JP5060732B2 - 発光素子及びこの発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子及びこの発光素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5060732B2 JP5060732B2 JP2006055453A JP2006055453A JP5060732B2 JP 5060732 B2 JP5060732 B2 JP 5060732B2 JP 2006055453 A JP2006055453 A JP 2006055453A JP 2006055453 A JP2006055453 A JP 2006055453A JP 5060732 B2 JP5060732 B2 JP 5060732B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting element
- sapphire substrate
- nitride semiconductor
- layer
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 99
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 76
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 76
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 72
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 72
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 42
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000171 gas-source molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenezinc Chemical group [Zn]=S WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
- H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers 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 with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
- H01S5/0202—Cleaving
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層との間に活性層を有する発光素子及びこの発光素子の製造方法に関する。
従来、面方位が（０００１）であるＣ面を主面とする成長用基板（例えば、サファイア基板）上に窒化物半導体が形成された発光素子が広く知られている。
一方で、サファイア基板のＣ面上に窒化物半導体を形成した発光素子が発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合には、微小電流から電流を増加させると、ＬＥＤの発光波長が短波長化するという影響が生じていた。
そこで、ＬＥＤの発光波長が短波長化するという影響を抑制するために、面方位が（１−１０２）であるＲ面又は面方位が（１−１００）であるＭ面を主面とするサファイア基板上に窒化物半導体が形成されたＬＥＤの研究がなされている（例えば、特許文献１）。
また、複数のＬＥＤチップが形成されたサファイア基板をＬＥＤ毎に切断する場合には、加工が容易であるという観点から、Ｒ面又はＭ面の劈開方向に沿ってサファイア基板をＬＥＤチップ毎に切断していた。
なお、Ｒ面又はＭ面の劈開方向とは、サファイア基板が割れやすい方向であり、Ｒ面又はＭ面におけるサファイア基板の各結晶の境界線が延びる方向である。
特開平8-64912号公報（請求項１、など）
しかしながら、上述したＲ面及びＭ面は、互いに直交する劈開方向を有している。従って、一方の劈開方向に沿ってサファイア基板を切断すると、他方の劈開方向は、一方の劈開方向に沿って形成された切断面に対して直交する方向となる。
ここで、一方の劈開方向に沿って形成された切断面に転位が生じている場合には、発光素子に電流を継続して流しているうちに、他方の劈開方向に沿って転位が成長してしまう。すなわち、ＬＥＤの中央部に向けて転位が成長しやすく、発光素子の寿命が短くなってしまう場合があった。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電流を継続して流しているうちに、発光素子の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減するとともに、発光素子の長寿命化を図ることが可能な発光素子及びこの発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の特徴は、互いに直交する劈開方向を有する面を主面とする成長用基板（サファイア基板１０）と、前記成長用基板の前記主面上に形成された第１窒化物半導体層（バッファ層２０及びｎ型クラッド層３０）と、前記第１窒化物半導体層上に形成された活性層（ＭＱＷ活性層４０）と、前記活性層上に形成された第２窒化物半導体層（ｐ型クラッド層５０及びｐ型コンタクト層６０）とを備えた発光素子において、前記主面における前記成長用基板の側辺（例えば、切断方向ｕ１）と前記劈開方向の一方（例えば、劈開方向ｔ１）とが形成する角度が、約３０〜６０°の範囲内であることを要旨とする。
かかる特徴によれば、主面における成長用基板の側辺と一方の劈開方向とが形成する角度が約３０〜６０°の範囲内であることにより、一方の劈開方向に直交する他方の劈開方向が、主面における成長用基板の側辺に対して直交しない。
従って、主面における成長用基板の側辺に沿って形成される切断面に転位が生じていた場合であっても、電流を継続して流しているうちに、発光素子の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減するとともに、発光素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴において、前記主面が、面方位が（１−１０２）であるＲ面又は面方位が（１−１００）であるＭ面であることを要旨とする。
