(57)【要約】【課題】ｐ型層を得ることができ、しかも大面積にわたって均一にオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させることができ、量産性に優れているオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法を提供する。【解決手段】オキシカルコゲナイド系薄膜の成長に溶液気化ＣＶＤ法を用いる。例えば、ＹＳＺ基板やＭｇＯ基板などからなる基板１０１上にＣｕ薄膜１０２を形成した後、溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を成長させる。Ｌａ原料として例えばＬａ（ＥＤＭＤＤ）3 、Ｃｕ原料として例えばＣｕ（ＥＤＭＤＤ）2 を用いる。成長温度は４００℃以下とする。この後、反応性固相エピタキシャル成長法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を結晶化させ、結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜１０４を得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液気化化学気相成長法によりオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させるようにしたことを特徴とするオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法。
【請求項２】
上記オキシカルコゲナイド系薄膜の少なくとも一つの成長原料として、２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を用いることを特徴とする請求項１記載のオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法。
【請求項３】
溶液気化化学気相成長装置の反応炉において、プラズマを用いて上記オキシカルコゲナイド系薄膜の成長原料の分解を促進させることを特徴とする請求項１記載のオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法。
【請求項４】
上記オキシカルコゲナイド系薄膜が、Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ1-x-y Ｓｅx Ｔｅy 薄膜（ただし、０≦ｐ＜１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）であることを特徴とする請求項１記載のオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法。
【請求項５】
溶液気化化学気相成長法によりアモルファスのオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させた後、このアモルファスのオキシカルコゲナイド系薄膜を反応性固相エピタキシャル成長法により結晶化することを特徴とする請求項１記載のオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法。
【請求項６】
溶液気化化学気相成長法により成長されることを特徴とするオキシカルコゲナイド系薄膜。
【請求項７】
少なくとも一層のオキシカルコゲナイド系薄膜を用いる半導体装置の製造方法において、
溶液気化化学気相成長法により上記オキシカルコゲナイド系薄膜を成長させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
少なくとも一層のオキシカルコゲナイド系薄膜を用いる半導体装置において、
上記オキシカルコゲナイド系薄膜が溶液気化化学気相成長法により成長されるものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により酸化物半導体薄膜を成長させるようにしたことを特徴とする酸化物半導体薄膜の成長方法。
【請求項１０】
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により成長されることを特徴とする酸化物半導体薄膜。
【請求項１１】
少なくとも一層の酸化物半導体薄膜を用いる半導体装置の製造方法において、
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により上記酸化物半導体薄膜を成長させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
少なくとも一層の酸化物半導体薄膜を用いる半導体装置において、
上記酸化物半導体薄膜が、２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により成長されるものであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法、オキシカルコゲナイド系薄膜、酸化物半導体薄膜の成長方法、酸化物半導体薄膜、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、例えば、オキシカルコゲナイド系材料を用いた半導体発光素子に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮと同様なワイドギャップ半導体材料として、ＺｎＯを中心とする酸化物半導体の研究開発が盛んに行われている（例えば、非特許文献１参照。）。ところが、ＺｎＯなどの酸化物半導体は、ｎ型層は容易に作製することが可能であるが、ｐ型層を作製することは非常に難しい。最近、ｐ型ＺｎＯ層を作製し、このｐ型ＺｎＯ層を用いて試作した発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光を確認したことが報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。しかし、報告されたｐ型ＺｎＯ層のドーピング濃度はかなり低く、実用化可能なＬＥＤを作製することができるレベルには達していないのが現状である。
【０００３】
一方、同じ酸化物半導体であるオキシカルコゲナイド系材料（例えば、ＬａＣｕＯＳ）は、ホール（正孔）濃度が１０20ｃｍ-3程度までの高濃度ドーピングのｐ型層を得ることができることが報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
なお、溶液気化化学気相成長法（溶液気化ＣＶＤ法）により（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 の成膜を行う方法が知られている（例えば、非特許文献３参照。）。
【非特許文献１】鯉沼秀臣編著：「酸化物エレクトロニクス」（培風館、２００１年）ｐ．２８５
【非特許文献２】A.Tsukazaki,A.Ohtomo,T.Onuma,M.Ohtani,T.Makino,M.Sumiya,K.Ohtani,S.F.Chichibu,S.Fuke,Y.Segawa,H.Ohno,H.Koinuma,and M.Kawasaki,"Repeated temperature modulation epitaxy for p-type doping and light emitting diode based on ZnO",Nature Materials,Vol.4,pp.42-46(2005)
【非特許文献３】第５８回（１９９７年秋季）応用物理学会学術講演会予稿集、２ａＰＣ１４
