能としつつ該電極２１からの電流をｐ型Ｍ
ｇＺｎＯ層２の全面に拡散させることで光取出し効率を
改善することが可能となる。この場合、ｐ型化合物半導
体層２０は、光取出しを行なう上で十分な透光性を有し
ていることが必要である。本実施形態では、ｐ型化合物
半導体層２０はｐ型ＡｌＧａＮ層であり、その上に金属
電極２１が形成されている。他の部分は図６の発光素子
１と同じであるので、共通する要素に同一の符号を付与
して詳細な説明は省略する。なお、ｐ型化合物半導体層
２０が十分な導電性を有している場合、金属電極２１を
省略することも可能である。

【００３７】図７の発光素子１について、その製造方法
の一例を図９により説明する。まず、図９（ａ）に示す
ように、サファイア基板１０の一方の主表面にＧａＮバ
ッファ層１１を形成し、次いでｎ型ＡｌＧａＮ層（ｎ型
クラッド）層４を例えば層厚５０ｎｍにて、さらにＩｎ
ＧａＮ（ノンドープ）活性層３を層厚例えば３０ｎｍに
てエピタキシャル成長させる。これらの層の形成は公知
のＭＯＶＰＥ法あるいはＭＢＥ法にて行なうことができ
る。なお、本明細書においてＭＢＥは、金属元素成分源
と非金属元素成分源との両方を固体とする狭義のＭＢＥ
に加え、金属元素成分源を有機金属とし非金属元素成分
源を固体とするＭＯＭＢＥ（Metal Organic Molecular
Beam Epitaxy）、金属元素成分源を固体とし非金属元素
成分源を気体とするガスソースＭＢＥ、金属元素成分源
を有機金属とし非金属元素成分源を気体とする化学ビー
ムエピタキシ（ＣＢＥ（Chemical Beam Epitaxy））を
概念として含む。

【００３８】次に、図９（ｂ）に示すように、ｐ型Ｍｇ
ＺｎＯ層（ｐ型クラッド層）２を例えば層厚１００ｎｍ
にてエピタキシャル成長させる。ｐ型ドーパントとして
金属元素ドーパントを使用する場合、金属元素ドーパン
トを、アルキル基を少なくとも一つ含む有機金属の形で
供給することができる。

【００３９】ｐ型ＭｇＺｎＯ層２をＭＯＶＰＥ法にて形
成する場合、主原料としては次のようなものを用いるこ
とができる：・酸素源：ＮＯ_２など；・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛
（ＤＥＺｎ）など；・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ_２Ｍｇ）など。

【００４０】また、ｐ型ドーパント源としては次のよう
なものを用いることができる；・Ｌｉ源：ノルマルブチルリチウムなど；・Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など；・Ｃ源：炭化水素（例えばＣを１つ以上含むアルキルな
ど）；・Ｓｅ源：セレン化水素など。

【００４１】また、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎの１種又は２種
以上は、Ｎとの共添加により良好なｐ型ドーパントとし
て機能させることができる。原料としては以下のような
ものを使用できる；・Ａｌ源；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；・Ｇａ源；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチ
ルガリウム（ＴＥＧａ）など；・Ｉｎ源；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエ
チルインジウム（ＴＥＩｎ）など。ｐ型ドーパントとして金属元素（Ｇａ）とともにＮが使
用される場合、ｐ型ＭｇＺｎＯ層の気相成長を行なう際
に、Ｎ源となる気体を、Ｇａ源となる有機金属とともに供
給するようにする。例えば、本実施形態では、酸素源と
して使用するＮＯ_２がＮ源としても機能する形となる。

【００４２】ＭＯＶＰＥ法によるｐ型ＭｇＺｎＯ層２の
気相成長は、基板の配置された成長炉内を例えば３００
〜７００℃に昇温し、ここに上記の原料を気体状態にて
キャリアガスとともに送り込むことにより実施できる。
キャリアガスとしては、例えば窒素ガスあるいはアルゴ
ンガスを使用することができる。

【００４３】図３２に示す例では、成長容器１１５の内
部空間１１５ａに配置された基板１１０の主表面１１１
上に、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層２がＭＯＶＰＥ法によ
り形成される。基板１１０は図９（ａ）に示す状態のも
のであり、主表面１１１は図９（ａ）の活性層３の表面
である。この場合、内部空間１１５ａに対し、酸素源ガ
ス噴出口１１６ａより酸素源ガスＯＱを供給し、また、
主表面１１１までの距離が酸素源ガス噴出口１１６ａよ
り近くなるように形成された有機金属噴出口１１７ａよ
りＭｇ及び／又はＺｎ源となる有機金属ＭＯを供給する
ことが、酸素欠損の少ない（具体的には１０個／ｃｍ^３
以下の）ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層２を得る上で有効で
ある。このとき、成長容器１１５に供給する酸素源（VI
族）ガスＯＱのモル濃度を有機金属（II族）ＭＯのモル
濃度の２０００〜３０００倍程度に高くする（すなわ
ち、供給II／VI比を２０００〜３０００にする）とさら
に効果的である。

【００４４】図３２の実施形態では、サセプタ１１９に
内蔵されたヒータ１１８により基板１１０が加熱される
ようになっている。また、成長容器１１５に接続された
酸素源ガス供給配管１１６の開口部が酸素源ガス噴出口
１１６ａを形成している。さらに、成長容器１１５内に
進入する有機金属供給配管１１７の先端部が、ｐ型Ｍｇ
_ｘＺｎ_１−ｘＯ層２を形成すべき主表面１１１の上方近
傍に位置し、該先端部に有機金属噴出口１１７ａが形成
されて、有機金属ガスを主表面１１１に向けて吹き付け
るようになっている。

【００４５】また、反応容器内の圧力を１０ｔｏｒｒ以
上に保持して気相成長を行なうようにすることが有効で
ある。これにより酸素の離脱が抑制され、酸素欠損の少
ない良好なｐ型特性を有したＭｇＺｎＯ層を合成するこ
とができる。特に酸素源としてＮＯ_２を使用する場合、
上記の圧力設定によりＮＯ_２の解離が急激に進行するこ
とが防止され、酸素欠損の発生をより効果的に抑制する
ことが可能となる。