本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴において、前記成長用基板が、サファイア基板、ＧａＮ基板又はＳｉＣ基板であることを要旨とする。
本発明の第４の特徴は、第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層との間に活性層を有する発光素子の製造方法が、互いに直交する劈開方向を有する前記成長用基板の面を主面として、前記成長用基板の前記主面上に前記第１窒化物半導体層を成長させるステップと、前記第１窒化物半導体層上に前記活性層を成長させるステップと、前記活性層上に前記第２窒化物半導体層を成長させるステップと、前記成長用基板及び前記第１窒化物半導体層を前記発光素子毎に切断するステップとを含み、前記成長用基板及び前記第１窒化物半導体層を切断する方向と前記劈開方向の一方とが形成する角度が、約３０〜６０°の範囲内であることを要旨とする。
本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴において、前記主面が、面方位が（１−１０２）であるＲ面又は面方位が（１−１００）であるＭ面であることを要旨とする。
本発明の第６の特徴は、本発明の第４の特徴において、前記成長用基板が、サファイア基板、ＧａＮ基板又はＳｉＣ基板であることを要旨とする。
本発明によれば、電流を継続して流しているうちに、発光素子の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減するとともに、発光素子の長寿命化を図ることが可能な発光素子及びこの発光素子の製造方法を提供することができる。
以下において、本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、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
（発光素子アレイの構成）
以下において、本発明の一実施形態に係る発光素子アレイについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子アレイ１００を示す図である。
以下において、本発明の一実施形態に係る発光素子アレイについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子アレイ１００を示す図である。
図１に示すように、発光素子アレイ１００では、複数の発光素子２００が配列されている。また、切断方向ｕ１及び切断方向ｕ２に沿って発光素子アレイ１００を切断することによって、各発光素子２００が切り出される。
発光素子アレイ１００は、後述するように、サファイア基板１０、バッファ層２０、ｎ型クラッド層３０、ＭＱＷ活性層４０、ｐ型クラッド層５０及びｐ型コンタクト層６０が順に積層された構造を有している。また、ｎ型クラッド層３０上には、ｎ電極７０が形成されており、ｐ型コンタクト層６０上には、ｐ電極８０が形成されている（図２を参照）。
ここで、発光素子２００としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ、発光ダイオードや半導体レーザと蛍光体とを組み合わせた素子などが挙げられる。また、発光素子２００は、窒化物半導体層を有するＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などの電子デバイス、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイス、受光素子などであってもよい。
サファイア基板１０は、劈開方向（劈開方向ｔ１及び劈開方向ｔ２）が互いに直交する面を主面として有しており、サファイア基板１０の主面上に各窒化物半導体層が積層されている。なお、劈開方向とは、サファイア基板１０が割れやすい方向であり、サファイア基板１０の主面における各結晶の境界線が伸びる方向である。なお、劈開方向の詳細については後述する（図４を参照）。
なお、劈開方向ｔ１と劈開方向ｔ２とが直交する面としては、例えば、面方位が（１−１００）であるＭ面、面方位が（１１−２０）であるＡ面、面方位が（１−１０２）であるＲ面などが挙げられる。
ここで、切断方向ｕ１と劈開方向ｔ１とが形成する角度θ１は、約３０〜６０°の範囲内である。同様に、切断方向ｕ２と劈開方向ｔ２とが形成する角度θ２は、約３０〜６０°の範囲内である。
また、主面におけるサファイア基板１０の側辺（切断方向ｕ１又は切断方向ｕ２に伸びる側辺）に沿って形成される切断面に転位が生じた場合を想定すると、その転位が成長しやすい方向は、劈開方向ｔ１又は劈開方向ｔ２である。
具体的には、切断方向ｕ１に伸びるサファイア基板１０の側辺に沿って形成される切断面に転位が生じた場合には、その転位は、劈開方向ｔ１（切断方向ｕ１に対してθ１傾いた方向）又は劈開方向ｔ２（切断方向ｕ１に対して９０−θ２傾いた方向）に成長しやすい。同様に、切断方向ｕ２に伸びるサファイア基板１０の側辺に沿って形成される切断面に転位が生じた場合には、その転位は、劈開方向ｔ１（切断方向ｕ２に対して９０−θ１傾いた方向）又は劈開方向ｔ２（切断方向ｕ２に対してθ２傾いた方向）に成長しやすい。
以下において、上述した発光素子アレイ１００の断面について、図面を参照しながら説明する。図２は、図１におけるＡ方向から見た発光素子アレイ１００の断面を示す図である。
図２に示すように、発光素子アレイ１００は、サファイア基板１０、バッファ層２０、ｎ型クラッド層３０、ＭＱＷ活性層４０、ｐ型クラッド層５０及びｐ型コンタクト層６０が順に積層された構造を有している。また、ｎ型クラッド層３０上には、ｎ電極７０が形成されており、ｐ型コンタクト層６０上には、ｐ電極８０が形成されている
サファイア基板１０は、単結晶のサファイアによって構成された成長用基板であり、上述したように、劈開方向ｔ１と劈開方向ｔ２とが直交する面を主面として有している。
サファイア基板１０は、単結晶のサファイアによって構成された成長用基板であり、上述したように、劈開方向ｔ１と劈開方向ｔ２とが直交する面を主面として有している。
バッファ層２０は、ＧａＮなどによって構成されており、ｎ型クラッド層３０とＭＱＷ活性層４０との格子定数の不整合を緩和する機能を有する。
