JP2006352084A - 発光ダイオードおよびその製造方法ならびに集積型発光ダイオードおよびその製造方法ならびに窒化物系iii−v族化合物半導体の成長方法ならびに光源セルユニットならびに発光ダイオードバックライトならびに発光ダイオードディスプレイならびに電子機器 - Google Patents
発光ダイオードおよびその製造方法ならびに集積型発光ダイオードおよびその製造方法ならびに窒化物系iii−v族化合物半導体の成長方法ならびに光源セルユニットならびに発光ダイオードバックライトならびに発光ダイオードディスプレイならびに電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】サファイア基板11の一主面に形成した凹部11aに、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経てGaN層12を成長させることによりこの凹部11aを埋めた後、このGaN層12から横方向成長を行う。このGaN層12上に、活性層を含むGaN系半導体層を成長させて発光ダイオード構造を形成する。このGaN系発光ダイオードを用いて発光ダイオードバックライトなどを製造する。
【選択図】図1
Description
この問題を回避するために、従来より、選択横方向成長による転位密度低減化技術が広く用いられている。この技術では、まずサファイア基板などの上にGaN系半導体をエピタキシャル成長させた後、結晶成長装置より基板を取り出し、そのGaN系半導体層上にSiO2 膜などからなる成長マスクを形成してからこの基板を再び結晶成長装置に戻し、この成長マスクを用いてGaN系半導体を再度エピタキシャル成長させる。
この技術によれば、上層のGaN系半導体層の転位密度を低減することができるが、2回のエピタキシャル成長が必要であるため、コスト高となっていた。
なお、図40Cでは、サファイア基板101の凹部101a内に形成された空隙103の下のGaN系半導体層102の埋め込み形状は四角形であるが、この埋め込み形状は三角形の場合もあり、この場合も四角形の場合同様、この凹部101a内に埋め込まれるGaN系半導体層102が凸部101bから横方向成長するGaN系半導体層102に接触することによって空隙が形成されてしまう場合がある。
図43は、上記のものと別の従来の成長方法を示す(例えば、特許文献3参照。)。この方法では、図43Aに示すように、凹凸加工を施したサファイア基板101を用い、その上に図43B〜Fに示す過程を経てGaN系半導体層102を成長させる。この方法では、サファイア基板101との間に空隙を形成しないでGaN系半導体層102を成長させることができるとされている。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような発光ダイオードを用いた高性能の光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオードディスプレイおよび電子機器を提供することである。
上記課題およびその他の課題は、添付図面を参照した本明細書の以下の記述により明らかとなるであろう。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる際に、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が上記の三角形の断面形状となる状態の第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記の一主面に平行な方向に、三角形部から遠ざかるように屈曲する。また、典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層および第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる際に、凹部の底面の部分の基板に第1の幅を有する第1の穴(ピット)が形成されるとともに、凹部の両側の部分の基板に第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴(ピット)が形成される。これらの第1の穴および第2の穴は、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層および第2の窒化物系III−V族化合物半導体層が上記のように成長することを反映して形成されるものである。典型的には、基板の一主面に凹部と凸部とを交互に有するようにする。この凹部は、一方向にストライプ状に延在するようにしてもよいし、少なくとも互いに交差する第1の方向および第2の方向に延在するようにすることにより凸部が三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形、点状などの二次元パターンとなるようにしてもよい。好適な一つの例では、凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように凹部が形成される。こうすることで、活性層から放出される光を360°の全方向に効率よく取り出すことができる。あるいは、凹部が六角形の平面形状を有し、この凹部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凹部を囲むように凸部が形成されるようにしてもよい。基板の凹部がストライプ状である場合、この凹部は、例えば、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の〈1−100〉方向に延在する。この凹部の断面形状は、長方形や逆台形などの種々の形状であってよく、その側壁も平面だけでなく、緩やかな傾斜を持つ曲面であってもよく、角が丸まっていてもよい。光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には、この凹部の断面形状は逆台形とする。この場合、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の転位密度を最小化する観点より、好適には、凹部の深さをd、凹部の底面の幅をWg 、三角形の断面形状となる状態の第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面と基板の一主面とがなす角度をαとしたとき、2d≧Wg tanαが成立するようにd、Wg 、αを決める。αは通常一定であるため、この式が成立するようにd、Wg を決める。