(57)【要約】【課題】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ことができるとともに、活性層の体積を増加させることができることにより発光出力の向上を図ることができ、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。【解決手段】六方晶系の結晶構造を有する材料からなり主面がｒ面またはａ面の基板１１上にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２をａ面方位で優先成長させ、その上にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４をｍ面方位で順次優先成長させ、その上にｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をａ面方位で優先成長させて発光ダイオード構造を形成する。活性層１４は鋸歯状の断面形状を有し、斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットからなる。この発光ダイオードを用いて発光ダイオードバックライトなどを製造する。【選択図】図１
2008130606.tif 000002
【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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有する鋸歯状の断面形状を有することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
上記半導体はウルツ鉱構造を有することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
上記半導体は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体または酸化物半導体であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項５】
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板として主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するように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。
【請求項６】
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少なくとも一つ含むセルが複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする光源セルユニット。
【請求項７】
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配列したバックライトにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするバックライト。
【請求項８】
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配列した照明装置において、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
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配列したディスプレイにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１０】
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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項１２】
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子の製造方法であって、
上記基板として主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイ、電子機器、半導体素子および半導体素子の製造方法に関し、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軸配向で平坦な層として成長させる方法が主流である。
しかしながら、このような方法で製造される従来の発光ダイオードでは、構造的に発光出力のさらなる向上を図ることは困難な状況になっている。
【０００３】
３次元的な量子閉じ込めを行う量子ドットあるいは２次元的な量子閉じ込めを行う量子細線を活性層に用いて量子効果を増大させることにより発光効率の向上が可能と言われているが、この場合には活性層の体積が減少するため、量子効果による発光効率の向上と発光体積の向上とを同時に図ることは困難であり、この手法による発光出力の向上は困難であると考えられる。
また、周知のように、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。
【０００４】
この問題を解決するために、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３６に示す。この方法によれば、図３６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。
【特許文献１】特開平１１−１１２０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３６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だけでなく、多重量子井戸層１０４が｛２−１−１４｝面や｛０１−１２｝面を斜面とする鋸歯状の断面形状を有するため、多重量子井戸層１０４が平坦である場合に比べて活性層の体積も増加するが、｛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。
【０００６】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、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ことができるとともに、活性層の体積を増加させることができることにより発光出力の向上を図ることができ、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光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイおよび電子機器を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、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ことができるとともに、活性層の体積あるいは面積の増加により発光出力などの性能の向上を図ることができ、しかも製造が容易な発光ダイオード、半導体レーザ、トランジスタなどを含む半導体素子およびその製造方法を提供することである。
上記課題および他の課題は、添付図面を参照した本明細書の記述により明らかとなるであろう。
【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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有する
ことを特徴とするものである。
【０００８】
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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板として主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【０００９】
この半導体発光素子において、典型的な一つの例では、活性層は、｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有する鋸歯状の断面形状を有する。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。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。半導体レーザでは、好適には、共振器長方向が［０００１］方向（ｃ軸方向）となるようにする。
【００１０】
この半導体発光素子を構成する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る。
六方晶系の結晶構造を有する物質からなり、主面が｛１０−１２｝面（ｒ面）または｛１１−２０｝面（ａ面）である基板としては、その上に活性層を｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するように成長させることができるものであれば、基本的にはどのようなものを用いてもよいが、具体的には、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。
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。
【００１１】