ｎ型クラッド層３０は、ＭＱＷ活性層４０よりもバンドキャップエネルギーが大きい材料（例えば、ＧａＮ）によって構成される層であり、ＭＱＷ活性層４０にキャリアを閉じ込める機能を有する。
ＭＱＷ活性層４０は、ウェル層とバリア層とが交互に積層された構造を有する。ウェル層は、バリア層よりもＩｎの組成比率が大きい薄膜層（例えば、ＩｎＧａＮ）である。一方、バリア層は、ウェル層よりもＩｎの組成比率が小さい薄膜層（例えば、ＧａＮ）である。また、ウェル層及びバリア層は、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を形成する。
ｐ型クラッド層５０は、ＭＱＷ活性層４０よりもバンドキャップエネルギーが大きい材料（例えば、ＧａＮ）によって構成される層であり、ＭＱＷ活性層４０にキャリアを閉じ込める機能を有する。
ｐ型コンタクト層６０は、Ｍｇなどの不純物を含む層であり、ショットキーバリアが生じることを防止する機能を有する。
（サファイア基板の面方位）
以下において、本発明の一実施形態に係るサファイア基板の面方位について、図面を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るサファイア基板１０の面方位を示す図である。
以下において、本発明の一実施形態に係るサファイア基板の面方位について、図面を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るサファイア基板１０の面方位を示す図である。
サファイア基板１０の面方位は、軸ａ１、軸ａ２、軸ａ３及び軸ｃの座標によって表される。具体的には、対象面と各軸とが交わる点の座標をそれぞれａ１、ａ２、ａ３及びｃとした場合に、対称面の面方位は、（１／ａ１、１／ａ２、１／ａ３、１／ｃ）として表される。
従って、図３（ａ）に示すように、サファイア基板１０のＡ面の面方位は（１１−２０）として表され、サファイア基板１０のＭ面の面方位は（１−１００）として表される。同様に、図３（ｂ）に示すように、サファイア基板１０のＲ面の面方位は（１−１０２）として表される。
（主面の劈開方向）
以下において、本発明の一実施形態に係る成長用基板の主面の劈開方向について、図面を参照しながら説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るサファイア基板１０の主面の劈開方向の一例を示す図である。
以下において、本発明の一実施形態に係る成長用基板の主面の劈開方向について、図面を参照しながら説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るサファイア基板１０の主面の劈開方向の一例を示す図である。
図４（ａ）は、サファイア基板１０の主面がＭ面であり、Ｍ面の劈開方向を示す斜視図である。図４（ａ）に示すように、サファイア基板１０のＭ面が主面である場合には、サファイア基板１０の劈開方向、すなわち、サファイア基板１０が割れやすい方向は、Ｍ面における各結晶の境界線が伸びる方向である。すなわち、サファイア基板１０の劈開方向は、互いに直行する２方向（劈開方向ｔ１及び劈開方向ｔ２）である。
図４（ｂ）は、サファイア基板１０の主面がＡ面であり、Ａ面の劈開方向を示す斜視図である。図４（ｂ）に示すように、サファイア基板１０のＡ面が主面である場合には、サファイア基板１０の劈開方向、すなわち、サファイア基板１０が割れやすい方向は、Ａ面における各結晶の境界線が伸びる方向である。すなわち、サファイア基板１０の劈開方向は、互いに直行する２方向（劈開方向ｔ１及び劈開方向ｔ２）である。
図４（ｃ）は、サファイア基板１０の主面がＲ面であり、Ｒ面の劈開方向を示す斜視図である。図４（ｃ）に示すように、サファイア基板１０のＲ面が主面である場合には、サファイア基板１０の劈開方向、すなわち、サファイア基板１０が割れやすい方向は、Ｒ面における各結晶の境界線が伸びる方向である。すなわち、サファイア基板１０の劈開方向は、互いに直行する２方向（劈開方向ｔ１及び劈開方向ｔ２）である。
（発光素子の製造方法）
以下において、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る発光素子２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
以下において、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る発光素子２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図５に示すように、ステップ１０において、サファイア基板１０を準備する。また、水素（Ｈ２）をガス室内に供給してサファイア基板１０のクリーニングを行う。
ステップ２０において、サファイア基板１０上にバッファ層２０を形成する。具体的には、サファイア基板１０の温度を約５００℃となるまで下降させるとともに、窒素（Ｎ２）及びトリメチルガリウム（ＴＭＧ）などをガス室内に供給し、個体結晶を気相成長させて、バッファ層２０を形成する。
なお、個体結晶を気相成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapour Deposition）法などが挙げられる。
ステップ３０において、バッファ層２０上にｎ型クラッド層３０を形成する。具体的には、サファイア基板１０の温度を約１０６０℃となるまで上昇させるとともに、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びモノシラン（ＳｉＨ４）などをガス室内に供給し、個体結晶を気相成長させて、ｎ型クラッド層３０を形成する。
ステップ４０において、ｎ型クラッド層３０上にＭＱＷ活性層４０を形成する。具体的には、サファイア基板１０の温度を約１０６０℃となるまで上昇させるとともに、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）及びトリメチルガリウム（ＴＭＧ）などをガス室内に供給し、個体結晶を気相成長させて、バリア層を形成する。また、サファイア基板１０の温度を約７６０℃となるまで下降させるとともに、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）及びモノシラン（ＳｉＨ４）などをガス室内に供給し、個体結晶を気相成長させて、ウェル層を形成する。このように、バリア層及びウェル層を交互に積層することによって、量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するＭＱＷ活性層４０を形成する。
