JPH04107886A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04107886A JPH04107886A JP2226946A JP22694690A JPH04107886A JP H04107886 A JPH04107886 A JP H04107886A JP 2226946 A JP2226946 A JP 2226946A JP 22694690 A JP22694690 A JP 22694690A JP H04107886 A JPH04107886 A JP H04107886A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体発光装置に関し、特にシリコン基板上に
ＧａＡｓ膜をエピタキシャル成長させた半導体発光装置
に関する。
ＧａＡｓ膜をエピタキシャル成長させた半導体発光装置
に関する。
（従来の技術）
本発明者は、特願昭６３−３０４９６１号において、バ
ルク状のシリコン基板上に複数個の透孔部を有する酸化
シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る被覆層を形成
して、この被覆層の透孔部にＭＯＣＶＤ法などでＧａＡ
ｓ膜を選択的に小面積単位で成長させることによって、
成長後のＧａＡｓ膜内の熱応力を減少させて、ＧａＡｓ
膜内にクラックが入るのを防止するとともにシリコンと
ＧａＡｓの格子定数の相違に基づく貫通転位を低減でき
ることを開示した。
ルク状のシリコン基板上に複数個の透孔部を有する酸化
シリコン膜や窒化シリコン膜などから成る被覆層を形成
して、この被覆層の透孔部にＭＯＣＶＤ法などでＧａＡ
ｓ膜を選択的に小面積単位で成長させることによって、
成長後のＧａＡｓ膜内の熱応力を減少させて、ＧａＡｓ
膜内にクラックが入るのを防止するとともにシリコンと
ＧａＡｓの格子定数の相違に基づく貫通転位を低減でき
ることを開示した。
本発明者等のその後の研究により、シリコン基板上にＧ
ａＡｓ膜を選択的に成長させる場合、選択部と非選択部
の面積比は重要であり、選択部分をできるだけ広くした
方がより良質なＧ ａ Ａ ｓ膜を形成できることがわ
かった。
ａＡｓ膜を選択的に成長させる場合、選択部と非選択部
の面積比は重要であり、選択部分をできるだけ広くした
方がより良質なＧ ａ Ａ ｓ膜を形成できることがわ
かった。
一方、ＧａＡｓ膜中に発光素子を形成する場合、ＧａＡ
ｓ膜中に電流を流すための電極を形成して、この電極部
分に外部回路から電流を供給しなければならない、電極
と外部回路とはワイヤーボンディング法やＴＡＢテープ
法で接続することになるが、Ｇ ａ Ａ ｓ膜上に電極
の端子部を形成してワイヤーボンディング法やＴＡＢテ
ープ法でＧａＡｓ股上と外部回路とを接続すると、接続
する際の機械的衝撃や熱的衝撃で発光素子が形成された
ＧａＡｓ膜が破損し易くなる。また、ＧａＡｓ膜の近傍
に電極の端子部を形成したとしても同様の問題が発生す
る。
ｓ膜中に電流を流すための電極を形成して、この電極部
分に外部回路から電流を供給しなければならない、電極
と外部回路とはワイヤーボンディング法やＴＡＢテープ
法で接続することになるが、Ｇ ａ Ａ ｓ膜上に電極
の端子部を形成してワイヤーボンディング法やＴＡＢテ
ープ法でＧａＡｓ股上と外部回路とを接続すると、接続
する際の機械的衝撃や熱的衝撃で発光素子が形成された
ＧａＡｓ膜が破損し易くなる。また、ＧａＡｓ膜の近傍
に電極の端子部を形成したとしても同様の問題が発生す
る。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて案出さ
れたものであり、シリコン基板上に良質なＧ ａ Ａ
ｓ膜を形成するとともに、このＧａＡｓ膜に悪影響を与
えることなく外部回路と接続することができるような電
極の端子部を有する半導体発光装置とその製造方法を提
供することを目的とするものである。
れたものであり、シリコン基板上に良質なＧ ａ Ａ
ｓ膜を形成するとともに、このＧａＡｓ膜に悪影響を与
えることなく外部回路と接続することができるような電
極の端子部を有する半導体発光装置とその製造方法を提
供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば、シリコン基板上に発光素子となる第１
のＧ ａ Ａ ｓ領域を列状に形成するとともに、該第
１のＧ ａ Ａ ｓ領域の近傍に第２のＧａＡＳ領域を
列状に形成し、上記第１のＧａＡｓ領域上から第２のＧ
