(57)【要約】【課題】凹凸構造を含む半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上２１に第１半導体層２２を形成させるステップと、（ｂ）前記第１半導体層２２上に物質層を形成させ、熱処理して物質層の物質を前記第１半導体層２２内に浸透させて前記第１半導体層２２を凹凸構造に形成させるステップと、（ｃ）前記第１半導体層２２上に第２半導体層２４を形成させるステップと、を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。【選択図】図２
2006191072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子の製造方法において、
（ａ）基板上に第１半導体層を形成させるステップと、
（ｂ）前記第１半導体層上に物質層を形成させ、熱処理して前記物質層の物質を前記第１半導体層内に浸透させて前記第１半導体層を凹凸構造で形成させるステップと、
（ｃ）前記第１半導体層上に第２半導体層を形成させるステップと、
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記（ｂ）ステップは、
前記第１半導体層上に第１物質層を形成させるステップと、
前記第１物質層上に第２物質層を形成させるステップと、
熱処理により前記第１物質層及び前記第２物質層の物質を前記第１半導体層に浸透させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１物質層は、ＮｉまたはＰｄのうちいずれか１つを含んで形成させることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２物質層は、ＡｇまたはＡｕのうちいずれか１つを含んで形成させることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１半導体層に前記第１物質層及び前記第２物質層の物質を浸透させた後、前記第１半導体層に含まれたＡｕを除去するために王水によるエッチング工程をさらに実施することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記（ｂ）ステップは、
前記物質層を形成させた後、熱処理工程により前記物質層を前記第１半導体層の欠陥領域に浸透させることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１半導体層に浸透させた物質を除去し、前記第１半導体層上にＳｉＯ２またはＳｉＮのうちいずれか１つの物質を蒸着し、表面処理して前記第１半導体層の凹凸構造間にのみ前記ＳｉＯ２またはＳｉＮを残存させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理は、窒素雰囲気の熱処理であることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記窒素雰囲気の熱処理後、酸素雰囲気で熱処理をさらに実施することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１半導体層は、アンドープトまたはｎ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成させることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１半導体層の厚さは、１０ｎｍないし５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
半導体発光素子において、
凹凸構造で形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層の凹凸構造の間に形成され、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇのうち少なくともいずれか一物質を含む物質領域と、
前記第１半導体層及び前記中間層上に順次に形成された第２半導体層、活性層、及び第３半導体層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１３】
前記第１半導体層は、アンドープトまたはｎ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記第１半導体層は、１０ｎｍないし５μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に係り、より詳細には、半導体発光素子に凹凸構造を形成させて光抽出効率を向上させた半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、化合物半導体の特性を利用し、電気エネルギーを赤外線、可視光線、または光の形態に変換させた信号を発信するのに使われる素子である。発光ダイオードは、ＥＬの一種であり、現在ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードが実用化されている。
