JP2954743B2 - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上にＬＥ
Ｄアレイを備えた半導体発光装置を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ページプリンタの感光ドラムの
露光用光源としてＬＥＤアレイを用いることが提案され
ている。

【０００３】そのようなＬＥＤアレイの基板としては、
強度が大きく、熱伝導率が良く、廉価なことからシリコ
ン（Ｓｉ）が適している。またＬＥＤとしては、発光特
性がよく、電子の移動度が高いガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）等の
化合物半導体が適している。また、そのような半導体を
シリコン基板上に形成する上では、有機金属気相エピタ
キシー（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
等により、シリコン基板に半導体結晶を成長させ、その
成長層によりＬＥＤアレイを構成するのが量産性の点か
ら適している。

【０００４】しかし、シリコン基板上にＬＥＤアレイを
備えた半導体発光装置の具体的な製造方法は従来提案さ
れていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】具体的にシリコン基板
上にＬＥＤアレイを構成する方法として、シリコン基板
の一方の主面の全面に半導体結晶を成長させ、その成長
層の不要部分をフォトリソグラフィ等により除去してＬ
ＥＤアレイとすることが考えられる。

【０００６】しかし、ＬＥＤ材料として好ましい前記ガ
リウム砒素等はシリコンに対し熱膨張係数が異なるた
め、それら半導体結晶をリアクターの内部で高温下にシ
リコン基板の一方の主面側全面に成長させた後、温度を
低下させると基板に反りが生じ、半導体結晶層にクラッ
クが入り、そこから電流がリークするという問題があ
る。

【０００７】また、シリコン基板の一方の主面の全面に
半導体結晶を成長させ、その成長層の不要部分を除去し
てＬＥＤアレイを形成すると、各ＬＥＤのＰ形半導体層
とＮ形半導体層との接合面はシリコン基板の主面と平行
な面のみになる。そうすると、各ＬＥＤのシリコン基板
の主面に平行な上面は発光面となるが、側面は発光面に
ならないために発光効率が低下する。

【０００８】本発明は上記技術的課題を解決することの
できる半導体発光装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本件第１発明の特徴とす
るところは、シリコン基板の一方の主面に酸化シリコン
膜を形成し、その主面は（１００）面とし、その酸化シ
リコン膜の一部を正４角形状に除去し、その正４角形状
除去部分の一辺は〈０１１〉の結晶方向に対し傾斜する
ものとし、これにより一方の主面に形成された酸化シリ
コン膜を絶縁マスクとし、この絶縁マスクにより選択さ
れたシリコン基板部分に半導体結晶をエピタキシャル成
長させると共に、そのエピタキシャル層からラテラル方
向に半導体結晶を成長させ、それら成長層を用いてＬＥ
Ｄを構成する点にある。

【００１０】本件第２発明の特徴とするところは、シリ
コン基板の一方の主面に酸化シリコン膜を形成し、その
主面は（１００）面とし、その酸化シリコン膜の一部を
長方形状の埋め込み部を除いて除去し、その埋め込み部
の長辺は〈０１１〉の結晶方向に対し傾斜するものと
し、これにより一方の主面に形成された酸化シリコン膜
を絶縁マスクとし、この絶縁マスクにより選択されたシ
リコン基板部分に半導体結晶をエピタキシャル成長させ
ると共に、そのエピタキシャル層からラテラル方向に半
導体結晶を成長させ、そのラテラル方向への成長層によ
り前記埋め込み部を埋め込み、それら成長層を用いてＬ
ＥＤを構成する点にある。

【００１１】

【作用】本件各発明方法によれば、シリコン基板の一方
の主面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜の一部
を除去し、これにより酸化シリコン膜を絶縁マスクとす
ることで、シリコン基板の一方の主面の必要部分のみを
選択して半導体結晶を成長させることができる。よっ
て、シリコン基板の一方の主面の全面に半導体結晶を成
長させる場合に比べ、シリコンと半導体結晶との熱膨張
係数の相違による基板の反りを小さくし、半導体結晶層
にクラックが入るのを防止できる。

