(57)【要約】【課題】基板上に成長させる半導体層の面方位を選択することができ、必要に応じて半導体層のピエゾ電界を抑えたり結晶品質を高くしたりすることができる半導体層の成長方法およびこの成長方法を用いた半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を（１−１００）面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（１０−１３）面ファセットを出しながら成長させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を（１−１００）面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（１０−１３）面ファセットを出しながら成長させるようにした半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
上記半導体層はウルツ鉱構造を有する半導体からなる請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
上記半導体層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、酸化物半導体またはオキシカルコゲナイドからなる請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
上記基板の一主面が（１−１００）面からなる請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
上記基板の一主面に少なくとも一つの凹部を有し、この凹部の一つの側面が（１−１００）面からなる請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を（１−１００）面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（１０−１３）面ファセットを出しながら成長させるようにした半導体層の成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体層の成長方法、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子および電子機器に関し、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードおよびこの発光ダイオードを用いる各種の装置または機器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ系半導体を用いた発光ダイオードの製造方法は、（０００１）面、すなわちＣ面サファイア基板上にｎ型層、活性層およびｐ型層を含むＧａＮ系半導体層を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりＣ軸配向で成長させる方法が主流である。
しかしながら、周知のように、（０００１）面（Ｃ面）サファイア基板上に成長させたＣ軸配向のＩｎＧａＮ系歪量子井戸層においては、大きなピエゾ電界が井戸面に垂直方向（Ｃ軸方向）に発生して電子と正孔とを空間的に互いに分離し、電子−正孔再結合確率を低下させる量子閉じ込めシュタルク効果が発生するため、例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮ系発光ダイオードではこれが内部量子効率を低下させ、ひいては外部量子効率を低下させる問題があり、これが発光出力の向上を妨げる一つの原因となっている。
【０００３】
活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制するためには、（１−１０２）面（Ｒ面）サファイア基板を用い、その上に（１１−２０）面（Ａ面）ＧａＮ系半導体層を成長させる方法があるが、この（１１−２０）面ＧａＮ系半導体層では貫通転位が多く、結晶品質が良いＧａＮ系半導体層を得ることは困難な状況にある。
【０００４】
活性層における量子量子閉じ込めシュタルク効果を抑制する方法として、歪量子井戸層を含む複数のＧａＮ系半導体層を成長させて半導体発光素子を製造する場合に、少なくともこの歪量子井戸層の成長面の面方位をピエゾ電界が最大となる方位と異なる方位、例えばＧａＮ系半導体層がウルツ鉱型結晶構造を有する場合に歪量子井戸層の成長面の面方位を［０００１］方向から１°以上の傾き（例えば、４０°、９０°、１４０°など）を有するように選ぶことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法により製造される半導体発光素子を図３９に示す。この方法によれば、図３９に示すように、ＳｉＣ、ＧａＮなどの基板１０１上にＡｌＮバッファ層（図示せず）を介してｎ型ＧａＮコンタクト層１０２およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０３を｛０００１｝面方向に順次成長させ、このｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０３の表面に選択成長あるいは選択エッチングにより｛２−１−１４｝面や｛０１−１２｝面を形成し、その上にＧａＩｎＮ／ＧａＮあるいはＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮ多重量子井戸層１０４を成長させ、さらにその上にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０６を順次成長させる。この場合、多重量子井戸層１０４の成長面１０４ａ、１０４ｂが｛２−１−１４｝面や｛０１−１２｝面となっている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０６は多重量子井戸層１０４の面方位から｛０００１｝面方位方向に結晶構造を変えて成長する。符号１０７はｐ側電極、１０８はｎ側電極を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１２０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３９に示す従来の半導体発光素子では、活性層である多重量子井戸層１０４のピエゾ電界を小さくすることができるが、｛２−１−１４｝面や｛０１−１２｝面のファセットを斜面に出しながら多重量子井戸層１０４を制御性よく成長させることは実際には必ずしも容易ではなく、半導体発光素子を高い歩留まりで製造することは困難である。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、基板上に成長させる半導体層の面方位や成長面ファセットを選択することができ、必要に応じて半導体層のピエゾ電界を抑えたり結晶品質を高くしたりすることができる半導体層の成長方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、発光素子構造を形成する半導体層の成長に上記の半導体層の成長方法を用いることにより、発光素子構造を形成する半導体層の結晶品質を高くしたり、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制したりすることができ、しかも製造が容易な半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような優れた半導体発光素子を用いた高性能の電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を成長させるようにした
ことを特徴とする半導体層の成長方法である。
第１の発明においては、典型的には、半導体層は（１１−２０）面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（１１−２２｝面ファセット、あるいは、（１−１００）面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（１０−１３｝面ファセットを出しながら成長させることができる。
【０００８】
半導体層を構成する六方晶系の結晶構造を有する半導体は典型的にはウルツ鉱構造を有する。このウルツ鉱構造を有する半導体は、具体的には窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、酸化物半導体、α−ＺｎＳなどであるが、これに限定されるものではない。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、例えばＧａＮにＢやＣｒなどを含ませると転位の屈曲を促進する効果があるので、ＢＧａＮ、ＧａＮにＢをドープしたＧａＮ：Ｂ、ＧａＮにＣｒをドープしたＧａＮ：Ｃｒなどからなるものであってもよい。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としては、好適には、ＧａＮ、ＩｎX Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．５）、ＡｌX Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．５）、ＡｌX Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．２）などからなるものが用いられる。また、基板上に最初に成長させるいわゆる低温バッファ層としてはＧａＮバッファ層、ＡｌＮバッファ層、ＡｌＧａＮバッファ層などが一般的に用いられるが、これらにＣｒをドープしたものやＣｒＮバッファ層などを用いてもよい。酸化物半導体は、例えば、酸化チタン（IV）（ＴｉＯ2 ）、酸化バナジウム（Ｖ）（Ｖ2 Ｏ5 ）、酸化クロム（III)（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）、酸化鉄（III)（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、四酸化三コバルト（II）（Ｃｏ3 Ｏ4 ）、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ2 Ｏ）、酸化亜鉛（II）（ＺｎＯ）、酸化スズ（IV）（ＳｎＯ2 ）、酸化ガリウム（III)（Ｇａ2 Ｏ3 ）、酸化インジウム（III)（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化ビスマス（III)（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、酸化ストロンチウム（II）（ＳｒＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）などに加えて、オキシカルコゲナイドＬｎＣｕＯＣｈ（Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｈ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）、例えばＣｕＡｌＯ、ＳｒＣｕ2 Ｏ2 などであるが、これに限定されるものではない。
