(57)【要約】      （修正有）【課題】サファイヤ基板および蛍光剤を使用しないで、緑色発光を高め、安価に製造できる白色ＬＥＤ発光ダイオードを提供する。【解決手段】ＧａＮが無極性になるようにＳｉ（１００）基板１を異方性エッチングして傾斜角度の異なる（１１０）面や（１１−２）面を形成する。この表面に、ＳｉＣ＋ＡｌＮバッファー層５、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層７、８を形成する。発光層は、極性の影響の少ないまたは結晶面によってＩｎ濃度が異なる量子井戸層の膜が得られ、平面領域の（１００）面に赤色発光の量子多重井戸層９（ａ）、斜面領域の（１１０）面に緑色の量子多重井戸層１０（ｄ）、および斜面領域の（１１−２）面に青色発光の量子多重井戸層１０（ｅ）を形成する。さらに、ｐ型ＧａＮ層１１、１２を形成する。その結果、一度の量子井戸層の形成で、効率の良い白色ダイオードが得られる。【選択図】図２０
2014075459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備えたSi基板上の平面と、斜面に黄色発光GaInN
多重量子井戸と、青色発光GaInN量子井戸を分離して備えたことを特徴とする白色発光ダ
イオード。
【請求項２】
直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備えたSi基板上の平面と、斜面に赤色発光GaInN
多重量子井戸と、緑色発光GaInN多重量子井戸および青色発光GaInN量子井戸を分離して備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項３】
直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備えたSi基板上の平面と、斜面に赤色発光GaInN
多重量子井戸と、緑色発光GaInN多重量子井戸および青色発光GaInN量子井戸の積層構造を備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１，２，３においてエッチング斜面が非対称であることを特徴とする白色ダイオード。
【請求項５】
請求項１〜４において直線状のエッチング溝を備えたSi基板とさらにエッチング溝と交わるように配置した酸化膜パターンを備え、その酸化膜平面と、酸化膜斜面上にGaNエピタキシャル膜および黄色発光GaInN多重井戸層、青色発光GaInN多重井戸層を有する発光ダイオードを平面的に分離して備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１〜４において直線状のエッチング溝を備えたSi基板とさらにエッチング溝と交わるように配置した酸化膜パターンを備え、その酸化膜平面と、酸化膜斜面上にGaNエピ
タキシャル膜および赤色発光GaInN多重井戸層、緑色発光GaInN多重井戸層、青色発光GaInN多重井戸層を有する発光ダイオードを平面的に分離して備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項７】
酸化した多結晶Si基板にエッチング溝を備え、その平面上に(110)面の多結晶Siパターンを備え、多結晶Siパターン上のn型GaN結晶上の平面と斜面にそれぞれ平面的に分離した状態で、黄色および青色発光用のGaInN量子井戸層を備えた多重量子井戸層を有することを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項８】
酸化した多結晶Si基板に直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備え、その上に(110)面の多結晶Si層を備え、さらに、エッチング溝と交わるように配置した酸化膜パターンを備えた多結晶Si層上の平面と、斜面に黄色発光GaInN多重量子井戸と、青色発光GaInN量子井戸を分離して備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項９】
酸化した多結晶Si基板に直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備え、その上に(110)面の多結晶Si層を備え、さらに、エッチング溝と交わるように配置した酸化膜パターンを備えた多結晶Si層上の平面と、斜面に赤色発光GaInN多重量子井戸と、緑色発光GaInN量子井戸および青色発光GaInN量子井戸を分離して備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項１０】
酸化した多結晶Si基板に直線状の斜面を有するエッチッグ溝を備え、その上に(110)面の多結晶Si層を備え、さらに、エッチング溝と交わるように配置した酸化膜パターンを備えた多結晶Si層上の平面と、斜面に赤色発光GaInN多重量子井戸と、緑色発光GaInN量子井戸および青色発光GaInN量子井戸の積層構造を備えたことを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項７，８，９，１０において多結晶Siの傾斜面が非対称であることを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項１〜１１において緑色発光ダイオードとして歪を持つ3C-SiC量子井戸層を有する発光ダイオードを用いた白色発光ダイオード。
【請求項１３】
請求項１〜１１において緑色発光ダイオードとして不純物ドープ3C-SiC量子井戸層を有する発光ダイオードを用いた白色発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項１〜１１において緑色発光ダイオードとしてZnO量子井戸層を有する発光ダイオードを用いた白色発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項７，８,９，１０，１１，１２において、基板がSiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子であることを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項１６】
請求項１〜６においてSi基板を異方性エッチングし、Si基板の平面および斜面を利用して赤色、黄色、緑色、青色発光ダイオードを形成し、その合成による白色ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
請求項７〜１４において多結晶Si基板を異方性エッチングし、多結晶Siの平面および斜面を利用して赤色、黄色、緑色、青色発光ダイオードを形成し、その合成による白色ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１3および15において3C‐SiCエピタキシャル層および3C-SiC量子井戸層を利用した白色ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光ダイオードのデバイス構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードでは、サファイヤ基板を使用し、照明用の白色を得るために、青色発光ダイオードと黄色蛍光体を利用していた（特許文献1）。その理由は、GaN発光ダイオードでは、光の三原色の一つである緑色発光を得にくいためである。このため、現在では、比較的製造が容易な青色発光ダイオードを使用し、その光を蛍光体に当て、幅広い黄色を発光させて、青色と黄色で白色を得ている。
【０００３】
また、サファイヤ基板を使用したGaN発光ダイドードで、蛍光体を使用しないで白色発
光を得るための特許も出願されている（特許文献2,3,非特許文献1）。特許文献2では
III族窒化物ベースつまりGaNによる少なくとも黄色発光ダイオードと青色の発光ダイオードを形成し、白色光を得るものである。また特許文献3ではGaNによる赤、緑および青色発光ダイオードを使用して、白色光を発光するダイオードを得るものである。さらに非特許文献１ではサファイヤ基板上に成長したn型GaN層の異なる面を使用して青、緑、赤の３色を発光させ白色を得ている。さらにサファイヤ基板の非極性面を使用して発光ダイオードを形成している。これは白色合成に必要な緑色に有効である（特許文献4）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許3503139号公報
