JP2006319320A - 垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に窒化ガリウム層を形成し、その上にELOG(Epitaxial Lateral Over Growth)工程のための化合物層を形成し、化合物層を所定の形状にパターニングし、パターニングされた化合物層上に、ELOG工程でn型窒化ガリウム層525を形成し、この上に活性層530、p型窒化ガリウム層535を順次に形成し、その上にp型電極540を形成し、さらに構造支持層545を形成する。構造支持層を形成した後に、基板と、基板上に形成された窒化ガリウム層を順次に除去し、窒化ガリウム層が除去された後に、露出された前記パターニングされた化合物層を除去して、凹状にパターニングされたn型窒化ガリウム層525bを形成し、その上に透明導電性酸化物層550を形成し、さらにn型電極555を形成する。
【選択図】 図5−j
Description
図6−a乃至図6−eは、上記の実施形態の変形例による垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法を説明するために示す一部段階の工程断面図である。
510 第1窒化ガリウム層
515a,615a 化合物層(SiO2 層)
515b,615b パターニングされた化合物層
520a,520b,620 フォトレジストパターン
525 n型第2窒化ガリウム層
530 活性層
535 p型第3窒化ガリウム層
540 p型電極
545 構造支持層
550 透明導電性酸化物(TCO)層
555 n型電極
Claims (18)
- 基板上に窒化ガリウム層を形成する段階と、
前記窒化ガリウム層上にELOG(Epitaxial Lateral Over Growth)工程を行うための化合物層を形成する段階と、
前記化合物層を所定の形状にパターニングする段階と、
前記パターニングされた化合物層上に、前記ELOG工程によってn型窒化ガリウム層を形成し、この上に活性層、p型窒化ガリウム層を順次に形成する段階と、
前記p型窒化ガリウム層上に構造支持層を形成する段階と、
前記構造支持層を形成した後に、前記基板と該基板上に形成された窒化ガリウム層を順次に除去する段階と、
前記窒化ガリウム層が除去された後に露出された前記パターニングされた化合物層を除去することによって、凹状にパターニングされたn型窒化ガリウム層を形成する段階と、
前記凹状にパターニングされたn型窒化ガリウム層上にn型電極を形成する段階
を備える、垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記p型窒化ガリウム層を形成した後、前記p型窒化ガリウム層上にp型電極を形成する段階をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。
- 前記構造支持層を形成した後に、前記構造支持層上にp型電極を形成する段階をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。
- 前記構造支持層は、
基板及びメッキ層からなる群より選ばれたいずれか一つで形成された構造支持層であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記化合物層は、
SiO2 及びSiNx (窒化シリコン系列)からなる化合物群より選ばれたいずれか一つの化合物で形成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記化合物層をパターニングする方法は、
前記化合物層上に所定の形状にパターニングされたパターン層を形成する段階と、
前記パターン層をマスクとして前記化合物層をエッチングする段階
を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記パターン層を形成する方法は、
前記化合物層上に所定の形状にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンをリフロー(re-flow)することによって、半球形状のフォトレジストパターンを形成する段階
を備えることを特徴とする、請求項6に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記化合物層をエッチングする方法は、
前記リフローされたフォトレジストパターンと前記化合物層を共にエッチングすることによって、前記化合物層を半球形状にパターニングすることを特徴とする、請求項7に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記半球形状は、高さ0.1〜5μm、直径0.5〜5μm、パターン周期0.5〜5μmとなるように形成することを特徴とする、請求項7または8に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。
- 前記化合物層をエッチングした後に、前記パターン層を除去する段階をさらに備えることを特徴とする、請求項6に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。
- 前記n型窒化ガリウム層を形成する方法は、
前記パターニングされた化合物層上にアンドープ窒化ガリウム層を形成する段階と、
前記アンドープ窒化ガリウム層上に、n型不純物のドープされた窒化ガリウム層を形成する段階
を備えることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記n型不純物のドープされた窒化ガリウム層を形成する方法は、
前記アンドープ窒化ガリウム層上に、n型不純物のドーピング濃度を漸次高めつつ窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、請求項11に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。 - 前記アンドープ窒化ガリウム層の厚さは0.1〜1μmとすることを特徴とする、請求項11または12に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の製造方法。
- 構造支持層と、
前記構造支持層の上面または下面に形成されたp型電極と、
前記p型電極の形成された前記構造支持層上に形成されたp型窒化ガリウム層と、
前記p型窒化ガリウム層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、n型不純物がドープされたn型窒化ガリウム層と、
前記n型窒化ガリウム層上に形成され、上面に複数個の凹部が周期的に形成されたアンドープ窒化ガリウム層と、
前記アンドープ窒化ガリウム層上に形成されたn型電極
を含む、垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子。 - 前記p型電極が前記構造支持層の下面に形成された場合、前記構造支持層は、導電性基板及びメッキ層からなる群より選ばれたいずれか一つで形成された構造支持層であり、前記p型電極が前記構造支持層の上面に形成された場合、前記構造支持層は、シリコン(Si)基板及びメッキ層からなる群より選ばれたいずれか一つで形成された構造支持層であることを特徴とする、請求項14に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子。
- 前記凹部は、半球形状を有し、深さ0.1〜5μm、直径0.5〜5μm、パターン周期0.5〜5μmであることを特徴とする、請求項14または15に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子。
- 前記アンドープ窒化ガリウム層の厚さは、0.1〜1μmであることを特徴とする、請求項14〜16のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子。
- 前記アンドープ窒化ガリウム層上に形成された透明導電性酸化物(TCO)層をさらに含むことを特徴とする、請求項14〜17のいずれか一項に記載の垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子。
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