JPH08293625A - 三原色発光素子およびその製造方法 - Google Patents
三原色発光素子およびその製造方法Info
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- JPH08293625A JPH08293625A JP10135295A JP10135295A JPH08293625A JP H08293625 A JPH08293625 A JP H08293625A JP 10135295 A JP10135295 A JP 10135295A JP 10135295 A JP10135295 A JP 10135295A JP H08293625 A JPH08293625 A JP H08293625A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層構造の三原色発光素子およびその製造方
法を提供する。 【構成】 同一基板３１上に成長された複数のエピタキ
シャル層からなる多層構造三原色発光素子であって、基
板３１上に成長された、赤色発光素子構造をなす第１の
エピタキシャル層群３０と、第１のエピタキシャル層群
３０上に成長された、緑色発光素子構造をなす第２のエ
ピタキシャル層群１０と、第２のエピタキシャル層群１
０上に成長された、青色発光素子構造をなす第３のエピ
タキシャル層群２０とを含む。
法を提供する。 【構成】 同一基板３１上に成長された複数のエピタキ
シャル層からなる多層構造三原色発光素子であって、基
板３１上に成長された、赤色発光素子構造をなす第１の
エピタキシャル層群３０と、第１のエピタキシャル層群
３０上に成長された、緑色発光素子構造をなす第２のエ
ピタキシャル層群１０と、第２のエピタキシャル層群１
０上に成長された、青色発光素子構造をなす第３のエピ
タキシャル層群２０とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、三原色発光素子およ
びその製造方法に関するものであり、特に、同一基板上
に成長された複数のエピタキシャル層からなる多層構造
三原色発光素子およびその製造方法に関するものであ
る。
びその製造方法に関するものであり、特に、同一基板上
に成長された複数のエピタキシャル層からなる多層構造
三原色発光素子およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来のＡｌＧａＡｓ系の赤色発
光素子（ＬＥＤ）の一例の構造を示す断面図である。
光素子（ＬＥＤ）の一例の構造を示す断面図である。
【０００３】図８を参照して、この赤色発光素子１００
は、ＺｎがドープされたＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる
基板１０１と、基板１０１上に形成されたｐ型Ａｌ0.35
Ｇａ 0.65Ａｓからなる赤色発光層１０２と、赤色発光層
１０２上に形成されたｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓからな
るクラッド層１０３とを備え、電極は、基板１０１およ
びクラッド層１０３からとっている。
は、ＺｎがドープされたＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる
基板１０１と、基板１０１上に形成されたｐ型Ａｌ0.35
Ｇａ 0.65Ａｓからなる赤色発光層１０２と、赤色発光層
１０２上に形成されたｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓからな
るクラッド層１０３とを備え、電極は、基板１０１およ
びクラッド層１０３からとっている。
【０００４】なお、赤色発光素子の材料としては、この
ようなＡｌＧａＡｓ系以外に、ＧａＡｓＰ系のものも適
用されている。
ようなＡｌＧａＡｓ系以外に、ＧａＡｓＰ系のものも適
用されている。
【０００５】また、図９は、現在市販が開始されている
ＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥＤ）の一例の構造を示す
断面図である。
ＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥＤ）の一例の構造を示す
断面図である。
【０００６】図９を参照して、この青色発光素子２００
は、サファイア基板２０１と、基板２０１上に形成され
たＧａＮバッファ層２０２と、バッファ層２０２上に形
成された六方晶のｎ型ＧａＮエピタキシャル層２０３と
から構成されたエピタキシャルウェハ上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＮからなるクラッド層２０４、Ｚｎがドープされたｎ
型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる青色発光層２０５、ｐ型
ＡｌＧａＮからなるクラッド層２０６およびｐ型ＧａＮ
エピタキシャル層２０７が順に形成され、電極は、Ｇａ
Ｎエピタキシャル層２０３，２０７からとっている。
は、サファイア基板２０１と、基板２０１上に形成され
たＧａＮバッファ層２０２と、バッファ層２０２上に形
成された六方晶のｎ型ＧａＮエピタキシャル層２０３と
から構成されたエピタキシャルウェハ上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＮからなるクラッド層２０４、Ｚｎがドープされたｎ
型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる青色発光層２０５、ｐ型
ＡｌＧａＮからなるクラッド層２０６およびｐ型ＧａＮ
エピタキシャル層２０７が順に形成され、電極は、Ｇａ
Ｎエピタキシャル層２０３，２０７からとっている。
【０００７】なお、この青色発光素子において、ＧａＮ
バッファ層２０２は、サファイア基板２０１とＧａＮエ
ピタキシャル層２０３との格子定数の差による歪みを緩
和するために設けられている。
バッファ層２０２は、サファイア基板２０１とＧａＮエ
ピタキシャル層２０３との格子定数の差による歪みを緩
和するために設けられている。
【０００８】さらに、図１０は、青色発光素子と同様に
現在市販が開始されているＧａＮ系の青緑色発光素子
（ＬＥＤ）の一例の構造を示す断面図である。
現在市販が開始されているＧａＮ系の青緑色発光素子
（ＬＥＤ）の一例の構造を示す断面図である。
【０００９】図１０を参照して、この青緑色発光素子３
００は、サファイア基板３０１と、基板３０１上に形成
されたＧａＮバッファ層３０２と、ＧａＮバッファ層３
０２上に形成された六方晶のｎ型ＧａＮエピタキシャル
層３０３とから構成されたエピタキシャルウェハ上に、
ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層３０４、Ｚｎがドー
プされたｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎからなる青緑色発光層
３０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層３０６およ
びｐ型ＧａＮエピタキシャル層３０７が順に形成され、
電極は、ＧａＮエピタキシャル層３０３，３０７からと
っている。
００は、サファイア基板３０１と、基板３０１上に形成
されたＧａＮバッファ層３０２と、ＧａＮバッファ層３
０２上に形成された六方晶のｎ型ＧａＮエピタキシャル
層３０３とから構成されたエピタキシャルウェハ上に、
ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層３０４、Ｚｎがドー
プされたｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎからなる青緑色発光層
３０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層３０６およ
びｐ型ＧａＮエピタキシャル層３０７が順に形成され、
電極は、ＧａＮエピタキシャル層３０３，３０７からと
っている。
【００１０】なお、この青緑色発光素子において、Ｇａ
Ｎバッファ層３０２は、サファイア基板３０１とＧａＮ
エピタキシャル層３０３との格子定数の差による歪みを
緩和するために設けられている。
