JP2004119964A - Method of manufacturing semiconductor light-emitting device, semiconductor light-emitting device, method of manufacturing integrated type semiconductor light-emitter, integrated type semiconductor light-emitting apparatus, method of manufacturing image display device, image display device, method of manufacturing illuminator, and illuminator. - Google Patents

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Hiroyuki Okuyama
奥山 浩之
Tsuyoshi Biwa
琵琶 剛志
Atsushi Suzuki
鈴木 淳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a semiconductor light-emitting device with significantly improved emission efficiency. <P>SOLUTION: An n-type GaN layer 12 is grown on a sapphire substrate 11, and a growth mask is formed of an SiO<SB>2</SB>film or the like on it. The n-type GaN layer 15 in a hexagonal pyramid shape is selectively grown on the n-type GaN layer 12 at the opening part of the growth mask. After the growth mask is etched away, an active layer 16 and a p-type GaN layer 17 are successively grown over the entire surface of the substrate, in such a manner as to cover the n-type GaN layer 15, to form a light-emitting device structure. After this, an n-side electrode 19 and a p-side electrode 20 are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 この発明は、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、集積型半導体発光装置の製造方法、集積型半導体発光装置、画像表示装置の製造方法、画像表示装置、照明装置の製造方法および照明装置に関し、特に、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた発光ダイオードに適用して好適なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, a semiconductor light emitting device, a method for manufacturing an integrated semiconductor light emitting device, an integrated semiconductor light emitting device, a method for manufacturing an image display device, an image display device, a method for manufacturing a lighting device, and a lighting device. In particular, it is suitable for application to a light emitting diode using a nitride III-V compound semiconductor.

 従来、半導体発光素子として、サファイア基板上にn型GaN層を成長させ、その上に所定の開口部を有する成長マスクを形成し、この成長マスクの開口部におけるn型GaN層上に基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する六角錐形状のn型GaN層を選択成長し、その傾斜結晶面上に活性層やp型GaN層などを成長させた発光ダイオードが、本出願人により提案されている(例えば、特許文献1参照)。この発光ダイオードによれば、素子構造を形成する層への基板側からの貫通転位の伝播を抑制することができ、それらの層の結晶性を良好にすることができることにより、高い発光効率を得ることができる。 Conventionally, as a semiconductor light emitting device, an n-type GaN layer is grown on a sapphire substrate, a growth mask having a predetermined opening is formed thereon, and a main substrate is formed on the n-type GaN layer in the opening of the growth mask. A light emitting diode in which a hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer having a tilted crystal plane inclined with respect to the plane is selectively grown, and an active layer, a p-type GaN layer, and the like are grown on the tilted crystal plane, has been proposed by the present applicant. It has been proposed (for example, see Patent Document 1). According to this light-emitting diode, propagation of threading dislocations from the substrate side to the layer forming the element structure can be suppressed, and the crystallinity of those layers can be improved, so that high luminous efficiency can be obtained. be able to.

国際公開第02/07231号パンフレット(第47−50頁、第3図〜     第9図)WO 02/07231 pamphlet (pages 47-50, Figures 3 to 9)

 しかしながら、本発明者の知見によれば、上述の選択成長用の成長マスクの材料としては通常、酸化シリコン(SiO2 )や窒化シリコン(SiN)が用いられるところ、n型GaN層の選択成長やその後のp型GaN層の成長は1000℃前後の高温で行われるため、この成長時に成長マスクの表面からシリコン(Si)や酸素(O)が脱離し、これがその付近の成長層に取り込まれるという現象が起こる。この現象が及ぼす影響はp型GaN層の成長時に特に顕著であり、GaNに対してn型不純物として働くSiが、p型GaN層の成長時に成長層に取り込まれると、p型になりにくく、p型になったとしても、正孔濃度、移動度ともに激減することが明らかとなり、これが発光ダイオードの発光効率の向上を阻害する原因であることが判明した。 However, according to the knowledge of the present inventor, although silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN) is usually used as a material for the above-described growth mask for selective growth, the selective growth of the n-type GaN layer can be improved. Since the subsequent growth of the p-type GaN layer is performed at a high temperature of about 1000 ° C., during this growth, silicon (Si) and oxygen (O) are desorbed from the surface of the growth mask and are taken into the growth layer in the vicinity. A phenomenon occurs. The effect of this phenomenon is particularly remarkable during the growth of the p-type GaN layer. If Si acting as an n-type impurity with respect to GaN is taken into the growth layer during the growth of the p-type GaN layer, it is unlikely to become p-type. It became clear that both the hole concentration and the mobility drastically decreased even when the device became a p-type, and this was found to be a factor that hindered the improvement of the light emitting efficiency of the light emitting diode.

 更に、この成長マスクの開口部を形成する際にはフォトリソグラフィー工程を必要とするが、その際にはレジストをマスク面に密着させて部分的に除去する工程が必要である。ところが、この除去時には、レジストが成長マスクの微小な間隙に残りやすく、その除去は極めて難しい。このため、後の高温成長時に、この残存レジストが不純物源となってp型GaN層などの特性を悪化させることもある。 Furthermore, a photolithography step is required to form the opening of the growth mask, but in that case, a step of bringing the resist into close contact with the mask surface and partially removing the resist is required. However, at the time of this removal, the resist tends to remain in the minute gaps of the growth mask, and the removal is extremely difficult. For this reason, during the subsequent high-temperature growth, the remaining resist may serve as an impurity source to deteriorate the characteristics of the p-type GaN layer and the like.

 したがって、この発明が解決しようとする課題は、発光効率が大幅に向上した半導体発光素子を容易に製造することができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
 この発明が解決しようとする他の課題は、発光効率が大幅に向上した半導体発光素子を提供することにある。
 この発明が解決しようとする他の課題は、発光効率が大幅に向上した画像表示装置を容易に製造することができる画像表示装置の製造方法および発光効率が大幅に向上した画像表示装置を提供することにある。
 この発明が解決しようとする更に他の課題は、発光効率が大幅に向上した照明装置を容易に製造することができる照明装置の製造方法および発光効率が大幅に向上した照明装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can easily manufacture a semiconductor light emitting device with significantly improved luminous efficiency.
Another object to be solved by the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device having significantly improved luminous efficiency.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing an image display device capable of easily manufacturing an image display device with significantly improved luminous efficiency and an image display device with significantly improved luminous efficiency. It is in.
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lighting device that can easily manufacture a lighting device with significantly improved luminous efficiency and a lighting device with significantly improved luminous efficiency. is there.

 上記課題を解決するために、この発明の第1の発明は、
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 成長マスクの開口部における第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 成長マスクを除去する工程と、
 第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
In order to solve the above problems, a first invention of the present invention is:
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of the first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
Sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.

 ここで、成長マスクは、第2の半導体層の成長時に、この成長マスク上の核生成が第1の半導体層上の核生成に比べて十分に少なく、選択成長が可能である限り、基本的にはどのような材料で形成してもよいが、典型的には、酸化シリコン(SiO2 )膜、窒化シリコン(SiN(特に、Si3 4 ))膜、酸化窒化シリコン(SiON)膜またはそれらの積層膜からなる。成長マスクとしては、このほかに、酸化アルミニウム(Al2 3 )膜やタングステン(W)膜や上記の膜との積層膜などを用いてもよい。 Here, as long as the growth mask has a sufficiently small number of nuclei on the growth mask during the growth of the second semiconductor layer as compared with the nucleation on the first semiconductor layer and is capable of selective growth, the growth mask is basically used. May be formed of any material, but typically, a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiN (particularly, Si 3 N 4 )) film, a silicon oxynitride (SiON) film, It consists of those laminated films. In addition, as the growth mask, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film, a tungsten (W) film, a stacked film of the above films, or the like may be used.

 基板は、第1の半導体層、第2の半導体層、活性層、第3の半導体層などを良好な結晶性で成長させることが可能である限り、基本的にはどのような材料のものを用いてもよい。具体的には、サファイア(Al2 3 )(C面、A面、R面を含む)、SiC(6H、4H、3Cを含む)、窒化物系III−V族化合物半導体(GaN、InAlGaN、AlNなど)、Si、ZnS、ZnO、LiMgO、GaAs、MgAl2 4 などからなる基板を用いることができ、好適には、これらの材料からなる六方晶基板または立方晶基板、より好適には六方晶基板を用いる。例えば、第1の半導体層、第2の半導体層、活性層、第3の半導体層が窒化物系III−V族化合物半導体からなる場合には、C面を主面としたサファイア基板を用いることができる。ただし、ここで言うC面には、これに対して5〜6°程度まで傾いていて実質的にC面とみなすことができる結晶面も含むものとする。 The substrate is basically made of any material as long as the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the active layer, the third semiconductor layer, and the like can be grown with good crystallinity. May be used. Specifically, sapphire (Al 2 O 3 ) (including C-plane, A-plane, and R-plane), SiC (including 6H, 4H, and 3C), nitride-based III-V compound semiconductors (GaN, InAlGaN, AlN), a substrate made of Si, ZnS, ZnO, LiMgO, GaAs, MgAl 2 O 4, or the like can be used, and a hexagonal substrate or a cubic substrate made of these materials is preferably used. A crystal substrate is used. For example, when the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the active layer, and the third semiconductor layer are made of a nitride III-V compound semiconductor, a sapphire substrate having a C-plane as a main surface is used. Can be. However, the C plane referred to here includes a crystal plane which is inclined to about 5 to 6 ° with respect to this and can be substantially regarded as a C plane.

