(57)【要約】【課題】発光素子部が発する光によって発光素子部の下の基板に設けられた半導体素子部への影響を抑制できる半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、基板と、基板の主面に設けられた発光素子部とを備え、基板には、第１導電型の第１半導体領域と第２導電型の第２半導体領域とが接合してなる半導体素子部が構築されており、発光素子部と半導体素子部との間には、発光素子部が発する光を透過しない光遮蔽領域が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の主面に設けられた発光素子部とを備え、
前記基板には、第１導電型の第１半導体領域と第２導電型の第２半導体領域とが接合してなる半導体素子部が構築されており、
前記発光素子部と前記半導体素子部との間には、前記発光素子部が発する光を透過しない光遮蔽領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記発光素子部と前記半導体素子部との間に形成される光通路には、前記光遮蔽領域が形成されており、
前記光通路を通じて前記発光素子部から前記半導体素子部に到達する光の全てが前記光遮蔽領域によって遮蔽されていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
基板と、
該基板の主面に設けられた発光素子部とを備え、
前記基板には、第１導電型の第１半導体領域と第２導電型の第２半導体領域とが接合してなる半導体素子部が構築されており、
前記半導体領域は、光遮蔽領域にのみ接していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記第１導電型の第１半導体領域と前記第２導電型の第２半導体領域との界面に生じる空乏領域により前記発光素子部に流れる電流が制限されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記発光素子部の前記基板に接する面と反対側の主面には電極が形成されており、
平面視において、前記電極と重なるように第２導電型の半導体領域が設けられており、前記第２半導体領域の上面全体に空乏層が形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子部は、平面視において、前記電極と重なる領域の外側に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記発光素子部を覆う保護膜を備え、該保護膜は前記発光素子部から発光される光に対して光透過性を有し、
前記保護膜は前記半導体素子部に到達していないことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
第２導電型の半導体領域は、平面視において、前記電極と重なる領域と、当該領域の外側に形成されており、前記電極と重なる領域に形成された前記第２導電型の半導体領域の厚みは、前記領域の外側に形成された前記第２導電型の半導体領域の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子部の土台となる基板に保護素子や発光素子部を制御する制御素子部などの半導体素子部を組み込んだ半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の半導体装置によれば、発光素子の土台となる基板内にＰＮ接合を形成する半導体素子部が設けられており、このＰＮ接合から空乏層が形成される。この空乏層の広がり幅に応じて、半導体素子部に流れる電流、すなわち発光素子に流れる電流を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８０４２７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、特許文献１で示す発光素子では、発光素子と半導体素子部を構成する半導体が同じ材料系で形成されているため、発光素子から半導体素子部側に放出された光が半導体素子部、特にＰＮ接合部に到達してしまう。このため、その光エネルギーによる励起によって空乏層内の電荷量に影響を及ぼし、これにより空乏層幅が変化してしまう。この結果、所望の広がりで空乏層を形成できず、発光素子部を流れる電流を良好に調整することができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、発光素子部が発する光による半導体素子部への影響を抑制することができる半導体装置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】
【０００６】