【特許文献２】特表2011-517098号公報
【特許文献３】特開平11-135838号公報
【特許文献４】特開2011-175997号公報
【非特許文献１】応用物理80,4,(2011),309-313.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの白色LEDに関する発明は、いずれもサファイヤ基板を使用したものであるが、サファイヤ基板を使用すると製造コストが高くなる欠点がある。このためSi基板を使用して製造コストの低減を図る努力がなされている。しかし、六方晶系のウルツ鉱構造のGaNと立方晶系のダイヤモンド構造Siは結晶構造が異なるため、白色LEDの実現が難しい。また蛍光剤を使用することによっても製造コストが上昇する。したがって、サファイヤ基板および蛍光剤を使用しないで、緑色発光効率を高め、白色ＬＥＤ発光ダイオードを安価に製造することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明では、Si基板上のGaNの結晶構造に起因するストレスを緩和し、結晶
性の優れたGaNを得るために、チップの周辺に深く大きなスクライブラインを形成する。
【０００７】
次にチップ領域内のGaNの無極性になるm面(10-10)面に近いSi(110)面を緑色発光に使用する。その際、どのような面方位のSi基板を使用しても良いが、Si(110)面をそのまま、またはエッチングによって使用できれば良い。本発明では一番加工が簡単なSi(110)面を使用して説明する。ただし、Si(100)面またはSi(111)面を使用しても良い。Si(110)基板を<1-10>方向に沿って異方性エッチングし、（112）面を形成し、プラズマ処理とその後のウェットエッチングまたはウェットエッチングにより表面を荒らした後、その上にバッファー層を形成し、その上に直接n型GaNエピタキシャル層を形成するか、またはマイクロエピタキシャル用に異方性エッチング方向と垂直になるように酸化膜パターンを形成し、その酸化膜パターンを利用し、n型GaNエピタキシャル層を酸化膜上に形成する。その上に多重量子井戸、およびｐ型GaN層を形成し、最期の電極を形成して白色発光ダイオードを得る。
【０００８】
その結果、Si(110)基板平面のInNモル比を黄色発光用の0.28〜0.31に設定する。エッチングした(112)斜面ではInNモル比が低くなり、青色発光用となる。黄色と青色の合成により白色が得られる。または、さらに工程は複雑になるが位置の異なるLED領域によってIn濃度比を0.31〜0.35から0.12〜0.28に変え、これにより赤色、緑色、青色を発光する白色発光ダイオードを比較的容易に得ることができることがわかった。または、Si(100)面上の2つの発光ダイオード領域にInNモル比を0.31〜0.35と0.19〜0.28と分け、平面上部分で赤色と緑色、また斜面部分で青色を発光させ、白色発光ダイオードを得ることができる。
【０００９】
また、基板が多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子の場合は、基板をエ
ッチング後、エッチング領域に減圧CVD法により多結晶Siを300nm以上成長し、(110)面が支配的な結晶方位を作り、その上に成長するGaNエピタキシャル膜の結晶方位を作り出す。
【００１０】
さらに、n型GaN層の代わりにn型3C-SiCおよび、GaN量井戸の代わりに歪を持った3C-SiCまたはB,Alドープ3C-SiC量子井戸を緑色発光ダイオードとして使用しても良い。
【発明の効果】
【００１１】
Si基板上に、面方位の異なるGaN層を形成でき、それにより極性の影響の少ないGaN結晶面を得ることができる。その結果、Si(110)面上で赤色、黄色または緑色発光を実現でき
、また斜面上に青色発光ダイオードを形成できる。その結果、白色発光ダイオードを形成できるために、Si基板による発光デバイスを製造できる。
【００１２】
また、基板が多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子の場合も、GaNエピタキシャル層の(110)その他の面、またはそれに近い結晶面を利用できるため、白色発光ダ
イオードを製造できる。
【００１３】
さらに、量子井戸を下層から、InNモル比を変え、波長の長い光を発光する量子井戸か
ら波長の短い光を発光する量子井戸の順に積層することにより、下層から発光する光が上層で吸収されることがないため、効率よく発光できる。また青色発光領域の青色発光用多重井戸層を多くすることにより合成光の色調整ができる。  
【００１４】
以上の結果により、Si基板上で白色発光ダイオードを安価に製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の白色発光ダイオードデバイス製作に用いる<1-10>方向に異方性エッチング加工したSi(110)基板平面図である。
【図２】本発明の白色発光ダイオードデバイス製作に用いる異方性エッチング加工し、(112)傾斜面を持つSi(110)基板断面図である。
【図３】本発明の白色発光ダイオードデバイス製作に用いる異方性エッチング加工したSi(110)基板上にALNバッファー層（他のバッファー層GaN、SiCまたはそれらの組み合わせでも良い）を形成した断面図である。
【図４】本発明の白色発光ダイオードデバイス製作に用いる異方性エッチング加工したSi(110)基板上にAlNバッファー層を形成後、マイクロエピタキシャル用に（110)方向に酸化膜パターンを形成した平面図である。
【図５】本発明の基板にAlNバッファー層を形成後、n＋またはn-＋n＋型GaN層を形成した断面図である。
【図６】本発明の平面、斜面に、それぞれ黄、青色発光用多重量子井戸層を形成した断面図である。
【図７】本発明の白色ダイオード用p型GaN層を形成した断面図である。
【図８】本発明のセルごとに赤色、緑色、青色用にIn濃度を変えて多重量子井戸を形成した白色LEDデバイス構造の断面図である。
【図９】本発明の赤、緑、青の多重量子井戸の積層断面図である。
【図１０】本発明のSi(100）面を<110>方向に異方性エッチングし、Si(110)面を露出した断面図である。
【図１１】本発明のSi(100）平面、斜面にバッファー膜（他のバッファー層GaN、SiCまたはそれらの組み合わせでも良い）を形成した断面図である。
【図１２】本発明のSi(100)平面、斜面にn-＋n+またはn+ＧａＮ膜を形成した断面図である。
【図１３】本発明のSi(100)平面、斜面に多重量子井戸層を形成した断面図である。
【図１４】本発明のSi(100）平面、斜面にp-またはp-＋p+GaN膜を形成して黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図１５】本発明のSi(100）平面、斜面にマイクロチャネルエピタキシーを利用して、黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図１６】本発明のSi(100）平面、斜面に、赤色および黄色、黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図１７】本発明のSi(100）平面、斜面にマイクロチャネルエピタキシーを利用して、赤色および黄色、黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図１８】本発明のSi(100）平面、斜面に、黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図１９】本発明のSi(100）平面、斜面にマイクロチャネルエピタキシーを利用して、黄色および緑色と緑および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図２０】本発明の一度にSi(100）平面、傾斜角の異なった斜面に赤、緑色および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図２１】本発明の一度にSi(100）平面、傾斜角の異なった斜面にマイクロチャネルエピタキシーを利用して、赤色、緑色および青色の発光ダイオードを形成した断面図である。
【図２２】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の、等方向性または異方性エッチング後に多結晶Siを形成した断面図である。