基板としては、主面の全体が平坦なもの以外に、主面に複数の凸部を有する基板であってこの凸部は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ものを用いてもよい。この場合、例えば、この基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状、四角形状、五角形状または六角形状の断面形状となる状態を経て第１の半導体層を成長させ、この第１の半導体層から基板上に第２の半導体層を横方向成長させ、この第２の半導体層上に第１の導電型の第３の半導体層、活性層および第２の導電型の第４の半導体層を順次成長させることにより半導体発光素子を製造する。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、好適には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、好適には０．５〜３であり、最も好適には０．５付近であるが、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１００°＜θ＜１６０°、より好適には１３２°＜θ＜１３９°あるいは１４７°＜θ＜１５４°であり、最も好適には１３５°あるいは１５２°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）。この場合、第２の半導体層の転位密度を最小化する観点より、好適には、凹部の深さ（凸部の高さと同じ）をｄ、凹部の底面の幅をＷg 、例えば三角形状などの断面形状となる状態の第１の半導体層の斜面と基板の一主面とがなす角度をαとしたとき、２ｄ≧Ｗg ｔａｎαが成立するように、ｄ、Ｗg 、αを決める。αは通常一定であるため、この式が成立するようにｄ、Ｗg を決める。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、凹部の底面からの第１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第１の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���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。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。また、凸部の上面の幅Ｗt は、凸部の断面形状が三角形状の場合は０であるが、凸部の断面形状が台形状の場合は、この凸部は第２の半導体層の横方向成長に使用する領域であるため、長ければ長いほど転位密度の少ない部分の面積を大きくすることができる。凸部の断面形状が台形状の場合、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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 ）、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。
凸部の屈折率は、必要に応じて設計により決められるが、一般的には、基板の屈折率およびこの基板上に成長させる半導体層の屈折率とは異なる屈折率に選ばれ、典型的には、基板の屈折率以下に選ばれる。
第３の半導体層には、これと電気的に接続された状態で第１の導電型側の電極を形成する。同様に、第４の半導体層にも、これと電気的に接続された状態で第２の導電型側の電極を形成する。
典型的には、第１の半導体層を成長させる際に、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して１２０〜１５０°傾斜した方向およびこの一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が上記の三角形状、四角形状、五角形状または六角形状の断面形状となる状態の第１の半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記の一主面に平行な方向に、三角形部、四角形部、五角形部または六角形部から遠ざかるように屈曲する。
【００１４】
第３の発明は、
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をそれぞれ少なくとも一つ含むセルが複数個配列した光源セルユニットにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
【００１５】
第４の発明は、
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をそれぞれ複数個配列したバックライトにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
【００１６】
第５の発明は、
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をそれぞれ複数個配列した照明装置において、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
【００１７】
第６の発明は、
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をそれぞれ複数個配列したディスプレイにおいて、
上記赤色発光の半導体発光素子、上記緑色発光の半導体発光素子および上記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が、
六方晶系の結晶構造を有する物質からなる基板上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
第３〜第６の発明において、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としては、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたもの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。
【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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
【００１９】
ここで、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。
第３〜第７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２の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２０】
第８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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子であって、
上記基板の主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であり、かつ、上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するものである
ことを特徴とするものである。
第９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上に、六方晶系の結晶構造を有する半導体からなる活性層を含む半導体層を有する半導体素子の製造方法であって、
上記基板として主面が｛１０−１２｝面または｛１１−２０｝面であるものを用い、上記基板上に上記活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有するように成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【００２１】
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。ここで、活性層とは、半導体発光素子においては発光領域、半導体受光素子においては受光領域、電子走行素子においては電子が走行する領域を意味する。同一基板またはチップ上にこれらの素子が１個または複数個形成される。これらの素子は、必要に応じて独立的に駆動されるように構成される。同一基板上に発光素子と電子走行素子とを集積化することにより光電子集積回路（ＯＥＩＣ）を構成することが可能である。必要に応じて、光配線を形成することも可能である。少なくとも一つの半導体発光素子（発光ダイオードあるいは半導体レーザ）の点滅を用いて明かりの供給による照明通信あるいは光通信を行うこともできる。この場合、異なる波長帯域の光を複数用いて照明通信あるいは光通信を行ってもよい。
第８および第９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２の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２２】
上述のように構成されたこの発明においては、｛１−１００｝面（ｍ面）ファセットはピエゾ電界がゼロの面であるため、活性層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、活性層が｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有し、この｛１−１００｝面ファセットからなる斜面は基板の主面と３０°の角度をなすため、活性層が平坦な場合に比べて、活性層の総面積は１／ｃｏｓ３０°＝２／３1/2 ＝１．１５倍に増大し、その分だけ活性層の体積を増加させることができる。さらに、主面が｛１０−１２｝面（ｒ面）または｛１１−２０｝面（ａ面）からなる基板上への｛１−１００｝面ファセットからなる斜面を有する活性層の成長は、成長条件の制御により高い制御性で容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、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ことができるとともに、活性層の体積を増加させることができることにより発光出力の向上を図ることができ、しかも半導体発光素子の製造が容易である。そして、この高性能の半導体発光素子を用いて高性能の光源セルユニット、バックライト、照明装置、ディスプレイ、各種の電子機器などを実現することができる。
