JP2002208729A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
発光素子及びその製造方法Info
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- JP2002208729A JP2002208729A JP2001003514A JP2001003514A JP2002208729A JP 2002208729 A JP2002208729 A JP 2002208729A JP 2001003514 A JP2001003514 A JP 2001003514A JP 2001003514 A JP2001003514 A JP 2001003514A JP 2002208729 A JP2002208729 A JP 2002208729A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板上に結晶性の良好な発光機能層
を形成でき、駆動電圧を低減することができる発光素子
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 発光素子１は、シリコン基板５と、シリ
コン基板５の表面を含む領域に形成された金属化合物領
域６と、金属化合物領域６上に形成された窒化アルミニ
ウム層７と、窒化アルミニウム層７上に形成され、ガリ
ウムとインジウムとを含む反応源供給層８と、反応源供
給層８上に形成された発光機能層９とを備えている。そ
して、窒化アルミニウム層７は、反応源供給層８からシ
リコン基板５に拡散されるガリウム及びインジウムの拡
散開始時期を遅延可能な厚さに形成されている。
を形成でき、駆動電圧を低減することができる発光素子
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 発光素子１は、シリコン基板５と、シリ
コン基板５の表面を含む領域に形成された金属化合物領
域６と、金属化合物領域６上に形成された窒化アルミニ
ウム層７と、窒化アルミニウム層７上に形成され、ガリ
ウムとインジウムとを含む反応源供給層８と、反応源供
給層８上に形成された発光機能層９とを備えている。そ
して、窒化アルミニウム層７は、反応源供給層８からシ
リコン基板５に拡散されるガリウム及びインジウムの拡
散開始時期を遅延可能な厚さに形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子及びその
製造方法に関し、詳しくは、窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた発光素子及びその製造方法に関する。
製造方法に関し、詳しくは、窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光素子の発光機能層に、ＩｎｘＡｌｙ
Ｇａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋
ｙ≦１）等の窒化ガリウム系化合物半導体を用いると、
紫外から緑色までの波長帯の光を発光できることから、
窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が近年注
目されている。このような発光素子は、一般に、サファ
イアまたはシリコンカーバイドから形成された基板上
に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光機能層を
積層し、基板をダイシング、スクライビング、または劈
開することにより形成されている。
Ｇａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋
ｙ≦１）等の窒化ガリウム系化合物半導体を用いると、
紫外から緑色までの波長帯の光を発光できることから、
窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が近年注
目されている。このような発光素子は、一般に、サファ
イアまたはシリコンカーバイドから形成された基板上
に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光機能層を
積層し、基板をダイシング、スクライビング、または劈
開することにより形成されている。
【０００３】しかし、サファイアやシリコンカーバイド
から形成された基板は硬質であるため、ダイシング等を
容易に行うことができず、発光素子の生産性が悪くなっ
てしまうという問題があった。また、サファイアやシリ
コンカーバイドから形成された基板は高価であり、材料
コスト面からも問題があった。
から形成された基板は硬質であるため、ダイシング等を
容易に行うことができず、発光素子の生産性が悪くなっ
てしまうという問題があった。また、サファイアやシリ
コンカーバイドから形成された基板は高価であり、材料
コスト面からも問題があった。
【０００４】このため、発光素子の基板をサファイアや
シリコンカーバイドではなく、シリコンによって構成
し、シリコン基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から
なる発光機能層を積層して、発光素子を製造する試みが
なされている。発光素子の基板にシリコン基板を用いる
場合には、シリコン基板上に窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）からなるバッファ層を介して発光機能層が形成され
ている。窒化アルミニウムからなるバッファ層を配した
のは、バッファ層がシリコン基板の面方位を受け継ぎ、
バッファ層の上面に結晶性の良好な窒化ガリウム系化合
物半導体からなる発光機能層を形成できるためである。
シリコンカーバイドではなく、シリコンによって構成
し、シリコン基板上に窒化ガリウム系化合物半導体から
なる発光機能層を積層して、発光素子を製造する試みが
なされている。発光素子の基板にシリコン基板を用いる
場合には、シリコン基板上に窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）からなるバッファ層を介して発光機能層が形成され
ている。窒化アルミニウムからなるバッファ層を配した
のは、バッファ層がシリコン基板の面方位を受け継ぎ、
バッファ層の上面に結晶性の良好な窒化ガリウム系化合
物半導体からなる発光機能層を形成できるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、窒化アルミ
ニウムのバンドギャップは約６．２ｅｖであり、Ｉｎｘ
ＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ系化合物半導体の中で最も広い
バンドギャップを有している。このため、シリコン基板
上に窒化アルミニウムからなるバッファ層を介して発光
機能層を形成すると、ＡｌＮバッファ層がシリコン基板
と発光機能層との間に電位障壁を形成し、発光素子の駆
動電圧が高くなるという問題がある。例えば、サファイ
ア等から形成された基板上にバッファ層を介して発光機
能層を形成した発光素子の駆動電圧に比較して、順方向
電圧が２．５倍以上大きくなってしまう。
ニウムのバンドギャップは約６．２ｅｖであり、Ｉｎｘ
ＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ系化合物半導体の中で最も広い
バンドギャップを有している。このため、シリコン基板