Ｎバッファ層３０２は、サファイア基板３０１とＧａＮ
エピタキシャル層３０３との格子定数の差による歪みを
緩和するために設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上述のように、赤色、青色、緑色のそれぞれ個別の発光
素子（ＬＥＤ）を作製することはできたが、ハイブリッ
ドになったものは作製することができなかった。なぜな
ら、上述のように、青色および緑色発光素子はＧａＮ層
をサファイア基板上に成長させるものであるが、多層構
造の三原色発光素子を作製するためには、赤色発光素子
のＡｌＧａＡｓ層上へＧａＮ層を形成する技術が必要と
なるからである。
上述のように、赤色、青色、緑色のそれぞれ個別の発光
素子（ＬＥＤ）を作製することはできたが、ハイブリッ
ドになったものは作製することができなかった。なぜな
ら、上述のように、青色および緑色発光素子はＧａＮ層
をサファイア基板上に成長させるものであるが、多層構
造の三原色発光素子を作製するためには、赤色発光素子
のＡｌＧａＡｓ層上へＧａＮ層を形成する技術が必要と
なるからである。
【００１２】しかしながら、従来、赤色発光素子の材料
として用いられるＡｌＧａＡｓ層またはＧａＡｓＰ層上
に、青色および緑色発光素子の材料として用いられるＧ
ａＮ層を形成することはできなかった。そのため、従
来、マルチカラーを表示する際には、各色のＬＥＤを個
別に設置する必要があり、画像密度を高くすることがで
きないという問題があった。
として用いられるＡｌＧａＡｓ層またはＧａＡｓＰ層上
に、青色および緑色発光素子の材料として用いられるＧ
ａＮ層を形成することはできなかった。そのため、従
来、マルチカラーを表示する際には、各色のＬＥＤを個
別に設置する必要があり、画像密度を高くすることがで
きないという問題があった。
【００１３】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、多層構造の三原色発光素子およびそれを工業的に製
造できる方法を、提供することにある。
し、多層構造の三原色発光素子およびそれを工業的に製
造できる方法を、提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による三
原色発光素子は、同一基板上に成長された複数のエピタ
キシャル層からなる多層構造三原色発光素子であって、
基板上に成長された赤色発光素子構造をなす第１のエピ
タキシャル層群と、第１のエピタキシャル層群上に成長
された緑色発光素子構造をなす第２のエピタキシャル層
群と、第２のエピタキシャル層群上に成長された青色発
光素子構造をなす第３のエピタキシャル層群とを含む。
原色発光素子は、同一基板上に成長された複数のエピタ
キシャル層からなる多層構造三原色発光素子であって、
基板上に成長された赤色発光素子構造をなす第１のエピ
タキシャル層群と、第１のエピタキシャル層群上に成長
された緑色発光素子構造をなす第２のエピタキシャル層
群と、第２のエピタキシャル層群上に成長された青色発
光素子構造をなす第３のエピタキシャル層群とを含む。
【００１５】請求項２の発明による三原色発光素子は、
請求項１の発明において、第１のエピタキシャル層群は
ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓＰからなる群から選ばれる
化合物半導体からなるエピタキシャル層を含み、第２の
エピタキシャル層群はＧａＮからなるエピタキシャル層
を含み、第３のエピタキシャル層群はＧａＮからなるエ
ピタキシャル層を含み、第２のエピタキシャル層群は第
１のエピタキシャル層群との境界部にバッファ層を含ん
でいる。
請求項１の発明において、第１のエピタキシャル層群は
ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓＰからなる群から選ばれる
化合物半導体からなるエピタキシャル層を含み、第２の
エピタキシャル層群はＧａＮからなるエピタキシャル層
を含み、第３のエピタキシャル層群はＧａＮからなるエ
ピタキシャル層を含み、第２のエピタキシャル層群は第
１のエピタキシャル層群との境界部にバッファ層を含ん
でいる。
【００１６】請求項３の発明による三原色発光素子は、
請求項２の発明において、第１のエピタキシャル層群は
最上層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからなる群から
選ばれる化合物半導体からなる層であり、第２のエピタ
キシャル層群は、厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮか
らなるバッファ層と、バッファ層上に成長されたＧａＮ
からなる第１の絶縁層と、バッファ層と第１の絶縁層と
の界面に位置する不整合面と、第１の絶縁層上に成長さ
れたＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ＜１）からなる
第１のエピタキシャル層と、第１のエピタキシャル層上
に成長された緑色発光層と、緑色発光層上に成長された
第１のクラッド層とを含み、第３のエピタキシャル層群
は、ＧａＮからなる第２の絶縁層と、第２の絶縁層上に
成長されたＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ＜１）か
らなる第２のエピタキシャル層と、第２のエピタキシャ
ル層上に成長された青色発光層と、青色発光層上に成長
された第２のクラッド層とを含んでいる。
請求項２の発明において、第１のエピタキシャル層群は
最上層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからなる群から
選ばれる化合物半導体からなる層であり、第２のエピタ
キシャル層群は、厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮか
らなるバッファ層と、バッファ層上に成長されたＧａＮ
からなる第１の絶縁層と、バッファ層と第１の絶縁層と
の界面に位置する不整合面と、第１の絶縁層上に成長さ
れたＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ＜１）からなる
第１のエピタキシャル層と、第１のエピタキシャル層上
に成長された緑色発光層と、緑色発光層上に成長された
第１のクラッド層とを含み、第３のエピタキシャル層群
は、ＧａＮからなる第２の絶縁層と、第２の絶縁層上に
成長されたＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ＜１）か
らなる第２のエピタキシャル層と、第２のエピタキシャ
ル層上に成長された青色発光層と、青色発光層上に成長
された第２のクラッド層とを含んでいる。
【００１７】ここで、バッファ層と絶縁層との界面に位
置する不整合面としては、たとえば、バッファ層と絶縁
層との結晶格子のずれによるもの等が考えられ、この面
は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により、コントラス
トの違いとして観察することができる。
置する不整合面としては、たとえば、バッファ層と絶縁
層との結晶格子のずれによるもの等が考えられ、この面
は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により、コントラス
トの違いとして観察することができる。
【００１８】請求項４の発明による三原色発光素子は、
請求項２または請求項３の発明において、バッファ層の
厚さは２０ｎｍ〜６０ｎｍである。
請求項２または請求項３の発明において、バッファ層の
厚さは２０ｎｍ〜６０ｎｍである。
【００１９】請求項５の発明による三原色発光素子の製
造方法は、同一基板上に複数のエピタキシャル層を成長
させてなる多層構造三原色発光素子の製造方法であっ
て、基板上に、最上層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰ
からなる群から選ばれる化合物半導体からなる赤色発光
素子構造をなす第１のエピタキシャル層群を形成するス
テップと、第１のエピタキシャル層群の最上層上に、外
部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウ
ムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを
含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置
された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度
で、ＧａＮからなるバッファ層を形成するステップと、
バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩
化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１の
ガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入
して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法
により、第１の温度より高い第２の温度で、ＧａＮから
なる第１の絶縁層を形成するステップと、第１の絶縁層
上に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ＜１）からな
る第１のエピタキシャル層を形成するステップと、第１
のエピタキシャル層上に、緑色発光層を形成するステッ
プと、緑色発光層上に、第１のクラッド層を形成するス
テップと、第１のクラッド層上に、ＧａＮからなる第２
の絶縁層を形成するステップと、第２の絶縁層上に、Ａ
ｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ＜１）からなる第２の
エピタキシャル層を形成するステップと、第２のエピタ
キシャル層上に、青色発光層を形成するステップと、青
色発光層上に第２のクラッド層を形成するステップとを
備えている。
造方法は、同一基板上に複数のエピタキシャル層を成長
させてなる多層構造三原色発光素子の製造方法であっ
て、基板上に、最上層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰ
からなる群から選ばれる化合物半導体からなる赤色発光
素子構造をなす第１のエピタキシャル層群を形成するス
テップと、第１のエピタキシャル層群の最上層上に、外
部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウ
ムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを
含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置
された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度
で、ＧａＮからなるバッファ層を形成するステップと、
バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩
化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１の
ガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入
して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法
により、第１の温度より高い第２の温度で、ＧａＮから
なる第１の絶縁層を形成するステップと、第１の絶縁層
上に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ＜１）からな
る第１のエピタキシャル層を形成するステップと、第１
のエピタキシャル層上に、緑色発光層を形成するステッ
プと、緑色発光層上に、第１のクラッド層を形成するス
テップと、第１のクラッド層上に、ＧａＮからなる第２
の絶縁層を形成するステップと、第２の絶縁層上に、Ａ
ｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ＜１）からなる第２の
エピタキシャル層を形成するステップと、第２のエピタ
キシャル層上に、青色発光層を形成するステップと、青
色発光層上に第２のクラッド層を形成するステップとを
備えている。
【００２０】なお、ガリウムを含む有機金属原料として
は、たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウ
ム等が用いられる。
は、たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウ
ム等が用いられる。
【００２１】請求項６の発明による三原色発光素子の製
造方法は、請求項５の発明において、第１の温度は３０
０℃〜７００℃であり、第２の温度は７５０℃以上であ
る。
造方法は、請求項５の発明において、第１の温度は３０
０℃〜７００℃であり、第２の温度は７５０℃以上であ
る。
【００２２】請求項７の発明による三原色発光素子の製
造方法は、請求項６の発明において、第１の温度は４０
０℃〜６００℃である。
造方法は、請求項６の発明において、第１の温度は４０
０℃〜６００℃である。
【００２３】
【作用】この発明による三原色発光素子は、発光窓から
見て青色、緑色、赤色の順に発光層が並んでいるため、
各発色光は、上層部の材料で光を吸収されることなく、
すべて透過する。その結果、非常に素子構造が簡単な三
原色発光素子を形成することができる。
見て青色、緑色、赤色の順に発光層が並んでいるため、
各発色光は、上層部の材料で光を吸収されることなく、
すべて透過する。その結果、非常に素子構造が簡単な三
原色発光素子を形成することができる。
【００２４】また、この発明による三原色発光素子は、
厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮからなるバッファ層
を備えている。
厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮからなるバッファ層
を備えている。
【００２５】本願発明におけるこのバッファ層は、下層
とＧａＮエピタキシャル層との格子定数の差による歪を
緩和する作用の他に、耐熱性コーティングとしての作用
も兼ね備えている。
とＧａＮエピタキシャル層との格子定数の差による歪を
緩和する作用の他に、耐熱性コーティングとしての作用
も兼ね備えている。
【００２６】すなわち、ＧａＮのエピタキシャル成長
は、通常８００℃〜１１００℃という非常に高温で行な
う必要があるが、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰ層は、
８００℃以上の高温ではＡｓやＰの抜けが起こってしま
う。このようなことから、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成するためには、
耐熱性コーティングを施す必要がある。本願発明におい
てＧａＮエピタキシャル層より低温で形成されるＧａＮ
バッファ層は、このような耐熱性コーティングとして作
用するものでもある。
は、通常８００℃〜１１００℃という非常に高温で行な
う必要があるが、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰ層は、
８００℃以上の高温ではＡｓやＰの抜けが起こってしま
う。このようなことから、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成するためには、
耐熱性コーティングを施す必要がある。本願発明におい
てＧａＮエピタキシャル層より低温で形成されるＧａＮ
バッファ層は、このような耐熱性コーティングとして作
用するものでもある。
【００２７】このＧａＮバッファ層の厚さは、１０ｎｍ
〜８０ｎｍである。１０ｎｍより薄いと、エピタキシャ
ル層を形成するための昇温中にバッファ層が部分的に途
切れ、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてし
まうからである。一方、８０ｎｍより厚いと、フラット
なバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中
心にピラミッド状にエピタキシャル層が成長してしまう
からである。
〜８０ｎｍである。１０ｎｍより薄いと、エピタキシャ