 選択成長される第2の半導体層は、典型的には、基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層である。第1の半導体層、第2の半導体層あるいは結晶層、活性層および第3の半導体層の材料としては、基本的には、どのような半導体を用いてもよいが、典型的には、ウルツ鉱型の結晶構造を有する。このようなウルツ鉱型の結晶構造を有する半導体としては、窒化物系III−V族化合物半導体のほか、BeMgZnCdS系化合物半導体やBeMgZnCdO系化合物半導体などのII−VI族化合物半導体などが挙げられる。窒化物系III−V族化合物半導体は、最も一般的にはAlX y Ga1-x-y-z Inz Asu 1-u-v v (ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦u≦1、0≦v≦1、0≦x+y+z<1、0≦u+v<1)からなり、より具体的にはAlX y Ga1-x-y-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z<1)からなり、典型的にはAlX Ga1-x-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦z≦1)からなる。窒化物系III−V族化合物半導体の具体例を挙げると、GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなどである。この場合、傾斜結晶面は、典型的にはS面(特にS+面)である。ただし、ここで言うS面には、これに対して5〜6°程度まで傾いていて実質的にS面とみなすことができる結晶面も含むものとする。 The second semiconductor layer to be selectively grown is typically a crystal layer having a tilted crystal plane tilted with respect to the main surface of the substrate. As a material of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer or the crystal layer, the active layer, and the third semiconductor layer, basically, any semiconductor may be used, but typically, wurtz is used. It has a mineral-type crystal structure. Examples of the semiconductor having such a wurtzite crystal structure include a nitride III-V compound semiconductor, a II-VI compound semiconductor such as a BeMgZnCdS compound semiconductor, and a BeMgZnCdO compound semiconductor. Nitride III-V compound semiconductor is most commonly Al X B y Ga 1-xyz In z As u N 1-uv P v ( however, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ u ≦ 1,0 ≦ v ≦ 1,0 ≦ x + y + z <1,0 ≦ u + v consists <1), more specifically, Al X B y Ga 1-xyz in z N ( provided that , 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z <1), typically Al x Ga 1-xz In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). Specific examples of the nitride III-V compound semiconductor include GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. In this case, the inclined crystal plane is typically an S plane (particularly, an S + plane). However, the S plane referred to here includes a crystal plane which is inclined to about 5 to 6 ° with respect to this and can be substantially regarded as an S plane.

 第2の半導体層である結晶層は、典型的には、S面を傾斜結晶面とする六角錐状の形状、あるいは、S面を傾斜結晶面とし、上面をC面とする六角錐台状の形状を有する。第2の半導体層上には第2導電型側の電極が形成されるが、前者の場合には、典型的には、第2の半導体層上の第3の半導体層の主としてS面(傾斜結晶面)上にこの電極を形成し、後者の場合には、典型的には、第2の半導体層上の第3の半導体層のC面(六角錐台の上面)上にこの電極を形成し、好適には、一般に結晶性が劣る、六角錐台の上面の外周の角部を避けて形成する。
 第2の半導体層である結晶層は、例えば、一方向に延在するストライプ形状であってもよい。
The crystal layer serving as the second semiconductor layer typically has a hexagonal pyramid shape in which the S plane is an inclined crystal plane, or a truncated hexagonal pyramid in which the S plane is an inclined crystal plane and the upper surface is a C plane. It has the shape of An electrode of the second conductivity type is formed on the second semiconductor layer. In the former case, typically, the S-plane (inclined) of the third semiconductor layer on the second semiconductor layer is typically used. This electrode is formed on the crystal plane), and in the latter case, typically, this electrode is formed on the C plane (the upper surface of a hexagonal pyramid) of the third semiconductor layer on the second semiconductor layer. Preferably, it is formed so as to avoid corners on the outer periphery of the upper surface of the truncated hexagonal pyramid, which generally have poor crystallinity.
The crystal layer serving as the second semiconductor layer may have, for example, a stripe shape extending in one direction.

 窒化物系III−V族化合物半導体の成長においては、成長面に比較的S面、C面が出やすいが、S面が出ているときには、その成長層の厚さの大部分、例えば90%以上の成長速度(ここで言う成長速度は原料供給量を指す。すなわち、成長する単位面積あたりの正味の窒化物系III−V族化合物半導体の成長速度である。したがって、C面に成長する場合はその成長速度が等しいが、S面のような傾斜した面に成長する場合には注意を要する。)を10μm/hとすれば、S面上にも成長する。しかしながら、成長速度を10μm/hよりも小さく、例えば4μm/hとすると、S面上の成長速度よりもC面上の成長速度が極めて速くなり、S面上に必要な厚さの層を成長させることが難しくなる。そこで、窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層および第3の半導体層を含む成長層を成長させる場合には、好適には、その厚さの少なくとも90%以上を10μm/h以上の成長速度で成長させる。一方、C面上の成長の際には、成長速度を10μm/h以上にすると、逆にピットが大量に出現することになり、好ましくない。したがって、C面上の成長の際には、好適には、成長速度を10μm/hより遅くする。 In the growth of a nitride III-V compound semiconductor, an S-plane and a C-plane are relatively likely to be formed on the growth surface, but when the S-plane is formed, most of the thickness of the grown layer, for example, 90% The above growth rate (the growth rate here refers to the amount of raw material supplied; that is, the net growth rate of the nitride-based III-V compound semiconductor per unit area of growth. Therefore, when growing on the C-plane, Has the same growth rate, but care must be taken when growing on an inclined surface such as the S-plane.) When the growth rate is set to 10 μm / h, the growth also occurs on the S-plane. However, when the growth rate is smaller than 10 μm / h, for example, 4 μm / h, the growth rate on the C plane is much higher than the growth rate on the S plane, and a layer having a required thickness is grown on the S plane. It becomes difficult to make it. Therefore, when growing a growth layer including an active layer made of a nitride III-V compound semiconductor and a third semiconductor layer, at least 90% or more of the thickness is preferably 10 μm / h or more. Grow at growth rate. On the other hand, when growing on the C plane, if the growth rate is 10 μm / h or more, a large number of pits will undesirably appear, which is not preferable. Therefore, when growing on the C-plane, the growth rate is preferably lower than 10 μm / h.

 第2の半導体層は、典型的には、成長マスクの開口部よりも横方向に広がるように選択成長させるが、必ずしもそのようにする必要はなく、開口部に収まるようにしてもよい。 {Circle around (2)} The second semiconductor layer is typically selectively grown so as to extend in the lateral direction more than the opening of the growth mask, but it is not always necessary to do so, and the second semiconductor layer may fit in the opening.

 成長マスクを除去した後、活性層を成長させる前に、好適には活性層を成長させる直前に、第2の半導体層上に、第1導電型の第4の半導体層を成長させるようにしてもよい。このようにすることにより、次のような利点を得ることができる。第1に、成長マスクを除去した後に第2の半導体層上に活性層を直接成長させると、第2の半導体層と活性層との界面に酸化膜などが存在するために活性層の発光特性などに悪影響が生じるが、まず第4の半導体層を成長させてからその上に活性層を成長させると、酸化膜などが存在しない清浄な面上に活性層を成長させることができ、この問題を防止することができる。第2に、成長マスクを除去するために基板を大気に晒した場合、第2の半導体層の表面が酸化されて酸化膜が不均一に形成されるところ、活性層の成長時にはこの酸化膜の多い部分では成長が起きにくく、酸化膜の少ない部分から先に成長する結果、活性層の表面に凹凸ができやすいが、上述のように第4の半導体層上に活性層を成長させると、酸化膜などが存在しない清浄な面上に活性層を成長させることができることにより、活性層の表面の平坦性の向上を図ることができる。第3に、第2の半導体層の選択成長時にはその成長速度が一般に遅いことから、第2の半導体層の表面(特に、C面層)は比較的荒れた平坦性の悪い状態となりやすいが、第2の半導体層上に第4の半導体層を十分に速い成長速度で成長させると、この第2の半導体層の荒れた表面の凹凸を埋めて平坦化することができる。例えば、第1の半導体層、第2の半導体層、活性層、第3の半導体層が窒化物系III−V族化合物半導体からなる場合、第4の半導体層の材料としては、例えば、GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInNなどの窒化物系III−V族化合物半導体を用いることができる。 After the growth mask is removed, before growing the active layer, preferably just before growing the active layer, a fourth semiconductor layer of the first conductivity type is grown on the second semiconductor layer. Is also good. By doing so, the following advantages can be obtained. First, when an active layer is directly grown on the second semiconductor layer after removing the growth mask, the light emitting characteristics of the active layer are increased due to the presence of an oxide film at the interface between the second semiconductor layer and the active layer. However, if a fourth semiconductor layer is first grown and then an active layer is grown thereon, the active layer can be grown on a clean surface free of an oxide film or the like. Can be prevented. Second, when the substrate is exposed to the air to remove the growth mask, the surface of the second semiconductor layer is oxidized and an oxide film is formed unevenly. Although the growth is difficult to occur in a large part, and the surface of the active layer tends to be uneven as a result of growing first from a part with a small oxide film, as described above, when the active layer is grown on the fourth semiconductor layer, the oxidation is Since the active layer can be grown on a clean surface where no film or the like exists, the flatness of the surface of the active layer can be improved. Third, since the growth rate of the second semiconductor layer during the selective growth is generally slow, the surface of the second semiconductor layer (particularly, the C-plane layer) tends to be relatively rough and have poor flatness. When the fourth semiconductor layer is grown on the second semiconductor layer at a sufficiently high growth rate, the second semiconductor layer can be planarized by filling the unevenness of the rough surface of the second semiconductor layer. For example, when the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the active layer, and the third semiconductor layer are made of a nitride III-V compound semiconductor, the material of the fourth semiconductor layer is, for example, GaN, A nitride III-V compound semiconductor such as InGaN, AlGaN, or AlGaInN can be used.

 第1の半導体層、第2の半導体層、活性層および第3の半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)などを用いることができる。 As a method of growing the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the active layer, and the third semiconductor layer, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxial growth, or halide vapor phase epitaxial growth (HVPE) Etc. can be used.

 この発明の第2の発明は、
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも結晶部の傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 結晶部上の第2導電型の半導体層上に設けられ、第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する半導体発光素子であって、
 第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とするものである。
 ここで、第2の電極の大きさは、好適には、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの約33%以下に選ばれる。
According to a second aspect of the present invention,
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially stacked on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
A semiconductor light-emitting element provided on a second-conductivity-type semiconductor layer on a crystal part and having a second electrode electrically connected to the second-conductivity-type semiconductor layer,
The size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
Here, the size of the second electrode is preferably selected to be about 33% or less of the size of the crystal part where the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.

 この発明の第3の発明は、
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 成長マスクの開口部における第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 成長マスクを除去する工程と、
 第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする集積型半導体発光装置の製造方法である。
 ここで、集積型半導体発光装置はその用途を問わないが、典型的な用途を挙げると、画像表示装置や照明装置などである。
According to a third aspect of the present invention,
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of the first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
Sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer. A method of manufacturing an integrated semiconductor light emitting device, comprising:
Here, the integrated semiconductor light emitting device may be used for any purpose, but typical applications are an image display device and a lighting device.

 この発明の第4の発明は、
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも結晶部の傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 結晶部上の第2導電型の半導体層上に設けられ、第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する複数の半導体発光素子が集積された集積型半導体発光装置であって、
 第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とするものである。
 ここで、第2の電極の大きさは、好適には、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの約33%以下に選ばれる。
According to a fourth aspect of the present invention,
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially stacked on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
An integrated semiconductor light emitting device in which a plurality of semiconductor light emitting elements provided on a second conductivity type semiconductor layer on a crystal part and having a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer are integrated. A device,
The size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
Here, the size of the second electrode is preferably selected to be about 33% or less of the size of the crystal part where the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.

