(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高抵抗な基板の上部に少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノスケールの柱状結晶構造体を複数有する化合物半導体素子において、
前記基板上に形成され、前記基板から該柱状結晶構造体が成長してゆくための貫通孔が穿設された金属層をさらに備え、
前記金属層は、前記柱状結晶構造体の基端部分の成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない金属材料から成り、該金属層を下部電極として用いることを特徴とする化合物半導体素子。
【請求項２】
前記金属層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂの単一金属およびそれらの窒化物の１つから成ることを特徴とする請求項１記載の化合物半導体素子。
【請求項３】
前記基板は、サファイア、ＭｇＯ、スピネルおよびリチウムアルミナイトの１つから成ることを特徴とする請求項１または２記載の化合物半導体素子。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の化合物半導体素子を用いることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
高抵抗な基板の上部に少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノスケールの柱状結晶構造体を複数有する化合物半導体素子の製造方法において、
前記基板上に、前記柱状結晶構造体の基端部分の成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない金属材料から成り、下部電極として用いる金属層を成膜する工程と、
前記金属層に貫通孔を穿設する工程と、
前記貫通孔内で露出した基板表面上に前記柱状結晶構造体の材料を結晶化させ、少なくとも前記ｎ型層およびｐ型層を成長させる工程とを含むことを特徴とする化合物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔を穿設する工程は、陽極酸化法、ナノインプリント法、ホログラフィック露光法のいずれかを用いることを特徴とする請求項５記載の化合物半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族化合物半導体などの化合物半導体素子およびそれを用いる照明装置ならびに化合物半導体素子の製造方法に関し、特に半導体素子としては、基板上にナノコラムやナノロッドなどと称されるナノスケールの柱状結晶構造体が形成されて成るものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物半導体もしくは酸化物半導体で構成された発光層を有する化合物半導体発光素子が注目されている。この発光素子の構造は、主として、サファイア基板を用い、発光層の下部にシリコン（Ｓｉ）がドーピングされたｎ＋−ＧａＮ層から成るｎ−クラッド層およびコンタクト層、発光層の上部にマグネシウム（Ｍｇ）がドーピングされたｐ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮから成る電子ブロック層、電子ブロック層の上部にｐ−ＧａＮのコンタクト層がそれぞれ形成されて構成されている。これらのプレーナー型の発光素子（ＬＥＤ）は、基板のサファイアと、窒化物や酸化物の半導体層との格子定数が大きく異なり、かつ基板上に薄膜として形成されるので、結晶内に非常に多くの貫通転位を含んでおり、発光素子の効率を増加させるのは困難であった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決する手法の従来例として、特許文献１が知られている。この従来例では、サファイア基板上に、ｎ型ＧａＮバッファ層を形成した後、アレイ状に配列された多数の前記柱状結晶構造体（ナノコラム）を形成しており、そのＧａＮナノコラム間に、柱状結晶構造の保護等のために透明絶縁物層を埋め込んだ後、透明電極および電極パッドが成膜されて構成されている。特に青色ＧａＮナノコラムは、ｎ型ＧａＮナノコラム、ＩｎＧａＮ量子井戸、ｐ型ＧａＮナノコラムから構成されている。
【０００４】
