JPH11233827A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH11233827A JPH11233827A JP2830098A JP2830098A JPH11233827A JP H11233827 A JPH11233827 A JP H11233827A JP 2830098 A JP2830098 A JP 2830098A JP 2830098 A JP2830098 A JP 2830098A JP H11233827 A JPH11233827 A JP H11233827A
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- light emitting
- layer
- semiconductor
- light
- gan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３原色の光の発光部が同一基板の上に縦型構
造で集積されている半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ３原色のいずれか１つの光を発光する発
光層３２ｂ，５２ｂ，６２ｂを有する３種類の半導体積
層構造３，５，６が同一基板１の上に順次積層されてい
る半導体発光素子であって、前記発光層３２ｂ，５２
ｂ，６２ｂは、それぞれ、組成が異なるＧａＮ系化合物
半導体から成り、具体的には、前記発光層がＧａＮＰ系
またはＧａＮＩｎＡｓ系化合物半導体から成り、また、
前記発光層がＧａＮＰ系化合物半導体から成り、前記半
導体積層構造の間にはＣドープＧａＮ，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボン，またはＡｌＮから成る絶縁層
４１，４２が介装されている。
造で集積されている半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ３原色のいずれか１つの光を発光する発
光層３２ｂ，５２ｂ，６２ｂを有する３種類の半導体積
層構造３，５，６が同一基板１の上に順次積層されてい
る半導体発光素子であって、前記発光層３２ｂ，５２
ｂ，６２ｂは、それぞれ、組成が異なるＧａＮ系化合物
半導体から成り、具体的には、前記発光層がＧａＮＰ系
またはＧａＮＩｎＡｓ系化合物半導体から成り、また、
前記発光層がＧａＮＰ系化合物半導体から成り、前記半
導体積層構造の間にはＣドープＧａＮ，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボン，またはＡｌＮから成る絶縁層
４１，４２が介装されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、更に詳しくは、３原色の光を発光する発光層が同一
基板上に積層構造をなして形成されていて、１個の素子
であっても、白色光を含む多色光の発光が可能である新
規構造の半導体発光素子に関する。
し、更に詳しくは、３原色の光を発光する発光層が同一
基板上に積層構造をなして形成されていて、１個の素子
であっても、白色光を含む多色光の発光が可能である新
規構造の半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、赤色発光素子，緑色発光素
子，青色発光素子の３種類の発光素子が半導体材料を用
いて製造されている。そして近年では、ＧａＮ系化合物
半導体を用いた青色発光素子が注目を集め、既に２cd程
度の輝度を有する青色発光素子も開発されている。
子，青色発光素子の３種類の発光素子が半導体材料を用
いて製造されている。そして近年では、ＧａＮ系化合物
半導体を用いた青色発光素子が注目を集め、既に２cd程
度の輝度を有する青色発光素子も開発されている。
【０００３】これら３種類の発光素子は、いずれも、所
定基板の上に、ＭＯＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法を適用して
所定の半導体材料のエピタキシャル結晶成長を行うこと
によりｎｉｐ（またはｐｉｎ）ダブルヘテロ接合構造を
形成し、所定箇所に電極を装荷して製造されている。そ
のとき、赤色発光素子を製造する場合には赤色に発光す
る半導体材料を用い、緑色発光素子を製造する場合には
緑色に発光する半導体材料を用い、青色発光素子を製造
する場合には青色に発光する半導体材料を用いている。
定基板の上に、ＭＯＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法を適用して
所定の半導体材料のエピタキシャル結晶成長を行うこと
によりｎｉｐ（またはｐｉｎ）ダブルヘテロ接合構造を
形成し、所定箇所に電極を装荷して製造されている。そ
のとき、赤色発光素子を製造する場合には赤色に発光す
る半導体材料を用い、緑色発光素子を製造する場合には
緑色に発光する半導体材料を用い、青色発光素子を製造
する場合には青色に発光する半導体材料を用いている。
【０００４】すなわち、従来の発光素子においては、１
個の素子は赤色，緑色または青色のいずれか１つの光の
みを発光するものであり発色光との関係でそれぞれは別
体であった。
個の素子は赤色，緑色または青色のいずれか１つの光の
みを発光するものであり発色光との関係でそれぞれは別
体であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来から知ら
