JP7563254B2 - 発光素子とその製造方法 - Google Patents
発光素子とその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7563254B2 JP7563254B2 JP2021039758A JP2021039758A JP7563254B2 JP 7563254 B2 JP7563254 B2 JP 7563254B2 JP 2021039758 A JP2021039758 A JP 2021039758A JP 2021039758 A JP2021039758 A JP 2021039758A JP 7563254 B2 JP7563254 B2 JP 7563254B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- layer
- emitting
- semiconductor layer
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 122
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 109
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 50
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
本明細書の技術分野は、モノリシック発光素子とその製造方法に関する。
発光素子として、基板上に発光層を含む半導体層を形成したものが一般的である。また、同一基板上に異なる色で発光する複数の発光部を有する発光素子が研究開発されてきている。
例えば、特許文献１には、基板の上に第１の半導体膜１２（第１発光層）、第２の半導体膜１４（第２発光層）、第３の半導体膜１６（第３発光層）を有するモノリシック発光素子が開示されている（特許文献１の段落［００２２］－［００２４］）。第３の発光部Ｐ３においては、３種類の発光層が積層されている（特許文献１の段落［００１６］および図１）。この場合には、３種類の発光層のうち最もバンドギャップが小さい井戸層を有する発光層で集中的に発光する（特許文献１の段落［００３５］－［００３８］および図２）。
特許文献１の技術においては、エッチング等により、サブピクセルに相当する半導体領域を分割する（特許文献１の段落［００５２］および図４（ｂ））。この分割を実施するために、例えば、第３の発光部Ｐ３と第２の発光部Ｐ２との間には隙間が必要である。この隙間のために、素子を小型化しにくい。また、分割するためのエッチング時間が長いことがある。とはいえ、各発光部のｐ型コンタクト層を共通化すると、電流が拡散する。つまり、隣接するサブピクセルの発光層が発光する。この場合には、この発光素子のコントラストは低下する。
本明細書の技術が解決しようとする課題は、小型化に適するとともにコントラストの高い発光素子とその製造方法を提供することである。
第１の態様における発光素子は、第１面を有する基板と、基板の第１面の上の半導体層と、を有する。半導体層は、ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有する。電流抑制部は、ｐ型半導体層および第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層の周囲を囲っている。ｐ型半導体層は、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子である。半導体層は、第１中間層と、第２発光層と、をさらに有する。第２発光層の発光波長は第１発光層の発光波長と異なっている。第１発光領域は、ｎ型半導体層と第１発光層とｐ型半導体層と電流抑制部とを有する。第２発光領域は、ｎ型半導体層と第１発光層と第１中間層と第２発光層とｐ型半導体層と電流抑制部とを有する。電流抑制部は、第２発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、第２発光層の周囲を囲っており、第１発光領域のｐ型半導体層と第２発光領域のｐ型半導体層とは、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。
この発光素子においては、各サブピクセルを構成する半導体領域の少なくとも一部は、電流抑制部により囲まれている。このため、あるサブピクセルの半導体領域に電流が流れる際に、そのサブピクセルに隣接するサブピクセルの半導体領域に電流が流れてしまうことを抑制することができる。このため、この発光素子は、高いコントラストで発光することができる。
本明細書では、小型化に適するとともにコントラストの高い発光素子とその製造方法が提供されている。
以下、具体的な実施形態について、発光素子とその製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みの比は、概念的に示したものであり、実際の厚みの比を示しているわけではない。
（第１の実施形態）
１．発光素子
図１は、第１実施形態の発光素子１００の概略構成図である。発光素子１００は、モノリシック素子である。発光素子１００は、III 族窒化物半導体から成る複数の半導体層を有する。図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０と、キャップ層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｎ電極Ｎ１と、ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３と、を有する。
１．発光素子
図１は、第１実施形態の発光素子１００の概略構成図である。発光素子１００は、モノリシック素子である。発光素子１００は、III 族窒化物半導体から成る複数の半導体層を有する。図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０と、キャップ層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｎ電極Ｎ１と、ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３と、を有する。
基板１１０の第１面１１０ａ上には、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０と、キャップ層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０と、がこの順序で形成されている。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１２０の上に形成されている。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ｐ型コンタクト層１９０の上に形成されている。
ｎ型コンタクト層１２０はｎ型半導体層である。ｐ型コンタクト層１９０はｐ型半導体層である。第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０とは、ノンドープの半導体層である。キャップ層１８０は、ｎ型半導体層またはノンドープの半導体層である。ここで、ノンドープの半導体層とは、意図的にドープされていない半導体層である。
発光素子１００は、第１発光領域Ｒ１と、第２発光領域Ｒ２と、第３発光領域Ｒ３と、を有する。第１発光領域Ｒ１と、第２発光領域Ｒ２と、第３発光領域Ｒ３とは、基板１１０の第１面１１０ａの上に並んで配置されている。
第１発光領域Ｒ１は、例えば、青色光を発する。第１発光領域Ｒ１は、基板１１０と、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｐ電極Ｐ１と、電流抑制部ＣＳ１と、を有する。第１発光領域Ｒ１においては、ｐ型コンタクト層１９０は、第１中間層１４０の上に形成されている。
第２発光領域Ｒ２は、例えば、緑色光を発する。第２発光領域Ｒ２は、基板１１０と、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｐ電極Ｐ２と、電流抑制部ＣＳ２と、を有する。第２発光領域Ｒ２においては、ｐ型コンタクト層１９０は、第２中間層１６０の上に形成されている。
第３発光領域Ｒ３は、例えば、赤色光を発する。第３発光領域Ｒ３は、基板１１０と、ｎ型コンタクト層１２０と、第１発光層１３０と、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０と、キャップ層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｐ電極Ｐ３と、電流抑制部ＣＳ３と、を有する。第３発光領域Ｒ３においては、ｐ型コンタクト層１９０は、キャップ層１８０の上に形成されている。