ステップ５０において、ＭＱＷ活性層４０上にｐ型クラッド層５０を形成する。具体的には、図３に示すように、サファイア基板１０の温度を約１０６０℃となるまで上昇させるとともに、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などをガス室内に供給し、個体結晶を気相成長させて、ｐ型クラッド層５０を形成する。
ステップ６０において、ｐ型クラッド層５０上にｐ型コンタクト層６０を形成する。具体的には、Ｍｇなどの不純物を含む原料ガスをガス室内に供給するとともに、個体結晶を気相成長させて、ｐ型コンタクト層６０を形成する。
ステップ７０において、ｎ型クラッド層３０、ＭＱＷ活性層４０、ｐ型クラッド層５０及びｐ型コンタクト層６０の一部をエッチングすることによって、ｎ型クラッド層３０を露出させる。
ステップ８０において、ｎ型クラッド層３０の表面にｎ電極７０を蒸着させるとともに、ｐ型コンタクト層６０の表面にｐ電極８０を蒸着させる。例えば、ｎ電極７０及びｐ電極８０は、真空蒸着法などによってｎ型クラッド層３０及びｐ型コンタクト層６０の表面に蒸着される。
このように、ステップ１０〜ステップ８０の処理によって、複数の発光素子２００が配列された発光素子アレイ１００を形成する。
ステップ９０において、発光素子アレイ１００を切断することによって各発光素子２００を切り離す。具体的には、切断方向ｕ１及び切断方向ｕ２に沿って発光素子アレイ１００を切断することによって各発光素子２００を切り離す。
なお、上述したように、サファイア基板１０の主面の劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１とが形成する角度θ１は、約３０〜６０°の範囲内である。同様に、サファイア基板１０の主面の劈開方向ｔ２と切断方向ｕ２とが形成する角度θ２は、約３０〜６０°の範囲内である。
また、発光素子アレイ１００を切断する方法としては、ブレードでダイシングする方法、切断方向に沿って傷をつけた上で衝撃を与えることによって割る方法、切断方向に沿ってレーザで溝をつけた上で割る方法などが挙げられる。
（作用及び効果）
本発明の一実施形態に係る発光素子２００及び発光素子２００の製造方法によれば、サファイア基板１０の主面の劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１（すなわち、主面におけるサファイア基板１０の側辺）とが形成する角度θ１は、約３０〜６０°の範囲内である。
本発明の一実施形態に係る発光素子２００及び発光素子２００の製造方法によれば、サファイア基板１０の主面の劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１（すなわち、主面におけるサファイア基板１０の側辺）とが形成する角度θ１は、約３０〜６０°の範囲内である。
従って、サファイア基板１０に転位が生じていた場合であっても、発光素子２００に電流を継続して流しているうちに、発光素子２００の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減することができる。
具体的には、従来技術のように、劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１とが平行である場合には、劈開方向ｔ１と直交する劈開方向ｔ２が切断方向ｕ１（すなわち、主面におけるサファイア基板１０の側辺）と直交するため、発光素子２００の中央部に向けて転位が成長しやすかった。
これに対して、本発明の一実施形態のように、劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１とが形成する角度が約３０〜６０°の範囲内である場合には、劈開方向ｔ１と直交する劈開方向ｔ２が切断方向ｕ１（すなわち、主面におけるサファイア基板１０の側辺）と直交しないため、発光素子２００の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減することができる。
同様に、本発明の一実施形態のように、劈開方向ｔ２と切断方向ｕ２とが形成する角度が約３０〜６０°の範囲内である場合には、劈開方向ｔ２と直交する劈開方向ｔ１が切断方向ｕ２（すなわち、主面におけるサファイア基板１０の側辺）と直交しないため、発光素子２００の中央部に向けて転位が成長する可能性を軽減することができる。
このように、発光素子２００の中央部に向けて転位が成長する可能性が軽減されるため、発光素子２００の長寿命化を図ることができる。
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体層の結晶を生長させるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、ＨＶＰＥ法やガスソースＭＢＥ法などを用いて、窒化物半導体層の結晶を生長させてもよい。また、窒化物半導体の結晶構造は、ウルツ鉱型構造であっても閃亜鉛鉱型構造であってもよい。
また、上述した実施形態では、窒化物半導体層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮなどからなる層であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮ以外の組成を有する窒化物半導体層であってもよい。
さらに、上述した実施形態では、窒化物半導体層の成長用基盤として、サファイア基板を用いたが、これに限定されるものではなく、窒化物半導体層の結晶を成長させることが可能な基板、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、スピネル、そしてＧａＮ等を用いてもよい。
また、上述した実施形態では、ｎ型窒化物半導体層、超格子層、活性層及びｐ型半導体層が順にサファイア基板上に積層されているが、これに限定されるものではなく、ｐ型窒化物半導体層、活性層、超格子層及びｎ型半導体層が順にサファイア基板上に積層されていてもよい。
このように、本発明は、ここでは記載されていない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
（実施例）
以下において、本発明の一実施例に係る発光素子アレイ１００及び発光素子２００について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の一実施例に係る発光素子アレイ１００を示す図であり、図７は、本発明の一実施例に係る発光素子２００を示す図である。
