JP7510596B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る発光装置を示す模式上面図である。
図2は、図1に示すII-II線による模式断面図である。
図1においては、いくつかの構成要素を省略し、主要な構成要素を透視している。
周辺領域Rpにおいては、支持基板10上に、接合部材11、第1層間絶縁膜12、化合物半導体層13、第2シリコン基板14、酸化膜15、第1シリコン基板16、絶縁膜17、第1シリコン酸化層18、光反射部材19、第2層間絶縁膜20、及び、保護膜21が、この順に積層されている。
スイッチング領域Rsにおいて、スイッチング素子30は、第1シリコン基板16の第1面16aに形成されている。スイッチング素子30は、第1シリコン基板16の第1面16aに形成された第2導電型の第1半導体領域31及び第2半導体領域32と、第1半導体領域31と第2半導体領域32の間における第1シリコン基板16の第1面16aに接する絶縁膜17と、絶縁膜17上に設けられたゲート電極33と、を有する。本実施形態においては、第2導電型はn型とする。
発光領域Rlにおいては、化合物半導体層13、第2シリコン基板14、酸化膜15、第1シリコン基板16、絶縁膜17、及び、第1シリコン酸化層18に連続して設けられた第1貫通孔51が配置されている。
図3~図27は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
図3~図27が示す断面は、図2が示す断面に相当する。
先ず、図3に示すように、SOI(Silicon On Insulator)基板101を準備する。SOI基板101においては、シリコン基板102が設けられており、シリコン基板102の下面102aに絶縁膜17が設けられており、その下面に第1シリコン基板16が設けられている。シリコン基板102は、例えば、Si(100)基板である。絶縁膜17は、例えば、シリコンの熱酸化膜である。第1シリコン基板16の第1面16aは絶縁膜17に接しており、第1面16aの反対側に位置する第2面16bはSOI基板101の下面を構成している。第1シリコン基板16には不純物がイオン注入されており、少なくとも第1面16aの一部が第1導電型である。本実施形態においては、第1導電型は、例えば、p型である。
次に、図8に示すように、例えばSOG法により、構造体105の下面にシリコン酸化物を堆積させる。次に、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法により、構造体105の下面に対して平坦化処理を施す。これにより、上述した第1層間絶縁膜12の一部上に第1層間絶縁膜12の他の一部が形成され、第1配線53a及び第3配線54を覆う第1層間絶縁膜12が形成される。
次に、図10に示すように、シリコン基板102を除去する。これにより、構造体105の上面に絶縁膜17が露出する。
次に、図12に示すように、レジストパターン106を絶縁膜17の上面の一部に形成する。次に、ゲート電極33及びレジストパターン106をマスクとして、絶縁膜17を介して第1シリコン基板16の上層部分に不純物をイオン注入する。不純物は、例えばドナーとなる不純物、例えばリン(P)イオンとする。次に、レジストパターン106を除去する。
次に、図15に示すように、発光領域Rlを露出させるようなレジストパターンをマスクとして、第1シリコン酸化層18、絶縁膜17、第1シリコン基板16、酸化膜15、及び、第2シリコン基板14を選択的に除去する。この除去工程で使用されるエッチャントに対して、第2半導体層65は高い耐食性を有することが好ましく、第2半導体層65をストッパ部材として機能させることができる。例えば、この除去工程で使用されるエッチャントは、第2シリコン基板14に対するエッチングレートが、第2半導体層65に対するエッチングレートより高いものを用いることが好ましい。この結果、発光領域Rlにおいて、発光素子50を露出させる第1貫通孔51が形成される。
次に、上面視で第1半導体層63及び活性層64の周囲に位置する第2半導体層65と、第1層間絶縁膜12の一部をエッチングにより除去する。これにより、図16に示すように、第1半導体層63及び活性層64の周囲に位置する第1層間絶縁膜12に凹部109が形成される。上面視で、凹部109は、例えば発光素子50を囲んで配置される。
