JP2008130606A - Semiconductor light emitting element and its manufacturing method, light source cell unit, backlight, lighting device, display, electronic device, and semiconductor element and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor light emitting element and its manufacturing method, light source cell unit, backlight, lighting device, display, electronic device, and semiconductor element and its manufacturing method Download PDF

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Akira Omae
暁 大前
Sukeyuki Arimochi
祐之 有持
Jugo Otomo
重吾 御友
Muneyuki Kazetagawa
統之 風田川
Tomokimi Hino
智公 日野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting element that can suppress quantum confinement Stark effect in an active layer, improve the output of light emission by increasing a volume of the active layer and be easily manufactured, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: A substrate 11 is made of a material having a hexagonal crystal structure, and its main face is r plane or a plane. An n-type nitride-based group III-V compound semiconductor layer 12 is grown by priority thereon in a plane orientation, and an n-type nitride-based group III-V compound semiconductor layer 13 and an active layer 14 are sequentially grown thereon by priority in m plane orientation. Furthermore, a p-type nitride-based group III-V compound semiconductor layer 15 is grown by priority thereon in a plane orientation, so as to form a light emitting diode structure. The active layer 14 has a section shape of saw tooth, and slopes 14a and 14b are m-plane facet. The light emitting diode is used to manufacture a light emitting diode backlight. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイ、電子機器、半導体素子および半導体素子の製造方法に関し、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた発光ダイオードおよびこの発光ダイオードを用いる各種の装置または機器に適用して好適なものである。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, a light source cell unit, a backlight, a lighting device, a display, an electronic device, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device. The present invention is suitable for application to light emitting diodes using semiconductors and various devices or equipment using the light emitting diodes.

従来、GaN系半導体を用いた発光ダイオードの製造方法は、(0001)面、すなわちc面サファイア基板上にn型層、活性層およびp型層を含むGaN系半導体層を有機金属化学気相成長(MOCVD)法によりc軸配向で平坦な層として成長させる方法が主流である。
しかしながら、このような方法で製造される従来の発光ダイオードでは、構造的に発光出力のさらなる向上を図ることは困難な状況になっている。
Conventionally, a method for manufacturing a light-emitting diode using a GaN-based semiconductor is performed by metal organic chemical vapor deposition of a GaN-based semiconductor layer including an n-type layer, an active layer, and a p-type layer on a (0001) plane, that is, a c-plane sapphire substrate. The method of growing as a flat layer with c-axis orientation by the (MOCVD) method is the mainstream.
However, in the conventional light emitting diode manufactured by such a method, it is difficult to structurally further improve the light emission output.

3次元的な量子閉じ込めを行う量子ドットあるいは2次元的な量子閉じ込めを行う量子細線を活性層に用いて量子効果を増大させることにより発光効率の向上が可能と言われているが、この場合には活性層の体積が減少するため、量子効果による発光効率の向上と発光体積の向上とを同時に図ることは困難であり、この手法による発光出力の向上は困難であると考えられる。
また、周知のように、c面サファイア基板上に成長させたc軸配向のInGaN系歪量子井戸層においては、大きなピエゾ電界が井戸面に垂直方向(c軸方向)に発生して電子と正孔とを空間的に互いに分離し、電子−正孔再結合確率を低下させる量子閉じ込めシュタルク効果が発生するため、例えばInGaN/GaN系発光ダイオードではこれが内部量子効率を低下させ、ひいては外部量子効率を低下させる問題があり、これが発光出力の向上を妨げる一つの原因となっている。
It is said that the luminous efficiency can be improved by increasing the quantum effect by using a quantum dot that performs three-dimensional quantum confinement or a quantum wire that performs two-dimensional quantum confinement in the active layer. Since the volume of the active layer decreases, it is difficult to simultaneously improve the light emission efficiency by the quantum effect and the light emission volume, and it is considered difficult to improve the light emission output by this method.
Further, as is well known, in a c-axis oriented InGaN strained quantum well layer grown on a c-plane sapphire substrate, a large piezo electric field is generated in the direction perpendicular to the well surface (c-axis direction) and positive with electrons. The quantum confinement Stark effect that spatially separates the holes from each other and lowers the probability of electron-hole recombination occurs. For example, in an InGaN / GaN-based light emitting diode, this reduces the internal quantum efficiency, and thus the external quantum efficiency. There is a problem of lowering, and this is one cause that hinders the improvement of the light emission output.

この問題を解決するために、歪量子井戸層を含む複数のGaN系半導体層を成長させて半導体発光素子を製造する場合に、少なくともこの歪量子井戸層の成長面の面方位をピエゾ電界が最大となる方位と異なる方位、例えばGaN系半導体層がウルツ鉱型結晶構造を有する場合に歪量子井戸層の成長面の面方位を[0001]方向から1°以上の傾き(例えば、40°、90°、140°など)を有するように選ぶことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法により製造される半導体発光素子を図36に示す。この方法によれば、図36に示すように、SiC、GaNなどの基板101上にAlNバッファ層(図示せず)を介してn型GaNコンタクト層102およびn型AlGaNクラッド層103を{0001}面方向に順次成長させ、このn型AlGaNクラッド層103の表面に選択成長あるいは選択エッチングにより{2−1−14}面や{01−12}面を形成し、その上にGaInN/GaNあるいはGaInN/GaInN多重量子井戸層104を成長させ、さらにその上にp型AlGaNクラッド層105およびp型GaNコンタクト層106を順次成長させる。この場合、多重量子井戸層104の成長面104a、104bが{2−1−14}面や{01−12}面となっている。p型AlGaNクラッド層105およびp型GaNコンタクト層106は多重量子井戸層104の面方位から{0001}面方位方向に結晶構造を変えて成長する。符号107はp側電極、108はn側電極を示す。
特開平11−112029号公報
In order to solve this problem, when a semiconductor light emitting device is manufactured by growing a plurality of GaN-based semiconductor layers including a strained quantum well layer, at least the plane direction of the growth surface of the strained quantum well layer has a maximum piezoelectric field. When the GaN-based semiconductor layer has a wurtzite crystal structure, the plane orientation of the growth surface of the strained quantum well layer is inclined by 1 ° or more from the [0001] direction (for example, 40 °, 90 ° It has been proposed to select to have (°, 140 °, etc.) (for example, see Patent Document 1). A semiconductor light-emitting device manufactured by this method is shown in FIG. According to this method, as shown in FIG. 36, an n-type GaN contact layer 102 and an n-type AlGaN cladding layer 103 are {0001} on a substrate 101 made of SiC, GaN or the like via an AlN buffer layer (not shown). The surface is grown sequentially in the surface direction, and a {2-1-14} plane or a {01-12} plane is formed on the surface of the n-type AlGaN cladding layer 103 by selective growth or selective etching, and GaInN / GaN or GaInN is formed thereon. / GaInN multiple quantum well layer 104 is grown, and a p-type AlGaN cladding layer 105 and a p-type GaN contact layer 106 are sequentially grown thereon. In this case, the growth surfaces 104a and 104b of the multiple quantum well layer 104 are {2-1-14} planes or {01-12} planes. The p-type AlGaN cladding layer 105 and the p-type GaN contact layer 106 are grown by changing the crystal structure from the plane orientation of the multiple quantum well layer 104 to the {0001} plane orientation direction. Reference numeral 107 denotes a p-side electrode, and 108 denotes an n-side electrode.
JP-A-11-112029

図36に示す従来の半導体発光素子では、活性層である多重量子井戸層104のピエゾ電界を小さくすることができるだけでなく、多重量子井戸層104が{2−1−14}面や{01−12}面を斜面とする鋸歯状の断面形状を有するため、多重量子井戸層104が平坦である場合に比べて活性層の体積も増加するが、{2−1−14}面や{01−12}面のファセットを斜面に出しながら多重量子井戸層104を制御性よく成長させることは実際には必ずしも容易ではなく、半導体発光素子を高い歩留まりで製造することは困難である。   In the conventional semiconductor light emitting device shown in FIG. 36, not only can the piezoelectric field of the multiple quantum well layer 104 as an active layer be reduced, but also the multiple quantum well layer 104 has a {2-1-14} plane or a {01− The volume of the active layer is increased as compared with the case where the multiple quantum well layer 104 is flat because it has a sawtooth cross-sectional shape with the 12} plane as an inclined surface, but the {2-1-14} plane or the {01- In practice, it is not always easy to grow the multi-quantum well layer 104 with controllability while projecting the 12} facets on the slope, and it is difficult to manufacture semiconductor light emitting devices with high yield.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制することができるとともに、活性層の体積を増加させることができることにより発光出力の向上を図ることができ、しかも製造が容易な半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような優れた半導体発光素子を用いた高性能の光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイおよび電子機器を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制することができるとともに、活性層の体積あるいは面積の増加により発光出力などの性能の向上を図ることができ、しかも製造が容易な発光ダイオード、半導体レーザ、トランジスタなどを含む半導体素子およびその製造方法を提供することである。
上記課題および他の課題は、添付図面を参照した本明細書の記述により明らかとなるであろう。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the quantum confined Stark effect in the active layer can be suppressed, and the volume of the active layer can be increased, so that the light emission output can be improved and the manufacturing can be performed. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a high-performance light source cell unit, a backlight, a lighting device, a display, and an electronic apparatus using the excellent semiconductor light emitting element as described above.
Still another problem to be solved by the present invention is to suppress the quantum confined Stark effect in the active layer, and to improve the performance such as light emission output by increasing the volume or area of the active layer, Moreover, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device including a light emitting diode, a semiconductor laser, a transistor and the like, which can be easily manufactured, and a manufacturing method thereof.
The above and other problems will become apparent from the description of this specification with reference to the accompanying drawings.

上記課題を解決するために、第1の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有する
ことを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the first invention is:
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope composed of {1-100} plane facets.

第2の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板として主面が{10−12}面または{11−20}面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The second invention is
A method for manufacturing a semiconductor light-emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
A substrate whose principal surface is a {10-12} plane or a {11-20} plane is used as the substrate, and the active layer is grown on the substrate so as to have a slope composed of {1-100} facets. It is characterized by that.

この半導体発光素子において、典型的な一つの例では、活性層は、{1−100}面ファセットからなる斜面を有する鋸歯状の断面形状を有する。典型的には、活性層を含む半導体層の全てが六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる。この六方晶系の結晶構造を有する半導体は典型的にはウルツ鉱構造を有する。このウルツ鉱構造を有する半導体は、具体的には窒化物系III−V族化合物半導体、酸化物半導体、α−ZnSなどであるが、これに限定されるものではない。窒化物系III−V族化合物半導体は、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)からなり、具体例を挙げると、GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなどからなる。この窒化物系III−V族化合物半導体は、例えばGaNにBやCrなどを含ませると転位の屈曲を促進する効果があるので、BGaN、GaNにBをドープしたGaN:B、GaNにCrをドープしたGaN:Crなどからなるものであってもよい。この窒化物系III−V族化合物半導体としては、好適には、GaN、InX Ga1-x N(0<x<0.5)、AlX Ga1-x N(0<x<0.5)、AlX Iny Ga1-x-y N(0<x<0.5、0<y<0.2)などからなるものが用いられる。また、基板上に最初に成長させるいわゆる低温バッファ層としてはGaNバッファ層、AlNバッファ層、AlGaNバッファ層などが一般的に用いられるが、これらにCrをドープしたものやCrNバッファ層などを用いてもよい。酸化物半導体は、例えば、酸化チタン(IV)(TiO2 )、酸化バナジウム(V)(V2 5 )、酸化クロム(III)(Cr2 3 )、酸化マンガン(II)(MnO)、酸化鉄(III)(Fe2 3 )、四酸化三コバルト(II)(Co3 4 )、酸化ニッケル(II)(NiO)、酸化銅(I)(Cu2 O)、酸化亜鉛(II)(ZnO)、酸化スズ(IV)(SnO2 )、酸化ガリウム(III)(Ga2 3 )、酸化インジウム(III)(In2 3 )、酸化ビスマス(III)(Bi2 3 )、酸化ストロンチウム(II)(SrO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3 )、チタン酸バリウム(BaTiO3 )、酸化イットリウム(Y2 3 )などに加えて、オキシカルコゲナイドLnCuOCh(Ln=La、Ce、Nd、Pr、Ch=S、Se、Te)、例えばCuAlO、SrCu2 2 などであるが、これに限定されるものではない。この半導体発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザである。半導体レーザでは、好適には、共振器長方向が[0001]方向(c軸方向)となるようにする。 In this semiconductor light emitting device, in one typical example, the active layer has a sawtooth cross-sectional shape having a slope formed of {1-100} facets. Typically, all of the semiconductor layers including the active layer are made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure. A semiconductor having this hexagonal crystal structure typically has a wurtzite structure. Specific examples of the semiconductor having the wurtzite structure include nitride-based III-V group compound semiconductors, oxide semiconductors, and α-ZnS, but are not limited thereto. Nitride III-V compound semiconductor is generally, 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 ( However, it is composed of 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z <1), and typically, Al x Ga 1-xz In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and specific examples include GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. This nitride-based III-V compound semiconductor, for example, has an effect of promoting the bending of dislocations when B or Cr is contained in GaN. Therefore, BGaN, GaN doped with B in GaN: B, Cr in GaN It may be made of doped GaN: Cr or the like. As this nitride-based III-V group compound semiconductor, preferably, GaN, In x Ga 1-x N (0 <x <0.5), Al x Ga 1-x N (0 <x <0. 5), Al x In y Ga 1-xy N (0 <x <0.5, 0 <y <0.2) or the like is used. In addition, as a so-called low-temperature buffer layer that is first grown on the substrate, a GaN buffer layer, an AlN buffer layer, an AlGaN buffer layer, etc. are generally used, and those doped with Cr or CrN buffer layers are used. Also good. Examples of the oxide semiconductor include titanium (IV) oxide (TiO 2 ), vanadium oxide (V) (V 2 O 5 ), chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ), manganese oxide (II) (MnO), Iron oxide (III) (Fe 2 O 3 ), tricobalt tetroxide (II) (Co 3 O 4 ), nickel oxide (II) (NiO), copper (I) oxide (Cu 2 O), zinc oxide (II ) (ZnO), tin oxide (IV) (SnO 2 ), gallium oxide (III) (Ga 2 O 3 ), indium oxide (III) (In 2 O 3 ), bismuth oxide (III) (Bi 2 O 3 ) In addition to strontium oxide (II) (SrO), strontium titanate (SrTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), etc., oxychalcogenide LnCuOCh (Ln = La, Ce, Nd Pr, Ch = S, Se, Te), for example Examples thereof include CuAlO and SrCu 2 O 2 , but are not limited thereto. The semiconductor light emitting element is a light emitting diode or a semiconductor laser. In the semiconductor laser, the resonator length direction is preferably the [0001] direction (c-axis direction).

この半導体発光素子を構成する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あるいはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)、分子線エピタキシー(MBE)などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができる。
六方晶系の結晶構造を有する物質からなり、主面が{10−12}面(r面)または{11−20}面(a面)である基板としては、その上に活性層を{1−100}面ファセットからなる斜面を有するように成長させることができるものであれば、基本的にはどのようなものを用いてもよいが、具体的には、例えば、サファイア、SiC(6H、4Hを含む)、α−ZnS、ZnOなどからなる基板を用いることができる。基板としては、窒化物系III−V族化合物半導体(GaN、AlGaInN、AlN、GaInNなど)からなる基板を用いてもよい。あるいは、基板として、六方晶系の結晶構造を有する物質と異なる物質からなる基板上に六方晶系の結晶構造を有する物質を成長させたものを用いてもよい。
基板は、最終的な半導体発光素子にそのまま残してもよいし、除去してもよい。
As a method for growing a semiconductor layer constituting this semiconductor light emitting device, various methods such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxial growth or halide vapor phase epitaxial growth (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE), etc. An epitaxial growth method can be used.
As a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure and having a {10-12} plane (r-plane) or {11-20} plane (a-plane) as a principal plane, an active layer is formed thereon with {1 Basically, any material can be used as long as it can be grown so as to have a slope formed of a −100} facet. Specifically, for example, sapphire, SiC (6H, 4H), a substrate made of α-ZnS, ZnO, or the like can be used. As the substrate, a substrate made of a nitride III-V group compound semiconductor (GaN, AlGaInN, AlN, GaInN, etc.) may be used. Alternatively, a substrate obtained by growing a substance having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance different from the substance having a hexagonal crystal structure may be used.
The substrate may be left as it is in the final semiconductor light emitting device or may be removed.