基板１１０は、各半導体層を支持する支持基板である。基板１１０は、第１面１１０ａを有する。基板１１０の第１面１１０ａは、例えば、ｃ面である。基板１１０は、例えば、サファイア基板、ＡｌＮ基板、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板等の異種基板である。基板１１０は、ＧａＮ基板であってもよい。
ｎ型コンタクト層１２０は、ｎ電極Ｎ１と接触する層である。ｎ型コンタクト層１２０は、基板１１０の第１面１１０ａの上に形成されている。ｎ型コンタクト層１２０は、例えば、Ｓｉをドープされたｎ型ＧａＮ層である。ｎ型コンタクト層１２０は、ｎ型ＡｌＧａＮ層であってもよい。
第１発光層１３０は、電子と正孔とが再結合することにより発光する活性層である。第１発光層１３０は、ｎ型コンタクト層１２０と第１中間層１４０との間の位置に位置している。第１発光層１３０は、井戸層と障壁層とを有する。第１発光層１３０の井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。第１発光層１３０の障壁層は、例えば、ＧａＮ層である。第１発光層１３０の井戸層のＩｎ組成は、例えば、０．１４以上０．２２以下である。
第１中間層１４０は、第１発光層１３０と第２発光層１５０との間に位置する層である。第１中間層１４０のバンドギャップは、第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の井戸層のバンドギャップよりも大きい。第１中間層１４０の材質は、例えば、ＡｌＩｎＧａＮである。
第２発光層１５０は、電子と正孔とが再結合することにより発光する活性層である。第２発光層１５０は、第１中間層１４０と第２中間層１６０との間の位置に位置している。第２発光層１５０は、井戸層と障壁層とを有する。第２発光層１５０の井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。第２発光層１５０の障壁層は、例えば、ＧａＮ層である。第２発光層１５０の井戸層のＩｎ組成は、例えば、０．２６以上０．３３以下である。
第２中間層１６０は、第２発光層１５０と第３発光層１７０との間に位置する層である。第２中間層１６０のバンドギャップは、第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の井戸層のバンドギャップよりも大きい。第２中間層１６０の材質は、例えば、ＡｌＩｎＧａＮである。
第３発光層１７０は、電子と正孔とが再結合することにより発光する活性層である。第３発光層１７０は、第２中間層１６０とキャップ層１８０との間の位置に位置している。第３発光層１７０は、井戸層と障壁層とを有する。第３発光層１７０の井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。第３発光層１７０の障壁層は、例えば、ＧａＮ層である。第３発光層１７０の井戸層のＩｎ組成は、例えば、０．３９以上０．４８以下である。
キャップ層１８０は、第３発光層１７０とｐ型コンタクト層１９０との間に位置する層である。キャップ層１８０のバンドギャップは、第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の井戸層のバンドギャップよりも大きい。キャップ層１８０の材質は、例えば、ＡｌＩｎＧａＮである。
ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ電極Ｐ１と電気的に接続された半導体層である。ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ電極Ｐ１と接触している。ｐ型コンタクト層１９０は、第１中間層１４０の上と第２中間層１６０の上とキャップ層１８０の上とに形成されている。また、ｐ型コンタクト層１９０は、第１中間層１４０と、第２発光層１５０と、第２中間層１６０と、第３発光層１７０と、キャップ層１８０との側面を覆っている。ｐ型コンタクト層１９０は、基板１１０の第１面１１０ａの側の半導体層を覆っている。ｐ型コンタクト層１９０は、連続した層である。ｐ型コンタクト層１９０は、第１発光領域Ｒ１と第２発光領域Ｒ２と第３発光領域Ｒ３とにわたってつながった状態で形成されている。ｐ型コンタクト層１９０は、例えば、Ｍｇをドープされたｐ型ＧａＮ層である。ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ型ＡｌＧａＮ層であってもよい。
ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ｐ型コンタクト層１９０と電気的に接続されている。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ｐ型コンタクト層１９０の上にｐ型コンタクト層１９０と接触した状態で形成されている。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の材質は、例えば、ＩＴＯである。また、ＩＴＯの他に、ＩＺＯ、ＩＣＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＮｂＴｉＯ2 、ＴａＴｉＯ2 等の透明な導電性酸化物を用いることができる。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属層または合金層を含んでいてもよい。電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、互いに独立した領域に形成されている。このため、これらの電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はつながっていない。
ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１２０と電気的に接続されている。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１２０の上にｎ型コンタクト層１２０と接触した状態で形成されている。ｎ電極Ｎ１の材質は、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｔｉ等の金属である。
第１発光領域Ｒ１のｐ型コンタクト層１９０と第２発光領域Ｒ２のｐ型コンタクト層１９０と第３発光領域Ｒ３のｐ型コンタクト層１９０とは、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を間に挟んで連続的につながっている。
ｎ型コンタクト層１２０は、第１発光領域Ｒ１および第２発光領域Ｒ２および第３発光領域Ｒ３にわたって共通である。発光素子１００は、ｎ型コンタクト層１２０の上に一つのｎ電極を有する。発光素子１００は、サブピクセルごとに一つのｐ電極を有する。
ｎ型コンタクト層１２０の膜厚は、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の膜厚は、例えば、６ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１中間層１４０、第２中間層１６０の膜厚は、例えば、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。キャップ層１８０の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。ｐ型コンタクト層１９０の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
２．バンド構造と電子および正孔の振舞
２－１．バンド構造
図２は、第１の実施形態の発光素子１００におけるバンド構造と電子および正孔の振舞を概念的に示す図である。図２では、説明の簡単のために、各発光層は単一量子井戸構造を有するものとして描かれている。各発光層は、多重量子井戸構造であってもよい。
２－１．バンド構造
図２は、第１の実施形態の発光素子１００におけるバンド構造と電子および正孔の振舞を概念的に示す図である。図２では、説明の簡単のために、各発光層は単一量子井戸構造を有するものとして描かれている。各発光層は、多重量子井戸構造であってもよい。