れている発光素子とは異なり、赤色発光部，緑色発光部
および青色発光部が同一基板の上に集積されて１個の素
子を構成し、したがって、１個の素子であっても、白色
光を含む多色光の発光が可能であり、いわば３原色発光
部集積型発光素子とでもいうべき新規構造の半導体発光
素子の提供を目的とする。
れている発光素子とは異なり、赤色発光部，緑色発光部
および青色発光部が同一基板の上に集積されて１個の素
子を構成し、したがって、１個の素子であっても、白色
光を含む多色光の発光が可能であり、いわば３原色発光
部集積型発光素子とでもいうべき新規構造の半導体発光
素子の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、半導体発光
素子の材料として用いられている各種の半導体材料の性
質を検討する過程で、組成式：ＧａＮxＰ1-xで示される
化合物半導体は、組成比ｘを変化させると、そのバンド
ギャップエネルギーが3.３４eV〜ー0.２eVの範囲で大き
く変化するという公知の事実に着目した。すなわち、組
成比ｘを1.０〜0.８の範囲内で変化させると、ＧａＮx
Ｐ1-xからは紫外光から赤色光までの発光波長を得るこ
とができるという事実である。より具体的には、組成比
ｘが0.９５付近の値である場合は青色に発光し、組成比
ｘが0.９０付近の値である場合は緑色に発光し、組成比
ｘが0.８７付近の値である場合は赤色に発光するという
知見である。
素子の材料として用いられている各種の半導体材料の性
質を検討する過程で、組成式：ＧａＮxＰ1-xで示される
化合物半導体は、組成比ｘを変化させると、そのバンド
ギャップエネルギーが3.３４eV〜ー0.２eVの範囲で大き
く変化するという公知の事実に着目した。すなわち、組
成比ｘを1.０〜0.８の範囲内で変化させると、ＧａＮx
Ｐ1-xからは紫外光から赤色光までの発光波長を得るこ
とができるという事実である。より具体的には、組成比
ｘが0.９５付近の値である場合は青色に発光し、組成比
ｘが0.９０付近の値である場合は緑色に発光し、組成比
ｘが0.８７付近の値である場合は赤色に発光するという
知見である。
【０００７】この知見に基づき、本発明者は、組成比ｘ
が異なる３種類のＧａＮxＰ1-xでそれぞれ赤色発光層，
緑色発光層，および青色発光層を形成し、それらを同一
基板の上に積層すれば、１個の素子であっても３原色の
光の発光が可能になるとの着想を抱き、この着想に基づ
いて鋭意研究を重ねた結果、本発明の半導体発光素子を
開発するに至った。
が異なる３種類のＧａＮxＰ1-xでそれぞれ赤色発光層，
緑色発光層，および青色発光層を形成し、それらを同一
基板の上に積層すれば、１個の素子であっても３原色の
光の発光が可能になるとの着想を抱き、この着想に基づ
いて鋭意研究を重ねた結果、本発明の半導体発光素子を
開発するに至った。
【０００８】すなわち、本発明の半導体発光素子は、３
原色のいずれか１つの光を発光する発光層を有する３種
類の半導体積層構造が同一基板の上に順次積層されてい
る半導体発光素子であって、前記発光層は、それぞれ、
組成が異なるＧａＮ系化合物半導体から成ることを特徴
とする。とくに、前記発光層がＧａＮＰ系またはＧａＮ
ＩｎＡｓ系化合物半導体から成る半導体発光素子、また
前記発光層がＧａＮＰ系化合物半導体から成り、前記半
導体積層構造の間にはＣドープＧａＮ，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボン，またはＡｌＮから成る絶縁層
が介装されている半導体発光素子が提供される。
原色のいずれか１つの光を発光する発光層を有する３種
類の半導体積層構造が同一基板の上に順次積層されてい
る半導体発光素子であって、前記発光層は、それぞれ、
組成が異なるＧａＮ系化合物半導体から成ることを特徴
とする。とくに、前記発光層がＧａＮＰ系またはＧａＮ
ＩｎＡｓ系化合物半導体から成る半導体発光素子、また
前記発光層がＧａＮＰ系化合物半導体から成り、前記半
導体積層構造の間にはＣドープＧａＮ，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボン，またはＡｌＮから成る絶縁層
が介装されている半導体発光素子が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の発光素子を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明素子の層構造を示
す断面図である。図１において、例えばサファイアなど
から成る基板１の上には、後述するＧａＮバッファ層を
含む半絶縁性のＧａＮ層２が積層されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明素子の層構造を示
す断面図である。図１において、例えばサファイアなど
から成る基板１の上には、後述するＧａＮバッファ層を
含む半絶縁性のＧａＮ層２が積層されている。
【００１０】そして、上記半絶縁性ＧａＮ層２の上に
は、ｎ−ＧａＮから成る下部クラッド層３１，ｎ−Ｇａ
ＮxＰ1-xから成る下部光閉じ込め３２ａ，ｉ−ＧａＮy
Ｐ1-y（ただし、ｘ≠ｙ）から成る発光層３２ｂ，ｐ−
ＧａＮxＰ1-xから成る上部光閉じ込め層３２ｃ，ｐ−Ｇ
ａＮから成る上部クラッド層３３が順次積層されてい
て、全体としては、下部光閉じ込め層３２ａ，発光層３
２ｂ，上部光閉じ込め層３２ｃから成るｎｉｐダブルヘ
テロ接合を有する第１の半導体積層構造３が形成されて