【００４６】雰囲気圧力は高ければ高いほど酸素離脱抑
制効果は高められるが、７６０ｔｏｒｒ（１気圧）程度
までの圧力でも効果は十分顕著である。例えば、７６０
ｔｏｒｒ以下であれば、反応容器内が常圧又は減圧とな
るので容器シール構造が比較的簡略なもので済む利点が
ある。他方、７６０ｔｏｒｒを超える圧力を採用する場
合は、容器内が加圧となるので内部の気体が漏れ出さな
いようにやや強固なシール構造を、また、圧力が相当高
い場合には耐圧構造等を考慮する必要があるが、酸素離
脱抑制効果は一層顕著となる。この場合、圧力の上限
は、装置コストと達成できる酸素離脱抑制効果との兼ね
合いにより適当な値に定めるべきである（例えば、７６
００ｔｏｒｒ（１０気圧）程度）。

【００４７】こうしてｐ型ＭｇＺｎＯ層２を形成すれば
基板を反応容器から取り出し、図９（ｃ）に示すよう
に、透明導電材料層１２を形成する。ＩＴＯ膜を使用す
る場合は、高周波スパッタリングあるいは真空蒸着等に
より形成することが可能である。そして、図９（ｄ）に
示すように、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２及びＩｎＧａＮ活性層
３の一部をガスエッチング等により除去してｎ型ＡｌＧ
ａＮ層４を露出させ、ここに真空蒸着等にて金属電極１
３を形成することにより、図６に示す発光素子１が完成
する。なお、適当な大きさの素子とするために、工程
（ｃ）の後、基板をダイシングし、その後ダイシングさ
れた個々の基板に対し（ｄ）の工程が実施される。ま
た、最終製品となるまでには、通電用リード線のボンデ
ィングや樹脂モールド等の工程が続くが、常識的な事項
なので詳細な説明は省略する（以下の他の実施形態にお
いても同じ）。また、図７に示す発光素子１００の場合
は、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２の後、さらにｐ型ＡｌＧａＮ層
をＭＯＶＰＥ法等により気相成長し、その上に金属電極
２１を形成する点を除いては、図９と同様の工程により
製造できる。

【００４８】次に、ｐ型ＭｇＺｎＯ層２の保護層は、図
１１に示す発光素子１０１のように、金属層２２とする
ことも可能である。この場合、金属層２２は、ｎ型クラ
ッド層４側から光取出しを行なう際の光反射層（以下、
金属反射層２２という）に兼用することができる。この
ようにすれば、発光層部からｐ型クラッド層２側に向か
う光をｎ型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＮ層）４側に反射
させることで、光取出し効率を一層向上させることがで
きる。この場合、例えばｎ型クラッド層４側に電極を取
り付けることで、金属反射層（金属層）２２は発光通電
用の電極に兼用することが当然可能となる。図１１に示
す発光素子では、ｎ型クラッド層４と直接接する形でそ
の表面を部分的に覆う金属電極２３が形成されている。
光はこの金属電極２３の周囲から取り出される形とな
る。また、図６あるいは図７の発光素子１，１００と異
なり、サファイア基板１０は除去されている。

【００４９】図１０は、上記発光素子１０１の製造工程
の一例を示すものである。サファイア基板上１０上にバ
ッファ層１１と、発光層部となる各層４，３，２とを形
成する（ａ）及び（ｂ）の工程は、図９と同じである。
そして図１０（ｃ）では、ＩＴＯ膜を形成する代わりに
Ａｕ層などの金属反射層２２を真空蒸着等により形成す
る。また、図１０（ｄ）ではサファイア基板１０の除去
を行なう。例えばＧａＮバッファ層１１が用いられてい
る場合、サファイア基板１０の裏面側からエキシマレー
ザーを照射することによりＧａＮバッファ層１１が溶解
し、サファイア基板１０を簡単に剥離除去することがで
きる。なお、工程（ｃ）と工程（ｄ）とは入れ替えても
よい。そして、図１１に示すように、サファイア基板１
０の除去されたｎ型クラッド層４の裏面側に金属電極２
３を真空蒸着等により形成し、さらにダイシングするこ
とにより発光素子１０１が得られる。なお、バッファ層
又はバッファ層とは別に設けられた剥離層を化学エッチ
ング等により溶解してサファイア基板１０の除去を行な
うようにしてもよい。

【００５０】なお、図１２に示す発光素子９９ように、
金属電極２３とｎ型ＡｌＧａＮ層との間に電流拡散層２
４（例えばｎ型ＡｌＧａＮ層）を挿入してもよい。ま
た、図１３に示す発光素子９８のように、金属電極２３
に代えてＩＴＯ膜のような透明導電材料層２５を形成し
てもよい。

【００５１】次に、活性層は、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ
層との間にタイプIのバンドラインナップを形成する半
導体により形成することもできる。このような活性層
は、例えばＭｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ層（ただし、０≦ｙ＜
１、ｘ＞ｙ）として形成することができる。「活性層と
ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層との間にタイプIのバンドラ
インナップが形成される」とは、図１７に示すように、
ｐ型クラッド層（ｐ型Ｍｇ _ｘＺｎ_１−ｘＯ層２）の伝導
体底及び価電子帯上端の各エネルギーレベルＥｃｐ，Ｅ
ｖｐと、活性層の伝導体底及び価電子帯上端の各エネル
ギーレベルＥｃｉ，Ｅｖｉとの間に次のような大小関係
が成立している接合構造をいう：Ｅｃｉ＜Ｅｃｐ ‥‥(5) Ｅｖｉ＞Ｅｖｐ ‥‥(6)

