(57)【要約】【課題】パターニングされた基板上に窒化物半導体層を積層形成する際に、ピンホールの生成を抑制し結晶品質を向上できる窒化物半導体層の形成方法と、それを有する高輝度及び高信頼性の発光ダイオードを提供する。【解決手段】複数の突出部及びリセス領域からなるパターンを有するようにパターニングされた基板を準備し、前記パターニングされた基板上に核層を形成し、前記核層が形成された基板上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の３Ｄ成長層を形成し、前記第１の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の２Ｄ成長層を形成し、前記第１の２Ｄ成長層上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の３Ｄ成長層を形成し、前記第２の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の２Ｄ成長層を形成する。【選択図】図５
2008219016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突出部及びリセス領域からなるパターンを有するようにパターニングされた基板を準備し、
前記パターニングされた基板上に核層（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）を形成し、
前記核層が形成された基板上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の３Ｄ成長層を形成し、
前記第１の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の２Ｄ成長層を形成し、
前記第１の２Ｄ成長層上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の３Ｄ成長層を形成し、
前記第２の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の２Ｄ成長層を形成することを含むが、
前記第１の３Ｄ成長層を形成するための３Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々温度６００〜１２００℃範囲及び圧力１０〜７６０ｍｂａｒ範囲内の温度Ｔ１及び圧力Ｐ１で設定され、
前記第１の２Ｄ成長層を形成するための２Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ１より高い温度Ｔ２及び前記Ｐ１より低い圧力Ｐ２に設定され、
前記第２の３Ｄ成長層を形成するための３Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ２より低い温度Ｔ３及び前記Ｐ２より高い圧力Ｐ３に設定され、
前記第２の２Ｄ成長層を形成するための２Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ３より高い温度Ｔ４及び前記Ｐ３より低い圧力Ｐ４に設定されることを特徴とする窒化物半導体層の形成方法。
【請求項２】
前記第１の３Ｄ成長層及び前記第１の２Ｄ成長層は、前記基板のリセス領域内でその上部面が前記突出部より下に位置するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体層の形成方法。
【請求項３】
前記第２の３Ｄ成長層は、その上部面が少なくとも前記突出部の上に位置するように形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体層の形成方法。
【請求項４】
前記第２の３Ｄ成長層を形成する前に、前記第１の２Ｄ成長層が形成された基板上に追加的に３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層を交互に形成することを少なくとも一回実施し、
前記追加的な３Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された２Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に低い温度及び高い圧力に設定され、
前記追加的な２Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された３Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に高い温度及び低い圧力に設定されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体層の形成方法。
【請求項５】
前記第２の２Ｄ成長層上に第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の窒化物半導体層の形成方法。
【請求項６】
複数の突出部及びリセス領域からなるパターンを有するようにパターニングされた基板と、
前記基板のリセス領域の底面を覆う核層（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）と、
前記核層上に温度６００〜１２００℃範囲及び圧力１０〜７６０ｍｂａｒ範囲内で温度Ｔ１及び圧力Ｐ１で設定された３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第１の３Ｄ成長層と、
前記第１の３Ｄ成長層上に前記Ｔ１より高い基板温度Ｔ２及び前記Ｐ１より低いチャンバー圧力Ｐ２の２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第１の２Ｄ成長層と、
