JP3182346B2 - 青色発光素子及びその製造方法 - Google Patents
青色発光素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3182346B2 JP3182346B2 JP23046596A JP23046596A JP3182346B2 JP 3182346 B2 JP3182346 B2 JP 3182346B2 JP 23046596 A JP23046596 A JP 23046596A JP 23046596 A JP23046596 A JP 23046596A JP 3182346 B2 JP3182346 B2 JP 3182346B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- conductive
- substrate
- blue light
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系 III−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイ
オード（ＬＥＤ）や半導体レーザーダイオード（ＬＤ）
等の発光素子及びその製造方法に関し、特に青色発光素
子及びその製造方法に関する。
（ＧａＮ）系 III−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイ
オード（ＬＥＤ）や半導体レーザーダイオード（ＬＤ）
等の発光素子及びその製造方法に関し、特に青色発光素
子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＮ、ＩｎxＧａ1-xＮ、Ｇａx
Ａｌ1-xＮといった、窒化ガリウム系化合物半導体が、
青色ＬＥＤや青色ＬＤの材料として、注目されている。
この化合物半導体を使うことによって、これまで困難で
あった青色光の発光を得ることが可能となってきた。従
来の青色発光素子としては、例えば、特開平５−６３２
６６号公報に記載されているようなＧａＮを用いたもの
があった。図５に、このような従来のＬＥＤの構造を示
す。すなわち、青色発光素子２は、サファイヤ（Ａｌ2
Ｏ3）基板９９の上にバッファ層２０１を介して積層さ
れたｎ型ＧａＮ半導体層２０２、ｐ型ＧａＮ半導体層２
０３からなっている。これらｎ型ＧａＮ半導体層２０
２、ｐ型ＧａＮ半導体層２０３間のｐｎ接合に、キャリ
アを注入することによって発光を行うことができる。
Ａｌ1-xＮといった、窒化ガリウム系化合物半導体が、
青色ＬＥＤや青色ＬＤの材料として、注目されている。
この化合物半導体を使うことによって、これまで困難で
あった青色光の発光を得ることが可能となってきた。従
来の青色発光素子としては、例えば、特開平５−６３２
６６号公報に記載されているようなＧａＮを用いたもの
があった。図５に、このような従来のＬＥＤの構造を示
す。すなわち、青色発光素子２は、サファイヤ（Ａｌ2
Ｏ3）基板９９の上にバッファ層２０１を介して積層さ
れたｎ型ＧａＮ半導体層２０２、ｐ型ＧａＮ半導体層２
０３からなっている。これらｎ型ＧａＮ半導体層２０
２、ｐ型ＧａＮ半導体層２０３間のｐｎ接合に、キャリ
アを注入することによって発光を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＧａＮを用い
た青色発光素子では、発光波長を変えることは不可能で
あった。又ＩｎxＧａ1-xＮ，ＧａxＡｌ1-xＮ等の３元系
半導体では基板との格子整合の問題もあり、組成ｘを変
えると発光領域の結晶性が低下する問題があった。すな
わち従来の３元系半導体では波長の可変範囲に制限があ
り、波長を変えても発光する光の強度が低下するという
欠点があった。この為、所望の発光波長を任意に選択で
きるず応用分野に対する制限があった。
た青色発光素子では、発光波長を変えることは不可能で
あった。又ＩｎxＧａ1-xＮ，ＧａxＡｌ1-xＮ等の３元系
半導体では基板との格子整合の問題もあり、組成ｘを変
えると発光領域の結晶性が低下する問題があった。すな
わち従来の３元系半導体では波長の可変範囲に制限があ
り、波長を変えても発光する光の強度が低下するという
欠点があった。この為、所望の発光波長を任意に選択で
きるず応用分野に対する制限があった。
【０００４】又、このような従来の窒化ガリウム青色発
光素子では、サファイヤ基板９９は絶縁性基板であり、
サファイア基板９９の裏面より電極層を取り出すことは
できないという問題があった。このため図５に示すよう
にｎ型ＧａＮ半導体層２０２に達する溝を形成しｎ型Ｇ
ａＮ半導体層２０２とｐ型ＧａＮ半導体層２０３の両方
に対して、同一表面側から電極層２０４、２０５を形成
する必要があり、さらにこの２つの電極層２０４，２０
５にワイヤーボンディング接続しなければならなかっ
た。しかし、ＧａＮはエッチングが困難な材料であり、
溝形成が困難であるため製造工程が複雑となるという問
題もあった。また図５に示すような構造は、全体形状を
小さくすることができず、歩留りが低いという問題があ
った。また、１つの素子について、面倒なワイヤーボン
ディングを２度行う必要があった。特に、このような点
は、集積化を行おうとする場合に顕著な障害となる問題
であった。
光素子では、サファイヤ基板９９は絶縁性基板であり、
サファイア基板９９の裏面より電極層を取り出すことは
できないという問題があった。このため図５に示すよう
にｎ型ＧａＮ半導体層２０２に達する溝を形成しｎ型Ｇ
ａＮ半導体層２０２とｐ型ＧａＮ半導体層２０３の両方
に対して、同一表面側から電極層２０４、２０５を形成
する必要があり、さらにこの２つの電極層２０４，２０
５にワイヤーボンディング接続しなければならなかっ
た。しかし、ＧａＮはエッチングが困難な材料であり、
溝形成が困難であるため製造工程が複雑となるという問
題もあった。また図５に示すような構造は、全体形状を
小さくすることができず、歩留りが低いという問題があ
った。また、１つの素子について、面倒なワイヤーボン
ディングを２度行う必要があった。特に、このような点
は、集積化を行おうとする場合に顕著な障害となる問題
であった。
【０００６】本発明の目的は、発光する光の強度を下げ
ることなく、波長の調整を自由に行うことのできる青色
発光素子を提供することである。
ることなく、波長の調整を自由に行うことのできる青色
発光素子を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、チップサイズを小さ
くすることが可能な青色発光素子を提供することであ
る。
くすることが可能な青色発光素子を提供することであ
る。
【０００８】本発明の更に他の目的は、集積化に適した
青色発光素子を提供することである。
青色発光素子を提供することである。
【０００９】本発明の更に他の目的は、比抵抗１Ω−ｃ
ｍ以下の導電性サファイア膜を簡単に得ることが可能な
青色発光素子の製造方法を提供することである。
ｍ以下の導電性サファイア膜を簡単に得ることが可能な
青色発光素子の製造方法を提供することである。
【００１０】本発明の更に他の目的は、ボンディング工
程の簡略化が可能な青色発光素子の製造方法を提供する
ことである。
程の簡略化が可能な青色発光素子の製造方法を提供する
ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する為
に、本発明は、所定の基板と、この基板の上部に形成さ
れた第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦
０．５、０．５≦ｙ≦１．０）から成るバッファ層と、
このバッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎx
ＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦
１．０）から成る第１のクラッド層と、この第１のクラ
ッド層の上部に形成された実質的に真性なＩｎxＡｌyＧ
ａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）から
成る活性層と、この活性層の上部に形成された第１導電
型とは反対の第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層
（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２
のクラッド層と、この第２のクラッド層の上部に形成さ
れた第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０．５≦
ｘ≦１．０，０≦ｙ≦０．１）からなるコンタクト層と
を少なくとも具備する青色発光素子であることを第１の
特徴とする。なお、第１導電型とはたとえばｎ型であ
り、第２導電型とはｎ型とは反対導電型のｐ型をいう
が、ｎ型とｐ型とを逆にしてもよい。
に、本発明は、所定の基板と、この基板の上部に形成さ
れた第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦
０．５、０．５≦ｙ≦１．０）から成るバッファ層と、
このバッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎx
ＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦
１．０）から成る第１のクラッド層と、この第１のクラ
ッド層の上部に形成された実質的に真性なＩｎxＡｌyＧ
ａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）から
成る活性層と、この活性層の上部に形成された第１導電
型とは反対の第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層
（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２
のクラッド層と、この第２のクラッド層の上部に形成さ
れた第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０．５≦
ｘ≦１．０，０≦ｙ≦０．１）からなるコンタクト層と
を少なくとも具備する青色発光素子であることを第１の
特徴とする。なお、第１導電型とはたとえばｎ型であ
り、第２導電型とはｎ型とは反対導電型のｐ型をいう
が、ｎ型とｐ型とを逆にしてもよい。
【００１２】本発明の第１の特徴に係る青色発光素子で
は、４種類の元素を含んだ化合物半導体であるのでそれ
らの成分の比率を調整することで、バンドギャップＥ
ｇ、すなわち発光波長をかなり自由に変えることがで
き、しかもバンドギャップＥｇを変えても基板との格子
整合を維持できるため、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層の結
晶性は良好で発光強度を一定に維持、又は最適化するこ
とが可能となる。
は、４種類の元素を含んだ化合物半導体であるのでそれ
らの成分の比率を調整することで、バンドギャップＥ
ｇ、すなわち発光波長をかなり自由に変えることがで
き、しかもバンドギャップＥｇを変えても基板との格子
整合を維持できるため、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層の結
晶性は良好で発光強度を一定に維持、又は最適化するこ
とが可能となる。
【００１３】特に、基板を導電性サファイア基板等の導
電性基板とすれば、導電性基板の裏面に下部電極層を形
成できる。こうすれば、１素子（１チップ）当たりのワ
イヤーボンディングは、上部電極層に対する１回のワイ
ヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡略化され
る。また、このように構成すれば、１チップの上面にあ
る電極層コンタクト部（上部電極層）は１つで良くなる
ので、集積化を効果的に行うことができる。
電性基板とすれば、導電性基板の裏面に下部電極層を形
成できる。こうすれば、１素子（１チップ）当たりのワ
イヤーボンディングは、上部電極層に対する１回のワイ
ヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡略化され
る。また、このように構成すれば、１チップの上面にあ
る電極層コンタクト部（上部電極層）は１つで良くなる
ので、集積化を効果的に行うことができる。
【００１４】本発明の第２の特徴は、下部電極層と、こ
の下部電極層の上部に形成された比抵抗１Ω−ｃｍ以下
の導電性基板と、この導電性基板の上部に形成された第
１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．
５、０．５≦ｙ≦１．０）から成るバッファ層と、この
バッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．
０）から成る第１のクラッド層と、この第１のクラッド
層の上部に形成された実質的に真性なＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）から成
る活性層と、この活性層の上部に形成された第１導電型
とは反対の第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０
≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２のク
ラッド層と、この第２のクラッド層の上方に形成された
上部電極層とを少なくとも具備する青色発光素子である
ことである。
の下部電極層の上部に形成された比抵抗１Ω−ｃｍ以下
の導電性基板と、この導電性基板の上部に形成された第
１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．
５、０．５≦ｙ≦１．０）から成るバッファ層と、この
バッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．
０）から成る第１のクラッド層と、この第１のクラッド
層の上部に形成された実質的に真性なＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）から成
る活性層と、この活性層の上部に形成された第１導電型
とは反対の第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０
≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２のク
ラッド層と、この第２のクラッド層の上方に形成された
上部電極層とを少なくとも具備する青色発光素子である
ことである。
【００１５】本発明の第２の特徴に係る青色発光素子で
は、導電性基板の裏面に下部電極層が構成されており、
１素子（１チップ）当たりで見れば、上部電極層に対す
る１回のワイヤーボンディングですむ構造である。ま
た、１チップの上面にある上部電極層は１つなので、集
積化を効果的に行うことができる。さらに、第１の特徴
と同様に、４種類の元素を含んだ化合物半導体であるの
でそれらの成分の比率を調整することで、発光波長を自
由に変えることができ、しかも発光波長を変えるよう
に、成分の比率を変えても導電性基板との格子整合を維
持できるため、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層の結晶性は良
好で発光強度を一定に維持、又は最適化することが可能
となる。
は、導電性基板の裏面に下部電極層が構成されており、
１素子（１チップ）当たりで見れば、上部電極層に対す
る１回のワイヤーボンディングですむ構造である。ま
た、１チップの上面にある上部電極層は１つなので、集
積化を効果的に行うことができる。さらに、第１の特徴
と同様に、４種類の元素を含んだ化合物半導体であるの
でそれらの成分の比率を調整することで、発光波長を自
由に変えることができ、しかも発光波長を変えるよう
に、成分の比率を変えても導電性基板との格子整合を維
持できるため、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層の結晶性は良
好で発光強度を一定に維持、又は最適化することが可能
となる。
【００１６】本発明の第３の特徴は、（イ）原基板の上
に導電性サファイア膜を成長する工程と、（ロ）この導
電性サファイア膜の上に、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．０）、
第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．
３、０．１≦ｙ≦１．０）、実質的に真性なＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）及
び第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦
０．３、０．１≦ｙ≦１．０）とを、この順に連続的に
積層する工程と、（ハ）原基板を除去し、導電性サファ
イア膜の裏面を露出する工程と、（ニ）導電性サファイ
ア膜の裏面に下部電極層を形成する工程とを少なくとも
含む青色発光素子の製造方法であることである。
に導電性サファイア膜を成長する工程と、（ロ）この導
電性サファイア膜の上に、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．０）、
第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．
３、０．１≦ｙ≦１．０）、実質的に真性なＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）及
び第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦
０．３、０．１≦ｙ≦１．０）とを、この順に連続的に
積層する工程と、（ハ）原基板を除去し、導電性サファ
イア膜の裏面を露出する工程と、（ニ）導電性サファイ
ア膜の裏面に下部電極層を形成する工程とを少なくとも
含む青色発光素子の製造方法であることである。
【００１７】本発明の第３の特徴に係る青色発光素子の
製造方法では、比抵抗１Ω−ｃｍ以下の導電性サファイ
ア膜をＣＶＤ法等により簡単に得ることが可能となる。