上に窒化アルミニウムからなるバッファ層を介して発光
機能層を形成すると、ＡｌＮバッファ層がシリコン基板
と発光機能層との間に電位障壁を形成し、発光素子の駆
動電圧が高くなるという問題がある。例えば、サファイ
ア等から形成された基板上にバッファ層を介して発光機
能層を形成した発光素子の駆動電圧に比較して、順方向
電圧が２．５倍以上大きくなってしまう。
【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、シリコン基板上に結晶性の良好な発光機能層を
形成でき、駆動電圧を低減することができる発光素子及
びその製造方法を提供することを目的とする。
であり、シリコン基板上に結晶性の良好な発光機能層を
形成でき、駆動電圧を低減することができる発光素子及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる発光素子は、シリコ
ン基板と、前記シリコン基板の表面を含む領域に形成さ
れ、ガリウムとインジウムとシリコンとを主成分とする
金属化合物領域と、前記金属化合物領域上に形成された
窒化アルミニウム層と、前記窒化アルミニウム層上に形
成され、ガリウムとインジウムとを含む第１窒化物系化
合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層上に
形成され、発光機能を有する第２窒化物系化合物半導体
層とを備える、ことを特徴とする。
め、この発明の第１の観点にかかる発光素子は、シリコ
ン基板と、前記シリコン基板の表面を含む領域に形成さ
れ、ガリウムとインジウムとシリコンとを主成分とする
金属化合物領域と、前記金属化合物領域上に形成された
窒化アルミニウム層と、前記窒化アルミニウム層上に形
成され、ガリウムとインジウムとを含む第１窒化物系化
合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層上に
形成され、発光機能を有する第２窒化物系化合物半導体
層とを備える、ことを特徴とする。
【０００８】この構成によれば、シリコン基板の表面を
含む領域にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分
とする金属化合物領域が形成されているので、発光素子
の駆動電圧が低減される。また、シリコン基板と第１窒
化物系化合物半導体層との間に窒化アルミニウム層が形
成されているので、シリコン基板上の第１窒化物系化合
物半導体層及び第２窒化物系化合物半導体層の結晶性が
良好になる。
含む領域にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分
とする金属化合物領域が形成されているので、発光素子
の駆動電圧が低減される。また、シリコン基板と第１窒
化物系化合物半導体層との間に窒化アルミニウム層が形
成されているので、シリコン基板上の第１窒化物系化合
物半導体層及び第２窒化物系化合物半導体層の結晶性が
良好になる。
【０００９】前記金属化合物領域は、例えば、５ｎｍ以
上の厚さであることが好ましい。金属化合物領域を５ｎ
ｍ以上の厚さにすると、発光素子の駆動電圧が大きく低
減される。
上の厚さであることが好ましい。金属化合物領域を５ｎ
ｍ以上の厚さにすると、発光素子の駆動電圧が大きく低
減される。
【００１０】前記窒化アルミニウム層は、前記第１窒化
物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散される
ガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚
さに形成されていることが好ましい。この場合、さらに
シリコン基板上の第１窒化物系化合物半導体層及び第２
窒化物系化合物半導体層の結晶性が良好になる。拡散開
始時期を遅延可能な厚さとしては、例えば、２ｎｍ〜６
０ｎｍの厚さに形成されていることが好ましい。
物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散される
ガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚
さに形成されていることが好ましい。この場合、さらに
シリコン基板上の第１窒化物系化合物半導体層及び第２
窒化物系化合物半導体層の結晶性が良好になる。拡散開
始時期を遅延可能な厚さとしては、例えば、２ｎｍ〜６
０ｎｍの厚さに形成されていることが好ましい。
【００１１】前記第１窒化物系化合物半導体層は、所定
量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供給
可能な厚さに形成されていることが好ましい。このよう
な厚さとしては、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに
形成されていることが好ましい。
量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供給
可能な厚さに形成されていることが好ましい。このよう
な厚さとしては、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに
形成されていることが好ましい。
【００１２】前記第１窒化物系化合物半導体層は前記第
２窒化物系化合物半導体層の一部を構成することが好ま
しい。この場合、発光素子が簡易な構造になる。
２窒化物系化合物半導体層の一部を構成することが好ま
しい。この場合、発光素子が簡易な構造になる。
【００１３】この発明の第２の観点にかかる発光素子の
製造方法は、シリコン基板上に、窒化アルミニウム層を
形成する工程と、前記窒化アルミニウム層上に、ガリウ
ムとインジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層を
形成する工程と、前記第１窒化物系化合物半導体層から
ガリウムとインジウムとを前記窒化アルミニウム層を介
して前記シリコン基板に拡散させて、前記シリコン基板
の表面を含む領域にガリウムとインジウムとシリコンと
を主成分とする金属化合物領域を形成する工程と、前記
第１窒化物系化合物半導体層上に、発光機能を有する第
２窒化物系化合物半導体層を形成する工程とを備える、
ことを特徴とする。
製造方法は、シリコン基板上に、窒化アルミニウム層を
形成する工程と、前記窒化アルミニウム層上に、ガリウ
ムとインジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層を
形成する工程と、前記第１窒化物系化合物半導体層から
ガリウムとインジウムとを前記窒化アルミニウム層を介
して前記シリコン基板に拡散させて、前記シリコン基板
の表面を含む領域にガリウムとインジウムとシリコンと
を主成分とする金属化合物領域を形成する工程と、前記
第１窒化物系化合物半導体層上に、発光機能を有する第
２窒化物系化合物半導体層を形成する工程とを備える、
ことを特徴とする。
【００１４】この構成によれば、シリコン基板の表面を
含む領域に金属化合物領域が形成されて、発光素子の駆
動電圧が低減される。また、シリコン基板と第１窒化物
系化合物半導体層との間に窒化アルミニウム層が形成さ
れ、シリコン基板上に結晶性が良好な第１窒化物系化合
物半導体層及び第２窒化物系化合物半導体層が形成され
る。
含む領域に金属化合物領域が形成されて、発光素子の駆
動電圧が低減される。また、シリコン基板と第１窒化物
系化合物半導体層との間に窒化アルミニウム層が形成さ
れ、シリコン基板上に結晶性が良好な第１窒化物系化合
