窒化物半導体発行素子及びその製造方法
【課題】窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めると共に発光素子の寿命及び動作信頼性を向上させることができる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は表面が所定のパターンにエッチングされた基板４０１と、前記基板４０１のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層４０３と第１窒化物半導体層４０５とが積層形成される突出部と、前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層４０９と、前記第２バッファー層４０９及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層４１１と、前記第２窒化物半導体層４１１上に形成された第３窒化物半導体層４１３と、前記第３窒化物半導体層４１３上に形成されて光を放出する活性層４１７と、及び前記活性層４１７上に形成された第４窒化物半導体層４１９を含む窒化物半導体発光素子を開示する。
【解決手段】 本発明は表面が所定のパターンにエッチングされた基板４０１と、前記基板４０１のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層４０３と第１窒化物半導体層４０５とが積層形成される突出部と、前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層４０９と、前記第２バッファー層４０９及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層４１１と、前記第２窒化物半導体層４１１上に形成された第３窒化物半導体層４１３と、前記第３窒化物半導体層４１３上に形成されて光を放出する活性層４１７と、及び前記活性層４１７上に形成された第４窒化物半導体層４１９を含む窒化物半導体発光素子を開示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関し、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高める窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を増加させるための従来の技術としてはパターニングされた基板に窒化物半導体層を成長させる製造方法が提示されている。
【０００３】
従来、窒化物半導体発光素子の製造方法を紹介すれば、サファイア基板またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板表面にマスク（ＭＡＳＫ）物質を用いて選択的に一定した形状を有する模様にパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を行う。そして、前記基板の露出した部分に対しては選択的にドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を進行する。その後、マスキング材を取り除いて所定の形態にパターニングされた基板を得て、前記パターニングされた基板を用いてその上方に窒化物半導体層を成長させる。
【０００４】
このような製造方法によって形成された窒化物半導体発光素子の積層構造を図１に示した。従来の窒化物半導体発光素子は、図１に示したように、パターニングされた基板１０１、第１の電極接触層であるｎ−ＧａＮ層１０３、光を発生させる活性層１０５、第２の電極接触層であるｐ−ＧａＮ層１０７、バイアス電圧を印加する第１電極１０９及び第２電極１１１が含まれる。
【０００５】
このような従来の技術によれば、パターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ、ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を用いて窒化物半導体発光素子を作製して、サファイア基板側へ発光する光を発光素子の表面側へ更に反射することで、光抽出効率を高めることができる。ここで、一般的にマスキング材はエッチングが進行された後に除去し易いＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｎ４絶縁体または金属物質が使用可能である。
【０００６】
また、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を利用して光抽出効率を高める方法としては、前記サファイア基板を適用したＰＳＳ方法とは異なり、対面的高出力発光素子を得るために適用されるフリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）方法で、光抽出効率を極大化させるためにシリコンカーバイド基板の裏面をエッチングする方法が提案されている。このような方案では、基本的にエッチングされる形態及び側面角や形状に対してシミュレーション段階を経って最大抽出効率を得る条件でエッチングが成り立つ。進んで、前記エッチングされた基板の表面に再びテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程を行うこともできる。
【０００７】
また、前記した方法は応用する製品の要求される性能によって基板表面をパターニングする工程と裏面をパターニングする工程を選択的に進行することができる。
【０００８】
一方、従来のサファイア基板表面を選択的にエッチングして窒化物半導体発光素子を成長させて光抽出効率を増大させる方法によれば、基板は一般的にトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）構造を有するようになる。このような基板のトレンチ構造は図２に詳細に示されている。
【０００９】
しかし、前記トレンチ表面とエッチングされないサファイア表面において、低温のバッファー層と高温のＧａＮ層とが成長される過程の中には、トレンチ内で前記ＧａＮ層がｃ軸方向に成長が進行されながらトレンチの深さを充填するとともに表面で成長されるＧａＮ層と会う境界面で、多くの量の貫通転位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ、ＴＤ）が密集され、その結果発光素子の信頼性に影響を及ぼすようになる問題点が発生される。
【００１０】
このような結果はトレンチ内の表面とサファイア基板表面の成長率（ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ）の差によって発生するもので、一定した深さ及び面積を有するトレンチ内の表面状態がドライエッチングによって相対的に粗く、エッチングされた側壁の表面エネルギーが非常に高く、このため相対的に表面におけるＧａＮ層の成長率が高いからである。
【００１１】
また、トレンチ内の成長率が速いため、一部分がサファイア基板で成長されたＧａＮ層と会えば２次元の「沿面成長（ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ）」が優勢に進行されることによりボイド（ｖｏｉｄ）を形成する結果をもたらす。前記ボイドは図３におけるＡ領域に示されている。
【００１２】
また、トレンチ内で成長されるＧａＮ層はサファイア基板で成長されるＧａＮ層より結晶欠陥（例えば、ＴＤなど）が相対的に多くなる。たとえ、その結晶欠陥密度（ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）はトレンチを形成する表面の粗さ及び深さ、そしてパターニング形状によって決められるとしても、結果的にトレンチ内で成長されたＧａＮ層に結晶欠陥がたくさん存在することになる。そして、前記欠陷は発光素子の活性領域（ａｃｔｉｖｅ ｒｅｇｉｏｎ）を透過して表面まで伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）され漏洩電流の増大及び低い逆方向降伏電圧（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｂｒ）特性を有するようにして発光素子の信頼性に大きい影響を及ぼすようになる。そして、発光素子表面まで伝播された結晶欠陥は電流に対する進行経路（ｐａｔｈｗａｙ）を提供することにより、人体モデルでＥＳＤ特性を低減する結果を招く。
【００１３】
また、従来の窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を改善するためにサファイア基板をマスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）してストリップ、正四角形、六角形、ピラミッドなどの一定した形状を有する形態でパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を行った後、０．１〜３μｍ深さにドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行うＰＳＳ（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の凹状になるようにエッチングする技法が主に使われた。しかし、前記ＰＳＳ方式を利用した窒化物半導体発光素子は、一般的にエッチングされたトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）構造でのサファイア基板表面と、側面と、サファイア表面との表面粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）と、それによる表面エネルギーが異なることから初期の窒化物半導体の成長モードの差によってそれぞれの表面で成長される窒化物半導体内に含有される結晶欠陥密度（ｃｒｙｓｔａｌ ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）に差が発生される。このような結晶欠陥密度は、つまり窒化物半導体発光素子の漏洩電流を発生させて、それによって長期間の動作で光出力及び寿命（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）のような信頼性に影響を及ぼす結果をもたらす問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記した問題点を改善するために案出されたもので、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めると共に発光素子の寿命及び動作信頼性を向上させることができる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【００１５】
また、基板を介して外部に放出され得る光を反射させて光出力を向上させる所定の反射部を基板に設けるとともに、前記反射部によってもたされる結晶欠陥を減らすことができる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による窒化物半導体発光素子は、表面が所定のパターンにエッチングされた基板；前記基板のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層と第１窒化物半導体層が積層形成される突出部；前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層；前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；前記第２窒化物半導体層上に形成された第３窒化物半導体層；前記第３窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び前記活性層上に形成された第４窒化物半導体層を含む。
【００１７】
本発明の他の態様に係る窒化物半導体発光素子は、表面が所定のパターンにエッチングされた基板；前記基板のエッチングされない領域上に、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層されて形成される突出部；前記基板のエッチングされた領域上に形成される第２バッファー層；前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；前記第２窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び前記活性層上に形成された第３窒化物半導体層を含む。
【００１８】
本発明のまた他の態様に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上に第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが突出部を形成し、前記突出部が形成されていない領域は前記基板の表面が所定の深さにエッチングされる段階；前記エッチングされた基板上に第２バッファー層を形成する段階；前記第２バッファー層上に第２窒化物半導体層を形成する段階；前記第２窒化物半導体層上に第３窒化物半導体層を形成する段階；前記第３窒化物半導体層上に光を放出する活性層を形成する段階；及び前記活性層上に第４窒化物半導体層を形成する段階を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めるとともに、発光素子の動作信頼性が向上するという利点を得ることができる。