製造方法では、比抵抗１Ω−ｃｍ以下の導電性サファイ
ア膜をＣＶＤ法等により簡単に得ることが可能となる。
【００１８】又、本発明の第３の特徴に係る青色発光素
子の製造方法では、導電性サファイア膜の裏面に下部電
極層を形成しているので、１素子（１チップ）当たり上
部電極層に対する１回のワイヤーボンディングですみ、
製造工程が非常に簡略化される。
子の製造方法では、導電性サファイア膜の裏面に下部電
極層を形成しているので、１素子（１チップ）当たり上
部電極層に対する１回のワイヤーボンディングですみ、
製造工程が非常に簡略化される。
【００１９】本発明の第４の特徴は、（イ）比抵抗１Ω
−ｃｍ以下の導電性基板の第１主表面上に、第１導電型
のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５
≦ｙ≦１．０）、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）、実質的に
真性なＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０
≦ｙ≦０．５）及び第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-y
Ｎ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）とを少な
くとも含む積層構造を形成する工程と、（ロ）この積層
構造の最上層に上部電極層を形成する工程と、（ハ）第
１主表面に対向した導電性基板の第２主表面に下部電極
層を形成する工程と、（ニ）積層構造を所定のチップに
切り分ける工程と、（ホ）チップをワイヤーフレームに
載置する工程と、（ヘ）上部電極層に対してボンディン
グワイヤーをボンディングする工程とを少なくとも含む
ことを特徴とする青色発光素子の製造方法であることで
ある。
−ｃｍ以下の導電性基板の第１主表面上に、第１導電型
のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５
≦ｙ≦１．０）、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）、実質的に
真性なＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０
≦ｙ≦０．５）及び第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-y
Ｎ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）とを少な
くとも含む積層構造を形成する工程と、（ロ）この積層
構造の最上層に上部電極層を形成する工程と、（ハ）第
１主表面に対向した導電性基板の第２主表面に下部電極
層を形成する工程と、（ニ）積層構造を所定のチップに
切り分ける工程と、（ホ）チップをワイヤーフレームに
載置する工程と、（ヘ）上部電極層に対してボンディン
グワイヤーをボンディングする工程とを少なくとも含む
ことを特徴とする青色発光素子の製造方法であることで
ある。
【００２０】又、本発明の第４の特徴に係る青色発光素
子の製造方法では、導電性基板の第２主表面に下部電極
層を形成し、積層構造の最上層に上部電極層を形成して
いるので、１素子（１チップ）当たりについては、ワイ
ヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡略化され
る。
子の製造方法では、導電性基板の第２主表面に下部電極
層を形成し、積層構造の最上層に上部電極層を形成して
いるので、１素子（１チップ）当たりについては、ワイ
ヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡略化され
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダイオードの断面
図である。本発明の窒化ガリウム系化合物半導体青色発
光ダイオード１は、サファイヤ基板１００の上に、窒化
ガリウム系ｎ型半導体から成るバッファ層１０１を介し
て形成された窒化ガリウム系ｎ型半導体から成る第１の
クラッド層１０２、窒化ガリウム系半導体から成る活性
層１０３、窒化ガリウム系ｐ型半導体から成る第２のク
ラッド層１０４を主な構成層としている。
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダイオードの断面
図である。本発明の窒化ガリウム系化合物半導体青色発
光ダイオード１は、サファイヤ基板１００の上に、窒化
ガリウム系ｎ型半導体から成るバッファ層１０１を介し
て形成された窒化ガリウム系ｎ型半導体から成る第１の
クラッド層１０２、窒化ガリウム系半導体から成る活性
層１０３、窒化ガリウム系ｐ型半導体から成る第２のク
ラッド層１０４を主な構成層としている。
【００２２】サファイヤ基板１００は、母体となるサフ
ァイア基板の上に窒素（Ｎ2）をキャリアガスとし、Ａ
ｌＣｌ3，ＴＭＡ等のアルミニウムを含む化合物ガスお
よび酸素（Ｏ2）又はＣＯ2やＮ2Ｏ等の酸素を含む化合
物ガスを用いたＣＶＤで形成し、その後、最初に用意し
たサファイア基板を除去したエピタキシャル成長基板で
ある。本発明においては、このサファイアのエピタキシ
ャル成長（ＣＶＤ）の際に不純物としてII族又はIV族等
の元素を導入することによって、生成されたサファイア
基板に導電性を持たせている。本発明の青色ＬＥＤはサ
ファイヤ基板１００を導電性とすることにより金属電極
層（下部電極層）１０６を基板裏面に直接設けている。
なお、サファイヤ基板１００と金属電極層１０６とのコ
ンタクト抵抗の低減化や製造工程の便宜性から、窒化ガ
リウム系ｎ型半導体からなるコンタクト層をサファイア
基板１００と金属電極層１０６の間に設けてもよい。
ァイア基板の上に窒素（Ｎ2）をキャリアガスとし、Ａ
ｌＣｌ3，ＴＭＡ等のアルミニウムを含む化合物ガスお
よび酸素（Ｏ2）又はＣＯ2やＮ2Ｏ等の酸素を含む化合
物ガスを用いたＣＶＤで形成し、その後、最初に用意し
たサファイア基板を除去したエピタキシャル成長基板で
ある。本発明においては、このサファイアのエピタキシ
ャル成長（ＣＶＤ）の際に不純物としてII族又はIV族等
の元素を導入することによって、生成されたサファイア
基板に導電性を持たせている。本発明の青色ＬＥＤはサ
ファイヤ基板１００を導電性とすることにより金属電極
層（下部電極層）１０６を基板裏面に直接設けている。
なお、サファイヤ基板１００と金属電極層１０６とのコ
ンタクト抵抗の低減化や製造工程の便宜性から、窒化ガ
リウム系ｎ型半導体からなるコンタクト層をサファイア
基板１００と金属電極層１０６の間に設けてもよい。
【００２３】また、ｎ型電極層となる金属電極層１０６
がサファイヤ基板１００の裏面に設けられたため、もう
一方の電極層（ｐ側電極層）、すなわち上部電極層１０
５は、窒化ガリウム系ｐ型半導体から成る第２のクラッ
ド層１０４の上面のほぼ全体に形成することができる。
これには、同一チップ面積で比較すれば発光領域を大き
くする効果がある。ｐ側電極層１０５と第２のクラッド
層１０４とのオーミックコンタクト特性の改善のために
は、ｐ側電極層１０５と第２のクラッド層の間に窒化ガ
リウム系ｐ型半導体からなるコンタクト層を形成するこ
とが好ましい。
がサファイヤ基板１００の裏面に設けられたため、もう
一方の電極層（ｐ側電極層）、すなわち上部電極層１０
５は、窒化ガリウム系ｐ型半導体から成る第２のクラッ
ド層１０４の上面のほぼ全体に形成することができる。
これには、同一チップ面積で比較すれば発光領域を大き
くする効果がある。ｐ側電極層１０５と第２のクラッド
層１０４とのオーミックコンタクト特性の改善のために
は、ｐ側電極層１０５と第２のクラッド層の間に窒化ガ
リウム系ｐ型半導体からなるコンタクト層を形成するこ
とが好ましい。
【００２４】より具体的には本発明の実施の形態の窒化
ガリウム系半導体として、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体を用いることが好ましい。ここで、組成ｘ，ｙ
は０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０と、ｘ＋ｙ≦１．０が満
たされている。本発明では、その組成ｘ、およびｙを調
整することで、広範囲の青色発光スペクトルを実現する
ことができる。
ガリウム系半導体として、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体を用いることが好ましい。ここで、組成ｘ，ｙ
は０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０と、ｘ＋ｙ≦１．０が満
たされている。本発明では、その組成ｘ、およびｙを調
整することで、広範囲の青色発光スペクトルを実現する
ことができる。
【００２５】以下に具体的な組成の例を記載する。窒化
ガリウム系ｎ型半導体から成るバッファ層１０１は、窒
化ガリウム系ｎ型半導体から成る第１のクラッド層１０
２と、サファイヤ基板１００との格子間の不整合を緩和
するものである。ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの各パラメー