【００５２】該構造では、図８に示すタイプII型のバン
ドラインナップと異なり、活性層からｐ型クラッド層へ
の電子（ｎ型キャリア）の順拡散に関してもポテンシャ
ル障壁が生ずる。そして、活性層とｎ型クラッド層との
間に図８と同様のタイプI型バンドラインナップが形成
されるようｎ型クラッド層の材質選択を行なえば、活性
層の位置には、伝導帯底及び価電子帯上端の両方に量子
井戸が形成され、電子と正孔との双方に対して閉じ込め
効果が高められる。その結果、キャリア再結合促進ひい
ては発光効率向上が一層顕著となる。ｎ型クラッド層の
材質は、図６に示すようなＡｌＧａＮなどでもよいが、
ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層（ただし、０≦ｚ＜１）を使
用すれば、発光層部をなす全ての層がＭｇＺｎＯ系の酸
化物材料にて構成できるため（以下、このような発光層
部を「全酸化物型発光層部」という）、前記したＧａや
Ｉｎなどの希少金属を使用する必要がなくなり（ドーパ
ントを除く）、大幅なコスト削減が可能となる。ここ
で、ｘ＝ｙとすれば、量子井戸の両側のポテンシャル障
壁高さは等しくなる。

【００５３】なお、活性層の厚さｔは、活性層内でのキ
ャリア密度の低下を招かず、かつトンネル効果にて活性
層を通過するキャリアが増加し過ぎないように、例えば
３０〜１０００ｎｍの値とする。

【００５４】Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ層からなる活性層（以
下、Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層という：ただしｙ＝０の
場合を含む）において、ｙの値は、バンドギャップエネ
ルギーＥｇを決める因子ともなる。例えば、波長２８０
〜４００ｎｍの紫外線発光を行なわせる場合は０≦ｙ≦
０．５の範囲にて選択する。また、形成される井戸障壁
の高さは、発光ダイオードでは０．１〜０．３ｅＶ程
度、半導体レーザー光源では０．２５〜０．５ｅＶ程度
とするのがよい。この値は、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１− _ｘＯ
層、Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層及びｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ
_１−ｚＯの組成、すなわちｘ、ｙ、ｚの数値の選択によ
り決定できる。そして、量子井戸構造の形成を前提とし
て考えれば、活性層はＭｇの含有は必須とはならないが
（つまりＺｎＯを使用できる）、ｐ型及びｎ型クラッド
層はＭｇの含有が必須となる。

【００５５】図１４は上記の発光素子の具体例の一つを
示すものである。該発光素子１０２においては、ｎ型ク
ラッド層としてのｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４、Ｍｇ
_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５３、及びｐ型クラッド層として
のｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２がこの順序にてエピタ
キシャル成長されることによりダブルへテロ構造をなす
発光層部が形成されている。他の構造は図６の発光素子
１と同じであるため、共通する部分に同一の符号を付与
して詳細な説明は省略する。また、図１５の発光素子１
０３は、図１２の発光素子９９において発光層部を上記
のダブルへテロ構造と置き換えたものに相当する。さら
に、図１６の発光素子１０４は図１３の発光素子９８の
発光層部を上記のダブルへテロ構造にて置き換えたもの
に相当する。

【００５６】なお、Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５３とｎ
型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４とを、ｎ型キャリア濃度が
異なるのみで同一組成（すなわちｙ＝ｚ）とし、図１７
において両層間の接合をホモ接合とした発光素子の構造
も可能である。この場合、ポテンシャル障壁が、ｐ型Ｍ
ｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２とＭｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５
３（ｚ＞ｙ）との間にのみ生ずるシングルへテロ構造と
なる。

【００５７】以下、図１８により、上記全酸化物型発光
層部を有した発光素子の製造工程の一例を、図１６の発
光素子１０４の場合を例にとって説明する。まず、図１
８（ａ）に示すように、サファイア基板１０上にＧａＮ
バッファ層１１をエピタキシャル成長し、次いでｎ型Ｍ
ｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４（層厚例えば５０ｎｍ）、Ｍｇ
_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５３（層厚例えば３０ｎｍ）及び
ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２（層厚例えば５０ｎｍ）
をこの順序にて形成する（形成順序を逆転させてもよ
い）。これら各層のエピタキシャル成長は、図６あるい
は図７の発光素子１，１００と同様、ＭＯＶＰＥ法にて
形成できる。ＭＯＶＰＥ法を用いる場合は原料も同様で
あるが、ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４、Ｍｇ_ｙＺｎ
_１−ｙＯ活性層５３及びｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２
を全て同じ原料を用いて同一の反応容器内にて連続的に
形成できる利点がある。他方、本構成では、ＧａＮバッ
ファ層１１との反応性を低減し、格子整合性を高めるた
めに、多少低めの温度、例えば３００〜４００度℃にて
成長を行なうことが望ましい。

【００５８】この場合、混晶比ｘ、ｙ、ｚの違いによ
り、層毎にＭｇ源及びＺｎ源となる有機金属の流量比を
マスフローコントローラ等により制御する。また、Ｍｇ
_ｙＺｎ _１−ｙＯ活性層５３及びｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ
層５２を形成する際は、酸素欠損発生を抑制するため
に、図３２を用いてすでに説明したものと同様の方法を
採用することが望ましい。他方、ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚ
Ｏ層５４の形成に際しては酸素欠損を積極的に生じさせ
てｎ型とする方法を採用できる。Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活
性層５３及びｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２を形成する
場合よりも雰囲気圧力を下げる（例えば１０ｔｏｒｒ未
満とする）ことが有効である。また、ｎ型ドーパントを
別途導入する形で層形成を行なってもよい。あるいは、
供給原料のII族とVI族との比（供給II／VI比）を大きく
しても良い。

【００５９】例えば、一例として、次のような工程が可
能である。まず、ＮＯ_２、ＤＥＺｎ及びＣｐ_２Ｍｇを用
いたＭＯＶＰＥ法により、厚さ５０ｎｍのｎ型Ｍｇ_ｚＺ
ｎ_１ _−ｚＯ層５４を、雰囲気圧力５ｔｏｒｒで温度約３
００℃にて形成する。次に、雰囲気圧力を７６０〜７６
００ｔｏｒｒとして温度約３００℃にてＭｇ_ｙＺｎ_１
_−ｙＯ活性層５３を形成する。最後に、例えばノルマル
ブチルリチウムをドーパントガスとして導入することに
より、温度３００〜４００℃にて厚さ５０ｎｍのｐ型Ｍ
ｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層５２を形成する。