基板としては、主面の全体が平坦なもの以外に、主面に複数の凸部を有する基板であってこの凸部はこの基板と異なる材料またはこの基板と同一の材料からなるものを用いてもよい。この場合、例えば、この基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状、四角形状、五角形状または六角形状の断面形状となる状態を経て第1の半導体層を成長させ、この第1の半導体層から基板上に第2の半導体層を横方向成長させ、この第2の半導体層上に第1の導電型の第3の半導体層、活性層および第2の導電型の第4の半導体層を順次成長させることにより半導体発光素子を製造する。典型的には、基板の主面に凸部と凹部とを交互に周期的に形成する。この場合、凸部および凹部の周期は、好適には3〜5μmであるが、これに限定されるものではない。また、凸部の底辺の長さと凹部の底辺の長さとの比は、好適には0.5〜3であり、最も好適には0.5付近であるが、これに限定されるものではない。基板の主面から見たこの凸部の高さは、好適には0.3μm以上、より好適には1μm以上であるが、これに限定されるものではない。この凸部は、好適には基板の主面に対して傾斜した側面(例えば、基板の一主面と接する側面)を有し、この側面と基板の主面とのなす角度をθとすると、光の取り出し効率の向上を図る観点より、例えば、好適には100°<θ<160°、より好適には132°<θ<139°あるいは147°<θ<154°であり、最も好適には135°あるいは152°であるが、これに限定されるものではない。この凸部の断面形状は、種々の形状であってよく、その側面も平面だけでなく曲面であってもよいが、例えば、n角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形などであり、これらの中でも基板の一主面から見て最も高い位置に頂点を一つ持つものが望ましく、特に三角形あるいはその頂部を切除したものや頂部が丸まっているものが最も望ましい。凹部の断面形状も種々の形状であってよいが、例えば、n角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているものや、円形、楕円形などである。光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には、この凹部の断面形状は逆台形状とする。ここで、逆台形状とは、正確な逆台形だけでなく、近似的に逆台形とみなすことができるものも含むことを意味する(以下同様)。この場合、第2の半導体層の転位密度を最小化する観点より、好適には、凹部の深さ(凸部の高さと同じ)をd、凹部の底面の幅をWg 、例えば三角形状などの断面形状となる状態の第1の半導体層の斜面と基板の一主面とがなす角度をαとしたとき、2d≧Wg tanαが成立するように、d、Wg 、αを決める。αは通常一定であるため、この式が成立するようにd、Wg を決める。dは、大きすぎると原料ガスが凹部の内部に十分に供給されず、凹部の底面からの第1の半導体層の成長に支障を来し、逆に小さすぎると基板の凹部だけでなく、その両側の凸部にも第1の半導体層が成長してしまうため、これらを防止する観点より、一般的には0.5μm<d<5μmの範囲内に選ばれ、典型的には1.0±0.2μmの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。Wg は、一般的には0.5〜5μmであり、典型的には2±0.5μmの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。また、凸部の上面の幅Wt は、凸部の断面形状が三角形状の場合は0であるが、凸部の断面形状が台形状の場合は、この凸部は第2の半導体層の横方向成長に使用する領域であるため、長ければ長いほど転位密度の少ない部分の面積を大きくすることができる。凸部の断面形状が台形状の場合、Wt は一般的には1〜1000μm、典型的には4±2μmの範囲内であるが、これに限定されるものではない。 As the substrate, a substrate having a plurality of protrusions on the main surface other than the entire main surface is flat, and the protrusions are made of a material different from the substrate or the same material as the substrate. Also good. In this case, for example, the first semiconductor layer is grown in the concave portion of the substrate through a state of a triangular, quadrangular, pentagonal, or hexagonal cross-sectional shape with the bottom surface as the base. A second semiconductor layer is laterally grown from the layer onto the substrate, and a third semiconductor layer of the first conductivity type, an active layer, and a fourth semiconductor layer of the second conductivity type are formed on the second semiconductor layer. The semiconductor light emitting device is manufactured by sequentially growing the layers. Typically, convex portions and concave portions are alternately and periodically formed on the main surface of the substrate. In this case, although the period of a convex part and a recessed part is 3-5 micrometers suitably, it is not limited to this. Further, the ratio of the length of the bottom of the convex portion to the length of the bottom of the concave portion is preferably 0.5 to 3, and most preferably around 0.5, but is not limited thereto. . The height of the convex portion as viewed from the main surface of the substrate is preferably 0.3 μm or more, more preferably 1 μm or more, but is not limited thereto. The convex portion preferably has a side surface inclined with respect to the main surface of the substrate (for example, a side surface in contact with one main surface of the substrate), and an angle between the side surface and the main surface of the substrate is θ, From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, for example, preferably 100 ° <θ <160 °, more preferably 132 ° <θ <139 ° or 147 ° <θ <154 °, and most preferably Although it is 135 degrees or 152 degrees, it is not limited to this. The cross-sectional shape of the convex portion may be various shapes, and the side surface may be a curved surface as well as a flat surface. For example, an n-gon (where n is an integer of 3 or more), specifically Triangular, quadrangular, pentagonal, hexagonal, etc., or those with their corners cut off, rounded corners, circular, oval, etc. Of these, the highest position when viewed from one main surface of the board Those having one apex are desirable, and in particular, a triangle or a shape obtained by cutting off the apex or rounded apex is most desirable. Although the cross-sectional shape of the recess may be various shapes, for example, an n-gon (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like, or these corners are cut off. Or rounded, oval, etc. From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, preferably, the cross-sectional shape of the recess is an inverted trapezoid. Here, the inverted trapezoidal shape means not only an accurate inverted trapezoid but also includes an object that can be approximately regarded as an inverted trapezoid (the same applies hereinafter). In this case, from the viewpoint of minimizing the dislocation density of the second semiconductor layer, preferably, the depth of the concave portion (same as the height of the convex portion) is d, and the width of the bottom surface of the concave portion is W g , such as a triangular shape. Where d, W g , and α are determined so that 2d ≧ W g tan α is satisfied, where α is the angle formed by the slope of the first semiconductor layer in the state of the cross-sectional shape and the principal surface of the substrate. Since α is normally constant, d and W g are determined so that this equation is satisfied. If d is too large, the source gas is not sufficiently supplied to the inside of the recess, which hinders the growth of the first semiconductor layer from the bottom surface of the recess. Since the first semiconductor layer grows on both convex portions, it is generally selected within the range of 0.5 μm <d <5 μm from the viewpoint of preventing these, and typically 1.0 μm. It is selected within the range of ± 0.2 μm, but is not limited to this. W g is generally 0.5 to 5 μm and is typically selected within the range of 2 ± 0.5 μm, but is not limited thereto. Further, the width W t of the upper surface of the convex portion is 0 when the cross-sectional shape of the convex portion is triangular, but when the cross-sectional shape of the convex portion is trapezoidal, the convex portion is formed on the second semiconductor layer. Since this is a region used for lateral growth, the longer the area, the larger the area of the portion with less dislocation density. When the cross-sectional shape of the convex portion is trapezoidal, W t is generally in the range of 1 to 1000 μm, typically 4 ± 2 μm, but is not limited thereto.

凸部または凹部は、例えば、基板上の一方向にストライプ状に延在するようにしてもよいし、少なくとも互いに交差する第1の方向および第2の方向にストライプ状に延在するようにすることにより凸部がn角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形、点状などの二次元パターンとなるようにしてもよい。好適な一つの例では、凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように凹部が形成される。こうすることで、活性層から放出される光を360°の全方向に効率よく取り出すことができる。あるいは、凹部が六角形の平面形状を有し、この凹部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凹部を囲むように凸部が形成されるようにしてもよい。凸部は、例えば、n角錐(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角錐、四角錐、五角錐、六角錐など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まったもの、円錐、楕円錐などである。   For example, the convex portion or the concave portion may extend in a stripe shape in one direction on the substrate, or may extend in a stripe shape in at least a first direction and a second direction intersecting each other. As a result, the convex portion has an n-gon shape (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, etc. Alternatively, it may be a two-dimensional pattern such as an ellipse or a dot. In a preferred example, the convex portions have a hexagonal planar shape, the convex portions are two-dimensionally arranged in a honeycomb shape, and concave portions are formed so as to surround the convex portions. By doing so, light emitted from the active layer can be efficiently extracted in all directions of 360 °. Alternatively, the recess may have a hexagonal planar shape, the recesses may be two-dimensionally arranged in a honeycomb shape, and a protrusion may be formed so as to surround the recess. The convex portion is, for example, an n-pyramid (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pentagonal pyramid, a hexagonal pyramid, etc., or a cut or rounded corner. Things, cones, elliptical cones, etc.

凸部の材料は、各種のものであってよく、導電性の有無も問わないが、例えば、酸化物や窒化物や炭化物などの誘電体、金属や合金などの導電体(透明導電体を含む)などである。酸化物としては、例えば、酸化シリコン(SiOx )、酸化チタン(TiOx )、酸化タンタル(TaOx )などの各種のものを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。窒化物としては、例えば、窒化シリコン(SiNx )、SiON、CrN、CrNOなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。炭化物としては、SiC、HfC、ZrC、WC、TiC、CrCなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。金属または合金としては、B、Al、Ga、In、W、Ni、Co、Pd、Pt、Ag、AgNi、AgPd、AuNi、AuPdなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。透明導電体としては、ITO(インジウム−スズ複合酸化物)、IZO(インジウム−亜鉛複合酸化物)、ZO(酸化亜鉛)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、酸化スズなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。さらに、以上の各種の材料を二種類以上混合して、または積層膜の形で用いることもできる。金属などにより凸部を形成し、この凸部の少なくとも表面を窒化処理、酸化処理あるいは炭化処理することにより窒化物、酸化物あるいは炭化物を形成するようにしてもよい。
凸部の屈折率は、必要に応じて設計により決められるが、一般的には、基板の屈折率およびこの基板上に成長させる半導体層の屈折率とは異なる屈折率に選ばれ、典型的には、基板の屈折率以下に選ばれる。
第3の半導体層には、これと電気的に接続された状態で第1の導電型側の電極を形成する。同様に、第4の半導体層にも、これと電気的に接続された状態で第2の導電型側の電極を形成する。
典型的には、第1の半導体層を成長させる際に、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して120〜150°傾斜した方向およびこの一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が上記の三角形状、四角形状、五角形状または六角形状の断面形状となる状態の第1の半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記の一主面に平行な方向に、三角形部、四角形部、五角形部または六角形部から遠ざかるように屈曲する。
The material of the convex portion may be various, and may or may not be conductive. For example, a dielectric such as an oxide, nitride, or carbide, or a conductor such as a metal or alloy (including a transparent conductor) ) Etc. As the oxide, for example, various oxides such as silicon oxide (SiO x ), titanium oxide (TiO x ), and tantalum oxide (TaO x ) can be used, and two or more of these can be mixed or laminated. It can also be used in the form of a membrane. As the nitride, for example, silicon nitride (SiN x ), SiON, CrN, CrNO or the like can be used, and two or more of these can be mixed or used in the form of a laminated film. As the carbide, SiC, HfC, ZrC, WC, TiC, CrC or the like can be used, and two or more of these can be mixed or used in the form of a laminated film. As the metal or alloy, B, Al, Ga, In, W, Ni, Co, Pd, Pt, Ag, AgNi, AgPd, AuNi, AuPd, and the like can be used. Alternatively, it can be used in the form of a laminated film. As the transparent conductor, ITO (indium-tin composite oxide), IZO (indium-zinc composite oxide), ZO (zinc oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), tin oxide, and the like can be used. Two or more of these may be mixed or used in the form of a laminated film. Further, two or more of the various materials described above can be mixed or used in the form of a laminated film. A convex portion may be formed of metal or the like, and nitride, oxide, or carbide may be formed by nitriding, oxidizing, or carbonizing at least the surface of the convex portion.
The refractive index of the convex portion is determined by design as needed, but in general, the refractive index of the substrate is selected to be different from the refractive index of the substrate and the refractive index of the semiconductor layer grown on this substrate. Is selected below the refractive index of the substrate.
An electrode on the first conductivity type side is formed on the third semiconductor layer while being electrically connected to the third semiconductor layer. Similarly, an electrode on the second conductivity type side is also formed on the fourth semiconductor layer in a state of being electrically connected thereto.
Typically, when growing the first semiconductor layer, a direction inclined by 120 to 150 ° with respect to one principal surface of the substrate from the interface with the bottom surface of the concave portion of the substrate and a direction perpendicular to the one principal surface When the dislocations reach the slope of the first semiconductor layer or the vicinity thereof in a state where the dislocations have the triangular, quadrangular, pentagonal or hexagonal cross-sectional shape, Bend in a parallel direction away from the triangle, square, pentagon, or hexagon.

第3の発明は、
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ少なくとも一つ含むセルが複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
The third invention is
In a light source cell unit in which a plurality of cells each including at least one of a red light emitting semiconductor light emitting element, a green light emitting semiconductor light emitting element, and a blue light emitting semiconductor light emitting element are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.

第4の発明は、
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列したバックライトにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
The fourth invention is:
In a backlight in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.

第5の発明は、
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列した照明装置において、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
The fifth invention is:
In a lighting device in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.

第6の発明は、
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列したディスプレイにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
第3〜第6の発明において、赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子としては、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体を用いたものを用いることができる。赤色発光の半導体発光素子としては、例えば、AlGaInP系半導体を用いたものを用いることもできる。
The sixth invention is:
In a display in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.
In the third to sixth inventions, for example, a semiconductor using a nitride III-V compound semiconductor is used as the red light emitting semiconductor light emitting device, the green light emitting semiconductor light emitting device, and the blue light emitting semiconductor light emitting device. Can do. As the semiconductor light emitting element emitting red light, for example, an element using an AlGaInP-based semiconductor can be used.

第7の発明は、
一つまたは複数の半導体発光素子を有する電子機器において、
少なくとも一つの上記半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
The seventh invention
In an electronic device having one or more semiconductor light emitting elements,
At least one of the semiconductor light emitting elements is
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.