タの値は、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好まし
くは、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５に選ばれる。
又、ｎ型とするために、シリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓ
ｅ）といった不純物が添加されている。不純物密度は、
１ｘ１０18ｃｍ-3である。
ガリウム系ｎ型半導体から成るバッファ層１０１は、窒
化ガリウム系ｎ型半導体から成る第１のクラッド層１０
２と、サファイヤ基板１００との格子間の不整合を緩和
するものである。ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの各パラメー
タの値は、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好まし
くは、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５に選ばれる。
又、ｎ型とするために、シリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓ
ｅ）といった不純物が添加されている。不純物密度は、
１ｘ１０18ｃｍ-3である。
【００２６】窒化ガリウム系ｎ型半導体層１０２は、ｎ
型クラッド層（第１のクラッド層）である。ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮの各組成値は、発光させたい波長によって
適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．
０好ましくは、０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０に
選ばれる。又、やはり、ｎ型とするために、ＳｉやＳｅ
といった不純物が添加されているが、その不純物密度
は、５ｘ１０18ｃｍ-3である。
型クラッド層（第１のクラッド層）である。ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮの各組成値は、発光させたい波長によって
適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．
０好ましくは、０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０に
選ばれる。又、やはり、ｎ型とするために、ＳｉやＳｅ
といった不純物が添加されているが、その不純物密度
は、５ｘ１０18ｃｍ-3である。
【００２７】窒化ガリウム系半導体から成る活性層１０
３は、故意には不純物ドープしない、いわゆるアンドー
プの半導体層で発光領域の中心となる層である。Ｉｎx
ＡｌyＧａ1-x-yＮの各組成値は、発光させたい波長によ
って適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１．０好ましくは、０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５に
選ばれる。
３は、故意には不純物ドープしない、いわゆるアンドー
プの半導体層で発光領域の中心となる層である。Ｉｎx
ＡｌyＧａ1-x-yＮの各組成値は、発光させたい波長によ
って適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１．０好ましくは、０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５に
選ばれる。
【００２８】窒化ガリウム系ｐ型半導体層１０４は、ｐ
型クラッド層（第２のクラッド層）である。ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮの各組成値は、ｎ型クラッド層１０２や活
性層１０３との関係で、発光させたい波長によって適宜
調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好
ましくは、０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０に選ば
れる。又、ｐ型とするために、マグネシウム（Ｍｇ）、
ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）といった不純物が添
加されている。不純物密度は、３ｘ１０18ｃｍ-3であ
る。
型クラッド層（第２のクラッド層）である。ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮの各組成値は、ｎ型クラッド層１０２や活
性層１０３との関係で、発光させたい波長によって適宜
調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好
ましくは、０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０に選ば
れる。又、ｐ型とするために、マグネシウム（Ｍｇ）、
ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）といった不純物が添
加されている。不純物密度は、３ｘ１０18ｃｍ-3であ
る。
【００２９】ｐ側電極層（上部電極層）１０５は、活性
層１０３の発光にたいして透明な電極層である。具体的
には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＳ
ｎＯ2のような金属と酸素の化合物が好ましい。あるい
は金属を十分薄く形成して透明電極層１０５として用い
てもよい。又、窒化ガリウム系ｐ型半導体層からなるコ
ンタクト層をｐ側電極層１０５とｐ型クラッド層１０４
の間に形成する場合はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの各組成
値は、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好ましく
は、０．５≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１に選ばれる。
又、ｐ型とするために、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純
物を添加すればよい。コンタクト層の不純物密度は、５
ｘ１０19ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ-3である。
層１０３の発光にたいして透明な電極層である。具体的
には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＳ
ｎＯ2のような金属と酸素の化合物が好ましい。あるい
は金属を十分薄く形成して透明電極層１０５として用い
てもよい。又、窒化ガリウム系ｐ型半導体層からなるコ
ンタクト層をｐ側電極層１０５とｐ型クラッド層１０４
の間に形成する場合はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの各組成
値は、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１．０好ましく
は、０．５≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１に選ばれる。
又、ｐ型とするために、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純
物を添加すればよい。コンタクト層の不純物密度は、５
ｘ１０19ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ-3である。
【００３０】もう一方の電極層であるｎ側電極層（下部
電極層）１０６は特に透明である必要はない。窒化ガリ
ウム系半導体ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮからなるコンタク
ト層をｎ側電極層１０６とサファイア基板１００の間に
形成する場合は、その各組成値は、発光させたい波長に
よって適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１．０好ましくは、０．５≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦
０．１に選ばれる。やはり、ｎ型とするために、Ｓｉや
Ｓｅといった不純物が添加されているが、その不純物密
度は、８ｘ１０18ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3である。勿
論、サファイヤ基板１００との接合が良好なほかの金属
等の導電性材料を用いてもよい。
電極層）１０６は特に透明である必要はない。窒化ガリ
ウム系半導体ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮからなるコンタク
ト層をｎ側電極層１０６とサファイア基板１００の間に
