JP2005085851A - Method for manufacturing nitride compound semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。さらには、窒化物系化合物半導体からなる発光素子の製造工程において、第一の基板およびその上の第一の窒化物系化合物半導体層を発光素子構造から剥離することにより、電極形成プロセスが容易で、放熱性が高く、発光出力が高い窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device. Furthermore, in the manufacturing process of a light emitting device made of a nitride compound semiconductor, the electrode forming process is facilitated by peeling the first substrate and the first nitride compound semiconductor layer thereon from the light emitting device structure. The present invention relates to a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device having high heat dissipation and high light emission output.
半導体エピタキシャル成長において最も簡単な方法は、成長する半導体と同一材料からなる基板上にエピタキシャル成長させることである。しかしながら、窒化物系化合物半導体では単結晶基板を得ることが困難であったり、コストの面で産業的に用いられない等の理由により、サファイア、炭化珪素等の異種材料基板上へ成長せざるを得ない状況が続いている(特許文献1)。このため、基板と窒化物系化合物半導体層との格子定数差や熱膨張係数差に起因して、基板が反ってしまう等の問題があった。
特許文献1のように、サファイア基板上に窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させたウエハーから作製した発光素子においては、当該サファイア基板が絶縁性の基板であるため、n側電極、p側電極のいずれもエピタキシャル成長面側に形成する必要がある。この両電極ともエピタキシャル成長面側に形成するので、発光素子作製のために多くのプロセス工程が必要となる。 As in Patent Document 1, in a light emitting device manufactured from a wafer in which a nitride compound semiconductor is epitaxially grown on a sapphire substrate, the sapphire substrate is an insulating substrate. Must be formed on the epitaxial growth surface side. Since both the electrodes are formed on the epitaxial growth surface side, many process steps are required for manufacturing the light emitting device.
そして、作製された発光素子において、電極から注入された電流を素子の横方向に流さざるを得ないため、抵抗値が大きくなってしまう。 And in the manufactured light emitting element, since the electric current injected from the electrode has to flow in the lateral direction of the element, the resistance value becomes large.
さらに、サファイア基板の熱伝導率が低いため、発光素子の放熱性も低く、結局、発光素子にサファイア基板が設けられていること自体が、当該発光素子の発光特性および寿命を低下させる要因となっていた。 Furthermore, since the thermal conductivity of the sapphire substrate is low, the heat dissipation of the light emitting element is also low, and the fact that the light emitting element is provided with the sapphire substrate itself is a factor that decreases the light emitting characteristics and lifetime of the light emitting element. It was.
さらに加えて、サファイア基板上にAlGaN層をエピタキシャル成長させた場合の結晶欠陥は、同基板にGaNを成長させた場合より多い。そこで窒化物系化合物半導体発光素子の製造工程においては、サファイア基板上に、まず高品質のGaN層をエピタキシャル成長させ、その上にAlGaN層を含む発光素子構造を成長させる。ここで、化合物半導体発光素子の発光波長が380nm程度以下となると、サファイア基板上のGaN層での光の吸収が増加し、外部量子効率が大きく低下するという課題があった。 In addition, there are more crystal defects when an AlGaN layer is epitaxially grown on a sapphire substrate than when GaN is grown on the same substrate. Therefore, in the manufacturing process of a nitride-based compound semiconductor light emitting device, a high quality GaN layer is first epitaxially grown on a sapphire substrate, and a light emitting device structure including an AlGaN layer is grown thereon. Here, when the emission wavelength of the compound semiconductor light emitting device is about 380 nm or less, there is a problem that the absorption of light in the GaN layer on the sapphire substrate increases, and the external quantum efficiency is greatly reduced.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、容易な電極形成プロセス、高い放熱性、高い外部量子効率を有し発光出力の高い窒化物系化合物半導体発光素子を得ることの出来る製造方法を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a manufacturing method capable of obtaining a nitride compound semiconductor light emitting device having an easy electrode formation process, high heat dissipation, high external quantum efficiency, and high light emission output. That is.
