JPH08116090A - 半導体発光素子の製法 - Google Patents
半導体発光素子の製法Info
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- JPH08116090A JPH08116090A JP21367695A JP21367695A JPH08116090A JP H08116090 A JPH08116090 A JP H08116090A JP 21367695 A JP21367695 A JP 21367695A JP 21367695 A JP21367695 A JP 21367695A JP H08116090 A JPH08116090 A JP H08116090A
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- 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 格子定数の不整合や熱膨張係数の相違に基づ
く結晶欠陥や転位の発生を極力抑え、かつ、劈開するこ
とができる半導体発光素子の製法を提供する。 【解決手段】 （ａ）半導体単結晶基板１上にチッ化ガ
ウリウム系半導体層３を成膜する工程、（ｂ）前記半導
体単結晶基板を除去する工程、および（ｃ）該半導体結
晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物
半導体層を新たな基板として、少なくともｎ型層および
ｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を
さらに成長する工程を有する。
く結晶欠陥や転位の発生を極力抑え、かつ、劈開するこ
とができる半導体発光素子の製法を提供する。 【解決手段】 （ａ）半導体単結晶基板１上にチッ化ガ
ウリウム系半導体層３を成膜する工程、（ｂ）前記半導
体単結晶基板を除去する工程、および（ｃ）該半導体結
晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物
半導体層を新たな基板として、少なくともｎ型層および
ｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を
さらに成長する工程を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子の製
法に関する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化
ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子の製法
に関する。
法に関する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化
ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子の製法
に関する。
【０００２】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他のIII 族元
素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部が
Ｐ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物からなる半
導体をいう。
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他のIII 族元
素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部が
Ｐ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物からなる半
導体をいう。
【０００３】また、半導体発光素子とは、ｐｎ接合また
はｐｉｎなどダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード
（以下、ＬＥＤという）、スーパルミネッセントダイオ
ード（ＳＬＤ）または半導体レーザダイオード（ＬＤ）
などの光を発生する半導体素子をいう。
はｐｉｎなどダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード
（以下、ＬＥＤという）、スーパルミネッセントダイオ
ード（ＳＬＤ）または半導体レーザダイオード（ＬＤ）
などの光を発生する半導体素子をいう。
【０００４】
【従来の技術】従来青色のＬＥＤは赤色や緑色に比べて
輝度が小さく実用化に難点があったが、近年チッ化ガリ
ウム系化合物半導体を用い、Ｍｇをドーパントした低抵
抗のｐ型半導体層がえられたことにより、輝度が向上し
脚光をあびている。
輝度が小さく実用化に難点があったが、近年チッ化ガリ
ウム系化合物半導体を用い、Ｍｇをドーパントした低抵
抗のｐ型半導体層がえられたことにより、輝度が向上し
脚光をあびている。
【０００５】従来のチッ化ガリウム系のＬＥＤは、たと
えば図５に示されるような構造になっている。このＬＥ
Ｄを製造するには、まずサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結
晶）基板２１に４００〜７００℃の低温で有機金属化合
物気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）によりキャ
リアガスＨ2 とともに有機金属化合物ガスであるトリメ
チルガリウム（以下、ＴＭＧという）、トリメチルアル
ミニウム（以下、ＴＭＡという）、トリメチルインジウ
ム（以下、ＴＭＩという）およびアンモニア（ＮＨ3 ）
を供給し、Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y （０≦ｘ＜１、０＜
ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる低温バッファ層２２を
０．０１〜０．２μｍ程度形成し、ついで７００〜１２
００℃の高温で同じガスを供給し同じ組成のｎ型のＡｌ
x Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなる高温バッファ層２３を２
〜４μｍ程度形成する。
えば図５に示されるような構造になっている。このＬＥ
Ｄを製造するには、まずサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結
晶）基板２１に４００〜７００℃の低温で有機金属化合
物気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）によりキャ
リアガスＨ2 とともに有機金属化合物ガスであるトリメ
チルガリウム（以下、ＴＭＧという）、トリメチルアル
ミニウム（以下、ＴＭＡという）、トリメチルインジウ