【０００９】
半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができ、必要に応じて選択される。
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈを含む）、α−ＺｎＳ、ＺｎＯなどからなる基板を用いることができる。基板としては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（ＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮなど）からなる基板を用いてもよい。あるいは、基板として、六方晶系の結晶構造を有する物質と異なる物質からなる基板上に六方晶系の結晶構造を有する物質を成長させたものを用いてもよい。
【００１０】
基板としては、一主面が（１−１００）面からなるものや、一主面に少なくとも一つ、典型的には複数の凹部（溝）を有し、この凹部の一つの側面が（１−１００）面からなるものなどを用いることができる。
一主面が（１−１００）面からなる基板を用いる場合、この基板上にこの基板と異なる材料またはこの基板と同一の材料からなる複数の凸部を設けるのが好ましい。この場合、この基板の凸部と凸部との間の凹部の底面から半導体層の成長が開始する。典型的には、基板の主面に凸部と凹部とを交互に周期的に形成する。この場合、凸部および凹部の周期は、例えば３〜５μｍであるが、これに限定されるものではない。また、凸部の底辺の長さと凹部の底辺の長さとの比は、例えば０．５〜３であるが、これに限定されるものではない。基板の主面から見たこの凸部の高さは、好適には０．３μｍ以上、より好適には１μｍ以上であるが、これに限定されるものではない。この凸部は、好適には基板の主面に対して傾斜した側面（例えば、基板の一主面と接する側面）を有し、この側面と基板の主面とのなす角度をθとすると、光の取り出し効率の向上を図る観点より、例えば、好適には１２０°＜θ＜１５０°であり、最も好適には約１４０°であるが、これに限定されるものではない。この凸部の断面形状は、種々の形状であってよく、その側面も平面だけでなく曲面であってもよいが、例えば、ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形などであり、これらの中でも基板の一主面から見て最も高い位置に頂点を一つ持つものが望ましく、特に三角形あるいはその頂部を切除したものや頂部が丸まっているものが最も望ましい。凹部の断面形状も種々の形状であってよいが、例えば、ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているものや、円形、楕円形などである。光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には、この凹部の断面形状は逆台形状とする。ここで、逆台形状とは、正確な逆台形だけでなく、近似的に逆台形とみなすことができるものも含むことを意味する（以下同様）。凸部の高さ（凹部の深さ）ｄは、大きすぎると原料ガスが凹部の内部に十分に供給されず、凹部の底面からの半導体層の成長に支障を来し、逆に小さすぎると基板の凹部だけでなく、その両側の凸部にも半導体層が成長してしまうため、これらを防止する観点より、一般的には０．５μｍ＜ｄ＜５μｍの範囲内に選ばれ、典型的には１．０±０．２μｍの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。凹部の幅Ｗg は、一般的には０．５〜５μｍであり、典型的には２±０．５μｍの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。凸部の断面形状が台形状の場合、凸部の幅Ｗt は一般的には１〜１０００μｍ、典型的には４±２μｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない。
【００１１】
凸部または凹部は、例えば、基板上の一方向にストライプ状に延在するようにしてもよいし、少なくとも互いに交差する第１の方向および第２の方向にストライプ状に延在するようにすることにより凸部がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形、点状などの二次元パターンとなるようにしてもよい。好適な一つの例では、凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように凹部が形成される。こうすることで、活性層から放出される光を３６０°の全方向に効率よく取り出すことができる。あるいは、凹部が六角形の平面形状を有し、この凹部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凹部を囲むように凸部が形成されるようにしてもよい。凸部は、例えば、ｎ角錐（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角錐、四角錐、五角錐、六角錐など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まったもの、円錐、楕円錐などである。
【００１２】
凸部の材料は、各種のものであってよく、導電性の有無も問わないが、例えば、酸化物や窒化物や炭化物などの誘電体、金属や合金などの導電体（透明導電体を含む）などである。酸化物としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯx ）、酸化チタン（ＴｉＯx ）、酸化タンタル（ＴａＯx ）などの各種のものを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。窒化物としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮx （Ｓｉ3 Ｎ4 を含む））、ＳｉＯＮ、ＣｒＮ、ＣｒＮＯなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。炭化物としては、ＳｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＣｒＣなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。金属または合金としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、ＡｇＮｉ、ＡｇＰｄ、ＡｕＮｉ、ＡｕＰｄなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。透明導電体としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛複合酸化物）、ＺＯ（酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、酸化スズなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。さらに、以上の各種の材料を二種類以上混合して、または積層膜の形で用いることもできる。金属などにより凸部を形成し、この凸部の少なくとも表面を窒化処理、酸化処理あるいは炭化処理することにより窒化物、酸化物あるいは炭化物を形成するようにしてもよい。
【００１３】
第２の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１０２）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２０）面方位を有する半導体層を（１１−２２）面ファセット、（０００１）面ファセット、（０００−１）面ファセット、（３３−６２）面ファセットおよび（１−１００）面ファセットからなる群より選ばれた少なくとも一つのファセットを出しながら成長させるようにした
ことを特徴とする半導体層の成長方法である。
第２の発明においては、例えば、半導体層を（１１−２２｝面ファセット、（０００１）面ファセットおよび（０００−１）面ファセットを出しながら、あるいは、（１１−２０）面ファセット、（１−１００）面ファセットおよび（３３−６２）面ファセットを出しながら、あるいは、（１−１００）面ファセットを出しながら、あるいは、（１−１００）面ファセットおよび（１１−２０）面ファセットを出しながら成長させる。
第２の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１４】
第３の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