dは、大きすぎると原料ガスが凹部の内部に十分に供給されず、凹部の底面からの第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長に支障を来し、逆に小さすぎると基板の凹部だけでなく、その両側の部分(通常は凸部)にも第1の窒化物系III−V族化合物半導体層が成長してしまうため、これらを防止する観点より、一般的には0.5μm<d<5μmの範囲内に選ばれ、典型的には1.0±0.2μmの範囲内に選ばれる。Wg は、一般的には0.5〜5μmであり、典型的には2±0.5μmの範囲内に選ばれる。また、凸部の上面の幅Wt は、基本的には自由に選ぶことができるが、この凸部は第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の横方向成長に使用する領域であるため、長ければ長いほど転位密度の少ない部分の面積を大きくすることができる。Wt は、一般的には1〜1000μm、典型的には4±2μmの範囲内である。
第3の窒化物系III−V族化合物半導体層には、これと電気的に接続された状態で第1の導電型側の電極を形成する。同様に、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層にも、これと電気的に接続された状態で第2の導電型側の電極を形成する。
なお、基板は、必要であれば除去してもよい。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする発光ダイオードである。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とする発光ダイオードである。
第2および第3の発明ならびに後述の第5、第6および第8〜第17の発明において、第6の窒化物系III−V族化合物半導体層は、第1の発明における第1の窒化物系III−V族化合物半導体層および第2の窒化物系III−V族化合物半導体層に対応するものである。
第2および第3の発明ならびに後述の第4〜第18の発明においては、その性質に反しない限り、第1の発明に関連して説明したことが成立する。
複数の発光ダイオードが集積された集積型発光ダイオードの製造方法において、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と
を有することを特徴とするものである。
複数の発光ダイオードが集積された集積型発光ダイオードにおいて、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
複数の発光ダイオードが集積された集積型発光ダイオードにおいて、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とするものである。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と
を有することを特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法である。
この窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法は、発光ダイオードや集積型発光ダイオードのほか、他の各種の半導体装置の製造に適用することが可能である。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板である。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板である。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ少なくとも一つ含むセルがプリント配線基板上に複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオード照明装置において、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とするものである。
第10〜第16の発明において、赤色発光の発光ダイオードとしては、例えば、AlGaInP系半導体を用いたものを用いることもできる。
一つまたは複数の発光ダイオードを有する電子機器において、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とするものである。
一つまたは複数の発光ダイオードを有する電子機器において、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とするものである。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の層から上記基板上に第2の層を横方向成長させる工程と
を有することを特徴とする電子装置の製造方法である。
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第3の層とを有し、
上記第3の層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする電子装置である。
電子装置として発光ダイオードあるいは半導体レーザを含むものを用いることにより、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなど、さらには発光ダイオードあるいは半導体レーザを光源とするプロジェクタあるいはリアプロジェクションテレビ、グレーティングライトバルブなどの電子機器を構成することができる。
第19および第20の発明についても第1〜18の発明と同様な応用が可能である。
より一般的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を第1の層、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を第2の層と読み替えて上記と同様なことが成立する。
より一般的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を第1の層、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を第2の層と読み替えて上記と同様な効果を得ることができる。
図1〜図3はこの発明の第1の実施形態によるGaN系発光ダイオードの製造方法を工程順に示す。
次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続けると、図2Aに示すように、GaN層12はその厚さを増しながら凸部11b上に広がって行き、遂には隣接する凹部11aから成長したGaN層12同士が凸部11b上で接触する。
