(57)【要約】      （修正有）【課題】波長スペクトルが狭い光を発生することが可能なロッド型発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】製造方法は、（ａ）第１導電型のＧａＮ層１８上に、側面及び上面を有する第１導電型のＧａＮ製のロッド２２を形成する工程と、（ｂ）ロッドの上面に高抵抗層２４を選択的に成長させる工程と、（ｃ）ロッド及び高抵抗層を覆うように、多重量子井戸層２６を形成する工程と、（ｄ）多重量子井戸層を覆うように、第２導電型のＧａＮ層２８を形成する工程と、を含む。【選択図】図１
2015142020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド型発光素子の製造方法であって、
第１導電型のＧａＮ層上に、側面及び上面を有する第１導電型のＧａＮ製のロッドを形成する工程と、
前記ロッドの前記上面に高抵抗層を選択的に成長させる工程と、
前記ロッド及び前記高抵抗層を覆うように、多重量子井戸層を形成する工程と、
前記多重量子井戸層を覆うように、第２導電型のＧａＮ層を形成する工程と、
を含む製造方法。
【請求項２】
前記ロッドを形成する前記工程、及び、前記高抵抗層を選択的に成長させる前記工程は、単一の成長装置を用いて連続的に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高抵抗層は、アンドープＧａＮ層、Ａｌが添加されたＧａＮ層、炭素が添加されたＧａＮ層、又は、ＡｌＮ層である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
第１導電型のＧａＮ層と、
前記第１導電型のＧａＮ層上に設けられた第１導電型のＧａＮ製のロッドであり、側面及び上面を有する該ロッドと、
前記ロッドの上面に選択的に成長された高抵抗層と、
前記ロッド及び前記高抵抗層を覆うように設けられた多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層を覆うように設けられた第２導電型のＧａＮ層と、
を備えるロッド型発光素子。
【請求項５】
前記高抵抗層は、アンドープＧａＮ層、Ａｌが添加されたＧａＮ層、炭素が添加されたＧａＮ層、又は、ＡｌＮ層である、請求項４に記載のロッド型発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロッド型発光素子の製造方法、及びロッド型発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子が、種々の用途の光源として利用されてきている。また、発光素子としては、一般的には、平面型の発光素子が知られているが、近年、平面型の発光素子に比して大きい発光面積を有するロッド型発光素子が開発されている。
【０００３】
ロッド型発光素子は、複数のロッドを有する。複数のロッドは、ｎ型のＧａＮから構成されている。また、ロッド型発光素子では、複数のロッドを覆うように、多重量子井戸層が形成され、当該多重量子井戸層を覆うようにｐ型のＧａＮ層が形成されている。
【０００４】
このようなロッド型発光素子では、ロッドの側面、即ちｍ面とロッドの上面、即ちｃ面に隣接する多重量子井戸層において光が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロッドの側面上に成長する多重量子井戸層とロッドの上面上に成長する多重量子井戸層とでは、インジウムの取り込み量が異なる。また、ロッドの側面上に成長する多重量子井戸層とロッドの上面上に成長する多重量子井戸層とでは、成長速度も異なる。その結果、ロッドの側面上の多重量子井戸層において発生する光の波長とロッドの上面上の多重量子井戸層において発生する光の波長が異なり、延いては、ロッド型発光素子が発生する光の波長スペクトルが広くなることがある。
【０００７】
このような背景から、波長スペクトルが狭い光を発生することが可能なロッド型発光素子が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面においては、ロッド型発光素子の製造方法が提供される。この製造方法は、（ａ）第１導電型のＧａＮ層上に、側面及び上面を有する第１導電型のＧａＮ製のロッドを形成する工程と、（ｂ）前記ロッドの前記上面に高抵抗層を選択的に成長させる工程と、（ｃ）前記ロッド及び前記高抵抗層を覆うように、多重量子井戸層を形成する工程と、（ｄ）前記多重量子井戸層を覆うように、第２導電型のＧａＮ層を形成する工程と、を含む。