図２に示すように、第３発光層１７０の井戸層のバンドギャップは、第２発光層１５０の井戸層のバンドギャップよりも小さい。第２発光層１５０の井戸層のバンドギャップは、第１発光層１３０の井戸層のバンドギャップよりも小さい。第１発光層１３０の井戸層のバンドギャップは、その他の障壁層等のバンドギャップよりも小さい。このため、第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の発光波長は、互いに異なっている。
２－２．電子および正孔の振舞
ｐ電極ｐ３から注入された正孔は容易に第３発光層１７０に進入する。正孔は第３発光層１７０からほとんど出ることなく第３発光層１７０に留まる。第３発光層１７０から見た第２中間層１６０の障壁が十分に高いからである。
ｐ電極ｐ３から注入された正孔は容易に第３発光層１７０に進入する。正孔は第３発光層１７０からほとんど出ることなく第３発光層１７０に留まる。第３発光層１７０から見た第２中間層１６０の障壁が十分に高いからである。
ｎ電極Ｎ１から注入された電子は第１発光層１３０に進入する。第１発光層１３０から見た第１中間層１４０の障壁はそれほど高くない。このため、電子は第１発光層１３０から第２発光層１５０に移動しやすい。第２発光層１５０から見た第２中間層１６０の障壁はそれほど高くない。このため、電子は第２発光層１５０から第３発光層１７０に移動しやすい。第３発光層１７０に進入した電子はほとんど移動せずに第３発光層１７０に留まる。第３発光層１７０に隣接する障壁が十分に高いからである。
このように、電子は第３発光層１７０に存在しやすく、正孔は第３発光層１７０に存在しやすい。つまり、電子の波動関数および正孔の波動関数は、第３発光層１７０の位置で大きな振幅をもつとともに、互いによく重なり合う。このため、第３発光層１７０で集中的に発光し、第１発光層１３０および第２発光層１５０ではそれほど発光しない。
第３発光層１７０が存在しない場合には、第２発光層１５０で集中的に発光し、第１発光層１３０ではそれほど発光しない。
３．電流抑制部
３－１．電流抑制部の領域
図１に示すように、発光素子１００は、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を有する。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３は、電気抵抗率が高い材料で形成されている。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の材質は、例えば、酸素原子を含むIII 族窒化物である。
３－１．電流抑制部の領域
図１に示すように、発光素子１００は、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を有する。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３は、電気抵抗率が高い材料で形成されている。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の材質は、例えば、酸素原子を含むIII 族窒化物である。
電流抑制部ＣＳ１は、電流が基板１１０の第１面１１０ａに平行な方向に拡散することを抑制する。電流抑制部ＣＳ１は、第１発光領域Ｒ１を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ１は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達している。
電流抑制部ＣＳ２は、電流が基板１１０の第１面１１０ａに平行な方向に拡散することを抑制する。電流抑制部ＣＳ２は、第２発光領域Ｒ２を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ２は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達している。
電流抑制部ＣＳ３は、電流が基板１１０の第１面１１０ａに平行な方向に拡散することを抑制する。電流抑制部ＣＳ３は、第３発光領域Ｒ３を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ３は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達している。
電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３は、ｐ型コンタクト層１９０および第３発光層１７０および第２発光層１５０および第１発光層１３０よりも電気抵抗率の高い層である。
電流抑制部ＣＳ１は、第１発光層１３０をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層１３０の周囲を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ２は、第２発光層１５０をサブピクセルに分割するとともに、第２発光層１５０の周囲を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ３は、第３発光層１７０をサブピクセルに分割するとともに、第３発光層１７０の周囲を筒状に囲っている。
図３は、第１の実施形態の発光素子１００における発光領域の配置を示す図である。図３は、基板１１０の第１面１１０ａに垂直な方向から発光素子１００を視た図である。
図３に示すように、電流抑制部ＣＳ１は、第１発光領域Ｒ１を囲っている。電流抑制部ＣＳ２は、第２発光領域Ｒ２を囲っている。電流抑制部ＣＳ３は、第３発光領域Ｒ３を囲っている。
図１および図３に示すように、電流抑制部ＣＳ１は、四角筒形状に第１発光領域Ｒ１を囲っている。電流抑制部ＣＳ２は、四角筒形状に第２発光領域Ｒ２を囲っている。電流抑制部ＣＳ３は、四角筒形状に第３発光領域Ｒ３を囲っている。
３－２．電流の流れ方
図４は、第１の実施形態の発光素子１００における電流の流れを示す図である。
図４は、第１の実施形態の発光素子１００における電流の流れを示す図である。
ｐ電極Ｐ１とｎ電極Ｎ１との間に十分な大きさの電圧が印加された場合には、電流がｐ型コンタクト層１９０、第１中間層１４０、第１発光層１３０、ｎ型コンタクト層１２０、の順に流れる。これにより、第１発光領域Ｒ１が発光する。電流抑制部ＣＳ１があるため、電流は第２発光領域Ｒ２および第３発光領域Ｒ３に拡散しない。このため、発光素子１００は、十分なコントラストを発揮する。また、意図しない色の発光が抑制される。
ｐ電極Ｐ２とｎ電極Ｎ１との間に十分な大きさの電圧が印加された場合には、電流がｐ型コンタクト層１９０、第２中間層１６０、第２発光層１５０、第１中間層１４０、第１発光層１３０、ｎ型コンタクト層１２０、の順に流れる。これにより、第２発光領域Ｒ２が発光する。電流抑制部ＣＳ２があるため、電流は第１発光領域Ｒ１および第３発光領域Ｒ３に拡散しない。このため、発光素子１００は、十分なコントラストを発揮する。また、意図しない色の発光が抑制される。
ｐ電極Ｐ３とｎ電極Ｎ１との間に十分な大きさの電圧が印加された場合には、電流がｐ型コンタクト層１９０、キャップ層１８０、第３発光層１７０、第２中間層１６０、第２発光層１５０、第１中間層１４０、第１発光層１３０、ｎ型コンタクト層１２０、の順に流れる。これにより、第３発光領域Ｒ３が発光する。電流抑制部ＣＳ３があるため、電流は第１発光領域Ｒ１および第２発光領域Ｒ２に拡散しない。このため、発光素子１００は、十分なコントラストを発揮する。また、意図しない色の発光が抑制される。
４．半導体発光素子の製造方法
４－１．半導体層形成工程
図５に示すように、基板１１０の第１面１１０ａの上に半導体層をエピタキシャル成長させる。その際には、ＭＯＣＶＤ法等の気相成長法を用いればよい。基板１１０の第１面１１０ａの上にｎ型コンタクト層１２０、第１発光層１３０、第１中間層１４０、第２発光層１５０、第２中間層１６０、第３発光層１７０、キャップ層１８０をこの順序で形成する。
４－１．半導体層形成工程
図５に示すように、基板１１０の第１面１１０ａの上に半導体層をエピタキシャル成長させる。その際には、ＭＯＣＶＤ法等の気相成長法を用いればよい。基板１１０の第１面１１０ａの上にｎ型コンタクト層１２０、第１発光層１３０、第１中間層１４０、第２発光層１５０、第２中間層１６０、第３発光層１７０、キャップ層１８０をこの順序で形成する。
４－２．中間層露出工程
図６に示すように、半導体層に凹部Ｕ１、Ｕ２を形成して第１中間層１４０および第２中間層１６０の一部を露出させる。そのために、マスクを用いて半導体層をエッチングすればよい。凹部Ｕ１の底部には、第２中間層１６０が露出している。凹部Ｕ２の底部には、第１中間層１４０が露出している。