 この発明の第5の発明は、
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 成長マスクの開口部における第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 成長マスクを除去する工程と、
 第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする画像表示装置の製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention,
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of the first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
Sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.

 この発明の第6の発明は、
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも結晶部の傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 結晶部上の第2導電型の半導体層上に設けられ、第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する画像表示装置であって、
 第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とするものである。
 ここで、第2の電極の大きさは、好適には、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの約33%以下に選ばれる。
According to a sixth aspect of the present invention,
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially stacked on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
An image display device provided on a second conductivity type semiconductor layer on a crystal part and having a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
Here, the size of the second electrode is preferably selected to be about 33% or less of the size of the crystal part where the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.

 この発明の第7の発明は、
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 成長マスクの開口部における第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 成長マスクを除去する工程と、
 第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする照明装置の製造方法である。
According to a seventh aspect of the present invention,
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of the first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
A step of sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.

 この発明の第8の発明は、
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも結晶部の傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 結晶部上の第2導電型の半導体層上に設けられ、第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する照明装置であって、
 第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention,
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially stacked on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
A lighting device including a second electrode provided on the second conductivity type semiconductor layer over the crystal part and electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.

 ここで、第2の電極の大きさは、好適には、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの約33%以下に選ばれる。
 この発明の第2〜第8の発明においては、その性質に反しない限り、第1の発明に関連して説明したことが成立する。
Here, the size of the second electrode is preferably selected to be about 33% or less of the size of the crystal part where the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
In the second to eighth aspects of the present invention, what has been described in relation to the first aspect holds as long as the property is not violated.

 上述のように構成されたこの発明の第1、第3、第5および第7の発明によれば、成長マスクを除去してから活性層および第2導電型の第3の半導体層を成長させることにより、成長マスクとして酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を用いたときに、成長マスクから脱離するシリコンが第3の半導体層に取り込まれる問題が本質的に存在しない。更に、レジストなどによる汚染の問題も存在しない。 According to the first, third, fifth and seventh aspects of the present invention configured as described above, the active layer and the third semiconductor layer of the second conductivity type are grown after removing the growth mask. Thus, when a silicon oxide film or a silicon nitride film is used as a growth mask, there is essentially no problem that silicon released from the growth mask is taken into the third semiconductor layer. Further, there is no problem of contamination by a resist or the like.

 また、上述のように構成されたこの発明の第2、第4、第6および第8の発明によれば、第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下であることにより、第2導電型の半導体層に形成される傾斜結晶面の下部に異常成長部が発生しても、第2の電極がこの部分にかからないようにすることができる。 According to the second, fourth, sixth and eighth aspects of the present invention configured as described above, the size of the second electrode is such that the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked. Since the size of the crystal part is 50% or less, even if an abnormally grown part occurs below the inclined crystal plane formed in the semiconductor layer of the second conductivity type, the second electrode is formed in this part. Can be avoided.

 この発明によれば、成長マスクを除去してから活性層および第2導電型の第3の半導体層を成長させることにより、発光効率が大幅に向上した半導体発光素子、集積型半導体発光装置、画像表示装置および照明装置を容易に製造することができる。 According to the present invention, the active layer and the third semiconductor layer of the second conductivity type are grown after the growth mask is removed, so that the semiconductor light emitting element, the integrated semiconductor light emitting device, and the image have significantly improved luminous efficiency. The display device and the lighting device can be easily manufactured.

 また、上述のように構成されたこの発明によれば、第2の電極の大きさが、活性層および第2導電型の半導体層が積層された結晶部の大きさの50%以下であることにより、発光効率が大幅に向上した半導体発光素子、集積型半導体発光装置、画像表示装置および照明装置を提供することができる。 Further, according to the present invention configured as described above, the size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part on which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor light emitting element, an integrated semiconductor light emitting device, an image display device, and a lighting device whose luminous efficiency is greatly improved.

 以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
 図1〜図6はこの発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を工程順に示し、各図のAは斜視図、Bは断面図である。また、図7はこのGaN系発光ダイオードの完成状態を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
1 to 6 show a method of manufacturing a GaN-based light-emitting diode according to a first embodiment of the present invention in the order of steps, where A is a perspective view and B is a cross-sectional view. FIG. 7 is a sectional view showing a completed state of the GaN-based light emitting diode.

 この第1の実施形態においては、図1に示すように、まず、例えば主面がC+面であるサファイア基板11を用意し、サーマルクリーニングなどによりその表面を清浄化した後、このサファイア基板11上に、例えば有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、n型不純物として例えばSiがドープされたn型GaN層12を成長させる。このn型GaN層12は、可能な限り結晶欠陥、特に貫通転位が少ないものが望ましく、その厚さは例えば2μm程度以上あれば通常は足りる。低欠陥のn型GaN層12の形成方法としては種々の方法があるが、一般的な方法として、サファイア基板11上に、まず例えば500℃程度の低温でGaNバッファ層やAlNバッファ層(図示せず)を成長させ、その後1000℃程度まで昇温して結晶化してから、その上にn型GaN層12を成長させる方法がある。 In the first embodiment, as shown in FIG. 1, first, for example, a sapphire substrate 11 whose main surface is a C + surface is prepared, and its surface is cleaned by thermal cleaning or the like. Then, an n-type GaN layer 12 doped with, for example, Si as an n-type impurity is grown by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. The n-type GaN layer 12 desirably has as few crystal defects as possible, in particular, threading dislocations, and a thickness of, for example, about 2 μm or more is usually sufficient. There are various methods for forming the low-defect n-type GaN layer 12, but as a general method, first, a GaN buffer layer or an AlN buffer layer (shown in FIG. And then growing the temperature to about 1000 ° C. for crystallization, and then growing the n-type GaN layer 12 thereon.

 次に、n型GaN層12の全面に例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより、例えば厚さが100nm程度のSiO2 膜を形成した後、その上にリソグラフィーにより所定形状のレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、または、CF4 やCHF3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いたRIE法によりSiO2 膜をエッチングし、パターニングして、素子形成位置に所定の開口部13を有する成長マスク14を形成する。この開口部13の形状は、円形またはその一辺が〈11−20〉方向に平行な六角形とするのが好ましいが、ここでは一例として円形とする。この開口部13の直径は必要に応じて決められるが、例えば10μm程度である。 Next, an SiO 2 film having a thickness of, for example, about 100 nm is formed on the entire surface of the n-type GaN layer 12 by, for example, a CVD method, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, and a resist pattern having a predetermined shape is formed thereon by lithography. (Not shown), and using this resist pattern as a mask, SiO 2 is formed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution or RIE using an etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3. The film is etched and patterned to form a growth mask 14 having a predetermined opening 13 at an element formation position. The shape of the opening 13 is preferably a circle or a hexagon whose one side is parallel to the <11-20> direction. Here, the opening 13 is a circle as an example. The diameter of the opening 13 is determined as needed, but is, for example, about 10 μm.

 次に、図2に示すように、この成長マスク14を用い、その開口部13におけるn型GaN層12上にn型不純物として例えばSiがドープされたn型GaN層15を選択成長させる。この選択成長により、六角錐形状のn型GaN層15が得られる。この六角錐形状のn型GaN層15の6面は、サファイア基板11の主面に対して傾斜したS面からなる。この六角錐形状のn型GaN層15の大きさは、必要に応じて決められるが、この場合には、開口部13の直径より少し大きく選ばれる。 (2) Next, as shown in FIG. 2, an n-type GaN layer 15 doped with, for example, Si as an n-type impurity is selectively grown on the n-type GaN layer 12 in the opening 13 using the growth mask 14. By this selective growth, a hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15 is obtained. The six surfaces of the n-type GaN layer 15 having the shape of a hexagonal pyramid are formed as S surfaces inclined with respect to the main surface of the sapphire substrate 11. The size of the n-type GaN layer 15 having the shape of a hexagonal pyramid is determined as necessary. In this case, the size is selected to be slightly larger than the diameter of the opening 13.

 次に、図3に示すように、成長マスク14を例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、または、CF4 やCHF3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いたRIE法によりエッチング除去する。このようにして、n型GaN層12上に六角錐形状のn型GaN層15が形成されたGaN加工基板が得られる。 Next, as shown in FIG. 3, the growth mask 14 is removed by wet etching using, for example, a hydrofluoric acid-based etchant, or by RIE using an etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3. . In this manner, a GaN processed substrate in which the hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15 is formed on the n-type GaN layer 12 is obtained.

