発光素子用基板とそれを用いた発光装置
【課題】 窒化物半導体の単結晶基板の両面に、III族極性の発光素子を作製することが可能な発光素子用基板、およびそれを具備し、１素子当たりの電流注入量を低下させ、また1素子のサイズを大きくすること無く高輝度化した発光装置を提供する。
【解決手段】 III族極性を示す第１の主面１ａと、Ｎ極性を示す第２の主面１ｂと、を有する窒化物半導体の単結晶基板１と、前記第２の主面１ｂ上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２と、を具備する。
【解決手段】 III族極性を示す第１の主面１ａと、Ｎ極性を示す第２の主面１ｂと、を有する窒化物半導体の単結晶基板１と、前記第２の主面１ｂ上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体系の発光素子用基板とそれを用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウム（ＩｎＮ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物半導体は、直接遷移型の化合物半導体であり、広いバンドギャップを持つ。そのため、青色光、青紫色光または紫色光の発光ダイオード、レーザダイオード等の発光素子、フォトディテクター、火炎センサー等の受光素子として利用されている。
【０００３】
また、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＥＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）、ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の電子素子に使用した場合、窒化物半導体は、ＧａＡｓに近いキャリア輸送特性を有し、広いバンドギャップを持ち、破壊電界が高い。このことから、窒化物半導体は、高周波及び高出力トランジスタの材料として有望視されている。
【０００４】
一般に、窒化物半導体からなる発光素子は、図２に示すように、サファイア等の基板１１上に、ｎ型の窒化物半導体層１１ａ、窒化物半導体からなる発光層１１ｂおよびｐ型の窒化物半導体層１２ｃを含む半導体層１２を有する。そして、ｎ型の窒化物半導体層１１ａの上面の露出部と、ｐ型の窒化物半導体層１２ｃの上面に、それぞれｎ型電極１３およびｐ型電極１４が形成されている。ｐ型電極１４としては、発光した光に対して透明な導電層が用いられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１２ｃに電流を均一に拡散させるために、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１２ｃの上面の全面に形成される。ｎ型電極１３及びｐ型電極１４の一部には、外部から電流を注入するために、それぞれｎ型パッド電極１５、ｐ型パッド電極１６が設けられており、ワイヤーボンディング等によって外部のパッケージの配線等と接続される。
【０００５】
近年は特に、青色光発光素子、紫色光発光素子、紫外光発光素子等の高効率化・高輝度化に重点をおいた製品開発が進んでおり、ＧａＮ基板などの窒化物半導体基板を用いた発光素子も提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。窒化物半導体基板を用いると、サファイア基板や炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）基板等の、異種材料（窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性、熱膨張係数の整合性が良好とはいえない材料）の単結晶基板を用いた場合と比べて良好な格子整合性を有することから、高品質の窒化ガリウム系化合物半導体エピタキシャル膜を成長させることが可能となり、高効率の発光素子を作製できることが見込まれる。
【特許文献１】特開２００２−１３４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている発光素子を高輝度化するためには電流注入量を増やす必要がある。しかし、発光効率が低下するために高輝度化には限界があった。また、高輝度化の方法としては、1素子のサイズを大きくする、または、複数の素子を実装するなどが挙げられるが、１つの発光装置のサイズが大きくなる点が不十分であった。
【０００７】
一般的に、窒化物半導体の結晶の極性にはIII族極性とＮ極性の２種類があり、これらの極性は、結晶構造に差異は無いが、結晶の向きが異なる。具体的に、III族元素がＧａの場合、Ｎ極性の結晶は表面に現れる１つのＮ原子が３つのＧａ原子と結合しており、Ｇａ極性の結晶の場合には表面に現れる１つのＮ原子は１つのＧａ原子と結合している。Ｎ極性の窒化ガリウム半導体層は、成長中に飛来するＧａ原子に対してＮ原子の結合手が1本しかないため結合力が弱くなることから成長速度が遅い。また、同様な理由からＧａ空孔などを形成しやすく、結晶品質がＧａ極性の窒化物半導体層に比べて劣る。
【０００８】
以上のことから、Ｎ極性の窒化物半導体層は発光素子や電子デバイスへの応用には不適であり、高品質の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶層の実現には、III族極性の窒化物半導体層を形成する必要がある。しかし、一般的に用いられているＣ面窒化物半導体基板は、片面がＮ極性となるため、基板両面にIII族極性の窒化物半導体を成長させることは困難であった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、窒化物半導体の単結晶基板の両面に、III族極性の発光素子を作製することが可能な発光素子用基板、およびそれを具備し、１素子当たりの電流注入量を低下させ、また1素子のサイズを大きくすること無く高輝度化した発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子用基板は、III族極性を示す第１の主面と、Ｎ極性を示す第２の主面と、を有する窒化物半導体の単結晶基板と、前記第２の主面上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層と、を具備する。
【００１１】