引き続いて、図2Bに示すように、GaN層12をその表面がサファイア基板11の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。こうして成長されたGaN層12は、凹部11aの上の部分の転位密度が極めて低くなる。
この後、p型GaInN層17、p型AlInN層18、p型GaN層19およびp型GaInN層20のp型不純物を活性化するために、例えばN2 とO2 との混合ガス(組成は例えばN2 が99%、O2 が1%)の雰囲気中において550〜750℃(例えば、650℃)あるいは580〜620℃(例えば、600℃)の温度で熱処理を行う。ここで、N2 にO2 を混合することで活性化が起きやすくなる。この熱処理の時間は例えば5分〜2時間あるいは40分〜2時間、一般的には10〜60分程度である。熱処理の温度を比較的低くするのは、熱処理時の活性層16などの劣化を防止するためである。
また、上記のGaN系半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、H2 ガスが用いられる。
次に、p型GaInN層20上にp側電極21を形成する。p側電極21の材料としては、高反射率を有するオーミック金属、例えばAgやPd/Agなどを用いるのが好ましい。なお、p側電極21は、n型GaInN層13、n型GaN層14、n型GaInN層15、活性層16、p型GaInN層17、p型AlInN層18、p型GaN層19およびp型GaInN層20をエピタキシャル成長させた後、p型GaInN層17、p型AlInN層18、p型GaN層19およびp型GaInN層20のp型不純物を活性化するための熱処理を行う前に形成するようにしてもよい。
次に、n型GaN層14、n型GaInN層15、活性層16、p型GaInN層17、p型AlInN層18、p型GaN層19およびp型GaInN層20を、例えばRIE法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより所定形状にパターニングし、メサ部22を形成する。
次に、必要に応じて、上述のようにして発光ダイオード構造が形成されたサファイア基板11をその裏面側から研削やラッピングすることにより厚さを減少させた後、このサファイア基板11のスクライビングを行い、バーを形成する。この後、このバーのスクライビングを行うことでチップ化する。
2d≧Wg tanα
例えば、Wg =2.1μm、α=59度の場合にはd≧1.75μm、Wg =2μm、α=59度の場合にはd≧1.66μm、Wg =1.5μm、α=59度の場合にはd≧1.245μm、Wg =1.2μm、α=59度の場合にはd≧0.966μmとする。ただし、いずれの場合もd<5μmとするのが望ましい。
Ga(CH3 )3 (g)+3/2H2 (g)→Ga(g)+3CH4 (g)
NH3 (g)→(1−α)NH3 (g)+α/2N2 (g)+3α/2H2 (g)
Ga(g)+NH3 (g)=GaN(s)+3/2H2 (g)
なる反応式で表現されるように、NH3 とGaとが直接反応することで起きる。この際、H2 ガスが発生するが、このH2 ガスは結晶成長とは逆の作用、すなわちエッチング作用をする。図1BおよびCに示す工程では、従来の平坦な基板上でのGaNの成長では行わない条件、すなわちエッチング作用を高め、成長しにくい条件(V/III比を高める)を用いることにより、凸部11bでの成長を抑制する。一方、凹部11aの内部では、このエッチング作用が弱まるので、結晶成長が起きる。さらに、従来は、成長結晶表面の平坦性を向上させるため、横方向成長の度合いが高まる条件(より高温)で成長させるが、この第1の実施形態においては、貫通転位をサファイア基板11の主面に平行な方向に屈曲させることにより低減させたり、より早期に凹部11aの内部をGaN層12で埋めたりする目的で、既に述べたように従来より低温(例えば、1050±50℃)で成長させる。
また、図8において、凹部11aにおけるサファイア基板11と接するGaN層12の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さは、凸部11bにおけるサファイア基板11と接するGaN層12の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さの1.5倍程度である。これは、凸部11b上ではGaN層12が横方向成長することを反映した結果である。
第1のタイプの転位(タイプ(a+c)転位)については次のとおりである。図10中、転位(1)は、凹部11aの底面との界面から発生し、この底面を底辺とする二等辺三角形の斜辺のファセット(a)で水平方向(サファイア基板11の主面に平行な方向)に屈曲し、凹部11aの側壁部まで延伸し続け、消失する。また、転位(2)は、凹部11aの底面との界面から発生し、ファセット(a)で水平方向に屈曲し、凸部11bの中央部近傍まで延伸し、凸部11bの中央部で会合したときのファセット(c)で上方(サファイア基板11の主面に垂直な方向)に屈曲し、その会合部で垂直方向に上昇し、凸部11bの中央部の貫通転位となる。このタイプ(a+c)の貫通転位は、バーガースベクトル=1/3〈11−23〉を有する貫通転位であり、凸部11aの中央部に集中しているのが特徴である。
上記のタイプ(a+c)転位およびタイプa転位のほかに、凸部11aの中央部の会合部では、新たにGaN層12の表面に貫通した転位(タイプ(a+c)転位およびタイプa転位の双方)が観察された。
R=cotβ((Wg /2)tanα−d)/(1/2)(Wt +Wg +dcotγ)
と表される。この場合、転位密度は
Winitial ×(R+U(1−R))
と見積もられる。ただし、Uはタイプa転位(c面転位)がGaN層12の表面まで上昇する頻度を表し、経験的に1/10〜1/100程度である。例えば、α、β〜59度、γ〜67度、Wg 〜2.1μm、Wt 〜2μm、d〜1μmのとき、R〜0.195であり、このときWinitial 〜3×108 /cm2 である。U〜1/50とすると、転位密度は〜6.3×107 /cm2 である。
(d/sinγ)/((Wt +Wg )+d/tanγ)
を最大化することが有効である。
活性層16の成長表面の平坦性を向上させ、面状結晶欠陥を減らすためには、活性層16の障壁層をAlGaNにより構成することも有効である。