 次に、このGaN加工基板をMOCVD装置の反応管に入れ、この反応管内において例えば1〜2分間サーマルクリーニングを行って表面の清浄化を行い、引き続いて、図4に示すように、このGaN加工基板上に、例えばInGaN系の活性層16およびp型不純物として例えばMgがドープされたp型GaN層17を、好適には10μm/h以上の成長速度で順次成長させる。これによって、六角錐形状のn型GaN層15とその傾斜結晶面に成長した活性層16およびp型GaN層17とにより、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード構造が形成される。活性層16およびp型GaN層17の厚さは必要に応じて決められるが、活性層16の厚さは例えば3nm、p型GaN層17の厚さは例えば0.2μmである。これらのGaN系半導体層の成長温度は、例えば、活性層16は650〜800℃、p型GaN層17は900〜1050℃とする。活性層16は、例えば、単一のInGaN層からなるものであっても、例えばIn組成が互いに異なる二つのInGaN層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよく、それらのIn組成は、発光波長をどの波長に設定するかに応じて決められる。また、p型GaN層17においては、好適には、その最上層のMg濃度を、後述のp側電極と良好なオーミック接触を取ることができるように上昇させる。ただし、p型GaN層17上に、オーミック接触をより取り易い、p型不純物として例えばMgがドープされたp型InGaN層をp型コンタクト層として成長させ、その上にp側電極を形成してもよい。また、必要に応じて、活性層16を成長させる直前に、GaN加工基板上にまず薄く、n型不純物として例えばSiがドープされたn型GaN層を成長させ、引き続いてその上に活性層16を成長させるようにしてもよい。このようにすれば、活性層16をn型GaN層の清浄な面上に成長させることができるので、結晶性の良好な活性層16を確実に得ることができる。この場合、このn型GaN層の成長に際しては、まず850℃程度の成長温度から成長を始め、その後徐々に成長温度を上昇させて950℃程度に設定することが良いことが、経験的に見出されている。また、上記のサーマルクリーニング時の熱処理効果で六角錐形状のn型GaN層15の頂点が少し丸みを帯びることにより、その上に成長する活性層16およびp型GaN層17の頂点も丸みを帯び、したがってp型GaN層17上に形成されるp側電極はこの丸みを帯びた頂点を含む領域のp型GaN層17上に形成されることになるため、鋭い頂点を含む領域のp型GaN層17上にp側電極を形成する場合に比べて、発光ダイオードの動作時に発生するこの頂点近傍の電界集中などに起因するp側電極の経時劣化の問題をより緩和することができる。 Next, the GaN-processed substrate is placed in a reaction tube of an MOCVD apparatus, and thermal cleaning is performed in the reaction tube for, for example, 1 to 2 minutes to clean the surface. Subsequently, as shown in FIG. An InGaN-based active layer 16 and a p-type GaN layer 17 doped with, for example, Mg as a p-type impurity are sequentially grown on the substrate at a growth rate of preferably 10 μm / h or more. Thus, the hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15 and the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown on the inclined crystal plane form a light emitting diode structure having a double hetero structure. The thicknesses of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 are determined as necessary. The thickness of the active layer 16 is, for example, 3 nm, and the thickness of the p-type GaN layer 17 is, for example, 0.2 μm. The growth temperature of these GaN-based semiconductor layers is, for example, 650-800 ° C. for the active layer 16 and 900-1050 ° C. for the p-type GaN layer 17. The active layer 16 may be composed of a single InGaN layer, for example, or may have a multiple quantum well structure in which two InGaN layers having different In compositions are alternately stacked, for example. , The emission wavelength is set. Further, in the p-type GaN layer 17, preferably, the Mg concentration of the uppermost layer is increased so that a good ohmic contact with a p-side electrode described later can be obtained. However, on the p-type GaN layer 17, a p-type InGaN layer in which Mg is doped as a p-type impurity, which makes it easier to make ohmic contact, is grown as a p-type contact layer, and a p-side electrode is formed thereon. Is also good. If necessary, immediately before growing the active layer 16, a thin n-type GaN layer, for example, doped with Si as an n-type impurity, is grown on the GaN-processed substrate. May be grown. By doing so, the active layer 16 can be grown on the clean surface of the n-type GaN layer, so that the active layer 16 having good crystallinity can be obtained reliably. In this case, when growing the n-type GaN layer, it is empirically found that the growth is preferably started at a growth temperature of about 850 ° C. and then gradually increased to about 950 ° C. Has been issued. Also, the apex of the n-type GaN layer 15 having a hexagonal pyramid shape is slightly rounded due to the heat treatment effect at the time of the thermal cleaning, so that the apex of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown thereon are also rounded. Therefore, since the p-side electrode formed on the p-type GaN layer 17 is formed on the p-type GaN layer 17 in the region including the rounded apex, the p-type GaN in the region including the sharp vertex is formed. As compared with the case where the p-side electrode is formed on the layer 17, the problem of the deterioration of the p-side electrode with time caused by the electric field concentration near the apex generated during the operation of the light emitting diode can be alleviated.

 ここで重要なことは、活性層16およびp型GaN層17の成長時には、成長マスク14が存在しないことである。このため、成長マスク14としてSiO2 膜やSiN膜が用いられても、p型GaN層17の成長時に、そのSiが脱離して成長層に取り込まれる問題が本質的に存在しない。また、レジストによる汚染の問題も存在しない。
 なお、上記のGaN系半導体層の成長を1000℃程度の成長温度で行うときは、一般に、Gaの原料の供給量を大幅に増やす(例えば、100μmol/min以上)必要がある。
What is important here is that the growth mask 14 does not exist when the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 are grown. For this reason, even if a SiO 2 film or a SiN film is used as the growth mask 14, there is essentially no problem that Si is desorbed and taken into the growth layer during the growth of the p-type GaN layer 17. Also, there is no problem of resist contamination.
When the GaN-based semiconductor layer is grown at a growth temperature of about 1000 ° C., it is generally necessary to greatly increase the supply amount of the Ga material (for example, 100 μmol / min or more).

 上記のGaN系半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリメチルガリウム((CH3 3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリメチルインジウム((CH3 3 In、TMI)を、Nの原料としてはNH3 を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばシラン(SiH4 )を、p型ドーパントとしては例えばビス=メチルシクロペンタジエニルマグネシウム((CH3 5 4 2 Mg)あるいはビス=シクロペンタジエニルマグネシウム((C5 5 2 Mg)を用いる。 The growth material for the GaN-based semiconductor layer is, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) as a Ga material, trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA), In as an Al material. the raw materials trimethylindium ((CH 3) 3 in, TMI), as a raw material for N using NH 3. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as an n-type dopant, and bis = methylcyclopentadienyl magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl is used as a p-type dopant. used magnesium ((C 5 H 5) 2 Mg).

 また、上記のGaN系半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、n型GaN層12およびn型GaN層15はN2 とH2 との混合ガス、活性層16はN2 ガス雰囲気、p型GaN層17はN2 とH2 との混合ガスを用いる。この場合、活性層16の成長ではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、Inが脱離するのを抑えることができ、活性層16の劣化を防止することができる。また、p型GaN層17の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。 Further, as the carrier gas atmosphere during the growth of the GaN-based semiconductor layer, the n-type GaN layer 12 and the n-type GaN layer 15 are a mixed gas of N 2 and H 2 , the active layer 16 is an N 2 gas atmosphere, For the type GaN layer 17, a mixed gas of N 2 and H 2 is used. In this case, in growing the active layer 16, the carrier gas atmosphere is an N 2 atmosphere, and H 2 is not included in the carrier gas atmosphere, so that the desorption of In can be suppressed, and the deterioration of the active layer 16 can be prevented. can do. Since the carrier gas atmosphere is a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 when growing the p-type GaN layer 17, these p-type layers can be grown with good crystallinity.

 次に、上述のようにしてGaN系半導体層を成長させたサファイア基板11をMOCVD装置から取り出す。
 次に、リソグラフィーにより、六角錐形状のn型GaN層15と別の部位のn側電極形成領域を除いた領域のp型GaN層17の表面を覆うレジストパターン(図示せず)を形成する。
 次に、このレジストパターンをマスクとして例えばRIE法によりp型GaN層17および活性層16をエッチングして開口部18を形成し、この開口部18にn型GaN層12を露出させる。この後、レジストパターンを除去する。
Next, the sapphire substrate 11 on which the GaN-based semiconductor layer has been grown as described above is taken out of the MOCVD apparatus.
Next, a resist pattern (not shown) is formed by lithography to cover the surface of the p-type GaN layer 17 in a region excluding the hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15 and a region other than the n-side electrode formation region.
Next, using the resist pattern as a mask, the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 are etched by, for example, RIE to form an opening 18, and the n-type GaN layer 12 is exposed in the opening 18. After that, the resist pattern is removed.

 次に、基板全面に例えば真空蒸着法によりTi膜、Pt膜およびAu膜を順次形成した後、その上にリソグラフィーにより所定形状のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてTi膜、Pt膜およびAu膜をエッチングする。これによって、p型GaN層17および活性層16の開口18を通じてn型GaN層12にコンタクトしたTi/Pt/Au構造のn側電極19が形成される。 Next, after a Ti film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate by, for example, a vacuum deposition method, a resist pattern having a predetermined shape is formed thereon by lithography, and the Ti film and the Pt film are formed using the resist pattern as a mask. And the Au film are etched. As a result, an n-side electrode 19 having a Ti / Pt / Au structure in contact with the n-type GaN layer 12 through the opening 18 of the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 is formed.

 次に、同様なプロセスで、六角錐形状のn型GaN層15の上に成長した活性層16およびp型GaN層17の頂点を含む領域に、例えばNi/Pt/Au構造のp側電極20を形成する。 Next, in a similar process, the p-side electrode 20 having a Ni / Pt / Au structure is formed in a region including the apexes of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown on the hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15. To form

 この後、上述のようにして発光ダイオード構造が形成された基板をRIEによるエッチングやダイサーなどによりチップ化する。チップ化されたGaN系発光ダイオードを図6に示す。図7に完成状態のGaN系発光ダイオードの断面図を示す。 After that, the substrate on which the light emitting diode structure is formed as described above is formed into chips by etching by RIE or dicer. FIG. 6 shows a GaN-based light-emitting diode chipped. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a GaN-based light emitting diode in a completed state.

 このようにして製造されたGaN系発光ダイオードのp側電極20とn側電極19との間に電流を流して駆動したところ、活性層16のIn組成に応じて発光波長380〜620nmの範囲で、サファイア基板11を通した発光を確認することができた。 When a current was passed between the p-side electrode 20 and the n-side electrode 19 of the GaN-based light-emitting diode manufactured in this manner, the light-emitting diode was driven within a light emission wavelength range of 380 to 620 nm according to the In composition of the active layer 16. Thus, light emission through the sapphire substrate 11 could be confirmed.

 また、このGaN系発光ダイオードの電流−光特性を図8に示す。図8には、比較のために、六角錐形状のn型GaN層を形成しないでGaN系半導体層を成長させることにより素子構造を形成する従来の通常のGaN系発光ダイオードの電流−光特性も併せて示す。図8から明らかなように、この第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードは、従来のGaN系発光ダイオードと比べて、発光効率が約2〜3倍に増加している。これは、素子構造を六角錐形状にしたことにより活性層16からの発光を外部に効率よく取り出すことができることに加えて、成長マスク14からのSiの脱離によりp型化が阻害される問題がないことにより、p型GaN層17の低比抵抗化を図ることができたことによるものと考えられる。 FIG. 8 shows the current-light characteristics of the GaN-based light emitting diode. FIG. 8 also shows, for comparison, current-light characteristics of a conventional ordinary GaN-based light emitting diode in which a GaN-based semiconductor layer is grown without forming a hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer to form an element structure. Also shown. As is clear from FIG. 8, the GaN-based light-emitting diode according to the first embodiment has a luminous efficiency approximately two to three times that of the conventional GaN-based light-emitting diode. This is because the light emission from the active layer 16 can be efficiently extracted to the outside due to the hexagonal pyramid shape of the element structure, and in addition, the removal of Si from the growth mask 14 hinders the formation of the p-type. It is considered that the absence of such a structure enabled the reduction in the specific resistance of the p-type GaN layer 17.

