JP2003152220A

JP2003152220A - 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子

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Publication number: JP2003152220A
Application number: JP2001350838A
Authority: JP
Inventors: Norikatsu Koide; 典克小出
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-23
Also published as: US20030092210A1; CN1420571A; TW589748B; TW200301970A; CN1208849C; US6703253B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】Ｓｉ基板を使用した窒化物半導体発光素子に
おいて、Ｓｉ基板と窒化物半導体との界面におけるクラ
ックの発生を防止する。【解決手段】半導体発光素子の製造方法は、一般式Ｉ
ｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される窒化ガリウム
系化合物半導体層から成る複数の第１柱状多層構造体を
基板上に形成した半導体発光素子の製造方法であって、
シリコン基板１１上に溝１２を形成する第１工程と、複
数の第１柱状多層構造体２０を、それぞれが溝によって
互いに分離されるように基板上に形成する第２工程とを
包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子お
よびその製造方法に関し、特に、シリコン基板（Ｓｉ基
板）上に発光層として窒化物半導体層が設けられた半導
体発光素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、あるいはそれ
らの混晶半導体等の窒化物半導体材料を使用した発光素
子は、通常、サファイア基板上に、窒化物半導体膜、例
えば、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ結晶を発光層として設けられてい
る。

【０００３】しかしながら、近時、サファイア基板より
も安価であって大きな面積のシリコン（Ｓｉ）基板が製
造されるようになっており、サファイア基板に代えて、
このようなＳｉ基板を使用することにより、窒化物半導
体発光素子を安価に製造することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｓｉ基板を使用して窒
化物半導体発光素子を製造する場合、窒化物半導体膜
は、Ｓｉ基板に比べて熱膨張係数が大きいために、高温
でエピタキシャル成長を行った後に、温度が室温にまで
低下すると、Ｓｉ基板と窒化物半導体膜との熱膨張係数
の差によって、窒化物半導体膜がＳｉ基板よりも大きく
収縮する。

【０００５】図１３は、Ｓｉ基板を使用した窒化物半導
体発光素子の概略構成図である。図１３に示すように、
Ｓｉ基板９１上に窒化物半導体膜９２を、高温によって
エピタキシャル成長させた後に、室温にまで温度が低下
すると、窒化物半導体膜９２が大きく収縮することによ
り、Ｓｉ基板９１と窒化物半導体膜９２との界面におい
て引っ張り応力が加わり、クラック９３が発生するおそ
れがある。

【０００６】このようなクラックが発生すると、ダブル
へテロ構造の窒化物半導体発光素子では、発光に寄与し
ない無効なリーク電流が増加し、高輝度にて発光させる
ことができなくなる。Ｓｉ基板を使用して、長寿命でか
つ高輝度な窒化物半導体発光素子を製造するためには、
このようなクラックの発生を防ぐことが不可欠である。

【０００７】図１４は、従来の他の窒化物半導体発光素
子の製造工程を示す概略断面図である。この窒化物半導
体発光素子は、複数の開口部（ウィンドウ）４２Ｂが形
成されたマスク層４１Ｂを酸化膜等によってＳｉ基板９
１Ａ上に形成し、その後に、このマスク層４１Ｂが形成
された開口部４２Ｂに窒化物半導体膜９２Ａをエピタキ
シャル成長させることによって製造されている。従っ
て、Ｓｉ基板９１Ａと窒化物半導体膜９２Ａとの界面に
おいて引っ張り応力が緩和され、クラックの発生が防止
される。

【０００８】しかしながら、この方法を用いると、開口
部４２Ｂの大きさ、マスク層４１Ｂの幅、マスク層４１
Ｂの材質、成長温度および成長速度によって、エピタキ
シャル成長のための原材料がマスク層４１Ｂ上に溜ま
り、開口部４２Ｂにおけるマスク層４１Ｂの近傍におい
て原材料の濃度が高くなる。その結果、図１４に示すよ
うに、エピタキシャル成長した窒化物半導体膜９２Ａに
は、開口部４２Ｂの中央よりも３倍程度に厚くなる端成
長と呼ばれる成長が、開口部４２Ｂの周縁部において生
ずる。

【０００９】このように、マスク層４１Ｂに形成された
開口部４２Ｂに窒化物半導体膜９２Ａをエピタキシャル
成長させると、開口部４２Ｂの中央においてはクラック
の発生を防ぐことができるけれども、開口部４２Ｂの周
縁部において端成長した厚みの厚い部分に局所的な歪が
大きく加わるために、この開口部４２Ｂの周縁部におい
てクラックが発生するおそれがあるという問題がある。

【００１０】このように、Ｓｉ基板のように窒化物半導
体膜よりも熱膨張係数の小さい基板を用いると、単にマ
スク層４１Ｂに形成した開口部４２Ｂに窒化物半導体膜
９２Ａをエピタキシャル成長させるだけでは、クラック
を未然に防ぎ、長寿命で高輝度な窒化物半導体発光素子
を製造することは困難である。

【００１１】本発明の目的は、Ｓｉ基板を使用した窒化
物半導体発光素子において、Ｓｉ基板と窒化物半導体と
の界面におけるクラックの発生を防止することができる
半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体発光
素子の製造方法は、一般式Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（但し、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体層から成る
複数の第１柱状多層構造体を基板上に形成した半導体発
光素子の製造方法であって、該基板上に溝を形成する第
１工程と、該第１工程によって形成された該溝によって
互いに分離されるように、該複数の第１柱状多層構造体
を該基板上に形成する第２工程とを包含することを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

【００１３】前記第２工程の後に、前記溝に堆積した堆
積物を除去する第３工程と、該第３工程によって該堆積
物が除去された該溝上に、各第１柱状多層構造体を相互
に絶縁する絶縁膜を形成する第４工程とをさらに包含し
てもよい。

【００１４】前記第４工程の後に、各第１柱状多層構造
体同士を相互に電気的に接続する透明電極を形成する工
程をさらに包含してもよい。

【００１５】前記第４工程の後に、各第１柱状多層構造
体に透明電極をそれぞれ形成し、そして、各第１柱状多
層構造体毎に前記シリコン基板を分割する工程とをさら
に包含してもよい。

【００１６】前記溝は、格子状に形成された互いに直交
する複数本の溝であり、前記基板は、該複数本の溝によ
って囲まれた複数の第１および第２領域を有しており、
該複数の第１および第２領域は、それぞれが千鳥状に配
置されており、前記第１工程の前に、前記基板上の全面
を覆うようにマスク層を形成し、該基板上に形成される
べき前記溝に沿って該マスク層を除去する工程をさらに
包含しており、前記第２工程は、各第１領域に形成され
たマスク層をそれぞれ除去して、該マスク層が除去され
た各第１領域に前記第１柱状多層構造体を形成する工程
と、各第２領域に形成されたマスク層を除去して、該マ
スク層が除去された各第２領域に第２柱状多層構造体を
形成する工程とをさらに包含してもよい。

【００１７】前記基板の熱膨張係数よりも前記第１柱状
多層構造体の熱膨張係数が大であってもよい。

【００１８】前記基板はシリコン基板であってもよい。

【００１９】前記溝の深さは、前記基板に垂直な方向に
沿った前記柱状多層構造体の厚さの５０％以上、かつ１
０μｍ以下になっており、該溝の幅は２μｍ以上１０μ
ｍ以下になっていてもよい。

【００２０】前記溝は、互いに直交する複数本の溝であ
ってもよい。

【００２１】本発明に係る半導体発光素子は、本発明に
係る半導体発光素子の製造方法によって製造され、その
ことにより上記目的が達成される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本明細書において、「柱状多層構
造体」とは、Ｓｉ基板上の一部においてエピタキシャル
成長させた窒化物半導体膜とする。「半導体発光素子」
とは、Ｓｉ基板上に複数個の柱状多層構造体が形成され
た発光素子とする。

【００２３】（実施の形態１）図１は、本発明の半導体
発光素子の実施の形態である窒化物半導体発光素子１０
０の一例を示す概略断面図、図２は、窒化物半導体発光
素子１００の概略平面図である。

【００２４】この窒化物半導体発光素子１００は、（１
１１）基板であるＳｉ基板１１を有している。このＳｉ
基板１１の表面には、窒化物半導体膜を成長させる複数
の絶縁膜開口部３２が形成された絶縁膜３１が設けられ
ており、各絶縁膜開口部３２内に、柱状多層構造体２０
がそれぞれ設けられている。絶縁膜３１は、例えば、Ｓ
ｉＯ₂によって構成されている。

【００２５】Ｓｉ基板１１に設けられた絶縁膜３１は、
Ｓｉ基板１１の表面に形成された溝１２上に設けられて
いる。この溝１２は、Ｓｉ基板１１の一方のコーナー部
を除いて格子状に設けられている。各絶縁膜開口部３２
は、格子状に設けられた溝１２によって囲まれており、
Ｓｉ基板１１の一方のコーナー部を除いてマトリックス
状に設けられている。各絶縁膜開口部３２は、絶縁膜３
１を貫通しており、各絶縁膜開口部３２内に、Ｓｉ基板
１１の表面が露出している。各絶縁膜開口部３２は、そ
れぞれ正方形状になっており、Ｓｉ基板１１上に結晶成
長される窒化物半導体材料の結晶成長の方向である＜１
１−２＞方向および＜１−１０＞方向に沿ってマトリク
ス状に配置されている。

【００２６】絶縁膜３１の各絶縁膜開口部３２内に設け
られた窒化物半導体材料の柱状多層構造体２０は、Ｓｉ
をドーピングしたｎ−ＡｌＩｎＮによって構成されたバ
ッファ層２１を有しており、このバッファ層２１がＳｉ
基板１１の表面に積層されている。バッファ層２１上に
は、ｎ−ＧａＩｎＮによって構成された第１のクラッド
層２２と、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮによって構成された発光層２
３と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮによって構成されたキャリア
ブロック層２４と、ｐ−ＧａＩｎＮによって構成された
第２のクラッド層２５とが、この順番に積層されてお
り、これにより、柱状多層構造体２０が形成されてい
る。この柱状多層構造体２０は、設計膜厚２６の厚さを
有している。

【００２７】この柱状多層構造体２０は、絶縁膜３１内
に埋設した状態に形成されている。絶縁膜３１の上面に
は、ほぼ全面にわたって透明電極１６が積層されてお
り、これにより、絶縁膜３１から露出した各柱状多層構
造体２０の上面と透明電極１６とが接触される。従っ
て、全ての柱状多層構造体２０の第２クラッド層２５
は、透明電極１６と直接接触しており、全ての柱状多層
構造体２０が相互に電気的に接続されている。

【００２８】絶縁膜３１のコーナー部の上面を覆う透明
電極１６上には、透明電極１６に対して外部から電流を
供給するための円柱状のボンディング電極１７が設けら
れている。また、Ｓｉ基板１１の裏面には、裏面電極１
９が設けられている。

【００２９】Ｉｎ_xＧａ_1-xＮによって構成された発光層
２３は、Ｉｎの組成比ｘを変更することにより、バンド
間の発光波長を、紫外域から赤色域まで変更することが
できる。本実施の形態では、全ての柱状多層構造体２０
の発光層２３から青色光が発光されるように、Ｉｎの組
成比ｘが設定されている。

【００３０】ｐ型のｐ−ＧａＩｎＮによって構成された
第２のクラッド層２５に接続される透明電極１６は、２
０ｎｍ以下の膜厚の金属膜もしくはＩＴＯ膜によって構
成されている。ＩＴＯ膜には、Ｔａ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎ
ｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのいずれかの金属を
含むことが好ましい。

【００３１】Ｓｉ基板１１の裏面に設けられた裏面電極
１９は、金属によって構成されており、特に、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂのいずれかを含むことが好ま
しい。

【００３２】このような構成の窒化物半導体発光素子１
００は、次のようにして製造される。図３は、溝１２を
形成したシリコン基板１１の概略断面図である。まず、
Ｓｉ基板１１を洗浄した後に、フォトリソグラフィーお
よびエッチング技術によって、柱状多層構造体２０を成
長させるための複数の開口部を除いて、溝１２を所定の
格子状に形成する。溝１２の幅Ｗ１は約５ミクロンであ
り、溝１２の深さＨ１は約５ミクロンである。柱状多層
構造体２０を選択成長させるための開口部の幅Ｗ３は、
約１００ミクロンである。

【００３３】開口部の幅Ｗ３は、５０ミクロン以上１５
０ミクロン以下が好ましい。開口部の幅Ｗ３が２００ミ
クロンよりも大きくなると、Ｓｉ基板１１とエピタキシ
ャル成長する柱状多層構造体２０との間の熱膨張係数の
差に起因する熱歪によってクラックが生じやすい。

【００３４】この溝１２は、リアクティブ・イオン・エ
ッチング（ＲＩＥ）による方法によって形成することが
でき、さらには、ＨＦ、ＨＮＯ₃、酢酸からなる混酸に
代表される酸を用いＳｉをエッチングする方法によって
形成することもできる。

【００３５】溝１２の幅Ｗ１は、２ミクロン以上が好ま
しい。溝１２の幅Ｗ１が２ミクロンよりも狭いと、選択
性が悪化し、隣り合う柱状多層構造体２０同士が合体す
るために、クラックが生じやすい。溝１２の深さＨ１が
溝１２の幅Ｗ１よりも大きいと、隣り合う柱状多層構造
体２０同士は合体することがなく、クラックが生じない
という良好な結果を得ることができる。

【００３６】溝１２の深さＨ１は、柱状多層構造体２０
の設計膜厚２６の５０％以上にすることが好ましい。溝
１２の深さＨ１が柱状多層構造体２０の設計膜厚２６の
５０％よりも小さいと、溝１２に堆積した半導体膜が開
口部において成長した半導体膜と合体するために、クラ
ックが生じやすい。溝１２の深さＨ１は、１０ミクロン
以下であることが好ましい。溝１２の深さＨ１が１０ミ
クロンよりも大きいと、溝１２の側壁に半導体膜が多結
晶として堆積するために、半導体発光素子のリーク電流
が発生し、半導体発光素子の特性が劣化し、発光効率が
悪化する。この場合は、溝１２の側壁に酸化膜等のマス
クを形成すると、半導体膜が堆積することを未然に防止
することができる。

【００３７】溝１２の形状は、隣接する半導体膜を分離
することを主な目的としているので、２段階さらには数
段階の段差を有していてもよく、スクライビング技術、
異方性エッチング等を用いてＶ字型構造にしてもよい。

【００３８】このようにして、柱状多層構造体２０を成
長させるための複数の開口部を除いて、所定の格子状に
溝１２が形成されると、Ｓｉ基板１１の表面を洗浄した
後に溝１２が形成されたＳｉ基板１１を、ＭＯＣＶＤ装
置内に配置する。そして、ＭＯＣＶＤ装置内にＳｉ基板
１１が配置されると、水素（Ｈ₂）雰囲気中において、
約１１００℃の高温によって、Ｓｉ基板１１を洗浄す
る。

【００３９】図４は、窒化物半導体発光素子の製造工程
を示す概略断面図である。ＭＯＣＶＤ装置内に、キャリ
アガスとしてＮ₂を１０Ｌ／分の流量で供給しつつ、８
００℃の温度にて、ＮＨ₃を５Ｌ／分の流量で、また、
トリメチルアルミニューム（ＴＭＡ）を２０μｍｏｌ／
分の流量で、さらに、トリメタルインジューム（ＴＭ
Ｉ）を、１３７μｍｏｌ／分の流量で、それぞれ供給
し、さらに、数秒後に、ＳｉＨ₄ガスを装置内に導入す
ることにより、Ｓｉドーピングを行ったＡｌ_0.85Ｉｎ
_0.15Ｎバッファ層２１を、柱状多層構造体２０を選択成
長させるための開口部に、約３０ｎｍの厚さで結晶成長
させる。

【００４０】なお、このＭＯＶＰＥ法における結晶成長
において、ＩＩＩ族原料ガスである有機金属（ＴＭＡ、
ＴＭＩ）を、Ｖ族原料のＮＨ₃ガスよりも数秒先に供給
することにより、Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１を
平坦にすることができる。ＮＨ₃ガスを有機金属よりも
先に供給する場合には、Ｓｉ基板１１の表面が窒化され
るが、有機金属をＮＨ₃ガスよりも先に供給することに
より、Ｓｉ基板１１の表面が窒化されることが防止され
て、Ｓｉ基板１１と窒化物半導体との界面となるＳｉ基
板１１の表面に、ＩＩＩ族元素が配列されることによる
ものと考えられる。有機金属をＮＨ₃ガスよりも数秒先
に供給するタイミングはＭＯＣＶＤ装置によって異な
る。

【００４１】また、Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１
を、Ｓｉ基板１１上に、同じＩｎ組成を保ちつつ結晶成
長させて形成する際に、Ｓｉ基板１１との界面となるＡ
ｌ_0. ₈₅Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１の下部にＡｌの混晶比
がより高い厚さ２０ｎｍのＡｌ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎ層を設け
ることにより、さらに、柱状多層構造体２０とＳｉ基板
１１との界面の状態が良好になる。

【００４２】Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１が形成
されると、続いて、同じく８００℃の温度で、ＴＭＡの
供給を停止し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を約２０
μｍｏｌ／分の流量で、ＴＭＩを約１００μｍｏｌ／分
の流量で、それぞれ導入し、ＳｉドープＧａ_0.92Ｉｎ
_0.08Ｎを結晶成長させて、約３００ｎｍの厚さのｎ型の
第１のクラッド層２２を形成する。

【００４３】ｎ型の第１のクラッド層２２としては、Ａ
ｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１を堆積した後、その成
長温度を高温に上げることによって得られるＧａＮ膜を
使用してもよく、また、Ｉｎを含み、Ａｌを含まないＧ
ａＩｎＮの膜を用いてもよい。ＧａＩｎＮ膜の場合に
は、成長温度を高温に上げることなく、低温成長が可能
になり、ＳＩ基板１１におけるクラックの発生を抑制す
ることができる。

【００４４】その後、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＭＧの供給を
それぞれ停止して、基板温度を７６０℃まで低下させ
て、インジウム原料であるトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を６．５μｍｏｌ／分の流量で、ＴＭＧを２．８μ
ｍｏｌ／分の流量で、それぞれ導入し、Ｉｎ_0.18Ｇａ
_0.82Ｎよりなる厚さ３ｎｍの井戸層を成長させる。その
後、再び、８５０℃まで温度を上昇し、ＴＭＧを１４μ
ｍｏｌ／分の流量で導入して、ＧａＮによって構成され
た障壁層を成長させる。以後、同様にして、井戸層およ
び障壁層の成長を繰り返すことにより、合計５層の井戸
層と、井戸層の間および井戸層上に設けられた合計５層
の障壁層とを有する多量子井戸層（ＭＱＷ）を形成す
る。これにより、発光層２３が形成される。

【００４５】発光層２３の形成が終了すると、最後の障
壁層の成長と同様の温度で、ＴＭＧを１１μｍｏｌ／分
の流量、ＴＭＡを１．１μｍｏｌ／分の流量、ＴＭＩを
４０μｍｏｌ／分の流量で、それぞれ導入するととも
に、ｐ型ドーピングガス原料であるビスシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を１０ｎｍｏｌ／分
の流量で供給し、ＭｇをドーピングしたＡｌ_0.20Ｇａ
_0.75Ｉｎ_0.05を結晶成長することにより、５０ｎｍの厚
さのｐ型キャリアブロック層２４を形成する。

【００４６】ｐ型キャリアブロック層２４の成長が終了
すると、同様の成長温度で、ＴＭＡの供給を停止し、Ｍ
ｇをドーピングしたＧａＮ層を結晶成長させて、１００
ｎｍの厚さのｐ型の第２クラッド層２５を形成する。

【００４７】このようにして、Ｓｉ基板１１に柱状多層
構造体２０がそれぞれ形成されると、ＴＭＧ、ＴＭＩ、
Ｃｐ₂Ｍｇの供給を停止した後に、室温にまで冷却し
て、ＭＯＣＶＤ装置から取り出す。

【００４８】このようにＳｉ基板１１上に溝１２を形成
すると、柱状多層構造体２０は、Ｓｉ基板１１の表面に
平行な方向に沿って均一な厚さで成長し、端成長が生ず
ることがなかった。このため、クラックの発生を抑制す
ることができた。

【００４９】このようにして、図４に示すように、柱状
多層構造体２０がエピタキシャル成長した基板１１に、
スパッタ法またはＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を堆
積させる。そして、フォトリソグラフィー技術を用いる
ことによってエッチング用のマスクを形成した後、図５
に示すように、溝１２に堆積した堆積物２６またはエピ
タキシャル膜をＲＩＥを用いて除去する。そして、堆積
物２６またはエピタキシャル膜を除去した部位に絶縁膜
３１を形成する。この絶縁膜３１を形成するのは、以降
の工程において透明電極を形成したときに、柱状多層構
造体２０同士が短絡を起こさないようにするためであ
る。

【００５０】その後、図１に示すように、各柱状多層構
造体２０の最上部のｐ型Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ層によって構
成された第２クラッド層２５をそれぞれ覆うように、絶
縁膜３１の上面全域にわたって、透明電極１６を形成す
る。これにより、絶縁膜３１によってそれぞれが相互に
独立して形成された各柱状多層構造体２０は、透明電極
１６によって電気的に相互に接続された状態になる。

【００５１】透明電極１６が形成されると、柱状多層構
造体２０が設けられていない透明電極１６の一方のコー
ナー部上に、ボンディング電極１７を設けるとともに、
Ｓｉ基板１１の裏面に、裏面電極１９を設ける。これに
より、図１および図２に示す窒化物半導体発光素子１０
０が得られる。

【００５２】このように、実施の形態１に係る窒化物半
導体発光素子は、クラックの発生を抑えるためにＳｉ基
板１１に形成された溝１２に沿って設けられた絶縁膜３
１によって、各柱状多層構造体２０が絶縁されているの
で、すべての柱状多層構造体２０に対して共通の透明電
極１６を設ける必要があり、この透明電極１６に対して
１個のボンディング電極１７を形成している。

【００５３】このようにして製造された窒化物半導体発
光素子は、外部からボンディング電極１７を介して、透
明電極１６に電圧が印加されることにより、絶縁膜３１
にて相互に電気的に絶縁状態になっている各柱状多層構
造体２０に電圧が印加され、Ｓｉ基板１１の裏面に設け
られた電極１９との間の電圧差により、各柱状多層構造
体２０の発光層２３から光が出射される。発光層２３か
ら出射された光は、各柱状多層構造体２０の上面から、
透明電極１６を透過して上方にそれぞれ照射される。

【００５４】このように、Ｓｉ基板１１上に溝１２を形
成すると、開口部の周縁において端成長が生じることが
なく、基板の表面に平行な方向に沿って平坦なエピタキ
シャル膜が成膜されるので、端成長によって膜厚が部分
的に厚くなるために生じるクラックの発生を抑制するこ
とができる。これにより、Ｓｉ基板を用いた場合におい
ても、長寿命でかつ高輝度な窒化物系半導体発光素子を
作製することが可能となった。

【００５５】以上のように実施の形態１によれば、各柱
状多層構造体２０が互いに分離されるように、溝１２が
Ｓｉ基板１１上に形成されるので、柱状多層構造体２０
は開口部の全体にわたって均一な厚さで成長する。この
ため、従来の構成のように端成長が発生することがな
い。従って、Ｓｉ基板を用いた場合に発生するクラック
を低減することができる。

【００５６】図６は、実施の形態１に係る他の窒化物半
導体発光素子１００Ａの概略平面図である。図６に示す
ように、絶縁膜３１に設けられる絶縁膜開口部３２Ａが
それぞれ正三角形状になるように、Ｓｉ基板１１に溝を
形成してもよい。この溝は、各絶縁膜開口部３２Ａの一
辺が、それぞれ、（１１１）基板であるＳｉ基板の結晶
方向である＜１１−２＞方向とは直交する＜１−１０＞
の結晶方向に沿った直線状に位置するように、Ｓｉ基板
１１に形成する。この場合、＜１−１０＞方向に沿った
直線上に一辺がそれぞれ設けられた各絶縁膜開口部３２
Ａの頂点は、その一辺に対して＜１１−２＞方向に位置
されている。そして、＜１−１０＞方向に沿って隣接す
る各絶縁膜開口部３２Ａ間に、＜１−１０＞方向に沿っ
た直線上に一辺がそれぞれ設けられて、それぞれの頂点
が、＜１１−２＞方向とは反対方向に位置された絶縁膜
開口部３２Ａが、それぞれ配置されている。

【００５７】このように構成された絶縁膜３１の各絶縁
膜開口部３２Ａ内に、前記実施の形態と同様に、柱状多
層構造体２０がそれぞれ形成されて、透明電極１６、ボ
ンディング電極１７、裏面電極１９がそれぞれ設けられ
て窒化物半導体素子１００Ａとされる。

【００５８】柱状多層構造体２０が、六方晶系のＧａＮ
系半導体膜である場合には、クラックは、ＧａＮ系半導
体膜の＜１１−２０＞軸と平行な方向に沿って生じやす
い。溝は、正三角形状のマスク層開口部（絶縁膜開口部
３２Ａ）の一辺がＧａＮ系半導体膜の＜１１−２０＞軸
と平行になるように形成される。Ｓｉ基板としてＳｉ
（１１１）面基板を用いた場合には、溝は、Ｓｉ基板の
Ｓｉ＜１−１０＞軸がＧａＮ系半導体膜の＜１１−２０
＞軸と平行になるように形成される。

【００５９】（実施の形態２）図７は、本発明の半導体
発光素子の実施の形態である窒化物半導体発光素子２０
０の一例を示す概略断面図、図８は、窒化物半導体発光
素子２００の概略平面図である。図１および図２を参照
して前述した窒化物半導体発光素子１００の構成要素と
同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これ
らの構成要素の詳細な説明は省略する。

【００６０】この窒化物半導体発光素子２００は、（１
１１）基板であるＳｉ基板１１を有している。このＳｉ
基板１１の表面には、窒化物半導体膜を成長させる２種
類の絶縁膜開口部３２Ｂおよび３２Ｃが形成された絶縁
膜３１が設けられており、各絶縁膜開口部３２Ｂおよび
３２Ｃ内に柱状多層構造体２０および４０がそれぞれ設
けられている。絶縁膜３１は、例えば、ＳｉＯ₂によっ
て構成されている。

【００６１】Ｓｉ基板１１に設けられた絶縁膜３１は、
Ｓｉ基板１１の表面に形成された溝１２上に設けられて
いる。この溝１２は、Ｓｉ基板１１の一方のコーナー部
を除いて格子状に設けられており、各絶縁膜開口部３２
Ｂと各絶縁膜開口部３２Ｃとは、格子状に設けられた溝
１２によってそれぞれ囲まれており、Ｓｉ基板１１の一
方のコーナー部を除いて設けられている。各絶縁膜開口
部３２Ｂおよび３２Ｃは、絶縁膜３１を貫通しており、
各絶縁膜開口部３２Ｂおよび３２Ｃ内に、Ｓｉ基板１１
の表面が露出している。各絶縁膜開口部３２Ｂおよび３
２Ｃは、それぞれ正方形状になっている。絶縁膜開口部
３２Ｂと絶縁膜開口部３２Ｃとは、Ｓｉ基板１１上に結
晶成長される窒化物半導体材料の結晶成長の方向である
＜１１−２＞方向および＜１−１０＞方向に沿ってマト
リクス状に配置されている。各絶縁膜開口部３２Ｂおよ
び３２Ｃは、＜１１−２＞方向および＜１−１０＞方向
に沿って互いに隣り合うようにそれぞれ配置されてい
る。絶縁膜開口部３２Ｂは、千鳥状に配置されており、
絶縁膜開口部３２Ｃは、各絶縁膜開口部３２Ｂの＜１１
−２＞方向および＜１−１０＞方向に沿った隣の位置に
千鳥状に配置されている。

【００６２】絶縁膜３１の各絶縁膜開口部３２Ｂ内に設
けられた窒化物半導体材料の柱状多層構造体２０は、Ｓ
ｉをドーピングしたｎ−ＡｌＩｎＮによって構成された
バッファ層２１を有しており、このバッファ層２１がＳ
ｉ基板１１の表面に積層されている。バッファ層２１上
には、ｎ−ＧａＩｎＮによって構成された第１のクラッ
ド層２２と、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮによって構成された発光層
２３と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮによって構成されたキャリ
アブロック層２４と、ｐ−ＧａＩｎＮによって構成され
た第２のクラッド層２５とが、この順番に積層されてお
り、これにより、柱状多層構造体２０が形成されてい
る。

【００６３】絶縁膜３１の各絶縁膜開口部３２Ｃ内に設
けられた窒化物半導体材料の柱状多層構造体４０は、５
００ｎｍの厚みに形成されたＧａＡｓ低温バッファ層４
１を有しており、このＧａＡｓ低温バッファ層４１がＳ
ｉ基板１１の表面に積層されている。ＧａＡｓ低温バッ
ファ層４１上には、１ミクロンの厚みに形成されたｎ型
のＧａＡｓ下地層４２と、２００ｎｍの厚みに形成され
たｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層４３と、ＡｌＧａＡｓ
活性層４４と、ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層４５と、
ｐ型のＧａＡｓコンタクト層４６とが、この順番に積層
されており、これにより、柱状多層構造体４０が形成さ
れている。

【００６４】この柱状多層構造体２０および４０は、絶
縁膜３１内に埋設した状態に形成されている。絶縁膜３
１の上面には、ほぼ全面にわたって透明電極１６が積層
されており、これにより、絶縁膜３１から露出した各柱
状多層構造体２０および４０の上面と透明電極１６とが
接触される。従って、全ての柱状多層構造体２０の第２
クラッド層２５および全ての柱状多層構造体４０のｐ型
のＧａＡｓコンタクト層４６は、透明電極１６と直接接
触しており、全ての柱状多層構造体２０および４０が相
互に電気的に接続されている。

【００６５】絶縁膜３１のコーナー部の上面を覆う透明
電極１６上には、透明電極１６に対して外部から電流を
供給するための円柱状のボンディング電極１７が設けら
れている。また、Ｓｉ基板１１の裏面には、裏面電極１
９が設けられている。

【００６６】このような構成の窒化物半導体発光素子２
００は、次のようにして製造される。図９は、半導体発
光素子２００の製造方法における、溝１２Ａを形成した
シリコン基板１１上に柱状多層構造体２０を成長させた
様子を示した図である。まず、ＳｉＯ₂等の酸化膜また
はＳｉＮ等の窒化膜によって構成されたマスク層５１を
１００ｎｍの厚みでＳｉ基板１１上に形成する。このマ
スク層５１の厚みは、５０ｎｍ以上であることが好まし
い。マスク層５１の厚みが５０ｎｍよりも薄いと、マス
ク層５１が剥がれやすく、また成長中のアンモニアガス
が浸透して基板の表面が窒化しやすいので、後工程に悪
影響を及ぼす。Ｓｉ基板１１上にマスク層５１を形成す
ると、このＳｉ基板１１に溝１２Ａを形成するために、
フォトリソグラフ及びエッチング技術を用いて、このマ
スク層５１の一部を５ミクロンの幅で除去する。そし
て、ＨＦ、ＨＮＯ₃、酢酸からなる混酸を用いてＳｉ基
板１１をエッチングすることによって、Ｓｉ基板１１上
に溝１２Ａを形成する。そして、フォトリソグラフ及び
エッチング技術を用いて柱状多層構造体２０を成長させ
るための領域に形成されたマスク層５１を除去し、図９
に示すように、このマスク層５１を除去した領域に柱状
多層構造体２０を成長させる。

【００６７】そして、図１０に示すように、柱状多層構
造体４０を成長させるための領域に形成されたマスク層
５１を除去し、柱状多層構造体２０を酸化膜によって保
護した後、このマスク層５１を除去した領域に柱状多層
構造体４０を成長させる。この柱状多層構造体４０は、
長波長で発光するＧａＡｓ系の柱状多層構造体である。

【００６８】そして、柱状多層構造体２０を保護する酸
化膜を除去した後、溝１２Ａと柱状多層構造体２０およ
び４０の側面と表面の一部とを覆うように絶縁膜３１を
形成する。柱状多層構造体２０は、絶縁膜開口部３２Ｂ
内に形成された状態となり、柱状多層構造体４０は、絶
縁膜開口部３２Ｃ内に形成された状態となる。この絶縁
膜３１を形成するのは、以降の工程において透明電極を
形成したときに、柱状多層構造体２０および４０同士が
短絡を起こさないようにするためである。

【００６９】その後、図７に示すように、各柱状多層構
造体２０の最上部のｐ型Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ層によって構
成された第２クラッド層２５と各柱状多層構造体４０の
最上部のｐ型ＧａＡｓコンタクト層４６とをそれぞれ覆
うように、絶縁膜３１の上面全域にわたって、透明電極
１６を形成する。これにより、絶縁膜３１によってそれ
ぞれが相互に独立して形成された各柱状多層構造体２０
および４０は、透明電極１６によって電気的に相互に接
続された状態になる。

【００７０】透明電極１６が形成されると、柱状多層構
造体２０および４０が設けられていない透明電極１６の
一方のコーナー部上に、ボンディング電極１７を設ける
とともに、Ｓｉ基板１１の裏面に、裏面電極１９を設け
る。これにより、図７に示す窒化物半導体発光素子２０
０が得られる。

【００７１】なお、透明電極１６、ボンディング電極１
７および裏面電極１９は、各柱状多層構造体２０および
４０毎に形成してもよい。

【００７２】（実施の形態３）図１１は、実施の形態３
に係る半導体発光素子３００の概略断面図である。この
窒化物半導体発光素子３００においては、開口部の幅が
実施の形態１よりも広く、その柱状多層構造体が一つか
らなるものであっても半導体発光素子として好ましい結
果が得られた。

【００７３】この窒化物半導体発光素子３００は、（１
１１）基板であるＳｉ基板１１を有している。このＳｉ
基板１１の表面には、柱状多層構造体２０を成長させる
絶縁膜開口部３２が形成された絶縁膜３１が設けられて
おり、この絶縁膜３１内に柱状多層構造体２０が設けら
れている。絶縁膜３１は、例えば、ＳｉＯ₂によって構
成されている。

【００７４】Ｓｉ基板１１に設けられた絶縁膜３１は、
Ｓｉ基板１１の表面に形成された溝１２上に設けられて
いる。この溝１２は、絶縁膜開口部３２を囲むように設
けられている。この絶縁膜開口部３２は、絶縁膜３１を
貫通しており、この絶縁膜開口部３２内に、Ｓｉ基板１
１の表面が露出している。

【００７５】絶縁膜３１の絶縁膜開口部３２内に設けら
れた窒化物半導体材料の柱状多層構造体２０は、Ｓｉを
ドーピングしたｎ−ＡｌＩｎＮによって構成されたバッ
ファ層２１を有しており、このバッファ層２１がＳｉ基
板１１の表面に積層されている。バッファ層２１上に
は、ｎ−ＧａＩｎＮによって構成された第１のクラッド
層２２と、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮによって構成された発光層２
３と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮによって構成されたキャリア
ブロック層２４と、ｐ−ＧａＩｎＮによって構成された
第２のクラッド層２５とが、この順番に積層されてお
り、これにより、柱状多層構造体２０が形成されてい
る。

【００７６】この柱状多層構造体２０は、絶縁膜３１内
に埋設した状態に形成されている。絶縁膜３１の上面に
は、透明電極１６が積層されており、これにより、絶縁
膜３１から露出した各柱状多層構造体２０の上面と透明
電極１６とが接触される。従って、この柱状多層構造体
２０の第２クラッド層２５は、透明電極１６と直接接触
している。

【００７７】透明電極１６上には、透明電極１６に対し
て外部から電流を供給するための円柱状のボンディング
電極１７が設けられている。また、Ｓｉ基板１１の裏面
には、裏面電極１９が設けられている。

【００７８】このような構成の窒化物半導体発光素子３
００は、次のようにして製造される。図１２は、溝１２
を形成したシリコン基板１１の概略断面図である。ま
ず、Ｓｉ基板１１を洗浄した後に、フォトリソグラフィ
ーおよびエッチング技術によって、柱状多層構造体２０
を成長させるための複数の開口部を除いて、溝１２を所
定の格子状に形成する。溝１２の幅Ｗ１は約５ミクロン
であり、溝１２の深さＨ１は約５ミクロンである。柱状
多層構造体２０を選択成長させるための開口部の幅Ｗ３
は、実施の形態１よりも大きい約２００ミクロンであ
る。開口部の幅Ｗ３は、２００ミクロン以上４００ミク
ロン以下が好ましい。

【００７９】このようにして、柱状多層構造体２０を成
長させるための複数の開口部を除いて、所定の格子状に
溝１２が形成されると、Ｓｉ基板１１の表面を洗浄した
後に溝１２が形成されたＳｉ基板１１を、ＭＯＣＶＤ装
置内に配置する。そして、ＭＯＣＶＤ装置内にＳｉ基板
１１が配置されると、水素（Ｈ₂）雰囲気中において、
約１１００℃の高温によって、Ｓｉ基板１１を洗浄す
る。

【００８０】ＭＯＣＶＤ装置内に、キャリアガスとして
Ｎ₂を１０Ｌ／分の流量で供給しつつ、８００℃の温度
にて、ＮＨ₃を５Ｌ／分の流量で、また、トリメチルア
ルミニューム（ＴＭＡ）を２０μｍｏｌ／分の流量で、
さらに、トリメタルインジューム（ＴＭＩ）を、１３７
μｍｏｌ／分の流量で、それぞれ供給し、さらに、数秒
後に、ＳｉＨ₄ガスを装置内に導入することにより、Ｓ
ｉドーピングを行ったＡｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２
１を、柱状多層構造体２０を選択成長させるための開口
部に、約３０ｎｍの厚さで結晶成長させる。

【００８１】なお、このＭＯＶＰＥ法における結晶成長
において、ＩＩＩ族原料ガスである有機金属（ＴＭＡ、
ＴＭＩ）を、Ｖ族原料のＮＨ₃ガスよりも数秒先に供給
することにより、Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１を
平坦にすることができる。ＮＨ₃ガスを有機金属よりも
先に供給する場合には、Ｓｉ基板１１の表面が窒化され
るが、有機金属をＮＨ₃ガスよりも先に供給することに
より、Ｓｉ基板１１の表面が窒化されることが防止され
て、Ｓｉ基板１１と窒化物半導体との界面となるＳｉ基
板１１の表面に、ＩＩＩ族元素が配列されることによる
ものと考えられる。有機金属をＮＨ₃ガスよりも数秒先
に供給するタイミングはＭＯＣＶＤ装置によって異な
る。

【００８２】また、Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１
を、Ｓｉ基板１１上に、同じＩｎ組成を保ちつつ結晶成
長させて形成する際に、Ｓｉ基板１１との界面となるＡ
ｌ_0. ₈₅Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１の下部にＡｌの混晶比
がより高い厚さ２０ｎｍのＡｌ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎ層を設け
ることにより、さらに、柱状多層構造体２０とＳｉ基板
１１との界面の状態が良好になる。

【００８３】Ａｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１が形成
されると、続いて、同じく８００℃の温度で、ＴＭＡの
供給を停止し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を約２０
μｍｏｌ／分の流量で、ＴＭＩを約１００μｍｏｌ／分
の流量で、それぞれ導入し、ＳｉドープＧａ_0.92Ｉｎ
_0.08Ｎを結晶成長させて、約３００ｎｍの厚さのｎ型の
第１のクラッド層２２を形成する。

【００８４】ｎ型の第１のクラッド層２２としては、Ａ
ｌ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎバッファ層２１を堆積した後、その成
長温度を高温に上げることによって得られるＧａＮ膜を
使用してもよく、また、Ｉｎを含み、Ａｌを含まないＧ
ａＩｎＮの膜を用いてもよい。ＧａＩｎＮ膜の場合に
は、成長温度を高温に上げることなく、低温成長が可能
になり、ＳＩ基板１１におけるクラックの発生を抑制す
ることができる。

【００８５】その後、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＭＧの供給を
それぞれ停止して、基板温度を７６０℃まで低下させ
て、インジウム原料であるトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を６．５μｍｏｌ／分の流量で、ＴＭＧを２．８μ
ｍｏｌ／分の流量で、それぞれ導入し、Ｉｎ_0.18Ｇａ
_0.82Ｎよりなる厚さ３ｎｍの井戸層を成長させる。その
後、再び、８５０℃まで温度を上昇し、ＴＭＧを１４μ
ｍｏｌ／分の流量で導入して、ＧａＮによって構成され
た障壁層を成長させる。以後、同様にして、井戸層およ
び障壁層の成長を繰り返すことにより、合計５層の井戸
層と、井戸層の間および井戸層上に設けられた合計５層
の障壁層とを有する多量子井戸層（ＭＱＷ）を形成す
る。これにより、発光層２３が形成される。

【００８６】発光層２３の形成が終了すると、最後の障
壁層の成長と同様の温度で、ＴＭＧを１１μｍｏｌ／分
の流量、ＴＭＡを１．１μｍｏｌ／分の流量、ＴＭＩを
４０μｍｏｌ／分の流量で、それぞれ導入するととも
に、ｐ型ドーピングガス原料であるビスシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を１０ｎｍｏｌ／分
の流量で供給し、ＭｇをドーピングしたＡｌ_0.20Ｇａ
_0.75Ｉｎ_0.05を結晶成長することにより、５０ｎｍの厚
さのｐ型キャリアブロック層２４を形成する。

【００８７】ｐ型キャリアブロック層２４の成長が終了
すると、同様の成長温度で、ＴＭＡの供給を停止し、Ｍ
ｇをドーピングしたＧａＮ層を結晶成長させて、１００
ｎｍの厚さのｐ型の第２クラッド層２５を形成する。

【００８８】このようにして、Ｓｉ基板１１に柱状多層
構造体２０がそれぞれ形成されると、ＴＭＧ、ＴＭＩ、
Ｃｐ₂Ｍｇの供給を停止した後に、室温にまで冷却し
て、ＭＯＣＶＤ装置から取り出す。

【００８９】そして、各第２クラッド層２５の上面に透
明電極１６をそれぞれ形成する。そして、各透明電極１
６の上の一部にボンディング電極１７をそれぞれ形成す
る。そして、Ｓｉ基板１１の裏面に各透明電極１６に対
応して裏面電極１９をそれぞれ形成する。そして、ダイ
シング装置を用いて柱状多層構造体２０毎にＳｉ基板１
１を分割することによって、図１１に示す窒化物半導体
発光素子３００が完成する。

【００９０】この窒化物半導体発光素子３００は、Ｓｉ
基板に溝を形成することなく作製した窒化物半導体発光
素子と外見上変わりがないけれども、クラックの発生を
回避するために不可欠な選択成長において生じる端成長
を低減するためには、Ｓｉ基板に溝を形成することは不
可欠である。

【００９１】本発明によれば、柱状多層構造体を互いに
分離するように、Ｓｉ基板上に溝を形成することによっ
て、局所的に膜厚が厚くなる端成長が生じることがない
ため、平坦な膜が得られ、クラックの発生を抑制するこ
とができるようになった。

【００９２】これにより、Ｓｉ基板を用いた場合におい
ても、長寿命でかつ高輝度な窒化物系半導体発光素子を
作製することが可能となった。

【００９３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｓｉ基板
を使用した窒化物半導体発光素子において、Ｓｉ基板と
窒化物半導体との界面におけるクラックの発生を防止す
ることができる半導体発光素子の製造方法および半導体
発光素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る半導体発光素子の概略断面
図である。

【図２】実施の形態１に係る半導体発光素子の概略平面
図である。

【図３】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法
における、溝を形成したシリコン基板の概略断面図であ
る。

【図４】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法
における、溝を形成したシリコン基板上に柱状多層構造
体を成長させた場合の様子を示した図である。

【図５】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法
における、シリコン基板上に形成した溝に堆積した堆積
物を除去した様子を示した図である。

【図６】実施の形態１に係る他の半導体発光素子の概略
平面図である。

【図７】実施の形態２に係る半導体発光素子の概略断面
図である。

【図８】実施の形態２に係る半導体発光素子の概略平面
図である。

【図９】実施の形態２に係る半導体発光素子の製造方法
における、溝を形成したシリコン基板上に柱状多層構造
体を成長させた場合の様子を示した図である。

【図１０】実施の形態２に係る半導体発光素子の製造方
法における、マスク層を除去した様子を示した模式図で
ある。

【図１１】実施の形態３に係る半導体発光素子の概略断
面図である。

【図１２】実施の形態３に係る半導体発光素子の製造方
法における、溝を形成したシリコン基板の概略断面図で
ある。

【図１３】従来の半導体発光素子の概略構成図である。

【図１４】従来の他の半導体発光素子の製造工程を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１１シリコン基板１２溝１６透明電極１７ボンディング電極１９裏面電極２０、４０柱状多層構造体２１バッファ層２２第１クラッド層２３発光層２４キャリアブロック層２５第２クラッド層２６堆積物３１絶縁膜４１ＧａＡｓ低温バッファ層４２ｎ型ＧａＡｓ下地層４３ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４ＡｌＧａＡｓ活性層４５ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４６ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５１マスク層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（但し、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で
表される窒化ガリウム系化合物半導体層から成る複数の
第１柱状多層構造体を基板上に形成した半導体発光素子
の製造方法であって、該基板上に溝を形成する第１工程と、該第１工程によって形成された該溝によって互いに分離
されるように、該複数の第１柱状多層構造体を該基板上
に形成する第２工程とを包含することを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。
【請求項２】前記第２工程の後に、前記溝に堆積した
堆積物を除去する第３工程と、該第３工程によって該堆積物が除去された該溝上に、各
第１柱状多層構造体を相互に絶縁する絶縁膜を形成する
第４工程とをさらに包含する、請求項１記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項３】前記第４工程の後に、各第１柱状多層構
造体同士を相互に電気的に接続する透明電極を形成する
工程をさらに包含する、請求項２記載の半導体発光素子
の製造方法。
【請求項４】前記第４工程の後に、各第１柱状多層構
造体に透明電極をそれぞれ形成し、そして、各第１柱状
多層構造体毎に前記シリコン基板を分割する工程とをさ
らに包含する、請求項２記載の半導体発光素子の製造方
法。
【請求項５】前記溝は、格子状に形成された互いに直
交する複数本の溝であり、前記基板は、該複数本の溝によって囲まれた複数の第１
および第２領域を有しており、該複数の第１および第２領域は、それぞれが千鳥状に配
置されており、前記第１工程の前に、前記基板上の全面を覆うようにマ
スク層を形成し、該基板上に形成されるべき前記溝に沿
って該マスク層を除去する工程をさらに包含しており、前記第２工程は、各第１領域に形成されたマスク層をそ
れぞれ除去して、該マスク層が除去された各第１領域に
前記第１柱状多層構造体を形成する工程と、各第２領域に形成されたマスク層を除去して、該マスク
層が除去された各第２領域に第２柱状多層構造体を形成
する工程とをさらに包含する、請求項１記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項６】前記基板の熱膨張係数よりも前記第１柱
状多層構造体の熱膨張係数が大である、請求項１記載の
半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】前記基板はシリコン基板である、請求項
１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】前記溝の深さは、前記基板に垂直な方向
に沿った前記柱状多層構造体の厚さの５０％以上、かつ
１０μｍ以下になっており、該溝の幅は２μｍ以上１０μｍ以下になっている、請求
項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】前記溝は、互いに直交する複数本の溝で
ある、請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】請求項１記載の半導体発光素子の製造
方法によって製造された半導体発光素子。