また、半導体素子、特に電子走行素子においては、電子が走行する活性層の面積を増加させることができることにより電流駆動能力を増加させることができ、出力の大幅な向上を図ることができ、しかも電子走行素子の製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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の実施形態による発光ダイオードを示す。この発光ダイオードはＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたものである。
図１に示すように、この発光ダイオードにおいては、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が｛１０−１２｝面（ｒ面）または｛１１−２０｝面（ａ面）からなる平坦な基板１１上に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が順次積層されている。ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３、活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５はメサ形状にパターニングされている。このメサ部のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５上にはｐ側電極１６が形成されており、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５とオーミック接触している。ｐ側電極１６の材料としては、基板１１を通して外部に光を取り出す場合には、例えば、高反射率を有するオーミック金属（例えば、ＡｇやＡｇを主成分とする合金など）を用いるのが好ましいが、これに限定されるものではない。メサ部に隣接する部分のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上にはｎ側電極１７が形成されており、このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２とオーミック接触している。
【００２５】
この発光ダイオードにおいて、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は｛１１−２０｝面（ａ面）方位で優先成長したもの、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４は｛１−１００｝面（ｍ面）方位で優先成長したもの、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は｛１１−２０｝面（ａ面）方位で優先成長したものである。この場合、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の上部は基板１１の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の斜面１３ａ、１３ｂがｍ面ファセットにより形成されている。そして、このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３上の活性層１４も同様に、基板１１の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層１４の斜面１４ａ、１４ｂがｍ面ファセットにより形成されている。これらのｍ面ファセットは基板１１の主面に対して３０°傾斜している。これらのｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４の凸部および凹部は［０００１］方向（ｃ軸方向）に延在している。
【００２６】
次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図２Ａに示すように、まず、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が｛１０−１２｝面（ｒ面）または｛１１−２０｝面（ａ面）からなる平坦な基板１１を用意する。
次に、図２Ｂに示すように、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板１１の表面を清浄化し、この基板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バッファ層あるいはＡｌＮバッファ層（図示せず）を成長させ、その上に例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２をａ面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２のａ面からなる上面は基板１１の主面と平行である。
【００２７】
次に、図２Ｃに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３をｍ面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の上部は鋸歯状の断面形状を有し、斜面１３ａ、１３ｂはｍ面ファセットからなる。
次に、図３Ａに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３上に活性層１４をｍ面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。この活性層１４は鋸歯状の断面形状を有し、斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットからなる。
次に、図３Ｂに示すように、活性層１４上にｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をａ面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させる。このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５のａ面からなる上面は基板１１の主面と平行である。
【００２８】
ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をａ面方位で優先成長させる条件は、例えば、圧力３００Ｔｏｒｒ、成長原料のＶ／ＩＩＩ比２０００以下、成長速度４μｍ／ｈ以上、成長温度１０００℃以上である。また、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４をｍ面方位で優先成長させる条件は、例えば、成長原料のＶ／ＩＩＩ比２０００以上、成長温度９００℃以上で圧力および成長速度は特に限定されない。
上記の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長原料は、例えば、Ｇａの原料としてはトリエチルガリウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、ＴＥＧ）またはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの原料としてはトリエチルインジウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ、ＴＥＩ）またはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス（メチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。また、上記の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、Ｈ2 ガスが用いられる。
【００２９】
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基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
次に、図１に示すように、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５上にリフトオフ法などによりｐ側電極１６を形成する。
次に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５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１４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１５をエピタキシャル成長させた後、ｐ側電極１６を形成する前に行ってもよい。
次に、図３Ｃに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３、活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、粉末ブラスト法、サンドブラスト法など法により所定のメサ形状にパターニングする。
【００３０】
次に、こうして形成されるメサ部に隣接する部分のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上にリフトオフ法などによりｎ側電極１７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。
【００３１】
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１３が下から順に、ｎ型ＧａＩｎＮ層、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１５が下から順に、ｐ型ＧａＩｎＮ層、ｐ型ＡｌＩｎＮ層、ｐ型ＧａＮ層およびｐ型ＧａＩｎＮ層である。活性層１４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１４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１６の材料としては、例えばＡｇやＰｄ／Ａｇなどを用いる。ｎ側電極１７としては、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のものを用いる。
