(57)【要約】【課題】光量低下や素子全体の大型化等を招くことなく、従来構成よりも絶縁耐圧を向上させてＥＳＤ耐量を十分に確保できるようにする。【解決手段】基板１１上に、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４が順に積層され、前記第１導電型半導体層１２上の露出部分には第１導電型用電極１５が導通し、前記第２導電型半導体層１４には第２導電型用電極１６が導通し、前記発光機能層１３、前記第２導電型半導体層１４および前記第２導電型用電極１６と前記第１導電型用電極１５との間が絶縁層１７によって絶縁されてなる発光素子において、前記絶縁層１７に付設絶縁層１８を付設する。そして、前記付設絶縁層１８の付設によって、前記第２導電型半導体層、前記発光機能層および前記第１導電型半導体層が構成するダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードが構成されるようにする。【選択図】図１
2010171167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上の一部分を露出させつつ当該第１導電型半導体層上の他部分に形成された発光機能層と、
前記発光機能層上に形成された第２導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上の露出部分と導通する第１導電型用電極と、
前記第２導電型半導体層と導通する第２導電型用電極と、
前記発光機能層、前記第２導電型半導体層および前記第２導電型用電極と前記第１導電型用電極との間の絶縁のために当該間に介在する絶縁層と、
前記絶縁層に付設されて、前記第２導電型半導体層、前記発光機能層および前記第１導電型半導体層が構成するダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードを構成する付設絶縁層と
を備える発光素子。
【請求項２】
前記付設絶縁層は、前記絶縁層における前記第２導電型用電極の側に付設されて、当該絶縁層とのｐｎ逆接合またはショットキー接合によって前記仮想ダイオードを構成する第１導電型半導体絶縁層からなる
請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記付設絶縁層は、前記絶縁層における前記第１導電型用電極の側に付設されて、当該絶縁層とのｐｎ逆接合またはショットキー接合によって前記仮想ダイオードを構成する第２導電型半導体絶縁層からなる
請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記付設絶縁層は、ｐｎ逆接合によって前記仮想ダイオードを構成する第１導電型半導体絶縁層と第２導電型半導体絶縁層との絶縁層対からなる
請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
前記付設絶縁層は、導電型制御された、Ｓｉ、Ｇｅ若しくはＣのいずれか、または、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ若しくはＴｉのいずれかとＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ若しくはＢｉのいずれかとの組み合わせ、または、Ｚｎ若しくはＣｄのいずれかとＯ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＴｅのいずれかとの組み合わせからなる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１導電型半導体層は、基板上に形成される
請求項１記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、発光素子の一例である発光ダイオード（Light Emitting Diode）の概略構成を模式的に示す側断面図である。図例では、基板側光取出し型の発光ダイオードの構成例を示している。
図例の発光ダイオードは、透明部材からなる基板１１上に、第１導電型（例えば、ｎ型。）半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型（例えば、ｐ型。）半導体層１４からなる積層体が配されている。この積層体により、半導体を用いたｐｎ接合と呼ばれる構造を有することになる。
ただし、第１導電型半導体層１２上は、全面が発光機能層１３および第２導電型半導体層１４に覆われているのではなく、その一部が露出している。そして、その露出部分には、第１導電型用電極１５が導通している。この第１導電型用電極１５は、カソード（陰極）として機能することになる。
一方、積層体における第２導電型半導体層１４上には、第２導電型用電極１６が導通している。この第２導電型用電極１６は、光反射膜としての機能を備える第２導電型用第１電極１６ａと、バンプ実装のためのコンタクト部としての機能を備える第２導電型用第２電極１６ｂと、が積層されてなる。これらが積層されてなる第２導電型用電極１６は、アノード（陽極）として機能することになる。
このような構成の発光ダイオードでは、アノードとして機能する第２導電型用電極１６からカソードとして機能する第１導電型用電極１５に対して順方向に電圧を加えることで、ｐｎ接合構造部分を発光させるようになっている。すなわち、電流注入によって発光機能層１３の量子井戸構造が励起され、これにより当該発光機能層１３を含む積層体の全面で発光状態となるのである。
【０００３】
