(57)【要約】【課題】  発光効率を高めた発光ダイオード装置及びその製造方法の提供。【解決手段】  発光ダイオード装置は、基板、混合層、第１形態半導体層、第２形態半導体層を具え、混合層が光線を拡散入射させる粗化層を少なくとも具え、粗化層が窒化けい素材料の薄膜或いはＡｌＩｎＧａＮ量子点を具えた薄膜とされる。発光ダイオード装置の製造方法において、発光ダイオード装置のエピタキシャル成長過程で少なくとも一つの粗化層を具えた混合層を成長させ、混合層が光線散乱の機能を具備するようにする。【選択図】        図１
2005072096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード装置において、少なくとも、
基板と、
該基板の上方に位置し、入射する光線を拡散させる粗化層を少なくとも具えた混合層と、
該混合層の上方に位置する第１形態半導体層と、
該第１形態半導体層の上方に位置する第２形態半導体層と、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項２】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層と第２形態半導体層の間に位置する活性層を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項３】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、基板の材料が、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項４】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、粗化層の材料が、窒化けい素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む群より選択した材料を少なくとも含むことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項５】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、粗化層がＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具え、ｕ、ｖパラメータの範囲が０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１であることを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項６】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層がｎ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項７】
請求項１記載の発光ダイオード装置において、第２形態半導体層がｐ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項８】
請求項２記載の発光ダイオード装置において、活性層が、ｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項９】
発光ダイオード装置において、少なくとも、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成され、入射する光線を拡散させる粗化層を少なくとも具えた混合層と、
該混合層の上方に位置する第１形態半導体層と、
該第１形態半導体層の上に形成された活性層と、
該活性層の上に形成された第２形態半導体層と、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１０】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、基板の材料が、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１１】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、バッファ層の材料が窒化ガリウムとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１２】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、粗化層の材料が、窒化けい素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む群より選択した材料を少なくとも含むことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１３】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、粗化層がＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具え、ｕ、ｖパラメータの範囲が０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１であることを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１４】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層がｎ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１５】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、第２形態半導体層がｐ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１６】
請求項９記載の発光ダイオード装置において、活性層が、ｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置。
【請求項１７】
発光ダイオードの製造方法において、
（ａ）基板を提供する工程、
（ｂ）バッファ層を該基板の上に形成する工程、
（ｃ）混合層を該バッファ層の上に形成する工程、
（ｄ）第１形態半導体層を該混合層の上に形成する工程、
（ｅ）活性層を該第１形態半導体層の上に形成する工程、
（ｆ）第２形態半導体層を該活性層の上に形成する工程、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、
（ｇ）第２形態半導体層と活性層をエッチングし第１形態半導体層の一部表面を露出させる工程、
（ｈ）第１電極を該第１形態半導体層の露出した一部表面に形成する工程、
（ｉ）第２電極を第２形態半導体層の表面に形成する工程、
を更に具えたことを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の発光ダイオードの製造方法において、第１電極をｎ型電極とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の発光ダイオードの製造方法において、第２電極をｐ型電極とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２１】
請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、混合層の厚さを０．０１μｍ以上とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２２】
請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、粗化層の厚さを１ｎｍより大きくすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２３】
請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｂ）の工程で、５００〜６００℃で厚さが２０〜５０ｎｍの窒化ガリウムのバッファ層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｃ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜１００ｎｍの粗化層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｄ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍでシリコンドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｅ）の工程で、７００〜９００℃で活性層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｆ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２８】