上述の課題を解決するための第1の手段は、窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
(a)第一の基板上に、第一の窒化物系化合物半導体層を積層させる工程と、
(b)前記第一の窒化物系化合物半導体層上に、金属膜を形成する工程と、
(c)前記金属膜を表面に形成した第一の窒化物系化合物半導体層を熱処理することによって、前記金属膜を網目状とし、前記窒化物系化合物半導体層中に空隙を形成する工程と、
(d)前記網目状となった金属膜上に、第二の窒化物系化合物半導体層を含む発光素子構造を形成する工程と、
(e)前記発光素子構造上に、第二の基板を貼付する工程と、
(f)前記第一の基板と第一の窒化物系化合物半導体からなる層を、前記発光素子構造から剥離する工程と、
を備えることを特徴とした窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
A first means for solving the above-described problem is a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element,
(A) laminating a first nitride-based compound semiconductor layer on a first substrate;
(B) forming a metal film on the first nitride-based compound semiconductor layer;
(C) forming a void in the nitride compound semiconductor layer by heat-treating the first nitride compound semiconductor layer having the metal film formed on a surface thereof to form a network; and
(D) forming a light emitting element structure including a second nitride-based compound semiconductor layer on the network-like metal film;
(E) attaching a second substrate on the light emitting element structure;
(F) peeling off the layer made of the first substrate and the first nitride-based compound semiconductor from the light-emitting element structure;
It is a manufacturing method of the nitride type compound semiconductor light-emitting device characterized by including this.
第2の手段は、第1の手段に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
前記第一の窒化物系化合物半導体層の厚さを1000nm以下とすることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
A second means is a method for manufacturing the nitride-based compound semiconductor light-emitting element according to the first means,
A thickness of the first nitride compound semiconductor layer is set to 1000 nm or less.
第3の手段は、第1または第2の手段に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
前記第二の基板として、その熱伝導率が、前記第一の基板の熱伝導率より大きいものを用いることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
A third means is a method for manufacturing the nitride-based compound semiconductor light-emitting element according to the first or second means,
A method for producing a nitride-based compound semiconductor light emitting device, wherein the second substrate has a thermal conductivity higher than that of the first substrate.
第4の手段は、第1から第3の手段のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
前記工程(f)における剥離方法が、エッチング法であることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
A fourth means is a method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element according to any one of the first to third means,
The method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element is characterized in that the peeling method in the step (f) is an etching method.
第5の手段は、第1から第4の手段のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
前記工程(e)における前記第二の基板の貼付において、前記第二の基板が貼付される前記発光素子構造表面が、p型層であることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。
A fifth means is a method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element according to any one of the first to fourth means,
In the step of attaching the second substrate in the step (e), the surface of the light-emitting element structure to which the second substrate is attached is a p-type layer. Is the method.
以上詳述したように、本発明は、半導体発光素子の製造方法であって、
(a)第一の基板上に、第一の窒化物系化合物半導体層を積層させる工程と、
(b)前記第一の窒化物系化合物半導体層上に、金属膜を形成する工程と、
(c)前記金属膜を表面に形成した第一の窒化物系化合物半導体層を熱処理することによって、前記金属膜を網目状とし、前記窒化物系化合物半導体層中に空隙を形成する工程と、
(d)前記網目状となった金属膜上に、第二の窒化物系化合物半導体層を含む発光素子構造を形成する工程と、
(e)前記発光素子構造上に、第二の基板を貼付する工程と、
(f)前記第一の基板と第一の窒化物系化合物半導体からなる層を、前記発光素子構造から剥離する工程と、
を備える窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であるが、当該製造法によれば、電極製造のプロセス工程が容易になると共に、放熱性に優れ、発光出力の高い窒化物系LEDを製造することかできる。
As described above in detail, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device,
(A) laminating a first nitride-based compound semiconductor layer on a first substrate;
(B) forming a metal film on the first nitride-based compound semiconductor layer;
(C) forming a void in the nitride compound semiconductor layer by heat-treating the first nitride compound semiconductor layer having the metal film formed on a surface thereof to form a network; and
(D) forming a light emitting element structure including a second nitride-based compound semiconductor layer on the network-like metal film;
(E) attaching a second substrate on the light emitting element structure;
(F) peeling off the layer made of the first substrate and the first nitride-based compound semiconductor from the light-emitting element structure;
A nitride-based compound semiconductor light-emitting device comprising: a nitride-based LED that facilitates the electrode manufacturing process, has excellent heat dissipation, and has high light output. I can do it.
