JP2003243695A - 発光素子およびその製造方法並びに表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非晶質体などよりなる結晶性の低い基板の上
に結晶性の良い単結晶の半導体層を備えた発光素子およ
びその製造方法並びに表示装置を提供する。 【解決手段】 基板１１の一面側にシリコンまたはシリ
コンゲルマニウムよりなる中間層１２を介して半導体層
２０が形成されている。中間層１２は少なくとも半導体
層２０が形成される側の表面が結晶とされている。この
中間層１２を基礎として、石英ガラスなどの非晶質体よ
りなる基板１１の上に単結晶の半導体層２０を成長させ
る。よって、大面積の基板１１の上に素子列を容易に形
成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の上に半導体
層を備えた発光素子およびその製造方法並びに表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体を用いた発光素子の開発が
盛んに行われている。一般に、この発光素子は基板の上
に半導体層が積層された構造を有しており、この発光素
子の発光効率を向上させるためには、単結晶の半導体層
を成長させることが必要である。そこで、一般に、基板
には高い結晶性を有するものが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高い結
晶性を有する基板は、製造するのに手間がかかり生産性
が低い上、高価である。そこで、基板にガラスなどの非
晶質体を用いて単結晶の半導体層を成長させることがで
きれば都合がよい。なお、非晶質体を基板として用いる
ことは多く提案されておらず、例えば、特開平９−１７
２１９９号公報で開示されている程度である。そこで
は、１２００℃以上の高融点材料からなるガラス基板ま
たは多結晶基板に、ＩＩ族元素の酸化物よりなるバッフ
ァ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体層を積層させ
る方法が提案されている。

【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、非晶質体などの結晶性の低い基板を
用いることができ、容易かつ安価に製造することができ
る発光素子およびその製造方法並びに表示装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による発光素子
は、基板と、単結晶の半導体層と、前記基板と前記半導
体層との間に設けられ、炭素（Ｃ），シリコン（Ｓ
ｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）からな
る群のうちの少なくとも１種のＩＶ族元素を含む中間層
とを備えたものである。

【０００６】本発明による発光素子の製造方法は、基板
の上に、炭素，シリコン，ゲルマニウムおよびスズから
なる群のうちの少なくとも１種のＩＶ族元素を含む中間
層を形成する工程と、中間層を介して基板の上に単結晶
の半導体層を形成する工程とを含むものである。

【０００７】本発明による表示装置は、基板と半導体層
との間に炭素，シリコン，ゲルマニウムおよびスズから
なる群のうちの少なくとも１種のＩＶ族元素を含む中間
層が設けられた発光素子を備えたものである。

【０００８】本発明による発光素子では、基板と半導体
層との間にＩＶ族元素を含む中間層を備えているので、
基板の結晶性に関係なく、単結晶の半導体層が得られ
る。

【０００９】本発明による発光素子の製造方法では、Ｉ
Ｖ族元素を含む中間層を介して基板の上に半導体層が形
成される。よって、本発明の発光素子が容易に製造され
る。

【００１０】本発明による表示装置では、本発明の発光
素子を備えているので、基板の面積を容易に大きくする
ことができ、大面積の素子が形成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１２】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード１
の断面構造を表すものである。この発光ダイオード１
は、基板１１の一面側に、ホウ素（Ｂ），アルミニウム
（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）
からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩＩ族元素と、
窒素（Ｎ），リン（Ｐ），ヒ素（Ａｓ）およびアンチモ
ン（Ｓｂ）からなる群のうちの少なくとも１種のＶ族元
素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる単結晶の
半導体層２０を備えている。基板１１は例えば石英ガラ
スにより構成されている。

【００１３】半導体層２０は、例えば、基板１１の側か
ら順に積層された第１のバッファ層２１，第２のバッフ
ァ層２２，ｎ型クラッド層２３，発光層２４，電流ブロ
ック層２５，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト
層２７を有している。

【００１４】第１のバッファ層２１は、例えば低温で成
長させた結晶性の低い不純物を添加しないｕｎｄｏｐｅ
−ＧａＮにより構成されている。第２のバッファ層２２
は、例えば、厚みが１μｍ程度であり、第１のバッファ
層２１よりも高温で成長させた結晶性の高い不純物を添
加しないｕｎｄｏｐｅ−ＧａＮにより構成されている。
ｎ型クラッド層２３は、例えば、厚みが３μｍであり、
ｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型ＧａＮ
により構成されている。

【００１５】発光層２４は、例えば、ＩｎＧａＮ混晶と
ＧａＮとを交互に積層した多重量子井戸構造を有してい
る。ＩｎＧａＮ混晶におけるインジウム（Ｉｎ）の組成
は、目的とする発光波長に応じて１ｍｏｌ％程度から６
０ｍｏｌ％程度の範囲で調整される。また、目的とする
発光色が赤色である場合には、希土類元素を添加しても
よい。希土類元素としては、例えば、ランタン（Ｌ
ａ），セリウム（Ｃｅ），プラセオジム（Ｐｒ），ネオ
ジム（Ｎｄ），プロメチウム（Ｐｍ），サマリウム（Ｓ
ｍ），ユウロピウム（Ｅｕ），ガドリニウム（Ｇｄ），
テルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミ
ウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔ
ｍ），イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌ
ｕ）が挙げられる。

【００１６】電流ブロック層２５は、例えばｐ型不純物
としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加したｐ型Ａｌ_0.15Ｇ
ａ_0.85Ｎにより構成されている。ｐ型クラッド層２６
は、例えば、厚みが３μｍ程度であり、マグネシウムを
添加したＧａＮにより構成されている。ｐ型コンタクト
層２７は、例えばｐ型クラッド層２６よりも多くのマグ
ネシウムを添加したＧａＮにより構成されている。

【００１７】なお、ｎ型クラッド層２３の幅は、発光層
２４，電流ブロック層２５，ｐ型クラッド層２６および
ｐ型コンタクト層２７の幅よりも広くなっており、ｎ型
クラッド層２３の一部に発光層２４，電流ブロック層２
５，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層２７が
積層されている。

【００１８】ｎ型クラッド層２３の一部にはｎ側電極３
１が形成されている。ｎ側電極３１は、例えば、ｎ型ク
ラッド層２３の側からチタン（Ｔｉ）層，アルミニウム
層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層を順次積層して
加熱処理により合金化した構造を有しており、ｎ型クラ
ッド層２３と電気的に接続されている。また、ｐ型コン
タクト層２７にはｐ側コンタクト電極３２が形成されて
いる。ｐ側コンタクト電極３２は、例えば、ｐ型コンタ
クト層２７の側からニッケル（Ｎｉ）層，白金層および
金層を順次積層して加熱処理により合金化した構造を有
しており、ｐ型コンタクト層２７と電気的に接続されて
いる。ｐ側コンタクト電極３２の一部には、ｐ側コンタ
クト電極３２と同様の構成を有するｐ側配線用電極３３
が形成されている。