いる。
は、ｎ−ＧａＮから成る下部クラッド層３１，ｎ−Ｇａ
ＮxＰ1-xから成る下部光閉じ込め３２ａ，ｉ−ＧａＮy
Ｐ1-y（ただし、ｘ≠ｙ）から成る発光層３２ｂ，ｐ−
ＧａＮxＰ1-xから成る上部光閉じ込め層３２ｃ，ｐ−Ｇ
ａＮから成る上部クラッド層３３が順次積層されてい
て、全体としては、下部光閉じ込め層３２ａ，発光層３
２ｂ，上部光閉じ込め層３２ｃから成るｎｉｐダブルヘ
テロ接合を有する第１の半導体積層構造３が形成されて
いる。
【００１１】そして、前記下部クラッド層３１の上には
例えばＮｉ／Ａｌから成るｎ型電極Ｅ１が装荷され、前
記上部クラッド層３３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから成
るｐ型電極Ｅ２が装荷されている。上記した第１の半導
体積層構造３における発光層３２ｂを構成するｉ−Ｇａ
Ｎ yＰ1-yは、この組成比ｙを選定することにより、赤
色，緑色または青色のいずれかの光を発光するように設
計される。
例えばＮｉ／Ａｌから成るｎ型電極Ｅ１が装荷され、前
記上部クラッド層３３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから成
るｐ型電極Ｅ２が装荷されている。上記した第１の半導
体積層構造３における発光層３２ｂを構成するｉ−Ｇａ
Ｎ yＰ1-yは、この組成比ｙを選定することにより、赤
色，緑色または青色のいずれかの光を発光するように設
計される。
【００１２】この第１の半導体積層構造３の上には、後
述する絶縁層４１を介して、ｎ−ＧａＮから成る下部ク
ラッド層５１，ｎ−ＧａＮuＰ1-uから成る下部光閉じ込
め層５２ａ，ｉ−ＧａＮvＰ1-v（ただしｕ≠ｖであり、
ｕ，ｖ≠ｘ，ｙ）から成る発光層５２ｂ，ｐ−ＧａＮu
Ｐ1-uから成る上部光閉じ込め層５２ｃ，ｐ−ＧａＮか
ら成る上部クラッド層５３が順次積層されていて、全体
としては、下部光閉じ込め層５２ａ，発光層５２ｂ，上
部光閉じ込め層５２ｃから成るｎｉｐダブルヘテロ接合
を有する第２の半導体積層構造５が形成されている。そ
して、前記下部クラッド層５１の上には例えばＮｉ／Ａ
ｌから成るｎ型電極Ｅ３が装荷され、前記上部クラッド
層５３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから成るｐ型電極Ｅ４
が装荷されている。
述する絶縁層４１を介して、ｎ−ＧａＮから成る下部ク
ラッド層５１，ｎ−ＧａＮuＰ1-uから成る下部光閉じ込
め層５２ａ，ｉ−ＧａＮvＰ1-v（ただしｕ≠ｖであり、
ｕ，ｖ≠ｘ，ｙ）から成る発光層５２ｂ，ｐ−ＧａＮu
Ｐ1-uから成る上部光閉じ込め層５２ｃ，ｐ−ＧａＮか
ら成る上部クラッド層５３が順次積層されていて、全体
としては、下部光閉じ込め層５２ａ，発光層５２ｂ，上
部光閉じ込め層５２ｃから成るｎｉｐダブルヘテロ接合
を有する第２の半導体積層構造５が形成されている。そ
して、前記下部クラッド層５１の上には例えばＮｉ／Ａ
ｌから成るｎ型電極Ｅ３が装荷され、前記上部クラッド
層５３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから成るｐ型電極Ｅ４
が装荷されている。
【００１３】そして、上記した第２の半導体積層構造５
における発光層５２ｂを構成するｉ−ＧａＮvＰ1-vは、
その組成が第１の半導体積層構造３の発光層３２ｂを構
成するｉ−ＧａＮyＰ1-yとは異なった組成であるので、
当該発光層３２ｂとは異なった発光波長の光を発光する
ようになっている。この第１の半導体積層構造５の上に
は、後述する絶縁層４２を介して、ｎ−ＧａＮから成る
下部クラッド層６１，ｎ−ＧａＮrＰ1-rから成る下部光
閉じ込め層６２ａ，ｉ−ＧａＮsＰ1-s（ただしｒ≠ｓで
あり、ｒ，ｓ≠ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）から成る発光層６２
ｂ，ｐ−ＧａＮrＰ1-rから成る上部光閉じ込め層６２
ｃ，ｐ−ＧａＮから成る上部クラッド層６３が順次積層
されていて、全体としては、下部光閉じ込め層６２ａ，
発光層６２ｂ，上部光閉じ込め層６２ｃから成るｎｉｐ
ダブルヘテロ接合を有する第３の半導体積層構造６が形
成されている。そして、前記下部クラッド層６１の上に
は例えばＮｉ／Ａｌから成るｎ型電極Ｅ５が装荷され、
前記上部クラッド層６３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから
成るｐ型電極Ｅ６が装荷されている。
における発光層５２ｂを構成するｉ−ＧａＮvＰ1-vは、
その組成が第１の半導体積層構造３の発光層３２ｂを構
成するｉ−ＧａＮyＰ1-yとは異なった組成であるので、
当該発光層３２ｂとは異なった発光波長の光を発光する
ようになっている。この第１の半導体積層構造５の上に
は、後述する絶縁層４２を介して、ｎ−ＧａＮから成る
下部クラッド層６１，ｎ−ＧａＮrＰ1-rから成る下部光
閉じ込め層６２ａ，ｉ−ＧａＮsＰ1-s（ただしｒ≠ｓで
あり、ｒ，ｓ≠ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）から成る発光層６２
ｂ，ｐ−ＧａＮrＰ1-rから成る上部光閉じ込め層６２
ｃ，ｐ−ＧａＮから成る上部クラッド層６３が順次積層
されていて、全体としては、下部光閉じ込め層６２ａ，
発光層６２ｂ，上部光閉じ込め層６２ｃから成るｎｉｐ
ダブルヘテロ接合を有する第３の半導体積層構造６が形