ム（以下、ＴＭＩという）およびアンモニア（ＮＨ3 ）
を供給し、Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y （０≦ｘ＜１、０＜
ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる低温バッファ層２２を
０．０１〜０．２μｍ程度形成し、ついで７００〜１２
００℃の高温で同じガスを供給し同じ組成のｎ型のＡｌ
x Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなる高温バッファ層２３を２
〜４μｍ程度形成する。
【０００６】ついで前述と同じ比率のガスを供給して同
じ組成のｎ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層２４を０．
１〜０．３μｍ程度形成し、ダブルヘテロ接合形成のた
めのｎ型クラッド層を形成する。これらのｎ型層を形成
するには、チッ化ガリウム系化合物半導体のばあい、ｎ
型不純物をドープしなくてもｎ型になるという性質を利
用している。
じ組成のｎ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層２４を０．
１〜０．３μｍ程度形成し、ダブルヘテロ接合形成のた
めのｎ型クラッド層を形成する。これらのｎ型層を形成
するには、チッ化ガリウム系化合物半導体のばあい、ｎ
型不純物をドープしなくてもｎ型になるという性質を利
用している。
【０００７】つぎに、クラッド層の組成よりＡｌの量を
減らしＩｎの量を多くしてバンドギャップエネルギーが
クラッド層のそれより小さくなる材料Ａｌp Ｇａq Ｉｎ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、ｐ＋ｑ≦１、ｐ＜
ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層２５を形
成する。
減らしＩｎの量を多くしてバンドギャップエネルギーが
クラッド層のそれより小さくなる材料Ａｌp Ｇａq Ｉｎ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、ｐ＋ｑ≦１、ｐ＜
ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層２５を形
成する。
【０００８】ついで、ｎ型クラッド層の形成と同じ原料
ガスにさらにｐ型不純物としてのＭｇまたはＺｎのため
のビスシクロペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ
2 Ｍｇという）またはジメチル亜鉛（以下、ＤＭＺｎと
いう）の有機金属化合物ガスを加えて反応管に導入し、
ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｐ型クラッド層
２６を形成する。
ガスにさらにｐ型不純物としてのＭｇまたはＺｎのため
のビスシクロペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ
2 Ｍｇという）またはジメチル亜鉛（以下、ＤＭＺｎと
いう）の有機金属化合物ガスを加えて反応管に導入し、
ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｐ型クラッド層
２６を形成する。
【０００９】さらにキャップ層２７とするため、前述と
同様のガスを供給してｐ型のＡｌxＧａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
層を気相成長させる。
同様のガスを供給してｐ型のＡｌxＧａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
層を気相成長させる。
【００１０】そののち、ＳｉＯ2 などの保護膜を半導体
の成長層表面全面に設け、４００〜８００℃、２０〜６
０分間程度のアニールを行い、ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
１−ｘ−ｙＮからなるｐ型クラッド層２６の活性化を図
る。ついで保護膜を除去したのちｎ型の電極を形成する
ため、レジストを塗布しパターニングして、図５に示さ
れるように、成長した各半導体層の一部を塩素プラズマ
などによるドライエッチングを行ってｎ型Ａｌｘ Ｇａ
y Ｉｎ1-x-y Ｎ層２３を露出させる。ついでＡｕ、Ａｌ
などの金属膜をスパッタリングなどにより形成して両電
極２８、２９を形成し、ダイシングすることによりＬＥ
Ｄチップを形成している。
の成長層表面全面に設け、４００〜８００℃、２０〜６
０分間程度のアニールを行い、ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
１−ｘ−ｙＮからなるｐ型クラッド層２６の活性化を図
る。ついで保護膜を除去したのちｎ型の電極を形成する
ため、レジストを塗布しパターニングして、図５に示さ
れるように、成長した各半導体層の一部を塩素プラズマ
などによるドライエッチングを行ってｎ型Ａｌｘ Ｇａ
y Ｉｎ1-x-y Ｎ層２３を露出させる。ついでＡｕ、Ａｌ
などの金属膜をスパッタリングなどにより形成して両電
極２８、２９を形成し、ダイシングすることによりＬＥ
Ｄチップを形成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のチッ化ガリウム
系化合物半導体を用いた半導体発光素子は裏面側がサフ
ァイア基板で絶縁体であるため、裏面側の電極をとるた
めにエッチングなどの複雑なプロセスが必要となる。
系化合物半導体を用いた半導体発光素子は裏面側がサフ
ァイア基板で絶縁体であるため、裏面側の電極をとるた
めにエッチングなどの複雑なプロセスが必要となる。
【００１２】また、サファイア基板は高温に耐えること
ができ、比較的種々の結晶面に合わせることができるた
め有利に用いられているが、サファイア基板とチッ化ガ
リウム系半導体結晶との格子定数はそれぞれ４．７５８
Åと３．１８９Åで相当異なり、さらに熱膨脹係数も異
なるため、図６のＡに示されるように、サファイア基板
と接するバッファ層に転位や結晶欠陥が発生し、その結
晶欠陥が動作層であるチッ化ガリウム系化合物半導体単
結晶層にも進展し動作領域が狭くなるとともに、半導体
層の光学的品質も低下するという問題がある。
ができ、比較的種々の結晶面に合わせることができるた
め有利に用いられているが、サファイア基板とチッ化ガ
リウム系半導体結晶との格子定数はそれぞれ４．７５８
Åと３．１８９Åで相当異なり、さらに熱膨脹係数も異
なるため、図６のＡに示されるように、サファイア基板
と接するバッファ層に転位や結晶欠陥が発生し、その結
晶欠陥が動作層であるチッ化ガリウム系化合物半導体単
結晶層にも進展し動作領域が狭くなるとともに、半導体
層の光学的品質も低下するという問題がある。