このＧａＮナノコラムＬＥＤではプレーナー型ＬＥＤと違い、ＧａＮエピ層成長時に点在していた成長核が横（面）方向に結合した後、平面で縦方向に成長してゆくというのではなく、成長核が前記横（面）方向に結合する前に縦方向に成長するので、貫通転位は原理上存在せず、貫通転位の周りに発生する点欠陥もプレーナー型と比較して圧倒的に少ないことが期待できる。このため、プレーナー型ＬＥＤに比べて極めて結晶品質の良いＧａＮ単結晶が得られ、内部量子効率も飛躍的に向上することが期待できる。
【特許文献１】特開２００５−２２８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように構成されるナノコラムＬＥＤでは、貫通転位の課題は解決されているが、プレーナー型ＬＥＤに対する難点として、サファイア基板上の下部電極に、低温で形成されるアモルファスの前記ｎ型ＧａＮバッファ層を用いているので、高温で膜厚が厚く形成される単結晶のｎ型ＧａＮ層を用いるプレーナー型ＬＥＤと比べて、下部電極の直列抵抗が高いという問題がある。
【０００６】
一方、導電性基板を用いて直列抵抗を下げることは可能であるが、導電性基板は一般にＬＥＤの発光、特にＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光層から放射される青色光に対して透明ではなく、ナノコラムの成長においても、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどの導電性基板では、結晶軸や極性の制御が絶縁性基板に比べて困難である。たとえば、ｏｎ電圧の低減による低損失化や、Ｍｇドープ制御に対して有効な窒素極性ナノコラムの成長は、サファイアでは容易である。また、Ｓｉ基板では、Ｇａ極性の成長しかできない。
【０００７】
本発明の目的は、高抵抗な基板上にナノスケールの柱状結晶構造体を形成するにあたって、導電率の高い金属層を下部電極として用いることができるとともに、量産向きの安価な工程を実現することができる化合物半導体素子およびそれを用いる照明装置ならびに化合物半導体素子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】
【０００８】
本発明の化合物半導体素子は、高抵抗な基板の上部に少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノスケールの柱状結晶構造体を複数有する化合物半導体素子において、前記基板上に形成され、前記基板から該柱状結晶構造体が成長してゆくための貫通孔が穿設された金属層をさらに備え、前記金属層は、前記柱状結晶構造体の基端部分の成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない金属材料から成り、該金属層を下部電極として用いることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の化合物半導体素子の製造方法は、高抵抗な基板の上部に少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノスケールの柱状結晶構造体を複数有する化合物半導体素子の製造方法において、前記基板上に、前記柱状結晶構造体の基端部分の成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない金属材料から成り、下部電極として用いる金属層を成膜する工程と、前記金属層に貫通孔を穿設する工程と、前記貫通孔内で露出した基板表面上に前記柱状結晶構造体の材料を結晶化させ、少なくとも前記ｎ型層およびｐ型層を成長させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、絶縁性を含む高抵抗な基板上に、少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノコラムやナノロッドなどと称されるナノスケールの柱状結晶構造体が形成されて成る化合物半導体素子において、基板上に下部電極として導電率の高い金属層を積層し、前記柱状結晶構造体はその金属層に穿設された貫通孔から成長させてゆく。ただし、前記柱状結晶構造体の材料であるＧａ，Ｎ，Ｉｎ，Ａｌなどの化合物半導体材料や、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｚｎなどの添加物材料が、前記金属層上で面方向に結晶化してしまうと、結晶欠陥の少ない柱状結晶構造体を成長させることができなくなるので、該柱状結晶構造体が前記貫通孔から突出して、すなわち該柱状結晶構造体の基端部分が成長する間は、その成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない高融点の金属材料によって前記金属層を形成する。
