JP2003008060A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び発光ダイオードの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＥＤ等を作製する場合に、サファイア基板
の表面性状の個体差に関わらず、再現性良く、特性が均
一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導体
発光素子の製造方法及びＬＥＤの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１上にＡｌＮバッファ層２を介して
１００ｎｍ以上の厚さのＧａＮ系化合物半導体層３を形
成し、形成されたＧａＮ系化合物半導体層３を塩素系ガ
ス及び／又は臭素系ガスを用いるドライエッチングによ
り除去し、有機洗浄及び／又は水洗を行った後、ＧａＮ
系化合物半導体層３が除去された基板１上に、再度、Ｇ
ａＮ系化合物半導体層３を形成して、ＧａＮ系化合物半
導体発光素子を製造する。
の表面性状の個体差に関わらず、再現性良く、特性が均
一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導体
発光素子の製造方法及びＬＥＤの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１上にＡｌＮバッファ層２を介して
１００ｎｍ以上の厚さのＧａＮ系化合物半導体層３を形
成し、形成されたＧａＮ系化合物半導体層３を塩素系ガ
ス及び／又は臭素系ガスを用いるドライエッチングによ
り除去し、有機洗浄及び／又は水洗を行った後、ＧａＮ
系化合物半導体層３が除去された基板１上に、再度、Ｇ
ａＮ系化合物半導体層３を形成して、ＧａＮ系化合物半
導体発光素子を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）及びレーザダイオード等に用いられるもので
あり、一般式ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-Y （０≦Ｘ＜１、０
≦Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体層を備えるＧａＮ系化合物半
導体発光素子の製造方法、及び該ＧａＮ系化合物半導体
発光素子を用いるＬＥＤの製造方法に関する。
（ＬＥＤ）及びレーザダイオード等に用いられるもので
あり、一般式ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-Y （０≦Ｘ＜１、０
≦Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体層を備えるＧａＮ系化合物半
導体発光素子の製造方法、及び該ＧａＮ系化合物半導体
発光素子を用いるＬＥＤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系化合物半導体は、従来、困難で
あった青色発光を実現したＬＥＤ（ランプ）の材料であ
る。ＧａＮ系化合物半導体は、以前格子整合する基板が
なく、熱膨張係数の違いから良質な結晶を得ることが困
難であったが、低温成長バッファ層形成の技術等が開発
され、格子整合していない基板にも良好なＧａＮ系化合
物半導体層が形成されるようになった。ＧａＮ系化合物
半導体層を形成する基板としては、主にサファイア基板
が用いられている。各基板メーカーから購入したサファ
イア基板は、未処理の状態で結晶を成長させるか、又は
前処理として酸、アルカリ、有機溶剤及び純水等で洗浄
するのが一般的である。洗浄したサファイア基板は、結
晶成長に先立って減圧ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
装置に投入し、水素雰囲気で１０００℃以上に加熱する
サーマルクリーニングを実施する。
あった青色発光を実現したＬＥＤ（ランプ）の材料であ
る。ＧａＮ系化合物半導体は、以前格子整合する基板が
なく、熱膨張係数の違いから良質な結晶を得ることが困
難であったが、低温成長バッファ層形成の技術等が開発
され、格子整合していない基板にも良好なＧａＮ系化合
物半導体層が形成されるようになった。ＧａＮ系化合物
半導体層を形成する基板としては、主にサファイア基板
が用いられている。各基板メーカーから購入したサファ
イア基板は、未処理の状態で結晶を成長させるか、又は
前処理として酸、アルカリ、有機溶剤及び純水等で洗浄
するのが一般的である。洗浄したサファイア基板は、結
晶成長に先立って減圧ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）
装置に投入し、水素雰囲気で１０００℃以上に加熱する
サーマルクリーニングを実施する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、各メーカーか
ら購入したサファイア基板に従来の前処理を行った後、
ＧａＮ系化合物半導体層を形成し、電極作成工程、チッ
プ分離工程を経てＬＥＤを作製した場合、ピーク波長に
２０ｎｍ程度のバラツキが見られるという問題があっ
た。また、これらの前面出射光量は３〜４．５ｍＷ、場
合によっては１〜３ｍＷであり、量的に不十分であると
ともに、メーカー毎、同一のメーカーでも製造ロット毎
に、バラツキが見られるという問題があった。そして、
減圧ＭＯＣＶＤ装置の条件設定もＧａＮ系化合物半導体
ウエハの作成毎に変更しなければならなかった。
ら購入したサファイア基板に従来の前処理を行った後、
ＧａＮ系化合物半導体層を形成し、電極作成工程、チッ
プ分離工程を経てＬＥＤを作製した場合、ピーク波長に
２０ｎｍ程度のバラツキが見られるという問題があっ
た。また、これらの前面出射光量は３〜４．５ｍＷ、場
合によっては１〜３ｍＷであり、量的に不十分であると
ともに、メーカー毎、同一のメーカーでも製造ロット毎
に、バラツキが見られるという問題があった。そして、
減圧ＭＯＣＶＤ装置の条件設定もＧａＮ系化合物半導体
ウエハの作成毎に変更しなければならなかった。
【０００４】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、サファイア基板上に形成されたＧａＮ系化合物