【特許文献１】特開２００３−３１８２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、オキシカルコゲナイド系薄膜は、成長方法に問題がある。すなわち、オキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法としては通常、パルス・レーザ・デポジション（ＰＬＤ）法と呼ばれる、レーザビーム照射によりターゲット原料を蒸発させて基板上に材料を堆積させる方法が用いられている。ところが、この方法では、１ｃｍ2 程度の面積にしか均一に材料を堆積させることができないという問題があり、量産性が劣る。また、オキシカルコゲナイド系薄膜をスパッタ法により作製する方法もあるが、例えばヘテロ構造などの、異種材料を組み合わせた構造を形成しようとした場合、連続成膜を行うことが難しいという問題がある。
【０００５】
一方、ＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＺｎＳｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の薄膜の成長方法として、容器（バブラ）中に入れられたＩＩＩ族元素またはＩＩ族元素を含む有機金属化合物中にキャリアガスを吹き込むことによりバブリングを行い、これによって得られる飽和量の有機金属化合物を含むキャリアガスとＶ族元素またはＶＩ族元素の水素化合物とを反応炉に流し、これらの原料ガスの熱分解により基板上に薄膜を成長させる有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が、従来より用いられている。この方法は、大面積にわたって均一に薄膜を成長させることができ、量産性に優れている。そこでこの方法をオキシカルコゲナイド系薄膜の成長に適用することが考えられる。しかし、例えばオキシカルコゲナイド系薄膜としてＬａＣｕＯＳ薄膜をこの方法により成長させるためには、Ｌａを含む有機金属化合物やＣｕを含む有機金属化合物を成長原料に用いる必要があるが、これらの有機金属化合物は蒸気圧が極めて低いため、この方法により成長させることは実際上極めて困難である。
以上はオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させる場合についてであるが、構成元素を含む有機金属化合物の蒸気圧が極めて低い限り、他の酸化物半導体薄膜についても同様な問題が存在する。
【０００６】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、ｐ型層を得ることができ、しかも大面積にわたって均一にオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させることができ、量産性に優れているオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法、この成長方法により成長されるオキシカルコゲナイド系薄膜、この方法を利用した半導体装置の製造方法およびこの製造方法により製造される半導体装置を提供することである。
この発明が解決しようとする課題は、より一般的には、構成元素を含む有機金属化合物の蒸気圧が極めて低い酸化物半導体薄膜を成長させる場合に、ｐ型層を得ることができ、しかも大面積にわたって均一に酸化物半導体薄膜を成長させることができ、量産性に優れている酸化物半導体薄膜の成長方法、この成長方法により成長される酸化物半導体薄膜、この方法を利用した半導体装置の製造方法およびこの製造方法により製造される半導体装置を提供することである。
【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、
溶液気化化学気相成長法によりオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させるようにしたことを特徴とするオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法である。
第２の発明は、
溶液気化化学気相成長法により成長されることを特徴とするオキシカルコゲナイド系薄膜である。
第３の発明は、
少なくとも一層のオキシカルコゲナイド系薄膜を用いる半導体装置の製造方法において、
溶液気化化学気相成長法により上記オキシカルコゲナイド系薄膜を成長させるようにしたことを特徴とするものである。
第４の発明は、
少なくとも一層のオキシカルコゲナイド系薄膜を用いる半導体装置において、
上記オキシカルコゲナイド系薄膜が溶液気化化学気相成長法により成長されるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、溶液気化化学気相成長法（溶液気化ＣＶＤ法）とは、成長原料を溶剤に溶かした溶液を気化器に通して気化させることにより得られる原料ガスを反応炉に送り、この原料ガスの熱分解により成長を行う方法であり、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の薄膜の成長に用いられている上記のＭＯＣＶＤ法とは明確に異なる成長法である。
典型的には、オキシカルコゲナイド系薄膜の少なくとも一つの成長原料として、２５℃（室温）での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を用いる。この２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体やＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の薄膜の成長に用いられている上記のＭＯＣＶＤ法では、使用が困難なものである。
【０００９】
成長温度の低温化を図るために、好適には、溶液気化化学気相成長装置の反応炉において、プラズマを用いてオキシカルコゲナイド系薄膜の成長原料の分解を促進させる。プラズマは、反応炉内の成長を行う基板が置かれる部位よりも上流部に発生させてもよいし、基板の上方の部分に発生させるようにしてもよい。
結晶性のオキシカルコゲナイド系薄膜を得るためには、例えば、まず、最終的に得ようとする組成と同一組成のアモルファスのオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させ、これを反応性固相エピタキシャル成長法などにより結晶化する。
オキシカルコゲナイド系薄膜を成長させる基板としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ2 ）などの単結晶基板を用いることができる。これらの基板上にオキシカルコゲナイド系薄膜を直接成長させるようにしてもよいし、基板上に適切な下地層を形成し、その上にオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させるようにしてもよい。特に、アモルファスのオキシカルコゲナイド系薄膜を成長させ、これを反応性固相エピタキシャル成長法などにより結晶化する場合には、例えば、下地層としてＣｕ、Ｃｕ2 Ｓ、ＣｕＳ、Ｃｕ2 Ｏ、ＣｕＯなどからなる薄膜を形成することにより、結晶品質の改善を図ることができることがわかっている。
【００１０】