【００１１】
したがって、高抵抗な基板上にナノスケールの柱状結晶構造体を形成するにあたって、従来例のようなＧａＮバッファ層などではなく、導電率の高い金属層を下部電極として用いることができるとともに、量産向きの安価な工程を実現することができる。
【００１２】
さらにまた、本発明の化合物半導体素子では、前記金属層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂの単一金属およびそれらの窒化物の１つから成ることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、これらの材料は、前記柱状結晶構造体の基端部分であるｎ型層の成長温度である８００℃以上ではＧａＮ結晶と反応しないか、あるいは反応しても金属窒化物を形成し、かつ７００℃以上ではその上にＧａＮが接着しない金属材料であり、しかも工業的に容易に入手可能なものである。
【００１４】
また、本発明の化合物半導体素子では、前記基板は、サファイア、ＭｇＯ、スピネルおよびリチウムアルミナイトの１つから成ることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、これらの材料は、良好な結晶で前記柱状結晶構造体を成長させることができる絶縁性基板を成すことができ、さらにＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光層から放射される青色光に対して該基板は透明であり、ナノコラムＬＥＤにおいて結晶軸や極性の制御が容易であり、しかも工業的に容易に入手可能なものである。
【００１６】
さらにまた、本発明の照明装置は、前記の化合物半導体素子を用いることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、製造コストが安価で、かつ信頼性に優れた高効率な照明装置を実現することができる。
【００１８】
また、本発明の化合物半導体素子の製造方法では、前記貫通孔の穿設は、陽極酸化法、ナノインプリント法、ホログラフィック露光法のいずれかを用いることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、貫通孔の穿設工程をより効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の化合物半導体素子およびその製造方法は、以上のように、絶縁性を含む高抵抗な基板上に、少なくともｎ型層およびｐ型層が積層されて成るナノスケールの柱状結晶構造体が複数形成されて成る化合物半導体素子およびその製造方法において、前記基板上に前記柱状結晶構造体の成長前に金属層を形成しておき、その金属層に穿設された貫通孔から前記柱状結晶構造体を成長させるようにし、前記金属層が、前記柱状結晶構造体の基端部分の成長温度では、該柱状結晶構造体の材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化した柱状結晶構造体の材料が接着しない高融点の金属材料から成り、該金属層を下部電極として用いる。
【００２１】
それゆえ、高抵抗な基板上にナノスケールの柱状結晶構造体を形成するにあたって、導電率の高い金属層を下部電極として用いることができるとともに、量産向きの安価な工程を実現することができる。
【００２２】
さらにまた、本発明の化合物半導体素子は、以上のように、前記金属層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂの単一金属およびそれらの窒化物の１つから成る。
【００２３】
それゆえ、前記の条件を満足することができ、しかも工業的に容易に入手することができる。
【００２４】
また、本発明の化合物半導体素子は、以上のように、前記基板が、サファイア、ＭｇＯ、スピネルおよびリチウムアルミナイトの１つから成る。
【００２５】
それゆえ、良好な結晶で前記柱状結晶構造体を成長させることができる絶縁性基板を成すことができ、さらにＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光層から放射される青色光に対して該基板は透明であり、ナノコラムＬＥＤにおいて結晶軸や極性の制御が容易であり、しかも工業的に容易に入手することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明の照明装置は、以上のように、前記の化合物半導体素子を用いる。
【００２７】
それゆえ、製造コストが安価で、かつ信頼性に優れた高効率な照明装置を実現することができる。
【００２８】