ここで、電子機器は、例えば、発光ダイオードバックライト(液晶ディスプレイのバックライトなど)、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなど、さらには発光ダイオードを光源とするプロジェクタあるいはリアプロジェクションテレビ、グレーティングライトバルブ(GLV)などを含むが、一般的には、表示、照明、光通信、光伝送やその他の目的で少なくとも一つの半導体発光素子を有するものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、上記以外の具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品、発光ダイオード光通信装置、発光ダイオード光伝送装置、電子鍵などのポータブルセキュリティー機器などである。電子機器にはまた、遠赤外波長帯域、赤外波長帯域、赤色波長帯域、黄色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域、紫色波長帯域、紫外波長帯域などのうちの互いに異なる波長帯域の光を放出する二種類以上の半導体発光素子を組み合わせたものも含まれる。特に、発光ダイオード照明装置では、赤色波長帯域、黄色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域、紫色波長帯域などのうちの互いに異なる波長帯域の可視光を放出する二種類以上の発光ダイオードを組み合わせ、これらの発光ダイオードから放出される二種類以上の光を混合して自然光あるいは白色光を得ることができる。また、青色波長帯域、紫色波長帯域、紫外波長帯域などのうちの少なくとも一つの波長帯域の光を放出する半導体発光素子を光源として用い、この半導体発光素子から放出される光を蛍光体に照射して励起することにより得られる光を混合して自然光あるいは白色光を得ることができる。また、これらの互いに異なる波長帯域の可視光を放出する発光ダイオードを例えば、セル単位、カルテット単位、クラスター単位などの集合単位(厳密には、これらの単位に1単位に含まれる発光ダイオードの数は定義されておらず、同一波長または異なる波長の光を放出する複数の発光ダイオードで同一集団を複数形成し、これらを配線基板、配線パッケージ、配線筐体壁などに搭載する場合の1集合単位名称。)にまとめ、具体的には、例えば、三つの発光ダイオード(例えば、赤色発光の発光ダイオードを一つ、緑色発光の発光ダイオードを一つ、青色発光の発光ダイオードを一つ)からなる単位、または四つの発光ダイオード(例えば、赤色発光の発光ダイオードを一つ、緑色発光の発光ダイオードを二つ、青色発光の発光ダイオードを一つ)からなる単位、または五つ以上の発光ダイオードからなる単位などにまとめ、各単位を基板上または板上、あるいは筐体板上に二次元アレイ状や一列または複数列に搭載するようにしてもよい。
第3〜第7の発明においては、その性質に反しない限り、第1および第2の発明に関連して説明したことが成立する。
Here, the electronic equipment includes, for example, a light-emitting diode backlight (such as a backlight of a liquid crystal display), a light-emitting diode illuminating device, a light-emitting diode display, and a projector or rear projection television set using a light-emitting diode as a light source, a grating light valve ( GLV), etc., but in general, any device that has at least one semiconductor light emitting device for display, illumination, optical communication, optical transmission and other purposes is basically Well, including both portable and stationary types, but specific examples other than the above include mobile phones, mobile devices, robots, personal computers, in-vehicle devices, various household electrical appliances, light-emitting diode light Portable devices such as communication devices, light-emitting diode optical transmission devices, and electronic keys Yuriti equipment, and the like. Electronic devices also include light in different wavelength bands, such as far-infrared wavelength band, infrared wavelength band, red wavelength band, yellow wavelength band, green wavelength band, blue wavelength band, purple wavelength band, and ultraviolet wavelength band. A combination of two or more types of semiconductor light emitting devices that emit light is also included. In particular, in a light emitting diode lighting device, a combination of two or more types of light emitting diodes that emit visible light in different wavelength bands among a red wavelength band, a yellow wavelength band, a green wavelength band, a blue wavelength band, a purple wavelength band, and the like, Two or more types of light emitted from these light emitting diodes can be mixed to obtain natural light or white light. In addition, a semiconductor light-emitting element that emits light in at least one of the blue wavelength band, the violet wavelength band, and the ultraviolet wavelength band is used as a light source, and the phosphor is irradiated with light emitted from the semiconductor light-emitting element. Natural light or white light can be obtained by mixing the light obtained by excitation. In addition, these light emitting diodes that emit visible light in different wavelength bands are, for example, cell units, quartet units, cluster units, and other collective units (strictly speaking, the number of light emitting diodes included in one unit of these units is A single unit name when a plurality of light emitting diodes that are not defined and emit light of the same wavelength or different wavelengths are formed in the same group and are mounted on a wiring board, wiring package, wiring housing wall, etc. In particular, for example, a unit composed of three light emitting diodes (for example, one red light emitting diode, one green light emitting diode, and one blue light emitting diode), Or four light emitting diodes (for example, one red light emitting diode, two green light emitting diodes, and blue light emitting diode). 1 unit), or units consisting of five or more light-emitting diodes, etc., and each unit is mounted on a substrate or plate, or on a housing plate in a two-dimensional array or in one or more rows. It may be.
In the third to seventh inventions, what has been described in relation to the first and second inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.

第8の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
第9の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子の製造方法であって、
上記基板として主面が{10−12}面または{11−20}面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The eighth invention
A semiconductor element having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets. is there.
The ninth invention
A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
A substrate whose principal surface is a {10-12} plane or a {11-20} plane is used as the substrate, and the active layer is grown on the substrate so as to have a slope composed of {1-100} facets. It is characterized by that.

この半導体素子には、一般的な発光ダイオード、サブバンド間遷移発光型(量子カスケード型)発光ダイオード、通常の半導体レーザ、サブバンド間遷移発光型(量子カスケード型)半導体レーザのような発光素子のほか、フォトダイオードなどの受光素子あるいはセンサ、太陽電池、さらには高電子移動度トランジスタなどの電界効果トランジスタ(FET)やヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)などのバイポーラトランジスタのようなトランジスタに代表される電子走行素子が含まれる。ここで、活性層とは、半導体発光素子においては発光領域、半導体受光素子においては受光領域、電子走行素子においては電子が走行する領域を意味する。同一基板またはチップ上にこれらの素子が1個または複数個形成される。これらの素子は、必要に応じて独立的に駆動されるように構成される。同一基板上に発光素子と電子走行素子とを集積化することにより光電子集積回路(OEIC)を構成することが可能である。必要に応じて、光配線を形成することも可能である。少なくとも一つの半導体発光素子(発光ダイオードあるいは半導体レーザ)の点滅を用いて明かりの供給による照明通信あるいは光通信を行うこともできる。この場合、異なる波長帯域の光を複数用いて照明通信あるいは光通信を行ってもよい。
第8および第9の発明においては、その性質に反しない限り、第1および第2の発明に関連して説明したことが成立する。
This semiconductor element includes a light emitting element such as a general light emitting diode, an intersubband transition emission type (quantum cascade type) light emitting diode, an ordinary semiconductor laser, and an intersubband transition emission type (quantum cascade type) semiconductor laser. In addition, electrons represented by transistors such as photodiodes and other light receiving elements or sensors, solar cells, and field effect transistors (FET) such as high electron mobility transistors and bipolar transistors such as heterojunction bipolar transistors (HBT). A running element is included. Here, the active layer means a light emitting region in a semiconductor light emitting device, a light receiving region in a semiconductor light receiving device, and a region in which electrons travel in an electron traveling device. One or a plurality of these elements are formed on the same substrate or chip. These elements are configured to be independently driven as necessary. An optoelectronic integrated circuit (OEIC) can be formed by integrating a light emitting element and an electron transit element on the same substrate. If necessary, an optical wiring can be formed. It is also possible to perform illumination communication or optical communication by supplying light using blinking of at least one semiconductor light emitting element (light emitting diode or semiconductor laser). In this case, illumination communication or optical communication may be performed using a plurality of lights of different wavelength bands.
In the eighth and ninth inventions, what has been described in relation to the first and second inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.

上述のように構成されたこの発明においては、{1−100}面(m面)ファセットはピエゾ電界がゼロの面であるため、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を有効に抑えることができる。また、活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有し、この{1−100}面ファセットからなる斜面は基板の主面と30°の角度をなすため、活性層が平坦な場合に比べて、活性層の総面積は1/cos30°=2/31/2 =1.15倍に増大し、その分だけ活性層の体積を増加させることができる。さらに、主面が{10−12}面(r面)または{11−20}面(a面)からなる基板上への{1−100}面ファセットからなる斜面を有する活性層の成長は、成長条件の制御により高い制御性で容易に行うことができる。 In the present invention configured as described above, since the {1-100} plane (m-plane) facet is a plane with a piezoelectric field of zero, the quantum confined Stark effect in the active layer can be effectively suppressed. In addition, when the active layer has an inclined surface made of {1-100} facets, and the inclined surface made of {1-100} facets forms an angle of 30 ° with the main surface of the substrate, the active layer is flat. In comparison, the total area of the active layer increases to 1 / cos 30 ° = 2/3 1/2 = 1.15 times, and the volume of the active layer can be increased accordingly. Furthermore, the growth of an active layer having a slope composed of {1-100} facets on a substrate whose principal surface is a {10-12} plane (r plane) or {11-20} plane (a plane) is: It can be easily performed with high controllability by controlling the growth conditions.

この発明によれば、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制することができるとともに、活性層の体積を増加させることができることにより発光出力の向上を図ることができ、しかも半導体発光素子の製造が容易である。そして、この高性能の半導体発光素子を用いて高性能の光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイ、各種の電子機器などを実現することができる。
また、半導体素子、特に電子走行素子においては、電子が走行する活性層の面積を増加させることができることにより電流駆動能力を増加させることができ、出力の大幅な向上を図ることができ、しかも電子走行素子の製造が容易である。
According to the present invention, the quantum confined Stark effect in the active layer can be suppressed, the volume of the active layer can be increased, the light emission output can be improved, and the semiconductor light emitting device can be easily manufactured. It is. A high-performance light source cell unit, backlight, illumination device, display, various electronic devices, and the like can be realized using this high-performance semiconductor light emitting element.
In addition, in a semiconductor device, particularly an electron transit device, the current drive capability can be increased by increasing the area of the active layer in which electrons travel, and the output can be greatly improved. The traveling element is easy to manufacture.

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はこの発明の第1の実施形態による発光ダイオードを示す。この発光ダイオードはGaNなどの窒化物系III−V族化合物半導体を用いたものである。
図1に示すように、この発光ダイオードにおいては、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が{10−12}面(r面)または{11−20}面(a面)からなる平坦な基板11上に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15が順次積層されている。n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15はメサ形状にパターニングされている。このメサ部のp型窒化物系III−V族化合物半導体層15上にはp側電極16が形成されており、このp型窒化物系III−V族化合物半導体層15とオーミック接触している。p側電極16の材料としては、基板11を通して外部に光を取り出す場合には、例えば、高反射率を有するオーミック金属(例えば、AgやAgを主成分とする合金など)を用いるのが好ましいが、これに限定されるものではない。メサ部に隣接する部分のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12上にはn側電極17が形成されており、このn型窒化物系III−V族化合物半導体層12とオーミック接触している。
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.
FIG. 1 shows a light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. This light-emitting diode uses a nitride III-V compound semiconductor such as GaN.
As shown in FIG. 1, this light-emitting diode has a hexagonal crystal structure, is made of a material transparent to visible light, and has a {10-12} plane (r-plane) or {11 On a flat substrate 11 composed of a −20} plane (a-plane), an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, a nitride III- An active layer 14 using a V group compound semiconductor and a p-type nitride III-V group compound semiconductor layer 15 are sequentially stacked. The n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, the active layer 14, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 are patterned in a mesa shape. A p-side electrode 16 is formed on the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 in the mesa portion, and is in ohmic contact with the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15. . As the material of the p-side electrode 16, when light is extracted to the outside through the substrate 11, for example, it is preferable to use an ohmic metal having a high reflectance (for example, Ag or an alloy containing Ag as a main component). However, the present invention is not limited to this. An n-side electrode 17 is formed on the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 adjacent to the mesa, and is in ohmic contact with the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12. is doing.

この発光ダイオードにおいて、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12は{11−20}面(a面)方位で優先成長したもの、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13および活性層14は{1−100}面(m面)方位で優先成長したもの、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15は{11−20}面(a面)方位で優先成長したものである。この場合、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13の上部は基板11の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、このn型窒化物系III−V族化合物半導体層13の斜面13a、13bがm面ファセットにより形成されている。そして、このn型窒化物系III−V族化合物半導体層13上の活性層14も同様に、基板11の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層14の斜面14a、14bがm面ファセットにより形成されている。これらのm面ファセットは基板11の主面に対して30°傾斜している。これらのn型窒化物系III−V族化合物半導体層13および活性層14の凸部および凹部は[0001]方向(c軸方向)に延在している。   In this light emitting diode, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is preferentially grown in the {11-20} plane (a-plane) orientation, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 and The active layer 14 is preferentially grown in the {1-100} plane (m plane) orientation, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 is preferentially grown in the {11-20} plane (a plane) orientation. Is. In this case, the upper part of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 has a sawtooth cross-sectional shape as viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11, and this n-type nitride III-V The slopes 13a and 13b of the group compound semiconductor layer 13 are formed by m-plane facets. Similarly, the active layer 14 on the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 has a sawtooth cross-sectional shape as viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11. Fourteen slopes 14a and 14b are formed by m-plane facets. These m-plane facets are inclined by 30 ° with respect to the main surface of the substrate 11. The protrusions and recesses of these n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 and active layer 14 extend in the [0001] direction (c-axis direction).

次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図2Aに示すように、まず、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が{10−12}面(r面)または{11−20}面(a面)からなる平坦な基板11を用意する。
次に、図2Bに示すように、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板11の表面を清浄化し、この基板11上に従来公知の方法により例えば550℃程度の成長温度で例えばGaNバッファ層あるいはAlNバッファ層(図示せず)を成長させ、その上に例えばMOCVD法によりn型窒化物系III−V族化合物半導体層12をa面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このn型窒化物系III−V族化合物半導体層12のa面からなる上面は基板11の主面と平行である。
Next, a method for manufacturing the light emitting diode will be described.
As shown in FIG. 2A, first, it has a hexagonal crystal structure, is made of a material that is transparent to visible light, and has a {10-12} plane (r-plane) or {11-20} plane as the principal plane. A flat substrate 11 made of (a surface) is prepared.
Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the substrate 11 is cleaned by performing thermal cleaning or the like, and a GaN buffer layer or AlN is grown on the substrate 11 at a growth temperature of, for example, about 550 ° C. by a conventionally known method. A buffer layer (not shown) is grown, and an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is epitaxially grown thereon, for example, by MOCVD under the condition of preferential growth in the a-plane orientation. The upper surface of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 made of the a-plane is parallel to the main surface of the substrate 11.

次に、図2Cに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12上にn型窒化物系III−V族化合物半導体層13をm面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このn型窒化物系III−V族化合物半導体層13の上部は鋸歯状の断面形状を有し、斜面13a、13bはm面ファセットからなる。
次に、図3Aに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13上に活性層14をm面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。この活性層14は鋸歯状の断面形状を有し、斜面14a、14bはm面ファセットからなる。
次に、図3Bに示すように、活性層14上にp型窒化物系III−V族化合物半導体層15をa面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このp型窒化物系III−V族化合物半導体層15のa面からなる上面は基板11の主面と平行である。
Next, as shown in FIG. 2C, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 is epitaxially grown on the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 under the condition of preferential growth in the m-plane orientation. . The upper portion of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 has a sawtooth cross-sectional shape, and the inclined surfaces 13a and 13b are m-plane facets.
Next, as shown in FIG. 3A, the active layer 14 is epitaxially grown on the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 13 under the condition of preferential growth in the m-plane orientation. The active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape, and the slopes 14a, 14b are m-plane facets.
Next, as shown in FIG. 3B, the p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 15 is epitaxially grown on the active layer 14 under the condition of preferential growth in the a-plane orientation. The p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 15 has an a-plane upper surface parallel to the main surface of the substrate 11.

n型窒化物系III−V族化合物半導体層12およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15をa面方位で優先成長させる条件は、例えば、圧力300Torr、成長原料のV/III比2000以下、成長速度4μm/h以上、成長温度1000℃以上である。また、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13および活性層14をm面方位で優先成長させる条件は、例えば、成長原料のV/III比2000以上、成長温度900℃以上で圧力および成長速度は特に限定されない。
上記の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリエチルガリウム((C2 5 3 Ga、TEG)また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エチルインジウム((C2 5 3 In、TEI)またはトリメチルインジウム((CH3 3 In、TMI)を、Nの原料としてはアンモニア(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)、ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((C2 5 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。また、上記の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、H2 ガスが用いられる。
The conditions for preferential growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 in the a-plane orientation are, for example, a pressure of 300 Torr and a V / III ratio of the growth material The growth rate is 2000 or less, the growth rate is 4 μm / h or more, and the growth temperature is 1000 ° C. or more. The conditions for preferential growth of the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 13 and the active layer 14 in the m-plane orientation are, for example, a growth source having a V / III ratio of 2000 or higher, a growth temperature of 900 ° C. or higher, pressure and The growth rate is not particularly limited.
The growth source of the above-mentioned nitride III-V compound semiconductor layer is, for example, triethylgallium ((C 2 H 5 ) 3 Ga, TEG) or trimethyl gallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG as a Ga source. ), Trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) as a raw material of Al, triethylindium ((C 2 H 5 ) 3 In, TEI) or trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI), and ammonia (NH 3 ) is used as a raw material for N. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis (methylcyclopentadienyl) magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg), bis (ethylcyclopenta) is used as the p-type dopant. Dienyl) magnesium ((C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis (cyclopentadienyl) magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used. For the carrier gas atmosphere during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer, eg, H 2 gas is used.