以下、実施例に基づき図面を参照しながら、本発明に係る窒化物系化合物半導体発光素子(以下、窒化物系LEDと記載する。)の製造方法における実施の形態について説明する。 Embodiments of a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element (hereinafter referred to as a nitride-based LED) according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on examples.
図1は、第1の手段にて説明した窒化物系LEDの製造方法における(a)工程〜(f)工程のウエハーの模式的な断面図であり、図2は、第1の手段にて説明した(e)工程におけるウエハーと、当該ウエハーより作製された窒化物系LEDのより詳細な断面図であり、図3は、本実施例に係る窒化物系LEDの第2実施例の断面図であり、図4は、比較例に係る窒化物系LEDの断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wafer in steps (a) to (f) in the method for manufacturing a nitride LED described in the first means, and FIG. FIG. 3 is a more detailed cross-sectional view of the wafer and the nitride-based LED manufactured from the wafer in the step (e) described, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the second embodiment of the nitride-based LED according to the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of a nitride LED according to a comparative example.
本発明に係る窒化物系LEDの製造は、以下のように行われる。 The manufacture of the nitride LED according to the present invention is performed as follows.
まず、図1(a)に示すように、第一の基板10上に第一の窒化物系化合物半導体層(以下、第一の窒化物半導体層と記載する。)20をエピタキシャル成長させる。ここで、第一の基板10としてサファイア基板が好ましいが、これに限られず、窒化物半導体、炭化珪素、珪素、あるいは酸化物材料等からなる単結晶基板等を用いることもできる。また、第一の窒化物半導体層20としては、例えばGaNが好ましい。尚、好ましい膜厚については、後述する。
First, as shown in FIG. 1A, a first nitride-based compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a first nitride semiconductor layer) 20 is epitaxially grown on a
次に、図1(b)に示すように、第一の窒化物半導体層20上に金属膜30を形成する。ここで、金属膜30としては、Ti膜が好適に使用できる。
Next, as shown in FIG. 1B, a
次に、図1(c)に示すように、第一の基板10、第一の窒化物半導体層20と金属膜30からなる層を熱処理する。すると、まず金属膜30が網目状となり、その網目状の開口部を起点として第一の窒化物半導体層20中に空隙ができる。
Next, as shown in FIG. 1C, the
尚、本実施の形態において、当該熱処理は1100℃の水素80%、アンモニア20%雰囲気で30分間の処理をもって行った。 In this embodiment mode, the heat treatment was performed in an atmosphere of 80% hydrogen and 20% ammonia at 1100 ° C. for 30 minutes.
次に図1(d)に示すように、網目状の金属膜30上へ、第二の窒化物系化合物半導体層(以下、第二の窒化物半導体層と記載する。)を含む発光素子構造40を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), a light emitting device structure including a second nitride-based compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a second nitride semiconductor layer) on a network-
次に、図1(e)に示すように、発光素子構造40の上に第二の基板50を貼付する。ここで、第二の基板50として、第一の基板10より熱伝導率の大きなものを用いることが好ましい。この部分に熱伝導率の大きな基板を用いることで本発明に係る窒化物系LEDの放熱性を高め、発光出力を上げることができる。第二の基板50としてはCuW(銅タングステン)が好ましいが、これに限られず、AlN(窒化アルミニウム)、CuMo(銅モリブデン)、Cu(銅)等を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 1E, a
次に、図1(f)に示すように、発光素子構造40と第二の基板50とから、第一の基板10と第一の窒化物半導体層20とを剥離する。
Next, as shown in FIG. 1F, the
この剥離工程において、工程(c)にて第一の窒化物半導体層20に付与された空隙の存在割合である空隙率の影響が大きいことが判明した。そして、当該空隙率は、第一の窒化物半導体層20の膜厚によって、ほぼ定まることが見出された。即ち、当該膜厚が薄い程、第一の窒化物半導体層20の空隙率が高くなる。そして当該空隙率が高くなる程、剥離の際の歩留りが向上する。
In this peeling step, it was found that the influence of the void ratio, which is the ratio of the voids provided to the first
さらに、剥離方法には、機械的に剥離する方法と、エッチングにより剥離する方法とがあるが、剥離工程の製造歩留りの観点からはエッチングにより剥離する方が好ましいことが判明した。 Further, the peeling method includes a mechanical peeling method and a peeling method by etching, but it has been found that peeling by etching is preferable from the viewpoint of production yield in the peeling process.