 図9、図10および図11は、六角錐形状に成長したp型GaN層17の大きさを約12μmとし、p側電極20の大きさを2〜12μmの範囲で2μm刻みに変えたGaN系発光ダイオードの発光特性を調べた結果を示す。ここで、図9は電流−電圧特性、図10は電流−光出力特性、図11は電極サイズと発光効率との関係を示す。図9〜図11より、発光特性の観点からの、p側電極20の最適なサイズは6μm程度以下、言い換えると六角錐形状のn型GaN層15のサイズの50%以下であることが分かる。したがって、この実験データより、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下、面積比で25%以下にすれば、発光効率が極大になる。更に、図11より、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの約33%以下、面積比で約11%以下にすれば、発光効率をより高くすることができる。 FIGS. 9, 10 and 11 show a GaN-based material in which the size of the p-type GaN layer 17 grown in a hexagonal pyramid shape is about 12 μm, and the size of the p-side electrode 20 is changed every 2 μm in the range of 2 to 12 μm. The result of examining the light emitting characteristics of the light emitting diode is shown. Here, FIG. 9 shows current-voltage characteristics, FIG. 10 shows current-light output characteristics, and FIG. 11 shows the relationship between electrode size and luminous efficiency. 9 to 11, it can be seen that the optimal size of the p-side electrode 20 from the viewpoint of light emission characteristics is about 6 μm or less, in other words, 50% or less of the size of the n-type GaN layer 15 having a hexagonal pyramid shape. Therefore, based on this experimental data, the luminous efficiency is maximized when the size of the p-side electrode 20 is set to 50% or less of the size of the hexagonal pyramidal p-type GaN layer 17 and the area ratio is set to 25% or less. Further, as shown in FIG. 11, when the size of the p-side electrode 20 is about 33% or less of the size of the p-type GaN layer 17 having a hexagonal pyramid shape and the area ratio is about 11% or less, the luminous efficiency can be further increased. .

 このようにp側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にすることにより発光効率が高くなる理由は、次のように考えることができる。すなわち、図12Aはp型GaN層17の成長直後の様子を示すが、この図から分かるように、六角錐形状のp型GaN層17の下部にピット21が存在し、その近傍に異常成長部22が形成されている。この異常成長部22の上にp側電極20が形成されると、その接触特性が悪くなり、ひいては発光効率の低下をもたらす。そこで、図12Bに示すように、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にすると、p側電極20がこの異常成長部22にかからないようにすることができる。 The reason why the luminous efficiency is increased by setting the size of the p-side electrode 20 to 50% or less of the size of the p-type GaN layer 17 having a hexagonal pyramid shape can be considered as follows. That is, FIG. 12A shows a state immediately after the growth of the p-type GaN layer 17. As can be seen from FIG. 12A, a pit 21 exists below the hexagonal pyramid-shaped p-type GaN layer 17, and an abnormally grown portion exists near the pit 21. 22 are formed. If the p-side electrode 20 is formed on the abnormally grown portion 22, the contact characteristics of the p-side electrode 20 are deteriorated, and the luminous efficiency is reduced. Therefore, as shown in FIG. 12B, when the size of the p-side electrode 20 is set to 50% or less of the size of the hexagonal pyramid-shaped p-type GaN layer 17, the p-side electrode 20 is prevented from covering the abnormally grown portion 22. Can be.

 以上のように、この第1の実施形態によれば、SiO2 からなる成長マスク14の開口部13におけるn型GaN層12上に六角錐形状のn型GaN層15を選択成長させてから成長マスク14をエッチング除去し、その後に活性層16およびp型GaN層17を成長させるようにしていることにより、p型GaN層17の成長時に成長マスク14からSiが脱離して成長層に取り込まれる問題が存在しない。このため、十分にMgがドープされた低比抵抗のp型GaN層17を得ることができ、ひいてはGaN系発光ダイオードの発光効率の向上を図ることができる。また、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にすることにより、GaN系発光ダイオードの発光効率を極大化することができ、発光効率の大幅な向上を図ることができる。 As described above, according to the first embodiment, the hexagonal pyramid-shaped n-type GaN layer 15 is selectively grown on the n-type GaN layer 12 in the opening 13 of the growth mask 14 made of SiO 2 and then grown. By removing the mask 14 by etching and then growing the active layer 16 and the p-type GaN layer 17, Si is detached from the growth mask 14 during the growth of the p-type GaN layer 17 and is taken into the growth layer. There is no problem. Therefore, it is possible to obtain a p-type GaN layer 17 sufficiently doped with Mg and having a low specific resistance, thereby improving the luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode. Further, by setting the size of the p-side electrode 20 to 50% or less of the size of the p-type GaN layer 17 having a hexagonal pyramid shape, the luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode can be maximized, and the luminous efficiency can be greatly improved. Can be achieved.

 更に、n側電極19の形成のためにp型GaN層17および活性層16にRIEのようなドライエッチングにより開口部18を形成したり、集積型半導体発光装置を製造する場合に素子間を分離するためにp型GaN層17および活性層16をRIEのようなドライエッチングによりエッチングしたりすると、その部分の活性層16に損傷が発生するのを避けることが難しいが、この損傷が発生する部分は実際に発光が起きる部分(p側電極20とその近傍の2〜5μmの範囲)から十分に離れているため、発光特性に何ら悪影響を及ぼさない。 Further, the opening 18 is formed in the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 by dry etching such as RIE for forming the n-side electrode 19, and the elements are separated when manufacturing an integrated semiconductor light emitting device. When the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 are etched by dry etching such as RIE, it is difficult to avoid that the active layer 16 is damaged at that portion. Is sufficiently away from the portion where light emission actually occurs (p-side electrode 20 and its vicinity in the range of 2 to 5 μm), and thus has no adverse effect on the light emission characteristics.

 次に、この発明の第2の実施形態によるGaN系発光ダイオードについて説明する。
 この第2の実施形態においては、図13に示すように、p側電極20を、六角錐形状のp型GaN層17の頂点の近傍には形成せず、その中腹部にのみ形成する。より具体的には、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にし、かつ頂点近傍にはp側電極20が形成されないようにする。これは、原子間力顕微鏡(AFM)による観測結果によれば、六角錐形状のp型GaN層17の頂点の近傍の部分の結晶性は他の部分に比べて悪いことから、この結晶性の悪い頂点の近傍を避けてp側電極20を形成するとともに、第1の実施形態で述べたようにp側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にすることにより、異常成長部22にp側電極20がかからないようにすることができるからである。
Next, a GaN-based light emitting diode according to a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, as shown in FIG. 13, the p-side electrode 20 is not formed near the apex of the p-type GaN layer 17 having a hexagonal pyramid shape, but is formed only at the middle portion thereof. More specifically, the size of the p-side electrode 20 is set to 50% or less of the size of the p-type GaN layer 17 having a hexagonal pyramid shape, and the p-side electrode 20 is not formed near the apex. This is because the crystallinity of the portion near the vertex of the hexagonal pyramid-shaped p-type GaN layer 17 is worse than that of other portions according to the observation result by the atomic force microscope (AFM). The p-side electrode 20 is formed avoiding the vicinity of the bad vertex, and the size of the p-side electrode 20 is set to 50% or less of the size of the hexagonal pyramidal p-type GaN layer 17 as described in the first embodiment. Thereby, the p-side electrode 20 can be prevented from covering the abnormally grown portion 22.

 この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、p側電極20のサイズを六角錐形状のp型GaN層17のサイズの50%以下にし、かつ頂点近傍にはp側電極20が形成されないようにしていることにより、GaN系発光ダイオードの発光効率のより一層の向上を図ることができる。 According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the size of the p-side electrode 20 is set to 50% or less of the size of the hexagonal pyramid-shaped p-type GaN layer 17. In addition, since the p-side electrode 20 is not formed near the apex, the luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode can be further improved.

 次に、この発明の第3の実施形態によるGaN系発光ダイオードについて説明する。
 この第3の実施形態においては、第1の実施形態と同様に工程を進めてp型GaN層17まで成長させた後、p型GaN層17上にp側電極20を形成する。次に、サファイア基板11の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射することにより、サファイア基板11から、n型GaN層12から上の部分を剥離する。次に、このようにして剥離されたn型GaN層12の裏面をエッチングなどにより平坦化した後、図14に示すように、n型GaN層12の裏面にn側電極19を形成する。このn側電極19は例えばITOなどからなる透明電極としてもよく、この場合は六角錐形状の部分に対応する部分を含むn型GaN層12の裏面の広い面積にわたってn側電極19を形成することができる。また、このn側電極19をTi/Pt/Au構造の金属積層膜により形成する場合には、n型GaN層12を通して外部に光が放射されるようにするため、図15に示すように、六角錐形状の部分に対応する部分におけるn側電極19に開口部19aを設ける。
 この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a GaN-based light emitting diode according to a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the p-side electrode 20 is formed on the p-type GaN layer 17 after the process is advanced to the p-type GaN layer 17 in the same manner as in the first embodiment. Next, a portion above the n-type GaN layer 12 is separated from the sapphire substrate 11 by irradiating a laser beam from the back surface side of the sapphire substrate 11 with, for example, an excimer laser. Next, after the rear surface of the n-type GaN layer 12 thus peeled is planarized by etching or the like, an n-side electrode 19 is formed on the rear surface of the n-type GaN layer 12, as shown in FIG. The n-side electrode 19 may be a transparent electrode made of, for example, ITO. In this case, the n-side electrode 19 is formed over a wide area on the back surface of the n-type GaN layer 12 including a portion corresponding to a hexagonal pyramid-shaped portion. Can be. When the n-side electrode 19 is formed of a metal laminated film having a Ti / Pt / Au structure, light is radiated to the outside through the n-type GaN layer 12, as shown in FIG. An opening 19a is provided in the n-side electrode 19 at a portion corresponding to the hexagonal pyramid-shaped portion.
According to the third embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

 次に、この発明の第4の実施形態による画像表示装置について説明する。この画像表示装置を図16に示す。
 図16に示すように、この画像表示装置においては、サファイア基板11の面内の互いに直交するx方向およびy方向にGaN系発光ダイオードが規則的に配列され、GaN系発光ダイオードの二次元アレイが形成されている。各GaN系発光ダイオードの構造は、例えば第1の実施形態と同様である。
Next, an image display device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. This image display device is shown in FIG.
As shown in FIG. 16, in this image display device, GaN-based light-emitting diodes are regularly arranged in the x-direction and the y-direction orthogonal to each other in the plane of the sapphire substrate 11, and a two-dimensional array of GaN-based light-emitting diodes is formed. Is formed. The structure of each GaN-based light emitting diode is the same as, for example, the first embodiment.