オキシカルコゲナイド系薄膜とは、オキシカルコゲナイドＬｎＭＯＣｈ（ただし、Ｌｎは少なくとも一種のランタノイド、ＭはＣｕまたはＣｄ、Ｃｈは少なくとも一種のカルコゲン）またはこのオキシカルコゲナイドの構成元素の一部を他の元素により置換した材料からなる薄膜をいう。Ｌｎは具体的には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕからなる群より選ばれた少なくとも一種である。また、Ｃｈは具体的には、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＰｏからなる群より選ばれた少なくとも一種である。オキシカルコゲナイドからなる薄膜としては、例えば、ＬａＣｕＯＳ、ＬａＣｕＯＳｅ、ＬａＣｕＯＴｅなどからなる薄膜が挙げられる。これらのＬａＣｕＯＳ、ＬａＣｕＯＳｅおよびＬａＣｕＯＴｅはいずれも結晶構造は正方晶で、格子定数およびバンドギャップＥg は、ＬａＣｕＯＳはａ＝３．９９９Å、ｃ＝８．５３Å、Ｅg ＝３．２ｅＶ、ＬａＣｕＯＳｅはａ＝４．０６７Å、ｃ＝８．７９８Å、Ｅg ＝２．８ｅＶ、ＬａＣｕＯＴｅはａ＝４．１８２Å、ｃ＝９．３４２Å、Ｅg ＝２．３ｅＶである。オキシカルコゲナイドの構成元素の一部を他の元素により置換した材料からなる薄膜としては、ＬｎＭＯＣｈのＬｎを２価のアルカリ土類金属、例えばＳｒまたはＣａにより置換したものが挙げられ、その具体例を挙げると、Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ1-x-y Ｓｅx Ｔｅy 薄膜（ただし、０≦ｐ＜１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）である。このようにＬａの一部をＳｒで置換した薄膜はｐ型となり、置換量を増すことによりキャリア濃度を高くすることができる。
【００１１】
オキシカルコゲナイド系薄膜を用いる半導体装置は、具体的には、半導体発光素子（発光ダイオード、半導体レーザ）やトランジスタ（ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ）などである。例えば、ＬａＣｕＯＳ、ＬａＣｕＯＳｅ、ＬａＣｕＯＴｅなどからなる薄膜を活性層（発光層）とし、これをｐ型のオキシカルコゲナイド系薄膜とｎ型のＺｎＯ薄膜などとにより挟むことでダブルヘテロ構造の半導体発光素子を得ることができる。あるいは、チャネル材料となるオキシカルコゲナイド系薄膜上にＹＳＺ薄膜などからなるゲート絶縁膜を形成し、その上にゲート電極を形成するとともに、オキシカルコゲナイド系薄膜上にＰｔ−Ｐｄ合金などからなるソース電極およびドレイン電極を形成することでＦＥＴを得ることができる。さらに、ｐ型のオキシカルコゲナイド系薄膜とｎ型のＺｎＯ薄膜などとを用いてヘテロ接合バイポーラトランジスタを得ることができる。この半導体装置は各種の電子装置や電子機器などに用いることができる。特に、例えば、オキシカルコゲナイド系薄膜を用いる発光ダイオードは、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ複数個配列した発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置などにおいて、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードとして用いることができる。あるいは、このオキシカルコゲナイド系薄膜を用いる発光ダイオードは、少なくとも一つの発光ダイオードを有する電子機器において、その発光ダイオードとして用いることができる。この電子機器は、液晶ディスプレイのバックライト、表示、照明その他の目的で少なくとも一つの発光ダイオード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、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、各種家庭電気製品などである。
【００１２】
第５の発明は、
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により酸化物半導体薄膜を成長させるようにしたことを特徴とする酸化物半導体薄膜の成長方法である。
第６の発明は、
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により成長されることを特徴とする酸化物半導体薄膜である。
第７の発明は、
少なくとも一層の酸化物半導体薄膜を用いる半導体装置の製造方法において、
２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により上記酸化物半導体薄膜を成長させるようにしたことを特徴とするものである。
第８の発明は、
少なくとも一層の酸化物半導体薄膜を用いる半導体装置において、
上記酸化物半導体薄膜が、２５℃での蒸気圧が０．１Ｔｏｒｒ以下の有機金属化合物を少なくとも一つの成長原料に用いて溶液気化化学気相成長法により成長されるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
第５〜第８の発明において、酸化物半導体薄膜には、ｐ型層が得られる各種のものが含まれ、上記のオキシカルコゲナイド系薄膜以外のものとしては、例えば、ＣｕＡｌＯ2 薄膜、ＳｒＣｕ2 Ｏ2 薄膜、ＮｉＯ薄膜（Ｌｉをドープすることによりｐ型に制御可能）、Ｚｎ1-x-y Ｍｇx Ｃｄy Ｏz Ｎ1-z 薄膜（ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１、１≦ｚ＜１）などが含まれる。これらの酸化物半導体薄膜の成長原料については、蒸気圧が高く通常のＭＯＣＶＤ法で成長させることができるものもある。しかし、例えばＺｎ（ＤＰＭ）2 （ＤＰＭはジピバロイルメタナト配位子）などは、蒸気圧が低いために通常のＭＯＣＶＤ法では成長させることができないが、溶液気化化学気相成長法であれば成長が可能である。また、Ｚｎ（ＤＰＭ）2 は分解温度が高いため、中間反応が起こりにくいなどの利点がある。
第５〜第８の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１〜第４の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１４】
上述のように構成されたこの発明においては、溶液気化化学気相成長法は、成長原料の蒸気圧が極めて低くても成長を支障なく行うことができるだけでなく、原料ガスの熱分解により薄膜を成長させるため、オキシカルコゲナイド系薄膜あるいは酸化物半導体薄膜を大面積にわたって均一に成長させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ｐ型層を得ることができ、しかも大面積にわたって均一にオキシカルコゲナイド系薄膜あるいは酸化物半導体薄膜を成長させることができ、量産性に優れている。そして、このようなオキシカルコゲナイド系薄膜あるいは酸化物半導体薄膜を用いて、半導体発光素子やトランジスタなどの各種の半導体装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
まず、この発明の第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態においては、溶液気化ＣＶＤ法によるオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法について説明する。