本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、前記極性反転層上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第１の発光素子と、を具備することが好ましい。
【００１２】
本発明の発光装置は、前記第１の主面上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第２の発光素子をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光素子用基板は、窒化物半導体の単結晶基板の主面のうち、Ｎ極性を示す第２の主面上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層が設けられている。これにより、極性反転層上に、発光素子または電子デバイスへの使用に適した窒化物半導体層を作製することができる。また、極性反転層が、窒化物半導体から構成されるため、他の材料系の半導体層または金属層を極性反転層とした場合と比較して、不純物の混入などによる結晶性の品質低下を抑制し、高品質および低転位の窒化物半導体から構成される発光素子を形成することができる。
【００１４】
本発明の発光装置は、窒化物半導体のＮ極性の主面上に設けられた極性反転層上に発光素子を具備することが好ましい。これにより、通常作製が困難であった窒化物半導体の単結晶基板のＮ極性側に発光素子を作製することができる。
【００１５】
本発明の発光装置は、III族極性の主面上に発光素子をさらに具備することが好ましい。これにより、１素子で従来よりも高輝度の発光装置を作製することができる。また、III族極性の主面上の発光素子とＮ極性の主面上の発光素子とは、それぞれ互いに電気的に独立した入出力電極を設けることができるため、各発光素子は、互いに電気的に独立して制御することができ、それぞれの発光色の輝度を自由に調整できる。
【００１６】
また、本発明の発光装置は、III族極性の主面上の発光素子の発光極大波長と、Ｎ極性の主面上の発光素子の発光極大波長とが異なることが好ましく、これにより多色発光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の発光素子用基板およびそれを用いた発光装置について詳細に説明する。
【００１８】
なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を施すことは何ら差し支えない。
【００１９】
図１は本発明の発光装置の一例を示す模式的な縦断面図である。図１において、１は窒化物半導体の単結晶基板、２は極性反転層を示す。
【００２０】
また、図１において、３は第１の発光素子、３ａは第１導電型（例えばｎ型）の窒化物半導体層、３ｂは窒化物半導体から構成される発光層、３ｃは第２導電型（例えばｐ型）の窒化物半導体層を示す。４は第２の発光素子、４ａは第１導電型（例えばｎ型）の窒化物半導体層、４ｂは窒化物半導体から構成される発光層、４ｃは第２導電型（例えばｐ型）の窒化物半導体層を示す。５および５’はｐ型電極、６および６’はｎ型電極、７ａ、７ｂ、７ａ’および７ｂ’はパッド電極を示す。
【００２１】
本発明の発光素子用基板は、窒化物半導体の単結晶基板１と、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２と、を具備する。
【００２２】
なお、本実施態様において窒化物半導体とは、Ｖ族元素である窒素とIII族元素とから構成される半導体をいう。窒化物半導体としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などが挙げられる。
【００２３】
（窒化物半導体の単結晶基板）
窒化物半導体の単結晶基板１は、元素周期律表においてIII族（１３族）極性を示す第１の主面１ａと、Ｎ極性を示す第２の主面１ｂと、を有する。例えば、III族元素がＧａの場合、III族極性とはＧａ極性を意味する。窒化物半導体の単結晶基板としては、例えば、窒化ガリウムの単結晶基板、窒化アルミニウムの単結晶基板などが挙げられる。
【００２４】
なお、単結晶基板１の主面においてIII族極性かＮ極性かの判別は、ＫＯＨによるエッチング耐性評価、収束電子線回折法、同軸型直衝突イオン分光法等の分析法により行われる。
【００２５】
窒化物半導体の単結晶基板の厚みは、具体的には５０〜５００μｍである。
【００２６】
（極性反転層）
窒化物半導体の単結晶基板１の第２の主面１ｂ上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２が設けられる。この化学式を満たす窒化物半導体としては、例えば、Ｇａ０．０９Ａｌ０．９Ｉｎ０．０１Ｎ等が挙げられる。
【００２７】
前記化学式においてｙが０．１未満であり、そうすることでＩｎが少なく、成長温度を高くすることができる。
【００２８】
前記化学式においてｘは０より大きい、つまり、極性反転層２はＡｌを含む。これにより、窒化物半導体の単結晶基板と窒化物半導体層との間の結合力、歪み応力に変調を加えることができる。変調の効果には結合力の増加、引張り歪み変調等、その他諸々の効果が候補として挙げられる。詳細な作用機構は不明であるが、上記の組成比とし、Ａｌを含む極性反転層２を第２の主面１ｂ上に設けることにより、発光素子用基板の両面をIII族極性に制御することができる。
【００２９】
なお、極性反転層２は２層以上の積層構造から形成されていてもよく、多結晶膜やアモルファス層が含まれていても良い。極性反転層２の厚みは、具体的には１〜１００ｎｍである。
【００３０】
図１に示すように本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、第１の発光素子３と、を具備する。
【００３１】
（第１の発光素子）
第１の発光素子３は、第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃとを有する。
【００３２】
図１において、第１の発光素子３は、第１導電型窒化物半導体層３ａの表面が露出するまでエッチングされている。そして、第１導電型窒化物半導体層３ａ、第２導電型窒化物半導体層３ｃには、それぞれの層と良好なオーミック接続することができる材質から成る電極５および６が形成される。そして、電極５および６上には電極と良好な電気伝導を取る材質からなるパッド電極７ａおよび７ｂが形成されている。
【００３３】