ところで、発光ダイオードから取り出す光の明るさ確保（光量増大）のためには、発光機能層１３の積層面積を増大させることが有効である。すなわち、第１導電型半導体層１２上を覆う発光機能層１３の面積を増大させ、当該発光機能層１３で覆われない露出部分の面積を抑制することが有効である。
その一方で、第１導電型半導体層１２上の露出部分と導通する第１導電型用電極１５については、バンプ実装のために、一定量以上の面積が外部に向けて露出している必要がある。
これらの相反する事項を両立させるために、発光ダイオードについては、図７に示したように、発光機能層１３を含む積層体と、第１導電型用電極１５との間に、絶縁層１７を介在させることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような構成によれば、絶縁層１７を介在させ、その絶縁層１７に第１導電型用電極１５をオーバーラップさせることで、発光機能層１３を含む積層体の面積増大による明るさ確保を図りつつ、第１導電型用電極１５におけるバンプ実装面積を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１７２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来構成では、以下に述べるような難点がある。
絶縁層１７を介在させた構成の発光ダイオードでは、当該絶縁層１７を構成する絶縁材料の絶縁破壊耐圧によって、ＥＳＤ（静電気放電）の耐量が決定される。例えば、絶縁層１７を構成する絶縁材料としてＳｉＯ2を用いると、当該絶縁材料の絶縁破壊耐圧は約１０ＭＶ／ｃｍであるため、約５００ｎｍの厚みで絶縁層１７を形成した場合であれば、約５００Ｖの絶縁破壊耐圧となる。ところが、発光ダイオードに求められるＥＳＤ耐量は、約３ｋＶである。つまり、約５００Ｖの絶縁破壊耐圧では、不十分である。
約３ｋＶのＥＳＤ耐量を満足するためには、絶縁層１７を厚くすることも考えられる。ただし、絶縁層１７を厚くすることは、光量低下に繋がる発光機能層１３の面積削減や発光ダイオード全体の大型化等を招く要因となり得るため、望ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、光量低下や素子全体の大型化等を招くことなく、従来構成よりも絶縁耐圧を向上させてＥＳＤ耐量を十分に確保することのできる発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出された発光素子で、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上の一部分を露出させつつ当該第１導電型半導体層上の他部分に形成された発光機能層と、前記発光機能層上に形成された第２導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上の露出部分と導通する第１導電型用電極と、前記第２導電型半導体層と導通する第２導電型用電極と、前記発光機能層、前記第２導電型半導体層および前記第２導電型用電極と前記第１導電型用電極との間の絶縁のために当該間に介在する絶縁層と、前記絶縁層に付設されて、前記第２導電型半導体層、前記発光機能層および前記第１導電型半導体層が構成するダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードを構成する付設絶縁層とを備える。
【０００８】
上記構成の発光素子では、第２導電型半導体層、発光機能層および第１導電型半導体層の積層によって、ｐｎ接合構造によるダイオードが構成される。また、これとは別に、付設絶縁層を絶縁層に付設することによって、当該ダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードが構成される。したがって、ｐｎ接合構造によるダイオードに順方向バイアスをかけると、絶縁層における仮想ダイオードには逆方向バイアスがかかることになる。つまり、付設絶縁層の付設によって逆方向バイアス状態を形成することで、絶縁層では、電子の流れが生じ難くなる。これにより、絶縁層では、その厚さの増大等を要することなく、絶縁破壊耐圧が向上するようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、絶縁層の絶縁破壊耐圧を向上させ得るので、ＥＳＤ耐量に優れた発光素子を実現することが可能になる。しかも、その場合であっても、絶縁層の厚さ増大等を要することがないので、光量低下に繋がる発光機能層の面積削減や発光素子全体の大型化等を招くことがない。つまり、同じ絶縁耐圧であれば、従来構造よりも素子全体の小型化が実現容易となり、これに伴う生産性の向上も期待できる。さらには、光の明るさを犠牲にすることなく、バンプ実装のための電極面積を十分に確保できる。また、絶縁層におけるｐｎ逆接合構造を、発光素子のｐｎ接合構造部分と接続し、回路を構成することにより、ＥＳＤ保護素子として機能させることもできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【図７】発光素子の一例である発光ダイオードの概略構成を模式的に示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明に係る発光素子について説明する。
なお、ここでは、発光素子として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）を例に挙げ、以下の説明を行う。
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
先ず、本発明が適用されたＬＥＤについて、その第１の実施の形態を説明する。