【０００３】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、直接遷移型半導体であり、他の半導体を用いた素子より高温で安定した動作を得られ、ＬＥＤやレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）などの発光素子に広く応用されている。このようなＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、通常サファイア（Ａｌ２Ｏ３）を基板として利用して、その上に形成されることが一般的であり、発光効率、すなわち、光の抽出効率を向上させるために多様な構造のＬＥＤに関する研究が進められている。現在、発光素子の光抽出領域に凹凸構造を形成させて光抽出効率を向上させようとする研究が進められつつある。
【０００４】
相異なる屈折率を有する物質層の界面では各物質層の屈折率による光の進行が制限される。平坦な界面の場合、屈折率の大きい（ｎ＝２．５）半導体層から屈折率の小さな空気層（ｎ＝１）に光が進行する場合、界面の法線に対して所定角度以下に入射せねばならない。所定角度以上に入射する場合、界面で全反射されて光抽出効率が大きく低下する。したがって、これを防止するために界面に凹凸構造を導入する方法が試みられた。
【０００５】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来の技術による凹凸構造を含む半導体発光素子を示す図面である。図１Ａを参照すれば、ｐ−電極１０１上にｐ−ＧａＮ層１０２、活性層１０３、ｎ−ＧａＮ層１０４が順次に形成されており、ｎ−ＧａＮ層１０４上にｎ−電極１０５が形成されている。活性層１０３から発生した光がｎ−ＧａＮ層１０４を通じて上部に抽出される場合、その入射角度を変化させるために、ｎ−ＧａＮ層１０４と空気層との間の界面に凹凸構造１０６を導入した。
【０００６】
図１Ｂを参照すれば、サファイア基板１１１上にｎ−ＧａＮ層１１２が形成されており、ｎ−ＧａＮ層１１２の一部領域上にｎ−ＡｌＧａＮ層１１３、活性層１１４、ｐ−ＡｌＧａＮ層１１５、ｐ−ＧａＮ１１６、及びｐ電極１１７が順次に形成されている。そして、ｎ−ＧａＮ層１１２のｎ−ＡｌＧａＮ層１１３が形成されていない領域上にｎ−電極１１８が形成されていることが分かる。このような構造は、フリップチップ（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ）形態であって活性層１１４で発生した光を、主に透光性であるサファイア基板１１１方向に抽出させて利用することになる。ここでは、サファイア基板１１１表面に凹凸構造１２０を形成させることによって、光抽出効率を向上させることである。
【０００７】
このような従来の技術による凹凸構造を含む半導体発光素子の場合、主に光抽出効率を向上させるために凹凸構造を導入したものである。しかし、特に図１Ｂに示されたようにサファイア基板１１１をパターニングして凹凸構造を導入する場合、サファイア基板１１１とその上部に形成される半導体層の結晶構造とが合わなくて、半導体層の欠陥が発生しやすいために、均質な半導体層の成長が難しいという問題点がある。したがって、内部的な結晶欠陥により光抽出効率が落ちるという問題点がある
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来の技術の問題点を解決するために、半導体発光素子の光抽出効率を向上させ、発光素子内部の結晶欠陥を減少させうる半導体発光素子の構造及びそれを形成させる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明による半導体発光素子の製造方法は、（ａ）基板上に第１半導体層を形成させるステップと、（ｂ）前記第１半導体層上に物質層を形成させ、熱処理して前記物質層の物質を前記第１半導体層内に浸透させて前記第１半導体層を凹凸構造で形成させるステップと、（ｃ）前記第１半導体層上に第２半導体層を形成させるステップと、を含む。
【００１０】
本発明において、前記（ｂ）ステップは、前記第１半導体層上に第１物質層を形成させるステップと、前記第１物質層上に第２物質層を形成させるステップと、熱処理により前記第１物質層及び前記第２物質層の物質を前記第１半導体層に浸透させるステップと、を含む。
【００１１】
本発明において、前記第１物質層は、ＮｉまたはＰｄのうちいずれか１つを含んで形成させることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記第２物質層は、ＡｇまたはＡｕのうちいずれか１つを含んで形成させることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記第１半導体層に前記第１物質層及び前記第２物質層の物質を浸透させた後、前記第１半導体層に含まれたＡｕを除去するために王水（Ｎｉｔｒｏｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ）によるエッチング工程をさらに実施することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記（ｂ）ステップは、前記物質層を形成させた後、熱処理工程により前記物質層を前記第１半導体層の欠陥領域に浸透させることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記第１半導体層に浸透させた物質を除去し、前記第１半導体層上にＳｉＯ２またはＳｉＮのうちいずれか１つの物質を蒸着し、表面処理して前記第１半導体層の凹凸構造の間にのみ前記ＳｉＯ２またはＳｉＮを残存させる工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、前記熱処理は、窒素雰囲気の熱処理であることを特徴とする。
