JP2698796B2 - ３族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光の３族窒化物半
導体発光素子に関し、特に、より青色原色の発光を得る
ことの可能な発光素子に関する。
導体発光素子に関し、特に、より青色原色の発光を得る
ことの可能な発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてサファ
イア基板上にGaN 化合物半導体のｐｎ接合を成長させた
ものが知られている。その化合物半導体は直接遷移型で
あることから発光効率が高いこと、光の３原色の１つで
ある青色を発光色とすること等から注目されている。
イア基板上にGaN 化合物半導体のｐｎ接合を成長させた
ものが知られている。その化合物半導体は直接遷移型で
あることから発光効率が高いこと、光の３原色の１つで
ある青色を発光色とすること等から注目されている。
【０００３】上記の発光ダイオードでは、GaN 化合物半
導体を成長させるサファイア基板には、面精度の高いａ
面、又は、ｃ面を主面とするジャスト基板が用いられて
いる。
導体を成長させるサファイア基板には、面精度の高いａ
面、又は、ｃ面を主面とするジャスト基板が用いられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の基板を
用いた発光ダイオ−ドの発光は、発光層と考えられてい
るｐ層において、発光状態が点発光の集合にしかならな
い。このことは、面精度の良いジャスト基板を用いてい
るにもかかわらず、マグネシウム不純物が不均一にド−
プされているからと考えられる。よって、この基板を用
いた発光ダイオードは発光面にムラがあり、面発光にな
らず、発光輝度が低いという問題がある。
用いた発光ダイオ−ドの発光は、発光層と考えられてい
るｐ層において、発光状態が点発光の集合にしかならな
い。このことは、面精度の良いジャスト基板を用いてい
るにもかかわらず、マグネシウム不純物が不均一にド−
プされているからと考えられる。よって、この基板を用
いた発光ダイオードは発光面にムラがあり、面発光にな
らず、発光輝度が低いという問題がある。
【０００５】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、サファイア基板の主面を
ａ面に対して、わずかだけ傾斜させること、即ち、オフ
基板を使用することにより、その基板上部に形成される
結晶成長膜に不純物を均一にド−プしすること、及び、
その半導体を用いた発光ダイオードの発光輝度を向上さ
せることである。
れたものであり、その目的は、サファイア基板の主面を
ａ面に対して、わずかだけ傾斜させること、即ち、オフ
基板を使用することにより、その基板上部に形成される
結晶成長膜に不純物を均一にド−プしすること、及び、
その半導体を用いた発光ダイオードの発光輝度を向上さ
せることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サファイア基
板と、そのサファイア基板上に形成されたバッファ層
と、ｎ型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,
X=Y=0 を含む) からなるｎ層と、マグネシウム(Mg)のド
ープされたｐ型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなるｐ層とを有する３族窒化
物半導体発光素子において、バッファ層を窒化アルミニ
ウム(AlN) で形成し、サファイア基板の面方位をａ軸＜
11-20> から１〜４°の範囲で傾けたことを特徴とす
る。
板と、そのサファイア基板上に形成されたバッファ層
と、ｎ型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,
X=Y=0 を含む) からなるｎ層と、マグネシウム(Mg)のド
ープされたｐ型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなるｐ層とを有する３族窒化
物半導体発光素子において、バッファ層を窒化アルミニ
ウム(AlN) で形成し、サファイア基板の面方位をａ軸＜
11-20> から１〜４°の範囲で傾けたことを特徴とす
る。
【０００７】
【発明の作用及び効果】本発明は、窒化アルミニウム(A
lN) から成るバッファ層の形成されたサファイア基板用
いた３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を形成する際、サファイア基板の３族窒化物半
導体を成長させる主面の面方位をａ軸＜11-20> から１
〜４°の範囲で傾斜させた。その結果、発光状態は面発
光となり、発光輝度も向上した。この面発光となる理由
は、サファイア基板の面方位をａ軸から僅かだけ傾ける
ことにより基板の面精度自体は悪くなるが、その基板上
に形成される結晶成長膜へは不純物Mgを均一にド−プす
ることができるようになるためと考えられる。
lN) から成るバッファ層の形成されたサファイア基板用
いた３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を形成する際、サファイア基板の３族窒化物半
導体を成長させる主面の面方位をａ軸＜11-20> から１
〜４°の範囲で傾斜させた。その結果、発光状態は面発
光となり、発光輝度も向上した。この面発光となる理由
は、サファイア基板の面方位をａ軸から僅かだけ傾ける
ことにより基板の面精度自体は悪くなるが、その基板上
に形成される結晶成長膜へは不純物Mgを均一にド−プす
ることができるようになるためと考えられる。
【０００８】次に、この構造の発光ダイオード１０の製
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。
【０００９】用いられたガスは、NH3 とキャリアガスH2
又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA」と記す) とトリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMAI」と記す) と、ジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)
(以下、「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)とシクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と
記す）である。
又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA」と記す) とトリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMAI」と記す) と、ジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)
(以下、「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)とシクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と
記す）である。
【００１０】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
上記オフ基板を主面とするサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
上記オフ基板を主面とするサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