 y方向には、赤色(R)発光用のGaN系発光ダイオード、緑色(G)発光用のGaN系発光ダイオードおよび青色(B)発光用のGaN系発光ダイオードが隣接して配列され、これらの3つのGaN系発光ダイオードにより1画素が形成されている。x方向に配列された赤色発光用のGaN系発光ダイオードのp側電極20同士は配線23により互いに接続され、同様に、x方向に配列された緑色発光用のGaN系発光ダイオードのp側電極20同士は配線24により互いに接続され、x方向に配列された青色発光用のGaN系発光ダイオードのp側電極20同士は配線25により互いに接続されている。一方、n側電極19はy方向に延在しており、y方向に配列されたGaN系発光ダイオードの共通電極となっている。 In the y direction, a GaN-based light emitting diode for emitting red (R) light, a GaN-based light emitting diode for emitting green (G) light, and a GaN-based light emitting diode for emitting blue (B) light are arranged adjacent to each other. One pixel is formed by two GaN-based light emitting diodes. The p-side electrodes 20 of the GaN-based light emitting diodes for red light emission arranged in the x direction are connected to each other by wiring 23, and similarly, the p-side electrodes 20 of the GaN-based light emitting diodes for green light emission arranged in the x direction. The p-side electrodes 20 of the GaN-based light emitting diodes for blue light emission arranged in the x direction are connected to each other by a wiring 25. On the other hand, the n-side electrode 19 extends in the y-direction and serves as a common electrode for GaN-based light-emitting diodes arranged in the y-direction.

 このように構成された単純マトリクス方式の画像表示装置においては、表示すべき画像の信号に応じて配線23〜25とn側電極19とを選択し、選択された画素の選択されたGaN系発光ダイオードに電流を流して駆動し、発光を起こさせることにより、画像を表示することができる。 In the thus configured simple matrix type image display device, the wirings 23 to 25 and the n-side electrode 19 are selected according to the signal of the image to be displayed, and the selected GaN-based light emission of the selected pixel is selected. An image can be displayed by driving a diode by causing a current to flow to cause light emission.

 この第4の実施形態によれば、各GaN系発光ダイオードが第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードと同様な構成を有することにより発光効率が高いため、高輝度のフルカラー画像表示装置を実現することができる。 According to the fourth embodiment, since each GaN-based light-emitting diode has the same configuration as the GaN-based light-emitting diode according to the first embodiment, the luminous efficiency is high, and a high-luminance full-color image display device is realized. be able to.

 次に、この発明の第5の実施形態による照明装置について説明する。この照明装置は図16に示す画像表示装置と同様な構成を有する。
 この照明装置においては、照明光の色に応じて配線23〜25とn側電極19とを選択し、選択された画素の選択されたGaN系発光ダイオードに電流を流して駆動し、発光を起こさせることにより、照明光を発生させることができる。
Next, a lighting device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. This lighting device has the same configuration as the image display device shown in FIG.
In this illuminating device, the wirings 23 to 25 and the n-side electrode 19 are selected according to the color of the illuminating light, and a current is applied to a selected GaN-based light emitting diode of a selected pixel to drive the GaN-based light emitting diode, thereby causing light emission. By doing so, illumination light can be generated.

 この第5の実施形態によれば、各GaN系発光ダイオードが第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードと同様な構成を有することにより発光効率が高いため、高輝度の照明装置を実現することができる。 According to the fifth embodiment, since each GaN-based light-emitting diode has the same configuration as the GaN-based light-emitting diode according to the first embodiment, the luminous efficiency is high, so that a high-luminance lighting device can be realized. it can.

 図17〜図22はこの発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を工程順に示し、各図のAは斜視図、Bは断面図である。また、図23はこのGaN系発光ダイオードの完成状態を示す断面図である。 FIGS. 17 to 22 show a method of manufacturing a GaN-based light-emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention in the order of steps, where A is a perspective view and B is a cross-sectional view. FIG. 23 is a sectional view showing a completed state of the GaN-based light emitting diode.

 この第6の実施形態においては、第1の実施形態と同様にして、図17に示すように、開口部13を有する成長マスク14まで形成する。
 次に、図18に示すように、第1の実施形態と同様に、開口部13におけるn型GaN層12上にn型GaN層15を六角錐形状に成長させるが、この場合、この六角錐が閉じる前にn型GaN層15の成長を止め、六角錐台形状とする。この六角錐台形状のn型GaN層15においては、その6つの側面はS面からなり、上面はC面からなる。この六角錐台形状のn型GaN層15の大きさは、必要に応じて決められるが、例えば10μm程度であり、その高さは例えば5〜10μm程度である。
In the sixth embodiment, as in the first embodiment, up to the growth mask 14 having the opening 13 as shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 18, the n-type GaN layer 15 is grown in a hexagonal pyramid shape on the n-type GaN layer 12 in the opening 13 as in the first embodiment. Before closing, the growth of the n-type GaN layer 15 is stopped to form a truncated hexagonal pyramid. In the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal pyramid shape, its six side surfaces are made up of S-planes, and its upper surface is made up of C-planes. The size of the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal pyramid shape is determined as necessary, but is, for example, about 10 μm, and its height is, for example, about 5 to 10 μm.

 次に、図19に示すように、第1の実施形態と同様にして、成長マスク14をエッチング除去する。このようにして、n型GaN層12上に六角錐台形状のn型GaN層15が形成されたGaN加工基板が得られる。 Next, as shown in FIG. 19, the growth mask 14 is removed by etching in the same manner as in the first embodiment. In this manner, a GaN processed substrate in which the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal pyramid shape is formed on the n-type GaN layer 12 is obtained.

 次に、このGaN加工基板をMOCVD装置の反応管に入れ、第1の実施形態と同様に、表面の清浄化に続いて、図20に示すように、このGaN加工基板上に、例えばInGaN系の活性層16およびp型不純物として例えばMgがドープされたp型GaN層17を、好適には10μm/hより遅い成長速度で順次成長させる。これによって、六角錐台形状のn型GaN層15とその上面および傾斜結晶面に成長した活性層16およびp型GaN層17とにより、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード構造が形成される。 Next, the GaN-processed substrate is put into a reaction tube of an MOCVD apparatus, and, as in the first embodiment, following surface cleaning, as shown in FIG. An active layer 16 and a p-type GaN layer 17 doped with, for example, Mg as a p-type impurity are sequentially grown at a growth rate preferably lower than 10 μm / h. As a result, a light emitting diode structure having a double hetero structure is formed by the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal pyramid shape, the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown on the upper surface and the inclined crystal plane.

 ここで重要なことは、第1の実施形態と同様に、活性層16およびp型GaN層17の成長時には、成長マスク14が存在しないことである。このため、成長マスク14としてSiO2 膜が用いられても、p型GaN層17の成長時に、そのSiが脱離して成長層に取り込まれる問題が本質的に存在しない。また、レジストによる汚染の問題が存在しないことも同様である。 What is important here is that the growth mask 14 does not exist when the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 are grown, as in the first embodiment. For this reason, even if the SiO 2 film is used as the growth mask 14, there is essentially no problem that the Si is desorbed and taken into the growth layer during the growth of the p-type GaN layer 17. Similarly, there is no problem of contamination by resist.

 次に、上述のようにしてGaN系半導体層を成長させたサファイア基板11をMOCVD装置から取り出す。
 次に、図21に示すように、第1の実施形態と同様にして、p型GaN層17および活性層16に開口部18を形成し、この開口部18にn型GaN層12を露出させ、この開口18を通じてn型GaN層12にコンタクトしたn側電極19を形成する。
Next, the sapphire substrate 11 on which the GaN-based semiconductor layer has been grown as described above is taken out of the MOCVD apparatus.
Next, as shown in FIG. 21, an opening 18 is formed in the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 in the same manner as in the first embodiment, and the n-type GaN layer 12 is exposed in the opening 18. Then, an n-side electrode 19 contacting the n-type GaN layer 12 through the opening 18 is formed.

 次に、同様にして、六角錐台形状の上面のn型GaN層15の上に成長した活性層16およびp型GaN層17の上面に、例えばNi/Pt/Au構造のp側電極20を形成する。ここで、このp側電極20は、好適には、六角錐台の上面と側面との間の角部の上を避けるように形成する。これは、この角部の近傍の活性層16およびp型GaN層17の結晶性は他の部分に比べて悪いことが多いためである。 Next, similarly, a p-side electrode 20 having, for example, a Ni / Pt / Au structure is formed on the upper surface of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown on the n-type GaN layer 15 on the upper surface of the truncated hexagonal pyramid. Form. Here, this p-side electrode 20 is preferably formed so as not to be on the corner between the upper surface and the side surface of the truncated hexagonal pyramid. This is because the crystallinity of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 in the vicinity of the corner is often worse than other portions.

 この後、上述のようにして発光ダイオード構造が形成された基板をRIEによるエッチングやダイサーなどによりチップ化する。チップ化されたGaN系発光ダイオードを図22に示す。図23に完成状態のGaN系発光ダイオードの断面図を示す。
 上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
Thereafter, the substrate on which the light emitting diode structure is formed as described above is chipped by etching by RIE, dicer, or the like. FIG. 22 shows a GaN-based light-emitting diode chipped. FIG. 23 shows a cross-sectional view of a completed GaN-based light emitting diode.
Except for the above, the third embodiment is the same as the first embodiment.

 活性層16およびp型GaN層17の成長直後のGaN加工基板の表面を撮影した走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図24に示す。比較のため、図25に、従来の製造方法によるGaN加工基板の表面を撮影したSEM写真を示す。図24より、成長マスクの除去後の成長では、ピットが埋められて平坦性が向上し、極めて良好な成長層が得られていることが分かる。 FIG. 24 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the GaN processed substrate immediately after the growth of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17. For comparison, FIG. 25 shows an SEM photograph of the surface of a GaN processed substrate obtained by a conventional manufacturing method. From FIG. 24, it can be seen that in the growth after the growth mask is removed, the pits are buried, the flatness is improved, and an extremely good growth layer is obtained.

 このようにして製造されたGaN系発光ダイオードのp側電極20とn側電極19との間に電流を流して駆動したところ、活性層16のIn組成に応じて発光波長380〜620nmの範囲で、サファイア基板11を通した発光を確認することができた。 When a current was passed between the p-side electrode 20 and the n-side electrode 19 of the GaN-based light-emitting diode manufactured in this manner, the light-emitting diode was driven within a light emission wavelength range of 380 to 620 nm according to the In composition of the active layer 16. Thus, light emission through the sapphire substrate 11 could be confirmed.