【００２０】
また、消失可能性のある光が反射して光の活用度が高かめることで発光効率を向上させることができるだけでなく、基板のパターニングされた部分によって発生される結晶欠陥が抑制されるため、発光素子の動作信頼性が一層向上するという利点を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付された図面を参照して本発明による実施例を詳しく説明する。
【００２２】
＜第１実施例＞
図４ないし図６は本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図である。
【００２３】
本発明によるＳＥＧＳＳ基板製造工程を行うためには、まず図４に示したような積層構造を有するように、基板４０１上に第１バッファー層４０３及び第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を順次に形成する。
【００２４】
ここで、前記基板４０１はサファイア基板だけでなく、シリコンカーバイド基板、シリコン基板、ＧａＡｓ基板のうちいずれかを選択的に使用してもよい。そして、前記第１バッファー層４０３はＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造のうちいずれかを選択して形成することができる。また、図４では前記第１バッファー層４０３上に形成されるＧａＮ層としてＩｎドープＧａＮ層４０５が形成された場合を例えて示したが、前記ＧａＮ層としては非ドープのＧａＮ層や他の物質がドープされたＧａＮ層を形成することもできる。例えば、前記ドープ物質には、インジウム、シリコン、インジウム／シリコン、アルミニウムなどのうちいずれかを選択することができ、１〜９×１０１７／ｃｍ３ドープ濃度を有する層と１〜９×１０１７／ｃｍ３ドープ濃度を有する層からなる２層以上に形成してもよい。望ましくは、前記基板４０１上に第１バッファー層４０３として低温の第１のＡｌＩｎＮ／第１のＧａＮ／第２のＡｌＩｎＮ／第２のＧａＮの多重バッファー層を成長した後、高温で１〜２μｍ厚さを有するインジウムがドープされた第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を成長させる。
【００２５】
その後、表面にフォトリソグラフィ工程を通じて３〜５μｍ直径を有する円形のマスキング材を選択的にパターニングする。
【００２６】
以後に、エッチング工程（例えば、ドライエッチング工程）を通じて、前記基板４０１表面とマスキング材とを同時にエッチングすることで、最終的に図５及び図６に示したような形状を有するＳＥＧＳＳ構造を形成することができる。図５はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図で、図６はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す平面図である。
【００２７】
図５及び図６に示すように、前記ＳＥＧＳＳ基板の一部の領域に対しては前記基板４０１そのものがエッチングされ、前記基板４０１がエッチングされていない領域では前記第１バッファー層４０３及び前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５が緩やかな斜面を有する円錐状の突出した積層構造を成すように凸状になるようにエッチングされた。これは、前記フォトリソグラフィ工程遂行時に選択的に円形のマスクパターニングを行ったが、円形のマスキングが残っている箇所では前記第１バッファー層４０３及び前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５が円錐状に積層構造を成すようになり、前記マスキングが形成されていない箇所では基板４０１自体がエッチングされることにより、前記基板４０１が所定の深さにエッチングされるようになる。この時、前記円形のマスキングの直径は３〜５μｍの範囲内で形成されるように調節することができる。
【００２８】
また、前記ＳＥＧＳＳ構造は既存の方式と異なり、円錐形状を具現するために、サファイア基板とマスキング（ｍａｓｋ）材とのエッチング速度比（ｅｔｃｈ ｒａｔｅ ｒａｔｉｏ）の差を利用して形成されるようにした。本発明によれば、マスキングが行われていない部分に対する表面が先にエッチングされ、エッチング工程が進行されるほどマスキングが行われた部分でマスキング材の周縁部からエッチングが進行される。その結果、マスキング材が完全にエッチングが行われて初期の円形の形態から円錐形態へＧａＮ層とサファイア表面とが同時にエッチングされるようにすることで、ＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を形成することができる。
【００２９】
その後は、前記ＳＥＧＳＳ構造を利用してその上にバッファー層とＧａＮ層を２次再成長させることで、光抽出効率が向上した窒化物半導体発光素子を製造することができるようになる。
【００３０】
図７は前記ＳＥＧＳＳ構造を示す断面図であって、図７を参照してＳＥＧＳＳ構造の製造過程をもう一度説明する。
【００３１】
前記基板４０１上に低温で第１バッファー層４０３を成長した後、インジウムがドープされた１〜３μｍ厚さの範囲内で良質のＩｎドープＧａＮ層４０５を成長してフォトリソグラフィ工程を利用して円形のマスク形態でパターニングを進め、前記基板４０１、例えばサファイア基板表面及びマスキング材をドライエッチングを進めることで所望の深さに前記サファイア基板表面をエッチングする。この際、前記サファイア基板表面のエッチング深さは同時にエッチングが行われるマスキング材の条件によって決められるが、窒化物半導体発光素子の光抽出効率の效果を得るためには基板表面を０．３〜１μｍの範囲内でエッチングが行われるようにすることが望ましい。
【００３２】
前記ＳＥＧＳＳ構造が得られた後には図８に示すように前記ＳＥＧＳＳ構造の上に１０００Å厚さを有する絶縁膜４０７を形成する。ここで、前記絶縁膜４０７としてはＳｉＯ２物質を用いて形成することができる。そして、前記絶縁膜４０７を形成した後には、円錐状を有する部分のみを残しておいて２次で再成長される部分であるサファイア基板表面のＳｉＯ２絶縁膜は取り除く。前記絶縁膜４０７のパターニング工程は後述する２次再成長過程で、円錐形状の第１のＩｎドープＧａＮ層４０５でＧａＮ層が成長されることを抑制し、エッチングされたサファイア基板表面のみでＧａＮ層の再成長が起こるようにするために行われた。勿論、前記絶縁膜４０７が基板４０１に限って提供されることは、マスキング工程とエッチング工程によって行われることができる。
【００３３】
次に、図９を参照すれば、前記結果物上に第２バッファー層４０９を形成する工程を行う。ここで前記第２バッファー層４０９は前記第１バッファー層４０３を成す物質と同じ物質で形成することもでき、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択されて形成されることもできる。詳くには、選択的にＳｉＯ２絶縁膜が形成されたＳＥＧＳＳ構造の上に２次ＧａＮ層の再成長を行うために、低温で第２バッファー層４０９を成長させる。
【００３４】
その後、高温の成長温度で第２のＩｎドープＧａＮ層（図１０の４１１を参照）を成長させる段階が行われる。
【００３５】
前記第２のＩｎドープＧａＮ層４１１の再成長段階は、既に形成された円錐状の第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を完全に覆う厚さに成長されなければならず、一般的に絶縁膜４０７、例えばＳｉＯ２絶縁膜の表面では第２ＩｎドープＧａＮ層４１１の成長が行われることなくエッチングされた基板４０１の表面のみに成長が行われる。
【００３６】
前記ＳＥＧＳＳ構造におけるＧａＮ層の２次再成長過程の中で、前記第２バッファー層４０９以後の初期成長はエッチングされたサファイア基板の領域でｃ軸方向の３次元成長（垂直成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ））より優勢に進行される。その原因はエッチングされたサファイア基板の表面エネルギーの差によって同一条件のバッファー層を成長させても、バッファー層の成長厚さ及び結晶性の差によってその上に成長される初期のＧａＮ種子密度（ｓｅｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ）が減少されて、成長が進行されながら形成された島（ｉｓｌａｎｄ）同士の融合過程で２次元成長（沿面成長（ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ））より３次元成長（垂直成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ））が優勢に成長されるからである。すなわち、一般に使われるサファイア基板で低温のバッファー層成長後、高温のＧａＮ層の初期成長の島密度（ｉｓｌａｎｄ ｄｅｎｓｉｔｙ）が多く、これによって島（ｉｓｌａｎｄ）同士の再結合が進行される融合が盛んにに行われ、全体的にｃ軸方向に３次元成長が優勢に進行されて０．５μｍの臨界厚さ以上に成長される時に良質の結晶性を有する鏡面の第２のＩｎドープＧａＮ層４１１を再成長できるようになる。
【００３７】
前記２次再成長において、良質の結晶性を有する第２のＩｎドープＧａＮ層４１１を成長させるためには、エッチングされたサファイア基板４０１の表面状態及び表面エネルギーが相異なるので、既存の第２バッファー層４０９の成長条件の最適化が要求される。一般的に低温の第２バッファー層４０９の成長温度及び厚さ、そして高温の第２ＩｎドープＧａＮ層４１１の成長速度（ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ）、Ｖ／ＩＩＩ比（ｒａｔｉｏ）及び成長温度が重要成長要因（ｃｒｉｔｃｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）として作用する。
【００３８】
図１０は本発明の第１実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【００３９】
図１０を参照すれば、前記第２のＩｎドープＧａＮ層４１１上には、ｎ−ＧａＮ層４１３、低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５、活性層４１７、ｐ−ＧａＮ層４１９、ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１を順次に形成することで、光抽出効率が向上した窒化物半導体発光素子を製造することができるようになる。
【００４０】
また、本発明では第１の電極接触層として使われる前記ｎ−ＧａＮ層４１３を形成するにおいて、ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層が形成されるようにできる。ここで前記ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層は、ドープされない１０〜２００Å範囲内で成長され、Ａｌ組成は０．０１〜０．０２の範囲を有するＡｌＧａＮ層と、シリコンがドープされ３００Å以下の厚さを有するｎ−ＧａＮ層の超格子構造に形成される。また、前記ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層はＡｌＧａＮ層とｎ−ＧａＮ層とからなる１周期を４００Å以下で成長させ、その周期で繰り返して成長させて全体厚さが２μｍ以下に形成されるようにする。
【００４１】
また、前記第１の電極接触層はＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成されることもでき、その周期で数回繰り返して成長されることもできる。ここでＧａＮ（Ｓｉ）はシリコン（Ｓｉ）がドープされて形成されたＧａＮ層を示した。
【００４２】
また、前記第１の電極接触層としてはシリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時ドープされたｎ−ＧａＮ層に形成することができ、この時、ドープ濃度は２〜９×１０１８ｃｍ３範囲内で形成することができる。
【００４３】
また、本発明では前記活性層４１７の内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を増加させるために前記活性層４１７成長前に、前記活性層４１７の歪み（ｓｔｒａｉｎ）を制御できるようにインジウム含量の低い低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させた。ここで前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させるに際して、ドープされるインジウムの含量は５％未満になるように調節した。また、前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させるに際してその厚さは１００〜３００Å範囲内で形成されるようにした。前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５は人為的に「螺旋状（ｓｐｉｒａｌ）」を有する形態で成長モード（ｇｒｏｗｔｈ ｍｏｄｅ）を制御した後、その「螺旋状」を有する低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５上に活性層４１７を成長した。
