專利名稱：半導(dǎo)體面發(fā)光元件以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體面發(fā)光元件以及其制造方法。
背景技術(shù)：
光子晶體(photonic crystal)是一種折射率作周期變化的納米結(jié)構(gòu)體,且能夠控制通過(guò)該光子晶體的光的波長(zhǎng)。作為下一代的半導(dǎo)體面發(fā)光元件有方案提出使用二維光子晶體(以下稱之為2DPC)的光子晶體面發(fā)光激光器(photonic crystal surface emittinglaser)(以下稱之為PCSEL)。PCSEL其光學(xué)特性取決于細(xì)微結(jié)構(gòu)的尺寸 形狀，持有所謂不依賴于材料的特性，并具有所謂大面積 單一模式、二維性的偏振光控制以及出射角度控制等的在現(xiàn)有的半導(dǎo)體發(fā)光元件單體上難以實(shí)現(xiàn)的新特性，因而具有有可能開(kāi)拓高輸出半導(dǎo)體激光器的潛力。在2DPC實(shí)際制作過(guò)程中運(yùn)用的是晶片貼合技術(shù)，但是存在著以下所述問(wèn)題(I) (3)。(I)制作大面積的2DPC是困難的。即，在被貼合的晶片有翹曲、在異物存在于晶片之間、以及大的凹凸存在于晶片表面等情況下不能夠嫻熟地貼合這些晶片。(2)在2DPC層上含有空洞并且耦合系數(shù)k大，因而這對(duì)大面積化是不適合的。其理由是因?yàn)闉榱耸构饩鶆虻胤植加?DPC層而最好是相對(duì)于電極長(zhǎng)L將面內(nèi)方向的標(biāo)準(zhǔn)化耦合系數(shù)kL控制在f 2左右，但是空洞被包含于2DPC層的情況下k值成為lOOOcnT1以上且L的值被限制于數(shù)十y m。因?yàn)樵诒毁N合的晶片之間的界面上形成有缺陷，所以在壽命 可靠性方面存有缺點(diǎn)。作為為了解決上述問(wèn)題的2DPC制作手段而具有利用結(jié)晶再生長(zhǎng)的再生長(zhǎng)型PCSEL，該再生長(zhǎng)型PCSEL具有以下所述優(yōu)點(diǎn)。(I)容易制作大面積的2DPC。即，在使用再生長(zhǎng)的情況沒(méi)有必要貼合結(jié)晶。(2)在完全埋入2DPC層的情況下因?yàn)槠漶詈舷禂?shù)k變小到貼合晶片的情況下的耦合系數(shù)的1/10左右，所以容易大面積化。(3)因?yàn)槭怯猛庋訉觼?lái)埋入2DPC層界面所以缺陷少且還能夠改善可靠性。(4)因?yàn)樵?DPC層上不含有空洞，所以在放熱性方面表現(xiàn)優(yōu)異且適合于大輸出化。綜觀上述優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)以高輸出PCSEL的實(shí)用化為目標(biāo)，再生長(zhǎng)型PCSEL優(yōu)于貼合型的PCSEL。專利文獻(xiàn)I有方案提出作為在結(jié)晶的再生長(zhǎng)過(guò)程中不生成空洞的光子晶體而將六邊形的凸部買入到半導(dǎo)體層內(nèi)。在此況下，相對(duì)于凸部的主表面(0001)面而將側(cè)面作為(1-100)面。在專利文獻(xiàn)2中有方案提出在使用具有極性面的(111)基板或者具有半極性面的(nil)基板(最好是2 < n < 6)的閃鋅礦(型)結(jié)構(gòu)(zinc blende structure)的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行再生長(zhǎng)埋入，并且作為其操作手段而使用橫向(lateral)生長(zhǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2009-206157號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2010-114384號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題然而，本發(fā)明人在對(duì)閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層進(jìn)行開(kāi)孔并在孔內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶的再生長(zhǎng)的情況下，發(fā)現(xiàn)被形成于其上面的化合物半導(dǎo)體層的表面形態(tài)(morphology)不夠充分且在結(jié)晶內(nèi)部會(huì)發(fā)生大轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)。即，因?yàn)楸恍纬傻陌雽?dǎo)體層的結(jié)晶性不夠充分，所以半導(dǎo)體面發(fā)光元件的特性就不夠充分。本發(fā)明就是借鑒于上述那樣的技術(shù)問(wèn)題而展開(kāi)的悉心研究之結(jié)果，其目的在于提供一種能夠改善特性的半導(dǎo)體面發(fā)光元件以及其制造方法。解決技術(shù)問(wèn)題的手段為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件其特征在于具備光子晶體層，周期性地將多個(gè)孔形成于由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第I化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的基本層內(nèi)，并且使由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第2化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的埋入層在所述孔內(nèi)生長(zhǎng)；活性層，對(duì)所述光子晶體層提供光；所述基本層的主表面為(001)面，所述孔的側(cè)面包含至少不同的3個(gè){100}面或者圍繞于所述主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面。 在孔的側(cè)面是由4個(gè)不同的{110}面形成的情況下，則會(huì)了解到在(110)以及(-1-10)的側(cè)面垂直地進(jìn)行生長(zhǎng)的埋入層上出現(xiàn)(110)以及(-1-10)小平面(Facet)，在這些小平面由中央部進(jìn)行接觸的時(shí)候，在結(jié)晶中發(fā)生混亂且最終結(jié)晶性發(fā)生劣化。即，被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)粗糙并在內(nèi)部發(fā)生多個(gè)轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)。另外，在將