次に、こうして窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させた基板11をMOCVD装置から取り出す。
次に、図1に示すように、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15上にリフトオフ法などによりp側電極16を形成する。
次に、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15のp型不純物を活性化するために、例えばN2 とO2 との混合ガス(組成は例えばN2 が99%、O2 が1%)の雰囲気中において550〜750℃(例えば、650℃)あるいは580〜620℃(例えば、600℃)の温度で熱処理を行う。ここで、例えば、N2 にO2 を混合することで活性化が起きやすくなる。また、例えば、O、Nと同様に電気陰性度の高いF、Clなどの原料としてハロゲン化窒素(NF3 、NCl3 など)をN2 またはN2 とO2 との混合ガス雰囲気に混合するようにしてもよい。この熱処理の時間は例えば5分〜2時間あるいは40分〜2時間、一般的には10〜60分程度である。熱処理の温度を比較的低くするのは、熱処理時の活性層14などの劣化を防止するためである。なお、この熱処理は、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15をエピタキシャル成長させた後、p側電極16を形成する前に行ってもよい。
次に、図3Cに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15を、例えば、反応性イオンエッチング(RIE)、粉末ブラスト法、サンドブラスト法など法により所定のメサ形状にパターニングする。
Next, the substrate 11 on which the nitride III-V compound semiconductor layer is grown in this way is taken out from the MOCVD apparatus.
Next, as shown in FIG. 1, the p-side electrode 16 is formed on the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 by a lift-off method or the like.
Next, in order to activate the p-type impurity of the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15, for example, a mixed gas of N 2 and O 2 (composition is, for example, 99% N 2 and O 2 In a 1% atmosphere, heat treatment is performed at a temperature of 550 to 750 ° C. (for example, 650 ° C.) or 580 to 620 ° C. (for example, 600 ° C.). Here, for example, activation is easily caused by mixing O 2 with N 2 . Further, for example, nitrogen halide (NF 3 , NCl 3, etc.) is mixed in a mixed gas atmosphere of N 2 or N 2 and O 2 as a raw material such as F and Cl having high electronegativity as in O and N. You may do it. The time for this heat treatment is, for example, 5 minutes to 2 hours or 40 minutes to 2 hours, generally about 10 to 60 minutes. The reason for the relatively low temperature of the heat treatment is to prevent the active layer 14 and the like from being deteriorated during the heat treatment. This heat treatment may be performed after the p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 15 is epitaxially grown and before the p-side electrode 16 is formed.
Next, as shown in FIG. 3C, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, the active layer 14, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 are subjected to, for example, reactive ion etching ( RIE), powder blasting method, sand blasting method or the like, and patterning into a predetermined mesa shape.

次に、こうして形成されるメサ部に隣接する部分のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12上にリフトオフ法などによりn側電極17を形成する。
次に、必要に応じて、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11をその裏面側から研削やラッピングすることにより厚さを減少させた後、この基板11のスクライビングを行い、バーを形成する。この後、このバーのスクライビングを行うことでチップ化する。
以上により、目的とする発光ダイオードが製造される。
Next, the n-side electrode 17 is formed on the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 adjacent to the mesa portion thus formed by a lift-off method or the like.
Next, if necessary, the substrate 11 on which the light emitting diode structure is formed as described above is reduced in thickness by grinding or lapping from the back side, and then the substrate 11 is scribed, Form. Thereafter, the bar is scribed to form a chip.
Thus, the target light emitting diode is manufactured.

この発光ダイオードの具体的な構造例について説明する。すなわち、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体層12がn型GaN層、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13が下から順に、n型GaInN層、n型GaN層およびn型GaInN層、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15が下から順に、p型GaInN層、p型AlInN層、p型GaN層およびp型GaInN層である。活性層14は例えばGaInN系の多重量子井戸(MQW)構造(例えば、GaInN量子井戸層とGaN障壁層とを交互に積層したもの)を有し、この活性層14のIn組成は発光ダイオードの発光波長に応じて選ばれ、例えば発光波長405nmでは〜11%、450nmでは〜18%、520nmでは〜24%である。p側電極16の材料としては、例えばAgやPd/Agなどを用いる。n側電極17としては、例えばTi/Pt/Au構造のものを用いる。   A specific structural example of the light emitting diode will be described. That is, for example, the nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 is an n-type GaN layer, and the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 13 is an n-type GaInN layer, an n-type GaN layer, and an n-type in order from the bottom. A p-type GaInN layer, a p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 are a p-type GaInN layer, a p-type AlInN layer, a p-type GaN layer, and a p-type GaInN layer in order from the bottom. The active layer 14 has, for example, a GaInN-based multiple quantum well (MQW) structure (for example, one in which a GaInN quantum well layer and a GaN barrier layer are alternately stacked). It is selected according to the wavelength. For example, it is ˜11% at an emission wavelength of 405 nm, ˜18% at 450 nm, and ˜24% at 520 nm. As a material of the p-side electrode 16, for example, Ag or Pd / Ag is used. As the n-side electrode 17, for example, a Ti / Pt / Au structure is used.

図1に示す発光ダイオードにおいては、p側電極16とn側電極17との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、基板11を通して外部に光を取り出す。活性層14のIn組成の選定により、赤色〜紫外の発光を得ることができる。この場合、活性層14から発生した光のうち、基板11に向かう光は、この基板11を通って外部に出て行き、活性層14から発生した光のうち、p側電極16に向かう光は、このp側電極16で反射されて基板11に向かい、この基板11を通って外部に出て行く。活性層14の上面および下面のm面ファセットからなる斜面14a、14bは基板11の両面に対して30°傾斜していることから、この活性層14から発生する光も様々な方向を向くため、活性層14が平坦で基板11と平行な場合に比べて、外部への光取り出しを効率よく行うことができる。その様子を図4に示す。   In the light emitting diode shown in FIG. 1, light is emitted by applying a forward voltage between the p-side electrode 16 and the n-side electrode 17 to flow current, and light is extracted through the substrate 11 to the outside. By selecting the In composition of the active layer 14, red to ultraviolet light emission can be obtained. In this case, of the light generated from the active layer 14, the light directed to the substrate 11 goes out through the substrate 11, and the light generated from the active layer 14 travels toward the p-side electrode 16. The light is reflected by the p-side electrode 16, travels toward the substrate 11, passes through the substrate 11, and goes outside. Since the slopes 14a and 14b formed of the m-plane facets on the upper surface and the lower surface of the active layer 14 are inclined by 30 ° with respect to both surfaces of the substrate 11, the light generated from the active layer 14 also faces various directions. As compared with the case where the active layer 14 is flat and parallel to the substrate 11, it is possible to efficiently extract light to the outside. This is shown in FIG.

以上のように、この第1の実施形態によれば、基板11の主面に垂直な一断面で見て活性層14が鋸歯状の断面形状を有し、この活性層14の斜面14a、14bがm面ファセットからなることにより、この活性層14においてピエゾ電界はゼロであり、活性層14における量子閉じ込めシュタルク効果を有効に抑えることができるとともに、活性層14の面積の増加により発光体積を約1.2倍に増加させることができる。このため、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた発光ダイオードの発光出力の大幅な向上を図ることができる。また、この発光ダイオードは、主面がr面またはa面からなる基板11上に窒化物系III−V族化合物半導体層をa面方位またはm面方位で優先成長する条件を制御することにより容易に製造することができる。   As described above, according to the first embodiment, the active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11, and the slopes 14 a and 14 b of the active layer 14. Is composed of m-plane facets, the piezoelectric field in this active layer 14 is zero, the quantum confined Stark effect in the active layer 14 can be effectively suppressed, and the emission volume is reduced by increasing the area of the active layer 14. It can be increased by a factor of 1.2. For this reason, the light emission output of the light emitting diode using the nitride III-V group compound semiconductor can be greatly improved. This light-emitting diode can be easily obtained by controlling conditions for preferential growth of a nitride III-V group compound semiconductor layer in the a-plane orientation or the m-plane orientation on the substrate 11 whose main surface is an r-plane or a-plane. Can be manufactured.

次に、この発明の第2の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13および活性層14はいずれもm面方位で優先成長しており、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15はa面方位で優先成長している。この場合も活性層14は、基板11の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層14の斜面14a、14bはm面ファセットにより形成されている。
Next explained is a light emitting diode according to the second embodiment of the invention.
In this light emitting diode, all of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 and the active layer 14 are preferentially grown in the m-plane orientation, The p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 is preferentially grown in the a-plane orientation. Also in this case, the active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11, and the slopes 14a and 14b of the active layer 14 are formed by m-plane facets.

次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図5Aに示すように、この発光ダイオードを製造する場合には、基板11上に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13および活性層14をm面方位で優先成長する条件で順次エピタキシャル成長させる。活性層14は鋸歯状の断面形状を有し、斜面14a、14bはm面ファセットからなる。
次に、図5Bに示すように、活性層14上にa面で優先成長する条件でp型窒化物系III−V族化合物半導体層15をエピタキシャル成長させる。
上記以外のことは第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法と同様である。
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。
Next, a method for manufacturing the light emitting diode will be described.
As shown in FIG. 5A, when manufacturing this light emitting diode, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, and The active layer 14 is sequentially epitaxially grown under the condition of preferential growth in the m-plane orientation. The active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape, and the slopes 14a, 14b are m-plane facets.
Next, as shown in FIG. 5B, a p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 15 is epitaxially grown on the active layer 14 under the condition of preferential growth on the a-plane.
Except for the above, the method is the same as that of the light emitting diode according to the first embodiment.
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第3の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15の下部はいずれもm面方位で優先成長しており、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15の上部はa面方位で優先成長している。この場合も活性層14は、基板11の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層14の斜面14a、14bはm面ファセットにより形成されている。
Next explained is a light emitting diode according to the third embodiment of the invention.
In this light emitting diode, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, an active layer 14, and a p-type nitride III-V compound semiconductor layer The lower part of 15 is preferentially grown in the m-plane orientation, and the upper part of the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 is preferentially grown in the a-plane orientation. Also in this case, the active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11, and the slopes 14a and 14b of the active layer 14 are formed by m-plane facets.

次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図6Aに示すように、この発光ダイオードを製造する場合には、基板11上に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15をm面方位で優先成長する条件で順次エピタキシャル成長させる。活性層14は鋸歯状の断面形状を有し、斜面14a、14bはm面ファセットからなる。
次に、図6Bに示すように、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15をa面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させ、p型窒化物系III−V族化合物半導体層15を所望の厚さとする。
上記以外のことは第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法と同様である。
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 method for manufacturing the light emitting diode will be described.
As shown in FIG. 6A, when manufacturing this light emitting diode, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13, The active layer 14 and the p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 15 are epitaxially grown sequentially under conditions of preferential growth in the m-plane orientation. The active layer 14 has a sawtooth cross-sectional shape, and the slopes 14a, 14b are m-plane facets.
Next, as shown in FIG. 6B, the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 is epitaxially grown under the condition of preferential growth in the a-plane orientation, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 is formed. A desired thickness is obtained.
Except for the above, the method is the same as that of the light emitting diode according to the first embodiment.
According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第4の実施形態について説明する。
この第4の実施形態においては、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12を成長させる基板11として図7Aに示すようなものを用いる。
すなわち、図7Aに示すように、まず、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が{10−12}面(r面)または{11−20}面(a面)からなる平坦な基板11を用意し、この基板11上に断面形状が二等辺三角形状の凸部21を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部21の間には逆台形状の断面形状を有する凹部22が形成される。この基板11としては、例えばすでに述べたものを用いることができるが、具体的には、例えばr面またはa面サファイア基板である。凸部21および凹部22の平面形状はすでに述べた各種の平面形状とすることができるが、例えば、図10に示すように、凸部21および凹部22とも一方向に延在するストライプ形状を有する場合や、図11に示すように、凸部21が六角形の平面形状を有し、これを蜂の巣状に二次元配列した場合などである。例えば、図10における点線の方向(ストライプに直交する方向)が後述のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12のc軸と平行となり、図11における点線の方向(最隣接の凸部21間を結ぶ方向)が、後述のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12のm軸と平行となるようにする。凸部21の材料としてはすでに述べたものを用いることができるが、加工の容易さなどの観点から、好適には例えばSiO2 やSiN膜などが用いられる。
Next explained is the fourth embodiment of the invention.
In the fourth embodiment, the substrate 11 on which the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is grown is as shown in FIG. 7A.
That is, as shown in FIG. 7A, first, it has a hexagonal crystal structure, is made of a material transparent to visible light, and has a principal surface of {10-12} plane (r-plane) or {11-20 } A flat substrate 11 having a plane (a-plane) is prepared, and convex portions 21 having an isosceles triangular cross section are periodically formed in a predetermined plane shape on the substrate 11. A concave portion 22 having an inverted trapezoidal cross-sectional shape is formed between the convex portions 21. As the substrate 11, for example, those already described can be used, and specifically, for example, an r-plane or a-plane sapphire substrate. The planar shape of the convex portion 21 and the concave portion 22 can be the various planar shapes already described. For example, as shown in FIG. 10, both the convex portion 21 and the concave portion 22 have a stripe shape extending in one direction. In other cases, as shown in FIG. 11, the convex portion 21 has a hexagonal planar shape and is two-dimensionally arranged in a honeycomb shape. For example, the direction of the dotted line in FIG. 10 (direction perpendicular to the stripe) is parallel to the c-axis of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 described later, and the direction of the dotted line in FIG. 21) is made parallel to the m-axis of an n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 described later. The materials described above can be used as the material of the convex portion 21, but from the viewpoint of ease of processing, for example, a SiO 2 or SiN film is preferably used.

基板11上に断面形状が二等辺三角形状の凸部21を形成するためには、従来公知の方法を用いることができる。例えば、CVD法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより基板11の全面に凸部21の材料となる膜(例えば、SiO2 膜やSiN膜など)を形成する。次に、この膜上に所定形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。次に、RIE法などにより、テーパーエッチングが行われる条件で、このレジストパターンをマスクとしてこの膜をエッチングすることにより、断面形状が二等辺三角形状の凸部21が形成される。 In order to form the convex portion 21 having an isosceles triangular cross section on the substrate 11, a conventionally known method can be used. For example, a film (for example, a SiO 2 film or a SiN film) used as the material of the convex portion 21 is formed on the entire surface of the substrate 11 by a CVD method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. Next, a resist pattern having a predetermined shape is formed on the film by lithography. Next, this film is etched using this resist pattern as a mask under conditions where taper etching is performed by the RIE method or the like, thereby forming a convex portion 21 having an isosceles triangular cross section.

次に、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板11および凸部21の表面を清浄化した後、この基板11上に従来公知の方法により例えば550℃程度の成長温度で例えばGaNバッファ層あるいはAlNバッファ層(図示せず)を成長させる。次に、例えばMOCVD法によりn型窒化物系III−V族化合物半導体のエピタキシャル成長を行う。このとき、図7Bに示すように、まず凹部22の底面から成長を開始させ、窒化物系III−V族化合物半導体からなる微小核23を複数生成させる。次に、図7Cに示すように、微小核23の成長および合体の過程を経て、凹部22の底面を底辺とし、基板11の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形状となるようにn型窒化物系III−V族化合物半導体層12を成長させる。この例では、この二等辺三角形状の断面形状のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の高さは凸部21の高さより大きい。例えば、このn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の延在方向はその[0001]方向であり、その斜面は(1−101)面ファセットからなる。このn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長条件については後述する。   Next, the surface of the substrate 11 and the convex portion 21 is cleaned by performing thermal cleaning or the like, and then, for example, a GaN buffer layer or an AlN buffer is formed on the substrate 11 at a growth temperature of, for example, about 550 ° C. A layer (not shown) is grown. Next, the n-type nitride III-V compound semiconductor is epitaxially grown by, for example, MOCVD. At this time, as shown in FIG. 7B, growth is first started from the bottom surface of the recess 22 to generate a plurality of micronuclei 23 made of a nitride III-V compound semiconductor. Next, as shown in FIG. 7C, an isosceles triangular shape having a bottom face of the recess 22 as a base and a facet inclined with respect to the main surface of the substrate 11 on the slope through the growth and coalescence process of the micronuclei 23. The n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is grown so as to be. In this example, the height of the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 having an isosceles triangular cross-sectional shape is larger than the height of the convex portion 21. For example, the extending direction of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 is the [0001] direction, and the inclined surface is formed of a (1-101) plane facet. The growth conditions of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 will be described later.