前記第１の２Ｄ成長層上に前記Ｔ２より低い基板温度Ｔ３及び前記Ｐ２より高いチャンバー圧力Ｐ３の３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第２の３Ｄ成長層と、
前記第２の３Ｄ成長層上に前記Ｔ３より高い基板温度Ｔ４及び前記Ｐ３より低いチャンバー圧力Ｐ４の２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第２の２Ｄ成長層と、
を含むことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項７】
前記第２の２Ｄ成長層上に位置する第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に位置する第２導電型半導体層と、
前記第１及び第２導電型半導体層の間に介在する活性層と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記第１の３Ｄ成長層及び前記第１の２Ｄ成長層は、前記基板のリセス領域内でその上部面が前記突出部より下に位置することを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記第２の３Ｄ成長層は、その上部面が少なくとも前記突出部より上に位置することを特徴とする請求項６または請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記第１の２Ｄ成長層と前記第２の３Ｄ成長層との間に介在する追加的な３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層の対を少なくとも一つさらに含み、
前記追加的な３Ｄ成長層は、その下に形成された２Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に低い基板温度及び高いチャンバー圧力下で形成され、
前記追加的な２Ｄ成長層は、その下に形成された３Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に高い基板温度及び低いチャンバー圧力下で形成されることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に半導体層を形成する方法及び前記半導体層を有する発光ダイオードに係り、さらに詳しくは、パターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法及び前記窒化物半導体層を有する発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系の発光ダイオードの開発によって、ＬＥＤ技術が大きく変化し、現在、ＧａＮ系発光ダイオードはフルカラーＬＥＤ表示装置素子、ＬＥＤ交通信号システム、白色ＬＥＤ等の様々な分野に応用されている。
【０００３】
最近、高効率の白色ＬＥＤは、蛍光ランプを代替すると期待されており、特に、白色ＬＥＤの効率（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は、通常の蛍光ランプの効率と類似な水準に至っている。しかしＬＥＤの効率は、さらなる改善が要求されている。
【０００４】
ＬＥＤの効率を改善するために、二つの主な接近方法が提起されている。一つは、結晶の品質（ｃｒｙｓｔａｌ  ｑｕａｌｉｔｙ）及びエピ（ｅｐｉｔａｘｉａｌ）層構造によって決定される内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上することであり、二つは、光抽出効率（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上することである。
【０００５】
光抽出効率を改善させるために、パターニングされたサファイア基板を採択する技術が非特許文献１に２００２年１２月１５日付けで公開されている。
【０００６】
非特許文献１によると、サファイア基板を蝕刻して複数の凸六角柱を形成し、前記パターニングされたサファイア基板上に窒化物半導体層を形成して発光ダイオードを製作する。この発光ダイオードでは、窒化物半導体層と基板との間で光が全反射されるので光損失が減少し、光抽出効率を改善することができる。
【０００７】
しかし、パターニングされたサファイア基板は、多くの成長面を有し、各成長面で成長した窒化物半導体が互いに出会って半導体層が形成されるので、半導体層内にピンホール（ｐｉｎ  ｈｏｌｅ）のような欠陥が比較的多数生成される。このようなピンホールは、前記半導体層上に形成される窒化物半導体層、例えば、活性層の成長に影響を及ぼしてＬＥＤの内部量子効率を減少し、ＬＥＤの動作時の漏洩電流を誘発してＬＥＤの輝度及び信頼性を悪化させる。
【０００８】
従って、このような問題点を解決するために、パターニングされたサファイア基板上に窒化物半導体層を、後述する３Ｄ成長条件及び２Ｄ成長条件で連続的に成長させる方法が一般に使用される。
【０００９】
図１は従来技術によるパターニングされたサファイア基板上に窒化物半導体層を形成する方法を示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、パターニングされたサファイア基板１１上に核層（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）１３が形成される。前記基板は、複数のアイランドパターン１１ａを有するようにパターニングされ、各アイランドパターン１１ａ間のリセス領域には実質的に平坦な基底面が形成される。前記核層１３は、基板１１の平坦な基底面上で優先的に成長して基底面を覆う。