この半導体発光素子を構成する半導体層は、ｎ型層、活性層およびｐ型層を含む。典型的には、活性層を含む半導体層の全てが六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる。この半導体発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザである。
基板は、最終的な半導体発光素子にそのまま残してもよいし、除去してもよい。
第３の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１５】
第４の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１０２）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２０）面方位を有する半導体層を（１１−２２）面ファセット、（０００１）面ファセット、（０００−１）面ファセット、（３３−６２）面ファセットおよび（１−１００）面ファセットからなる群より選ばれた少なくとも一つのファセットを出しながら成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
第４の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１〜よび第３の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１６】
第５の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
【００１７】
第６の発明は、
六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
【００１８】
第７の発明は、
一つまたは複数の半導体発光素子を有する電子機器において、
少なくとも一つの上記半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板の（１−１００）面上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３｝面方位を有する半導体層を有するものである
ことを特徴とするものである。
【００１９】
第８の発明は、
一つまたは複数の半導体発光素子を有する電子機器において、
少なくとも一つの上記半導体発光素子が、
六方晶系の結晶構造を有する半導体からなり、（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位を有する半導体層を有するものである
ことを特徴とするものである。
第５〜第８の発明においては、その性質に反しない限り、第１および第３の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２０】
電子機器は、例えば、発光ダイオードバックライト（液晶ディスプレイのバックライトなど）、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなど、さらには発光ダイオードを光源とするプロジェクタあるいはリアプロジェクションテレビ、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）などを含むが、一般的には、表示、照明、光通信、光伝送やその他の目的で少なくとも一つの半導体発光素子を有するものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、上記以外の具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品、発光ダイオード光通信装置、発光ダイオード光伝送装置、電子鍵などのポータブルセキュリティー機器などである。電子機器にはまた、遠赤外波長帯域、赤外波長帯域、赤色波長帯域、黄色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域、紫色波長帯域、紫外波長帯域などのうちの互いに異なる波長帯域の光を放出する二種類以上の半導体発光素子を組み合わせたものも含まれる。特に、発光ダイオード照明装置では、赤色波長帯域、黄色波長帯域、緑色波長帯域、青色波長帯域、紫色波長帯域などのうちの互いに異なる波長帯域の可視光を放出する二種類以上の発光ダイオードを組み合わせ、これらの発光ダイオードから放出される二種類以上の光を混合して自然光あるいは白色光を得ることができる。また、青色波長帯域、紫色波長帯域、紫外波長帯域などのうちの少なくとも一つの波長帯域の光を放出する半導体発光素子を光源として用い、この半導体発光素子から放出される光を蛍光体に照射して励起することにより得られる光を混合して自然光あるいは白色光を得ることができる。また、これらの互いに異なる波長帯域の可視光を放出する発光ダイオードを例えば、セル単位、カルテット単位、クラスター単位などの集合単位（厳密には、これらの単位に１単位に含まれる発光ダイオードの数は定義されておらず、同一波長または異なる波長の光を放出する複数の発光ダイオードで同一集団を複数形成し、これらを配線基板、配線パッケージ、配線筐体壁などに搭載する場合の１集合単位名称。）にまとめ、具体的には、例えば、三つの発光ダイオード（例えば、赤色発光の発光ダイオードを一つ、緑色発光の発光ダイオードを一つ、青色発光の発光ダイオードを一つ）からなる単位、または四つの発光ダイオード（例えば、赤色発光の発光ダイオードを一つ、緑色発光の発光ダイオードを二つ、青色発光の発光ダイオードを一つ）からなる単位、または五つ以上の発光ダイオードからなる単位などにまとめ、各単位を基板上または板上、あるいは筐体板上に二次元アレイ状や一列または複数列に搭載するようにしてもよい。
【００２１】
例えば、赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子をそれぞれ複数個、基板などの上に配列するバックライト、照明装置、ディスプレイ、光源セルユニットなどにおいては、赤色発光の半導体発光素子、緑色発光の半導体発光素子および青色発光の半導体発光素子のうちの少なくとも一つの半導体発光素子として第５または第６の発明による半導体発光素子を用いることができる。赤色発光の半導体発光素子としては、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いたものを用いることもできる。
また、第３〜第６の発明による半導体発光素子あるいはその製造方法は、より一般的には、半導体素子全般に適用することも可能である。この半導体素子には、一般的な発光ダイオード、サブバンド間遷移発光型（量子カスケード型）発光ダイオード、通常の半導体レーザ、サブバンド間遷移発光型（量子カスケード型）半導体レーザのような発光素子のほか、フォトダイオードなどの受光素子あるいはセンサ、太陽電池、さらには高電子移動度トランジスタなどの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）やヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などのバイポーラトランジスタのようなトランジスタに代表される電子走行素子が含まれる。
【００２２】
上述のように構成されたこの発明においては、基板として（１−１００）面を有するものを用いた場合には、半導体層を（１１−２２）面方位または（１０−１３）面方位で成長させることができ、基板として（１−１０２）面を有するものを用いた場合には、半導体層を（１１−２０）面方位で成長させ、しかも（１１−２２）面ファセット、（０００１）面ファセット、（０００−１）面ファセット、（３３−６２）面ファセットおよび（１−１００）面ファセットからなる群より選ばれた少なくとも一つのファセットを出しながら成長させることができる。このように半導体層の面方位や成長面ファセットを選択することができることにより、必要に応じて、半導体層に発生するピエゾ電界を抑えたり、結晶品質を高くしたりすることができる。また、この半導体層は成長条件の設定により容易に成長させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、基板上に成長させる半導体層の面方位や成長面ファセットを選択することができ、必要に応じて半導体層のピエゾ電界を抑えたり結晶品質を高くしたりすることができる。そして、発光素子構造を形成する半導体層の成長にこの半導体層の成長方法を用いることにより、発光素子構造を形成する半導体層の結晶品質を高くしたり、活性層における量子閉じ込めシュタルク効果を抑制したりすることができる。しかも、この半導体発光素子は特許文献１に記載のものに比べて製造が容易である。そして、この高性能の半導体発光素子を用いて高性能のバックライト、照明装置、ディスプレイなどの各種の電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図４】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法により成長させたＧａＮ層のＸ線回折測定の結果を示す略線図である。
【図５】この発明の第２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図６】この発明の第２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図８】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法により成長させたＧａＮ層のＸ線回折測定の結果を示す略線図である。