図１は、このオキシカルコゲナイド系薄膜の成長に用いる溶液気化ＣＶＤ装置の一例を示す。図１に示すように、この溶液気化ＣＶＤ装置においては、オクタンやトルエンなどの溶剤に有機金属化合物を溶かした原料溶液が入れられた原料容器１１、１２がそれぞれ配管１３、１４を介して配管１５に接続されている。ここでは原料容器の数を二つとしているが、これに限定されるものではなく、原料容器の数は一般には、成長させようとするオキシカルコゲナイド系薄膜の構成元素の種類に応じて適宜決められる。配管１３、１４の途中には液体マスフローコントローラ（図示せず）が設けられており、原料溶液の流量を制御することができるようになっている。配管１５の一端には、Ｎ2 ガスなどの不活性ガスやＯ2 ガスなどからなるキャリアガスが供給されるようになっている。配管１５の他端は気化器１６の入口に接続されている。気化器１６の出口は、切り替えバルブ１７を介して反応炉（リアクタ）１８の入口と接続されている。反応炉１８の入口は、切り替えバルブ１７を介してベントライン１９と接続されている。反応炉１８の入口にはまた、成長原料として液体の有機金属化合物２０が入れられたバブラ２１が配管２２を介して接続され、これに加えて、Ｏ2 ガスを供給するための配管２３も接続されている。バブラ２１中の有機金属化合物２０には、配管２４を介してＮ2 ガスなどのキャリアガスが供給されるようになっており、バブリングにより原料ガスを発生させることができるようになっている。ここでは、バブラの数を一つとしているが、これに限定されるものではなく、バブラの数は一般には、成長させようとするオキシカルコゲナイド系薄膜の構成元素の種類に応じて適宜決められる。反応炉１８の基板を設置する部分にはプラズマ発生用の電極２５、２６が設置されており、これらの電極２５、２６間に高周波電力を印加することによりそれらの間の空間にプラズマ２７を発生させることができるようになっている。このプラズマ発生部の反応炉１８内に成長を行う基板１０１が置かれる。反応炉１８内は真空ポンプにより排気することができるようになっている。
【００１７】
次に、オキシカルコゲナイド系薄膜の一例としてＬａＣｕＯＳ薄膜を溶液気化ＣＶＤ法により成長させる場合について説明する。ここでは、反応性固相エピタキシャル成長を併用するものとする。
図２Ａに示すように、基板１０１上に下地層としてＣｕ薄膜１０２を形成する。基板１０１としては、例えば、ＹＳＺやＭｇＯなどの単結晶基板を用いる。ここで、ＹＳＺは、化学式は（Ｚｒ，Ｙ）Ｏ2 （Ｚｒ：Ｙ＝８７：１３）、結晶構造は立方晶で蛍石構造（格子定数ａ＝５．１２５Å）、融点は２５００℃、熱膨張率は１０．３×１０-6／Ｋである。また、ＭｇＯは、結晶構造は立方晶で岩塩構造（格子定数ａ＝４．２１２６Å）、融点は３２５０℃、熱膨張率は１１×１０-6／Ｋ（３００Ｋ）である。Ｃｕ薄膜１０２を形成するのは、後述の反応性固相エピタキシャル成長を行う場合に、基板１０１上に下地層としてＣｕ薄膜１０２がある場合の方が、Ｃｕ薄膜１０２がない場合に比べて、ＬａＣｕＯＳの結晶が成長しやすくなり、結晶品質が改善されるためである。
【００１８】
次に、こうしてＣｕ薄膜１０２を形成した基板１０１を図１に示す溶液気化ＣＶＤ装置の反応炉１８内の所定位置に置く。この溶液気化ＣＶＤ装置の原料容器１１、１２には、それぞれＬａ原料、Ｃｕ原料としての有機金属化合物を溶剤に溶かした原料溶液が入れられている。Ｌａ原料としては、例えば、Ｌａ（ＥＤＭＤＤ）3 （ＥＤＭＤＤは６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカンジオナト配位子）、Ｌａ（ＤＰＭ）3 （ＤＰＭはジピバロイルメタナト配位子）、Ｌａ（ＴＭＯＤ）3 （ＴＭＯＤは２，２，６，６−テトラメチル−３，５−オクタンジオナト配位子）などを用いることができる。また、Ｃｕ原料としては、例えば、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）2 、Ｃｕ（ＥＤＭＯＤ）3 （ＥＤＭＯＤは６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−オクタンジオナト配位子）、Ｃｕ（ＤＰＭ）2 、Ｃｕ（ＤＩＢＭ）2 （ＤＩＢＭはジイソブチリルメタナト配位子）、Ｃｕ（ＩＢＰＭ）2 （ＩＢＰＭはイソブチリルピバロイルメタナト配位子）、Ｃｕ（ＴＭＯＤ）2 などを用いることができる。バブラ２１内にはＳ原料としての有機金属化合物２０が入れられている。Ｓ原料としては、例えば、ジメチル硫黄（ＤＭＳ）やジエチル硫黄（ＤＥＳ）などを用いることができる。
【００１９】
この溶液気化ＣＶＤ装置を用い、次のようにしてアモルファスのＬａＣｕＯＳ薄膜を成長させる。配管１５に一端からキャリアガスを流しながら原料容器１１、１２から配管１３、１４を介してそれぞれＬａ原料、Ｃｕ原料を含む原料溶液を気化器１６に入れる。この気化器１６の内部は、原料溶液が気化する温度（通常は２００℃以上）にあらかじめ加熱されており、これらの原料溶液がこの気化器１６に入ると気化し、得られたガスが反応炉１８に送られる。一方、反応炉１８には、バブラ２１でバブリングにより発生したＳ原料のガスが配管２２を介して送られるとともに、配管２３を介してＯ2 ガスが送られる。これらの原料ガスの熱分解により、図２Ｂに示すように、基板１０１上にアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３が成長する。このアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３の組成は最終的に得ようとする結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜の組成と同一とする。ここで、成長温度は４００℃以下とするのが望ましい。その理由は、カルコゲンであるＳは蒸気圧が高いため、成長温度が４００℃より高いと、成長膜に取り込まれなくなるためである。一方、Ｌａ原料、Ｃｕ原料、Ｓ原料の分解温度は一般に５００℃から７００℃程度であるため、このように成長温度を４００℃以下とすると、原料ガスの分解が困難になることから、ここでは、図１の溶液気化ＣＶＤ装置において反応炉１８の電極２５、２６間に高周波電力を印加してそれらの間の空間にプラズマ２７を発生させ、このプラズマ２７を用いて原料ガスの分解を促進させるようにする。プラズマ２７のパワーは基本的には高くするのが望ましい。このようにプラズマ２７を用いて原料ガスを分解することにより、室温から２００℃程度でもアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を成長させることができる。
【００２０】
次に、反応性固相エピタキシャル成長法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を結晶化させ、図２Ｃに示すように、結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜１０４を成長させる。この反応性固相エピタキシャル成長の成長温度は、アモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３の構成元素が十分に拡散しやすくなり、固相エピタキシャル成長が起きやすくするために、最低でも５００℃以上、好適には１０００℃以上融点以下とする。また、この反応性固相エピタキシャル成長は、ＣｕやＳの蒸発を防止するために、例えば、真空排気した密封容器中やＬａＣｕＯＳの蒸気を含む雰囲気中で行うのが望ましい。この反応性固相エピタキシャル成長の際には、アモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３の下地層として形成されたＣｕ薄膜１０２は成長膜に取り込まれて消失し、この過程で固相エピタキシャル成長が促進されることで結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜１０４が成長する。
【００２１】
〈実施例〉
基板１０１としてＹＳＺ（１００）基板を用いた。成長前にこのＹＳＺ（１００）基板を真空中で室温から１０００℃に昇温し、この温度でアニール処理を行った後、４００℃に降温する。これらの昇温、アニール処理および降温は、反応炉１８内にＯ2 ガスを１０００ｃｃｍの流量で流しながら行った。このアニール処理によりこのＹＳＺ（１００）基板の表面にステップが現れた。このＹＳＺ（１００）基板の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した結果を図３に示す。図３に示すように、約１００ｎｍ程度のテラス幅でサブｎｍ程度のステップ高さであった。