引き続いて、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長をその斜面のファセット面方位を維持しながら行うことにより、図8Aに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の両端部が凸部21の側面の下部まで成長して断面形状が五角形状となる状態とする。
次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続けると、図8Bに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12は、矢印で示すように横方向成長して断面形状が六角形状となる状態で凸部21の上に広がって行く。図8B中、点線は成長途中の成長界面を示す(以下同様)。
さらに横方向成長を続けると、図8Cに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12はその厚さを増しながら成長し、遂には隣接する凹部22から成長したn型窒化物系III−V族化合物半導体層12同士が凸部21上で接触し、会合する。
引き続いて、図8Cに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12をその表面が基板11の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。こうして成長されたn型窒化物系III−V族化合物半導体層12は、凹部22の上の部分の転位密度が極めて低くなる。
なお、場合によっては、図7Cに示す状態から、図8Aに示す状態を経ないで、図8Bに示す状態に直接移ることも可能である。
Subsequently, by performing growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 while maintaining the facet plane orientation of the slope, as shown in FIG. 8A, the n-type nitride III-V compound Both end portions of the semiconductor layer 12 are grown to the lower portion of the side surface of the convex portion 21 so that the cross-sectional shape becomes a pentagonal shape.
Next, when the growth condition is set to a condition in which the lateral growth is dominant and the growth is continued, as shown in FIG. 8B, the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 is indicated by an arrow. It grows laterally and spreads on the convex portion 21 in a state where the cross-sectional shape becomes a hexagonal shape. In FIG. 8B, a dotted line indicates a growth interface in the middle of growth (the same applies hereinafter).
When the lateral growth is further continued, as shown in FIG. 8C, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 grows while increasing its thickness, and finally grows from the adjacent recess 22. The physical group III-V compound semiconductor layers 12 come into contact with each other on the convex portion 21 and are associated with each other.
Subsequently, as shown in FIG. 8C, the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 is grown in the lateral direction until the surface thereof becomes a flat surface parallel to the main surface of the substrate 11. In the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 grown in this way, the dislocation density in the portion above the recess 22 is extremely low.
In some cases, the state shown in FIG. 7C can be shifted directly to the state shown in FIG. 8B without going through the state shown in FIG. 8A.

次に、図9に示すように、第1の実施形態と同様にして、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12上に、例えばMOCVD法により、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13、活性層14およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層15を順次エピタキシャル成長させる。
次に、こうして窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させた基板11をMOCVD装置から取り出す。
この後、第1の実施形態と同様にして、p側電極16の形成以降の工程を進め、目的とする発光ダイオードを製造する。
Next, as shown in FIG. 9, as in the first embodiment, an n-type nitride III-V group is formed on the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 by MOCVD, for example. The compound semiconductor layer 13, the active layer 14, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 are epitaxially grown sequentially.
Next, the substrate 11 on which the nitride III-V compound semiconductor layer is grown in this way is taken out from the MOCVD apparatus.
Thereafter, similarly to the first embodiment, the steps after the formation of the p-side electrode 16 are advanced to manufacture the target light emitting diode.

こうして得られた図9に示す発光ダイオードにおいては、p側電極16とn側電極17との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、基板11を通して外部に光を取り出す。この場合、活性層14から発生した光のうち、基板11に向かう光は、基板11とその凹部22のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12との界面で屈折した後、基板11を通って外部に出て行き、活性層14から発生した光のうち、p側電極16に向かう光は、このp側電極16で反射されて基板11に向かい、基板11を通って外部に出て行く。   In the light emitting diode shown in FIG. 9 thus obtained, light is emitted by applying a forward voltage between the p-side electrode 16 and the n-side electrode 17 to flow current, and light is transmitted through the substrate 11 to the outside. Take out. In this case, of the light generated from the active layer 14, the light directed to the substrate 11 is refracted at the interface between the substrate 11 and the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 of the recess 22, and then the substrate 11. Of the light generated from the active layer 14, the light traveling toward the p-side electrode 16 is reflected by the p-side electrode 16, travels toward the substrate 11, and exits through the substrate 11. Go.

この第4の実施形態においては、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の貫通転位密度を最小化するために、凹部22の底面の幅Wg 、凹部22の深さ、すなわち凸部21の高さd、および、図8Cに示す状態のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の斜面と基板11の主面とのなす角度αが下記の式を満たすように決められている(図12参照)。
2d≧Wg tanα
例えば、Wg =2.1μm、α=59°の場合にはd≧1.75μm、Wg =2μm、α=59°の場合にはd≧1.66μm、Wg =1.5μm、α=59°の場合にはd≧1.245μm、Wg =1.2μm、α=59°の場合にはd≧0.966μmとする。ただし、いずれの場合もd<5μmとするのが望ましい。
In the fourth embodiment, in order to minimize the threading dislocation density of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12, the width W g of the bottom surface of the concave portion 22, the depth of the concave portion 22, that is, the convexity The height d of the portion 21 and the angle α between the inclined surface of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 and the main surface of the substrate 11 in the state shown in FIG. (See FIG. 12).
2d ≧ W g tan α
For example, when W g = 2.1 μm and α = 59 °, d ≧ 1.75 μm, W g = 2 μm, and when α = 59 °, d ≧ 1.66 μm, W g = 1.5 μm, α When d = 59 °, d ≧ 1.245 μm, W g = 1.2 μm, and when α = 59 °, d ≧ 0.966 μm. However, in any case, it is desirable that d <5 μm.

図7BおよびCならびに図8Aに示す工程におけるn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長時には、成長原料のV/III比を高めに、成長温度を低めに設定するのが好ましい。具体的には、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長を1気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のV/III比を例えば13000±2000の範囲、成長温度を例えば1100±50℃の範囲に設定するのが好ましい。成長原料のV/III比については、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長をx気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のV/III比、具体的には概ね(13000±2000)×x2 に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長原料のV/III比を11000±1700の範囲(例えば、10530)に設定するのが好ましい。xは一般的には0.01〜2気圧である。成長温度については、1気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の横方向成長を抑え、凹部22へのn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の選択成長を容易にするため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長温度を1050±50℃の範囲(例えば、1050℃)に設定するのが好ましい。以上のようにすることで、図7BおよびCならびに図8Aに示すようにn型窒化物系III−V族化合物半導体層12が成長する。この際、凸部21上からはn型窒化物系III−V族化合物半導体層12は成長を開始しない。成長速度は一般的には0.5〜5.0μm/h、好適には3.0μm/h程度とする。n型窒化物系III−V族化合物半導体層12が例えばGaN層の場合、原料ガスの流量は、例えば、TMGは20SCCM、NH3 は20SLMである。一方、図8BおよびCに示す工程におけるn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長(横方向成長)は、成長原料のV/III比を低めに、成長温度を高めに設定する。具体的には、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長を1気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のV/III比を例えば5000±2000の範囲、成長温度を例えば1200±50℃の範囲に設定する。成長原料のV/III比については、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の成長をx気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のV/III比、具体的には概ね(5000±2000)×x2 に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長原料のV/III比を4200±1700の範囲(例えば、4232)に設定するのが好ましい。成長温度については、1気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の表面の荒れを防止し、横方向成長を良好に行うため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長温度を1150±50℃の範囲(例えば、1110℃)に設定するのが好ましい。n型窒化物系III−V族化合物半導体層12が例えばGaN層の場合、原料ガスの流量は、例えば、TMGは40SCCM、NH3 は20SLMである。こうすることで、図8BおよびCに示すようにn型窒化物系III−V族化合物半導体層12が横方向成長する。この際、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12と基板11との間に空隙は生じない。 During the growth of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 in the steps shown in FIGS. 7B and C and FIG. 8A, it is preferable to set the growth temperature to a low value so as to increase the V / III ratio of the growth material. Specifically, when the growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is performed under a pressure condition of 1 atm, the growth source has a V / III ratio in the range of, for example, 13000 ± 2000, and a growth temperature. For example, it is preferable to set in the range of 1100 ± 50 ° C. Regarding the V / III ratio of the growth raw material, when the growth of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 is performed under a pressure condition of x atmospheric pressure, Bernoulli's law that defines the relationship between the flow velocity and the pressure is used. It is preferable to set the V / III ratio corresponding to the square of the amount of change in pressure, specifically, approximately (13000 ± 2000) × x 2 . For example, when the growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the V / III ratio of the growth raw material is preferably set to a range of 11000 ± 1700 (for example, 10530). x is generally from 0.01 to 2 atmospheres. As for the growth temperature, when growth is performed under a pressure condition of 1 atm or less, the lateral growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is suppressed, and the n-type nitride III- In order to facilitate the selective growth of the group V compound semiconductor layer 12, it is preferable to set the growth temperature lower. For example, when growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the growth temperature is preferably set in a range of 1050 ± 50 ° C. (for example, 1050 ° C.). By doing so, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 grows as shown in FIGS. 7B and C and FIG. 8A. At this time, the growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 does not start from above the convex portion 21. The growth rate is generally 0.5 to 5.0 μm / h, preferably about 3.0 μm / h. When the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is a GaN layer, for example, the flow rate of the source gas is 20 SCCM for TMG and 20 SLM for NH 3 , for example. On the other hand, in the growth (lateral growth) of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 in the steps shown in FIGS. 8B and 8C, the growth temperature is set high while the V / III ratio of the growth material is low. . Specifically, when the growth of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is performed under a pressure condition of 1 atm, the growth source has a V / III ratio in the range of 5000 ± 2000, for example, and a growth temperature. For example, it is set in the range of 1200 ± 50 ° C. Regarding the V / III ratio of the growth raw material, when the growth of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 is performed under a pressure condition of x atmospheric pressure, Bernoulli's law that defines the relationship between the flow velocity and the pressure is used. It is preferable to set the V / III ratio corresponding to the square of the amount of change in pressure, specifically, approximately (5000 ± 2000) × x 2 . For example, when the growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the V / III ratio of the growth material is preferably set in the range of 4200 ± 1700 (for example, 4232). Regarding the growth temperature, when growth is performed under a pressure condition of 1 atm or less, the surface of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is prevented from being roughened and the lateral growth is favorably performed. It is preferable to set a low growth temperature. For example, when growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the growth temperature is preferably set in the range of 1150 ± 50 ° C. (eg, 1110 ° C.). When the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is a GaN layer, for example, the flow rate of the source gas is, for example, 40 SCCM for TMG and 20 SLM for NH 3 . By doing so, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is laterally grown as shown in FIGS. 8B and 8C. At this time, no gap is generated between the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 and the substrate 11.

図13に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の一例としてGaN層の成長時の原料ガスの流れおよび基板11上での拡散の様子を模式的に示す。この成長において最も重要な点は、成長初期に、基板11の凸部21にはGaNは成長せず、凹部22においてGaNの成長が開始することである。なお、図13では凸部21の断面形状が三角形状であるが、凸部21の断面形状が台形状であっても、同様に凸部21にはGaNは成長しない。これは、一般に、GaNの成長は、Ga原料としてTMG、N原料としてNH3 を用いる場合を考えると
Ga(CH3 3 (g)+3/2H2 (g)→Ga(g)+3CH4 (g)
NH3 (g)→(1−α)NH3 (g)+α/2N2 (g)+3α/2H2 (g)
Ga(g)+NH3 (g)=GaN(s)+3/2H2 (g)
なる反応式で表現されるように、NH3 とGaとが直接反応することで起きる。この際、H2 ガスが発生するが、このH2 ガスは結晶成長とは逆の作用、すなわちエッチング作用をする。図7BおよびCならびに図8Aに示す工程では、従来の平坦な基板上でのGaNの成長では行わない条件、すなわちエッチング作用を高め、成長しにくい条件(V/III比を高める)を用いることにより、凸部21での成長を抑制する。一方、凹部22の内部では、このエッチング作用が弱まるので、結晶成長が起きる。さらに、従来は、成長結晶表面の平坦性を向上させるため、横方向成長の度合いが高まる条件(より高温)で成長させるが、この第4の実施形態においては、貫通転位を基板11の主面に平行な方向に屈曲させることにより低減させたり、より早期に凹部22の内部をn型窒化物系III−V族化合物半導体層12で埋めたりする目的で、既に述べたように従来より低温(例えば、1050±50℃)で成長させる。
FIG. 13 schematically shows the flow of the source gas during the growth of the GaN layer and the state of diffusion on the substrate 11 as an example of the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12. The most important point in this growth is that GaN does not grow on the convex portion 21 of the substrate 11 and growth of GaN starts in the concave portion 22 in the early stage of growth. In FIG. 13, the cross-sectional shape of the convex portion 21 is triangular, but GaN does not grow on the convex portion 21 even if the cross-sectional shape of the convex portion 21 is trapezoidal. In general, GaN is grown by using TMG as a Ga raw material and NH 3 as an N raw material. Ga (CH 3 ) 3 (g) + 3 / 2H 2 (g) → Ga (g) + 3CH 4 ( g)
NH 3 (g) → (1-α) NH 3 (g) + α / 2N 2 (g) + 3α / 2H 2 (g)
Ga (g) + NH 3 (g) = GaN (s) + 3 / 2H 2 (g)
As represented by the following reaction formula, this occurs when NH 3 and Ga react directly. At this time, H 2 gas is generated, and this H 2 gas has an action opposite to crystal growth, that is, an etching action. In the steps shown in FIGS. 7B and C and FIG. 8A, by using conditions that are not performed in the conventional growth of GaN on a flat substrate, that is, conditions that increase the etching action and are difficult to grow (increase the V / III ratio). The growth at the convex portion 21 is suppressed. On the other hand, since the etching action is weakened inside the recess 22, crystal growth occurs. Furthermore, conventionally, in order to improve the flatness of the surface of the grown crystal, the growth is performed under conditions (higher temperatures) in which the degree of lateral growth is increased. In this fourth embodiment, threading dislocations are formed on the main surface of the substrate 11. For the purpose of reducing the thickness of the recess 22 by bending it in a direction parallel to the n-type nitride group III-V compound semiconductor layer 12 at an earlier stage (as already described). For example, it is grown at 1050 ± 50 ° C.

図14に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の結晶欠陥分布を模式的に示す。図14中、符号24は貫通転位を示す。図14から分かるように、凸部21の中央部近傍、すなわち互いに隣接する凹部22から成長するn型窒化物系III−V族化合物半導体層12同士の会合部では転位密度が高くなっているものの、凹部22の上の部分を含む他の部分では転位密度は低くなっている。例えば、凹部22の深さd=1μm、底面の幅Wg =2μmの場合、この低転位密度の部分の転位密度は6×107 /cm2 程度となり、凹凸加工を施した基板11を用いない場合に比べて1〜2桁転位密度が低減される。凹部22の側壁に対して垂直方向への転位の発生は一切起きていないことも分かる。
また、図14において、凹部22における基板11と接するn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さは、凸部21における基板11と接するn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さの1.5倍程度となる。これは、凸部21上ではn型窒化物系III−V族化合物半導体層12が横方向成長することを反映した結果である。
図15に、凸部21が図10に示す平面形状を有する場合の貫通転位24の分布を示す。また、図16に、凸部21が図11に示す平面形状を有する場合の貫通転位24の分布を示す。
FIG. 14 schematically shows the crystal defect distribution of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12. In FIG. 14, the code | symbol 24 shows a threading dislocation. As can be seen from FIG. 14, although the dislocation density is high in the vicinity of the central portion of the convex portion 21, that is, in the association portion between the n-type nitride III-V compound semiconductor layers 12 grown from the concave portions 22 adjacent to each other. The dislocation density is low in other parts including the part above the recess 22. For example, when the depth d of the concave portion 22 is 1 μm and the width W g of the bottom surface is 2 μm, the dislocation density of this low dislocation density portion is about 6 × 10 7 / cm 2, and the substrate 11 with the unevenness processed is used. The dislocation density is reduced by 1 to 2 digits as compared with the case of not being present. It can also be seen that the occurrence of dislocations in the vertical direction with respect to the side wall of the recess 22 does not occur.
In FIG. 14, the average thickness of the high dislocation density and poor crystallinity of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 in contact with the substrate 11 in the recess 22 is in contact with the substrate 11 in the protrusion 21. The n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 has a high dislocation density and is about 1.5 times the average thickness of a region with poor crystallinity. This is a result reflecting that the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 grows in the lateral direction on the convex portion 21.
FIG. 15 shows a distribution of threading dislocations 24 when the convex portion 21 has the planar shape shown in FIG. FIG. 16 shows a distribution of threading dislocations 24 when the convex portion 21 has the planar shape shown in FIG.