成されている。そして、前記下部クラッド層６１の上に
は例えばＮｉ／Ａｌから成るｎ型電極Ｅ５が装荷され、
前記上部クラッド層６３の上には例えばＡｕ／Ｎｉから
成るｐ型電極Ｅ６が装荷されている。
【００１４】そして、上記した第３の半導体積層構造６
における発光層６２ｂを構成するｉ−ＧａＮsＰ1-sは、
その組成が第１の半導体積層構造３と第２の半導体積層
構造５におけるそれぞれの発光層３２ｂ，５２ｂを構成
するｉ−ＧａＮyＰ1-y，ｉ−ＧａＮvＰ1-vとは異なった
組成になっているので、この発泡層６２ｂからは、発光
層３２ｂ，５２ｂとは異なった発光波長の光を発光する
ようになっている。
における発光層６２ｂを構成するｉ−ＧａＮsＰ1-sは、
その組成が第１の半導体積層構造３と第２の半導体積層
構造５におけるそれぞれの発光層３２ｂ，５２ｂを構成
するｉ−ＧａＮyＰ1-y，ｉ−ＧａＮvＰ1-vとは異なった
組成になっているので、この発泡層６２ｂからは、発光
層３２ｂ，５２ｂとは異なった発光波長の光を発光する
ようになっている。
【００１５】なお、第１の半導体積層構造３と第２の半
導体積層構造５の間、また第２の半導体積層構造５と第
３の半導体積層構造６の間にそれぞれ介装されている絶
縁層４１，４２は、いずれも、各半導体層構造を独立し
て機能させるために設けられる。すなわち、電極Ｅ１，
Ｅ２間に所定値の逆バイアス電圧を印加することによ
り、２つの絶縁層、すなわち半絶縁性ＧａＮ層２と絶縁
層４１で挟まれている第１の半導体積層構造３の発光層
３２ｂは所定の発光波長の光を発光する。また、電極Ｅ
３，Ｅ４間に所定値の逆バイアス電圧を印加することに
より、絶縁層４１と絶縁層４２で挟まれている第２の半
導体積層構造５の発光層５２ｂは、発光層３２ｂとは異
なった発光波長の光を発光する。更には、電極Ｅ５，Ｅ
６間に所定値の逆バイアス電圧を印加すれば、第３の半
導体積層構造６の発光層６２ｂは、他の２つの半導体積
層構造の発光層とは異なった発光波長の光を発光する。
導体積層構造５の間、また第２の半導体積層構造５と第
３の半導体積層構造６の間にそれぞれ介装されている絶
縁層４１，４２は、いずれも、各半導体層構造を独立し
て機能させるために設けられる。すなわち、電極Ｅ１，
Ｅ２間に所定値の逆バイアス電圧を印加することによ
り、２つの絶縁層、すなわち半絶縁性ＧａＮ層２と絶縁
層４１で挟まれている第１の半導体積層構造３の発光層
３２ｂは所定の発光波長の光を発光する。また、電極Ｅ
３，Ｅ４間に所定値の逆バイアス電圧を印加することに
より、絶縁層４１と絶縁層４２で挟まれている第２の半
導体積層構造５の発光層５２ｂは、発光層３２ｂとは異
なった発光波長の光を発光する。更には、電極Ｅ５，Ｅ
６間に所定値の逆バイアス電圧を印加すれば、第３の半
導体積層構造６の発光層６２ｂは、他の２つの半導体積
層構造の発光層とは異なった発光波長の光を発光する。
【００１６】すなわち、発光波長が異なる光を発光する
各半導体積層構造は絶縁層が介在することにより、それ
ぞれ独立して機能することができる。このような働きを
する絶縁層４１，４２としては、例えばＣドープＧａ
Ｎ，高抵抗のダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，
またはＡｌＮなどで形成することができる。
各半導体積層構造は絶縁層が介在することにより、それ
ぞれ独立して機能することができる。このような働きを
する絶縁層４１，４２としては、例えばＣドープＧａ
Ｎ，高抵抗のダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，
またはＡｌＮなどで形成することができる。
【００１７】図１で示した本発明の発光素子は、ＭＯＣ
ＶＤ法やＭＯＭＢＥ法など公知のエピタキシャル結晶成
長法を適用して製造することができる。以下に、ＭＯＭ
ＢＥ法で製造する場合の１例を図２に示す。まず、所定
の結晶成長装置に例えばサファイアから成る基板１をセ
ットする。なお、基板としては、サファイアの外に、例
えばＳｉ基板，ＳｉＣ基板，ＧａＡｓ基板，ＧａＰ基板
なども使用することができる。
ＶＤ法やＭＯＭＢＥ法など公知のエピタキシャル結晶成
長法を適用して製造することができる。以下に、ＭＯＭ
ＢＥ法で製造する場合の１例を図２に示す。まず、所定
の結晶成長装置に例えばサファイアから成る基板１をセ
ットする。なお、基板としては、サファイアの外に、例
えばＳｉ基板，ＳｉＣ基板，ＧａＡｓ基板，ＧａＰ基板
なども使用することができる。
【００１８】Ｎ源としてジメチルヒドラジン（３×１０
-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（１×１０-7Torr）を
用い、温度６４０℃でサファイア基板１の上に一旦Ｇａ
Ｎバッファ層を成膜したのち、温度を８５０℃に上昇し
て成膜操作を続け、最終的には、厚み２μｍの半絶縁性
ＧａＮ層２を成膜する。なお、Ｎ源としてはプラズマ窒
素，ラジカル窒素なども用いることができ、またＧａ源
としては、トリエチルガリウムやトリメチルガリウムな
どを用いることもできる。
-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（１×１０-7Torr）を
用い、温度６４０℃でサファイア基板１の上に一旦Ｇａ
Ｎバッファ層を成膜したのち、温度を８５０℃に上昇し
て成膜操作を続け、最終的には、厚み２μｍの半絶縁性
ＧａＮ層２を成膜する。なお、Ｎ源としてはプラズマ窒
