(57)【要約】【課題】DPPアニールを効果的に実行可能、且つ、高い発光効率を有するｐｎ接合部が形成された発光素子を提供すること。【解決手段】発光素子は、半導体の性質を維持する可能な限り低い濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、高濃度ｎ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の高濃度ｎ型半導部に対応する部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントが拡散された高濃度ｐ型半導体部と、高濃度ｎ型半導体部と高濃度ｐ型半導体部との接合部に形成されたｐｎ接合部と、からなる。【選択図】図２
2018006496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の性質を維持する可能な限り低い濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲で前記ｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、
前記高濃度ｎ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｎ型半導部に対応する部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントが拡散された高濃度ｐ型半導体部と、
前記高濃度ｎ型半導体部と前記高濃度ｐ型半導体部との接合部に形成され、前記ｎ型ドーパントおよび前記ｐ型ドーパントが、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｎ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、
からなる発光素子。
【請求項２】
前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記基板の前記ｎ型ドーパント濃度は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記高濃度ｎ型半導体部の前記ｎ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下であって、
前記高濃度ｐ型半導体部の前記ｐ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記基板の体積は、前記高濃度ｎ型半導体部の体積よりも十分に大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記基板および前記薄膜内に拡散される前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとが逆の構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン半導体レーザに用いられる発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
間接遷移型半導体レーザに用いられる素子として、特許文献１に記載のものがある。この素子は、シリコン等の間接遷移型半導体からなり、ｎ型ドーパント濃度に対してｐ型ドーパント濃度の高いｐ型半導体層と、ｐ型ドーパント濃度に対してｎ型ドーパント濃度の高いｎ型半導体層と、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との接合部に形成されるｐｎ接合層とを備えている。
【０００３】
このような間接遷移型半導体からなる素子を発光させるためには、素子のｐｎ接合層内に、ｐｎ接合層が発光するためのｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの配列を形成させる必要がある。特許文献１では、素子形成後、ｎ型半導体層側が正電圧、ｐ型半導体層側が負電圧となるように順方向に所定のバイアス電圧を印加してｐｎ接合層に電流を流している。これによって生じる熱によりｐｎ接合層内のｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントを拡散させてドーパント分布を繰り返し変化させるとともに、バイアス電圧によりｐｎ接合層における伝導帯と価電子帯に反転分布を生じさせている。そして、反転分布を形成している伝導帯中の電子を非断熱過程に基づいて複数段階で誘導放出させることにより、ｐｎ接合層に流れる電流を減少させて素子の温度を低下させ、ｐｎ接合層内のｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの分布を固定している（以下、DPPアニールと称する）。
【０００４】
また、非特許文献１には、特許文献１に記載の素子と同様の構成を有するシリコン半導体素子が記載されている。また、そのシリコン半導体素子のｎ型半導体層の電気抵抗率と、ｐ型半導体層のｐ型ドーパント濃度分布について記載されている。より具体的には、ｎ型半導体層の電気抵抗率は、１０Ωｃｍであると記載されている。また、ｐ型半導体層のｐ型ドーパント濃度は、シリコン半導体素子の表面から約１．５μｍの深さでピークとなり、そのピーク濃度は約１×１０１９個／ｃｍ３となっている。また、ｐ型半導体層は、ｎ型ドーパントが均一に拡散された素子に対して、その表面近傍にｐ型ドーパントを打ち込むことによって形成されている。
【０００５】
非特許文献１に記載のシリコン半導体素子の深さとドーパント濃度との関係について図４に示す。なお、図４では、素子の深さに対するｐ型ドーパント濃度を一点鎖線、素子の深さに対するｎ型ドーパント濃度を実線で示す。また、素子の「深さ」は、ｐ型ドーパントが打ち込まれる一端面を基準とし、他端面に近づくにつれて大きくなっていくものとする。