第１導電型窒化物半導体層３ａとしては、ｎ型の窒化物半導体層が挙げられる。窒化物半導体層としては、例えば、窒化ガリウム層、窒化アルミニウム層などが挙げられる。また、窒化物半導体層をｎ型とするには、元素周期律表においてＩＶ族の元素であるＳｉ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。
【００３４】
第１導電型窒化物半導体層３ａの厚みは２〜３μｍ程度である。
【００３５】
また、第２導電型窒化物半導体層３ｃとしては、ｐ型の窒化物半導体が挙げられる。窒化物半導体層としては、例えば、窒化ガリウムの単結晶基板、窒化アルミニウムなどが挙げられる。窒化物半導体層をｐ型とするには、元素周期律表においてII族の元素であるＭｇ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。
【００３６】
第２導電型窒化物半導体層３ｃの厚みは２００〜３００ｎｍ程度である。
【００３７】
発光層３ｂは、第１導電型窒化物半導体層３ａと第２導電型窒化物半導体層３ｃとの間に設けられる。発光層３ｂは、禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回（例えば約３回）繰り返し規則的に積層された多層量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい（図示せず）。なお、前記障壁層としては、Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層などが挙げられる。また、井戸層としては、Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層などが挙げられる。前記障壁層の厚みは５〜１５ｎｍ程度、前記井戸層の厚みは２〜１０ｎｍ程度である。発光層３ｂの厚みは２５〜１５０ｎｍ程度である。
【００３８】
第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃとの成長方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、有機金属エピタキシー（ＭＯＶＰＥ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ；Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ）法等が用いられる。
【００３９】
ｎ型電極６としては、第１導電型窒化物半導体層３ａと良好にオーミック接続する材質から成る層状のものが好ましい。また、ｐ型電極５は第２導電型窒化物半導体層３ｃと良好にオーミック接続でき、かつ発光層からの発光を透過させられる材質から成る層状のものが好ましい。ｎ型電極６およびｐ型電極５としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｉｎ２Ｏ３、Ａｕ−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｇｅ合金、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ａｕ−Ｂｅ合金などからなるものがよい。
【００４０】
図１に示すように本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、第１の発光素子３と、さらに第２の発光素子４と、を具備する。
【００４１】
（第２の発光素子）
第２の発光素子４は、第１導電型窒化物半導体層４ａと発光層４ｂと第２導電型窒化物半導体層４ｃとを有する。なお、第１導電型窒化物半導体層４ａと発光層４ｂと第２導電型窒化物半導体層４ｃは、第１の発光素子３における第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃと同様の構成をとることができる。
【００４２】
また、第２の発光素子４における電極５’および６’、ならびにパッド電極７ａ’および７ｂ’は、前述した第１の発光素子３における電極５および６、ならびにパッド電極７ａおよび７ｂと同様の構成をとることができる。
【００４３】
さらに、発光層４ｂも、前述した第１の発光素子４における発光層３ｂと同様の構成をとることができる。
【００４４】
第１の発光素子１と第２の発光素子４とを具備する発光装置の構成において、それぞれの発光素子のｐ型電極およびｎ型電極を互いに電気的に独立に順方向バイアスを印加して制御することによって、それぞれの発光層からの発光輝度を自由に変化させられる。
【００４５】
また、１つの素子で異なる２波長の光を発することができる。例えば、Ｉｎ混晶組成が低いＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる発光層の発光波長は３７０〜４１０ｎｍ程度となり、Ｉｎ混晶組成が高いＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる発光層の発光波長は４１０〜５１０ｎｍ程度となる。このように異なる発光波長を有することにより、例えば、本発明の発光装置が設けられた照明装置中に含まれる複数の蛍光体が、それぞれ波長の異なる励起光を必要とする場合であっても、本発明の発光装置は波長の異なる励起光を発光することができ、蛍光体をそれぞれ励起させて蛍光発光させることができる。
【００４６】
上記のように、１つの素子で異なる２波長の光を発することで、発光波長の異なる複数の発光素子が接着層により接合されて積層されている発光素子と比較すると、素子同士の接合プロセス時のダメージによる発光強度の低下などの特性劣化を低減することができる。
【００４７】
次に、本発明の発光装置の作製方法について以下に説明する。
【００４８】
具体的には図１に示すように、例えば、窒化物半導体の単結晶基板１として用いたＧａＮ基板のＧａ極性の面上に、例えばｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａと、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層４ｂと、例えばｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ｃとを、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によってエピタキシャル成長させる。
【００４９】