【００１３】さらに、サファイア基板を劈開することは
できず、前述の構造では劈開により半導体発光素子チッ
プを製造することができないため、半導体レーザのよう
に端面が精度のよい平行な２つの鏡面を必要とするデバ
イスには不向きであるという問題がある。
できず、前述の構造では劈開により半導体発光素子チッ
プを製造することができないため、半導体レーザのよう
に端面が精度のよい平行な２つの鏡面を必要とするデバ
イスには不向きであるという問題がある。
【００１４】本発明はこのような問題を解決し、格子定
数の不整合や熱膨張係数の相違に基づく結晶欠陥や転位
の発生を極力抑えた半導体発光素子の製法を提供するこ
とを目的とする。
数の不整合や熱膨張係数の相違に基づく結晶欠陥や転位
の発生を極力抑えた半導体発光素子の製法を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】本発明のさらに他の目的は半導体レーザの
ように端面に平行な２つの鏡面を必要とする半導体発光
素子にもチッ化ガリウム系化合物半導体を用いて劈開に
より端面の鏡面をうることができる半導体発光素子の製
法を提供することを目的とする。
ように端面に平行な２つの鏡面を必要とする半導体発光
素子にもチッ化ガリウム系化合物半導体を用いて劈開に
より端面の鏡面をうることができる半導体発光素子の製
法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
の製法は、（ａ）半導体単結晶基板上にチッ化ガリウム
系化合物半導体層を成膜する工程、（ｂ）前記半導体単
結晶基板を除去する工程、および（ｃ）該半導体結晶基
板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物半導
体層を新たな基板として、少なくともｎ型層およびｐ型
層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層をさら
に成長する工程を有する。
の製法は、（ａ）半導体単結晶基板上にチッ化ガリウム
系化合物半導体層を成膜する工程、（ｂ）前記半導体単
結晶基板を除去する工程、および（ｃ）該半導体結晶基
板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物半導
体層を新たな基板として、少なくともｎ型層およびｐ型
層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層をさら
に成長する工程を有する。
【００１７】前記半導体単結晶基板は、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰおよびＳｉよりなる群から選ばれた少なくと
も１種の半導体で、かつ、結晶面が（１１１）面の単結
晶基板であることが、その上に形成されるチッ化ガリウ
ム系化合物半導体層の光学的および電気的特性の点から
好ましい。
Ｐ、ＩｎＰおよびＳｉよりなる群から選ばれた少なくと
も１種の半導体で、かつ、結晶面が（１１１）面の単結
晶基板であることが、その上に形成されるチッ化ガリウ
ム系化合物半導体層の光学的および電気的特性の点から
好ましい。
【００１８】前記（ａ）工程のチッ化ガリウム系化合物
半導体層の成膜工程を、前記半導体基板上に４００〜７
００℃の低温でチッ化ガリウム系化合物半導体層からな
る低温バッファ層を形成したのちに７００〜１２００℃
の高温で成膜することが、前記低温バッファ層が基板と
の不整合を和らげるバッファ層となり、結晶欠陥や転位
の発生を防止できるため好ましい。
半導体層の成膜工程を、前記半導体基板上に４００〜７
００℃の低温でチッ化ガリウム系化合物半導体層からな
る低温バッファ層を形成したのちに７００〜１２００℃
の高温で成膜することが、前記低温バッファ層が基板と
の不整合を和らげるバッファ層となり、結晶欠陥や転位
の発生を防止できるため好ましい。
【００１９】前記（ｃ）工程のチッ化ガリウム系化合物
半導体単結晶層の成長前に４００〜７００℃の低温でチ
ッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層を
成膜し、さらに７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリ
ウム系化合物半導体からなる高温バッファ層を成膜し、
そののち前記チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を
成長することが、チッ化ガリウム系化合物半導体層基板
に生じた結晶欠陥や転位の影響を最小限に抑制すること
ができるため好ましい。
半導体単結晶層の成長前に４００〜７００℃の低温でチ
ッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層を
成膜し、さらに７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリ
ウム系化合物半導体からなる高温バッファ層を成膜し、
そののち前記チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を
成長することが、チッ化ガリウム系化合物半導体層基板
に生じた結晶欠陥や転位の影響を最小限に抑制すること
ができるため好ましい。
【００２０】前記少なくともｎ型層およびｐ型層を含む
チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層がｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層のサンドイッチ構造を有
し、該サンドイッチ構造の各層は該活性層のバンドギャ
ップエネルギーが該ｎ型およびｐ型クラッド層のバンド
ギャップエネルギーより小さい半導体材料で構成し、か
つ、該ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、前記高温バッ
ファ層および前記チッ化ガリウム系化合物半導体層基板
を同一組成の半導体材料で形成することが、発光効率の
高い発光素子がえられるため好ましい。
チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層がｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層のサンドイッチ構造を有
し、該サンドイッチ構造の各層は該活性層のバンドギャ
ップエネルギーが該ｎ型およびｐ型クラッド層のバンド
ギャップエネルギーより小さい半導体材料で構成し、か
つ、該ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、前記高温バッ
ファ層および前記チッ化ガリウム系化合物半導体層基板
を同一組成の半導体材料で形成することが、発光効率の
高い発光素子がえられるため好ましい。