【図２３】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の多結晶Siパターン上にAlNバッファー層を形成した断面図である。
【図２４】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の、黄および青色発光ダイオードを形成した断面図である。
【図２５】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の白色発光ダイオードを形成した断面図である。
【図２６】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の白色発光ダイオードを形成した別の断面図である。
【図２７】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合のマイクロチャネルエピタキシーを利用して白色発光ダイオードを形成した別の断面図である。
【図２８】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合の、赤色、緑色および青色発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した断面図である。
【図２９】本発明の基板に多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子を使用した場合のマイクロチャネルエピタキシーを利用して赤色、緑色、および青色発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一部分には、同一の符号を付している。基板は単結晶Si、多結晶シリコン、SiO2、硝子、アモーファスSiC、多結晶SiCおよびカーボン基板、さらにサファイヤ基板でも使用できる。ただし単結晶Siは異方性エッチングを行い、(110)および(112)結晶面を作り出す。プラズマ処理、ウェットエッチングにより表面を荒らすものとする。多結晶シリコン、SiO2、硝子、アモーファスSiC、単結晶および多結晶SiCおよびカーボン基板については等方性エッチングまたは異方性エッチングを行い、減圧CVD法により多結晶Siを300nm以上形成し、エッチング溝に多結晶Siパターンを形成する。多結晶Si膜を300nm以上形成するのは、膜厚
を厚くすると結晶方位が<110>方向が主体となり、この結晶性をGaNエピタキシャル成長に利用するためである。
【００１７】
また、図1の単結晶Si基板でデバイス領域の周辺を幅1〜500μm、深さ1〜20μmの溝2を掘り、GaNまたは3C-SiCエピタキシャル層を形成する側の表面積を高め、GaNエピタキシャル層を形成した後、基板のそりがなくなるようにする。またこの溝はGaNエピタキシャル膜のストレスが増大しないようにする役目がある。この基板は表面のSiO2パターン（図示せず）を使用して水酸化カルシウム(KOH）またはトリメチルアンモニウムハイドライド（TMAH）で異方性エッチングする。ただし、望みの面を出し易いようにあらかじめドライエッチンとSiO2膜パターンを使用して望みの面に近い形状を作っておく。これはストレスの緩和と望みの面を得るためであり、その結果、分極の少ないまたは結晶面によってIn濃度が異なる量子井戸層の膜を得るためである。
（実施形態1）
【００１８】
図1に赤、緑、青色発光ダイオードを積層するプロセスを示す。図1(a)に示すように、Si基板(110)1上のSiO2膜パターン（図示せず）を利用して、TMAHにより、<1-10>方向に異
方性エッチングを行う。図1(b)にチップ内のパターンを示す。エッチング溝は[110]方向
に並ぶ。またエッチング傾斜面は(112)面となる。図1(a)のA-B断面を図2に示す。Si(110)平面3と異方性エッチング領域4を示している。なお、GaN膜のストレスを低減するために
プラズマ処理、ウェットエッチングにより、Si表面を荒らしても良い。またはSi表面上に多結晶Siを1〜100nm形成しても良い。
【００１９】
図3に示すように、この表面にAlN,GaN,SiCまたはSiC上AlN,GaNバッファー層5を10〜50nm形成する。そして、その上にn型エピタキシャル層7,8を１〜20μm形成する。または、図4に示すように、次に全体に減圧CVD法によりSiO2膜を100〜300nm形成し、異方性エッチング溝4に垂直にSiO2パターン6を形成する。次に図5に示すようにn型GaNエピタキシャル層7，8を、マイクロエピタキシーを利用して1〜20μｍ形成する。その後、図6に示すように量子多重井戸層9，10を形成する。多重井戸層はクラッド層および量子井戸層からなり、この場合、GaNまたはAlNクラッド層、およびInNモル比を調整したGaInN(InNモル比0.12〜0.35)量子井戸層からなり、それぞれ厚さ1〜20nmで3〜7層形成する。図7に示すように、その上に、p型GaN層11を100〜300nm形成する。ｐ型GaN層はp-+p+構造となっている。その後、電極形成（図示せず）を行い、発光ダイオードが完成する。ただし、p型GaN層11を100〜300nm形成する前に、GaNブロック層（図示せず）を5〜30nm形成しても良い。
【００２０】
ここで、Si(110)平面上ではInNモル比が0.28〜0.31となり黄色が発光し、また(112)斜
面ではInNモル比が0.12〜0.21となるため、青色を発光する。このため白色光が得られる
（実施形態２）
【００２１】
図8に各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形成した構造を示す。形成プロセスは実施形態1とほぼ同様であるが、9(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.31〜0.35)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.19〜0.28)、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比0.12〜0.21)である。ミラー指数の大きい斜面部分は平坦部分よりInNモル比が少なくなり発光波長は短くなる。各発光層を分ける具体的な形成プロセスは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後、その部分の酸化膜を除去することである。
（実施形態３）
【００２２】
図7の各領域にそれぞれ赤、緑、青色発光ダイオードを積層形成した構造を示す。各量
子井戸の構造は図9に示す。形成プロセスは実施形態1とほぼ同様であるが、21(a)-1,21(a)-2はAlNまたはGaNクラッド層および赤色用量子井戸層(InNモル比0.31〜0.35)、21(b)-1,21(b)-2はAlNまたはGaNクラッド層および緑色発光層(InNモル比0.19〜0.28)、21(c)-1,21(c)-2はAlNまたはGaNクラッド層および青色発光層(InNモル比0.12〜0.21)である。
（実施形態４）
【００２３】
図8に各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形成した構造を示す。ただし、こ
の場合は基板にSi(100)1を使用した。したがって、発光ダイオードの下層のSi平坦部分は(100)面であり、KOHを使用し、異方性エッチングを行なう。斜面は(110)面である。形成
プロセスは実施形態1とほぼ同様であるが、In濃度は斜面部分の量子井戸に焦点を合わせ
る。９(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.31〜0.35)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.19〜0.28)、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比0.12〜0.21)である。各発光層を分ける具体的な形成プロセスは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後、その部分の酸化膜を除去することである。
（実施形態５）
【００２４】
図8に各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形成した構造を示す。ただし、こ