図６に示すように、半導体層に凹部Ｕ１、Ｕ２を形成して第１中間層１４０および第２中間層１６０の一部を露出させる。そのために、マスクを用いて半導体層をエッチングすればよい。凹部Ｕ１の底部には、第２中間層１６０が露出している。凹部Ｕ２の底部には、第１中間層１４０が露出している。
４－３．ｐ型半導体層形成工程
図７に示すように、半導体層の上にｐ型コンタクト層１９０を成長させる。第１中間層１４０、第２中間層１６０、キャップ層１８０の上面にわたってｐ型コンタクト層１９０を形成する。その際に、第１中間層１４０、第２発光層１５０、第２中間層１６０、第３発光層１７０、キャップ層１８０の側面にもｐ型コンタクト層１９０を形成する。
図７に示すように、半導体層の上にｐ型コンタクト層１９０を成長させる。第１中間層１４０、第２中間層１６０、キャップ層１８０の上面にわたってｐ型コンタクト層１９０を形成する。その際に、第１中間層１４０、第２発光層１５０、第２中間層１６０、第３発光層１７０、キャップ層１８０の側面にもｐ型コンタクト層１９０を形成する。
４－４．電流抑制部形成工程
図８に示すように、半導体層に電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する。そのために、例えば、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する半導体層の領域にイオンを注入する。例えば、ｐ型コンタクト層１９０の上にマスクを形成し、酸素ガスをプラズマ化してマスクで覆われていない領域に酸素イオンを注入する。具体的には、第１発光層１３０および第２発光層１５０および第３発光層１７０をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層１３０および第２発光層１５０および第３発光層１７０の周囲を筒状に囲う領域にイオンを注入する。これにより、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する。
図８に示すように、半導体層に電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する。そのために、例えば、電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する半導体層の領域にイオンを注入する。例えば、ｐ型コンタクト層１９０の上にマスクを形成し、酸素ガスをプラズマ化してマスクで覆われていない領域に酸素イオンを注入する。具体的には、第１発光層１３０および第２発光層１５０および第３発光層１７０をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層１３０および第２発光層１５０および第３発光層１７０の周囲を筒状に囲う領域にイオンを注入する。これにより、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する。
４－５．電極形成工程
図９に示すように、ｎ型コンタクト層１２０を形成するための凹部Ｕ３を形成する。凹部Ｕ３は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する。凹部Ｕ３の底部には、ｎ型コンタクト層１２０が露出している。この後、ｎ型コンタクト層１２０の上にｎ電極Ｎ１を形成し、ｐ型コンタクト層１９０の上にｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を形成する。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を形成する際には、一様な電極層を形成した後に、エッチングにより各々の電極を複数個所に分割すればよい。
図９に示すように、ｎ型コンタクト層１２０を形成するための凹部Ｕ３を形成する。凹部Ｕ３は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する。凹部Ｕ３の底部には、ｎ型コンタクト層１２０が露出している。この後、ｎ型コンタクト層１２０の上にｎ電極Ｎ１を形成し、ｐ型コンタクト層１９０の上にｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を形成する。ｐ電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を形成する際には、一様な電極層を形成した後に、エッチングにより各々の電極を複数個所に分割すればよい。
５．第１の実施形態の効果
第１の実施形態の発光素子１００は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を有する。電流抑制部ＣＳ１は第１発光領域Ｒ１を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ２は第２発光領域Ｒ２を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ３は第３発光領域Ｒ３を筒状に囲っている。
第１の実施形態の発光素子１００は、ｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達する電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を有する。電流抑制部ＣＳ１は第１発光領域Ｒ１を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ２は第２発光領域Ｒ２を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ３は第３発光領域Ｒ３を筒状に囲っている。
このため、電流が隣接する領域に拡散することが抑制される。モノリシック素子を発光させても、狙ったサブピクセルが発光し、隣接するサブピクセルが発光するおそれはほとんどない。つまり、この発光素子１００のコントラストは高い。
６．変形例
６－１．電流抑制部の存在領域
図１０は、第１の実施形態の変形例における発光素子２００の概略構成図である。発光素子２００は、電流抑制部ＣＳ１ａ、ＣＳ２ａ、ＣＳ３ａを有する。電流抑制部ＣＳ１ａはｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達している。電流抑制部ＣＳ２ａはｐ型コンタクト層１９０から第１中間層１４０の途中まで達している。電流抑制部ＣＳ３ａはｐ型コンタクト層１９０から第２中間層１６０の途中まで達している。
６－１．電流抑制部の存在領域
図１０は、第１の実施形態の変形例における発光素子２００の概略構成図である。発光素子２００は、電流抑制部ＣＳ１ａ、ＣＳ２ａ、ＣＳ３ａを有する。電流抑制部ＣＳ１ａはｐ型コンタクト層１９０からｎ型コンタクト層１２０の途中まで達している。電流抑制部ＣＳ２ａはｐ型コンタクト層１９０から第１中間層１４０の途中まで達している。電流抑制部ＣＳ３ａはｐ型コンタクト層１９０から第２中間層１６０の途中まで達している。
電流抑制部ＣＳ２ａ、ＣＳ３ａは、ｎ型コンタクト層１２０まで達していない。しかし、電流抑制部ＣＳ１ａ、ＣＳ２ａ、ＣＳ３ａは、ｐ型コンタクト層１９０における電流の横方向の拡散を抑制する。
各発光層が十分に薄く、ｎ型コンタクト層１２０が十分に厚い場合には、発光素子１００を容易に製造することができる。しかし、各発光層がある程度厚い場合には、発光素子２００のように電流抑制部がｎ型コンタクト層１２０に達しないことがある。電流抑制部ＣＳ１ａ、ＣＳ２ａ、ＣＳ３ａの深さは、必ずしも、図１０と同じである必要はない。
６－２．ｐ電極
図１１は、第１の実施形態の変形例における発光素子３００の概略構成図である。発光素子３００は、基板１１０の第１面１１０ａの側に一様に形成された透明電極ＴＥ１を有する。透明電極ＴＥ１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＮｂＴｉＯ2 、ＴａＴｉＯ2 等の透明な導電性酸化物である。
図１１は、第１の実施形態の変形例における発光素子３００の概略構成図である。発光素子３００は、基板１１０の第１面１１０ａの側に一様に形成された透明電極ＴＥ１を有する。透明電極ＴＥ１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＮｂＴｉＯ2 、ＴａＴｉＯ2 等の透明な導電性酸化物である。