【００１１】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの厚
さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を1150
℃に保持し、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3の
シリコンドープのGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３
を形成した。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの厚
さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を1150
℃に保持し、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3の
シリコンドープのGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３
を形成した。
【００１２】以下、亜鉛(Zn)を発光中心として発光ピー
ク波長を500nm に設定した場合の発光層５（アクティブ
層）及びクラッド層４、６の組成比及び結晶成長条件の
実施例を記す。上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成し
た後、続いて、サファイア基板１の温度を800 ℃に保持
し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.
12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を
0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約0.
5 μｍ、濃度1 ×1019/cm3のシリコンドープの(Al0.3Ga
0.7)0.94In0.06N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形
成した。
ク波長を500nm に設定した場合の発光層５（アクティブ
層）及びクラッド層４、６の組成比及び結晶成長条件の
実施例を記す。上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成し
た後、続いて、サファイア基板１の温度を800 ℃に保持
し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.
12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を
0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約0.
5 μｍ、濃度1 ×1019/cm3のシリコンドープの(Al0.3Ga
0.7)0.94In0.06N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形
成した。
【００１３】続いて、温度を1150℃に保持し、N2を20 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／分、DEZ を2 ×
10-4モル／分で7 分導入し、膜厚約0.5 μｍのマグネシ
ウム(Mg)と亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0.99
In0.01N から成る発光層５を形成した。発光層５は未だ
この状態で抵抗率108Ωcm以上の絶縁体である。この発
光層５におけるマグネシウム(Mg)の濃度は、2×1018/cm
3であり、亜鉛(Zn)の濃度は、2 ×1018/cm3である。
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／分、DEZ を2 ×
10-4モル／分で7 分導入し、膜厚約0.5 μｍのマグネシ
ウム(Mg)と亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0.99
In0.01N から成る発光層５を形成した。発光層５は未だ
この状態で抵抗率108Ωcm以上の絶縁体である。この発
光層５におけるマグネシウム(Mg)の濃度は、2×1018/cm
3であり、亜鉛(Zn)の濃度は、2 ×1018/cm3である。
【００１４】続いて、温度を1100℃に保持し、N2を20 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、膜厚
約0.5 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al0.3Ga0.7)
0.94In0.06N から成るｐ層６を形成した。ｐ層６のマグ
ネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。このようにし
て、図２に示すような多層構造のウエハが得られた。こ
の状態では、ｐ層６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶
縁体である。
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、膜厚
約0.5 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al0.3Ga0.7)
0.94In0.06N から成るｐ層６を形成した。ｐ層６のマグ
ネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。このようにし
て、図２に示すような多層構造のウエハが得られた。こ
の状態では、ｐ層６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶
縁体である。
【００１５】次に、反射電子線回折装置を用いて、発光
層５及びｐ層６に一様に電子線を照射した。電子線の照
射条件は、加速電圧約10KV、資料電流1 μＡ、ビームの
移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×
10-5Torrである。この電子線の照射により、発光層５及
びｐ層６は、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmの
ｐ伝導型半導体となった。このようにして、図２に示す
ような多層構造のウエハが得られた。
層５及びｐ層６に一様に電子線を照射した。電子線の照
射条件は、加速電圧約10KV、資料電流1 μＡ、ビームの
移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×
10-5Torrである。この電子線の照射により、発光層５及
びｐ層６は、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmの
ｐ伝導型半導体となった。このようにして、図２に示す
ような多層構造のウエハが得られた。
【００１６】以下に述べられる図３から図７は、ウエハ
上の１つの素子のみを示す断面図であり、実際は、この
素子が連続的に繰り返されたウエハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
上の１つの素子のみを示す断面図であり、実際は、この
素子が連続的に繰り返されたウエハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