この、第一の窒化物半導体層20の膜厚と、機械的剥離およびエッチング剥離と、歩留りとの関係を図7に一覧表として示す。
The relationship between the film thickness of the first
尚、本実施の形態において、当該エッチング剥離は、フッ酸による30分間のエッチングをもって行った。 In this embodiment mode, the etching separation is performed by etching with hydrofluoric acid for 30 minutes.
図7の結果より、第一の窒化物半導体層20の膜厚が1000nm以下であれば、エッチング剥離によって満足すべき歩留りが得られること、第一の窒化物半導体層20の膜厚が薄い程、機械的剥離およびエッチング剥離において歩留りが向上すること、さらに第一の窒化物半導体層20の膜厚が400nm以下であれば、いずれの剥離方法によっても100%の歩留りが得られることも判明した。
From the result of FIG. 7, when the film thickness of the first
(実施例1)
ここで、図2(a)(b)を参照しながら実施例1について説明する。
(Example 1)
Here, Example 1 will be described with reference to FIGS.
図2(a)は基板上に形成されたウエハーの模式的な断面図であり、(b)は当該ウエハーより作製された窒化物系LEDの模式的な断面図である。 FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a wafer formed on a substrate, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of a nitride LED manufactured from the wafer.
図2(a)において、符号10は第一の基板であるサファイア基板、符号20は第一の窒化物半導体層であるn−GaN層、図2(a)(b)において、符号30は金属膜であるTi膜、符号41はn−A1GaN層、符号42はGaN/A1GaN多重量子井戸層、符号43はp−AlGaN層、符号50は第二の基板であるCuW基板、図2(b)において、符号60は上部電極、符号70は底面電極を示している。尚、n−A1GaN層41、GaN/A1GaN多重量子井戸層42、p−AlGaN層43は、第二の窒化物半導体層となり発光素子構造40を構成している。
2A,
実施例1に係る窒化物系LEDの作製について説明する。 The production of the nitride LED according to Example 1 will be described.
まず、サファイア基板10上へn−GaN層20を500nm成長させ、次にTi膜30を30nm形成した後、水素80%アンモニア20%の1100℃雰囲気で30分間熱処理を行い、Ti膜を網目状としn−GaN層に空隙を発生させて下地基板とした。この下地基板上にn−A1GaN層41(厚さ3μm)、GaN/A1GaN多重量子井戸層42(GaN厚さ2nm,AlGaN厚さ4nm)、p−AlGaN層43(厚さ0.5μm)を順次形成し、p−AlGaN層43上にCuW基板50を貼付した。
First, an n-
尚、このとき、n−A1GaN層41の組成をn−AlXGa1-XN(X=0.2)、p−AlGaN層43の組成をp−AlXGa1-XN(X=0.2)とし、貼付は、高温で熱処理することによる融着で行った。 At this time, the composition of the n-A1GaN layer 41 n-Al X Ga 1- X N (X = 0.2), the composition of the p-AlGaN layer 43 p-Al X Ga 1- X N (X = 0.2), and the pasting was performed by fusion by heat treatment at a high temperature.