【００１９】この発光ダイオード１は、また、基板１１
と半導体層２０との間に中間層１２を備えている。中間
層１２は、例えばシリコンにより構成されており、少な
くとも半導体層２０の側の表面は結晶（単結晶または多
結晶）とされている。基板１１を石英ガラスなどの結晶
性の低い非晶質体により構成しても、中間層１２を基礎
として結晶性の高い単結晶の半導体層２０を成長させる
ためのものである。

【００２０】このような構成を有する発光ダイオード１
は、例えば、次のようにして製造することができる。

【００２１】図２は本実施の形態に係る発光ダイオード
１の製造方法を工程順に表すものである。まず、例え
ば、石英ガラスよりなる基板１１を用意し、その表面を
有機溶剤などを用いて洗浄する。次いで、図２（Ａ）に
示したように、基板１１の上に、例えばプラズマＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition ; 化学気相成長）法によ
りアモルファスシリコンよりなる中間層１２を形成す
る。その際、基板１１の温度は例えば４５０℃、印加電
圧は例えば３０Ｗとし、シランと水素とを１：１０の体
積比で導入する。続いて、図２（Ｂ）に示したように、
例えば、中間層１２にエキシマレーザなどのパルス状の
高エネルギービームＥを照射し、アモルファス状の中間
層１２の少なくとも表面を結晶化する。その際、エネル
ギー密度は例えば４００ｍＪ／ｃｍ² とし、照射回数
（パルス数）は例えば２０〜３０回とする。これにより
直径が１００μｍ程度の結晶が得られる。

【００２２】中間層１２の少なくとも表面を結晶化した
のち、図２（Ｃ）に示したように、例えば中間層１２を
介して基板１１の上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chem
icalVapor Deposition ；有機金属化学気相成長 )法に
より半導体層２０を形成する。具体的には、まず、中間
層１２を形成した基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に搬送す
る。空気中を搬送する場合は、表面に生成される酸化膜
をフッ化水素酸（ＨＦ）を用いて除去し、洗浄表面を得
る。次いで、例えば、基板１１を１０５０℃に加熱して
サーマルクリーニングを行ったのち、中間層１２の上に
ｕｎｄｏｐｅ―ＧａＮよりなる第１のバッファ層２１を
５００℃の成長温度で成長させる。そののち、第１のバ
ッファ層２１の上に、例えばｕｎｄｏｐｅ―ＧａＮより
なる第２のバッファ層２２およびｎ型ＧａＮよりなるｎ
型クラッド層２３を１０００℃程度の成長温度で順次成
長させる。

【００２３】ｎ型クラッド層２３を成長させたのち、ｎ
型クラッド層２３の上に、例えばＩｎＧａＮ混晶とＧａ
Ｎ結晶とを交互に積層した発光層２４、ｐ型Ａｌ_0.15Ｇ
ａ_{0. 85}Ｎよりなる電流ブロック層２５、およびｐ型Ｇａ
Ｎよりなるｐ型クラッド層２６を６００℃〜８００℃の
成長温度で順次成長させる。次いで、ｐ型クラッド層２
６の上に、例えばｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層
２７を１０００℃程度の成長温度で成長させる。

【００２４】なお、ＭＯＣＶＤ法におけるガリウムの原
料には例えばトリメチルガリウム（（ＣＨ₃ ）₃ Ｇａ）
を用い、アルミニウムの原料には例えばトリメチルアル
ミニウム（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ）を用い、インジウムの原料
には例えばトリメチルインジウム（（ＣＨ₃ ）₃ Ｉｎ）
を用い、窒素の原料には例えばアンモニア（ＮＨ₃ ）を
用い、ケイ素の原料には例えばモノシラン（ＳｉＨ₄ ）
を用い、マグネシウムの原料には例えばビス＝シクロペ
ンタンジエニルマグネシウム（（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂Ｍｇ）を
用いる。

【００２５】ｐ型コンタクト層２７を成長させたのち、
例えばｐ型不純物の活性化を行い、例えばＲＩＥ（Reac
tive Ion Etching；反応性イオンエッチング）によりｐ
型コンタクト層２７，ｐ型クラッド層２６，電流ブロッ
ク層２５，発光層２４およびｎ型クラッド層２３の一部
を順次除去して、ｎ型クラッド層２３の一部を表面に露
出させる。そののち、露出したｎ型クラッド層２３の表
面に、例えばｎ側電極３１を選択的に形成すると共に、
ｐ型コンタクト層２７の表面に、ｐ側コンタクト電極３
２およびｐ側配線用電極３３を選択的に形成する。これ
により、図１に示した発光ダイオード１が形成される。

【００２６】このような発光ダイオード１は、例えば、
次のようにして表示装置に用いられる。

【００２７】図３は本実施の形態に係る発光ダイオード
１を用いた表示装置の概略構成を表すものであり、図４
は図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面構造を表すもので
ある。この表示装置は、例えば、Ｍ行×Ｎ列（Ｍ，Ｎは
２以上の整数）のマトリックス状に配列された画素を構
成する複数の発光ダイオード１を備えている。各発光ダ
イオード１において基板１１および中間層１２は共通と
されている。発光ダイオード１は、例えば発光色が赤
色，緑色，青色のものをそれぞれ複数ずつ有しており、
同一行の発光色が同一で、同一列の発光色が一定の順番
で繰り返すように配列されている。なお、全ての発光ダ
イオード１の発光色を同一としてもよい。また、ｎ側電
極３１は、例えば、ワイヤ４１を介して行方向の共通配
線４２とそれぞれ接続されており、ｐ側配線用電極３３
は、例えば列方向の共通配線であるワイヤ４３とそれぞ
れ接続されている。

【００２８】この表示装置は、例えば、次のようにして
製造することができる。

【００２９】まず、例えば、先の発光ダイオードの製造
方法と同様にして、基板１１の一面に中間層１２を形成
したのち、中間層１２の少なくとも表面を結晶化する。
次いで、中間層１２の上に、例えば先の発光ダイオード
の製造方法と同様にして、第１のバッファ層２１，第２
のバッファ層２２，ｎ型クラッド層２３を順次成長させ
る。続いて、例えば、赤色，緑色，青色の発光ダイオー
ド１の形成予定領域に対応して、対応する発光層２４を
順に成長させる。

【００３０】発光層２４を成長させたのち、例えば、先
の発光ダイオードの製造方法と同様にして、電流ブロッ
ク層２５，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層
２７を順次成長させる。そののち、例えばｎ型クラッド
層２３の一部を露出させると共に、各発光ダイオード１
に分離する。次いで、ｎ側電極３１，ｐ側コンタクト電
極３２，ｐ側配線用電極３３および共通配線４２をそれ
ぞれ形成し、ｎ側電極３１を例えばワイヤ４１により共
通配線４２にそれぞれ接続すると共に、ｐ側配線用電極
３３を例えばワイヤ４３によりそれぞれ接続する。これ
により図３および図４に示した表示装置が形成される。