【０００９】
上記製造方法によれば、ロッドの上面に高抵抗層が形成されるので、ロッドの上面を介した多重量子井戸層に対する電流の供給が抑制される。その結果、ロッドの上面の上に形成された多重量子井戸層での発光が抑制される。したがって、この製造方法によれば、波長スペクトルが狭い光を発生することが可能なロッド型発光素子が提供される。また、この製造方法によれば、選択的な成長により高抵抗層を形成することができる。一方、ロッドの上面上に高抵抗層を形成する方法としては、ロッドの上面を含む平坦面を形成した後に、当該平坦面上に高抵抗材料から構成された層を形成し、次いで、エッチングやリフトオフといった処理を行ってロッドの上面上のみに高抵抗層を残す方法が考えられる。このような方法に比して、一側面に係る製造方法では、工程数を少なくすることが可能であり、ロッドに対するダメージを抑制することが可能である。
【００１０】
一形態においては、ロッドを形成する前記工程、及び、高抵抗層を選択的に成長させる前記工程は、単一の成長装置を用いて連続的に行われてもよい。また、一形態においては、高抵抗層は、アンドープＧａＮ層、Ａｌが添加されたＧａＮ層、炭素が添加されたＧａＮ層、又は、ＡｌＮ層であってもよい。
【００１１】
別の一側面においては、ロッド型発光素子が提供される。この発光素子は、第１導電型のＧａＮ層と、第１導電型のＧａＮ層上に設けられた第１導電型のＧａＮ製のロッドであり、側面及び上面を有する該ロッドと、ロッドの上面に選択的に成長された高抵抗層と、ロッド及び高抵抗層を覆うように設けられた多重量子井戸層と、多重量子井戸層を覆うように設けられた第２導電型のＧａＮ層と、を備える。一形態においては、高抵抗層は、アンドープＧａＮ層、Ａｌが添加されたＧａＮ層、炭素が添加されたＧａＮ層、又は、ＡｌＮ層であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、波長スペクトルが狭い光を発生することが可能なロッド型発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係るロッド型発光素子を示す断面図である。
【図２】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【図３】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【図４】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【図５】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【図６】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【図７】ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
まず、一実施形態に係るロッド型発光素子について説明する。図１は、一実施形態に係るロッド型発光素子を示す断面図である。図１に示す発光素子１０は、ロッド型発光素子である。発光素子１０は、基板１２、第１層１４、第２層１６、第１導電型のＧａＮ層１８、マスク２０、一以上のロッド２２、高抵抗層２４、多重量子井戸層２６、第２導電型のＧａＮ層２８、第１電極３０、第２電極３２、絶縁部３４、第１電極パッド３６，及び第２電極パッド３８を備えている。
【００１６】
基板１２は、サファイア基板又はＳｉ基板である。この基板１２の上には、第１層１４、及び第２層１６を介して、第１導電型のＧａＮ層１８が設けられている。第１層１４は、バッファ層であり、例えば、ＡｌＮから構成され得る。また、第２層１６は、例えば、案ドープのＧａＮ層である。なお、基板１２が、サファイア基板である場合には、第２層１６又は第１導電型のＧａＮ層１８が、当該基板１２上に直接形成されてもよい。
【００１７】
第１導電型のＧａＮ層１８は、一実施形態では、ｎ型のＧａＮ層である。第１導電型のＧａＮ層１８は、ドーパントとして、例えばＳｉといった不純物を含有し得る。この第１導電型のＧａＮ層１８上には、マスク２０が設けられている。
【００１８】
マスク２０は、例えば、ＳｉＯ２から構成されている。マスク２０は、ロッド２２が形成される領域を開口させるパターンを有している。このマスク２０の開口から露出する第１導電型のＧａＮ層１８の領域上には、第１導電型（ｎ型）のＧａＮ製のロッド２２が形成されている。ロッド２２は、略六角柱の形状を有しており、側面及び上面を有している。ロッド２２の側面は、第１導電型のＧａＮ層１８の膜厚方向に沿った方向に延びている。また、ロッド２２の上面は、当該ロッド２２の側面に交差する方向に延在しており、当該ロッド２２の頂面を構成している。このロッド２２の上面上には、高抵抗層２４が設けられている。