【００３２】
図１に示す発光ダイオードにおいては、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、基板１１を通して外部に光を取り出す。活性層１４のＩｎ組成の選定により、赤色〜紫外の発光を得ることができる。この場合、活性層１４から発生した光のうち、基板１１に向かう光は、この基板１１を通って外部に出て行き、活性層１４から発生した光のうち、ｐ側電極１６に向かう光は、このｐ側電極１６で反射されて基板１１に向かい、この基板１１を通って外部に出て行く。活性層１４の上面および下面のｍ面ファセットからなる斜面１４ａ、１４ｂは基板１１の両面に対して３０°傾斜していることから、この活性層１４から発生する光も様々な方向を向くため、活性層１４が平坦で基板１１と平行な場合に比べて、外部への光取り出しを効率よく行うことができる。その様子を図４に示す。
【００３３】
以上のように、この第１の実施形態によれば、基板１１の主面に垂直な一断面で見て活性層１４が鋸歯状の断面形状を有し、この活性層１４の斜面１４ａ、１４ｂがｍ面ファセットからなることにより、この活性層１４においてピエゾ電界はゼロであり、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とともに、活性層１４の面積の増加により発光体積を約１．２倍に増加させることができる。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出力の大幅な向上を図ることができる。また、この発光ダイオードは、主面がｒ面またはａ面からなる基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をａ面方位またはｍ面方位で優先成長する条件を制御することにより容易に製造することができる。
【００３４】
次に、この発明の第２の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４はいずれもｍ面方位で優先成長しており、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５はａ面方位で優先成長している。この場合も活性層１４は、基板１１の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層１４の斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットにより形成されている。
【００３５】
次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図５Ａに示すように、この発光ダイオードを製造する場合には、基板１１上に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３および活性層１４をｍ面方位で優先成長する条件で順次エピタキシャル成長させる。活性層１４は鋸歯状の断面形状を有し、斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットからなる。
次に、図５Ｂに示すように、活性層１４上にａ面で優先成長する条件でｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をエピタキシャル成長させる。
上記以外のことは第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法と同様である。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００３６】
次に、この発明の第３の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３、活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の下部はいずれもｍ面方位で優先成長しており、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の上部はａ面方位で優先成長している。この場合も活性層１４は、基板１１の主面に垂直な一断面で見て鋸歯状の断面形状を有し、この活性層１４の斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットにより形成されている。
【００３７】
次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
図６Ａに示すように、この発光ダイオードを製造する場合には、基板１１上に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３、活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をｍ面方位で優先成長する条件で順次エピタキシャル成長させる。活性層１４は鋸歯状の断面形状を有し、斜面１４ａ、１４ｂはｍ面ファセットからなる。
次に、図６Ｂに示すように、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をａ面方位で優先成長する条件でエピタキシャル成長させ、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を所望の厚さとする。
上記以外のことは第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法と同様である。
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００３８】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態においては、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる基板１１として図７Ａに示すようなものを用いる。
すなわち、図７Ａに示すように、まず、六方晶系の結晶構造を有し、可視光に対して透明な材料からなり、主面が｛１０−１２｝面（ｒ面）または｛１１−２０｝面（ａ面）からなる平坦な基板１１を用意し、この基板１１上に断面形状が二等辺三角形状の凸部２１を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部２１の間には逆台形状の断面形状を有する凹部２２が形成される。この基板１１としては、例えばすでに述べたものを用いることができるが、具体的には、例えばｒ面またはａ面サファイア基板である。凸部２１および凹部２２の平面形状はすでに述べた各種の平面形状とすることができるが、例えば、図１０に示すように、凸部２１および凹部２２とも一方向に延在するストライプ形状を有する場合や、図１１に示すように、凸部２１が六角形の平面形状を有し、これを蜂の巣状に二次元配列した場合などである。例えば、図１０における点線の方向（ストライプに直交する方向）が後述のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２のｃ軸と平行となり、図１１における点線の方向（最隣接の凸部２１間を結ぶ方向）が、後述のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２のｍ軸と平行となるようにする。凸部２１の材料としてはすでに述べたものを用いることができるが、加工の容易さなどの観点から、好適には例えばＳｉＯ2 やＳｉＮ膜などが用いられる。
【００３９】
基板１１上に断面形状が二等辺三角形状の凸部２１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基板１１の全面に凸部２１の材料となる膜（例えば、ＳｉＯ2 膜やＳｉＮ膜など）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、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、断面形状が二等辺三角形状の凸部２１が形成される。
【００４０】
次に、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板１１および凸部２１の表面を清浄化した後、この基板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バッファ層あるいはＡｌＮバッファ層（図示せず）を成長させる。次に、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長を行う。このとき、図７Ｂに示すように、まず凹部２２の底面から成長を開始させ、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる微小核２３を複数生成させる。次に、図７Ｃに示すように、微小核２３の成長および合体の過程を経て、凹部２２の底面を底辺とし、基板１１の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形状となるようにｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。この例では、この二等辺三角形状の断面形状のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の高さは凸部２１の高さより大きい。例えば、このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の延在方向はその［０００１］方向であり、その斜面は（１−１０１）面ファセットからなる。このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長条件については後述する。
【００４１】
引き続いて、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長をその斜面のファセット面方位を維持しながら行うことにより、図８Ａに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の両端部が凸部２１の側面の下部まで成長して断面形状が五角形状となる状態とする。