また、本発明の化合物半導体素子の製造方法は、以上のように、前記貫通孔の穿設を、陽極酸化法、ナノインプリント法、ホログラフィック露光法のいずれかを用いて行う。
【００２９】
それゆえ、前記貫通孔の穿設工程をより効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る化合物半導体素子である発光ダイオードの製造工程を模式的に示す断面図である。先ず、図１（ａ）で示すように、サファイア基板１上にマグネトロンスパッタ装置を用いて、高融点の金属層であるＴｉＮ薄膜２を１００ｎｍ、Ａｌ薄膜３を８００ｎｍ蒸着する。次に、前記ＴｉＮ薄膜２上のＡｌ薄膜３を陽極酸化して、図１（ｂ）で示すように、Ａｌ２Ｏ３ナノポーラス（多孔質）薄膜４を形成する。
【００３１】
前記陽極酸化の工程は、大略的に、１回目の陽極酸化およびエッチングならびに２回目の陽極酸化およびエッチングの工程から成る。先ず、１回目の陽極酸化では、０．３５モルで６０℃のシュウ酸溶液に前記基板１を浸漬し、その基板１側に電源の陽極に接続されたクリップを接続し、前記シュウ酸溶液に浸漬した電極に前記電源の負極を接続し、４２Ｖの電圧を印加することで行われる。陽極酸化の終了判定は、陽極酸化電流をモニターすることで行われ、前記Ａｌ薄膜３の膜厚が２００ｎｍ減少した時点で終了となる。次に、１回目のエッチングでは、リン酸に酸化クロム（パウダー）を加えた溶液に、６０℃で３分間浸漬させる。続いて、２回目の陽極酸化が１回目の陽極酸化と同じ条件で行われ、モニター電流密度が０．０１ｍＡ／ｃｍ２以下となった時点で終了となる。その後、２回目のエッチングが１回目と同様に行われる。こうして、１回目の陽極酸化で形成した微細孔４ａを、２回目の陽極酸化で拡大し、前記微細孔４ａをナノコラム形成に適した均一な孔径にすることができる。なお、陽極酸化のプロセスで、ハロゲンランプを照射して、光化学反応によるエッチングを行うことで、反応が加速され、プロセスを短時間化することができる。
【００３２】
続いて、図１（ｃ）で示すように、前記Ａｌ２Ｏ３多孔質薄膜４をマスク材として、下地のＴｉＮ薄膜２をＡｒイオンを用いたミリング装置によりエッチングし、前記Ａｌ２Ｏ３多孔質薄膜４の多孔質パターンを下地のＴｉＮ薄膜２に転写する。引き続き、６０℃の燐酸で約３０分間ウェットエッチングすることにより、図１（ｄ）で示すように、マスク材として用いたＡｌ２Ｏ３多孔質薄膜４を除去し、前記微細孔４ａの部分で下地のサファイア基板１が露出している多孔質ＴｉＮ薄膜５を形成することができる。
【００３３】
次に、前記サファイア／多孔質ＴｉＮ基板を分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置に入れ、ＲＦ窒素プラズマを１０分間照射した後、温度を８００℃に昇温し、通常のＧａＮナノコラム成長を行うことで、図１（ｅ）で示すように、ｎ型ＧａＮ層６を約１０００ｎｍ成長させる。ここで、最初にナノコラムの基端側のｎ型ＧａＮ層６を成長させる際には、微小孔４ａ内に露出しているサファイア基板１上に該ｎ型ＧａＮ層６が成長するが、前記多孔質ＴｉＮ薄膜５上にはＧａＮ単結晶は成長しない。これは、８００℃以上では、ＴｉとＧａＮとは結晶を作らず、しかもＧａＮの多孔質ＴｉＮ薄膜５上への固着率が極めて低いためである。
【００３４】
この後、成長温度を６００℃に下げて、図１（ｆ）で示すように、ｎ型ＧａＮ／ＩｎＧａＮから成る多重量子井戸層７およびｐ型ＧａＮ層８を形成してＧａＮナノコラムＬＥＤ１１を完成する。このとき、ｐ型ＧａＮ層８は、化合物材料のガス流量を調整することで、この図１（ｆ）で示すように徐々に径を広げて、隣接するナノコラムのｐ型ＧａＮ層８と接触させて、プレーナー構造となるようにする。
【００３５】
ここで、成長温度を８００℃から６００℃に下げたことにより、ＴｉとＧａＮとが結晶を作り、その前記多孔質ＴｉＮ薄膜５上への固着率も高くなり、図１（ｇ）に拡大して示すように、前記多孔質ＴｉＮ薄膜５上にも、ｎ型ＧａＮ／ＩｎＧａＮから成る多重量子井戸層７ａおよびｐ型ＧａＮ層８ａが積層され、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ単結晶積層膜９を形成する。しかしながら、前記ｐ型ＧａＮ層８の拡径やナノコラムの高さによって、ナノコラムの基端側への原料ガスの供給は少なく、該ＧａＮ／ＩｎＧａＮ単結晶積層膜９の成長は前記多重量子井戸層７およびｐ型ＧａＮ層８に比べて僅かである。そして、図１（ｇ）中の矢印に示す通り、チップ内のｎ型電極層と電気的に接続される前記多孔質ＴｉＮ薄膜５を介して、チップ上に形成されたすべてのＧａＮナノコラムＬＥＤ１１にｎ型コンタクトをとることが可能になる。
