JPH10173236A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法Info
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- JPH10173236A JPH10173236A JP33257796A JP33257796A JPH10173236A JP H10173236 A JPH10173236 A JP H10173236A JP 33257796 A JP33257796 A JP 33257796A JP 33257796 A JP33257796 A JP 33257796A JP H10173236 A JPH10173236 A JP H10173236A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、表面、裏面よりＮ，Ｐ層用電極を
形成できる窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子の製
造方法を提供するものである。 【解決手段】 窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子
作製において、絶縁基板１に穴６（または溝）構造を形
成し、この中に裏面電極取り出し用の窒化ガリウム３を
成長し、研磨またはエッチングにより裏面より成長層を
露出させて、この成長層上にＮ層用電極４を形成するこ
とを特徴とする。
形成できる窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子の製
造方法を提供するものである。 【解決手段】 窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子
作製において、絶縁基板１に穴６（または溝）構造を形
成し、この中に裏面電極取り出し用の窒化ガリウム３を
成長し、研磨またはエッチングにより裏面より成長層を
露出させて、この成長層上にＮ層用電極４を形成するこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（0≦ｘ≦
１）、Ｉｎ１−ｙＧａｙＮ（0≦ｙ≦１））の製造方法
に関する。
物半導体発光素子（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（0≦ｘ≦
１）、Ｉｎ１−ｙＧａｙＮ（0≦ｙ≦１））の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体は、青色発
光素子用材料として注目されている材料である。上記発
光素子を形成するためには、結晶成長技術及び素子化技
術の確立が技術必要である。
光素子用材料として注目されている材料である。上記発
光素子を形成するためには、結晶成長技術及び素子化技
術の確立が技術必要である。
【０００３】しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導
体はバルク結晶成長技術が今だ確立されていないため、
異種基板上へのヘテロエピタキシャル成長により結晶成
長技術及び素子化技術開発が行われている。従来、ヘテ
ロエピタキシャル成長用の基板としては格子定数は整合
しないがサファイアが一般的に用いられている。また、
格子定数の近い酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム酸リ
チウム（ＬｉＡｌＯ2）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧ
ａＯ2）及び炭化珪素（ＳｉＣ）が検討されている。
体はバルク結晶成長技術が今だ確立されていないため、
異種基板上へのヘテロエピタキシャル成長により結晶成
長技術及び素子化技術開発が行われている。従来、ヘテ
ロエピタキシャル成長用の基板としては格子定数は整合
しないがサファイアが一般的に用いられている。また、
格子定数の近い酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム酸リ
チウム（ＬｉＡｌＯ2）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧ
ａＯ2）及び炭化珪素（ＳｉＣ）が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の検討において、
基板材料は炭化珪素を除いて絶縁物基板であり、これら