請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｂ）の工程で、５００〜６００℃で厚さが１〜１００ｎｍの窒化ガリウムのバッファ層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｃ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜１００ｎｍでＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具えた粗化層を成長させ、そのうち、ｕ、ｖパラメータの範囲を０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｄ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍでシリコンドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｅ）の工程で、７００〜９００℃で活性層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｆ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３３】
請求項２４又は請求項２９に記載の発光ダイオードの製造方法において、粗化層の成長に、多層膜蒸着法、化学気相成長法、スパッタ法のいずれかを用いることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の発光ダイオードの製造方法において、多層膜蒸着法をＥ−ｇｕｎ多層膜蒸着法とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項３５】
請求項３３記載の発光ダイオードの製造方法において、化学気相成長法を有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の発光ダイオード装置及びその製造方法に係り、特に、発光ダイオードの発光効率を高める技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の発光ダイオード（ＬＥＤ）に使用される半導体の屈折率（屈折係数は２．３）は空気の屈折率（屈折係数は１）より大きく、ゆえに発光ダイオード内の活性層（或いは発光層と称される）の発生する光線のほとんどは半導体と空気の界面により半導体内部へと全反射され、全反射された光線は内部の活性層、電極及び基板に吸収される。このため周知の発光ダイオードは一般に発光効率が低いという欠点を有している。
【０００３】
発光ダイオードの発光効率を高めるため、半導体表面を粗化すると、光線が発光層より射出された後に粗化された界面により散乱するため、もとの入射光の経路が改変され、さらに全反射の後に、光線が射出される確率が明らかに増加する。これに関係する技術は非特許文献１中に記載されており、この文献には発光ダイオードを粗化した後に、その外在発光効率が４０％も増加することが記載されている。
【０００４】
特許文献１から３に記載の周知の技術は、エッチング方式でエピタキシャル表面を粗化する目的を達成し、即ちケミカルエッチング法により発光装置表面を粗化して発光効率を増す効果を達成する、というものである。しかし、このような技術は現段階では赤色ＬＥＤの材料に応用されているのみであり、青光、緑光を発生する窒化材料には適用できない。その原因は、赤光ＬＥＤの材料の加工特性は簡単であるが、それに較べて窒化物材料は非常に強い耐酸アルカリ特性を有していることにある。ドライエッチング法はウエットエッチング法の問題を克服するが、エピタキシャル層の損傷を形成しやすく、半導体層の抵抗値を高くする。このほか、半導体層は単結晶薄膜であり、直接それを粗化すると、内部の活性層を破壊して発光面積がこれにより減少する恐れがあり、また外部の透明電極を破壊して透明電極の不連続を形成し、このために電流分散に対して影響を与える恐れがある。このような状況により全体の発光効率が下がる。
【０００５】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓｃａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，４７（７），１４９２，２００
【特許文献１】米国特許第５０４００４４号明細書
【特許文献２】米国特許第５４２９９５４号明細書
【特許文献３】米国特許第５８９８１９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上から分かるように、周知の技術の適用範囲は相当に低く、且つそれは粗化技術のもたらす機能を有効に利用できておらず、却って発光ダイオードの発光効率を下げ、このため粗化の効果が弱まる。ゆえに周知の技術の産業上の利用価値は高くなく、突破が待たれている。
【０００７】
本発明の主要な目的は、一種の発光ダイオード装置及びその製造方法を提供し、周知の技術が粗化技術のもたらす効果を有効に利用できていない問題を解決し、且つ各種材質の発光ダイオードに広く適用できるようにすることにある。
【０００８】
本発明によると、発光ダイオード装置は、基板、混合層、第１形態半導体層、第２形態半導体層を具え、混合層が光線を拡散入射させる粗化層を少なくとも具え、粗化層が窒化けい素材料の薄膜或いはＡｌＩｎＧａＮ量子点を具えた薄膜とされる。発光ダイオード装置の製造方法において、発光ダイオード装置のエピタキシャル成長過程で少なくとも一つの粗化層を具えた混合層を成長させ、混合層が光線散乱の機能を具備するようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、発光ダイオード装置において、少なくとも、
基板と、
該基板の上方に位置し、入射する光線を拡散させる粗化層を少なくとも具えた混合層と、
該混合層の上方に位置する第１形態半導体層と、
該第１形態半導体層の上方に位置する第２形態半導体層と、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層と第２形態半導体層の間に位置する活性層を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、基板の材料が、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、粗化層の材料が、窒化けい素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む群より選択した材料を少なくとも含むことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、粗化層がＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具え、ｕ、ｖパラメータの範囲が０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１であることを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層がｎ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の発光ダイオード装置において、第２形態半導体層がｐ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項８の発明は、請求項２記載の発光ダイオード装置において、活性層が、ｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項９の発明は、発光ダイオード装置において、少なくとも、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成され、入射する光線を拡散させる粗化層を少なくとも具えた混合層と、
該混合層の上方に位置する第１形態半導体層と、
該第１形態半導体層の上に形成された活性層と、