【００１３】
［発光素子の概略構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。図例では、基板側光取出し型ＬＥＤの構成例を示している。また、図中において、従来構成（図７参照。）と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００１４】
図例のＬＥＤは、基板１１と、第１導電型半導体層１２と、発光機能層１３と、第２導電型半導体層１４と、第１導電型用電極１５と、第２導電型用電極１６と、絶縁層１７と、第１導電型半導体絶縁層１８と、を備えて構成されている。
なお、ここでいう第１導電型および第２導電型は、それぞれが互いに異なる導電型のことである。例えば、第１導電型がｎ型である場合には第２導電型はｐ型であり、第１導電型がｐ型である場合には第２導電型はｎ型である。
【００１５】
基板１１は、ＬＥＤの基体となるもので、透明部材によって形成されたものである。このような基板１１としては、例えばサファイヤ基板を用いることが考えられる。ただし、その他にも、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。
【００１６】
第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４は、基板１１上に順に積層されて、これにより半導体を用いたｐｎ接合構造を構成する。そして、電流注入によって発光機能層１３の量子井戸構造が励起され、これにより当該発光機能層１３を含む積層体の全面で発光するようになっている。
このような第１導電型半導体層１２、発光機能層１３と、第２導電型半導体層１４の形成材料としては、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＩｎＧａＮ混晶、ＩｎＧａＮ混晶を含む）、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体を例示することができる。
ただし、第１導電型半導体層１２上は、全面が発光機能層１３および第２導電型半導体層１４に覆われているのではなく、その一部が露出している。つまり、発光機能層１３は、第１導電型半導体層１２上の一部分を露出させつつ、当該第１導電型半導体層１２上の他部分を覆うように形成されている。そして、その発光機能層１３上の全面を覆うように、第２導電型半導体層１４が形成されている。
【００１７】
第１導電型用電極１５は、第１導電型半導体層１２上の露出部分と導通するとともに、その上端面がバンプ実装のためのコンタクト部として機能するように形成されている。そして、第１導電型半導体層１２と導通することによって、第１導電型用電極１５は、カソード（陰極）として機能することになる。
このような第１導電型用電極１５の形成材料としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ＴｉＷやＴｉＭｏといったチタン合金（例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層等）、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金を挙げることができる。なお、「／」の前に記載された層が、より一層、基体の近くに位置する（すなわち、下側に位置する）。
【００１８】
第２導電型用電極１６は、第２導電型半導体層１４と導通するとともに、その上端面がバンプ実装のためのコンタクト部として機能するように形成されている。さらに詳しくは、第２導電型用電極１６は、光反射膜としての機能を備える第２導電型用第１電極１６ａと、バンプ実装のためのコンタクト部としての機能を備える第２導電型用第２電極１６ｂと、が積層されてなる。そして、このこれらが積層されてなる第２導電型用電極１６は、アノード（陽極）として機能することになる。
このような第２導電型用電極１６のうち、第２導電型用第１電極１６ａの形成材料としては、銀（Ａｇ）を挙げることができる。第２導電型用第１電極１６ａをＡｇで形成すれば、例えば９６％以上の光反射率を達成することができる。
また、第２導電型用第２電極１６ｂについては、第１導電型用電極１５と同様の形成材料を用いることが考えられる。
【００１９】
絶縁層１７は、発光機能層１３を含む積層体（具体的には、発光機能層１３、第２導電型半導体層１４および第２導電型用第１電極１６ａによる積層体。）と、第１導電型用電極１５との間の絶縁のために、当該間に介在するように配されたものである。この絶縁層１７が介在することで、第１導電型用電極１５は、当該絶縁層１７上にオーバーラップするように配される。そして、このオーバーラップにより、第１導電型用電極１５は、その上端面におけるバンプ実装面積が十分に確保されることになる。
このような絶縁層１７の形成材料としては、ＳｉＯ2やＳｉＮ等の絶縁材料を用いることが考えられる。ただし、その他にも、ＳｉＯx系材料、ＳｉＮy系材料、ＳｉＯxＮy系材料、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3を例示することができる。
【００２０】
第１導電型半導体絶縁層１８は、絶縁層１７の第２導電型用第１電極１６ａに面する側に付設されたものである。ここで、付設とは、絶縁層１７と第２導電型用第１電極１６ａとの間に介在するように配されていることをいう。