(110)、(-1-10)包含于孔的側(cè)面的情況下，在顯現(xiàn)于再生長(zhǎng)埋入過(guò)程的初期的小平面[作為一個(gè)例子是(113)、(-1-13)S卩(113)A面]上發(fā)生多個(gè)小平面的競(jìng)爭(zhēng)，因而部分性地發(fā)生不均勻再生成。該區(qū)域也存在著所謂成為轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)形成的核的結(jié)構(gòu)。另外，孔的側(cè)面形狀如果是本發(fā)明的一種形態(tài)的話，則被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)(morphology)會(huì)非常良好，并可了解到平坦性高且相對(duì)性地在內(nèi)部所發(fā)生的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)量減少。根據(jù)以上所述形式改善半導(dǎo)體層的結(jié)晶性，則因?yàn)獒槍?duì)于溫度或熱的耐性增高所以能夠延長(zhǎng)壽命，并且因?yàn)槁╇娏骰蛘邇?nèi)部電阻變低所以能夠改善發(fā)光效率。即，通過(guò)將孔的形狀作為本發(fā)明的形狀，就能夠改善半導(dǎo)體面發(fā)光元件的特性。另外，所述孔的側(cè)面的特征在于包含至少4個(gè)不同的{100}面，或者圍繞于所述主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面。本發(fā)明的一種形態(tài)的情況下，被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)(morphology)會(huì)非常良好，平坦性高且與以上所述相同能夠改善半導(dǎo)體面發(fā)光元件的特性。另外，所述旋轉(zhuǎn)角度其特征在于被設(shè)定為±25度以下。如果在旋轉(zhuǎn)角度為±25度以下的情況下，則較35度的情況更加顯著地改善表面形態(tài)并且改善半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。所述旋轉(zhuǎn)角度其特征在于被設(shè)定為±20度以下。如果在旋轉(zhuǎn)角度為±20度以下的情況下則較25度的情況更加改善表面形態(tài)并且改善半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。另外，所述第I化合物半導(dǎo)體為GaAs，所述第2化合物半導(dǎo)體為AlGaAs。在使用這些閃鋅礦(型)結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體的情況下，因?yàn)榉浅Ｊ熳R(shí)材料特性所以其形成是容易的。還有，制造上述半導(dǎo)體面發(fā)光元件的制造方法其特征在于具備形成所述孔的工序、進(jìn)行所述埋入層的生長(zhǎng)的工序。還有，在進(jìn)行所述生長(zhǎng)的工序之前也可以包括由蝕刻將定位標(biāo)記形成于已形成有所述基本層的半導(dǎo)體基板的工序，所述定位標(biāo)記包含{110}面或者圍繞于所述主表面的法線以±10度以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度使{110}旋轉(zhuǎn)的面。根據(jù)該方法，在形成上述元件的情況下通過(guò)轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)被形成于所述定位標(biāo)記的再生長(zhǎng)層從而再生長(zhǎng)表面變得粗糙，從而能夠作為光學(xué)曝光的基準(zhǔn)位置來(lái)進(jìn)行使用。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件以及其制造方法，因?yàn)槟軌蚋纳茦?gòu)成這個(gè)半導(dǎo)體面發(fā)光元件的半導(dǎo)體層的結(jié)晶性，所以能夠改善發(fā)光輸出和壽命等特性。


圖1是對(duì)半導(dǎo)體面發(fā)光元件進(jìn)行一部分剖視的半導(dǎo)體面發(fā)光元件的立體圖。圖2是被形成于晶片上的基本層6A的平面圖。圖3是晶片的正面圖。圖4是表示形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。圖5是表位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片。圖6是表示孔形狀詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是半導(dǎo)體面發(fā)光元件的截面圖。圖8是基本層6A的平行于定向平面(orientation flat)的方向的截面圖。圖9是基本層6A的垂直于定向平面(orientation flat)的方向的截面圖。圖10是第I比較例所涉及的被形成于晶片上的基本層6A的平面圖。圖11是表示第I比較例所涉及的形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。圖12是表示位于第I比較例所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片。圖13是表示結(jié)晶性劣化的概念的示意圖。圖14是表示第2比較例所涉及的形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。圖15是表示位于第2比較例所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片。圖16是就孔的朝向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖17是表示使孔的(100)側(cè)面旋轉(zhuǎn)的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖18是表示使孔的(110)側(cè)面旋轉(zhuǎn)的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖19是表示使孔的(110)側(cè)面旋轉(zhuǎn)的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖20是表示角的一部分被切開(kāi)的孔形狀的示意圖。圖21是被形成于晶片上的基本層6A的平面圖。