本発明の半導体装置は、基板と、基板の主面に設けられた発光素子部とを備え、基板には、第１導電型の第１半導体領域と第２導電型の第２半導体領域とが接合してなる半導体素子部が構築されており、発光素子部と半導体素子部との間には、発光素子部が発する光を透過しない光遮蔽領域が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光素子部と半導体素子部との間に、発光素子部が発する光を透過しない光遮蔽領域が形成されており、発光素子部が発する光によって基板に設けられた半導体素子部への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体装置における発光ダイオードと定電流ダイオードの接続関係を示す概念図である。
【図３】本発明の第１から第９の実施形態に用いられるＮチャネル型の定電流ダイオードの断面構造を示す概念図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図７】本発明の第５の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図８】本発明の第６の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図９】本発明の第７の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態による半導体装置（複合半導体装置）の断面構造を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図を用いて本発明の第１の実施形態による半導体発光素子と定電流ダイオードとが同一半導体基板に作製された半導体装置を説明する。図１は、本実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
基板１は導電型基板であり、半導体発光素子部２０から発する光に対して非透過な材料（活性層４、又は発光素子部２０を構成する材料と比較して相対的に透過率の小さな材料）により形成されており、２００〜５００μｍの厚さにて形成されている。ここで、基板１は、例えばシリコンである。
【００１１】
また、基板１の一方の主面１s1には、基板１の不純物濃度に比較して不純物濃度の高いＮ＋領域２が形成されている。Ｎ＋領域２の上には、発光素子部２０（主半導体領域）が形成されており、Ｎ＋領域２は基板１と発光素子部２０との界面における接触抵抗を低減する効果及び基板１の一方の主面１s1の面内における電位バラツキを無くす効果を有する。
【００１２】
発光素子部２０は、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードを構成しており、Ｎ型クラッド層として機能する第１クラッド層３と、導電型決定不純物が添加されていないアンドープ半導体層からなる活性層４と、Ｐ型クラッド層として機能する第２クラッド層５が順次積層されている。
【００１３】
また、基板１と発光素子部２０との間に、周知のバッファ層を形成して介挿するようにしても良い。なお、このバッファ層はＮ＋領域２と兼ねても良い。
バッファ層は、例えば、複数の第１の層（例えば、ＡlＮ（窒化アルミニウム）層）と複数の第２の層（例えば、ＧaＮ（窒化ガリウム）層）とから成り、第１の層と第２の層とが交互に配置されている。
【００１４】
また、第１クラッド層３は、組成の化学式がＡlaＭbＧa1-a-bＮの窒化物半導体で構成される。ここで、前記ＭはＩn（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素である。
上記化学式においてａ及びｂは、
０≦ａ≦１、
０≦ｂ＜１、
ａ十ｂ≦１、
ａ＜ｘ
を満足させる数値で示される。第１クラッド層３は、例えばＮ型のＧaＮで形成される。
【００１５】
また、活性層４は発光素子部２０において、ダブルヘテロ構造を形成するために、第１クラッド層３上に形成されており、組成の化学式がＡlxＩnyＧa1-x-yＮである。
上記化学式においてｘ及びｙは、
０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１
を満足する数値で示される窒化物系化合物半導体から形成されていることが望ましい。なお、活性層４は、図１において１つの層で概略的に示されているが、周知の多重量子井戸構造としても良い。また、活性層４にＮ型またはＰ型不純物をドーピングしてもよい。また、活性層４を形成せずに、第１クラッド層３と第２クラッド層５からなるホモヘテロ構造により、発光素子部２０を形成してもよい。
【００１６】
また、第２クラッド層５は活性層４上に形成されており、組成の化学式がＡlxＩnyＧa1-x-yＮのＰ型窒化物系化合物半導体である。
上記化学式においてｘ及びｙは、