該活性層の上に形成された第２形態半導体層と、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１０の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、基板の材料が、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１１の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、バッファ層の材料が窒化ガリウムとされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１２の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、粗化層の材料が、窒化けい素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む群より選択した材料を少なくとも含むことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１３の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、粗化層がＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具え、ｕ、ｖパラメータの範囲が０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１であることを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１４の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、第１形態半導体層がｎ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１５の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、第２形態半導体層がｐ型窒化ガリウム半導体層とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１６の発明は、請求項９記載の発光ダイオード装置において、活性層が、ｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされたことを特徴とする、発光ダイオード装置としている。
請求項１７の発明は、発光ダイオードの製造方法において、
（ａ）基板を提供する工程、
（ｂ）バッファ層を該基板の上に形成する工程、
（ｃ）混合層を該バッファ層の上に形成する工程、
（ｄ）第１形態半導体層を該混合層の上に形成する工程、
（ｅ）活性層を該第１形態半導体層の上に形成する工程、
（ｆ）第２形態半導体層を該活性層の上に形成する工程、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、
（ｇ）第２形態半導体層と活性層をエッチングし第１形態半導体層の一部表面を露出させる工程、
（ｈ）第１電極を該第１形態半導体層の露出した一部表面に形成する工程、
（ｉ）第２電極を第２形態半導体層の表面に形成する工程、
を更に具えたことを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１９の発明は、請求項１８記載の発光ダイオードの製造方法において、第１電極をｎ型電極とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２０の発明は、請求項１８記載の発光ダイオードの製造方法において、第２電極をｐ型電極とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２１の発明は、請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、混合層の厚さを０．０１μｍ以上とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２２の発明は、請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、粗化層の厚さを１ｎｍより大きくすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２３の発明は、請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｂ）の工程で、５００〜６００℃で厚さが２０〜５０ｎｍの窒化ガリウムのバッファ層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２４の発明は、請求項２３記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｃ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜１００ｎｍの粗化層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２５の発明は、請求項２４記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｄ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍでシリコンドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２６の発明は、請求項２５記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｅ）の工程で、７００〜９００℃で活性層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２７の発明は、請求項２６記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｆ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２８の発明は、請求項１７記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｂ）の工程で、５００〜６００℃で厚さが１〜１００ｎｍの窒化ガリウムのバッファ層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２９の発明は、請求項２８記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｃ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜１００ｎｍでＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具えた粗化層を成長させ、そのうち、ｕ、ｖパラメータの範囲を０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３０の発明は、請求項２９記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｄ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍでシリコンドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３１の発明は、請求項３０記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｅ）の工程で、７００〜９００℃で活性層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３２の発明は、請求項３１記載の発光ダイオードの製造方法において、（ｆ）の工程で、１０００〜１２００℃で厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３３の発明は、請求項２４又は請求項２９に記載の発光ダイオードの製造方法において、粗化層の成長に、多層膜蒸着法、化学気相成長法、スパッタ法のいずれかを用いることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３４の発明は、請求項３３記載の発光ダイオードの製造方法において、多層膜蒸着法をＥ−ｇｕｎ多層膜蒸着法とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