次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続けると、図８Ｂに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は、矢印で示すように横方向成長して断面形状が六角形状となる状態で凸部２１の上に広がって行く。図８Ｂ中、点線は成長途中の成長界面を示す（以下同様）。
さらに横方向成長を続けると、図８Ｃに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２はその厚さを増しながら成長し、遂には隣接する凹部２２から成長したｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２同士が凸部２１上で接触し、会合する。
引き続いて、図８Ｃに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２をその表面が基板１１の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。こうして成長されたｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は、凹部２２の上の部分の転位密度が極めて低くなる。
なお、場合によっては、図７Ｃに示す状態から、図８Ａに示す状態を経ないで、図８Ｂに示す状態に直接移ることも可能である。
【００４２】
次に、図９に示すように、第１の実施形態と同様にして、ｎ型窒化物系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１３、活性層１４およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を順次エピタキシャル成長させる。
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基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
この後、第１の実施形態と同様にして、ｐ側電極１６の形成以降の工程を進め、目的とする発光ダイオードを製造する。
【００４３】
こうして得られた図９に示す発光ダイオードにおいては、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、基板１１を通して外部に光を取り出す。この場合、活性層１４から発生した光のうち、基板１１に向かう光は、基板１１とその凹部２２のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２との界面で屈折した後、基板１１を通って外部に出て行き、活性層１４から発生した光のうち、ｐ側電極１６に向かう光は、このｐ側電極１６で反射されて基板１１に向かい、基板１１を通って外部に出て行く。
【００４４】
この第４の実施形態においては、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の貫通転位密度を最小化するために、凹部２２の底面の幅Ｗg 、凹部２２の深さ、すなわち凸部２１の高さｄ、および、図８Ｃに示す状態のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の斜面と基板１１の主面とのなす角度αが下記の式を満たすように決められている（図１２参照）。
２ｄ≧Ｗg ｔａｎα
例えば、Ｗg ＝２．１μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．７５μｍ、Ｗg ＝２μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．６６μｍ、Ｗg ＝１．５μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．２４５μｍ、Ｗg ＝１．２μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧０．９６６μｍとする。ただし、いずれの場合もｄ＜５μｍとするのが望ましい。
【００４５】
図７ＢおよびＣならびに図８Ａに示す工程におけるｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長時には、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を高めに、成長温度を低めに設定するのが好ましい。具体的には、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長を１気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を例えば１３０００±２０００の範囲、成長温度を例えば１１００±５０℃の範囲に設定するのが好ましい。成長原料のＶ／ＩＩＩ比については、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長をｘ気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のＶ／ＩＩＩ比、具体的には概ね（１３０００±２０００）×ｘ2 に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を１１０００±１７００の範囲（例えば、１０５３０）に設定するのが好ましい。ｘは一般的には０．０１〜２気圧である。成長温度については、１気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の横方向成長を抑え、凹部２２へのｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の選択成長を容易にするため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長温度を１０５０±５０℃の範囲（例えば、１０５０℃）に設定するのが好ましい。以上のようにすることで、図７ＢおよびＣならびに図８Ａに示すようにｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が成長する。この際、凸部２１上からはｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２は成長を開始しない。成長速度は一般的には０．５〜５．０μｍ／ｈ、好適には３．０μｍ／ｈ程度とする。ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が例えばＧａＮ層の場合、原料ガスの流量は、例えば、ＴＭＧは２０ＳＣＣＭ、ＮＨ3 は２０ＳＬＭである。一方、図８ＢおよびＣに示す工程におけるｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長（横方向成長）は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を低めに、成長温度を高めに設定する。具体的には、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長を１気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を例えば５０００±２０００の範囲、成長温度を例えば１２００±５０℃の範囲に設定する。成長原料のＶ／ＩＩＩ比については、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の成長をｘ気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のＶ／ＩＩＩ比、具体的には概ね（５０００±２０００）×ｘ2 に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を４２００±１７００の範囲（例えば、４２３２）に設定するのが好ましい。成長温度については、１気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の表面の荒れを防止し、横方向成長を良好に行うため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長温度を１１５０±５０℃の範囲（例えば、１１１��℃）に設定するのが好ましい。ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が例えばＧａＮ層の場合、原料ガスの流量は、例えば、ＴＭＧは４０ＳＣＣＭ、ＮＨ3 は２０ＳＬＭである。こうすることで、図８ＢおよびＣに示すようにｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が横方向成長する。この際、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２と基板１１との間に空隙は生じない。
【００４６】
図１３に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の一例としてＧａＮ層の成長時の原料ガスの流れおよび基板１１上での拡散の様子を模式的に示す。この成長において最も重要な点は、成長初期に、基板１１の凸部２１にはＧａＮは成長せず、凹部２２においてＧａＮの成長が開始することである。なお、図１３では凸部２１の断面形状が三角形状であるが、凸部２１の断面形状が台形状であっても、同様に凸部２１にはＧａＮは成長しない。これは、一般に、ＧａＮの成長は、Ｇａ原料としてＴＭＧ、Ｎ原料としてＮＨ3 を用いる場合を考えると
Ｇａ（ＣＨ3 ）3 （ｇ）＋３／２Ｈ2 （ｇ）→Ｇａ（ｇ）＋３ＣＨ4 （ｇ）
ＮＨ3 （ｇ）→（１−α）ＮＨ3 （ｇ）＋α／２Ｎ2 （ｇ）＋３α／２Ｈ2 （ｇ）
Ｇａ（ｇ）＋ＮＨ3 （ｇ）＝ＧａＮ（ｓ）＋３／２Ｈ2 （ｇ）