素，ラジカル窒素なども用いることができ、またＧａ源
としては、トリエチルガリウムやトリメチルガリウムな
どを用いることもできる。
【００１９】ついで、Ｇａ源として金属Ｇａ（１×１０
-6Torr），Ｎ源としてアンモニア（５×１０-5Torr），
ｎ型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×１０-8Torr）を用
い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成る厚み３０００Å
の下部クラッド層３１を成膜する。ついで、上記成膜条
件に加えてＰ源としてホスフィン（ＰＨ3：３×１０-7T
orr）を用いて結晶成長を行い、前記下部クラッド層３
１の上に、ｎ−ＧａＮ0.98Ｐ0.02から成る厚み２０００
Åの下部光閉じ込め層３２ａを成膜する。
-6Torr），Ｎ源としてアンモニア（５×１０-5Torr），
ｎ型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×１０-8Torr）を用
い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成る厚み３０００Å
の下部クラッド層３１を成膜する。ついで、上記成膜条
件に加えてＰ源としてホスフィン（ＰＨ3：３×１０-7T
orr）を用いて結晶成長を行い、前記下部クラッド層３
１の上に、ｎ−ＧａＮ0.98Ｐ0.02から成る厚み２０００
Åの下部光閉じ込め層３２ａを成膜する。
【００２０】ｎ型ドーパントの供給を絶ち、ホスフィン
の供給量を５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、上
記下部光閉じ込め層３２ａの上にｉ−ＧａＮ0.95Ｐ0.05
から成る厚み５００Åの発光層３２ｂを成膜する。な
お、この発光層は青色発光層として機能する。その後、
ｐ型ドーパントとして金属Ｍｇ（５×１０-8Torr）を用
い、ホスフィンの供給量を３×１０-7Torrに変えて結晶
成長を行い、前記発光層３２ｂの上に、ｐ−ＧａＮ0.98
Ｐ0.02から成る厚み２０００Åの上部光閉じ込め層３２
ｃを成膜する。
の供給量を５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、上
記下部光閉じ込め層３２ａの上にｉ−ＧａＮ0.95Ｐ0.05
から成る厚み５００Åの発光層３２ｂを成膜する。な
お、この発光層は青色発光層として機能する。その後、
ｐ型ドーパントとして金属Ｍｇ（５×１０-8Torr）を用
い、ホスフィンの供給量を３×１０-7Torrに変えて結晶
成長を行い、前記発光層３２ｂの上に、ｐ−ＧａＮ0.98
Ｐ0.02から成る厚み２０００Åの上部光閉じ込め層３２
ｃを成膜する。
【００２１】ついで、ホスフィンの供給を絶ち、ｐ型ド
ーパントとしてＭｇ（５×１０-8Torr）を用いて結晶成
長を行い、上記上部光閉じ込め層３２ｃの上にｐ−Ｇａ
Ｎから成る厚み３０００Åの上部クラッド層３３を成膜
して、図２における第１の半導体積層構造３を形成す
る。ついで、Ｎ源としてジメチルヒドラジン（３×１０
-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（５×１０-7Torr）を
用いて温度８５０℃で結晶成長を行い、前記上部クラッ
ド層３３の上に、炭素濃度が２×１０-19cm-3である厚
み１０００ÅのＣドープＧａＮ層４１を絶縁層として成
膜する。
ーパントとしてＭｇ（５×１０-8Torr）を用いて結晶成
長を行い、上記上部光閉じ込め層３２ｃの上にｐ−Ｇａ
Ｎから成る厚み３０００Åの上部クラッド層３３を成膜
して、図２における第１の半導体積層構造３を形成す
る。ついで、Ｎ源としてジメチルヒドラジン（３×１０
-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（５×１０-7Torr）を
用いて温度８５０℃で結晶成長を行い、前記上部クラッ
ド層３３の上に、炭素濃度が２×１０-19cm-3である厚
み１０００ÅのＣドープＧａＮ層４１を絶縁層として成
膜する。
【００２２】次に、このＣドープＧａＮ層４１の上に第
２の半導体積層構造を形成する。まず、Ｇａ源として金
属Ｇａ（１×１０-6Torr），Ｎ源としてアンモニア（５
×１０-5Torr），ｎ型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×
１０-8Torr）を用い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成
る厚み３０００Åの下部クラッド層５１を成膜する。
２の半導体積層構造を形成する。まず、Ｇａ源として金
属Ｇａ（１×１０-6Torr），Ｎ源としてアンモニア（５
×１０-5Torr），ｎ型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×
１０-8Torr）を用い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成
る厚み３０００Åの下部クラッド層５１を成膜する。
【００２３】ついで、上記成膜条件に加えてＰ源として
ホスフィン（３×１０-7Torr）を用いて結晶成長を行
い、前記下部クラッド層５１の上に、ｎ−ＧａＮ0.95Ｐ
0.05から成る厚み２０００Åの下部光閉じ込め層５２ａ
を成膜する。ｎ型ドーパントの供給を絶ち、ホスフィン