以下において、本発明の一実施例に係る発光素子アレイ１００及び発光素子２００について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の一実施例に係る発光素子アレイ１００を示す図であり、図７は、本発明の一実施例に係る発光素子２００を示す図である。
最初に、互いに直交する劈開方向ｔ１及び劈開方向ｔ２を有するサファイア基板１０の面を主面として、サファイア基板１０の主面上に各窒化物半導体層を積層することによって、図６に示す発光素子アレイ１００を形成した。
次に、劈開方向ｔ１に対してθ１（３０°≦θ１≦６０°）傾いた切断方向ｕ１に沿って発光素子アレイ１００を切断し、劈開方向ｔ２に対してθ２（３０°≦θ２≦６０°）傾いた切断方向ｕ２に沿って発光素子アレイ１００を切断することによって、図７に示す発光素子２００を発光素子アレイ１００から切り離した。
図７に示すように、発光素子アレイ１００が劈開方向ｔ１又は劈開方向ｔ２に沿って切断されていないため、主面における発光素子２００の側辺（切断方向ｕ１又は切断方向ｕ２に伸びる側辺）がきれいな直線とならないことが確認された。
一方で、発光素子２００の側辺がきれいな直線とならなくても、サファイア基板１０上に積層されたＭＱＷ活性層４０には悪影響がでないことが確認された。
また、劈開方向ｔ１と切断方向ｕ１とが形成する角度がθ１（３０°≦θ１≦６０°）であり、劈開方向ｔ２と切断方向ｕ２とが形成する角度がθ２（３０°≦θ１≦６０°）であるため、発光素子アレイ１００を切断した際に発光素子２００の側辺に転位が生じたとしても、転位が発光素子２００の中心部に向けて成長する可能性が軽減されることが推察された。
１０・・・サファイア基板、２０・・・バッファ層、３０・・・ｎ型クラッド層、４０・・・ＭＱＷ活性層、５０・・・ｐ型クラッド層、６０・・・ｐ型コンタクト層、７０・・・ｎ電極、８０・・・ｐ電極、１００・・・発光素子アレイ、２００・・・発光素子
Claims (4)
- 互いに直交する劈開方向を有する面を主面とする成長用基板と、前記成長用基板の前記主面上に形成された第１窒化物半導体層と、前記第１窒化物半導体層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２窒化物半導体層とを備えた発光素子であって、
前記主面は、面方位が（１−１０２）であるＲ面又は面方位が（１−１００）であるＭ面であり、
前記主面における前記成長用基板の側辺と前記劈開方向の一方とが形成する角度は、３０°〜６０°の範囲内であることを特徴とする発光素子。 - 前記成長用基板は、サファイア基板、ＧａＮ基板又はＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層との間に活性層を有する発光素子の製造方法であって、
互いに直交する劈開方向を有する前記成長用基板の面を主面とし、前記主面は面方位が（１−１０２）であるＲ面又は面方位が（１−１００）であるＭ面であり、前記成長用基板の前記主面上に前記第１窒化物半導体層を成長させるステップと、
前記第１窒化物半導体層上に前記活性層を成長させるステップと、
前記活性層上に前記第２窒化物半導体層を成長させるステップと、
前記成長用基板及び前記第１窒化物半導体層を前記発光素子毎に切断するステップとを含み、
前記成長用基板及び前記第１窒化物半導体層を切断する方向と前記劈開方向の一方とが形成する角度は、３０°〜６０°の範囲内であることを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記成長用基板は、サファイア基板、ＧａＮ基板又はＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006055453A JP5060732B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 発光素子及びこの発光素子の製造方法 |
| US12/224,558 US20090101925A1 (en) | 2006-03-01 | 2007-03-01 | Light Emitting Element and Method for Manufacturing the Same |
| DE112007000504T DE112007000504T5 (de) | 2006-03-01 | 2007-03-01 | Lichtemissionselement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CNA2007800074380A CN101395727A (zh) | 2006-03-01 | 2007-03-01 | 发光元件和该发光元件的制造方法 |
| PCT/JP2007/053910 WO2007100038A1 (ja) | 2006-03-01 | 2007-03-01 | 発光素子及びこの発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006055453A JP5060732B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 発光素子及びこの発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007234908A JP2007234908A (ja) | 2007-09-13 |
| JP5060732B2 true JP5060732B2 (ja) | 2012-10-31 |
Family
ID=38459137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006055453A Expired - Fee Related JP5060732B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 発光素子及びこの発光素子の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090101925A1 (ja) |
| JP (1) | JP5060732B2 (ja) |
| CN (1) | CN101395727A (ja) |
| DE (1) | DE112007000504T5 (ja) |