【００１２】本件第１発明によれば、絶縁マスクにより
選択されたシリコン基板部分における半導体結晶の成長
は、シリコン結晶の構造にならって成長するエピタキシ
ャル成長となる。このエピタキシャル層からラテラル方
向に向かう半導体結晶の成長は、絶縁マスク上における
成長層を形成する。

【００１３】その絶縁マスクにより選択されたシリコン
基板部分に成長するエピタキシャル層にあっては、ＬＥ
Ｄを構成するＰ形半導体とＮ形半導体との接合面はシリ
コン基板の主面に平行となる。このエピタキシャル層か
らラテラル方向に成長する半導体結晶層にあっては、Ｌ
ＥＤを構成するＰ形半導体とＮ形半導体との接合面はＬ
ＥＤの側面と平行になる。これにより、ＬＥＤは上面だ
けでなく側面も発光面となる。

【００１４】また、エピタキシャル層からラテラル方向
への半導体結晶の成長はシリコン結晶の構造にならうも
のではないので、シリコン結晶の欠陥を受け継ぐことは
なく、エピタキシャル層よりも結晶性を向上させること
が可能となる。そして、シリコン基板の主面を（１０
０）面とし、酸化シリコン膜の正４角形状除去部分を
〈０１１〉の結晶方向に対し傾斜するものとすること
で、エピタキシャル層からラテラル方向に成長する半導
体結晶層の結晶性が良好なものとなり、結晶欠陥が低減
されることが見出された。これにより、そのラテラル方
向への成長層により構成されるＬＥＤの側面を再現性よ
く安定した発光面とすることができる。

【００１５】本件第２発明によれば、絶縁マスクにより
選択されたシリコン基板部分における半導体結晶の成長
は、シリコン結晶の構造にならって成長するエピタキシ
ャル成長となる。また、エピタキシャル層からラテラル
方向に向かう半導体結晶の成長は、埋め込み部上におけ
る成長層を形成する。そのラテラル方向への半導体結晶
の成長層により埋め込み部を埋め込むことで、絶縁マス
クにより選択されたシリコン基板部分に成長するエピタ
キシャル層と、このエピタキシャル層からラテラル方向
に成長する埋め込み部上の半導体結晶層とでＬＥＤが構
成される。

【００１６】そのエピタキシャル層からラテラル方向へ
の半導体結晶の成長はシリコン結晶の構造にならうもの
ではないので、シリコン結晶の欠陥を受け継ぐことはな
く、エピタキシャル層よりも結晶性を向上させることが
可能となる。そして、シリコン基板の主面を（１００）
面とし、長方形の埋め込み部の長辺を〈０１１〉の結晶
方向に対し傾斜するものとすることで、その埋め込み部
上においてエピタキシャル層からラテラル方向に成長す
る半導体結晶層の結晶性が良好なものとなり、結晶欠陥
が低減されることが見出された。これにより、ＬＥＤを
構成する埋め込み部上の半導体結晶層の結晶欠陥を低減
し、ＬＥＤの発光特性を向上することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本件第１発明の実施例
を説明する。

【００１８】図４、図５はＬＥＤアレイを備えた半導体
発光装置４の構成を示すものであって、シリコン基板１
の一方の主面１ａに複数のメサ形状のＬＥＤ５が列をな
して形成されている。

【００１９】そのシリコン基板１の一方の主面１ａと他
方の主面１ｂとは熱酸化法により形成された酸化シリコ
ン膜２ａ、２ｂにより覆われている。一方の主面１ａを
覆う酸化シリコン膜２ａは一部が除去されることで絶縁
マスクとされている。この絶縁マスクにより選択された
シリコン基板部分、すなわち酸化シリコン膜２ａにより
覆われていない一方の主面２ａに半導体結晶のメサ形状
の成長層３が形成されている。この成長層３は、例えば
ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム砒素リン（ＧａＡ
ｓＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）等のバッファー層３ａ
と、ガリウム砒素、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａ
Ａｓ）、ガリウム砒素リン等のＮ形半導体層３ｂと、ガ
リウム砒素、インジウムガリウム砒素、ガリウム砒素リ
ン等のＰ形半導体層３ｃとで構成される。この成長層３
の半導体層３ｂ、３ｃによりＬＥＤ５が構成される。ま
た、成長層３はパッシベーション膜９により覆われてい
る。そして、Ｐ形半導体層３ｃと基板１の他方の主面１
ｂとに電極６ａ、６ｂが接続されている。その電極６
ａ、６ｂは例えばクロム金（ＣｒＡｕ）とされる。