図17に、基板11の凹凸の深さを変えた場合に、凹凸を形成しないフラットな場合と比べて発光ダイオードから外部への光取り出し効率がどの程度向上するかシミュレーション(レイトレーシング・シミュレーション)を行った結果の一例を示す。光取り出しは基板11の裏面側から行うものとする。図17において、横軸は凹部22の深さ(凸部21の高さ)、縦軸は凸部22を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度(光取り出し倍率)を示す。ただし、凸部21は一方向に延在するストライプ形状を有し、この凸部21の側面と基板11の一主面とのなす角度θは135°、凹部22の底辺の長さWg =2μm、凸部21の底辺の長さ=3μmである。基板11の屈折率は1.77、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の屈折率は2.35と仮定した。図17より、光取り出し倍率は、凹部22の深さが0.3μm以上では1.35倍以上、0.5μm以上2.5μm以下では1.5倍以上、0.7μm以上2.15μm以下では1.75倍以上、1μm以上1.75μm以下では1.85倍以上となり、約1.3μmで最大(約1.95)となる。 FIG. 17 shows a simulation (ray tracing simulation) of how much the light extraction efficiency from the light emitting diode to the outside improves when the depth of the unevenness of the substrate 11 is changed compared to a flat case where the unevenness is not formed. An example of the results obtained is shown. The light extraction is performed from the back side of the substrate 11. In FIG. 17, the horizontal axis indicates the depth of the concave portion 22 (height of the convex portion 21), and the vertical axis indicates the degree of improvement in light extraction efficiency η (light extraction magnification) with respect to the case where the convex portion 22 is not formed. However, the convex portion 21 has a stripe shape extending in one direction, the angle θ formed between the side surface of the convex portion 21 and one main surface of the substrate 11 is 135 °, and the length of the bottom side of the concave portion W g = 2 μm and the length of the bottom side of the convex portion 21 = 3 μm. The refractive index of the substrate 11 was assumed to be 1.77, and the refractive index of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 was assumed to be 2.35. From FIG. 17, the light extraction magnification is 1.35 times or more when the depth of the recess 22 is 0.3 μm or more, 1.5 times or more when the depth of 0.5 μm or more and 2.5 μm or less, and 0.7 μm or more and 2.15 μm or less. 1.75 times or more, 1 μm or more and 1.75 μm or less is 1.85 times or more, and about 1.3 μm is the maximum (about 1.95).

この第4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、次のような利点を得ることもできる。すなわち、基板11とn型窒化物系III−V族化合物半導体層12との間に空隙が形成されないことにより、この空隙に起因する光取り出し効率の低下を防止することができる。また、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の貫通転位24は基板11の凸部21の中央部近傍に集中し、その他の部分の転位密度は例えば6×107 /cm2 程度と従来の凹凸加工基板を用いた場合に比べて大幅に低減されるため、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12およびその上に成長される活性層14などの窒化物系III−V族化合物半導体層の結晶性は大幅に向上し、非発光中心なども大幅に減少する。これらによって、発光効率が極めて高い窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードを得ることができる。
加えて、この窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードの製造に必要なエピタキシャル成長は1回で済み、しかも成長マスクが不要であるだけでなく、基板11上の凸部21は基板11上に凸部21の材料となる膜、例えばSiO2 膜やSiN膜などの膜を形成し、これをエッチングにより加工するだけで形成することができるので、凹凸加工が困難なサファイア基板などの基板11の加工が不要であるため、製造工程が簡単であり、低コストで窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードを製造することができる。
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the following advantages can also be obtained. That is, since no gap is formed between the substrate 11 and the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency due to the gap. Further, the threading dislocations 24 of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 are concentrated near the center of the convex portion 21 of the substrate 11, and the dislocation density in other portions is, for example, about 6 × 10 7 / cm 2. As compared with the case of using a conventional concavo-convex processed substrate, the nitride type III-, such as the n-type nitride group III-V compound semiconductor layer 12 and the active layer 14 grown thereon, is reduced. The crystallinity of the group V compound semiconductor layer is greatly improved, and the non-luminescent center is also greatly reduced. As a result, a nitride III-V compound semiconductor light emitting diode with extremely high luminous efficiency can be obtained.
In addition, the epitaxial growth necessary for manufacturing the nitride-based III-V compound semiconductor light-emitting diode is only required once, and not only a growth mask is not required, but also the convex portion 21 on the substrate 11 is formed on the substrate 11. Since a film that forms the material of the convex portion 21, for example, a film such as a SiO 2 film or a SiN film, can be formed only by etching, a substrate 11 such as a sapphire substrate that is difficult to process unevenly. Therefore, a nitride-based III-V compound semiconductor light-emitting diode can be manufactured at low cost.

次に、この発明の第5の実施形態について説明する。
この第5の実施形態においては、図18Aに示すように、基板11上に断面形状が台形状の凸部21を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部21の間には逆台形状の断面形状を有する凹部22が形成される。
次に、第4の実施形態と同様にしてn型窒化物系III−V族化合物半導体層12を成長させる。具体的には、凹部22の底面上の微小核23の生成、成長および合体の過程を経て図18Bに示すように、凹部22の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有するn型窒化物系III−V族化合物半導体層12を成長させ、さらに横方向成長を経て図19Cに示すように、平坦な表面を有し、貫通転位密度が低いn型窒化物系III−V族化合物半導体層12を成長させる。
次に、第4の実施形態と同様に工程を進めて、図19に示すように、目的とする窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードを製造する。
上記以外のことは第1および第4の実施形態と同様である。
図20AおよびBに、m面方位で優先成長したGaNの透過型電子顕微鏡写真を示す。ここで、図20Aは断面図、図21Bは鳥瞰図である。
図21に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の結晶欠陥分布を模式的に示す。また、図22に、基板11の凹部22の上の部分のn型窒化物系III−V族化合物半導体層12の透過型電子顕微鏡写真を示す。図22より、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12と基板11の凹部22の底面との界面から基板11の一主面に対して120〜150°傾斜した方向およびこの一主面に対して垂直方向に転位が発生していることが分かる。なお、図21においては、基板11の一主面に対して垂直方向に発生した転位の図示を省略している。
この第5の実施形態によれば、第1および第4の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is the fifth embodiment of the invention.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 18A, convex portions 21 having a trapezoidal cross section are periodically formed in a predetermined plane shape on a substrate 11. A concave portion 22 having an inverted trapezoidal cross-sectional shape is formed between the convex portions 21.
Next, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 is grown in the same manner as in the fourth embodiment. Specifically, as shown in FIG. 18B, the n-type having an isosceles triangular cross-section with the bottom surface of the recess 22 as the bottom through the process of generation, growth and coalescence of the micronuclei 23 on the bottom surface of the recess 22 The nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 is grown, and further undergoes lateral growth, and as shown in FIG. 19C, the n-type nitride-based III-V group compound has a flat surface and a low threading dislocation density. The semiconductor layer 12 is grown.
Next, the process proceeds in the same manner as in the fourth embodiment, and the target nitride-based III-V compound semiconductor light-emitting diode is manufactured as shown in FIG.
Other than the above, this is the same as in the first and fourth embodiments.
20A and 20B show transmission electron micrographs of GaN preferentially grown in the m-plane orientation. Here, FIG. 20A is a cross-sectional view, and FIG. 21B is a bird's-eye view.
FIG. 21 schematically shows the crystal defect distribution of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12. FIG. 22 shows a transmission electron micrograph of the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12 in the portion above the recess 22 of the substrate 11. From FIG. 22, a direction inclined by 120 to 150 ° with respect to one principal surface of the substrate 11 from the interface between the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 12 and the bottom surface of the recess 22 of the substrate 11, and this one principal surface. It can be seen that dislocations are generated in the vertical direction. In FIG. 21, illustration of dislocations generated in the direction perpendicular to one main surface of the substrate 11 is omitted.
According to the fifth embodiment, the same advantages as those of the first and fourth embodiments can be obtained.

図23〜図25に、基板11に凹凸を形成した場合と凹凸を形成しないフラットな場合とで発光ダイオードから外部への光取り出し効率の変化のシミュレーションを行った結果の一例を示す。いずれも光取り出しは基板11の裏面側から行うものとする。
図23において、横軸は凸部21の屈折率、縦軸は凸部21を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度(光取り出し倍率)を示す。また、図23中、▲のデータは凸部21が図10に示す一次元ストライプ形状の場合(1D)、●のデータは一次元ストライプ形状の凸部21を互いに直交して設けることにより得られる二次元配列の場合(2D)を示す。ただし、凸部21の側面と基板11の一主面とのなす角度θは135°、凹部22の底辺の長さWg =2μm、凸部21の底辺の長さ=3μmである。基板11の屈折率は1.77、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の屈折率は2.35と仮定した。図23より、光取り出し倍率は、1D、2Dとも凸部21の屈折率が1.4のときに最大となり、屈折率が1.2〜1.7の範囲では十分に大きくなること、2Dでは1Dに比べて光取り出し倍率が大きいことが分かる。
なお、この結果は凸部21の断面形状が第4の実施形態のように三角形状である場合も同様である。
FIG. 23 to FIG. 25 show an example of the result of simulation of the change in the light extraction efficiency from the light emitting diode to the outside when the substrate 11 is uneven and when the substrate 11 is flat. In either case, light extraction is performed from the back side of the substrate 11.
In FIG. 23, the horizontal axis indicates the refractive index of the convex portion 21, and the vertical axis indicates the degree of improvement in light extraction efficiency η (light extraction magnification) with respect to the case where the convex portion 21 is not formed. In FIG. 23, the data ▲ is obtained when the convex portion 21 has the one-dimensional stripe shape shown in FIG. 10 (1D), and the data ● indicates that the one-dimensional stripe-shaped convex portions 21 are provided orthogonal to each other. The case of a two-dimensional array (2D) is shown. However, the angle θ formed between the side surface of the convex portion 21 and one main surface of the substrate 11 is 135 °, the length W g of the bottom side of the concave portion 22 is 2 μm, and the length of the bottom side of the convex portion 21 is 3 μm. The refractive index of the substrate 11 was assumed to be 1.77, and the refractive index of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 was assumed to be 2.35. From FIG. 23, the light extraction magnification becomes maximum when the refractive index of the convex portion 21 is 1.4 in both 1D and 2D, and becomes sufficiently large in the range of the refractive index of 1.2 to 1.7. It can be seen that the light extraction magnification is larger than that of 1D.
This result is the same when the cross-sectional shape of the convex portion 21 is triangular as in the fourth embodiment.

図24において、横軸は凸部21の側面が基板11の一主面となす角度θ、縦軸は光取り出し倍率を示す。また、図24中、▲のデータは凸部21が図10に示す一次元ストライプ形状の場合(1D)、●のデータは一次元ストライプ形状の凸部21を互いに直交して設けることにより得られる二次元配列の場合(2D)を示す。ただし、凹部22の底辺の長さWg =3μm、凸部21の底辺の長さ=2μmである。基板11の屈折率は1.77、凸部21の屈折率は1.4、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の屈折率は2.35と仮定した。図24より、光取り出し倍率は、1D、2Dとも凸部21の側面が基板11の一主面となす角度θが100°<θ<160°の範囲で1.55倍以上と大きく、132°<θ<139°の範囲では1.75倍以上と極めて大きく、特にθ=135°で極大となり、あるいは147°<θ<154°の範囲でも1.75倍以上と極めて大きく、特にθ=152°で極大となること、2Dでは1Dに比べて光取り出し倍率が大きいことが分かる。
なお、この結果は凸部21の断面形状が第4の実施形態のように三角形状である場合も同様である。
In FIG. 24, the horizontal axis indicates the angle θ formed by the side surface of the convex portion 21 and one main surface of the substrate 11, and the vertical axis indicates the light extraction magnification. In FIG. 24, the data ▲ is obtained when the convex portion 21 has the one-dimensional stripe shape shown in FIG. 10 (1D), and the data ● represents that the convex portions 21 having the one-dimensional stripe shape are provided orthogonal to each other. The case of a two-dimensional array (2D) is shown. However, the length W g of the bottom side of the concave portion 22 is 3 μm, and the length of the bottom side of the convex portion 21 is 2 μm. The refractive index of the substrate 11 was assumed to be 1.77, the refractive index of the convex portion 21 was assumed to be 1.4, and the refractive index of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 was assumed to be 2.35. From FIG. 24, the light extraction magnification is as large as 1.55 times or more in the range of 100 ° <θ <160 °, and the angle θ formed by the side surface of the convex portion 21 with one main surface of the substrate 11 in both 1D and 2D is 132 °. In the range of <θ <139 °, it is extremely large as 1.75 times or more, especially, it becomes maximum when θ = 135 °, or even in the range of 147 ° <θ <154 °, it is extremely large as 1.75 times or more, especially θ = 152. It can be seen that the maximum is at °, and the light extraction magnification is larger in 2D than in 1D.
This result is the same when the cross-sectional shape of the convex portion 21 is triangular as in the fourth embodiment.

図25において、横軸は凹部22の深さd、縦軸は凸部21を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度(光取り出し倍率)を示す。凸部21は図10に示す一次元ストライプ形状を有する。ただし、凹部22の底辺の長さWg と凸部21の底辺の長さとの比は3:2である。基板11の屈折率は1.77、凸部21の屈折率は1.4、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12の屈折率は2.35と仮定した。図25より、光取り出し倍率は、凹部22の深さが大きくなるにつれて増加することが分かる。 In FIG. 25, the horizontal axis indicates the depth d of the concave portion 22, and the vertical axis indicates the degree of improvement in light extraction efficiency η (light extraction magnification) with respect to the case where the convex portion 21 is not formed. The convex portion 21 has a one-dimensional stripe shape shown in FIG. However, the ratio between the length W g of the bottom side of the concave portion 22 and the length of the bottom side of the convex portion 21 is 3: 2. The refractive index of the substrate 11 was assumed to be 1.77, the refractive index of the convex portion 21 was assumed to be 1.4, and the refractive index of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 12 was assumed to be 2.35. From FIG. 25, it can be seen that the light extraction magnification increases as the depth of the recess 22 increases.

次に、この発明の第6の実施形態について説明する。
この第6の実施形態においては、p側電極16の形成工程までは第1〜第5の実施形態のいずれかと同様であるが、それ以降の工程が異なる。ここで、このp側電極16においては、好適には、電極材料(例えばAgなど)の拡散を防ぐためにPdを含有する層を介在させたり、その上に、応力、熱、上層に形成されるAuやSnを含む層(はんだ層やバンプなど)からのAuやSnのp側電極16への拡散などによる不良の発生を防止するために例えばTi、W、Crあるいはこれらの合金などの高融点金属、あるいはこれらの金属の窒化物(TiN、WN、TiWN、CrNなど)を形成することにより、粒界のないアモルファス状のバリアメタル層として用いる技術を適用する。ここで、Pdを含有する層を介在させる技術は、例えば金属めっき技術においてはPd介在層として周知であり、上記のバリアメタル層材料はSi系電子デバイスのAl配線技術、Ag配線技術などで周知である。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, the steps up to the formation of the p-side electrode 16 are the same as those in any of the first to fifth embodiments, but the subsequent steps are different. Here, the p-side electrode 16 is preferably formed by interposing a layer containing Pd in order to prevent diffusion of an electrode material (for example, Ag), and forming stress, heat, and an upper layer thereon. A high melting point such as Ti, W, Cr, or alloys thereof to prevent the occurrence of defects due to diffusion of Au or Sn to the p-side electrode 16 from layers containing Au or Sn (solder layers, bumps, etc.) By forming a metal or a nitride of these metals (TiN, WN, TiWN, CrN, or the like), a technique used as an amorphous barrier metal layer without grain boundaries is applied. Here, a technique for interposing a layer containing Pd is known as a Pd intervening layer in, for example, a metal plating technique, and the barrier metal layer material is well known in an Al wiring technique, an Ag wiring technique, or the like of a Si-based electronic device. It is.