物半導体層及び第２窒化物系化合物半導体層が形成され
る。
【００１５】前記窒化アルミニウム層上に、ガリウムと
インジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層を形成
しながら、該第１窒化物系化合物半導体層からガリウム
とインジウムとを前記窒化アルミニウム層を介して前記
シリコン基板に拡散させて、前記シリコン基板の表面を
含む領域にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分
とする金属化合物領域を形成することが好ましい。
インジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層を形成
しながら、該第１窒化物系化合物半導体層からガリウム
とインジウムとを前記窒化アルミニウム層を介して前記
シリコン基板に拡散させて、前記シリコン基板の表面を
含む領域にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分
とする金属化合物領域を形成することが好ましい。
【００１６】前記窒化アルミニウム層を、前記第１窒化
物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散される
ガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚
さに形成することが好ましい。この場合、さらに結晶性
が良好な第１窒化物系化合物半導体層及び第２窒化物系
化合物半導体層を形成することができる。
物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散される
ガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚
さに形成することが好ましい。この場合、さらに結晶性
が良好な第１窒化物系化合物半導体層及び第２窒化物系
化合物半導体層を形成することができる。
【００１７】前記第１窒化物系化合物半導体層を、所定
量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供給
可能な厚さに形成することが好ましい。
量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供給
可能な厚さに形成することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の発光
素子及びその製造方法について説明する。図１に本実施
の形態の発光素子の構造を示す。図１に示すように、発
光素子１は、半導体基体２と、半導体基体２の上面に電
気的に接続されたアノード電極３と、半導体基体２の下
面に電気的に接続されたカソード電極４とを備えてい
る。
素子及びその製造方法について説明する。図１に本実施
の形態の発光素子の構造を示す。図１に示すように、発
光素子１は、半導体基体２と、半導体基体２の上面に電
気的に接続されたアノード電極３と、半導体基体２の下
面に電気的に接続されたカソード電極４とを備えてい
る。
【００１９】半導体基体２は、シリコン基板５と、シリ
コン基板５の表面を含む領域に形成された金属化合物領
域６と、金属化合物領域６上に形成された窒化アルミニ
ウム層７と、窒化アルミニウム層７上に形成され、ガリ
ウムとインジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層
としての反応源供給層８と、反応源供給層８上に形成さ
れた第２窒化物系化合物半導体層としての発光機能層９
とを備えている。
コン基板５の表面を含む領域に形成された金属化合物領
域６と、金属化合物領域６上に形成された窒化アルミニ
ウム層７と、窒化アルミニウム層７上に形成され、ガリ
ウムとインジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層
としての反応源供給層８と、反応源供給層８上に形成さ
れた第２窒化物系化合物半導体層としての発光機能層９
とを備えている。
【００２０】シリコン基板５は、ｎ形導電形の不純物、
例えば、砒素（Ａｓ）が５×１０１ ８ｃｍ−３〜５×１
０１９ｃｍ−３程度の比較的高濃度にドープされたｎ＋
形のシリコン単結晶基板から構成されている。そして、
その抵抗率は０．００１Ω・ｃｍ〜０．０１Ω・ｃｍ程
度である。このため、シリコン基板５は、実質的に導電
体であり、カソード電極４とともに電極として機能す
る。また、シリコン基板５は、発光機能層９等の支持部
材として機能し、発光機能層９等を良好に支持できるよ
うに、例えば、３５０μｍ程度の厚みに形成されてい
る。
例えば、砒素（Ａｓ）が５×１０１ ８ｃｍ−３〜５×１
０１９ｃｍ−３程度の比較的高濃度にドープされたｎ＋
形のシリコン単結晶基板から構成されている。そして、
その抵抗率は０．００１Ω・ｃｍ〜０．０１Ω・ｃｍ程
度である。このため、シリコン基板５は、実質的に導電
体であり、カソード電極４とともに電極として機能す
る。また、シリコン基板５は、発光機能層９等の支持部
材として機能し、発光機能層９等を良好に支持できるよ
うに、例えば、３５０μｍ程度の厚みに形成されてい
る。
【００２１】金属化合物領域６は、シリコン基板５の表
面を含む領域に形成されている。金属化合物領域６は、
後述する反応源供給層８から拡散されたガリウム（Ｇ
ａ）及びインジウム（Ｉｎ）と、窒化アルミニウム層７
のＡｌ及びＮと、シリコン基板５のシリコン（Ｓｉ）と
が反応して形成されたものであり、ガリウム、インジウ
ム及びシリコンを主成分とする。
面を含む領域に形成されている。金属化合物領域６は、
後述する反応源供給層８から拡散されたガリウム（Ｇ
ａ）及びインジウム（Ｉｎ）と、窒化アルミニウム層７
のＡｌ及びＮと、シリコン基板５のシリコン（Ｓｉ）と
が反応して形成されたものであり、ガリウム、インジウ
ム及びシリコンを主成分とする。
【００２２】また、金属化合物領域６は、所定の厚さ、
例えば、５ｎｍ（５０オングストローム）以上の厚さに
形成されていることが好ましい。金属化合物領域６が５
ｎｍ以上の厚さに形成されていると、形成された金属化
合物領域６の存在により、シリコン基板５と窒化アルミ
ニウム層７との間の電位障壁を乗り越えやすくなり、シ
リコン基板５と窒化アルミニウム層７との間の電気的接
続を良好にする。この金属化合物領域６は、シリコン基
板５と窒化アルミニウム層７との間に介在していればよ
く、必ずしも均一な厚みを有していなくてもよい。
例えば、５ｎｍ（５０オングストローム）以上の厚さに
形成されていることが好ましい。金属化合物領域６が５
ｎｍ以上の厚さに形成されていると、形成された金属化
合物領域６の存在により、シリコン基板５と窒化アルミ
ニウム層７との間の電位障壁を乗り越えやすくなり、シ
リコン基板５と窒化アルミニウム層７との間の電気的接
続を良好にする。この金属化合物領域６は、シリコン基
板５と窒化アルミニウム層７との間に介在していればよ
く、必ずしも均一な厚みを有していなくてもよい。
【００２３】窒化アルミニウム層７は、金属化合物領域
６上に形成されている。窒化アルミニウム層７は、シリ
コン基板５上に窒化物系化合物半導体（反応源供給層
８、発光機能層９）を膜成長させるためのバッファ層と
して機能する。シリコン基板５の表面に、窒化物系化合
物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮからなる発光機
