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公開番号2025120634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-18
出願番号2024015571
出願日2024-02-05
発明の名称発光素子およびその製造方法
出願人豊田合成株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H10H 20/819 20250101AFI20250808BHJP()
要約【課題】所望の領域を発光させることが可能な発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】III族窒化物半導体を用いた発光素子の製造方法は、基板10上にn型層11を形成する工程と、n型層11上に、所定のバンドギャップエネルギーの第1活性層12を形成する工程と、第1活性層12上に、第1中間層13を形成する工程と、第1中間層13上に、第1活性層12とは異なるバンドギャップエネルギーの第2活性層14を形成する工程と、第2活性層14側から第1中間層13に達する深さの第1溝を形成する工程と、第2活性層14上、第1溝の底面上、および前記第1溝の側面上に、p型層18を形成する工程と、p型層18のうち第2活性層14上の領域(18C)と第1溝の底面上の領域(18B)とを接続する領域(18E)の近傍をエッチングして第1凹部(33、34)を形成する工程と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子の製造方法において、
基板上に、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型層を形成するｎ型層形成工程と、
前記ｎ型層上に、所定のバンドギャップエネルギーの第１活性層を形成する第１活性層形成工程と、
前記第１活性層上に、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第１中間層を形成する第１中間層形成工程と、
前記第１中間層上に、前記第１活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第２活性層を形成する第２活性層形成工程と、
前記第２活性層側から前記第１中間層に達する深さの第１溝を形成する溝形成工程と、
前記第２活性層上、前記第１溝の底面上、および前記第１溝の側面上に、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｐ型層を形成するｐ型層形成工程と、
前記ｐ型層のうち前記第２活性層上の領域と前記第１溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍をエッチングして第１凹部を形成するｐ型層エッチング工程と、を有する、発光素子の製造方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１凹部の深さは、前記ｐ型層の厚さよりも小さい、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１凹部の深さは、前記ｐ型層の厚さの－２０ｎｍから＋２０ｎｍの範囲である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２活性層上に、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第２中間層を形成する第２中間層形成工程と、
前記第２中間層上に、前記第１活性層および前記第２活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第３活性層を形成する第２活性層形成工程と、を有し、
前記溝形成工程は、前記第３活性層側から前記第２中間層に達する深さの第２溝を形成し、
前記ｐ型層形成工程は、前記第３活性層上、前記第１溝の底面上、前記第２溝の底面上、前記第１溝の側面上、および前記第２溝の側面上に、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含む前記ｐ型層を形成し、
前記ｐ型層エッチング工程は、前記ｐ型層のうち前記第３活性層上の領域と前記第２溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍をエッチングして、前記第１凹部と同じ深さの第２凹部をさらに形成する、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の製造方法。
【請求項５】
前記ｐ型層エッチング工程は、前記ｐ型層のうち前記第１中間層上の領域と前記第３活性層上の領域とを接続する領域の近傍をエッチングして、前記第１凹部および前記第２凹部と同じ深さの第３凹部をさらに形成する、請求項４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子において、
基板と、
前記基板上に設けられ、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型層と、
前記ｎ型層上に設けられ、所定のバンドギャップエネルギーの第１活性層と、
前記第１活性層上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第１中間層と、
前記第１中間層上に設けられ、前記第１活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第２活性層と、
前記第２活性層側から前記第１中間層に達する深さの第１溝と、
前記第２活性層上、前記第１溝の底面上、前記第１溝の側面上に設けられ、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｐ型層と、
前記ｐ型層のうち前記第２活性層上の領域と前記第１溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍に設けられた第１凹部と、を有する、発光素子。
【請求項７】
前記第１凹部の深さは、前記ｐ型層の厚さよりも小さい、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１凹部の深さは、前記ｐ型層の厚さの－２０ｎｍから＋２０ｎｍの範囲である、請求項６に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２活性層上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第２中間層と、