すなわち、この第6の実施形態においては、図26Aに示すように、p側電極16を形成した後、リフト法などにより、このp側電極16を覆うようにNi膜41を形成する。次に、図示は省略するが、例えば、Ni膜41を覆うようにPd膜を形成し、このPd膜を覆うように金属窒化膜、例えばTiN、WN、TiWN、CrNなどの膜を形成し、さらに必要に応じてこの膜を覆うようにTi、W、Mo、Crあるいはそれらの合金などの膜を形成する。ただし、Ni膜41を形成せず、その代わりに、p側電極16を覆うようにPd膜を形成し、このPd膜を覆うようにTiN、WN、TiWN、CrNなどの膜を形成し、さらに必要に応じてこの膜を覆うようにTi、W、Mo、Crあるいはそれらの合金などの膜を形成するようにしてもよい。
次に、図26Bに示すように、リソグラフィーにより、Ni膜41およびその上のPd膜などの層を覆う所定形状のレジストパターン42を形成する。
次に、図26Cに示すように、レジストパターン42をマスクとして例えばRIE法によりエッチングすることによりメサ部を断面形状が台形になるように形成する。このメサ部の斜面と基板11の主面とのなす角度は例えば35度程度とする。このメサ部の斜面には必要に応じてλ/4誘電体膜(λ:発光波長)を形成する。
That is, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 26A, after the p-side electrode 16 is formed, the Ni film 41 is formed so as to cover the p-side electrode 16 by a lift method or the like. Next, although illustration is omitted, for example, a Pd film is formed so as to cover the Ni film 41, and a metal nitride film such as TiN, WN, TiWN, CrN, etc. is formed so as to cover the Pd film, Further, if necessary, a film of Ti, W, Mo, Cr, or an alloy thereof is formed so as to cover this film. However, the Ni film 41 is not formed, but instead, a Pd film is formed so as to cover the p-side electrode 16, and a film such as TiN, WN, TiWN, CrN is formed so as to cover the Pd film, If necessary, a film of Ti, W, Mo, Cr, or an alloy thereof may be formed so as to cover this film.
Next, as shown in FIG. 26B, a resist pattern 42 having a predetermined shape is formed by lithography to cover layers such as the Ni film 41 and the Pd film thereon.
Next, as shown in FIG. 26C, the mesa portion is formed to have a trapezoidal cross-sectional shape by etching using, for example, the RIE method using the resist pattern 42 as a mask. The angle formed by the slope of the mesa portion and the main surface of the substrate 11 is, for example, about 35 degrees. A λ / 4 dielectric film (λ: emission wavelength) is formed on the slope of the mesa portion as necessary.

次に、図26Dに示すように、n型窒化物系III−V族化合物半導体層12上にn側電極17を形成する。
次に、図26Eに示すように、基板全面にパッシベーション膜としてSiO2 膜43を形成する。下地に対する密着性、耐久性、プロセス上の耐食性を考慮に入れた場合、SiO2 膜43の代わりにSiN膜あるいSiON膜を用いてもよい。
次に、図26Fに示すように、このSiO2 膜43をエッチバックして薄くした後、メサ部の斜面のSiO2 膜43上に反射膜としてAl膜44を形成する。このAl膜44は、活性層14から発生する光を基板11側に反射させて光の取り出し効率の向上を図るためのものである。このAl膜44の一端はn側電極17と接触するように形成する。これは、Al膜44とn側電極17との間に隙間をつくらないようにすることで光の反射を増すためである。この後、SiO2 膜43を再度形成してパッシベーション膜として必要な厚さにする。
Next, as shown in FIG. 26D, the n-side electrode 17 is formed on the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 12.
Next, as shown in FIG. 26E, an SiO 2 film 43 is formed as a passivation film on the entire surface of the substrate. In consideration of adhesion to the base, durability, and corrosion resistance in the process, a SiN film or a SiON film may be used instead of the SiO 2 film 43.
Next, as shown in FIG. 26F, after the SiO 2 film 43 is etched back and thinned, an Al film 44 is formed as a reflective film on the SiO 2 film 43 on the slope of the mesa portion. The Al film 44 is for reflecting the light generated from the active layer 14 toward the substrate 11 and improving the light extraction efficiency. One end of the Al film 44 is formed in contact with the n-side electrode 17. This is because reflection of light is increased by preventing a gap from being formed between the Al film 44 and the n-side electrode 17. Thereafter, the SiO 2 film 43 is formed again to have a thickness necessary for the passivation film.

次に、図26Gに示すように、SiO2 膜43のうちのNi膜41およびn側電極17の上方の部分をエッチング除去して開口45、46を形成し、これらの部分にNi膜41およびn側電極17を露出させる。
次に、図26Hに示すように、開口45の部分のNi膜41上にパッド電極47を形成するとともに、開口46の部分のn側電極17上にパッド電極48を形成する。
次に、図26Iに示すように、基板全面にバンプマスク材49を形成した後、このバンプマスク材49のうちのパッド電極48の上方の部分をエッチング除去して開口50を形成し、この部分にパッド電極48を露出させる。
Next, as shown in FIG. 26G, portions of the SiO 2 film 43 above the Ni film 41 and the n-side electrode 17 are removed by etching to form openings 45 and 46, and Ni film 41 and The n-side electrode 17 is exposed.
Next, as shown in FIG. 26H, a pad electrode 47 is formed on the Ni film 41 in the opening 45 portion, and a pad electrode 48 is formed on the n-side electrode 17 in the opening 46 portion.
Next, as shown in FIG. 26I, after a bump mask material 49 is formed on the entire surface of the substrate, a portion of the bump mask material 49 above the pad electrode 48 is removed by etching to form an opening 50. The pad electrode 48 is exposed.

次に、図26Jに示すように、バンプマスク材49を用いてパッド電極48上にAuバンプ51を形成する。次に、バンプマスク材49を除去する。次に、基板全面に再度バンプマスク材(図示せず)を形成した後、このバンプマスク材のうちのパッド電極47の上方の部分をエッチング除去して開口を形成し、この部分にパッド電極47を露出させる。次に、パッド電極47上にAuバンプ52を形成する。
次に、必要に応じて、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11をその裏面側から研削やラッピングすることにより厚さを減少させた後、この基板11のスクライビングを行い、バーを形成する。この後、このバーのスクライビングを行うことでチップ化する。
Next, as shown in FIG. 26J, Au bumps 51 are formed on the pad electrodes 48 using a bump mask material 49. Next, the bump mask material 49 is removed. Next, after a bump mask material (not shown) is formed again on the entire surface of the substrate, an opening is formed by etching away a portion of the bump mask material above the pad electrode 47, and the pad electrode 47 is formed in this portion. To expose. Next, an Au bump 52 is formed on the pad electrode 47.
Next, if necessary, the substrate 11 on which the light emitting diode structure is formed as described above is reduced in thickness by grinding or lapping from the back side, and then the substrate 11 is scribed, Form. Thereafter, the bar is scribed to form a chip.

次に、この発明の第7の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
図27はこの発光ダイオードを示す。
図27に示すように、この発光ダイオードにおいては、基板11上に例えばSiO2 膜などからなる成長マスク25が形成されており、この成長マスク25により覆われていない部分における基板11上にn型窒化物系III−V族化合物半導体層13がm面方位に優先成長している。このn型窒化物系III−V族化合物半導体層13は例えばc軸方向に延在しており、基板11の表面に垂直な側面と基板11の表面に対して30°傾斜した斜面とを有する5角形の断面形状を有する。このn型窒化物系III−V族化合物半導体層13の表面に活性層14がm面方位に優先成長している。そして、活性層14および成長マスク25を覆うようにp型窒化物系III−V族化合物半導体層15がa面優先成長している。p型窒化物系III−V族化合物半導体層15上にはp側電極16が形成されている。また、図27には示されていないが、例えば、n型窒化物系III−V族化合物半導体層13の長手方向の一端部におけるp型窒化物系III−V族化合物半導体層15および活性層14の所定部分が除去されてこの部分にn型窒化物系III−V族化合物半導体層13の一端部が露出しており、この一端部にn側電極17が形成されている。
上記以外のことは、その性質に反しない限り、第1の実施形態と同様である。
Next explained is a light emitting diode according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 27 shows this light emitting diode.
As shown in FIG. 27, in this light emitting diode, a growth mask 25 made of, for example, a SiO 2 film is formed on the substrate 11, and an n-type is formed on the substrate 11 in a portion not covered with the growth mask 25. The nitride III-V compound semiconductor layer 13 is preferentially grown in the m-plane orientation. The n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 extends, for example, in the c-axis direction, and has a side surface perpendicular to the surface of the substrate 11 and a slope inclined by 30 ° with respect to the surface of the substrate 11. It has a pentagonal cross-sectional shape. An active layer 14 is preferentially grown in the m-plane direction on the surface of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13. Then, the p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 15 is preferentially grown on the a-plane so as to cover the active layer 14 and the growth mask 25. A p-side electrode 16 is formed on the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15. Although not shown in FIG. 27, for example, the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 15 and the active layer at one end in the longitudinal direction of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 14 is removed, and one end of the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 13 is exposed at this portion, and an n-side electrode 17 is formed at this one end.
Other than the above are the same as those in the first embodiment unless they are contrary to the properties.

この第7の実施形態によれば、基板11の主面に垂直な一断面で見て活性層14の斜面14a、14bがm面ファセットからなることにより、この活性層14においてピエゾ電界はゼロであり、活性層14における量子閉じ込めシュタルク効果を有効に抑えることができる。また、活性層14は断面形状が5角形のn型窒化物系III−V族化合物半導体層13の側面および斜面に形成されているため、活性層14が平坦である場合に比べて、活性層14の面積を例えば約1.5〜2倍に増加させることができ、したがって発光体積を約1.5〜2倍に増加させることができる。このため、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた発光ダイオードの発光出力の大幅な向上を図ることができる。また、この発光ダイオードは、主面がr面またはa面からなる基板11上に窒化物系III−V族化合物半導体層をm面方位またはa面方位で優先成長する条件を制御することにより容易に製造することができる。
次に、この発明の第8の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、図27に示す発光ダイオードにおいて、基板11として、主面がr面またはa面からなるn型GaN基板などのn型のものが用いられる。そして、このn型の基板11の裏面にn側電極17が形成されている。
上記以外のことは第7の実施形態による発光ダイオードと同様である。
この第8の実施形態によれば、第7の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the seventh embodiment, the slopes 14a and 14b of the active layer 14 are formed of m-plane facets as viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the substrate 11, so that the piezoelectric field in the active layer 14 is zero. In addition, the quantum confined Stark effect in the active layer 14 can be effectively suppressed. Further, since the active layer 14 is formed on the side surface and the slope of the pentagonal n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 13, the active layer 14 is compared with the case where the active layer 14 is flat. The area of 14 can be increased, for example, by about 1.5 to 2 times, and thus the emission volume can be increased by about 1.5 to 2 times. For this reason, the light emission output of the light emitting diode using the nitride III-V group compound semiconductor can be greatly improved. In addition, this light-emitting diode can be easily obtained by controlling the conditions for preferential growth of a nitride III-V group compound semiconductor layer in the m-plane or a-plane orientation on the substrate 11 whose main surface is an r-plane or a-plane. Can be manufactured.
Next explained is a light emitting diode according to the eighth embodiment of the invention.
In this light-emitting diode, an n-type substrate such as an n-type GaN substrate whose main surface is an r-plane or an a-plane is used as the substrate 11 in the light-emitting diode shown in FIG. An n-side electrode 17 is formed on the back surface of the n-type substrate 11.
Other than the above, the light emitting diode is the same as that of the seventh embodiment.
According to the eighth embodiment, the same advantages as those of the seventh embodiment can be obtained.

次に、この発明の第9の実施形態について説明する。
この第9の実施形態においては、第1〜第8の実施形態のいずれかによる方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオード(例えば、AlGaInP系発光ダイオード)を用いて発光ダイオードバックライトを製造する場合について説明する。
例えば第1の実施形態による方法により基板11上に青色発光の発光ダイオード構造を形成し、さらにp側電極16およびn側電極17上にそれぞれバンプ(図示せず)を形成した後、これをチップ化することによりフリップチップの形で青色発光の発光ダイオードを得る。同様にして、緑色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。一方、赤色発光の発光ダイオードとしては、n型GaAs基板上にAlGaInP系半導体層を積層してダイオード構造を形成し、その上部にp側電極を形成する工程を経る、AlGaInP系発光ダイオードをチップの形で用いるものとする。
Next, a ninth embodiment of the invention will be described.
In the ninth embodiment, in addition to the blue light emitting diode and the green light emitting diode obtained by the method according to any one of the first to eighth embodiments, a separately prepared red light emitting diode (for example, A case where a light emitting diode backlight is manufactured using an AlGaInP light emitting diode) will be described.
For example, a blue light emitting diode structure is formed on the substrate 11 by the method according to the first embodiment, and bumps (not shown) are formed on the p-side electrode 16 and the n-side electrode 17, respectively. Thus, a blue light emitting diode is obtained in the form of a flip chip. Similarly, a green light emitting diode is obtained in the form of a flip chip. On the other hand, as a red light emitting diode, an AlGaInP light emitting diode is formed by stacking an AlGaInP semiconductor layer on an n-type GaAs substrate to form a diode structure and forming a p-side electrode thereon. It shall be used in the form.

そして、これらの赤色発光の発光ダイオードチップ、緑色発光の発光ダイオードチップおよび青色発光の発光ダイオードチップをそれぞれAlNなどからなるサブマウント上にマウントした後、これをサブマウントを下にして例えばAl基板などの基板上に所定の配置でマウントする。この状態を図28Aに示す。図28A中、符号61は基板、62はサブマウント、63は赤色発光の発光ダイオードチップ、64は緑色発光の発光ダイオードチップ、65は青色発光のダイオードチップを示す。これらの赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65のチップサイズは例えば350μm角である。ここで、赤色発光の発光ダイオードチップ63はそのn側電極がサブマウント62上に来るようにマウントし、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65はそのp側電極およびn側電極が、バンプを介してサブマウント62上に来るようにする。赤色発光の発光ダイオードチップ63がマウントされているサブマウント62上にはn側電極用の引き出し電極(図示せず)が所定のパターン形状に形成されており、この引き出し電極上の所定部分に赤色発光の発光ダイオードチップ63のn側電極側がマウントされている。そして、この赤色発光の発光ダイオードチップ63のp側電極と、基板61上に設けられた所定のパッド電極66とにこれらを接続するようにワイヤ67がボンディングされているとともに、上記の引き出し電極の一端と基板61上に設けられた別のパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ(図示せず)がボンディングされている。緑色発光の発光ダイオードチップ64がマウントされているサブマウント62上には、p側電極用の引き出し電極およびn側電極用の引き出し電極(いずれも図示せず)がそれぞれ所定のパターン形状に形成されており、これらのp側電極用の引き出し電極およびn側電極用の引き出し電極上の所定部分に、緑色発光の発光ダイオードチップ64のp側電極およびn側電極側がそれらの上に形成されたバンプを介してそれぞれマウントされている。そして、この緑色発光の発光ダイオードチップ64のp側電極用の引き出し電極の一端と、基板61上に設けられたパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ(図示せず)がボンディングされているとともに、そのn側電極用の引き出し電極の一端と、基板61上に設けられたパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ(図示せず)がボンディングされている。青色発光の発光ダイオードチップ65も同様である。
ただし、サブマウント62を省略して、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を直接、放熱性を有する任意のプリント配線基板あるいは、プリント配線基板の機能を有する板、筐体の内外壁(例えば、シャーシの内壁など)にダイレクトマウントすることも可能であり、こうすることで発光ダイオードバックライトあるいはパネル全体の低コスト化を図ることができる。
Then, after mounting the red light emitting diode chip, the green light emitting diode chip, and the blue light emitting diode chip on a submount made of AlN or the like, each of them is mounted on the submount, for example, an Al substrate or the like. Mount in a predetermined arrangement on the substrate. This state is shown in FIG. 28A. In FIG. 28A, reference numeral 61 denotes a substrate, 62 denotes a submount, 63 denotes a red light emitting diode chip, 64 denotes a green light emitting diode chip, and 65 denotes a blue light emitting diode chip. The chip size of the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 is, for example, 350 μm square. Here, the red light emitting diode chip 63 is mounted such that the n-side electrode is on the submount 62, and the green light emitting diode chip 64 and the blue light emitting diode chip 65 are the p side electrode and the n side. The electrode is placed on the submount 62 through the bump. An extraction electrode (not shown) for an n-side electrode is formed in a predetermined pattern shape on the submount 62 on which the red light emitting diode chip 63 is mounted, and a red portion is formed on a predetermined portion on the extraction electrode. The n-side electrode side of the light emitting diode chip 63 for light emission is mounted. A wire 67 is bonded to the p-side electrode of the red light emitting diode chip 63 and a predetermined pad electrode 66 provided on the substrate 61, and the lead electrode A wire (not shown) is bonded to one end and another pad electrode provided on the substrate 61 so as to connect them. On the submount 62 on which the green light emitting diode chip 64 is mounted, a lead electrode for the p-side electrode and a lead electrode for the n-side electrode (both not shown) are respectively formed in a predetermined pattern shape. Bumps in which the p-side electrode and the n-side electrode side of the light emitting diode chip 64 for green light emission are formed on the lead-out electrode for the p-side electrode and the lead-out electrode for the n-side electrode are formed on them. Are each mounted through. A wire (not shown) is bonded to one end of the lead electrode for the p-side electrode of the green light emitting diode chip 64 and a pad electrode provided on the substrate 61 so as to connect them. In addition, a wire (not shown) is bonded to one end of the extraction electrode for the n-side electrode and a pad electrode provided on the substrate 61 so as to connect them. The same applies to the light-emitting diode chip 65 that emits blue light.
However, the submount 62 is omitted, and the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 are directly connected to any printed wiring board or printed wiring board having heat dissipation properties. It is also possible to mount directly on a plate having the above function, or on the inner and outer walls of the housing (for example, the inner wall of the chassis), thereby reducing the cost of the light emitting diode backlight or the entire panel.