まず、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａを成長させる。ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａとしては、例えば、ＧａＮ基板１の温度を９５０〜１１５０℃とし、窒化ガリウム（ＧａＮ）を数μｍ程度（例えば１〜５μｍ）の厚さで形成すればよい。この際、ｎ型とするためにＳｉをドープする。
【００５０】
また、発光層４ｂは、ＧａＮ基板１の温度を７００℃程度とし、厚さ５〜５０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ）から成る障壁層と、厚さ１〜２０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ）から成る井戸層とを順次積層し、その上にそれらと同じ厚さ及び同じ組成の障壁層と井戸層とを、例えば３回繰り返して形成して、最後に同じ厚さ及び同じ組成の井戸層と障壁層が形成されるようにして形成すればよい。
【００５１】
また、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ｃは、第１のｐ型クラッド層、第２のｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層からなる。第１のｐ型クラッド層は、基板１の温度を７００℃程度とし、多層量子井戸層の障壁層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ）層を、１０〜１００ｎｍ程度の厚さで形成する。また、第２のｐ型クラッド層は、基板１の温度を８２０℃程度とし、第１のｐ型クラッド層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）層を５０〜３００ｎｍ程度の厚さで形成する。また、ｐ型コンタクト層は、基板１の温度を８２０〜１０５０℃程度とし、第２のｐ型クラッド層上に、窒化ガリウム（ＧａＮ）層を、５〜５０ｎｍ程度の厚さで形成する。この際、ｐ型不純物元素としては、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ）等が添加される。
【００５２】
以上より、第２の発光素子３を形成する。
【００５３】
次に、ＧａＮ基板１のＮ極性の面１ｂ上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２を形成する。極性反転層２上にはＧａ極性の窒化ガリウム系化合物半導体層が形成される。基板の主面上に形成されるＧａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１、０≦ｙ＜０．１）は、例えば、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層の厚みは１００ｎｍ以下が好ましい。これにより、ＧａＮ基板の品質を引き継いだままＧａ極性の窒化ガリウム系化合物半導体層の転位欠陥の増加を低減させて成長させることができる。そして、欠陥の非常に少ない高品質な窒化ガリウム系化合物半導体を形成することが可能となる。なお、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層の厚み（下限値）は１ｎｍ以上であることが、原子ステップなどの凹凸のある表面をくまなく中間層で覆う点で好ましい。
【００５４】
極性反転層を形成した後、第２の発光素子を成長させた方法と同様にして、第１の発光素子４を成長させる。
【００５５】
次に、各発光素子のｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ｃおよび４ｃ、発光層３ｂ、および４ｂ、ならびにｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ａおよび４ａの表面が露出するまで一部をエッチングし、良好なオーミック接続がとれる材質から成る電極を形成する。
【００５６】
ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ａおよび４ａ上には、例えばチタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層からなるもの等を用いることが出来る。また、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ｃおよび４ｃ上に形成されるｐ型電極５は、Ｎｉ，Ａｕ層を積層したもの、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層から成るもの等を用いることができる。さらに、ワイヤボンディングやプローバ測定を行うために、ｐ型電極５およびｎ型電極６上にはパッド電極７ａおよび７ｂならびに７ａ’および７ｂ’を設けてもよい。パッド電極としては、Ｔｉ層，Ａｕ層を積層したもの等を使用することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の発光装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の発光素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：窒化物半導体の単結晶基板
１ａ：III族極性を示す第１の主面
１ｂ：Ｎ極性を示す第２の主面
２：極性反転層
３：第１の発光素子
３ａ、４ａ：第１導電型窒化物半導体層
３ｂ、４ｂ：発光層
３ｃ、４ｃ：第２導電型窒化物半導体層
４：第２の発光素子
５，５’：ｐ型電極
６，６’：ｎ型電極
７ａ，７ｂ，７ａ’，７ｂ’：パッド電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体系の発光素子用基板とそれを用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウム（ＩｎＮ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物半導体は、直接遷移型の化合物半導体であり、広いバンドギャップを持つ。そのため、青色光、青紫色光または紫色光の発光ダイオード、レーザダイオード等の発光素子、フォトディテクター、火炎センサー等の受光素子として利用されている。
【０００３】
