JP5854419B2 - 多波長発光素子及びその製造方法 - Google Patents

多波長発光素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5854419B2
JP5854419B2 JP2011060133A JP2011060133A JP5854419B2 JP 5854419 B2 JP5854419 B2 JP 5854419B2 JP 2011060133 A JP2011060133 A JP 2011060133A JP 2011060133 A JP2011060133 A JP 2011060133A JP 5854419 B2 JP5854419 B2 JP 5854419B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
light emitting
layer
underlayer
plane
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
Application number
JP2011060133A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012195529A (ja
Inventor
只友　一行
一行 只友
成仁 岡田
成仁 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION YAMAGUCHI UNIVERSITY
Original Assignee
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION YAMAGUCHI UNIVERSITY
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION YAMAGUCHI UNIVERSITY filed Critical NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION YAMAGUCHI UNIVERSITY
Priority to JP2011060133A priority Critical patent/JP5854419B2/ja
Priority to PCT/JP2012/001608 priority patent/WO2012127801A1/ja
Publication of JP2012195529A publication Critical patent/JP2012195529A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5854419B2 publication Critical patent/JP5854419B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • 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
    • H01L33/20—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 shape, e.g. curved or truncated substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は多波長発光素子及びその製造方法に関する。
発光波長が相互に異なる複数の半導体発光層を同一基板上に形成した多波長発光素子が種々提案されている。
例えば、特許文献１には、同一基板上に、ＧａＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる発光ダイオード部を少なくとも１個積層し、その発光ダイオード部上に、ＧａＮ系化合物半導体からなる発光ダイオード部を１個以上積層した多波長発光素子が開示されている。
特許文献２には、１つの基板材料上に少なくとも２種類以上の半導体発光素子を形成し、各々の半導体発光素子上に、それぞれの素子の発光波長に反応する蛍光体を複数種類塗布し、各々の半導体発光素子を同時に発光させることにより、広範囲の発光波長を有する可視光を発光する多波長発光装置が開示されている。
特開平９−５５５３８号公報 特開２００８−７１８０５号公報
本発明の課題は、従来にない新規な多波長発光素子及びその製造方法を提供することである。
本発明の多波長発光素子は、主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に発光波長が異なる第１及び第２発光領域が構成されたものであって、
上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に配置された第１半導体下地層と、その上に積層された第１半導体発光層と、が設けられ、
上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の上に配置された該第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第２半導体下地層と、その上に積層された第２半導体発光層と、が設けられており、
上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層のそれぞれは、半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されていることにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とし、
上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の直上に上記第１半導体下地層が積層されていると共に、該第１半導体下地層の直上に上記第１半導体発光層が積層され、
上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の直上に積層された上記第１半導体発光層の直上に上記第２半導体下地層が積層されていると共に、その直上に上記第２半導体発光層が積層されている。
本発明の別の多波長発光素子は、主面が無極性面又は半極性面であるアンドープの半導体層の上に発光波長が異なる第１及び第２発光領域が構成されたものであって、
上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に配置された第１半導体下地層と、その上に積層された第１半導体発光層と、が設けられ、
上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の上に配置された該第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第２半導体下地層と、その上に積層された第２半導体発光層と、が設けられており、
上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層のそれぞれは、半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されていることにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とし、
上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の直上に上記第１半導体下地層が積層されていると共に、該第１半導体下地層の直上に上記第１半導体発光層が積層され、
上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の直上に上記第２半導体下地層が積層されていると共に、その直上に上記第２半導体発光層が積層されており、
上記第１及び第２半導体下地層にはドーパントがドープされている一方、上記第１及び第２半導体発光層にはドーパントがドープされていない。
本発明は、第１発光領域において、第１半導体下地層の上に第１半導体発光層が積層されて設けられ、第２発光領域において、第１半導体下地層の上に配置された第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第２半導体下地層の上に第２半導体発光層が積層されて設けられた構成を有する従来にない新規な多波長発光素子である。