【００６０】このようにして発光層部の形成が終了すれ
ば、図１８（ｂ）に示すようにｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ
層５２上に保護層としての金属反射層２２を形成し、図
１８（ｃ）に示すようにサファイア基板１０を剥離した
後、ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４側に保護層としての
透明導電材料層２５（例えばＩＴＯ膜）を形成する。こ
れらの工程は、既に説明したものと同様である。その
後、図１８（ｄ）に示すように、ダイシングすれば発光
素子１０４が得られる。この例からもわかるように、ｐ
型クラッド層とｎ型クラッド層の両方がＭｇＺｎＯにて
構成されるため、両層とも活性層に接しない側を保護層
で覆うことが望ましいといえる。なお、図１４に示す発
光素子１０２のように、サファイア基板などの成長基板
を剥離せず、そのまま素子の一部として流用する場合
は、該成長基板が保護層の役割を兼ねるものとなる。

【００６１】以上説明した方法では、各層５２〜５４を
ＭｇＺｎＯ単結晶層としてＭＯＶＰＥ法によりヘテロエ
ピタキシャル成長させる形にしていたが、ＭｇＺｎＯ層
のみからなる発光層部は、図５（ｂ）に示すような、層
厚方向にｃ軸配向した多結晶体層であっても良好な発光
特性を示すことができるので、多結晶基板や、図２７に
示す発光素子１０５のように、ガラス基板９上に各層５
２〜５４を成長させることもできる（この実施形態で
は、ガラス基板９の上に薄いｎ型ＺｎＯバッファ層８形
成してから、発光層部をなす各層５２〜５４を成長させ
ている）。例えば、図２８（ａ）に示すように、ガラス
基板上９上に、例えばレーザービームスパッタリングな
どの低温型気相成長方法を用いることにより、ｎ型Ｚｎ
Ｏバッファ層８、発光層部をなす各層５２〜５４を形成
し、さらに金属反射層２２を形成した後、素子分離のた
めダイシングする。そして、図２８（ｂ）に示すよう
に、ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４の一部を露出させて
金属電極１３を形成すれば、発光素子１０５が得られ
る。該発光素子１０５は、発光層部からの光を、金属反
射層２２からの反射光も含めてガラス基板９を介して取
り出すことができる。なお、各層５２〜５４を、ｃ軸配
向層として形成する方法としては、他に、ゾルゲル法を
用いた方法も可能である。

【００６２】なお、以上説明した実施形態では、発光層
部をなすｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層、活性層及びｎ型ク
ラッド層を、基板上に順次積層形成する形で製造してい
たが、いわゆる貼り合せ技術を用いて同様の積層構造を
得るようにすることも可能である。例えば、ｐ型Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ_１−ｘＯ層、活性層及びｎ型クラッド層の積層構造
を、活性層の片側にて２つに分割したものに相当する第
一部分と第二部分とをそれぞれ基板上に個別に形成し、
それら第一部分と第二部分とを互いに張り合わせる。図
１９に、その具体的な例を示している。図１９（ａ）に
示すように、第一部分ＰＰはｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層
２を含む。本実施形態では、サファイア基板１０上にＧ
ａＮバッファ層１１を介してｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層
２をエピタキシャル成長させている。他方、第二部分Ｓ
Ｐは活性層５３とｎ型クラッド層５４との積層体を含
む。サファイア基板１０上にＧａＮバッファ層１１を介
してｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層５４とＭｇ_ｙＺｎ_１−ｙ
Ｏ活性層５３とをエピタキシャル成長させている。これ
ら第一部分ＰＰと第二部分ＳＰとを、図１９（ｂ）に示
すように、Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５３とｐ型Ｍｇ_ｘ
Ｚｎ_１−ｘＯ層２との間で重ね合わせ、適当な温度（例
えば３００〜５００℃程度）で熱処理することにより、
貼り合わせを行なう。

【００６３】以下、本発明の発光素子の応用例について
説明する。すでに説明したように、本発明の発光素子は
活性層のバンドギャップの選択により、図２０（ａ）に
示すように可視光発光素子２００とすることもできる
し、同図（ｂ）に示すように、紫外線発光素子２０１と
することもできる。図２０には、活性層２０３，２０
３’にて発生した光を、ｎ型クラッド層２０４側に形成
された金属反射層２２にて反射させつつ、ｐ型クラッド
層２０２側に形成された透明導電材料層２５側から取り
出すようにしているが、電極等の形成形態や光の取出し
形態はもちろんこれに限定されるものではなく、図６、
図７、図１１、図１２、図２７等、種々の形態が可能で
あることはいうまでもない。

【００６４】可視光発光素子２００として使用する場合
は、一般表示用に使用できることはもちろんである。特
に、高輝度の青色発光が実現することで、高性能で低消
費電力かつコンパクトなフルカラー表示器あるいはフル
カラーＬＥＤディスプレイを実現することができる。ま
た、紫外線発光素子２０１として使用する場合も含め、
光ファイバ通信用発光源やフォトカプラ用点光源などと
して使用することが可能である。前者においては、高輝
度の短波長発光が可能となることで情報伝送密度を飛躍
的に向上させることができる利点がある。また、本発明
の発光素子はレーザー光源として使用することも可能で
あるが、小型・軽量の短波長レーザー出射ユニットを構
成することが可能となり、例えば、光記録用のレーザー
光源として用いることで、記録密度を飛躍的に高めるこ
とができるようになる。

【００６５】また、半導体を用いた紫外線発光素子が実
現することで、電極放電を利用した従来の紫外線光源よ
りも圧倒的な軽量・小型化、省エネルギー化及び長寿命
化を図ることが可能となる。