【００２０】図１〜図３に基づき、上記半導体発光装置
４の製造方法を説明する。

【００２１】まず、図１に示すように、シリコン基板１
の一方の主面１ａと他方の主面１ｂの全面に、酸化シリ
コン膜２ａ、２ｂを熱酸化法により形成する。具体的に
は、シリコン基板１を１１００℃〜１１５０℃の酸素
（Ｏ₂ ）雰囲気中において約６０分間酸化処理すること
で、厚さ１５００Å〜２００００Åの酸化シリコン膜２
ａ、２ｂを形成する。この際、シリコン基板１の主面１
ａ、１ｂは（１００）面とする。なお、シリコン基板１
をインゴットから切り出す際に、（１００）面を（００
１）面方向に若干オフさせて切り出すことで、一方の主
面１ａに半導体結晶をすべりを生じることなく円滑に成
長させることができる。

【００２２】次に、シリコン基板１の一方の主面１ａに
形成された酸化シリコン膜２ａの一部をフォトリソグラ
フィーにより除去する。これにより、その一方の主面１
ａに形成された酸化シリコン膜２ａを絶縁マスクとし、
このマスク２ａにより選択されたシリコン基板部分に半
導体結晶を成長させて成長層３を形成する。半導体結晶
の成長法としては、例えば有機金属気相エピタキシーや
分子線エピタキシーを用いる。

【００２３】図２は、シリコン基板１の一方の主面１ａ
に形成された酸化シリコン膜２ａの一部を除去すること
で形成された絶縁マスクの平面視形状を示す。その酸化
シリコン膜２ａは、前記ＬＥＤ５の形成位置を覆う部分
が正４角形状に除去される。また、この正４角形状除去
部分７の図２において左右方向に沿う部分が、間隔をお
いて長方形状に除去されている。その正４角形状除去部
分７内のシリコン基板１上に半導体結晶を成長させるこ
とで、前記ＬＥＤ５を構成するための成長層３が得られ
る。また、その長方形除去部分８内のシリコン基板１上
に半導体結晶を成長させることで、同様の構造の成長層
３′が得られる。

【００２４】なお、長方形除去部分８には電極６ａの引
き出し部が配置されるため、半導体結晶を成長させる必
要はなく、酸化シリコン膜により覆うことも可能であ
る。しかし、絶縁マスクの正４角形状除去部分７に半導
体結晶を成長させる際に、その長方形除去部分８を形成
して半導体結晶を成長させないと、シリコン基板１上に
おいて半導体結晶が成長する部分の面積が小さくなりす
ぎてしまい、絶縁マスクの上から半導体結晶が成長して
しまう。そのような酸化シリコン膜２ａにより構成され
る絶縁マスク上から成長する半導体結晶は結晶性が悪
く、また正４角形状除去部分７において成長するエピタ
キシャル層からラテラル方向への半導体結晶の成長を阻
害する。そこで、長方形除去部分８内にも半導体結晶を
エピタキシャル成長させている。この際、正４角形状除
去部分７の図２において左右方向に沿う部分を長手方向
間に間隔をおかずに除去すると、その部分に成長する半
導体結晶とシリコン基板１との熱膨張係数の相違により
基板１の反りが大きくなるため、間隔をおいて除去する
ものとしている。

【００２５】その正４角形状除去部分７は本実施例では
長方形とされ、その長辺７ａは〈０１１〉の結晶方向に
対し傾斜する。その傾斜角θは最大±４５°となるが、
少なくとも±５°以上とするのが好ましく、より好まし
くは±２５°以上とする。なお、正４角形状除去部分７
は正方形としてもよい。

【００２６】上記絶縁マスクにより選択されたシリコン
基板部分に半導体結晶を成長させることで形成される成
長層３は、図６に示すように、シリコン基板１の上方部
分（図中２点鎖線のハッチングで示す部分）において
は、シリコン結晶の構造にならうエピタキシャル層３Ａ
となる。このエピタキシャル層３Ａからラテラル方向に
も半導体結晶は成長することから、絶縁マスクの上方部
分（図中１点鎖線のハッチングで示す部分）にも半導体
結晶の成長層３Ｂが形成される。この成長層３Ｂはシリ
コン結晶の構造にならうものではない。