形成する場合は、その各組成値は、発光させたい波長に
よって適宜調整されるが、例えば、０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１．０好ましくは、０．５≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦
０．１に選ばれる。やはり、ｎ型とするために、Ｓｉや
Ｓｅといった不純物が添加されているが、その不純物密
度は、８ｘ１０18ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3である。勿
論、サファイヤ基板１００との接合が良好なほかの金属
等の導電性材料を用いてもよい。
【００３１】本発明の構成においては各層の、ＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮの組成ｘ，ｙの値は、ｎ型クラッド層１
０２とｐ型クラッド層１０４のバンドギャップが、活性
層１０３のバンドギャップよりも大きくなるよう決めら
れている。このようにすることによって、活性層１０３
へキャリアを閉じ込め、実効的に活性層１０３へ注入さ
れるキャリアの量を多くし、発光強度を更に向上させる
ことができる。
ｌyＧａ1-x-yＮの組成ｘ，ｙの値は、ｎ型クラッド層１
０２とｐ型クラッド層１０４のバンドギャップが、活性
層１０３のバンドギャップよりも大きくなるよう決めら
れている。このようにすることによって、活性層１０３
へキャリアを閉じ込め、実効的に活性層１０３へ注入さ
れるキャリアの量を多くし、発光強度を更に向上させる
ことができる。
【００３２】次に図２（ａ）〜（ｃ），図３（ｄ），
（ｅ）および図４を用いて本発明の青色発光ダイオード
の製造方法を説明する。
（ｅ）および図４を用いて本発明の青色発光ダイオード
の製造方法を説明する。
【００３３】（ａ）まず厚さ４５０〜２５０μｍのサフ
ァイア基板（原基板）９９を用意し、この上に厚さ８０
〜１５０μｍのサファイア膜１００を図２（ａ）に示す
ように形成する。このサファイア膜１００はＡｌＣ
ｌ3，ＴＭＡ，ＴＩＢＡ等のアルミニウムを含む化合物
ガスおよび酸素（Ｏ2）又はＣＯ2，Ｎ2Ｏ等の酸素を含
むガスを窒素（Ｎ2），ヘリウム（Ｈｅ），アルゴン
（Ａｒ）等をキャリアガスとして用いたＣＶＤ法で成長
する。この際不純物としてIV族からなる元素たとえば
Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，ＰｂをＡｌＣｌ3，ＴＭＡ，Ｃ
Ｏ2やＮ2Ｏ等の原料ガスと同時にサファイア基板上に導
入することにより、ｎ型導電性を持たせることができ
る。たとえばＳｉＨ4を用いればＳｉを，ＧｅＨ4用いれ
ばＧｅを、ＴＭＧを用いればＣをドーピングできる。
ァイア基板（原基板）９９を用意し、この上に厚さ８０
〜１５０μｍのサファイア膜１００を図２（ａ）に示す
ように形成する。このサファイア膜１００はＡｌＣ
ｌ3，ＴＭＡ，ＴＩＢＡ等のアルミニウムを含む化合物
ガスおよび酸素（Ｏ2）又はＣＯ2，Ｎ2Ｏ等の酸素を含
むガスを窒素（Ｎ2），ヘリウム（Ｈｅ），アルゴン
（Ａｒ）等をキャリアガスとして用いたＣＶＤ法で成長
する。この際不純物としてIV族からなる元素たとえば
Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，ＰｂをＡｌＣｌ3，ＴＭＡ，Ｃ
Ｏ2やＮ2Ｏ等の原料ガスと同時にサファイア基板上に導
入することにより、ｎ型導電性を持たせることができ
る。たとえばＳｉＨ4を用いればＳｉを，ＧｅＨ4用いれ
ばＧｅを、ＴＭＧを用いればＣをドーピングできる。
【００３４】またII族からなる元素たとえばＢｅ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇを導入
することによりｐ型導電性を持たせることができる。こ
れはサファイアのＡｌ2Ｏ3のＡｌとII族あるいはIV族元
素が置換することによる。
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇを導入
することによりｐ型導電性を持たせることができる。こ
れはサファイアのＡｌ2Ｏ3のＡｌとII族あるいはIV族元
素が置換することによる。
【００３５】サファイア膜９９の上にｎ型の半導体層を
形成する場合はｎ型の導電性サファイア膜１００とする
ことが好ましく、その比抵抗は１Ω−ｃｍ以下とする。
形成する場合はｎ型の導電性サファイア膜１００とする
ことが好ましく、その比抵抗は１Ω−ｃｍ以下とする。
【００３６】（ｂ）次にサファイア膜１００の上にＭＯ
−ＣＶＤ等を用いて図２（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
xＡｌyＧａ1-x-yＮバッファ層１０１，ｎ−ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮクラッド層１０２、ノンドープＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ活性層１０３、ｐ−ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
クラッド層１０４を連続的に積層する。この積層は、た
とえば高周波（ＲＦ）誘導加熱方式の減圧ＣＶＤ炉又は
常圧ＣＶＤ炉中に、上記サファイア膜１００を形成した
サファイア基板９９を配置し有機金属化合物ガスを含む
反応ガスを所定の圧力たとえば常圧（大気圧）で導入す
ればよい。反応ガスとしては、例えば、Ｇａ（Ｃ
Ｈ3）3，Ｉｎ（ＣＨ3）3，Ａｌ（ＣＨ3）3等の有機金属
化合物ガス及びＮＨ3等を用いればよく、水素（Ｈ2）や
窒素（Ｎ2）等からなるキャリアガスと共に、所定の基
板温度、たとえば７００〜１０５０℃で導入する。この
ようにしてバッファ層１０１〜クラッド層１０４までの
窒化ガリウム系半導体の連続成長が行われる。その際、
反応ガスの夫々の成分比率を切り替えて、各層の成分比
を調節する。又、不純物を添加するために、モノシラン
（ＳｉＨ4）やビスシクロペンタディエニールマグネシ
ウム（ＣＰ2Ｍｇ）等を導入する。
−ＣＶＤ等を用いて図２（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
xＡｌyＧａ1-x-yＮバッファ層１０１，ｎ−ＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮクラッド層１０２、ノンドープＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ活性層１０３、ｐ−ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
クラッド層１０４を連続的に積層する。この積層は、た
とえば高周波（ＲＦ）誘導加熱方式の減圧ＣＶＤ炉又は
常圧ＣＶＤ炉中に、上記サファイア膜１００を形成した
サファイア基板９９を配置し有機金属化合物ガスを含む
反応ガスを所定の圧力たとえば常圧（大気圧）で導入す
ればよい。反応ガスとしては、例えば、Ｇａ（Ｃ
Ｈ3）3，Ｉｎ（ＣＨ3）3，Ａｌ（ＣＨ3）3等の有機金属
化合物ガス及びＮＨ3等を用いればよく、水素（Ｈ2）や
窒素（Ｎ2）等からなるキャリアガスと共に、所定の基
板温度、たとえば７００〜１０５０℃で導入する。この
ようにしてバッファ層１０１〜クラッド層１０４までの
窒化ガリウム系半導体の連続成長が行われる。その際、
反応ガスの夫々の成分比率を切り替えて、各層の成分比
を調節する。又、不純物を添加するために、モノシラン
（ＳｉＨ4）やビスシクロペンタディエニールマグネシ
ウム（ＣＰ2Ｍｇ）等を導入する。
【００３７】（ｃ）この後、エピタキシャル成長したサ
ファイア基板９９をＣＶＤ炉から取り出し、スパッタリ
ングや蒸着法でｐ側電極層１０５を形成後研磨治具８２
にワックス８１を用いて図２（ｃ）に示すように取り付
ける。そしてガラス基板に布８３を敷き、その上に水を
流し研磨剤を置く。研磨剤の粒子粗さは２０００番から
４０００番程度である。そして研磨治具（ホルダ）８２
に固定されたサファイア基板を研磨治具８２を回転させ
ながら研磨を行う。この研磨によりサファイア基板９９
が消失し、エピタキシャル成長したサファイア膜１００
が露出したら研磨を終了する。
ファイア基板９９をＣＶＤ炉から取り出し、スパッタリ
ングや蒸着法でｐ側電極層１０５を形成後研磨治具８２
にワックス８１を用いて図２（ｃ）に示すように取り付
ける。そしてガラス基板に布８３を敷き、その上に水を
流し研磨剤を置く。研磨剤の粒子粗さは２０００番から
４０００番程度である。そして研磨治具（ホルダ）８２
に固定されたサファイア基板を研磨治具８２を回転させ
ながら研磨を行う。この研磨によりサファイア基板９９
が消失し、エピタキシャル成長したサファイア膜１００
が露出したら研磨を終了する。
【００３８】（ｄ）次にｐ側電極層１０５を形成したエ
ピタキシャル成長膜１００〜１０４を研磨治具から取り
はずし、ワックス８１の除去等の洗浄を行い、スパッタ
装置や真空蒸着装置等の真空チャンバー中に配置し、露
出したサファイア膜１００の表面に下部電極層１０６と
して金属膜を図３（ｄ）に示すように形成する。