能層９を直接膜成長させることは困難であるが、バッフ
ァ層として機能する窒化アルミニウム層７を介して形成
させることにより、シリコン基板５上に窒化物系化合物
半導体を膜成長させることができる。これは、窒化アル
ミニウム層７はシリコン基板５の面方位を受け継ぐこと
ができ、窒化アルミニウム層７を介することで、シリコ
ン基板５上に結晶性の良好な窒化ガリウム系化合物半導
体層を形成することができるためである。なお、金属化
合物領域６も窒化アルミニウム層７に基づいて形成され
ているため、金属化合物領域６もシリコン基板５の面方
位を受け継いでいる。
６上に形成されている。窒化アルミニウム層７は、シリ
コン基板５上に窒化物系化合物半導体（反応源供給層
８、発光機能層９）を膜成長させるためのバッファ層と
して機能する。シリコン基板５の表面に、窒化物系化合
物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮからなる発光機
能層９を直接膜成長させることは困難であるが、バッフ
ァ層として機能する窒化アルミニウム層７を介して形成
させることにより、シリコン基板５上に窒化物系化合物
半導体を膜成長させることができる。これは、窒化アル
ミニウム層７はシリコン基板５の面方位を受け継ぐこと
ができ、窒化アルミニウム層７を介することで、シリコ
ン基板５上に結晶性の良好な窒化ガリウム系化合物半導
体層を形成することができるためである。なお、金属化
合物領域６も窒化アルミニウム層７に基づいて形成され
ているため、金属化合物領域６もシリコン基板５の面方
位を受け継いでいる。
【００２４】また、窒化アルミニウム層７は、金属化合
物領域６を形成するために、後述する反応源供給層８か
らシリコン基板５に拡散されるガリウム及びインジウム
の拡散開始時期を遅延可能な厚さに形成されている。こ
こで、拡散開始時期を遅延可能な厚さとは、反応源供給
層８を形成する初期段階において、反応源供給層８から
供給されるガリウム及びインジウムがシリコン基板５に
拡散することを抑制可能な厚さをいい、窒化アルミニウ
ム層７は、例えば、２ｎｍ〜６０ｎｍの厚さに形成され
ていることが好ましい。
物領域６を形成するために、後述する反応源供給層８か
らシリコン基板５に拡散されるガリウム及びインジウム
の拡散開始時期を遅延可能な厚さに形成されている。こ
こで、拡散開始時期を遅延可能な厚さとは、反応源供給
層８を形成する初期段階において、反応源供給層８から
供給されるガリウム及びインジウムがシリコン基板５に
拡散することを抑制可能な厚さをいい、窒化アルミニウ
ム層７は、例えば、２ｎｍ〜６０ｎｍの厚さに形成され
ていることが好ましい。
【００２５】反応源供給層８は、窒化アルミニウム層７
上に形成されている。反応源供給層８は、ＩｎｘＡｌ
１−ｘ−ｙＧａｙＮ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｘ
＋ｙ≦１）から構成されている。すなわち、反応源供給
層８は、インジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とを必
須の構成元素とする窒化物系化合物半導体であり、本実
施の形態ではｎ形Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎから構成され
ている。
上に形成されている。反応源供給層８は、ＩｎｘＡｌ
１−ｘ−ｙＧａｙＮ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｘ
＋ｙ≦１）から構成されている。すなわち、反応源供給
層８は、インジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とを必
須の構成元素とする窒化物系化合物半導体であり、本実
施の形態ではｎ形Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎから構成され
ている。
【００２６】この反応源供給層８は、膜中に含まれてい
るガリウム及びインジウムをシリコン基板５に拡散する
ためのガリウム及びインジウムの供給源として機能す
る。このため、反応源供給層８の厚さは、シリコン基板
５の表面を含む領域に金属化合物領域６を形成できる必
要十分な量のガリウム及びインジウムが拡散できる所定
厚、例えば、１ｎｍ以上にすることが好ましい。ただ
し、反応源供給層８をあまり厚くしすぎると、反応源供
給層８とシリコン基板５との線膨張係数差に起因するク
ラックが反応源供給層８に生じるおそれがある。反応源
供給層８にクラックが発生すると、反応源供給層８上に
形成される発光機能層９の結晶性を損なう原因となるた
め、反応源供給層８の厚さは、５００ｎｍ以下に設定す
ることが好ましい。本実施の形態では、反応源供給層８
の厚さを３０ｎｍに形成している。
るガリウム及びインジウムをシリコン基板５に拡散する
ためのガリウム及びインジウムの供給源として機能す
る。このため、反応源供給層８の厚さは、シリコン基板
５の表面を含む領域に金属化合物領域６を形成できる必
要十分な量のガリウム及びインジウムが拡散できる所定
厚、例えば、１ｎｍ以上にすることが好ましい。ただ
し、反応源供給層８をあまり厚くしすぎると、反応源供
給層８とシリコン基板５との線膨張係数差に起因するク
ラックが反応源供給層８に生じるおそれがある。反応源
供給層８にクラックが発生すると、反応源供給層８上に
形成される発光機能層９の結晶性を損なう原因となるた
め、反応源供給層８の厚さは、５００ｎｍ以下に設定す
ることが好ましい。本実施の形態では、反応源供給層８
の厚さを３０ｎｍに形成している。
【００２７】発光機能層９は、反応源供給層８上に形成
されている。発光機能層９は、ｎ形クラッド層１０と、
活性層１１と、ｐ形クラッド層１２とが順次積層した構
成に形成されている。
されている。発光機能層９は、ｎ形クラッド層１０と、
活性層１１と、ｐ形クラッド層１２とが順次積層した構
成に形成されている。
【００２８】ｎ形クラッド層１０は反応源供給層８上に
形成され、その厚さが２μｍのｎ形ＧａＮからなるｎ形
半導体領域である。活性層１１はｎ形クラッド層１０上
に形成され、その厚さが３０ｎｍのＧａＩｎＮから構成
されている。ｐ形クラッド層１２は活性層１１上に形成
され、その厚さが５００ｎｍのｐ形ＧａＮからなるｐ形
半導体領域である。
形成され、その厚さが２μｍのｎ形ＧａＮからなるｎ形
半導体領域である。活性層１１はｎ形クラッド層１０上
に形成され、その厚さが３０ｎｍのＧａＩｎＮから構成
されている。ｐ形クラッド層１２は活性層１１上に形成
され、その厚さが５００ｎｍのｐ形ＧａＮからなるｐ形
半導体領域である。
【００２９】アノード電極３は、ｐ形クラッド層１２の
上面に、例えば、低抵抗性接触して形成されている。ア
ノード電極３は、例えば、ニッケルと金を真空蒸着して
形成されている。また、カソード電極４は、シリコン基
板５の下面に、例えば、低抵抗性接触して形成されてい
る。カソード電極４は、例えば、チタンとアルミニウム
とを真空蒸着して形成されている。アノード電極３及び
カソード電極４は、他の金属材料により形成することも
可能であり、例えば、カソード電極４は、チタンと金ゲ
ルマニウムニッケル合金と金とが順次積層されてなる電
極を用いてもよい。
上面に、例えば、低抵抗性接触して形成されている。ア
ノード電極３は、例えば、ニッケルと金を真空蒸着して
形成されている。また、カソード電極４は、シリコン基
板５の下面に、例えば、低抵抗性接触して形成されてい
る。カソード電極４は、例えば、チタンとアルミニウム