絶縁物基板上に形成した窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（0≦ｘ≦１）、Ｉｎ１−ｙＧａ
ｙＮ（0≦ｙ≦１））を用いた発光素子では、成長した
窒化ガリウム系化合物半導体上にＰ、Ｎ両層用の２個の
電極を形成する必要がある。すなわち、窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子では、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物材
料を用いた発光素子、例えば赤色・黄色・緑色ＬＥＤ
が、成長層上と基板裏面に電極を取るのに対して構造が
異なる。
基板材料は炭化珪素を除いて絶縁物基板であり、これら
絶縁物基板上に形成した窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（0≦ｘ≦１）、Ｉｎ１−ｙＧａ
ｙＮ（0≦ｙ≦１））を用いた発光素子では、成長した
窒化ガリウム系化合物半導体上にＰ、Ｎ両層用の２個の
電極を形成する必要がある。すなわち、窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子では、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物材
料を用いた発光素子、例えば赤色・黄色・緑色ＬＥＤ
が、成長層上と基板裏面に電極を取るのに対して構造が
異なる。
【０００５】一方、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）を用い
た場合には、窒化ガリウム系化合物半導体を成長する前
に、炭化珪素基板上にバッファ層として窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）を用いる必要がある。しかし、窒化アルミ
ニウムは絶縁材料であるので、基板は導体ではあるが、
窒化アルミニウムにより動作電圧が上がるため、窒化ア
ルミニウムを架橋して炭化珪素基板と成長した窒化ガリ
ウム系化合物半導体を短絡させる必要がある。また、Ｓ
ｉＣ基板の場合にはニッケル（Ｎi）が電極として用い
られるが、これには１０００℃以上の熱処理（合金化）
が必要であり、窒化ガリウム系化合物半導体を劣化させ
る等の問題も生じる。
た場合には、窒化ガリウム系化合物半導体を成長する前
に、炭化珪素基板上にバッファ層として窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）を用いる必要がある。しかし、窒化アルミ
ニウムは絶縁材料であるので、基板は導体ではあるが、
窒化アルミニウムにより動作電圧が上がるため、窒化ア
ルミニウムを架橋して炭化珪素基板と成長した窒化ガリ
ウム系化合物半導体を短絡させる必要がある。また、Ｓ
ｉＣ基板の場合にはニッケル（Ｎi）が電極として用い
られるが、これには１０００℃以上の熱処理（合金化）
が必要であり、窒化ガリウム系化合物半導体を劣化させ
る等の問題も生じる。
【０００６】本発明は、このような問題を解決して、絶
縁物基板を用いた場合の発光素子に必要な電極を、基板
裏面に作製できる製造方法を提供するものである。
縁物基板を用いた場合の発光素子に必要な電極を、基板
裏面に作製できる製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁物基板に
例えば穴または溝等の凹部構造を形成し、この中に裏面
電極用に使用できる窒化ガリウム系化合物半導体を成長
させ、裏面よりこの成長層上に電極を形成することによ
り成る。
例えば穴または溝等の凹部構造を形成し、この中に裏面
電極用に使用できる窒化ガリウム系化合物半導体を成長
させ、裏面よりこの成長層上に電極を形成することによ
り成る。
【０００８】すなわち、本発明の製造方法は、部分的な
エッチングにより凹部構造を形成した絶縁物基板を用い
て結晶成長を行う工程と、該結晶成長後、前記基板裏面
を研磨又はエッチングし、前記凹部構造内に成長した結
晶成長層を露出させる工程と、前記基板表面側の結晶成
長層上及び基板裏面に露出させた前記結晶成長層上にそ
れぞれＰ側、Ｎ側電極を形成する工程とを有することを
特徴とする。
エッチングにより凹部構造を形成した絶縁物基板を用い
て結晶成長を行う工程と、該結晶成長後、前記基板裏面
を研磨又はエッチングし、前記凹部構造内に成長した結
晶成長層を露出させる工程と、前記基板表面側の結晶成
長層上及び基板裏面に露出させた前記結晶成長層上にそ