【００１７】図３に示すように、ｐ層６の上に、スパッ
タリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。
次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布し
た。そして、フォトリソグラフにより、ｐ層６上におい
て、高キャリア濃度ｎ+ 層４に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位Ａとその電極形成部をｐ層
６の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。
タリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。
次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布し
た。そして、フォトリソグラフにより、ｐ層６上におい
て、高キャリア濃度ｎ+ 層４に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位Ａとその電極形成部をｐ層
６の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。
【００１８】次に、図４に示すように、フォトレジスト
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｐ層６とその下の発光層５、高キャリア濃度
ｎ+ 層４の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電力0.
44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライエ
ッチングした後、Arでドライエッチングした。この工程
で、高キャリア濃度ｎ+ 層４に対する電極取出しのため
の孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｐ層６とその下の発光層５、高キャリア濃度
ｎ+ 層４の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電力0.
44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライエ
ッチングした後、Arでドライエッチングした。この工程
で、高キャリア濃度ｎ+ 層４に対する電極取出しのため
の孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
【００１９】次に、図６に示すように、ｐ層６上に残っ
ているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、図
７に示すように、試料の上全面に、Ni層１３を蒸着によ
り形成した。これにより、孔１５には、高キャリア濃度
ｎ+ 層４に電気的に接続されたNi層１３が形成される。
そして、そのNi層１３の上にフォトレジスト１４を塗布
して、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１
４が高キャリア濃度ｎ + 層４及びｐ層６に対する電極部
が残るように、所定形状にパターン形成した。
ているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、図
７に示すように、試料の上全面に、Ni層１３を蒸着によ
り形成した。これにより、孔１５には、高キャリア濃度
ｎ+ 層４に電気的に接続されたNi層１３が形成される。
そして、そのNi層１３の上にフォトレジスト１４を塗布
して、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１
４が高キャリア濃度ｎ + 層４及びｐ層６に対する電極部
が残るように、所定形状にパターン形成した。
【００２０】次に、図７に示すようにそのフォトレジス
ト１４をマスクとして下層のNi層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キャ
リア濃度ｎ+ 層４の電極８、ｐ層６の電極７が残され
た。その後、上記の如く処理されたウエハは、各素子毎
に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光
ダイオードを得た。
ト１４をマスクとして下層のNi層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キャ
リア濃度ｎ+ 層４の電極８、ｐ層６の電極７が残され
た。その後、上記の如く処理されたウエハは、各素子毎
に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光
ダイオードを得た。
【００２１】このようにして得られた発光ダイオード
は、駆動電流20mAで、発光ピーク波長500nm 、発光強度
200mcdであった。発光面の発光状態は、図９に示すよう
に面発光となった。一方、比較のために、サファイア基
板にａ面ジャスト基板を用いた場合には、その発光状態
は図８に示すようになった。図８は、面発光ではなく点
発光であることが理解される。又、ａ面ジャスト基板を
用いた発光ダイオードと比較して、オフ基板を用いた場
合には１．５〜１．８倍発光輝度が向上した。
は、駆動電流20mAで、発光ピーク波長500nm 、発光強度
200mcdであった。発光面の発光状態は、図９に示すよう
に面発光となった。一方、比較のために、サファイア基
板にａ面ジャスト基板を用いた場合には、その発光状態
は図８に示すようになった。図８は、面発光ではなく点
発光であることが理解される。又、ａ面ジャスト基板を
用いた発光ダイオードと比較して、オフ基板を用いた場
合には１．５〜１．８倍発光輝度が向上した。
【００２２】又、サファイア基板の主面のａ軸に対する
オフ角を、０．５度、２度、５度として、上記の発光ダ
イオードを形成して、発光面強度を測定した。その結果
を図１０に示す。図１０が示すように、上記のオフ基板
は、ａ軸＜11-20> から１〜４°の範囲で傾けた基板を
用いる時、発光輝度を向上させることができる。
オフ角を、０．５度、２度、５度として、上記の発光ダ
イオードを形成して、発光面強度を測定した。その結果
を図１０に示す。図１０が示すように、上記のオフ基板
は、ａ軸＜11-20> から１〜４°の範囲で傾けた基板を
用いる時、発光輝度を向上させることができる。
【００２３】発光層５のマグネシウム(Mg)と亜鉛(Zn)の
濃度は、それぞれ、１×１０17〜１×１０20の範囲が発
光強度を向上させる点で望ましい。
濃度は、それぞれ、１×１０17〜１×１０20の範囲が発
光強度を向上させる点で望ましい。
【００２４】尚、上記の実施例では、(AlxGaYIn1-X-YN;
X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) を用いた発光ダイオードを示し
たが、本発明は、発光ダイオードだけではなく、レーザ
ダイオード等その他の(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) 薄膜の気相成長方法に応用することができる。
X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) を用いた発光ダイオードを示し
たが、本発明は、発光ダイオードだけではなく、レーザ