【図９】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図１２】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図１３】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図１５】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によりＧａＮ層を成長させた試料を示す図面代用写真である。
【図１６】この発明の第４の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１７】この発明の第５の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１８】この発明の第６の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図１９】この発明の第７の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２０】この発明の第８の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２１】この発明の第９の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２２】この発明の第１０の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２３】この発明の第１１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２４】この発明の第１２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２５】この発明の第１３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２６】この発明の第１４の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２７】この発明の第１５の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法を説明するための略線図である。
【図２８】この発明の第１６の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２９】この発明の第１６の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３０】この発明の第１７の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３１】この発明の第１８の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための断面図である。
【図３２】この発明の第１８の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図３３】この発明の第１８の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図３４】この発明の第１９の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図３５】この発明の第２０の実施形態による光源セルユニットを示す平面図およびこの光源セルユニットのセルの拡大図である。
【図３６】この発明の第２０の実施形態による光源セルユニットの一つの具体例を示す平面図である。
【図３７】この発明の第２０の実施形態による光源セルユニットの他の具体例を示す平面図である。
【図３８】この発明の第２０の実施形態による光源セルユニットのセルの他の構成例を示す平面図である。
【図３９】特開平１１−１１２０２９号公報で提案された半導体発光素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図１はこの発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の基本的な成長方法を示す。
図１に示すように、この第１の実施形態においては、主面が（１−１００）面（Ｍ面）からなるサファイア基板１１上に（１１−２２）面方位の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。サファイア基板１１上には、あらかじめＳｉＯ2 やＳｉＮなどからなる凸部１３を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成しておく。サファイア基板１１および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の結晶方位を図１中に示す。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長方法としては、例えばＭＯＣＶＤ法を用いる。
図２は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の初期成長の様子を示す。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は（１１−２０）面（Ａ面）ファセット、（０００１）面（Ｃ面）ファセットおよび（１１−２２）面ファセットを出しながら成長させることができる。この場合、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２はＣ軸方向の成長が制限される。
【００２６】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件は、例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、トリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）など）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は９５０〜１２５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。
【００２７】
図３はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。このＧａＮ層は図２に示す状態を経て、連続膜となるまで成長させたものである。このＧａＮ層が図２に示す形状に成長した試料のＸ線回折測定を行った。図４ＡおよびＢにそれぞれこのＧａＮ層の（１１−２０）面（Ａ面）による回折ピークおよび（１１−２２）面による回折ピークを示す。
【００２８】
図５はこの発明の第２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の基本的な成長方法を示す。
図５に示すように、この第２の実施形態においては、主面が（１−１００）面（Ｍ面）からなるサファイア基板１１上に（１０−１３）面方位の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。サファイア基板１１上には、第１の実施形態と同様に凸部１３を形成しておく。サファイア基板１１および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の結晶方位を図５中に示す。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長方法としては例えばＭＯＣＶＤ法を用いる。
【００２９】
図６は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の初期成長の様子を示す。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は（１−１００）面（Ｍ面）ファセット、（０００１）面（Ｃ面）ファセットおよび（１０−１３）面ファセットを出しながら成長させることができる。この場合、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２はＡ軸方向の成長が制限される。
【００３０】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件は、例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩなど）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は９５０〜１２５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。
【００３１】
図７はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。このＧａＮ層が図６に示す形状に成長した試料のＸ線回折測定を行った。図８Ａ、ＢおよびＣにそれぞれこのＧａＮ層の（１−１００）面による回折ピーク、（１０−１３）面による回折ピークおよび（０００１）面（Ｃ面）による回折ピークを示す。
【００３２】
図９はこの発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の基本的な成長方法を示す。
図９に示すように、この第３の実施形態においては、主面が（１−１０２）面（Ｒ面）からなるサファイア基板１１上に（１１−２０）面方位の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。サファイア基板１１上には、第１の実施形態と同様に凸部１３を形成しておく。サファイア基板１１および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の結晶方位を図９中に示す。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長方法としては例えばＭＯＣＶＤ法を用いる。
【００３３】