【００６６】また、図２１に示すように、ｐ型クラッド
層２０２、活性層２０３’及びｎ型クラッド層２０４が
この順序にて積層された構造の発光層部２０１ｍを有す
る半導体紫外線発光素子を蛍光体２１０と組み合わせる
ことで、新しいタイプの可視光発光装置を実現すること
ができる。具体的には、半導体紫外線発光素子からの紫
外線照射を受けて、光励起された蛍光体２１０が可視光
を放射する。これは、原理としては、蛍光ランプやＣＲ
Ｔ（Cathode Ray Tube）等と基本的には同じであるが、
紫外線光源として半導体発光素子を使用する点に決定的
な違いがある。これによりもたらされる効果について
は、すでに「課題を解決するための手段及び作用・効
果」の欄にて述べた。以下、その具体的な実施形態につ
いてさらに詳しく説明する。

【００６７】まず、図２２に示すように、半導体紫外線
発光素子（以下、単に発光素子ともいう）２０１からの
紫外線は、基体２０９上に形成された蛍光体層２１０に
照射されるように構成することができる。このような基
体２０９を用いることで、装置の発光部分の形状を基体
２０９の形状に応じて自由に選択することができ、種々
の目的に応じて装置外観形態を柔軟に設計できる利点が
ある。例えば、図２２の発光装置２５０では、基体２０
９及び蛍光体層２１０がいずれも平面的に形成されてい
る。これは、省スペース化に大きく寄与する。例えば、
基体２０９を薄板状に形成し、これに蛍光体層２１０を
形成する形とすれば、発光層部が本来非常に薄くできる
ため、図２４に示すように極薄型（例えば厚さｔｄが１
０ｍｍ以下あるいは５ｍｍ以下のようなもの；場合によ
っては１ｍｍ程度まで薄型化することも可能である）で
光輝度の発光装置２５１を実現することが可能である。
また、用途に応じて、図２５に示すように、曲面状の基
体２１０を用いることもできる。

【００６８】図２２、図２４及び図２５に示す発光装置
２５０、２５１及び２５２は、個々の構成要素は形状の
違いを除いて共通しているので、以下、より詳しい構造
に付き、図２２の発光装置２５０で代表させて説明す
る。まず、発光素子２０１は複数個設けられ、各発光素
子２０１からの紫外線により、対応する蛍光体層２１０
を発光させるようにしている。このようにすることで、
装置の発光面積を容易に大型化できる利点がある。本発
光装置２５０は、複数の発光素子２１０により、対応す
る蛍光体層を同時発光させる照明装置として構成されて
おり、大面積で薄型かつ長寿命の照明装置が実現されて
いる。

【００６９】なお、蛍光体層２１０は、複数の発光素子
２１０に対応する部分２１０ａが、横方向に連なって一
体に形成されているが、このようにすれば蛍光体層部分
２１０ａを単一の蛍光体層２１０として一括形成できる
ので製造が容易である。この場合、蛍光体層部分２１０
ａを発光素子２１０により覆われる部分と考えたとき、
発光素子２１０と蛍光体層部分２１０ａとの距離関係に
より、発光素子２０１からの紫外線が外方に広がって蛍
光体層部分２１０ａの外側に漏れ出し、結果的に蛍光体
層部分２１０ａよりも広い領域で発光を生じさせること
も可能である。従って、蛍光体層２１０と発光素子２０
１との距離を適当に調整することによって、隣接する発
光素子２０１，２０１間に多少の隙間ができていても、
個々の発光素子２０１，２０１からの紫外線による蛍光
体層２１０の可視光発光領域が互いに接続され、蛍光体
層２１０の全面に渡ってムラの少ない均一な発光を生じ
させることができるようになる。

【００７０】発光装置２５０においては、基体は透明基
盤２０９として構成され、該透明基盤２０９の片面に蛍
光体層２１０が形成されている。これと反対側の面に発
光素子２０１の光取出し面が対向するように配置され
（ここでは密着して配置されている）、透明基盤２０９
を介して蛍光体層２１０に発光素子２０１（半導体紫外
線発光素子）からの紫外線が照射されるようになってい
る。この構成によると、透明基盤２０９の両面を利用し
て発光素子２０１（半導体紫外線発光素子）と蛍光体層
２１０とを振り分けて配置することができ、装置のコン
パクト化と構成の簡略化とを図る上で一層効果的であ
る。

【００７１】なお、透明基盤２０９はガラス板や透明プ
ラスチック（例えばアクリル樹脂など）を使用できる。
発光素子２０１は透明基盤２０９に対し、光取出し面側
を例えば接着剤等により貼り付けて配置することができ
るが、例えばガラス板を用いる場合は、発光素子２０１
の発光層部を該ガラス板上に成長させることも可能であ
る。なお、個々の発光素子２０１，２０１による蛍光体
層２１０の可視光発光領域を互いに接続したい場合は、
このような接続が生ずる程度に紫外線が広がるよう、透
明基盤２０９の厚さを調整しておけばよい。逆に、発光
素子２０１を蛍光体層２１０に近づけるほど紫外線の広
がりが少なくなり、後述する表示装置等への用途におい
ては、画素の鮮明化等において有利となる。

【００７２】図２２の発光装置２５０においては、蛍光
体層２１０の表面が透明プラスチック等で構成された透
明保護層２１１により覆われている。また、透明基盤２
０９の発光素子２０１の配置側をケース２１２で覆って
いる。なお、ムラの少ない均一な発光を生じさせるため
の別の方法としては、図２３に示すように、光分散板２
１２を介して光を取り出すようにする構成も可能であ
る。本実施形態では、蛍光体層２１０と光分散板２１２
との間に透明保護層２１１を設けている。

【００７３】なお、発光体の材質としては、紫外線励起
発光が可能なものであればどのようなものを用いてもよ
い。例えば、白色光を発光させたい場合は、蛍光ランプ
等にて使用されている公知の蛍光体材料、例えばハロリ
ン酸カルシウム（３Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２・ＣａＦＣｌ／
Ｓｂ，Ｍｎ）を使用でき、例えばＦとＣｌ，ＳｂとＭｎ
のそれぞれの量を調整することにより、種々の色温度の
白色光を得ることができる。なお、赤・緑・青（ＲＧ
Ｂ）の３波長領域での幅の狭い発光を組み合わせれば、
より演色性の優れた照明を実現できる。この場合、各色
の蛍光体を混ぜて使うことになるが、代表的なものとし
て、例えばＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋（Ｒ：中心波長６１１ｎ
ｍ）、ＣｅＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｔｂ^３＋（Ｇ：中心波
長５４３ｎｍ）、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋
（Ｂ：中心波長４５２ｎｍ）の組合せがある。