透明電極ＴＥ１は、ｐ型コンタクト層１９０の上に形成されている。第１発光領域Ｒ１の透明電極ＴＥ１と第２発光領域Ｒ２の透明電極ＴＥ１と第３発光領域Ｒ３の透明電極ＴＥ１とは、電流抑制部ＣＳ１ｂ、ＣＳ２ｂ、ＣＳ３ｂを間に挟んで連続的につながっている。電流抑制部ＣＳ１ｂは、第１発光層１３０の周囲とともに透明電極ＴＥ１の周囲を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ２ｂは、第２発光層１５０の周囲とともに透明電極ＴＥ１の周囲を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ３ｂは、第３発光層１７０の周囲とともに透明電極ＴＥ１の周囲を筒状に囲っている。電流抑制部ＣＳ１ｂ、ＣＳ２ｂ、ＣＳ３ｂは、酸素イオンを注入された領域である。透明電極ＴＥ１に酸素プラズマを照射することにより、電流抑制部ＣＳ１ｂ、ＣＳ２ｂ、ＣＳ３ｂを形成することができる。
６－３．電流抑制部の形状
電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、四角筒形状でなくてもよい。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、例えば、多角筒形状、円筒形状であってもよい。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、格子状であってもよい。
電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、四角筒形状でなくてもよい。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、例えば、多角筒形状、円筒形状であってもよい。電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の形状は、格子状であってもよい。
図１２は、第１の実施形態の変形例における発光素子４００の概略構成図である。発光素子４００は、電流抑制部ＣＳＸを有する。電流抑制部ＣＳＸは、第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０を格子状に囲っている。この場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
６－４．イオン注入
電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する領域に注入するイオンは酸素イオン以外であってもよい。例えば、Ｚｎであってもよい。ＺｎプラズマによりＺｎイオンを電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する領域に注入すればよい。このとき電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の材質は、Ｚｎを含むIII 族窒化物である。
電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する領域に注入するイオンは酸素イオン以外であってもよい。例えば、Ｚｎであってもよい。ＺｎプラズマによりＺｎイオンを電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を形成する領域に注入すればよい。このとき電流抑制部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の材質は、Ｚｎを含むIII 族窒化物である。
６－５．組成
第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の障壁層はＧａＮ層以外のＡｌＩｎＧａＮ層であってもよい。
第１発光層１３０、第２発光層１５０、第３発光層１７０の障壁層はＧａＮ層以外のＡｌＩｎＧａＮ層であってもよい。
６－６．発光領域の数
第１の実施形態では、発光素子１００は第１発光領域Ｒ１と第２発光領域Ｒ２と第３発光領域Ｒ３とを有する。しかし、発光素子は、第１発光領域Ｒ１だけを有していてもよい。また、発光素子は、第１発光領域Ｒ１および第２発光領域を有しており、第３発光領域を有していなくてもよい。
第１の実施形態では、発光素子１００は第１発光領域Ｒ１と第２発光領域Ｒ２と第３発光領域Ｒ３とを有する。しかし、発光素子は、第１発光領域Ｒ１だけを有していてもよい。また、発光素子は、第１発光領域Ｒ１および第２発光領域を有しており、第３発光領域を有していなくてもよい。
６－７．バッファ層
基板１１０の第１面１１０ａとｎ型コンタクト層１２０との間にはバッファ層があってもよい。
基板１１０の第１面１１０ａとｎ型コンタクト層１２０との間にはバッファ層があってもよい。
６－８．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態について説明する。
１．発光素子
第２の実施形態の発光素子５００の基本的構造は、第１の実施形態の変形例における発光素子４００の基本的構造と同じである。第２の実施形態の発光素子５００においては、電流抑制部ＣＳは、光を吸収する光吸収部の役割も担っている。
第２の実施形態の発光素子５００の基本的構造は、第１の実施形態の変形例における発光素子４００の基本的構造と同じである。第２の実施形態の発光素子５００においては、電流抑制部ＣＳは、光を吸収する光吸収部の役割も担っている。
２．光吸収
第１の実施形態の変形例における発光素子４００の電流抑制部ＣＳＸは、III 族窒化物半導体にイオン注入した領域である。III 族窒化物半導体に酸素イオンを注入した領域は高い電気抵抗率を備えるとともに光を吸収する。
第１の実施形態の変形例における発光素子４００の電流抑制部ＣＳＸは、III 族窒化物半導体にイオン注入した領域である。III 族窒化物半導体に酸素イオンを注入した領域は高い電気抵抗率を備えるとともに光を吸収する。
図１３は、第２の実施形態の発光素子５００における光吸収を説明するための図である。図１３において、発光素子５００は、基板１１０と、半導体層Ｅｐと、電流抑制部ＣＳと、を有する。
次式を満たす場合に、光は電流抑制部ＣＳに十分に吸収される。
ｔａｎθｃ ≧ Ｗ１／Ｄ１
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
θｃ：臨界角
Ｗ１：サブピクセルのピッチ
Ｄ１：電流抑制部の深さ
ｎ１：半導体の屈折率
ｎ２：基板の屈折率
ｔａｎθｃ ≧ Ｗ１／Ｄ１
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
θｃ：臨界角
Ｗ１：サブピクセルのピッチ
Ｄ１：電流抑制部の深さ
ｎ１：半導体の屈折率
ｎ２：基板の屈折率
このため、電流抑制部ＣＳの深さは、次式を満たせばよい。
Ｄ１ ≧ Ｗ１ ／ ｔａｎθｃ
Ｄ１ ≧ Ｗ１ ／ ｔａｎθｃ
３．第２の実施形態の効果
第２の実施形態では、基板１１０との界面で反射した光が隣接するサブピクセルに入射する前に電流抑制部ＣＳに吸収される。このため、あるサブピクセルの発光層から発せられる光が他のサブピクセルの発光層で吸収されることが抑制される。このため、他のサブピクセルの発光層が再発光することが抑制される。このため、発光素子５００は良好なコントラストを有する。
第２の実施形態では、基板１１０との界面で反射した光が隣接するサブピクセルに入射する前に電流抑制部ＣＳに吸収される。このため、あるサブピクセルの発光層から発せられる光が他のサブピクセルの発光層で吸収されることが抑制される。このため、他のサブピクセルの発光層が再発光することが抑制される。このため、発光素子５００は良好なコントラストを有する。
４．変形例
酸素プラズマの代わりに、Ｚｎプラズマ、窒素プラズマを用いることができる。
酸素プラズマの代わりに、Ｚｎプラズマ、窒素プラズマを用いることができる。
（実施形態の組み合わせ）
第１の実施形態から第２の実施形態までについて変形例を含めて組み合わせてよい。
第１の実施形態から第２の実施形態までについて変形例を含めて組み合わせてよい。
（付記）
第１の態様における発光素子は、第１面を有する基板と、基板の第１面の上の半導体層と、を有する。半導体層は、ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有する。電流抑制部は、ｐ型半導体層および第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層の周囲を囲っている。ｐ型半導体層は、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。
第１の態様における発光素子は、第１面を有する基板と、基板の第１面の上の半導体層と、を有する。半導体層は、ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有する。電流抑制部は、ｐ型半導体層および第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層の周囲を囲っている。ｐ型半導体層は、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。