０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
を満足する数値で示される。この実施形態においては、第２クラッド層５が厚さ５００ｎｍのＰ型ＧaＮで形成されている。この第２クラッド層５は、半導体発光素子である発光素子部２０においてＰ型クラッド層として機能する。
以上述べた発光素子部２０の各層は、周知のＭＯＣＶＤ法により形成される。
【００１７】
また、表面電極６は、ボンディング用のパッド電極７と発光素子部２０との間に形成され、第２クラッド層５に対して電気的に低抵抗（オーミック)接続されている。表面電極６は、ITO（Indium Tin Oxide）やＮi／Ａl／Ｎiなどが用いられる。
上記パッド電極７は、Ａl(アルミニウム)ワイヤ、またはＡu（金）ワイヤ等の導電体部材をポンディングして、電気的に接続することができる寸法(面積及び厚み)にて形成されている。  このため、このパッド電極７は活性層４から発生した光の透過を完全、またはほぼ完全に阻止する厚みを有し、直下の発光素子部２０にて生成された光を、外部に放射することを阻止している。したがって、活性層４から発生した光は、発光素子部２０の表面側において、パッド電極７によって覆われていない部分から外部に取り出される（放射される）。
【００１８】
さらに発光素子部２０上に、このパッド電極７の一部を露出させた保護膜８が形成されている。保護膜８は例えば活性層４から発する光に対して光透過性を有するシリコン酸化膜で形成されている。
【００１９】
基板１の他方の主面１s2において、Ｐ型不純物（例えば、ボロン及びインジウムなどの３族元素）が添加されたＰ＋領域１ｂが形成されている。Ｐ＋領域１ｂは、基板１の厚みよりも小さい所定の深さｄ１を有し、所定の間隔ｄ２を設けて相互に分離して形成されている。ここで、Ｐ＋領域１ｂは基板１に比較して高い不純物濃度である。一方のＰ＋領域１ｂは、平面視において発光素子部２０上のパッド電極７を含むように形成されている。他方のＰ＋領域１ｂは、平面視においてパッド電極７を囲むようにリング状に形成されており、一方のＰ＋領域１ｂの外側に離間して設けられている。
本実施形態においては、Ｐ＋領域１ｂ間で挟まれた基板１の部分が第１導電型の半導体領域に相当し、Ｐ＋領域１ｂが第２導電型の半導体領域に相当する。Ｐ＋領域１ｂ間で挟まれた基板１の部分は電流通路（定電流ダイオードのＮチャネル１２）として機能する。また、Ｐ＋領域１ｂ間で挟まれた基板１の部分とその両側に形成されたＰ＋領域１ｂとの間にはＰＮ接合が形成される。このＰＮ接合から広がる空乏層によって、上記電流通路に流れる電流が制御される。すなわち、本実施形態においては、Ｐ＋領域１ｂ間で挟まれた基板１の部分とその両側に形成されたＰ＋領域１ｂによって本発明の半導体素子部が構築される。
本実施形態においては、リング状の半導体素子部が、平面視において、前記電極と重なる領域の外側に形成されることになる。本発明の各実施形態の説明において、平面視とは半導体装置の上面（主面１s1、あるいは後に述べる主面１０１s1）に対して垂直方向から見た状態を示す。
【００２０】
Ｐ＋領域１ｂの間、すなわちＰ＋領域１ｂが形成されていないＮ−領域１ａ領域には、前記深さｄ１に比較して浅い深さｄ３にて（ｄ１＞ｄ３）形成された、基板１に比較して不純物濃度の高いＮ＋領域１１が形成されている。Ｎ＋領域１１は、空乏層が裏面電極９に達しないようにするストッパー層としての機能を有している。
【００２１】
裏面電極９は、発光素子部が形成されない他方の主面１s2に形成されており、上記Ｎ＋領域１１及びＰ＋領域１ｂと電気的に接続されている。この裏面電極９は、例えば、Ａl（アルミニウム）、Ｔi−Ａl（チタン−アルミニウム）等の仕事関数の小さい金属または合金により形成されている。
【００２２】
また、基板１の側壁側の他方の主面１s2にはエッチストッパとして、空乏層が基板１の側壁に達しないようにＰ＋領域１ｂを設けることが望ましい。
上記Ｎ＋領域２、Ｐ＋領域１ｂ及びＮ＋領域１１は、基板１に対し、周知のイオン注入技術及び熱拡散技術を用いて不純物を添加させることにより形成する。
【００２３】
この構成において、発光素子部２０に順方向電圧が印加されるように、パッド電極７と裏面電極９との間に電圧を印加すると、上述したＮチャネル１２部分のみでなく、パッド電極７直下のＰ＋領域１ｂの上面側とＮ−領域１ａとの界面においても空乏層が生じる。
【００２４】
その結果、パッド電極７直下のＮ−領域１ａにおける領域１３の電流経路の幅が狭くなり、発光素子部２０の外側へと電流を広げる事ができる。つまり、パッド電極７直下のＰ＋領域１ｂは電流拡散としての機能を有する。
【００２５】