【００３６】
図２は、上述のようにして作成されたＧａＮ基板１０に対する電極形成の一例を説明するための模式的な図である。図２（ａ）は、前記図１（ｆ）で示すようなプレーナー形のｐ型ＧａＮ層８を有するＧａＮ基板１０の平面図であり、図１（ｆ）で示すＧａＮナノコラムＬＥＤ１１が、このＧａＮ基板１０の全面に形成されている。このＧａＮ基板１０に、フォトリソグラフィにより、図２（ｂ）に示すマスク１２を施し、ＲＩＥエッチングにより該マスク１２以外の部分のＧａＮナノコラムＬＥＤ１１を除去し、下地の多孔質ＴｉＮ薄膜５のみを残すことにより、図２（ｃ）に示すように中心部にＧａＮナノコラムＬＥＤ１１を有し、周辺部は多孔質ＴｉＮ薄膜５を有するチップが出来上がる。
【００３７】
そのチップに対して、図２（ｄ）で示すように、ｐ型ＧａＮ層８上には透明導電膜１３とｐ型パッド電極１４とを形成し、ｎ型電極層となる前記多孔質ＴｉＮ薄膜５の周縁にもｎ型パッド電極１５を形成し、それぞれに外部電極引き出しの為のワイヤ１６，１７をワイヤボンディングすることにより発光ダイオードを完成する。
【００３８】
また図３は、前記ＧａＮ基板１０をフリップチップ実装する場合の一例を説明するための模式的な断面図である。実装に使用されるセラミックパッケージ３０の中央部には窪み３１が形成されており、その窪み３１の底３２にはｐ型配線３８およびｎ型配線３９がパターニングされ、これらの配線３８，３９はパッケージ外部に取り出されている。その配線３８，３９上に、前記ＧａＮ基板１０が、Ａｕバンプ３６，３７によりそれぞれバンプ接合されている。また、セラミックパッケージ３０の窪み３１の壁面３３には、ナノコラム発光素子から出た光を最小のロスで反射すべくＡｌ薄膜３４が形成されており、窪み３１の全体は透光性の封止樹脂３５によって封止されている。
【００３９】
このように構成することで、絶縁性のサファイア基板１上にＧａＮナノコラムＬＥＤ１１を形成するにあたって、従来例のようなＧａＮバッファ層などではなく、導電率の高い金属層である多孔質ＴｉＮ薄膜５を下部電極として用いることができるとともに、量産向きの安価な工程を実現することができる。
【００４０】
上述の説明では、下部電極となる金属層として、チタンの窒化膜から成る多孔質ＴｉＮ薄膜５を用いたけれども、導電率が高く、ナノコラムの基端部分（図１ではｎ型ＧａＮ層６）が成長する間は、その成長温度（図１では８００℃）では、ナノコラムの材料であるＧａ，Ｎ，Ｉｎ，Ａｌなどの化合物半導体材料や、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｚｎなどの添加物材料と反応して結晶を作らないか、結晶を作っても金属化合物を形成し、かつ結晶化したナノコラムの材料が接着しない高融点の金属材料を用いればよく、本発明の他の実施形態として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂの単一金属およびそれらの窒化物の１つを用いることができる。それらの材料は、８００℃以上ではＧａＮ結晶と反応しないか、あるいは反応しても金属窒化物を形成し、かつ７００℃以上ではその上にＧａＮが接着しない金属材料であり、しかも工業的に容易に入手可能なもので、好適である。
【００４１】
また上述の説明では、基板としてサファイア基板１を用いたけれども、本発明の他の実施形態として、ＭｇＯ、スピネルまたはリチウムアルミナイトなどを用いることができる。それらの材料は、良好な結晶でナノコラムを成長させることができ、さらにＩｎＧａＮ／ＧａＮから成る多重量子井戸層（発光層）７から放射される青色光に対して透明であり、ナノコラムＬＥＤにおいて結晶軸や極性の制御が容易であり、しかも工業的に容易に入手可能なもので、好適である。
【００４２】
さらにまた、図１（ｂ）で示す多孔質薄膜４の形成の際に、図２（ｅ）に示すような網目パターンのマスク１８を用いてもよい。このマスク１８に覆われた部分は、前記微細孔４ａ、したがってナノコラムが形成されず、下部電極（ｎ型電極層）となる多孔質ＴｉＮ薄膜５がそのまま残される。したがって、下部電極の抵抗をさらに下げることができる。
【００４３】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の他の形態に係る化合物半導体素子である発光ダイオードの製造工程を模式的に示す断面図である。本実施の形態は、前述の図１で示す製造工程に類似している。注目すべきは、本実施の形態では、貫通孔である前記微細孔４ａの穿設に、陽極酸化法、ナノインプリント法、ホログラフィック露光法のいずれか（この図４の例ではナノインプリント法）が用いられることである。