上述のような赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位(セル)とし、これを基板61上に所定のパターンで必要な数配置する。その一例を図29に示す。次に、図28Bに示すように、この一単位を覆うように透明樹脂68のポッティングを行う。この後、透明樹脂68のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂68は固化し、それに伴い少し縮小する(図28C)。こうして、図30に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位としたものが基板61上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。この場合、透明樹脂68は緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65の基板11の裏面と接触しているため、この基板11の裏面が空気と直接接触している場合に比べて屈折率差が小さくなり、したがってこの基板11を透過して外部に出ようとする光がこの基板11の裏面で反射される割合が減少し、それによって光取り出し効率が向上することで発光効率が向上する。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
The red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 as described above are set as one unit (cell), and a necessary number of them are arranged on the substrate 61 in a predetermined pattern. . An example is shown in FIG. Next, as shown in FIG. 28B, potting of the transparent resin 68 is performed so as to cover this one unit. Thereafter, the transparent resin 68 is cured. By this curing process, the transparent resin 68 is solidified and is slightly reduced accordingly (FIG. 28C). Thus, as shown in FIG. 30, a light emitting diode chip 63 that emits red light, a light emitting diode chip 64 that emits green light, and a light emitting diode chip 65 that emits blue light are arranged as an array on a substrate 61. A diode backlight is obtained. In this case, since the transparent resin 68 is in contact with the back surface of the substrate 11 of the green light emitting diode chip 64 and the blue light emitting diode chip 65, the back surface of the substrate 11 is in direct contact with air. Accordingly, the difference in refractive index is reduced, and therefore the ratio of the light that is transmitted through the substrate 11 and exits to the outside is reflected by the back surface of the substrate 11, thereby improving the light extraction efficiency, thereby improving the light emission efficiency. Will improve.
This light emitting diode backlight is suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example.

次に、この発明の第10の実施形態について説明する。
この第10の実施形態においては、第9の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を基板61上に所定のパターンで必要な数配置した後、図31に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ63を覆うようにこの発光ダイオードチップ63に適した透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ64を覆うようにこの発光ダイオードチップ64に適した透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ65を覆うようにこの発光ダイオードチップ65に適した透明樹脂71のポッティングを行う。この後、透明樹脂69〜71のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂69〜71は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位としたものが基板61上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。この場合、透明樹脂70、71はそれぞれ緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65の基板11の裏面と接触しているため、この基板11の裏面が空気と直接接触している場合に比べて屈折率差が小さくなり、したがってこの基板11を透過して外部に出ようとする光がこの基板11の裏面で反射される割合が減少し、それによって光取り出し効率が向上することで発光効率が向上する。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
Next explained is the tenth embodiment of the invention.
In the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65 are arranged on a substrate 61 in a predetermined pattern. Then, as shown in FIG. 31, a transparent resin 69 suitable for the light emitting diode chip 63 is potted so as to cover the red light emitting diode chip 63, and the green light emitting diode chip 64 is mounted. The transparent resin 70 suitable for the light emitting diode chip 64 is potted so as to cover, and the transparent resin 71 suitable for the light emitting diode chip 65 is potted so as to cover the blue light emitting diode chip 65. Thereafter, the curing treatment of the transparent resins 69 to 71 is performed. By this curing process, the transparent resins 69 to 71 are solidified and are slightly reduced accordingly. In this way, a light emitting diode backlight in which the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 as a unit are arranged in an array on the substrate 61 is obtained. In this case, since the transparent resins 70 and 71 are in contact with the back surface of the substrate 11 of the green light emitting diode chip 64 and the blue light emitting diode chip 65, respectively, the back surface of the substrate 11 is in direct contact with air. The difference in refractive index is smaller than in the case, and therefore the ratio of the light that is transmitted through the substrate 11 and exits to the outside is reduced by the back surface of the substrate 11, thereby improving the light extraction efficiency. The luminous efficiency is improved.
This light emitting diode backlight is suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example.

次に、この発明の第11の実施形態について説明する。
この第11の実施形態においては、第1〜第8の実施形態のいずれかの方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオードを用いて光源セルユニットを製造する場合について説明する。
図32Aに示すように、この第11の実施形態においては、第9または第10の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65をそれぞれ少なくとも一つ含み、これらが所定のパターンで配置されたセル75をプリント配線基板76上に所定のパターンで必要な数配置する。この例では、各セル75は、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65をそれぞれ一つ含み、これらが正三角形の頂点に配置されている。図32Bにセル75を拡大して示す。各セル75における赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65の間隔aは例えば4mmであるが、これに限定されるものではない。セル75の間隔bは例えば30mmであるが、これに限定されるものではない。プリント配線基板76としては、例えば、FR4(Flame Retardant Type 4の略)基板やメタルコア基板やフレキシブル配線基板などを用いることができるが、放熱性を有するプリント配線基板であれば他のものを用いることもでき、これらに限定されるものではない。第8の実施形態と同様にして、各セル76を覆うように透明樹脂68のポッティングを行い、あるいは、第9の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63を覆うように透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ64を覆うように透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ65を覆うように透明樹脂71のポッティングを行う。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65からなるセル75がプリント配線基板76上に配置された光源セルユニットが得られる。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the eleventh embodiment, in addition to the blue light emitting diode and the green light emitting diode obtained by any one of the methods of the first to eighth embodiments, a separately prepared red light emitting diode is used. A case where a light source cell unit is manufactured will be described.
As shown in FIG. 32A, in the eleventh embodiment, as in the ninth or tenth embodiment, a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode are used. A required number of cells 75 each including at least one chip 65 and arranged in a predetermined pattern are arranged on the printed wiring board 76 in a predetermined pattern. In this example, each cell 75 includes a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65, which are arranged at the apexes of an equilateral triangle. FIG. 32B shows the cell 75 in an enlarged manner. The interval a between the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 in each cell 75 is, for example, 4 mm, but is not limited thereto. The interval b of the cells 75 is, for example, 30 mm, but is not limited to this. As the printed wiring board 76, for example, an FR4 (abbreviation of Flame Retardant Type 4) board, a metal core board, a flexible wiring board, or the like can be used. However, it is not limited to these. As in the eighth embodiment, potting of the transparent resin 68 is performed so as to cover each cell 76, or the transparent resin is covered so as to cover the red light emitting diode chip 63 as in the ninth embodiment. 69, potting of the transparent resin 70 is performed so as to cover the green light emitting diode chip 64, and potting of the transparent resin 71 is performed so as to cover the blue light emitting diode chip 65. In this way, a light source cell unit is obtained in which the cells 75 including the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 are arranged on the printed wiring board 76.

プリント配線基板76上のセル75の配置の具体例を図33および図34に示すが、これらに限定されるものではない。図33に示す例はセル75を4×3の二次元アレイ状に配置したもの、図34に示す例はセル75を6×2の二次元アレイ状に配置したものである。
図35はセル75の他の構成例を示す。この例では、セル75は、赤色発光の発光ダイオードチップ63を一つ、緑色発光の発光ダイオードチップ64を二つ、青色発光の発光ダイオードチップ65を一つ含み、これらが例えば正方形の頂点に配置されている。二つの緑色発光の発光ダイオードチップ64はこの正方形の一つの対角線の両端の頂点に配置され、赤色発光の発光ダイオードチップ63および青色発光の発光ダイオードチップ65はこの正方形のもう一つの対角線の両端の頂点に配置されている。
この光源セルユニットを一つまたは複数配列することにより、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適な発光ダイオードバックライトを得ることができる。
Although the specific example of arrangement | positioning of the cell 75 on the printed wiring board 76 is shown in FIG.33 and FIG.34, it is not limited to these. The example shown in FIG. 33 has cells 75 arranged in a 4 × 3 two-dimensional array, and the example shown in FIG. 34 has cells 75 arranged in a 6 × 2 two-dimensional array.
FIG. 35 shows another configuration example of the cell 75. In this example, the cell 75 includes one red light emitting diode chip 63, two green light emitting diode chips 64, and one blue light emitting diode chip 65, which are arranged at the apex of a square, for example. Has been. Two green light emitting diode chips 64 are arranged at the apexes of both ends of one diagonal of the square, and a red light emitting diode chip 63 and a blue light emitting diode chip 65 are arranged at both ends of the other diagonal of the square. It is placed at the vertex.
By arranging one or a plurality of the light source cell units, a light emitting diode backlight suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example, 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11の実施形態において挙げた数値、材料、構造、構成、形状、基板、原料、プロセス、凸部21および凹部22の方位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、構成、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
具体的には、例えば、上述の第1〜第8の実施形態において、p型層およびn型層の導電型を互いに逆にしてもよい。
また、必要に応じて、上述の第1〜第11の実施形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, materials, structures, configurations, shapes, substrates, raw materials, processes, orientations of the convex portions 21 and the concave portions 22 and the like given in the first to eleventh embodiments described above are merely examples, and as necessary. Different numerical values, materials, structures, configurations, shapes, substrates, raw materials, processes, and the like may be used.
Specifically, for example, in the first to eighth embodiments described above, the conductivity types of the p-type layer and the n-type layer may be reversed.
Moreover, you may combine 2 or more of the above-mentioned 1st-11th embodiment as needed.

この発明の第1の実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードにおいて活性層からの発光の様子を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the mode of the light emission from an active layer in the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the planar shape of the convex part formed on a board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the planar shape of the convex part formed on a board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において用いる基板を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the board | substrate used in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法における基板上のn型窒化物系III−V族化合物半導体層の成長の様子を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the mode of growth of the n-type nitride type III-V group compound semiconductor layer on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させたn型窒化物系III−V族化合物半導体層の転位の振る舞いを説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the behavior of the dislocation of the n-type nitride group III-V compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by the 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させたn型窒化物系III−V族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of the distribution of the threading dislocation of the n-type nitride type III-V compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系III−V族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of distribution of the threading dislocation of the nitride type III-V group compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the result of the ray tracing simulation of the light emitting diode manufactured by 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードの製造方法においてr面サファイア基板上にm面方位で優先成長したGaNを示す図面代用写真である。FIG. 10 is a drawing-substituting photograph showing GaN preferentially grown in an m-plane orientation on an r-plane sapphire substrate in a light emitting diode manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系III−V族化合物半導体層の転位の振る舞いを説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the behavior of the dislocation of the nitride type III-V group compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードの製造方法においてr面サファイア基板上に形成された凹凸構造の凹部に成長したGaNに発生した転位の分布を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the distribution of the dislocation | rearrangement which generate | occur | produced in the recessed part of the uneven structure formed on the r surface sapphire substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the result of the ray-tracing simulation of the light emitting diode manufactured by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the result of the ray-tracing simulation of the light emitting diode manufactured by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the result of the ray-tracing simulation of the light emitting diode manufactured by 5th Embodiment of this invention. この発明の第6の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 6th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting diode by 7th Embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 9th Embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 9th Embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 9th Embodiment of this invention. この発明の第10の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 10th Embodiment of this invention. この発明の第11の実施形態による光源セルユニットを示す平面図およびこの光源セルユニットのセルの拡大図である。It is the top view which shows the light source cell unit by 11th Embodiment of this invention, and the enlarged view of the cell of this light source cell unit. この発明の第11の実施形態による光源セルユニットの一つの具体例を示す平面図である。It is a top view which shows one specific example of the light source cell unit by 11th Embodiment of this invention. この発明の第11の実施形態による光源セルユニットの他の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the other specific example of the light source cell unit by 11th Embodiment of this invention. この発明の第11の実施形態による光源セルユニットのセルの他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the cell of the light source cell unit by 11th Embodiment of this invention. 特開平11−112029号公報で提案された半導体発光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor light-emitting device proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 11-112029.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、12、13…n型窒化物系III−V族化合物半導体層、14……活性層、15…p型窒化物系III−V族化合物半導体層、16…p側電極、17…n側電極、21…凸部、22…凹部、23…微小核、24…貫通転位   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate, 12, 13 ... n-type nitride III-V compound semiconductor layer, 14 ... Active layer, 15 ... p-type nitride III-V compound semiconductor layer, 16 ... p-side electrode, 17 ... n-side electrode, 21 ... convex part, 22 ... concave part, 23 ... micronucleus, 24 ... threading dislocation

Claims (12)

六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The semiconductor light emitting element, wherein the main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} facets.
上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有する鋸歯状の断面形状を有することを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the active layer has a sawtooth cross-sectional shape having a slope formed of {1-100} facets. 上記半導体はウルツ鉱構造を有することを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor has a wurtzite structure. 上記半導体は窒化物系III−V族化合物半導体または酸化物半導体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。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor is a nitride III-V group compound semiconductor or an oxide semiconductor. 六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板として主面が{10−12}面または{11−20}面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor light-emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
A substrate whose principal surface is a {10-12} plane or a {11-20} plane is used as the substrate, and the active layer is grown on the substrate so as to have a slope composed of {1-100} facets. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, characterized in that
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ少なくとも一つ含むセルが複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする光源セルユニット。
In a light source cell unit in which a plurality of cells each including at least one of a red light emitting semiconductor light emitting element, a green light emitting semiconductor light emitting element, and a blue light emitting semiconductor light emitting element are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} plane facets. unit.
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列したバックライトにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするバックライト。
In a backlight in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} plane facets. .
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列した照明装置において、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする照明装置。
In a lighting device in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} plane facets. .
赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個配列したディスプレイにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするディスプレイ。
In a display in which a plurality of red light emitting semiconductor light emitting elements, green light emitting semiconductor light emitting elements and blue light emitting semiconductor light emitting elements are arranged,
At least one of the red light emitting semiconductor light emitting element, the green light emitting semiconductor light emitting element, and the blue light emitting semiconductor light emitting element,
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} surface or a {11-20} surface, and the active layer has an inclined surface composed of {1-100} surface facets.
一つまたは複数の半導体発光素子を有する電子機器において、
少なくとも一つの上記半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする電子機器。
In an electronic device having one or more semiconductor light emitting elements,
At least one of the semiconductor light emitting elements is
A semiconductor light emitting device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
The main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope formed of {1-100} plane facets. .
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子であって、
上記基板の主面が{10−12}面または{11−20}面であり、かつ、上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする半導体素子。
A semiconductor element having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
A semiconductor element characterized in that a main surface of the substrate is a {10-12} plane or a {11-20} plane, and the active layer has a slope composed of {1-100} plane facets. .
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子の製造方法であって、
上記基板として主面が{10−12}面または{11−20}面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が{1−100}面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor layer including an active layer made of a semiconductor having a hexagonal crystal structure on a substrate made of a substance having a hexagonal crystal structure,
A substrate whose principal surface is a {10-12} plane or a {11-20} plane is used as the substrate, and the active layer is grown on the substrate so as to have a slope composed of {1-100} facets. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
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