図１０は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の初期成長の様子を示す。第１の例では、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は（１１−２２）面ファセット、（０００１）面（Ｃ面）ファセットおよび（０００−１）面ファセットを出しながら成長する。第２の例では、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は（１１−２０）面ファセット、（３３−６２）面ファセットおよび（０００−１）面ファセットを出しながら成長する。この場合、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２はＣ軸方向の成長が制限される。
【００３４】
第１の例では、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件は、例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩなど）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は８００〜９５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。第２の例では、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件は、例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩなど）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は９５０〜１２５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。
【００３５】
図１１はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により第１の例のファセットを出しながら成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。また、図１２はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により第２の例のファセットを出しながら成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。
【００３６】
図１３は第３および第４の例による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の初期成長の様子を示す。第３の例では、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は（１−１００）面ファセットを出しながら成長する。第４の例では、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は最上面に（１１−２０）面ファセットを出し、その他の面には（１−１００）面ファセットを出しながら成長する。この場合、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２はＡ軸方向の成長が制限される。
【００３７】
第３の例では、成長条件は例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩなど）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は８００〜９５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。第４の例では、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件は、例えば次の通りである。成長速度は０．５〜８μｍ／時間、ＩＩＩ族元素の原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩなど）の流量は１０〜９０ｓｃｃｍ、窒素原料（例えば、ＮＨ3 ）の流量は５〜３０ｓｌｍ、成長温度は９５０〜１２５０℃、成長原料のＶ／ＩＩＩ比は１０００〜１５０００、成長圧力は０．０１〜１気圧である。
【００３８】
図１４はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により第３の例のファセットを出しながら成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。図１５はサファイア基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２としてＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により第４の例のファセットを出しながら成長させた試料の断面透過型電子顕微鏡写真を示す。
【００３９】
次に、この発明の第４の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図１６に示すように、この第４の実施形態においては、主面がＭ面からＣ軸方向に＋６０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第１の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図１６中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１１−２０）面（Ａ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４０】
次に、この発明の第５の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図１７に示すように、この第５の実施形態においては、主面がＭ面からＣ軸方向に−６０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第１の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図１７中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（０００１）面（Ｃ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくが、この方向は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面に対して傾斜しているため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位はＣ面サファイア基板上にＣ面窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に比べて少なくなる。
【００４１】
次に、この発明の第６の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図１８に示すように、この第６の実施形態においては、主面がＭ面からＣ軸方向に＋１２０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第１の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図１８中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１１−２０）面（Ａ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４２】
次に、この発明の第７の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図１９に示すように、この第７の実施形態においては、主面がＭ面からＡ軸方向に＋６０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第２の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図１９中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１−１００）面（Ｍ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４３】
次に、この発明の第８の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２０に示すように、この第８の実施形態においては、主面がＭ面からＣ軸方向に−６０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第２の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図２０中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（０００１）面（Ｃ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位は凹部１４の側面１４ａから発生する転位だけであることから、Ｃ面サファイア基板上にＣ面窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に比べて少なくなる。
【００４４】