実施形態１に係る多波長発光素子の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第１説明図である。 実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第２説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第３説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第４説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第５説明図である。 実施形態１に係る多波長発光素子の製造方法の第６説明図である。 実施形態２に係る多波長発光素子の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係る多波長発光素子の製造方法の説明図である。 実施形態３に係る多波長発光素子の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態３に係る多波長発光素子の製造方法の説明図である。
以下、実施形態について図面に基づいて説明する。
［実施形態１］
（多波長発光素子）
図１は実施形態１に係る多波長発光素子１０を示す。
＜基板＞
実施形態１に係る多波長発光素子１０はベースとなる基板１１を備えている。
基板１１としては、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板等が挙げられる。これらのうち汎用性の観点からＡｌ2Ｏ3のコランダム構造の単結晶基板であるサファイア基板が好ましい。
基板１１の主面（基板１１の厚さ方向を法線方向とし、それに直交する面）は、法線方向がａ軸であるａ面＜｛１１−２０｝面＞、法線方向がｃ軸であるｃ面＜｛０００１｝面＞、及び法線方向がｍ軸であるｍ面＜｛１−１００｝面＞のいずれであってもよく、また、ｒ面＜｛１−１０２｝面＞、ｎ面＜｛１１−２３｝面＞等の他の結晶面であってもよい。さらに、基板１１の主面は、ａ軸等が主面の法線方向に対して所定の角度（例えば４５°や６０°、あるいは数度以内の微少角）傾斜したミスカット面であってもよい。つまり、基板１１はミスカット基板であってもよい。なお、ａ面、ｃ面、及びｍ面は面方位が相互に直交する。
基板１１は、表面に結晶成長面１２を有している。基板１１の結晶成長面１２は、基板１１の主面であってもよく、また、図１に示すように、基板１１に形成された凹溝１１ａの側面であってもよい。凹溝１１ａは、側面を有せば、コの字溝であってもよく、Ｖ字溝であってもよく、台形溝であってもよい。凹溝１１ａは、例えば、溝開口幅が０．５〜１０μｍ、溝深さが０．７５〜１００μｍ、及び溝側面の主面に対してなす角度が７０〜１２０°である。凹溝１１ａは、１本だけが形成されていてもよく、また、複数本が相互に間隔をおいて並行に延びるように形成されていてもよい。後者の場合、溝間隔は例えば１〜１００μｍである。なお、結晶成長面１２は、その他の凹部の側面や凸部乃至突条の側面で構成されていてもよい。
＜ｕ-半導体層＞
実施形態１に係る多波長発光素子１０は、基板１１上に積層されるように設けられたｕ-半導体層１３を備えている。このｕ-半導体層１３は、結晶成長面１２を起点として、アンドープの半導体が結晶成長して形成されたものである。
ｕ-半導体層１３を形成する半導体としては、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が挙げられる。ｕ-半導体層１３の厚さは例えば２〜２０μｍである。
ｕ-半導体層１３の主面は、ａ面＜｛１１−２０｝面＞、ｃ面＜｛０００１｝面＞、及びｍ面＜｛１−１００｝面＞のいずれであってもよく、また、ｒ面＜｛１−１０２｝面＞や（２０−２１）、（１１−２２）、（１−１０１）等の他の結晶面であってもよい。さらに、ｕ-半導体層１３の主面は、ａ軸等が主面の法線方向に対して所定の角度（例えば４５°や６０°、あるいは数度以内の微少角）傾斜した面であってもよい。ｕ-半導体層１３の主面は、厚さ方向の分極を防止する観点からは、ａ面＜｛１１−２０｝面＞やｍ面＜｛１−１００｝面＞の無極性面又は（２０−２１）、（１１−２２）、（１−１０１）面等の半極性面であることが好ましい。
なお、基板１１とｕ-半導体層１３との間には、厚さが２０〜３０ｎｍ程度の低温バッファ層が設けられていてもよい。
＜ｎ型半導体層、半導体発光層、及びｐ型半導体層＞
実施形態１に係る多波長発光素子１０は、ｕ-半導体層１３の上に積層されるように設けられた第１ｎ型半導体層１４１（第１半導体下地層）、第１ｎ型半導体層１４１の表面の一部分を露出させて、第１ｎ型半導体層１４１の上に積層されるように設けられた第１半導体発光層１５１、及び第１半導体発光層１５１の上に積層されるように設けられた第１ｐ型半導体層１６１を備えている。第１ｎ型半導体層１４１は、ｕ-半導体層１３の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第１半導体発光層１５１は、第１ｎ型半導体層１４１の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第１ｐ型半導体層１６１は、第１半導体発光層１５１の主面を起点として、ｐ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。従って、第１ｎ型半導体層１４１、第１半導体発光層１５１、及び第１ｐ型半導体層１６１は、ｕ-半導体層１３の主面と同一の結晶面を主面とする。
実施形態１に係る多波長発光素子１０は、第１ｐ型半導体層１６１の表面の一部分を除いて、第１ｐ型半導体層１６１の上に積層されるように設けられた第２ｎ型半導体層１４２（第２半導体下地層）、第２ｎ型半導体層１４２の表面の一部分を露出させて、第２ｎ型半導体層１４２の上に積層されるように設けられた第２半導体発光層１５２、及び第２半導体発光層１５２の上に積層されるように設けられた第２ｐ型半導体層１６２を備えている。第２ｎ型半導体層１４２は、第１ｐ型半導体層１６１の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第２半導体発光層１５２は、第２ｎ型半導体層１４２の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第２ｐ型半導体層１６２は、第２半導体発光層１５２の主面を起点として、ｐ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。従って、第２ｎ型半導体層１４２、第２半導体発光層１５２、及び第２ｐ型半導体層１６２は、第１ｐ型半導体層１６１、よって、ｕ-半導体層１３の主面と同一の結晶面を主面とする。
実施形態１に係る多波長発光素子１０は、第２ｐ型半導体層１６２の表面の一部分を除いて、第２ｐ型半導体層１６２の上に積層されるように設けられた第３ｎ型半導体層１４３（第３半導体下地層）、第３ｎ型半導体層１４３の表面の一部分を露出させて、第３ｎ型半導体層１４３の上に積層されるように設けられた第３半導体発光層１５３、及び第３半導体発光層１５３の上に積層されるように設けられた第３ｐ型半導体層１６３を備えている。第３ｎ型半導体層１４３は、第２ｐ型半導体層１６２の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第３半導体発光層１５３は、第３ｎ型半導体層１４３の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第３ｐ型半導体層１６３は、第３半導体発光層１５３の主面を起点として、ｐ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。従って、第３ｎ型半導体層１４３、第３半導体発光層１５３、及び第３ｐ型半導体層１６３は、第２ｐ型半導体層１６２、よって、ｕ-半導体層１３の主面と同一の結晶面を主面とする。
そして、実施形態１に係る多波長発光素子１０では、第１ｐ型半導体層１６１の露出部分が第１発光領域Ａ１、第２ｐ型半導体層１６２の露出部分が第２発光領域Ａ２、及び第３ｐ型半導体層１６３の積層部分が第３発光領域Ａ３にそれぞれ構成されている。
−第１〜第３ｎ型半導体層−
第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３は、同一の構成元素の半導体で形成されている。第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３を形成する半導体としては、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が挙げられる。