その後、機械的に下地基板を剥離し、n−A1GaN層41の表面に上部電極60を、CuW基板50の底面に底面電極70を設け、図2(b)に示す窒化物系LEDを作製した。当該窒化物系LEDに20mA通電したところ、発光波長354nmで、発光出力は3.2mWであった。
Thereafter, the base substrate was mechanically peeled off, and the
作製された実施例1に係る窒化物系LEDの発光特性を図5に示す。 The light emission characteristics of the manufactured nitride LED according to Example 1 are shown in FIG.
図5は、横軸に注入電流値(mA)をとり、縦軸に発光出力(mW)をとったグラフである。 FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the injection current value (mA) and the vertical axis represents the light emission output (mW).
(比較例)
ここで、図4を参照しながら、従来の技術に係る比較例について説明する。
(Comparative example)
Here, the comparative example which concerns on a prior art is demonstrated, referring FIG.
図4は、従来の技術に係る窒化物系LEDの模式的な断面図である。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a nitride-based LED according to the prior art.
図4において、各符号は上述した図2(a)(b)と同様であるが、Ti膜30、CuW層50、底面電極70を有せず、代わりに対電極80を有している。
In FIG. 4, each symbol is the same as in FIGS. 2A and 2B described above, but does not have the
従来の技術に係る窒化物系LEDの作製について説明する。 The production of a nitride LED according to the prior art will be described.
まず、サファイア基板10上へn−GaN層20を500nm成長させ、次にn−A1GaN層41(厚さ3μm)、GaN/A1GaN多重量子井戸層42(GaN厚さ2nm,AlGaN厚さ4nm)、p−AlGaN層43(厚さ0.5μm)を順次形成してウエハーを作製した。尚、n−A1GaN層41、およびp−AlGaN層43の組成は、実施例1と同様のものとした。
First, the n-
作製されたウエハーの表面をRIE(Reactive Ion Etching)により部分的に除去し、n−GaN層20の一部を露出させて、ここに対電極80を設け、図4に示す従来の技術に係る窒化物系LEDを作製した。当該窒化物系LEDに20mA通電したところ、発光波長354nmで、発光出力は0.05mWであった。
The surface of the fabricated wafer is partially removed by RIE (Reactive Ion Etching), a part of the n-
作製された窒化物系LEDの発光特性を図6に示す。 The light emission characteristics of the fabricated nitride LED are shown in FIG.
図6は、図5と同様に、横軸に注入電流値(mA)をとり、縦軸に発光出力(mW)をとったグラフである。 FIG. 6 is a graph with the injection current value (mA) on the horizontal axis and the light emission output (mW) on the vertical axis, as in FIG.
(評価1)
実施例1と比較例とを較べてみると、各窒化物系LEDに20mA通電したところ、上述したように、発光波長354nmで、実施例1の発光出力が3.2mWであったのに対し、比較例は0.05mWであった。
(Evaluation 1)
Comparing Example 1 and the comparative example, when each of the nitride LEDs was energized with 20 mA, as described above, the emission output of Example 1 was 3.2 mW at the emission wavelength of 354 nm. The comparative example was 0.05 mW.
これは、発光波長が380nm以下となると、発光がGaN層で吸収され始めるが、実施例1に係る窒化物系LEDでは、サファイア基板とGaN層とを共に窒化物系LEDから剥離している。この剥離のために光の吸収が小さくなり、外部量子効率が向上し発光出力が上昇したと考えられる。 When the emission wavelength is 380 nm or less, the light emission begins to be absorbed by the GaN layer. In the nitride LED according to Example 1, both the sapphire substrate and the GaN layer are separated from the nitride LED. It is considered that the light absorption is reduced due to this separation, the external quantum efficiency is improved, and the light emission output is increased.
さらに、実施例1に係る窒化物系LEDでは、絶縁性のサファイア基板を剥離し、導電性のCuW基板を用いたことにより、電極形成プロセスにおいて、RIE等の方法により窒化物系LEDエピタキシャルウエハー表面をエッチングする工数を省くことができた。 Furthermore, in the nitride-based LED according to Example 1, the insulating sapphire substrate was peeled off and the conductive CuW substrate was used, so that the surface of the nitride-based LED epitaxial wafer was formed by a method such as RIE in the electrode formation process. The man-hour for etching was saved.