とを真空蒸着して形成されている。アノード電極３及び
カソード電極４は、他の金属材料により形成することも
可能であり、例えば、カソード電極４は、チタンと金ゲ
ルマニウムニッケル合金と金とが順次積層されてなる電
極を用いてもよい。
【００３０】次に、以上のように構成された発光素子１
の製造方法について、図２に示すタイムシーケンスを参
照して説明する。
の製造方法について、図２に示すタイムシーケンスを参
照して説明する。
【００３１】まず、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）装置の反応室内に、洗浄等の前
処理を施したシリコン基板５を配置する。そして、シリ
コン基板５に１１２０℃で１０分程度の熱処理を施し、
その表面をサーマルクリーニングして表面の酸化膜を完
全に除去する（サーマルクリーニング工程）。
al Vapor Deposition）装置の反応室内に、洗浄等の前
処理を施したシリコン基板５を配置する。そして、シリ
コン基板５に１１２０℃で１０分程度の熱処理を施し、
その表面をサーマルクリーニングして表面の酸化膜を完
全に除去する（サーマルクリーニング工程）。
【００３２】次に、シリコン基板５の表面に水素終端処
理を施す（水素終端処理工程）。水素終端処理とは、シ
リコン基板５の表面のダングリングボンド、すなわちシ
リコンの４つの結合手のうちで、結合に使用されていな
い結合手（ボンド）に水素を結合させる処理である。
理を施す（水素終端処理工程）。水素終端処理とは、シ
リコン基板５の表面のダングリングボンド、すなわちシ
リコンの４つの結合手のうちで、結合に使用されていな
い結合手（ボンド）に水素を結合させる処理である。
【００３３】続いて、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、ト
リメチルアルミニウムガス（ＴＭＡガス）を所定量、例
えば、６３μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガス（Ｎ
Ｈ３）を所定量、例えば、０．１４ｍｏｌ／ｍｉｎ供給
して、シリコン基板５の上面に所定厚の窒化アルミニウ
ムからなる窒化アルミニウム層７を形成する（窒化アル
ミニウム層形成工程）。
リメチルアルミニウムガス（ＴＭＡガス）を所定量、例
えば、６３μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガス（Ｎ
Ｈ３）を所定量、例えば、０．１４ｍｏｌ／ｍｉｎ供給
して、シリコン基板５の上面に所定厚の窒化アルミニウ
ムからなる窒化アルミニウム層７を形成する（窒化アル
ミニウム層形成工程）。
【００３４】ここで、窒化アルミニウム層７を、反応源
供給層８から供給されるガリウム及びインジウムの拡散
開始時期を遅延可能な厚さ、例えば、２ｎｍ〜６０ｎｍ
に形成することが好ましい。窒化アルミニウム層７が２
ｎｍより薄い場合には、窒化アルミニウム層７の上面に
窒化ガリウム系化合物半導体（反応源供給層８）を堆積
形成している間に、堆積された反応源供給層８からガリ
ウム及びインジウムがシリコン基板５に拡散してしま
う。このため、成長直後の反応源供給層８の結晶性が劣
化し、これを核として成長する発光機能層９等の結晶性
が全体的に低下してしまうおそれが生じるためである。
また、窒化アルミニウム層７が６０ｎｍより厚い場合に
は、反応源供給層８からシリコン基板５にガリウム及び
インジウムが拡散されにくくなり、金属化合物領域６が
良好に形成されないおそれが生じるためである。本実施
の形態では、窒化アルミニウム層７の厚さを１５ｎｍに
形成している。
供給層８から供給されるガリウム及びインジウムの拡散
開始時期を遅延可能な厚さ、例えば、２ｎｍ〜６０ｎｍ
に形成することが好ましい。窒化アルミニウム層７が２
ｎｍより薄い場合には、窒化アルミニウム層７の上面に
窒化ガリウム系化合物半導体（反応源供給層８）を堆積
形成している間に、堆積された反応源供給層８からガリ
ウム及びインジウムがシリコン基板５に拡散してしま
う。このため、成長直後の反応源供給層８の結晶性が劣
化し、これを核として成長する発光機能層９等の結晶性
が全体的に低下してしまうおそれが生じるためである。
また、窒化アルミニウム層７が６０ｎｍより厚い場合に
は、反応源供給層８からシリコン基板５にガリウム及び
インジウムが拡散されにくくなり、金属化合物領域６が
良好に形成されないおそれが生じるためである。本実施
の形態では、窒化アルミニウム層７の厚さを１５ｎｍに
形成している。
【００３５】次に、トリメチルアルミニウムガスの供給
を停止し、シリコン基板５の温度を７００℃まで下げ
る。シリコン基板５の温度が７００℃にまで下がると、
ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルインジウムガ
ス（ＴＭＩガス）を所定量、例えば、５９μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧガス）を所定
量、例えば、６．２μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガス
を所定量、例えば、０．２３ｍｏｌ／ｍｉｎ、及びシラ
ンガスを所定量、例えば、２１ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給
し、窒化アルミニウム層７の上面に厚さ約３０ｎｍのｎ
形Ｉｎ０．５Ｇａ０． ５Ｎからなる反応源供給層８を形
成する（反応源供給層形成工程）。なお、シランガスを
供給したのは、反応源供給層８中にｎ形不純物としての
シリコンを導入するためである。
を停止し、シリコン基板５の温度を７００℃まで下げ
る。シリコン基板５の温度が７００℃にまで下がると、
ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルインジウムガ
ス（ＴＭＩガス）を所定量、例えば、５９μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧガス）を所定
量、例えば、６．２μｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガス
を所定量、例えば、０．２３ｍｏｌ／ｍｉｎ、及びシラ
ンガスを所定量、例えば、２１ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給
し、窒化アルミニウム層７の上面に厚さ約３０ｎｍのｎ
形Ｉｎ０．５Ｇａ０． ５Ｎからなる反応源供給層８を形
成する（反応源供給層形成工程）。なお、シランガスを
供給したのは、反応源供給層８中にｎ形不純物としての
シリコンを導入するためである。
【００３６】ここで、窒化アルミニウム層７が、反応源
供給層８から供給されるガリウム及びインジウムの拡散
開始時期を遅延可能な厚さに形成されているので、反応
源供給層８を形成する初期段階では、反応源供給層８か
ら供給されるガリウム及びインジウムがシリコン基板５
に拡散しなくなる。従って、形成される反応源供給層８
の結晶性が劣化することがなくなる。
供給層８から供給されるガリウム及びインジウムの拡散
開始時期を遅延可能な厚さに形成されているので、反応
源供給層８を形成する初期段階では、反応源供給層８か
ら供給されるガリウム及びインジウムがシリコン基板５
に拡散しなくなる。従って、形成される反応源供給層８
の結晶性が劣化することがなくなる。
【００３７】また、反応源供給層８を形成する初期段階