第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３を形成する半導体は、同一の構成元素を有するが、元素組成比が相互に異なっている。具体例としては、例えば、第１ｎ型半導体層１４１がＩｎ0.05ＧａＮ、第２ｎ型半導体層１４２がＩｎ0.2ＧａＮ、及び第３ｎ型半導体層１４３がＩｎ0.3ＧａＮでそれぞれ形成された構成が挙げられる。
第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３に含まれるｎ型ドーパントとしては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ等が挙げられる。ｎ型ドーパントの濃度は例えば１．０×１０17〜２０×１０17／ｃｍ3である。
第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３は、単一層で構成されていてもよく、また、ｎ型ドーパントの種類や濃度の異なる複数の層で構成されていてもよい。第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３の厚さは例えば２〜１０μｍである。
これらの第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３は、後述の第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の下地層を構成するものであり、例えばＩｎＧａＮ/ＧａＮ超格子構造などのように欠陥の伝搬及び発生を防ぐ構造を有していてもよい。
−第１〜第３半導体発光層−
第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、相互に同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成されていてもよく、また、相互に異なる構成元素の半導体で形成されていてもよい。第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、相互に同一の構成元素の半導体で形成され、層厚が異なっていてもよい。これにより、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、発光波長が相互に異なるように構成されている。第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３を形成する半導体としては、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が挙げられる。
第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３が相互に元素組成比が異なるＩｎＧａＮで形成されている場合、第１半導体発光層１５１を形成するＩｎＧａＮよりも第２半導体発光層１５２を形成するＩｎＧａＮの方がＩｎＮ混晶比が高く、また、第２半導体発光層１５２を形成するＩｎＧａＮよりも第３半導体発光層１５３を形成するＩｎＧａＮの方がＩｎＮ混晶比がさらに高いことが好ましい。ここで、ＩｎＧａＮの発光波長は、ＩｎＮ混晶比に依存し、ＩｎＮ混晶比が高いほど発光波長は長波長となる。従って、第１半導体発光層１５１のみを含む第１発光領域Ａ１、第１及び第２半導体発光層１５１，１５２を含む第２発光領域Ａ２、並びに第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３を含む第３発光領域Ａ３は相互に発光波長が異なり、しかも、この順に全体を平均したＩｎＮ混晶比が高くなるので、発光波長もこの順に長くなる。
第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、 単一層で構成されていてもよく、また、井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸層構造を有していてもよい。第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の厚さは例えば３〜１００ｎｍである。
なお、第１〜第３発光領域Ａ１〜Ａ３は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、及びＢ（青）の光を発光するようにそれぞれ構成されていてもよい。これによりワンチップの白色発光素子（白色ＬＥＤ）を構成することができる。
−第１〜第３ｐ型半導体層−
第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３は、相互に同一の構成元素の半導体で形成されていてもよく、また、相互に異なる構成元素の半導体で形成されていてもよい。前者の場合、第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３を形成する半導体は同一の元素組成比を有していてもよい。第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３を形成する半導体としては、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が挙げられる。
第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３に含まれるｐ型ドーパントとしては、例えば、Ｍｇ、Ｃｄ等が挙げられる。ホール効果測定で測定される自由正孔濃度は例えば２．０×１０17〜１０×１０17／ｃｍ3である。
第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３は、単一層で構成されていてもよく、また、ｐ型ドーパントの種類や濃度の異なる複数の層で構成されていてもよい。第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３の厚さは例えば５０〜２００ｎｍである。
＜ｎ型電極及びｐ型電極＞
実施形態１に係る多波長発光素子１０は、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３、及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を備えている。
第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３の構成電極材料としては、例えば、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｕ等の積層構造、或いは合金等が挙げられる。第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３の厚さは例えばＴｉ／Ａｌ（１０ｎｍ／５００ｎｍ）である。
第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３としては、例えば、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕ等の積層構造、或いは合金等、又はＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの酸化物系透明導電材料が挙げられる。なお、第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３の上にはワイヤーボンディング用のパッド電極が必要であり、多くの場合は第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３と同じ材料系が用いられる。第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３の厚さは例えばＩＴＯの場合１０〜２００ｎｍである。
（多波長発光素子の製造方法）
実施形態１に係る多波長発光素子１０の製造方法について図２〜７に基づいて説明する。以下の実施形態１に係る多波長発光素子１０の製造方法では、ウエハ１１’（基板１１）上に形成した凹溝１１ａの側面から結晶成長させたｕ-半導体層１３としてのｕ-ＩｎＧａＮ層、第１ｎ型半導体層１４１としてのＳｉをドープした第１ｎ型ＩｎＧａＮ層、第１半導体発光層１５１としての第１ＩｎＧａＮ層、及び第１ｐ型半導体層１６１としてのＭｇをドープした第１ｐ型ＩｎＧａＮ層の各半導体層を順に形成し、次いで、第２ｎ型半導体層１４２としてのＳｉをドープした第２ｎ型ＩｎＧａＮ層、第２半導体発光層１５２としての第２ＩｎＧａＮ層、及び第２ｐ型半導体層１６２としてのＭｇをドープした第２ｐ型ＩｎＧａＮ層の各半導体層を順に形成し、続いて、第３ｎ型半導体層１４３としてのＳｉをドープした第３ｎ型ＩｎＧａＮ層、第３半導体発光層１５３としての第３ＩｎＧａＮ層、及び第３ｐ型半導体層１６３としてのＭｇをドープした第３ｐ型ＩｎＧａＮ層の各半導体層を順に形成し、そして、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３並びに第１及び第２ｐ型半導体層１６１，１６２のそれぞれが露出するようにエッチングを行った後、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３の上に、それぞれ第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３及び第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を形成するものを例とする。