 この第6の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、SiO2 からなる成長マスク14の開口部13におけるn型GaN層12上に六角錐台形状のn型GaN層15を選択成長させてから成長マスク14をエッチング除去し、その後に活性層16およびp型GaN層17を成長させるようにしていることにより、p型GaN層17の成長時に成長マスク14からSiが脱離して成長層に取り込まれる問題が根本的に解消される。このため、十分にMgがドープされた低比抵抗のp型GaN層17を得ることができ、ひいてはGaN系発光ダイオードの発光効率の向上を図ることができる。 According to the sixth embodiment, as in the first embodiment, a truncated hexagonal pyramidal n-type GaN layer 15 is selected on the n-type GaN layer 12 in the opening 13 of the growth mask 14 made of SiO 2. After the growth, the growth mask 14 is removed by etching, and then the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 are grown. Thus, when the p-type GaN layer 17 is grown, Si is desorbed from the growth mask 14. The problem introduced into the growth layer is fundamentally solved. Therefore, it is possible to obtain a p-type GaN layer 17 sufficiently doped with Mg and having a low specific resistance, thereby improving the luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode.

 また、六角錐台形状のn型GaN層15のC面からなる上面に成長する活性層16およびp型GaN層17の結晶性は非常に良好であることに加えて、このp型GaN層17のC面からなる上面に周辺の角部から離してp側電極20を形成しているので、結晶性が非常に良好な活性層16からのみ発光を起こさせることができる。このため、高い発光効率を得ることができる。 In addition to the fact that the crystallinity of the active layer 16 and the p-type GaN layer 17 grown on the upper surface composed of the C-plane of the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal shape is very good, Since the p-side electrode 20 is formed on the upper surface composed of the C-plane at a distance from the peripheral corners, light can be emitted only from the active layer 16 having very good crystallinity. Therefore, high luminous efficiency can be obtained.

 更に、n側電極19の形成のためにp型GaN層17および活性層16にRIEのようなドライエッチングにより開口部18を形成したり、集積型半導体発光装置を製造する場合に素子間を分離するためにp型GaN層17および活性層16をRIEのようなドライエッチングによりエッチングしたりすると、その部分の活性層16に損傷が発生するのを避けることが難しいが、この損傷が発生する部分は実際に発光が起きる部分(p側電極20とその近傍の2〜5μmの範囲)から十分に離れているため、発光特性に何ら悪影響を及ぼさない。 Further, the opening 18 is formed in the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 by dry etching such as RIE for forming the n-side electrode 19, and the elements are separated when manufacturing an integrated semiconductor light emitting device. When the p-type GaN layer 17 and the active layer 16 are etched by dry etching such as RIE, it is difficult to avoid that the active layer 16 is damaged at that portion. Is sufficiently away from the portion where light emission actually occurs (p-side electrode 20 and its vicinity in the range of 2 to 5 μm), and thus has no adverse effect on the light emission characteristics.

 また、六角錐台形状のn型GaN層15の段差の高さをある程度取ることにより、その上面の活性層16から発生した光を六角錐台の側面で下方に反射させることができ、光の取り出し効率を高くすることができ、発光効率を高くすることができる。更に、p側電極20としてNi/Pt/Au構造のものを用いる代わりに、反射率の高い金属膜、例えば銀(Ag)膜などを用いることにより、六角錐台形状のp型GaN層17の上面での反射率を高くすることができ、光の取り出し効率を高くすることができ、発光効率を高くすることができる。 Further, by taking a certain height of the step of the n-type GaN layer 15 having a truncated hexagonal pyramid shape, light generated from the active layer 16 on the upper surface thereof can be reflected downward on the side surface of the truncated hexagonal pyramid. The takeout efficiency can be increased, and the luminous efficiency can be increased. Further, instead of using the Ni / Pt / Au structure as the p-side electrode 20, a metal film having a high reflectance, for example, a silver (Ag) film or the like is used to form the p-type GaN layer 17 having a truncated hexagonal pyramid shape. The reflectance on the upper surface can be increased, the light extraction efficiency can be increased, and the light emission efficiency can be increased.

 次に、この発明の第7の実施形態によるGaN系発光ダイオードについて説明する。
 この第7の実施形態においては、第6の実施形態と同様に工程を進めてp型GaN層17まで成長させた後、p型GaN層17の上面にp側電極20を形成する。次に、サファイア基板11の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射することにより、サファイア基板11から、n型GaN層12から上の部分を剥離して分離する。次に、このようにして剥離されたn型GaN層12の裏面をエッチングなどにより平坦化した後、図26に示すように、n型GaN層12の裏面にn側電極19を形成する。このn側電極19は例えばITOなどからなる透明電極としてもよく、この場合は六角錐形状の部分に対応する部分を含むn型GaN層12の裏面の広い面積にわたってn側電極19を形成することができる。また、このn側電極19をTi/Pt/Au構造の金属積層膜により形成する場合には、n型GaN層12を通して外部に光が放射されるようにするため、図15に示すように、六角錐形状の部分に対応する部分におけるn側電極19に開口部19aを設ける。
 この第7の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a GaN-based light emitting diode according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
In the seventh embodiment, after the process is advanced to the p-type GaN layer 17 in the same manner as in the sixth embodiment, the p-side electrode 20 is formed on the upper surface of the p-type GaN layer 17. Next, a portion above the sapphire substrate 11 from the n-type GaN layer 12 is peeled off and separated from the sapphire substrate 11 by irradiating a laser beam from, for example, an excimer laser. Next, after the rear surface of the n-type GaN layer 12 thus peeled is planarized by etching or the like, an n-side electrode 19 is formed on the rear surface of the n-type GaN layer 12, as shown in FIG. The n-side electrode 19 may be a transparent electrode made of, for example, ITO. In this case, the n-side electrode 19 is formed over a wide area on the back surface of the n-type GaN layer 12 including a portion corresponding to a hexagonal pyramid-shaped portion. Can be. When the n-side electrode 19 is formed of a metal laminated film having a Ti / Pt / Au structure, light is radiated to the outside through the n-type GaN layer 12, as shown in FIG. An opening 19a is provided in the n-side electrode 19 at a portion corresponding to the hexagonal pyramid-shaped portion.
According to the seventh embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

 次に、この発明の第8の実施形態による画像表示装置について説明する。
 この画像表示装置においては、第4の実施形態による画像表示装置におけるGaN系発光ダイオードの代わりに、第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードを用いる。その他のことは第4の実施形態と同様である。
 この第8の実施形態によれば、第4の実施形態および第6の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, an image display device according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
In this image display device, the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment is used instead of the GaN-based light emitting diode in the image display device according to the fourth embodiment. Others are the same as the fourth embodiment.
According to the eighth embodiment, advantages similar to those of the fourth embodiment and the sixth embodiment can be obtained.

 次に、この発明の第9の実施形態による照明装置について説明する。
 この照明装置においては、第5の実施形態による照明装置におけるGaN系発光ダイオードの代わりに、第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードを用いる。その他のことは第5の実施形態と同様である。
 この第9の実施形態によれば、第5の実施形態および第6の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a lighting device according to a ninth embodiment of the present invention will be described.
In this lighting device, the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment is used instead of the GaN-based light emitting diode in the lighting device according to the fifth embodiment. Other points are the same as in the fifth embodiment.
According to the ninth embodiment, advantages similar to those of the fifth embodiment and the sixth embodiment can be obtained.

 以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
 例えば、上述の第1〜第9の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
For example, the numerical values, materials, structures, shapes, substrates, raw materials, processes, and the like described in the above-described first to ninth embodiments are merely examples, and if necessary, different numerical values, materials, structures, Shapes, substrates, raw materials, processes, and the like may be used.

 具体的には、例えば、上述の第1〜第9の実施形態において、活性層16の特性を向上させるために、その近傍に光閉じ込め特性に優れたAlGaN層を設けたり、In組成の小さいInGaN層などを設けてもよい。また、必要に応じて、いわゆるボウイング(bowing) によるバンドギャップの縮小効果を得るために、InGaNにAlを加えてAlGaInNとしてもよい。更に、必要に応じて、活性層16とn型GaN層15との間や活性層16とp型GaN層17との間に光導波層を設けてもよい。 Specifically, for example, in the above-described first to ninth embodiments, in order to improve the characteristics of the active layer 16, an AlGaN layer having excellent light confinement characteristics is provided in the vicinity thereof, or an InGaN layer having a small In composition is provided. A layer or the like may be provided. If necessary, AlGaInN may be obtained by adding Al to InGaN in order to obtain a band gap reduction effect by so-called bowing. Further, if necessary, an optical waveguide layer may be provided between the active layer 16 and the n-type GaN layer 15 or between the active layer 16 and the p-type GaN layer 17.

 また、上述の第1〜第9の実施形態においては、サファイア基板を用いているが、必要に応じて、すでに述べたSiC基板、Si基板などの他の基板を用いてもよい。更に、ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)やペンデオなどの横方向結晶成長技術を利用して得られる低転位密度のGaN基板を用いてもよい。 In the first to ninth embodiments, the sapphire substrate is used. However, if necessary, another substrate such as the above-described SiC substrate or Si substrate may be used. Further, a GaN substrate having a low dislocation density obtained by using a lateral crystal growth technique such as ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) or pendeo may be used.

 更に、上述の第1〜第9の実施形態において、p側電極20の材料として例えばAuやAgなどを用いるとともに、p型GaN層17とp側電極20との間に活性層16で発生した光の侵入長以下の厚さを有し、Ni、Pd、Co、Sbなどからなるコンタクト金属層を形成してもよい。このようにすることにより、コンタクト金属層による反射増強効果で、GaN系発光ダイオードの発光効率のより一層の向上を図ることができる。 Further, in the above-described first to ninth embodiments, for example, Au or Ag is used as a material of the p-side electrode 20, and the active layer 16 is generated between the p-type GaN layer 17 and the p-side electrode 20. A contact metal layer having a thickness equal to or less than the light penetration length and made of Ni, Pd, Co, Sb, or the like may be formed. By doing so, it is possible to further improve the luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode due to the reflection enhancement effect of the contact metal layer.