第２の態様における発光素子は、第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子である。半導体層は、第１中間層と、第２発光層と、を有する。第２発光層の発光波長は第１発光層の発光波長と異なっている。第１発光領域は、ｎ型半導体層と第１発光層とｐ型半導体層と電流抑制部とを有する。第２発光領域は、ｎ型半導体層と第１発光層と第１中間層と第２発光層とｐ型半導体層と電流抑制部とを有する。電流抑制部は、第２発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、第２発光層の周囲を囲っている。第１発光領域のｐ型半導体層と第２発光領域のｐ型半導体層とは、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。
第３の態様における発光素子は、第３発光領域を有する。半導体層は、第２中間層と、第３発光層と、を有する。第３発光層の発光波長は第１発光層および第２発光層の発光波長と異なっている。第３発光領域は、ｎ型半導体層と第１発光層と第１中間層と第２発光層と第２中間層と第３発光層とｐ型半導体層と電流抑制部とを有する。電流抑制部は、第３発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、第３発光層をサブピクセルに分割するとともに、第３発光層の周囲を囲っている。第１発光領域のｐ型半導体層と第２発光領域のｐ型半導体層と第３発光領域のｐ型半導体層とは、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。
第４の態様における発光素子においては、電流抑制部は、第１発光層または第２発光層または第３発光層の周囲を格子状に囲っている。
第５の態様における発光素子においては、電流抑制部は、第１発光層または第２発光層または第３発光層の周囲を筒状に囲っている。
第６の態様における発光素子は、ｐ型半導体層の上の透明電極を有する。透明電極は、電流抑制部を間に挟んで連続的につながっている。電流抑制部は、透明電極の周囲を囲っている。
第７の態様における発光素子においては、ｎ型半導体層は、第１発光領域および第２発光領域にわたって共通である。発光素子はサブピクセルごとに一つのｐ電極を有する。発光素子はｎ型半導体層の上に一つのｎ電極を有する。
第８の態様における発光素子においては、電流抑制部は、光を吸収する光吸収部である。
第９の態様における発光素子においては、電流抑制部の深さは、次式
Ｄ１ ≧ Ｗ１ ／ ｔａｎθｃ
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
θｃ：臨界角
Ｗ１：サブピクセルのピッチ
Ｄ１：電流抑制部の深さ
ｎ１：半導体の屈折率
ｎ２：基板の屈折率
を満たす。
Ｄ１ ≧ Ｗ１ ／ ｔａｎθｃ
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
θｃ：臨界角
Ｗ１：サブピクセルのピッチ
Ｄ１：電流抑制部の深さ
ｎ１：半導体の屈折率
ｎ２：基板の屈折率
を満たす。
第１０の態様における発光素子の製造方法は、基板の第１面の上にｎ型半導体層と第１発光層と第１中間層と第２発光層とを形成する工程と、第１中間層の一部を露出させる凹部を形成する工程と、ｐ型半導体層を形成する工程と、半導体層にイオンを注入する工程と、を有する。発光素子は、第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子である。第２発光層の発光波長は第１発光層の発光波長と異なっている。イオンを注入する工程では、第１発光層および第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、第１発光層および第２発光層の周囲を囲う領域にイオンを注入する。
１００…発光素子
１１０…基板
１２０…ｎ型コンタクト層
１３０…第１発光層
１４０…第１中間層
１５０…第２発光層
１６０…第２中間層
１７０…第３発光層
１８０…キャップ層
１９０…ｐ型コンタクト層
Ｎ１…ｎ電極
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ｐ…電極
ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３…電流抑制部
Ｒ１…第１発光領域
Ｒ２…第２発光領域
Ｒ３…第３発光領域
１１０…基板
１２０…ｎ型コンタクト層
１３０…第１発光層
１４０…第１中間層
１５０…第２発光層
１６０…第２中間層
１７０…第３発光層
１８０…キャップ層
１９０…ｐ型コンタクト層
Ｎ１…ｎ電極
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ｐ…電極
ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３…電流抑制部
Ｒ１…第１発光領域
Ｒ２…第２発光領域
Ｒ３…第３発光領域
Claims (14)
- 第１面を有する基板と、
前記基板の前記第１面の上の半導体層と、
を有する発光素子において、
前記半導体層は、
ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有し、
前記電流抑制部は、
前記ｐ型半導体層および前記第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第１発光層の周囲を囲っており、
前記ｐ型半導体層は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていて、
第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子であり、
前記半導体層は、
第１中間層と、第２発光層と、をさらに有し、
前記第２発光層の発光波長は前記第１発光層の発光波長と異なっており、
前記第１発光領域は、
前記ｎ型半導体層と前記第１発光層と前記ｐ型半導体層と前記電流抑制部とを有し、
前記第２発光領域は、
前記ｎ型半導体層と前記第１発光層と前記第１中間層と前記第２発光層と前記ｐ型半導体層と前記電流抑制部とを有し、
前記電流抑制部は、
前記第２発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第２発光層の周囲を囲っており、
前記第１発光領域の前記ｐ型半導体層と前記第２発光領域の前記ｐ型半導体層とは、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていること
を含む発光素子。 - 第１面を有する基板と、
前記基板の前記第１面の上の半導体層と、
を有する発光素子において、
前記半導体層は、
ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有し、
前記電流抑制部は、
前記ｐ型半導体層および前記第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第１発光層の周囲を囲っており、
前記ｐ型半導体層は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていて、
前記電流抑制部は、
前記第１発光層の周囲を筒状に囲っていること
を含む発光素子。 - 第１面を有する基板と、
前記基板の前記第１面の上の半導体層と、
を有する発光素子において、
前記半導体層は、
ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有し、
前記電流抑制部は、
前記ｐ型半導体層および前記第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第１発光層の周囲を囲っており、
前記ｐ型半導体層は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていて、
前記ｐ型半導体層の上の透明電極を有し、
前記透明電極は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっており、
前記電流抑制部は、
前記透明電極の周囲を囲っていること
を含む発光素子。 - 第１面を有する基板と、
前記基板の前記第１面の上の半導体層と、
を有する発光素子において、
前記半導体層は、