【００２１】前記チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶
層が形成された半導体ウェハを劈開によりチップ化する
ことが、端面を鏡面化することができるため好ましい。
層が形成された半導体ウェハを劈開によりチップ化する
ことが、端面を鏡面化することができるため好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子の製法について説明する。図１は本
発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の工程断面説
明図、図２〜４は本発明の製法により製造された半導体
発光素子の例の断面説明図である。
明の半導体発光素子の製法について説明する。図１は本
発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の工程断面説
明図、図２〜４は本発明の製法により製造された半導体
発光素子の例の断面説明図である。
【００２３】まず、図１（ａ）に示されるように、半導
体単結晶基板１の表面にＭＯＣＶＤ法によりチッ化ガリ
ウム系化合物半導体層からなる低温バッファ層２および
高温バッファ層３を成長する。
体単結晶基板１の表面にＭＯＣＶＤ法によりチッ化ガリ
ウム系化合物半導体層からなる低温バッファ層２および
高温バッファ層３を成長する。
【００２４】半導体単結晶基板１としては、たとえば結
晶面がそれぞれ（１１１）面であるＧａＡｓ単結晶基
板、ＧａＰ単結晶基板、ＩｎＰ単結晶基板またはＳｉ単
結晶基板を使用することができる。結晶面が（１１１）
面の半導体単結晶基板を使用するのは、チッ化ガリウム
系化合物半導体層の結晶品質のためである。またＧａＡ
ｓなど前述の半導体単結晶基板を使用するのは、他の材
料と比較してチッ化ガリウム系化合物半導体と格子定数
などが比較的近く、チッ化ガリウム系化合物半導体層に
かかる歪を小さくできるためである。
晶面がそれぞれ（１１１）面であるＧａＡｓ単結晶基
板、ＧａＰ単結晶基板、ＩｎＰ単結晶基板またはＳｉ単
結晶基板を使用することができる。結晶面が（１１１）
面の半導体単結晶基板を使用するのは、チッ化ガリウム
系化合物半導体層の結晶品質のためである。またＧａＡ
ｓなど前述の半導体単結晶基板を使用するのは、他の材
料と比較してチッ化ガリウム系化合物半導体と格子定数
などが比較的近く、チッ化ガリウム系化合物半導体層に
かかる歪を小さくできるためである。
【００２５】またＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長さ
せるには、反応炉内に基板を配設し、気相成長のための
原料ガス、たとえばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層を成長
させるにはキャリアガスのＨ2 にＡｌの原料ガスとして
有機金属ガスであるＴＭＡ、Ｇａの原料ガスとして有機
金属ガスであるＴＭＧ、Ｉｎの原料ガスとして有機金属
ガスであるＴＭＩ、およびＮの原料ガスとしてＮＨ3 を
所望の比率になるようにそれぞれの流量で導入して炉内
で反応させる。異なる組成の半導体層を成長させるばあ
いは、その導入比率を変えたり、またはその組成の元素
に必要な原料ガスを導入して反応させることにより所望
の組成の半導体層を成長させることができる。
せるには、反応炉内に基板を配設し、気相成長のための
原料ガス、たとえばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層を成長
させるにはキャリアガスのＨ2 にＡｌの原料ガスとして
有機金属ガスであるＴＭＡ、Ｇａの原料ガスとして有機
金属ガスであるＴＭＧ、Ｉｎの原料ガスとして有機金属
ガスであるＴＭＩ、およびＮの原料ガスとしてＮＨ3 を
所望の比率になるようにそれぞれの流量で導入して炉内
で反応させる。異なる組成の半導体層を成長させるばあ
いは、その導入比率を変えたり、またはその組成の元素
に必要な原料ガスを導入して反応させることにより所望
の組成の半導体層を成長させることができる。
【００２６】チッ化ガリウム系化合物半導体を成長させ
る際の成長温度は単結晶を成長させるには７００〜１２
００℃の高温で反応させて成長させるが、格子定数など
が異なる異種材料の基板上に直接成長させるばあいは完
全には単結晶の結晶方向が一致しないため４００〜７０
０℃の低温で多結晶膜として成長させる低温バッファ層
２を０．０１〜０．２μｍ程度介在させ、その上に７０
０〜１２００℃の高温で５０〜２００μｍ程度の高温バ
ッファ層３を成長させることが好ましい。この高温バッ
ファ層３を成長させる際に低温で多結晶膜として成長し
た低温バッファ層２も単結晶化し、高温バッファ層３と
整合化される。
る際の成長温度は単結晶を成長させるには７００〜１２
００℃の高温で反応させて成長させるが、格子定数など
が異なる異種材料の基板上に直接成長させるばあいは完
全には単結晶の結晶方向が一致しないため４００〜７０
０℃の低温で多結晶膜として成長させる低温バッファ層
２を０．０１〜０．２μｍ程度介在させ、その上に７０
０〜１２００℃の高温で５０〜２００μｍ程度の高温バ
ッファ層３を成長させることが好ましい。この高温バッ
ファ層３を成長させる際に低温で多結晶膜として成長し
た低温バッファ層２も単結晶化し、高温バッファ層３と
整合化される。
【００２７】つぎに図１（ｂ）に示されるように、半導
体単結晶基板１の裏面側から機械的研磨または化学的研
磨をし、半導体結晶基板１および低温バッファ層２を除
去する。この機械的研磨は、たとえばダイヤモンド粉を
使用する研磨装置により行い、化学的研磨は、たとえば
硫酸と過酸化水素の混合液により行う。
体単結晶基板１の裏面側から機械的研磨または化学的研
磨をし、半導体結晶基板１および低温バッファ層２を除
去する。この機械的研磨は、たとえばダイヤモンド粉を
使用する研磨装置により行い、化学的研磨は、たとえば
硫酸と過酸化水素の混合液により行う。
【００２８】つぎに図１（ｃ）に示されるように、残さ
れたチッ化ガリウム系化合物半導体層からなる高温バッ
ファ層（チッ化ガリウム系化合物半導体層）３を新たな
基板として反応炉内に配設し、前述と同様の方法でチッ
化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層４を
０．０１〜０．２μｍ程度、高温バッファ層５を１〜４
０μｍ程度設ける。チッ化ガリウム系化合物半導体を成
長する基板は同種のチッ化ガリウム系単結晶層であるた
め、低温バッファ層４および高温バッファ層５を設けな
いで直接つぎのクラッド層や活性層とするチッ化ガリウ
ム系化合物半導体単結晶を成長させてもよいが、ここで
新たに基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層基板
３は異種の半導体結晶基板１上に形成されたもので、格