| WO (1) | WO2007100038A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2009054088A1 (ja) * | 2007-10-23 | 2011-03-03 | パナソニック株式会社 | 半導体発光素子およびそれを用いた半導体発光装置とその製造方法 |
| JP5222012B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2013-06-26 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| KR100993072B1 (ko) | 2010-01-11 | 2010-11-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지 |
| US9508899B2 (en) * | 2010-08-06 | 2016-11-29 | Nichia Corporation | Light emitting element manufacturing method |
| JP5134167B1 (ja) | 2011-07-14 | 2013-01-30 | パナソニック株式会社 | 窒化物系半導体発光素子 |
| US20130234166A1 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Ting-Chia Ko | Method of making a light-emitting device and the light-emitting device |
| JP2015216172A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 住友電気工業株式会社 | アレイ型受光素子 |
| DE102015103070B4 (de) | 2015-03-03 | 2021-09-23 | Infineon Technologies Ag | Leistungshalbleitervorrichtung mit trenchgatestrukturen mit zu einer hauptkristallrichtung geneigten längsachsen und herstellungsverfahren |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814533A (en) * | 1994-08-09 | 1998-09-29 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and manufacturing method therefor |
| JPH0864912A (ja) | 1994-08-26 | 1996-03-08 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製法 |
| JPH0888201A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Toyoda Gosei Co Ltd | サファイアを基板とする半導体素子 |
| 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 |
| JP3303645B2 (ja) * | 1995-12-04 | 2002-07-22 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| US6809010B1 (en) * | 1996-02-29 | 2004-10-26 | Kyocera Corporation | Sapphire single crystal, semiconductor laser diode using the same for substrate, and method for manufacturing the same |
| JP3580631B2 (ja) * | 1996-02-29 | 2004-10-27 | 京セラ株式会社 | 単結晶サファイア基板及び単結晶サファイアの分割方法及び単結晶サファイア体 |
| US6335546B1 (en) * | 1998-07-31 | 2002-01-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor structure, method for producing a nitride semiconductor structure, and light emitting device |
| JP3987660B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2007-10-10 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体構造とその製法および発光素子 |
| JP2001168388A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-06-22 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体チップ及びその製造方法ならびに窒化ガリウム系化合物半導体ウエハー |
| JP4601808B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2010-12-22 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体装置 |
| JP2001220295A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-14 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | サファイヤ基板 |
| US6379985B1 (en) * | 2001-08-01 | 2002-04-30 | Xerox Corporation | Methods for cleaving facets in III-V nitrides grown on c-face sapphire substrates |