【００１１】
続いて、前記核層１３が形成された基板１１上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させた３Ｄ成長層１５が形成される。３Ｄ成長条件は、窒化物半導体層が成長する間の原子の移動度が相対的に低く、側方成長より垂直方向成長が早い条件を意味する。前記３Ｄ成長層１５は、基板１１のリセス領域を埋め、アイランドパターン１１ａの上部を覆う。
【００１２】
その後、前記３Ｄ成長層１５上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させた２Ｄ成長層１７が形成される。２Ｄ成長条件は、窒化物半導体層が成長する間に原子の移動度が相対的に高く、垂直方向成長より側方成長が早い条件を意味する。前記２Ｄ成長層１７上に第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層（図示せず）を成長させ、これらの層を利用して発光ダイオードを製造する。前記核層１３、３Ｄ成長層１５及び２Ｄ成長層１７は、ＭＯＣＶＤ技術で形成できる。
【００１３】
従来技術によると、基板表面のリセス領域を３Ｄ成長層１５で埋め、その上に２Ｄ成長層１７を形成するので、基板の多数の成長面による影響を受けずに２Ｄ成長層１７を形成できる。従って、核層１３上に直接に２Ｄ成長層１７を成長させる場合に、２Ｄ成長層が多数の成長面から成長して互いに出会う時に生成され得るピンホールを抑制できる。しかし、基板１１のリセス領域を埋めるために３Ｄ成長層１５が比較的厚く形成されなければならないので、３Ｄ成長層１５の表面がかなり粗くなる。粗い表面を有する３Ｄ成長層１５上に２Ｄ成長層１７を形成する場合、３Ｄ成長層１５と２Ｄ成長層１７の界面だけでなく、２Ｄ成長層１７内部にもピンホールが多数生成される。
【非特許文献１】“ＩｎＧａＮ−Ｂａｓｅｄ  Ｎｅａｒ−Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ａｎｄ  Ｂｌｕｅ−Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ａｎｄ  ａ  Ｍｅｓｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ”，ＪＪＡＰ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ），  Ｖｏｌ．  ４１，  ２００２，  ｐｐ．Ｌ１４３１−Ｌ１４３３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、パターニングされた基板上に高品質の窒化物半導体層の形成方法を提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、パターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する際に、ピンホールの生成を抑制できる窒化物半導体層の形成方法を提供することである。
【００１６】
さらに、本発明のまた他の目的は、パターニングされた基板上に形成した窒化物半導体層を有する、高輝度及び高信頼性の発光ダイオード、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的は、本発明の一実施形態による、パターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法によって達成される。
この方法は、複数の突出部及びリセス領域からなるパターンを有するようにパターニングされた基板を準備することを含む。前記パターニングされた基板上に核層が形成され、前記核層が形成された基板上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の３Ｄ成長層が形成される。その後、前記第１の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の２Ｄ成長層が形成される。また、前記第１の２Ｄ成長層上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の３Ｄ成長層が形成され、前記第２の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の２Ｄ成長層が形成される。
【００１８】
ここで、３Ｄ成長条件は、窒化物半導体層が成長する間に、原子の移動度が相対的に低く、側方成長より垂直方向成長が早い条件を意味する。３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層は、垂直方向成長が早く進行し、表面が粗く形成される。一方、２Ｄ成長条件は、窒化物半導体層が成長する間に、原子の移動度が相対的に高く、垂直方向成長より側方成長が早い条件を意味する。２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層は表面が平坦に形成される。
【００１９】