＜ウエハ（基板）準備工程＞
ウエハ１１’の各多波長発光素子１０の形成領域において、図２（ａ）に示すように、凹溝形成予定部分だけが開口部となるようにフォトレジスト２０のパターニングを形成し、図２（ｂ）に示すように、フォトレジスト２０をエッチングレジストとしてエッチングすることにより、ウエハ１１’の表面に凹溝１１ａを形成した後、フォトレジスト２０を除去する。
このとき、ウエハ１１’の各多波長発光素子１０の形成領域には、表面に結晶成長面１２を構成する凹溝１１ａの側面が露出する。
＜半導体層形成工程＞
以下の各半導体層の形成方法としては、有機金属気相成長法（Metal Organic Ｖapor Phase Epitaxy：ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシ法（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ＨＶＰＥ）等が挙げられ、これらのうち有機金属気相成長法が最も一般的である。以下では、有機金属気相成長法を利用した各半導体層の形成方法について説明する。
各半導体層の形成に用いるＭＯＶＰＥ装置は、各々、電子制御される、ウエハ搬送系、ウエハ加熱系、ガス供給系、及びガス排気系で構成されている。ウエハ加熱系は、熱電対及び抵抗加熱ヒータ、その上に設けられた炭素製或いはＳｉＣ製のサセプタで構成されている。そして、ＭＯＶＰＥ装置は、ウエハ加熱系において、搬送される石英トレイのサセプタの上にセットされたウエハ１１’上に反応ガスにより半導体層を結晶成長させるように構成されている。
−ｕ-半導体層形成工程−
上記ＭＯＶＰＥ装置を用い、表面に凹溝１１ａを形成加工したウエハ１１’を、表面が上向きになるように石英トレイ上にセットした後、ウエハ１１’を１０５０〜１１５０℃に加熱すると共に反応容器内の圧力を１０ｋ〜１００ｋＰａとし、また、反応容器内に設置したフローチャネル内にキャリアガスとしてＨ2を流通させ、その状態を数分間保持することによりウエハ１１’をサーマルクリーニングする。
次いで、ウエハ１１’の温度を９００〜１１５０℃とすると共に反応容器内の圧力を１０ｋ〜１００ｋＰａとし、また、反応容器内にキャリアガスＨ2を１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で流通させながら、そこに反応ガスとして、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、及びIII族元素供給源２（ＴＭＩ）を、それぞれの供給流量が０．１〜５Ｌ／ｍｉｎ、５〜１５μｍｏｌ／ｍｉｎ、及び２〜３０μｍｏｌ／ｍｉｎ流す。
このとき、図３に示すように、結晶成長条件の選択により、結晶成長面１２である凹溝１１ａの側面を起点として、アンドープのＩｎＧａＮが基板１１の上に積層されるように結晶成長してｕ-半導体層１３が形成される。
なお、ｕ-半導体層１３を形成する前に低温バッファ層を形成する場合には、ウエハ１１’の温度を４００〜５００℃としてＧａＮを結晶成長させればよい。
−第１ｎ型半導体層形成工程−
反応容器内の圧力を１０ｋ〜１００ｋＰａとし、また、反応容器内にキャリアガスＨ2を所定流量で流通させながら、そこに反応ガスとして、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、及びIII族元素供給源２（ＴＭＩ）、並びにｎ型ドーピング元素供給源（ＳｉＨ4）を、それぞれ適量の供給流量で流す。
このとき、図４（ａ）に示すように、結晶成長条件の選択により、ｕ-半導体層１３の主面を起点として、ｎ型ドーパントであるＳｉがドープされたＩｎＧａＮがｕ-半導体層１３の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第１ｎ型半導体層１４１が形成される。
−第１半導体発光層形成工程−
ウエハ１１’の温度を８００℃程度とすると共に反応容器内の圧力を１０ｋ〜１００ｋＰａとし、また、反応容器内にキャリアガスＮ2を５〜１５Ｌ／ｍｉｎの流量で流通させながら、そこに反応ガスとして、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3 ）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、及びIII族元素供給源２（ＴＭＩ）を、それぞれの供給流量が０．１〜５Ｌ／ｍｉｎ、５〜１５μｍｏｌ／ｍｉｎ、及び２〜３０μｍｏｌ／ｍｉｎ流す。
このとき、図４（ｂ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第１ｎ型半導体層１４１の主面を起点として、ＩｎＧａＮが第１ｎ型半導体層１４１の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第１半導体発光層１５１が形成される。
−第１ｐ型半導体層の形成工程−
ウエハ１１’の温度を１０００〜１１００℃とすると共に反応容器内の圧力を１０ｋ〜１００ｋＰａとし、また、反応容器内にキャリアガスのＨ2を所定流量で流通させながら、そこに反応ガスとして、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、Ｖ族元素供給源（ＮＨ3）、III族元素供給源１（ＴＭＧ）、及びIII族元素供給源２（ＴＭＩ）、並びにｐ型ドーピング元素供給源（Ｃｐ2Ｍｇ）を、それぞれ適量の供給流量で流す。
このとき、図４（ｃ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第１半導体発光層１５１の主面を起点として、ｐ型ドーパントであるＭｇがドープされたＩｎＧａＮが第１半導体発光層１５１の上に積層されるように結晶成長して第１ｐ型半導体層１６１が形成される。
−第２ｎ型半導体層形成工程−
反応ガスの供給流量を変更することを除いて第１ｎ型半導体層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図５（ａ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第１ｐ型半導体層１６１の主面を起点として、第１ｎ型半導体層１４１と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なるＩｎＧａＮが第１ｐ型半導体層１６１の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第２ｎ型半導体層１４２が形成される。なお、ＩｎＮ混晶比は、ＴＭＩのモル流量／（ＴＭＧのモル流量＋ＴＭＩのモル流量）と成長温度によって決定されることから、第１ｎ型半導体層１４１よりもＩｎＮ混晶比を高めるためには、第１ｎ型半導体層形成工程よりもIII族元素供給源２（ＴＭＩ）の供給流量を増やすことが好ましい。
−第２半導体発光層形成工程−
第１半導体発光層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図５（ｂ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第２ｎ型半導体層１４２の主面を起点として、第１半導体発光層１５１とは元素組成比が異なる半導体で形成された、及び／又は、第１半導体発光層１５１とは層厚が異なるＩｎＧａＮが第１ｎ型半導体層１４１の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第２半導体発光層１５２が形成される。
−第２ｐ型半導体層の形成工程−
第１ｐ型半導体層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図５（ｃ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第２半導体発光層１５２の主面を起点として、ｐ型ドーパントであるＭｇがドープされたＩｎＧａＮが第２半導体発光層１５２の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第２ｐ型半導体層１６２が形成される。