ピタキシャル成長膜１００〜１０４を研磨治具から取り
はずし、ワックス８１の除去等の洗浄を行い、スパッタ
装置や真空蒸着装置等の真空チャンバー中に配置し、露
出したサファイア膜１００の表面に下部電極層１０６と
して金属膜を図３（ｄ）に示すように形成する。
【００３９】（ｅ）次にダイシングの準備として図３
（ｅ）に示すようにスクライブラインのメサエッチング
を行う。これは窒化ガリウム系半導体の積層体等が成形
された基板を、多数のチップに切り分ける際、その切り
口で半導体装置の特性が悪影響を受けるので、予め窒化
ガリウム系半導体の積層体に溝をつけておくのである。
（ｅ）に示すようにスクライブラインのメサエッチング
を行う。これは窒化ガリウム系半導体の積層体等が成形
された基板を、多数のチップに切り分ける際、その切り
口で半導体装置の特性が悪影響を受けるので、予め窒化
ガリウム系半導体の積層体に溝をつけておくのである。
【００４０】。これはメサ型の半導体装置一般で行われ
ていることである。すなわち、カットを行うスクライブ
ラインの位置に沿って、窒化ガリウム系半導体から成る
バッファ層１０１，ｎ型クラッド層１０２、活性層１０
３、ｐ型クラッド層１０４、上部電極層（ｐ側電極層）
１０５をエッチングによって部分的に知り除く。さらに
エピタキシャルサファイア膜１００の一部を除去するよ
うに深くメサエッチングを行ってもよい。
ていることである。すなわち、カットを行うスクライブ
ラインの位置に沿って、窒化ガリウム系半導体から成る
バッファ層１０１，ｎ型クラッド層１０２、活性層１０
３、ｐ型クラッド層１０４、上部電極層（ｐ側電極層）
１０５をエッチングによって部分的に知り除く。さらに
エピタキシャルサファイア膜１００の一部を除去するよ
うに深くメサエッチングを行ってもよい。
【００４１】（ｆ）そして、最後に、図４に示すような
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダイオー
ドの組み立て工程を行う。サファイヤ基板上に生成され
た窒化ガリウム系半導体の積層構造は、上記のメサエッ
チング後に積層ウエハとして形成された状態から、ダイ
ヤモンドカッター等を用いて適当な大きさの、多数のチ
ップ１に切り出される。切り出し後夫々のチップ１は、
ワイヤーフレーム１０８上に載置し、ボンディングワイ
ヤー１１５を上部電極層へボンディングし、さらに樹脂
１０９等によりモールディングが行なわれる。その後、
ワイヤーフレーム１０８の不要の部分を取り除けば、２
端子の青色発光素子として完成する。
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダイオー
ドの組み立て工程を行う。サファイヤ基板上に生成され
た窒化ガリウム系半導体の積層構造は、上記のメサエッ
チング後に積層ウエハとして形成された状態から、ダイ
ヤモンドカッター等を用いて適当な大きさの、多数のチ
ップ１に切り出される。切り出し後夫々のチップ１は、
ワイヤーフレーム１０８上に載置し、ボンディングワイ
ヤー１１５を上部電極層へボンディングし、さらに樹脂
１０９等によりモールディングが行なわれる。その後、
ワイヤーフレーム１０８の不要の部分を取り除けば、２
端子の青色発光素子として完成する。
【００４２】上記工程において、チップ１を切り出した
際、切り口がダメージを受けて発光に悪い影響を与える
可能性があるので、図３（ｅ）に示したようにエッジ部
分をメサエッチングで除去したのであるが、場合によっ
てはメサ型のエッチングは省略してもよい。しかしメサ
型の半導体チップとすることが好ましいことはもちろん
である。
際、切り口がダメージを受けて発光に悪い影響を与える
可能性があるので、図３（ｅ）に示したようにエッジ部
分をメサエッチングで除去したのであるが、場合によっ
てはメサ型のエッチングは省略してもよい。しかしメサ
型の半導体チップとすることが好ましいことはもちろん
である。
【００４３】尚、基板１００としてのサファイヤ膜の形
成方法としては、上述したＣＶＤ法以外にも、引き上げ
法やその他の公知の方法を利用してもよい。
成方法としては、上述したＣＶＤ法以外にも、引き上げ
法やその他の公知の方法を利用してもよい。
【００４４】たとえば、 （ａ）ルツボ中の融液に種子結晶を挿入し、結晶を回転
しながら垂直に引き上げる引き上げ法、 （ｂ）ルツボ中に型を設け、毛細管現象で上昇した融液
に種子結晶を接合して、型上端のエッジで結晶の形状を
規制しながら引き上げるキャピラリー法、 （ｃ）原料の微粉末を酸水素火炎中で溶融し、耐火棒上
の種子結晶上に累積させて育成する火炎溶融法、 （ｄ）底部中央に種子結晶を入れたルツボを熱交換器の
上に乗せ、種子結晶を冷却しながら原料を加熱溶融した
後、除冷して結晶を育成する熱交換器法 等のバルク結晶成長の手法により成長してもよい。この
バルク結晶を成長する際に不純物としてIV族からなる元
素、たとえばＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂを導入するこ
とによりｎ型導電性のバルク結晶とすることができる。
またII族からなる元素たとえばＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇを導入することによ
りｐ型導電性のバルク結晶とすることができる。このバ
ルク結晶の成長後、２５０〜４５０μｍの厚さにスライ
スすれば本発明の基板１００が完成する。この場合には
上記（ｃ）の研磨工程は不要である。すなわち、図２
（ａ）〜２（ｃ）に示した工程のかわりに、直接サファ
イア基板１００の上に減圧ＭＯＣＶＤ法又は常圧ＭＯＣ
ＶＤ法でバッファ層１０１，ｎ型クラッド層１０２，活
性層１０３，ｐ型クラッド層１０４となるＩｎxＡｌyＧ
ａ1-x-yＮ層を成長し、その上に上部電極層１０５を形
成すればよい。又これらの層を成長した表面と反対側に
下部電極層１０６を形成すればよい。
しながら垂直に引き上げる引き上げ法、 （ｂ）ルツボ中に型を設け、毛細管現象で上昇した融液
に種子結晶を接合して、型上端のエッジで結晶の形状を
規制しながら引き上げるキャピラリー法、 （ｃ）原料の微粉末を酸水素火炎中で溶融し、耐火棒上
の種子結晶上に累積させて育成する火炎溶融法、 （ｄ）底部中央に種子結晶を入れたルツボを熱交換器の
上に乗せ、種子結晶を冷却しながら原料を加熱溶融した
後、除冷して結晶を育成する熱交換器法 等のバルク結晶成長の手法により成長してもよい。この
バルク結晶を成長する際に不純物としてIV族からなる元
素、たとえばＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂを導入するこ
とによりｎ型導電性のバルク結晶とすることができる。
またII族からなる元素たとえばＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａ，Ｒａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇを導入することによ
りｐ型導電性のバルク結晶とすることができる。このバ
ルク結晶の成長後、２５０〜４５０μｍの厚さにスライ
スすれば本発明の基板１００が完成する。この場合には
上記（ｃ）の研磨工程は不要である。すなわち、図２
（ａ）〜２（ｃ）に示した工程のかわりに、直接サファ
イア基板１００の上に減圧ＭＯＣＶＤ法又は常圧ＭＯＣ
ＶＤ法でバッファ層１０１，ｎ型クラッド層１０２，活
性層１０３，ｐ型クラッド層１０４となるＩｎxＡｌyＧ
ａ1-x-yＮ層を成長し、その上に上部電極層１０５を形
成すればよい。又これらの層を成長した表面と反対側に
下部電極層１０６を形成すればよい。
【００４５】又、導電性基板の材料としては、サファイ
アに限らず、窒化ガリウム系半導体との相性のよい他の
適当な導電性基板を用いてもよい。その様な材料として
は、例えば，ＳｉＣ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＧａＡ
ｓ，ＺｎＳｅ等の化合物半導体や、ＺｎＯ等の金属酸化
物がある。
アに限らず、窒化ガリウム系半導体との相性のよい他の
適当な導電性基板を用いてもよい。その様な材料として
は、例えば，ＳｉＣ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＧａＡ
ｓ，ＺｎＳｅ等の化合物半導体や、ＺｎＯ等の金属酸化
物がある。
【００４６】またｐ型クラッド層１０４と上部電極層１
０５との間、およびサファイア基板１００と下部電極層
１０６との間にコンタクト層をそれぞれ形成すれば、コ
ンタクト抵抗が低減され、特性が向上することはもちろ
んである。
０５との間、およびサファイア基板１００と下部電極層
１０６との間にコンタクト層をそれぞれ形成すれば、コ
ンタクト抵抗が低減され、特性が向上することはもちろ
んである。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の青色発光素
子によれば、４種類の元素を含み、それらの成分の比率
を調整することで格子不整合に伴う結晶欠陥を発生させ
ることもなく発光波長と発光効率とを最適の状態にする
ことができる。
子によれば、４種類の元素を含み、それらの成分の比率