この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. FIGS. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a GaN-based light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの電流−光特性を示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating current-light characteristics of the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの電流−電圧特性をp側電極のサイズをパラメータにして示す略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating current-voltage characteristics of the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention, using the size of a p-side electrode as a parameter. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの電流−光特性をp側電極のサイズをパラメータにして示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating current-light characteristics of the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention, using the size of a p-side electrode as a parameter. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードのp側電極のサイズと発光効率との関係を示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a relationship between the size of a p-side electrode and luminous efficiency of the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードにおいてp側電極のサイズを小さくする理由を説明するための略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the reason for reducing the size of the p-side electrode in the GaN-based light emitting diode according to the first embodiment of the present invention. この発明の第2の実施形態によるGaN系発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating a GaN-based light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view illustrating a GaN-based light emitting diode according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系発光ダイオードをn側電極から見た斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a GaN-based light emitting diode according to a third embodiment of the present invention as viewed from an n-side electrode. この発明の第4の実施形態による画像表示装置を示す斜視図である。It is a perspective view showing the image display device by a 4th embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional view for explaining the manufacturing method of the GaN-based light emitting diode according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a GaN-based light emitting diode according to a sixth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法において発光素子構造を形成した直後のGaN加工基板の表面の状態を示す図面代用写真である。15 is a photograph as a substitute for a drawing showing a state of a surface of a GaN processed substrate immediately after a light emitting element structure is formed in a method for manufacturing a GaN-based light emitting diode according to a sixth embodiment of the present invention. 従来のGaN系発光ダイオードの製造方法において発光素子構造を形成した直後のGaN加工基板の表面の状態を示す図面代用写真である。4 is a photograph as a substitute of a drawing showing a state of a surface of a GaN processed substrate immediately after a light emitting element structure is formed in a conventional method for manufacturing a GaN-based light emitting diode. この発明の第7の実施形態によるGaN系発光ダイオードの断面図である。It is a sectional view of a GaN-based light emitting diode according to a seventh embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

 11…サファイア基板、12…n型GaN層、13…開口部、14…成長マスク、15…n型GaN層、16…活性層、17…p型GaN層、18…開口部、19…n側電極、20…p側電極、23、24、25…配線
11 sapphire substrate, 12 n-type GaN layer, 13 opening, 14 growth mask, 15 n-type GaN layer, 16 active layer, 17 p-type GaN layer, 18 opening, 19 n side Electrode, 20 ... p-side electrode, 23, 24, 25 ... wiring

Claims (28)

 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 上記第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 上記成長マスクの上記開口部における上記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 上記成長マスクを除去する工程と、
 上記第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of a first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
A step of sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.
 上記成長マスクは酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜またはそれらの積層膜からなる
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the growth mask is made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a stacked film thereof.
 上記第2の半導体層は上記基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層である
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is a crystal layer having an inclined crystal plane inclined with respect to a main surface of the substrate. 3.
 上記結晶層はウルツ鉱型の結晶構造を有する
 ことを特徴とする請求項3記載の半導体発光素子の製造方法。
The method according to claim 3, wherein the crystal layer has a wurtzite crystal structure.
 上記結晶層は窒化物系III−V族化合物半導体からなる
 ことを特徴とする請求項3記載の半導体発光素子の製造方法。
The method according to claim 3, wherein the crystal layer is made of a nitride III-V compound semiconductor.
 上記第1の半導体層、上記第2の半導体層、上記活性層および上記第3の半導体層は窒化物系III−V族化合物半導体からなる
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the active layer, and the third semiconductor layer are made of a nitride III-V compound semiconductor. Production method.
 上記傾斜結晶面はS面である
 ことを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子の製造方法。
The method according to claim 4, wherein the inclined crystal plane is an S plane.
 上記活性層および上記第3の半導体層を含む成長層の厚さの少なくとも90%以上を10μm/h以上の成長速度で成長させる
 ことを特徴とする請求項7記載の半導体発光素子の製造方法。
The method according to claim 7, wherein at least 90% or more of the thickness of the growth layer including the active layer and the third semiconductor layer is grown at a growth rate of 10 µm / h or more.
 上記結晶層はS面を上記傾斜結晶面とする六角錐状の形状を有する
 ことを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the crystal layer has a hexagonal pyramid shape having an S plane as the inclined crystal plane.
 上記第2の半導体層上の上記第3の半導体層の主としてS面上に第2導電型側の電極を形成する工程を有する
 ことを特徴とする請求項9記載の半導体発光素子の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 9, further comprising a step of forming an electrode of the second conductivity type on the S-plane of the third semiconductor layer on the second semiconductor layer.
 上記結晶層はS面を上記傾斜結晶面とし、上面をC面とする六角錐台状の形状を有する
 ことを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the crystal layer has a truncated hexagonal pyramid shape in which an S plane is the inclined crystal plane and an upper surface is a C plane.
 上記第2の半導体層上の上記第3の半導体層のC面上に第2導電型側の電極を形成する工程を有する
 ことを特徴とする請求項11記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 11, further comprising a step of forming an electrode of a second conductivity type on a C-plane of the third semiconductor layer on the second semiconductor layer.
 上記基板の主面はC面である
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method according to claim 1, wherein a main surface of the substrate is a C-plane.
 上記第2の半導体層を上記成長マスクの上記開口部よりも横方向に広がるように選択成長させる
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is selectively grown so as to be wider in a lateral direction than the opening of the growth mask.
 上記成長マスクを除去した後、上記活性層を成長させる前に、上記第2の半導体層上に、第1導電型の第4の半導体層を成長させる
 ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The semiconductor according to claim 1, wherein after removing the growth mask and before growing the active layer, a fourth semiconductor layer of a first conductivity type is grown on the second semiconductor layer. A method for manufacturing a light-emitting element.
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも上記結晶部の上記傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 上記第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 上記結晶部上の上記第2導電型の半導体層上に設けられ、上記第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する半導体発光素子であって、
 上記第2の電極の大きさが、上記活性層および上記第2導電型の半導体層が積層された上記結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とする半導体発光素子。
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially laminated on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
A semiconductor light-emitting element provided on the second conductivity type semiconductor layer on the crystal part and having a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
 上記結晶部はウルツ鉱型の結晶構造を有する
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the crystal part has a wurtzite crystal structure.
 上記結晶部は窒化物系III−V族化合物半導体からなる
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the crystal part is made of a nitride III-V compound semiconductor.
 上記第1導電型の半導体層、上記活性層および上記第2導電型の半導体層は窒化物系III−V族化合物半導体からなる
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the semiconductor layer of the first conductivity type, the active layer, and the semiconductor layer of the second conductivity type are made of a nitride III-V compound semiconductor.
 上記傾斜結晶面はS面である
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the inclined crystal plane is an S plane.
 上記結晶部はS面を上記傾斜結晶面とする六角錐状の形状を有する
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the crystal part has a hexagonal pyramid shape having an S plane as the inclined crystal plane.
 上記結晶部はS面を上記傾斜結晶面とし、上面をC面とする六角錐台状の形状を有する
 ことを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子。
17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the crystal part has a truncated hexagonal pyramid shape in which an S plane is the inclined crystal plane and an upper surface is a C plane.
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 上記第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 上記成長マスクの上記開口部における上記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 上記成長マスクを除去する工程と、
 上記第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする集積型半導体発光装置の製造方法。
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of a first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
Sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer. A method of manufacturing an integrated semiconductor light emitting device, comprising:
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも上記結晶部の上記傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 上記第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 上記結晶部上の上記第2導電型の半導体層上に設けられ、上記第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する複数の半導体発光素子が集積された集積型半導体発光装置であって、
 上記第2の電極の大きさが、上記活性層および上記第2導電型の半導体層が積層された上記結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とする集積型半導体発光装置。
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially laminated on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
An integrated structure in which a plurality of semiconductor light emitting elements provided on the second conductive type semiconductor layer on the crystal part and having a second electrode electrically connected to the second conductive type semiconductor layer are integrated. Type semiconductor light emitting device,
An integrated semiconductor light emitting device, wherein the size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part in which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 上記第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 上記成長マスクの上記開口部における上記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 上記成長マスクを除去する工程と、
 上記第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of a first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
Sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも上記結晶部の上記傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 上記第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 上記結晶部上の上記第2導電型の半導体層上に設けられ、上記第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する画像表示装置であって、
 上記第2の電極の大きさが、上記活性層および上記第2導電型の半導体層が積層された上記結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とする画像表示装置。
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially laminated on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
An image display device, comprising: a second electrode provided on the second conductivity type semiconductor layer on the crystal part, the second electrode being electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
An image display device, wherein the size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part on which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
 基板上に第1導電型の第1の半導体層を成長させる工程と、
 上記第1の半導体層上に、所定部分に開口部を有する成長マスクを形成する工程と、
 上記成長マスクの上記開口部における上記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を選択成長させる工程と、
 上記成長マスクを除去する工程と、
 上記第2の半導体層上に、少なくとも活性層および第2導電型の第3の半導体層を順次成長させる工程とを有する
 ことを特徴とする照明装置の製造方法。
Growing a first semiconductor layer of a first conductivity type on a substrate;
Forming a growth mask having an opening in a predetermined portion on the first semiconductor layer;
Selectively growing a second semiconductor layer of a first conductivity type on the first semiconductor layer in the opening of the growth mask;
Removing the growth mask;
A step of sequentially growing at least an active layer and a third semiconductor layer of the second conductivity type on the second semiconductor layer.
 一主面にこの主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する凸形状の結晶部を有する第1導電型の半導体層と、
 少なくとも上記結晶部の上記傾斜結晶面上に順次積層された、少なくとも活性層および第2導電型の半導体層と、
 上記第1導電型の半導体層と電気的に接続された第1の電極と、
 上記結晶部上の上記第2導電型の半導体層上に設けられ、上記第2導電型の半導体層と電気的に接続された第2の電極とを有する照明装置であって、
 上記第2の電極の大きさが、上記活性層および上記第2導電型の半導体層が積層された上記結晶部の大きさの50%以下である
 ことを特徴とする照明装置。
A first-conductivity-type semiconductor layer having a convex-shaped crystal part having an inclined crystal plane inclined with respect to the principal plane on one principal plane;
At least an active layer and a semiconductor layer of the second conductivity type, which are sequentially laminated on at least the inclined crystal plane of the crystal part;
A first electrode electrically connected to the semiconductor layer of the first conductivity type;
A lighting device, comprising: a second electrode provided on the second conductivity type semiconductor layer on the crystal part, the second electrode being electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
A lighting device, wherein the size of the second electrode is 50% or less of the size of the crystal part on which the active layer and the semiconductor layer of the second conductivity type are stacked.
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