【００２７】図４に示すように、前記Ｎ形半導体層３ｂ
とＰ形半導体層３ｃとの接合面は、そのエピタキシャル
層３Ａにおいてはシリコン基板１の主面１ａと平行にな
り、そのエピタキシャル層３Ａからラテラル方向に成長
する半導体結晶層３ＢにおいてはＬＥＤ５の側面５ｂと
平行になる。これにより、ＬＥＤ５はシリコン基板の主
面１ａに平行な上面５ａだけでなく、側面５ｂも発光面
となる。

【００２８】そして、〈０１１〉の結晶方向に対し、正
４角形状除去部分７の一辺７ａを前述のように傾斜させ
ることで、エピタキシャル層３Ａからラテラル方向に成
長する半導体結晶層３Ｂの結晶性が良好なものとなり、
結晶欠陥が低減されることが見出された。

【００２９】図１５は正４角形除去部分７の一辺７ａが
〈０１１〉方向に対しθ＝１０度傾斜する場合の成長層
３の電子顕微鏡写真（倍率１０００倍）である。これよ
り、その正４角形除去部分７の一辺７ａが〈０１１〉方
向に対し傾斜することで、成長層３の側面が平滑であっ
て結晶性が良好なものになることが確認される。よっ
て、エピタキシャル層３Ａからラテラル方向への成長層
３Ｂにより構成されるＬＥＤ５の側面５ｂは、再現性よ
く安定した発光面となる。

【００３０】次に、前記長方形除去部分８内に形成され
た半導体結晶の成長層３′をフォトエッチングにより除
去する。なお、長方形除去部分８内に成長させた成長層
３′を除去せず残してもよいが、除去した方が電極６ａ
の引き出し部の屈曲がなくなり、電極６ａにクラックが
生じるのを防止できる。

【００３１】次に前記パッシベーション膜９を形成し、
しかる後に、図４に示すように電極６ａを形成する。最
後に、基板１の他方の主面１ｂ側の電極６ｂを形成す
る。

【００３２】上記構成によれば、シリコン基板１の一方
の主面１ａに形成された酸化シリコン膜２ａを絶縁マス
クとすることで、シリコン基板１の一方の主面１ａの必
要部分のみを選択して半導体結晶をエピタキシャル成長
させている。これにより、シリコン基板の一方の主面の
全面に半導体結晶を成長させる場合に比べ、温度変化に
よる基板１の反りが小さくなり、エピタキシャル層３に
クラックが入るのが防止される。そして、ＬＥＤ５はシ
リコン基板の主面１ａに平行な上面５ａだけでなく、側
面５ｂも発光面となることから発光効率が高くなる。ま
た、エピタキシャル層３Ａからラテラル方向への成長層
３Ｂにより構成されるＬＥＤ５の側面５ｂは、再現性よ
く安定した発光面となる。さらに、シリコン基板１の一
方の主面１ａと他方の主面１ｂの双方に熱酸化法により
安定した酸化シリコン膜２ａ、２ｂを形成しているの
で、シリコン基板１や酸化シリコン膜２ａ、２ｂが容易
に分解することはなく、成長層３の内部へのシリコンの
混入が低減され、成長層３の結晶性を良好なものとでき
る。これにより、ＬＥＤ５の発光特性を良好なものとで
きる。

【００３３】次に、図面を参照して本件第２発明の実施
例を説明する。

【００３４】図１０、図１１はＬＥＤアレイを備えた半
導体発光装置１０４の構成を示すものであって、シリコ
ン基板１０１の一方の主面１０１ａに複数のメサ形状の
ＬＥＤ１０５が列をなして形成されている。

【００３５】そのシリコン基板１０１の一方の主面１０
１ａと他方の主面１０１ｂとは熱酸化法により形成され
た酸化シリコン膜１０２ａ、１０２ｂにより覆われてい
る。一方の主面１０１ａを覆う酸化シリコン膜１０２ａ
は一部が除去されることで絶縁マスクとされている。こ
の絶縁マスクにより選択されたシリコン基板部分、すな
わち酸化シリコン膜１０２ａにより覆われていない一方
の主面１０２ａに半導体結晶のメサ形状の成長層１０３
が形成されている。この成長層１０３は、例えばガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム砒素リン（ＧａＡｓ
Ｐ）、ガリウムリン（ＧａＰ）等のバッファー層１０３
ａと、ガリウム砒素、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧ
ａＡｓ）、ガリウム砒素リン等のＮ形半導体層１０３ｂ
と、ガリウム砒素、インジウムガリウム砒素、ガリウム
砒素リン等のＰ形半導体層１０３ｃとで構成される。こ
の成長層１０３の半導体層１０３ｂ、１０３ｃによりＬ
ＥＤ１０５が構成される。また、成長層１０３はパッシ
ベーション膜１０９により覆われている。そして、Ｐ形
半導体層１０３ｃと基板１０１の他方の主面１０１ｂと
に電極１０６ａ、１０６ｂが接続されている。その電極
１０６ａ、１０６ｂは例えばクロム金（ＣｒＡｕ）とさ
れる。

【００３６】図７〜図９に基づき、上記半導体発光装置
１０４の製造方法を説明する。

【００３７】まず、図７に示すように、シリコン基板１
０１の一方の主面１０１ａと他方の主面１０１ｂの全面
に、酸化シリコン膜１０２ａ、１０２ｂを熱酸化法によ
り形成する。具体的には、シリコン基板１を１１００℃
〜１１５０℃の酸素（Ｏ₂ ）雰囲気中において約６０分
間酸化処理することで、厚さ１５００Å〜２００００Å
の酸化シリコン膜１０２ａ、１０２ｂを形成する。この
際、シリコン基板１の主面１０１ａ、１０１ｂは（１０
０）面とする。なお、シリコン基板１０１をインゴット
から切り出す際に、（１００）面を（００１）面方向に
若干オフさせて切り出すことで、一方の主面１０１ａに
半導体結晶をすべりを生じることなく円滑に成長させる
ことができる。

【００３８】次に、シリコン基板１０１の一方の主面１
０１ａに形成された酸化シリコン膜１０２ａの一部をフ
ォトリソグラフィーにより除去する。これにより、その
一方の主面１０１ａに形成された酸化シリコン膜１０２
ａを絶縁マスクとし、このマスク１０２ａにより選択さ
れたシリコン基板部分に半導体結晶を成長させて成長層
１０３を形成する。半導体結晶の成長法としては、例え
ば有機金属気相エピタキシーや分子線エピタキシーを用
いる。

【００３９】図８は、シリコン基板１０１の一方の主面
１０１ａに形成された酸化シリコン膜１０２ａの一部を
除去することで形成された絶縁マスクの平面視形状を示
す。その酸化シリコン膜１０２ａは、前記ＬＥＤ１０５
の形成位置を覆う部分が、埋め込み部１２０を除いて正
４角形状に除去されている。また、この正４角形状除去
部分１０７の図８において左右方向に沿う部分が、間隔
をおいて長方形状に除去されている。その正４角形状除
去部分１０７内のシリコン基板１０１上に半導体結晶を
成長させることで、前記ＬＥＤ１０５を構成するための
成長層１０３が得られる。また、その長方形除去部分１
０８内のシリコン基板１上に半導体結晶を成長させるこ
とで、同様の構造の成長層１０３′が得られる。

【００４０】なお、長方形除去部分１０８には電極１０
６ａの引き出し部が配置されるため、半導体結晶を成長
させる必要はなく、酸化シリコン膜により覆うことも可
能である。しかし、絶縁マスクの正４角形状除去部分１
０７に半導体結晶を成長させる際に、その長方形除去部
分１０８を形成して半導体結晶を成長させないと、シリ
コン基板１０１上において半導体結晶が成長する部分の
面積が小さくなりすぎてしまい、絶縁マスクの上から半
導体結晶が成長してしまう。そのような酸化シリコン膜
１０２ａにより構成される絶縁マスク上から成長する半
導体結晶は結晶性が悪く、また正４角形状除去部分１０
７において成長するエピタキシャル層からラテラル方向
への半導体結晶の成長を阻害する。そこで、長方形除去
部分１０８内にも半導体結晶をエピタキシャル成長させ
ている。この際、正４角形状除去部分１０７の図８にお
いて左右方向に沿う部分を長手方向間に間隔をおかずに
除去すると、その部分に成長する半導体結晶とシリコン
基板１０１との熱膨張係数の相違により基板１０１の反
りが大きくなるため、間隔をおいて除去するものとして
いる。

【００４１】その埋め込み部１２０は長方形状とされ、
また、正４角形状除去部分１０７ａも長方形とされてい
る。本実施例では、埋め込み部１２０の長辺１２０ａは
正４角形状除去部分１０７の長辺１０７ａに対し平行と
されている。

【００４２】その埋め込み部１２０の長辺１２０ａと、
正４角形状除去部分１０７の長辺１０７ａは〈０１１〉
の結晶方向に対し傾斜する。その傾斜角θは最大±４５
°となるが、少なくとも±５°以上とするのが好まし
く、より好ましくは±２５°以上とする。なお、正４角
形状除去部分１０７は正方形としてもよい。

【００４３】上記絶縁マスクにより選択されたシリコン
基板部分に半導体結晶を成長させることで形成される成
長層１０３は、図１２に示すように、シリコン基板１０
１の上方部分（図中２点鎖線のハッチングで示す部分）
においては、シリコン結晶の構造にならうエピタキシャ
ル層３Ａとなる。このエピタキシャル層３Ａからラテラ
ル方向にも半導体結晶は成長することから、埋め込み部
１２０の上方部分（図中１点鎖線で示す部分）と、絶縁
マスクの上方部分（図中１点鎖線で示す部分）にも半導
体結晶の成長層１０３Ｃ、１０３Ｂが形成される。これ
により、埋め込み部１２０は半導体結晶の成長層１０３
Ｃにより埋め込まれる。このラテラル方向への成長層１
０３Ｂ、１０３Ｃはシリコン結晶の構造にならうもので
はない。

【００４４】図１０に示すように、前記Ｎ形半導体層１
０３ｂとＰ形半導体層１０３ｃとの接合面は、そのエピ
タキシャル層１０３Ａにおいてはシリコン基板１０１の
主面１０１ａと平行になり、そのエピタキシャル層１０
３Ａからラテラル方向に成長する埋め込み部１２０の上
方部分の半導体結晶層１０３Ｃにおいてもシリコン基板
１０１の主面１０１ａと平行になり、そのエピタキシャ
ル層１０３Ａからラテラル方向に成長する絶縁マスクの
上方部分の半導体結晶層１０３ＢにおいてはＬＥＤ５の
側面５ｂと平行になる。これにより、ＬＥＤ５はシリコ
ン基板の主面１ａに平行な上面５ａだけでなく、側面５
ｂも発光面となる。

【００４５】そして、〈０１１〉の結晶方向に対し、埋
め込み部１２０の長辺１２０ａを傾斜させることで、エ
ピタキシャル層１０３Ａからラテラル方向に成長する埋
め込み部１２０上の半導体結晶層１０３Ｃの結晶性が良
好なものとなる。

【００４６】すなわち、正４角形除去部１０７の一辺１
０７ａが〈０１１〉方向に対し傾斜することで、エピタ
キシャル層１０３Ａからラテラル方向に成長する絶縁マ
スク上の半導体結晶層１０３Ｂの結晶性が良好なものと
なることは、前記本件第１発明の実施例において図１５
の電子顕微鏡写真で示されるように確認されている。ま
た、埋め込み部１２０の長辺１２０ａを、〈０１１〉方
向に対し傾斜させず平行にすると、その埋め込み部１２
０の上方の発光面が、シリコン基板１０１の主面１０１
ａに対し平行にならず上方に突出してしまい、発光面形
状が悪くなるのが確認された。これに対し、埋め込み部
１２０の長辺１２０ａを、〈０１１〉方向に対し傾斜さ
せると、その埋め込み部１２０の上方の発光面が、シリ
コン基板１０１の主面１０１ａに対し平行で平滑な面と
なることが確認された。すなわち、エピタキシャル層１
０３Ａからラテラル成長する絶縁マスク上の半導体結晶
層１０３Ｂと同様に、エピタキシャル層１０３Ａからラ
テラル成長する埋め込み部１２０上の半導体結晶層１０
３Ｃも結晶性が良好なものとなり、ＬＥＤ１０５の発光
特性が向上する。

【００４７】なお、埋め込み部１２０の短辺１２０ｂの
長さは、短かすぎると充分な結晶性向上効果を得られ
ず、長過ぎると完全に埋め込んでしまうにはＬＥＤ１０
５の厚みが大きくなり過ぎるので、１μｍ〜５μｍとす
るのが好ましい。

【００４８】次に、前記長方形除去部分１０８内に形成
された半導体結晶の成長層１０３′をフォトエッチング
により除去する。なお、長方形除去部分１０８内に成長
させた成長層１０３′を除去せず残してもよいが、除去
した方が電極１０６ａの引き出し部の屈曲がなくなり、
電極１０６ａにクラックが生じるのを防止できる。

【００４９】次に前記パッシベーション膜１０９を形成
し、しかる後に、図１０に示すように電極１０６ａを形
成する。最後に、基板１０１の他方の主面１０１ｂ側の
電極１０６ｂを形成する。

【００５０】上記構成によれば、シリコン基板１０１の
一方の主面１０１ａに形成された酸化シリコン膜１０２
ａを絶縁マスクとすることで、シリコン基板１０１の一
方の主面１０１ａの必要部分のみを選択して半導体結晶
をエピタキシャル成長させている。これにより、シリコ
ン基板の一方の主面の全面に半導体結晶を成長させる場
合に比べ、温度変化による基板１０１の反りが小さくな
り、エピタキシャル層１０３にクラックが入るのが防止
される。そして、エピタキシャル層１０３Ａからラテラ
ル成長する埋め込み部１２０上の半導体結晶層１０３Ｃ
は結晶性が良好なものとなり、ＬＥＤ１０５の発光特性
が向上する。また、ＬＥＤ１０５はシリコン基板の主面
１０１ａに平行な上面１０５ａだけでなく、側面１０５
ｂも発光面となることから発光効率が高くなる。この
際、エピタキシャル層１０３Ａからラテラル方向への成
長層１０３Ｂにより構成されるＬＥＤ１０５の側面１０
５ｂは、再現性よく安定した発光面となる。さらに、シ
リコン基板１０１の一方の主面１０１ａと他方の主面１
０１ｂの双方に熱酸化法により安定した酸化シリコン膜
１０２ａ、１０２ｂを形成しているので、シリコン基板
１０１や酸化シリコン膜１０２ａ、１０２ｂが容易に分
解することはなく、成長層１０３の内部へのシリコンの
混入が低減され、成長層１０３の結晶性を良好なものと
できる。これにより、ＬＥＤ１０５の発光特性を良好な
ものとできる。

【００５１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。

【００５２】例えば、上記各実施例においては、絶縁マ
スクを構成する酸化シリコン膜を熱酸化法により形成し
たが、例えばプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜を
形成してもよい。

【００５３】また、図１３は、本件第２発明の第２実施
例を示す。上記実施例では埋め込み部１２０を正４角形
状除去部分１０７内において単一としたが、本第２実施
例では複数としている。他は上記実施例と同様で同一部
分は同一符号で示す。

【００５４】図１４は本件第２発明の第３実施例を示
す。上記各実施例では埋め込み部１２０の長辺１２０ａ
と正４角形状除去部分１０７の長辺１０７ａとを共に
〈０１１〉の結晶方向に対し傾斜させたが、本実施例で
は埋め込み部１２０の長辺１２０ａのみを〈０１１〉方
向に対し傾斜させ、正４角形状除去部分１０７の長辺１
０７ａは〈０１１〉の方向に平行とされている。この場
合でも、エピタキシャル層１０３Ａからラテラル方向へ
成長する埋め込み部１２０上の成長層１０３Ｃにおける
結晶欠陥を低減してＬＥＤ１０５の発光特性を向上する
ことができる。なお、この場合はエピタキシャル層１０
３Ａからラテラル方向へ成長する絶縁マスク上の成長層
１０３Ｂは上記各実施例に比べ結晶性が低下するため、
エッチング等により除去するのが好ましい。他は上記実
施例と同様で同一部分は同一符号で示す。