の供給量を6.５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、
上記下部光閉じ込め層５２ａの上にｉ−ＧａＮ0.9Ｐ0.1
から成る厚み５００Åの発光層５２ｂを成膜する。な
お、この発光層は緑色発光層として機能する。
ホスフィン（３×１０-7Torr）を用いて結晶成長を行
い、前記下部クラッド層５１の上に、ｎ−ＧａＮ0.95Ｐ
0.05から成る厚み２０００Åの下部光閉じ込め層５２ａ
を成膜する。ｎ型ドーパントの供給を絶ち、ホスフィン
の供給量を6.５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、
上記下部光閉じ込め層５２ａの上にｉ−ＧａＮ0.9Ｐ0.1
から成る厚み５００Åの発光層５２ｂを成膜する。な
お、この発光層は緑色発光層として機能する。
【００２４】その後、ｐ型ドーパントとして金属Ｍｇ
（５×１０-8Torr）を用い、ホスフィンの供給量を５×
１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、前記発光層５２ｂ
の上に、ｐ−ＧａＮ0.95Ｐ0.05から成る厚み２０００Å
の上部光閉じ込め層５２ｃを成膜する。ついで、ホスフ
ィンの供給を絶ち、ｐ型ドーパントとしてＭｇ（５×１
０-8Torr）を用いて結晶成長を行い、上記上部光閉じ込
め層５２ｃの上にｐ−ＧａＮから成る厚み３０００Åの
上部クラッド層５３を成膜して、図２における第２の半
導体積層構造５を形成する。
（５×１０-8Torr）を用い、ホスフィンの供給量を５×
１０-7Torrに変えて結晶成長を行い、前記発光層５２ｂ
の上に、ｐ−ＧａＮ0.95Ｐ0.05から成る厚み２０００Å
の上部光閉じ込め層５２ｃを成膜する。ついで、ホスフ
ィンの供給を絶ち、ｐ型ドーパントとしてＭｇ（５×１
０-8Torr）を用いて結晶成長を行い、上記上部光閉じ込
め層５２ｃの上にｐ−ＧａＮから成る厚み３０００Åの
上部クラッド層５３を成膜して、図２における第２の半
導体積層構造５を形成する。
【００２５】ついで、Ｎ源としてジメチルヒドラジン
（３×１０-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（５×１０
-7Torr）を用いて温度８５０℃で結晶成長を行い、前記
上部クラッド層５３の上に、炭素濃度が２×１０-19cm
-3である厚み１０００ÅのＣドープＧａＮ層４２を絶縁
層として成膜する。次に、このＣドープＧａＮ層４２の
上に第３の半導体積層構造を形成する。
（３×１０-6Torr），Ｇａ源として金属Ｇａ（５×１０
-7Torr）を用いて温度８５０℃で結晶成長を行い、前記
上部クラッド層５３の上に、炭素濃度が２×１０-19cm
-3である厚み１０００ÅのＣドープＧａＮ層４２を絶縁
層として成膜する。次に、このＣドープＧａＮ層４２の
上に第３の半導体積層構造を形成する。
【００２６】まず、Ｇａ源として金属Ｇａ（１×１０-6
Torr），Ｎ源としてアンモニア（５×１０-5Torr），ｎ
型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×１０-8Torr）を用
い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成る厚み３０００Å
の下部クラッド層６１を成膜する。ついで、上記成膜条
件に加えてＰ源としてホスフィン（5.５×１０-7Torr）
を用いて結晶成長を行い、前記下部クラッド層６１の上
に、ｎ−ＧａＮ0.93Ｐ0.07から成る厚み２０００Åの下
部光閉じ込め層６２ａを成膜する。
Torr），Ｎ源としてアンモニア（５×１０-5Torr），ｎ
型ドーパントとして金属Ｓｉ（５×１０-8Torr）を用
い、温度８５０℃でｎ−ＧａＮから成る厚み３０００Å
の下部クラッド層６１を成膜する。ついで、上記成膜条
件に加えてＰ源としてホスフィン（5.５×１０-7Torr）
を用いて結晶成長を行い、前記下部クラッド層６１の上
に、ｎ−ＧａＮ0.93Ｐ0.07から成る厚み２０００Åの下
部光閉じ込め層６２ａを成膜する。
【００２７】ｎ型ドーパントの供給を絶ち、ホスフィン
の供給量を７.５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行
い、上記下部光閉じ込め層６２ａの上にｉ−ＧａＮ0.87
Ｐ0.13から成る厚み５００Åの発光層６２ｂを成膜す
る。なお、この発光層は赤色発光層として機能する。そ
の後、ｐ型ドーパントとして金属Ｍｇ（５×１０-8Tor
r）を用い、ホスフィンの供給量を5.５×１０-7Torrに
変えて結晶成長を行い、前記発光層６２ｂの上に、ｐ−
ＧａＮ0.93Ｐ0.07から成る厚み２０００Åの上部光閉じ
込め層６２ｃを成膜する。
の供給量を７.５×１０-7Torrに変えて結晶成長を行
い、上記下部光閉じ込め層６２ａの上にｉ−ＧａＮ0.87
Ｐ0.13から成る厚み５００Åの発光層６２ｂを成膜す
る。なお、この発光層は赤色発光層として機能する。そ
の後、ｐ型ドーパントとして金属Ｍｇ（５×１０-8Tor
r）を用い、ホスフィンの供給量を5.５×１０-7Torrに
変えて結晶成長を行い、前記発光層６２ｂの上に、ｐ−
ＧａＮ0.93Ｐ0.07から成る厚み２０００Åの上部光閉じ
込め層６２ｃを成膜する。
【００２８】ついで、ホスフィンの供給を絶ち、ｐ型ド
ーパントとしてＭｇ（５×１０-8Torr）を用いて結晶成