また、図5と図6との比較より明らかなように、実施例1に係る窒化物系LEDは注入電流値の増加に伴い発光出力が一次的に増加し高い光出力が得られた。これに対し、従来の技術に係る窒化物系LEDは注入電流値の増加に伴い発光出力が一次的に増加せずに飽和する傾向がみられ、発光出力自体も上述した本発明に係る窒化物系LEDと比較して、1/60以下程度に留まった。これは、本発明に係る窒化物系LEDでは熱伝導率が低いサファイア基板が剥離され、当該サファイア基板より熱伝導率の高いCuW基板が貼付されているために放熱性が向上し、注入電流値が増加しても発光出力が飽和し難くなったためであると考えられる。 Further, as is clear from the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, the light emission output of the nitride LED according to Example 1 increased temporarily as the injection current value increased, and a high light output was obtained. On the other hand, in the nitride-based LED according to the prior art, the light emission output tends to saturate without increasing temporarily as the injection current value increases, and the light emission output itself is also the nitride according to the present invention described above. Compared with system LED, it remained at about 1/60 or less. This is because, in the nitride LED according to the present invention, the sapphire substrate having a low thermal conductivity is peeled off, and the CuW substrate having a higher thermal conductivity than the sapphire substrate is attached, so that the heat dissipation is improved and the injection current value is increased. This is considered to be because the light emission output is less likely to be saturated even if the increase is increased.
(実施例2)
ここで、図3を参照しながら実施例2について説明する。
(Example 2)
Here, Example 2 will be described with reference to FIG.
図3は、実施例2に係る窒化物系LEDの模式的な断面図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the nitride LED according to the second embodiment.
図3において、各符号は上述した図2(a)(b)と同様であるが、CuW基板50の上に順次、n−A1GaN層41、GaN/A1GaN多重量子井戸層42、p−AlGaN層43が設けられ、第二の窒化物半導体層となり発光素子構造40を構成している。そして、p−AlGaN層43上には上部電極60が、CuW基板50の底面には底面電極70が設けられている。
In FIG. 3, each symbol is the same as that in FIGS. 2A and 2B described above, but an n-
実施例2に係る窒化物系LEDの作製について説明する。 The production of a nitride LED according to Example 2 will be described.
実施例1と同様に、サファイア基板10上へn−GaN層20、Ti膜30を形成した後、熱処理を行い下地基板とした。この下地基板上にp−AlGaN層43(厚さ0.5μm)、GaN/A1GaN多重量子井戸層42(GaN厚さ2nm,AlGaN厚さ4nm)、n−A1GaN層41(厚さ3μm)を順次形成し、最後にその上にCuW基板50を貼付した。尚、n−A1GaN層41、およびp−AlGaN層43の組成は、実施例1と同様のものとした。
Similarly to Example 1, after forming the n-
その後、機械的に下地基板を剥離し、p−A1GaN層43の表面に上部電極60を、CuW基板50の底面に底面電極70を設け、図3に示す窒化物系LEDを作製した。
Thereafter, the base substrate was mechanically peeled off, and the
当該窒化物系LEDに20mA通電したところ、発光波長354nmで、発光出力は1.4mWであった。 When a current of 20 mA was passed through the nitride LED, the emission wavelength was 354 nm and the emission output was 1.4 mW.
(評価2)
実施例1と実施例2とを較べてみると、各窒化物系LEDに20mA通電したところ、上述したように、発光波長354nmで、実施例1の発光出力が3.2mWであったのに対し、実施例2は1.4mWであった。
(Evaluation 2)
Comparing Example 1 and Example 2, when each nitride LED was energized with a current of 20 mA, as described above, the emission wavelength of 354 nm and the emission output of Example 1 was 3.2 mW. On the other hand, Example 2 was 1.4 mW.
この発光出力の差の原因は、以下のように考えられる。 The cause of this difference in light emission output is considered as follows.