子不整合に基づく結晶欠陥や転位が発生している可能性
があり、そのばあい、その上に成膜されるチッ化ガリウ
ム系化合物半導体単結晶層にも結晶欠陥や転位が進む可
能性がある。そのため、再度低温バッファ層４および高
温バッファ層５を設けることが好ましい。この低温バッ
ファ層４および高温バッファ層５の成長方法や効用など
は図１（ａ）の低温バッファ層２および高温バッファ層
（チッ化ガリウム系化合物半導体層基板）３と同様であ
る。
れたチッ化ガリウム系化合物半導体層からなる高温バッ
ファ層（チッ化ガリウム系化合物半導体層）３を新たな
基板として反応炉内に配設し、前述と同様の方法でチッ
化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層４を
０．０１〜０．２μｍ程度、高温バッファ層５を１〜４
０μｍ程度設ける。チッ化ガリウム系化合物半導体を成
長する基板は同種のチッ化ガリウム系単結晶層であるた
め、低温バッファ層４および高温バッファ層５を設けな
いで直接つぎのクラッド層や活性層とするチッ化ガリウ
ム系化合物半導体単結晶を成長させてもよいが、ここで
新たに基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層基板
３は異種の半導体結晶基板１上に形成されたもので、格
子不整合に基づく結晶欠陥や転位が発生している可能性
があり、そのばあい、その上に成膜されるチッ化ガリウ
ム系化合物半導体単結晶層にも結晶欠陥や転位が進む可
能性がある。そのため、再度低温バッファ層４および高
温バッファ層５を設けることが好ましい。この低温バッ
ファ層４および高温バッファ層５の成長方法や効用など
は図１（ａ）の低温バッファ層２および高温バッファ層
（チッ化ガリウム系化合物半導体層基板）３と同様であ
る。
【００２９】つぎに図１（ｄ）に示されるように、ｎ型
クラッド層６、ノンドープまたはｎ型もしくはｐ型の活
性層７、ｐ型クラッド層８、キャップ層９を順次形成す
る。クラッド層６、８は通常０．１〜２μｍ程度の厚さ
に形成され、活性層７は０．０５〜０．１μｍ程度の厚
さに形成される。活性層７は結晶欠陥や転位が発生しえ
ない程度に非常に薄く形成されるが、クラッド層は薄く
するのに限界があり、厚いため、これらが異種材料で構
成されると歪みが入り易く、高温バッファ層５とともに
厚い層は同じ組成の材料で形成されることが好ましい。
クラッド層６、ノンドープまたはｎ型もしくはｐ型の活
性層７、ｐ型クラッド層８、キャップ層９を順次形成す
る。クラッド層６、８は通常０．１〜２μｍ程度の厚さ
に形成され、活性層７は０．０５〜０．１μｍ程度の厚
さに形成される。活性層７は結晶欠陥や転位が発生しえ
ない程度に非常に薄く形成されるが、クラッド層は薄く
するのに限界があり、厚いため、これらが異種材料で構
成されると歪みが入り易く、高温バッファ層５とともに
厚い層は同じ組成の材料で形成されることが好ましい。
【００３０】前述のクラッド層などの半導体層でｎ型層
にするためには、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎをＳｉＨ4 、ＧｅＨ
4 、ＳｎＨ4 などのガスとして反応ガス内に混入するこ
とによりえられる。またｐ型層を形成するためには、Ｍ
ｇやＺｎをＣｐ2 ＭｇやＤＭＺｎの有機金属ガスとして
原料ガスに混入することによりｐ型層とすることができ
る。このｐ型層はキャップ層９上にＳｉＯ2 などからな
る保護膜を設けて４００〜８００℃でアニール処理をす
ることにより、または電子線を照射することによりＭｇ
と化合したＨ（キャリヤガスとしてのＨ2 や反応ガスで
あるＮＨ3 ガスのＨが化合する）を切り離してＭｇを動
き易くし、低抵抗化することができる。
にするためには、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎをＳｉＨ4 、ＧｅＨ
4 、ＳｎＨ4 などのガスとして反応ガス内に混入するこ
とによりえられる。またｐ型層を形成するためには、Ｍ
ｇやＺｎをＣｐ2 ＭｇやＤＭＺｎの有機金属ガスとして
原料ガスに混入することによりｐ型層とすることができ
る。このｐ型層はキャップ層９上にＳｉＯ2 などからな
る保護膜を設けて４００〜８００℃でアニール処理をす
ることにより、または電子線を照射することによりＭｇ
と化合したＨ（キャリヤガスとしてのＨ2 や反応ガスで
あるＮＨ3 ガスのＨが化合する）を切り離してＭｇを動
き易くし、低抵抗化することができる。
【００３１】この例では、活性層７の両側をｐ型層とｎ
型層の両クラッド層６、８により挟むダブルヘテロ接合
構造とされ、クラッド層６、８は活性層７のバンドギャ
ップエネルギーより大きなバンドギャップエネルギーを
有する材料で構成されている。前述のＡｌx Ｇａy Ｉｎ
1-x-y Ｎの材料でバンドギャップエネルギーを大きくす
るには、ｘを大きくし、１−ｘ−ｙを小さくすることに
よりえられる。このようなバンドギャップエネルギーを
有するクラッド層６、８でサンドイッチ構造とすること
により、活性層に注入されたキャリアが発光層である活
性層とクラッド層のあいだにできるエネルギー障壁で閉
じ込められるため、単純な同一材料でｐｎ接合を作った
ホモ接合構造より発光再結合の確立が格段に向上し、発
光効率も高くなる。しかし本発明の製法はこのようなダ
ブルヘテロ接合構造に限定されることはなく、ホモ接合
やヘテロ接合のｐｎ接合でも成長する半導体層の組成を
変えるだけで同様に適用される。また、半導体レーザで
ストライプ溝を形成することにより屈折率導波構造とす
る半導体発光素子なども同様に製造できる。なお、キャ
ップ層９は電極金属１０との接触抵抗の低下のためのも
ので、０．２μｍ以下程度の厚さに形成される。
型層の両クラッド層６、８により挟むダブルヘテロ接合
構造とされ、クラッド層６、８は活性層７のバンドギャ
ップエネルギーより大きなバンドギャップエネルギーを
有する材料で構成されている。前述のＡｌx Ｇａy Ｉｎ
1-x-y Ｎの材料でバンドギャップエネルギーを大きくす
るには、ｘを大きくし、１−ｘ−ｙを小さくすることに
よりえられる。このようなバンドギャップエネルギーを
有するクラッド層６、８でサンドイッチ構造とすること
により、活性層に注入されたキャリアが発光層である活
性層とクラッド層のあいだにできるエネルギー障壁で閉
じ込められるため、単純な同一材料でｐｎ接合を作った
ホモ接合構造より発光再結合の確立が格段に向上し、発
光効率も高くなる。しかし本発明の製法はこのようなダ
ブルヘテロ接合構造に限定されることはなく、ホモ接合
やヘテロ接合のｐｎ接合でも成長する半導体層の組成を
変えるだけで同様に適用される。また、半導体レーザで
ストライプ溝を形成することにより屈折率導波構造とす
る半導体発光素子なども同様に製造できる。なお、キャ
ップ層９は電極金属１０との接触抵抗の低下のためのも