【００２２】
このＹＳＺ（１００）基板上にまず、Ｃｕ原料としてＣｕ（ＥＤＭＤＤ）2 を用いて、溶液気化ＣＶＤ法により厚さ約５ｎｍ程度のＣｕ薄膜１０２を成長させた。Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）2 はオクタンに溶かして原料溶液（濃度は０．５ｍｏｌ／Ｌ）とした。Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）2 の流量は０．３ｃｃｍ、成長温度は４００℃とし、成長時には５００Ｗのプラズマ２７をかけ、気化器１６の温度は２００℃とした。このＣｕ薄膜１０２の成長速度は３０ｎｍ／分であった。
【００２３】
次に、このＣｕ薄膜１０２上に、Ｌａ原料としてＬａ（ＥＤＭＤＤ）3 、Ｃｕ原料としてＣｕ（ＥＤＭＤＤ）2 、Ｓ原料としてＤＭＳを用い、これらに加えＯ2 ガスを用いて、溶液気化ＣＶＤ法により厚さ約１００ｎｍのアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を成長させた。Ｌａ（ＥＤＭＤＤ）3 、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）2 はオクタンに溶かして原料溶液（濃度はいずれも０．５ｍｏｌ／Ｌ）とした。また、Ｌａ（ＥＤＭＤＤ）3 の流量は０．１５ｃｃｍ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）2 の流量は０．１５ｃｃｍ、Ｏ2 ガスの流量は２０００ｃｃｍ、ＤＭＳの流量は０．１ｃｃｍ、成長温度は３００℃とし、成長時には５００Ｗのプラズマ２７をかけ、気化器１６の温度は２００℃とした。このアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３の成長速度は０．５μｍ／時であった。図４に成長シーケンスおよび成長条件を示す。
【００２４】
次に、上記のようにしてアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を基板１０１上に成長させた試料を真空密閉容器中において常温から１０００℃に３時間かけて昇温し、この温度で３０分間アニール処理することによりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を反応性固相エピタキシャル成長させ、結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜１０４を得た。その後、常温に降温した。図５にこのアニール処理のシーケンスを示す。
図６にこの結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜１０４のカソードルミネッセンス（ＣＬ）スペクトルの測定結果を示す。測定温度は８３Ｋとした。図６より、バンド端に対応すると考えられる波長３９０ｎｍ付近の発光が観察される。
【００２５】
以上のように、この第１の実施形態によれば、溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を成長させるので、大面積にわたって均一にアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３を成長させることができ、量産性に優れている。また、このアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３においてＬａの一部をＳｒで置換することによりｐ型層を得ることができ、置換量を増すことによりキャリア濃度を高くすることができる。例えば、アモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜１０３の組成をＬａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳと表すと、キャリア濃度はｐ＝０のときには２×１０15ｃｍ-3であるのに対し、ｐ＝０．００３のときには８．１×１０17ｃｍ-3、ｐ＝０．０３のときには２．７×１０20ｃｍ-3、ｐ＝０．０４のときには１．２×１０20ｃｍ-3となる。
【００２６】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、オキシカルコゲナイド系薄膜を用いた発光ダイオードについて説明する。
図７に示すように、この発光ダイオードにおいては、例えばＭｇＯ（１００）基板のようなＭｇＯ基板２０１上に、ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５およびｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６が順次積層されている。これらのｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５およびｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６は通常は結晶性であるが、ｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６については、ｎ型になっていれば、アモルファスでも発光ダイオードとして動作させることが可能である。ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２の上層部、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５およびｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６は所定のメサ形状にパターニングされている。そして、メサ部のｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６上にｎ側電極２０７がオーミック接触している。また、メサ部の外側の部分のｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２上にｐ側電極２０８がオーミック接触している。
【００２７】
ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２のＳｒ組成ｐは例えば０．００３、厚さは例えば５００ｎｍである。ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３の厚さは例えば１００ｎｍである。ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４は、例えば、厚さが１０ｎｍのＬａＣｕＯＳｅ薄膜（井戸層）と厚さが３０ｎｍのＬａＣｕＯＳ薄膜（障壁層）とを交互に４周期積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５の厚さは例えば１００ｎｍである。ｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６の厚さは例えば３００ｎｍである。ｎ側電極２０７は例えばＴｉ／Ａｌ二層構造のものであり、厚さは例えば１００ｎｍである。ｐ側電極２０８は例えばＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ三層構造のものであり、厚さは例えば１００ｎｍである。
【００２８】
次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
まず、ＭｇＯ基板２０１上に溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜を成長させる。この場合、Ｌａ原料、Ｃｕ原料およびＳ原料に加えてＳｒ原料も用いる。このＳｒ原料としては、例えば、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＴＭＯＤ）2 などを用いることができる。
【００２９】
次に、アモルファスｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜を成長させ、その上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳｅ薄膜とアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜とを交互に成長させ、さらにその上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜を成長させる。この場合、アモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜の成長時には、Ｌａ原料およびＣｕ原料に加えてＳ原料も用いる。また、アモルファスＬａＣｕＯＳｅ薄膜の成長時には、Ｌａ原料およびＣｕ原料に加えてＳｅ原料も用いる。このＳｅ原料としては、例えば、ジメチルセレン（ＤＭＳｅ）、ジエチルセレン（ＤＥＳｅ）などを用いることができる。
次に、反応性固相エピタキシャル成長法により上記のアモルファス薄膜を結晶化させ、結晶性のｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４およびＬａＣｕＯＳ薄膜２０５を得る。
【００３０】
次に、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５上にｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６を成長させる。このｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６は溶液気化ＣＶＤ法により成長させてもよいし、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるために従来より用いられているＭＯＣＶＤ法により成長させてもよい。溶液気化ＣＶＤ法により成長させる場合には、Ｇａ原料としては例えばＧａ（ＤＰＭ）3 、Ｉｎ原料としては例えばＩｎ（ＤＰＭ）3 、Ｉｎ（ＤＩＢＭ）3 、Ｉｎ（ＩＢＰＭ）3 、Ｉｎ（ＴＭＯＤ）3 など、Ｚｎ原料としては例えばＺｎ（ＤＰＭ）2 などを用いることができる。溶液気化ＣＶＤ法により成長させる場合には、まずアモルファスｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜を成長させた後、反応性固相エピタキシャル成長法により結晶性のｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０４を得る。ＭＯＣＶＤ法により成長させる場合には、Ｇａ原料としては例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｉｎ原料としては例えばトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｚｎ原料としては例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺ）やジエチル亜鉛（ＤＥＺ）などを用いる。
【００３１】
次に、ｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６上にｎ側電極２０７を形成した後、ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２の上層部、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜２０５およびｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜２０６を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などにより所定のメサ形状にパターニングする。次に、メサ部の外側の部分のｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２上にｐ側電極２０６を形成する。
この後、必要に応じて、上記のようにして発光ダイオード構造が形成されたＭｇＯ基板２０１をチップ化する。
以上により、目的とする発光ダイオードが製造される。
この第２の実施形態によれば、オキシカルコゲナイド系薄膜を用いて青色発光の発光ダイオードを実現することができる。
【００３２】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態においても、オキシカルコゲナイド系薄膜を用いた発光ダイオードについて説明する。
図８に示すように、この発光ダイオードにおいては、ｎ型ＺｎＯ（０００１）基板のようなｎ型ＺｎＯ基板３０１上に、ｎ型ＺｎＯ薄膜３０２、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層３０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０５およびｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６が順次積層されている。これらのｎ型ＺｎＯ薄膜３０２、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層３０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０５およびｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６は通常は結晶性であるが、ｎ型ＺｎＯ薄膜３０２については、ｎ型になっていれば、アモルファスでも発光ダイオードとして動作させることが可能である。ｎ型ＺｎＯ基板３０１の裏面にｎ側電極３０７がオーミック接触している。また、ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６上にｐ側電極３０８がオーミック接触している。
【００３３】
ｎ型ＺｎＯ薄膜３０２の厚さは例えば１μｍ、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０３の厚さは例えば１００ｎｍである。ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層３０４は、例えば、厚さが１０ｎｍのＬａＣｕＯＳｅ薄膜（井戸層）と厚さが３０ｎｍのＬａＣｕＯＳ薄膜（障壁層）とを交互に４周期積層したＭＱＷ構造を有する。ＬａＣｕＯＳ薄膜３０５の厚さは例えば１００ｎｍである。ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６のＳｒ組成ｐは例えば０．００３、厚さは例えば３００ｎｍである。ｎ側電極３０７は例えばＴｉ／Ａｌ二層構造のものであり、厚さは例えば１００ｎｍである。ｐ側電極３０８は例えばＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ三層構造のものであり、厚さは例えば１００ｎｍである。
【００３４】
次に、この発光ダイオードの製造方法について説明する。
まず、ｎ型ＺｎＯ基板３０１上にｎ型ＺｎＯ薄膜３０２を成長させる。このｎ型ＺｎＯ薄膜３０２は従来公知の方法により成長させることができる。