次に、この発明の第９の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２１に示すように、この第９の実施形態においては、主面がＭ面からＣ軸方向に−１２０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＭ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第２の実施形態による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから、図２１中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長が開始する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１−１００）面（Ｍ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＭ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４５】
次に、この発明の第１０の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２２に示すように、この第１０の実施形態においては、主面がＲ面からＣ軸方向に＋９０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が長方形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第１の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２２中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（０００−１）面ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４６】
次に、この発明の第１１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２３に示すように、この第１１の実施形態においては、主面がＲ面からＣ軸方向に−９０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が長方形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第１の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２３中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（０００１）面（Ｃ面）ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２には表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００４７】
次に、この発明の第１２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２４に示すように、この第１２の実施形態においては、主面がＲ面からＣ軸方向に−８０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第２の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２４中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（３３−６２）面ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位は大幅に減少する。
【００４８】
次に、この発明の第１３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２５に示すように、この第１３の実施形態においては、主面がＲ面からＣ軸方向に−３０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第１の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２５中矢印で示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１１−２２）面ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくが、この方向は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面に対して傾斜しているため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位は大幅に減少する。
【００４９】
次に、この発明の第１４の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２６に示すように、この第１４の実施形態においては、主面がＲ面からＡ軸方向に±３０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第３の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２６中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（１−１００）面ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくが、この方向は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面に対して傾斜しているため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位が発生しない。
【００５０】
次に、この発明の第１５の実施形態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法について説明する。
図２７に示すように、この第１５の実施形態においては、主面がＲ面からＡ軸方向に±９０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して断面が逆台形状の凹部１４を例えば一方向に延在するストライプ形状に形成する。この凹部１４の一方の側面１４ａはＲ面からなる。そして、このサファイア基板１１上に第３の実施形態の第３の例による方法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。すると、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから、図２７中矢印で示す方向に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の上面は（３３−６２）面ファセットになる。この場合、凹部１４のＲ面からなる側面１４ａから発生する転位１５は成長方向に延伸していくため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面に抜ける貫通転位はない。
【００５１】
次に、この発明の第１６の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第１６の実施形態においては、まず、第１の実施形態と同様にして、主面がＭ面からなるサファイア基板１１上に（１１−２２）面方位の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。
具体的には、図２８Ａに示すように、まず、主面がＭ面からなるサファイア基板１１上に断面形状が台形状の凸部１３を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部１３の間には逆台形状の断面形状を有する凹部１４が形成される。凸部１３および凹部１４の平面形状は例えば一方向に延在するストライプ形状を有する。凸部１３は、例えばＳｉＮ（Ｓｉ3 Ｎ4 など）やＳｉＯ2 などからなる。凸部１３を形成するためには、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などによりサファイア基板１１の全面に凸部１３の材料となる膜を形成する。次に、この膜上に所定形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などにより、テーパーエッチングが行われる条件で、このレジストパターンをマスクとしてこの膜をエッチングすることにより、断面形状が台形状の凸部１３が形成される。
【００５２】
次に、サーマルクリーニングなどを行うことによりこのサファイア基板１１および凸部１３の表面を清浄化した後、このサファイア基板１１上に従来公知の方法により例えば５５０℃程度の成長温度で例えばＧａＮバッファ層、ＡｌＮバッファ層、ＣｒＮバッファ層、ＣｒドープＧａＮバッファ層あるいはＣｒドープＡｌＮバッファ層（図示せず）を成長させる。次に、図２８Ｂに示すように、第１の実施形態と同様にして、凹部１４の底面に例えばＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は、アンドープであってもよいし、ｎ型不純物またはｐ型不純物をドープしてもよい。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は例えばＧａＮ層である。
【００５３】
次に、（１１−２２）面ファセットが優先的に出る成長条件に設定して成長を継続すると、図２８Ｃに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は厚さを増しながら成長し、連続膜となる。
次に、図２９に示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次成長させる。これらのｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８は（１１−２２）面方位を有する。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５はｎ型であるとする。
【００５４】