| KR100550857B1 (ko) * | 2003-09-23 | 2006-02-10 | 삼성전기주식회사 | 드라이 에칭을 이용한 사파이어 웨이퍼의 분할 방법 |
| JP4082409B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2008-04-30 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
| JP4901477B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2012-03-21 | パナソニック株式会社 | 窒化化合物半導体素子およびその製造方法 |
-
2006
- 2006-03-01 JP JP2006055453A patent/JP5060732B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-03-01 DE DE112007000504T patent/DE112007000504T5/de not_active Withdrawn
- 2007-03-01 CN CNA2007800074380A patent/CN101395727A/zh active Pending
- 2007-03-01 WO PCT/JP2007/053910 patent/WO2007100038A1/ja active Application Filing
- 2007-03-01 US US12/224,558 patent/US20090101925A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090101925A1 (en) | 2009-04-23 |
| DE112007000504T5 (de) | 2009-01-15 |
| CN101395727A (zh) | 2009-03-25 |
| WO2007100038A1 (ja) | 2007-09-07 |
| JP2007234908A (ja) | 2007-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4016985B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法、集積型半導体発光装置およびその製造方法、画像表示装置およびその製造方法ならびに照明装置およびその製造方法 | |
| JP5060732B2 (ja) | 発光素子及びこの発光素子の製造方法 | |
| KR101158072B1 (ko) | 발광소자 | |
| WO2003072856A1 (fr) | Procede de production de semi-conducteur a base d'un compose nitrure du groupe iii | |
| JP2006114829A (ja) | 半導体装置およびその製造方法、ならびに半導体装置のための基板 | |
| JP2007227671A (ja) | 発光素子 | |
| JPWO2010023846A1 (ja) | 半導体基板及びその製造方法 | |
| JP2003218389A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2000216497A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| US7452789B2 (en) | Method for forming underlayer composed of GaN-based compound semiconductor, GaN-based semiconductor light-emitting element, and method for manufacturing GaN-based semiconductor light-emitting element | |
| JP2008288397A (ja) | 半導体発光装置 | |
| KR101068865B1 (ko) | 질화물 반도체 성장 기판 및 이를 이용한 발광 소자 | |
| JP5822190B2 (ja) | 多波長発光素子及びその製造方法 | |
| JP5557180B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2007200933A (ja) | 窒化物系半導体素子の製造方法 | |
| JP2009141085A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3753948B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| US20090014839A1 (en) | Nitride-Based Semiconductor Device | |
| JP4960621B2 (ja) | 窒化物半導体成長基板及びその製造方法 | |
| JP4698053B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 | |
| KR102356457B1 (ko) | 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 | |
| JP2008118048A (ja) | ＧａＮ系半導体発光素子 | |
| JP4016566B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| KR101078062B1 (ko) | 비극성 반도체 소자 및 그것을 제조하는 방법 | |
| KR20160023155A (ko) | 경사진 c-plane 상의 4성분계 양자우물을 포함하는 그린광 발광소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111101 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120717 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5060732 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |