JP2009054882A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サファイア基板10の表面にナノインプリントプロセス及びRIEでナノ寸法の凹凸構造を形成し、その上にGaN層14、n型GaN層16、活性層18、p型GaN層20を形成する。凹凸構造により活性層18からの光の反射を抑制する。サファイア基板10とGaN層14との界面にSiO2あるいは金属を蒸着してもよい。p型GaN層20の外表面にナノ寸法の凹凸構造を形成してもよい。
【選択図】図1
Description
直径250nm:1.1倍
直径200nm:1.5倍
直径150nm:1.7倍
の結果が得られる。これらの結果は、1回の成長で比較が出来るように、凹凸構造なし、250nmの凹凸構造、200nmの凹凸構造、150nmの凹凸構造を1つの基板上に作り込み1回の成長で製膜したものであり、20mAで駆動した場合の結果である。また、CL(カソードルミネセンス)で表面転位を観察したところ、表面に凹凸構造がない場合には6×108個/cm2存在する一方、凹凸構造がある場合には3〜5×108 個/cm2程度に低減する。これらのことから、サファイア基板上のナノ寸法の凹凸構造により、転位の低減と基板/GaN界面における光反射の低減による光出力の増大を図ることができる。ナノ寸法の凹凸のサイズが小さくなるほど、光出力が増大する傾向にある。これは、凹凸のサイズが小さくなる程、光にとって実効屈折率がサファイアとGaNの屈折率の中間に近くなるためであると考えられる。一般的には、凹凸構造の直径のサイズとして100nm〜150nmが適当であろう。
直径250nm:1.2倍
直径200nm:1.3倍
直径150nm:1.2倍
の結果が得られる。また、CL(カソードルミネセンス)で表面転位を観察したところ、表面に凹凸構造がない場合には6×108個/cm2存在する一方、凹凸構造がある場合には1〜5×108/cm2程度に低減する。これらのことから、サファイア基板上のナノ寸法の凹凸構造とSiO2層との組み合わせにより、転位の低減と基板/GaN界面における光反射の低減による光出力の増大を図ることができる。
直径250nm:1.1倍
直径200nm:1.2倍
直径150nm:1.1倍
の結果が得られる。但し、CL(カソードルミネセンス)で表面転位を観察したところ、表面に凹凸構造がない場合には6×108個/cm2存在する一方、凹凸構造がある場合には6〜10×108/cm2程度と増大している。したがって、金属層を形成する場合には、金属層とGaN層14との間に不連続SiNバッファ層を形成する等、転位を抑制する層を別途設けることが好ましい。
Claims (8)
- 基板あるいはAlGaInN層にナノインプリントプロセス及び反応性イオンエッチングでナノ寸法の凹凸を形成する工程と、
前記ナノ寸法の凹凸上に窒化物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物半導体層上にn型層、活性層及びp型層を含む発光構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - SiO2膜あるいはSixNy膜(0<x<1、0<y<1)にナノインプリントプロセス及び反応性イオンエッチングでナノ寸法の凹凸を形成する工程と、
前記ナノ寸法の凹凸上に窒化物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物半導体層上にn型層、活性層及びp型層を含む発光構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 金属膜にナノインプリントプロセス及び反応性イオンエッチングでナノ寸法の凹凸を形成する工程と、
前記ナノ寸法の凹凸上に窒化物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物半導体層上にn型層、活性層及びp型層を含む発光構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項3記載の方法において、
前記金属膜は、高融点金属であるMo、W、Ti、Ta、Cr、Nb、Re、Th、Irのいずれかの膜であることを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の方法において、さらに、
前記発光層の外表面にナノインプリントプロセス及び反応性イオンエッチングでナノ寸法の凹凸を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1記載の方法において、
前記基板はサファイアからなり、
前記窒化物半導体層はGaNからなり、
前記ナノ寸法の凹凸により前記基板と前記GaN系層との界面における実質的な屈折率を前記サファイアの屈折率と前記GaNの屈折率の中間値に設定することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項2記載の方法において、
前記基板はサファイアからなり、
前記窒化物半導体層はGaNからなり、
前記ナノ寸法の凹凸により前記基板と前記GaN系層との界面における実質的な屈折率を前記SiO2あるいはSixNyの屈折率と前記GaNの屈折率の中間値に設定することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の方法において、
前記窒化物半導体層は、GaN、InGaN、AlGaN、AlInGan、AlInNのいずれかよりなることを特徴とする発光装置の製造方法。
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