【００１７】
本発明において、前記窒素雰囲気の熱処理後、酸素雰囲気で熱処理をさらに実施することを特徴とする。
【００１８】
本発明において、前記第１半導体層は、アンドープトまたはｎ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成させることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記第１半導体層の厚さは、１０ｎｍないし５μｍであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明では半導体発光素子において、基板上に形成され、凹凸構造で形成された第１半導体層と、前記第１半導体層の凹凸構造の間に形成され、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇのうち、少なくともいずれか一物質を含む物質領域と、前記第１半導体層及び前記中間層上に順次に形成された第２半導体層、活性層及び第３半導体層と、を備える半導体発光素子を提供する。
【００２１】
本発明において、第１半導体層は、アンドープトまたはｎ型ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成されたことを特徴とする。
【００２２】
本発明において、前記第１半導体層は、１０ｎｍないし５μｍの厚さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体発光素子の発光面領域に凹凸構造のパターンを形成させることによって、活性層で発生した光抽出効率を大幅に向上させ、半導体素子内の欠陥を減少させ、かつ半導体発光素子の安定した動作を誘導して、その寿命を向上させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による凹凸構造を含む半導体発光素子及びその製造方法についてさらに詳細に説明する。
【００２５】
図２及び図３は、本発明の実施形態による凹凸構造を含む半導体発光素子を示す図面である。本発明の詳細な説明において、凹凸構造を有する半導体層の各凹凸形状間の領域に形成された物質領域を中間層と称する。
【００２６】
図２は、フリップチップ形態の半導体発光素子に適用された凹凸構造を示し、図３は、バーチカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）形態の半導体発光素子に適用された凹凸構造を示す図面である。このような構造は、選択的に形成させることができ、共通して活性層で発生した光の放出領域に凹凸構造が形成されている。
【００２７】
図２を参照すれば、Ａｌ２Ｏ３のような透光性基板２１上に第１半導体層２２と中間層２３が形成されている。ここで、第１半導体層２２は、凹凸構造で形成されており、その上部に第２半導体層２４が形成されている。そして、第２半導体層２４上の一部領域に活性層２６、第３半導体層２７、第２電極２８が順次に形成されている。第２半導体層２４の活性層が形成されていない領域には、第２電極２５が形成されている。
【００２８】
ここで、前記各層を形成させる物質を例示的に説明すれば、次の通りである。透光性基板２１は、一般的に広く使われるＡｌ２Ｏ３基板を使用でき、第１半導体層２２と第２半導体層２４は、アンドープト（ｕｎｄｏｐｅｔ）、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成されうる。そして、中間層２３は、Ｎｉ、Ｐｆ、Ａｇ、およびＡｕのうちいずれか１つを含む酸化物で形成されうる。活性層２６は、通常、半導体レーザー発光素子に使われる物質で形成し、多重量子障壁構造の多層構造で形成しうる。第３半導体層２７は、アンドープト、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成されうる。ここで、前記第１半導体層がｎ型物質である場合、前記第３半導体層は、ｐ型物質で形成される。そして、第１電極２５は、ｎ型またはｐ型伝導性物質で形成させ、第２電極２８は、前記第１電極２５と反対極性の伝導性物質で形成させうる。
【００２９】