次に、ｎ型ＺｎＯ薄膜３０２上に溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜を成長させ、その上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳｅ薄膜とアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜とを交互に成長させ、その上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜を成長させ、さらにその上に同じく溶液気化ＣＶＤ法によりアモルファスｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜を成長させる。
次に、反応性固相エピタキシャル成長法により上記のアモルファス薄膜を結晶化させ、結晶性のＬａＣｕＯＳ薄膜３０３、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層３０４、ＬａＣｕＯＳ薄膜３０５およびｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６を得る。
【００３５】
次に、ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜３０６上にｐ側電極３０８を形成する。
次に、ｎ型ＺｎＯ基板３０１の裏面にｎ側電極３０７を形成する。
この後、必要に応じて、上記のようにして発光ダイオード構造が形成されたｎ型ＺｎＯ基板３０１をチップ化する。
以上により、目的とする発光ダイオードが製造される。
この第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、オキシカルコゲナイド系薄膜を用いて青色発光の発光ダイオードを実現することができる。
【００３６】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。
図９に示すように、この発光ダイオードにおいては、第２の実施形態による発光ダイオードのＭｇＯ基板２０１の主面に凹凸が形成されている。この場合、凸部２０１ａの断面形状は台形状であり、凹部２０１ｂの断面形状は逆台形状である。ただし、凸部２０１ａの断面形状は三角形状であってもよい。凸部２０１ａは所定の平面形状で周期的に形成する。例えば、凸部２０１ａおよび凹部２０１ｂとも一方向に延在するストライプ形状を有する場合や、凸部２０１ａ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。主面に凹凸が形成されたＭｇＯ基板２０１を得るには、平坦なＭｇＯ基板２０１の主面をエッチングなどにより加工して凹部２０１ｂを形成してもよいし、平坦なＭｇＯ基板２０１上にこれと同一または異なる材料からなる凸部２０１ａを形成してもよい。後者の場合の凸部２０１ａ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。具体的には、例えば、凸部２０１ａの材料としてＳｉＯ2 を用いることができる。凸部２０１ａおよび凹部２０１ｂの周期は必要に応じて決められるが、例えば３〜５μｍである。
上記以外のことは第２の実施形態による発光ダイオードと同様である。
【００３７】
この発光ダイオードにおいては、ｐ側電極２０８とｎ側電極２０７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、ＭｇＯ基板２０１を通して外部に光を取り出す。この場合、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４から発生した光のうち、ＭｇＯ基板２０１に向かう光は、ＭｇＯ基板２０１とその凹部２０１ｂのｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜２０２との界面で屈折した後、ＭｇＯ基板２０１を通って外部に出て行き、ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４から発生した光のうち、ｎ側電極２０７に向かう光は、このｎ側電極２０７で反射されてＭｇＯ基板２０１に向かい、ＭｇＯ基板２０１を通って外部に出て行く。
この第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様な積層構造の発光ダイオードにおいて、外部への光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００３８】
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、青色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオーおよび赤色発光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を製造する場合について説明する。青色発光の発光ダイオードとしては、第２の実施形態による発光ダイオードを用いる。緑色発光の発光ダイオードとしては、例えば、第２の実施形態による発光ダイオードにおけるＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層２０４のＬａＣｕＯＳｅ薄膜の代わりに例えばＬａＣｕＯＴｅ薄膜を用いたものを用いる。赤色発光の発光ダイオードとしては、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードを用いる。
例えば、第２の実施形態による方法によりＭｇＯ基板２０１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２０６およびｎ側電極２０５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。
【００３９】
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１０Ａに示す。図１０Ａ中、符号４０１は基板、４０２はサブマウント、４０３は赤色発光の発光ダイオードチップ、４０４は緑色発光の発光ダイオードチップ、４０５は青色発光のダイオードチップを示す。ここで、赤色発光の発光ダイオードチップ４０３はそのｎ側電極がサブマウント４０２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４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５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４０２上に来るようにする。赤色発光の発光ダイオードチップ４０３がマウントされているサブマウント４０２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４０３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４０３のｐ側電極と、基板４０１上に設けられた所定のパッド電極４０６とにこれらを接続するようにワイヤ４０７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４０１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４０４がマウントされているサブマウント４０２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４０４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４０４のｐ側電極用の引き出し電極の一端と、基板４０１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４０１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４０５も同様である。