この第2の実施形態においては、図23Aに示すように、平坦なサファイア基板11の全面にイオン注入を行うことにより、このサファイア基板11の表面層を非晶質化し、非晶質層31を形成する。このイオン注入に用いる原子、エネルギーおよびドーズ量は、サファイア基板11を非晶質化することができるように必要に応じて選ばれる。イオン注入に用いる原子としては、例えば、He、Ne、Ar、Kr、Xeなどの不活性原子や、Si、H、N、Gaなどを用いることができる。例えば、イオン注入に用いる原子がSiである場合、イオン注入のエネルギーは10〜30keV、ドーズ量は1×1018/cm2 以上とする。
次に、図23C〜Eに示すように、凸部11bに非晶質層31が形成されたサファイア基板11上に第1の実施形態と同様にしてGaN層12を成長させる。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第3の実施形態においては、図24AおよびBに示すように、まず、第1の実施形態と同様な凹凸加工を施したサファイア基板11上にGaN層32をエピタキシャル成長させる。
次に、図24Cに示すように、GaN層32をRIE法などによりエッチバックしてサファイア基板11の凹部11aの底部のみにこのGaN層32を薄く残す。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第4の実施形態においては、まず、図25Aに示すように、平坦なサファイア基板11の全面に、例えば蒸着法、スパッタリング法、CVD法などによりSiN膜33を非晶質層として形成する。このSiN膜33の厚さは例えば1nm以上とする。
次に、図25Bに示すように、SiN膜33が形成されたサファイア基板11に例えばRIE法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより凹凸加工を施し、第1の実施形態と同様な凹部11aおよび凸部11bを形成する。
次に、図25D〜Fに示すように、上記のようにして凸部11bにSiN膜33が形成され、凹部11aの底部にGaN層34が形成されたサファイア基板11上に第1の実施形態と同様にしてGaN層12を成長させる。この際、GaN層12の成長温度への昇温時に、GaN層34は結晶化する。そして、GaN層12はこうして結晶化されたGaN層34上に成長する。また、SiN膜33上のGaN層34はこの成長温度への昇温時に蒸発してしまう。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第5の実施形態においては、図26Aに示すように、平坦なサファイア基板11の全面に、例えば蒸着法、スパッタリング法、CVD法などによりSiN膜35、SiO2 膜36およびSiN膜37を順次成膜する。ここで、SiN膜35、37の厚さは例えば1nm以上、SiO2 膜36の厚さは例えば10nm以上である。
次に、図26Bに示すように、SiN膜35、SiO2 膜36およびSiN膜37が形成されたサファイア基板11に例えばRIE法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより凹凸加工を施し、第1の実施形態と同様な凹部11aおよび凸部11bを形成する。
次に、図26Dに示すように、第1の実施形態と同様にGaN層12を成長させる。このとき、SiO2 膜36の側壁は上記のように水平方向に後退しているため、このGaN層12がSiO2 膜36の側壁に付着するのを防止することができる。
次に、図26FおよびGに示すように、第1の実施形態と同様にしてGaN層12を横方向成長させる。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第6の実施形態においては、図27A〜Dに示すように、第1の実施形態と同様にして、凹凸加工を施したサファイア基板11上にGaN層12を成長させる。
次に、図27Eに示すように、このGaN層12をRIE法などを用いてパターニングすることにより、凸部11b上の貫通転位が集中している部分を選択的に除去し、この部分に凸部11bの表面を露出させる。
次に、図27FおよびGに示すように、凹部11a上に残ったGaN層12からGaN層37を横方向成長させる。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第6の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第7の実施形態においては、図28Aに示すように、まず、平坦なサファイア基板11上にGaN層38を成長させる。
次に、図28Bに示すように、このGaN層38に凹凸加工を施し、第1の実施形態におけるサファイア基板11の凹部11aおよび凸部11bと同様な凹部38aおよび凸部38bを形成する。
次に、こうして凹凸加工を施したGaN層38上に、第1の実施形態と同様にしてGaN層12を成長させる。
この後、第1の実施形態と同様にしてn型GaInN層13の成長以降の工程を進めてGaN系発光ダイオードを製造する。
この第7の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
この第8の実施形態においては、p側電極21の形成工程までは第1の実施形態と同様であるが、それ以降の工程が異なる。ここで、このp側電極21においては、好適には、電極材料(例えばAgなど)の拡散を防ぐためにPdを含有する層を介在させたり、その上に、応力、熱、上層に形成されるAuやSnを含む層(はんだ層やバンプなど)からのAuやSnのp側電極21への拡散などによる不良の発生を防止するために例えばTi、Wあるいはこれらの合金などの高融点金属、あるいはこれらの金属の窒化物(TiN、WN、TiWNなど)を形成することにより、粒界のないアモルファス状のバリアメタル層として用いる技術を適用する。ここで、Pdを含有する層を介在させる技術は、例えば金属めっき技術においてはPd介在層として周知であり、上記のバリアメタル層材料はSi系電子デバイスのAl配線技術などで周知である。
次に、図29Bに示すように、リソグラフィーにより、Ni膜41およびその上のPd膜などの層を覆う所定形状のレジストパターン42を形成する。
次に、図29Cに示すように、レジストパターン42をマスクとして例えばRIE法によりエッチングすることによりメサ部22を断面形状が台形になるように形成する。このメサ部22の斜面とサファイア基板11の主面とのなす角度は例えば35度程度とする。このメサ部22の斜面には必要に応じてλ/4誘電体膜(λ:発光波長)を形成する。