次に、図18に示すように、第1貫通孔51内に、光反射部材19及び発光素子50を覆う絶縁部材52を形成する。絶縁部材52は、例えば、SOG法により、第1貫通孔51内及び光反射部材19の表面にシリコン酸化膜を形成し、CMP法により平坦化することで形成する。絶縁部材52は、発光領域Rl以外の領域にも形成される。
次に、図19に示すように、例えばフォトリソグラフィ法により、絶縁部材52を選択的に除去する。これにより、絶縁部材52に、第1半導体領域31を絶縁部材52から露出させる第1孔111と、第2半導体領域32を絶縁部材52から露出させる第2孔112と、が形成される。
次に、例えばフォトリソグラフィ法により、絶縁部材52を選択的に除去する。これにより、図20に示すように、第1配線53aの導通部53cを絶縁部材52から露出させる第3孔113と、第3配線54のうち、上面視で発光素子50の外部に配置された部分の一部を絶縁部材52から露出させる第4孔114と、が形成される。
次に、図24に示すように、発光領域Rlにおいて、第4シリコン酸化層20dの一部、第3シリコン酸化層20cの一部、第2シリコン酸化層20bの一部、及び、絶縁部材52の一部を選択的に除去することにより、発光素子50を露出させる第2貫通孔56を形成する。以後、発光領域Rl以外の領域において、絶縁部材52、第2シリコン酸化層20b、第3シリコン酸化層20c、及び、第4シリコン酸化層20dを、総称して第2層間絶縁膜20という。
次に、図26に示すように、第2層間絶縁膜20上に、保護膜21を形成する。
次に、図27に示すように、第2貫通孔56内に波長変換部材55を形成する。例えば、蛍光体を含有した透光性の樹脂材料を第2貫通孔56内にポッティングし、固化させ、上面を研削することにより平坦化する。これにより、波長変換部材55の上面が、保護膜21の上面と同じ高さになる。波長変換部材55は、発光素子50の上面に接している。
このようにして、本実施形態に係る発光装置1が製造される。
10:支持基板
11:接合部材
12:第1層間絶縁膜
13:化合物半導体層
14:第2シリコン基板
14a:第3面
14b:第4面
15:酸化膜
16:第1シリコン基板
16a:第1面
16b:第2面
17:絶縁膜
18:第1シリコン酸化層
19:光反射部材
20:第2層間絶縁膜
20b:第2シリコン酸化層
20c:第3シリコン酸化層
20d:第4シリコン酸化層
21:保護膜
29:積層体
30:スイッチング素子
31:第1半導体領域
32:第2半導体領域
33:ゲート電極
50:発光素子
51:第1貫通孔
51a:側面
51b:底面
52:絶縁部材
53:配線電極
53a:第1配線
53b:第2配線
53c:導通部
53d:第1導通部
53e:第2導通部
53f:第3導通部
53g:第4導通部
53h:第5導通部
54:第3配線
55:波長変換部材
56:第2貫通孔
57:第4配線
61:カバーメタル
62:p側電極
63:第1半導体層
64:活性層
65:第2半導体層
66:孔
70:反射膜
71:カラーフィルター
72:マイクロレンズ
73:第1上部配線
74:第2上部配線
101:SOI基板
102:シリコン基板
102a:下面
103、104、105:構造体
106:レジストパターン
107、108:孔
109:凹部
111:第1孔
112:第2孔
113:第3孔
114:第4孔
Rl:発光領域
Rp:周辺領域
Rs:スイッチング領域
Claims (12)
- 第1面と、前記第1面とは反対側に位置する第2面と、を含む第1シリコン基板と、
前記第1シリコン基板の前記第2面側に設けられ、前記第2面と対向する第3面と、前記第3面とは反対側に位置する第4面と、を含む第2シリコン基板と、
前記第1シリコン基板の前記第1面に形成されたスイッチング素子と、
前記第2シリコン基板の前記第4面側に設けられた発光素子と、
絶縁部材と、
前記絶縁部材内に設けられ、前記スイッチング素子を前記発光素子に接続する配線電極と、
を備え、
前記第1シリコン基板及び前記第2シリコン基板には第1貫通孔が形成されており、
前記絶縁部材は前記第1貫通孔の側面に設けられており、
前記絶縁部材には、前記発光素子を露出させる第2貫通孔が形成されている発光装置。 - 前記第1面の少なくとも一部は第1導電型であり、
前記スイッチング素子は、
前記第1面に形成された第2導電型の第1半導体領域及び第2半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域の間における前記第1シリコン基板の前記第1面に接する絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
を有し、
前記発光素子は、
前記第1導電型の第1半導体層と、
前記第2導電型の第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた活性層と、
を有し、
前記配線電極は、前記第1半導体層及び前記第2半導体層のうちの一方と、前記第1半導体領域とを接続する請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1半導体層、前記活性層、及び、前記第2半導体層は、ガリウム及び窒素を含む請求項2に記載の発光装置。
- 前記第1貫通孔の側面及び前記第1面を覆う光反射部材をさらに備えた、請求項1~3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記絶縁部材は、孔を有し、
前記配線電極は、
上面視において前記発光素子が設けられた領域よりも外側に位置する導通部を有し、前記発光素子に接続された第1配線と、
少なくとも一部が前記孔内に設けられ、前記導通部と前記スイッチング素子とに接続された第2配線と、
を有した請求項1~4のいずれか1つに記載の発光装置。 - 前記第2貫通孔内に設けられた波長変換部材をさらに備えた請求項1~5のいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記第2シリコン基板の前記第4面及び前記発光素子に接合された支持基板をさらに備えた請求項1~6のいずれか1つに記載の発光装置。
- 第1面と、前記第1面とは反対側に位置する第2面とを含み、少なくとも前記第1面の一部が第1導電型である第1シリコン基板と、前記第1シリコン基板の前記第1面上に設けられた絶縁膜と、前記第1シリコン基板の前記第2面側に設けられ、前記第2面と対向する第3面と、前記第3面とは反対側に位置する第4面とを含む第2シリコン基板と、前記第2シリコン基板の前記第4面上に設けられた発光素子と、前記発光素子に接続され、上面視において前記発光素子が設けられた領域よりも外側に位置する導通部を有する第1配線と、を含む構造体を準備する工程と、
前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記第1シリコン基板の前記第1面に不純物を注入することにより、前記第1シリコン基板の前記第1面に第2導電型の第1半導体領域及び第2半導体領域を形成する工程と、
前記絶縁膜、前記第1シリコン基板、及び前記第2シリコン基板を前記絶縁膜側から選択的に除去することにより、前記発光素子を露出させる第1貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁膜を除去することにより、前記第1半導体領域を前記絶縁膜から露出させる第1孔と、前記第2半導体領域を前記絶縁膜から露出させる第2孔と、を形成する工程と、
前記導通部と前記第1半導体領域とを接続する第2配線を形成する工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記第1貫通孔を形成する工程の後、前記第1貫通孔の側面と、前記第1シリコン基板の前記第1面とを覆う光反射部材を形成する工程をさらに備えた請求項8に記載の発光装置の製造方法。
- 前記光反射部材を形成する工程の後、前記第1貫通孔内に前記光反射部材及び前記発光素子を覆う絶縁部材を形成する工程と、
前記絶縁部材を選択的に除去することにより、前記発光素子を露出させる第2貫通孔を形成する工程と、
をさらに備え、
前記第2配線を形成する工程は、
前記絶縁部材に前記導通部を露出させる第3孔を形成する工程と、
前記第2配線を前記第3孔を介して前記導通部に接続するとともに、前記第1孔を介して前記第1半導体領域に接続する工程と、
を有した請求項9に記載の発光装置の製造方法。 - 前記絶縁部材に前記第2貫通孔を形成する工程の後、前記第2貫通孔内に波長変換部材を形成する工程をさらに備えた請求項10に記載の発光装置の製造方法。
- 前記ゲート電極を形成する工程の前に、前記第2シリコン基板の前記第4面及び前記発光素子に支持基板を接合する工程をさらに備えた請求項8~11のいずれか1つに記載の発光装置の製造方法。
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