【０００６】
図４に示すように、非特許文献１に記載の素子では、ｎ型ドーパント濃度が素子の深さに関わらず一定であって、低い値で抑えられている。また、素子の深さの小さい領域では、ｎ型ドーパント濃度に対してｐ型ドーパント濃度が高く、そのピーク値は約１×１０１９個／ｃｍ３となっている。
【０００７】
すなわち、図４において、素子の深さの小さい領域は、非特許文献１に記載の素子のｐ型半導体層のドーパント濃度分布を示している。また、深さの大きい領域は、ｎ型半導体層のドーパント濃度分布を示している。そして、ｐ型ドーパント濃度とｎ型ドーパント濃度との差の小さい領域は、ｐｎ接合層のドーパント濃度分布を示している。
【０００８】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２４３８２４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Tadashi Kawazoe1，Katsuhiro Nishioka，Motoichi Ohtsu著、「Polarization control of an infrared silicon light-emitting diode by dressed photons and analyses of the spatial distribution of doped boron atoms」、Applied Physics A、2015年6月25日発行、p.1409〜1415
【００１１】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
現在までのところ、種々の方法で製造されているシリコン半導体の発光ダイオード素子またはレーザダイオード素子は、何れも実用上要求される発光強度を得ることができていないようである。
【００１３】
そこで、非特許文献１では、素子全域のｎ型ドーパント濃度を低く抑えることにより、DPPアニールを効果的に行っている。より具体的には、ｎ型半導体層を高抵抗化して電流を流した際に素子内に熱を効率的に伝達させることにより、ｐｎ接合層内のｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントを積極的に拡散させている。これにより、発光領域であるｐｎ接合層をより広範囲に形成させている。
【００１４】
しかしながら、ｐｎ接合層の発光の強さは、DPPアニール後にｐｎ接合層内に形成される、ｐｎ接合層が発光するためのｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの配列の数に比例する。この配列の数はｐｎ接合層内のｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度の両方に依存するため、非特許文献１のように素子全域のｎ型ドーパント濃度を低く抑えた場合、ｐｎ接合層内が発光するためのｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントの配列の数は少なくなる。以上により、非特許文献１に記載の素子では、ｐｎ接合層の発光効率が低くなる。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、DPPアニールを効果的に実行可能、且つ、高い発光効率を有するｐｎ接合部が形成された発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の発明の発光素子は、半導体の性質を維持する可能な限り低い濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲で前記ｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、前記高濃度ｎ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｎ型半導部に対応する部分に形成され、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントが拡散された高濃度ｐ型半導体部と、前記高濃度ｎ型半導体部と前記高濃度ｐ型半導体部との接合部に形成され、前記ｎ型ドーパントおよび前記ｐ型ドーパントが、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｎ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、からなるものである。
【００１７】
本発明では、単結晶シリコンからなる基板は、低濃度でｎ型ドーパントが拡散された部分と高濃度でｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部とを有している。そして、基板の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜は、高濃度ｎ型半導体部に対応する部分に高濃度でｐ型ドーパントが拡散された高濃度ｐ型半導体部を有している。これにより、ｐｎ接合部のｎ型ドーパント濃度およびｐ型ドーパント濃度を高濃度ｎ型半導体部を除く基板のｎ型ドーパント濃度よりも高くしている。従って、基板全域でｎ型ドーパント濃度が低い場合と比較して、ｐｎ接合部のｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度を高くすることができる。これにより、ｐｎ接合部内のｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントの配列の組み合わせの数を多くすることができるため、DPPアニール後にｐｎ接合部内に形成される、ｐｎ接合部が発光するためのｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの配列を数多く形成することができる。従って、ｐｎ接合部の発光効率を高くすることができる。