次に、図29Eに示すように、基板全面にパッシベーション膜としてSiO2 膜43を形成する。下地に対する密着性、耐久性、プロセス上の耐食性を考慮に入れた場合、SiO2 膜43の代わりにSiN膜あるいSiON膜を用いてもよい。
次に、図29Fに示すように、このSiO2 膜43をエッチバックして薄くした後、メサ部22の斜面のSiO2 膜43上に反射膜としてAl膜44を形成する。このAl膜44は、活性層16から発生する光をサファイア基板11側に反射させて光の取り出し効率の向上を図るためのものである。このAl膜44の一端はn側電極23と接触するように形成する。これは、Al膜44とn側電極23との間に隙間をつくらないようにすることで光の反射を増すためである。この後、SiO2 膜43を再度形成してパッシベーション膜として必要な厚さにする。
次に、図29Hに示すように、開口45の部分のNi膜41上にパッド電極47を形成するとともに、開口46の部分のn側電極23上にパッド電極48を形成する。
次に、図29Iに示すように、基板全面にバンプマスク材49を形成した後、このバンプマスク材49のうちのパッド電極48の上方の部分をエッチング除去して開口50を形成し、この部分にパッド電極48を露出させる。
次に、必要に応じて、上述のようにして発光ダイオード構造が形成されたサファイア基板11をその裏面側から研削やラッピングすることにより厚さを減少させた後、このサファイア基板11のスクライビングを行い、バーを形成する。この後、このバーのスクライビングを行うことでチップ化する。
なお、図29で説明した電極積層構造は、一例に過ぎず、特に、各電極層を複数積層する場合、素子温度上昇に伴う各金属層の熱膨張係数の違いによる応力発生の抑制、金属層間の拡散の抑制を考慮に入れながら、Ag電極などからなるp側電極21と他の金属層との密着性の向上、応力耐久性の向上、クラック防止性の向上、低コンタクト抵抗化、Ag電極などの品質維持による高反射率化を図る必要があるので、必要に応じて、既に述べたSi系電子デバイスのAl配線技術などを組み込むことが可能である。
この第9の実施形態においては、第1の実施形態による方法により得られる青色発光のGaN系発光ダイオードおよび緑色発光のGaN系発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードを用いて発光ダイオードバックライトを製造する場合について説明する。
第1の実施形態による方法によりサファイア基板11上に青色発光のGaN系発光ダイオード構造を形成し、さらにp側電極21およびn側電極23上にそれぞれバンプ(図示せず)を形成した後、これをチップ化することによりフリップチップの形で青色発光のGaN系発光ダイオードを得る。同様にして、緑色発光のGaN系発光ダイオードをフリップチップの形で得る。一方、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードとしては、n型GaAs基板上にAlGaInP系半導体層を積層してダイオード構造を形成し、その上部にp側電極を形成するとともに、n型GaAs基板の裏面にn側電極を形成した一般的なものをチップの形で用いるものとする。
ただし、サブマウント62を省略して、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を直接、放熱性を有する任意のプリント配線基板にダイレクトマウントすることも可能であり、こうすることで発光ダイオードバックライト全体の低コスト化を図ることができる。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
この第10の実施形態においては、第9の実施形態と同様にして、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を基板61上に所定のパターンで必要な数配置した後、図33に示すように、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63を覆うようにこのAlGaInP系発光ダイオードチップ63に適した(発光波長の光に対してより透明な)透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64を覆うようにこのGaN系発光ダイオードチップ64に適した透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を覆うようにこのGaN系発光ダイオードチップ65に適した透明樹脂71のポッティングを行う。この後、透明樹脂69〜71のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂69〜71は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を一単位(セル)としたものが基板61上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。この場合、透明樹脂70、71はそれぞれ緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65のサファイア基板11の裏面と接触しているため、このサファイア基板11の裏面が空気と直接接触している場合に比べて屈折率差が小さくなり、したがってこのサファイア基板11を透過して外部に出ようとする光がこのサファイア基板11の裏面で反射される割合が減少し、それによって光取り出し効率が向上することで発光効率が向上する。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
この第11の実施形態においては、第1の実施形態による方法によりサファイア基板11上にGaN系発光ダイオード構造を形成し、p側電極21およびn側電極23はそれぞれストライプ形状に形成し、これらのp側電極21およびn側電極23上にそれぞれバンプ(図示せず)を形成した後、このサファイア基板11のスクライビングを行うことにより所定の大きさの四角形とする。これによって、図34に示すように、ストライプ状の発光部を有する集積型GaN系発光ダイオードが得られる。この場合、n側電極23は、ストライプ状のメサ部22の周りを囲むように形成されている。そして、図35に示すように、この集積型GaN系発光ダイオードをAlNなどからなるサブマウント69上にマウントする。この場合、サブマウント69上にはp側電極用の引き出し電極およびn側電極用の引き出し電極(図示せず)がそれぞれ所定のパターン形状に形成されており、それらの上にはんだ70、71が形成されている。集積型GaN系発光ダイオードのp側電極21ははんだ70上に、n側電極23ははんだ71上に来るように位置合わせし、これらのはんだ70、71を溶かして接合する。