れぞれＰ側、Ｎ側電極を形成する工程とを有することを
特徴とする。
【０００９】ここで、前記凹部構造は多数の穴、または
縦横に形成された溝等により形成することができる。
縦横に形成された溝等により形成することができる。
【００１０】また、前記結晶成長には、一般的なＭＯＣ
ＶＤを用いることができるとともに、塩素ガスを用いた
ハライド化学的気相成長法（ハライドＣＶＤ法）を用
い、凹部構造内に全体に結晶成長させるようにしてもよ
い。さらに、エッチングで形成した凹部構造のエッチン
グ底面を粗面として、前記凹部構造内に低抵抗の多結晶
の成長層を形成するようにしてもよい。
ＶＤを用いることができるとともに、塩素ガスを用いた
ハライド化学的気相成長法（ハライドＣＶＤ法）を用
い、凹部構造内に全体に結晶成長させるようにしてもよ
い。さらに、エッチングで形成した凹部構造のエッチン
グ底面を粗面として、前記凹部構造内に低抵抗の多結晶
の成長層を形成するようにしてもよい。
【００１１】本発明によれば、窒化ガリウム系化合物半
導体を用いた発光素子において動作特性・信頼性向上が
可能となり、他の発光素子と配線・動作試験等の使用法
の統一化が計れる利点もある。
導体を用いた発光素子において動作特性・信頼性向上が
可能となり、他の発光素子と配線・動作試験等の使用法
の統一化が計れる利点もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面にしたがって、本発明
の具体的な実施例を説明する。
の具体的な実施例を説明する。
【００１３】実施例１：図１（ａ）ないし（ｆ）は製造
工程例を、また図２および図３は図１の工程後の表面図
および裏面図を示すものである。
工程例を、また図２および図３は図１の工程後の表面図
および裏面図を示すものである。
【００１４】基板１は、窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶成長が可能な絶縁物基板であり、例えば、前述した
一般的なサファイア基板や、格子定数の近い酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、アルミニウム酸リチウム（ＬｉＡｌ
Ｏ2）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2）などの使用
が可能である。なお、サファイア基板の場合、サファイ
ア（０００１）Ｃ面を用い、基板に穴構造を形成するの
にエッチングガスとして塩素（Ｃｌ2）を用いたリアク
ティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を用いる。
結晶成長が可能な絶縁物基板であり、例えば、前述した
一般的なサファイア基板や、格子定数の近い酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、アルミニウム酸リチウム（ＬｉＡｌ
Ｏ2）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2）などの使用
が可能である。なお、サファイア基板の場合、サファイ
ア（０００１）Ｃ面を用い、基板に穴構造を形成するの
にエッチングガスとして塩素（Ｃｌ2）を用いたリアク
ティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を用いる。
【００１５】まず、基板１に穴構造を形成するためのエ
ッチングマスク２を形成する（図１（ａ））。例えば、
基板１上にプラズマを用いた化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）により、シランガス（ＳｉＨ4）と亜酸化窒素ガス
（Ｎ2Ｏ）を用いて、酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を５０００
Å堆積する。次に、フォトリソグラフィを用いてパター
ンを形成し、フッ化水素酸（ＨＦ）を用いてＳｉＯ2膜
をエッチングしてドライエッチング用マスク２を形成す
る（図１（ｂ））。前記パターンの形成の後、基板１を
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置に設置
し、基板１をエッチングする。例えば、サファイア基板
では、Ｃｌ2ガス１０ＳＣＣＭを流して３０Ｔｏｒｒに
て１００分エッチングを行うことにより、１００μｍの
深さの穴６を形成する（図１（ｃ））。穴６の形成後、
不要のマスク２をＨＦを用いて剥離する。