【００４０】
上述のような赤色発光の発光ダイオードチップ４０３、緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５を一単位とし、これを基板４０１上に所定のパターンで必要な数配置する。その一例を図１１に示す。次に、図１０Ｂに示すように、この一単位を覆うように透明樹脂４０８のポッティングを行う。この後、透明樹脂４０８のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂４０８は固化し、それに伴い少し縮小する（図１１Ｃ）。こうして、図１２に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ４０３、緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５を一単位としたものが基板４０１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４０８は緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５の基板４０１の裏面と接触しているため、この基板４０１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４０１を透過して外部に出ようとする光がこの基板４０１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。
【００４１】
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、第５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４０３、緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５を基板４０１上に所定のパターンで必要な数配置した後、図１３に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ４０３を覆うようにこの発光ダイオードチップ４０３に適した透明樹脂４０９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４０４を覆うようにこの発光ダイオードチップ４０４に適した透明樹脂４１０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４０５を覆うようにこの発光ダイオードチップ４０５に適した透明樹脂４１１のポッティングを行う。この後、透明樹脂４０９〜４１１のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂４０９〜４１１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４０３、緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５を一単位としたものが基板４０１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４１０、４１１はそれぞれ緑色発光の発光ダイオードチップ４０４および青色発光の発光ダイオードチップ４０５の基板４０１の裏面と接触しているため、この基板４０１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４０１を透過して外部に出ようとする光がこの基板４０１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。
【００４２】
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６の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス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、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
また、必要に応じて、上述の第１〜第６の実施形態のうちの二つ以上を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の第１の実施形態においてオキシカルコゲナイド系薄膜の成長に用いられる溶液気化ＣＶＤ装置の一例を示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるオキシカルコゲナイド系薄膜の成長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の実施形態において基板として用いられるＹＳＺ（１００）基板の表面のＡＦＭ像を示す図面代用写真である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるオキシカルコゲナイド系薄膜の成長方法の成長シーケンスおよび成長条件を示す略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態における固相エピタキシャル成長に用いられるアニール条件を示す略線図である。
【図６】この発明の第１の実施形態において固相エピタキシャル成長後に得られた結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜のカソードルミネッセンススペクトルの測定結果を示す略線図である。
【図７】この発明の第２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８】この発明の第３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９】この発明の第４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１０】この発明の第５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１１】この発明の第５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１２】この発明の第５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１３】この発明の第６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。
【符号の説明】
【００４４】
１１、１２…原料容器、１６…気化器、１８…反応炉、２１…バブラ、１０１…基板、１０２…Ｃｕ薄膜、１０３…アモルファスＬａＣｕＯＳ薄膜、１０４…結晶性ＬａＣｕＯＳ薄膜、２０１…ＭｇＯ基板、２０２、３０６…ｐ型Ｌａ1-p Ｓｒp ＣｕＯＳ薄膜、２０３、２０５、３０３、３０５…ＬａＣｕＯＳｅ薄膜、２０４、３０４…ＬａＣｕＯＳｅ／ＬａＣｕＯＳ活性層、２０６…ｎ型ＧａＩｎＺｎ5 Ｏ8 薄膜、２０７、３０７…ｎ側電極、２０８、３０８…ｐ側電極、３０１…ｎ型ＺｎＯ基板、３０２…ｎ型ＺｎＯ薄膜
【図１】
2007201032.tif 000003
【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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