ｎ型半導体層と、第１発光層と、ｐ型半導体層と、電流抑制部と、を有し、
前記電流抑制部は、
前記ｐ型半導体層および前記第１発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第１発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第１発光層の周囲を囲っており、
前記ｐ型半導体層は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていて、
前記電流抑制部は、
光を吸収する光吸収部であること
を含む発光素子。 - 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の発光素子において、
第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子であり、
前記半導体層は、
第１中間層と、第２発光層と、をさらに有し、
前記第２発光層の発光波長は前記第１発光層の発光波長と異なっており、
前記第１発光領域は、
前記ｎ型半導体層と前記第１発光層と前記ｐ型半導体層と前記電流抑制部とを有し、
前記第２発光領域は、
前記ｎ型半導体層と前記第１発光層と前記第１中間層と前記第２発光層と前記ｐ型半導体層と前記電流抑制部とを有し、
前記電流抑制部は、
前記第２発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第２発光層の周囲を囲っており、
前記第１発光領域の前記ｐ型半導体層と前記第２発光領域の前記ｐ型半導体層とは、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていること
を含む発光素子。 - 請求項１または請求項５に記載の発光素子において、
第３発光領域を有し、
前記半導体層は、
第２中間層と、第３発光層と、を有し、
前記第３発光層の発光波長は前記第１発光層および前記第２発光層の発光波長と異なっており、
前記第３発光領域は、
前記ｎ型半導体層と前記第１発光層と前記第１中間層と前記第２発光層と前記第２中間層と前記第３発光層と前記ｐ型半導体層と前記電流抑制部とを有し、
前記電流抑制部は、
前記第３発光層よりも電気抵抗率の高い層であるとともに、
前記第３発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第３発光層の周囲を囲っており、
前記第１発光領域の前記ｐ型半導体層と前記第２発光領域の前記ｐ型半導体層と前記第３発光領域の前記ｐ型半導体層とは、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっていること
を含む発光素子。 - 請求項１、請求項３または請求項４に記載の発光素子において、
前記電流抑制部は、
前記第１発光層の周囲を格子状に囲っていること
を含む発光素子。 - 請求項１、請求項３または請求項４に記載の発光素子において、
前記電流抑制部は、
前記第１発光層の周囲を筒状に囲っていること
を含む発光素子。 - 請求項１、請求項５、または請求項６に発光素子において、
前記電流抑制部は、
前記第２発光層の周囲を筒状に囲っていること
を含む発光素子。 - 請求項１、請求項２、または請求項４に記載の発光素子において、
前記ｐ型半導体層の上の透明電極を有し、
前記透明電極は、
前記電流抑制部を間に挟んで連続的につながっており、
前記電流抑制部は、
前記透明電極の周囲を囲っていること
を含む発光素子。 - 請求項１、請求項５または請求項６に記載の発光素子において、
前記ｎ型半導体層は、
前記第１発光領域および前記第２発光領域にわたって共通であり、
前記サブピクセルごとに一つのｐ電極を有し、
前記ｎ型半導体層の上に一つのｎ電極を有すること
を含む発光素子。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発光素子において、
前記電流抑制部は、
光を吸収する光吸収部であること
を含む発光素子。 - 請求項４または請求項１２に記載の発光素子において、
前記電流抑制部の深さは、次式
Ｄ１ ≧ Ｗ１ ／ ｔａｎθｃ
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
θｃ：臨界角
Ｗ１：サブピクセルのピッチ
Ｄ１：電流抑制部の深さ
ｎ１：半導体の屈折率
ｎ２：基板の屈折率
を満たすこと
を含む発光素子。 - 基板の第１面の上にｎ型半導体層と第１発光層と第１中間層と第２発光層とを形成する工程と、
前記第１中間層の一部を露出させる凹部を形成する工程と、
ｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層にイオンを注入する工程と、
を有する発光素子の製造方法において、
前記発光素子は、
第１発光領域と第２発光領域とを有するモノリシック素子であり、
前記第２発光層の発光波長は前記第１発光層の発光波長と異なっており、
前記イオンを注入する工程では、
前記第１発光層および前記第２発光層をサブピクセルに分割するとともに、前記第１発光層および前記第２発光層の周囲を囲う領域に前記イオンを注入すること
を含む発光素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021039758A JP7563254B2 (ja) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 発光素子とその製造方法 |
| US17/682,473 US12300770B2 (en) | 2021-03-03 | 2022-02-28 | Flip-chip mounted monolithic micro LED display element including a plurality of light-emitting parts arranged in a matrix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021039758A JP7563254B2 (ja) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | 発光素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022139394A JP2022139394A (ja) | 2022-09-26 |
| JP7563254B2 true JP7563254B2 (ja) | 2024-10-08 |
Family
ID=83400373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021039758A Active JP7563254B2 (ja) | 2021-03-03 | 2021-03-11 | 発光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7563254B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024131320A (ja) * | 2023-03-16 | 2024-09-30 | 豊田合成株式会社 | 発光素子および発光素子の製造方法 |
| JP2024131323A (ja) * | 2023-03-16 | 2024-09-30 | 豊田合成株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
| JP2024131321A (ja) * | 2023-03-16 | 2024-09-30 | 豊田合成株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
| KR102833061B1 (ko) * | 2023-08-03 | 2025-07-11 | (주)포인트엔지니어링 | 적층형 전자 소자 및 적층형 전자 소자의 제조 방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003058726A1 (en) | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Sanken Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device, light-emitting display, method for manufacturing semiconductor light-emitting device, and method for manufacturing light-emitting display |