図２に示されたように、本発明の実施形態による半導体発光素子での凹凸構造は、第１半導体層２２の凹凸状にパターニングされた領域内に中間層２３が形成された構造を有している。第１半導体層２２の凹凸状パターン間の距離は一定したものではなく、その距離は第１半導体層２２内の欠陥、特にスクリューディスロケーション（ｓｃｒｅｗ  ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）により決定されうる。第１半導体層２２の厚さは、約１０ｎｍないし５μｍであることが望ましい。図２の半導体発光素子の構造によれば、第１半導体層２２の欠陥領域に中間層２３が形成され、第１半導体層２２及び中間層２３の上部に再び第２半導体層２４が形成されて半導体発光素子内部の結晶欠陥を減少させうる。また、凹凸構造を導入して活性層２６内で発生する光の外部抽出効率を向上させうる。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態による凹凸構造を有するバーチカル形態の半導体発光素子に関する図面であって、下部構造体３８上に第２電極３７、第３半導体層３６、活性層３５、及び第２半導体層３４が順次に形成されている。第２半導体層３４上には、凹凸状にパターニングされた第１半導体層３２及び中間層３３が形成されている。そして、第１半導体層３２及び中間層３３上には第１電極３１が形成されている。
【００３１】
図３に示したようなバーチカル形態の半導体発光素子の各構成層の物質を示せば、次の通りである。第１半導体層３２と第２半導体層３４は、アンドープト、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で形成しうる。そして、中間層３３は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、またはＡｇを含みうる。活性層３５は、通常、半導体レーザー発光素子に使われる物質で形成し、多重量子障壁構造の多層構造で形成しうる。第１電極３１及び第２電極３７は、伝導性物質で形成させうる。
【００３２】
図３に示した本発明の実施形態による凹凸構造は、第１半導体層３２の凹凸状にパターニングされた領域内に中間層３３が形成された構造である。ここで、第１半導体層３２の凹凸状パターン間の距離は、前記図２に示したフリップチップ形態と同様に一定したものではなく、第１半導体層３２内の欠陥、特にスクリューディスロケーションにより決定される。したがって、本発明による半導体発光素子の構造によれば、第１半導体層３２の欠陥領域に中間層３３が形成され、その下部に再び第２半導体層３４が形成されて半導体発光素子内部の結晶欠陥を減少させ、凹凸構造を導入して活性層３５内で発生する光の外部抽出効率を向上させうる。
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による凹凸構造を有する半導体発光素子の製造方法について詳細に説明する。但し、ここでは、本発明の特徴の半導体発光素子の凹凸構造を形成させる工程について詳細に説明し、その他の活性層及び電極を形成させる工程については、従来の一般的な半導体製造工程技術を利用すれば、容易に形成させうるので、ここではその説明を省略する。
【００３４】
図４Ａないし図４Ｃは、本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造を形成させる工程を示す図面である。図４Ａを参照すれば、基板４１上に第１半導体層４２を形成させる。ここで、基板４１は、主にサファイア基板（屈折率ｎ＝１．７８）を使用し、第１半導体層４２はアンドープト、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で約１０ｎｍないし５μｍの厚さに形成させる。そして、第１半導体層４２上に第１物質層４４及び第２物質層４５を形成させる。第１物質層４４と第２物質層４５は、図２及び図３の中間層２３、３３を形成させるためのものであって、第１物質層４４及び第２物質層４５はＮｉ、Ａｕ、Ａｇ、およびＰｄのうち少なくともいずれか１つを含んで形成させる。通常、基板４１上に形成させる第１半導体層４２内には結晶欠陥４３が生成され、特に関心の対象となるのは、基板４１上の第１半導体層４２の垂直方向に形成されるスクリューディスロケーションである。通常、基板４１として使われるサファイア物質と第１半導体層、例えば、ＧａＮとの相互結晶構造が異なるために、その内部に形成されるのである。
【００３５】
次いで、図４Ｂに示されたように、急速熱処理（ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程を実施する。熱処理時には、窒素雰囲気で摂氏約８００℃で高温熱処理を実施することが望ましい。選択的に酸素雰囲気の低温熱処理を並行して実施しうる。これを通じて第１物質層４４と第２物質層４５との物質が凝集（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）されて第１半導体層４２の結晶欠陥４３内に浸透される。したがって、図４Ｂのように第１半導体層４２内に中間層４６が形成された構造を得られる。中間層４６の物質は、ＮｉＯ及びＮｉＯ／Ａｇ物質となる。また、酸化工程によるＧａ酸化物も含まれうる。これについての技術的内容はＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｎｉｃｋｅｌ  ａｎｄ  ｎｉｃｋｅｌ／ｇｏｌｄ  ｃｏｎｔａｃｔｓ  ｔｏ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ（Ｈ．Ｓ．Ｖｅｎｕｇｏｐａｌａｎ  ｅｔ．ａｌ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１６（２），Ｍａｒ／Ａｐｒ１９９８）に詳細に説明されている。