ル層を形成するための昇温中にバッファ層が部分的に途
切れ、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてし
まうからである。一方、８０ｎｍより厚いと、フラット
なバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中
心にピラミッド状にエピタキシャル層が成長してしまう
からである。
【００２８】また、この発明に従う三原色発光素子の製
造方法によれば、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからな
る群から選ばれる化合物半導体からなる層上に、ＧａＮ
エピタキシャル層の成長温度よりも低い温度で、ＧａＮ
バッファ層を形成している。
造方法によれば、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからな
る群から選ばれる化合物半導体からなる層上に、ＧａＮ
エピタキシャル層の成長温度よりも低い温度で、ＧａＮ
バッファ層を形成している。
【００２９】そのため、ＡｌＧａＡｓ層またはＧａＡｓ
Ｐ層がダメージを受けることなく、高品質な立方晶のＧ
ａＮエピタキシャル層を成長させることができる。
Ｐ層がダメージを受けることなく、高品質な立方晶のＧ
ａＮエピタキシャル層を成長させることができる。
【００３０】このＧａＮからなるバッファ層を形成する
際の温度は、３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃
より低いと、ＧａＮからなるバッファ層が成長しないか
らである。一方、７００℃より高いと、下層が熱ダメー
ジを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥
れてしまうからである。
際の温度は、３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃
より低いと、ＧａＮからなるバッファ層が成長しないか
らである。一方、７００℃より高いと、下層が熱ダメー
ジを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥
れてしまうからである。
【００３１】また、この発明によれば、ＧａＮバッファ
層およびＧａＮエピタキシャル層の形成に、外部から反
応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む
有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２
のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基
板上に気相成長させる方法（以下「有機金属クロライド
気相エピタキシ成長法」という）が用いられている。こ
の有機金属クロライド気相エピタキシ成長法は、成長速
度が速い上に、急峻なヘテロ界面を得ることが可能であ
る。
層およびＧａＮエピタキシャル層の形成に、外部から反
応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む
有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２
のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基
板上に気相成長させる方法（以下「有機金属クロライド
気相エピタキシ成長法」という）が用いられている。こ
の有機金属クロライド気相エピタキシ成長法は、成長速
度が速い上に、急峻なヘテロ界面を得ることが可能であ
る。
【００３２】さらに、この発明によれば、バッファ層お
よびエピタキシャル層が同一の有機金属クロライド気相
エピタキシ成長法により形成される。そのため、同一チ
ャンバ内で一貫成長させることが可能となる。
よびエピタキシャル層が同一の有機金属クロライド気相
エピタキシ成長法により形成される。そのため、同一チ
ャンバ内で一貫成長させることが可能となる。
【００３３】
（１） ＡｌＧａＡｓ層またはＧａＡｓＰ層上へのＧａ
Ｎエピタキシャル層の形成 （実施例１）図１は、エピタキシャルウェハの一例の構
造を示す断面図である。
Ｎエピタキシャル層の形成 （実施例１）図１は、エピタキシャルウェハの一例の構
造を示す断面図である。
【００３４】図１を参照して、このエピタキシャルウェ
ハは、ＡｌＧａＡｓ基板１上にＧａＮバッファ層２が形
成され、さらにその上にＧａＮエピタキシャル層３が形
成されている。なお、ＧａＮバッファ層２とＧａＮエピ
タキシャル層３との界面には、不整合面９が位置してい
る。
ハは、ＡｌＧａＡｓ基板１上にＧａＮバッファ層２が形
成され、さらにその上にＧａＮエピタキシャル層３が形
成されている。なお、ＧａＮバッファ層２とＧａＮエピ
タキシャル層３との界面には、不整合面９が位置してい
る。
【００３５】次に、このように構成されるエピタキシャ
ルウェハの製造方法について、以下に説明する。
ルウェハの製造方法について、以下に説明する。
【００３６】図２は、この発明による有機金属クロライ
ド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハ
の製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図で
ある。図２を参照して、この装置は、第１のガス導入口
５１と第２のガス導入口５２と排気口５３とを有する反
応チャンバ５４と、この反応チャンバ５４の外部からチ
ャンバ内全体を加熱するための抵抗加熱ヒータ５５とか
ら構成される。
ド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハ
の製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図で
ある。図２を参照して、この装置は、第１のガス導入口
５１と第２のガス導入口５２と排気口５３とを有する反
応チャンバ５４と、この反応チャンバ５４の外部からチ
ャンバ内全体を加熱するための抵抗加熱ヒータ５５とか
ら構成される。
【００３７】このように構成される装置を用いて、以下
のようにエピタキシャルウェハの作製を行なった。
のようにエピタキシャルウェハの作製を行なった。
【００３８】図２を参照して、まず、石英からなる反応
チャンバ５４内に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常のエッチング液
で前処理された、あるいは前処理なしの、砒化ガリウム
アルミニウムＡｌＧａＡｓ（１００）面基板１を設置し
た。
チャンバ５４内に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常のエッチング液
で前処理された、あるいは前処理なしの、砒化ガリウム
アルミニウムＡｌＧａＡｓ（１００）面基板１を設置し
た。
【００３９】次に、抵抗加熱ヒータ５５により外部から
チャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持し
た状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）をそれぞれ分圧８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａ
ｔｍで導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族
原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）を分圧１．６×１
０-1ａｔｍで導入した。このような条件で、１５分間エ
ピタキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍのＧａＮバッファ
層２を形成した。
チャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持し
た状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）をそれぞれ分圧８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａ
ｔｍで導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族
原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）を分圧１．６×１
０-1ａｔｍで導入した。このような条件で、１５分間エ
ピタキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍのＧａＮバッファ
層２を形成した。
【００４０】次に、このようにＧａＮバッファ層２が形
成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８
５０℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分
圧をそれぞれ８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍ、
１．６×１０-1ａｔｍという条件で、６０分間エピタキ
シャル成長させた。
成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８
５０℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分
圧をそれぞれ８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍ、
１．６×１０-1ａｔｍという条件で、６０分間エピタキ
シャル成長させた。
【００４１】その結果、ＧａＮバッファ層２上に、厚さ
２μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成され
た。このＧａＮエピタキシャル層３のフォトルミネセン
ス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強
い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を
含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長してい
ることが確認された。
２μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成され
た。このＧａＮエピタキシャル層３のフォトルミネセン
ス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強
い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を
含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長してい
ることが確認された。
【００４２】（実施例２）ＧａＮバッファ層２およびＧ
ａＮエピタキシャル層３の成長条件を以下のように変更
し、他の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造
を有するエピタキシャルウェハを作製した。
ａＮエピタキシャル層３の成長条件を以下のように変更
し、他の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造
を有するエピタキシャルウェハを作製した。
【００４３】ＧａＮバッファ層の成長条件 基板温度：４００℃ ＴＭＧａ分圧：１×１０-4ａｔｍ ＨＣｌの分圧：１×１０-4ａｔｍ ＮＨ3 の分圧：５×１０-1ａｔｍ 成長時間：４０分間ＧａＮエピタキシャル層の成長条件 基板温度：９００℃ ＴＭＧａ分圧：３×１０-4ａｔｍ ＨＣｌの分圧：３×１０-4ａｔｍ ＮＨ3 の分圧：８×１０-1ａｔｍ 成長時間：６０分間 このようにして得られたエピタキシャルウェハにおいて
は、厚さ４０ｎｍのＧａＮバッファ層２の上に、厚さ８
μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成されて
いた。
は、厚さ４０ｎｍのＧａＮバッファ層２の上に、厚さ８
μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成されて
いた。
【００４４】このＧａＮエピタキシャル層３のＰＬスペ
クトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測さ
れた。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶
のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認さ
れた。
クトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測さ
れた。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶
のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認さ
れた。
【００４５】（比較例１）ＧａＮバッファ層の有無によ
るＧａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べる
ため、ＡｌＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャ
ル層を成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成
長条件は、実施例１と同様とした。
るＧａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べる
ため、ＡｌＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャ
ル層を成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成
長条件は、実施例１と同様とした。
【００４６】その結果、ＧａＮバッファ層を設けない場
合には、ＡｌＧａＡｓ基板表面が高温によりダメージを
受けて凹凸ができ、その上に形成されたＧａＮエピタキ
シャル層は基板から剥れてしまっている様子が観察でき
た。
合には、ＡｌＧａＡｓ基板表面が高温によりダメージを
受けて凹凸ができ、その上に形成されたＧａＮエピタキ
シャル層は基板から剥れてしまっている様子が観察でき
た。
【００４７】また、バッファ層の有無による特性の差異
を比較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得ら
れたエピタキシャルウェハについて、表面粗さ計による
ＧａＮエピタキシャル表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およ
びＰＬ測定の結果を比較した。
を比較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得ら
れたエピタキシャルウェハについて、表面粗さ計による
ＧａＮエピタキシャル表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およ
びＰＬ測定の結果を比較した。
【００４８】その結果、ＧａＮエピタキシャル層表面の
凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮバッファ層を
設けることにより著しく表面ホモロジーが改善されるこ
とがわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果につい
ても、ＧａＮバッファ層を設けた実施例についてのみ、
非常にシャープなピークが観察された。
凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮバッファ層を
設けることにより著しく表面ホモロジーが改善されるこ
とがわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果につい
ても、ＧａＮバッファ層を設けた実施例についてのみ、
非常にシャープなピークが観察された。
【００４９】（実施例３）ＧａＮバッファ層の最適厚さ
を検討するため、ＡｌＧａＡｓ基板上に種々の厚さのＧ
ａＮバッファ層を形成し、この上にＧａＮエピタキシャ