なる反応式で表現されるように、ＮＨ3 とＧａとが直接反応することで起きる。この際、Ｈ2 ガスが発生するが、このＨ2 ガスは結晶成長とは逆の作用、すなわちエッチング作用をする。図７ＢおよびＣならびに図８Ａに示す工程では、従来の平坦な基板上でのＧａＮの成長では行わない条件、すなわちエッチング作用を高め、成長しにくい条件（Ｖ／ＩＩＩ比を高める）を用いることにより、凸部２１での成長を抑制する。一方、凹部２２の内部では、このエッチング作用が弱まるので、結晶成長が起きる。さらに、従来は、成長結晶表面の平坦性を向上させるため、横方向成長の度合いが高まる条件（より高温）で成長させるが、この第４の実施形態においては、貫通転位を基板１１の主面に平行な方向に屈曲させることにより低減させたり、より早期に凹部２２の内部をｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２で埋めたりする目的で、既に述べたように従来より低温（例えば、１０５０±５０℃）で成長させる。
【００４７】
図１４に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の結晶欠陥分布を模式的に示す。図１４中、符号２４は貫通転位を示す。図１４から分かるように、凸部２１の中央部近傍、すなわち互いに隣接する凹部２２から成長するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２同士の会合部では転位密度が高くなっているものの、凹部２２の上の部分を含む他の部分では転位密度は低くなっている。例えば、凹部２２の深さｄ＝１μｍ、底面の幅Ｗg ＝２μｍの場合、この低転位密度の部分の転位密度は６×１０7 ／ｃｍ2 程度となり、凹凸加工を施した基板１１を用いない場合に比べて１〜２桁転位密度が低減される。凹部２２の側壁に対して垂直方向への転位の発生は一切起きていないことも分かる。
また、図１４において、凹部２２における基板１１と接するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さは、凸部２１における基板１１と接するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さの１．５倍程度となる。これは、凸部２１上ではｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２が横方向成長することを反映した結果である。
図１５に、凸部２１が図１０に示す平面形状を有する場合の貫通転位２４の分布を示す。また、図１６に、凸部２１が図１１に示す平面形状を有する場合の貫通転位２４の分布を示す。
【００４８】
図１７に、基板１１の凹凸の深さを変えた場合に、凹凸を形成しないフラットな場合と比べて発光ダイオードから外部への光取り出し効率がどの程度向上するかシミュレーション（レイトレーシング・シミュレーション）を行った結果の一例を示す。光取り出しは基板１１の裏面側から行うものとする。図１７において、横軸は凹部２２の深さ（凸部２１の高さ）、縦軸は凸部２２を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度（光取り出し倍率）を示す。ただし、凸部２１は一方向に延在するストライプ形状を有し、この凸部２１の側面と基板１１の一主面とのなす角度θは１３５°、凹部２２の底辺の長さＷg ＝２μｍ、凸部２１の底辺の長さ＝３μｍである。基板１１の屈折率は１．７７、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の屈折率は２．３５と仮定した。図１７より、光取り出し倍率は、凹部２２の深さが０．３μｍ以上では１．３５倍以上、０．５μｍ以上２．５μｍ以下では１．５倍以上、０．７μｍ以上２．１５μｍ以下では１．７５倍以上、１μｍ以上１．７５μｍ以下では１．８５倍以上となり、約１．３μｍで最大（約１．９５）となる。
【００４９】
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点を得ることもできる。すなわち、基板１１とｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２との間に空隙が形成されないことにより、この空隙に起因する光取り出し効率の低下を防止することができる。また、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の貫通転位２４は基板１１の凸部２１の中央部近傍に集中し、その他の部分の転位密度は例えば６×１０7 ／ｃｍ2 程度と従来の凹凸加工基板を用いた場合に比べて大幅に低減されるため、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２およびその上に成長される活性層１４などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性は大幅に向上し、非発光中心なども大幅に減少する。これらによって、発光効率が極めて高い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードを得ることができる。
加えて、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードの製造に必要なエピタキシャル成長は１回で済み、しかも成長マスクが不要であるだけでなく、基板１１上の凸部２１は基板１１上に凸部２１の材料となる膜、例えばＳｉＯ2 膜やＳｉＮ膜などの膜を形成し、これをエッチングにより加工するだけで形成することができるので、凹凸加工が困難なサファイア基板などの基板１１の加工が不要であるため、製造工程が簡単であり、低コストで窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードを製造することができる。
【００５０】
次に、この発明の第５の実施形態について説明する。
この第５の実施形態においては、図１８Ａに示すように、基板１１上に断面形状が台形状の凸部２１を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部２１の間には逆台形状の断面形状を有する凹部２２が形成される。
次に、第４の実施形態と同様にしてｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。具体的には、凹部２２の底面上の微小核２３の生成、成長および合体の過程を経て図１８Ｂに示すように、凹部２２の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有するｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させ、さらに横方向成長を経て図１９Ｃに示すように、平坦な表面を有し、貫通転位密度が低いｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２を成長させる。
次に、第４の実施形態と同様に工程を進めて、図１９に示すように、目的とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードを製造する。
上記以外のことは第１および第４の実施形態と同様である。
図２０ＡおよびＢに、ｍ面方位で優先成長したＧａＮの透過型電子顕微鏡写真を示す。ここで、図２０Ａは断面図、図２１Ｂは鳥瞰図である。
図２１に、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の結晶欠陥分布を模式的に示す。また、図２２に、基板１１の凹部２２の上の部分のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の透過型電子顕微鏡写真を示す。図２２より、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２と基板１１の凹部２２の底面との界面から基板１１の一主面に対して１２０〜１５０°傾斜した方向およびこの一主面に対して垂直方向に転位が発生していることが分かる。なお、図２１においては、基板１１の一主面に対して垂直方向に発生した転位の図示を省略している。
この第５の実施形態によれば、第１および第４の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５１】
図２３〜図２５に、基板１１に凹凸を形成した場合と凹凸を形成しないフラットな場合とで発光ダイオードから外部への光取り出し効率の変化のシミュレーションを行った結果の一例を示す。いずれも光取り出しは基板１１の裏面側から行うものとする。
図２３において、横軸は凸部２１の屈折率、縦軸は凸部２１を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度（光取り出し倍率）を示す。また、図２３中、▲のデータは凸部２１が図１０に示す一次元ストライプ形状の場合（１Ｄ）、●のデータは一次元ストライプ形状の凸部２１を互いに直交して設けることにより得られる二次元配列の場合（２Ｄ）を示す。ただし、凸部２１の側面と基板１１の一主面とのなす角度θは１３５°、凹部２２の底辺の長さＷg ＝２μｍ、凸部２１の底辺の長さ＝３μｍである。基板１１の屈折率は１．７７、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の屈折率は２．３５と仮定した。図２３より、光取り出し倍率は、１Ｄ、２Ｄとも凸部２１の屈折率が１．４のときに最大となり、屈折率が１．２〜１．７の範囲では十分に大きくなること、２Ｄでは１Ｄに比べて光取り出し倍率が大きいことが分かる。
なお、この結果は凸部２１の断面形状が第４の実施形態のように三角形状である場合も同様である。
【００５２】