【００１８】
また、高濃度ｎ型半導体部を除く基板は、半導体の性質を維持する可能な限り低いドーパント濃度で抑えられている。これにより、高濃度ｎ型半導体部を除く基板を高抵抗化することができる。従って、高濃度ｎ型半導体部を介して、ｐｎ接合部へと熱を効率的に伝達させることができる。これにより、ｐｎ接合部内のｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントを積極的に拡散させ、DPPアニールを効果的に行うことができる。
【００１９】
第２の発明の発光素子は、前記第１の発明において、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｎ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下である。
【００２０】
本発明では、高濃度ｎ型半導体部を除く基板のｎ型ドーパント濃度は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下である。このｎ型ドーパント濃度の範囲によれば、半導体の性質を維持しつつ、高濃度ｎ型半導体部を除く基板を高抵抗化させることができる。これにより、素子内に熱を効率的に伝達することができるため、DPPアニールをより効果的に行うことができる。
【００２１】
第３の発明の発光素子は、前記第２の発明において、前記高濃度ｎ型半導体部の前記ｎ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下であって、前記高濃度ｐ型半導体部の前記ｐ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下である。
【００２２】
本発明では、高濃度ｎ型半導体部のｎ型ドーパント濃度のピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下であって、高濃度ｎ型半導体部のｐ型ドーパント濃度のピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下である。以上のドーパントのピーク値によれば、ｐｎ接合部のｎ型ドーパント濃度およびｐ型ドーパント濃度を高濃度ｎ型半導体部を除く基板のｎ型ドーパント濃度よりも高くすることができる。これにより、基板全域のｎ型ドーパント濃度が高濃度ｎ型半導体部を除く基板のｎ型ドーパント濃度である１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下となっている場合と比較して、ｐｎ接合部のｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度を高くすることができる。以上により、ｐｎ接合部内のｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントの配列の組み合わせの数を多くすることができるため、DPPアニール後にｐｎ接合部内に形成される、ｐｎ接合部が発光するためのｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの配列を数多く形成することができる。従って、ｐｎ接合部の発光効率を高くすることができる。
【００２３】
第４の発明の発光素子は、前記第１〜３のいずれか発明において、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記基板の体積は、前記高濃度ｎ型半導体部の体積よりも十分に大きい。
【００２４】
本発明では、高濃度ｎ型半導体部を除く基板の体積は、高濃度ｎ型半導体部の体積よりも十分に大きい。さらに、高濃度ｎ型半導体部を除く基板は、半導体の性質を維持する可能な限り低い濃度範囲であることから、高抵抗値を有している。そのため、DPPアニール時、高濃度ｎ型半導体部を除く基板では、高濃度ｎ型半導体部を除く基板の体積が高濃度ｎ型半導体部の体積と同等もしくは小さい場合と比較して、大きな発熱量を得ることができる。これにより、高濃度ｎ型半導体部およびｐｎ接合部を効率的に加熱し、DPPアニールをより効果的に行うことができる。
【００２５】
第５の発明の発光素子は、前記第１〜４のいずれか発明において、前記基板および前記薄膜内に拡散される前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとが逆の構成である。
【００２６】
本発明では、基板および前薄膜内に拡散されるｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとが逆の構成である。すなわち、発光素子は、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でｐ型ドーパントが拡散された高濃度ｐ型半導体部と半導体の性質を維持する可能な限り低い濃度範囲でｐ型ドーパントが拡散された低濃度ｐ型半導体部とを有する基板と、半導体の性質を維持する可能な限り高い濃度範囲でｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部を有する薄膜とからなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、DPPアニールを効果的に実行可能、且つ、ｐｎ接合部の発光効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る発光素子の斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す発光素子の長手方向からみた図であって、（ｂ）は、発光素子の深さとｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度との関係を示すグラフである。
【図３】本実施形態の変形例に係る発光素子の斜視図である。
【図４】非特許文献１に記載の発光素子の深さとｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１に示すように、発光素子１００は、所定厚みを有する直方体形状である。発光素子１００は、単結晶シリコンからなる基板１と基板１の上面に形成された単結晶シリコンからなる薄膜２とを有している。なお、以下では、図１の手前側を前側、奥側を後側、左側を左側、右側を右側、上側を上側、下側を下側と定義して、適宜、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」の方向語を使用して説明する。
【００３１】
基板１は、ｎ型ドーパントが高濃度で拡散された高濃度ｎ型半導体部１ｂとｎ型ドーパントが低濃度で拡散された低濃度ｎ型半導体部１ａとを有している。高濃度ｎ型半導体部１ｂは、基板１の上面近傍全域に形成されている。低濃度ｎ型半導体部１ａは、基板１の高濃度ｎ型半導体部１ｂから下側全域に形成されている。高濃度ｎ型半導体部１ｂの厚みは、低濃度ｎ型半導体部１ａの厚みと比較して非常に小さい。より具体的には、高濃度ｎ型半導体部１ｂの厚みは１〜２μｍであって、低濃度ｎ型半導体部１ａの厚みは１００〜７００μｍである。高濃度ｎ型半導体部１ｂおよび低濃度ｎ型半導体部１ａに拡散されたｎ型ドーパントは、ヒ素もしくはアンチモンである。
【００３２】
薄膜２は、ｐ型ドーパントが高濃度で拡散された高濃度ｐ型半導体部２ａを有している。高濃度ｐ型半導体部２ａは、薄膜２の全域に形成されている。高濃度ｐ型半導体部２ａの厚みは、１〜２μｍである。高濃度ｐ型半導体部２ａに拡散されたｐ型ドーパントは、ホウ素である。
【００３３】
また、高濃度ｎ型半導体部１ｂと高濃度ｐ型半導体部２ａとの境界部分である基板１と薄膜２との接合部には、ｐｎ接合部３が形成されている。
【００３４】
次に、図２（ａ），（ｂ）により、発光素子１００の深さとｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度との関係について説明する。なお、図２（ｂ）では、発光素子１００の深さに対するｐ型ドーパント濃度を一点鎖線、発光素子１００の深さに対するｎ型ドーパント濃度を実線で示す。また、発光素子１００の「深さ」は、薄膜２の上面を基準とし、基板１の下面に近づくにつれて大きくなっていくものとする。
【００３５】
基準面である薄膜２の上面から薄膜２と基板１との接合面の深さｄ１近傍までの領域では、ｎ型ドーパント濃度に対してｐ型ドーパント濃度が高くなっている。この領域が発光素子１００の高濃度ｐ型半導体部２ａに対応している。高濃度ｐ型半導体部２ａのｐ型ドーパント濃度のピーク値ｃ１は、１×１０１９個／ｃｍ３である。
【００３６】
また、薄膜２と基板１との接合面の深さｄ１近傍から基板１に形成された高濃度ｎ型半導体部１ｂと低濃度ｎ型半導体部１ａとの境界の深さｄ２までの領域では、ｐ型ドーパント濃度に対してｎ型ドーパント濃度が高くなっている。この領域が発光素子１００の高濃度ｎ型半導体部１ｂに対応している。高濃度ｎ型半導体部１ｂのｎ型ドーパント濃度のピーク値ｃ２は、１×１０１９個／ｃｍ３である。
【００３７】
また、薄膜２と基板１との接合面の深さｄ１では、高濃度ｐ型半導体部２ａのｐ型ドーパント濃度と高濃度ｎ型半導体部１ｂのｎ型ドーパント濃度との高さが等しくなっている。この深さｄ１近傍のｎ型ドーパント濃度とｐ型ドーパント濃度との差が小さくなった領域が発光素子１００のｐｎ接合部３に対応している。
【００３８】
また、基板１に形成された高濃度ｎ型半導体部１ｂと低濃度ｎ型半導体部１ａとの境界の深さｄ２から基板１の下面の深さｄ３までの領域では、ｐ型ドーパント濃度に対してｎ型ドーパント濃度が高くなっている。この領域が発光素子１００の低濃度ｎ型半導体部１ａに対応している。低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパント濃度ｃ３は、１×１０１４個／ｃｍ３である。
【００３９】
また、ｐｎ接合部３のｎ型ドーパント濃度およびｐ型ドーパント濃度は、低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパント濃度ｃ３よりも高くなっている。
【００４０】
（作用・効果）
本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、高濃度ｐ型半導体部２ａのｐ型ドーパント濃度のピーク値ｃ１は１×１０１９個／ｃｍ３であって、高濃度ｎ型半導体部１ｂのｎ型ドーパント濃度のピーク値ｃ２は、１×１０１９個／ｃｍ３である。このとき、ｐｎ接合部３のｎ型ドーパント濃度およびｐ型ドーパント濃度は、低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパント濃度ｃ３である１×１０１４個／ｃｍ３よりも高くなっている。従って、基板１全域のｎ型ドーパント濃度が１×１０１４個／ｃｍ３である場合と比較して、ｐｎ接合部３のｐ型ドーパント濃度およびｎ型ドーパント濃度を高くすることができる。これにより、ｐｎ接合部３内のｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントの配列の組み合わせの数を多くすることができるため、DPPアニール後にｐｎ接合部３内に形成される、ｐｎ接合部３が発光するためのｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの配列を数多く形成することができる。従って、ｐｎ接合部３の発光効率を高くすることができる。