【００７４】次に、図２６に示すように、蛍光体層は各
発光素子２０１に対応するもの（２１０Ｒ，２１０Ｇ，
２１０Ｂ）を個別に分離して設けてもよい。この構成
は、照明装置においても採用可能であるが、表示装置と
しての応用を図る上でより重要である。この場合、発光
素子２０１は紫外線発光状態を個別に制御可能としてお
き、各発光素子２０１に対応する蛍光体層との組（２０
１／２１０Ｒ，２０１／２１０Ｇ，２０１／２１０Ｂ）
を表示単位として、表示面ＤＰ（透明基盤２０９の板面
にて形成されている）に沿ってこれを複数配列してお
く。図２６（ｂ）は、カラー表示の場合を示しており、
ＲＧＢの蛍光体層２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂが、同
一色のものが隣接しないように配置されている。そし
て、各表示単位の蛍光体層２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０
Ｂを画素として、それらの発光状態の組合せに基づき画
像表示を行なうことができる。

【００７５】この方式の表示装置には、種々の大きな利
点がある。・ＣＲＴやプラズマディスプレーなどと異なり、紫外線
源としてフィラメントや電極あるいは電子銃を使用しな
いため長寿命であり、また駆動電圧が低いため消費電力
が小さい。・液晶ディスプレイと同程度の薄型化が図れ、かつ発光
型であるためバックライト等が不要である。さらに、視
認方向性の問題もほとんど生じない。・全酸化物型発光層部（図１６等）を用いる構成では、
ＭｇＺｎＯを希酸やアルカリを用いて簡単に溶解できる
ので、化学エッチングにより画素に対応した発光層部の
パターニングが簡単に行なえる。従って、微細な画素を
有した高解像度のディスプレイを容易に実現できる。な
お、蛍光体を用いず、図２０（ａ）に示す可視光発光素
子２００を直接画素として用いるＬＥＤディスプレイを
構成することも可能であるが、全酸化物型発光層部の使
用により、従来のものよりもはるかに小型で高解像度の
ＬＥＤディスプレイを実現できる。

【００７６】以上説明した照明装置及び表示装置は、使
用する発光素子２０１への通電配線も含めて、種々の構
成形態が可能であるが、以下、いくつかの例を示す。図
２９は薄型の照明装置２６０を構成したもので、アクリ
ル板等の透明板７４の裏面側に蛍光体層１０を形成し、
その上に、図２７に示す発光素子１０５（ガラス基板９
を用いたもの：製造方法は図２８を用いてすでに説明し
た）を、複数個接着剤を用いて貼り付けてある（発光層
部の厚さを誇張して描いてあり、実際にはもっと薄
い）。そして、各素子１０５の電極１３及び２２に対
し、通電配線７１，７２と電極端子１３ａ，２２ａを形
成した配線板を重ね合わせて全体をケース７３によりモ
ールドしている（本実施形態では、配線板がモールド用
のケース７３の一部に兼用されている）。そして、ケー
ス７３には、通電配線７１，７２の末端を取り出す形で
コネクタ７５が形成されている。ここに電源７６を接続
することで、各素子１０５が通電される。

【００７７】なお、電源７６としては直流電源を用いる
ことができるが、交流を整流したのみの脈流にて駆動す
ることも可能であり、さらに、半波波形となることが問
題にならなければ、交流電源にて直接駆動することも可
能である。

【００７８】また、従来の蛍光ランプの場合、調光機能
を付加するには、電極保温と交流位相制御とを同時に行
なう必要があったため回路構成の複雑化が避けがたく、
高級な照明設備以外には搭載しにくい事情があった（な
お、直列インピーダンス切り換えにより調光を行なうも
のもあるが、非常に不経済である）。しかしながら、本
発明の照明装置２６０によれば、発光素子１０５への供
給電圧を変化させる方式、あるいはデューティ比制御に
より平均電流を変化させる方式等により、複雑な回路構
成を用いなくとも簡単に調光を行なうことができる利点
がある。

【００７９】次に、図３０は、ガラス基板２０９上に発
光素子１０６の発光層部５３，５４，５２を成長させた
タイプの照明装置２６１を示すものである。ガラス基板
２０９の片面に蛍光体層２１０及び透明保護膜２１１を
形成し、反対側には、各発光素子１０６の形成領域に対
応する形で、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる電極層２
２０のパターンを、フォトリソグラフィー等を用いて形
成する。そして、その上に、例えば適当なバッファ層２
２１を介して全酸化物型の発光層部５４，５３，５２を
順次形成し、次いで各電極層２２０の一部が露出するよ
うに化学エッチングによりパターニングして、個々の素
子１０６の発光層部に分離する。最後に、それら発光層
部のそれぞれに金属反射膜２２を形成し、必要な配線部
７１，７２を設ければ、照明装置２６２が完成する。

【００８０】図３１は、表示装置２６２の構成例を示す
ものである。ガラス基板２０９の片面には、画素を構成
するＲＧＢの蛍光体層２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂが
形成され、透明保護層２１１により覆われている。他
方、ガラス基板２０９の反対側の面には、各蛍光体層２
１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂに対応する位置に、図３０
の照明装置２６１と同様の発光素子１０６が形成されて
いる（図３０との共通部分に同一の符号を付与してい
る）。各発光素子は、個別の画像制御信号により制御回
路７５により通電制御される。本実施形態では、ごく簡
単な例として、トランジスタ７５ａにより各発光素子１
０６のスイッチングを行なう形態としているが、画素の
発光輝度を階調的に変化させる場合は、各発光素子１０
６の通電電圧を個別に制御するものとして制御回路７５
を構成しておけばよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光素子の概念図。