本発明の実施形態において、前記第１の３Ｄ成長層を形成するための３Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々温度６００〜１２００℃範囲及び圧力１０〜７６０ｍｂａｒ範囲内の温度Ｔ１及び圧力Ｐ１に設定され、前記第１の２Ｄ成長層を形成するための２Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ１より高い温度Ｔ２及び前記Ｐ１より低い圧力Ｐ２に設定され、前記第２の３Ｄ成長層を形成するための３Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ２より低い温度Ｔ３及び前記Ｐ２より高い圧力Ｐ３に設定され、前記第２の２Ｄ成長層を形成するための２Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々前記Ｔ３より高い温度Ｔ４及び前記Ｐ３より低い圧力Ｐ４に設定される。
【００２０】
本発明の実施形態によると、３Ｄ成長層と２Ｄ成長層を交互に繰り返して形成することによって、３Ｄ成長層の厚さを減少させることができるので、その表面が粗く形成されることを防止することができる。これによって、最終２Ｄ成長層の結晶品質を向上させることができる。
【００２１】
また、３Ｄ成長層が厚く、従ってその表面が粗く形成されても、最終２Ｄ成長層を形成する前に、２Ｄ成長層及び３Ｄ成長層を先に形成するので、粗い表面によって最終２Ｄ成長層内にピンホールが生成されるのを防止する。
【００２２】
一方、  前記第１の３Ｄ成長層及び前記第１の２Ｄ成長層は、前記基板のリセス領域内でその上部面が前記突出部より下に位置するように形成するのが好ましい。
また、前記第２の３Ｄ成長層は、その上部面が少なくとも前記突出部の上に位置するように形成するのが好ましい。
本実施形態によると、前記パターニングされた基板のリセス領域を単一の３Ｄ成長層で埋める従来の技術に比べて、３Ｄ成長層と２Ｄ成長層で埋めるので、３Ｄ成長層の表面が粗く形成されるのを防止できる。
【００２３】
一方、前記第２の３Ｄ成長層を形成する前に、前記第１の２Ｄ成長層が形成された基板上に追加的に３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層を交互に形成することを少なくとも一回実施するのが好ましい。即ち、３Ｄ成長層と２Ｄ成長層を、複数回繰り返して成長させるので、パターニングされた基板のリセス領域の深さが増加しても３Ｄ成長層の表面が粗く形成されるのを防止できる。
【００２４】
前記追加的な３Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された２Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に低い温度及び高い圧力に設定し、前記追加的な２Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された３Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に高い温度及び低い圧力に設定するのが好ましい。
【００２５】
一方、前記第２の２Ｄ成長層上に第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層が形成するのが好ましい。前記第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層をパターニングすることによって発光ダイオードが製造される。
【００２６】
前記目的は、本発明の他の実施形態による、複数の突出部及びリセス領域からなるパターンを有するようにパターニングされた基板上に形成された発光ダイオードによって達成される。
この発光ダイオードは、前記基板のリセス領域の底面を覆う核層を含む。前記核層上に３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第１の３Ｄ成長層が位置し、前記第１の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第１の２Ｄ成長層が位置する。また、前記第１の２Ｄ成長層上に３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第２の３Ｄ成長層が位置し、前記第２の３Ｄ成長層上に２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層の第２の２Ｄ成長層が位置する。
【００２７】
前記第１の３Ｄ成長層は、前記核層上に、夫々温度６００〜１２００℃範囲及び圧力１０〜７６０ｍｂａｒ範囲内の温度Ｔ１及び圧力Ｐ１で設定された３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層であり、前記第１の２Ｄ成長層は、前記第１の３Ｄ成長層上に前記Ｔ１より高い基板温度Ｔ２及び前記Ｐ１より低いチャンバー圧力Ｐ２の２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層であり、前記第２の３Ｄ成長層は、前記第１の２Ｄ成長層上に前記Ｔ２より低い基板温度Ｔ３及び前記Ｐ２より高いチャンバー圧力Ｐ３の３Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層であり、第２の２Ｄ成長層は、前記第２の３Ｄ成長層上に前記Ｔ３より高い基板温度Ｔ４及び前記Ｐ３より低いチャンバー圧力Ｐ４の２Ｄ成長条件で成長させた窒化物半導体層である。
【００２８】
また、第１導電型半導体層が前記第２の２Ｄ成長層上に位置し、第２導電型半導体層が前記第１導電型半導体層上に位置し、また、活性層が前記第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層に介在するのが好ましい。
【００２９】
本発明の実施形態によると、優れた結晶品質の第２の成長層を提供することによって、その上に形成された半導体層の結晶品質も改善されて内部量子効率が優れた発光ダイオードを提供できる。