【００３１】また、本実施の形態に係る発光ダイオード
１は、次のようにして表示装置に用いてもよい。

【００３２】図５は本実施の形態に係る発光ダイオード
１を用いた他の表示装置における中間層１２の構成を模
式的に表したものである。この表示装置では、中間層１
２の少なくとも表面が複数のドメイン１２ａを有する多
結晶とされており、各半導体層２０は中間層１２のドメ
イン１２ａに対応してそれぞれ設けられている。すなわ
ち、中間層１２のドメイン１２ａごとに画素が設けられ
ている。なお、ドメイン１２ａというのは、欠陥，転
位，ボイド（空間）などで囲まれた単結晶の範囲であ
る。また、この表示装置では、各発光ダイオード１は同
一の発光色を有している。その他は、先の表示装置と同
様の構成を有している、よって、ここでは同一部分の詳
細な説明を省略する。

【００３３】この表示装置は、例えば、次のようにして
製造することができる。

【００３４】まず、例えば、先の発光ダイオードの製造
方法と同様にして、基板１１の一面に中間層１２を形成
したのち、中間層１２の少なくとも表面を多結晶化す
る。次いで、中間層１２を熱処理することによりドメイ
ン１２ａの境界の領域を蒸発させ、中間層１２を複数の
単結晶に分離してもよい。続いて、中間層１２の上に、
例えば先の発光ダイオードの製造方法と同様にして、第
１のバッファ層２１，第２のバッファ層２２，ｎ型クラ
ッド層２３，発光層２４，ｐ型ガイド層２５，ｐ型クラ
ッド層２６およびｐ型コンタクト層２７を順次成長さ
せ、半導体層２０を形成する。この半導体層２０は中間
層１２のドメイン１２ａごとに結晶情報を引き継いで成
長する。

【００３５】半導体層２０を成長させたのち、必要に応
じて、例えばＲＩＥにより各半導体層２０を分離する。
ドメイン１２ａの境界は欠陥などを含んでいるので、容
易にエッチングされる。なお、各半導体層２０を分離し
なくても電流はドメイン１２ａを超えて流れない。その
のち、ｎ側電極３１，ｐ側コンタクト電極３２，ｐ側配
線用電極３３および共通配線４２をそれぞれ形成し、ワ
イヤ４１，４３を接続する。

【００３６】このように本実施の形態によれば、中間層
１２を備えるようにしたので、石英ガラスなどの非晶質
体よりなる結晶性の低い基板１１の上に結晶性の高い単
結晶の半導体層２０を形成することができる。よって、
大面積の基板１１の上に素子列を形成することができる
と共に、コストを削減することができる。

【００３７】また、アモルファス状の中間層１２を形成
したのち、この中間層１２の少なくとも表面を結晶化す
るようにしたので、本実施の形態に係る発光ダイオード
１を容易に製造することができる。更に、エネルギービ
ームを照射することにより結晶化するようにしたので、
中間層１２を効率良く形成することができる。

【００３８】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態に係る発光ダイオードは、中間層１２がシリコン
・ゲルマニウムにより構成されていることを除き、第１
の実施の形態と同様の構成，作用および効果を有してい
る。また、第１の実施の形態と同様にして、表示装置の
光源として用いられる。よって、ここでは、発光ダイオ
ードの構成およびそれを用いた表示装置の説明を省略
し、発光ダイオードの製造方法を説明する。

【００３９】まず、例えば、第１の実施の形態と同様に
して基板１１を洗浄する。次いで、例えばプラズマＣＶ
Ｄ法によりアモルファスシリコン・ゲルマニウムよりな
る中間層１２を形成する。続いて、例えば線状ヒータな
どを用いて、中間層１２の融点以下の温度で熱処理し、
中間層１２を固相のまま結晶化する。具体的には６００
℃の温度で１０分間熱処理する。後続の工程は第１の実
施の形態と同様である。

【００４０】このように本実施の形態によれば、中間層
１２の融点以下の温度で熱処理するようにしたので、第
１の実施の形態と同様に、中間層１２を効率良く結晶化
することができる。

【００４１】［第３の実施の形態］図６は本発明の第３
の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード２の
断面構造を表すものである。この発光ダイオード２は、
中間層１２の上にマスク層３４を備えたことを除き、第
１の実施の形態と同様の構成，作用および効果を有して
いる。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符号
を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。

【００４２】マスク層３４は、例えば二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂ ）あるいは窒化ケイ素などの誘電体材料により構
成されている。このマスク層３４には開口部３４ａが設
けられており、半導体層２０は開口部３４ａを介して中
間層１２およびマスク層３４の上に設けられている。中
間層１２は、少なくともマスク層３４の開口部３４ａに
対応した領域が単結晶となっている。

【００４３】この発光ダイオード２は、次のようにして
製造することができる。

【００４４】図７は本実施の形態に係る発光ダイオード
２の製造方法を工程順に表すものである。まず、例えば
第１の実施の形態と同様にして、基板１１の上に、アモ
ルファスシリコンよりなる中間層１２を形成する（図２
（Ａ）参照）。次いで、図８（Ａ）に示したように、中
間層１２の上に、例えばＣＶＤ法または酸化あるいは窒
化により、開口部３４ａを有するマスク層３４を選択的
に形成する。

【００４５】続いて、図８（Ｂ）に示したように、例え
ば、マスク層３４の上から中間層１２にエキシマレーザ
などのパルス状の高エネルギービームＥを照射して、中
間層１２のうち開口部３４ａに対応する領域を結晶化す
る。その際、例えば開口部３４ａを数μｍ程度の大きさ
にすることで、開口部３４ａに対応した領域を単結晶と
することができる。

【００４６】そののち、図８（Ｃ）に示したように、例
えば第１の実施の形態と同様にして、中間層１２および
マスク層３４の上に開口部３４ａを介して半導体層２０
を形成する。すなわち、第１のバッファ層２１，第２の
バッファ層２２，ｎ型クラッド層２３，発光層２４，ｐ
型ガイド層２５，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタ
クト層２７を順次成長させる。その際、例えば第２バッ
ファ層２２を横方向に成長させ、開口部３４ａよりも広
い領域に半導体層２０を形成する。これにより半導体層
２０は六角錐台の島状となる。

【００４７】半導体層を形成したのち、例えば第１の実
施の形態と同様にして、ｎ側電極３１，ｐ側コンタクト
電極３２およびｐ側配線用電極３３を選択的に形成す
る。これにより、発光ダイオード２が形成される。

【００４８】このような発光ダイオード２は、例えば第
１の実施の形態と同様にして表示装置に用いられる。

【００４９】図８は本実施の形態に係る発光ダイオード
２を用いた表示装置の概略構成を表すものである。この
表示装置は、例えば第１の実施の形態と同様に、マトリ
クス状に配列された画素を構成する複数の発光ダイオー
ド２を備えている。基板１１，中間層１２およびマスク
層３４は、各発光ダイオード２においてを共通である。