ッチングマスク２を形成する（図１（ａ））。例えば、
基板１上にプラズマを用いた化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）により、シランガス（ＳｉＨ4）と亜酸化窒素ガス
（Ｎ2Ｏ）を用いて、酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を５０００
Å堆積する。次に、フォトリソグラフィを用いてパター
ンを形成し、フッ化水素酸（ＨＦ）を用いてＳｉＯ2膜
をエッチングしてドライエッチング用マスク２を形成す
る（図１（ｂ））。前記パターンの形成の後、基板１を
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置に設置
し、基板１をエッチングする。例えば、サファイア基板
では、Ｃｌ2ガス１０ＳＣＣＭを流して３０Ｔｏｒｒに
て１００分エッチングを行うことにより、１００μｍの
深さの穴６を形成する（図１（ｃ））。穴６の形成後、
不要のマスク２をＨＦを用いて剥離する。
【００１６】次に、穴構造６を形成した基板１をＭＯＣ
ＶＤ装置内に導入し、基板１をＨ2雰囲気中で基板温度
約１１００℃で基板表面処理を行い、引き続き、同装置
内でＧａＮ成長層３を形成させる（図１（ｄ））。すな
わち、表面処理後、基板温度を約６００℃まで下げ、Ｇ
ａＮ又はＡｌＮバッファ層を成長する。ＧａＮ又はＡｌ
Ｎバッファ層の膜厚はそれぞれ３５０Å、５００Åであ
る。次に、基板温度を１１００℃まで上げて、Ｎ型Ｇａ
Ｎ層を約２０μｍ程度、ｎ型ＡｌＧａＮ下部クラッド層
を約１５００Åを成長し、その後、さらに基板温度を約
８００℃に下げて、ＺｎドープＩｎＧａＮ活性層（又は
発光層）を５００Å成長する。次に、基板温度を１１０
０℃に上げて、Ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層、Ｐ型Ｇ
ａＮキャップ層をそれぞれ１５００Å、３０００Å成長
させる。これら工程により、図示した発光ダイオード用
のＧａＮ成長層３を形成する。
ＶＤ装置内に導入し、基板１をＨ2雰囲気中で基板温度
約１１００℃で基板表面処理を行い、引き続き、同装置
内でＧａＮ成長層３を形成させる（図１（ｄ））。すな
わち、表面処理後、基板温度を約６００℃まで下げ、Ｇ
ａＮ又はＡｌＮバッファ層を成長する。ＧａＮ又はＡｌ
Ｎバッファ層の膜厚はそれぞれ３５０Å、５００Åであ
る。次に、基板温度を１１００℃まで上げて、Ｎ型Ｇａ
Ｎ層を約２０μｍ程度、ｎ型ＡｌＧａＮ下部クラッド層
を約１５００Åを成長し、その後、さらに基板温度を約
８００℃に下げて、ＺｎドープＩｎＧａＮ活性層（又は
発光層）を５００Å成長する。次に、基板温度を１１０
０℃に上げて、Ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層、Ｐ型Ｇ
ａＮキャップ層をそれぞれ１５００Å、３０００Å成長
させる。これら工程により、図示した発光ダイオード用
のＧａＮ成長層３を形成する。
【００１７】なお、前記ＧａＮ成長層３のＭＯＣＶＤ法
による成長において、ＩＩＩ族ガスとしてトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｖ族ガスとし
てアンモニア（ＮＨ3）、ドーピングガスとして、モノ
シラン（ＳiＨ4）、ビスシクロペンタディエニルマグネ
シウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）
など周知のガスを用いることができる。
による成長において、ＩＩＩ族ガスとしてトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｖ族ガスとし
てアンモニア（ＮＨ3）、ドーピングガスとして、モノ
シラン（ＳiＨ4）、ビスシクロペンタディエニルマグネ
シウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）
など周知のガスを用いることができる。
【００１８】次に、ＧａＮ成長層３を形成した基板１の
裏面を研磨またはエッチングにより削り、基板１の裏面
より穴構造６内に成長させた成長層の内最外層３ａのＮ
型ＧａＮ層を露出させる（図１（ｅ））。研磨にはダイ
ヤモンド粉末を用いた。エッチングによる場合はリアク
ティブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置の利用が可能で
ある。
裏面を研磨またはエッチングにより削り、基板１の裏面