ル層を成長させて、得られたＧａＮエピタキシャル層の
特性を比較した。
を検討するため、ＡｌＧａＡｓ基板上に種々の厚さのＧ
ａＮバッファ層を形成し、この上にＧａＮエピタキシャ
ル層を成長させて、得られたＧａＮエピタキシャル層の
特性を比較した。
【００５０】なお、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピ
タキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
タキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００５１】図３は、ＧａＮバッファ層の厚さと、Ｇａ
Ｎエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）
との関係を示す図である。図３において、横軸はＧａＮ
バッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸はＸ線ピークの
半値幅（ＦＷＨＭ）（分）を示している。
Ｎエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）
との関係を示す図である。図３において、横軸はＧａＮ
バッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸はＸ線ピークの
半値幅（ＦＷＨＭ）（分）を示している。
【００５２】また、図４は、ＧａＮバッファ層の厚さ
と、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す
図である。図４において、横軸はＧａＮバッファ層の厚
さ（ｎｍ）を示し、縦軸は表面凹凸（μｍ）を示してい
る。なお、表面凹凸とは、凸部最上点と凹部最下点の差
である。
と、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す
図である。図４において、横軸はＧａＮバッファ層の厚
さ（ｎｍ）を示し、縦軸は表面凹凸（μｍ）を示してい
る。なお、表面凹凸とは、凸部最上点と凹部最下点の差
である。
【００５３】図３および図４より明らかなように、バッ
ファ層の厚さが薄すぎても厚すぎても、その上に成長す
るＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は低下してしま
う。そのため、ＧａＮバッファ層の厚さとしては１０ｎ
ｍ〜８０ｎｍが好ましく、さらに好ましくは２０ｎｍ〜
６０ｎｍであると良いことがわかる。
ファ層の厚さが薄すぎても厚すぎても、その上に成長す
るＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は低下してしま
う。そのため、ＧａＮバッファ層の厚さとしては１０ｎ
ｍ〜８０ｎｍが好ましく、さらに好ましくは２０ｎｍ〜
６０ｎｍであると良いことがわかる。
【００５４】（実施例４）ＡｌＧａＡｓ基板の代わりに
ＧａＡｓＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａ
Ｎバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様
の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
ＧａＡｓＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａ
Ｎバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様
の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００５５】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。
【００５６】（実施例５）ＩＩＩ族原料としてＴＭＧａ
の代わりにＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いて、
実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さ
らにその上にＴＥＧａを用いて実施例１と同様の条件で
ＧａＮエピタキシャル層を形成した。
の代わりにＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いて、
実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さ
らにその上にＴＥＧａを用いて実施例１と同様の条件で
ＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００５７】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。
【００５８】（２） 三原色発光素子の作製 以上説明した技術を利用して、以下に示すような三原色
発光素子を作製した。
発光素子を作製した。
【００５９】（実施例６）図５は、この発明による三原
色発光素子の一例の構造を示す断面図である。
色発光素子の一例の構造を示す断面図である。
【００６０】図５を参照して、この三原色発光素子は、
基板３１上に形成された赤色発光部３０上に緑色発光部
１０が形成され、さらにその上に青色発光部２０が形成
されて構成される。
基板３１上に形成された赤色発光部３０上に緑色発光部
１０が形成され、さらにその上に青色発光部２０が形成
されて構成される。
【００６１】赤色発光部３０は、ＺｎがドープされたＡ
ｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる基板３１上に形成されたｐ
型Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓからなる赤色発光層３２と、赤
色発光層３２上に形成されたｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ
からなるクラッド層１１とから構成される。
ｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる基板３１上に形成されたｐ
型Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓからなる赤色発光層３２と、赤
色発光層３２上に形成されたｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ
からなるクラッド層１１とから構成される。
【００６２】また、緑色発光部１０は、赤色発光部３０
の最上層のクラッド層１１上に形成されたノンドープＧ
ａＮバッファ層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成
されたＧａＮ絶縁層１７とを備え、さらにその上に、ｎ
型ＧａＮエピタキシャル層１３と、ｎ型ＡｌＧａＮから
なるクラッド層１４と、ＺｎとＳｉがドープされたｎ型
Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎからなる緑色発光層１５と、ｐ型Ａ
ｌＧａＮからなるクラッド層１６と、ｐ型ＧａＮエピタ
キシャル層２１とが順に積層されて構成される。なお、
ＧａＮバッファ層１２とＧａＮ絶縁層１７との界面に
は、不整合面１９が位置している。
の最上層のクラッド層１１上に形成されたノンドープＧ
ａＮバッファ層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成
されたＧａＮ絶縁層１７とを備え、さらにその上に、ｎ
型ＧａＮエピタキシャル層１３と、ｎ型ＡｌＧａＮから
なるクラッド層１４と、ＺｎとＳｉがドープされたｎ型
Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎからなる緑色発光層１５と、ｐ型Ａ
ｌＧａＮからなるクラッド層１６と、ｐ型ＧａＮエピタ
キシャル層２１とが順に積層されて構成される。なお、
ＧａＮバッファ層１２とＧａＮ絶縁層１７との界面に
は、不整合面１９が位置している。
【００６３】さらに、青色発光部２０は、緑色発光部１
０の最上層のｐ型ＧａＮエピタキシャル層２１上に形成