【００５０】このように本実施の形態によれば、マスク
層３４を備えるようにしたので、複数の発光ダイオード
２を容易に形成することができる。

【００５１】［第４の実施の形態］図９は本発明の第４
の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード３の
断面構造を表すものである。この発光ダイオード３は、
半導体層２０の構成が異なることを除き、第３の実施の
形態と同様の構成，作用および効果を有しており、同様
にして製造することができる。また、第３の実施の形態
と同様にして、表示装置に用いられる。よって、ここで
は対応する構成要素には同一の符号を付し、同一部分に
ついての詳細な説明を省略する。

【００５２】半導体層２０は、第１のバッファ層２１，
第２のバッファ層２２，ｎ型クラッド層２３，発光層２
４，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層２７を
構成する材料が第３の実施の形態とは異なり、電流ブロ
ック層２５が削除されている。

【００５３】第１のバッファ層２１および第２のバッフ
ァ層２２は、例えば、不純物を添加しないｕｎｄｏｐｅ
−Ｂ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ（バンドギャップエネルギーＥｇ＝
３．９６ｅＶ）により構成されている。ｎ型クラッド層
２３は、例えば、ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ
型Ｂ_0.05Ａｌ_0.07Ｇａ_0.88Ｎ（バンドギャップエネルギ
ーＥｇ＝４．１５ｅＶ）により構成されている。発光層
２４は、例えば、Ａｌ _0.15Ｇａ_0.85ＮとＡｌ_0.07Ｇａ
_0.93Ｎとを交互に積層した多重量子井戸構造を有してい
る。発光層２４の組成をこのように調整すると、発光波
長は３２５ｎｍ程度となる。

【００５４】ｐ型クラッド層２６は、例えば、ｐ型不純
物としてマグネシウムを添加したｐ型Ｂ_0.05Ａｌ_0.07Ｇ
ａ_0.88Ｎ（バンドギャップエネルギーＥｇ＝４．１５ｅ
Ｖ）により構成されている。ｐ型コンタクト層２７は、
例えば、ｐ型不純物としてマグネシウムを添加したｐ型
ＧａＮまたはｐ型Ｂ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ（バンドギャップエ
ネルギーＥｇ＝３．９６ｅＶ）により構成されている。
このようにｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層
２７にホウ素を含むようにすれば、陽イオン元素の半径
を小さくすることによりキャリアを活性化することがで
きるので好ましい。

【００５５】また、半導体層２０は成長条件を調整する
ことにより開口部３４ａに対応して中間層１２の上に形
成され、マスク層３４の上に延在しないことが好まし
い。ホウ素を含む半導体は通常格子定数が小さくなり、
クラックが発生しやすくなるが、成長領域を小さくする
ことにより内部応力を緩和し、クラックの発生を防止す
ることができるからである。

【００５６】このように本実施の形態によれば、ｐ型ク
ラッド層２６およびｐ型コンタクト層２７にホウ素を含
むようにしたので、陽イオン元素の半径を小さくするこ
とができ、キャリアを活性化することができる。よっ
て、発光効率を向上させることができる。

【００５７】特に、半導体層２０を開口部３４ａに対応
して中間層１２の上に形成し、成長領域を小さくするよ
うにすれば、内部応力を緩和し、クラックの発生を防止
することができ、良好な発光特性を得ることができる。

【００５８】［第５の実施の形態］図１０は本発明の第
５の実施の形態に係る発光ダイオード４の断面構造を表
すものである。この発光ダイオード４は、中間層１２が
半導体層２０に対応して島状に設けられたことを除き、
第１の実施の形態と同様の構成，作用および効果を有し
ている。また、第１の実施の形態と同様にして表示装置
に用いられる。よって、ここでは同一の構成要素には同
一の符号を付し、同一部分についての詳細な説明を省略
する。

【００５９】中間層１２は、例えば、直径が１μｍ〜１
００μｍ程度の大きさを有しており、その上に形成され
る半導体層２０よりも小さな面積を有している。なお、
直径および面積とは、積層方向と垂直な方向の面内にお
けるものである。

【００６０】このような構成を有する発光ダイオード４
は、例えば、次のようにして製造することができる。

【００６１】図１１は本実施の形態に係る発光ダイオー
ド４の製造方法を工程順に表すものである。まず、例え
ば第１の実施の形態と同様にして、基板１１の上に、ア
モルファスシリコンよりなる中間層１２を形成する（図
２（Ａ）参照）。次いで、図１１（Ａ）に示したよう
に、例えばフォトリソグラフィまたはプラズマエッチン
グにより中間層１２を選択的に除去し、半導体層２０の
形成予定領域に対応した島状とする。プラズマエッチン
グの際には、例えば、ＳＨ₆ を反応ガスとし、圧力約６
６．６６Ｐａ、流量５０ｃｍ³ ／ｍｉｎ（５０ｓｃｃ
ｍ）とする。続いて、例えば第１の実施の形態と同様に
して、中間層１２を結晶化する（図２（Ｂ）参照）。そ
ののち、図１２（Ｂ）に示したように、中間層１２を基
礎として、第１の実施の形態と同様にして、半導体層２
０、すなわち第１のバッファ層２１，第２のバッファ層
２２，ｎ型クラッド層２３，発光層２４，ｐ型ガイド層
２５，ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層２７
を成長させる。後続の工程は第１の実施の形態と同様で
ある。

【００６２】このように本実施の形態によれば、中間層
１２を半導体層２０に対応して島状に形成するようにし
たので、複数の発光ダイオード４を容易に形成すること
ができる。

【００６３】［第６の実施の形態］図１２は本発明の第
６の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード５
の断面構造を表すものである。この発光ダイオード５
は、第１の実施の形態における半導体層２０に代えて、
半導体層５０を備えたものである。ここでは、第１の実
施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一
部分についての詳細な説明を省略する。

【００６４】半導体層５０は、例えば、基板１１の側か
ら積層され、ホウ素，アルミニウム，ガリウムおよびイ
ンジウムからなる群のうちの少なくとも１種のＩＩＩ族
元素と、リン，ヒ素およびアンチモンからなる群のうち
の少なくとも１種のＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体よりそれぞれなるバッファ層５１，ｎ型クラッ
ド層５２，発光層５３，ｐ型クラッド層５４およびｐ型
コンタクト層５５を有している。

【００６５】バッファ層５１は、例えばｎ型不純物とし
てケイ素を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されてい
る。ｎ型クラッド層５２は、例えば、厚みが３μｍ程度
であり、ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ混晶により構成されている。発光層５３は、例
えば、ＩｎＧａＰ混晶とＡｌＧａＩＰ混晶とを交互に積
層した多重量子井戸構造を有している。ｐ型クラッド層
５４は、例えば、厚みが３μｍ程度であり、ｐ型不純物
として亜鉛を添加したｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶により構
成されている。ｐ型コンタクト層５５は、例えば、ｐ型
不純物として亜鉛を添加したｐ型ＧａＡｓとｐ型ＩｎＧ
ａＰ混晶とを交互に積層した構造を有している。