また、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＥＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）、ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の電子素子に使用した場合、窒化物半導体は、ＧａＡｓに近いキャリア輸送特性を有し、広いバンドギャップを持ち、破壊電界が高い。このことから、窒化物半導体は、高周波及び高出力トランジスタの材料として有望視されている。
【０００４】
一般に、窒化物半導体からなる発光素子は、図２に示すように、サファイア等の基板１１上に、ｎ型の窒化物半導体層１１ａ、窒化物半導体からなる発光層１１ｂおよびｐ型の窒化物半導体層１２ｃを含む半導体層１２を有する。そして、ｎ型の窒化物半導体層１１ａの上面の露出部と、ｐ型の窒化物半導体層１２ｃの上面に、それぞれｎ型電極１３およびｐ型電極１４が形成されている。ｐ型電極１４としては、発光した光に対して透明な導電層が用いられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１２ｃに電流を均一に拡散させるために、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１２ｃの上面の全面に形成される。ｎ型電極１３及びｐ型電極１４の一部には、外部から電流を注入するために、それぞれｎ型パッド電極１５、ｐ型パッド電極１６が設けられており、ワイヤーボンディング等によって外部のパッケージの配線等と接続される。
【０００５】
近年は特に、青色光発光素子、紫色光発光素子、紫外光発光素子等の高効率化・高輝度化に重点をおいた製品開発が進んでおり、ＧａＮ基板などの窒化物半導体基板を用いた発光素子も提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。窒化物半導体基板を用いると、サファイア基板や炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）基板等の、異種材料（窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性、熱膨張係数の整合性が良好とはいえない材料）の単結晶基板を用いた場合と比べて良好な格子整合性を有することから、高品質の窒化ガリウム系化合物半導体エピタキシャル膜を成長させることが可能となり、高効率の発光素子を作製できることが見込まれる。
【特許文献１】特開２００２−１３４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている発光素子を高輝度化するためには電流注入量を増やす必要がある。しかし、発光効率が低下するために高輝度化には限界があった。また、高輝度化の方法としては、1素子のサイズを大きくする、または、複数の素子を実装するなどが挙げられるが、１つの発光装置のサイズが大きくなる点が不十分であった。
【０００７】
一般的に、窒化物半導体の結晶の極性にはIII族極性とＮ極性の２種類があり、これらの極性は、結晶構造に差異は無いが、結晶の向きが異なる。具体的に、III族元素がＧａの場合、Ｎ極性の結晶は表面に現れる１つのＮ原子が３つのＧａ原子と結合しており、Ｇａ極性の結晶の場合には表面に現れる１つのＮ原子は１つのＧａ原子と結合している。Ｎ極性の窒化ガリウム半導体層は、成長中に飛来するＧａ原子に対してＮ原子の結合手が1本しかないため結合力が弱くなることから成長速度が遅い。また、同様な理由からＧａ空孔などを形成しやすく、結晶品質がＧａ極性の窒化物半導体層に比べて劣る。
【０００８】
以上のことから、Ｎ極性の窒化物半導体層は発光素子や電子デバイスへの応用には不適であり、高品質の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶層の実現には、III族極性の窒化物半導体層を形成する必要がある。しかし、一般的に用いられているＣ面窒化物半導体基板は、片面がＮ極性となるため、基板両面にIII族極性の窒化物半導体を成長させることは困難であった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、窒化物半導体の単結晶基板の両面に、III族極性の発光素子を作製することが可能な発光素子用基板、およびそれを具備し、１素子当たりの電流注入量を低下させ、また1素子のサイズを大きくすること無く高輝度化した発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子用基板は、III族極性を示す第１の主面と、Ｎ極性を示す第２の主面と、を有する窒化物半導体の単結晶基板と、前記第２の主面上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層と、を具備する。
【００１１】
本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、前記極性反転層上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第１の発光素子と、を具備することが好ましい。
【００１２】
本発明の発光装置は、前記第１の主面上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第２の発光素子をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光素子用基板は、窒化物半導体の単結晶基板の主面のうち、Ｎ極性を示す第２の主面上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層が設けられている。これにより、極性反転層上に、発光素子または電子デバイスへの使用に適した窒化物半導体層を作製することができる。また、極性反転層が、窒化物半導体から構成されるため、他の材料系の半導体層または金属層を極性反転層とした場合と比較して、不純物の混入などによる結晶性の品質低下を抑制し、高品質および低転位の窒化物半導体から構成される発光素子を形成することができる。
【００１４】
本発明の発光装置は、窒化物半導体のＮ極性の主面上に設けられた極性反転層上に発光素子を具備することが好ましい。これにより、通常作製が困難であった窒化物半導体の単結晶基板のＮ極性側に発光素子を作製することができる。
【００１５】
本発明の発光装置は、III族極性の主面上に発光素子をさらに具備することが好ましい。これにより、１素子で従来よりも高輝度の発光装置を作製することができる。また、III族極性の主面上の発光素子とＮ極性の主面上の発光素子とは、それぞれ互いに電気的に独立した入出力電極を設けることができるため、各発光素子は、互いに電気的に独立して制御することができ、それぞれの発光色の輝度を自由に調整できる。
