JP4233801B2

JP4233801B2 - ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法

Info

Publication number: JP4233801B2
Application number: JP2002104821A
Authority: JP
Inventors: 士郎酒井
Original assignee: 士郎酒井; ナイトライド・セミコンダクター株式会社
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-04-08
Also published as: JP2003303993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法に関し、特に発光スペクトルの調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＧａＮ系化合物半導体を用いた発光装置（ＬＥＤや半導体レーザ）が知られている。例えば、波長３６０〜６００ｎｍ帯で発光するＬＥＤは、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮ（０≦ｘ≦１）を活性層（発光層）として用いる場合が多い。Ｉｎ_xＧａ_1-xＮを発光層として用いた場合、組成ｘを変化させることで発光波長は３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲で変化する。すなわち、ｘ＝０の場合は発光波長３６０ｎｍであり、ｘを増大させるほど長波長側にシフトし、ｘ＝１において発光波長６００ｎｍとなる。３６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯は、人間の視感度のほぼ全領域をカバーすることから（一般的には、可視光領域は３８０ｎｍ〜７７０ｎｍである）、表示用や照明用など多くの用途が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
表示用の光源として考えた場合、原理的には光の３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を混ぜることで任意の色を表現できるため、光源のスペクトルとしてはＲ、Ｇ、Ｂの３つの波長を有していれば足り、全ての視感度領域の波長を有する必要はない。
【０００４】
しかしながら、より自然に近い色や、白色あるいは液晶ディスプレイのバックライトとして自然な色を表現するためには、光源の波長分布はできるだけ広く、望ましくは全ての視感度領域をカバーできる方がよい。Ｉｎ_xＧａ_1-xＮを発光層として用いた場合、上記の如く組成ｘを変化させることで発光波長を変化させることができるが、従来においては組成ｘをある一定値に調整してＲ、Ｇ、Ｂに相当する発光デバイスをそれぞれ作製するのみで、広い半値幅を有する発光デバイス、あるいは発光スペクトルを適宜調整することができる発光デバイスは得られていなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、発光スペクトルが広く、あるいは、発光スペクトルを所望の値に適宜設定することができる発光装置及び製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置を製造する方法であって、基板上にＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層を形成する際に、面内で温度分布を生じさせつつ前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層を形成することで前記発光層の組成に前記温度分布に起因する組成分布を生じさせるステップを有し、前記温度分布は、前記基板の裏面に不連続的に膜を形成し、前記基板の裏面側から加熱することで前記膜が形成された部分と形成されていない隣接する部分において生成されるものであり、前記膜は、ストライプ状に形成され、前記ストライプ状の膜の幅及び間隔は、前記基板の厚さ以上に設定されることを特徴とする。
【００２２】