長を行い、上記上部光閉じ込め層６２ｃの上にｐ−Ｇａ
Ｎから成る厚み３０００Åの上部クラッド層６３を成膜
して、図２における第３の半導体積層構造６を形成す
る。なお、ｐ型ドーパントとしては、ビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウムを用いてもよい。
ーパントとしてＭｇ（５×１０-8Torr）を用いて結晶成
長を行い、上記上部光閉じ込め層６２ｃの上にｐ−Ｇａ
Ｎから成る厚み３０００Åの上部クラッド層６３を成膜
して、図２における第３の半導体積層構造６を形成す
る。なお、ｐ型ドーパントとしては、ビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウムを用いてもよい。
【００２９】そして、全体の積層構造に対してＳｉＯ2
マスクとホトレジストを用いて所定のパターニングを行
い、ドライエッチングを行って図２における各層を順次
エッチング処理し、所定の層の上に、ｎ型電極とｐ型電
極を装荷して図１で示した構造の発光素子にする。この
発光素子の場合は、第１の半導体積層構造３が青色発光
部として機能し、第２の半導体積層構造５が緑色発光部
として機能し、第３の半導体積層構造６が赤色発光部と
して機能し、これら３原色の発光部が同一基板の上に形
成されているものである。そして、これら各発光部はそ
れぞれ独立して機能することができるので、これら各発
光部を適宜運転することにより、全体として白色光を含
む多色光を発光させることができる。
マスクとホトレジストを用いて所定のパターニングを行
い、ドライエッチングを行って図２における各層を順次
エッチング処理し、所定の層の上に、ｎ型電極とｐ型電
極を装荷して図１で示した構造の発光素子にする。この
発光素子の場合は、第１の半導体積層構造３が青色発光
部として機能し、第２の半導体積層構造５が緑色発光部
として機能し、第３の半導体積層構造６が赤色発光部と
して機能し、これら３原色の発光部が同一基板の上に形
成されているものである。そして、これら各発光部はそ
れぞれ独立して機能することができるので、これら各発
光部を適宜運転することにより、全体として白色光を含
む多色光を発光させることができる。
【００３０】なお、図１に例示した発光素子は、下から
青色／緑色／赤色の各発光部を積層した構造になってい
るが、各発光部の積層態様はこれに限定されるものでは
なく、どのような順列で組み合わされていてもよいとい
うことはいうまでもない。また、発光素子を構成する半
導体材料としてはＧａＮＰ系の化合物半導体を例示した
が、本発明の発光素子は、ＧａＮＩｎＡｓ系の化合物半
導体を用いても製造することができる。
青色／緑色／赤色の各発光部を積層した構造になってい
るが、各発光部の積層態様はこれに限定されるものでは
なく、どのような順列で組み合わされていてもよいとい
うことはいうまでもない。また、発光素子を構成する半
導体材料としてはＧａＮＰ系の化合物半導体を例示した
が、本発明の発光素子は、ＧａＮＩｎＡｓ系の化合物半
導体を用いても製造することができる。
【００３１】更に、本発明の発光素子の製造に関して
は、図２で示した層構造を形成したのち、それにドライ
エッチングを行う方法を例示したが、素子の製造方法は
これに限定されることはない。例えば、成膜した半絶縁
性ＧａＮ層２の上に、ＳｉＯ2マスクやホトレジストを
用いてパターニングしたのち所定の半導体材料の選択成
長を行って第１の半導体積層構造３を形成し、ＳｉＯ2
マスクを化学エッチングで除去したのち前記第１の半導
体積層構造の上に新たなＳｉＯ2マスクとホトレジスト
を用いてパターニングし、所定の半導体材料の選択成長
を行って第２の半導体積層構造５を形成し、更に同様の
操作を行って第３の半導体積層構造６を形成し、最後に
ＳｉＯ2マスクを用いて全体のドライエッチングを行っ
たのち所定の層の上にｎ型電極とｐ型電極をそれぞれ装
荷して製造することもできる。
は、図２で示した層構造を形成したのち、それにドライ
エッチングを行う方法を例示したが、素子の製造方法は
これに限定されることはない。例えば、成膜した半絶縁
性ＧａＮ層２の上に、ＳｉＯ2マスクやホトレジストを
用いてパターニングしたのち所定の半導体材料の選択成
長を行って第１の半導体積層構造３を形成し、ＳｉＯ2
マスクを化学エッチングで除去したのち前記第１の半導
体積層構造の上に新たなＳｉＯ2マスクとホトレジスト
を用いてパターニングし、所定の半導体材料の選択成長
を行って第２の半導体積層構造５を形成し、更に同様の
操作を行って第３の半導体積層構造６を形成し、最後に
ＳｉＯ2マスクを用いて全体のドライエッチングを行っ
たのち所定の層の上にｎ型電極とｐ型電極をそれぞれ装
荷して製造することもできる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
発光素子は、同一基板の上に、３原色の光を発光する３
種類の半導体積層構造が積層されていて、各半導体積層
構造は独立して作動することができるので、同時に赤
色，緑色，青色を取り出すことができ、したがって白色
光を含む多色光の発光が可能である。
発光素子は、同一基板の上に、３原色の光を発光する３
種類の半導体積層構造が積層されていて、各半導体積層
構造は独立して作動することができるので、同時に赤
色，緑色，青色を取り出すことができ、したがって白色
光を含む多色光の発光が可能である。