【００１６】
また、本発明の発光装置は、III族極性の主面上の発光素子の発光極大波長と、Ｎ極性の主面上の発光素子の発光極大波長とが異なることが好ましく、これにより多色発光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の発光素子用基板およびそれを用いた発光装置について詳細に説明する。
【００１８】
なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を施すことは何ら差し支えない。
【００１９】
図１は本発明の発光装置の一例を示す模式的な縦断面図である。図１において、１は窒化物半導体の単結晶基板、２は極性反転層を示す。
【００２０】
また、図１において、３は第１の発光素子、３ａは第１導電型（例えばｎ型）の窒化物半導体層、３ｂは窒化物半導体から構成される発光層、３ｃは第２導電型（例えばｐ型）の窒化物半導体層を示す。４は第２の発光素子、４ａは第１導電型（例えばｎ型）の窒化物半導体層、４ｂは窒化物半導体から構成される発光層、４ｃは第２導電型（例えばｐ型）の窒化物半導体層を示す。５および５’はｐ型電極、６および６’はｎ型電極、７ａ、７ｂ、７ａ’および７ｂ’はパッド電極を示す。
【００２１】
本発明の発光素子用基板は、窒化物半導体の単結晶基板１と、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２と、を具備する。
【００２２】
なお、本実施態様において窒化物半導体とは、Ｖ族元素である窒素とIII族元素とから構成される半導体をいう。窒化物半導体としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などが挙げられる。
【００２３】
（窒化物半導体の単結晶基板）
窒化物半導体の単結晶基板１は、元素周期律表においてIII族（１３族）極性を示す第１の主面１ａと、Ｎ極性を示す第２の主面１ｂと、を有する。例えば、III族元素がＧａの場合、III族極性とはＧａ極性を意味する。窒化物半導体の単結晶基板としては、例えば、窒化ガリウムの単結晶基板、窒化アルミニウムの単結晶基板などが挙げられる。
【００２４】
なお、単結晶基板１の主面においてIII族極性かＮ極性かの判別は、ＫＯＨによるエッチング耐性評価、収束電子線回折法、同軸型直衝突イオン分光法等の分析法により行われる。
【００２５】
窒化物半導体の単結晶基板の厚みは、具体的には５０〜５００μｍである。
【００２６】
（極性反転層）
窒化物半導体の単結晶基板１の第２の主面１ｂ上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２が設けられる。この化学式を満たす窒化物半導体としては、例えば、Ｇａ０．０９Ａｌ０．９Ｉｎ０．０１Ｎ等が挙げられる。
【００２７】
前記化学式においてｙが０．１未満であり、そうすることでＩｎが少なく、成長温度を高くすることができる。
【００２８】
前記化学式においてｘは０より大きい、つまり、極性反転層２はＡｌを含む。これにより、窒化物半導体の単結晶基板と窒化物半導体層との間の結合力、歪み応力に変調を加えることができる。変調の効果には結合力の増加、引張り歪み変調等、その他諸々の効果が候補として挙げられる。詳細な作用機構は不明であるが、上記の組成比とし、Ａｌを含む極性反転層２を第２の主面１ｂ上に設けることにより、発光素子用基板の両面をIII族極性に制御することができる。
【００２９】
なお、極性反転層２は２層以上の積層構造から形成されていてもよく、多結晶膜やアモルファス層が含まれていても良い。極性反転層２の厚みは、具体的には１〜１００ｎｍである。
【００３０】
図１に示すように本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、第１の発光素子３と、を具備する。
【００３１】
（第１の発光素子）
第１の発光素子３は、第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃとを有する。
【００３２】
図１において、第１の発光素子３は、第１導電型窒化物半導体層３ａの表面が露出するまでエッチングされている。そして、第１導電型窒化物半導体層３ａ、第２導電型窒化物半導体層３ｃには、それぞれの層と良好なオーミック接続することができる材質から成る電極５および６が形成される。そして、電極５および６上には電極と良好な電気伝導を取る材質からなるパッド電極７ａおよび７ｂが形成されている。
【００３３】
第１導電型窒化物半導体層３ａとしては、ｎ型の窒化物半導体層が挙げられる。窒化物半導体層としては、例えば、窒化ガリウム層、窒化アルミニウム層などが挙げられる。また、窒化物半導体層をｎ型とするには、元素周期律表においてＩＶ族の元素であるＳｉ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。
【００３４】
第１導電型窒化物半導体層３ａの厚みは２〜３μｍ程度である。
【００３５】
また、第２導電型窒化物半導体層３ｃとしては、ｐ型の窒化物半導体が挙げられる。窒化物半導体層としては、例えば、窒化ガリウムの単結晶基板、窒化アルミニウムなどが挙げられる。窒化物半導体層をｐ型とするには、元素周期律表においてII族の元素であるＭｇ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。
【００３６】
第２導電型窒化物半導体層３ｃの厚みは２００〜３００ｎｍ程度である。
【００３７】
発光層３ｂは、第１導電型窒化物半導体層３ａと第２導電型窒化物半導体層３ｃとの間に設けられる。発光層３ｂは、禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回（例えば約３回）繰り返し規則的に積層された多層量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい（図示せず）。なお、前記障壁層としては、Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層などが挙げられる。また、井戸層としては、Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層などが挙げられる。前記障壁層の厚みは５〜１５ｎｍ程度、前記井戸層の厚みは２〜１０ｎｍ程度である。発光層３ｂの厚みは２５〜１５０ｎｍ程度である。