上述した半導体発光素子（発光素子部２０）と定電流ダイオードとなる半導体素子部とを備える半導体装置の動作を、図１、図２及び図３を用いて説明する。図２は第１の実施形態における半導体発光素子（発光ダイオード）と、定電流ダイオードとの接続関係を示す概念図である。図３は本実施形態に用いた定電流ダイオードの断面の構造を示す概念図である。
【００２６】
発光素子部２０に形成された発光素子に対し、順方向電圧を印加することで、活性層４から光が放射される。すなわち、表面電極６(またはパッド電極７)に対し、裏面電極９に印加する電圧より高い電圧を印加、すなわち、表面電極６が裏面電極９に対して「＋」となる電圧をそれぞれに印加する。これにより、表面電極６から、第２クラッド層５、活性層４、第１クラッド層３、Ｎ＋領域２、Ｎ−領域１ａ、Ｎチャネル１２、Ｎ＋領域１１、裏面電極９を順に介して順方向電流が流れ、活性層４から光が放射される。
【００２７】
このとき、基板１には図１に示すように、Ｎ−領域１ａとＰ＋領域１ｂとが逆バイアスとなるため、Ｎ−領域１ａとＰ＋領域１ｂの界面からＮ−領域１ａ内に空乏層が伸びる。さらに、Ｎ−領域１ａとＰ＋領域１ｂとの間に印加される電圧が所望の電圧になると、図３に示すように、隣り合うＰ＋領域１ｂ間におけるＮチャネル１２がこの空乏領域にて塞がれてピンチオフ状態となる。この場合、発光素子部２０の順方向電圧にバラツキが生じてＮ−領域１ａとＰ＋領域１ｂとの間の電圧が高まっても、発光素子部２０を流れる電流は一定となる。
【００２８】
定電圧ダイオードは、印加電圧が予め設定されている閾値を超えると、電流が飽和し、一定電流を保持する。この閾値は、発光素子部２０に流す電流に対応して、基板１（すなわち、Ｎ−領域１ａ）、Ｐ＋領域１ｂの不純物濃度、及びＰ＋領域１ｂの形状（深さｄ１及び間隔ｄ２）等により調整される。
【００２９】
以上から、この定電流ダイオード領域１０に形成されるＮチャネル１２からなる定電流ダイオードにより、本実施形態による半導体装置は、発光素子に流れる電流をほぼ一定とすることができ、発光素子部２０における固有の順方向電圧のバラツキによる輝度バラツキ等を抑制する機能を有する。
【００３０】
例えば、製造バラツキにより、発光素子部２０の順方向電圧が基準値より低い場合、定電流ダイオードに印加される電圧が所望よりも高くなる。しかし、Ｎ−領域１ａとＰ＋領域１ｂとで構成される定電流ダイオードの機能により、半導体装置に流れる電流を制限することとなる。
【００３１】
したがって、発光素子部２０を流れる電流を一定に制御することができ、順方向電圧のばらつきに伴う輝度のバラツキを抑制する事ができる。
【００３２】
以上から、基板１は、発光素子部２０のエピタキシャル成長のための基板としての機能、すなわち、複合半導体装置の支持体としての機能と、Ｐ＋領域１ｂとＮ−領域１ａとからなる定電流ダイオードとして機能する定電流ダイオード領域１０と、表面電極６及び裏面電極９との間の電流通路としての機能と、パッド電極７で領域に流れる電流を抑制し、パッド電極７が形成されていない領域に電流を拡散させ、効率的に光を放射する部分に電流を供給する機能とを有している。ここで、効率的に光を放射する部分に電流を供給する機能とは、パッド電極７直下の発光素子部２０において、放射された光がパッド電極７により外部に取り出せないため、この無駄に使用される電流を抑制するため、すなわちパッド電極７直下の発光素子部２０に流れる電流を抑制し、この不必要に使用される電流を、他の光を取り出せる領域に拡散させて、駆動電流を有効利用する振り分け機能を示している。
【００３３】
本実施形態においては、Ｐ＋領域１ｂ間で挟まれた基板１の部分とその両側に形成されたＰ＋領域１ｂによって構築された半導体素子部の上面に、シリコンから成る基板１が形成されている。このシリコンから成る基板１は、窒化物系化合物半導体から成る発光素子部から放出される光に対して光透過性を有しない。この結果、半導体素子部と発光素子部との間が、シリコンから成る基板１によって光が遮蔽される。なお、発光素子部から外部に放出される光が、半導体装置を被覆する樹脂を通じて発光素子部に到達することもあるが、当該光による半導体素子部への影響は実質的に無視できる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態による半導体装置を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
この第２の実施形態は、パッド電極７と対応していない領域において、Ｐ＋領域１ｂを複数形成、すなわち定電流ダイオード領域１０を複数形成して、電流集中を抑制して、電流拡散をより効果的に行うようにしている点が第１の実施形態と異なっている。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル１２間に発光素子部２０から出る光を遮蔽する基板１の一部が光遮蔽領域として介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