【００４４】
すなわち、先ず、図２（ａ）で示すように、ＭｇＯ基板２１上にマグネトロンスパッタ装置を用いてＺｒ薄膜２２を１００ｎｍ蒸着し、スピンコートによりフォトレジスト２３を８００ｎｍ塗布する。次に、前記ナノインプリント技術を用いて、（図２（ｂ）で示すように、フォトレジスト２３をエッチングし、前記微細孔４ａを有するフォトレジストマスク２４を形成する。
【００４５】
その後、図２（ｃ）で示すように、前記フォトレジストマスク２４をマスク材として下地のＺｒ薄膜２２をＡｒイオンを用いたミリング装置によりエッチングし、前記フォトレジストマスク２４のパターンを下地のＺｒ薄膜２２に転写する。引き続き、図２（ｄ）で示すように、通常のリソグラフィ技術を用いてフォトレジストマスク２４を除去することにより、下部電極層２５を形成することができる。これ以降は図１（ｅ）以降に示した方法により、ＧａＮナノコラムＬＥＤを実現することができる。
【００４６】
このようなマターニングしたマスクを用いて前記微細孔４ａを形成することで、該微細孔４ａ、したがって前記ＧａＮナノコラムＬＥＤの配置、すなわち配列ピッチおよび配列パターンならびに柱径を任意に設定することができ、結晶欠陥の少ないＧａＮナノコラムＬＥＤの利点を生かし、発生された光を効率的に外部に取出すことができるとともに、所望とする配光で取出す等、光学特性を設計者の意図したとおりに実現することができる。たとえば、前記ナノインプリントの金型のレイアウト設計により、前記微細孔４ａを２次元フォトニック結晶配置をなすように配置することで、光取出し効率を向上することができる。
【００４７】
また、ＧａＮナノコラムＬＥＤの前記柱径を調整することで、波長変換のための蛍光体を用いることなく、所望とする波長の光を発生させることができる。しかも、同一の基板上に、多色発光のＧａＮナノコラムＬＥＤを実現することができ、それらの組合わせによって多種多様な発色が可能となると同時に、白色発光も可能になり、さらに同じ白色でもさまざまな色合いを出すことができる。たとえば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を発生するようにすると、白色光に合成することができ、Ｙ，Ｂの２色を発生するようにすると、疑似白色光に合成することができる。こうして、白色光に適応した発光ダイオードを実現することができ、前述のように製造コストが安価で、かつ信頼性に優れる点と併せて、該発光ダイオードは照明装置に極めて好適である。
【００４８】
本発明は、窒化物半導体（ＧａＮ）に限らず、酸化物半導体にも適用することができる。また、III族原子と窒素原子に限らず、II族原子と酸素原子およびそれらの組合わせにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る化合物半導体素子である発光ダイオードの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２】図１で示すようにして作成されたＧａＮ基板に対する電極形成の一例を説明するための模式的な図である。
【図３】図１で示すようにして作成されたＧａＮ基板をフリップチップ実装する場合の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施の他の形態に係る化合物半導体素子である発光ダイオードの製造工程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    サファイア基板
２    ＴｉＮ薄膜
３    Ａｌ薄膜
４    Ａｌ２Ｏ３多孔質薄膜
４ａ    微細孔
５    多孔質ＴｉＮ薄膜
６    ｎ型ＧａＮ層
７    多重量子井戸層
８    ｐ型ＧａＮ層
１０    ＧａＮ基板
１１    ＧａＮナノコラムＬＥＤ
１２    マスク
１３    透明導電膜
１４    ｐ型パッド電極
１５    ｎ型パッド電極
１６，１７    ワイヤ
１８    マスク
２１    ＭｇＯ基板
２２    Ｚｒ薄膜
２３    フォトレジスト
２４    フォトレジストマスク
２５    下部電極層
３０    セラミックパッケージ
３１    窪み
３４    Ａｌ薄膜
３５    封止樹脂
３６，３７    Ａｕバンプ
３８    ｐ型配線
３９    ｎ型配線
【図１】
0005097460.tif 000002
【図２】
0005097460.tif 000003
【図３】
0005097460.tif 000004
【図４】
0005097460.tif 000005