ダイオード等その他の(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) 薄膜の気相成長方法に応用することができる。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る発光ダイオ
ードの構成を示した構成図。
ードの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図６】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図７】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図８】サファイア基板にａ面ジャスト基板を用いた発
光ダイオ−ドの発光状態を表す結晶表面の結晶構造を示
した顕微鏡写真。
光ダイオ−ドの発光状態を表す結晶表面の結晶構造を示
した顕微鏡写真。
【図９】本発明の具体的な第１実施例に係る発光ダイオ
−ドの発光状態を表す結晶表面の結晶構造を示した顕微
鏡写真。
−ドの発光状態を表す結晶表面の結晶構造を示した顕微
鏡写真。
【図１０】サファイア基板の傾斜角度と発光輝度との関
係を測定した測定図。
係を測定した測定図。
１０…発光ダイオード １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…高キャリア濃度ｎ+ 層 ４…高キャリア濃度ｎ+ 層 ５…発光層 ６…ｐ層 ７，８…電極 ９…溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅崎 潤一 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 慎也 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−283436（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−131068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−188938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−160084（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 サファイア基板と、そのサファイア基板
上に形成されたバッファ層と、ｎ型の３族窒化物半導体
(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなるｎ層
と、マグネシウム(Mg)のドープされたｐ型の３族窒化物
半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) からな
るｐ層とを有する３族窒化物半導体発光素子において、前記バッファ層を窒化アルミニウム(AlN) で形成し、 前
記サファイア基板の面方位をａ軸＜11-20> から１〜４
°の範囲で傾けたことを特徴とする発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605994A JP2698796B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
| US08/423,938 US5587593A (en) | 1994-04-20 | 1995-04-19 | Light-emitting semiconductor device using group III nitrogen compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605994A JP2698796B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297446A JPH07297446A (ja) | 1995-11-10 |
| JP2698796B2 true JP2698796B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=14424050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10605994A Expired - Fee Related JP2698796B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5587593A (ja) |
| JP (1) | JP2698796B2 (ja) |
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| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP3557011B2 (ja) * | 1995-03-30 | 2004-08-25 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子、及びその製造方法 |
| US5684309A (en) * | 1996-07-11 | 1997-11-04 | North Carolina State University | Stacked quantum well aluminum indium gallium nitride light emitting diodes |
| JP3321369B2 (ja) * | 1996-09-27 | 2002-09-03 | 日本碍子株式会社 | 表面弾性波装置およびその基板およびその製造方法 |
| US6284395B1 (en) | 1997-03-05 | 2001-09-04 | Corning Applied Technologies Corp. | Nitride based semiconductors and devices |
| US6069394A (en) * | 1997-04-09 | 2000-05-30 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor substrate, semiconductor device and method of manufacturing the same |
| AU747260B2 (en) | 1997-07-25 | 2002-05-09 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Nitride semiconductor device |
| US6841800B2 (en) | 1997-12-26 | 2005-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device comprising a gallium-nitride-group compound-semiconductor |
| JP3589000B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2004-11-17 | 松下電器産業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US5998232A (en) * | 1998-01-16 | 1999-12-07 | Implant Sciences Corporation | Planar technology for producing light-emitting devices |
| JP3770014B2 (ja) | 1999-02-09 | 2006-04-26 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| EP1168539B1 (en) | 1999-03-04 | 2009-12-16 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser device |
| JP4536866B2 (ja) | 1999-04-27 | 2010-09-01 | キヤノン株式会社 | ナノ構造体及びその製造方法 |
| US6265089B1 (en) * | 1999-07-15 | 2001-07-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electronic devices grown on off-axis sapphire substrate |
| US6653663B2 (en) * | 1999-12-06 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nitride semiconductor device |
| JP3929008B2 (ja) * | 2000-01-14 | 2007-06-13 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2002026386A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| US6576932B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-06-10 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Increasing the brightness of III-nitride light emitting devices |
| US6489636B1 (en) | 2001-03-29 | 2002-12-03 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Indium gallium nitride smoothing structures for III-nitride devices |
| JP2009530798A (ja) | 2006-01-05 | 2009-08-27 | イルミテックス， インコーポレイテッド | Ｌｅｄから光を導くための独立した光学デバイス |
| US7789531B2 (en) | 2006-10-02 | 2010-09-07 | Illumitex, Inc. | LED system and method |
| KR100885190B1 (ko) * | 2007-06-29 | 2009-02-24 | 우리엘에스티 주식회사 | 발광소자와 그의 제조방법 |
| EP2240968A1 (en) | 2008-02-08 | 2010-10-20 | Illumitex, Inc. | System and method for emitter layer shaping |
| TWI362769B (en) | 2008-05-09 | 2012-04-21 | Univ Nat Chiao Tung | Light emitting device and fabrication method therefor |
| TW201034256A (en) | 2008-12-11 | 2010-09-16 | Illumitex Inc | Systems and methods for packaging light-emitting diode devices |
| US8585253B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-11-19 | Illumitex, Inc. | System and method for color mixing lens array |
| US8449128B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-05-28 | Illumitex, Inc. | System and method for a lens and phosphor layer |
| JP5811009B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2015-11-11 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体 |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
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| US3969753A (en) * | 1972-06-30 | 1976-07-13 | Rockwell International Corporation | Silicon on sapphire oriented for maximum mobility |
| US4908074A (en) * | 1986-02-28 | 1990-03-13 | Kyocera Corporation | Gallium arsenide on sapphire heterostructure |
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| US5281830A (en) * | 1990-10-27 | 1994-01-25 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| JP2593960B2 (ja) * | 1990-11-29 | 1997-03-26 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子とその製造方法 |
| JP2934337B2 (ja) * | 1991-04-23 | 1999-08-16 | 旭化成工業株式会社 | 窒化ガリウム系半導体発光素子材料 |
| DE4313798A1 (de) * | 1992-04-28 | 1993-11-04 | Toyoda Gosei Kk | Lichtemittierendes halbleiterbauelement aus einer verbindung der gallium-nitrid-gruppe |
| JPH07283436A (ja) * | 1994-04-08 | 1995-10-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | ３−５族化合物半導体と発光素子 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP10605994A patent/JP2698796B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-04-19 US US08/423,938 patent/US5587593A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5587593A (en) | 1996-12-24 |
| JPH07297446A (ja) | 1995-11-10 |
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