次に、図５を用いて本発明の第３の実施形態による半導体装置を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
この第３の実施形態は、平面視における形状として第１の実施形態と同様であるが、断面構造から分かるように、パッド電極７直下のＰ＋領域１ｂが、パッド電極７直下以外の領域に形成されたＰ＋領域１ｂよりも厚く形成されている。
【００３６】
すなわち、パッド電極７直下のＰ＋領域１ｂからＰ＋領域１ｂ直上の基板１の領域へ空乏層が伸びて、Ｐ＋領域１ｂ直上の基板１の領域における横方向の電流経路を抑制する。これにより、パッド電極７直下に流れる電流を、第１の実施形態に比較してより抑制することができ、パッド電極７直下意外の領域に電流を拡散させて、より発光効率を向上させることが可能となる。
なお、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル１２間に発光素子部２０から出る光を遮蔽する基板１の一部が光遮蔽領域として介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００３７】
＜第４の実施形態＞
次に、図６を用いて本発明の第４の実施形態による半導体装置を説明する。図６は、本発明の第４の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
この第４の実施形態は、第４の実施形態と同様の構成であるが、パッド電極７に対向して形成されているＰ＋領域１ｂ部分に、他の主面１s2面からエッチングにより溝２５が形成され、その溝から不純物を拡散させることにより、短時間にて不純物を所定の深さまで拡散でき、深さの異なる、パッド電極７直下以外の領域のＰ＋領域１ｂを同時に形成することができる。不純物を拡散してＰ＋領域１ｂを形成した後、上記溝には裏面電極９の電極材料が充填される。第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル１２間に発光素子部２０から出る光を遮蔽する基板１の一部が光遮蔽領域として介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００３８】
＜第５の実施形態＞
次に、図７を用いて本発明の第５の実施形態による半導体装置を説明する。図７は、本発明の第５の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
この第５の実施形態は、平面視において、図４と同様の構成をしているが、Ｐ＋領域１ｂに変えて、図４にてＰ＋領域１ｂの平面視における対応する位置に、埋込Ｐ＋領域１８（パッド電極７の直下に形成）及び埋込Ｐ＋領域１９（パッド電極７の直下以外の領域に形成）を形成している点が異なっている。また、他の構造については、第４の実施形態と同様である。この埋込Ｐ＋領域１８は、パッド電極７直下の領域が平面視にてパッド電極７と重なる形状にて形成されている。一方、埋込Ｐ＋領域１９は、パッド電極７の直下以外の領域において、平面視にてメッシュ状に形成され、埋込Ｐ＋領域１８とチップ端部に設けられたＰ＋領域１ｂとにメッシュの端部が接続され、メッシュ全体及びパッド電極７の直下の埋込Ｐ＋領域１９が裏面電極９に印加される電位と共通電位（同電位）となっている。
【００３９】
この図７のＮチャネル２２は、埋込Ｐ＋領域１８または埋込Ｐ＋領域１９と、基板１におけるＮ−領域１ａとで形成されている。定電流ダイオード領域１０における定電流ダイオードは、このＳＩＴ構造として形成されている。ここで、パッド電極７に印加される電圧を、裏面電極９に印加する電圧に比較して高くすることにより、埋込Ｐ＋領域１９とＮ−領域１ａとの界面から空乏層が伸び、Ｎチャネル２２に流れる電流がこの空乏層の伸びにより抑制されることとなる。
すなわち、パッド電極７と裏面電極９間に印加される電圧が高くなるに従い、Ｎチャネル２２の幅が狭くなり、電圧が増加しても一定以上の電流が流れない状態に制御される。  第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル１２間に発光素子部２０から出る光を遮蔽する基板１の一部が光遮蔽領域として介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００４０】
＜第６の実施形態＞
次に、図８を用いて本発明の第６の実施形態による半導体装置を説明する。図８は、本発明の第６の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
本第６の実施形態は、半導体装置が平面視において、定電流ダイオード領域３０と、発光素子部２０を形成する領域（ＬＥＤ領域３５）とが基板１のそれぞれ異なる部分に形成されている。