【図１】本発明の発光素子の層構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１の発光素子を製造するときの成膜構造を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 基板 ２ 絶縁性ＧａＮ層 ３ 第１の半導体積層構造 ３１，５１，６１ 下部クラッド層 ３２，５２，６２ ｎｉｐダブルヘテロ接合 ３２ａ，５２ａ，６２ａ 下部光閉じ込め層 ３２ｂ、５２ｂ、６２ｂ 発光層 ３２ｃ、５２ｃ、６２ｃ 上部光閉じ込め層 ４１，４２ 絶縁層（ＣドープＧａＮ層） ５ 第２の半導体積層構造 ６ 第３の半導体積層構造 Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５ ｎ型電極 Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６ ｐ型電極
Claims (4)
- 【請求項１】 ３原色のいずれか１つの光を発光する発
光層を有する３種類の半導体積層構造が同一基板の上に
順次積層されている半導体発光素子であって、前記発光
層は、それぞれ、組成が異なるＧａＮ系化合物半導体か
ら成ることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記発光層がＧａＮＰ系またはＧａＮＩ
ｎＡｓ系化合物半導体から成る請求項１の半導体発光素
子。 - 【請求項３】 前記半導体積層構造の間には絶縁層が介
装されている請求項１の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記絶縁層が、ＣドープＧａＮ，ダイヤ
モンド，ダイヤモンド状カーボン，またはＡｌＮから成
る請求項３の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2830098A JPH11233827A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2830098A JPH11233827A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233827A true JPH11233827A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12244779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2830098A Pending JPH11233827A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11233827A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2350842A (en) * | 1999-06-11 | 2000-12-13 | Ca Nat Research Council | Carbob doped gallium nitride layers |
| JP2001168384A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2001267687A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | 多波長半導体発光装置 |
| JP2001274462A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Aiwa Co Ltd | 発光装置 |
| JP2003530703A (ja) * | 2000-04-12 | 2003-10-14 | サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク | ＧａＩｎＮからなる薄い半導体層およびその製造方法ならびにその半導体層を備えたＬＥＤさらにはこのＬＥＤを備えた照明デバイス |
| JP2004260111A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその半導体発光素子を用いた半導体発光装置 |
| JP2006332688A (ja) * | 2006-07-10 | 2006-12-07 | Rabo Sufia Kk | Ｌｅｄチップ積層体及びｌｅｄチップ配列体 |
| JP2007095844A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Oki Data Corp | 半導体発光複合装置 |
| JP2007520071A (ja) * | 2004-01-29 | 2007-07-19 | エルヴェーエー・スペース・ソーラー・パワー・ゲーエムベーハー | 活性領域を有する半導体構造 |
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| CN113380929A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-10 | 成都辰显光电有限公司 | 显示面板制造方法、显示面板及显示设备 |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP2830098A patent/JPH11233827A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031217 |