以降では、図３（ａ）に示すように、既に形成された反
応源供給層８からシリコン基板５にガリウム及びインジ
ウムが拡散される。そして、図３（ｂ）に示すように、
シリコン基板５と窒化アルミニウム層７との界面（シリ
コン基板５の表面を含む領域）に、ガリウム、インジウ
ム、アルミニウム、窒素、及びシリコンが反応した金属
化合物領域６が形成される。このように、反応源供給層
８を形成するとともに、金属化合物領域６が形成され
る。
以降では、図３（ａ）に示すように、既に形成された反
応源供給層８からシリコン基板５にガリウム及びインジ
ウムが拡散される。そして、図３（ｂ）に示すように、
シリコン基板５と窒化アルミニウム層７との界面（シリ
コン基板５の表面を含む領域）に、ガリウム、インジウ
ム、アルミニウム、窒素、及びシリコンが反応した金属
化合物領域６が形成される。このように、反応源供給層
８を形成するとともに、金属化合物領域６が形成され
る。
【００３８】この金属化合物領域６は、ガリウム、イン
ジウム、シリコン等からなり、シリコン基板５と窒化ア
ルミニウム層７との間に形成されると、形成された金属
化合物領域６の存在により、シリコン基板５と窒化アル
ミニウム層７との間の電位障壁を乗り越えやすくさせる
ことができる。このため、シリコン基板５と窒化アルミ
ニウム層７との間の電気的接続が良好になる。
ジウム、シリコン等からなり、シリコン基板５と窒化ア
ルミニウム層７との間に形成されると、形成された金属
化合物領域６の存在により、シリコン基板５と窒化アル
ミニウム層７との間の電位障壁を乗り越えやすくさせる
ことができる。このため、シリコン基板５と窒化アルミ
ニウム層７との間の電気的接続が良好になる。
【００３９】さらに、シリコン基板５と反応源供給層８
との間に、バッファ層として機能する窒化アルミニウム
層７が形成されているので、シリコン基板５上に結晶性
の良好な反応源供給層８を形成することができる。
との間に、バッファ層として機能する窒化アルミニウム
層７が形成されているので、シリコン基板５上に結晶性
の良好な反応源供給層８を形成することができる。
【００４０】次に、反応源供給層８上に発光機能層９を
形成する。まず、シリコン基板５の温度を１０４０℃ま
で上げる。シリコン基板５の温度が１０４０℃まで上が
ると、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガリウ
ムガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、４．３μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、５３．
６ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、シランガスを所定量、例えば、
１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、反応源供給層８の上面
にｎ形ＧａＮからなる厚さ約２μｍのｎ形クラッド層１
０を形成する（ｎ形クラッド層形成工程）。なお、ｎ形
クラッド層１０の不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３で
あり、シリコン基板５の不純物濃度よりも十分に低い。
形成する。まず、シリコン基板５の温度を１０４０℃ま
で上げる。シリコン基板５の温度が１０４０℃まで上が
ると、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガリウ
ムガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、４．３μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、５３．
６ｍｍｏｌ／ｍｉｎ、シランガスを所定量、例えば、
１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、反応源供給層８の上面
にｎ形ＧａＮからなる厚さ約２μｍのｎ形クラッド層１
０を形成する（ｎ形クラッド層形成工程）。なお、ｎ形
クラッド層１０の不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３で
あり、シリコン基板５の不純物濃度よりも十分に低い。
【００４１】次に、シリコン基板５の温度を８００℃ま
で下げる。シリコン基板５の温度が８００℃まで下がる
と、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガリウム
ガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、１．１μｍｏｌ
／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、６７ｍｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルインジウムガス（ＴＭＩガ
ス）を所定量、例えば、４．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ビス
シクロペンタジェニルマグネシウムガス（Ｃｐ２Ｍｇガ
ス）を所定量、例えば、１２ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、
ｎ形クラッド層１０上に厚さ約３０ｎｍのｐ形ＩｎＧａ
Ｎからなる活性層１１を形成する（活性層形成工程）。
なお、ビスシクロペンタジェニルマグネシウムガスを供
給したのは、活性層１１中にｐ形導電形の不純物として
のＭｇを導入するためである。また、活性層１１の不純
物濃度は３×１０１７ｃｍ−３である。
で下げる。シリコン基板５の温度が８００℃まで下がる
と、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガリウム
ガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、１．１μｍｏｌ
／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、６７ｍｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルインジウムガス（ＴＭＩガ
ス）を所定量、例えば、４．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ビス
シクロペンタジェニルマグネシウムガス（Ｃｐ２Ｍｇガ
ス）を所定量、例えば、１２ｎｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、
ｎ形クラッド層１０上に厚さ約３０ｎｍのｐ形ＩｎＧａ
Ｎからなる活性層１１を形成する（活性層形成工程）。
なお、ビスシクロペンタジェニルマグネシウムガスを供
給したのは、活性層１１中にｐ形導電形の不純物として
のＭｇを導入するためである。また、活性層１１の不純
物濃度は３×１０１７ｃｍ−３である。
【００４２】続いて、シリコン基板５の温度を１０４０
℃まで上げる。シリコン基板５の温度が１０４０℃まで
上がると、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガ
リウムガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、４．３μ
ｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、５