【００４４】
そして、所望の波長帯域の光を放出する前記活性層４１７としては、井戸層／障壁層を１周期とするＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１５〜３５％）／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（５％未満）構造の単一量子井戸層（ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）又は多重量子井戸層（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）を成長させた。ここで、図示を省略したが、前記井戸層と障壁層との間にはＳｉＮｘクラスタ層を更に形成することができ、これは原子尺度として形成されて前記活性層４１７の発光効率を増進させる役割を果たすようになる。
【００４５】
また、前記活性層４１７が成長された後には、成長温度を増加させてＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で、全体厚さが１０００Å程度になるように前記ｐ−ＧａＮ層４１９を成長させた。前記ｐ−ＧａＮ層はｕ−ＧａＮ／Ｍｇドープｐ−ＧａＮ／Ｍｇ＋＋（ｄｅｌｔａ ｄｏｐｉｎｇ）の１周期を有することを基本にしてその周期を繰り返して連続的に成長させた。前記構造の１周期の厚さは２５０Å未満であり、Ｍｇのドープ効率を改善した。
【００４６】
また、前記ｐ−ＧａＮ層４１９はＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）またはｕ−ＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造を１周期として有することを基本にして、その周期を繰り返して５００〜５０００Å範囲内の厚さに成長してもよい。ここで（Ｍｇ＋＋）層はデルタドープされて形成された層を示したものであり、例えばＧａ供給なしに１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成されることができる。
【００４７】
また、前記ｐ−ＧａＮ層４１９はＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの一構造を１周期として形成し、その周期で数回繰り返して成長してもよく、前記（Ｍｇ＋＋）層はＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成してもよい。
【００４８】
また、第２の電極接触層は６０Å未満の厚さを有するｎ−ＩｎＧａＮ層４２１を成長して最終的に１０〜２０％光出力が向上したｎ−／ｐ−／ｎ−接合構造の発光素子を形成した。この時、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１はインジウム含量を順次に制御したスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ）構造で成長させることができる。更に、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１上に形成される第２電極物質は前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１のドープ上またはエネルギーバンドギャップの差によって決まる。ところが、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１は電流注入效果（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を増加させるためにインジウム含量を線形的に変化させてエネルギーバンドギャップを制御したスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ）構造であるので、第２電極物質は透過性金属酸化物や透過性抵抗性金属が使用可能である。その具体例として、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−ＧａＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯなどのような物質が用いられる。
【００４９】
また、第２の電極接触層としてはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層に形成することもでき、このような場合にも前述した透明電極が同様に適用されて形成されることができる。
【００５０】
本発明では、基板上に低温のバッファー層を成長して高温で更に結晶性に優れた良質のＧａＮ層を成長させた後、そのものを選択的にマスキングしてサファイア基板まで円錐状の凸状になるようにドライエッチング工程を行ってパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）されたＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を利用して、光出力及び動作信頼性が向上する窒化物半導体発光素子を製造する方案を提示した。そして、前記ＳＥＧＳＳ構造は既存方式と違い円錐形状を具現するためにサファイア基板とマスキング（ｍａｓｋ）材とのエッチング速度比（ｅｔｃｈ ｒａｔｅ ｒａｔｉｏ）の差を利用して形成した。
【００５１】
本発明によれば、サファイア基板表面が先にエッチングされてそれによってエッチング工程が進行されるほどマスキング材も最外周からエッチングが進行されて、結局マスキング材が完全にエッチングが行われて初期の円形の形態から円錐形態へとサファイア表面とＧａＮ層とが同時にエッチングされることで、ＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を形成することができる。
【００５２】
また、本発明によれば、前記選択的エッチングが行われたＳＥＧＳＳ基板そのものを対象にして２次で低温のバッファー層とＧａＮ層を再成長（ｒｅ−ｇｒｏｗｔｈ）して窒化物半導体発光素子を成長させることで、光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めて再成長の際に漏洩電流を抑制することができる窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができるようになる。ここで、円錐状の形成レベルは初期ｍｐＧａＮ層の厚さおよびマスキング材の状態によって決められ、良質の結晶性を有するＧａＮ層自体をエッチングさせるためには２次元成長が完全に行われた臨界厚さ（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）以上に成長されなければならない。
【００５３】
また、前記した本発明は基板に向けて発光される光が基板の表面で反射して発光素子の表面に出力されることで、光の抽出効率が向上することによって、その結果発光効率が改善することも当然である。
【００５４】
＜第２実施例＞
図１１及び図１２は本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１３は本発明による窒化物半導体発光素子の第２実施例の積層構造を説明する断面図である。
【００５５】
図１１、図１２、及び図１３を参照すれば、前述した第１実施例に比べてみるとき、本発明による第２実施例では前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５上に絶縁膜４０７をパターニングして形成する工程を省いた点にその差がある。よって、ここではその工程上の差異点のみにに対して説明を追加することにし、具体的に説明されない部分は前記第１実施例で説明された事項を援用する。
【００５６】
本発明による第２実施例はＳｉＯ２絶縁膜パターニング工程段階を行わずに、ＳＥＧＳＳ構造の上に直ちに２次ＧａＮ層を再成長させる方法であって、エッチングされた円錐状のＧａＮ層とエッチングされたサファイア基板の表面とがそのまま露出した状態で２次ＧａＮ成長が行われる。
【００５７】
前記ＧａＮ層の２次再成長過程は円錐状のＧａＮ層の表面とサファイア基板の表面との間の表面状態及び表面エネルギーの差による歪み（ｓｔｒａｉｎ）の変化によって、円錐状のＧａＮ層の表面では同一成長時間に限ってＧａＮ種子（ｓｅｅｄ）形態にだけ成長が起きてエッチングされたサファイア基板の表面に限って優勢に成長が進行される。言い換えれば、たとえ、円錐状を有するＧａＮ層の表面が成長雰囲気に露出しているとしても、ＧａＮ層はエッチングされたサファイア基板表面でｃ軸方向に優勢に成長する反面、傾斜した部分で曲面に沿う全方向に対してはｃ軸方向とは垂直的に進行されるから成長が進行されにくい。
【００５８】
また、本発明による第２実施例の２次再成長時に、第２バッファー層４０９に更に積層される第２のＩｎドープＧａＮ層４１１はｃ軸方向に優勢な成長が進行されて、円錐状の緩やかな曲面によって既存のＰＳＳ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）方法によるトレンチ構造（ｔｒｅｎｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で発生された結晶欠陥を低減することができることにより発光素子の漏洩電流を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。また円錐状の終端部分の曲面では表面エネルギーが強いから、基板表面で発生して発光素子の表面まで伝播される貫通前衛（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ、ＴＤ）の方向を水平方向に曲げることでこれ以上伝播させない役割をも果たす。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明による窒化物半導体発光素子及びその製造方法によれば、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させることができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】通常の窒化物半導体発光素子の積層構造の断面図である。
【図２】トレンチ構造を説明するための基板の写真である。
【図３】ボイドを示す半導体発光素子の断面図である。
【図４】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図４はエッチングが行われる前のＳＥＧＳＳ構造の断面図である。
【図５】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図５はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図６はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す平面図である。
【図７】ＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図８】絶縁膜が形成されたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図９】第２バッファー層が形成されたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１０】第１実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１１はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。図１２はエッチングが行われた後に第２バッファー層が更に形成された状態でＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１２はエッチングが行われた後に第２バッファー層が更に形成された状態でＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１３】第２実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