この第12の実施形態においては、第1の実施形態による方法により得られる青色発光のGaN系発光ダイオードおよび緑色発光のGaN系発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードを用いて光源セルユニットを製造する場合について説明する。
図36Aに示すように、この第12の実施形態においては、第9の実施形態と同様にして、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65をそれぞれ少なくとも一つ含み、これらが所定のパターンで配置されたセル81をプリント配線基板82上に所定のパターンで必要な数配置する。この例では、各セル81は、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65をそれぞれ一つ含み、これらが正三角形の頂点に配置されている。図36Bにセル81を拡大して示す。各セル81における赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65の間隔aは例えば4mmであるが、これに限定されるものではない。セル81の間隔bは例えば30mmであるが、これに限定されるものではない。プリント配線基板82としては、例えば、FR4(Flame Retardant Type 4の略)基板やメタルコア基板などを用いることができるが、放熱性を有するプリント配線基板であれば他のものを用いることもでき、これらに限定されるものではない。第9の実施形態と同様にして、各セル81を覆うように透明樹脂68のポッティングを行い、あるいは、第10の実施形態と同様にして、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63を覆うように透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64を覆うように透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を覆うように透明樹脂71のポッティングを行う。こうして、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65からなるセル81がプリント配線基板82上に配置された光源セルユニットが得られる。
図39はセル81の他の構成例を示す。この例では、セル81は、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63を一つ、緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64を二つ、青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65を一つ含み、これらが例えば正方形の頂点に配置されている。二つの緑色発光のGaN系発光ダイオードチップ64はこの正方形の一つの対角線の両端の頂点に配置され、赤色発光のAlGaInP系発光ダイオードチップ63および青色発光のGaN系発光ダイオードチップ65はこの正方形のもう一つの対角線の両端の頂点に配置されている。
この光源セルユニットを一つまたは複数配列することにより、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適な発光ダイオードバックライトを得ることができる。
例えば、上述の第1〜第12の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス、凹部11aの方位などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
また、凹部11aの延在方向は、GaN層12の〈1−100〉方向だけでなく、GaN層12の〈11−20〉方向であってもよい。
また、必要に応じて、上述の第1〜第12の実施形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
Claims (25)
- 一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 - 上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる際に、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生する転位が、上記三角形の断面形状となる状態の上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記一主面に平行な方向に屈曲することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる際に、上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴が形成されるとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴が形成されることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部の断面形状は逆台形であることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部の深さをd、上記凹部の底面の幅をWg 、上記三角形の断面形状となる状態の上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面と上記一主面とがなす角度をαとしたとき、2d≧Wg