【００３０】
一方、前記第１の３Ｄ成長層及び前記第１の２Ｄ成長層は、前記基板のリセス領域内でその上部面が前記突出部より下に位置するのが好ましい。
また、前記第２の３Ｄ成長層は、その上部面が少なくとも前記突出部より上に位置するのが好ましい。
これによって、前記パターニングされた基板のリセス領域を３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層で埋めることによって、３Ｄ成長層の厚さを減少できるので、３Ｄ成長層の表面が粗くなるのを防止できる。
【００３１】
また、追加的な３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層の対の少なくとも一つが前記第１の２Ｄ成長層と前記第２の３Ｄ成長層との間に介在し、前記追加的な３Ｄ成長層は、その下に形成された２Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に低い基板温度及び高いチャンバー圧力で形成され、前記追加的な２Ｄ成長層は、その下に形成された３Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に高い基板温度及び低いチャンバー圧力で形成されるのが好ましい。
これによって、３Ｄ成長層の厚さをさらに減少させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の実施形態によると、窒化物半導体層内におけるピンホールの生成を抑制するので、パターニングされた基板上に高品質の窒化物半導体層を形成できる。また、パターニングされた基板上に窒化物半導体層を成長させて高輝度及び高信頼性の発光ダイオードを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の、上記及びその他の目的、特徴、及び利点を詳細に説明する。以下、本発明に係る好適な実施の形態について説明するが、本発明はこのような構成に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において、各種の修正例および変更例を想定し得るものであり、それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。また、図面において構成要素の幅、長さ、厚さ等は、正確なスケールに従わず便宜上誇張されている場合がある。明細書全体において同一な参照番号は同一な構成要素を示す。
【００３４】
図２及び図３は、本発明の一実施形態による、パターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法を示す断面図である。ここで、窒化物半導体層は、ＭＯＣＶＤ技術で形成する場合について説明する。しかし、本発明はＭＯＣＶＤ技術に限定されず、ＭＢＥ等のような他の技術を使用してもよい。
【００３５】
図２に示すように、まず、パターニングされた基板２１を準備する。前記基板２１としては、サファイア基板を使用するが、これに限定されず、ＳｉＣのような他の基板を使用してもよい。前記パターニングされた基板２１は、複数の突出部２１ａ及びリセス領域からなるパターンを有する。前記突出部２１ａは、メッシュ形状のパターンをなすことができるが、アイランドパターンをなすことがさらに好ましい。また、前記リセス領域には、図面に示すように、実質的に平坦な基底面が形成される。
【００３６】
前記パターニングされた基板２１上に核層２３が形成される。前記核層２３は、４００〜６００℃の温度範囲内でＧａＮ系の半導体層、即ち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成される。前記核層２３は、前記基板のリセス領域の基底面上に主に形成される。
【００３７】
図３に示すように、前記核層２３が形成された基板上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の３Ｄ成長層２５を形成する。前記３Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバーの圧力は夫々、温度範囲６００〜１２００℃内のＴ１及び圧力範囲１０〜７６０ｍｂａｒ内の圧力Ｐ１に設定される。
【００３８】
前記第１の３Ｄ成長層２５の厚さは、特別に限定されておらず、図１に示したように、突出部（アイランドパターン）１１ａを覆うように形成してもよい。しかしこの場合、前記第１の３Ｄ成長層２５の表面が粗く形成される場合がある。そこで好ましくは、前記第１の３Ｄ成長層２５は、その上部面が前記突出部２１ａの下に位置するように前記リセス領域に形成される。これによって、前記第１の３Ｄ成長層２５が比較的薄く形成されるので、その表面が粗く形成されるのを防止できる。
【００３９】
一方、前記第１の３Ｄ成長層２５上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第１の２Ｄ成長層２７を形成する。前記２Ｄ成長条件の基板温度及びチャンバーの圧力は、前記３Ｄ成長条件で設定された温度Ｔ１及び圧力Ｐ１に比べて相対的に高い温度Ｔ２及び低い圧力Ｐ２に設定される。これによって、前記第１の３Ｄ成長層２５上に比較的平坦な２Ｄ成長層２７が形成されて表面の粗さを緩和できる。
【００４０】
前記第１の２Ｄ成長層２７の厚さは、特別に限定されていないが、前記第１の３Ｄ成長層２５の上部面が前記突出部２１ａの下に位置する場合、前記第１の２Ｄ成長層２７の上部面も前記突出部２１ａの下に位置することが好ましい。そうすれば、前記第１の２Ｄ成長層２７がリセス領域内で互いに分離して成長した後、突出部２１ａ上で互いに出会うのを防止できる。