請求項３５の発明は、請求項３３記載の発光ダイオードの製造方法において、化学気相成長法を有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）とすることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、一種の発光ダイオード装置及びその製造方法を提供し、周知の技術が粗化技術のもたらす効果を有効に利用できていない問題を解決し、且つ各種材質の発光ダイオードに広く適用できるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によると、発光ダイオードのエピタキシー過程で混合層を成長させ、この混合層は少なくとも一層の、光線を拡散入射させる材料、即ち粗化層を具えるものとし、これにより混合層に光線散乱の機能を具備させる。粗化層の生成は以下の二種類の方式がある。その１は、成長温度とガス雰囲気の制御により界面層（例えばＳｉＮ、ＡｌＮ等）に微細な孔を具備させる方式。その２は、量子点をインプラントする方式で薄膜を形成する方式である。
【００１２】
図１は本発明の発光ダイオード装置の具体的実施例の断面図である。図１中の核層は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により堆積される。図１の発光ダイオード装置の製造方法は以下の工程を含む。
【００１３】
まず、基板１００を提供する。該基板１００の材質はサファイヤ、炭化けい素、シリコン、ガリウム砒素、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされる。続いて、５００〜６００℃で厚さが２０〜５０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）材質のバッファ層１０２を成長させる。さらに１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍのシリコンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）層１０４を成長させ、続いて厚さが１〜１００ｎｍの粗化層１０６を成長させる。そのうち粗化層１０６の材質は窒化けい素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び窒化チタン（ＴｉＮ）を含む群より選択したものを少なくとも有する。窒化ガリウム層１０４と粗化層１０６は混合層を形成する。粗化層形成後に、更に第１形態半導体層１０８を混合層の上に形成する。該第１形態半導体層１０８は厚さが１〜２μｍでシリコンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）層とされ、ゆえに該第１形態半導体層１０８はｎ型窒化ガリウム半導体層である。その後、温度を７００〜９００℃に下げて、活性層１１０を第１形態半導体層１０８の上に成長させる。活性層１１０はｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされる。その後、再度温度を１０００〜１２００℃にあげて、第２形態半導体層１１２を活性層１１０の上に成長させる。該第２形態半導体層１１２は厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層であり、ゆえに第２形態半導体層１１２はｐ型窒化ガリウム半導体層とされ、以上により発光ダイオードエピタキシャル構造を完成する。最後に第２形態半導体層１１２及び活性層１１０をエッチングして第１形態半導体層１０８の一部表面を露出させ、さらにＴｉ／Ａｌで第１形態半導体層１０８の露出した一部表面に第１電極１１４を形成する。この第１電極１１４はｎ型電極とされる。Ｎｉ／Ａｕで第２形態半導体層１１２の表面に第２電極１１６を形成する。このため該第２電極１１６はｐ型電極とされる。以上の工程の実施により、図１に示される発光ダイオード装置が得られる。
【００１４】
上述の実施例中の粗化層１０６は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）で堆積させることができるほか、多層膜蒸着法（例えばＥ−ｇｕｎ多層膜蒸着法）、化学気相成長法（ＣＶＤ）或いはスパッタ等の方式で成長させることができる。
【００１５】
図２は本発明の発光ダイオード装置のもう一つの実施例の断面図である。
図２中の各層は先の実施例と同様に有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）で堆積される。図２の発光ダイオード装置の製造方法は以下の工程を含む。
まず、基板２００を提供する。該基板２００の材質はサファイヤ、炭化けい素、シリコン、ガリウム砒素、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ2 ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかとされる。続いて、５００〜６００℃で厚さが１〜１００ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）材質のバッファ層２０２を成長させる。さらに１０００〜１２００℃で厚さが１〜２μｍのシリコンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）層２０４を成長させ、続いて厚さが１〜１００ｎｍでＡｌu Ｇａ(1-u-v) Ｉｎv Ｎ量子点を具えた粗化層２０６を成長させる。そのうちｕ、ｖのパラメータの範囲は０≦ｕ、ｖ＜１且つ０≦ｕ＋ｖ＜１であり、窒化ガリウム層２０４と粗化層２０６で混合層を形成する。粗化層２０６形成後に、さらに第１形態半導体層２０８を混合層の上に形成する。該第１形態半導体層２０８は厚さが３μｍでシリコンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）層とされ、ゆえに該第１形態半導体層２０８はｎ型窒化ガリウム半導体層である。その後、温度を７００〜９００℃に下げて、活性層２１０を第１形態半導体層２０８の上に成長させる。活性層２１０はｐｎ接合、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）、単層量子井戸（ＳＱＷ）、及びｉｎＧａＮ／ＧａＮ多層量子井戸（ＭＱＷ）のうち任意の一種類の構造とされる。その後、再度温度を１０００〜１２００℃にあげて、第２形態半導体層２１２を活性層２１０の上に成長させる。該第２形態半導体層２１２は厚さが０．１〜０．２μｍでマグネシウムドープの窒化ガリウム層であり、ゆえに第２形態半導体層２１２はｐ型窒化ガリウム半導体層とされ、以上により発光ダイオードエピタキシャル構造を完成する。最後に第２形態半導体層２１２及び活性層２１０をエッチングして第１形態半導体層２０８の一部表面を露出させ、さらにＴｉ／Ａｌで第１形態半導体層２０８の露出した一部表面に第１電極２１４を形成する。この第１電極２１４はｎ型電極とされる。Ｎｉ／Ａｕで第２形態半導体層２１２の表面に第２電極２１６を形成する。このため該第２電極２１６はｐ型電極とされる。以上の工程の実施により、図２に示される発光ダイオード装置が得られる。
【００１６】
上述の二つの実施例によると、混合層の厚さは０．０１μｍ以上とされ、粗化層１０６、２０６の厚さは１ｎｍより大きい。さらに、本発明は発光ダイオード装置エピタキシャルの過程中に混合層を成長させて粗化の目的を達成し、周知の技術がエピタキシャル完成後に後続の粗化処理を行なうのに較べ、本発明は粗化の工程を有効に簡易化しており、進歩性と産業利用性を具備している。
【００１７】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなし得る細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の発光ダイオード構造の実施例の断面図である。
【図２】本発明の発光ダイオード構造の別の実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１００  基板
１０２  バッファ層
１０４  窒化ガリウム層
１０６  粗化層
１０８  第１形態半導体層
１１０  活性層
１１２  第２形態半導体層
１１４  第１電極
１１６  第２電極
２００  基板
２０２  バッファ層
２０４  窒化ガリウム層
２０６  粗化層
２０８  第１形態半導体層
２１０  活性層
２１２  第２形態半導体層
２１４  第１電極
２１６  第２電極
【図１】
2005072096.tif 000003
【図２】
2005072096.tif 000004