−第３ｎ型半導体層形成工程−
反応ガスの供給流量を変更することを除いて第１及び第２ｎ型半導体層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図６（ａ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第２ｐ型半導体層１６２の主面を起点として、第１及び第２ｎ型半導体層１４１，１４２と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なるＩｎＧａＮが第２ｐ型半導体層１６２の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第３ｎ型半導体層１４３が形成される。なお、ＩｎＮ混晶比は、ＴＭＩのモル流量／（ＴＭＧのモル流量＋ＴＭＩのモル流量）と成長温度によって決定されることから、第１及び第２ｎ型半導体層１４１，１４２よりもＩｎＮ混晶比を高めるためには、第１及び第２ｎ型半導体層形成工程よりもIII族元素供給源２（ＴＭＩ）の供給流量を増やすことが好ましい。
−第３半導体発光層形成工程−
第１及び第２半導体発光層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図６（ｂ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第３ｎ型半導体層１４３の主面を起点として、第１及び第２半導体発光層１５１，１５２とは元素組成比が異なる半導体で形成された、及び／又は、第１及び第２半導体発光層１５１，１５２とは層厚が異なるＩｎＧａＮが第３ｎ型半導体層１４３の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第３半導体発光層１５３が形成される。
−第３ｐ型半導体層の形成工程−
第１及び第２ｐ型半導体層形成工程と同様の操作を行う。
このとき、図６（ｃ）に示すように、結晶成長条件の選択により、第３半導体発光層１５３の主面を起点として、ｐ型ドーパントであるＭｇがドープされたＩｎＧａＮが第３半導体発光層１５３の上に積層されるようにエピタキシャル結晶成長して第３ｐ型半導体層１６３が形成される。
＜電極形成及び劈開工程＞
図７に示すように、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３並びに第１及び第２ｐ型半導体層１６１，１６２のそれぞれが露出するように反応性イオンエッチングし、露出した第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３並びに第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３の上に、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法により、それぞれ第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３及び第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を形成する。なお、第１ｎ型半導体層１４１、第１半導体発光層１５１、及び第１ｐ型半導体層１６１からなり第１ｐ型半導体層１６１が露出した部分が第１発光領域Ａ１、第１及び第２ｎ型半導体層１４１，１４２、第１及び第２半導体発光層１５１，１５２、並びに第１及び第２ｐ型半導体層１６１，１６２からなり第２ｐ型半導体層１６２が露出した部分が第２発光領域Ａ２、また、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３、並びに第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３からなり第３ｐ型半導体層１６３が露出した部分が第３発光領域Ａ３にそれぞれ構成される。
そして、ウエハ１１’を劈開することにより個々に分断し、実施形態１に係る多波長発光素子１０が製造される。
［実施形態２］
（多波長発光素子）
図８は実施形態２に係る多波長発光素子１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。
実施形態２に係る多波長発光素子１０は、ｕ-半導体層１３の上に積層されるように設けられた第１ｎ型半導体層１４１（第１半導体下地層）、第１ｎ型半導体層１４１の表面の一部分を露出させて、第１ｎ型半導体層１４１の上に積層されるように設けられた第１半導体発光層１５１、第１半導体発光層１５１の表面の一部分を除いて、第１半導体発光層１５１の上に積層されるように設けられた第２ｎ型半導体層１４２（第２半導体下地層）、第２ｎ型半導体層１４２の表面の一部分を露出させて、第２ｎ型半導体層１４２の上に積層されるように設けられた第２半導体発光層１５２、第２半導体発光層１５２の表面の一部分を除いて、第２半導体発光層１５２の上に積層されるように設けられた第３ｎ型半導体層１４３（第３半導体下地層）、及び第３ｎ型半導体層１４３の表面の一部分を露出させて、第３ｎ型半導体層１４３の上に積層されるように設けられた第３半導体発光層１５３を備えている。第１ｎ型半導体層１４１は、ｕ-半導体層１３の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第１半導体発光層１５１は、第１ｎ型半導体層１４１の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第２ｎ型半導体層１４２は、第１半導体発光層１５１の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第２半導体発光層１５２は、第２ｎ型半導体層１４２の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第３ｎ型半導体層１４３は、第２半導体発光層１５２の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第３半導体発光層１５３は、第３ｎ型半導体層１４３の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３を形成する半導体は、同一の構成元素を有するが、元素組成比が相互に異なっている。なお、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３は、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の下地層を構成するものであり、例えばＩｎＧａＮ/ＧａＮ超格子構造などのように欠陥の伝搬及び発生を防ぐ構造を有していてもよい。
実施形態２に係る多波長発光素子１０は、第１半導体発光層１５１の第２ｎ型半導体層１４２が積層されていない部分、第２半導体発光層１５２の第３ｎ型半導体層１４３が積層されていない部分、及び第３半導体発光層１５３の上に積層されるように設けられた第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３を備えている。第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３は、それぞれ第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。
実施形態２に係る多波長発光素子１０は、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３、及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を備えている。
実施形態２に係る多波長発光素子１０では、第１ｐ型電極１８１が設けられた第１ｐ型半導体層１６１の露出部分が第１発光領域Ａ１、第２ｐ型電極１８２が設けられた第２ｐ型半導体層１６２の露出部分が第２発光領域Ａ２、及び第３ｐ型電極１８３が設けられた第３ｐ型半導体層１６３の積層部分が第３発光領域Ａ３にそれぞれ構成されている。
各層の詳細構成及びその他の構成は実施形態１と同一である。
（多波長発光素子の製造方法）