図２４において、横軸は凸部２１の側面が基板１１の一主面となす角度θ、縦軸は光取り出し倍率を示す。また、図２４中、▲のデータは凸部２１が図１０に示す一次元ストライプ形状の場合（１Ｄ）、●のデータは一次元ストライプ形状の凸部２１を互いに直交して設けることにより得られる二次元配列の場合（２Ｄ）を示す。ただし、凹部２２の底辺の長さＷg ＝３μｍ、凸部２１の底辺の長さ＝２μｍである。基板１１の屈折率は１．７７、凸部２１の屈折率は１．４、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の屈折率は２．３５と仮定した。図２４より、光取り出し倍率は、１Ｄ、２Ｄとも凸部２１の側面が基板１１の一主面となす角度θが１００°＜θ＜１６０°の範囲で１．５５倍以上と大きく、１３２°＜θ＜１３９°の範囲では１．７５倍以上と極めて大きく、特にθ＝１３５°で極大となり、あるいは１４７°＜θ＜１５４°の範囲でも１．７５倍以上と極めて大きく、特にθ＝１５２°で極大となること、２Ｄでは１Ｄに比べて光取り出し倍率が大きいことが分かる。
なお、この結果は凸部２１の断面形状が第４の実施形態のように三角形状である場合も同様である。
【００５３】
図２５において、横軸は凹部２２の深さｄ、縦軸は凸部２１を形成しなかった場合に対する光取り出し効率ηの向上度（光取り出し倍率）を示す。凸部２１は図１０に示す一次元ストライプ形状を有する。ただし、凹部２２の底辺の長さＷg と凸部２１の底辺の長さとの比は３：２である。基板１１の屈折率は１．７７、凸部２１の屈折率は１．４、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２の屈折率は２．３５と仮定した。図２５より、光取り出し倍率は、凹部２２の深さが大きくなるにつれて増加することが分かる。
【００５４】
次に、この発明の第６の実施形態について説明する。
この第６の実施形態においては、ｐ側電極１６の形成工程までは第１〜第５の実施形態のいずれかと同様であるが、それ以降の工程が異なる。ここで、このｐ側電極１６においては、好適には、電極材料（例えばＡｇなど）の拡散を防ぐためにＰｄを含有する層を介在させたり、その上に、応力、熱、上層に形成されるＡｕやＳｎを含む層（はんだ層やバンプなど）からのＡｕやＳｎのｐ側電極１６への拡散などによる不良の発生を防止するために例えばＴｉ、Ｗ、Ｃｒあるいはこれらの合金などの高融点金属、あるいはこれらの金属の窒化物（ＴｉＮ、ＷＮ、ＴｉＷＮ、ＣｒＮなど）を形成することにより、粒界のないアモルファス状のバリアメタル層として用いる技術を適用する。ここで、Ｐｄを含有する層を介在させる技術は、例えば金属めっき技術においてはＰｄ介在層として周知であり、上記のバリアメタル層材料はＳｉ系電子デバイスのＡｌ配線技術、Ａｇ配線技術などで周知である。
【００５５】
すなわち、この第６の実施形態においては、図２６Ａに示すように、ｐ側電極１６を形成した後、リフト法などにより、このｐ側電極１６を覆うようにＮｉ膜４１を形成する。次に、図示は省略するが、例えば、Ｎｉ膜４１を覆うようにＰｄ膜を形成し、このＰｄ膜を覆うように金属窒化膜、例えばＴｉＮ、ＷＮ、ＴｉＷＮ、ＣｒＮなどの膜を形成し、さらに必要に応じてこの膜を覆うようにＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒあるいはそれらの合金などの膜を形成する。ただし、Ｎｉ膜４１を形成せず、その代わりに、ｐ側電極１６を覆うようにＰｄ膜を形成し、このＰｄ膜を覆うようにＴｉＮ、ＷＮ、ＴｉＷＮ、ＣｒＮなどの膜を形成し、さらに必要に応じてこの膜を覆うようにＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒあるいはそれらの合金などの膜を形成するようにしてもよい。
次に、図２６Ｂに示すように、リソグラフィーにより、Ｎｉ膜４１およびその上のＰｄ膜などの層を覆う所定形状のレジストパターン４２を形成する。
次に、図２６Ｃに示すように、レジストパターン４２をマスクとして例えばＲＩＥ法によりエッチングすることによりメサ部を断面形状が台形になるように形成する。このメサ部の斜面と基板１１の主面とのなす角度は例えば３５度程度とする。このメサ部の斜面には必要に応じてλ／４誘電体膜（λ：発光波長）を形成する。
【００５６】
次に、図２６Ｄに示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１２上にｎ側電極１７を形成する。
次に、図２６Ｅに示すように、基板全面にパッシベーション膜としてＳｉＯ2 膜４３を形成する。下地に対する密着性、耐久性、プロセス上の耐食性を考慮に入れた場合、ＳｉＯ2 膜４３の代わりにＳｉＮ膜あるいＳｉＯＮ膜を用いてもよい。
次に、図２６Ｆに示すように、このＳｉＯ2 膜４３をエッチバックして薄くした後、メサ部の斜面のＳｉＯ2 膜４３上に反射膜としてＡｌ膜４４を形成する。このＡｌ膜４４は、活性層１４から発生する光を基板１１側に反射させて光の取り出し効率の向上を図るためのものである。このＡｌ膜４４の一端はｎ側電極１７と接触するように形成する。これは、Ａｌ膜４４とｎ側電極１７との間に隙間をつくらないようにすることで光の反射を増すためである。この後、ＳｉＯ2 膜４３を再度形成してパッシベーション膜として必要な厚さにする。
【００５７】
次に、図２６Ｇに示すように、ＳｉＯ2 膜４３のうちのＮｉ膜４１およびｎ側電極１７の上方の部分をエッチング除去して開口４５、４６を形成し、これらの部分にＮｉ膜４１およびｎ側電極１７を露出させる。
次に、図２６Ｈに示すように、開口４５の部分のＮｉ膜４１上にパッド電極４７を形成するとともに、開口４６の部分のｎ側電極１７上にパッド電極４８を形成する。
次に、図２６Ｉに示すように、基板全面にバンプマスク材４９を形成した後、このバンプマスク材４９のうちのパッド電極４８の上方の部分をエッチング除去して開口５０を形成し、この部分にパッド電極４８を露出させる。
【００５８】
次に、図２６Ｊに示すように、バンプマスク材４９を用いてパッド電極４８上にＡｕバンプ５１を形成する。次に、バンプマスク材４９を除去する。次に、基板全面に再度バンプマスク材（図示せず）を形成した後、このバンプマスク材のうちのパッド電極４７の上方の部分をエッチング除去して開口を形成し、この部分にパッド電極４７を露出させる。次に、パッド電極４７上にＡｕバンプ５２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。
【００５９】
次に、この発明の第７の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
図２７はこの発光ダイオードを示す。
図２７に示すように、この発光ダイオードにおいては、基板１１上に例えばＳｉＯ2 膜などからなる成長マスク２５が形成されており、この成長マスク２５により覆われていない部分における基板１１上にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３がｍ面方位に優先成長している。このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３は例えばｃ軸方向に延在しており、基板１１の表面に垂直な側面と基板１１の表面に対して３０°傾斜した斜面とを有する５角形の断面形状を有する。このｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の表面に活性層１４がｍ面方位に優先成長している。そして、活性層１４および成長マスク２５を覆うようにｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５がａ面優先成長している。ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５上にはｐ側電極１６が形成されている。また、図２７には示されていないが、例えば、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の長手方向の一端部におけるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５および活性層１４の所定部分が除去されてこの部分にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の一端部が露出しており、この一端部にｎ側電極１７が形成されている。
上記以外のことは、その性質に反しない限り、第１の実施形態と同様である。
【００６０】
この第７の実施形態によれば、基板１１の主面に垂直な一断面で見て活性層１４の斜面１４ａ、１４ｂがｍ面ファセットからなることにより、この活性層１４においてピエゾ電界はゼロであり、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、活性層１４は断面形状が５角形のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１３の側面および斜面に形成されているため、活性層１４が平坦である場合に比べて、活性層１４の面積を例えば約１．５〜２倍に増加させることができ、したがって発光体積を約１．５〜２倍に増加させることができる。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出力の大幅な向上を図ることができる。また、この発光ダイオードは、主面がｒ面またはａ面からなる基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をｍ面方位またはａ面方位で優先成長する条件を制御することにより容易に製造することができる。
次に、この発明の第８の実施形態による発光ダイオードについて説明する。
この発光ダイオードにおいては、図２７に示す発光ダイオードにおいて、基板１１として、主面がｒ面またはａ面からなるｎ型ＧａＮ基板などのｎ型のものが用いられる。そして、このｎ型の基板１１の裏面にｎ側電極１７が形成されている。
上記以外のことは第７の実施形態による発光ダイオードと同様である。
この第８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００６１】
次に、この発明の第９の実施形態について説明する。
この第９の実施形態においては、第１〜第８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１の実施形態による方法により基板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１６およびｎ側電極１７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。