次に、こうして窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させたサファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
次に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にｐ側電極１９を形成する。ｐ側電極１９の材料としては、発光波長の光に対して高反射率を有するオーミック金属を用いるのが好ましい。
この後、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８のｐ型不純物を活性化するために、例えばＮ2 とＯ2 との混合ガス（組成は例えばＮ2 が９９％、Ｏ2 が１％）の雰囲気中において５５０〜７５０℃（例えば、６５０℃）あるいは５８０〜６２０℃（例えば、６００℃）の温度で熱処理を行う。ここで、例えば、Ｎ2 にＯ2 を混合することで活性化が起きやすくなる。また、例えば、Ｏ、Ｎと同様に電気陰性度の高いＦ、Ｃｌなどの原料としてハロゲン化窒素（ＮＦ3 、ＮＣｌ3 など）をＮ2 またはＮ2 とＯ2 との混合ガス雰囲気に混合するようにしてもよい。この熱処理の時間は例えば５分〜２時間あるいは４０分〜２時間、一般的には１０〜６０分程度である。熱処理の温度を比較的低くするのは、熱処理時の活性層１６などの劣化を防止するためである。なお、この熱処理は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８をエピタキシャル成長させた後、ｐ側電極１９を形成する前に行ってもよい。
次に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を、例えばＲＩＥ法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより所定形状にパターニングし、メサ部を形成する。
【００５５】
次に、このメサ部に隣接する部分のｎ型の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上にｎ側電極２１を形成する。
次に、必要に応じて、上述のようにして発光ダイオード構造が形成された基板１１をその裏面側から研削やラッピングすることにより厚さを減少させた後、この基板１１のスクライビングを行い、バーを形成する。この後、このバーのスクライビングを行うことでチップ化する。
以上により、目的とする発光ダイオードが製造される。
【００５６】
この発光ダイオードの具体的な構造例について説明する。すなわち、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２がｎ型ＧａＮ層、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６が、下から順に、ｎ型ＧａＮ層およびｎ型ＧａＩｎＮ層、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８が下から順に、ｐ型ＡｌＩｎＮ層、ｐ型ＧａＮ層およびｐ型ＧａＩｎＮ層である。活性層１７は例えばＧａＩｎＮ系の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造（例えば、ＧａＩｎＮ量子井戸層とＧａＮ障壁層とを交互に積層したもの）を有し、この活性層１７のＩｎ組成は発光ダイオードの発光波長に応じて選ばれ、例えば発光波長４０５ｎｍでは〜１１％、４５０ｎｍでは〜１８％、５２０ｎｍでは〜２４％である。ｐ側電極１９の材料としては、例えばＡｇやＰｄ／Ａｇなどを用い、あるいは必要に応じてこれに加えてＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、ＷＮ、ＣｒＮなどからなるバリアメタルを用いる。ｎ側電極２１としては、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のものを用いる。
【００５７】
この第１６の実施形態によれば、活性層１４が（１１−２２）面方位を有し、ピエゾ電界の発生を抑えることができるため、活性層１４における量子閉じ込めシュタルク効果を有効に抑えることができる。このため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードの発光効率の大幅な向上を図ることができる。また、（１１−２２）面方位を有するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８は容易に成長させることができるため、半導体発光素子を容易に製造することができる。
【００５８】
次に、この発明の第１７の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第１７の実施形態においては、まず、図３０Ａに示すように、第４の実施形態と同様にして、主面がＭ面からＣ軸方向に＋６０°オフした面からなるサファイア基板１１の主面をエッチングにより加工して一方の側面１４ａがＭ面からなる凹部１４を形成する。そして、図３０Ｂに示すように、このサファイア基板１１上に第４の実施形態と同様にして（１１−２２）面方位の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を凹部１４が埋まるまで成長させる。
次に、（１１−２０）面ファセットが優先的に出る成長条件に設定して成長を継続すると、図３０Ｃに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は厚さを増しながら成長し、連続膜となる。
次に、第１６の実施形態と同様に工程を進めて、目的とする発光ダイオードを製造する。ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８は（１１−２０）面（Ａ面）方位を有する。
【００５９】
この第１７の実施形態によれば、活性層１４が（１１−２０）面（Ａ面）方位を有し、ピエゾ電界の発生を抑えることができるため、活性層１４における量子閉じ込めシュタルク効果を有効に抑えることができる。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の貫通転位をなくすことができるため、その上に成長するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の貫通転位もなくすことができ、これらのｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の結晶品質を高くすることができる。このため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードの発光効率の大幅な向上を図ることができる。また、（１１−２０）面方位を有するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８は容易に成長させることができるため、半導体発光素子を容易に製造することができる。
【００６０】
次に、この発明の第１８の実施形態について説明する。
この第１８の実施形態においては、第１６または第１７の実施形態のいずれかによる方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオード（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード）を用いて発光ダイオードバックライトを製造する場合について説明する。
例えば、第１６または第１７の実施形態による方法によりサファイア基板１１上に青色発光の発光ダイオード構造を形成し、さらにｐ側電極１９およびｎ側電極２１上にそれぞれバンプ（図示せず）を形成した後、これをチップ化することによりフリップチップの形で青色発光の発光ダイオードを得る。同様にして、緑色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。一方、赤色発光の発光ダイオードとしては、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を積層してダイオード構造を形成し、その上部にｐ側電極を形成する工程を経る、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードをチップの形で用いるものとする。
【００６１】
そして、これらの赤色発光の発光ダイオードチップ、緑色発光の発光ダイオードチップおよび青色発光の発光ダイオードチップをそれぞれＡｌＮなどからなるサブマウント上にマウントした後、これをサブマウントを下にして例えばＡｌ基板などの基板上に所定の配置でマウントする。この状態を図３１Ａに示す。図３１Ａ中、符号６１は基板、６２はサブマウント、６３は赤色発光の発光ダイオードチップ、６４は緑色発光の発光ダイオードチップ、６５は青色発光のダイオードチップを示す。これらの赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５のチップサイズは例えば３５０μｍ角である。ここで、赤色発光の発光ダイオードチップ６３はそのｎ側電極がサブマウント６２上に来るようにマウントし、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５はそのｐ側電極およびｎ側電極が、バンプを介してサブマウント６２上に来るようにする。赤色発光の発光ダイオードチップ６３がマウントされているサブマウント６２上にはｎ側電極用の引き出し電極（図示せず）が所定のパターン形状に形成されており、この引き出し電極上の所定部分に赤色発光の発光ダイオードチップ６３のｎ側電極側がマウントされている。そして、この赤色発光の発光ダイオードチップ６３のｐ側電極と、基板６１上に設けられた所定のパッド電極６６とにこれらを接続するようにワイヤ６７がボンディングされているとともに、上記の引き出し電極の一端と基板６１上に設けられた別のパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ（図示せず）がボンディングされている。緑色発光の発光ダイオードチップ６４がマウントされているサブマウント６２上には、ｐ側電極用の引き出し電極およびｎ側電極用の引き出し電極（いずれも図示せず）がそれぞれ所定のパターン形状に形成されており、これらのｐ側電極用の引き出し電極およびｎ側電極用の引き出し電極上の所定部分に、緑色発光の発光ダイオードチップ６４のｐ側電極およびｎ側電極側がそれらの上に形成されたバンプを介してそれぞれマウントされている。そして、この緑色発光の発光ダイオードチップ６４のｐ側電極用の引き出し電極の一端と、基板６１上に設けられたパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ（図示せず）がボンディングされているとともに、そのｎ側電極用の引き出し電極の一端と、基板６１上に設けられたパッド電極とにこれらを接続するようにワイヤ（図示せず）がボンディングされている。青色発光の発光ダイオードチップ６５も同様である。