されたＧａＮ絶縁層２２と、ＧａＮ絶縁層２２上に形成
されたｎ型ＧａＮエピタキシャル層２３とを備え、さら
にその上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層２４
と、ＺｎとＳｉがドープされたｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
からなる青色発光層２５と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるク
ラッド層２６と、ｐ型ＧａＮエピタキシャル層２７とが
順に積層されて構成される。なお、ＧａＮの絶縁層の形
成には、ＣｄもしくはＺｎのドーピングを用いた。
０の最上層のｐ型ＧａＮエピタキシャル層２１上に形成
されたＧａＮ絶縁層２２と、ＧａＮ絶縁層２２上に形成
されたｎ型ＧａＮエピタキシャル層２３とを備え、さら
にその上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層２４
と、ＺｎとＳｉがドープされたｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
からなる青色発光層２５と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるク
ラッド層２６と、ｐ型ＧａＮエピタキシャル層２７とが
順に積層されて構成される。なお、ＧａＮの絶縁層の形
成には、ＣｄもしくはＺｎのドーピングを用いた。
【００６４】この実施例にように、本発明によれば、三
原色の多層構造の形成が可能となるため、１チップで
赤、緑、青の三原色を発光することができる。その結
果、各層への電圧を制御することにより、フルカラーデ
ィスプレイも実現可能となる。
原色の多層構造の形成が可能となるため、１チップで
赤、緑、青の三原色を発光することができる。その結
果、各層への電圧を制御することにより、フルカラーデ
ィスプレイも実現可能となる。
【００６５】また、緑色発光層１５をノンドープのＩｎ
0.8 Ｇａ0.2 Ｎに、青色発光層２５をノンドープのＩｎ
0.5 Ｇａ0.5 Ｎにすることにより、バンド端発光を利用
することができ、より発光波長のシャープな素子を得る
ことができる。これにより、色ボケのない、非常に視感
度の良い、フルカラーディスプレイの実現も可能とな
る。
0.8 Ｇａ0.2 Ｎに、青色発光層２５をノンドープのＩｎ
0.5 Ｇａ0.5 Ｎにすることにより、バンド端発光を利用
することができ、より発光波長のシャープな素子を得る
ことができる。これにより、色ボケのない、非常に視感
度の良い、フルカラーディスプレイの実現も可能とな
る。
【００６６】さらに、この実施例においては、３色の発
光部の互いの間隔を、従来と比較して大幅に縮小できる
ため、高精細で高品質な画像を生み出すことが可能とな
る。
光部の互いの間隔を、従来と比較して大幅に縮小できる
ため、高精細で高品質な画像を生み出すことが可能とな
る。
【００６７】図６は、この発明による三原色発光素子の
一例の構造を示す平面図であり、同一の窓部２７により
三原色の発光がとり出せる、透過光利用型の三原色発光
素子である。
一例の構造を示す平面図であり、同一の窓部２７により
三原色の発光がとり出せる、透過光利用型の三原色発光
素子である。
【００６８】また、図７は、この発明による三原色発光
素子の他の例の構造を示す平面図であり、直接光および
透過光利用型の三原色発光素子である。このように、各
エピタキシャル層群の発光効率が大きく異なる場合は、
三色が部分的に個別に構成されていてもよい。
素子の他の例の構造を示す平面図であり、直接光および
透過光利用型の三原色発光素子である。このように、各
エピタキシャル層群の発光効率が大きく異なる場合は、
三色が部分的に個別に構成されていてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓＰからなる層上に、高
品質の立方晶のＧａＮエピタキシャル層を形成する技術
を利用して、多層構造の三原色発光素子の作製が可能と
なる。
ば、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓＰからなる層上に、高
品質の立方晶のＧａＮエピタキシャル層を形成する技術
を利用して、多層構造の三原色発光素子の作製が可能と
なる。
【００７０】また、この発明によれば、速い成長速度
で、かつ同一チャンバ内でエピタキシャルウェハを製造
することができる上に、ヘテロ成長や多数枚成長も可能
である。したがって、この発明による方法は、工業的生
産に対しても十分に適用することができる。
で、かつ同一チャンバ内でエピタキシャルウェハを製造
することができる上に、ヘテロ成長や多数枚成長も可能
である。したがって、この発明による方法は、工業的生
産に対しても十分に適用することができる。
【図１】エピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面
図である。
図である。
【図２】この発明による有機金属クロライド気相エピタ
キシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用い
られる気相成長装置の概略構成を示す図である。
キシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用い
られる気相成長装置の概略構成を示す図である。
【図３】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシ
ャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示
す図である。
ャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示
す図である。
【図４】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシ
ャル層の表面凹凸との関係を示す図である。
ャル層の表面凹凸との関係を示す図である。
【図５】本発明による三原色発光素子の一例の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】この発明による三原色発光素子の一例の構造を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図７】この発明による三原色発光素子の他の例の構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図８】従来の赤色発光素子の一例の構造を示す断面図
である。
である。
【図９】従来の青色発光素子の一例の構造を示す断面図
である。
である。
【図１０】従来の緑色発光素子の一例の構造を示す断面
図である。
図である。
１ ＡｌＧａＡｓ基板 ２ ＧａＮバッファ層 ３ ＧａＮエピタキシャル層 １０ 緑色発光部 １１ ＡｌＧａＡｓ層 １２ バッファ層 １３ 第１のエピタキシャル層 １５ 緑色発光層 １６ 第１のクラッド層 １７ 第１の絶縁層 １９ 不整合面 ２０ 青色発光部 ２２ 第２の絶縁層 ２３ 第２のエピタキシャル層 ２５ 青色発光層 ２６ 第２のクラッド層 ３０ 赤色発光部 ３１ ＡｌＧａＡｓ基板 ３２ 赤色発光層 ５１ 第１のガス導入口 ５２ 第２のガス導入口 ５３ 排気口 ５４ 反応チャンバ ５５ 抵抗加熱ヒータ なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (7)
- 【請求項１】 同一基板上に成長された複数のエピタキ
シャル層からなる多層構造三原色発光素子であって、 前記基板上に成長された、赤色発光素子構造をなす第１
のエピタキシャル層群と、 前記第１のエピタキシャル層群上に成長された、緑色発
光素子構造をなす第２のエピタキシャル層群と、 前記第２のエピタキシャル層群上に成長された、青色発
光素子構造をなす第３のエピタキシャル層群とを含む、
三原色発光素子。 - 【請求項２】 前記第１のエピタキシャル層群は、Ａｌ
ＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからなる群から選ばれる化合
物半導体からなるエピタキシャル層を含み、 前記第２のエピタキシャル層群は、ＧａＮからなるエピ