ので、０．２μｍ以下程度の厚さに形成される。
【００３２】つぎに、前述のように、半導体層の表面に
ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3などの保護膜を設け
て４００〜８００℃で２０〜６０分間程度のアニール処
理を行うか、保護膜を設けないで、直接表面から３〜２
０ｋＶ程度の加速電圧で電子線照射をする。その結果、
ｐ型層のドーパントであるＭｇとＨとの接合が切られ、
活性化が達成され、ｐ型層の低抵抗化が図られる。
ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3などの保護膜を設け
て４００〜８００℃で２０〜６０分間程度のアニール処
理を行うか、保護膜を設けないで、直接表面から３〜２
０ｋＶ程度の加速電圧で電子線照射をする。その結果、
ｐ型層のドーパントであるＭｇとＨとの接合が切られ、
活性化が達成され、ｐ型層の低抵抗化が図られる。
【００３３】ついで、Ａｕ、Ａｌなどの電極材料を蒸着
やスパッタ法などにより成膜し、裏面側には全面に下部
（ｎ側）電極１１が形成され、表面側はＬＥＤのばあい
は発光領域を確保するため、または半導体レーザのばあ
いは電流注入領域を規制するため、中心部のみに残るよ
うにパターニングして上部（ｐ側）電極１０が形成さ
れ、そののち各チップに劈開することにより、図１
（ｅ）に斜視図で示されるように半導体発光素子チップ
が形成される。
やスパッタ法などにより成膜し、裏面側には全面に下部
（ｎ側）電極１１が形成され、表面側はＬＥＤのばあい
は発光領域を確保するため、または半導体レーザのばあ
いは電流注入領域を規制するため、中心部のみに残るよ
うにパターニングして上部（ｐ側）電極１０が形成さ
れ、そののち各チップに劈開することにより、図１
（ｅ）に斜視図で示されるように半導体発光素子チップ
が形成される。
【００３４】この半導体発光素子チップをリードフレー
ムに載置し、ワイヤボンディングしたのちエポキシ樹脂
でモールドすることによりＬＥＤが、またチップをステ
ムに載置し、ワイヤボンディングしたのちキャップでシ
ールすることによりレーザダイオードが完成する。
ムに載置し、ワイヤボンディングしたのちエポキシ樹脂
でモールドすることによりＬＥＤが、またチップをステ
ムに載置し、ワイヤボンディングしたのちキャップでシ
ールすることによりレーザダイオードが完成する。
【００３５】本発明によれば、半導体単結晶基板上にチ
ッ化ガリウム系化合物半導体層を成長させたのち、半導
体単結晶基板を除去し、チッ化ガリウム系化合物半導体
層を新たな基板としてその上に動作層のチッ化ガリウム
系化合物半導体単結晶層を成長しているため、格子定数
や熱膨張係数は非常に近くなり、格子欠陥や転位は発生
しにくい。
ッ化ガリウム系化合物半導体層を成長させたのち、半導
体単結晶基板を除去し、チッ化ガリウム系化合物半導体
層を新たな基板としてその上に動作層のチッ化ガリウム
系化合物半導体単結晶層を成長しているため、格子定数
や熱膨張係数は非常に近くなり、格子欠陥や転位は発生
しにくい。
【００３６】一方、半導体単結晶基板上に成長させた新
たな基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層と半導
体単結晶基板とのあいだの格子不整合に基因して新たな
基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層に結晶欠陥
が発生し、その結晶欠陥が動作層とするチッ化ガリウム
系化合物半導体単結晶層へ広がり、転位や結晶欠陥が発
生することが懸念されるが、その転位や欠陥について
は、その間に低温バッファ層および高温バッファ層を設
けることにより有効に防止することができる。
たな基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層と半導
体単結晶基板とのあいだの格子不整合に基因して新たな
基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層に結晶欠陥
が発生し、その結晶欠陥が動作層とするチッ化ガリウム
系化合物半導体単結晶層へ広がり、転位や結晶欠陥が発
生することが懸念されるが、その転位や欠陥について
は、その間に低温バッファ層および高温バッファ層を設
けることにより有効に防止することができる。
【００３７】さらに、バッファ層とクラッド層の１μｍ
以上に厚く形成される層の半導体単結晶層の組成を同じ
にすることにより、きれいな劈開面がえられ、鏡面がえ
られ易くなる。
以上に厚く形成される層の半導体単結晶層の組成を同じ
にすることにより、きれいな劈開面がえられ、鏡面がえ
られ易くなる。
【００３８】つぎに、さらに具体的な発光素子により本
発明の製法を詳細に説明する。
発明の製法を詳細に説明する。
【００３９】
実施例１ 図２は本発明の製法により製造したチッ化ガリウム系ダ
ブルヘテロ接合ＬＥＤの断面説明図である。チッ化ガリ
ウム系化合物半導体としてＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を用い、
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの比率を変えることによりダブルヘテ
ロ接合を形成したものである。
ブルヘテロ接合ＬＥＤの断面説明図である。チッ化ガリ
ウム系化合物半導体としてＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を用い、
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの比率を変えることによりダブルヘテ
ロ接合を形成したものである。
【００４０】まず、前述の図１（ｂ）に示されるような
５０〜２００μｍの厚さに形成されたｎ型Ａｌx Ｇａy
Ｉｎ1-x-y Ｎの半導体層からなる新たな基板とされたチ
ッ化ガリウム系化合物半導体層基板３の表面に４００〜
７００℃の低温でｎ型ＡｌvＧａw Ｉｎ1-v-w Ｎ（０≦
ｖ＜１、０＜ｗ≦１、０＜ｖ＋ｗ≦１、ｖ≦ｘ、１−ｘ
−ｙ≦１−ｖ−ｗ）からなる低温バッファ層４を０．０
１〜０．２μｍ程度ＭＯＣＶＤ法により成長し、ついで
７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリウム系化合物半
導体層基板３と同じ組成のｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y
Ｎからなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さ
に設けた。さらに７００〜１２００℃でｎ型Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｎ型クラッド層６を０．１〜２