ａＡｓ領域上に連続して電極を形成して、第２のＧ ａ
Ａ ｓ領域を外部回路と接続するための電極の端子部
としたことを特徴とする半導体発光装置が提供され、そ
のことにより上記目的が達成される。
のＧ ａ Ａ ｓ領域を列状に形成するとともに、該第
１のＧ ａ Ａ ｓ領域の近傍に第２のＧａＡＳ領域を
列状に形成し、上記第１のＧａＡｓ領域上から第２のＧ
ａＡｓ領域上に連続して電極を形成して、第２のＧ ａ
Ａ ｓ領域を外部回路と接続するための電極の端子部
としたことを特徴とする半導体発光装置が提供され、そ
のことにより上記目的が達成される。
（作用）
上記のように発光素子が形成される領域以外にもＧａＡ
ｓ膜が成長する領域を形成することにより、被覆層上に
析出するＧａＡｓ粒子が少なくなり、発光素子を形成す
るためのＧａＡｓ［部分の異常成長が抑制されて良好な
品質のＧａＡｓ結晶膜を成長させることができるように
なるとともに、電極の端子部が発光素子とは異なるＧ
ａ Ａ Ｓ膜上に形成されることから、外部回路と接続
する際の発光素子を構成するＧａＡｓ膜への機械的およ
び熱的悪影響を低減させることができる。
ｓ膜が成長する領域を形成することにより、被覆層上に
析出するＧａＡｓ粒子が少なくなり、発光素子を形成す
るためのＧａＡｓ［部分の異常成長が抑制されて良好な
品質のＧａＡｓ結晶膜を成長させることができるように
なるとともに、電極の端子部が発光素子とは異なるＧ
ａ Ａ Ｓ膜上に形成されることから、外部回路と接続
する際の発光素子を構成するＧａＡｓ膜への機械的およ
び熱的悪影響を低減させることができる。
（実施例）
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
第１図（ａ）は、本発明に係る半導体発光装置の構成の
一実施例を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中のＸ
−Ｘ線断面図であり、１はシリコン基板である。
一実施例を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中のＸ
−Ｘ線断面図であり、１はシリコン基板である。
前記シリコン基板１は、（１００）面から（０１１）面
に２°オフして切り出した単結晶シリコン基板で構成さ
れる。このシリコン基板１は、従来周知の単結晶製造法
によって形成される。
に２°オフして切り出した単結晶シリコン基板で構成さ
れる。このシリコン基板１は、従来周知の単結晶製造法
によって形成される。
前記シリコン基板１上には、酸化シリコン膜（Ｓ ｉＯ
ｗ ＞または窒化シリコン膜（Ｓ ｉｗ Ｎｙ ）など
から成る被覆層２が形成される。この被覆層２は、シラ
ンガス（ＳｉＨ，）と笑気ガス（Ｎ２Ｏ）あるいはアン
モニアガス（ＮＨ３）とをグロー放電分解して堆積する
プラズマＣＶＤ法で形成される。なお、被覆層２上への
ＧａＡｓ粒子の析出を防止するとともに第１および第２
のＧａＡｓ領域２．３のエツジ部を良好なものとなすた
めには、酸化シリコン膜がより好適である。
ｗ ＞または窒化シリコン膜（Ｓ ｉｗ Ｎｙ ）など
から成る被覆層２が形成される。この被覆層２は、シラ
ンガス（ＳｉＨ，）と笑気ガス（Ｎ２Ｏ）あるいはアン
モニアガス（ＮＨ３）とをグロー放電分解して堆積する
プラズマＣＶＤ法で形成される。なお、被覆層２上への
ＧａＡｓ粒子の析出を防止するとともに第１および第２
のＧａＡｓ領域２．３のエツジ部を良好なものとなすた
めには、酸化シリコン膜がより好適である。
この被覆層２の略中央部には、シリコン基板１の一部が
露出するように矩形状の第１の透孔部２ａが一列状に形
成され、また第１の透孔部２ａの両側には矩形状の第２
の透孔部２ｂが第１の透孔部２ａに沿って列状に形成さ
れている。第１の透孔部２ａは、−辺の長さが６０〜７
０μｍ程度となるように形成され、また第２の透孔部２
ｂは、−辺の長さが１２０〜１４０μｍ程度となるよう
に形成される。このような寸法の透孔部２ａ、２ｂを形
成して非透孔部（非選択部）と透孔部（選択部）との面
積比が１対３以上となるように形成する。すなわち、シ
リコン基板１に被覆層２を形成してＧａＡｓをエピタキ
シャル成長させると被覆層２上にもＧａＡｓが多結晶ま
たは粒子性成長することが知られており、被覆層２上に
析出しなＧａＡｓ粒子が成長中のＧａＡｓ膜に付着して
ＧａＡｓ層自体が異常成長するものと考えられるが、選
択部の面積を大きくして非選択部のすなわち被覆層２の
面積を小さくすると被覆層２上へのＧａＡｓ粒子の析出
が減少してＧ ａ Ａ ｓ層の異常成長が防止できるも
のと考えられる。このような透孔部２ａ、２ｂは、ＨＦ
／ＮＨ４溶液などのエツチング液を使用したフォトリソ
技術で形成される。
露出するように矩形状の第１の透孔部２ａが一列状に形
成され、また第１の透孔部２ａの両側には矩形状の第２
の透孔部２ｂが第１の透孔部２ａに沿って列状に形成さ
れている。第１の透孔部２ａは、−辺の長さが６０〜７
０μｍ程度となるように形成され、また第２の透孔部２
ｂは、−辺の長さが１２０〜１４０μｍ程度となるよう
に形成される。このような寸法の透孔部２ａ、２ｂを形
成して非透孔部（非選択部）と透孔部（選択部）との面
積比が１対３以上となるように形成する。すなわち、シ
リコン基板１に被覆層２を形成してＧａＡｓをエピタキ
シャル成長させると被覆層２上にもＧａＡｓが多結晶ま
たは粒子性成長することが知られており、被覆層２上に
析出しなＧａＡｓ粒子が成長中のＧａＡｓ膜に付着して
ＧａＡｓ層自体が異常成長するものと考えられるが、選
択部の面積を大きくして非選択部のすなわち被覆層２の
面積を小さくすると被覆層２上へのＧａＡｓ粒子の析出
が減少してＧ ａ Ａ ｓ層の異常成長が防止できるも
のと考えられる。このような透孔部２ａ、２ｂは、ＨＦ
／ＮＨ４溶液などのエツチング液を使用したフォトリソ
技術で形成される。
なお、上記実施例では第２の透孔部２ｂの両側に振り分
けて第１の透孔部２ａを形成することについて述べたが
、このような配列方法に限らず、第１の透孔部２ａの一
方の側にのみ第２の透孔部２ｂを列状に形成したり、第
１の透孔部の一方の側もしくは両側に第２の透孔部２ｂ
を千鳥状に形成してもよい。
けて第１の透孔部２ａを形成することについて述べたが
、このような配列方法に限らず、第１の透孔部２ａの一
方の側にのみ第２の透孔部２ｂを列状に形成したり、第
１の透孔部の一方の側もしくは両側に第２の透孔部２ｂ
を千鳥状に形成してもよい。
上記のように、透孔部２ａ、２ｂを有する被覆層２を被
着したシリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置内に搬入して第
１のＧ ａ Ａ ｓ領域３と第２のＧａＡｓ領域４を形
成する。このＧａＡｓ領域３．４は、第２図に示すよう
なチャートにしたがって二段階成長法や熱サイクル法な
どを適宜採用して１〜３μｍ程度の厚みに形成される。
着したシリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置内に搬入して第
１のＧ ａ Ａ ｓ領域３と第２のＧａＡｓ領域４を形
成する。このＧａＡｓ領域３．４は、第２図に示すよう
なチャートにしたがって二段階成長法や熱サイクル法な
どを適宜採用して１〜３μｍ程度の厚みに形成される。
すなわち、シリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置内に搬入し
てＨ２＋ＡｓＨ，ガスを導入し９００〜１０００℃で一
旦加熱（第２図中のＡ部参照）した後に、４００〜４５
０℃に下げてＡｓＨ，ガスとＴＭＧａガスを装置内に導
入してＧａＡｓ膜を２００〜４００人程度成長さスル（
第２図中のＢ部参照）とともに６００〜７５０℃に上げ
てさらに０．８〜２゜８μｍ程度ＧａＡｓ膜を成長させ
（二段階成長法、第２図の０部参照）、次に３００〜９
００℃で温度を上下（熱サイクル）させることにより形
成する。このように形成することにより、ＧａＡｓｇは
被覆層２が存在する部分にはほとんど析出せず、シリコ
ン基板１が被覆層２から露出している第１の透孔部２ａ
と第２の透孔部２ｂ部分（選択部〉でのみ成長する。し
たがって、第１の透孔部２ａ部分に良好な品質の第１の
ＧａＡｓ領域３を形成することができるとともに、第２
の透孔部２ｂに良好な品質の第２のＧａＡｓ領域４を形
成することができる。
てＨ２＋ＡｓＨ，ガスを導入し９００〜１０００℃で一
旦加熱（第２図中のＡ部参照）した後に、４００〜４５
０℃に下げてＡｓＨ，ガスとＴＭＧａガスを装置内に導
入してＧａＡｓ膜を２００〜４００人程度成長さスル（
第２図中のＢ部参照）とともに６００〜７５０℃に上げ
てさらに０．８〜２゜８μｍ程度ＧａＡｓ膜を成長させ
（二段階成長法、第２図の０部参照）、次に３００〜９
００℃で温度を上下（熱サイクル）させることにより形
成する。このように形成することにより、ＧａＡｓｇは
被覆層２が存在する部分にはほとんど析出せず、シリコ
ン基板１が被覆層２から露出している第１の透孔部２ａ
と第２の透孔部２ｂ部分（選択部〉でのみ成長する。し
たがって、第１の透孔部２ａ部分に良好な品質の第１の
ＧａＡｓ領域３を形成することができるとともに、第２
の透孔部２ｂに良好な品質の第２のＧａＡｓ領域４を形
成することができる。
この第１のＧ ａ Ａ ｓ領域３は、半導体発光素子の
バッファ層として用いられ、この第１のＧａＡｓ領域３
上にさらにクラッド層、発光層、クラッド層、第２のＧ
ａ Ａ ｓ層をＭＯＣＶＤ法で順次積層して形成する。
バッファ層として用いられ、この第１のＧａＡｓ領域３
上にさらにクラッド層、発光層、クラッド層、第２のＧ
ａ Ａ ｓ層をＭＯＣＶＤ法で順次積層して形成する。
第３図（ａ）は、第１図に示す第１の透孔部２ａと第２
の透孔部２ｂに第１のＧａＡｓ領域３を第２のＧａＡｓ
領域４を形成した状態を示す平面図であり、同図（ｂ）
は同図（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。
の透孔部２ｂに第１のＧａＡｓ領域３を第２のＧａＡｓ
領域４を形成した状態を示す平面図であり、同図（ｂ）
は同図（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。
表面側電極層５は、第１のＧａＡｓ領域３上から第２の
Ｇ ａ Ａ ｓ領域４上にかけて形成される。
Ｇ ａ Ａ ｓ領域４上にかけて形成される。
この表面側電極層５は、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａ
ｕ）などの二層構造のものなどで構成される。このよう
な表面電極層５は、真空蒸着法などにより厚み２０００
人程度軸形成される。
ｕ）などの二層構造のものなどで構成される。このよう
な表面電極層５は、真空蒸着法などにより厚み２０００
人程度軸形成される。
この表面側電極層５のうち第２のＧ ａ Ａ ｓ領域４
上の電極が外部回路との端子電極部５ａとなる。
上の電極が外部回路との端子電極部５ａとなる。
この第２のＧａＡｓ領域４は、第１のＧ ａ Ａ ｓ領
域３とは、離間して別個にシリコン基板１上に形成され
ていることから、外部回路とワイヤーボンディング法や
ＴＡＢ法で接続する際の機械的および熱的衡撃を低減で
きる。なお、裏面側電極層は、図示されていないがシリ
コン基板１の裏面側に形成される。
域３とは、離間して別個にシリコン基板１上に形成され
ていることから、外部回路とワイヤーボンディング法や
ＴＡＢ法で接続する際の機械的および熱的衡撃を低減で
きる。なお、裏面側電極層は、図示されていないがシリ
コン基板１の裏面側に形成される。
第４図（ａ）（ｂ）は、シリコン基板１の結晶の面方位
と表面側電極層５の取り出し方向を説明するための平面
図と断面図である。
と表面側電極層５の取り出し方向を説明するための平面
図と断面図である。
シリコン基板１上に、第１のＧａＡｓ領域３と第２のＧ
ａＡｓ領域４とをシリコン基板１のオリフラ方向（０１
１）に沿って配列して形成し、この第１のＧａＡｓ領域
３上から第２のＧａＡｓ領域４上に表面側電極層５を形
成することが望ましい、このようにシリコン基板１上に
、第１のＧａＡｓ領域３と第２のＧａＡｓ領域４とをシ
リコン基板１のオリフラ方向（０１１）に沿って配列し
て選択的に形成すると、選択成長で得られた成長層端面
に良好なメサ構造が現れ、成長層の端面表面が平坦とな
って表面側電極層５を形成する際に電極層５の破断など
を防止して良好に表面側電極層を形成できるからである
。
ａＡｓ領域４とをシリコン基板１のオリフラ方向（０１
１）に沿って配列して形成し、この第１のＧａＡｓ領域
３上から第２のＧａＡｓ領域４上に表面側電極層５を形
成することが望ましい、このようにシリコン基板１上に
、第１のＧａＡｓ領域３と第２のＧａＡｓ領域４とをシ
リコン基板１のオリフラ方向（０１１）に沿って配列し
て選択的に形成すると、選択成長で得られた成長層端面
に良好なメサ構造が現れ、成長層の端面表面が平坦とな
って表面側電極層５を形成する際に電極層５の破断など
を防止して良好に表面側電極層を形成できるからである
。
（発明の効果）
以上のように、本発明に係る半導体発光装置によれば、
シリコン基板上に発光素子を構成する第１のＧａＡｓ領
域を列状に形成するとともに、該第１のＧ ａ Ａ ｓ
領域の近傍に第２のＧ ａ Ａ ｓ領域を列状に形成し
、上記第１のＧａＡｓ領域上から第２のＧａＡｓ領域上
に連続して電極を形成して、第２のＧ ａ Ａ ｓ領域
を外部回路と接続するための電極の端子部としたことか
ら、良質なＧａＡｓ膜上に発光効率の高い半導体発光素