【００３６】
次いで、図４Ｃに示されたように、第１半導体層４２及び中間層４６上に第２半導体層４７を形成させる。この際、第２半導体層４７は第１半導体層４２の物質と結晶構造が同一か、または類似した物質で形成させ、第１半導体層４２の領域から選択的に成長して、結局、第１半導体層４２及び中間層４６をいずれも塗布する形で成長が起こる。このような凹凸構造を形成した後の図２に示したような活性層、第３半導体層のような半導体発光素子の構造は、従来の一般的な工程技術を利用すれば、容易に形成させうる。
【００３７】
次いで、図５Ａないし図５Ｄを参照して本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の形成工程に対して詳細に説明する。
【００３８】
図５Ａを参照すれば、基板５１上に第１半導体層５２を形成させる。ここで、第１半導体層５２はアンドープト、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）であって、約１０ｎｍないし５μｍの厚さに形成させる。そして、第１半導体層５２上に第１物質層５４及び第２物質層５５を形成させる。第１物質層５４と第２物質層５５は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、およびＡｕのうち少なくとも何れか１つを含んで形成させる。通常、基板５１上に形成させる第１半導体層５２内には、転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）のような結晶欠陥５３が生成され、特に、半導体発光素子の特性に影響を与えるのがスクリューディスロケーションである。前述したように一般的な半導体発光素子の基板５１に使われるサファイア物質と第１半導体層、例えば、ＧａＮと相互結晶構造の差で形成される。
【００３９】
図５Ｂを参照すれば、ＲＴＡ工程を実施するが、窒素雰囲気で約８００℃で高温熱処理を実施することが望ましい。選択的に酸素雰囲気の低温熱処理を並行して実施しうる。これを通じて第１物質層５４及び第２物質層５５の物質の凝集（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）及び第１半導体層５２の結晶欠陥５３内への浸透を誘導する。これにより、図５Ｂのように第１半導体層５２内に中間層５６が形成された構造を得られる。例えば、第１物質層５４をＮｉで形成させ、第２物質層５５をＡｕで形成させた場合、中間層４６物質はＮｉＯ（またはＮｉＯ＋Ｇａ酸化物）／Ａｕ（またはＡｕＧｕ）になりうる。
【００４０】
次いで、図５Ｃに示されたように王水のような物質を用いて中間層５６からＡｕを選択的に除去しうる。これは、第２物質層５５をＡｕで形成させた場合、Ａｕ自体の光吸収率が高くて半導体発光素子の特性に望ましくない影響を与える恐れがあるからである。
【００４１】
そして、図５Ｄに示されたように、第１半導体層５２及び中間層５６上に第２半導体層５７を形成させる。この際、第２半導体層５７は、第１半導体層５２と結晶構造の同一か、または類似した物質で形成させ、第１半導体層５２の領域から選択的に成長し、結局、第１半導体層５２及び中間層５６をいずれも塗布する形態に成長する。このような凹凸構造を形成した後の図２に示されたような同じ活性層、第３半導体層のような半導体発光素子の構造は従来の一般的な工程技術を利用すれば、容易に形成させうる。
【００４２】
次いで、図６Ａないし図６Ｅを参照して本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の形成工程について詳細に説明する。
【００４３】
図６Ａを参照すれば、基板６１上に第１半導体層６２を形成させる。ここで、第１半導体層６２は、アンドープト、ｎ型またはｐ型でドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）であって約１０ｎｍないし５μｍの厚さに形成させる。そして、第１半導体層６２上に第１物質層６４及び第２物質層６５を形成させる。第１物質層６４と第２物質層６５は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、およびＡｕのうち少なくともいずれか１つを含んで形成させる。通常、基板６１上に形成させる第１半導体層６２内には、転位のような結晶欠陥６３が生成され、特に半導体発光素子の特性に影響を与えるのがスクリューディスロケーションである。前述したように一般的な半導体発光素子の基板６１に使われるサファイア物質と第１半導体層、例えば、ＧａＮと相互結晶構造の差で形成される。
【００４４】
図６Ｂを参照すれば、ＲＴＡ工程を実施するが、窒素雰囲気で摂氏約８００℃で高温熱処理を実施することが望ましい。選択的に、酸素雰囲気の低温熱処理を並行して実施しうる。これにより、第１物質層６４と第２物質層６５の凝集化と第１半導体層６２の結晶欠陥６３内への浸透とを誘導する。次いで、図６Ｂのように第１半導体層６２内に中間層６６が形成された構造が得られる。
【００４５】