【００６６】ｐ型コンタクト層５５の上には、透明電極
であるｐ側電極６１が設けられている。ｐ側電極６１
は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；ＩｎとＳｎと
の酸化物）により構成されている。なお、ｎ側電極の機
能は、中間層１２が兼ね備えるようになっている。この
場合、中間層１２にはｎ型不純物が添加される。

【００６７】この発光ダイオード５は、例えば第１の実
施の形態と同様にして製造することができ、第１の実施
の形態と同様にして表示装置に用いられる。

【００６８】図１３は、本実施の形態に係る発光ダイオ
ード５を用いた表示装置の概略構成を表すものであり、
図１４は図１３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面構造を表
すものである。この表示装置は、例えば第１の実施の形
態と同様に、マトリクス状に配列された画素を構成する
複数の発光ダイオード５を備えている。基板１１は各発
光ダイオード２において共通であり、中間層１２は同一
行ごとに、ｐ側電極６１は同一列ごとに共通とされてい
る。

【００６９】なお、中間層１２の結晶性が高い場合に
は、中間層１２の厚みを調節することにより十分な低抵
抗配線を得ることができるが、結晶性が低い場合には、
抵抗値が高くなり、電圧降下が大きくなってしまう。よ
って、ＷＳｉ，アルミニウムまたは銅などの低抵抗金属
よりなる補助電極６２を中間層１２の延在方向（ここで
は行方向）に沿って設けることが好ましい。また、ｐ側
電極６１の側にも、発光ダイオード５の開口率がやや狭
まるものの、金属製の補助電極６３を設けるようにして
もよい。

【００７０】また、基板１１の半導体層５０が形成され
た側の面には、例えばｐ型コンタクト層５５に対応して
開口を有する絶縁膜６４が設けられている。絶縁膜６４
は例えば二酸化ケイ素により構成されており、ｐ側電極
６１と中間層１２とが接触して短絡することを防止する
ものである。ｐ側電極６１は絶縁膜６４の開口を介して
半導体層５０と接触されている。

【００７１】このように本実施の形態によれば、中間層
１２により行方向に発光ダイオード５を接続するように
したので、構造を簡素化することができる。よって、容
易に表示装置を製造することができる。

【００７２】［第７の実施の形態］図１５は、本発明の
第７の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード
６の断面構造を表すものである。この発光ダイオード６
は、半導体層５０に代えて半導体層７０を備えたことを
除き、第６の実施の形態と同様の構成を有している。ま
た、第６の実施の形態と同様にして、表示装置に用いら
れる。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符号
を付し、同一部分についての詳細な説明を省略する。

【００７３】半導体層７０は、例えば、基板１１の側か
ら順に積層されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなるＩ
ＩＩ−Ｖ族バッファ層７１と、ベリリウム（Ｂｅ），マ
グネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃ
ｄ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン
（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの少な
くとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体よりそれぞれなるＩＩ−ＶＩ族バッファ層７２，ｎ
型クラッド層７３，発光層７４，ｐ型クラッド層７５，
第１の半導体層７６，第２の半導体層７７，超格子半導
体層７８およびｐ型コンタクト層７９とを有している。

【００７４】ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層７１は、例えば、
厚みが１００ｎｍ程度であり、ｎ型不純物としてケイ素
を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ＩＩ−
ＶＩ族バッファ層７２は、例えば、厚みが１００ｎｍ〜
２００ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素（Ｃｌ）を２
×１０¹⁸ｃｍ^-3程度添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成さ
れている。ｎ型クラッド層７３は、例えば、厚みが１μ
ｍであり、ｎ型不純物として塩素を２×１０¹⁷ｃｍ^-3程
度添加したｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成されてい
る。このｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶の組成は、具体的に
は、例えばＩＩ族における亜鉛が８８ｍｏｌ％、マグネ
シウムが１２ｍｏｌ％、ＶＩ族における硫黄が１８ｍｏ
ｌ％、セレンが８２ｍｏｌ％となっている。このとき、
室温におけるバンドギャップは２．９ｅＶとなり、Ｇａ
Ａｓとの格子不整合はほぼ０％となる。

【００７５】発光層７４は、例えば、活性層と障壁層と
を１周期〜１０周期積層した多重量子井戸構造を有して
いる。活性層は、例えば、１層当たりの厚みが２ｎｍで
あり、ｎ型不純物として塩素を添加したｎ型ＺｎＳｅＣ
ｄ混晶により構成されている。カドミウム（Ｃｄ）の組
成は目的とする発光波長に応じて例えば１モル％〜５０
モル％の範囲で調整される。また、目的とする発光色が
赤色である場合には、例えば、ランタン，セリウム，プ
ラセオジム，ネオジム，プロメチウム，サマリウム，ユ
ウロピウム，ガドリニウム，テルビウム，ジスプロシウ
ム，ホルミウム，エルビウム，ツリウム，イッテルビウ
ムおよびルテチウムからなる群のうちの少なくとも１種
の希土類元素を添加してもよい。障壁層は、例えば、１
層当たりの厚みが５ｎｍであり、ＺｎＳＳｅ混晶により
構成されている。ＺｎＳＳｅ混晶の組成はＶＩ族元素に
おける硫黄が１８ｍｏｌ％、セレンが８２ｍｏｌ％とさ
れており、引っ張り歪みを導入するようになっている。

【００７６】ｐ型クラッド層７５は、例えば、厚みが
０．７μｍであり、ｐ型不純物として窒素を５×１０¹⁷
ｃｍ^-3程度添加したｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成
されている。このＺｎＭｇＳＳｅ混晶の組成は、例えば
ｎ型クラッド層７３と同様である。第１の半導体層７６
は、例えば、厚みが０．１５μｍであり、ｐ型不純物と
して窒素を２×１０¹⁸ｃｍ^-3程度添加したｐ型ＺｎＳＳ
ｅ混晶により構成されている。このＺｎＳＳｅ混晶の組
成は、例えばＶＩ族元素における硫黄が６ｍｏｌ％、セ
レンが９４ｍｏｌ％とされており、ＧａＡｓと格子整合
するようになっている。

【００７７】第２の半導体層７７は、例えば、厚みが
０．１３μｍであり、ｐ型不純物として窒素を２×１０
¹⁸ｃｍ^-3程度添加したｐ型ＺｎＳｅにより構成されてい
る。超格子半導体層７８は、例えば、ｐ型不純物として
塩素を添加したｐ型ＺｎＳｅ層とｐ型ＺｎＴｅ層とを、
交互に５層づつ積層したものである。ｐ型ＺｎＳｅ層の
１層当たりの厚みは一定であり、ｐ型ＺｎＴｅ層の１層
当たりの厚みは第２の半導体層７７からｐ型コンタクト
層７９に向かって徐々に厚くなっている。ｐ型コンタク
ト層７９は、例えば、厚みが３ｎｍであり、ｐ型不純物
として窒素を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度添加したｐ型ＺｎＴ
ｅにより構成されている。