【００３８】
第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃとの成長方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、有機金属エピタキシー（ＭＯＶＰＥ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ；Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ）法等が用いられる。
【００３９】
ｎ型電極６としては、第１導電型窒化物半導体層３ａと良好にオーミック接続する材質から成る層状のものが好ましい。また、ｐ型電極５は第２導電型窒化物半導体層３ｃと良好にオーミック接続でき、かつ発光層からの発光を透過させられる材質から成る層状のものが好ましい。ｎ型電極６およびｐ型電極５としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｉｎ２Ｏ３、Ａｕ−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｇｅ合金、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ａｕ−Ｂｅ合金などからなるものがよい。
【００４０】
図１に示すように本発明の発光装置は、前記発光素子用基板と、第１の発光素子３と、さらに第２の発光素子４と、を具備する。
【００４１】
（第２の発光素子）
第２の発光素子４は、第１導電型窒化物半導体層４ａと発光層４ｂと第２導電型窒化物半導体層４ｃとを有する。なお、第１導電型窒化物半導体層４ａと発光層４ｂと第２導電型窒化物半導体層４ｃは、第１の発光素子３における第１導電型窒化物半導体層３ａと発光層３ｂと第２導電型窒化物半導体層３ｃと同様の構成をとることができる。
【００４２】
また、第２の発光素子４における電極５’および６’、ならびにパッド電極７ａ’および７ｂ’は、前述した第１の発光素子３における電極５および６、ならびにパッド電極７ａおよび７ｂと同様の構成をとることができる。
【００４３】
さらに、発光層４ｂも、前述した第１の発光素子４における発光層３ｂと同様の構成をとることができる。
【００４４】
第１の発光素子１と第２の発光素子４とを具備する発光装置の構成において、それぞれの発光素子のｐ型電極およびｎ型電極を互いに電気的に独立に順方向バイアスを印加して制御することによって、それぞれの発光層からの発光輝度を自由に変化させられる。
【００４５】
また、１つの素子で異なる２波長の光を発することができる。例えば、Ｉｎ混晶組成が低いＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる発光層の発光波長は３７０〜４１０ｎｍ程度となり、Ｉｎ混晶組成が高いＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる発光層の発光波長は４１０〜５１０ｎｍ程度となる。このように異なる発光波長を有することにより、例えば、本発明の発光装置が設けられた照明装置中に含まれる複数の蛍光体が、それぞれ波長の異なる励起光を必要とする場合であっても、本発明の発光装置は波長の異なる励起光を発光することができ、蛍光体をそれぞれ励起させて蛍光発光させることができる。
【００４６】
上記のように、１つの素子で異なる２波長の光を発することで、発光波長の異なる複数の発光素子が接着層により接合されて積層されている発光素子と比較すると、素子同士の接合プロセス時のダメージによる発光強度の低下などの特性劣化を低減することができる。
【００４７】
次に、本発明の発光装置の作製方法について以下に説明する。
【００４８】
具体的には図１に示すように、例えば、窒化物半導体の単結晶基板１として用いたＧａＮ基板のＧａ極性の面上に、例えばｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａと、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層４ｂと、例えばｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ｃとを、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によってエピタキシャル成長させる。
【００４９】
まず、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａを成長させる。ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ａとしては、例えば、ＧａＮ基板１の温度を９５０〜１１５０℃とし、窒化ガリウム（ＧａＮ）を数μｍ程度（例えば１〜５μｍ）の厚さで形成すればよい。この際、ｎ型とするためにＳｉをドープする。
【００５０】
また、発光層４ｂは、ＧａＮ基板１の温度を７００℃程度とし、厚さ５〜５０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ）から成る障壁層と、厚さ１〜２０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ）から成る井戸層とを順次積層し、その上にそれらと同じ厚さ及び同じ組成の障壁層と井戸層とを、例えば３回繰り返して形成して、最後に同じ厚さ及び同じ組成の井戸層と障壁層が形成されるようにして形成すればよい。
【００５１】
また、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層４ｃは、第１のｐ型クラッド層、第２のｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層からなる。第１のｐ型クラッド層は、基板１の温度を７００℃程度とし、多層量子井戸層の障壁層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ）層を、１０〜１００ｎｍ程度の厚さで形成する。また、第２のｐ型クラッド層は、基板１の温度を８２０℃程度とし、第１のｐ型クラッド層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）層を５０〜３００ｎｍ程度の厚さで形成する。また、ｐ型コンタクト層は、基板１の温度を８２０〜１０５０℃程度とし、第２のｐ型クラッド層上に、窒化ガリウム（ＧａＮ）層を、５〜５０ｎｍ程度の厚さで形成する。この際、ｐ型不純物元素としては、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ）等が添加される。