実施形態２に係る多波長発光素子１０の製造方法では、図９（ａ）に示すように、ウエハ１１’（基板１１）上に形成した凹溝１１ａの側面から結晶成長させたｕ-半導体層１３としてのｕ-ＩｎＧａＮ層、第１ｎ型半導体層１４１としてのＳｉをドープした第１ｎ型ＩｎＧａＮ層、第１半導体発光層１５１としての第１ＩｎＧａＮ層、第２ｎ型半導体層１４２としてのＳｉをドープした第２ｎ型ＩｎＧａＮ層、第２半導体発光層１５２としての第２ＩｎＧａＮ層、第３ｎ型半導体層１４３としてのＳｉをドープした第３ｎ型ＩｎＧａＮ層、及び第３半導体発光層１５３としての第３ＩｎＧａＮ層を順に形成し、次いで、図９（ｂ）に示すように、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３並びに第１及び第２半導体発光層１５１，１５２のそれぞれが露出するようにエッチングを行った後、図９（ｃ）に示すように、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の露出部分にそれぞれ第１〜第３ｐ型ＩｎＧａＮ層を同時に形成し、さらに、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３の露出部分及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３の上に、それぞれ第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３及び第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を形成する。
各工程の詳細は実施形態１と同一である。
［実施形態３］
（多波長発光素子）
図１０は実施形態３に係る多波長発光素子１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。
実施形態３に係る多波長発光素子１０は、ｕ-半導体層１３の上に積層されるように設けられた第１ｎ型半導体層１４１（第１半導体下地層）、第１ｎ型半導体層１４１の表面の一部分を露出させると共に表面の他の一部分を除いて、第１ｎ型半導体層１４１の上に積層されるように設けられた第２ｎ型半導体層１４２（第２半導体下地層）、及び第２ｎ型半導体層１４２の表面の一部分を露出させると共に表面の他の一部分を除いて、第２ｎ型半導体層１４２の上に積層されるように設けられた第３ｎ型半導体層１４３（第３半導体下地層）を備えている。第１ｎ型半導体層１４１は、ｕ-半導体層１３の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第２ｎ型半導体層１４２は、第１ｎ型半導体層１４１の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第３ｎ型半導体層１４３は、第２ｎ型半導体層１４２の主面を起点として、ｎ型ドーパントがドープされた半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３を形成する半導体は、同一の構成元素を有するが、元素組成比が相互に異なっている。なお、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３は、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の下地層を構成するものであり、例えばＩｎＧａＮ/ＧａＮ超格子構造などのように欠陥の伝搬及び発生を防ぐ構造を有していてもよい。
実施形態３に係る多波長発光素子１０は、第１ｎ型半導体層１４１の第２ｎ型半導体層１４２が積層されていない他の一部分、第２ｎ型半導体層１４２の第３ｎ型半導体層１４３が積層されていない他の一部分、及び第３ｎ型半導体発光層の上に積層されるように設けられた第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３を備えている。第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、それぞれ第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。また、実施形態３に係る多波長発光素子１０は、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の上に積層されるように設けられた第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３を備えている。第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３は、それぞれ第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の主面を起点として半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されたものである。
実施形態２に係る多波長発光素子１０は、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３、及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３に電気的に接続するようにそれぞれ設けられた第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を備えている。
実施形態３に係る多波長発光素子１０は、第１ｐ型電極１８１が設けられた第１ｐ型半導体層１６１の露出部分が第１発光領域Ａ１、第２ｐ型電極１８２が設けられた第２ｐ型半導体層１６２の露出部分が第２発光領域Ａ２、及び第３ｐ型電極１８３が設けられた第３ｐ型半導体層１６３の積層部分が第３発光領域Ａ３にそれぞれ構成されている。
各層の詳細構成及びその他の構成は実施形態１と同一である。
（多波長発光素子の製造方法）
実施形態３に係る多波長発光素子１０の製造方法では、図１１（ａ）に示すように、ウエハ１１’（基板１１）上に形成した凹溝１１ａの側面から結晶成長させたｕ-半導体層１３としてのｕ-ＩｎＧａＮ層、第１ｎ型半導体層１４１としてのＳｉをドープした第１ｎ型ＩｎＧａＮ層、第２ｎ型半導体層１４２としてのＳｉをドープした第２ｎ型ＩｎＧａＮ層、及び第３ｎ型半導体層１４３としてのＳｉをドープした第３ｎ型ＩｎＧａＮ層を順に形成し、次いで、図１１（ｂ）に示すように、第１及び第２ｎ型半導体層１４１，１４２のそれぞれが露出するようにエッチングを行った後、図１１（ｃ）に示すように、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３の露出部分にそれぞれ第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３を同時に形成する。ここで、第１〜第３ｎ型半導体層１４３を形成する半導体は、同一の構成元素を有するが、元素組成比が相互に異なっていることから、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３は、同一の構成元素で且つ相互に元素組成比が異なる半導体で形成され、及び／又は、同一の構成元素により相互に層厚が異なって形成される。その後、第１〜第３半導体発光層１５１〜１５３の上にそれぞれ第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３を同時に形成し、さらに、第１〜第３ｎ型半導体層１４１〜１４３の露出部分及び第１〜第３ｐ型半導体層１６１〜１６３の上にそれぞれ第１〜第３ｎ型電極１７１〜１７３及び第１〜第３ｐ型電極１８１〜１８３を形成する。
各工程の詳細は実施形態１と同一である。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、第１〜第３発光領域Ａ１〜Ａ３を有する多波長発光素子１０としたが、特にこれに限定されるものではなく、３つよりも多くの発光領域を有するものであってもよい。
本発明は多波長発光素子及びその製造方法について有用である。
１０ 多波長発光素子
１１ 基板
１１ａ 凹溝
１１’ ウエハ
１２ 結晶成長面
１３ ｕ-半導体層
１４１〜１４３ 第１〜第３ｎ型半導体層（第１〜第３半導体下地層）
１５１〜１５３ 第１〜第３半導体発光層
１６１〜１６３ 第１〜第３ｐ型半導体層
１７１〜１７３ 第１〜第３ｎ型電極
１８１〜１８３ 第１〜第３ｐ型電極
２０ フォトレジスト
Ａ１〜Ａ３ 第１〜第３発光領域

Claims (8)

  1. 主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に発光波長が異なる第１及び第２発光領域が構成された多波長発光素子であって、
    上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に配置された第１半導体下地層と、その上に積層された第１半導体発光層と、が設けられ、