前記第２中間層上に設けられ、前記第１活性層および前記第２活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第３活性層と、
前記第３活性層側から前記第２中間層に達する深さの第２溝と、を有し、
前記ｐ型層は、前記第３活性層上、前記第１溝の底面上、前記第２溝の底面上、前記第１溝の側面上、および前記第２溝の側面上に設けられ、
前記ｐ型層のうち前記第３活性層上の領域と前記第２溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍に設けられ、前記第１凹部と同じ深さの第２凹部をさらに有する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ｐ型層のうち前記第１溝の底面上の領域と前記第３活性層上の領域とを接続する領域の近傍に設けられ、前記第１凹部および前記第２凹部と同じ深さの第３凹部をさらに有する、請求項９に記載の発光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイの高精細化が求められており、１ピクセルを１～１００μｍオーダーの微細なＬＥＤとするマイクロＬＥＤディスプレイが注目されている。フルカラーとする方式は各種知られているが、たとえば青、緑、赤の各色を発光する３つの活性層を同一基板上に順に積層する方式が知られている。
【０００３】
特許文献１には、同一基板上に複数のピクセルを配置したモノリシック型のマイクロＬＥＤディスプレイが記載されている。特許文献１に記載のモノリシック型のマイクロＬＥＤディスプレイは、基板上にｎ型層、第１活性層、第１中間層、第２活性層、第２中間層、第３活性層、キャップ層を基板側から順に積層し、キャップ層表面側から第２中間層に達する第１凹部と、キャップ層表面側から第１中間層に達する第２凹部とを設け、キャップ層、第１凹部の側面と底面、第２凹部の側面と底面に連続してｐ型層を設け、ｐ型層上のうち、キャップ層の上部に当たる領域と、第１凹部に当たる領域と、第２凹部に当たる領域にそれぞれｐ側電極を設けた構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５８１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の発光素子では、各サブピクセルのｐ型層が連続している。そのため、微細化によりサブピクセル間の距離が短くなると、ｐ型層のうち各サブピクセル間を繋ぐ領域の抵抗も低くなる。すると、あるサブピクセルを発光させようとした場合にｐ型層を通して隣接するサブピクセルに電流が漏洩し、発光させたいサブピクセルとは異なるサブピクセルが発光してしまう場合があった。その結果、所望の発光色とならない場合や色純度が低下してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、所望の領域を発光させることが可能な発光素子および発光素子の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子の製造方法において、
基板上に、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型層を形成するｎ型層形成工程と、
前記ｎ型層上に、所定のバンドギャップエネルギーの第１活性層を形成する第１活性層形成工程と、
前記第１活性層上に、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第１中間層を形成する第１中間層形成工程と、
前記第１中間層上に、前記第１活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第２活性層を形成する第２活性層形成工程と、
前記第２活性層側から前記第１中間層に達する深さの第１溝を形成する溝形成工程と、
前記第２活性層上、前記第１溝の底面上、および前記第１溝の側面上に、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｐ型層を形成するｐ型層形成工程と、
前記ｐ型層のうち前記第２活性層上の領域と前記第１溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍をエッチングして第１凹部を形成するｐ型層エッチング工程と、を有する、発光素子の製造方法にある。
【０００８】
本発明の他態様は、
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子において、
基板と、
前記基板上に設けられ、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｎ型層と、
前記ｎ型層上に設けられ、所定のバンドギャップエネルギーの第１活性層と、
前記第１活性層上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体を含む第１中間層と、
前記第１中間層上に設けられ、前記第１活性層とは異なるバンドギャップエネルギーの第２活性層と、
前記第２活性層側から前記第１中間層に達する深さの第１溝と、
前記第２活性層上、前記第１溝の底面上、前記第１溝の側面上に設けられ、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体を含むｐ型層と、
前記ｐ型層のうち前記第２活性層上の領域と前記第１溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍に設けられた第１凹部と、を有する発光素子にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様では、ｐ型層のうち第２活性層上の領域と第１溝の底面上の領域とを接続する領域の近傍がエッチングされている。そのため、ｐ型層が他の領域に比べて薄くなっている。またはｐ型層が物理的に分離されている。そのため、あるサブピクセルを発光させようとした場合にｐ型層を通して隣接するサブピクセルに電流が漏洩してしまうことを抑制することができる。その結果、意図したサブピクセルのみを発光させることができる。
【００１０】
以上、上記態様によれば、所望の領域を発光させることが可能な発光素子および発光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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