【図２】ＭｇＺｎＯの結晶構造を示す模式図。

【図３】ＭｇＺｎＯ層の金属イオンと酸素イオンとの配
列形態を示す模式図。

【図４】ＭｇＺｎＯ層を形成する際に生ずる酸素離脱
を、雰囲気圧力により抑制する様子を表す説明図。

【図５】ＭｇＺｎＯ層を単結晶層及びｃ軸配向多結晶層
として形成する例を示す模式図。

【図６】本発明に係る発光素子の第一の実施形態を示す
断面模式図。

【図７】本発明に係る発光素子の第二の実施形態を示す
断面模式図。

【図８】タイプI型とタイプII型のバンドラインナップ
の接合構造を用いた発光素子のバンド模式図。

【図９】図６の発光素子の、製造工程の一例を示す説明
図。

【図１０】図１１の発光素子の、製造工程の一例を示す
説明図。

【図１１】本発明に係る発光素子の第三の実施形態を示
す断面模式図。

【図１２】図１１の発光素子の、第一の変形例を示す断
面模式図。

【図１３】図１１の発光素子の、第二の変形例を示す断
面模式図。

【図１４】本発明に係る発光素子の第四の実施形態を示
す断面模式図。

【図１５】同じく第五の実施形態を示す断面模式図。

【図１６】同じく第六の実施形態を示す断面模式図。

【図１７】タイプI型バンドラインナップの接合構造を
用いた発光素子のバンド模式図。

【図１８】図１６の発光素子の、製造工程の一例を示す
説明図。

【図１９】本発明の発光素子を貼り合せ方式により製造
する方法の一例を示す工程説明図。

【図２０】本発明の発光素子の作用説明図。

【図２１】本発明の可視光発光装置の原理説明図。

【図２２】本発明の可視光発光装置を照明装置として構
成した第一の例を示す断面模式図。

【図２３】同じく第二の例を示す断面模式図。

【図２４】同じく第三の例を示す断面模式図。

【図２５】同じく第四の例を示す断面模式図。

【図２６】本発明の可視光発光装置を用いた表示装置の
原理説明図。

【図２７】本発明に係る発光素子の第七の実施形態を示
す断面模式図。

【図２８】図２８の発光素子の、製造工程の一例を示す
説明図。

【図２９】本発明の可視光発光装置を照明装置として構
成した第二の例を示す断面模式図。

【図３０】本発明の可視光発光装置を照明装置として構
成した第三の例を示す断面模式図。

【図３１】本発明の可視光発光装置を表示装置として構
成した第一の例を示す模式図。

【図３２】ＭＯＶＰＥ法によりＭｇＺｎＯ層を形成する
装置の一例を概念的に示す図。

【符号の説明】

１，９８〜１０６，２００，２０１発光素子２ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層（ｐ型クラッド層）３ＩｎＧａＮ活性層４ｎ型ＡｌＧａＮ層（ｎ型クラッド層）１０サファイア基板１１ＧａＮバッファ層１２，２５透明導電材料層（保護層）１３金属電極２０，２４ｐ型ＡｌＧａＩｎＮ層（保護層：電流拡散
層）２１金属電極２２金属反射層（保護層）２３金属電極３３活性層３４ｎ型クラッド層３５保護層５２ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層（ｐ型クラッド層）５３Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ活性層５４ｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ_１−ｚＯ層（ｎ型クラッド層）２０２ｐ型クラッド層２０３，２０３’ 活性層２０４ｎ型クラッド層２０９透明基盤（基体）２１０蛍光体層２５０〜２５２，２６０，２６１可視光発光装置（照
明装置）２６２可視光発光装置（表示装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 11/55 ＣＰＢＣ０９Ｋ 11/55 ＣＰＢ 11/62 ＣＱＦ 11/62 ＣＱＦＨ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０５Ｂ 33/10 33/14 33/14 ＺＦターム(参考） 3K007 AB00 AB02 AB04 AB06 AB18 CA00 CA01 CA05 CB01 CC01 DA02 DC02 DC04 DC05 EC00 FA00 FA01 4G047 AA04 AB01 AB04 AB05 AC03 AD02 4H001 CC14 XA07 XA08 XA12 XA30 XA31 XA49 5F041 CA04 CA05 CA12 CA34 CA40 CA41 CA46 CA49 CA57 CA65 CA66 CA82 CA85 CA88 CB15 EE25 FF01 5F045 AA04 AB22 AC19 AE23 AE25 CA10 DA53 DA63 DA64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッ
ド層がこの順序にて積層された発光層部を有し、かつ前
記ｐ型クラッド層がｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（ただし、
０＜ｘ≦１）層からなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層がｐ型ド
ーパントとしてＮと、Ｇａ、Ａｌ及びＩｎの一種又は２
種以上とを含有することを特徴とする請求項１記載の発
光素子。
【請求項３】前記活性層は、前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ
_１−ｘＯ層との間にタイプIIのバンドラインナップを形
成する半導体により形成されていることを特徴とする請
求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】前記活性層はＩｎＧａＮ層であることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の発光素
子。
【請求項５】前記活性層は、前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ
_１−ｘＯ層との間にタイプIのバンドラインナップを形
成する半導体により形成されていることを特徴とする請
求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項６】前記活性層は、Ｍｇ_ｙＺｎ_１−ｙＯ層
（ただし、０≦ｙ＜１、ｘ＞ｙ）であることを特徴とす
る請求項１、２及び５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】前記ｎ型クラッド層はｎ型Ｍｇ_ｚＺｎ
_１−ｚＯ層（ただし、０≦ｚ＜１）であることを特徴と
する請求項６記載の発光素子。
【請求項８】前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層の前記活
性層に接しているのと反対側の表面が、導電性材料又は
半導体材料からなる保護層により覆われていることを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の発光素
子。
【請求項９】前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層は、層厚