μｍ程度の厚さに設け、ノンドープのＡｌp Ｇａq Ｉｎ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１、
ｐ＜ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層７を
０．０５〜０．１μｍ程度の厚さに成長させ、さらにｐ
型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-yＮからなるｐ型クラッド層８
を１〜２μｍ成長させた。その上にＡｌr Ｇａs Ｉｎ
1-r-s Ｎ（０≦ｒ＜１、０＜ｓ≦１、０＜ｒ＋ｓ≦１、
ｒ≦ｘ、１−ｘ−ｙ≦１−ｒ−ｓ）からなるキャップ層
９を０．２μｍ程度の厚さ設ける。
５０〜２００μｍの厚さに形成されたｎ型Ａｌx Ｇａy
Ｉｎ1-x-y Ｎの半導体層からなる新たな基板とされたチ
ッ化ガリウム系化合物半導体層基板３の表面に４００〜
７００℃の低温でｎ型ＡｌvＧａw Ｉｎ1-v-w Ｎ（０≦
ｖ＜１、０＜ｗ≦１、０＜ｖ＋ｗ≦１、ｖ≦ｘ、１−ｘ
−ｙ≦１−ｖ−ｗ）からなる低温バッファ層４を０．０
１〜０．２μｍ程度ＭＯＣＶＤ法により成長し、ついで
７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリウム系化合物半
導体層基板３と同じ組成のｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y
Ｎからなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さ
に設けた。さらに７００〜１２００℃でｎ型Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｎ型クラッド層６を０．１〜２
μｍ程度の厚さに設け、ノンドープのＡｌp Ｇａq Ｉｎ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１、
ｐ＜ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層７を
０．０５〜０．１μｍ程度の厚さに成長させ、さらにｐ
型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-yＮからなるｐ型クラッド層８
を１〜２μｍ成長させた。その上にＡｌr Ｇａs Ｉｎ
1-r-s Ｎ（０≦ｒ＜１、０＜ｓ≦１、０＜ｒ＋ｓ≦１、
ｒ≦ｘ、１−ｘ−ｙ≦１−ｒ−ｓ）からなるキャップ層
９を０．２μｍ程度の厚さ設ける。
【００４１】前記構造で、両クラッド層６、８は同じ組
成で、かつ、これらの層は活性層７の組成よりバンドギ
ャップエネルギーが大きい組成で形成されている。すな
わち、Ａｌの量を多くして、Ｉｎの量を少なくすること
によりバンドギャップエネルギーの大きい材料がえら
れ、バンドギャップエネルギーの大きい材料からなるク
ラッド層６、８によりバンドギャップエネルギーが小さ
い材料からなる活性層７がサンドイッチされる構造にな
っており、活性層に注入されたキャリアをエネルギー障
壁で閉じ込め、発光効率を高くしている。
成で、かつ、これらの層は活性層７の組成よりバンドギ
ャップエネルギーが大きい組成で形成されている。すな
わち、Ａｌの量を多くして、Ｉｎの量を少なくすること
によりバンドギャップエネルギーの大きい材料がえら
れ、バンドギャップエネルギーの大きい材料からなるク
ラッド層６、８によりバンドギャップエネルギーが小さ
い材料からなる活性層７がサンドイッチされる構造にな
っており、活性層に注入されたキャリアをエネルギー障
壁で閉じ込め、発光効率を高くしている。
【００４２】そののち前述のように電子線照射によりｐ
型層の低抵抗化を図り、電極を形成して劈開することに
より０．５カンデラ（ｃｄ）程度の輝度のダブルヘテロ
接合の青色ＬＥＤがえられた。
型層の低抵抗化を図り、電極を形成して劈開することに
より０．５カンデラ（ｃｄ）程度の輝度のダブルヘテロ
接合の青色ＬＥＤがえられた。
【００４３】本実施例によれば、バンドギャップエネル
ギーの小さい材料からなる活性層をサンドイッチ構造と
するダブルヘテロ接合としているため、発光効率を高め
ることができるとともに、クラッド層やバッファ層など
の厚い半導体層は同じ組成の材料で構成し、異なる組成
の半導体層は結晶欠陥が生じない程度の薄さに形成され
ているため、欠陥のない膜質の優れた半導体層がえら
れ、さらに劈開が容易となる。
ギーの小さい材料からなる活性層をサンドイッチ構造と
するダブルヘテロ接合としているため、発光効率を高め
ることができるとともに、クラッド層やバッファ層など
の厚い半導体層は同じ組成の材料で構成し、異なる組成
の半導体層は結晶欠陥が生じない程度の薄さに形成され
ているため、欠陥のない膜質の優れた半導体層がえら
れ、さらに劈開が容易となる。
【００４４】実施例２ 本実施例は半導体レーザ型発光素子の実施例で、各層の
形成および電極の形成までは実施例１と全く同様に形成
し、電極形成後に上部電極１１の両側のキャップ層９お
よびｐ型クラッド層８の上部をエッチングしてメサ型形
状にしたものである。このような構造にすることにより
電流を活性層の中心部だけに集中させることができ、し
かも劈開により端面が鏡面になっているため、端面で反
射させて発振させることができ、出力が０．２ｍＷ程度
の青色半導体レーザ型発光素子がえられた。
形成および電極の形成までは実施例１と全く同様に形成
し、電極形成後に上部電極１１の両側のキャップ層９お
よびｐ型クラッド層８の上部をエッチングしてメサ型形
状にしたものである。このような構造にすることにより
電流を活性層の中心部だけに集中させることができ、し
かも劈開により端面が鏡面になっているため、端面で反
射させて発振させることができ、出力が０．２ｍＷ程度
の青色半導体レーザ型発光素子がえられた。
【００４５】実施例３ 本実施例はｐｎ接合のＬＥＤの実施例で、チッ化ガリウ
ム系化合物半導体層基板３にｎ型ＧａＮからなる低温バ
ッファ層４を０．０１〜０．２μｍ程度、ｎ型ＧａＮか
らなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さだけ
実施例１と同様の条件で成長し、そののちｎ型Ａｌt Ｇ
ａ1-t Ｎ（０≦ｔ＜１）からなるｎ型層１２を１〜２μ
ｍ程度、ｐ型Ｉｎu Ｇａ1-u Ｎ（０≦ｕ＜１）からなる
ｐ型層１３を０．１〜０．３μｍ程度、それぞれ成膜
し、ついでｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ（０≦ｚ＜１）からな
るキャップ層１４を成膜し、ｐ型層１３に３〜２０ｋＶ
程度の加速電圧で電子線照射をし、アニールを行ったの
ち、下部（ｎ側）電極１１および上部（ｐ側）電極１０
を形成し、ヘテロ接合のｐｎ接合ＬＥＤを製造した。こ
のヘテロ接合構造とすることにより発光効率が増加し、
０．２カンデラ（ｃｄ）程度の輝度の青色ＬＥＤがえら
れた。