【００７８】ｐ型コンタクト層７９の上には、例えば、
透明電極であるｐ側電極８１が形成されている。ｐ側電
極８１は、例えば、厚みが１０ｎｍ程度であり、金によ
り構成されている。図示しないが、ｐ側電極８１の上
に、例えば、厚みが２００ｎｍ程度であり、ｐ型コンタ
クト層７９の側からチタン層と金層とを順次積層したｐ
側配線用電極を設けるようにしてもよい。

【００７９】この発光ダイオード６は、例えば次のよう
にして製造することができる。

【００８０】まず、例えば第１の実施の形態と同様に、
基板１１の上にアモルファス状の中間層１２を形成した
のち、中間層１２を結晶化する（図２（Ａ），図２
（Ｂ）参照）。次いで、中間層１２の上に、半導体層７
０を成長させる。

【００８１】図１６は半導体層７０を成長させる際に用
いるＭＢＥ結晶成長装置の構成を表すものである。この
ＭＢＥ結晶成長装置は、真空蒸着装置の一種であり、図
示しない超高真空排気装置に接続された２つの成長室２
００，３００を備えている。成長室２００，３００は、
真空搬送室４０１および導入室４０２とゲートバルブ４
０３を介して接続されている。

【００８２】成長室２００は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させるものであり、内部には基板１１を保持
する基板ホルダ２０１が配設されている。基板ホルダ２
０１は、例えばモリブデン（Ｍｏ）により構成されてお
り、図示しないヒータによって加熱することができるよ
うになっている。成長室２００には、また、基板１１に
対向するように複数の粒子線源セル２０２（例えばクヌ
ーゼンセル（Ｋセル））が配設されている。各粒子線源
セル２０２には、ＩＩＩ族元素，Ｖ族元素およびｎ型不
純物に応じた原料がそれぞれ個々に充填されている。例
えば、ＩＩＩ族元素としてはガリウム（Ｇａ）など、Ｖ
族元素としてはヒ素（Ａｓ）など、ｎ型不純物としては
ケイ素（Ｓｉ）などがそれぞれ個々に充填されている。
また、各粒子線源セル２０２は充填される原料に応じて
個々に昇温可能とされており、昇温温度は原料がガリウ
ム，ヒ素あるいはケイ素であるときは、例えばそれぞれ
９００℃，２５０℃あるいは１０００℃となっている。
各粒子線源セル２０２の照射口近傍には開閉可能なシャ
ッター２０３がそれぞれ配設されている。

【００８３】成長室２００には、更に、高速電子銃２０
４とこれに対応するスクリーン２０５が配設されてお
り、基板１１の表面で回折された高速電子線回折（ＲＨ
ＥＥＤ；Reflection High Energy Electron Diffractio
n ）像をスクリーン２０５の上に映し出すことにより、
基板１１の表面状態を観察することができるようになっ
ている。

【００８４】成長室３００は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させるものであり、成長室２００と同様に、
内部には基板ホルダ３０１とこれに対向して複数の粒子
線源セル３０２が配設されている。各粒子線源セル３０
２には、ＩＩ族元素，ＶＩ族元素およびｎ型不純物に応
じた原料がそれぞれ個々に充填されている。例えば、Ｉ
Ｉ族元素としては亜鉛，マグネシウムまたはカドミウム
など、ＶＩ族元素としては硫黄，セレンまたはテルルな
ど、ｎ型不純物としては塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）などが
それぞれ個々に充填されている。なお、硫黄およびセレ
ンには例えばバルブクラッキングセルが用いられ、他に
は例えばクヌーゼンセルが用いられる。各粒子線源セル
３０２は充填される原料に応じて個々に昇温可能とされ
ており、昇温温度は原料が亜鉛，マグネシウム，カドミ
ウム，硫黄，セレン，テルルあるいは塩化亜鉛であると
きは、例えばそれぞれ２００℃，３２０℃，１６０℃，
１２０℃，２６０℃，２００℃あるいは８０℃となって
いる。各粒子線源セル３０２の照射口近傍には、成長室
２００と同様に、各シャッター３０３がそれぞれ配設さ
れている。

【００８５】成長室３００には、また、ｐ型不純物とし
て窒素を添加できるように、窒素をプラズマ化して基板
１１に向かって照射するプラズマ発生室３０４が配設さ
れている。このプラズマ発生室３０４は、例えばＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance）セルにより構成され
ている。このＥＣＲセルは、磁石３０４ａによって囲ま
れたセル内にマイクロ波端子３０４ｂによりマイクロ波
を供給すると共にガス導入管３０４ｃにより窒素ガスを
供給して窒素をプラズマ化し、プラズマ導出口３０４ｄ
から照射するようになっている。プラズマ導出口３０４
ｄの近傍には、粒子線源セル３０２と同様に、シャッタ
ー３０３が配設されている。なお、このプラズマ発生室
は、図示しないがＲＦ（Radio Frequency ）セルにより
構成するようにしてもよい。

【００８６】成長室３００には、更に、成長室２００と
同様に、高速電子銃３０５とこれに対応するスクリーン
３０６が配設されており、基板１１の表面状態を観察す
ることができるようになっている。

【００８７】このようなＭＢＥ結晶成長装置を用い、分
子線エピタキシ（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法
により、半導体層７０を成長させる。具体的には、ま
ず、例えば、中間層１２を形成した基板１１を基板ホル
ダ２０１に取り付け、約６００℃に加熱して中間層１２
の表面のサーマルクリーニングを行う。次いで、ガリウ
ム，ヒ素，ケイ素の粒子線を、それぞれ１〜２×１０^-7
Ｔｏｒｒ、１×１０^-5Ｔｏｒｒ、１×１０^-9Ｔｏｒｒ以
下の強度で照射して、ｎ型ＧａＡｓよりなるＩＩＩ−Ｖ
族バッファ層７１を成長させる。

【００８８】続いて、例えば、ヒ素雰囲気中でアニール
を行い、ＲＨＥＥＤ観察におけるＩＩＩ−Ｖ族バッファ
層７１の表面再配列構造をｃ（４×４）ヒ素過剰面の状
態とする。そののち、真空搬送室４０１を用いて基板１
１を成長室３００に移送する。ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層
７１の表面再配列構造をヒ素過剰面の状態とするのは、
不純物の付着を防止すると共に、成長室３００に移送し
てから過剰なヒ素を脱離させることによりＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層を成長させるのに最適な面を形成するた
めである。

【００８９】基板１１を成長室３００に移送したのち、
基板１１を基板ホルダ３０１に取り付け、例えば４６０
℃程度に昇温して過剰な砒素を蒸発させ、ＲＨＥＥＤ観
察におけるＩＩＩ−Ｖ族バッファ層７１の表面再配列構
造を（２×４）ヒ素安定面とする。積層欠陥の密度を低
減することができるからである。そののち、基板１１の
温度をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるための
温度（例えば２８０℃）まで冷却し、ＩＩＩ−Ｖ族バッ
ファ層７１の上に、亜鉛の粒子線とセレンの粒子線とを
交互に照射し、ｎ型ＺｎＳｅよりなるＩＩ−ＶＩ族バッ
ファ層７２を成長させる。