方向に酸素イオン充填層と金属イオン充填層とが交互に
積層された構造を有するとともに、前記保護層は前記酸
素イオン充填層にて接触していることを特徴とする請求
項８記載の発光素子。
【請求項１０】前記保護層は透明導電材料層であるこ
とを特徴とする請求項８又は９に記載の発光素子。
【請求項１１】前記透明導電材料層は発光通電用の電
極に兼用されることを特徴とする請求項１０記載の発光
素子。
【請求項１２】前記保護層はｐ型化合物半導体層であ
ることを特徴とする請求項８又は９に記載の発光素子。
【請求項１３】前記ｐ型化合物半導体層は電流拡散層
に兼用されることを特徴とする請求項１２記載の発光素
子。
【請求項１４】前記保護層は金属層であることを特徴
とする請求項８又は９に記載の発光素子。
【請求項１５】前記金属層は、前記ｎ型クラッド層側
から光取出しを行なう際の光反射層に兼用されている請
求項１４記載の発光素子。
【請求項１６】前記金属層は発光通電用の電極に兼用
されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の発
光素子。
【請求項１７】前記活性層を構成する半導体として、
波長４００〜５７０ｎｍの可視光にて発光可能なバンド
ギャップエネルギーを有するものが選択されている請求
項１ないし１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１８】前記活性層を構成する半導体として、
波長２８０〜４００ｎｍの紫外線にて発光可能なバンド
ギャップエネルギーを有するものが選択されている請求
項１ないし１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１９】請求項１ないし１８のいずれかに記載
の発光素子を製造するための方法であって、前記ｐ型Ｍ
ｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層を有機金属気相成長法により形成す
ることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２０】前記有機金属気相成長法を、１０ｔｏ
ｒｒ以上の圧力を有した雰囲気中で行なうことを特徴と
する請求項１９記載の発光素子の製造方法。
【請求項２１】ｐ型ドーパントとして金属元素ドーパ
ントが使用され、前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層の気相
成長を行なう際に、前記金属元素ドーパントを、アルキ
ル基を少なくとも一つ含む有機金属の形で供給すること
を特徴とする請求項１９又は２０に記載の発光素子の製
造方法。
【請求項２２】前記金属元素ドーパントがＧａ、Ａ
ｌ、Ｉｎ及びＬｉの１種又は２種以上であることを特徴
とする請求項２１記載の発光素子の製造方法。
【請求項２３】ｐ型ドーパントとしてＧａ、Ａｌ、Ｉ
ｎ及びＬｉの１種又は２種以上からなる金属元素ドーパ
ントとともにＮが使用され、前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘ
Ｏ層の気相成長を行なう際に、Ｎ源となる気体を、金属元
素ドーパント源となる有機金属とともに供給することを
特徴とする請求項２２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項２４】前記ｎ型クラッド層、前記活性層及び
ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１− _ｘＯ層を、基板上に順次積層形成す
ることを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれかに
記載の発光素子の製造方法。
【請求項２５】成長容器の内部空間に配置された基板
の主表面上に前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ層を前記有機
金属気相成長法により形成するに際して、前記内部空間
に対し、酸素源ガス噴出口より酸素源ガスを供給し、ま
た、前記主表面までの距離が前記酸素源ガス噴出口より
近くなるように形成された有機金属噴出口よりＭｇ及び
／又はＺｎ源となる有機金属を供給することを特徴とす
る請求項１９ないし２４のいずれかに記載の発光素子の
製造方法。
【請求項２６】前記ｎ型クラッド層、前記活性層及び
前記ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ _１−ｘＯ層の積層構造を、前記活性
層の片側にて２つに分割したものに相当する第一部分と
第二部分とをそれぞれ基板上に個別に形成し、それら第
一部分と第二部分とを互いに張り合わせることを特徴と
する請求項１９ないし２４のいずれかに記載の発光素子
の製造方法。
【請求項２７】前記第一部分はｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘ
Ｏ層を含み、前記第二部分は前記ｎ型クラッド層と前記
活性層との積層体を含むことを特徴とする請求項２６に
記載の発光素子の製造方法。
【請求項２８】ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラ
ッド層がこの順序にて積層された発光層部を有し、かつ
前記ｐ型クラッド層がｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（ただ
し、０＜ｘ≦１）層からなる半導体紫外線発光素子と、
その半導体紫外線発光素子からの紫外線照射を受けて可
視光を発光する蛍光体とを有することを特徴とする可視
光発光装置。
【請求項２９】基体上に形成された蛍光体層に前記半
導体紫外線発光素子からの紫外線が照射されることを特
徴とする請求項２８記載の可視光発光装置。
【請求項３０】前記半導体紫外線発光素子が複数個設
けられ、各半導体紫外線発光素子からの紫外線により対
応する蛍光体層を発光させることを特徴とする請求項２
９に記載の可視光発光装置。
【請求項３１】複数の前記半導体紫外線発光素子によ
り、対応する蛍光体層を同時発光させる照明装置として
構成されたことを特徴とする請求項３０に記載の可視光
発光装置。
【請求項３２】前記複数の前記半導体紫外線発光素子
に対応する蛍光体層が、横方向に連なって一体に形成さ
れていることを特徴とする請求項３１に記載の可視光発
光装置。
【請求項３３】紫外線発光状態が個別に制御可能とさ
れた前記半導体紫外線発光素子と、対応する蛍光体層と
の組からなる表示単位が表示面に沿って複数配列され、
各表示単位の蛍光体層を画素として、それら画素の発光
状態の組合せに基づき画像表示を行なう表示装置として
構成されたことを特徴とする請求項３０記載の可視光発
光装置。
【請求項３４】前記基体及び前記蛍光体層は平面的に
形成されていることを特徴とする請求項３０ないし３３
に記載の可視光発光装置。
【請求項３５】前記基体は透明基盤として構成され、
該透明基盤の片面に前記蛍光体層が形成される一方、こ
れと反対側の面に前記半導体紫外線発光素子の光取出し
面が対向するように配置され、前記透明基盤を介して前
記蛍光体層に前記半導体紫外線発光素子からの紫外線が
照射されるようになっていることを特徴とする請求項２
８ないし３４のいずれかに記載の可視光発光装置。