【００５２】
以上より、第２の発光素子３を形成する。
【００５３】
次に、ＧａＮ基板１のＮ極性の面１ｂ上に、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層２を形成する。極性反転層２上にはＧａ極性の窒化ガリウム系化合物半導体層が形成される。基板の主面上に形成されるＧａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１、０≦ｙ＜０．１）は、例えば、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層の厚みは１００ｎｍ以下が好ましい。これにより、ＧａＮ基板の品質を引き継いだままＧａ極性の窒化ガリウム系化合物半導体層の転位欠陥の増加を低減させて成長させることができる。そして、欠陥の非常に少ない高品質な窒化ガリウム系化合物半導体を形成することが可能となる。なお、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ単結晶層の厚み（下限値）は１ｎｍ以上であることが、原子ステップなどの凹凸のある表面をくまなく中間層で覆う点で好ましい。
【００５４】
極性反転層を形成した後、第２の発光素子を成長させた方法と同様にして、第１の発光素子４を成長させる。
【００５５】
次に、各発光素子のｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ｃおよび４ｃ、発光層３ｂ、および４ｂ、ならびにｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ａおよび４ａの表面が露出するまで一部をエッチングし、良好なオーミック接続がとれる材質から成る電極を形成する。
【００５６】
ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ａおよび４ａ上には、例えばチタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層からなるもの等を用いることが出来る。また、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層３ｃおよび４ｃ上に形成されるｐ型電極５は、Ｎｉ，Ａｕ層を積層したもの、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層から成るもの等を用いることができる。さらに、ワイヤボンディングやプローバ測定を行うために、ｐ型電極５およびｎ型電極６上にはパッド電極７ａおよび７ｂならびに７ａ’および７ｂ’を設けてもよい。パッド電極としては、Ｔｉ層，Ａｕ層を積層したもの等を使用することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の発光装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の発光素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：窒化物半導体の単結晶基板
１ａ：III族極性を示す第１の主面
１ｂ：Ｎ極性を示す第２の主面
２：極性反転層
３：第１の発光素子
３ａ、４ａ：第１導電型窒化物半導体層
３ｂ、４ｂ：発光層
３ｃ、４ｃ：第２導電型窒化物半導体層
４：第２の発光素子
５，５’：ｐ型電極
６，６’：ｎ型電極
７ａ，７ｂ，７ａ’，７ｂ’：パッド電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族極性を示す第１の主面と、Ｎ極性を示す第２の主面と、を有する窒化物半導体の単結晶基板と、
前記第２の主面上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層と、
を具備する発光素子用基板。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子用基板と、
前記極性反転層上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第１の発光素子と、
を具備する発光装置。
【請求項３】
前記第１の主面上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第２の発光素子をさらに具備する請求項２記載の発光装置。
【請求項１】
III族極性を示す第１の主面と、Ｎ極性を示す第２の主面と、を有する窒化物半導体の単結晶基板と、
前記第２の主面上に設けられ、化学式Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎyＮ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１，０≦ｙ＜０．１である）で表される極性反転層と、
を具備する発光素子用基板。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子用基板と、
前記極性反転層上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第１の発光素子と、
を具備する発光装置。
【請求項３】
前記第１の主面上に設けられた第１導電型窒化物半導体層と、前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられ、窒化物半導体から構成される発光層と、前記発光層上に設けられた第２導電型窒化物半導体層と、を有する第２の発光素子をさらに具備する請求項２記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６７０８８（Ｐ２００９−２６７０８８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１５０２９（Ｐ２００８−１１５０２９）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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