の場合は基板にSi(111)1を使用した。したがって、発光ダイオードの下層のSi平坦部分は(111)面であり、TMAHを使用し、異方性エッチングする。その結果、斜面は(112)面となる。形成プロセスは実施形態1とほぼ同様であるが、InNモル比は斜面部分の量子井戸に焦点を合わせる。9(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.31〜0.35)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.19〜0.28)、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比濃度0.12〜0.21)である。各発光層を分ける具体的な形成プロセスは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後、その部分の酸化膜を除去することである。
(実施形態６)
【００２５】
図10に赤、緑、青色発光ダイオードを積層するプロセスを示す。図10に示すように、Si基板(100)1上にSiO2膜パターン（図示せず）により、KOHを使用し、(110)方向に異方性エッチングを行い、(110)斜面を形成する。異方性エッチング後、GaNエピタキシャル膜成長防止SiO2パターン13を形成する。
【００２６】
図11に示すように、この表面にSiC＋AlNバッファー層5を10〜50nm形成する。次に図12に示すようにn型GaNエピタキシャル層7,8を1〜20μｍ形成する。その後、図13に示すように平面領域の量子多重井戸層9，斜面領域の量子多重井戸層10を形成する。多重井戸層9，10はクラッド層および量子井戸層からなり、この場合、GaNまたはAlNクラッド層およびInNモル比の比率を調整したGaInN(InNモル比0.12〜0.35)量子井戸層はそれぞれ厚さ1〜20nmで3〜7層積層形成する。図14に示すように、その上に、p型GaN膜11,12を100〜300nm形成する。P型GaN膜はp-+p+構造となっている。その後、電極形成（図示せず）を行い、発光ダイオードが完成する。ただし、p型GaN膜11を100-300nm形成する前に、GaNブロック層(図示せず)を5〜30nm形成しても良い。
【００２７】
ここで、Si(100)平面上の多重量子井戸層9ではInNモル比が0.31〜0.35の黄色発光量子井戸層を3層形成する。そして(110)斜面の多重量子井戸層10ではInNモル比が0.19〜0.28となるため、緑色を発光する。さらに多重量子井戸層9上に緑色発光発光用のInNモル比が0.19〜0.28となる多重量子井戸層を積層する。この場合は緑色の発光効率は悪い。しかし(110)斜面多重量子井戸層10では新たに積層した多重量子井戸層はInNモル比が0.12〜0.21となるため、青色を発光する。このため白色光が得られる。
(実施形態７)
【００２８】
図15に膜厚50〜200nmのマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にGaN層を形成し、実施形態6と同じ工程を行った発光ダイオードの断面形状を示す。黄色9および緑色用多重量子井戸層10と緑色9および青色用多重量子井戸層10の積層により、実施形態8より発光効率の良い白色ダイオードが得られる。
(実施形態８)
【００２９】
図16に実施形態6と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。ただし、多重量子井戸層を積層せず、平面的に配置する。赤色9(f)および黄色用10(f)多重井
戸層、黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、白色ダイオードが得られる。ただし、青色用発光ダイオードの面積は他の色の発光ダイオード面積と比べて小さくする。
(実施形態９)
【００３０】
図17に膜厚50〜200nmのマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にGaN層を形成し、実施形態8と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。赤色9(f)および黄色用10(f)多重井戸層、黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、効率の良い白色ダイ
オードが得られる。
(実施形態１０)
【００３１】
図18に実施形態８と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。た
だし、今度は、黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードを別々な場所に形成し、白色ダイオードが得られる。
(実施形態１１)
【００３２】
図19に膜厚50〜200nmのマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にn−＋n＋型またはn＋GaNエピタキシャル層7を形成し、実施形態10と同じような工程を行なった発
光ダイオードの断面形状を示す。黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)およ
び青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、効率の良い白色ダイオ
ードが得られる。
(実施形態１２)
【００３３】
図20に実施形態6と同様なプロセスにより赤色、緑色および青色の量子井戸層を形成す
る。ただし、Si(100)基板をTMAHおよびKOHを使用し、異方性エッチングにより傾斜角度の異なる(110)面や(11-2)面またはさらに高次ミラー面を形成する。そして、(100)面に赤色9(a)、(110)面に緑色10(d)、(11-2)面に青色10(e)の発光ダイオードを形成する。その結果、一度の量子井戸層の形成で、効率の良い白色ダイオードが得られる。ただし、傾斜面は(110)面および(11-2)面にこだわらず、傾斜角度が変わっていれば良い。
(実施形態１３)
【００３４】
図21に実施形態7と同様なマイクロエピキシーを利用したプロセスにより赤色、緑色お
よび青色の量子井戸層を形成する。ただし、Si(100)1基板をTMAHおよびKOHを使用し、異
方性エッチングにより(110)面や(11-2)面またはさらに高次ミラー面を形成する。そして
、(100)面に赤色9(a)、(110)面に緑色10(d)、(11-2)面に青色10(e)の発光ダイオードを形成する。その結果、一度の量子井戸層の形成で、効率の良い白色ダイオードが得られる。ただし、傾斜面は(110)面および(11-2)面にこだわらず、傾斜角度が変わっていれば良い
。
(実施形態１４)
【００３５】
図22に示すように、多結晶結晶基板101を等方性エッチングおよび異方性エッチングを
行い、エッチング断面が直線的傾斜になるようにする。台形部分の表面102、およびエッ
チング部分103を形成する。その後、表面を100〜300nm酸化し、酸化膜112を形成する。その後多結晶Si113を300〜1000nm形成する。図23に示すように多結晶Si上にAlN,GaNまたはSiCバッファー層114、またはそれらの組み合わせた層を10〜50nm形成する。その後、図24に示すようにn型GaNエピタキシャル層115を1〜20μｍ形成する。実施形態1と同様にその後はInNモル比0.2８〜0.31の量子井戸層9,10を形成する。これにより、GaN層の平面部で黄色発光ダイオード、斜面部で青色発光層を形成できる。さらにその上に、p-＋ｐ+型GaN層11を100〜300nm形成し、最期に電極（図示せず）を形成して、白色発光ダイオードを完成させる。
(実施形態１５)
【００３６】
図25に示すように、多結晶結晶基板101を等方性エッチングおよび異方性エッチングを
行い、エッチング断面が直線的傾斜になるようにする。台形部分の表面102、およびエッ
チング部分103を形成する。その後、表面を100〜300nm酸化し、酸化表112を形成する。その後多結晶Si113を300〜1000nm形成する。図23に示すように多結晶Si上にAlN,GaNまたはSiC、またはそれらの組み合わせた層であるバッファー層114を10〜50nm形成する。その後、n型GaNエピタキシャル層を1〜20μｍ形成する。実施形態1と同様にその後は赤色用発光層（InNモル比0.31〜0.35）、緑色用発光層（InNモル比0.19〜0.28）、青色用発光層（InNモル比0.12〜0.21）の量子井戸層を形成する。積層構造は図9に示す。最期に電極（図示せず）形成して、白色発光ダイオードを完成させる。
(実施形態１６)
【００３７】
図26に示すように、多結晶，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子基板101を酸化または減圧CVD法にSiO2膜112を100〜300nm形成する。その後、減圧CVD法により、多結晶Si113を300〜1000nm形成する。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。そしてKOHにより異方性エッチングを行い、エッチング断面が直線的傾斜（（112）面に近い表面）にする。次に多結晶Si上にSiC＋AlNまたはSiC＋GaNバッファー層114をそれぞれ10〜50nm形成する。その後、エピタキシャル成長防止SiO2パターン104を形成した後、n−＋n＋型またはn＋GaNエピタキシャル層7,8を2〜20μｍ形成する。
【００３８】
次にGaNまたはAlNクラッド層およびInNモル比を調整したGaInN(InNモル比0.12〜0.35)量子井戸層9,10はそれぞれ厚さ1〜20nmで3〜7層形成する。実施形態1と同様にまずInNモル比0.31〜0.35の多重量子井戸層を形成する。平面部分は9(d)であり、斜面部分は10(d)である。ただし斜面部分はInNモル比が下がり0.28〜0.31となる。これにより、平面部で黄色発光、斜面部で緑色発光層を形成できる。つぎに、別の多結晶Si領域にInNモル比0.19〜0.28の多重量子井戸層9(e)を形成する。斜面部分10(e)はInNモル比が下がり0.12〜0.21となる。これにより、平面部で緑色発光、斜面部で青色発光層を形成できる。また別の多結晶Si領域にInNモル比0.31〜0.35の多重量子井戸層を形成する。平面部分9(f)はInNモル比0.31〜0.35で、斜面部分10(f)はInNモル比が下がり0.28〜0.31となる。これにより、平面部で赤色発光、斜面部で黄色発光層を形成できる。さらにその上に、p-＋p+型GaN層11を100〜300nm形成し、最期に電極（図示せず）を形成して、白色発光ダイオードを完成させる。
(実施形態１７)
【００３９】
図27に示すように、多結晶，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子基板101を酸化または減圧CVD法にSiO2膜112を100〜300nm形成する。その後、減圧CVD法により、多結晶Si113を300〜1000nm形成する。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。そしてKOHにより異方性エッチングを行い、エッチング断面が直線的傾斜（（112）面に近い表面）にする。次に多結晶Si上にSiC＋AlNまたはSiC＋GaNバッファー層114をそれぞれ10〜50nm形成する。そしてエピタキシャル成長防止用SiO2パターン104とマイクロチャネルエピタキシー用SiO2パターン105を形成し、その後、n−＋n＋型またはn＋GaNエピタキシャル層7および8をマイクロチャネルエピタキシー用SiO2パターン105上に1〜20μｍ形成する。その後は実施形態14と同様なプロセスを行ない、白色発光ダイオードを完成させる。
(実施形態１８)
【００４０】
図28に示すように、実施形態16と同様なプロセスを使用して多結晶Si113を300〜1000nm形成する。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。ドライエッチングおよびTMAHまた
はKOHにより異方性エッチングを行い、(100)面および(11-2)面さらに高次のミラー指数面を形成する。その上にn−＋n＋型またはn＋GaNエピタキシャル層7および8を形成し、さらにその上に緑色用多重量子井戸層9(a）、赤色用多重量子井戸層10(d)、青色用多重井戸層10(e)を持つ発光ダイオードを形成し、その後は実施形態16と同様なプロセスを行い、白
色発光ダイオードを実現する。
(実施形態１９)
【００４１】
図29に示すように、実施形態17と同様なマイクロチャネルエピタキシーを使用したプロセスを使用して多結晶Si113を300〜1000nm形成する。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。ドライエッチングおよびTMAHまたはKOHにより異方性エッチングを行い、(100)面および(11-2)面さらに高次のミラー指数面を形成する。その上に緑色用多重量子井戸層9（a）、赤色用多重量子井戸層10(d)、青色用多重井戸層10(e)を持つ発光ダイオードを形成し、その後は実施形態17と同様なプロセスを行い、白色発光ダイオードを実現する。
(実施形態２０)
【００４２】
図8でSi(100)基板1を用い、9(b),10(b)を有する緑色発光の発光ダイオードの代わりにSiCバッファー層5上に3C-SiCエピタキシャル層7,8を100〜500nm形成し、をそれぞれAlNクラッド層、歪3C-SiC層またはBドープ、Alドープ３C-SiC層を3〜7nmずつ、3〜7層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオードを形成し、GaNによる赤色、青色発光ダイオードと合わせて白色発光ダイオードを実現する。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
(実施形態２１)
【００４３】
図20でSi(100)基板1を用い、あらかじめSiCバッファー層5上に3C-SiCエピタキシャル層7,8を100〜500nm形成し、をそれぞれAlNクラッド層、歪3C-SiC層またはBドープ、Alドープ3C-SiC層を3〜7nmずつ、3〜7層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオード構造(図示せず)、その上に実施形態12と同様にGaInNによる緑色9(a),赤色10(d),青色用量子井戸層10(f)を積層し、さらにさらに3〜7nmのAlNブロック層（図示せず）を形成した発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現する。この場合、緑色発光ダイオードを3C-SiCとGaNから形成する意味は緑色の発光を強めるためである。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
(実施形態２２)
【００４４】
図28で多結晶Si基板101を用い、実施形態18と同様なプロセスで多結晶Si上にSiCバッファー層114上に3C-SiCエピタキシャル層7,8を100〜500nm形成し、をそれぞれAlNクラッド層、歪3C-SiC層またはBドープ、Alドープ3C-SiC層を3〜7nmずつ、3〜7層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオード構造(図示せず)、その上に実施形態12と同様にGaInNによる緑色9(a),赤色10(d),青色用量子井戸層10(f)を積層し、さらに3〜7nmのAlNブロック層（図示せず）を積層した発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現する。この場合、緑色発光ダイオードを3C-SiCとGaNから形成する意味は緑色の発光を強めるためである。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
【実施例１】
【００４５】
また、図1の単結晶Si基板1でデバイス領域の周辺を幅30μm、深さ5μmの溝2を掘り、GaNエピタキシャル層を形成する側の表面積を高め、GaNエピタキシャル層を形成した後、基板のそりがなくなるようにした。またこの溝はGaNエピタキシャル膜のストレスが増大しないようにする役目がある。この基板は表面のSiO2パターン（図示せず）を使用してKOH
で異方性エッチングした。これはストレスの緩和と良質なエピタキシャル膜を得るためである。
【００４６】
図1に赤、緑、青色発光ダイオードを積層するプロセスを示す。図1(a)に示すように、Si基板(110)1上に200nm厚のSiO2膜パターン（図示せず）により、20wt％のTMAHを使用し、80℃で、<1-10>方向に異方性エッチング4を行った。エッチング幅は5μmである。エッチングしない平坦部分の幅3は15μmである。図1(b)にチップ内のパターンを示す。エッチング溝は<1-10>方向に並ぶ。またエッチング傾斜面は(112)面となった。図1(a)のA-B断面を図2に示す。Si(110)平面3と異方性エッチング領域4を示している。
【００４７】
図3に示すように、この表面にMOCVD法により900℃でTMA,NH3によりAlNバッファー層5を30nm形成した。SiO2パターン6間の幅は3μmである。次に図5に示すようにMOCVD法により1050℃でトリメチルガリウム（TMG）とアンモニア(NH3）およびSiH4によりn型GaNエピタキシャル層7,8を3μｍ形成した。その後、図6に示すように量子多重井戸層9,10を形成した。1050℃でトリメチルガリウム（TMG）とアンモニア(NH3）によりGaNクラッド層を形成し、800℃でTMG,NH3，およびトリメチルインジウム（TMI）により、GaInN量子井戸層を形成した。
【００４８】
多重井戸層はクラッド層および量子井戸層からなり、この場合、GaNクラッド層およびInNモル比を調整したGaInN(InNモル比0.20〜0.30)量子井戸層9,10はそれぞれ厚さ7および5nmで6および5層形成した。図7に示すように、その上に、1050℃でTMG，NH3およびCp2Mgによりp型GaN膜11を200nm形成した。ｐ型GaN膜はp-+p+構造となっている。その後、電極形成（図示せず）を行い、発光ダイオードが完成した。ただし、p型GaN膜23を200nm形成する前に、GaNブロック層（図示せず）を7nm形成した。
【００４９】
ここで、Si(110)平面上ではInNモル比が0.30となり黄色が発光し、また(112)斜面ではInNモル比が0.20となるため、青色を発光した。このため白色光が得られた。
（実施例２）
【００５０】
図8にSi(110)基板1を使用し、平面を各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形
成した構造を示す。形成プロセスは実施例1とほぼ同様（通常のエピタキシャル成長を用
いた）であるが、９(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.33)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.24)、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比0.20)である。各発光層を分ける具体的な形成プロセスは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後、その部分の酸化膜を除去した。このため白色光が得られた。
（実施例３）
【００５１】
図7にSi(110)基板1を使用し、平面を各領域に分けてそれぞれ赤、緑、青色発光ダイオードを積層形成した構造を示す。各量子井戸の構造は図9に示す。形成プロセスは実施形態1とほぼ同様であるが、21(a)-1,21(a)-2はGaNクラッド層および赤色用量子井戸層(InNモル比0.33)、21(b)-1,21(b)-2はGaNクラッド層および緑色発光層(InNモル比0.24)、21(c)-1,21(c)-2はAlNまたはGaNクラッド層および青色発光層(InNモル比0.20)である。このため白色光が得られた。
（実施例４）
【００５２】
図8は、各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形成した構造を示す。ただし、
この場合は基板にSi(100)1を使用した。40％のKOHを使用し、70℃で異方性エッチングを
行なった。したがって、発光ダイオードの下層のSi平坦部分は(100)面であり、斜面は(110)面である。形成プロセスは実施例1とほぼ同様（通常のエピタキシャル成長を用いた）であるが、InNモル比は斜面部分の量子井戸に焦点を合わせた。
【００５３】
９(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.33)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.24)
、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比0.20)である。各発光層を分ける具体的な形成プロセスは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後
その部分の酸化膜を除去した。このため白色光が得られた。
（実施例５）
【００５４】
図8に各領域に分けて赤、緑、青色発光ダイオードを形成した構造を示す。ただし、こ
の場合は基板にSi(111)1を使用した。40％のKOHを使用し、70℃でエッチングを行なった
。したがって、発光ダイオードの下層のSi平坦部分は(111)面であり、斜面は(110)面である。形成プロセスは実施例1とほぼ同様（通常のエピタキシャル成長を用いた）である。
【００５５】
9(a),10(a)は赤色発光層(InNモル比0.33)、9(b),10(b)は緑色発光層(InNモル比0.24)、9(c),10(c)は青色発光層(InNモル比0.20)である。各発光層を分ける具体的な形成プロセ
スは、形成する領域以外を酸化膜でカバーし、量子井戸層を形成し、量子井戸形成後、その部分の酸化膜を除去した。このため白色光が得られた。
(実施例６)
【００５６】
図10に赤、緑、青色発光ダイオードを積層するプロセスを示す。図10に示すように、Si基板(100)1上にSiO2膜パターン（図示せず）により、40％のKOHを使用し、70℃で (110)
方向に異方性エッチングを行い、(110)斜面を形成した。異方性エッチング後、GaNエピタキシャル膜成長防止SiO2パターン13を形成した。エッチングしない部分3の幅は、5μmであり、エッチング部分4の幅は10μmである。
【００５７】
図11に示すように、この表面に900℃でそれぞれSiH4＋C2H2およびTMA＋NH3によりSiC＋AlNバッファー層5をそれぞれ15nm形成する。次に図12に示すようにn型GaNエピタキシャル層7,8を3μｍ形成した。その後、図13に示すように平面領域の量子多重井戸層9，斜面領域の量子多重井戸層10を形成する。多重井戸層9，10はクラッド層および量子井戸層からなり、この場合、GaNまたはAlNクラッド層およびInNモル比を調整したGaInN(InNモル比0.20〜0.28)量子井戸層はそれぞれ厚さ７nmおよび5nmでそれぞれ4層および3層ずつ積層形成した。図14に示すように、その上に、p型GaN膜11を200nm形成した。P型GaN膜はp-+p+構造となっている。その後、電極形成（図示せず）を行い、発光ダイオードが完成した。ただし、p型GaN膜11を200nm形成する前に、GaNブロック層（図示せず）を7nm形成した。
【００５８】
ここで、Si(100)1平面上の多重量子井戸層9ではInNモル比が0.28の黄色発光量子井戸層を3層形成する。そして(110)斜面10ではInNモル比が0.24となるため、緑色を発光した。さらに多重量子井戸層９上に緑色発光発光用のInNモル比が0.24となる多重量子井戸層を3層積層した。この場合は緑色の発光効率は悪い。しかし (110)斜面10では新たに積層した多重量子井戸層はInNモル比が0.20となるため、青色を発光した。このため白色光が得られた。
(実施例７)
【００５９】
図15にSi基板(100)1上にマイクロピタキシャル法を利用した発光ダイオードの断面形
状を示す。発光ダイオードの断面形状を示す。図4に示すように、減圧CVD法によりSiO2膜を100nm形成し、異方性エッチング溝4に垂直にSiO2パターン6を形成した。SiO2パターン幅は15μmである。SiO2パターン間の幅は3μmである。このマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にGaNエピタキシャル層7,8を3μm形成した。その他は実施例6と同じ工程で発光ダイオードを形成した。黄色9および緑色用多重量子井戸層10と緑色9および青色用多重量子井戸層10の積層により、実施形態8より発光効率の良い白色ダイオードが得られた。
(実施例８)
【００６０】
図16にSi基板(100)1上に実施例6と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。ただし、多重量子井戸層を積層せず、平面的に配置した。それぞれ膜厚5nmで3層の黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層、緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層と赤色9(f)および黄色用10(f)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、白色ダイオードが得られた。
(実施例９)
【００６１】
図17にSi基板(100)1上の膜厚100nmのマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にGaN層を形成し、実施例7と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層、緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層と赤色9(f)および黄色用10(f)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、効率の良い白色ダイオードが得られた。
(実施例１０)
【００６２】
図18にSi基板(100)1上に実施例8と同じような工程を行なった発光ダイオードの断面形状を示す。ただし、今度は、黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードを別々に形成し、白色ダイオードが得られた
。
(実施例１１)
【００６３】
図19にSi基板(100)1上に膜厚100nmのマイクロエピタキシャル成長用酸化膜パターン14上にn−＋n＋GaN層を形成し、実施形態10と同じような工程を行なった発光ダイオードの
断面形状を示す。黄色9(d)および緑色用10(d)多重井戸層と緑色9(e)および青色用10(e)多重井戸層を持つ発光ダイオードの組み合わせで、効率の良い白色ダイオードが得られた。(実施例１２)
【００６４】
図20にSi基板(100)1上に実施例6と同様なプロセスにより赤色、緑色および青色の量子井戸層を形成する。ただし、Si(100)基板1をそれぞれ20wt％のTMAHを使用し、80℃でエッチングし、また40％のKOHを使用し、70℃でTMAHによる異方性エッチングを行い(110)面や(11-2)面を形成した。そして、(100)面に赤色9(a)、(110)面に緑色9(d)、(11-2)面に青色10(e)の発光ダイオードを形成した。その結果、一度の量子井戸層の形成で、効率の良い白色ダイオードが得られた。ただし、傾斜面は(110)面および(11-2)面にこだわらず、傾
斜角度が10°程度変わっていれば良い。
(実施例１３)
【００６５】
図21にSi基板(100)1上に実施例7と同様なマイクロエピキシーを利用したプロセスにより赤色、緑色および青色の量子井戸層を形成した。ただし、Si(100)基板1をそれぞれ20wt％のTMAHを使用し、80℃でエッチングし、また40％のKOHを使用し、70℃でTMAHによる異方性エッチングにより(110)面や(11-2)面を形成した。そして、(100)面に赤色9(a)、(110)面に緑色10(d)、(11-2)面に青色10(e)の発光ダイオードを形成した。その結果、一度の量子井戸層の形成で、効率の良い白色ダイオードが得られた。ただし、傾斜面は(110)面および(11-2)面にこだわらず、傾斜角度が10°程度変わっていれば良い。
(実施例１４)
【００６６】
図22に示すように、多結晶結晶基板101を等方性エッチングおよび異方性エッチングを
行い、エッチング断面が直線的傾斜になるようにした。台形部分の表面102の幅は5μm、
およびエッチング部分103の幅は15μmであった。その後、表面を200nm酸化し、酸化表面112を形成した。
【００６７】
その後多結晶Si113を500nm形成する。図23に示すように多結晶Si上にAlNバッファー層114を30nm形成した。その後、図24に示すようにn型GaNエピタキシャル層115を5μｍ形成した。実施例1と同様にその後はInNモル比0.20〜0.33の量子井戸層を形成した。これにより、GaN層の平面部で黄色発光ダイオード、斜面部で青色発光層を形成できた。またp-＋p+型GaN層11を200nm形成し、最期に電極を形成して、白色発光ダイオードを完成した。
(実施例１５)
【００６８】
図25に示すように、多結晶結晶基板101を等方性エッチングおよび異方性エッチングを
行い、エッチング断面が直線的傾斜になるようにした。台形部分の表面102、およびエッ
チング部分103を形成する。幅はそれぞれ15μmおよび5μmであった。その後、表面を200nm酸化し、酸化表面112を形成した。
【００６９】
その後多結晶Si113を500nm形成する。図25に示すように多結晶Si上にAlNバッファー層114を30nm形成した。その後、n型GaNエピタキシャル層7,8を3μｍ形成した。実施例1と同様にその後は赤色用発光層（InNモル比0.33）9(a)、緑色用発光層(InNモル比0.24)9(b)、青色用発光層(InNモル比0.20)9(c)の量子井戸層を形成した。ただし、積層構造の場合は、図9に示す。最期に電極（図示せず）を形成して、白色発光ダイオードを完成させた。
(実施例１６)
【００７０】
図26に示すように、多結晶101を酸化し、SiO2膜112を200nm形成した。その後、減圧CVD法により、多結晶Si113を700nm形成した。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。そしてKOHにより異方性エッチングを行い、エッチング断面が直線的傾斜（（112）面に近い表面）にした。多結晶Si台形の上辺は15μmである。次に多結晶Si上113にSiC＋AlNバッファー層114をそれぞれ15nm形成した。その後、エピタキシャル成長防止SiO2パターン104を形成した後、n−＋n＋型GaNエピタキシャル層7,8を5μｍ形成した。
【００７１】
次にGaNまたはAlNクラッド層およびInNモル比を調整したGaInN(InNモル比0.20〜0.33)量子井戸層はそれぞれ厚さ7nmおよび5nmでそれぞれ4および3層形成した。実施例8と同様にその後はInNモル比0.33の多重量子井戸層を形成した。平面部分は9(d)であり、斜面部分は10(d)である。ただし斜面部分はInNモル比が下がり0.26となる。これにより、平面部で黄色発光、斜面部で緑色発光層を形成できる。つぎに別の多結晶Si領域にInNモル比0.24の多重量子井戸層9(e)を形成した。斜面部分10(e)はInNモル比が下がり0.20となる。これにより、平面部で緑色発光、斜面部で青色発光層を形成できた。また別の多結晶Si領域にInNモル比0.33の多重量子井戸層9(f)を形成した。斜面部分10(f)はInNモル比が下がり0.30となった。これにより、平面部で赤色発光、斜面部で黄色発光層を形成できた。さらにその上に、p-＋p+型GaN層11を200nm形成し、最期に電極（図示せず）を形成して、白色発光ダイオードを完成させた。(実施例１7)
【００７２】
図27に示すように、多結晶Si101を酸化し、SiO2膜112を200nm形成した。その後、減圧CVD法により、多結晶Si113を700nm形成した。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。そしてKOHにより異方性エッチングを行い、エッチング断面が直線的傾斜（（112）面に近い表面）にした。次に多結晶Si上にSiC＋AlNバッファー層114をそれぞれ15nmずつ形成した。そしてエピタキシャル成長防止用SiO2パターン104とマイクロチャネルエピタキシー用SiO2パターン105を形成し、その後、n−＋n＋型GaNエピタキシャル層7および8をマイクロチャネルエピタキシー用SiO2パターン105上に5μｍ形成した。その後は実施例14と同様なプロセスを行ない、白色発光ダイオードを完成させた。この場合は実施例14よりより効率的な白色発光ダイオードが得られた。
(実施例１８)
【００７３】
図28に示すように、実施例16と同様なプロセスを使用して多結晶Si113を700nm形成した。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。ドライエッチングおよび30％のKOHを使用し、100℃でエッチングし、さらに40％のKOHを使用し、70℃で異方性エッチングを行い、それぞれ(100)面および(11-2)面さらに高次のミラー指数面を形成した。その上に緑色用多重量子井戸層10(d)、赤色用多重量子井戸層9(a)、青色用多重井戸層10(e)を持つ発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した。
(実施例１９)
【００７４】
図29に示すように、実施例17と同様なマイクロチャネルエピタキシーを使用したプロセスを使用して多結晶Si113を700nm形成した。多結晶Siの面方位は(110)面が優勢になる。ドライエッチングおよび30％のKOHを使用し、100℃でエッチングし、さらに40％のKOHを使用し、70℃で異方性エッチングを行い、それぞれ(100)面および(11-2)面さらに高次のミラー指数面を形成した。その上に緑色用多重量子井戸層10(d)、赤色用多重量子井戸層9(a)、青色用多重井戸層10(e)を持つ発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した。
(実施例２０)
【００７５】
図8でSi(100)基板1を用い、9(b),10(b)を有する緑色発光の発光ダイオードの代わりにNをドープしたn型SiC型バッファー層5上に1000℃でn型3C-SiCエピタキシャル層7,8を200nm形成し、AlNクラッド層および歪3C-SiC層をそれぞれ７nmおよび5nmずつ、5層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオードを形成し、GaNによる赤色、青色発光ダイオードと合わせて白色発光ダイオードを実現した。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
(実施例２１)
【００７６】
図20でSi(100)基板1を用い、あらかじめ30nmのNをドープしたn型SiCバッファー層5上に1000℃でn型3C-SiCエピタキシャル層7,8を200nm形成し、それぞれ7nmのAlNクラッド層およびSiH4流量に対して10％のB2H6流量としてBドープ３C-SiC層を3nmずつ、3層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオード構造(図示せず)、その上に実施例12と同様にGaInNによる緑色9(a),赤色10(d),青色用量子井戸層10(f)を積層し、さらに7nmのAlNブロック層（図示せず）を形成した発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した。この場合、緑色発光ダイオードを3C-SiCとGaNから形成する意味は緑色の発光を強めるためである。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
(実施例２２)
【００７７】
図28で多結晶Si基板101を用い、実施形態18と同様なプロセスで多結晶Si上に30nmのn型SiCバッファー層114上に1000℃でn型3C-SiCエピタキシャル層7,8を200nm形成し、をそれぞれ７nmのAlNクラッド層およびSiH4流量に対して10％のB2H6流量としてBドープ3C-SiC層を3nmずつ、3層形成した量子井戸層とする緑色発光ダイオード構造(図示せず)上に、実施例18と同様にGaInNによる緑色9(a),赤色10(d),青色用量子井戸層10(f)を積層し、さらに7nmのAlNブロック層（図示せず）を積層した発光ダイオードを形成し、白色発光ダイオードを実現した。この場合、緑色発光ダイオードを3C-SiCとGaNから形成する意味は緑色の発光を強めるためである。ただし、緑色発光ダイオードの量子井戸としてZnOを用いても良い。
【符号の説明】
【００７８】
1. Si(110)基板またはSi(100)基板、Si(111)基板
2．スクライブライン
3. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面（表面処理有り）
4．Si異方性エッチング領域
5．バファー層（AlN，GaN，SiC，SiC+AlN,SiC+GaN）
6. 酸化膜パターン
7．Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上のn＋型、n-+n+型ＧａＮエピタキシャル層または3C-SiCエピタキシャル層
8．Si(110) またはSi(100)、Si(111)基板のエッチング斜面上のn＋型、n-+n+型ＧａＮエ
ピタキシャル層または3C-SiCエピタキシャル層
9．Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上多重井戸層
9(a). Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上赤色発光用多重井戸層
9(b). Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上緑色発光用多重井戸層
9(c). Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上青色発光用多重井戸層
9(d). Si(100)面またはSi(111)面上黄色発光用多重井戸層
9(e). Si(100)面またはSi(111)面上緑発光用多重井戸層
9(f). Si(100)面またはSi(111)面上赤色発光用多重井戸層
10．Si(110) またはSi(100)、Si(111)基板のエッチング斜面上多重井戸層
10(a). Si(110) またはSi(100)、Si(111)基板のエッチング斜面上黄色発光用多重井戸層
10(b). Si(110) またはSi(100)、Si(111)基板のエッチング斜面上青色発光用多重井戸層
10(c). Si(110) またはSi(100)、Si(111)基板のエッチング斜面上青色発光用多重井戸層
10(d). Siエッチング斜面(110)面または(211)面上緑色発光用多重井戸層
10(e). Siエッチング斜面(110)面または(211)面上青色発光用多重井戸層
10(f). Siエッチング斜面(110)面または(211)面上黄色発光用多重井戸層
11．平面上p+またはp-+p+ＧａＮエピタキシャル層
12．斜面上p+またはp-+p+ＧａＮエピタキシャル層
13．エピタキシャル成長防止SiO2パターン
14．マイクロエピタキシャル用SiO2パターン
21(a)-1. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上赤色発光用多重井戸層のクラッド層（AlNまたはGaN）
21(a)-2. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上赤色発光用多重井戸層のウェル層（GaInN中のInNモル比0.31〜0.35）
21(b)-1. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上緑色発光用多重井戸層のクラッド層（AlNまたはGaN）
21(b)-2. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上緑色発光用多重井戸層のウェル層（GaInN中のInNモル比0.19〜0.28）
21(c)-1. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上青色発光用多重井戸層のクラッド層（GaN）
21(c)-2. Si(110)面またはSi(100)面、Si(111)面上青色発光用多重井戸層のウェル層（GaInN中のInNモル比0.12〜0.21）
101．多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子基板
102．多結晶Si，SiO2，アモーファスSiC,多結晶SiC，硝子基板表面
103．エッチング部分
104．エピタキシャル成長防止用SiO2パターン
105．マイクロチャネルエピタキキシー用SiO2パターン
112．酸化膜
113．多結晶Si
114．バッファー膜（AlN,SiC,GaN,SiC+AlN,SiC+GaN）
115．n+またはn-＋n＋GaNエピタキシャル層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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