【００１９】
高抵抗層２４は、ロッド２２の上面に選択的に成長された層である。高抵抗層２４は、発光素子１０への電流注入時に、ロッド２２と第２導電型（ｐ型）のＧａＮ層との間で当該ロッド２２の上面を介して電流が流れることを阻止するための層であり、高い抵抗値を有する。高抵抗層２４は、例えば、アンドープＧａＮ層、Ａｌが添加されたＧａＮ層、炭素が添加されたＧａＮ層、又は、ＡｌＮ層から構成され得る。
【００２０】
また、発光素子１０では、ロッド２２及び高抵抗層２４を覆うように、多重量子井戸層２６が設けられている。多重量子井戸層２６は、複数のＩｎＧａＮと複数のＧａＮ層が交互に積層されることによって構成されている。
【００２１】
第２導電型のＧａＮ層２８は、多重量子井戸層２６を覆うように設けられている。第２導電型のＧａＮ層２８は、ドーパントとして、例えば、Ｍｇ，Ｚｎといった不純物を含有し得る。なお、第２導電型のＧａＮ層２８は、ロッド２２の側面上及び高抵抗層２４の表面上に直接形成されていなくてもよく、ロッド２２の側面及び高抵抗層２４の表面と、第２導電型のＧａＮ層２８との間には、例えば、第２導電型のＡｌＧａＮ層が介在していてもよい。
【００２２】
また、第２導電型のＧａＮ層２８上には、第１電極３０が設けられている。第１電極３０は、例えば、透明電極であることができ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ４といった材料から構成され得る。また、発光素子１０では、第１導電型のＧａＮ層１８の一部の領域が露出されており、当該領域上には第２電極３２が設けられている。第２電極３２は、例えば、順に積層されたＴｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＡｕの積層体から構成され得る。
【００２３】
また、発光素子１０では、ロッド２２間の間隙を埋め込むように絶縁部３４が設けられている。絶縁部３４は、例えば、透明な絶縁体から構成され得る。この絶縁部３４上且つ第１電極３０の一部領域上には、第１電極パッド３６が設けられている。また、第２電極３２上には第２電極パッド３８が設けられている。第１電極パッド３６及び第２電極パッド３８は、例えば、順に積層されたＴｉ及びＡｕから構成され得る。
【００２４】
この発光素子１０に電流が注入されると、多重量子井戸層２６において光が発生する。ただし、ロッド２２の上面上には高抵抗層２４が設けられているので、ロッド２２の上面を介する電流の供給は抑制され、ロッド２２の上面の上の多重量子井戸層２６での光の発生が抑制される。また、電流はロッド２２の側面と第２導電型のＧａＮ層２８との間において多重量子井戸層２６に注入される。よって、発光素子１０は、波長スペクトルが狭い光を発生することができる。
【００２５】
以下、発光素子１０の製造方法、即ち、一実施形態に係る発光素子の製造方法について説明する。図２〜図７は、ロッド型発光素子の製造方法の一工程により作成される生産物を示す図である。以下、図２〜図７を順に参照する。
【００２６】
図２に示すように、一実施形態の製造方法では、基板１２上に、第１層１４、及び第２層１６が成長される。第１層１４及び第２層１６は、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置を用いることにより、形成される。
【００２７】
次いで、一実施形態の製造方法では、第２層１６上に第１導電型のＧａＮ層１８が成長される。第１導電型のＧａＮ層１８も、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。これにより、図２に示す生産物４０が作成される。
【００２８】
次いで、一実施形態の製造方法では、第１導電型のＧａＮ層１８上にマスク２０が形成される。マスク２０は、第１導電型のＧａＮ層１８上にマスク層を形成し、当該マスク層上にフォトリソグラフィによって別のマスクを形成し、当該別のマスクを用いてマスク層をエッチングすることにより、形成される。これにより、図３に示す生産物４２が作成される。
【００２９】
次いで、第１導電型のＧａＮ製のロッド２２が成長される。ロッド２２は、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。具体的には、マスク２０の開口から露出した第１導電型のＧａＮ層１８の領域上に第１導電型のＧａＮがエピタキシャル成長することにより、ロッド２２が形成される。これにより、図４に示す生産物４４が作成される。