【００９０】次いで、ＩＩ−ＶＩ族バッファ層７２の上
に、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるｎ型クラッド層７
３、ｎ型ＺｎＣｄＳｅ混晶よりなる活性層およびＺｎＳ
Ｓｅ混晶よりなる障壁層により構成される発光層７４、
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるｐ型クラッド層７５，
ｐ型ＺｎＳＳｅ混晶よりなる第１の半導体層７６、ｐ型
ＺｎＳｅよりなる第２の半導体層７７、ｐ型ＺｎＳｅと
ｐ型ＺｎＴｅとからなる超格子半導体層７８およびｐ型
ＺｎＴｅよりなるｐ型コンタクト層７９を順次成長させ
る。なお、ＭＢＥ法によれば、発光波長の異なる複数の
発光ダイオード６を形成する場合に、活性層の組成を目
的に合わせて容易に変えることができるので好ましい。

【００９１】基板１１の上に半導体層７０を成長させた
のち、基板１１をＭＢＥ結晶成長装置から取り出し、ｐ
型コンタクト層７９の上にｐ側電極８１を形成する。更
に、必要に応じてｐ側電極８１の上に、チタンおよび金
を順次蒸着してｐ側配線用電極を形成する。これによ
り、図１５に示した発光ダイオード６が形成される。

【００９２】このように本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層を用いた発光ダイオード６についても同様の効
果を得ることができる。

【００９３】［第８の実施の形態］図１７は、本発明の
第８の実施の形態に係る発光素子である発光ダイオード
７の断面構造を表すものである。この発光ダイオード７
は、基板１１の半導体層２０と反対側の面に保護膜９１
が設けられたことを除き、第１の実施の形態と同様の構
成，作用および効果を有しており、保護膜９１を形成す
ることを除き、第１の実施の形態と同様にして製造する
ことができる。また、第１の実施の形態と同様にして表
示装置に用いられる。よって、ここでは、同一の構成要
素には同一の符号を付し、同一部分についての詳細な説
明を省略する。

【００９４】保護膜９１は、例えば酸化亜鉛により構成
されている。このように保護膜９１を設けるのは、窒素
の原料であるアンモニアが基板１１の構成材料である石
英ガラスに対して反応性を有しているので、製造時にお
ける基板１１の荒れを防止するためである。なお、保護
膜９１は、基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に搬送する前に
設けることが好ましい。

【００９５】このように本実施の形態によれば、基板１
１の半導体層２０と反対側の面に保護膜９１を設けるよ
うにしたので、基板１１の荒れを防ぐことができる。な
お、ここでは詳細に説明しないが、本実施の形態は、第
２ないし第７の実施の形態についても適用することがで
きる。

【００９６】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態で
は、基板を石英ガラスにより構成する場合について説明
したが、プラスチックなどの他の非晶質体材料により構
成するようにしてもよい。

【００９７】また、上記実施の形態では、中間層をシリ
コンまたはシリコンゲルマニウムにより構成するように
したが、他の材料により構成するようにしても良い。例
えば、シリコンまたはシリコンゲルマニウム以外の、炭
素，シリコン，ゲルマニウムおよびスズからなる群のう
ちの少なくとも１種のＩＶ族元素を含む材料により構成
するようにしてもよい。

【００９８】更に、上記実施の形態では、半導体層を構
成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体について具体的な例を挙げて説明したが、本
発明は、他の適宜なＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（すなわ
ち、ホウ素，アルミニウム，ガリウムおよびインジウム
からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩＩ族元素と、
窒素，リン，ヒ素およびアンチモンからなる群のうちの
少なくとも１種のＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体）またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（すなわち、
ベリリウム，マグネシウム，亜鉛，カドミウムおよび水
銀からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ族元素と、
酸素，硫黄，セレンおよびテルルからなる群のうちの少
なくとも１種のVI族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体）により構成する場合についても同様に適用するこ
とができる。

【００９９】加えて、上記実施の形態では、中間層を結
晶化する際に照射するエネルギービームとして、エキシ
マレーザビームを例示したが、他のレーザビームを用い
てもよく、電子ビームを用いてもよい。

【０１００】更にまた、上記実施の形態では、全ての発
光ダイオードについて基板を共通とした表示装置につい
て説明したが、個々の発光素子または列ごとあるいは行
ごとの発光素子についてそれぞれ基板を別とし、配設用
基板に配設するようにしてもよい。

【０１０１】加えてまた、上記実施の形態では、本発明
の発光ダイオードのみを用いた表示装置について説明し
たが、部分的に本発明の発光ダイオードを用いるように
しても良い。すなわち、本発明の表示装置は、本発明の
発光ダイオードを少なくとも１つ備えていれば良く、他
の構成を有する発光ダイオードを含んでいても良い。

【０１０２】更にまた、上記実施の形態では、発光ダイ
オードを例に挙げて説明したが、本発明は半導体レーザ
（laser diode ; ＬＤ）などの他の発光素子についても
同様に適用することができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１２のいずれか１に記載の発光素子によれば、基板
と半導体層との間に、ＩＶ族元素を含む中間層を備える
ようにしたので、基板の材料に関係なく、高い結晶性を
有する単結晶の半導体層を形成することができる。ま
た、コストを削減することができる。

【０１０４】特に、請求項９ないし請求項１１記載のい
ずれか１に記載の発光素子によれば、中間層を島状に設
けるようにしたので、または、半導体層をマスク層の開
口部を介して中間層の上に設けるようにしたので、複数
の発光素子を容易に形成することができる。

【０１０５】また、請求項１２記載の発光素子によれ
ば、保護膜を設けるようにしたので、基板の荒れを防止
することができる。よって、光を基板を介して取り出す
ようにしても、光の透過率を高くすることができる。

【０１０６】更に、請求項１３ないし請求項１８のいず
れか１に記載の発光素子の製造方法によれば、基板の上
にＩＶ族元素を含む中間層を介して単結晶の半導体層を
形成するようにしたので、本発明の発光素子を容易に実
現することができる。

【０１０７】特に、請求項１５記載の発光素子の製造方
法によれば、アモルファス状の中間層を融点以下の温度
で熱処理するように、またはエネルギービームを照射す
るようにしたので、中間層を効率よく結晶化することが
できる。

【０１０８】また、請求項１９または請求項２０記載の
表示装置によれば、本発明の発光素子を備えるようにし
たので、基板の面積を容易に大きくすることができ、大
面積の素子を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光ダイオー
ドの構成を表す断面図である。