tanαが成立することを特徴とする請求項4記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記一主面に上記凹部と凸部とを交互に有することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部は一方向に延在していることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部は、少なくとも、互いに交差する第1の方向および第2の方向に延在していることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように上記凹部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記基板は、窒化物系III−V族化合物半導体と異なる物質からなる基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ、この窒化物系III−V族化合物半導体層に上記凹部を形成したものであることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部の両側の部分の上記基板上に非晶質層を有することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記非晶質層は上記基板の表面層をイオン注入により非晶質化することにより形成されたものであることを特徴とする請求項11記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記非晶質層は上記基板上に成膜された絶縁膜であることを特徴とする請求項11記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記凹部の両側の部分の上記基板上に第1の非晶質層、第2の非晶質層および第3の非晶質層を順次形成しておき、上記第2の非晶質層は上記第1の非晶質層および上記第3の非晶質層に対して選択的にエッチング可能であることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させた後、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部の上の部分以外の部分を除去し、上記凹部の上に残った上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させ、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層上に上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させた後、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部の上の部分以外の部分を除去し、上記凹部の上に残った上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第5の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させ、上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層上に上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。
- 複数の発光ダイオードが集積された集積型発光ダイオードの製造方法において、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と
を有することを特徴とする集積型発光ダイオードの製造方法。 - 一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする発光ダイオード。 - 一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記凹部の底面の部分の上記基板に第1の幅を有する第1の穴を有するとともに、上記凹部の両側の部分の上記基板に上記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の穴を有する
ことを特徴とする発光ダイオード。 - 複数の発光ダイオードが集積された集積型発光ダイオードにおいて、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする集積型発光ダイオード。 - 一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板の当該凹部に、その底面を底辺とする三角形の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させることにより当該凹部を埋める工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と
を有することを特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法。 - 赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ少なくとも一つ含むセルがプリント配線基板上に複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする光源セルユニット。 - 赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードバックライトにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする発光ダイオードバックライト。 - 赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードディスプレイにおいて、
上記赤色発光の発光ダイオード、上記緑色発光の発光ダイオードおよび上記青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイ。 - 一つまたは複数の発光ダイオードを有する電子機器において、
少なくとも一つの上記発光ダイオードが、
一主面に一つまたは複数の凹部を有する基板と、
上記基板上に、上記凹部に空隙を形成しないで成長された第6の窒化物系III−V族化合物半導体層と、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層上の第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層とを有し、
上記第6の窒化物系III−V族化合物半導体層において、上記凹部の底面との界面から上記一主面に対して垂直方向に発生した転位が、上記凹部の底面を底辺とする三角形部の斜面またはその近傍に到達し、そこから上記一主面に平行な方向に屈曲している
ことを特徴とする電子機器。
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