４０１ 基板、４０３ 第１バッファー層、４０５ ＩｎドープＧａＮ層、４０７ 絶縁膜、４０９ 第２バッファー層、４１１ 第２のＩｎドープＧａＮ層、４１３ ｎ−ＧａＮ層、４１５ ＩｎＧａＮ層、４１７ 活性層、４１９ ｐ−ＧａＮ層、４２１ ｎ−ＩｎＧａＮ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関し、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高める窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を増加させるための従来の技術としてはパターニングされた基板に窒化物半導体層を成長させる製造方法が提示されている。
【０００３】
従来、窒化物半導体発光素子の製造方法を紹介すれば、サファイア基板またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板表面にマスク（ＭＡＳＫ）物質を用いて選択的に一定した形状を有する模様にパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を行う。そして、前記基板の露出した部分に対しては選択的にドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を進行する。その後、マスキング材を取り除いて所定の形態にパターニングされた基板を得て、前記パターニングされた基板を用いてその上方に窒化物半導体層を成長させる。
【０００４】
このような製造方法によって形成された窒化物半導体発光素子の積層構造を図１に示した。従来の窒化物半導体発光素子は、図１に示したように、パターニングされた基板１０１、第１の電極接触層であるｎ−ＧａＮ層１０３、光を発生させる活性層１０５、第２の電極接触層であるｐ−ＧａＮ層１０７、バイアス電圧を印加する第１電極１０９及び第２電極１１１が含まれる。
【０００５】
このような従来の技術によれば、パターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ、ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を用いて窒化物半導体発光素子を作製して、サファイア基板側へ発光する光を発光素子の表面側へ更に反射することで、光抽出効率を高めることができる。ここで、一般的にマスキング材はエッチングが進行された後に除去し易いＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｎ４絶縁体または金属物質が使用可能である。
【０００６】
また、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板を利用して光抽出効率を高める方法としては、前記サファイア基板を適用したＰＳＳ方法とは異なり、対面的高出力発光素子を得るために適用されるフリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）方法で、光抽出効率を極大化させるためにシリコンカーバイド基板の裏面をエッチングする方法が提案されている。このような方案では、基本的にエッチングされる形態及び側面角や形状に対してシミュレーション段階を経って最大抽出効率を得る条件でエッチングが成り立つ。進んで、前記エッチングされた基板の表面に再びテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程を行うこともできる。
【０００７】
また、前記した方法は応用する製品の要求される性能によって基板表面をパターニングする工程と裏面をパターニングする工程を選択的に進行することができる。
【０００８】
一方、従来のサファイア基板表面を選択的にエッチングして窒化物半導体発光素子を成長させて光抽出効率を増大させる方法によれば、基板は一般的にトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）構造を有するようになる。このような基板のトレンチ構造は図２に詳細に示されている。
【０００９】
しかし、前記トレンチ表面とエッチングされないサファイア表面において、低温のバッファー層と高温のＧａＮ層とが成長される過程の中には、トレンチ内で前記ＧａＮ層がｃ軸方向に成長が進行されながらトレンチの深さを充填するとともに表面で成長されるＧａＮ層と会う境界面で、多くの量の貫通転位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ、ＴＤ）が密集され、その結果発光素子の信頼性に影響を及ぼすようになる問題点が発生される。
【００１０】
このような結果はトレンチ内の表面とサファイア基板表面の成長率（ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ）の差によって発生するもので、一定した深さ及び面積を有するトレンチ内の表面状態がドライエッチングによって相対的に粗く、エッチングされた側壁の表面エネルギーが非常に高く、このため相対的に表面におけるＧａＮ層の成長率が高いからである。
【００１１】
また、トレンチ内の成長率が速いため、一部分がサファイア基板で成長されたＧａＮ層と会えば２次元の「沿面成長（ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ）」が優勢に進行されることによりボイド（ｖｏｉｄ）を形成する結果をもたらす。前記ボイドは図３におけるＡ領域に示されている。
【００１２】
また、トレンチ内で成長されるＧａＮ層はサファイア基板で成長されるＧａＮ層より結晶欠陥（例えば、ＴＤなど）が相対的に多くなる。たとえ、その結晶欠陥密度（ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）はトレンチを形成する表面の粗さ及び深さ、そしてパターニング形状によって決められるとしても、結果的にトレンチ内で成長されたＧａＮ層に結晶欠陥がたくさん存在することになる。そして、前記欠陷は発光素子の活性領域（ａｃｔｉｖｅ ｒｅｇｉｏｎ）を透過して表面まで伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）され漏洩電流の増大及び低い逆方向降伏電圧（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｂｒ）特性を有するようにして発光素子の信頼性に大きい影響を及ぼすようになる。そして、発光素子表面まで伝播された結晶欠陥は電流に対する進行経路（ｐａｔｈｗａｙ）を提供することにより、人体モデルでＥＳＤ特性を低減する結果を招く。
【００１３】
また、従来の窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を改善するためにサファイア基板をマスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）してストリップ、正四角形、六角形、ピラミッドなどの一定した形状を有する形態でパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を行った後、０．１〜３μｍ深さにドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行うＰＳＳ（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の凹状になるようにエッチングする技法が主に使われた。しかし、前記ＰＳＳ方式を利用した窒化物半導体発光素子は、一般的にエッチングされたトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）構造でのサファイア基板表面と、側面と、サファイア表面との表面粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）と、それによる表面エネルギーが異なることから初期の窒化物半導体の成長モードの差によってそれぞれの表面で成長される窒化物半導体内に含有される結晶欠陥密度（ｃｒｙｓｔａｌ ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）に差が発生される。このような結晶欠陥密度は、つまり窒化物半導体発光素子の漏洩電流を発生させて、それによって長期間の動作で光出力及び寿命（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）のような信頼性に影響を及ぼす結果をもたらす問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記した問題点を改善するために案出されたもので、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めると共に発光素子の寿命及び動作信頼性を向上させることができる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【００１５】
また、基板を介して外部に放出され得る光を反射させて光出力を向上させる所定の反射部を基板に設けるとともに、前記反射部によってもたされる結晶欠陥を減らすことができる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による窒化物半導体発光素子は、表面が所定のパターンにエッチングされた基板；前記基板のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層と第１窒化物半導体層が積層形成される突出部；前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層；前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；前記第２窒化物半導体層上に形成された第３窒化物半導体層；前記第３窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び前記活性層上に形成された第４窒化物半導体層を含む。
【００１７】
本発明の他の態様に係る窒化物半導体発光素子は、表面が所定のパターンにエッチングされた基板；前記基板のエッチングされない領域上に、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層されて形成される突出部；前記基板のエッチングされた領域上に形成される第２バッファー層；前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；前記第２窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び前記活性層上に形成された第３窒化物半導体層を含む。
【００１８】
本発明のまた他の態様に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上に第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが突出部を形成し、前記突出部が形成されていない領域は前記基板の表面が所定の深さにエッチングされる段階；前記エッチングされた基板上に第２バッファー層を形成する段階；前記第２バッファー層上に第２窒化物半導体層を形成する段階；前記第２窒化物半導体層上に第３窒化物半導体層を形成する段階；前記第３窒化物半導体層上に光を放出する活性層を形成する段階；及び前記活性層上に第４窒化物半導体層を形成する段階を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めるとともに、発光素子の動作信頼性が向上するという利点を得ることができる。
【００２０】
また、消失可能性のある光が反射して光の活用度が高かめることで発光効率を向上させることができるだけでなく、基板のパターニングされた部分によって発生される結晶欠陥が抑制されるため、発光素子の動作信頼性が一層向上するという利点を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付された図面を参照して本発明による実施例を詳しく説明する。
【００２２】
＜第１実施例＞
図４ないし図６は本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図である。
【００２３】
本発明によるＳＥＧＳＳ基板製造工程を行うためには、まず図４に示したような積層構造を有するように、基板４０１上に第１バッファー層４０３及び第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を順次に形成する。
【００２４】
ここで、前記基板４０１はサファイア基板だけでなく、シリコンカーバイド基板、シリコン基板、ＧａＡｓ基板のうちいずれかを選択的に使用してもよい。そして、前記第１バッファー層４０３はＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造のうちいずれかを選択して形成することができる。また、図４では前記第１バッファー層４０３上に形成されるＧａＮ層としてＩｎドープＧａＮ層４０５が形成された場合を例えて示したが、前記ＧａＮ層としては非ドープのＧａＮ層や他の物質がドープされたＧａＮ層を形成することもできる。例えば、前記ドープ物質には、インジウム、シリコン、インジウム／シリコン、アルミニウムなどのうちいずれかを選択することができ、１〜９×１０１７／ｃｍ３ドープ濃度を有する層と１〜９×１０１７／ｃｍ３ドープ濃度を有する層からなる２層以上に形成してもよい。望ましくは、前記基板４０１上に第１バッファー層４０３として低温の第１のＡｌＩｎＮ／第１のＧａＮ／第２のＡｌＩｎＮ／第２のＧａＮの多重バッファー層を成長した後、高温で１〜２μｍ厚さを有するインジウムがドープされた第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を成長させる。
【００２５】
その後、表面にフォトリソグラフィ工程を通じて３〜５μｍ直径を有する円形のマスキング材を選択的にパターニングする。
【００２６】
以後に、エッチング工程（例えば、ドライエッチング工程）を通じて、前記基板４０１表面とマスキング材とを同時にエッチングすることで、最終的に図５及び図６に示したような形状を有するＳＥＧＳＳ構造を形成することができる。図５はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図で、図６はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す平面図である。
【００２７】
図５及び図６に示すように、前記ＳＥＧＳＳ基板の一部の領域に対しては前記基板４０１そのものがエッチングされ、前記基板４０１がエッチングされていない領域では前記第１バッファー層４０３及び前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５が緩やかな斜面を有する円錐状の突出した積層構造を成すように凸状になるようにエッチングされた。これは、前記フォトリソグラフィ工程遂行時に選択的に円形のマスクパターニングを行ったが、円形のマスキングが残っている箇所では前記第１バッファー層４０３及び前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５が円錐状に積層構造を成すようになり、前記マスキングが形成されていない箇所では基板４０１自体がエッチングされることにより、前記基板４０１が所定の深さにエッチングされるようになる。この時、前記円形のマスキングの直径は３〜５μｍの範囲内で形成されるように調節することができる。
【００２８】
また、前記ＳＥＧＳＳ構造は既存の方式と異なり、円錐形状を具現するために、サファイア基板とマスキング（ｍａｓｋ）材とのエッチング速度比（ｅｔｃｈ ｒａｔｅ ｒａｔｉｏ）の差を利用して形成されるようにした。本発明によれば、マスキングが行われていない部分に対する表面が先にエッチングされ、エッチング工程が進行されるほどマスキングが行われた部分でマスキング材の周縁部からエッチングが進行される。その結果、マスキング材が完全にエッチングが行われて初期の円形の形態から円錐形態へＧａＮ層とサファイア表面とが同時にエッチングされるようにすることで、ＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を形成することができる。
【００２９】
その後は、前記ＳＥＧＳＳ構造を利用してその上にバッファー層とＧａＮ層を２次再成長させることで、光抽出効率が向上した窒化物半導体発光素子を製造することができるようになる。
【００３０】
図７は前記ＳＥＧＳＳ構造を示す断面図であって、図７を参照してＳＥＧＳＳ構造の製造過程をもう一度説明する。
【００３１】
前記基板４０１上に低温で第１バッファー層４０３を成長した後、インジウムがドープされた１〜３μｍ厚さの範囲内で良質のＩｎドープＧａＮ層４０５を成長してフォトリソグラフィ工程を利用して円形のマスク形態でパターニングを進め、前記基板４０１、例えばサファイア基板表面及びマスキング材をドライエッチングを進めることで所望の深さに前記サファイア基板表面をエッチングする。この際、前記サファイア基板表面のエッチング深さは同時にエッチングが行われるマスキング材の条件によって決められるが、窒化物半導体発光素子の光抽出効率の效果を得るためには基板表面を０．３〜１μｍの範囲内でエッチングが行われるようにすることが望ましい。
【００３２】
前記ＳＥＧＳＳ構造が得られた後には図８に示すように前記ＳＥＧＳＳ構造の上に１０００Å厚さを有する絶縁膜４０７を形成する。ここで、前記絶縁膜４０７としてはＳｉＯ２物質を用いて形成することができる。そして、前記絶縁膜４０７を形成した後には、円錐状を有する部分のみを残しておいて２次で再成長される部分であるサファイア基板表面のＳｉＯ２絶縁膜は取り除く。前記絶縁膜４０７のパターニング工程は後述する２次再成長過程で、円錐形状の第１のＩｎドープＧａＮ層４０５でＧａＮ層が成長されることを抑制し、エッチングされたサファイア基板表面のみでＧａＮ層の再成長が起こるようにするために行われた。勿論、前記絶縁膜４０７が基板４０１に限って提供されることは、マスキング工程とエッチング工程によって行われることができる。
【００３３】
次に、図９を参照すれば、前記結果物上に第２バッファー層４０９を形成する工程を行う。ここで前記第２バッファー層４０９は前記第１バッファー層４０３を成す物質と同じ物質で形成することもでき、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択されて形成されることもできる。詳くには、選択的にＳｉＯ２絶縁膜が形成されたＳＥＧＳＳ構造の上に２次ＧａＮ層の再成長を行うために、低温で第２バッファー層４０９を成長させる。
【００３４】
その後、高温の成長温度で第２のＩｎドープＧａＮ層（図１０の４１１を参照）を成長させる段階が行われる。
【００３５】
前記第２のＩｎドープＧａＮ層４１１の再成長段階は、既に形成された円錐状の第１のＩｎドープＧａＮ層４０５を完全に覆う厚さに成長されなければならず、一般的に絶縁膜４０７、例えばＳｉＯ２絶縁膜の表面では第２ＩｎドープＧａＮ層４１１の成長が行われることなくエッチングされた基板４０１の表面のみに成長が行われる。
【００３６】
前記ＳＥＧＳＳ構造におけるＧａＮ層の２次再成長過程の中で、前記第２バッファー層４０９以後の初期成長はエッチングされたサファイア基板の領域でｃ軸方向の３次元成長（垂直成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ））より優勢に進行される。その原因はエッチングされたサファイア基板の表面エネルギーの差によって同一条件のバッファー層を成長させても、バッファー層の成長厚さ及び結晶性の差によってその上に成長される初期のＧａＮ種子密度（ｓｅｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ）が減少されて、成長が進行されながら形成された島（ｉｓｌａｎｄ）同士の融合過程で２次元成長（沿面成長（ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ））より３次元成長（垂直成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ））が優勢に成長されるからである。すなわち、一般に使われるサファイア基板で低温のバッファー層成長後、高温のＧａＮ層の初期成長の島密度（ｉｓｌａｎｄ ｄｅｎｓｉｔｙ）が多く、これによって島（ｉｓｌａｎｄ）同士の再結合が進行される融合が盛んにに行われ、全体的にｃ軸方向に３次元成長が優勢に進行されて０．５μｍの臨界厚さ以上に成長される時に良質の結晶性を有する鏡面の第２のＩｎドープＧａＮ層４１１を再成長できるようになる。
【００３７】
前記２次再成長において、良質の結晶性を有する第２のＩｎドープＧａＮ層４１１を成長させるためには、エッチングされたサファイア基板４０１の表面状態及び表面エネルギーが相異なるので、既存の第２バッファー層４０９の成長条件の最適化が要求される。一般的に低温の第２バッファー層４０９の成長温度及び厚さ、そして高温の第２ＩｎドープＧａＮ層４１１の成長速度（ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ）、Ｖ／ＩＩＩ比（ｒａｔｉｏ）及び成長温度が重要成長要因（ｃｒｉｔｃｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）として作用する。
【００３８】
図１０は本発明の第１実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【００３９】
図１０を参照すれば、前記第２のＩｎドープＧａＮ層４１１上には、ｎ−ＧａＮ層４１３、低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５、活性層４１７、ｐ−ＧａＮ層４１９、ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１を順次に形成することで、光抽出効率が向上した窒化物半導体発光素子を製造することができるようになる。
【００４０】
また、本発明では第１の電極接触層として使われる前記ｎ−ＧａＮ層４１３を形成するにおいて、ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層が形成されるようにできる。ここで前記ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層は、ドープされない１０〜２００Å範囲内で成長され、Ａｌ組成は０．０１〜０．０２の範囲を有するＡｌＧａＮ層と、シリコンがドープされ３００Å以下の厚さを有するｎ−ＧａＮ層の超格子構造に形成される。また、前記ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ超格子層はＡｌＧａＮ層とｎ−ＧａＮ層とからなる１周期を４００Å以下で成長させ、その周期で繰り返して成長させて全体厚さが２μｍ以下に形成されるようにする。
【００４１】
また、前記第１の電極接触層はＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成されることもでき、その周期で数回繰り返して成長されることもできる。ここでＧａＮ（Ｓｉ）はシリコン（Ｓｉ）がドープされて形成されたＧａＮ層を示した。
【００４２】
また、前記第１の電極接触層としてはシリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時ドープされたｎ−ＧａＮ層に形成することができ、この時、ドープ濃度は２〜９×１０１８ｃｍ３範囲内で形成することができる。
【００４３】
また、本発明では前記活性層４１７の内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を増加させるために前記活性層４１７成長前に、前記活性層４１７の歪み（ｓｔｒａｉｎ）を制御できるようにインジウム含量の低い低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させた。ここで前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させるに際して、ドープされるインジウムの含量は５％未満になるように調節した。また、前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５を成長させるに際してその厚さは１００〜３００Å範囲内で形成されるようにした。前記低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５は人為的に「螺旋状（ｓｐｉｒａｌ）」を有する形態で成長モード（ｇｒｏｗｔｈ ｍｏｄｅ）を制御した後、その「螺旋状」を有する低分子量のＩｎドープＧａＮ層または低分子量のＩｎＧａＮ層４１５上に活性層４１７を成長した。
【００４４】
そして、所望の波長帯域の光を放出する前記活性層４１７としては、井戸層／障壁層を１周期とするＩｎｘＧａ１−ｘＮ（１５〜３５％）／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（５％未満）構造の単一量子井戸層（ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）又は多重量子井戸層（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）を成長させた。ここで、図示を省略したが、前記井戸層と障壁層との間にはＳｉＮｘクラスタ層を更に形成することができ、これは原子尺度として形成されて前記活性層４１７の発光効率を増進させる役割を果たすようになる。
【００４５】
また、前記活性層４１７が成長された後には、成長温度を増加させてＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で、全体厚さが１０００Å程度になるように前記ｐ−ＧａＮ層４１９を成長させた。前記ｐ−ＧａＮ層はｕ−ＧａＮ／Ｍｇドープｐ−ＧａＮ／Ｍｇ＋＋（ｄｅｌｔａ ｄｏｐｉｎｇ）の１周期を有することを基本にしてその周期を繰り返して連続的に成長させた。前記構造の１周期の厚さは２５０Å未満であり、Ｍｇのドープ効率を改善した。
【００４６】
また、前記ｐ−ＧａＮ層４１９はＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）またはｕ−ＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造を１周期として有することを基本にして、その周期を繰り返して５００〜５０００Å範囲内の厚さに成長してもよい。ここで（Ｍｇ＋＋）層はデルタドープされて形成された層を示したものであり、例えばＧａ供給なしに１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成されることができる。
【００４７】
また、前記ｐ−ＧａＮ層４１９はＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの一構造を１周期として形成し、その周期で数回繰り返して成長してもよく、前記（Ｍｇ＋＋）層はＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成してもよい。
【００４８】
また、第２の電極接触層は６０Å未満の厚さを有するｎ−ＩｎＧａＮ層４２１を成長して最終的に１０〜２０％光出力が向上したｎ−／ｐ−／ｎ−接合構造の発光素子を形成した。この時、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１はインジウム含量を順次に制御したスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ）構造で成長させることができる。更に、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１上に形成される第２電極物質は前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１のドープ上またはエネルギーバンドギャップの差によって決まる。ところが、前記ｎ−ＩｎＧａＮ層４２１は電流注入效果（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を増加させるためにインジウム含量を線形的に変化させてエネルギーバンドギャップを制御したスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ）構造であるので、第２電極物質は透過性金属酸化物や透過性抵抗性金属が使用可能である。その具体例として、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−ＧａＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯなどのような物質が用いられる。
【００４９】
また、第２の電極接触層としてはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層に形成することもでき、このような場合にも前述した透明電極が同様に適用されて形成されることができる。
【００５０】
本発明では、基板上に低温のバッファー層を成長して高温で更に結晶性に優れた良質のＧａＮ層を成長させた後、そのものを選択的にマスキングしてサファイア基板まで円錐状の凸状になるようにドライエッチング工程を行ってパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）されたＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を利用して、光出力及び動作信頼性が向上する窒化物半導体発光素子を製造する方案を提示した。そして、前記ＳＥＧＳＳ構造は既存方式と違い円錐形状を具現するためにサファイア基板とマスキング（ｍａｓｋ）材とのエッチング速度比（ｅｔｃｈ ｒａｔｅ ｒａｔｉｏ）の差を利用して形成した。
【００５１】
本発明によれば、サファイア基板表面が先にエッチングされてそれによってエッチング工程が進行されるほどマスキング材も最外周からエッチングが進行されて、結局マスキング材が完全にエッチングが行われて初期の円形の形態から円錐形態へとサファイア表面とＧａＮ層とが同時にエッチングされることで、ＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を形成することができる。
【００５２】
また、本発明によれば、前記選択的エッチングが行われたＳＥＧＳＳ基板そのものを対象にして２次で低温のバッファー層とＧａＮ層を再成長（ｒｅ−ｇｒｏｗｔｈ）して窒化物半導体発光素子を成長させることで、光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めて再成長の際に漏洩電流を抑制することができる窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができるようになる。ここで、円錐状の形成レベルは初期ｍｐＧａＮ層の厚さおよびマスキング材の状態によって決められ、良質の結晶性を有するＧａＮ層自体をエッチングさせるためには２次元成長が完全に行われた臨界厚さ（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）以上に成長されなければならない。
【００５３】
また、前記した本発明は基板に向けて発光される光が基板の表面で反射して発光素子の表面に出力されることで、光の抽出効率が向上することによって、その結果発光効率が改善することも当然である。
【００５４】
＜第２実施例＞
図１１及び図１２は本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１３は本発明による窒化物半導体発光素子の第２実施例の積層構造を説明する断面図である。
【００５５】
図１１、図１２、及び図１３を参照すれば、前述した第１実施例に比べてみるとき、本発明による第２実施例では前記第１のＩｎドープＧａＮ層４０５上に絶縁膜４０７をパターニングして形成する工程を省いた点にその差がある。よって、ここではその工程上の差異点のみにに対して説明を追加することにし、具体的に説明されない部分は前記第１実施例で説明された事項を援用する。
【００５６】
本発明による第２実施例はＳｉＯ２絶縁膜パターニング工程段階を行わずに、ＳＥＧＳＳ構造の上に直ちに２次ＧａＮ層を再成長させる方法であって、エッチングされた円錐状のＧａＮ層とエッチングされたサファイア基板の表面とがそのまま露出した状態で２次ＧａＮ成長が行われる。
【００５７】
前記ＧａＮ層の２次再成長過程は円錐状のＧａＮ層の表面とサファイア基板の表面との間の表面状態及び表面エネルギーの差による歪み（ｓｔｒａｉｎ）の変化によって、円錐状のＧａＮ層の表面では同一成長時間に限ってＧａＮ種子（ｓｅｅｄ）形態にだけ成長が起きてエッチングされたサファイア基板の表面に限って優勢に成長が進行される。言い換えれば、たとえ、円錐状を有するＧａＮ層の表面が成長雰囲気に露出しているとしても、ＧａＮ層はエッチングされたサファイア基板表面でｃ軸方向に優勢に成長する反面、傾斜した部分で曲面に沿う全方向に対してはｃ軸方向とは垂直的に進行されるから成長が進行されにくい。
【００５８】
また、本発明による第２実施例の２次再成長時に、第２バッファー層４０９に更に積層される第２のＩｎドープＧａＮ層４１１はｃ軸方向に優勢な成長が進行されて、円錐状の緩やかな曲面によって既存のＰＳＳ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）方法によるトレンチ構造（ｔｒｅｎｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で発生された結晶欠陥を低減することができることにより発光素子の漏洩電流を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。また円錐状の終端部分の曲面では表面エネルギーが強いから、基板表面で発生して発光素子の表面まで伝播される貫通前衛（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ、ＴＤ）の方向を水平方向に曲げることでこれ以上伝播させない役割をも果たす。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明による窒化物半導体発光素子及びその製造方法によれば、窒化物半導体発光素子の光抽出効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させることができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】通常の窒化物半導体発光素子の積層構造の断面図である。
【図２】トレンチ構造を説明するための基板の写真である。
【図３】ボイドを示す半導体発光素子の断面図である。
【図４】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図４はエッチングが行われる前のＳＥＧＳＳ構造の断面図である。
【図５】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図５はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によるＳＥＧＳＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｅｄ ＧａＮ ａｎｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の製造工程を説明するための図であって、図６はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す平面図である。
【図７】ＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図８】絶縁膜が形成されたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図９】第２バッファー層が形成されたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１０】第１実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１１はエッチングが行われたＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。図１２はエッチングが行われた後に第２バッファー層が更に形成された状態でＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の第２実施例を説明するための図で、図１２はエッチングが行われた後に第２バッファー層が更に形成された状態でＳＥＧＳＳ構造を示す断面図である。
【図１３】第２実施例によって完成された窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
４０１ 基板、４０３ 第１バッファー層、４０５ ＩｎドープＧａＮ層、４０７ 絶縁膜、４０９ 第２バッファー層、４１１ 第２のＩｎドープＧａＮ層、４１３ ｎ−ＧａＮ層、４１５ ＩｎＧａＮ層、４１７ 活性層、４１９ ｐ−ＧａＮ層、４２１ ｎ−ＩｎＧａＮ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が所定のパターンにエッチングされた基板；
前記基板のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層形成される突出部；
前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層；
前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；
前記第２窒化物半導体層上に形成された第３窒化物半導体層；
前記第３窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び
前記活性層上に形成された第４窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、サファイア、シリコンカーバイド、シリコン、ＧａＡｓのうちいずれか一つの物質で提供される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層は、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層はドープされないＧａＮ層で形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層は、インジウム、シリコン、インジウム／シリコン、アルミニウムの中で選択された物質がドープされて形成されたｎ−ＧａＮ層である請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記第３窒化物半導体層は、シリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時にドープされたｎ−ＧａＮ層で形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記第３窒化物半導体層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）またはＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成されて、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記第３窒化物半導体層はその全体厚さが１〜２μｍ範囲内で形成される請求項７記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記ＡｌＧａＮ層は不純物がドープされない層であり、Ａｌ組成は０．０１〜０．０２（１基準）に形成され、その厚さは１０〜２００Å範囲内で形成されることを特徴とする請求項７記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第３窒化物半導体層と前記活性層との間にインジウム含量が１〜５％である低分子量の窒化物半導体層が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記活性層は、井戸層と障壁層とからなるの単一陽子井戸層または多重陽子衣井戸層で構成され、前記井戸層と障壁層との間にはＳｉＮｘクラスタ層が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第４窒化物半導体層は、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成されて、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記（Ｍｇ＋＋）層は、Ｇａ供給なしに１〜６０秒範囲内でデルタドープされて形成される請求項１２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記第４窒化物半導体層は、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
前記（Ｍｇ＋＋）層はＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成される請求項１４に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記第４窒化物半導体層上に形成された第５窒化物半導体層を更に含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記第５窒化物半導体層は、インジウム含量が順次に変化されたスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ、ＳＧ）構造のｎ−ＩｎＧａＮ層またはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層で形成される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記第５窒化物半導体層上に透明電極が更に形成される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
前記透明電極はＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−ＧａＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯうちいずれか一つから形成される請求項１８記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
前記第３窒化物半導体層及び５窒化物半導体層はｎ型窒化物半導体層で形成され、前記第４窒化物半導体層はｐ型窒化物半導体層で形成され、ｎ−／ｐ−／ｎ−型の接合構造で提供される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２１】
前記突出部の上に絶縁膜が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２２】
前記絶縁膜はＳｉＯ２からなる請求項２１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２３】
前記突出部は円錐状である請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２４】
前記円錐は緩やかな曲面で傾斜する請求項２３記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２５】
前記第１バッファー層と前記第１窒化物半導体層とは前記基板のエッチング時に一緒にエッチングされる請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２６】
表面が所定のパターンにエッチングされた基板；
前記基板のエッチングされない領域上に、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層されて提供される突出部；
前記基板のエッチングされた領域上に形成される第２バッファー層；
前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；
前記第２窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び
前記活性層上に形成された第３窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子。
【請求項２７】
基板上に第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが突出部を形成し、前記突出部が形成されていない領域は前記基板の表面が所定の深さにエッチングされる段階；
前記エッチングされた基板上に第２バッファー層を形成する段階；
前記第２バッファー層上に第２窒化物半導体層を形成する段階；
前記第２窒化物半導体層上に第３窒化物半導体層を形成する段階；
前記第３窒化物半導体層上に光を放出する活性層を形成する段階；及び
前記活性層上に第４窒化物半導体層を形成する段階を含む窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２８】
前記第４窒化物半導体層上に第５窒化物半導体層を形成する段階が更に含む請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２９】
前記突出部は円錐形状である請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３０】
前記突出部には緩やかな曲面部が形成される請求項２９記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３１】
前記第２窒化物半導体層は前記突出部を覆うように積層される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３２】
前記突出部とエッチングされた基板とを形成する段階は、
前記基板上に前記第１バッファー層を形成する段階；
前記第１バッファー層上に前記第１窒化物半導体層を形成する段階；
前記第１窒化物半導体層上に所定のパターニングされたマスキングを形成する段階；及び
前記結果物に対するエッチングを行って、前記マスキングが形成された領域は前記第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層された突出部を形成し、前記マスキングが形成されていない領域は前記基板を所定の深さにエッチングする段階を含む請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３３】
前記基板及びマスキングを構成する物質はそのエッチング速度比が互いに異なっている請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３４】
前記パターニングされたマスキングは２次元配列の円形に形成される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３５】
前記パターニングされたマスキングはフォトリソグラフィ工程によって形成される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３６】
前記エッチング工程はドライエッチングにより行われる請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３７】
前記マスキングが形成された領域は外周部からエッチングされる請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３８】
前記突出部は前記第１バッファー層と第１窒化物半導体層とがエッチングされて提供される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３９】
前記基板がエッチングされた後に、
前記基板上に絶縁膜を形成する段階；及び
前記突出部が形成されていない領域に対して前記絶縁膜を取り除く段階が更に行われる請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４０】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層はＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択されて形成される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４１】
前記第３窒化物半導体層はシリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時にドープされたｎ−ＧａＮ層で形成される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４２】
前記第３窒化物半導体層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）またはＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４３】
前記第３窒化物半導体層と前記活性層との間にインジウム含量が１〜５％である低分子量の窒化物半導体層が形成される段階が更に含まれる請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４４】
前記第４窒化物半導体層はＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４５】
前記第４窒化物半導体層はＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４６】
前記第５窒化物半導体層の上に、インジウム含量が順次に変化されたスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ、ＳＧ）構造のｎ−ＩｎＧａＮ層またはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層に形成される第５窒化物半導体層を更に形成する請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
表面が所定のパターンにエッチングされた基板；
前記基板のエッチングされない領域上に設けられ、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層形成される突出部；
前記基板のエッチングされた領域に形成される第２バッファー層；
前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；
前記第２窒化物半導体層上に形成された第３窒化物半導体層；
前記第３窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び
前記活性層上に形成された第４窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、サファイア、シリコンカーバイド、シリコン、ＧａＡｓのうちいずれか一つの物質で提供される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層は、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層はドープされないＧａＮ層で形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層は、インジウム、シリコン、インジウム／シリコン、アルミニウムの中で選択された物質がドープされて形成されたｎ−ＧａＮ層である請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記第３窒化物半導体層は、シリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時にドープされたｎ−ＧａＮ層で形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記第３窒化物半導体層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）またはＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成されて、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記第３窒化物半導体層はその全体厚さが１〜２μｍ範囲内で形成される請求項７記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記ＡｌＧａＮ層は不純物がドープされない層であり、Ａｌ組成は０．０１〜０．０２（１基準）に形成され、その厚さは１０〜２００Å範囲内で形成されることを特徴とする請求項７記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第３窒化物半導体層と前記活性層との間にインジウム含量が１〜５％である低分子量の窒化物半導体層が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記活性層は、井戸層と障壁層とからなるの単一陽子井戸層または多重陽子衣井戸層で構成され、前記井戸層と障壁層との間にはＳｉＮｘクラスタ層が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第４窒化物半導体層は、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成されて、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記（Ｍｇ＋＋）層は、Ｇａ供給なしに１〜６０秒範囲内でデルタドープされて形成される請求項１２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記第４窒化物半導体層は、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で１回以上繰り返して成長される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
前記（Ｍｇ＋＋）層はＮＨ３／Ｈ２雰囲気下で１〜６０秒の範囲内でデルタドープされて形成される請求項１４に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記第４窒化物半導体層上に形成された第５窒化物半導体層を更に含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記第５窒化物半導体層は、インジウム含量が順次に変化されたスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ、ＳＧ）構造のｎ−ＩｎＧａＮ層またはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層で形成される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記第５窒化物半導体層上に透明電極が更に形成される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
前記透明電極はＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−ＧａＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯうちいずれか一つから形成される請求項１８記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
前記第３窒化物半導体層及び５窒化物半導体層はｎ型窒化物半導体層で形成され、前記第４窒化物半導体層はｐ型窒化物半導体層で形成され、ｎ−／ｐ−／ｎ−型の接合構造で提供される請求項１６記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２１】
前記突出部の上に絶縁膜が更に形成される請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２２】
前記絶縁膜はＳｉＯ２からなる請求項２１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２３】
前記突出部は円錐状である請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２４】
前記円錐は緩やかな曲面で傾斜する請求項２３記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２５】
前記第１バッファー層と前記第１窒化物半導体層とは前記基板のエッチング時に一緒にエッチングされる請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２６】
表面が所定のパターンにエッチングされた基板；
前記基板のエッチングされない領域上に、第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層されて提供される突出部；
前記基板のエッチングされた領域上に形成される第２バッファー層；
前記第２バッファー層及び前記突出部の上に形成された第２窒化物半導体層；
前記第２窒化物半導体層上に形成されて光を放出する活性層；及び
前記活性層上に形成された第３窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子。
【請求項２７】
基板上に第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが突出部を形成し、前記突出部が形成されていない領域は前記基板の表面が所定の深さにエッチングされる段階；
前記エッチングされた基板上に第２バッファー層を形成する段階；
前記第２バッファー層上に第２窒化物半導体層を形成する段階；
前記第２窒化物半導体層上に第３窒化物半導体層を形成する段階；
前記第３窒化物半導体層上に光を放出する活性層を形成する段階；及び
前記活性層上に第４窒化物半導体層を形成する段階を含む窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２８】
前記第４窒化物半導体層上に第５窒化物半導体層を形成する段階が更に含む請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２９】
前記突出部は円錐形状である請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３０】
前記突出部には緩やかな曲面部が形成される請求項２９記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３１】
前記第２窒化物半導体層は前記突出部を覆うように積層される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３２】
前記突出部とエッチングされた基板とを形成する段階は、
前記基板上に前記第１バッファー層を形成する段階；
前記第１バッファー層上に前記第１窒化物半導体層を形成する段階；
前記第１窒化物半導体層上に所定のパターニングされたマスキングを形成する段階；及び
前記結果物に対するエッチングを行って、前記マスキングが形成された領域は前記第１バッファー層と第１窒化物半導体層とが積層された突出部を形成し、前記マスキングが形成されていない領域は前記基板を所定の深さにエッチングする段階を含む請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３３】
前記基板及びマスキングを構成する物質はそのエッチング速度比が互いに異なっている請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３４】
前記パターニングされたマスキングは２次元配列の円形に形成される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３５】
前記パターニングされたマスキングはフォトリソグラフィ工程によって形成される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３６】
前記エッチング工程はドライエッチングにより行われる請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３７】
前記マスキングが形成された領域は外周部からエッチングされる請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３８】
前記突出部は前記第１バッファー層と第１窒化物半導体層とがエッチングされて提供される請求項３２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３９】
前記基板がエッチングされた後に、
前記基板上に絶縁膜を形成する段階；及び
前記突出部が形成されていない領域に対して前記絶縁膜を取り除く段階が更に行われる請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４０】
前記第１バッファー層及び／または第２バッファー層はＡｌＩｎＮ／ＧａＮ積層構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−（ｘ＋ｙ）Ｎ／ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮの積層構造の中で選択されて形成される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４１】
前記第３窒化物半導体層はシリコン／インジウムまたはシリコン／アルミニウムが同時にドープされたｎ−ＧａＮ層で形成される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４２】
前記第３窒化物半導体層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）またはＡｌＧａＮ／非ドープのＧａＮ／ＧａＮ（Ｓｉ）超格子構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４３】
前記第３窒化物半導体層と前記活性層との間にインジウム含量が１〜５％である低分子量の窒化物半導体層が形成される段階が更に含まれる請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４４】
前記第４窒化物半導体層はＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４５】
前記第４窒化物半導体層はＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／ＧａＮ（Ｍｇ）またはＧａＮ／（Ｍｇ＋＋）／ＡｌＧａＮ（Ｍｇ）／（Ｍｇ＋＋）／ＧａＮ（Ｍｇ）超格子構造のうちいずれか一つの構造を１周期として形成され、その周期で数回繰り返して成長される請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４６】
前記第５窒化物半導体層の上に、インジウム含量が順次に変化されたスーパーグレーディング（ｓｕｐｅｒ ｇｒａｄｉｎｇ、ＳＧ）構造のｎ−ＩｎＧａＮ層またはｎ−ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造層に形成される第５窒化物半導体層を更に形成する請求項２７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００８−５２６０１５（Ｐ２００８−５２６０１５Ａ）
【公表日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４８０５８（Ｐ２００７−５４８０５８）
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００４１２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６８３７７
【国際公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（５０４１８１７３１）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (56)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月５日（２００５．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００４１２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６８３７７
【国際公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（５０４１８１７３１）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (56)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]