を調整することで格子不整合に伴う結晶欠陥を発生させ
ることもなく発光波長と発光効率とを最適の状態にする
ことができる。
【００４８】また、本発明の青色発光素子によれば、１
チップの上面にある電極層取り出し用のコンタクト部は
１つなので、高密度に集積化した回路の実現が容易であ
る。
チップの上面にある電極層取り出し用のコンタクト部は
１つなので、高密度に集積化した回路の実現が容易であ
る。
【００４９】更に、本発明の青色発光素子の製造方法に
よれば、比抵抗１Ω−ｃｍ以下の導電性サファイア膜を
簡単に得ることが可能となる。
よれば、比抵抗１Ω−ｃｍ以下の導電性サファイア膜を
簡単に得ることが可能となる。
【００５０】更に、本発明の青色発光素子の製造方法に
よれば、導電性基板の裏面に下部電極層を形成している
ので、１素子（１チップ）当たり上部電極層に対する１
回のワイヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡
略化される。
よれば、導電性基板の裏面に下部電極層を形成している
ので、１素子（１チップ）当たり上部電極層に対する１
回のワイヤーボンディングですみ、製造工程が非常に簡
略化される。
【図１】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体青色
発光ダイオードの半導体チップの層構造を示す断面図で
ある。
発光ダイオードの半導体チップの層構造を示す断面図で
ある。
【図２】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体青色
発光ダイオードの素子の製造工程を説明する工程断面図
（その１）である。
発光ダイオードの素子の製造工程を説明する工程断面図
（その１）である。
【図３】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体青色
発光ダイオードの素子の製造工程を説明する工程断面図
（その２）である。
発光ダイオードの素子の製造工程を説明する工程断面図
（その２）である。
【図４】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体青色
発光ダイオードの組み立て工程を説明する図である。
発光ダイオードの組み立て工程を説明する図である。
【図５】従来の窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダ
イオードの半導体チップの層構造を示す図である。
イオードの半導体チップの層構造を示す図である。
１，２ 窒化ガリウム系化合物半導体青色発光ダイオー
ドの半導体チップ ８１ ワックス ８２ 研磨治具 ８３ 布 ９９ サファイア基板（原基板） １００ エピタキシャル・サファイア膜 １０１，２０１ 窒化ガリウム系半導体バッファ層 １０２，２０２ 窒化ガリウム系ｎ型半導体層 １０３ 窒化ガリウム系半導体活性層 １０４，２０３ 窒化ガリウム系ｐ型半導体層 １０５，１０６，２０４，２０５ 金属電極層 １０８ ワイヤーフレーム １０９ 樹脂 １１５ ボンディングワイヤー
ドの半導体チップ ８１ ワックス ８２ 研磨治具 ８３ 布 ９９ サファイア基板（原基板） １００ エピタキシャル・サファイア膜 １０１，２０１ 窒化ガリウム系半導体バッファ層 １０２，２０２ 窒化ガリウム系ｎ型半導体層 １０３ 窒化ガリウム系半導体活性層 １０４，２０３ 窒化ガリウム系ｐ型半導体層 １０５，１０６，２０４，２０５ 金属電極層 １０８ ワイヤーフレーム １０９ 樹脂 １１５ ボンディングワイヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50
Claims (12)
- 【請求項１】 所定の基板と、 該基板の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．０）か
ら成るバッファ層と、 該バッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．
０）から成る第１のクラッド層と、 該第１のクラッド層の上部に形成された実質的に真性な
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦
０．５）から成る活性層と、 該活性層の上部に形成された第１導電型とは反対の第２
導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、
０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２のクラッド層と、 該第２のクラッド層の上部に形成された第２導電型のＩ
ｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０．５≦ｘ≦１．０，０≦ｙ
≦０．１）からなるコンタクト層とを少なくとも具備す
ることを特徴とする青色発光素子。 - 【請求項２】 前記基板は、導電性基板であることを特
徴とする請求項１に記載の青色発光素子。 - 【請求項３】 前記導電性基板の下部にさらに第１導電
型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０．５≦ｘ≦１．０，
０≦ｙ≦０．１）からなるコンタクト層を具備すること
を特徴とする請求項２に記載の青色発光素子。 - 【請求項４】 前記導電性基板は、不純物の添加された
導電性サファイヤ基板であることを特徴とする請求項２
に記載の青色発光素子。 - 【請求項５】 前記導電性サファイア基板はＣＶＤ法で
形成されたエピタキシャル成長膜であることを特徴とす
る請求項４に記載の青色発光素子。 - 【請求項６】 前記コンタクト層の上部に、ＩＴＯ膜か
ら成る上部電極層を更に具備することを特徴とする請求
項１又は２に記載の青色発光素子。 - 【請求項７】 前記コンタクト層の上部に、透光性の金
属薄膜から成る上部電極層を更に具備することを特徴と
する請求項１又は２に記載の青色発光素子。 - 【請求項８】 前記導電性基板の下部にさらに金属薄膜
からなる下部電極層を具備することを特徴とする請求項
２乃至７のいずれか１項に記載の青色発光素子。 - 【請求項９】 下部電極層と、 該下部電極層の上部に形成された比抵抗１Ω−ｃｍ以下
の導電性基板と、 該導電性基板の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．
０）から成るバッファ層と、 該バッファ層の上部に形成された第１導電型のＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．
０）から成る第１のクラッド層と、 該第１のクラッド層の上部に形成された実質的に真性な
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦
０．５）から成る活性層と、 該活性層の上部に形成された第１導電型とは反対の第２
導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、
０．１≦ｙ≦１．０）から成る第２のクラッド層と、 該第２のクラッド層の上方に形成された上部電極層とを
少なくとも具備することを特徴とする青色発光素子。 - 【請求項１０】 原基板の上に導電性サファイア膜を成
長する工程と、 該導電性サファイア膜の上に、第１導電型のＩｎxＡｌy
Ｇａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．
０）、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ
≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）、実質的に真性なＩｎ
xＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．
５）及び第２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦
ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦１．０）とを、この順に連続
的に積層する工程と、 前記原基板を除去し、前記導電性サファイア膜の裏面を
露出する工程と、 前記導電性サファイア膜の裏面に下部電極層を形成する
工程とを少なくとも含むことを特徴とする青色発光素子
の製造方法。 - 【請求項１１】 前記導電性サファイア膜の比抵抗は、
１Ω−ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記
載の青色発光素子の製造方法。 - 【請求項１２】 比抵抗１Ω−ｃｍ以下の導電性基板の
第１主表面上に、第１導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
層（０≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦１．０）、第１導電
型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．３、０．
１≦ｙ≦１．０）、実質的に真性なＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．６、０≦ｙ≦０．５）及び第
２導電型のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ層（０≦ｘ≦０．
３、０．１≦ｙ≦１．０）とを少なくとも含む積層構造
を形成する工程と、 該積層構造の最上層に上部電極層を形成する工程と、 前記第１主表面に対向した前記導電性基板の第２主表面
に下部電極層を形成する工程と、 前記積層構造を所定のチップに切り分ける工程と、 前記チップをワイヤーフレームに載置する工程と、 前記上部電極層に対してボンディングワイヤーをボンデ
ィングする工程とを少なくとも含むことを特徴とする青
色発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23046596A JP3182346B2 (ja) | 1995-08-31 | 1996-08-30 | 青色発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-223996 | 1995-08-31 | ||
| JP22399695 | 1995-08-31 | ||
| JP23046596A JP3182346B2 (ja) | 1995-08-31 | 1996-08-30 | 青色発光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129927A JPH09129927A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3182346B2 true JP3182346B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=26525791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23046596A Expired - Fee Related JP3182346B2 (ja) | 1995-08-31 | 1996-08-30 | 青色発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182346B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19882202B4 (de) * | 1998-01-21 | 2007-03-22 | Rohm Co. Ltd., Kyoto | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP2000036616A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| US6201264B1 (en) * | 1999-01-14 | 2001-03-13 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Advanced semiconductor devices fabricated with passivated high aluminum content III-V materials |
| DE10051465A1 (de) * | 2000-10-17 | 2002-05-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements auf GaN-Basis |
| DE10042947A1 (de) * | 2000-08-31 | 2002-03-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement auf GaN-Basis |
| JP2011066047A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| JP5731785B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2015-06-10 | スタンレー電気株式会社 | 積層半導体および積層半導体の製造方法 |
| JP2020202361A (ja) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 森 正 | 青色発光ダイオード |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP23046596A patent/JP3182346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 東芝技術公開集 Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２７，ｐ．９７−９８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09129927A (ja) | 1997-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5798537A (en) | Blue light-emitting device | |
| US5389571A (en) | Method of fabricating a gallium nitride based semiconductor device with an aluminum and nitrogen containing intermediate layer | |
| US6258617B1 (en) | Method of manufacturing blue light emitting element | |
| US5838029A (en) | GaN-type light emitting device formed on a silicon substrate | |
| KR100993408B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| US6221684B1 (en) | GaN based optoelectronic device and method for manufacturing the same | |
| JP3974667B2 (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
| KR100295165B1 (ko) | 질화물계iii-v족화합물반도체소자및그의제조방법 | |
| JPH10321911A (ja) | 単結晶シリコン上に化合物半導体のエピタキシヤル層を製造する方法及びそれにより製造された発光ダイオード | |
| JPH07273367A (ja) | 半導体基板の製造方法および発光素子の製造方法 | |
| JPH06105797B2 (ja) | 半導体基板及びその製造方法 | |
| JP3341948B2 (ja) | ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法 | |
| JP3182346B2 (ja) | 青色発光素子及びその製造方法 | |
| KR100827993B1 (ko) | 질화갈륨계 반도체 소자 | |
| JPH11274560A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP4174913B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3718329B2 (ja) | ＧａＮ系化合物半導体発光素子 | |
| JP3361964B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2004253743A (ja) | 付活剤を含有した基板を用いた発光装置 | |
| JP2919788B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び窒化ガリウム系半導体の成長方法 | |
| JPH09129923A (ja) | 発光素子 | |
| US20060049425A1 (en) | Zinc-oxide-based light-emitting diode | |
| JP2000114599A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2000188260A (ja) | 窒化物系化合物半導体素子、窒化物系化合物半導体の結晶成長方法、及び窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP4313478B2 (ja) | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080420 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090420 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |