JPH04168775A - 半導体発光素子 - Google Patents

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。

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素子に関し、特に電極の取り出し方
向に特徴を持たせた半導体発光素子に関する。

（発明の背景） 近時、ＧａＡｓなとの化合物半導体の研究か盛んに行わ
れている。化合物半導体は、シリコンなとの半導体に比
へて機能的および性能的にすぐれているが、良質で大面
積の単結晶基板を得にくいという問題かある。そこで、
良質で大面積化か可能なシリコン基板上に、ＧａＡｓ膜
を成長させて機能的に性能的に優れ且つ大面積化が可能
な半導体装置を製作することか種々試みられているか、
未だデバイスに応用された例は報告されていない。

従来、シリコン基板」二にＧａＡｓ膜なとの半導体膜を
堆積する場合、シリコン基板ど半導体膜どの熱膨張係数
の相違に起因して基板か反るのを防止したり、半導体膜
中にクラック（微細な亀裂）か発生するのを防止するた
めに、選択成長法で半導体膜を堆積することか試みられ
ている。

この選択成長法は、第６図に示すように、シリコン基板
ＩＩ上に酸化シリコン膜などから成る絶縁膜１２を形成
し、この絶縁膜１２に島状の透孔部１３を形成し、この
島状の透孔部１３部分にのみ半導体膜１４を成長させる
ものである。

この場合、半導体膜１４は、複数列に形成して最後に列
ごとに切断（ダイシング）して、デバイス（第６図に示
す状態のもの）が完成するするように形成されるか、切
断面に凹凸が発生するのを防止したり、シリコン基板１
１に微細な亀裂か発生するを防止するために、シリコン
基板１１の（０１１）面もしくは（０１１）面方向にシ
リコン基板１１を切断しなければならない。

したがって、半導体膜１４は、シリコン基板ｌｌの（０
１１）面方向と等価な方向に列状となるように形成する
必要がある。このように半導体膜１４をシリコン基板１
１の（０１１）面方向と等□価な方向に配列させると、
上部電極１５は半導体膜１４上から半導体膜１４の端面
を通過して、シリコン基板１１の（０１１）面方向に沿
った方向に延びるように形成されることになる。

ところか、シリコン基板１１の（Ｏ１’ｌ）面方向に沿
った方向の半導体膜１４の端面は、第７図に拡大して示
すように、凹凸部が多く存在し、しかもシリコン基板１
１の近傍は逆テーパー状になる。このような状態の半導
体膜１４端面に、」二部電極層１５を形成すると上部電
極層１５か断線するという問題を誘発する。

本発明は、このような背景のもとに案出されたものであ
り、シリコン基板上に、端面に良好なファセット面が現
れるように半導体膜を形成して、このファセット面に電
極を形成することによって電極の破断などを防止した半
導体発光素子を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明によれば、シリコン基板上に絶縁膜を形成し、こ
の絶縁膜に島状の透孔部を形成し、この透孔部のシリコ
ン基板上に半導体膜を堆積させ、この半導体膜上から前
記絶縁膜上に延びる電極を有する半導体発光素子におい
て、前記絶縁膜の透孔部がシリコン基板の（００１）面
方向に対して斜めの辺を有し、この辺に沿った半導体膜
の端面部分に前記電極が形成されていることを特徴とす
る半導体発光素子か形成され、そのことにより上記目的
が達成される。

（作用） 上記のように形成することにより、絶縁膜の透孔部のシ
リコン基板の（００１）面方向に平行な辺に沿って半導
体膜のファセット面を形成でき、このファセット面に電
極を形成できるようになることから、電極の破断などが
防止できる。

（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図は、本発明に係る半導体発光素子の一実施例を示
す概略図であり、■はシリコン基板である。

前記シリコン基板１は、（１０，０）面もしくは（１０
０）面が（０１１）面に下方に例えば２゜傾斜したよう
な面が表面となるように切り出された単結晶基板て構成
される。このシリコン基板ｌ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ｌ上には、酸化シリコン膜（ＳｉＯつ
）または窒化シリコン膜（ＳｉｘＮｙ）などから成る絶
縁膜２が形成される。この絶縁−４＝ 膜２は、シランガス（ＳｉＨ，）と笑気ガス（Ｎ２０）
あるいはアンモニアガス（ＮＨ３）ガスとをグロー放電
分解して堆積するプラズマＣＶＤ法で形成される。なお
、絶縁膜２上へのＧａＡｓ粒子の析出を抑制するには、
絶縁膜２としては窒化シリコン膜よりも酸化シリコン膜
のほうか好適である。

この絶縁膜２の略中央部には、シリコン基板１の一部が
露出するように五角形状の透孔部３がシリコン基板ｌの
（０１１）面と等価な方向に一列状に形成壱れている。

すなわち、この五角形は、シリコン基板１の（０１１）
面と平行な二つの辺３ａ、３ｂと、シリコン基板ｌの（
０１１）面と平行な二つの辺３ｃ、３ｄと、シリコン基
板ｌの（００１）面と平行な一つの辺３ｅて構成されて
いる。この透孔部３は、二つの辺３ａ、３ｄの夛さが６
０〜７０μｍ程度となるように形成される。

このような寸法の透孔部３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上に絶縁膜
２を形成してＧａＡｓを選択的に堆積させると絶縁膜２
上にもＣ；ａＡｓか多結晶または粒子性成長し、絶縁膜
２上に析出したＧａＡｓ粒子が成長中のＧａＡｓ膜に付
着してＧａＡｓ膜自体が異常成長することが知られてい
るか、選択部の面積を大きくして非選択部すなわち絶縁
膜２の面積を小さくすると絶縁膜２上へのＧａＡｓ粒子
の析出か減少してＧａＡｓ膜の異常成長が防止できる。

このような透孔部３は、ＨＦ／ＮＨ４溶液なとのエツチ
ング液を使用したフォ１へリソ技術で形成される。

絶縁膜２が被着されたシリコン基板ｌをＭＯＣＶＤ装置
内に搬入して透孔部３のシリコン基板ｌ上に半導体膜を
堆積させる。この半導体膜は、例えば−導電型半導体不
純物を含有するＧａＡｓ膜、−導電型半導体不純物を含
有するＡ１．０ａ＋一つＡｓ膜、逆導電型半導体不純物
を含有するＡＩ。

Ｇａ１−アＡｓ膜、逆導電型半導体不純物を含有するＡ
ｌｔ　Ｇａｐ−、Ａｓ膜、および逆導電型半導体不純物
を含有するＧａＡｓ膜を順次積層した半導体膜なとて構
成される。このような半導体膜は、ＴＭＧａガス、ＴＭ
ＡＩガス、ＴＭＡｓガス、および半導体不純物用ガスな
どを所定流量比に設定したＭＯＣＶＤ法なとて形成され
る。

この場合、上記−導電型半導体不純物を含有するＧａＡ
ｓ膜は、第２図に示すようなチャー１・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１〜３μ
ｍ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ガスのみを導入し９００〜１００　（］°Ｃて一
旦加熱（第２図中にＡ部参照）した後に、４００〜４５
０°Ｃに下げてＡ　ｓ　Ｈ３ガスとＴＭＧａ　（Ｍａ）
ガスを装置内に導入してＧａＡｓ膜を２００〜４００人
程度成長さ大形（第２図のＢ部参照）とともに６００〜
７５０°Ｃ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３００〜９００°Ｃで温度を上下（熱サイク
ル）させることにより形成する。このように二段階成長
法や熱サイクル法などを適宜採用してＧａＡｓ膜を形成
することにより、シリコン基板をＧａＡｓ膜の格子定数
の相違に起因する転位を極力防止する。

第３図は、シリコン結晶の面方位を示す図である。第１
図に示すような形状を有する透孔部３に半導体膜を成長
させるとシリコン基板ｌの面方位に連続して半導体膜が
成長することから、例えばシリコン基板ｌの（１００）
面上に、半導体膜を選択的に堆積させると、第１図に示
す透孔部３の辺３ｅに沿ってファセット状の（１０１）
面がメサ構造となって現れることになる。

第４図は、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図である。

シリコン基板１上に、半導体膜４をシリコン基板１の（
０１１）面方向に沿って配列されるように形成する。半
導体膜４端面にファセット状の（１０１）面４ａか現れ
、この（１０１）面４ａ上を表面電極Ｎ５が通過するよ
うに半導体膜４上から絶縁膜２上に形成する。なお、こ
の表面側電極層５は、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ
）などの二層構造のものなとて構成され、真空蒸着法な
どにより厚み２０００人程度大形成される。なお、裏面
電極層は、図示されていないかシリコン基板ｌの裏面側
に形成される。

上記実施例では、表面電極５を一方向にのみ引き出すこ
とについて述へたが、第５図に示すように、隣接する半
導体膜４′には半導体膜４のファッセット面４ａと対向
する部分にファッセット面４ａ’　が形成されるように
半導体膜４′を形成して対向する方向に交互に電極５′
を引き出すようにしてもよい。このように隣接する半導
体膜４．４″を形成することにより、電極の取り出し方
向を変えることができ、隣接する電極の短絡を効果的に
防止できるようになる。また、同じ半導体膜４から両方
向に電極を取り出すようにしてもよい。

（発明の効果） 以上のように、本発明に係る半導体発光素子によれば、
シリコン基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に島状の
透孔部を形成し、この透孔部のシリコン基板上に半導体
膜を堆積させ、この半導体膜上から前記絶縁膜上に延び
る電極を存する半導体発光素子において、前記絶縁膜の
透孔部がシリコン基板の（００１）面に対して斜めの辺
を有し、この辺に沿って堆積した半導体膜部分に前記電
極か形成されていることから、シリコン基板上に半導体
膜を形成した場合でも、半導体膜の端面にファセット面
が現れ、このファセット面に電極を形成することによっ
て電極の破断などを防止した半導体発光素子を提供する
ことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体発光素子のシリコン基板と
絶縁膜との関係の一例を示す図、第２図は同じく半導体
膜を堆積させるための温度条件を示す図、第３図はシリ
コン基板の面方位を説明するための図、第４図はシリコ
ン基板の面方位を電極の取り出し方向を説明するための
図、第５図は他の実施例を説明するための図、第６図は
従来の半導体発光素子を示す図、第７図は従来の半導体
発光素子の部分拡大図である。 １；シリコン基板　　　２．絶縁膜 ３、透孔部　　　　　　４．半導体膜 ４；表面電極層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリコン基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に島状
   の透孔部を形成し、この透孔部のシリコン基板上に半導
   体膜を堆積させ、この半導体膜上から半導体膜の端面を
   通過して前記絶縁膜上に延びる電極を有する半導体発光
   素子において、前記絶縁膜の透孔部がシリコン基板の（
   ００１）面方向に対して斜めの辺を有し、この辺に沿っ
   た半導体膜の端面部分に前記電極が形成されていること
   を特徴とする半導体発光素子。