【００４１】
また、低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパント濃度が１×１０１４個／ｃｍ３に抑えられている。従って、低濃度ｎ型半導体部１ａは、高抵抗となっている。これにより、高濃度ｎ型半導体部１ｂを介して、低濃度ｎ型半導体部１ａからｐｎ接合部３へと熱を効率的に伝達させることができる。従って、ｐｎ接合部３内のｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントを積極的に拡散させ、DPPアニールを効果的に行うことができる。
【００４２】
また、高濃度ｎ型半導体部１ｂの厚みは１〜２μｍであって、低濃度ｎ型半導体部１ａの厚みは１００〜７００μｍである。また、上下方向から見て、両者ともに基板１の全域に形成されているため、低濃度ｎ型半導体部１ａの体積は、高濃度ｎ型半導体部１ｂの体積よりも十分に大きい。さらに、低濃度ｎ型半導体部１ａは、上述したドーパント濃度であることから、高抵抗値を有している。そのため、DPPアニール時、低濃度ｎ型半導体部１ａでは、低濃度ｎ型半導体部１ａの体積が高濃度ｎ型半導体部１ｂの体積と同等もしくは小さい場合と比較して、大きな発熱量を得ることができる。これにより、高濃度ｎ型半導体部１ｂを介して、その上側の高濃度ｎ型半導体部１ｂおよびｐｎ接合部３を効率的に加熱し、DPPアニールを効果的に行うことができる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００４４】
本実施形態では、高濃度ｎ型半導体部１ｂおよび低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパントは、ヒ素もしくはアンチモンであると記載したが、高濃度ｎ型半導体部１ｂおよび低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパントは、ヒ素およびアンチモンの両方で構成されていても構わない。
【００４５】
また、本実施形態では、高濃度ｐ型半導体部２ａのｐ型ドーパント濃度のピーク値ｃ１は、１×１０１９個／ｃｍ３であると記載したが、高濃度ｐ型半導体部２ａのｐ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の範囲内であれば構わない。また、低濃度ｎ型半導体部１aのｎ型ドーパント濃度のピーク値ｃ１は、１×１０１４個／ｃｍ３であると記載したが、高濃度ｎ型半導体部１aのｎ型ドーパント濃度のピーク値は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下の範囲内であれば構わない。また、高濃度ｎ型半導体部１ｂのｎ型ドーパント濃度ｃ３は、１×１０１９個／ｃｍ３であると記載したが、高濃度ｎ型半導体部１ｂのｎ型ドーパント濃度は、１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の範囲内であれば構わない。以上のドーパント範囲によれば、ｐｎ接合部３のｎ型ドーパント濃度およびｐ型ドーパント濃度を低濃度ｎ型半導体部１ａのｎ型ドーパント濃度ｃ３よりも高くすることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、高濃度ｎ型半導体部１ｂが基板１の上面近傍の全域に形成され、高濃度ｐ型半導体部２ａが薄膜２の全域に形成されている場合について記載したが、高濃度ｎ型半導体部１ｂと高濃度ｐ型半導体部２ａとは、発光素子の厚み方向に対して少なくとも一部が対向していればよく、基板１および薄膜２の一部のみに形成されていても構わない。より具体的には、発光素子２００は、図３に示すように、前後方向から見て、高濃度ｎ型半導体部１ｂが基板１の上面近傍中央部に形成され、高濃度ｐ型半導体部２ａが薄膜２の左右方向中央部全域に形成され、上下方向に対して、高濃度ｎ型半導体部１ｂと高濃度ｐ型半導体部２ａとが対向するように形成されていても構わない。
【００４７】
また、本実施形態では、基板１にｎ型ドーパント濃度の高い高濃度ｎ型半導体部１ｂとｎ型ドーパント濃度の低い低濃度ｎ型半導体部１ａとを有し、薄膜２に高濃度ｐ型半導体部２ａを有する場合について記載したが、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとが逆の構成であっても構わない。すなわち、発光素子は、基板にｐ型ドーパント濃度の高い高濃度ｐ型半導体部とｐ型ドーパント濃度の低い低濃度ｐ型半導体部とを有し、薄膜に高濃度ｎ型半導体部を有する構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００４８】
１  基板
１ａ  低濃度ｎ型半導体部
１ｂ  高濃度ｎ型半導体部
２  薄膜
２ａ  高濃度ｐ型半導体部
３  ｐｎ接合部
１００  発光素子
２００  発光素子
【図１】
2018006496.tif 000003
【図２】
2018006496.tif 000004
【図３】
2018006496.tif 000005
【図４】
2018006496.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月26日(2017.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下の濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲で前記ｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、
前記高濃度ｎ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｎ型半導部に対応する部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントを打ち込むことによって拡散された高濃度ｐ型半導体部と、
前記高濃度ｎ型半導体部と前記高濃度ｐ型半導体部との接合部に形成され、前記ｎ型ドーパントおよび前記ｐ型ドーパントが、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｎ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、
からなる発光素子であって、
前記高濃度ｎ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであって、
前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記基板の厚みは、１００〜７００μｍであって、
前記高濃度ｐ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下の濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲で前記ｐ型ドーパントを打ち込むことによって拡散された高濃度ｐ型半導体部と、
前記高濃度ｐ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｐ型半導部に対応する部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、
前記高濃度ｐ型半導体部と前記高濃度ｎ型半導体部との接合部に形成され、前記ｐ型ドーパントおよび前記ｎ型ドーパントが、前記高濃度ｐ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｐ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、
からなる発光素子であって、
前記高濃度ｐ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであって、
前記高濃度ｐ型半導体部を除く前記基板の厚みは、１００〜７００μｍであって、
前記高濃度ｎ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであることを特徴とする発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１の発明の発光素子は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下の濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲で前記ｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、前記高濃度ｎ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｎ型半導部に対応する部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントを打ち込むことによって拡散された高濃度ｐ型半導体部と、前記高濃度ｎ型半導体部と前記高濃度ｐ型半導体部との接合部に形成され、前記ｎ型ドーパントおよび前記ｐ型ドーパントが、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｎ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、からなる発光素子であって、前記高濃度ｎ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであって、前記高濃度ｎ型半導体部を除く前記基板の厚みは、１００〜７００μｍであって、前記高濃度ｐ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第２の発明の発光素子は、１×１０１４個／ｃｍ３以上１×１０１６個／ｃｍ３以下の濃度範囲でホウ素からなるｐ型ドーパントが均一に拡散された単結晶シリコンからなる基板の１つの表面側の一部またはすべての部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲で前記ｐ型ドーパントを打ち込むことによって拡散された高濃度ｐ型半導体部と、前記高濃度ｐ型半導体部の表面に設けられた単結晶シリコンからなる薄膜の前記高濃度ｐ型半導部に対応する部分に形成され、ピーク値が１×１０１９個／ｃｍ３以上１×１０２１個／ｃｍ３以下の濃度範囲でヒ素およびアンチモンのうちの１以上からなるｎ型ドーパントが拡散された高濃度ｎ型半導体部と、前記高濃度ｐ型半導体部と前記高濃度ｎ型半導体部との接合部に形成され、前記ｐ型ドーパントおよび前記ｎ型ドーパントが、前記高濃度ｐ型半導体部を除く前記単結晶シリコン基板の前記ｐ型ドーパント濃度よりも高い濃度範囲で拡散されたｐｎ接合部と、からなる発光素子であって、前記高濃度ｐ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであって、前記高濃度ｐ型半導体部を除く前記基板の厚みは、１００〜７００μｍであって、前記高濃度ｎ型半導体部の厚みは、１〜２μｍであることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】