【００４１】
前記温度Ｔ２及び圧力Ｐ２は、前記Ｔ１より高い温度及びＰ１より低い圧力に設定され、その値は、温度範囲６００〜１２００℃及び圧力範囲１０〜７６０ｍｂａｒ内であってもよい。
【００４２】
続いて、前記第１の２Ｄ成長層２７上に３Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の３Ｄ成長層２９を形成する。前記第２の３Ｄ成長層２９は、前記突出部２１ａの上部を覆うように形成されて連続的な上部面を提供する。前記第２の３Ｄ成長層２９の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、前記第１の２Ｄ成長層の成長条件の基板温度Ｔ２及びチャンバー圧力Ｐ２に比べて相対的に低い温度Ｔ３及び高い圧力Ｐ３で設定され、第１の３Ｄ成長層２５と同一の温度及び圧力の条件で形成してもよい。
【００４３】
その後、前記第２の３Ｄ成長層２９上に２Ｄ成長条件で窒化物半導体層を成長させて第２の２Ｄ成長層３１を形成する。前記第２の２Ｄ成長層３１の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、前記第２の３Ｄ成長層２９の成長条件の基板温度Ｔ３及びチャンバー圧力Ｐ３に比べて相対的に高い温度Ｔ４及び低い圧力Ｐ４に設定される。前記第２の２Ｄ成長層３１は、従来の技術に比べて相対的に表面の粗さが緩和された第２の３Ｄ成長層２９上に形成されるので、ピンホールの生成が抑制され、より優れた結晶品質を有する。
【００４４】
本実施形態において、３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層が交互に２回繰り返して形成される場合について説明したが、さらに多い回数を繰り返して形成してもよい。図示しないけれども、例えば、前記第２の３Ｄ成長層２９を形成する前に、追加的に３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層を少なくとも１回交互に繰り返して形成する。この時、前記追加的な３Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された２Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に低い温度及び高い圧力に設定され、前記追加的な２Ｄ成長層を形成する成長条件の基板温度及びチャンバー圧力は、夫々その下に形成された３Ｄ成長層の成長条件の基板温度及びチャンバー圧力に比べて相対的に高い温度及び低い圧力に設定される。
【００４５】
本実施形態によると、３Ｄ成長層及び２Ｄ成長層を交互に繰り返して形成することによって、３Ｄ成長層の表面の粗さを緩和できるので、最終的な２Ｄ成長層の結晶品質を向上する。
【００４６】
図４及び図５は、本発明の一実施形態による発光ダイオードを製造する方法を示す断面図である。
【００４７】
図４を参照して説明すれば、図２及び図３に示すように形成された第２の２Ｄ成長層３１上に、第１導電型半導体層３３、活性層３５、及び第２導電型半導体層３７が形成される。前記第１導電型半導体層３３、活性層３５、及び第２導電型半導体層３７は、前記３Ｄ成長層及び前記２Ｄ成長層のようにＭＯＣＶＤ技術で形成してもよく、またイン−サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で同一チャンバー内で形成してもよい。
【００４８】
図５に示すように、前記第２導電型半導体層３７及び活性層３５をパターニングして第１導電型半導体層３３の一領域を露出する。また、前記露出された第１導電型半導体層上に第１型電極パッド４１を形成し、前記第２導電型半導体層３７上に透明電極層４３及び第２型電極パッド４５を形成することによって、発光ダイオードが完成される。
【００４９】
本実施形態によると、結晶品質が優れた第２の２Ｄ成長層３１上に第１導電型半導体層３３、活性層３５及び第２導電型半導体層３７を形成することによって、第１導電型半導体層３３、活性層３５及び第２導電型半導体層３７の結晶品質が改善されて内部量子効率が向上され、ピンホールによる漏洩電流を防止することができるので、輝度及び信頼性が向上した発光ダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の技術によるパターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるパターニングされた基板上に窒化物半導体層を形成する方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による発光ダイオードを製造する方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による発光ダイオードを製造する方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２１    基板
２１ａ  突出部
２３    核層
２５    第１の３Ｄ成長層
２７    第１の２Ｄ成長層
２９    第２の３Ｄ成長層
３１    第２の２Ｄ成長層
３３    第１導電型半導体層
３５    活性層
３７    第２導電型半導体層
４１    第１型電極パッド
４３    透明電極層
４５    第２型電極パッド
【図１】
2008219016.tif 000003
【図２】
2008219016.tif 000004
【図３】
2008219016.tif 000005
【図４】
2008219016.tif 000006
【図５】
2008219016.tif 000007