次いで、図６Ｃに示されたように湿式エッチング工程によって中間層６６を順次に除去する。結果的に中間層６６の全体を除去すれば、第１半導体層６２だけが基板６１上に形成された構造となる。
【００４６】
そして、図６Ｄに示されたように、ＳｉＯ２またはＳｉＮなどを第１半導体層６２上に塗布して平坦化工程を実施して第２中間層６７を形成させる。
【００４７】
次いで、図６Ｅに示されたように、第１半導体層６２及び第２中間層６７上に第２半導体層６８を形成させる。この際、第２半導体層６８は、第１半導体層６２と結晶構造の同一か、または類似した物質で形成させ、第１半導体層６２領域から選択的に成長し、結局、第１半導体層６２及び第２中間層６７をいずれも塗布する形態に成長する。このような凹凸構造を形成した後の図２に示されたような活性層、第３半導体層のような半導体発光素子の構造は、従来の一般的な工程技術を利用すれば、容易に形成させうる。
【００４８】
結果的に、本発明の第１実施形態ないし第３実施形態による半導体発光素子の製造工程によって、半導体発光素子の発光面領域に第１半導体層が凹凸構造を有するということが分かる。
【００４９】
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらが発明の範囲を限定するというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決まるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により決められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、半導体発光素子の製造関連技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】従来の技術による凹凸構造を含む半導体発光素子を示す図面である。
【図１Ｂ】従来の技術による凹凸構造を含む半導体発光素子を示す図面である。
【図２】本発明による凹凸構造を含む半導体発光素子の構造を示す図面である。
【図３】本発明による凹凸構造を含む半導体発光素子の構造を示す図面である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図４Ｃ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図５Ｃ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図５Ｄ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ａ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｂ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｃ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｄ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｅ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００５２】
２１、４１、５１、６１    基板、
２２、３２、４２、５２、６２    第１半導体層、
２３、３３、４６、５６、６６    中間層、
２４、３４、４７、５７、６８    第２半導体層、
２５、３１    第１電極、
２６、３５    活性層、
２７、３６    第３半導体層、
２８、３７    第２電極、
３８    下部構造体、
４３、５３、６３    欠陥、
４４、５４、６４    第１物質層、
４５、５５、６５    第２物質層、
６７    第２中間層、
１０１    ｐ−電極、
１０２    ｐ−ＧａＮ、
１０３    活性層、
１０４    ｎ−ＧａＮ、
１０５    ｎ−電極、
１０６    凹凸界面、
１１１    サファイア基板、
１１２    ｎ−ＧａＮ、
１１３    ｎ−ＡｌＧａＮ、
１１４    活性層、
１１５    ｐ−ＡｌＧａＮ、
１１６    ｐ−ＧａＮ、
１１７    ｐ−電極、
１１８    ｎ−電極。
【図１Ａ】
2006191072.tif 000003
【図１Ｂ】
2006191072.tif 000004
【図２】
2006191072.tif 000005
【図３】
2006191072.tif 000006
【図４Ａ】
2006191072.tif 000007
【図４Ｂ】
2006191072.tif 000008
【図４Ｃ】
2006191072.tif 000009
【図５Ａ】
2006191072.tif 000010
【図５Ｂ】
2006191072.tif 000011
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2006191072.tif 000015
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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