圖22是表示孔形狀的示意圖。圖23是表示具有直角梯形孔的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖24是表示具有直角梯形孔的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖25是表示具有直角梯形孔的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。圖26是表示孔形狀詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖27是就孔的朝向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖28是表示各種各樣的孔形狀的示意圖。圖29是為了就光子晶體層的第I制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖30是為了就光子晶體層的第2制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下就實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件以及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。還有，在各個(gè)附圖中將相同符號(hào)標(biāo)注于相同要素，從而省略重復(fù)的說(shuō)明。圖1是對(duì)半導(dǎo)體面發(fā)光元件進(jìn)行一部分剖視的半導(dǎo)體面發(fā)光元件的立體圖。半導(dǎo)體面 發(fā)光元件具備按順序被形成于半導(dǎo)體基板I上的下部覆蓋層(cladlayer) 2、下部光引導(dǎo)層3、活性層4、上部光引導(dǎo)層5、光子晶體層6、上部覆蓋層7、接觸層8。在半導(dǎo)體基板I的背面?zhèn)龋谡麄€(gè)面上設(shè)置有電極E1，在接觸層8的中央部設(shè)置有電極E2。這些化合物半導(dǎo)體層的材料/厚度如以下所述。還有，沒(méi)有記載導(dǎo)電型的物質(zhì)為雜質(zhì)濃度IO1Vcm3以下的本征半導(dǎo)體。還有，雜質(zhì)被添加的情況下的濃度為1017 102°/Cm3。另夕卜，以下所述為本實(shí)施方式的一個(gè)例子，如果是包含活性層4以及光子晶體層6的結(jié)構(gòu)，則對(duì)于材料類、膜厚、層的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)具有自由度。還有，括弧內(nèi)的數(shù)值是在后述的實(shí)驗(yàn)中所使用的數(shù)值，由MOCVD法的AlGaAs的生長(zhǎng)溫度為500°C 850°C，在實(shí)驗(yàn)中所采用55(T700°C，作為在生長(zhǎng)時(shí)的Al原料是使用TMA (三甲基鋁)；作為鎵原料是使用TMG (三甲基鎵)以及TEG (三乙基鎵)；作為As原料是使用AsH3 (砷化氫)；作為N型雜質(zhì)用的原料是使用Si2H6(乙硅烷)、作為P型雜質(zhì)用的原料是使用DEZn (二乙基鋅)。 接觸層8:P 型的 GaAs/50 500nm (200nm) 上部覆蓋層7 P 型的 AlGaAs (Al0 4Ga0 6As) /1. 0^3. Oum (2. 0 U m) 光子晶體層6 基本層6A :GaAs/50 200nm (IOOnm)埋入層6B :AlGaAs (Al。.4GaQ.6As)/50 200nm (IOOnm) 上部光引導(dǎo)層5:上層GaAs/10 200nm(50nm)下層P型或者本征 AlGaAs/10 IOOnm (50nm)
活性層 4[多量子講(multiple quantum well)結(jié)構(gòu)]:AlGaAs/InGaAs MQff/I0^1OOnm (30nm) 下部光引導(dǎo)層3:AlGaAs/0 300nm (150nm) 下部覆蓋層2 N 型的 AlGaAs/1. 0 3. Oum (2. Oum) 半導(dǎo)體基板1:N 型的 GaAs/80 350iim (200iim)如果讓電流流動(dòng)于上下電極El，E2之間，則電流將流過(guò)電極E2的正下方區(qū)域R，該區(qū)域發(fā)光從而激光LB朝著垂直于基板的方向輸出。圖2是被形成于晶圓上的基本層6A的平面圖。還有，在平面圖中便于明確地加以理解而較實(shí)際的尺寸作了相當(dāng)程度的放大，并且記載了多個(gè)孔H，另外，孔的數(shù)量比實(shí)際的少。另外，圖3是晶圓的正面圖。晶片(基板)的主表面為(OOl)面,在同圖中表不了基板層6A的主表面(OOl)露出于表面的狀態(tài)。還有，閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的a軸、b軸、c軸分別作為X軸、Y軸、Z軸來(lái)表示于圖面。X軸、Y軸、Z軸的方向分別為[100]、
、
。在晶片的一端形成有定向平面(orientation flat)0F,定向平面OF垂直于[110]方向。定向平面OF具有(-1-10)面。在基本層6A上形成有多個(gè)孔H (HfHIO)，各個(gè)孔H在半導(dǎo)體基板的厚度方向上有深度?？譎的平面形狀上的輪廓為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)方形的各邊相對(duì)于定向平面OF的延伸方向[1-10]傾斜45度。即，孔H的4個(gè)側(cè)面各自具有(100)面、(0-10)面、(-100)面、(010)面。還有，這些面在結(jié)晶學(xué)上作為等價(jià)的面能夠作為{100}面來(lái)進(jìn)行表示。在平面內(nèi)的孔H的重心位置沿著[1-10]方向等間隔地進(jìn)行排列，另外，沿著[110]方向也按等間隔進(jìn)行排列。在同圖中表示了前者的間隔(例如Hl與H2之間)為短于后者的間隔(例如Hl與H6之間)的情況，但是本發(fā)明并不限定于此。另外，成為如下配置其他孔H4位于沿著前者間隔(例如Hl與H2之間)中心位置的[110]方向的延長(zhǎng)線上。還有，本實(shí)施方式中的孔H的重心的[1-10]方向的間隔為330nm，[110]方向的間隔為570nm。另外，孔的形狀為長(zhǎng)方形,各邊的長(zhǎng)度分別為165nm,面積為2. 7X 104nm2。還有，連接孔H的重心位置的線群能夠構(gòu)成正方形格子、長(zhǎng)方形格子、三角形格子，也可以是隨機(jī)的配置。圖1所表示的埋入層6B因?yàn)槭潜宦袢氲交緦?A的孔H的內(nèi)部，所以其側(cè)面接觸于孔H的側(cè)面，并且該面方向與孔H的側(cè)面的面方向相一致。這樣，上述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件具備光子晶體層6，將多個(gè)孔H周期性地形成于由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第I化合物半導(dǎo)體(GaAs)構(gòu)成的基本層6A內(nèi)，并且使由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第2化合物半導(dǎo)體(AlGaAs)構(gòu)成的埋入層6B在孔H內(nèi)生長(zhǎng)而成。當(dāng)然，為了構(gòu)成光子晶體，第I化合物半導(dǎo)體與第2化合物半導(dǎo)體的折射率有所不同。還有，在說(shuō)明中所說(shuō)的電子顯微鏡是使用掃描型電子顯微鏡(SEM)。截面SEM圖像是使用氨水和過(guò)氧化氫來(lái)對(duì)截面進(jìn)行染色蝕刻(stain etch)從而進(jìn)行攝影。圖4是表示形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。
圖4 (A)是表不孔H的平面照片并且是表不正方形的孔H。圖4 (B)是表不沿著定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像，圖4 (C)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像。圖4 (D)是表示沿著定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像，圖4 (E)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像。埋入工序一直持續(xù)到形成上部覆蓋層為止，之后形成接觸層。在這些埋入層以及上部覆蓋層上沒(méi)有觀察到大的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)，因而認(rèn)為具有良好的結(jié)晶性。圖5是表示在圖4的情況下位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層(接觸層)表面的光學(xué)顯微鏡照片。接觸層的表面平坦且在形態(tài)(morphology)方面表現(xiàn)優(yōu)異，基本上沒(méi)有觀察到凹凸。這就間接地顯示出在內(nèi)部結(jié)晶性優(yōu)異。圖6是表示孔形狀詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。在XY平面內(nèi)將外接于孔H輪廓部的長(zhǎng)方形的各邊的尺寸作為L(zhǎng)I，L2。假定相似的長(zhǎng)方形并使I個(gè)角部?jī)?nèi)接于該長(zhǎng)方形。所內(nèi)接的長(zhǎng)方形與進(jìn)行外接的長(zhǎng)方形共有重心G，并XY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置也相同。在此情況下，將各自對(duì)應(yīng)邊的分開(kāi)距離作為ALI1、AL12、AL21、AL22。在(AL11+AL12)/LI 為小于 29% 而(A L21+A L22) /L2 為小于 29% 的情況下，并且在XY平面內(nèi)的孔的面積的最大值(最表面的面積)為外接于其的長(zhǎng)方形面積的50%以上的情況下，將孔形狀認(rèn)定為長(zhǎng)方形并認(rèn)定孔H的側(cè)面包含4個(gè){100}面。圖7是半導(dǎo)體面發(fā)光元件的截面圖。本例是表示平行于定向平面的截面。如以上所述半導(dǎo)體面發(fā)光元件具備按順序被形成于半導(dǎo)體基板I上的下部覆蓋層2、下部光引導(dǎo)層3、活性層4、上部光引導(dǎo)層5、光子晶體層6、上部覆蓋層7、接觸層8。在此，活性層4是一種對(duì)光子晶體層6提供光的活性層，并具有上下半導(dǎo)體層4A，4C以及被夾持于這兩個(gè)半導(dǎo)體層的中央半導(dǎo)體層4B。這些能量帶隙(energy band gap)的關(guān)系與通常的激光相同，并是以成為用4A，4C的引導(dǎo)層來(lái)夾持4B的QW (量子阱)層的多量子阱(multiple quantum well)結(jié)構(gòu)的形式來(lái)設(shè)定的。光子晶體層6是為了由光的共振來(lái)生成激光而被使用的。即，該半導(dǎo)體面發(fā)光元件是一種光子晶體面發(fā)光激光器，但是如果不發(fā)生激光振蕩，則該結(jié)構(gòu)能夠作為發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行使用。圖8是基本層6A的平行于定向平面的方向的在再生長(zhǎng)埋入初期的截面形狀的一個(gè)例子，圖9是基本層6A的垂直于定向平面的方向的在再生長(zhǎng)埋入初期的截面形狀的一個(gè)例子。如這兩圖所示，各個(gè)孔H具有相對(duì)于{100}側(cè)面發(fā)生傾斜的傾斜面(FfF8)。各個(gè)傾斜面 F1~F8 的面方向分別是(1-11)、(-111)、(1-13)、(-113)、(-1-13)、(113)、(-1-10)、(110)。圖10是第I比較例所涉及的被形成于晶圓上的基本層6A的平面圖。如果將在圖r圖9中所表示的半導(dǎo)體面發(fā)光元件作為實(shí)施例，則第I比較例的元件只是孔H的形狀與實(shí)施例不同。即，孔H的側(cè)面分別是由{110}面所構(gòu)成。如果加以詳細(xì)說(shuō)明的話則各個(gè)側(cè)面是(110)、(1-10)、(-1-10)、(-110)。圖11是表示第I比較例所涉及的形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。圖11 (A)是表不孔H的平面照片，且是表不正方形的孔H。圖11 (B)是表不沿著定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像，圖11 (C)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像。圖11 (D)是表示沿著與定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像，圖11 (E)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像。埋入工序一直持續(xù)到形成上部覆蓋層為止，之后形成接觸層。在這些埋入層以及上部覆蓋層上觀察到大的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)[參照?qǐng)D11 (D)以及圖11 (E)]，因而顯示出結(jié)晶性為非良好。圖12是表示位于第I比較例所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件的最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層(接觸層)表面的光學(xué)顯微鏡照片。接觸層的表面粗糙,形態(tài)(morphology)低下且被觀察到多個(gè)凹凸。這就間接地顯示出在內(nèi)部結(jié)晶性低劣。這樣，孔的側(cè)面由4個(gè)不同的{110}面進(jìn)行形成的情況下明確結(jié)晶性低下。關(guān)于該原理作了如下考察。圖13是表示結(jié)晶性劣化的概念的示意圖。在第I比較例中，在垂直于(110)以及(-1-10)的側(cè)面進(jìn)行生長(zhǎng)的埋入層上出現(xiàn)(Iio)以及(-1-10)小平面(Facet) (A);伴隨于結(jié)晶生長(zhǎng)的進(jìn)行，并在這些小平面與中央部進(jìn)行接觸的時(shí)候在結(jié)晶上產(chǎn)生混亂(B);由此而明確最終的結(jié)晶性發(fā)生劣化。即，被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)(morphology)粗糙,并在內(nèi)部發(fā)生多個(gè)轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)。另外，在(110)、(-1-10)包含于孔的側(cè)面的情況下，在顯現(xiàn)于再生長(zhǎng)埋入的初期的小平面[作為一個(gè)例子是(113)、(-1-13)即(113)A面]上發(fā)生多個(gè)小平面的競(jìng)爭(zhēng)，從而進(jìn)行部分性的不均勻再生長(zhǎng)。這個(gè)區(qū)域也存在有所謂成為轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)形成的核的結(jié)構(gòu)。另外，在本發(fā)明中基本層6A的主表面為(001)面，孔H的側(cè)面被{100}面包圍。因此，因?yàn)橐种屏巳缫陨纤瞿菢拥钠鹨蛴?110)、(-1-10)的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)形成的結(jié)構(gòu)，所以認(rèn)為結(jié)晶性變得良好。另外，對(duì)于在將孔H的形狀制作成圓形的情況下也進(jìn)行如下所述的實(shí)驗(yàn)。圖14是表示第2比較例所涉及的形成有孔的基本層6A的電子顯微鏡照片。與第I比較例相比較只是孔H的形狀有所不同，在其他部分上兩者相同?？譎的開(kāi)口直徑為120nmo圖14 (A)是表不孔H的平面照片，并且是表不圓形孔H。圖14 (B)是表不沿著定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像，圖14 (C)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成前)的截面圖像。圖14 (D)是表示沿著定向平面平行方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像，圖14 (E)是表示沿著定向平面垂直方向進(jìn)行切割的基本層(埋入層形成后)的截面圖像。埋入工序一直持續(xù)到形成上部覆蓋層為止，之后形成接觸層。在這些埋入層以及上部覆蓋層上沒(méi)有觀察到大的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)[參照?qǐng)D14 (D)以及圖14 (E)J0但是,表面形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化。圖15是表示位于第2比較例所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片。接觸層的表面粗糙，形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化且被觀察到多個(gè)凹凸。在圖14的觀察范圍雖然沒(méi)有看到轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)，但是如果在更加寬廣區(qū)域進(jìn)行檢查，則會(huì)發(fā)現(xiàn)有轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)被形成，從而招致表面形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化。
接著，使實(shí)施方式所涉及的孔H圍繞著通過(guò)重心G的Z軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而檢查其旋轉(zhuǎn)角的公差。圖16是就孔的朝向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。從孔H的平面內(nèi)的重心G在其一邊朝著(010)面劃一根垂線，將該垂線VR與
所成的角度作為旋轉(zhuǎn)角度0。即，作為孔H的形狀假定是長(zhǎng)方形并在該長(zhǎng)方形的一邊劃一根垂線。在對(duì)于孔H的形狀來(lái)說(shuō)有稍許偏差的情況下，則將外接于其的長(zhǎng)方形作為孔H的形狀。圖17是表示使實(shí)施例所涉及的孔的(100)側(cè)面(facet)旋轉(zhuǎn)的基本層的表面的電子顯微鏡照片(左側(cè))和位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片(右側(cè))。正方形孔的各邊長(zhǎng)度為140nm，孔H的重心的[1-10]方向的間隔為335nm，[110]方向的間隔為580nm。在旋轉(zhuǎn)角度為35度的情況下表面形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化，在小比這更小的情況下表面形態(tài)(morphology)良好。圖18是表示使第I比較例所涉及的孔的(110)側(cè)面(facet)旋轉(zhuǎn)的基本層的表面的電子顯微鏡照片(左側(cè))和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片(右側(cè))。長(zhǎng)方形孔的各邊長(zhǎng)度分別為100nm、200nm，孔H的重心[1-10]方向的間隔為335nm,短邊平行于[1-10]方向。[110]方向的間隔為580nm。表面形態(tài)(morphology)從旋轉(zhuǎn)角度0為20度(實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度為25度)起被改善，在0比這更小的情況下表面形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化。圖19是表示使第I比較例的孔的(110)側(cè)面(小平面，facet)旋轉(zhuǎn)的基本層表面的電子顯微鏡照片(左側(cè))和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面的光學(xué)顯微鏡照片(右側(cè))。與圖18的情況相比較,長(zhǎng)邊平行于[1-10]方向。表面形態(tài)(morphology)自旋轉(zhuǎn)角度0為20度以上(實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度為25度以下)起被改善，在比這更小的情況下表面形態(tài)(morphology)發(fā)生劣化。圖20是表示4個(gè)角部Cf C4中幾個(gè)角部C2，C2的一部分被切去的孔H形狀的示意圖。因?yàn)橐种屏似鹨蛴?110)、(-1-10)的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)形成的結(jié)構(gòu)，所以認(rèn)為能夠獲得與上述相同的結(jié)晶性以及表面形態(tài)(morpho IOgy )的改善效果。還有，在上述實(shí)施方式中是將孔H的形狀作為長(zhǎng)方形，但是也可以是直角梯形。圖21是被形成于晶圓上的基本層6A的平面圖。該實(shí)施方式的半導(dǎo)體面發(fā)光元件只是其孔H的形狀被變更成直角梯形。其他的結(jié)構(gòu)均與以上所述的相同。包含直角梯形各邊的面為(010)、(0-10)、(100)、(hkO)。即，3個(gè)側(cè)面屬于{100}面。圖22是表示孔H形狀的示意圖。在此，將(010)面與(hkO)面所成的角度(銳角)作為θ。在圖22中，(hkO)面的面方向被設(shè)定為h1=-81110，k1=(cosθ，從而成為平行于矢量V[h1，k1，0]的面方向。還有，在以下的說(shuō)明中FF是表示填充因子(Filling Factor)。填充因子是以測(cè)量光子晶體大小的指標(biāo)，光子晶體形狀所占的面積(孔H的面)相對(duì)于二維結(jié)構(gòu)單位周期面積的比例。在以下所述例子中二維結(jié)構(gòu)的每單位周期的長(zhǎng)度a (晶格常數(shù))為335nm。圖23是表示具有直角梯形孔的基本層6A表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光元件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層(接觸層)表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。
將0設(shè)為60度且將FF變更至119^33%，但是在表面形態(tài)(morphology)上沒(méi)有看到大的變化，因而各種情況均為良好。圖24以及圖25是表示具有直角梯形孔的基本層表面(左側(cè))的電子顯微鏡照片和位于半導(dǎo)體面發(fā)光兀件最表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體層表面(右側(cè))的光學(xué)顯微鏡照片。將FF設(shè)定為15%(設(shè)計(jì)值)并將0變更至30 80度，但是在表面形態(tài)(morphology)上沒(méi)有看到大的變化，因而各種情況均為良好。圖26是表示孔形狀詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。在XY平面內(nèi)對(duì)于外接于孔H輪廓的直角梯形來(lái)說(shuō)，將上底或者下底中大的一方的尺寸作為L(zhǎng)I，將所相對(duì)的平行邊的距離作為L(zhǎng)2。假定與該直角梯形相似的直角梯形，并使I個(gè)角部?jī)?nèi)接。所內(nèi)接的直角梯形與進(jìn)行外接的直角梯形共有重心G，并且XY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置也相同。在此情況下，將平行于各自對(duì)應(yīng)邊的梯形上底的方向的分開(kāi)距離作為A Lll, AL12，將梯形高度方向的分開(kāi)距離作為AL21，AL22。在(AL11+AL12)/L1小于 29% 而且(A L21+A L22) /L2 小于 29% 的情況下，并且在XY平面內(nèi)的孔面積的最大值(最表面的面積)為外接于其的直角梯形的面積的50%以上的情況下，將孔H的形狀認(rèn)定為直角梯形，并且認(rèn)定孔H的側(cè)面包含3個(gè){100}面。圖27是就直角梯形的情況下的孔H的朝向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖。與以上所述長(zhǎng)方形的情況相同地，自孔H的平面內(nèi)的重心G在其一邊朝著(010)面劃一根垂線，將該垂線VR與
所成的角度作為旋轉(zhuǎn)角度cK即，作為孔H的形狀假定是長(zhǎng)方形并朝其的一邊劃一根垂線VR。在對(duì)于孔H的形狀來(lái)說(shuō)有稍許偏差的情況下，則將外接于其的長(zhǎng) 方形作為孔H的形狀。在此情況下，能夠獲得良好結(jié)晶的旋轉(zhuǎn)角度0的公差與上述長(zhǎng)方形的情況相同。因?yàn)槿绻D(zhuǎn)角度0超過(guò)公差范圍，則{100}小平面接近于
(110)、(-1-10)，所以上述轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)發(fā)生的結(jié)構(gòu)起作用，但是直角梯形與長(zhǎng)方形相比較因?yàn)槌蔀橹饕?個(gè){100}小平面是共通的，所以只要旋轉(zhuǎn)角度小在公差范圍內(nèi)，則能夠抑制轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)發(fā)生的結(jié)構(gòu)。圖28是表示各種各樣的孔形狀的示意圖。圖中的虛線是表示{100}面。圖28 (A)為上述實(shí)施方式的形狀。圖28 (B)是表示(A)的一邊的一部分缺損而埋入層的側(cè)面具有凹部(凹面)。圖28 (C)是表示(A)的兩邊的一部分缺損而埋入層的側(cè)面具有凹部(凹面)。圖28 (D)是表示(A)的三邊的一部分缺損而埋入層的側(cè)面具有凹部(凹面)。圖28 (E)是表示(A)的四邊的一部分缺損而埋入層的側(cè)面具有凹部(凹面)。還有，圖28 (B) (E)所表示的凹部也可以是多個(gè)，另外，也可以將凹部置換成凸部。圖28 (F)是(A)的埋入層的中央的一部分缺損的情況，圖28 (F)的缺損區(qū)域也可以是多個(gè)。即使是在這些情況下，也可認(rèn)為由所謂抑制上述的起因于(110)、(-1-10)的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)發(fā)生的結(jié)構(gòu)的理由，而取得以上所述的效果。圖28 (G)是表示(A)的埋入層的側(cè)面的斜邊成為具有2個(gè)平面的凸部(凸面)形狀。圖28 (H)是表示(A)的埋入層的側(cè)面成為連續(xù)多個(gè)平面而形成的凸部(凸面)形狀。圖28 (I)是表示(A)的埋入層的側(cè)面成為其斜邊具有2個(gè)凸部(凸面)的形狀。圖28 (J)是表示(A)的埋入層的側(cè)面成為其一邊具有V字槽形的凹部(凹面)的形狀。即使是在這些情況下也可認(rèn)為通過(guò)與抑制上述轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)發(fā)生結(jié)構(gòu)相同的理由，取得以上所述的結(jié)晶性以及表面形態(tài)的改善效果。圖28 (K)是表示(A)的埋入層的側(cè)面的斜邊成為由曲線構(gòu)成的凸部(凸面)形狀。圖28 (L)是表示(A)的埋入層的側(cè)面的斜邊成為由曲線構(gòu)成的凹部(凹面)形狀。圖28 (M)是由一邊的長(zhǎng)度為5nm以上的{100}面的凹凸形狀所構(gòu)成，并且表示連接側(cè)面凹部最深部的包絡(luò)線的形狀為長(zhǎng)方形的形狀例子。還有，形成{100}面的凹凸形狀的包絡(luò)線形狀在圖28 (M)中是作為長(zhǎng)方形，但是也可以是三角形(N)以及圓形(0)等任意形狀。即使是在這些情況下，也可認(rèn)為由與抑制上述轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)發(fā)生結(jié)構(gòu)相同的理由，而取得以上所述的結(jié)晶性以及表面形態(tài)的改善效果。如以上所說(shuō)明的那樣在上述實(shí)施方式中，孔H的側(cè)面至少包含不同的3個(gè){100}面或者圍繞著所述主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面。在孔的側(cè)面形狀為像這樣的情況下，可以了解到被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)非常良好，平坦性高且相對(duì)性地在內(nèi)部所發(fā)生的轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)量減少。如果以以上所述形式改善半導(dǎo)體層的結(jié)晶性，則因?yàn)獒槍?duì)于溫度或熱的耐性增高所以能夠延長(zhǎng)壽命，并且因?yàn)槁╇娏骰蛘邇?nèi)部電阻變低，所以能夠改善發(fā)光效率。即，通過(guò)將孔的形狀制作成上述實(shí)施方式的形狀，從而就能夠改善半導(dǎo)體面發(fā)光元件的特性。特別如圖f圖9所表示的實(shí)施方式那樣在孔的側(cè)面包含4個(gè)不同的{100}面的情況下，或者如圖16 圖19所表不的實(shí)施方式那樣在包含圍繞著主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面的情況下，被形成于光子晶體層上的半導(dǎo)體層的表面形態(tài)非常良好，并且能夠平坦性高地改善半導(dǎo)體面發(fā)光元件的特性。
另外，在該旋轉(zhuǎn)角度0為±25度以下的情況較35度的情況更加能夠顯著改善表面形態(tài)，并且也就改善了半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。在旋轉(zhuǎn)角度0為±20度以下的情況較25度的情況更加能夠改善表面形態(tài)，并且也就改善了半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。還有，上述第I化合物半導(dǎo)體為GaAs，所述第2化合物半導(dǎo)體為AlGaAs。在使用這些閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體的情況下，因?yàn)閷?duì)材料特性有一個(gè)很好的了解所以其形成是容易的。圖29是為了就光子晶體層的第I制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。使用MOCVD(有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng))法，在N型(作為第I導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體基板(GaAs)I上依次外延(印itaxial)生長(zhǎng)N型的覆蓋層(AlGaAs) 2、引導(dǎo)層(AlGaAs) 3、多量子阱結(jié)構(gòu)(InGaAs/AlGaAs) 4、光引導(dǎo)層(GaAs/AlGaAs)或者隔離(spacer)層(AlGaAs) 5、成為光子晶體層的基本層(GaAs) 6A。為了取得外延生長(zhǎng)后的定位，由PCVD (等離子CVD)法將SiN層AG形成于基本層6A上-圖29 (B);接著，將抗蝕劑R形成于SiN層AG上-圖29 (C)。進(jìn)一步對(duì)抗蝕劑R實(shí)施曝光 顯影-圖29 (D);將抗蝕劑R作為抗蝕掩膜并對(duì)SiN層AG進(jìn)行蝕刻從而使SiN層AG留下一部分，由此而形成定位標(biāo)記-圖29 (E)0除去留下的抗蝕劑-圖29 (F)。接著，將抗蝕劑R2涂布于基本層6A，用電子束繪圖裝置將二維細(xì)微圖形繪于抗蝕劑R2上，通過(guò)顯影從而在抗蝕劑R2上形成二維細(xì)微圖形-圖29 (H)。之后，將抗蝕劑R2作為抗蝕掩膜，由干式蝕刻而將持有IOOnm左右深度的二維細(xì)微圖形復(fù)制轉(zhuǎn)移至基本層6A上(形成孔H)-圖29 (I);除去抗蝕劑-圖29 (J)0孔H的深度為lOOnm。之后，使用MOCVD法來(lái)進(jìn)行再生長(zhǎng)。
在再生長(zhǎng)工序中，埋入層(AlGaAs) 6B在孔H內(nèi)生長(zhǎng)，接著，P型覆蓋層(AlGaAs) 7和P型接觸層(GaAs)8依次作外延生長(zhǎng)-圖29 (K)。接著，將持有正方形孔H的抗蝕劑R3形成于P型接觸層8上-圖29 (L);對(duì)抗蝕劑R3進(jìn)行圖形化-圖29 (M);從抗蝕劑R3的上蒸鍍電極E-圖29 (N);通過(guò)剝離(liftoff)只讓電極(Cr/Au) E2留下從而除去電極材料-圖29 (O)。然后，研磨N型半導(dǎo)體基板I的背面并形成N型電極(AuGe/Au) El-圖29(P)。圖30是為了就光子晶體層的第2制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。使用MOCVD (有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng))法在N型(作為第I導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體基板(GaAs)I上依次外延生長(zhǎng)N型的覆蓋層(AlGaAs) 2、引導(dǎo)層(AlGaAs) 3、多量子阱結(jié)構(gòu)(InGaAs/AlGaAs) 4、光引導(dǎo)層(GaAs/AlGaAs)或者隔離層(AlGaAs) 5、由光子晶體層構(gòu)成的基本層(GaAs)6A。接著，將抗蝕劑R2涂布于基本層6A上-圖30 (B);用電子束繪圖裝置繪出二維細(xì)微圖形，通過(guò)顯影從而在抗蝕劑上形成二維細(xì)微圖形-圖30(C)。此時(shí)，以330nm間隔將由(110)小平面圍起來(lái)的一邊為120nm的正方形配置于所使用的光致掩膜的定位標(biāo)記位置并將區(qū)域整體的面積制作成100 u mX 100 u m。該圖形是作為再生長(zhǎng)后的光學(xué)曝光定位的基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行使用的，這將在下文作具體敘述。 之后，由干式蝕刻而將持有IOOnm左右深度的二維細(xì)微圖形復(fù)制轉(zhuǎn)移至基本層6A上-圖30 (D);除去抗蝕劑-圖30(E)。因?yàn)闃?biāo)記位置也被蝕刻，所以在該位置上形成圖形(定位標(biāo)記)。該圖形具有由4個(gè){110}面圍起來(lái)的側(cè)面，但是也可以使之作稍許旋轉(zhuǎn)(±10度以內(nèi))。該圖形因?yàn)榧词褂稍偕L(zhǎng)也形成轉(zhuǎn)位(錯(cuò)位)，所以再生長(zhǎng)表面粗糙。因此，能夠?qū)⒋植诘谋砻孀鳛樵偕L(zhǎng)后的光學(xué)曝光過(guò)程中的定位的基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行利用。之后，使用MOCVD來(lái)進(jìn)行再生長(zhǎng)。這樣在進(jìn)行埋入層再生長(zhǎng)的工序之前，通過(guò)由蝕刻將定位標(biāo)記形成于已形成有基本層6A的半導(dǎo)體基板的適當(dāng)?shù)牡胤?發(fā)光元件形成的預(yù)定區(qū)域的外側(cè)區(qū)域)，該定位標(biāo)記包含{110}面或者圍繞著所述主表面(001)的法線以±10度以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度使{110}旋轉(zhuǎn)的面，從而就能夠省略通常的定位標(biāo)記形成工序。在再生長(zhǎng)工序中，埋入層(AlGaAs)6B在孔H內(nèi)生長(zhǎng)，接著，依次外延生長(zhǎng)P型覆蓋層(AlGaAs)7和P型接觸層(GaAs)8-圖30 (F)。接著，將持有正方形孔H的抗蝕劑R3形成于P型接觸層8上-圖30 (G);由光學(xué)曝光而對(duì)抗蝕劑R3進(jìn)行圖形化-圖30 (H);從抗蝕劑R3的上蒸鍍電極E-圖30 (I);通過(guò)剝離只讓電極(Cr/Au) E2留下從而除去電極材料-圖30 (J)0然后，研磨N型半導(dǎo)體基板I的背面并形成N型電極(AuGe/Au) El-圖30(K)。根據(jù)該方法則在形成上述元件的情況下，在再生長(zhǎng)之前通過(guò)形成由{110}面圍起來(lái)的圖形，從而就能夠?qū)⑦@作為再生長(zhǎng)后的光學(xué)曝光定位的基準(zhǔn)位置來(lái)進(jìn)行利用。還有，孔H的深度既可以淺于基本層6A，也可以稍許深于基本層6A。另外，(001)晶圓也可以是偏離角度基板(off-substrate)。還有，作為孔H的制作方法已在實(shí)施方式中對(duì)由電子束曝光法進(jìn)行制作的方法作了說(shuō)明，但是也可以使用所謂納米壓印、干涉曝光、FIB、縮小投影型露光裝置(stepper)等光學(xué)曝光的其他細(xì)微加工技術(shù)。符號(hào)說(shuō)明6A.基板層
6B.埋入層 H.孔
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體面發(fā)光元件，其特征在于 具備 光子晶體層，周期性地將多個(gè)孔形成于由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第I化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的基本層內(nèi)，并且使由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第2化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的埋入層在所述孔內(nèi)生長(zhǎng)而成；和 活性層，對(duì)所述光子晶體層提供光， 所述基本層的主表面為(OOI)面， 所述孔的側(cè)面包含至少不同的3個(gè){100}面或者圍繞所述主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件，其特征在于 所述孔的側(cè)面包含 4個(gè)不同的{100}面,或者 圍繞所述主表面的法線以小于±35度的旋轉(zhuǎn)角度使這些面旋轉(zhuǎn)的面。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)角度被設(shè)定為±25度以下。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)角度被設(shè)定為±20度以下。
5.如權(quán)利要求廣4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件，其特征在于 所述第I化合物半導(dǎo)體為GaAs， 所述第2化合物半導(dǎo)體為AlGaAs。
6.一種半導(dǎo)體面發(fā)光元件的制造方法，其特征在于 是制造權(quán)利要求廣5中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件的半導(dǎo)體面發(fā)光元件制造方法， 包括 形成所述孔的工序；和 進(jìn)行所述埋入層的生長(zhǎng)的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體面發(fā)光元件的制造方法，其特征在于 在進(jìn)行所述生長(zhǎng)的工序之前具備由蝕刻將定位標(biāo)記形成于已形成有所述基本層的半導(dǎo)體基板的工序，所述定位標(biāo)記包含{110}面或者圍繞于所述主表面的法線以±10度以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度使{110}面旋轉(zhuǎn)的面。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體面發(fā)光元件其特征在于具備光子晶體層(6)，周期性地將多個(gè)孔(H)形成于由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第1化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的基本層(6A)內(nèi)，并且使由閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的第2化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的埋入層(6B)在孔(H)內(nèi)生長(zhǎng)；活性層(4)，對(duì)光子晶體層(6)提供光；基本層(6A)的主表面為(001)面，孔(H)的側(cè)面具有至少不同的3個(gè){100}面。
文檔編號(hào)H01S5/18GK103038959SQ20118003754
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者廣瀬和義, 古田慎一, 渡邊明佳, 杉山貴浩, 柴田公督, 黑坂剛孝, 野田進(jìn) 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人京都大學(xué)