【００３０】
次いで、ロッド２２の上面上に、高抵抗層２４が選択的に成長される。高抵抗層２４は、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。一実施形態においては、単一の成長装置を用いてロッド２２の成長に連続して高抵抗層２４が成長される。なお、高抵抗層２４を構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のロッド２２の上面上での成長速度は、ロッド２２の側面における当該ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長速度よりも速い。したがって、ロッド２２の上面上に高抵抗層２４を選択的に成長することが可能である。かかる高抵抗層２４の成長により、図５に示す生産物４６が作成される。
【００３１】
次いで、ロッド２２及び高抵抗層２４を覆うように、多重量子井戸層２６が成長される。多重量子井戸層２６は、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。これにより、図６に示す生産物４８が作成される。
【００３２】
次いで、多重量子井戸層２６を覆うように、第２導電型のＧａＮ層２８が成長される。第２導電型のＧａＮ層２８は、成長装置、例えば、ＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。これにより、図７に示す生産物５０が作成される。なお、多重量子井戸層２６の形成後、第２導電型のＧａＮ層２８の形成前に、多重量子井戸層２６の表面に沿うよう、第２導電型のＡｌＧａＮ層を成長させてもよい。
【００３３】
次いで、第１導電型のＧａＮ層１８の一部領域がエッチングによって露出され、当該一部領域上に第２電極３２が形成される。また、第２導電型のＧａＮ層２８及びマスク２０上に第１電極３０が形成される。第１電極３０は、例えば、蒸着又はスパッタリングによって形成することができる。
【００３４】
そして、第２電極３２上に第２電極パッド３８が形成され、第１電極３０上に第１電極パッド３６が形成されることにより、図１に示した発光素子１０を製造することができる。
【００３５】
かかる製造方法では、高抵抗層２４をロッド２２の上面に選択的に成長させている。一方、ロッド２２の上面上に高抵抗層を形成する方法としては、ロッド２２の上面を含む平坦面を形成した後に、当該平坦面上に高抵抗材料から構成された層を形成し、次いで、エッチングやリフトオフといった処理を行ってロッド２２の上面上のみに高抵抗層を残す方法が考えられる。このような方法に比して、一実施形態に係る製造方法では、工程数を少なくすることが可能であり、ロッドに対するダメージを抑制することが可能である。
【００３６】
また、一実施形態の製造方法によれば、単一の成長装置を用いてロッド２２及び高抵抗層２４を連続的に成長させることが可能である。したがって、発光素子１０の製造のスループットを向上させることが可能である。
【００３７】
以上、実施形態について説明したが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、発光素子の電極は、ｐ型電極がｐ型のＧａＮ層に電気的に接続しており、ｎ型電極がｎ型のＧａＮ層に電気的に接続している限り、任意の領域に設けられていてもよい。また、第１層１４、第２層１６、第１導電型のＧａＮ層１８、ロッド２２、高抵抗層２４、多重量子井戸層２６、及び第２導電型のＧａＮ層２８は全て、単一の成長装置を用いて形成されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…発光素子、１２…基板、１８…第１導電型のＧａＮ層、２２…ロッド、２４…高抵抗層、２６…多重量子井戸層、２８…第２導電型のＧａＮ層。
【図１】
2015142020.tif 000003
【図２】
2015142020.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015142020.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015142020.tif 000008
【図７】
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