    上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の上に配置された該第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第２半導体下地層と、その上に積層された第２半導体発光層と、が設けられており、
    上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層のそれぞれは、半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されていることにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とし、
    上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の直上に上記第１半導体下地層が積層されていると共に、該第１半導体下地層の直上に上記第１半導体発光層が積層され、
    上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の直上に積層された上記第１半導体発光層の直上に上記第２半導体下地層が積層されていると共に、その直上に上記第２半導体発光層が積層されている多波長発光素子。
  2. 請求項１に記載された多波長発光素子において、
    上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層がアンドープの半導体層である多波長発光素子。
  3. 請求項１又は２に記載された多波長発光素子において、
    上記第１及び第２半導体下地層にはドーパントがドープされている一方、上記第１及び第２半導体発光層にはドーパントがドープされていない多波長発光素子。
  4. 主面が無極性面又は半極性面であるアンドープの半導体層の上に発光波長が異なる第１及び第２発光領域が構成された多波長発光素子であって、
    上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に配置された第１半導体下地層と、その上に積層された第１半導体発光層と、が設けられ、
    上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の上に配置された該第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第２半導体下地層と、その上に積層された第２半導体発光層と、が設けられており、
    上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層のそれぞれは、半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されていることにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とし、
    上記第１発光領域では、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の直上に上記第１半導体下地層が積層されていると共に、該第１半導体下地層の直上に上記第１半導体発光層が積層され、
    上記第２発光領域では、上記第１半導体下地層の直上に上記第２半導体下地層が積層されていると共に、その直上に上記第２半導体発光層が積層されており、
    上記第１及び第２半導体下地層にはドーパントがドープされている一方、上記第１及び第２半導体発光層にはドーパントがドープされていない多波長発光素子。
  5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された多波長発光素子において、
    上記第１及び第２半導体発光層は、相互に同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成されている多波長発光素子。
  6. 請求項１乃至５のいずれかに記載された多波長発光素子において、
    上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に上記第１及び第２発光領域とは発光波長が異なる第３発光領域が構成され、
    上記第３発光領域では、上記第１及び第２半導体下地層の上に配置された該第１及び第２半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で形成された第３半導体下地層と、その上に積層された第３半導体発光層と、が設けられており、
    上記第３半導体下地層及び上記第３半導体発光層のそれぞれは、半導体がエピタキシャル結晶成長して形成されていることにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とする多波長発光素子。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載された多波長発光素子において、
    上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層がＩｎＧａＮで形成されている多波長発光素子。
  8. 請求項４に記載された多波長発光素子の製造方法において、
    主面が無極性面又は半極性面である半導体層の上に第１半導体下地層を形成し、その上に、該第１半導体下地層と同一の構成元素で且つ元素組成比が異なる半導体で第２半導体下地層を、該第１半導体下地層の一部分が露出した状態に形成した後、露出した第１半導体下地層の一部分の上及び第２半導体下地層の上にそれぞれ第１及び第２半導体発光層を同時に形成し、
    上記第１半導体下地層及び上記第１半導体発光層、並びに上記第２半導体下地層及び上記第２半導体発光層のそれぞれを、半導体をエピタキシャル結晶成長させて形成することにより、上記主面が無極性面又は半極性面である半導体層の主面と同一の結晶面を主面とする多波長発光素子の製造方法。
JP2011060133A 2011-03-18 2011-03-18 多波長発光素子及びその製造方法 Expired - Fee Related JP5854419B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011060133A JP5854419B2 (ja) 2011-03-18 2011-03-18 多波長発光素子及びその製造方法
PCT/JP2012/001608 WO2012127801A1 (ja) 2011-03-18 2012-03-08 多波長発光素子及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011060133A JP5854419B2 (ja) 2011-03-18 2011-03-18 多波長発光素子及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012195529A JP2012195529A (ja) 2012-10-11
JP5854419B2 true JP5854419B2 (ja) 2016-02-09

Family

ID=46878981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011060133A Expired - Fee Related JP5854419B2 (ja) 2011-03-18 2011-03-18 多波長発光素子及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5854419B2 (ja)
WO (1) WO2012127801A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9978808B2 (en) * 2016-05-04 2018-05-22 Glo Ab Monolithic multicolor direct view display containing different color LEDs and method of making thereof
US10892297B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode (LED) stack for a display
US11527519B2 (en) 2017-11-27 2022-12-13 Seoul Viosys Co., Ltd. LED unit for display and display apparatus having the same