【００５５】

【発明の効果】本件各発明方法によれば、シリコン基板
の一方の主面に形成する酸化シリコン膜を絶縁マスクと
して半導体結晶を成長させ、ＬＥＤアレイを構成してい
るので、シリコンと半導体結晶との熱膨張係数の相違に
よる半導体結晶層におけるクラック発生を防止できる。

【００５６】本件第１発明によれば、ＬＥＤはシリコン
基板の主面に平行な上面だけでなく、側面も発光面とな
ることから発光効率が高くなる。しかも、そのＬＥＤの
側面は再現性よく安定した発光面となる。

【００５７】本件第２発明によれば、ＬＥＤを構成する
埋め込み部上の半導体結晶層は結晶性が良好なものとな
り、ＬＥＤの結晶欠陥が低減して発光特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本件第１発明の実施例に係る半導体発光装置の
製造工程の説明図

【図２】本件第１発明の実施例に係る絶縁マスクの平面
構成図

【図３】本件第１発明の実施例に係る半導体発光装置の
製造工程の説明図

【図４】本件第１発明の実施例に係る半導体発光装置の
断面構成を示す図

【図５】本件第１発明の実施例に係る半導体発光装置の
構成を示す斜視図

【図６】本件第１発明の実施例に係る半導体発光装置の
断面構成の説明図

【図７】本件第２発明の実施例に係る半導体発光装置の
製造工程の説明図

【図８】本件第２発明の実施例に係る絶縁マスクの平面
構成図

【図９】本件第２発明の実施例に係る半導体発光装置の
製造工程の説明図

【図１０】本件第２発明の実施例に係る半導体発光装置
の断面構成を示す図

【図１１】本件第２発明の実施例に係る半導体発光装置
の構成を示す斜視図

【図１２】本件第２発明の実施例に係る半導体発光装置
の断面構成の説明図

【図１３】本件第２発明の第２実施例に係る絶縁マスク
の構成説明図

【図１４】本件第２発明の第３実施例に係る絶縁マスク
の構成説明図

【図１５】半導体成長層の結晶構造を示す図面代用写真

【符号の説明】

１、１０１ シリコン基板 ２ａ、１０２ａ 酸化シリコン膜 ２ｂ、１０２ｂ 酸化シリコン膜 ３、１０３ 半導体結晶層 ５、１０５ ＬＥＤ ７、１０７ 正４角形除去部分 １２０ 埋め込み部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板の一方の主面に酸化シリコ
   ン膜を形成し、その主面は（１００）面とし、その酸化
   シリコン膜の一部を正４角形状に除去し、その正４角形
   状除去部分の一辺は〈０１１〉の結晶方向に対し傾斜す
   るものとし、 これにより一方の主面に形成された酸化シリコン膜を絶
   縁マスクとし、この絶縁マスクにより選択されたシリコ
   ン基板部分に半導体結晶をエピタキシャル成長させると
   共に、そのエピタキシャル層からラテラル方向に半導体
   結晶を成長させ、 それら成長層を用いてＬＥＤを構成することを特徴とす
   る半導体発光装置の製造方法。
2. 【請求項２】 シリコン基板の一方の主面に酸化シリコ
   ン膜を形成し、その主面は（１００）面とし、その酸化
   シリコン膜の一部を長方形状の埋め込み部を除いて除去
   し、その埋め込み部の長辺は〈０１１〉の結晶方向に対
   し傾斜するものとし、これにより一方の主面に形成され
   た酸化シリコン膜を絶縁マスクとし、 この絶縁マスクにより選択されたシリコン基板部分に半
   導体結晶をエピタキシャル成長させると共に、そのエピ
   タキシャル層からラテラル方向に半導体結晶を成長さ
   せ、そのラテラル方向への成長層により前記埋め込み部
   を埋め込み、それら成長層を用いてＬＥＤを構成するこ
   とを特徴とする半導体発光装置の製造方法。