このように、本発明では、窒化ガリウム系化合物半導体を形成する際に、面内温度分布を生じさせることで組成変化を生じさせる。ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮ、あるいは一般的にＡｌ_yＩｎ_xＧａ_1-x-yＮを形成する際、その組成は温度変化に対して高感度に変化し、組成変化は発光波長の変化を生じさせる。したがって、同一デバイス内で意図的に面内温度分布を生じさせることで、同一デバイス内で発光波長を広範囲に変化させることが可能となり、組成の異なる領域を同時に駆動することで多数の発光ピーク波長が互いに重畳された広帯域スペクトル特性を得ることができる。あるいは、同一デバイス内で組成の異なる領域を同時に駆動するのではなく、択一的に駆動することで、発光ピーク波長を切替制御することも可能となる。例えば、３６０ｎｍの発光ピーク波長と６００ｎｍの発光ピーク波長を同一デバイスで切替制御することができるようになり、デバイスの汎用性あるいはフレキシビリティを著しく高めることになる。
【００２３】
ＧａＮ系化合物半導体層に面内温度分布を生じさせるには、基板面内で温度分布を形成することでＧａＮ系化合物半導体の成長温度に分布を形成する他、基板面内は均一温度とし、ＧａＮ系化合物半導体成長時に外部から熱エネルギを局所的に印加する方法がある。前者の場合、基板裏面を加工して熱伝導特性に分布を形成すればよく、基板裏面に不連続的に膜（例えば金属膜）を形成して局所的に熱伝導率を増減させる、あるいは基板裏面に溝を形成して熱伝導率を局所的に低下させればよい。ＩｎＧａＮの場合、温度が高いとＩｎの組成が低下して発光ピーク波長が短波長側にシフトし、温度が低いとＩｎの組成が増大して発光ピーク波長が長波長側にシフトする。シフト量は、温度分布量で制御される。後者の場合、熱エネルギは光を照射することで印加できる。面内温度分布を形成するには、光を十分絞り込んで局所的に照射することが必要であり、光源とレンズの組み合わせが好適である。レーザ光を絞り込んで照射することも可能である。ＭＯＣＶＤ法を用いて基板上にＧａＮ系化合物半導体を成長させる際、ＭＯＣＶＤ装置の内部あるいは外部に光源を設け、光源からの光で局所的に加熱する。温度分布は照射エネルギで制御される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１には、本実施形態に係るＧａＮ系化合物半導体を用いたＬＥＤの基本構成が示されている。基板１０上に順次ｎ型ＧａＮ層１２、ＳｉドープＧａＮ層１４、ＩｎＧａＮ発光層１６，ＡｌＧａＮ層１８、ｐ型ＧａＮ層２０が積層され、ｐ型ＧａＮ層２０に接してｐ電極２２、ｎ型ＧａＮ層１２に接してｎ電極が形成される構成である。
【００２６】
図１に示されたＬＥＤは以下のプロセスにより作製される。すなわち、まず、ＭＯＣＶＤ装置にてサファイアｃ面基板を水素雰囲気中で１１００℃、１０分間熱処理する。そして、温度を５００℃まで降温させ、シランガスとアンモニアガスを１００秒間供給して不連続なＳｉＮ膜を基板１０上に形成する。なお、このプロセスはデバイス中の転位密度を低減させるためのものであり、図ではＳｉＮ膜は省略している。次に、同一温度でトリメチルガリウム及びアンモニアガスを供給してｎ型ＧａＮ層１２を２０ｎｍ厚成長させる。温度を１０５０℃に昇温し、再びトリメチルガリウム及びアンモニアガスを供給してＳｉドープＧａＮ層１４を４μｍ厚成長させる。その後、温度を７００℃程度まで降温してＩｎＧａＮ発光層１６を２ｎｍ厚成長させる。目標組成はｘ＝０．１５、すなわちＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎである。発光層１６成長後、温度を１０００℃まで昇温してＡｌＧａＮ正孔注入層１８を成長させ、さらにｐ型ＧａＮ層２０を成長させる。
【００２７】
ｐ型ＧａＮ層２０を成長させた後、ウエハをＭＯＣＶＤ装置から取り出し、Ｎｉ１０ｎｍ厚、Ａｕ１０ｎｍ厚を順次真空蒸着で成長層表面に形成する。５％の酸素を含む窒素ガス雰囲気中で５２０℃熱処理することで金属膜はｐ型透明電極２２となる。透明電極形成後、全面にフォトレジストを塗布し、ｎ型電極形成のためのエッチングをフォトレジストをマスクとして行う。エッチング深さは、例えば６００ｎｍ程度である。エッチングで露出したｎ型ＧａＮ層１２上にＴｉ５ｎｍ厚、Ａｌ５ｎｍ厚を形成し、窒素ガス雰囲気中で４５０℃３０分間熱処理してｎ型電極２４を形成する。
【００２８】
最後に、基板１０の裏面を１００μｍまで研磨してチップを切り出し、マウントすることでＬＥＤ発光デバイスが得られる。
【００２９】
Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ発光層１６の発光ピーク波長は４５０ｎｍ、発光スペクトルの半値幅は約１５〜２０ｎｍである。発光ピーク波長は、ＩｎＧａＮの成長温度に敏感で、例えば成長温度が１０℃異なると発光ピーク波長は２０ｎｍ以上変化する。これは、ＩｎＧａＮの成長温度がＩｎＮの蒸発温度（約５００℃）より高いので、Ｉｎ_XＧａ_1-xＮの組成ｘが、ＩｎＮの蒸発率とＩｎＧａＮの供給率とのバランスで決定されるからである。具体的には、温度が高いと、ＩｎＮが蒸発してＩｎ組成ｘは低下し、組成ｘの低下に伴い発光波長が短波長側にシフトする。
【００３０】
また、温度が低いと、ＩｎＮの蒸発が抑制され、Ｉｎ組成ｘが増大して発光波長が長波長側にシフトする。
【００３１】
このことは、同一ウエハ面内において温度分布が存在すると、その温度分布に起因して発光ピーク波長が変化することを意味し、逆に、ウエハ面内で意図的に温度分布を生ぜしめることで異なる発光ピーク波長を有する領域を形成できることを意味する。すなわち、温度分布を形成することで複数の発光波長ピークを任意に形成できるのである。本実施形態においては、このような原理に基づき、ウエハ内において意図的に温度分布を形成し、これにより発光層１６の組成に分布を生ぜしめて発光ピーク波長を変化させる。
【００３２】
図２には、本実施形態において面内温度分布を生成するための方法が示されている。基板１０の裏面側、すなわちＧａＮ層が形成される表面とは反対側に不連続的に金属膜１１を形成する。金属膜１１は、例えばストライプ状に形成する。金属膜１１材料としては、ＧａＮの成長温度よりも高い融点を有し、かつ、アンモニアなどの原料ガスと反応しない（あるいは反応が少ない）材料を用いることが必要であり、具体的にはＭｏ（モリブデン）やＴｉ（チタン）を用いることができる。膜の材料として金属ではなく、半導体あるいは絶縁体を用いることも可能である。サファイア基板は絶縁体で透明であり、基板の加熱はヒータ加熱された基板ホルダに基板を接触させて行われる。基板１０の裏面に不連続的に金属膜１１を形成すると、基板ホルダからの放射熱はこの金属膜１１により吸収されて基板１０に伝達され、また、基板ホルダとの熱的接触状態が変化することで金属膜が形成された部分と形成されていない部分とで熱伝導に差が生じ、結果として基板に温度分布が生じる。したがって、不連続に金属膜１１が形成された基板１０を用いて図１に示されるような発光デバイスを形成すると、金属膜１１が形成された部分と形成されていない部分においてＩｎＧａＮ発光層１６のＩｎ組成ｘに分布が生じ、発光ピーク波長が異なる領域を生成できる。
【００３３】
なお、温度分布が生じるとＩｎＧａＮの成長温度分布が生じ、これにより組成だけでなくＩｎＧａＮ層の厚さも変化する。ＩｎＧａＮの発光ピーク波長はその厚さにも依存するため、厳密には、温度分布により組成分布及び層厚分布が生じ、これにより発光ピーク波長がシフトすると云うことができる。
【００３４】
【実施例１】
図３には、本実施例における発光デバイスの構成が示されている。３３０μｍ厚のサファイア基板１０の裏面に５０ｎｍ厚のＴｉを電子ビーム蒸着法とフォトリソグラフィ法を用いてストライプ状に形成した。ストライプ幅（ｓ）とストライプ間隔（ｗ）を同一とし（ｓ＝ｗ）、それらを種々変化させて同一サファイア基板１０の裏面に形成した。基板１０を基板ホルダに載置してヒータで加熱し、順次ｎ型ＧａＮ層１２、ＩｎＧａＮ発光層１６、ｐ型ＧａＮ層２０を形成した。ＩｎＧａＮ発光層１６からの発光をフォトルミネセンス法により測定した。測定に際しては、励起光源のスポット系を１０μｍ程度にレンズで絞り、狭い領域からの発光を観測するように注意した。フォトルミネセンスピーク波長は、基板裏面のＭｏのストライプ幅ｓに依存した。基板ホルダの温度を変化させて測定した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００３５】
【表１】

【表２】

なお、表１における基板ホルダ温度は７００℃、表２における基板ホルダ温度は６７０℃である。ｓ＝ｗ＝２００μｍを越えると基板１０の裏面にＴｉを形成している領域と形成していない領域でフォトルミネセンスピーク波長がシフトし始めることが分かる。例えば、ｓ＝ｗ＝２００μｍでは、Ｔｉを形成していない領域で４４０ｎｍであり、Ｔｉを形成している領域で４４５ｎｍであって、Ｔｉを形成していない領域では短波長側にシフトしている。これは、Ｔｉを形成している領域では温度が低くなり、Ｉｎの組成ｘが増加したことを意味している。
【００３６】
また、表１と表２を対比すると、成長温度を低くしてＩｎ組成を増大させた方（表２）がそのシフトが大きくなることも分かる。ストライプ間隔ｗが基板１０の厚さよりも狭い場合、すなわち、ｗ＜３３０μｍの場合、基板１０表面での温度分布は形成され難い。発光波長から基板１０表面における温度分布を見積もると、ｓ＝ｗ＝５００μｍのときに約１０℃の温度差が生じていると考えられる。
【００３７】
【実施例２】
同様の実験を５０μｍ厚のサファイア基板を用いて行った。その結果を以下の表に示す。
【００３８】
【表３】

【表４】

なお、表３は基板ホルダ温度が７００℃の場合であり、表４は６７０℃の場合である。ｓ＝ｗ＝５０μｍに着目すると、Ｔｉを形成していない領域の発光波長４８５ｎｍに対し、Ｔｉを形成している領域の発光波長４９５ｎｍであり、ｓ＝ｗ＝５０μｍでも発光ピーク波長がシフトすることが分かる。また、ストライプ幅ｓの増加とともにシフト量も大きくなるが、ある値で飽和する傾向があることも分かる。
【００３９】
これらの結果より、ストライプ間隔ｗと幅ｓは、基板の厚さ以上に設定すれば発光ピーク波長のシフトを起こさせる効果があると云える。また、ストライプ幅及びストライプ間隔が同一でも、成長温度が低い方がより効果的であると云うこともできる。
【００４０】
なお、デバイス作成に際しては、最終段階で基板の裏面を研磨するため、裏面に形成したＴｉはデバイス特性に影響することはない。
【００４１】
さらに、実施例１及び実施例２において、Ｔｉの代わりにＭｏを用いた実験も行ったが、ほぼ同一の結果が得られた。
【００４２】
【実施例３】
本実施例では、電極を形成して電圧を印加する実験を行った。まず、５０μｍ厚のサファイア基板の裏面にＴｉをストライプ状に蒸着した。ストライプ幅ｓとストライプ間隔ｗはともに基板の厚さよりも大きい２００μｍとした。ＭＯＣＶＤ装置にて１１００℃の水素雰囲気中で１０分間熱処理し、その後温度を５００℃まで降温してシランガスとアンモニアガスを１００秒間流すことで不連続なＳｉＮ膜を基板上に形成した。続いて、同じ温度で２０ｎｍ厚のｎ型低温ＧａＮバッファ層をトリメチルガリウム及びアンモニアガスを供給して成長させた。温度を１０５０℃に昇温して再びトリメチルガリウム及びアンモニアガスを供給して４μｍ厚のｎ型ＧａＮ層を成長させた。その後、温度を６７０℃に下げて２．５ｎｍ厚のＩｎＧａＮ発光層を成長させた。温度を１０００℃に昇温してＡｌＧａＮ正孔注入層、及びｐ型ＧａＮ層を順次成長させてＬＥＤウエハを作成した。ウエハをＭＯＶＣＤ装置から取り出し、ウエットエッチングにより基板裏面のＴｉを除去した。Ｎｉ１０ｎｍ厚、Ａｕ１０ｎｍ厚を順次真空蒸着して成長層表面に形成した。５％の酸素を含む窒素ガス雰囲気中で５２０℃で熱処理して金属膜をｐ型透明電極とした。全面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストをエッチングマスクとしてエッチングを行った。エッチング深さは４００ｎｍである。エッチングにより露出したｎ型ＧａＮ層上にＴｉ５ｎｍ厚、Ａｌ５ｎｍ厚を形成し、窒素ガス雰囲気中で４５０℃で３０分間熱処理した。この工程によりｎ電極を形成した。さらに、リフトオフによりｐ電極とｎ電極の一部にワイヤボンディング用の２００ｎｍ厚のＡｕを真空蒸着で形成し、その後基板裏面をスクラブしてチップを切り出し、マウントしてＬＥＤデバイスを作成した。
【００４３】
図４には、作製されたＬＥＤデバイスの平面図が示されている。デバイスのサイズは３００×２００μｍ²である。図において、斜線部分が基板裏面にＴｉを形成した領域である。ｐ型透明電極２２及びｎ型電極２４は、基板裏面にＴｉが形成された領域と形成されていない領域にわたって共通形成されている。ｐ型透明電極２２の一部（Ｔｉが形成された領域と形成されていない領域の境界）にワイヤボンディング用のＡｕパッド２６が形成されている。両領域の面積比ｒをｒ＝（Ｔｉ形成領域面積／Ｔｉ非形成領域面積）とし、面積比ｒを変化させると発光スペクトルが変化した。２０ｍＡの電流を流したとき、４８２ｎｍと４９９ｎｍに２つのピークを持つスペクトルが得られた。
【００４４】
図５には、ｒ＝１のときの発光スペクトルが示されている。ｒ＝１のとき、ピーク強度の比（４８３ｎｍ／５０５ｎｍ）は約１．４であった。４８２ｎｍと４９９ｎｍの間では、両方のピークの裾が重なるため、４６０〜５２０ｎｍの広範囲にわたって発光スペクトルを有する光が得られた。
【００４５】
【実施例４】
ｐ型透明電極２２をＴｉが形成された領域と形成されていない領域毎に個別形成し、個別に電流を流した。図６には、本実施例におけるデバイスの平面図が示されている。実施例３と同様、斜線部分は基板裏面にＴｉが形成された領域である。Ｔｉが形成された領域と形成されていない領域にそれぞれｐ型透明電極２２が形成され、それぞれにＡｕパッド２６が形成される。なお、ｎ型電極２４は共通である。Ｔｉが形成されていない領域では４８２ｎｍにピークを有する発光スペクトルが得られ、Ｔｉが形成されている領域では４９９ｎｍにピークを有する発光スペクトルが得られた。したがって、両領域に個別にｐ型透明電極２２を形成し、これらに択一的に電圧を印加して択一的に通電することで、図７に示されるように２つの発光スペクトルＩ、ＩＩを切替制御できるＬＥＤデバイスが得られた。
【００４６】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態においては、基板１０の裏面に不連続的に金属膜１１を形成して温度分布を形成しているが、基板１０の裏面に凹凸を形成して温度分布を形成することも可能である。具体的には、図８に示されるように、基板１０の裏面に溝１０ａを形成する。溝１０ａは、例えばダイヤモンド粒を埋め込んだ切削回転円盤（ブレード）によりウエハを切断する装置を用いて形成することができる。溝１０ａの幅はブレードの厚さで決定され、例えば２００μｍとすることができる。溝１０ａの深さは、３３０μｍのサファイア基板に対し、２７０μｍ等とすることができる。
【００４７】
【実施例５】
図９には、裏面に溝１０ａが形成された基板１０を基板ホルダ１０２上に載置し、ヒータ１００で加熱する状態が示されている。各部の寸法は、サファイア基板１０は３３０μｍ厚、溝１０ａの幅は２００μｍ、溝１０ａの深さは２７０μｍである。基板１０を基板ホルダに載置してヒータで加熱し、順次ｎ型ＧａＮ層１２、ＩｎＧａＮ発光層１６、ｐ型ＧａＮ層２０を形成した。ＩｎＧａＮ発光層１６からの発光をフォトルミネセンス法により測定した。測定に際しては、励起光源のスポット系を１０μｍ程度にレンズで絞り、狭い領域からの発光を観測するように注意した。基板ホルダ温度を７００℃として成長させた場合、溝１０ａ上部での発光ピーク波長は４４５ｎｍであった。一方、溝１０ａを形成していない領域での発光ピーク波長は４４０ｎｍであり、約５ｎｍの波長シフトが観測された。これは、溝１０ａが存在する領域では、基板ホルダ１０２からの熱伝導が低下し、ＩｎＧａＮ発光層１６の成長温度が溝１０ａの存在していない領域に比べて低下したことに起因するものである。このように、基板１０の裏面に溝１０ａを形成して凹凸を形成することで基板１０面内において温度分布を形成し、これによりＩｎＧａＮ発光層１６の成長温度に面内分布が生じ、組成分布を生じて発光ピーク波長をシフトさせることができる。
【００４８】
なお、基板１０の溝１０ａが存在しない平坦部分では基板表面は主に基板を通しての熱伝導により加熱される。一方、溝１０ａが存在する部分では溝１０ａの中での放射やガスの対流により基板裏面が加熱され、その後基板を通しての熱伝導で加熱される。但し、溝１０ａ内部での対流や平坦部分での熱接触は基板裏面の表面状態や基板の反り、微少ゴミなどによる基板の浮き上がりなど多くのパラメータの影響を受けることになる。したがって、基板の表面状態をできるだけクリーンな状態とし、基板の反りや微少ゴミなどは極力排除することが再現性の観点からは好ましい。
【００４９】
本実施例では、基板１０の裏面に溝１０ａを形成することで裏面が凹凸状態となっているが、最終工程では基板裏面を研磨して基板厚さを１００μｍ以下とするため、デバイス作製時における溝１０ａは最終的なデバイスには存在せず、その特性に影響を与えることはない。
【００５０】
【実施例６】
基板１０の裏面に溝１０ａを形成して実施例３と同様にＬＥＤデバイスを作製した。すなわち、ｐ型透明電極２２を溝１０ａが形成された部位と形成されていない部位で共通形成した。この場合、溝１０ａを形成しない平坦な基板を用いて作製されたＬＥＤデバイスに比べ、約５ｎｍ〜１０ｎｍ半値幅の広いＬＥＤデバイスが得られた。
【００５１】
＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、基板の裏面を加工することで基板面内に温度分布を形成し、これによりＩｎＧａＮ発光層の成長温度に面内分布を生じさせているが、基板は従来技術と平坦なものを用いてヒータで均一に加熱し、ＩｎＧａＮ発光層を成長させるときに直接的に成長温度に面内温度分布を生じさせることも可能である。すなわち、ＩｎＧａＮ発光層を成長させるときに局所的に熱エネルギを印加して温度分布を形成するのであり、例えばＭＯＣＶＤ装置に設けられた観察用の光学窓を通して外部から光を照射し、発光層の成長温度を制御する。
【００５２】
【実施例７】
図１０には、本実施例の構成図が示されている。ＭＯＣＶＤ装置１０４内に基板１０、基板ホルダ１０２及びヒータ１００を配置し、基板１０の裏面をヒータ１００で加熱する。さらに、ＭＯＣＶＤ装置１０４の光学窓１０６を介して光源１１０からの光をレンズ１０８で集光して基板１０の表面に照射した。光源１１０あるいはレンズ１０８をスキャン可能なように支持した。光源１１０として１ｋＷの水銀ランプを用い、直径３０ｃｍの石英レンズで光源１１０からの光を基板１０の表面に集光させた。また、図示していないが光路上にシャッタを設け、照射時間を調節した。レンズの焦点距離は４０ｃｍ、焦点でのスポット径は０．５ｍｍである。ヒータ１００で基板１０の温度を上昇させ、ｎ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＧａＮ層を順次成長させた。ＩｎＧａＮ発光層の成長時のみシャッタを開け、基板１０上のある一点の温度を上昇させた。基板ホルダ温度を６７０℃としてＩｎＧａＮ発光層１６を成長させた場合、光スポットから離れた部分での発光ピーク波長は約５０５ｎｍであった。一方、光スポットの中心付近での発光ピーク波長は３９０ｎｍであった。このように、光を照射することでＩｎＧａＮ発光層の成長温度に分布を生じさせ、発光ピーク波長をシフトさせることができた。なお、光路の一部にガラスなどを入れて光強度を弱くしたり、あるいは焦点を故意にずらすことで光スポット部分の温度を下げることが可能であるので、本実施例において３９０ｎｍ〜５０５ｎｍの範囲で波長を任意にシフトさせることが可能である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく種々の変更が可能である。
【００５４】
例えば、第１実施形態においては基板裏面に不連続的に金属膜を形成し、第２実施形態では基板裏面に溝を形成し、第３実施形態では基板表面に熱エネルギを局所的に印加しているが、これらを適宜組み合わせて温度分布を生じさせることも可能である。例えば、基板裏面に金属膜を不連続的に形成するとともに、発光層成長時に基板表面から光を照射する等である。
【００５５】
基板裏面に不連続的にストライプ状に金属膜を形成するとともに、金属膜が形成されていない部分にさらに溝を形成することも可能である。
【００５６】
また、上述した第１〜第３実施形態においては、発光層としてＩｎＧａＮを用いているが、Ａｌ_yＩｎ_xＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を発光層として用いることが可能である。ＡｌＧａＮを発光層とする場合も本発明に含まれる。
【００５７】
ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮ層を含む多層構造を発光層として用いる場合も同様である。Ａｌ_yＩｎ_xＧａ_1-x-yＮを発光層として用いた場合、発光波長範囲が２８０ｎｍ〜６００ｎｍの広い波長範囲を有するＬＥＤデバイスを作製することが可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば温度分布に起因して発光層の組成をシフトさせ、これにより発光波長領域を広範囲に設定することができる。また、組成の異なる領域を択一的に駆動することで、発光スペクトルを切替制御できるデバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発光装置の基本構成図である。
【図２】第１実施形態の基板裏面説明図である。
【図３】第１実施形態における発光デバイス構成図である。
【図４】第１実施形態の発光デバイス平面図である。
【図５】第１実施形態の発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図６】第１実施形態の他の発光デバイス平面図である。
【図７】第１実施形態の他の発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図８】第２実施形態の基板裏面説明図である。
【図９】第２実施形態の成長装置構成図である。
【図１０】第３実施形態の成長装置構成図である。
【符号の説明】
１０基板、１２ｎ型ＧａＮ層、１４ＳｉドープＩｎＧａＮ層、１６ＩｎＧａＮ発光層、１８ＡｌＧａＮ層、２０ｐ型ＧａＮ層、２２ｐ型電極、２４ｎ型電極。

Claims

ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置を製造する方法であって、
基板上にＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層を形成する際に、面内で温度分布を生じさせつつ前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層を形成することで前記発光層の組成に前記温度分布に起因する組成分布を生じさせるステップを有し、
前記温度分布は、前記基板の裏面に不連続的に膜を形成し、前記基板の裏面側から加熱することで前記膜が形成された部分と形成されていない隣接する部分において生成されるものであり、
前記膜は、ストライプ状に形成され、前記ストライプ状の膜の幅及び間隔は、前記基板の厚さ以上に設定されることを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。
請求項１記載の方法において、
前記膜はモリブデンあるいはチタンであることを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。
請求項１、２のいずれか１に記載の方法において、さらに、
前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層を形成した後、前記基板の裏面を研磨するステップを有することを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１に記載の方法において、
前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層は、ＡｌyＩｎxＧａ1-x-yＮ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を含むことを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。
請求項１〜４のいずれ１に記載の方法において、さらに、
前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層に電圧を印加するためのｐ電極及びｎ電極を形成するステップを有し、
前記ｐ電極及びｎ電極は前記温度分布の高い領域と低い領域にわたって共通形成されることを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１に記載の方法において、さらに、
前記ＩｎＧａＮ系化合物半導体発光層に電圧を印加するためのｐ電極及びｎ電極を形成するステップを有し、
前記ｐ電極あるいはｎ電極のいずれかは前記温度分布の高い領域と低い領域毎に個別形成されることを特徴とするＩｎＧａＮ系化合物半導体発光装置の製造方法。