タキシャル層を含み、 前記第３のエピタキシャル層群は、ＧａＮからなるエピ
タキシャル層を含み、 前記第２のエピタキシャル層群は、前記第１のエピタキ
シャル層群との境界部にバッファ層を含む、請求項１記
載の三原色発光素子。 - 【請求項３】 前記第１のエピタキシャル層群は、最上
層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰからなる群から選ば
れる化合物半導体からなる層であり、 前記第２のエピタキシャル層群は、 厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮからなるバッファ層
と、 前記バッファ層上に成長された、ＧａＮからなる第１の
絶縁層と、 前記バッファ層と前記第１の絶縁層との界面に位置する
不整合面と、 前記第１の絶縁層上に成長された、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ただし、０≦ｘ＜１）からなる第１のエピタキシャル
層と、 前記第１のエピタキシャル層上に成長された緑色発光層
と、 前記緑色発光層上に成長された第１のクラッド層とを含
み、 前記第３のエピタキシャル層群は、 ＧａＮからなる第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に成長された、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ
（ただし、０≦ｙ＜１）からなる第２のエピタキシャル
層と、 前記第２のエピタキシャル層上に成長された青色発光層
と、 前記青色発光層上に成長された第２のクラッド層とを含
む、請求項２記載の三原色発光素子。 - 【請求項４】 前記バッファ層の厚さは、２０ｎｍ〜６
０ｎｍである、請求項２または請求項３に記載の三原色
発光素子。 - 【請求項５】 同一基板上に複数のエピタキシャル層を
成長させてなる多層構造三原色発光素子の製造方法であ
って、 前記基板上に、最上層がＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓＰ
からなる群から選ばれる化合物半導体からなる赤色発光
素子構造をなす第１のエピタキシャル層群を形成するス
テップと、 前記第１のエピタキシャル層群の前記最上層上に、外部
から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウム
を含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含
む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置さ
れた基板上に気相成長させる方法により、第１の温度
で、ＧａＮからなるバッファ層を形成するステップと、 前記バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しなが
ら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第
１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に
導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる
方法により、前記第１の温度より高い第２の温度で、Ｇ
ａＮからなる第１の絶縁層を形成するステップと、 前記第１の絶縁層上に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０
≦ｘ＜１）からなる第１のエピタキシャル層を形成する
ステップと、 前記第１のエピタキシャル層上に、緑色発光層を形成す
るステップと、 前記緑色発光層上に、第１のクラッド層を形成するステ
ップと、 前記第１のクラッド層上に、ＧａＮからなる第２の絶縁
層を形成するステップと、 前記第２の絶縁層上に、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０
≦ｙ＜１）からなる第２のエピタキシャル層を形成する
ステップと、 前記第２のエピタキシャル層上に、青色発光層を形成す
るステップと、 前記青色発光層上に、第２のクラッド層を形成するステ
ップとを備える、三原色発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の温度は３００℃〜７００℃で
あり、前記第２の温度は７５０℃以上である、請求項５
記載の三原色発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記第１の温度は４００℃〜６００℃で
ある、請求項６記載の三原色発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10135295A JPH08293625A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 三原色発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10135295A JPH08293625A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 三原色発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293625A true JPH08293625A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14298451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10135295A Pending JPH08293625A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 三原色発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08293625A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777720B2 (en) | 2001-01-19 | 2004-08-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor light-emitting element having first and second epitaxial layer group II-VI semiconductor compounds on a substrate |
| 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 |
| JP2007251209A (ja) * | 2007-06-18 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | 発光装置 |
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| KR20210074423A (ko) * | 2019-12-11 | 2021-06-22 | 주식회사 썬다이오드코리아 | 수직으로 적층되고 공통 전극을 가지는 마이크로 디스플레이의 화소 |
| KR20210131496A (ko) * | 2020-04-23 | 2021-11-03 | 주식회사 썬다이오드코리아 | 경사진 측면을 가지는 마이크로 디스플레이의 화소 |
| CN116705939A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-09-05 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种rgb三原色叠层外延结构及制备方法、rgb芯片 |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP10135295A patent/JPH08293625A/ja active Pending
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