即ち、一般に窒化物半導体においてはp型層を低抵抗化することが困難なため、p型層はn型層よりも電流分散が起こり難い。ここで実施例1に係る窒化物系LEDでは、p型層であるp−AlGaN層43側にCuW基板50が貼付されているため、たとえp型層の電流分散が起こり難くても、当該層全面に電流を注入することができる。この結果、p型層において電流分散が起こり難いという問題点が克服され、実施例1に係る窒化物系LEDは、高い発光出力を得ることが出来たものと考えられる。
That is, since it is generally difficult to reduce the resistance of the p-type layer in a nitride semiconductor, the p-type layer is less susceptible to current dispersion than the n-type layer. Here, in the nitride LED according to Example 1, since the
これに対し、実施例2に係る窒化物系LEDでは、p型層であるp−AlGaN層43側が光の取り出し側となり上部電極60が設けられているため、上部電極60を当該層全面に広げることが出来ない。このため注入電流は、p−AlGaN層43で拡散することとなるが、上述したようにp型層での電流拡散は困難なため、発光面積が減少する結果、実施例1に係る窒化物系LEDと比較してより低い発光出力に留まったものと考えられる。
On the other hand, in the nitride-based LED according to Example 2, the p-
10 第一の基板(サファイア基板)
20 第一の窒化物半導体層(n−GaN層)
30 金属膜(Ti膜)
40 発光素子構造(第二の窒化物半導体層)
41 n−AlGaN層
42 GaN/AlGaN多重量子井戸層
43 p−AlGaN層
50 第二の基板(CuW基板)
60 上部電極
70 底面電極
80 対電極
10 First substrate (sapphire substrate)
20 First nitride semiconductor layer (n-GaN layer)
30 Metal film (Ti film)
40 Light emitting device structure (second nitride semiconductor layer)
41 n-
60
Claims (5)
(a)第一の基板上に、第一の窒化物系化合物半導体層を積層させる工程と、
(b)前記第一の窒化物系化合物半導体層上に、金属膜を形成する工程と、
(c)前記金属膜を表面に形成した第一の窒化物系化合物半導体層を熱処理することによって、前記金属膜を網目状とし、前記窒化物系化合物半導体層中に空隙を形成する工程と、
(d)前記網目状となった金属膜上に、第二の窒化物系化合物半導体層を含む発光素子構造を形成する工程と、
(e)前記発光素子構造上に、第二の基板を貼付する工程と、
(f)前記第一の基板と第一の窒化物系化合物半導体からなる層を、前記発光素子構造から剥離する工程と、
を備えることを特徴とした窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 A method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device, comprising:
(A) laminating a first nitride-based compound semiconductor layer on a first substrate;
(B) forming a metal film on the first nitride-based compound semiconductor layer;
(C) forming a void in the nitride compound semiconductor layer by heat-treating the first nitride compound semiconductor layer having the metal film formed on a surface thereof to form a network; and
(D) forming a light emitting element structure including a second nitride-based compound semiconductor layer on the network-like metal film;
(E) attaching a second substrate on the light emitting element structure;
(F) peeling off the layer made of the first substrate and the first nitride-based compound semiconductor from the light-emitting element structure;
A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device comprising:
前記第一の窒化物系化合物半導体層の厚さを1000nm以下とすることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1,
A method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element, wherein the first nitride-based compound semiconductor layer has a thickness of 1000 nm or less.
前記第二の基板として、その熱伝導率が、前記第一の基板の熱伝導率より大きいものを用いることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1 or 2,
A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element, wherein the second substrate has a thermal conductivity higher than that of the first substrate.
前記工程(f)における剥離方法が、エッチング法であることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1,
The method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting element, wherein the peeling method in the step (f) is an etching method.
前記工程(e)における前記第二の基板の貼付において、前記第二の基板が貼付される前記発光素子構造表面が、p型層であることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 A method for producing a nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1,
In the step of attaching the second substrate in the step (e), the surface of the light-emitting element structure to which the second substrate is attached is a p-type layer. Method.
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