第１導電型半導体絶縁層１８が介在する領域範囲は、図例のように、少なくとも、第２導電型用第１電極１６ａの上面と、第１導電型用電極１５のオーバーラップ部分とが、平面的に重なり合う領域とする。ただし、これに限定されることはなく、第２導電型用第１電極１６ａの上面と絶縁層１７とが平面的に重なり合う領域の全域に加えて、当該第２導電型用第１電極１６ａおよび第２導電型半導体層１４の端面と絶縁層１７との間にまで廻り込むように、第１導電型半導体絶縁層１８の介在領域範囲を広げることも考えられる。
第１導電型半導体絶縁層１８の形成材料としては、例えば、導電型制御された、Ｓｉ、Ｇｅ若しくはＣのいずれか、または、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ若しくはＴｉのいずれかとＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ若しくはＢｉのいずれかとの組み合わせ、または、Ｚｎ若しくはＣｄのいずれかとＯ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＴｅのいずれかとの組み合わせからなるものを挙げることができる。ここで、導電型制御とは、所望の導電型となるように材料選択を行うことをいう。具体的には、例えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｄによればｎ型ドープとなり、またＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅによればｐ型ドープとなる、といった具合である。
このような第１導電型半導体絶縁層１８の介在によって、当該第１導電型半導体絶縁層１８と絶縁層１７とは、仮想ダイオードを構成することになる。つまり、第１導電型半導体絶縁層１８は、絶縁層１７とのｐｎ逆接合またはショットキー接合によって、仮想ダイオードを構成する。なお、その仮想ダイオードは、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４からなる積層体が構成するダイオードとは逆方向の整流作用のものである。
【００２１】
［発光素子の製造手順］
次に、以上のような構成のＬＥＤの製造手順を説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【００２２】
ＬＥＤの製造にあたっては、図２（ａ）に示すように、基板１１上に、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３、第２導電型半導体層１４および第２導電型用第１電極１６ａを順に成膜する。このとき、第１導電型半導体層１２上は、その一部を露出させるようにする。
第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の成膜方法としては、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法を挙げることができる。第２導電型用第１電極１６ａの成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、各種のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を挙げることができる。
また、第１導電型半導体層１２の一部分を露出させる方法としては、リソグラフィ技術と、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法との組合せを挙げることができる。
【００２３】
第２導電型用第１電極１６ａの成膜後は、図２（ｂ）に示すように、当該第２導電型用第１電極１６ａの上面における所定の一部領域に、第１導電型半導体絶縁層１８の成膜を行う。この第１導電型半導体絶縁層１８の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を挙げることができる。
【００２４】
第１導電型半導体絶縁層１８の成膜後は、図２（ｃ）に示すように、当該第１導電型半導体絶縁層１８を覆うことで、第２導電型用第１電極１６ａとの間に当該第１導電型半導体絶縁層１８が介在するように、絶縁層１７の成膜を行う。この絶縁層１７の成膜方法としては、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができる。
【００２５】
絶縁層１７の成膜後は、図２（ｄ）に示すように、第２導電型用第１電極１６ａ上の絶縁層１７が形成されていない領域部分に、第２導電型用第２電極１６ｂを成膜する。この第２導電型用第２電極１６ｂの成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法を挙げることができる。
さらには、絶縁層１７の形成領域にオーバーラップさせつつ、第１導電型半導体層１２上の露出部分と導通するように、第１導電型用電極１５を成膜する。この第１導電型用電極１５の成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法を挙げることができる。
なお、第１導電型半導体層１２の一部の露出工程と第２導電型用第２電極１６ｂの形成は、どちらを先に行ってもよく、同時に行うようにすることも考えられる。
【００２６】
以上のような各工程を経ることで、図１に示した構成のＬＥＤが製造されることになる。
【００２７】
［発光素子における処理動作］
次に、以上のように構成されたＬＥＤを発光させる場合の処理動作を説明する。
【００２８】