ただし、サブマウント６２を省略して、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を直接、放熱性を有する任意のプリント配線基板あるいは、プリント配線基板の機能を有する板、筐体の内外壁（例えば、シャーシの内壁など）にダイレクトマウントすることも可能であり、こうすることで発光ダイオードバックライトあるいはパネル全体の低コスト化を図ることができる。
【００６２】
上述のような赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位（セル）とし、これを基板６１上に所定のパターンで必要な数配置する。その一例を図３２に示す。次に、図３１Ｂに示すように、この一単位を覆うように透明樹脂６８のポッティングを行う。この後、透明樹脂６８のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂６８は固化し、それに伴い少し縮小する（図３１Ｃ）。こうして、図３３に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位としたものが基板６１上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。この場合、透明樹脂６８は緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５のサファイア基板１１の裏面と接触しているため、このサファイア基板１１の裏面が空気と直接接触している場合に比べて屈折率差が小さくなり、したがってこのサファイア基板１１を透過して外部に出ようとする光がこのサファイア基板１１の裏面で反射される割合が減少し、それによって光取り出し効率が向上することで発光効率が向上する。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
【００６３】
次に、この発明の第１９の実施形態について説明する。
この第１９の実施形態においては、第１８の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を基板６１上に所定のパターンで必要な数配置した後、図３４に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を覆うようにこの発光ダイオードチップ６３に適した透明樹脂６９のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を覆うようにこの発光ダイオードチップ６４に適した透明樹脂７０のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ６５を覆うようにこの発光ダイオードチップ６５に適した透明樹脂７１のポッティングを行う。この後、透明樹脂６９〜７１のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂６９〜７１は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位としたものが基板６１上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。この場合、透明樹脂７０、７１はそれぞれ緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５のサファイア基板１１の裏面と接触しているため、このサファイア基板１１の裏面が空気と直接接触している場合に比べて屈折率差が小さくなり、したがってこのサファイア基板１１を透過して外部に出ようとする光がこのサファイア基板１１の裏面で反射される割合が減少し、それによって光取り出し効率が向上することで発光効率が向上する。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
【００６４】
次に、この発明の第２０の実施形態について説明する。
この第２０の実施形態においては、第１６または第１７の実施形態のいずれかの方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオードを用いて光源セルユニットを製造する場合について説明する。
図３５Ａに示すように、この第２０の実施形態においては、第１８または第１９の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５をそれぞれ少なくとも一つ含み、これらが所定のパターンで配置されたセル７５をプリント配線基板７６上に所定のパターンで必要な数配置する。この例では、各セル７５は、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５をそれぞれ一つ含み、これらが正三角形の頂点に配置されている。図３５Ｂにセル７５を拡大して示す。各セル７５における赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５の間隔ａは例えば４ｍｍであるが、これに限定されるものではない。セル７５の間隔ｂは例えば３０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。プリント配線基板７６としては、例えば、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4の略）基板やメタルコア基板やフレキシブル配線基板などを用いることができるが、放熱性を有するプリント配線基板であれば他のものを用いることもでき、これらに限定されるものではない。第８の実施形態と同様にして、各セル７６を覆うように透明樹脂６８のポッティングを行い、あるいは、第９の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を覆うように透明樹脂６９のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を覆うように透明樹脂７０のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ６５を覆うように透明樹脂７１のポッティングを行う。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５からなるセル７５がプリント配線基板７６上に配置された光源セルユニットが得られる。
【００６５】
プリント配線基板７６上のセル７５の配置の具体例を図３６および図３７に示すが、これらに限定されるものではない。図３６に示す例はセル７５を４×３の二次元アレイ状に配置したもの、図３７に示す例はセル７５を６×２の二次元アレイ状に配置したものである。
図３８はセル７５の他の構成例を示す。この例では、セル７５は、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を一つ、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を二つ、青色発光の発光ダイオードチップ６５を一つ含み、これらが例えば正方形の頂点に配置されている。二つの緑色発光の発光ダイオードチップ６４はこの正方形の一つの対角線の両端の頂点に配置され、赤色発光の発光ダイオードチップ６３および青色発光の発光ダイオードチップ６５はこの正方形のもう一つの対角線の両端の頂点に配置されている。
この光源セルユニットを一つまたは複数配列することにより、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適な発光ダイオードバックライトを得ることができる。
【００６６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第１〜第２０の実施形態において挙げた数値、材料、構造、構成、形状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、構成、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１…サファイア基板、１２…窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１３…凸部、１４…凹部、１５…転位、１６…ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１７…活性層、１８…ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１９…ｐ側電極、２１…ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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