ム系化合物半導体層基板３にｎ型ＧａＮからなる低温バ
ッファ層４を０．０１〜０．２μｍ程度、ｎ型ＧａＮか
らなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さだけ
実施例１と同様の条件で成長し、そののちｎ型Ａｌt Ｇ
ａ1-t Ｎ（０≦ｔ＜１）からなるｎ型層１２を１〜２μ
ｍ程度、ｐ型Ｉｎu Ｇａ1-u Ｎ（０≦ｕ＜１）からなる
ｐ型層１３を０．１〜０．３μｍ程度、それぞれ成膜
し、ついでｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ（０≦ｚ＜１）からな
るキャップ層１４を成膜し、ｐ型層１３に３〜２０ｋＶ
程度の加速電圧で電子線照射をし、アニールを行ったの
ち、下部（ｎ側）電極１１および上部（ｐ側）電極１０
を形成し、ヘテロ接合のｐｎ接合ＬＥＤを製造した。こ
のヘテロ接合構造とすることにより発光効率が増加し、
０．２カンデラ（ｃｄ）程度の輝度の青色ＬＥＤがえら
れた。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、基板が絶縁基板でない
ため、下部側の電極を基板の裏面に形成すればよく、従
来のように上面側からエッチングして下部の導電型層を
露出させて電極を形成する必要がない。そのため、ドラ
イエッチング工程が不要になり、構造プロセスが簡単に
なるとともにエッチング時に発生しやすいコンタミネー
ションによる抵抗に基因する特性劣化も生じない。
ため、下部側の電極を基板の裏面に形成すればよく、従
来のように上面側からエッチングして下部の導電型層を
露出させて電極を形成する必要がない。そのため、ドラ
イエッチング工程が不要になり、構造プロセスが簡単に
なるとともにエッチング時に発生しやすいコンタミネー
ションによる抵抗に基因する特性劣化も生じない。
【００４７】さらに基板もクラッド層などの厚い層と同
じチッ化ガリウム系化合物半導体層からなっているた
め、同種の結晶が揃うことになり容易に劈開することが
でき、簡単に鏡面をうることができる。その結果、青色
の半導体レーザも容易にうることができる。
じチッ化ガリウム系化合物半導体層からなっているた
め、同種の結晶が揃うことになり容易に劈開することが
でき、簡単に鏡面をうることができる。その結果、青色
の半導体レーザも容易にうることができる。
【００４８】また基板もチッ化ガリウム系化合物半導体
層からなっているため、動作層と同種の半導体層であ
り、格子定数などが一致して格子整合がとれ、結晶欠陥
や転位の発生を防止できる。その結果、半導体層が高品
質になり、素子の発光効率や寿命が向上する。
層からなっているため、動作層と同種の半導体層であ
り、格子定数などが一致して格子整合がとれ、結晶欠陥
や転位の発生を防止できる。その結果、半導体層が高品
質になり、素子の発光効率や寿命が向上する。
【図１】本発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の
製造工程を示す図である。
製造工程を示す図である。
【図２】本発明の製法の一実施例により製造したＬＥＤ
の断面説明図である。
の断面説明図である。
【図３】本発明の製法の他の実施例により製造した半導
体レーザの断面説明図である。
体レーザの断面説明図である。
【図４】本発明の製法のさらに他の実施例により製造し
たＬＥＤの断面説明図である。
たＬＥＤの断面説明図である。
【図５】従来のＧａＮ系ＬＥＤの断面説明図である。
【図６】従来のサファイア基板上に形成されたバッファ
層に発生する転位の状況を説明する図である。
層に発生する転位の状況を説明する図である。
１ 半導体単結晶基板 ３ チッ化ガリウム系化合物半導体層基板 ４ 低温バッファ層 ５ 高温バッファ層 ６ ｎ型クラッド層 ７ 活性層 ８ ｐ型クラッド層
Claims (6)
- 【請求項１】 （ａ）半導体単結晶基板上にチッ化ガリ
ウム系化合物半導体層を成膜する工程、（ｂ）前記半導
体単結晶基板を除去する工程、および（ｃ）該半導体結
晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物
半導体層を新たな基板として、少なくともｎ型層および
ｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を
さらに成長する工程を有する半導体発光素子の製法。 - 【請求項２】 前記半導体単結晶基板は、ＧａＡｓ、Ｇ
ａＰ、ＩｎＰおよびＳｉよりなる群から選ばれた少なく
とも１種の半導体で、かつ、結晶面が（１１１）面の単
結晶基板である請求項１記載の半導体発光素子の製法。 - 【請求項３】 前記（ａ）工程のチッ化ガリウム系化合
物半導体層の成膜工程を、前記半導体単結晶基板上に４
００〜７００℃の低温でチッ化ガリウム系化合物半導体
層からなる低温バッファ層を形成したのちに７００〜１
２００℃の高温で成膜する請求項１または２記載の半導
体発光素子の製法。 - 【請求項４】 前記（ｃ）工程のチッ化ガリウム系化合
物半導体単結晶層の成長前に４００〜７００℃の低温で
チッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層
を成膜し、さらに７００〜１２００℃の高温でチッ化ガ
リウム系化合物半導体からなる高温バッファ層を成膜
し、そののち前記チッ化ガリウム系化合物半導体単結晶
層を成長する請求項１、２または３記載の半導体発光素
子の製法。 - 【請求項５】 前記少なくともｎ型層およびｐ型層を含
むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層がｎ型クラッ
ド層、活性層、ｐ型クラッド層のサンドイッチ構造を有
し、該サンドイッチ構造の各層は該活性層のバンドギャ
ップエネルギーが該ｎ型およびｐ型クラッド層のバンド
ギャップエネルギーより小さい半導体材料で構成し、か
つ、該ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、前記高温バッ
ファ層および前記チッ化ガリウム系化合物半導体層基板
を同一組成の半導体材料で形成する請求項４記載の半導
体発光素子の製法。 - 【請求項６】 前記チッ化ガリウム系化合物半導体単結
晶層が形成された半導体ウェハを劈開によりチップ化す
る請求項１または５記載の半導体発光素子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21367695A JP3974667B2 (ja) | 1994-08-22 | 1995-08-22 | 半導体発光素子の製法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP19685294 | 1994-08-22 | ||
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