【００６２】
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２８Ａに示す。図２８Ａ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。
【００６３】
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２９に示す。次に、図２８Ｂ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２８Ｃ）。こうして、図３０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の基板１１の裏面と接触しているため、この基板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、したがってこの基板１１を透過して外部に出ようとする光がこの基板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１０の実施形態について説明する。
この第１０の実施形態においては、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、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３１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の基板１１の裏面と接触しているため、この基板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、したがってこの基板１１を透過して外部に出ようとする光がこの基板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。
【００６５】
次に、この発明の第１１の実施形態について説明する。
この第１１の実施形態においては、第１〜第８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３２Ａに示すように、この第１１の実施形態においては、第９または第１０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３２Ｂ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。
【００６６】
プリント配線基板７６上のセル７５の配置の具体例を図３３および図３４に示すが、これらに限定されるものではない。図３３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３４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３５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。
【００６７】
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１１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、凸部２１および凹部２２の方位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。
具体的には、例えば、上述の第１〜第８の実施形態において、ｐ型層およびｎ型層の導電型を互いに逆にしてもよい。
また、必要に応じて、上述の第１〜第１１の実施形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図２】この発明の第１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３】この発明の第１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４】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードにおいて活性層からの発光の様子を示す一部拡大断面図である。
【図５】この発明の第２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６】この発明の第３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７】この発明の第４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８】この発明の第４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９】この発明の第４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１０】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。
【図１１】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において用いる基板を示す略線図である。
【図１３】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法における基板上のｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長の様子を説明するための略線図である。
【図１４】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させたｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の転位の振る舞いを説明するための略線図である。
【図１５】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させたｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。
【図１６】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。
【図１７】この発明の第４の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。
【図１８】この発明の第５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１９】この発明の第５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２０】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法においてｒ面サファイア基板上にｍ面方位で優先成長したＧａＮを示す図面代用写真である。
【図２１】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の転位の振る舞いを説明するための略線図である。
【図２２】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法においてｒ面サファイア基板上に形成された凹凸構造の凹部に成長したＧａＮに発生した転位の分布を示す図面代用写真である。
【図２３】この発明の第５の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。
【図２４】この発明の第５の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。
【図２５】この発明の第５の実施形態により製造される発光ダイオードのレイトレーシング・シミュレーションの結果を示す略線図である。
【図２６】この発明の第６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２７】この発明の第７の実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図２８】この発明の第９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２９】この発明の第９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３０】この発明の第９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３１】この発明の第１０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３２】この発明の第１１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３３】この発明の第１１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３４】この発明の第１１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３５】この発明の第１１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３６】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。
【符号の説明】
【００６９】
１１…基板、１２、１３…ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１４……活性層、１５…ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、２１…凸部、２２…凹部、２３…微小核、２４…貫通転位
【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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