【図２】図１に示した発光ダイオードの製造工程を表す
断面図である。

【図３】図１に示した発光ダイオードを用いた表示装置
の構成を表す概略図である。

【図４】図１１に示した表示装置のＡ−Ａ線に沿った断
面図である。

【図５】図１に示した発光ダイオードを用いた他の表示
装置における中間層を表す平面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る発光ダイオー
ドの構成を表す断面図である。

【図７】図６に示した発光ダイオードの製造方法を表す
断面図である。

【図８】図６に示した発光ダイオードを用いた表示装置
の構成を表す概略図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態に係る発光ダイオー
ドの構成を表す断面図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る発光ダイオ
ードの構成を表す断面図である。

【図１１】図１０に示した発光ダイオードの製造方法を
表す断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る発光ダイオ
ードの構成を表す断面図である。

【図１３】図１２に示した発光ダイオードを用いた表示
装置の構成を表す斜視図である。

【図１４】図１３に示した表示装置のＢ−Ｂ線に沿った
断面図である。

【図１５】本発明の第７の実施の形態に係る発光ダイオ
ードの構成を表す断面図である。

【図１６】図１５に示した発光ダイオードの製造に用い
るＭＢＥ結晶成長装置の構成を表す断面図である。

【図１７】本発明の第８の実施の形態に係る発光ダイオ
ードの構成を表す断面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５，６，７…発光ダイオード、１１…
基板、１２…中間層、１２ａ…ドメイン、２０，５０，
７０…半導体層、２１…第１のバッファ層、２２…第２
のバッファ層、２３，５２，７３…ｎ型クラッド層、２
４，５３，７４…発光層、２５…電流ブロック層、２
６，５４，７５…ｐ型クラッド層、２７，５５，７９…
ｐ型コンタクト層、３１…ｎ側電極、３２…ｐ側コンタ
クト電極、３３…ｐ側配線用電極、４１，４３…ワイ
ヤ、４２…共通配線、３４…マスク層、３４ａ…開口
部、５１…バッファ層、６１，８１…ｐ側電極、６２，
６３…補助電極、６４…絶縁膜、７１…ＩＩＩ−Ｖ族バ
ッファ層、７２…ＩＩ−ＶＩ族バッファ層、７６…第１
の半導体層、７７…第２の半導体層、７８…超格子半導
体層、９１…保護膜、２００，３００…成長室、２０
１，３０１…基板ホルダ、２０２，３０２…粒子線源セ
ル、２０３，３０３…シャッター、２０４，３０５…高
速電子銃、２０５，３０６…スクリーン、３０４…プラ
ズマ発生室、３０４ａ…磁石、３０４ｂ…マイクロ波端
子、３０４ｃ…ガス導入管、３０４ｄ…プラズマ導出
口、４０１…真空搬送室、４０２…基板導入室、４０３
…ゲートバルブ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA12 AA14 AA36 AA40 CA04 CA05 CA12 CA13 CA24 CA25 CA33 CA34 CA35 CA40 CA41 CA43 CA44 CA46 CA49 CA53 CA55 CA57 CA65 CA66 CA73 CA74 CA77 CA88 CA93 CB13 CB25 CB29 CB36 DB08 FF06 5F045 AA04 AA08 AB04 AB14 AB22 AB23 AC01 AC08 AC12 AC19 CA10 CA11 DA53 DA63 5F052 AA02 AA11 BB07 DA02 DA03 DA10 DB03 JA07 KA01

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 単結晶の半導体層と、 前記基板と前記半導体層との間に設けられ、炭素
   （Ｃ），シリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ）およ
   びスズ（Ｓｎ）からなる群のうちの少なくとも１種のＩ
   Ｖ族元素を含む中間層とを備えたことを特徴とする発光
   素子。
2. 【請求項２】 前記基板は非晶質体よりなることを特徴
   とする請求項１記載の発光素子。
3. 【請求項３】 前記基板はガラスよりなることを特徴と
   する請求項２記載の発光素子。
4. 【請求項４】 前記半導体層は、ホウ素（Ｂ），アルミ
   ニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム
   （Ｉｎ）からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩＩ族
   元素と、窒素（Ｎ），リン（Ｐ），ヒ素（Ａｓ）および
   アンチモン（Ｓｂ）からなる群のうちの少なくとも１種
   のＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる
   ことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
5. 【請求項５】 前記半導体層は希土類元素を含むことを
   特徴とする請求項４記載の発光素子。
6. 【請求項６】 前記半導体層は、ベリリウム（Ｂｅ），
   マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃ
   ｄ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なくとも
   １種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン
   （Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの少な
   くとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半
   導体よりなることを特徴とする請求項１記載の発光素
   子。
7. 【請求項７】 前記中間層は、少なくとも一部が結晶よ
   りなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
8. 【請求項８】 前記中間層は、少なくとも一部が複数の
   ドメインを有する多結晶よりなり、前記半導体層は前記
   中間層のドメインに対応して設けられたことを特徴とす
   る請求項１記載の発光素子。
9. 【請求項９】 前記中間層は、前記半導体層に対応して
   島状に設けられたことを特徴とする請求項１記載の発光
   素子。
10. 【請求項１０】 開口部を有するマスク層を備え、前記
    半導体層は前記マスク層の開口部を介して中間層の上に
    設けられたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
11. 【請求項１１】 前記マスク層は、酸化膜または窒化膜
    よりなることを特徴とする請求項１０記載の発光素子。
12. 【請求項１２】 前記基板の前記半導体層と反対側の面
    に保護膜を備えたことを特徴とする請求項１記載の発光
    素子。
13. 【請求項１３】 基板の上に、炭素（Ｃ），シリコン
    （Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）か
    らなる群のうちの少なくとも１種のＩＶ族元素を含む中
    間層を形成する工程と、 中間層を介して基板の上に単結晶の半導体層を形成する
    工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 アモルファス状の中間層を形成したの
    ち、中間層の少なくとも一部を結晶化することを特徴と
    する請求項１３記載の発光素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 中間層の融点以下の温度で熱処理する
    ことにより、またはエネルギービームを照射することに
    より、中間層の少なくとも一部を結晶化することを特徴
    とする請求項１４記載の発光素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 アモルファス状の中間層の上に開口部
    を有するマスク層を形成し、中間層のうち開口部に対応
    する領域を結晶化することを特徴とする請求項１４記載
    の発光素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 分子線エピタキシ法により半導体層を
    成長させることを特徴とする請求項１３記載の発光素子
    の製造方法。
18. 【請求項１８】 半導体層を形成する前に、基板の中間
    層と反対側の面に保護膜を形成する工程を含むことを特
    徴とする請求項１３記載の発光素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 基板と半導体層との間に炭素（Ｃ），
    シリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ
    （Ｓｎ）からなる群のうちの少なくとも１種のＩＶ族元
    素を含む中間層が設けられた発光素子を備えたことを特
    徴とする表示装置。
20. 【請求項２０】 前記発光素子を複数備えると共に、前
    記基板は各発光素子において共通であることを特徴とす
    る請求項１９記載の表示装置。