US11282981B2 (en) 2017-11-27 2022-03-22 Seoul Viosys Co., Ltd. Passivation covered light emitting unit stack
US10892296B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device having commonly connected LED sub-units
US10748881B2 (en) 2017-12-05 2020-08-18 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
US10886327B2 (en) 2017-12-14 2021-01-05 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US11552057B2 (en) 2017-12-20 2023-01-10 Seoul Viosys Co., Ltd. LED unit for display and display apparatus having the same
US11522006B2 (en) 2017-12-21 2022-12-06 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US11552061B2 (en) 2017-12-22 2023-01-10 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
US11114499B2 (en) 2018-01-02 2021-09-07 Seoul Viosys Co., Ltd. Display device having light emitting stacked structure
US10784240B2 (en) 2018-01-03 2020-09-22 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
US10879419B2 (en) * 2018-08-17 2020-12-29 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device
WO2020121904A1 (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 国立大学法人大阪大学 表示装置およびその製造方法
JP7052742B2 (ja) * 2019-01-23 2022-04-12 豊田合成株式会社 発光素子
GB2586580B (en) * 2019-08-06 2022-01-12 Plessey Semiconductors Ltd LED array and method of forming a LED array
CN111048637B (zh) * 2019-12-09 2022-03-18 南京邮电大学 高落差台阶结构的多色led外延芯片及其制备方法
TW202221937A (zh) * 2020-08-04 2022-06-01 英商普羅科技有限公司 Led裝置及製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1174566A (ja) * 1997-08-29 1999-03-16 Mitsubishi Materials Corp 多色発光素子
JPH11233827A (ja) * 1998-02-10 1999-08-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体発光素子
JPH11330552A (ja) * 1998-05-18 1999-11-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子及び発光装置
JP2003158296A (ja) * 2001-11-22 2003-05-30 Sharp Corp 窒化物半導体発光デバイスチップとその製造方法
KR101186683B1 (ko) * 2005-06-25 2012-09-28 서울옵토디바이스주식회사 질화물 양자웰을 갖는 나노 구조체 및 그것을 채택한발광다이오드
JP5077985B2 (ja) * 2006-08-28 2012-11-21 シャープ株式会社 窒化物半導体層の形成方法
JP2009152297A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Rohm Co Ltd 半導体発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012195529A (ja) 2012-10-11
WO2012127801A1 (ja) 2012-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5854419B2 (ja) 多波長発光素子及びその製造方法
US6645295B1 (en) Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor and a light-emitting device using group III nitride compound semiconductor
JP4743214B2 (ja) 半導体素子およびその製造方法
JP4903189B2 (ja) 半極性窒化物単結晶薄膜の成長方法及びこれを用いた窒化物半導体発光素子の製造方法
JP4140606B2 (ja) ＧａＮ系半導体発光素子の製造方法
JP2001313259A (ja) Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子
TWI707482B (zh) 氮化物半導體發光元件
US6469320B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH11135832A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体及びその製造方法
JP6019541B2 (ja) 半導体発光素子
KR20010076261A (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP5822190B2 (ja) 多波長発光素子及びその製造方法
US7795118B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor device including compliant substrate and method for manufacturing the same
WO2014136393A1 (ja) 加工基板及びそれを用いた半導体装置
JP3934320B2 (ja) ＧａＮ系半導体素子とその製造方法
JP5557180B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
JP2009141085A (ja) 窒化物半導体素子
JP4523097B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体レーザダイオード
JP4200115B2 (ja) カーボンドープ半導体膜、半導体素子、及びこれらの製造方法
JP4924498B2 (ja) 窒化物系半導体発光素子、エピタキシャルウエハ、及び窒化物系半導体発光素子を作製する方法
JP4548117B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法、集積型半導体発光装置の製造方法、画像表示装置の製造方法および照明装置の製造方法
JP4042775B2 (ja) 半導体薄膜および半導体素子の製造方法
JP4158760B2 (ja) ＧａＮ系半導体膜およびその製造方法
JP2008227103A (ja) ＧａＮ系半導体発光素子
JP5376462B2 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150609

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150804

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: 20151124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5854419

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees