JP4802316B2 - 窒化物系半導体発光素子とその製造方法 - Google Patents
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結晶層をラテラル成長させる例もある(例えば、特許文献3の特許第3556916号公報参照)。一般に、この方法はLEPS(lateral epitaxial patterned substrate)法と呼ばれている。これらの方法では、結晶成長中に発生する貫通転位が層厚方向に平行な縦方向に伝播し、横方向に伝播する転位が少なくなることを利用している。
白色光を得る場合と比較して、理論的に発光効率が低くなる(蛍光体による変換効率や光吸収に依存して、発光素子全体としての発光効率が低下する)。
基板1、その上のC面GaN下地層2、そのC面GaN層2の凹部に形成された結晶成長防止膜3、C面GaN層2のm軸方向に形成されたストライプ状凸部4、その凸部4のGaN結晶を種結晶としてエピタキシャル成長した量子井戸活性層6を含む半導体積層構造5、およびC面GaN層2が内包する貫通転位を引き継いだ高密度転位領域7を含んでいる。
nGaN量子井戸活性層16にはA面、C面、−C面、およびM面に平行な領域が混在することになる。そして、それらの領域の層厚は成長速度の違いに依存してA面>C面>M面>−C面の関係となり、それと同時にIn組成比もA面>C面>M面>−C面の関係となる。その結果、それぞれの発光波長の長さもA面>C面>M面>−C面の順となり、4つのピーク波長を得ることができる。また、A面GaN下地層12の凸部14におけるm軸方向とc軸方向の長さの割合やA面の面積を変えることによって、それぞれの領域における発光強度を調整することができる。このようにして、単体のLEDチップから白色系の発光を得ることができる。
図3は、本発明に密接に関連する参考例による白色系LEDの製造プロセスを模式的な断面図で図解している。
図3(g)では、サファイア基板1および半導体積層構造5を含むウエハのp型用電極側と両面がメタライズされた厚さ100μmのSiウェハ34とが、それらのウエハの反りが生じないように均等な圧力でAu−Sn層35を介して熱圧着される。
本発明の実施例は、C面サファイア基板の代わりにR面サファイア基板を使用することのみにおいて参考例の場合と異なっており、その製造プロセスは参考例の場合と同様である。
バッファ層、83 n型コンタクト層、84 第1量子井戸層、85 第2量子井戸層、86 p型クラッド層、87 p型コンタクト層、88 p型用電極、89 n型用電極、92 C面GaN下地層、94 ピラミッド状選択成長層、95 InGaN量子井戸層。
Claims (10)
- 結晶成長基板上にラテラル結晶成長させた窒化物半導体積層構造の結晶成長表面に支持基板を接合した後に前記結晶成長基板を除去することによって六方晶の窒化物系半導体積層構造が前記支持基板の一主面上に設けられており、
前記半導体積層構造は活性層を含む複数の窒化物系半導体層からなり、
前記活性層はその六方晶のA面、C面、−C面、およびM面に平行な複数の発光部分を含み、
前記支持基板の前記一主面に対して前記A面は平行であって前記C面、前記−C面および前記M面は垂直であり、
前記C面、前記−C面および前記M面に平行な前記発光部分の端部は前記半導体積層構造の表面に露出しており、
前記複数の発光部分は互いに異なる波長の光を放射し、
前記半導体積層構造の上面領域のうちでラテラル結晶成長した領域以外で転位密度の高い領域上にn型用電極が形成され、前記半導体積層構造の側面にはp型用電極が形成されていることを特徴とする窒化物系半導体発光素子。 - 前記半導体積層構造は複数の窒化ガリウム系半導体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記活性層は、Inを含む窒化ガリウム系半導体からなる量子井戸構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造の前記発光部が露出した表面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記活性層中の複数の前記発光部分は互いに異なるピーク波長の光を発し、前記発光素子はこれらのピーク波長の光が混色した色の光を放射することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
- 請求項1から5のいずれかの窒化物系半導体発光素子を製造するための方法であって、
前記半導体積層構造は、下地層としての窒化ガリウム結晶層の凸部を起点として、互いに直交する横方向へ同時に結晶成長させることによって形成されることを特徴とする製造方法。 - 前記半導体積層構造の表面上で前記下地層の前記凸部に対応する領域に電流ブロック膜が形成され、それによって、前記活性層のうちで前記横方向成長した領域内のみに電流を流すことが可能であることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
- 前記半導体積層構造の表面上に放熱性ウェハを前記支持基板体として接着した後に、前記下地層を除去することを特徴とする請求項6または7に記載の製造方法。
- 請求項1から5に記載の窒化物系半導体発光素子から発する光を波長変換する蛍光体をも含み、全体として演色性の改善された白色光を放射し得ることを特徴とする白色発光装置。
- 前記蛍光体は赤色用蛍光体であることを特徴とする請求項9に記載の白色発光装置。
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