より穴構造６内に成長させた成長層の内最外層３ａのＮ
型ＧａＮ層を露出させる（図１（ｅ））。研磨にはダイ
ヤモンド粉末を用いた。エッチングによる場合はリアク
ティブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置の利用が可能で
ある。
【００１９】続いて、基板１の裏面に露出させたＮ型Ｇ
ａＮ層にチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層
膜、表側のＰ型ＧａＮキャップ層上にはニッケル（Ｎ
i）と金（Ａｕ）の積層膜を形成し、５００℃で熱処理
を行い、Ｎ、Ｐ各層用の電極４、５を構成する（図１
（ｆ））。
ａＮ層にチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層
膜、表側のＰ型ＧａＮキャップ層上にはニッケル（Ｎ
i）と金（Ａｕ）の積層膜を形成し、５００℃で熱処理
を行い、Ｎ、Ｐ各層用の電極４、５を構成する（図１
（ｆ））。
【００２０】図２（ａ）、（ｂ）は上記により製造され
た基板の表面図、裏面図であり、表面側にＰ層用電極６
が、裏面側にはＮ層用電極４が配列された構造となる。
最後に、同図に示されるようなスクライブ１３により、
チップ分割を行えば、青色ＬＥＤチップが完成する。
た基板の表面図、裏面図であり、表面側にＰ層用電極６
が、裏面側にはＮ層用電極４が配列された構造となる。
最後に、同図に示されるようなスクライブ１３により、
チップ分割を行えば、青色ＬＥＤチップが完成する。
【００２１】得られた青色ＬＥＤチップは基板裏面を電
導性ペーストでステム上にマウントしＮ層用の結線と
し、表面のニッケル（Ｎi）と金（Ａｕ）膜上にワイヤ
ーボンディングによりＰ層用の結線を行う。上記マウン
ト方法は、他の発光素子において行われている方法であ
り、装置は同じものが使用できる。得られたＬＥＤは動
作電圧も低く良好な特性を示す。
導性ペーストでステム上にマウントしＮ層用の結線と
し、表面のニッケル（Ｎi）と金（Ａｕ）膜上にワイヤ
ーボンディングによりＰ層用の結線を行う。上記マウン
ト方法は、他の発光素子において行われている方法であ
り、装置は同じものが使用できる。得られたＬＥＤは動
作電圧も低く良好な特性を示す。
【００２２】実施例２：実施例２はＧａＮ層の形成にハ
ライドＣＶＤを利用したものである。図３にその製造工
程例を示す。穴６を形成する、図３（ａ）ないし（ｃ）
までは、図１の場合と同様である。
ライドＣＶＤを利用したものである。図３にその製造工
程例を示す。穴６を形成する、図３（ａ）ないし（ｃ）
までは、図１の場合と同様である。
【００２３】穴構造６を形成したマスク付き基板１をハ
ライドＣＶＤ用反応炉内に導入し、基板温度を１０００
℃まで上げてＮ型ＧａＮ結晶層を成長させる（図３
（ｄ））。ハライドＣＶＤの原料としては、ガリウム
（Ｇａ）金属、Ｇａのキャリアガスとしては塩素ガス
（Ｃｌ2）及びアンモニアガス（ＮＨ3）を用いた。この
成長ではマスク２が存在するため、穴構造６内のみにＧ
ａＮ結晶層８が選択成長する。次に、ＧａＮ結晶層７を
選択成長した基板１を取り出し、ＨＦを用いてマスク２
を剥離する。
ライドＣＶＤ用反応炉内に導入し、基板温度を１０００
℃まで上げてＮ型ＧａＮ結晶層を成長させる（図３
（ｄ））。ハライドＣＶＤの原料としては、ガリウム
（Ｇａ）金属、Ｇａのキャリアガスとしては塩素ガス
（Ｃｌ2）及びアンモニアガス（ＮＨ3）を用いた。この
成長ではマスク２が存在するため、穴構造６内のみにＧ
ａＮ結晶層８が選択成長する。次に、ＧａＮ結晶層７を
選択成長した基板１を取り出し、ＨＦを用いてマスク２
を剥離する。
【００２４】続いて、この基板１をMＯＣＶＤ装置に導
入し、ＧａＮ成長層３としては実施例１で用いたと同条
件の層を成長する（図３（ｅ））。ＧａＮ成長層３を成
長した基板１の裏面を、研磨、またはＣｌ２ガスを用い
たＲＩＥによるエッチングによりＧａＮが露出するまで
基板１の裏面をエッチングする（図３（ｆ））。続い
て、実施例１と同様にしてＮ側電極４とＰ側電極５をそ
れぞれ形成する。
入し、ＧａＮ成長層３としては実施例１で用いたと同条
件の層を成長する（図３（ｅ））。ＧａＮ成長層３を成
長した基板１の裏面を、研磨、またはＣｌ２ガスを用い
たＲＩＥによるエッチングによりＧａＮが露出するまで
基板１の裏面をエッチングする（図３（ｆ））。続い
て、実施例１と同様にしてＮ側電極４とＰ側電極５をそ
れぞれ形成する。
【００２５】本実施例によれば、穴構造６内にＧａＮ半
導体材料が充填された形となるので、チップに分割され
た後の発光素子としての強度が十分確保できる利点があ
り、また発光に寄与する領域が大きく発光強度の大なる
ものを提供できるものである。
導体材料が充填された形となるので、チップに分割され
た後の発光素子としての強度が十分確保できる利点があ
り、また発光に寄与する領域が大きく発光強度の大なる
ものを提供できるものである。
【００２６】上記実施例では穴構造を用いたが、図４
（ａ）、（ｂ）の表面図および裏面図に示すように、基
板１に縦横に走る溝８を形成して、図３の工程にしたが
って同様のＧａＮ結晶層７、ＧａＮ成長層３、および電
極４、５を形成するようにしてもよい。この溝構造の場
合も、発光素子としての強度が向上しており、図４
（ａ），（ｂ）の表面図および裏面図に明らかなよう
に、溝８・８の間のスクライブ線１３により、図２の穴
構造６の場合と同様、チップ中央部に発光部を有する通
常の発光素子とすることができる。
（ａ）、（ｂ）の表面図および裏面図に示すように、基
板１に縦横に走る溝８を形成して、図３の工程にしたが
って同様のＧａＮ結晶層７、ＧａＮ成長層３、および電
極４、５を形成するようにしてもよい。この溝構造の場
合も、発光素子としての強度が向上しており、図４
（ａ），（ｂ）の表面図および裏面図に明らかなよう
に、溝８・８の間のスクライブ線１３により、図２の穴
構造６の場合と同様、チップ中央部に発光部を有する通
常の発光素子とすることができる。
【００２７】実施例３：実施例３は穴または溝等の凹部
構造を形成した基板にあって、その凹部構造の底面を粗
面とすることにより、結晶成長させたＧａＮ層の特に裏
面側を多結晶として低抵抗化を図ったものである。
構造を形成した基板にあって、その凹部構造の底面を粗
面とすることにより、結晶成長させたＧａＮ層の特に裏
面側を多結晶として低抵抗化を図ったものである。
【００２８】穴６または溝８を形成する、図５（ａ）な
いし（ｃ）までは、図１の場合と同様であるが、ここで
は図５（ｃ）に明らかなように、穴６または溝８の底面
を粗面としている。これはマスク２付きの基板１をＲＩ
Ｅ装置内に設置し、基板１をエッチングする際、エッチ
ングレートを大きくすることにより可能であり、エッチ
ングレートが大きいため、穴６または溝８の底面が荒れ
て凹凸を呈する。
いし（ｃ）までは、図１の場合と同様であるが、ここで
は図５（ｃ）に明らかなように、穴６または溝８の底面
を粗面としている。これはマスク２付きの基板１をＲＩ
Ｅ装置内に設置し、基板１をエッチングする際、エッチ
ングレートを大きくすることにより可能であり、エッチ
ングレートが大きいため、穴６または溝８の底面が荒れ
て凹凸を呈する。
【００２９】この状態でＭＯＣＶＤ装置内に導入し、発
光ダイオード用のＧａＮ層３を成長させる。この成長
で、エッチングで形成した穴または溝構造の中には、底
面が荒れて凹凸のためＮ型の多結晶１０が成長する（図
５（ｄ））。
光ダイオード用のＧａＮ層３を成長させる。この成長
で、エッチングで形成した穴または溝構造の中には、底
面が荒れて凹凸のためＮ型の多結晶１０が成長する（図
５（ｄ））。
【００３０】すなわち、基板１をＨ２雰囲気中で基板温
度約１１００℃で基板表面処理を行い、次に基板温度を
約６００℃まで下げて、ＧａＮ又はＡｌＮバッファ層を
成長する。ＧａＮ又はＡｌＮバッファ層の膜厚はそれぞ
れ３５０Å、５００Åである。次に、基板温度を１１０
０℃まで上げてＮ型ＧａＮ層を約５μｍ程度、Ｎ型Ａｌ
ＧａＮ下部クラッド層を約１５００Å成長し、その後、
基板温度を約８００℃に下げて，ＺｎドープＩｎＧａＮ
活性層（又は発光層）を５００Å成長する。次に、基板
温度を１１００℃に上げてＰ型ＡｌＧａＮ上部クラッド
層、Ｐ型ＧａＮキャップ層をそれぞれ１５００Å、３０
００Å成長し、発光ダイオード用ＧａＮ層３を形成す
る。この成長で、エッチングで形成した穴または構造の
中には、底面が荒れて凹凸のためＮ型の多結晶１０が約
５０μｍ程度成長する。
度約１１００℃で基板表面処理を行い、次に基板温度を
約６００℃まで下げて、ＧａＮ又はＡｌＮバッファ層を
成長する。ＧａＮ又はＡｌＮバッファ層の膜厚はそれぞ
れ３５０Å、５００Åである。次に、基板温度を１１０
０℃まで上げてＮ型ＧａＮ層を約５μｍ程度、Ｎ型Ａｌ
ＧａＮ下部クラッド層を約１５００Å成長し、その後、
基板温度を約８００℃に下げて，ＺｎドープＩｎＧａＮ
活性層（又は発光層）を５００Å成長する。次に、基板
温度を１１００℃に上げてＰ型ＡｌＧａＮ上部クラッド
層、Ｐ型ＧａＮキャップ層をそれぞれ１５００Å、３０
００Å成長し、発光ダイオード用ＧａＮ層３を形成す
る。この成長で、エッチングで形成した穴または構造の
中には、底面が荒れて凹凸のためＮ型の多結晶１０が約
５０μｍ程度成長する。
【００３１】図５（ｅ）、（ｆ）の研磨またはエッチン
グによる基板１の裏面側の結晶層露出、およびＮ層用、
Ｐ層用電極４、５の形成については前記と同様である。
グによる基板１の裏面側の結晶層露出、およびＮ層用、
Ｐ層用電極４、５の形成については前記と同様である。
【００３２】該構造はＮ層用電極側３ａの結晶が多結晶
化しており、低抵抗で動作電圧を改善するものである。
化しており、低抵抗で動作電圧を改善するものである。
【００３３】実施例４：実施例４は穴または溝構造にＧ
ａＮ結晶層を充填また底面の多結晶成長により低抵抗化
を図ったものである。
ａＮ結晶層を充填また底面の多結晶成長により低抵抗化
を図ったものである。
【００３４】図６において、基板１にマスク２を形成し
た後、実施例３と同様に、ＲＩＥ装置のエッチングレー
トを上げて、エッチング時、穴６または溝８の底面に荒
れた凹凸構造を形成する（図６（ａ）ないし（ｃ））。
た後、実施例３と同様に、ＲＩＥ装置のエッチングレー
トを上げて、エッチング時、穴６または溝８の底面に荒
れた凹凸構造を形成する（図６（ａ）ないし（ｃ））。
【００３５】この凹部構造６、８を有するマスク２付き
の基板１をハライドＣＶＤ用反応炉内に導入し、基板温
度を１０００℃まで上げてＮ型ＧａＮ層を約１００μｍ
程度を成長する。ハライドＣＶＤの原料としては、ガリ
ウム（Ｇａ）金属、Ｇａのキャリアガスとしては塩素ガ
ス（Ｃｌ2）及びアンモニアガス（ＮＨ3）を用い、ドー
ピングガスとしてモノシランガスを添加する。この成長
でマスク２が存在するため凹部構造６、８内のみに、ま
た、底面が荒れて凹凸が存在するため低抵抗Ｎ型多結晶
のＧａＮ結晶１２が選択成長する（図６（ｄ））。
の基板１をハライドＣＶＤ用反応炉内に導入し、基板温
度を１０００℃まで上げてＮ型ＧａＮ層を約１００μｍ
程度を成長する。ハライドＣＶＤの原料としては、ガリ
ウム（Ｇａ）金属、Ｇａのキャリアガスとしては塩素ガ
ス（Ｃｌ2）及びアンモニアガス（ＮＨ3）を用い、ドー
ピングガスとしてモノシランガスを添加する。この成長
でマスク２が存在するため凹部構造６、８内のみに、ま
た、底面が荒れて凹凸が存在するため低抵抗Ｎ型多結晶
のＧａＮ結晶１２が選択成長する（図６（ｄ））。
【００３６】図６（ｅ）、（ｆ）における研磨またはエ
ッチングによる基板１の裏面側の結晶層露出、およびＮ
層用、Ｐ層用電極４、５の形成については前記と同様で
ある。
ッチングによる基板１の裏面側の結晶層露出、およびＮ
層用、Ｐ層用電極４、５の形成については前記と同様で
ある。
【００３７】該構造はＮ側電極側が多結晶化しており、
Ｓｉ添加により、より低抵抗で動作電圧を改善するもの
であリ、しかも凹部構造内はＧａＮ層で充填されている
ので強度的にも強固な発光素子が得られる。
Ｓｉ添加により、より低抵抗で動作電圧を改善するもの
であリ、しかも凹部構造内はＧａＮ層で充填されている
ので強度的にも強固な発光素子が得られる。
【００３８】
【発明の効果】以上本発明によれば、窒化ガリウム系化
合物半導体の発光素子において、絶縁物基板を用いた場
合でも基板裏面より電極取り出しが可能となり、窒化ガ
リウム系化合物半導体を用いた発光素子、特に発光ダイ
オード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（LD）の特性向
上が可能となる。
合物半導体の発光素子において、絶縁物基板を用いた場
合でも基板裏面より電極取り出しが可能となり、窒化ガ
リウム系化合物半導体を用いた発光素子、特に発光ダイ
オード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（LD）の特性向
上が可能となる。
【図１】本発明の第１実施例における発光素子の作製方
法を示した工程模式図である。
法を示した工程模式図である。
【図２】工程終了時の表面および裏面例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２実施例における発光素子の作製方
法を示した工程模式図である。
法を示した工程模式図である。
【図４】工程終了時のさらに他の表面および裏面例を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の第３実施例における発光素子の作製方
法を示した工程模式図である。
法を示した工程模式図である。
【図６】本発明の第４実施例における発光素子の作製方
法を示した工程模式図である。
法を示した工程模式図である。
１ 絶縁基板 ２ エッチングマスク ３ ＧａＮ成長層 ４ Ｎ層用型電極 ５ Ｐ層用電極 ６ 穴構造 ７ ＧａＮ成長層 ８ 溝構造 １２ ＧａＮ多結晶成長層 １３ スクライブ線
Claims (5)
- 【請求項１】 部分的なエッチングにより凹部構造を形
成した絶縁物基板を用いて結晶成長を行う工程と、該結
晶成長後、前記基板裏面を研磨又はエッチングし、前記
凹部構造内に成長した結晶成長層を露出させる工程と、
前記基板表面側の結晶成長層上及び基板裏面に露出させ
た結晶成長層上にそれぞれＰ層用、Ｎ層用電極を形成す
る工程とを有する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】 前記凹部構造は多数の穴からなることを
特徴とする請求項１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３】 前記凹部構造は縦横に形成された溝から
なることを特徴とする請求項１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４】 前記結晶成長は、塩素ガスを用いたハラ
イド化学的気相成長法（ハライドＣＶＤ法）を用い、前
記結晶を前記凹部構造内全体に成長させてなることを特
徴とする請求項１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】 エッチングで形成した凹部構造のエッチ
ング底面が粗面であり、該凹部構造内に多結晶の成長層
を形成することを特徴とする請求項１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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33257796A JPH10173236A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33257796A JPH10173236A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173236A true JPH10173236A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18256488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33257796A Pending JPH10173236A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10173236A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003044872A1 (fr) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent semi-conducteur compose et son procede de fabrication |
| JP2004343139A (ja) * | 2001-11-19 | 2004-12-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
| KR100461238B1 (ko) * | 2002-03-09 | 2004-12-14 | 엘지전자 주식회사 | 질화갈륨 에피층 형성방법 |
| JP2005005727A (ja) * | 2001-11-19 | 2005-01-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
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| CN110581061A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-17 | 同辉电子科技股份有限公司 | 一种氮化镓mmic功率放大器芯片的加工工艺 |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33257796A patent/JPH10173236A/ja active Pending
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