半導体膜をドライエッチングにより除去した後、再度、
ＧａＮ系化合物半導体膜を形成する過程を含むことによ
り、これを用いてＬＥＤ及びレーザダイオード等を作製
する場合に、サファイア基板の表面性状の個体差に関わ
らず、再現性良く、ピーク波長及び出射光量等の特性が
均一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導
体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
であり、サファイア基板上に形成されたＧａＮ系化合物
半導体膜をドライエッチングにより除去した後、再度、
ＧａＮ系化合物半導体膜を形成する過程を含むことによ
り、これを用いてＬＥＤ及びレーザダイオード等を作製
する場合に、サファイア基板の表面性状の個体差に関わ
らず、再現性良く、ピーク波長及び出射光量等の特性が
均一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導
体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】また、本発明は、最初の成膜過程でＧａＮ
系化合物半導体膜を１００ｎｍ以上成膜することによ
り、これを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再
現性良く、特性が均一化され、発光効率が良好であるＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子の製造方法を提供すること
を目的とする。
系化合物半導体膜を１００ｎｍ以上成膜することによ
り、これを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再
現性良く、特性が均一化され、発光効率が良好であるＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子の製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】そして、本発明は、除膜過程において、塩
素系ガス及び／又は臭素系ガスを用いることにより、こ
れを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再現性良
く、ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化され、発
光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導体発光素子の製
造方法を提供することを目的とする。
素系ガス及び／又は臭素系ガスを用いることにより、こ
れを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再現性良
く、ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化され、発
光効率が良好であるＧａＮ系化合物半導体発光素子の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明は、除膜過程の後に、有機洗
浄及び／又は水洗を行う洗浄過程を含むことにより、こ
れを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再現性良
く、特性が均一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系
化合物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的
とする。
浄及び／又は水洗を行う洗浄過程を含むことにより、こ
れを用いてＬＥＤ等を作製する場合に、さらに再現性良
く、特性が均一化され、発光効率が良好であるＧａＮ系
化合物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的
とする。
【０００８】さらに、本発明は、上述のいずれかの製造
方法により製造されたＧａＮ系化合物半導体発光素子を
リードフレームに配する過程を含むことにより、特性が
均一化し、発光効率が良好であり、量産効率が良好であ
るＬＥＤの製造方法を提供することを目的とする。
方法により製造されたＧａＮ系化合物半導体発光素子を
リードフレームに配する過程を含むことにより、特性が
均一化し、発光効率が良好であり、量産効率が良好であ
るＬＥＤの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の製造方法は、サファイア基板
上に窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する過程を含
む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法にお
いて、１又は複数の窒化ガリウム系化合物半導体膜を形
成する第１成膜過程と、該第１成膜過程により形成され
た窒化ガリウム系化合物半導体膜をドライエッチングに
より除去する除膜過程と、該除膜過程により窒化ガリウ
ム系化合物半導体膜が除去された前記サファイア基板上
に、再度、窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する第
２成膜過程とを含むことを特徴とする。
系化合物半導体発光素子の製造方法は、サファイア基板
上に窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する過程を含
む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法にお
いて、１又は複数の窒化ガリウム系化合物半導体膜を形
成する第１成膜過程と、該第１成膜過程により形成され
た窒化ガリウム系化合物半導体膜をドライエッチングに
より除去する除膜過程と、該除膜過程により窒化ガリウ
ム系化合物半導体膜が除去された前記サファイア基板上
に、再度、窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する第
２成膜過程とを含むことを特徴とする。
【００１０】第１発明の第１成膜過程及び除膜過程を含