第１の実施形態と異なり、平面視にてＬＥＤ領域３５とは異なる領域において他の主面１s2からＰ型不純物を拡散させ、Ｐ＋領域２８及びＰ＋領域２９を形成している。
【００４１】
また、基板１の主面１s1において、第１の実施形態と異なり、全面にＮ＋領域２を形成するのでは無く、上記Ｐ＋領域２９が露出している端部に対し、この端部から基板１の中央方向に離間して、Ｐ＋領域３３が形成されている。このＰ＋領域２９とＰ＋領域３３との間にはＮ型不純物が拡散されたＮ＋領域３１が形成されている。
上述のように、保護膜８は発光素子から放出される光に対して光透過性を有する。しかしながら、本実施形態においては、この保護膜８はＬＥＤ領域３５には形成されるが、定電流ダイオード領域３０には到達していない。つまり、発光素子部２０から延びる保護膜８の端部は発光素子部２０とＰ＋領域３３との間にある。
したがって、保護膜８を通じて発光素子部から放出された光が半導体素子部に伝わり、半導体素子部に影響を与えることを防止することができる。
また、本実施形態においては、半導体素子部の上面に電極３６が設けられている。電極３６は発光素子から放出される光に対して光透過性を有しない。結果として、半導体素子部の上面側から半導体素子部に光が到達することを防止することができる。さらに、半導体素子部の下面には、光透過性を有しないシリコンから成る基板１が形成されており、この結果、半導体素子部の下面側から半導体素子部に光が到達することを防止することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、上記Ｐ＋領域２９とＰ＋領域３３とＮ＋領域３１との主面１s1における露出部分の上に、電極３６（ソース側）が設けられており、電極３６はＰ＋領域２９とＰ＋領域３３とＮ＋領域３１と電気的に接続している。この電極３６と裏面電極９とには同一の電圧が印加される。
これにより、Ｐ＋領域２８とこれに対向するＰ＋領域３３とにおいて、電流経路としてのＮチャネル３２が形成されている。すなわち、Ｐ＋領域２８及びＮ−領域１ａの界面に伸びる空乏領域と、Ｐ＋領域３３及びＮ−領域１ａの界面に伸びる空乏層とにより、Ｎチャネル３２に流れる電流が制御されることとなる。パッド電極７から発光素子部２０、ＬＥＤ領域３５の基板１におけるＮ−領域１ａ、Ｎ＋領域３１、電極３６へと電流は流れる。
また、ＬＥＤ領域３５におけるＰ＋領域２８とＮ＋領域２との対向部分についても、パッド電極７に印加される電圧を、裏面電極９に印加する電圧に比較して高くすることにより、Ｐ＋領域２８とＮ−領域１ａとの界面に逆バイアスがかかり空乏層が伸び、Ｎチャネル３２に対する横方向に流れる電流がこの空乏層の伸びにより抑制されることとなる。これにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００４３】
＜第７の実施形態＞
次に、図９を用いて本発明の第７の実施形態による半導体装置を説明する。図９は、本発明の第７の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
本第７の実施形態は、第６の実施形態と同様に、半導体装置が平面視において、定電流ダイオード領域３０と、発光素子部２０を形成する領域（ＬＥＤ領域３５）とがＮ−領域１ａのそれぞれ異なる部分に形成されている。
図９から解るように、本第７の実施形態は第６の実施形態と異なる点を説明する。定電流ダイオード領域３０においては、主面１s1側の露出部に、Ｐ＋領域３３が形成されており、他の主面１s2側の露出面に、Ｐ＋領域２９とＰ＋領域２８とが離間して形成され、Ｐ＋領域２９とＰ＋領域２８との間にＮ＋領域４１が形成されている。裏面電極９は、これらＰ＋領域２９、Ｐ＋領域２８及びＮ＋領域４１の露出面に形成され、それぞれを電気的に接続している。
【００４４】
上述した構成により、第６の実施形態と同様に、Ｐ＋領域２８とこれに対向するＰ＋領域３３とにおいて、電流経路としてのＮチャネル３２が形成されている。すなわち、Ｐ＋領域２８及びＮ−領域１ａの界面に伸びる空乏層と、Ｐ＋領域３３及びＮ−領域１ａの界面に伸びる空乏層とにより、Ｎチャネル３２に流れる電流が制御されることとなる。
また、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル１２間に発光素子部２０から出る光を遮蔽する基板１の一部が光遮蔽領域として介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００４５】
＜第８実施形態＞
次に、図１０を用いて本発明の第８の実施形態による半導体装置を説明する。図１０は、本発明の第８の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
第８の実施形態は、図５に示す第４の実施形態と同様の構造をしており、異なる点として、パッド電極７の直下に保護ダイオードが形成されている。すなわち、パッド電極７直下における保護素子形成領域５０と定電流ダイオード領域３０とを電気的に分離する（絶縁する）ための、埋込保護膜５１を形成し、この埋込保護膜５１内において、逆方向のバイアスとなる接続にて、ダイオードを形成する。この埋込保護膜５１内の保護ダイオードは、Ｎ＋領域２ＡとＮ−領域１ＡとのＮ型不純物領域と、パッド電極７直下のＰ＋領域１ｂとから形成されている。
【００４６】
ここで、埋込保護膜５１内において、Ｎ＋領域２Ａとパッド電極７との間には埋込電極５２が形成されている。埋込保護膜５１は、基板１の主面１s1側から、Ｎ＋領域２及び基板１のＮ−領域を貫通し、基板１のＰ＋領域１ｂに達しており、発光素子部２０と、保護素子形成領域５０とを電気的に絶縁している。
【００４７】
上記保護素子形成領域５０に形成される保護ダイオードは、ＰＮ接合のダイオードであり、実質的に、パッド電極７（埋込電極５２）がカソード電極となり、裏面電極９がアノード電極として形成されている。
【００４８】
この保護ダイオードは、基板１上に形成される発光素子部２０の発光素子（以下、発光ダイオード）に対して並列に、かつ逆方向の特性となるよう接続されている。この保護ダイオードは整流ダイオードまたは定電圧ダイオードにて構成されているため、発光ダイオードの保護素子として機能することとなる。すなわち、発光ダイオードに対し逆方向電圧が印加された場合、保護ダイオード自身に電流が流れ、発光ダイオードに印加される電圧を、保護ダイオード自身の電圧に抑制し、逆電圧が印加されることによる破壊から、発光ダイオードを保護することができる。
【００４９】
また、上記保護ダイオードがツェナーダイオードなどの定電圧ダイオードにて構成されている場合、この保護ダイオードは、逆方向降伏電圧が発光ダイオードの正常動作範囲における順方向電圧と、許容最大順方向電圧との間に設定されている。これにより、保護ダイオードがツェナーダイオードにて形成されている場合、この保護ダイオードはサージ電圧などの順方向の過電圧から発光ダイオードを保護する。本実施形態にて用いられるツェナーダイオードは、順方向の導通開始電圧が正常時に発光ダイオードに対して逆方向に印加される電圧より高く、かつ発光ダイオードが破壊される電圧に対して低く設定されていることが望ましい。
【００５０】
＜第９実施形態＞
次に、図１１を用いて本発明の第９の実施形態による半導体装置を説明する。図１１は、本発明の第９の実施形態による半導体装置の断面構造を示す概念図である。
本第９の実施形態は、図１に示す第１の実施形態と同様な構成をしており、異なる点がＮ＋領域２と第１クラッド層３との間に、発光素子部２０から発する光を反射する膜として、例えば貼合金属膜６０が介挿されていることである。これにより、発光素子部２０から出る光貼合金属膜６０で反射され、Ｎチャネル２２に光が達することをより良好に遮蔽することができる。また、第１の実施形態と同様に、発光素子部２０とＮチャネル２２間に発光素子部２０から出る光を吸収する基板１の一部が介在していることにより、発光素子部から発する光による半導体素子部への影響を著しく低減することができる。
【００５１】
なお、本発明の半導体装置は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え得る。
例えば、基板１、Ｎ−領域１ａ，１Ａ、Ｐ＋領域１ｂ，２８，２９，３３、Ｎ＋領域２，１１，３１，４１，２Ａの導電型を逆にしても良い。第１クラッド層３と第２クラッド層５の導電型を逆にしても良い。
また、半導体素子部として定電流ダイオード領域を例に説明したが、基板１に設けられた半導体素子部であれば良く、半導体素子部としてバイポーラトランジスタやFETなど他の周知な素子構造であっても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１…基板
１s1，１s2…主面
１ａ，１Ａ…Ｎ−領域
１ｂ，２８，２９，３３…Ｐ＋領域
２，１１，３１，４１，２Ａ…Ｎ＋領域
３…第１クラッド層
４…活性層
５…第２クラッド層
６…表面電極
７…パッド電極
８…保護膜
９…裏面電極
１０，３０…定電流ダイオード領域
１２，２２，３２…Ｎチャネル
１３…領域
１８，１９…埋込Ｐ＋領域
２０…発光素子部
２５…溝
３５…ＬＥＤ領域
５０…保護素子形成領域
５１…埋込保護膜
５２…埋込電極
６０…貼合金属膜
【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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