上述した構成のＬＥＤを発光させる場合には、第２導電型半導体層１４と導通しアノードとして機能する第２導電型用電極１６から、第１導電型半導体層１２と導通しカソードとして機能する第１導電型用電極１５に対して、順方向に電圧を加える。これにより、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によって構成されるｐｎ接合構造部分に電流が注入される。そして、その電流注入によって、発光機能層１３の量子井戸構造が励起されて、当該発光機能層１３を含む積層体の全面で発光状態となるのである。
【００２９】
ただし、絶縁層１７には、第１導電型半導体絶縁層１８が付設されている。そして、第１導電型半導体絶縁層１８の付設によって、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によるｐｎ接合構造部分が構成するダイオードとは別に、当該ダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードが構成されている。
したがって、アノードからカソードに順方向に電圧を加え、これによりｐｎ接合構造によるダイオードに順方向バイアスをかけると、絶縁層１７および第１導電型半導体絶縁層１８によって構成される仮想ダイオードには、逆方向バイアスがかかることになる。つまり、第１導電型半導体絶縁層１８の付設によって逆方向バイアス状態を形成することで、絶縁層１７では、電子の流れが生じ難くなる。これにより、絶縁層１７では、その厚さの増大等を要することなく、絶縁破壊耐圧が向上するようになる。
【００３０】
このように、本実施形態で説明した構成のＬＥＤによれば、第１導電型半導体絶縁層１８の付設によって、絶縁層１７における絶縁破壊耐圧が向上する。そして、絶縁破壊耐圧の向上によって、ＥＳＤ耐量に優れたＬＥＤを実現することが可能になる。
しかも、その場合であっても、第１導電型半導体絶縁層１８の付設による逆方向バイアス状態を利用しているので、絶縁層１７の厚さ増大等を要することがなく、光量低下に繋がる発光機能層１３の面積削減やＬＥＤ全体の大型化等を招くことがない。つまり、同じ絶縁耐圧であれば、従来構造よりも素子全体の小型化が実現容易となり、これに伴う生産性の向上も期待できる。
さらには、絶縁破壊耐圧を向上させた絶縁層１７上に第１導電型用電極１５をオーバーラップさせることで、光の明るさを犠牲にすることなく、バンプ実装のための電極面積を十分に確保できる。また、絶縁層１７におけるｐｎ逆接合構造を、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体のｐｎ接合構造部分と接続し、回路を構成することにより、ＥＳＤ保護素子として機能させることもできるようになる。
【００３１】
しかも、本実施形態で説明した構成のＬＥＤによれば、絶縁層１７の絶縁破壊耐圧を向上させるための仮想ダイオードが、当該絶縁層１７への第１導電型半導体絶縁層１８の付設によって構成されている。すなわち、絶縁層１７に対する第１導電型半導体絶縁層１８の接合関係を利用して、仮想ダイオードが構成されているのである。したがって、従来構成に対して第１導電型半導体絶縁層１８を追加するだけで仮想ダイオードを構成し得るようになり、ＬＥＤの構成が複雑化してしまうのを極力抑制することができる。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明が適用されたＬＥＤの第２の実施の形態を説明する。なお、ここでは、主に上述した第１の実施の形態の場合との相違点について説明を行う。
【００３３】
［発光素子の概略構成］
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。
図例のＬＥＤは、第１導電型半導体絶縁層１８に代わって、第２導電型半導体絶縁層１９を備えて構成されている点で、第１の実施の形態の場合とは異なる。
【００３４】
第２導電型半導体絶縁層１９は、絶縁層１７の第１導電型用電極１５に面する側に付設されたものである。すなわち、第２導電型半導体絶縁層１９は、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との間に介在するように配されている。
第２導電型半導体絶縁層１９が介在する領域範囲は、図例のように、少なくとも、絶縁層１７上への第１導電型用電極１５のオーバーラップ部分に相当する領域とする。ただし、これに限定されることはなく、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との界面の全域にまで廻り込むように、第２導電型半導体絶縁層１９の介在領域範囲を広げることも考えられる。
第２導電型半導体絶縁層１９の形成材料としては、例えば、導電型制御された、Ｓｉ、Ｇｅ若しくはＣのいずれか、または、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ若しくはＴｉのいずれかとＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ若しくはＢｉのいずれかとの組み合わせ、または、Ｚｎ若しくはＣｄのいずれかとＯ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＴｅのいずれかとの組み合わせからなるものを挙げることができる。ここで、導電型制御とは、所望の導電型となるように材料選択を行うことをいう。具体的には、例えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｄによればｎ型ドープとなり、またＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅによればｐ型ドープとなる、といった具合である。
このような第２導電型半導体絶縁層１９の介在によって、当該第２導電型半導体絶縁層１９と絶縁層１７とは、仮想ダイオードを構成することになる。つまり、第２導電型半導体絶縁層１９は、絶縁層１７とのｐｎ逆接合またはショットキー接合によって、仮想ダイオードを構成する。なお、その仮想ダイオードは、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４からなる積層体が構成するダイオードとは逆方向の整流作用のものである。
【００３５】
［発光素子の製造手順］
次に、以上のような構成のＬＥＤの製造手順を説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【００３６】
ＬＥＤの製造にあたっては、図４（ａ）に示すように、基板１１上に、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３、第２導電型半導体層１４および第２導電型用第１電極１６ａを順に成膜する。ここまでは、上述した第１の実施の形態の場合と全く同様である。
第２導電型用第１電極１６ａの成膜後は、続いて、当該第２導電型用第１電極１６ａの上面における所定の一部領域および第１導電型半導体層１２の露出部分における所定の一部領域を覆うように、絶縁層１７の成膜を行う。絶縁層１７の成膜についても、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
【００３７】
絶縁層１７の成膜後は、図４（ｂ）に示すように、当該絶縁層１７の上面における所定の一部領域に、第２導電型半導体絶縁層１９の成膜を行う。この第２導電型半導体絶縁層１９の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を挙げることができる。
【００３８】
第２導電型半導体絶縁層１９の成膜後は、図４（ｃ）に示すように、第２導電型用第１電極１６ａ上の絶縁層１７が形成されていない領域部分に、第２導電型用第２電極１６ｂを成膜する。第２導電型用第２電極１６ｂの成膜については、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
さらには、絶縁層１７に重ねて形成された第２導電型半導体絶縁層１９の形成領域にオーバーラップさせつつ、第１導電型半導体層１２上の露出部分と導通するように、第１導電型用電極１５を成膜する。この第１導電型用電極１５の成膜方法としても、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
なお、第１導電型半導体層１２の一部の露出工程と第２導電型用第２電極１６ｂの形成は、どちらを先に行ってもよく、同時に行うようにすることも考えられる。また、第２導電型用第２電極１６ｂの形成は、第２導電型半導体絶縁層１９の形成に先立って行っても構わない。
【００３９】
以上のような各工程を経ることで、図３に示した構成のＬＥＤが製造されることになる。
【００４０】
［発光素子における処理動作］
次に、以上のように構成されたＬＥＤを発光させる場合の処理動作を説明する。
【００４１】
上述した構成のＬＥＤを発光させる場合には、第２導電型半導体層１４と導通しアノードとして機能する第２導電型用電極１６から、第１導電型半導体層１２と導通しカソードとして機能する第１導電型用電極１５に対して、順方向に電圧を加える。これにより、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によって構成されるｐｎ接合構造部分に電流が注入される。そして、その電流注入によって、発光機能層１３の量子井戸構造が励起されて、当該発光機能層１３を含む積層体の全面で発光状態となるのである。
【００４２】
ただし、絶縁層１７には、第２導電型半導体絶縁層１９が付設されている。そして、第２導電型半導体絶縁層１９の付設によって、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によるｐｎ接合構造部分が構成するダイオードとは別に、当該ダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードが構成されている。
したがって、アノードからカソードに順方向に電圧を加え、これによりｐｎ接合構造によるダイオードに順方向バイアスをかけると、絶縁層１７および第２導電型半導体絶縁層１９によって構成される仮想ダイオードには、逆方向バイアスがかかることになる。つまり、第２導電型半導体絶縁層１９の付設によって逆方向バイアス状態を形成することで、絶縁層１７では、電子の流れが生じ難くなる。これにより、絶縁層１７では、その厚さの増大等を要することなく、絶縁破壊耐圧が向上するようになる。
【００４３】
このように、本実施形態で説明した構成のＬＥＤにおいても、絶縁層１７における絶縁破壊耐圧によって、ＥＳＤ耐量に優れたＬＥＤを実現することが可能になる。つまり、第１の実施の形態の場合と同様に、光量低下や素子全体の大型化等を招くことなく、ＥＳＤ耐量を十分に確保することができるようになる。
【００４４】
しかも、本実施形態で説明した構成のＬＥＤによれば、絶縁層１７の絶縁破壊耐圧を向上させるための仮想ダイオードが、当該絶縁層１７への第２導電型半導体絶縁層１９の付設によって構成されている。すなわち、絶縁層１７に対する第２導電型半導体絶縁層１９の接合関係を利用して、仮想ダイオードが構成されているのである。したがって、従来構成に対して第２導電型半導体絶縁層１９を追加するだけで仮想ダイオードを構成し得るようになり、ＬＥＤの構成が複雑化してしまうのを極力抑制することができる。
【００４５】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明が適用されたＬＥＤの第３の実施の形態を説明する。なお、ここでも、主に上述した第１または第２の実施の形態の場合との相違点について説明を行う。
【００４６】
［発光素子の概略構成］
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤの概略構成を模式的に示す側断面図である。
図例のＬＥＤは、第１の実施の形態で説明した第１導電型半導体絶縁層１８および第１の実施の形態で説明した第２導電型半導体絶縁層１９に代わって、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との絶縁層対を備えて構成されている。
【００４７】
この絶縁層対は、絶縁層１７の第１導電型用電極１５に面する側に、第１導電型半導体絶縁層２０が絶縁層１７の側に位置し、第２導電型半導体絶縁層２１が第１導電型用電極１５の側に位置する状態で、付設されたものである。すなわち、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１とが積層されてなる絶縁層対は、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との間に介在するように配されている。
このような絶縁層対が介在する領域範囲は、図例のように、少なくとも、絶縁層１７上への第１導電型用電極１５のオーバーラップ部分に相当する領域とする。ただし、これに限定されることはなく、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との界面の全域にまで廻り込むように、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との介在領域範囲を広げることも考えられる。
第１導電型半導体絶縁層２０および第２導電型半導体絶縁層２１の形成材料としては、例えば、導電型制御された、Ｓｉ、Ｇｅ若しくはＣのいずれか、または、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ若しくはＴｉのいずれかとＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ若しくはＢｉのいずれかとの組み合わせ、または、Ｚｎ若しくはＣｄのいずれかとＯ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＴｅのいずれかとの組み合わせからなるものを挙げることができる。ここで、導電型制御とは、所望の導電型となるように材料選択を行うことをいう。具体的には、例えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｄによればｎ型ドープとなり、またＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅによればｐ型ドープとなる、といった具合である。
このような第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１とが積層されてなる絶縁層対の介在によって、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との間には、仮想ダイオードが構成されることになる。つまり、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１とは、これらの積層によるｐｎ逆接合によって、仮想ダイオードを構成することになる。なお、その仮想ダイオードは、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４からなる積層体が構成するダイオードとは逆方向の整流作用のものである。
【００４８】
［発光素子の製造手順］
次に、以上のような構成のＬＥＤの製造手順を説明する。
図６は、本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤの製造手順を模式的に示す側断面図である。
【００４９】
ＬＥＤの製造にあたっては、図６（ａ）に示すように、基板１１上に、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３、第２導電型半導体層１４および第２導電型用第１電極１６ａを順に成膜する。ここまでは、上述した第１の実施の形態の場合と全く同様である。
第２導電型用第１電極１６ａの成膜後は、続いて、当該第２導電型用第１電極１６ａの上面における所定の一部領域および第１導電型半導体層１２の露出部分における所定の一部領域を覆うように、絶縁層１７の成膜を行う。絶縁層１７の成膜についても、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
【００５０】
絶縁層１７の成膜後は、図６（ｂ）に示すように、当該絶縁層１７の上面における所定の一部領域に、第１導電型半導体絶縁層２０の成膜を行う。さらに、その第１導電型半導体絶縁層２０に重ねて、第２導電型半導体絶縁層２１の成膜を行う。これら第１導電型半導体絶縁層２０および第２導電型半導体絶縁層２１の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を挙げることができる。
【００５１】
第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との絶縁層対の成膜後は、図６（ｃ）に示すように、第２導電型用第１電極１６ａ上の絶縁層１７が形成されていない領域部分に、第２導電型用第２電極１６ｂを成膜する。第２導電型用第２電極１６ｂの成膜については、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
さらには、絶縁層１７に重ねて形成された第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との絶縁層対の形成領域にオーバーラップさせつつ、第１導電型半導体層１２上の露出部分と導通するように、第１導電型用電極１５を成膜する。この第１導電型用電極１５の成膜方法としても、第１の実施の形態の場合と同様に行えばよい。
なお、第１導電型半導体層１２の一部の露出工程と第２導電型用第２電極１６ｂの形成は、どちらを先に行ってもよく、同時に行うようにすることも考えられる。また、第２導電型用第２電極１６ｂの形成は、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との絶縁層対の形成に先立って行っても構わない。
【００５２】
以上のような各工程を経ることで、図５に示した構成のＬＥＤが製造されることになる。
【００５３】
［発光素子における処理動作］
次に、以上のように構成されたＬＥＤを発光させる場合の処理動作を説明する。
【００５４】
上述した構成のＬＥＤを発光させる場合には、第２導電型半導体層１４と導通しアノードとして機能する第２導電型用電極１６から、第１導電型半導体層１２と導通しカソードとして機能する第１導電型用電極１５に対して、順方向に電圧を加える。これにより、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によって構成されるｐｎ接合構造部分に電流が注入される。そして、その電流注入によって、発光機能層１３の量子井戸構造が励起されて、当該発光機能層１３を含む積層体の全面で発光状態となるのである。
【００５５】
ただし、絶縁層１７には、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１とからなる絶縁層対が付設されている。そして、当該絶縁層対の付設によって、第１導電型半導体層１２、発光機能層１３および第２導電型半導体層１４の積層体によるｐｎ接合構造部分が構成するダイオードとは別に、当該ダイオードとは逆方向の整流作用の仮想ダイオードが構成されている。
したがって、アノードからカソードに順方向に電圧を加え、これによりｐｎ接合構造によるダイオードに順方向バイアスをかけると、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との間に構成される仮想ダイオードには、逆方向バイアスがかかることになる。つまり、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１とからなる絶縁層対の付設によって逆方向バイアス状態を形成することで、絶縁層１７と第１導電型用電極１５との間では、電子の流れが生じ難くなる。これにより、絶縁層１７では、その厚さの増大等を要することなく、絶縁破壊耐圧が向上するようになる。
【００５６】
このように、本実施形態で説明した構成のＬＥＤにおいても、絶縁層１７における絶縁破壊耐圧によって、ＥＳＤ耐量に優れたＬＥＤを実現することが可能になる。つまり、第１または第２の実施の形態の場合と同様に、光量低下や素子全体の大型化等を招くことなく、ＥＳＤ耐量を十分に確保することができるようになる。
【００５７】
しかも、本実施形態で説明した構成のＬＥＤによれば、絶縁層１７の絶縁破壊耐圧を向上させるための仮想ダイオードが、第１導電型半導体絶縁層２０と第２導電型半導体絶縁層２１との積層によるｐｎ逆接合によって構成されている。したがって、絶縁層１７の形成材料との関係等に依存することなく、仮想ダイオードを構成し得るようになるので、形成材料選択の自由度を十分に確保することができる。
【００５８】
なお、上述した第１〜第３の実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されることはない。
例えば、第１〜第３の実施の形態では、基板側光取出し型のＬＥＤを例に挙げて説明したが、光取り出し面の基板を除去した形態のＬＥＤであっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
例えば、第１〜第３の実施の形態では、基板側光取出し型のＬＥＤを例に挙げて説明したが、電極透過光取出し型のＬＥＤであっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
また、例えば、第１〜第３の実施の形態では、発光素子の一例であるＬＥＤに本発明を適用した場合を例に挙げたが、半導体レーザ等といった他の発光素子であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
このように、本発明は、各実施の形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１１…基板、１２…第１導電型半導体層、１３…発光機能層、１４…第２導電型半導体層、１５…第１導電型用電極、１６…第２導電型用電極、１７…絶縁層、１８，２０…第１導電型半導体絶縁層、１９，２１…第２導電型半導体絶縁層
【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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