子を形成することができるとともに、外部回路と接続す
る際にも発光素子を損傷することなどのない半導体発光
素子を提供することができる。
シリコン基板上に発光素子を構成する第１のＧａＡｓ領
域を列状に形成するとともに、該第１のＧ ａ Ａ ｓ
領域の近傍に第２のＧ ａ Ａ ｓ領域を列状に形成し
、上記第１のＧａＡｓ領域上から第２のＧａＡｓ領域上
に連続して電極を形成して、第２のＧ ａ Ａ ｓ領域
を外部回路と接続するための電極の端子部としたことか
ら、良質なＧａＡｓ膜上に発光効率の高い半導体発光素
子を形成することができるとともに、外部回路と接続す
る際にも発光素子を損傷することなどのない半導体発光
素子を提供することができる。
第１図（ａ＞は本発明に係る半導体発光装置の一実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）中のＸ−Ｘ
線断面図、第２図は同じく製造方法を説明するための温
度条件を示す図、第３図（（ａ）はＧ ａ Ａ ｓ領域
と電極を示す平面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）中の
ｘ−ｘｍ断面図、第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれシリコ
ン基板の面方位と電極の引き出し方向を説明するための
図である。 に半導体基板 ２：被覆層 ３：第１のＧａＡｓ領域 ４：第２のＧａＡｓ領域 ５：電極
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）中のＸ−Ｘ
線断面図、第２図は同じく製造方法を説明するための温
度条件を示す図、第３図（（ａ）はＧ ａ Ａ ｓ領域
と電極を示す平面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）中の
ｘ−ｘｍ断面図、第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれシリコ
ン基板の面方位と電極の引き出し方向を説明するための
図である。 に半導体基板 ２：被覆層 ３：第１のＧａＡｓ領域 ４：第２のＧａＡｓ領域 ５：電極
Claims (3)
- （１）シリコン基板上に発光素子となる第１のＧａＡｓ
領域を列状に形成するとともに、この第１のＧａＡｓ領
域の近傍に第２のＧａＡｓ領域を形成し、上記第１のＧ
ａＡｓ領域上から第２のＧａＡｓ領域上に電極を連続し
て形成して、第２のＧａＡｓ領域の電極を外部回路と接
続するための端子電極としたことを特徴とする半導体発
光装置。 - （２）前記列状に形成した第１のＧａＡｓ領域の両側に
、第２のＧａＡｓ領域を第１のＧａＡｓ領域の列と略平
行となるように列状に形成して、端子電極を第１のＧａ
Ａｓ領域の両側に振り分けて形成したことを特徴とする
請求項（１）に記載の半導体発光装置。 - （３）前記第１のＧａＡｓ領域と第２のＧａＡｓ領域を
シリコン基板のオリフラ方向（０１１面）に沿って形成
して、第１のＧａＡｓ領域上から第２のＧａＡｓ領域上
に電極を連続して形成したことを特徴とする請求項（１
）または（２）に記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226946A JPH04107886A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226946A JPH04107886A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107886A true JPH04107886A (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=16853093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2226946A Pending JPH04107886A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04107886A (ja) |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2226946A patent/JPH04107886A/ja active Pending
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