む製造方法により製造したＧａＮ化合物半導体発光素子
を用いて、ＬＥＤ及びレーザダイオード等を作製した場
合、サファイア基板の表面性状の個体差に関わらず、再
現性良く、ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化さ
れ、発光効率が良好であることが確認されている。
む製造方法により製造したＧａＮ化合物半導体発光素子
を用いて、ＬＥＤ及びレーザダイオード等を作製した場
合、サファイア基板の表面性状の個体差に関わらず、再
現性良く、ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化さ
れ、発光効率が良好であることが確認されている。
【００１１】これは、第１成膜過程及び除膜過程を実施
した場合、サファイア基板表面に微小の凹凸ができる
か、又はサファイア基板の表面に残存するＧａＮ系化合
物半導体が核となることによって、第２成膜過程におけ
るＧａＮ系化合物半導体膜の結晶構造が、得られる発光
素子をＬＥＤ等に用いるときの特性の均一化及び発光効
率に良好な影響を及ぼすものに変化したためと考えられ
る。ＧａＮ系以外の化合物半導体電子デバイスにおいて
は、不純物等が可及的に除去された、平坦性が良好であ
る基板を用いた場合、良好な製品を得ることができると
言われているが、ＧａＮ系化合物半導体発光素子の場
合、基板のサーマルクリーニング、及び基板上に５００
℃前後で成長させる低温成長バッファ層の解析が現在、
盛んに研究がなされている状態であり、基板とＧａＮ系
化合物半導体の結晶性との関係は解明されていない状態
である。
した場合、サファイア基板表面に微小の凹凸ができる
か、又はサファイア基板の表面に残存するＧａＮ系化合
物半導体が核となることによって、第２成膜過程におけ
るＧａＮ系化合物半導体膜の結晶構造が、得られる発光
素子をＬＥＤ等に用いるときの特性の均一化及び発光効
率に良好な影響を及ぼすものに変化したためと考えられ
る。ＧａＮ系以外の化合物半導体電子デバイスにおいて
は、不純物等が可及的に除去された、平坦性が良好であ
る基板を用いた場合、良好な製品を得ることができると
言われているが、ＧａＮ系化合物半導体発光素子の場
合、基板のサーマルクリーニング、及び基板上に５００
℃前後で成長させる低温成長バッファ層の解析が現在、
盛んに研究がなされている状態であり、基板とＧａＮ系
化合物半導体の結晶性との関係は解明されていない状態
である。
【００１２】第２発明の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子の製造方法は、第１発明において、前記第１成膜
過程で前記窒化ガリウム系化合物半導体膜を１００ｎｍ
以上の厚さで成膜することを特徴とする。第２発明の製
造方法により製造したＧａＮ化合物発光素子を用いて、
ＬＥＤランプ等を作製した場合、さらに特性が均一化
し、発光効率が良好であることが確認されている。
光素子の製造方法は、第１発明において、前記第１成膜
過程で前記窒化ガリウム系化合物半導体膜を１００ｎｍ
以上の厚さで成膜することを特徴とする。第２発明の製
造方法により製造したＧａＮ化合物発光素子を用いて、
ＬＥＤランプ等を作製した場合、さらに特性が均一化
し、発光効率が良好であることが確認されている。
【００１３】第３発明の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子の製造方法は、第１又は第２発明において、前記
除膜過程が、塩素系ガス及び／又は臭素系ガスを用いる
ことを特徴とする。第４発明の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、第１乃至第３発明のいずれ
かにおいて、前記除膜過程の後に、有機洗浄及び／又は
水洗を行う洗浄過程を含むことを特徴とする。
光素子の製造方法は、第１又は第２発明において、前記
除膜過程が、塩素系ガス及び／又は臭素系ガスを用いる
ことを特徴とする。第４発明の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法は、第１乃至第３発明のいずれ
かにおいて、前記除膜過程の後に、有機洗浄及び／又は
水洗を行う洗浄過程を含むことを特徴とする。
【００１４】第３及び第４発明の製造方法により製造し
たＧａＮ化合物発光素子を用いて、ＬＥＤランプ等を作
製した場合、さらに特性が均一化し、発光効率が良好で
あることが確認されている。
たＧａＮ化合物発光素子を用いて、ＬＥＤランプ等を作
製した場合、さらに特性が均一化し、発光効率が良好で
あることが確認されている。
【００１５】第５発明の発光ダイオードの製造方法は、
第１乃至第４発明のいずれかの製造方法により製造され
た窒化ガリウム系化合物半導体発光素子をリードフレー
ムに配する過程を含むことを特徴とする。第５発明の製
造方法により製造されたＬＥＤは、特性が均一化し、発
光効率が良好であることが確認されている。従って、Ｌ
ＥＤの量産効率が良好である。
第１乃至第４発明のいずれかの製造方法により製造され
た窒化ガリウム系化合物半導体発光素子をリードフレー
ムに配する過程を含むことを特徴とする。第５発明の製
造方法により製造されたＬＥＤは、特性が均一化し、発
光効率が良好であることが確認されている。従って、Ｌ
ＥＤの量産効率が良好である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１に係るＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子を示す平面図、図２はその
II−II線断面図であり、図中、１はサファイアからなる
基板である。このＧａＮ系化合物半導体発光素子におい
ては、基板１上にＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層
３、活性層４、ｐ型ＧａＮ層５、及び電流拡散層６がこ
の順に積層されている。基板１上には、ＡｌＮバッファ
層２、ｎ型ＧａＮ層３、活性層４、ｐ型ＧａＮ層５及び
電流拡散層６の側面と接触しないように、ポリイミドか
らなる絶縁膜１２を介在させた状態で、ｐ電極７が形成
されている。そして、電流拡散層６、ｐ型ＧａＮ層５、
活性層４、ｎ型ＧａＮ層３及びＡｌＮバッファ層２をエ
ッチングにより除去して得られたｎ電極形成孔８には、
ｎ電極９が形成されている。
示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１に係るＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子を示す平面図、図２はその
II−II線断面図であり、図中、１はサファイアからなる
基板である。このＧａＮ系化合物半導体発光素子におい
ては、基板１上にＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層
３、活性層４、ｐ型ＧａＮ層５、及び電流拡散層６がこ
の順に積層されている。基板１上には、ＡｌＮバッファ
層２、ｎ型ＧａＮ層３、活性層４、ｐ型ＧａＮ層５及び
電流拡散層６の側面と接触しないように、ポリイミドか
らなる絶縁膜１２を介在させた状態で、ｐ電極７が形成
されている。そして、電流拡散層６、ｐ型ＧａＮ層５、
活性層４、ｎ型ＧａＮ層３及びＡｌＮバッファ層２をエ
ッチングにより除去して得られたｎ電極形成孔８には、
ｎ電極９が形成されている。
【００１７】図３及び図４は、実施の形態１に係るＧａ
Ｎ系化合物半導体発光素子の製造工程を示す断面図であ
る。まず、減圧ＭＯＣＶＤ装置内に、購入した基板１を
配置し、水素を供給しながら基板１を１０５０℃に加温
してサーマルクリーニングを施す。次に、基板１の温度
を略５００℃まで下げ、窒素及び水素をキャリアガスと
してアンモニア及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）
を供給し、基板１上に低温ＡｌＮバッファ層２を略２０
ｎｍの厚さに成膜する。その後、基板１の温度を略１０
００℃に上昇させ、前記キャリアガスを用いてアンモニ
ア及びトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流し、アンドー
プのＧａＮ系化合物半導体層（以下、ＧａＮ層という）
１３を略１００ｎｍの厚さに成膜する（図３（ａ））。
この過程が、本発明の第１成膜過程である。
Ｎ系化合物半導体発光素子の製造工程を示す断面図であ
る。まず、減圧ＭＯＣＶＤ装置内に、購入した基板１を
配置し、水素を供給しながら基板１を１０５０℃に加温
してサーマルクリーニングを施す。次に、基板１の温度
を略５００℃まで下げ、窒素及び水素をキャリアガスと
してアンモニア及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）
を供給し、基板１上に低温ＡｌＮバッファ層２を略２０
ｎｍの厚さに成膜する。その後、基板１の温度を略１０
００℃に上昇させ、前記キャリアガスを用いてアンモニ
ア及びトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流し、アンドー
プのＧａＮ系化合物半導体層（以下、ＧａＮ層という）
１３を略１００ｎｍの厚さに成膜する（図３（ａ））。
この過程が、本発明の第１成膜過程である。
【００１８】その後、基板１の温度を略２００℃以下ま
で下げ、成長室からロードロック室に移した後、窒素で
大気圧に戻し、減圧ＭＯＣＶＤ装置から取り出した。そ
の後、基板１をドライエッチング装置に投入し、塩素ガ
スのプラズマを用いて、成膜したＧａＮ層１３及びＡｌ
Ｎバッファ層２を取り除く（図３（ｂ））。そして、基
板１についてアセトン、エタノールを用いて有機洗浄を
行い、水洗する。この過程が、本発明の除膜過程であ
る。
で下げ、成長室からロードロック室に移した後、窒素で
大気圧に戻し、減圧ＭＯＣＶＤ装置から取り出した。そ
の後、基板１をドライエッチング装置に投入し、塩素ガ
スのプラズマを用いて、成膜したＧａＮ層１３及びＡｌ
Ｎバッファ層２を取り除く（図３（ｂ））。そして、基
板１についてアセトン、エタノールを用いて有機洗浄を
行い、水洗する。この過程が、本発明の除膜過程であ
る。
【００１９】基板１を再度、減圧ＭＯＣＶＤ装置に投入
し、サーマルクリーニングを施す。そして、基板１の温
度を略５００℃まで下げ、前記と同様にして、基板１上
に低温ＡｌＮバッファ層２を略２０ｎｍの厚さに成膜す
る。その後、基板１の温度を略１０００℃に上昇させ、
前記キャリアガスを用いてアンモニア及びＴＭＧを流
す。このとき同時にｎ型ドーパントとしてのＳｉを用
い、ｎ型ＧａＮ層３を略１．２μｍの厚さに成長させる
（図３（ｃ））。この過程が、本発明の第２成膜過程で
ある。
し、サーマルクリーニングを施す。そして、基板１の温
度を略５００℃まで下げ、前記と同様にして、基板１上
に低温ＡｌＮバッファ層２を略２０ｎｍの厚さに成膜す
る。その後、基板１の温度を略１０００℃に上昇させ、
前記キャリアガスを用いてアンモニア及びＴＭＧを流
す。このとき同時にｎ型ドーパントとしてのＳｉを用
い、ｎ型ＧａＮ層３を略１．２μｍの厚さに成長させる
（図３（ｃ））。この過程が、本発明の第２成膜過程で
ある。
【００２０】次に、トリメチルインジウムを断続的に流
しつつ、ｎ型ＧａＮとｎ型ＩｎＧａＮとのＭＱＷ（多重
量子井戸）からなる活性層４をｎ型ＧａＮ層３の上に略
４０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、活性層４上に、Ｍ
ｇをドーパントとしてＭｇドープＡｌＮからなるキャッ
プ層、ＭｇドープＡｌＧａＩｎＮ層及びＧａＩｎＮ層を
順次成長させる。このようにして得られたＬＥＤ構造の
ウエハを減圧ＭＯＣＶＤ装置から取り出し、水銀灯下で
紫外線を照射しながら３８０℃のホットプレートにの
せ、５分間加熱し、Ｍｇの活性化（ＭｇドープＧａＮ層
のｐ型化）を行う。以下、ｐ型ＡｌＮ層、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＮ層及びＧａＩｎＮ層これらを総称してｐ型ＧａＮ
層５という（図３（ｄ））。
しつつ、ｎ型ＧａＮとｎ型ＩｎＧａＮとのＭＱＷ（多重
量子井戸）からなる活性層４をｎ型ＧａＮ層３の上に略
４０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、活性層４上に、Ｍ
ｇをドーパントとしてＭｇドープＡｌＮからなるキャッ
プ層、ＭｇドープＡｌＧａＩｎＮ層及びＧａＩｎＮ層を
順次成長させる。このようにして得られたＬＥＤ構造の
ウエハを減圧ＭＯＣＶＤ装置から取り出し、水銀灯下で
紫外線を照射しながら３８０℃のホットプレートにの
せ、５分間加熱し、Ｍｇの活性化（ＭｇドープＧａＮ層
のｐ型化）を行う。以下、ｐ型ＡｌＮ層、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＮ層及びＧａＩｎＮ層これらを総称してｐ型ＧａＮ
層５という（図３（ｄ））。
【００２１】そして、マスク作成過程及びエッチング過
程を経て、ｎ電極形成孔８を形成する（図４（ｅ））。
次に、ウエハを真空蒸着装置に入れ、電子銃を用いてＩ
ＴＯ（ＳｎＯ2 を１０wt％含む）を蒸発させ、略１０ｎ
ｍの厚さのＩＴＯ膜を形成し、引続きスパッタリング法
により略５００ｎｍの厚さのＩＴＯ膜を形成する。この
とき、リフトオフ法を用いて、パターニングを行う。リ
フトオフの後、３８０℃で略１分間加熱してＩＴＯ膜の
透明化を行い、電流拡散層６とする（図４（ｆ））。
程を経て、ｎ電極形成孔８を形成する（図４（ｅ））。
次に、ウエハを真空蒸着装置に入れ、電子銃を用いてＩ
ＴＯ（ＳｎＯ2 を１０wt％含む）を蒸発させ、略１０ｎ
ｍの厚さのＩＴＯ膜を形成し、引続きスパッタリング法
により略５００ｎｍの厚さのＩＴＯ膜を形成する。この
とき、リフトオフ法を用いて、パターニングを行う。リ
フトオフの後、３８０℃で略１分間加熱してＩＴＯ膜の
透明化を行い、電流拡散層６とする（図４（ｆ））。
【００２２】そして、絶縁膜１２の一端を基板１に固着
させ、ＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、活性層
４、ｐ型ＧａＮ層５及び電流拡散層６の各側面に当接さ
せた状態で、他端を電流拡散層６上に固着させる（図４
（ｇ））。次に、基板１上に、その側部が絶縁膜１２を
覆う状態でｐ電極７を形成し、ｎ電極形成孔８にｎ電極
９を形成する。これらの電極は、リフトオフ法を用いた
真空蒸着により、Ｔｉ１００ｎｍ、Ｐｔ２０ｎｍ、Ａｕ
１μｍを蒸着させて同時に形成する（図４（ｈ））。ｎ
電極９はｎ型オーミックコンタクトを兼ねている。この
後、表面にダイシングにより切り込みを入れ、裏面を研
削、研磨し、さらに裏面をスクライビングした後、ウエ
ハをチップ１個ずつに分離して、青色発光素子を完成す
る。
させ、ＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、活性層
４、ｐ型ＧａＮ層５及び電流拡散層６の各側面に当接さ
せた状態で、他端を電流拡散層６上に固着させる（図４
（ｇ））。次に、基板１上に、その側部が絶縁膜１２を
覆う状態でｐ電極７を形成し、ｎ電極形成孔８にｎ電極
９を形成する。これらの電極は、リフトオフ法を用いた
真空蒸着により、Ｔｉ１００ｎｍ、Ｐｔ２０ｎｍ、Ａｕ
１μｍを蒸着させて同時に形成する（図４（ｈ））。ｎ
電極９はｎ型オーミックコンタクトを兼ねている。この
後、表面にダイシングにより切り込みを入れ、裏面を研
削、研磨し、さらに裏面をスクライビングした後、ウエ
ハをチップ１個ずつに分離して、青色発光素子を完成す
る。
【００２３】この青色発光素子をリードフレームにダイ
ボンディング、ワイヤボンディングし、樹脂モールドし
て、直径５ｍｍの砲弾型ＬＥＤを組み立てたところ、動
作電流２０ｍＡにおいて、光出力は５ｍＷ程度であっ
た。
ボンディング、ワイヤボンディングし、樹脂モールドし
て、直径５ｍｍの砲弾型ＬＥＤを組み立てたところ、動
作電流２０ｍＡにおいて、光出力は５ｍＷ程度であっ
た。
【００２４】実施の形態２．実施の形態１において説明
したように基板１上にＧａＮ層１３を１００ｎｍ形成す
る代わりに、ＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、活
性層４及びｐ型ＧａＮ層５からなる、厚さ略２μｍのＬ
ＥＤ構造のＧａＮ層を形成した。その後は、実施の形態
１と同様に、このＬＥＤ構造のＧａＮ層を除膜し、再
度、成膜してＬＥＤの組み立てまでを行った。この発光
素子を用いたＬＥＤの光出力は、動作電流２０ｍＡにお
いて、５ｍＷであった。
したように基板１上にＧａＮ層１３を１００ｎｍ形成す
る代わりに、ＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、活
性層４及びｐ型ＧａＮ層５からなる、厚さ略２μｍのＬ
ＥＤ構造のＧａＮ層を形成した。その後は、実施の形態
１と同様に、このＬＥＤ構造のＧａＮ層を除膜し、再
度、成膜してＬＥＤの組み立てまでを行った。この発光
素子を用いたＬＥＤの光出力は、動作電流２０ｍＡにお
いて、５ｍＷであった。
【００２５】
【実施例】以下、本発明をその実施例に基づき具体的に
説明する。 ［実施例１］ （１）購入後、未処理の状態のサファイア基板 （２）アセトン洗浄、エタノール洗浄及び水洗を施した
サファイア基板 （３）本発明に係る第１成膜過程、除膜過程並びに、ア
セトン洗浄、エタノール洗浄及び水洗の洗浄過程を行っ
たサファイア基板 の夫々を減圧ＭＯＣＶＤ装置に投入し、ＧａＮ系化合物
半導体膜を同時に成長させ、電極作成過程、チップ分離
過程を経て、直径５ｍｍの砲弾型ＬＥＤに組み立て、各
特性を比較した。その結果、（３）は、（１）及び
（２）と比較して発光効率が向上しており、明るさが５
〜２０％向上したことが確認された。
説明する。 ［実施例１］ （１）購入後、未処理の状態のサファイア基板 （２）アセトン洗浄、エタノール洗浄及び水洗を施した
サファイア基板 （３）本発明に係る第１成膜過程、除膜過程並びに、ア
セトン洗浄、エタノール洗浄及び水洗の洗浄過程を行っ
たサファイア基板 の夫々を減圧ＭＯＣＶＤ装置に投入し、ＧａＮ系化合物
半導体膜を同時に成長させ、電極作成過程、チップ分離
過程を経て、直径５ｍｍの砲弾型ＬＥＤに組み立て、各
特性を比較した。その結果、（３）は、（１）及び
（２）と比較して発光効率が向上しており、明るさが５
〜２０％向上したことが確認された。
【００２６】［実施例２］基板メーカーＡ社、Ｂ社、Ｃ
社から夫々購入し、未処理の状態のサファイア基板３枚
と、これらに本発明の第１成膜過程及び除膜過程を実施
したサファイア基板３枚の計６枚を減圧ＭＯＣＶＤ装置
に投入し、ＧａＮ系化合物半導体膜を同時に成長させ、
電極作成過程、チップ分離過程を経て、直径５ｍｍの砲
弾型ＬＥＤランプに組み立て、各特性を比較した。未処
理の状態のサファイア基板にＧａＮ系化合物半導体膜を
同時に成長させた場合、基板メーカーによってピーク波
長に２０ｎｍ程度のバラツキが見られ、前面出射光量も
２〜４ｍＷとバラツキが見られた。これに対し、本発明
の第１成膜過程及び除膜過程を実施した場合、基板メー
カーが異なっても略等しい特性が得られた。そして、３
枚とも前面出射光量は５ｍＷであり、サファイア基板に
前処理を行わなかった場合と比較して、発光効率が向上
していた。そして、減圧ＭＯＣＶＤ装置の設定条件もサ
ファイア基板のメーカーによって変更する必要がなかっ
た。
社から夫々購入し、未処理の状態のサファイア基板３枚
と、これらに本発明の第１成膜過程及び除膜過程を実施
したサファイア基板３枚の計６枚を減圧ＭＯＣＶＤ装置
に投入し、ＧａＮ系化合物半導体膜を同時に成長させ、
電極作成過程、チップ分離過程を経て、直径５ｍｍの砲
弾型ＬＥＤランプに組み立て、各特性を比較した。未処
理の状態のサファイア基板にＧａＮ系化合物半導体膜を
同時に成長させた場合、基板メーカーによってピーク波
長に２０ｎｍ程度のバラツキが見られ、前面出射光量も
２〜４ｍＷとバラツキが見られた。これに対し、本発明
の第１成膜過程及び除膜過程を実施した場合、基板メー
カーが異なっても略等しい特性が得られた。そして、３
枚とも前面出射光量は５ｍＷであり、サファイア基板に
前処理を行わなかった場合と比較して、発光効率が向上
していた。そして、減圧ＭＯＣＶＤ装置の設定条件もサ
ファイア基板のメーカーによって変更する必要がなかっ
た。
【００２７】上述の実施例１及び２より、本発明の第１
成膜過程及び除膜過程を実施することにより、サファイ
ア基板の表面性状の個体差に関わらず、再現性良く、等
しい特性のＬＥＤが得られ、発光効率が向上したことが
判る。
成膜過程及び除膜過程を実施することにより、サファイ
ア基板の表面性状の個体差に関わらず、再現性良く、等
しい特性のＬＥＤが得られ、発光効率が向上したことが
判る。
【００２８】［比較例］前記３社のメーカーにより製造
された３枚のサファイア基板に、ＧａＮ層を形成せず、
ドライエッチングのみを実施した後、ＧａＮ系化合物半
導体膜を同時に成長させ、ＬＥＤを組み立てたところ、
未処理のサファイア基板を用いた場合と同様に、特性に
バラツキが見られ、発光効率も向上していないことが確
認された。従って、サファイア基板の前処理として、ド
ライエッチングのみでは効果がなく、一度ＧａＮ層を形
成した後、これをドライエッチングにより除去する必要
があることが判った。
された３枚のサファイア基板に、ＧａＮ層を形成せず、
ドライエッチングのみを実施した後、ＧａＮ系化合物半
導体膜を同時に成長させ、ＬＥＤを組み立てたところ、
未処理のサファイア基板を用いた場合と同様に、特性に
バラツキが見られ、発光効率も向上していないことが確
認された。従って、サファイア基板の前処理として、ド
ライエッチングのみでは効果がなく、一度ＧａＮ層を形
成した後、これをドライエッチングにより除去する必要
があることが判った。
【００２９】本発明の第１成膜過程及び除膜過程の実施
の前後のサファイア基板を、光学顕微鏡により観察した
ところ、サファイア基板の表面状態にはほとんど差異が
見られなかった。サファイア基板は、エッチングレート
がＧａＮ系化合物半導体と比較して非常に遅いので、ほ
とんどエッチングされない。
の前後のサファイア基板を、光学顕微鏡により観察した
ところ、サファイア基板の表面状態にはほとんど差異が
見られなかった。サファイア基板は、エッチングレート
がＧａＮ系化合物半導体と比較して非常に遅いので、ほ
とんどエッチングされない。
【００３０】以上のように、本発明の第１成膜過程及び
除膜過程を含む製造方法により製造したＧａＮ化合物半
導体発光素子を用いて、ＬＥＤを作製した場合、基板の
製造ロット及び製造メーカーに関わらず、再現性良く、
ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化され、発光効
率が良好であることが判った。
除膜過程を含む製造方法により製造したＧａＮ化合物半
導体発光素子を用いて、ＬＥＤを作製した場合、基板の
製造ロット及び製造メーカーに関わらず、再現性良く、
ピーク波長及び出射光量等の特性が均一化され、発光効
率が良好であることが判った。
【００３１】また、実施の形態２において説明したよう
に、ＬＥＤ構造のＧａＮ系化合物半導体層を形成した後
に除膜し、再度ＬＥＤ構造のＧａＮ系化合物半導体層を
形成し、ＬＥＤを作製した場合も、ＧａＮ系化合物半導
体層を１層形成した後に除膜し、ＬＥＤ構造のＧａＮ系
化合物半導体層を形成してＬＥＤを作製した場合と同様
に、基板の個体差に関わらず、再現性良く、ピーク波長
及び出射光量等の特性が均一化され、発光効率が良好で
あることが判った。
に、ＬＥＤ構造のＧａＮ系化合物半導体層を形成した後
に除膜し、再度ＬＥＤ構造のＧａＮ系化合物半導体層を
形成し、ＬＥＤを作製した場合も、ＧａＮ系化合物半導
体層を１層形成した後に除膜し、ＬＥＤ構造のＧａＮ系
化合物半導体層を形成してＬＥＤを作製した場合と同様
に、基板の個体差に関わらず、再現性良く、ピーク波長
及び出射光量等の特性が均一化され、発光効率が良好で
あることが判った。
【００３２】従って、一度使用したウエハでもＧａＮ系
化合物半導体層を除膜することで、再使用することがで
き、また、ＧａＮ系化合物半導体層の形成後に不良品と
判断されたウエハを再使用することができるので、本発
明のＧａＮ系化合物半導体層の製造方法には、廃棄損の
低減によるコスト的なメリット、及び産業廃棄物の減少
という環境面でのメリットがある。また、均一な特性の
ＬＥＤが得られるので、ＬＥＤの量産に非常に大きな効
果を及ぼす。
化合物半導体層を除膜することで、再使用することがで
き、また、ＧａＮ系化合物半導体層の形成後に不良品と
判断されたウエハを再使用することができるので、本発
明のＧａＮ系化合物半導体層の製造方法には、廃棄損の
低減によるコスト的なメリット、及び産業廃棄物の減少
という環境面でのメリットがある。また、均一な特性の
ＬＥＤが得られるので、ＬＥＤの量産に非常に大きな効
果を及ぼす。
【００３３】なお、前記実施の形態においては、本発明
の製造方法により製造されたＧａＮ系化合物半導体素子
を用いてＬＥＤを製造した場合につき説明しているがこ
れに限定されるものではなく、前記ＧａＮ系化合物半導
体素子を用いてレーザダイオードを製造してもよい。こ
の場合もレーザダイオードの特性が均一化され、発光効
率が良好である。
の製造方法により製造されたＧａＮ系化合物半導体素子
を用いてＬＥＤを製造した場合につき説明しているがこ
れに限定されるものではなく、前記ＧａＮ系化合物半導
体素子を用いてレーザダイオードを製造してもよい。こ
の場合もレーザダイオードの特性が均一化され、発光効
率が良好である。
【００３４】また、前記実施の形態においては、ＧａＮ
系化合物半導体層を１００ｎｍ以上の厚さに形成した場
合につき説明しているがこれに限定されるものではな
い。但し、１００ｎｍ以上の厚さに形成した方が、得ら
れたＧａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した
ときの特性の均一化及び発光効率が良好である。
系化合物半導体層を１００ｎｍ以上の厚さに形成した場
合につき説明しているがこれに限定されるものではな
い。但し、１００ｎｍ以上の厚さに形成した方が、得ら
れたＧａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した
ときの特性の均一化及び発光効率が良好である。
【００３５】そして、前記実施の形態においては、除膜
過程で塩素ガスを用いた場合につき説明しているがこれ
に限定されるものではなく、臭素系ガス等の他のガス、
又は塩素系ガスとの混合物を用いてもよい。但し、塩素
系ガス及び／又は臭素系ガスを用いた方が、得られたＧ
ａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製したときの
特性の均一化及び発光効率が良好である。
過程で塩素ガスを用いた場合につき説明しているがこれ
に限定されるものではなく、臭素系ガス等の他のガス、
又は塩素系ガスとの混合物を用いてもよい。但し、塩素
系ガス及び／又は臭素系ガスを用いた方が、得られたＧ
ａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製したときの
特性の均一化及び発光効率が良好である。
【００３６】さらに、前記実施の形態においては、除膜
過程の後に、有機洗浄及び／又は水洗を行う洗浄過程を
含むがこれに限定されるものではない。但し、前記洗浄
過程を含む方が、得られたＧａＮ化合物発光素子を用い
てＬＥＤ等を作製したときの特性の均一化及び発光効率
が良好である。
過程の後に、有機洗浄及び／又は水洗を行う洗浄過程を
含むがこれに限定されるものではない。但し、前記洗浄
過程を含む方が、得られたＧａＮ化合物発光素子を用い
てＬＥＤ等を作製したときの特性の均一化及び発光効率
が良好である。
【００３７】
【発明の効果】以上、詳述したように、第１発明の第１
成膜過程及び除膜過程を含む製造方法により製造したＧ
ａＮ化合物半導体発光素子を用いて、ＬＥＤ及びレーザ
ダイオード等を作製した場合、サファイア基板の表面性
状の個体差に関わらず、再現性良く、ピーク波長及び出
射光量等の特性が均一化され、発光効率が良好である。
成膜過程及び除膜過程を含む製造方法により製造したＧ
ａＮ化合物半導体発光素子を用いて、ＬＥＤ及びレーザ
ダイオード等を作製した場合、サファイア基板の表面性
状の個体差に関わらず、再現性良く、ピーク波長及び出
射光量等の特性が均一化され、発光効率が良好である。
【００３８】第２発明による場合は、第１成膜過程でＧ
ａＮ系化合物半導体膜を１００ｎｍ以上の厚さに成膜す
るので、得られたＧａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ
等を作製した場合、さらに特性が均一化し、発光効率が
良好である。
ａＮ系化合物半導体膜を１００ｎｍ以上の厚さに成膜す
るので、得られたＧａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ
等を作製した場合、さらに特性が均一化し、発光効率が
良好である。
【００３９】第３発明による場合は、除膜過程で、塩素
系ガス及び／又は臭素系ガスを用いるので、得られたＧ
ａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した場合、
さらに特性が均一化し、発光効率が良好である。第４発
明による場合は、除膜過程の後に、有機洗浄及び／又は
水洗を行う洗浄過程を含むので、得られたＧａＮ化合物
発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した場合、さらに特性
が均一化し、発光効率が良好である。
系ガス及び／又は臭素系ガスを用いるので、得られたＧ
ａＮ化合物発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した場合、
さらに特性が均一化し、発光効率が良好である。第４発
明による場合は、除膜過程の後に、有機洗浄及び／又は
水洗を行う洗浄過程を含むので、得られたＧａＮ化合物
発光素子を用いてＬＥＤ等を作製した場合、さらに特性
が均一化し、発光効率が良好である。
【００４０】第５発明の製造方法により製造されたＬＥ
Ｄは、特性が均一化し、発光効率が良好であり、量産効
率が良好である。
Ｄは、特性が均一化し、発光効率が良好であり、量産効
率が良好である。
【図１】本発明の実施の形態１に係るＧａＮ系化合物半
導体発光素子を示す平面図である。
導体発光素子を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＧａＮ系化合物半
導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るＧａＮ系化合物半
導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
１ 基板
２ ＡｌＮバッファ層
３ ｎ型ＧａＮ層
４ 活性層
５ ｐ型ＧａＮ層
６ 電流拡散層
７ ｐ電極
９ ｎ電極
Claims (5)
- 【請求項１】 サファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体膜を形成する過程を含む窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の製造方法において、 １又は複数の窒化ガリウム系化合物半導体膜を形成する
第１成膜過程と、 該第１成膜過程により形成された窒化ガリウム系化合物
半導体膜をドライエッチングにより除去する除膜過程
と、 該除膜過程により窒化ガリウム系化合物半導体膜が除去
された前記サファイア基板上に、再度、窒化ガリウム系
化合物半導体膜を形成する第２成膜過程とを含むことを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項２】 前記第１成膜過程で前記窒化ガリウム系
化合物半導体膜を１００ｎｍ以上の厚さで成膜する請求
項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項３】 前記除膜過程は、塩素系ガス及び／又は
臭素系ガスを用いる請求項１又は２記載の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記除膜過程の後に、有機洗浄及び／又
は水洗を行う洗浄過程を含む請求項１乃至３のいずれか
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の製造
方法により製造された窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子をリードフレームに配する過程を含むことを特徴と
する発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185541A JP4587605B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び発光ダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185541A JP4587605B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び発光ダイオードの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008060A true JP2003008060A (ja) | 2003-01-10 |
| JP4587605B2 JP4587605B2 (ja) | 2010-11-24 |
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ID=19025102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001185541A Expired - Fee Related JP4587605B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法及び発光ダイオードの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4587605B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7569493B2 (en) | 2005-05-17 | 2009-08-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride-based compound semiconductor, method of cleaning a compound semiconductor, method of producing the same, and substrate |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000101139A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法並びに半導体発光装置 |
| JP2000252224A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ホスト基板上に半導体構造を形成する方法および半導体構造 |
| JP2002316893A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体ウエハの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774109A (ja) * | 1993-09-01 | 1995-03-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体基板および半導体基板の再利用法 |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001185541A patent/JP4587605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000101139A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法並びに半導体発光装置 |
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| JP2002316893A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体ウエハの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7569493B2 (en) | 2005-05-17 | 2009-08-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride-based compound semiconductor, method of cleaning a compound semiconductor, method of producing the same, and substrate |
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