３．６μｍｏｌ／ｍｉｎ、ビスシクロペンタジェニルマ
グネシウムガス（Ｃｐ２Ｍｇガス）を所定量、例えば、
０．１２μｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、活性層１１上に厚さ
約５００ｎｍのｐ形ＧａＮからなるｐ形クラッド層１２
を形成する（ｐ形クラッド層形成工程）。なお、ｐ形ク
ラッド層１２の不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３であ
る。
℃まで上げる。シリコン基板５の温度が１０４０℃まで
上がると、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、トリメチルガ
リウムガス（ＴＭＧガス）を所定量、例えば、４．３μ
ｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアガスを所定量、例えば、５
３．６μｍｏｌ／ｍｉｎ、ビスシクロペンタジェニルマ
グネシウムガス（Ｃｐ２Ｍｇガス）を所定量、例えば、
０．１２μｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、活性層１１上に厚さ
約５００ｎｍのｐ形ＧａＮからなるｐ形クラッド層１２
を形成する（ｐ形クラッド層形成工程）。なお、ｐ形ク
ラッド層１２の不純物濃度は３×１０１８ｃｍ−３であ
る。
【００４３】以上のように形成された発光機能層９（ｎ
形クラッド層１０、活性層１１、ｐ形クラッド層１２）
は、結晶性の良好な反応源供給層８上に形成（反応源供
給層８を核として成長）されている。このため、形成さ
れる発光機能層９の結晶性が低下せず、反応源供給層８
上に結晶性の良好な発光機能層９を形成することができ
る。
形クラッド層１０、活性層１１、ｐ形クラッド層１２）
は、結晶性の良好な反応源供給層８上に形成（反応源供
給層８を核として成長）されている。このため、形成さ
れる発光機能層９の結晶性が低下せず、反応源供給層８
上に結晶性の良好な発光機能層９を形成することができ
る。
【００４４】その後、真空蒸着法によって形成されたア
ノード電極３を低抵抗性接触させて、ｐ形クラッド層１
２の上面に設置する。また、真空蒸着法によって形成さ
れたカソード電極４を低抵抗性接触させて、シリコン基
板５の下面に設置する（電極形成工程）。このような工
程により、図１に示すような発光素子１が製造される。
ノード電極３を低抵抗性接触させて、ｐ形クラッド層１
２の上面に設置する。また、真空蒸着法によって形成さ
れたカソード電極４を低抵抗性接触させて、シリコン基
板５の下面に設置する（電極形成工程）。このような工
程により、図１に示すような発光素子１が製造される。
【００４５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、シリコン基板５と窒化アルミニウム層７との間に金
属化合物領域６を形成しているので、シリコン基板５と
窒化アルミニウム層７との電気的接続を良好にすること
ができる。このため、発光素子１の駆動電圧を低減する
ことができる。また、シリコン基板５と反応源供給層８
との間に窒化アルミニウム層７を形成しているので、シ
リコン基板５上に結晶性の良好な反応源供給層８及び発
光機能層９を形成することができる。
ば、シリコン基板５と窒化アルミニウム層７との間に金
属化合物領域６を形成しているので、シリコン基板５と
窒化アルミニウム層７との電気的接続を良好にすること
ができる。このため、発光素子１の駆動電圧を低減する
ことができる。また、シリコン基板５と反応源供給層８
との間に窒化アルミニウム層７を形成しているので、シ
リコン基板５上に結晶性の良好な反応源供給層８及び発
光機能層９を形成することができる。
【００４６】本実施の形態によれば、窒化アルミニウム
層７を反応源供給層８から供給されるガリウム及びイン
ジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚さに形成している
ので、反応源供給層８から供給されるガリウム及びイン
ジウムが短期間に拡散することを抑制して、その拡散開
始時期が遅延される。この結果、窒化アルミニウム層７
上に結晶性の良好な反応源供給層８を形成した後に、シ
リコン基板５にガリウム及びインジウムの拡散が生じ
る。このため、膜成長の初期における窒化ガリウム系化
合物半導体層（反応源供給層８）の結晶性が良好とな
り、反応源供給層８上に形成される発光機能層９等の結
晶性を全体にわたって良好にすることができる。
層７を反応源供給層８から供給されるガリウム及びイン
ジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚さに形成している
ので、反応源供給層８から供給されるガリウム及びイン
ジウムが短期間に拡散することを抑制して、その拡散開
始時期が遅延される。この結果、窒化アルミニウム層７
上に結晶性の良好な反応源供給層８を形成した後に、シ
リコン基板５にガリウム及びインジウムの拡散が生じ
る。このため、膜成長の初期における窒化ガリウム系化
合物半導体層（反応源供給層８）の結晶性が良好とな
り、反応源供給層８上に形成される発光機能層９等の結
晶性を全体にわたって良好にすることができる。
【００４７】なお、本発明は、上記の実施の形態に限ら
れず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に
適用可能な他の実施の形態について説明する。
れず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に
適用可能な他の実施の形態について説明する。
【００４８】上記実施の形態では、窒化アルミニウム層
７と発光機能層９との間に反応源供給層８を形成する場
合を例に本発明を説明したが、反応源供給層８は、シリ
コン基板５にガリウム及びインジウムを拡散可能であれ
ばよく、例えば、図４に示すように、窒化アルミニウム
層７と発光機能層９との間に反応源供給層８を形成せず
に、発光機能層９からシリコン基板５にガリウム及びイ
ンジウムを拡散させてもよい。すなわち、反応源供給層
が発光機能層９の一部を構成し、ｎ形クラッド層１０を
反応源供給層として機能させてもよい。この場合、金属
化合物領域６に拡散されるガリウム及びインジウムはｎ
形クラッド層１０から供給され、発光素子を簡易な構造
にすることができる。
７と発光機能層９との間に反応源供給層８を形成する場
合を例に本発明を説明したが、反応源供給層８は、シリ
コン基板５にガリウム及びインジウムを拡散可能であれ
ばよく、例えば、図４に示すように、窒化アルミニウム
層７と発光機能層９との間に反応源供給層８を形成せず
に、発光機能層９からシリコン基板５にガリウム及びイ
ンジウムを拡散させてもよい。すなわち、反応源供給層
が発光機能層９の一部を構成し、ｎ形クラッド層１０を
反応源供給層として機能させてもよい。この場合、金属
化合物領域６に拡散されるガリウム及びインジウムはｎ
形クラッド層１０から供給され、発光素子を簡易な構造
にすることができる。
【００４９】上記実施の形態では、反応源供給層８がｎ
形Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎ、ｎ形クラッド層１０がｎ形
ＧａＮからなるｎ形半導体領域等の場合を例に本発明を
説明したが、シリコン基板５、反応源供給層８、ｎ形ク
ラッド層１０、活性層１１、ｐ形クラッド層１２の導電
