【手続補正書】
【提出日】平成16年2月24日(2004.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】発光半導体装置及びその製造方法、並びに、ＬＥＤアレイ及びその製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層と、
前記活性層上に隣接して備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層である上部クラッド層と、
前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域と、
前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の少なくとも一方に隣接して備えられたパターニング層と
を有し、
前記拡散領域の界面で発生した光を外部に放出する発光半導体装置において、
前記上部クラッド層が、前記活性層側から順に重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成され、前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
前記パターニング層が、前記パターニング層の所定範囲を除去して前記上部クラッド層又は前記拡散領域の少なくとも一部を露出させるエッチング領域を有する
ことを特徴とする発光半導体装置。
【請求項２】
前記パターニング層が、
前記上部クラッド層上に備えられた第１導電型コンタクト層と、
前記拡散領域上に備えられた第２導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層を覆う層間絶縁膜と、
前記第２導電型コンタクト層、前記上部クラッド層、及び前記層間絶縁膜を覆う第２導電側電極と
を選択的に含むことを特徴とする請求項１に記載の発光半導体装置。
【請求項３】
前記基板上に隣接して備えられたバッファ層と、
前記バッファ層と前記活性層との間に備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層である下部クラッド層と
を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発光半導体装置。
【請求項４】
前記下部クラッド層が、前記活性層側から順に重なる第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層まで（Ｌは１以上の整数）を含み、
前記第１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
Ｌが２以上である場合には、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層に近い層ほど大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の発光半導体装置。
【請求項５】
前記第１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の発光半導体装置。
【請求項６】
前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層までが、それぞ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘＬのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であり、
前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０より大きく１より小さい値）であり、
前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であり、
ｘ１は、ｙより大きく、
ｚ１,…,ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、
ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであり、
ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭである
ことを特徴とする請求項４に記載の発光半導体装置。
【請求項７】
ｚ１＞ｘ１であることを特徴とする請求項６に記載の発光半導体装置。
【請求項８】
Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、
ｘ１＝０．６、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４である
ことを特徴とする請求項６に記載の発光半導体装置。
【請求項９】
Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、
ｘ１＝０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４である
ことを特徴とする請求項６に記載の発光半導体装置。
【請求項１０】
Ｍ＝２であり、Ｌ＝２であり、
ｘ２＝０．２、ｘ１＝０．４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４である
ことを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の発光半導体装置。
【請求項１１】
前記半導体エピタキシャル層に拡散されている第１導電型不純物がＳｉであり、
前記拡散領域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎである
ことを特徴とする請求項１から１０までのいずれかに記載の発光半導体装置。
【請求項１２】
基板上に第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層を形成する工程と、
前記活性層上に隣接して第１導電型半導体エピタキシャル層である第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成される上部クラッド層を形成する工程と
を有し、
前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域を形成する工程と、
少なくとも前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の一方に隣接して備えられた層を形成し、この層の所定範囲をエッチング剤を用いてエッチングして少なくとも前記上部クラッド層又は前記拡散領域の一部を露出させることによってパターニング層を形成する工程と
を有する
ことを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記活性層を形成する工程の前に、
前記基板上に隣接してバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に隣接して、第１導電型半導体エピタキシャル層である第Ｌ下部クラッド層（Ｌは１以上の整数）から第１下部クラッド層までを前記バッファ層側から順に重ねることによって構成される下部クラッド層を形成する工程と
を有し、
前記活性層に隣接する前記第１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
Ｌが２以上である場合には、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層に近い層ほど大きい
ことを特徴とする請求項１２に記載の発光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項１３に記載の発光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘＬのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であり、
前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０より大きく１より小さい値）であり、
前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であり、
ｘ１は、ｙより大きく、
ｚ１,…,ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、
ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであり、
ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭである
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
ｚ１＞ｘ１であることを特徴とする請求項１５に記載の発光半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体エピタキシャル層に拡散されている第１導電型不純物がＳｉであり、
前記拡散領域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎである
ことを特徴とする請求項１２から１６までのいずれかに記載の発光半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
複数の発光部が配設されたＬＥＤアレイにおいて、
基板と、
前記基板上に備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層と、
前記活性層上に隣接して備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層である上部クラッド層と、
前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域と、
前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の少なくとも一方に隣接して備えられたパターニング層と
を有し、
前記拡散領域の界面で発生した光を外部に放出し、
前記上部クラッド層が、前記活性層側から順に重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成され、前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
前記パターニング層が、前記パターニング層の所定範囲を除去して前記上部クラッド層又は前記拡散領域の少なくとも一部を露出させるエッチング領域を有する
ことを特徴とするＬＥＤアレイ。
【請求項１９】
複数の発光部が配設されたＬＥＤアレイの製造方法において、
基板上に第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層を形成する工程と、
前記活性層上に隣接して第１導電型半導体エピタキシャル層である第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成される上部クラッド層を形成する工程と
を有し、
前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、
前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域を形成する工程と、
少なくとも前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の一方に隣接して備えられた層を形成し、この層の所定範囲をエッチング剤を用いてエッチングして少なくとも前記上部クラッド層又は前記拡散領域の一部を露出させることによってパターニング層を形成する工程と
を有する
ことを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、発光効率の向上及びパターニング層の形成における不具合発生率の低減を達成できる発光半導体装置及びその製造方法、並びに、ＬＥＤアレイ及びその製造方法を提供することにある。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光半導体装置又はＬＥＤアレイによれば、上部クラッド層が活性層側から順に重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成され、活性層に接触する第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップより大きくなるように構成されている。このように活性層側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを比較的大きくしたので、活性層とクラッド層との間のエネルギーバンドギャップ差が大きくなり、キャリアの閉じ込め効果が高くなり、発光効率を高くすることができるという効果がある。また、比較的エネルギーバンドギャップの小さい第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層の表面層としたので、その上に形成されるパターニング層のエッチング工程において使用されるエッチャントによる上部クラッド層の侵食が生じ難くなり、パターニング層としての層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニング層としての配線層の欠陥（断線）が生じ難くなるという効果が得られる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
また、本発明の発光半導体装置の製造方法又はＬＥＤアレイの製造方法によれば、上部クラッド層が活性層側から順に重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによって構成され、活性層に接触する第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップより大きくなるように各層を形成している。このように活性層側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを比較的大きくしたので、製造された発光半導体装置のキャリアの閉じ込め効果が高くなり、製造された発光半導体装置の発光効率を高くすることができるという効果がある。また、比較的エネルギーバンドギャップの小さい第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層の表面層としたので、その上に形成されるパターニング層のエッチング工程において使用されるエッチング液による上部クラッド層の侵食が生じ難くなり、パターニング層としての層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニング層としての配線層の欠陥（断線）の発生率を低減できるという効果が得られる。