| JP2004006718A (ja) | 2002-03-26 | 2004-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
| JP2010192698A (ja) | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | イオン注入ｉｉｉ族窒化物半導体基板、ｉｉｉ族窒化物半導体層接合基板およびｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法 |
| US20110254044A1 (en) | 2009-07-05 | 2011-10-20 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting device and method of fabricating a light emitting device |
| US20120161113A1 (en) | 2007-05-31 | 2012-06-28 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Diode for a Printable Composition |
| JP2021022688A (ja) | 2019-07-30 | 2021-02-18 | キヤノン株式会社 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625201A (en) * | 1994-12-12 | 1997-04-29 | Motorola | Multiwavelength LED devices and methods of fabrication |
-
2021
- 2021-03-11 JP JP2021039758A patent/JP7563254B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003058726A1 (en) | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Sanken Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device, light-emitting display, method for manufacturing semiconductor light-emitting device, and method for manufacturing light-emitting display |
| JP2004006718A (ja) | 2002-03-26 | 2004-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
| US20120161113A1 (en) | 2007-05-31 | 2012-06-28 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Diode for a Printable Composition |
| JP2010192698A (ja) | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | イオン注入ｉｉｉ族窒化物半導体基板、ｉｉｉ族窒化物半導体層接合基板およびｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法 |
| US20110254044A1 (en) | 2009-07-05 | 2011-10-20 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting device and method of fabricating a light emitting device |
| JP2021022688A (ja) | 2019-07-30 | 2021-02-18 | キヤノン株式会社 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022139394A (ja) | 2022-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7563254B2 (ja) | 発光素子とその製造方法 | |
| US10756237B2 (en) | Light emitting diode and light emitting diode package | |
| US7777242B2 (en) | Light emitting device and fabrication method thereof | |
| CN103069588B (zh) | 光提取效率提高的发光二极管 | |
| US10511140B2 (en) | Light-emitting device | |
| TW201711224A (zh) | 發光二極體及其製造方法 | |
| JP2009510730A (ja) | 半導体発光デバイスおよびその製造方法 | |
| KR20080023116A (ko) | 반도체 발광 소자 | |
| CN116053381B (zh) | 倒装发光二极管及其制备方法 | |
| JP2012231000A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP7665086B2 (ja) | 垂直共振器型発光素子 | |
| US9508900B2 (en) | Light-emitting device | |
| JP3556080B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP5071087B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| US12300770B2 (en) | Flip-chip mounted monolithic micro LED display element including a plurality of light-emitting parts arranged in a matrix | |
| KR101916369B1 (ko) | 발광 다이오드 | |
| JP7638489B2 (ja) | 半導体素子および半導体素子の製造方法 | |
| US20250204095A1 (en) | Light emitting element | |
| KR100687527B1 (ko) | 발광다이오드 및 그 형성 방법 | |
| KR102641965B1 (ko) | 고효율 발광 다이오드 | |
| KR20240027671A (ko) | 고효율 발광 다이오드 | |
| CN120568949A (zh) | 一种发光二极管及发光器件 | |
| JP2024136698A (ja) | 発光素子およびその製造方法 | |
| KR101973765B1 (ko) | 발광 효율이 개선된 반도체 발광 소자 | |
| KR20120035576A (ko) | 발광 소자, 그 제조 방법, 및 발광 소자 패키지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220701 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230327 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240305 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240625 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240821 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240827 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240909 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7563254 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |