JPS60960B2 - 窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法Info
- Publication number
- JPS60960B2 JPS60960B2 JP54164427A JP16442779A JPS60960B2 JP S60960 B2 JPS60960 B2 JP S60960B2 JP 54164427 A JP54164427 A JP 54164427A JP 16442779 A JP16442779 A JP 16442779A JP S60960 B2 JPS60960 B2 JP S60960B2
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- JP
- Japan
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- light emitting
- gallium nitride
- substrate
- emitting device
- layer
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
- H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は窒化ガリウム（ＧａＮ）発光素子の製造方法に
関するものであって、特にモノリシツク型の発光素子ア
レイの作成法に関するものである。
関するものであって、特にモノリシツク型の発光素子ア
レイの作成法に関するものである。
ＧａＮはｐ型結晶の作成が困難であってこれまで成功し
た例はない。そのため発光素子としては、通常の発光ダ
イオードと異ってｍ−・一ｎ構造となっている。すなわ
ち、サファイア単結晶等の基板上に、まず不純物を添加
しないか、ないしはわずかに亜鉛等の不純物を添加した
結晶を気相成長法などで成長させる。成長した結晶は、
ｎ型の強い導電性をもっている。このｎ型導電性は、Ｇ
ａＮ結晶格子の中で、Ｎ原子が本釆占めるべき格子点が
空になったいわゆるＮ空孔が原因であるとされている。
ｎ型ＧａＮ結晶の上にさらに亜鉛等のアクセプタ不純物
を多量に添加し、Ｎ空孔によるｎ型キャリアを十分に補
償し高抵抗ないし絶縁性のＧａＮを成長させる。
た例はない。そのため発光素子としては、通常の発光ダ
イオードと異ってｍ−・一ｎ構造となっている。すなわ
ち、サファイア単結晶等の基板上に、まず不純物を添加
しないか、ないしはわずかに亜鉛等の不純物を添加した
結晶を気相成長法などで成長させる。成長した結晶は、
ｎ型の強い導電性をもっている。このｎ型導電性は、Ｇ
ａＮ結晶格子の中で、Ｎ原子が本釆占めるべき格子点が
空になったいわゆるＮ空孔が原因であるとされている。
ｎ型ＧａＮ結晶の上にさらに亜鉛等のアクセプタ不純物
を多量に添加し、Ｎ空孔によるｎ型キャリアを十分に補
償し高抵抗ないし絶縁性のＧａＮを成長させる。
この絶縁層の上に金属電極を形成し、金属電極ｍ−絶縁
性結晶ｉ−ｎ型結晶ｈ接合とする。この素子の金属電極
を正に、ｎ型結晶を負になるように電圧を印加すること
によりｉ−ｎ接合付近で発光が見られる。このようにし
て作られる発光素子は、例えば第１図のような構成とな
っている。
性結晶ｉ−ｎ型結晶ｈ接合とする。この素子の金属電極
を正に、ｎ型結晶を負になるように電圧を印加すること
によりｉ−ｎ接合付近で発光が見られる。このようにし
て作られる発光素子は、例えば第１図のような構成とな
っている。
サファイア等の基板１上にｎ型Ｃａｎ層２、絶縁性Ｃａ
ｎ層３があり、さらに金属電極４が形成されている。こ
の４，３，２の構成がｍ−・一ｎ接合部である。こ ．
のチップが例えば半田５などでへツタ８の片側の電極８
ａにボンディングされ、またチップの側面のｎ型層が露
出した部分は、例えばインジウムドット６などで金属線
７によってへツダ８の他の電極８ｂに接続されている。
必要に応じて樹脂９などをかぶせて発光素子が完成する
。この素子の電極８ａを正に、８ｂを負になるように適
当な電圧を外部から加えると、ｎ型ＧａＮ層２と絶縁性
ＧａＮ層３の境界付近から発光し、基板１を通して外に
見える。このような構成をもつＧａＮ発光素子を用いて
、例えば光プリンターなどを作る場合、発光素子を１肌
当り数個から１咳欧個並べるようにしなければならない
。
ｎ層３があり、さらに金属電極４が形成されている。こ
の４，３，２の構成がｍ−・一ｎ接合部である。こ ．
のチップが例えば半田５などでへツタ８の片側の電極８
ａにボンディングされ、またチップの側面のｎ型層が露
出した部分は、例えばインジウムドット６などで金属線
７によってへツダ８の他の電極８ｂに接続されている。
必要に応じて樹脂９などをかぶせて発光素子が完成する
。この素子の電極８ａを正に、８ｂを負になるように適
当な電圧を外部から加えると、ｎ型ＧａＮ層２と絶縁性
ＧａＮ層３の境界付近から発光し、基板１を通して外に
見える。このような構成をもつＧａＮ発光素子を用いて
、例えば光プリンターなどを作る場合、発光素子を１肌
当り数個から１咳欧個並べるようにしなければならない
。
このような場合には、発光素子のチップを並べることは
実際上不可能に近くどうしてもモノリシツク形にしなけ
ればならない。またプリンタなどの光源に使う場合、隣
接する発光点からの光がにじむと、文字や絵の鮮明度が
悪くなるので、各種の工夫がこらされている。例えば発
光点の間に多結晶シリコン膜を形成する方法や電極その
ものを使う方法などが知られている。ＧａＮの場合、発
光色に対する透明度が他の発光素子に比較して大きいた
め、光のにじみの問題は一層深刻なものとなっている。
実際上不可能に近くどうしてもモノリシツク形にしなけ
ればならない。またプリンタなどの光源に使う場合、隣
接する発光点からの光がにじむと、文字や絵の鮮明度が
悪くなるので、各種の工夫がこらされている。例えば発
光点の間に多結晶シリコン膜を形成する方法や電極その
ものを使う方法などが知られている。ＧａＮの場合、発
光色に対する透明度が他の発光素子に比較して大きいた
め、光のにじみの問題は一層深刻なものとなっている。
本発明はかかる問題点を解決したＧａＮ発光素子アレイ
の製造方法を提供するものである。ＧａＮを気相成長さ
せるにあたって前もって成長基板にスクラィブラィンの
ような傷をつけておくと、その部分に成長する結晶が特
異な性質、例えばエッチングされやすいなど、を示すこ
とが発明者によって見出された。
の製造方法を提供するものである。ＧａＮを気相成長さ
せるにあたって前もって成長基板にスクラィブラィンの
ような傷をつけておくと、その部分に成長する結晶が特
異な性質、例えばエッチングされやすいなど、を示すこ
とが発明者によって見出された。
そこで、このことを用いてＧａＮモノリシック発光素子
の各発光点を分離することが可能となった。以下図によ
って本発明の一実施例を詳細に述べる。第２図でサファ
イア基板１２の表面にはスクラィバなどで必要なピッチ
で傷５２が入れてある。この基板上に気相成長法などで
Ｃａｎのｎ型層２２、半絶縁層（ｉ層）３２を成長させ
る（同図ｂ）。このとき基板スクライブラィン５２上の
部分には性質の異るＣａｎ層７２が成長する。同図ｃは
この結晶を例えば燐酸系のエッチング液でエッチングし
たもので、７２の部分は前述のようにエッチングされや
すいことから選択的に溶けてしまう。このとき他の部分
は殆んどエッチングされずに残り、またエッチ溝の側面
はやや角度をもった形になる。同図ｄはマスク蒸着等で
ｎ側電極６２、ｉ層電極４２を形成したところである。
の各発光点を分離することが可能となった。以下図によ
って本発明の一実施例を詳細に述べる。第２図でサファ
イア基板１２の表面にはスクラィバなどで必要なピッチ
で傷５２が入れてある。この基板上に気相成長法などで
Ｃａｎのｎ型層２２、半絶縁層（ｉ層）３２を成長させ
る（同図ｂ）。このとき基板スクライブラィン５２上の
部分には性質の異るＣａｎ層７２が成長する。同図ｃは
この結晶を例えば燐酸系のエッチング液でエッチングし
たもので、７２の部分は前述のようにエッチングされや
すいことから選択的に溶けてしまう。このとき他の部分
は殆んどエッチングされずに残り、またエッチ溝の側面
はやや角度をもった形になる。同図ｄはマスク蒸着等で
ｎ側電極６２、ｉ層電極４２を形成したところである。
このようにしたとき、ｎ側電極６２は、分離された各素
子のｎ側相互を接続すると同時にｉ−ｎ接合で発生した
光が隣接する素子に影響を及ぼさないようなマスク効果
も合せ持つことになる。この例では、ＧａＮのうちＴ２
の領域をすべてエッチングで除去したが、これは適当な
深さまでエッチングすればよい。なお基板に形成する傷
は、スクラィブラィンに限られるものでなく、他の手段
を用いても良く、要は「その領域が凹凸を有する粕面で
あれば良い。
子のｎ側相互を接続すると同時にｉ−ｎ接合で発生した
光が隣接する素子に影響を及ぼさないようなマスク効果
も合せ持つことになる。この例では、ＧａＮのうちＴ２
の領域をすべてエッチングで除去したが、これは適当な
深さまでエッチングすればよい。なお基板に形成する傷
は、スクラィブラィンに限られるものでなく、他の手段
を用いても良く、要は「その領域が凹凸を有する粕面で
あれば良い。
このように本発明によれば、通常化学的に安定で、エッ
チング等の加工が困難であったＧａＭこついて簡単にメ
サ型の素子を形成することができるため、実際の素子作
成の自由度が非常に大きくなつた。
チング等の加工が困難であったＧａＭこついて簡単にメ
サ型の素子を形成することができるため、実際の素子作
成の自由度が非常に大きくなつた。
次に本発明の窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法の
第１の実施例について、第２図を用いてさらに詳しく説
明する。第２図において、基板１２としてサファイア０
００１面を用い、スクライバによって２００〃ピッチで
軽くスクラィプラィンを格子状に入れたものを用いた。
第１の実施例について、第２図を用いてさらに詳しく説
明する。第２図において、基板１２としてサファイア０
００１面を用い、スクライバによって２００〃ピッチで
軽くスクラィプラィンを格子状に入れたものを用いた。
これにＧａ／ＨＣＩ／ＮＨ３／キャリアガスの系を用い
てまずアンドープのｎ型ＧａＮ層２２を形成し、続いて
系内に亜鉛の蒸気を導入してＧａＮｉ層３２を形成した
。しかる後約２５０ｏ に加熱した燐酸−硫酸混合液中
でエッチングを行って性質の異なるＧａＮ層７２の部分
を優先的に除去した。これにマスク蒸着法によってＧａ
Ｎｉ層３２上と、除去部を覆ってＮｉ／ＡＩ電極４２及
び６２を形成した。これをあらかじめ半田バンプを形成
しておいた電極リードをもつ基体に熱圧着して素子を作
成した。この素子でｉ層電極４２側が正に、ｎ側電極６
２が負になるように電圧を印放したところ青色発光が得
られた。次に第２の実施例を示す。実施例１と同様にし
てＧａＮｉ−ｎ接合を気相成長で形成した。
てまずアンドープのｎ型ＧａＮ層２２を形成し、続いて
系内に亜鉛の蒸気を導入してＧａＮｉ層３２を形成した
。しかる後約２５０ｏ に加熱した燐酸−硫酸混合液中
でエッチングを行って性質の異なるＧａＮ層７２の部分
を優先的に除去した。これにマスク蒸着法によってＧａ
Ｎｉ層３２上と、除去部を覆ってＮｉ／ＡＩ電極４２及
び６２を形成した。これをあらかじめ半田バンプを形成
しておいた電極リードをもつ基体に熱圧着して素子を作
成した。この素子でｉ層電極４２側が正に、ｎ側電極６
２が負になるように電圧を印放したところ青色発光が得
られた。次に第２の実施例を示す。実施例１と同様にし
てＧａＮｉ−ｎ接合を気相成長で形成した。
しかる後、アルカリ溶融塩あるいは加熱した過飽和アル
カリ液中で短時間エッチングしたところ第３図のように
エッチ溝の側面が表面に垂直になった。一方溝の底はサ
ファイア基板１３まで達せず、ｎ側Ｃａｎ層２３は連続
した構造が得られた。第３図はこの状態を示す。これに
全面にＮｉ／山を蒸着したところ藩の側面の段差で金属
電極は自動的にｉ側ｎ側の分離ができた。これを用いて
実施例１と同機にして青色モノリシック発光素子アレイ
が作成できた。なおここではスクラィバーを用いた方法
で説明したが、他にもサンドプラストや超音波加工等の
方法によって基板表面の加工を行うことによっても同様
な効果が得られる。
カリ液中で短時間エッチングしたところ第３図のように
エッチ溝の側面が表面に垂直になった。一方溝の底はサ
ファイア基板１３まで達せず、ｎ側Ｃａｎ層２３は連続
した構造が得られた。第３図はこの状態を示す。これに
全面にＮｉ／山を蒸着したところ藩の側面の段差で金属
電極は自動的にｉ側ｎ側の分離ができた。これを用いて
実施例１と同機にして青色モノリシック発光素子アレイ
が作成できた。なおここではスクラィバーを用いた方法
で説明したが、他にもサンドプラストや超音波加工等の
方法によって基板表面の加工を行うことによっても同様
な効果が得られる。
以上のように本発明は、基板上に窒化ガリウム発光素子
をアレイ状に構成する窒化ガリウム発光素子アレイの製
造方法において、基板上に格子状に表面凹凸領域を形成
し、この基板上に窒化ガリウムェピタキシヤル層を形成
したのち、前記凹凸領域上に形成された窒化ガリウムェ
ピタキシャル層をエッチングにより選択的に除去して溝
を形成し、この溝に金属電極を形成することにより光ア
ィソレーションをはかったもので、製造方法が縦単であ
り隣接部への光のにじみがなく、文字や絵の鮮明度が良
い等の利点を有する。
をアレイ状に構成する窒化ガリウム発光素子アレイの製
造方法において、基板上に格子状に表面凹凸領域を形成
し、この基板上に窒化ガリウムェピタキシヤル層を形成
したのち、前記凹凸領域上に形成された窒化ガリウムェ
ピタキシャル層をエッチングにより選択的に除去して溝
を形成し、この溝に金属電極を形成することにより光ア
ィソレーションをはかったもので、製造方法が縦単であ
り隣接部への光のにじみがなく、文字や絵の鮮明度が良
い等の利点を有する。
第１図は通常のＣａｎ発光素子の模式図、第２図ａ〜ｄ
は本発明の発光素子アレイの製造方法における各工程を
順に示す断面図、第３図は本発明の方法による発光素子
アレイの他の構造例を示す断面図である。 １２……サファイア基板、５２・…・・スクラィバー等
によるスクラツチ「 ２２・・…・ｎ−Ｃａｎ、２３…
…ｉ−Ｃａｎ、７２……エッチングを受けやすいＧａＮ
領域。 第１図 第２図 第３図
は本発明の発光素子アレイの製造方法における各工程を
順に示す断面図、第３図は本発明の方法による発光素子
アレイの他の構造例を示す断面図である。 １２……サファイア基板、５２・…・・スクラィバー等
によるスクラツチ「 ２２・・…・ｎ−Ｃａｎ、２３…
…ｉ−Ｃａｎ、７２……エッチングを受けやすいＧａＮ
領域。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- １ 基板上に格子状に表面凹凸領域を形成する工程と、
前記凹凸領域を含む基板上に窒化ガリウムエピタキシヤ
ル層を一層以上成長させる工程と、熱燐酸系あるいは熱
過飽和アルカリ液により前記凹凸領域上に形成された窒
化ガリウムエピタキシヤル層の一部または全部を除去し
て溝を形成する工程と、前記溝を覆って電極を形成する
工程とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウ
ム発光素子アレイの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54164427A JPS60960B2 (ja) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | 窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54164427A JPS60960B2 (ja) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | 窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5687383A JPS5687383A (en) | 1981-07-15 |
| JPS60960B2 true JPS60960B2 (ja) | 1985-01-11 |
Family
ID=15792939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54164427A Expired JPS60960B2 (ja) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | 窒化ガリウム発光素子アレイの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60960B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011057479A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Panasonic Corp | テンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて成長した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0752779B2 (ja) * | 1987-12-09 | 1995-06-05 | 日立電線株式会社 | 発光ダイオードアレイ |
| US5923946A (en) * | 1997-04-17 | 1999-07-13 | Cree Research, Inc. | Recovery of surface-ready silicon carbide substrates |
| JP4055503B2 (ja) | 2001-07-24 | 2008-03-05 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| KR100697803B1 (ko) * | 2002-08-29 | 2007-03-20 | 시로 사카이 | 복수의 발광 소자를 갖는 발광 장치 |
| EP1667241B1 (en) | 2003-08-19 | 2016-12-07 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting diode and method of manufacturing the same |
| JP2005159035A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光ダイオード及び発光装置 |
-
1979
- 1979-12-17 JP JP54164427A patent/JPS60960B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011057479A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Panasonic Corp | テンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて成長した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5687383A (en) | 1981-07-15 |
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