形を反転してもよい。この場合にも、シリコン基板５上
に結晶性の良好な発光機能層９を形成でき、また、発光
素子の駆動電圧を低減することができる。
形Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｎ、ｎ形クラッド層１０がｎ形
ＧａＮからなるｎ形半導体領域等の場合を例に本発明を
説明したが、シリコン基板５、反応源供給層８、ｎ形ク
ラッド層１０、活性層１１、ｐ形クラッド層１２の導電
形を反転してもよい。この場合にも、シリコン基板５上
に結晶性の良好な発光機能層９を形成でき、また、発光
素子の駆動電圧を低減することができる。
【００５０】上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ装置の反
応室内で発光素子を製造する場合を例に本発明を説明し
たが、例えば、ＭＯＣＶＤ装置に反応室を複数設け、各
製造工程ごとに別々の反応室を用いてもよい。
応室内で発光素子を製造する場合を例に本発明を説明し
たが、例えば、ＭＯＣＶＤ装置に反応室を複数設け、各
製造工程ごとに別々の反応室を用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
によれば、シリコン基板上に結晶性の良好な発光機能層
を形成できる。また、その駆動電圧を低減することがで
きる。
によれば、シリコン基板上に結晶性の良好な発光機能層
を形成できる。また、その駆動電圧を低減することがで
きる。
【図１】本発明の実施の形態の発光素子の断面構造を示
した概略図である。
した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の発光素子の製造手順を説
明するためのタイムシーケンスを示した図である。
明するためのタイムシーケンスを示した図である。
【図３】本発明の実施の形態の金属化合物領域の形成過
程を説明するための概略図である。
程を説明するための概略図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の発光素子の断面構造
を示した概略図である。
を示した概略図である。
１ 発光素子 ５ シリコン基板 ６ 金属化合物領域 ７ 窒化アルミニウム層 ８ 反応源供給層 ９ 発光機能層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳原 将貴 埼玉県新座市北野３丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA31 CA46 CA65 5F045 AA04 AB09 AB14 AB40 AC08 AD11 AD14 BB08 BB16 CA09 DA53
Claims (11)
- 【請求項１】シリコン基板と、 前記シリコン基板の表面を含む領域に形成され、ガリウ
ムとインジウムとシリコンとを主成分とする金属化合物
領域と、 前記金属化合物領域上に形成された窒化アルミニウム層
と、 前記窒化アルミニウム層上に形成され、ガリウムとイン
ジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層と、 前記第１窒化物系化合物半導体層上に形成され、発光機
能を有する第２窒化物系化合物半導体層と、を備える、
ことを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】前記金属化合物領域は、５ｎｍ以上の厚さ
に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の
発光素子。 - 【請求項３】前記窒化アルミニウム層は、前記第１窒化
物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散される
ガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な厚
さに形成されている、ことを特徴とする請求項１または
２に記載の発光素子。 - 【請求項４】前記窒化アルミニウム層は、２ｎｍ〜６０
ｎｍの厚さに形成されている、ことを特徴とする請求項
３に記載の発光素子。 - 【請求項５】前記第１窒化物系化合物半導体層は、所定
量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供給
可能な厚さに形成されている、ことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれか１項に記載の発光素子。 - 【請求項６】前記第１窒化物系化合物半導体層は、１ｎ
ｍ〜５００ｎｍの厚さに形成されている、ことを特徴と
する請求項５に記載の発光素子。 - 【請求項７】前記第１窒化物系化合物半導体層は前記第
２窒化物系化合物半導体層の一部を構成する、ことを特
徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光素
子。 - 【請求項８】シリコン基板上に、窒化アルミニウム層を
形成する工程と、 前記窒化アルミニウム層上に、ガリウムとインジウムと
を含む第１窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、 前記第１窒化物系化合物半導体層からガリウムとインジ
ウムとを前記窒化アルミニウム層を介して前記シリコン
基板に拡散させて、前記シリコン基板の表面を含む領域
にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分とする金
属化合物領域を形成する工程と、 前記第１窒化物系化合物半導体層上に、発光機能を有す
る第２窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、を備
える、ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 【請求項９】前記窒化アルミニウム層上に、ガリウムと
インジウムとを含む第１窒化物系化合物半導体層を形成
しながら、該第１窒化物系化合物半導体層からガリウム
とインジウムとを前記窒化アルミニウム層を介して前記
シリコン基板に拡散させて、前記シリコン基板の表面を
含む領域にガリウムとインジウムとシリコンとを主成分
とする金属化合物領域を形成する、ことを特徴とする請
求項８に記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】前記窒化アルミニウム層を、前記第１窒
化物系化合物半導体層から前記シリコン基板に拡散され
るガリウム及びインジウムの拡散開始時期を遅延可能な
厚さに形成する、ことを特徴とする請求項８または９に
記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】前記第１窒化物系化合物半導体層を、所
定量のガリウム及びインジウムを前記シリコン基板に供
給可能な厚さに形成する、ことを特徴とする請求項８乃
至１０のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
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| JP2001003514A JP2002208729A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 発光素子及びその製造方法 |
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