(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板上に、発光層となる層と、その外側に位置しバンドギャップがより大きい２層とを含む少なくとも３層の第１導電型半導体膜が形成され、該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜が形成されている複合半導体基板上面の所定の領域に、該第１導電型半導体膜の前記発光層となる層の途中まで到達する第２導電型半導体領域が不純物拡散により形成され、
該第１導電型半導体基板と電気的に接続される裏面電極が該複合半導体基板の下面に形成され、
該第２導電型半導体領域と電気的に接続される上部電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、
該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て、発光部となる該第２導電型半導体領域と該上部電極とが離れた位置に形成されている、面発光型ＬＥＤ。
【請求項２】
第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれか上に、発光層となる層と、その外側に位置しバンドギャップがより大きい２層とを含む少なくとも３層の第１導電型半導体膜が形成され、該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜が形成されている複合半導体基板上面の所定の領域に、該第１導電型半導体膜の前記発光層となる層の途中まで到達する第２導電型半導体領域が不純物拡散により形成され、
該３層の第１導電型半導体膜と電気的に接続される第１電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、
該第２導電型半導体領域と電気的に接続される第２電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、
該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て、発光部となる該第２導電型半導体領域と該第２電極と該第１電極とが互いに離れた位置に形成されている、面発光型ＬＥＤ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列した面発光型ＬＥＤアレイ。
【請求項４】
第１導電型半導体基板上に少なくとも３層の第１導電型半導体膜を順次積層する第１の工程と、該第１の工程によって積層された該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜を積層する第２の工程と、発光部となる第２導電型半導体領域と該第２導電型半導体領域に電気的に接続される上部電極とを、該第１の工程と該第２の工程とによって形成された複合半導体基板上面に、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て離れた位置に形成するように位置決めするための開口部を設けた拡散防止膜を形成する第３の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記発光部に対応する領域に、該第２導電型半導体膜を貫通して該第１導電型半導体膜の途中まで到達する該第２導電型半導体領域を不純物拡散により形成する第４の工程と、該複合半導体基板の下面に、該第１導電型半導体基板と電気的に接続される裏面電極を形成する第５の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記上部電極に対応する領域に該上部電極を形成する第６の工程とを有し、
該第１の工程が、該第１導電型半導体基板に近接する側から順に第１の層を形成する工程と第２の層を形成する工程と第３の層を形成する工程と、該第２の層のバンドギャップを該第１の層のバンドギャップよりも小さくして該第３の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、
該第２の工程が、前記少なくとも１層の第２導電型半導体膜を構成し、前記第１導電型半導体膜の最上層と接する第４の層を形成する工程と、該第４の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、
該第４の工程が、該第２導電型半導体領域を該第２の層の途中まで到達するように形成する工程を備える、面発光型ＬＥＤの製造方法。
【請求項５】
第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれか上に少なくとも３層の第１導電型半導体膜を順次積層する第１の工程と、該第１の工程によって積層された該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜を積層する第２の工程と、発光部となる第２導電型半導体領域と該第２導電型半導体領域に電気的に接続される第２電極とを、該第１の工程と該第２の工程とによって形成された複合半導体基板上面に、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て離れた位置に形成するように位置決めするための開口部を設けた拡散防止膜を形成する第３の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記発光部に対応する領域に、該第２導電型半導体膜を貫通して該第１導電型半導体膜の途中まで到達する該第２導電型半導体領域を不純物拡散により形成する第４の工程と、該複合半導体基板上面の所定の領域に、該少なくとも３層の第１導電型半導体膜のうちのいずれかまたは該第１導電型半導体基板と電気的に接続される第１電極を形成する第５の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記第２電極に対応する領域に該第２電極を形成する第６の工程とを有し、
該第１の工程が、該第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれかに近接する側から順に第１の層を形成する工程と第２の層を形成する工程と第３の層を形成する工程と、該第２の層のバンドギャップを該第１の層のバンドギャップよりも小さくして該第３の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、
該第２の工程が、前記少なくとも１層の第２導電型半導体膜を構成し、前記第１導電型半導体膜の最上層と接する第４の層を形成する工程と、該第４の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、
該第４の工程が、該第２導電型半導体領域を該第２の層の途中まで到達するように形成する工程を備え、
該第５の工程が、該第１電極を該第２導電型半導体領域および該第２電極と離れた領域に形成する工程を備える、面発光型ＬＥＤの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列した面発光型ＬＥＤアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体デバイスに関し、特に通信用のＬＥＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の通信用ＬＥＤの代表的なものとして、面発光型ＬＥＤがある。一般に面発光型ＬＥＤは、電極の直下で電流が集中して最も強く発光する構造であると、発光が強い電極直下周辺の領域を電極が被覆してしまい、外部への光の取り出し効率が悪いという問題点がある。これを避けるために電極の直下からずれた領域に電流を流すようにした面発光型ＬＥＤが、例えば生駒俊明、河東田隆、長谷川文夫著、「電子材料シリーズガリウムヒ素」丸善株式会社（１９８８年）１６８，１６９ページ（以下、文献１と記述する）に示されている。
【０００３】
図９(ａ)〜(ｃ)は、上記文献１に示された面発光型ＬＥＤの構造を示す断面図である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９(ａ)〜(ｃ)に示すような面発光型ＬＥＤは、上部電極および裏面電極を発光部からずらした位置に精度良く形成しなければならず、製造工程の複雑化やコストの増加を招いてしまうという問題点がある。また、図９(ａ)に示すようなＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の面発光型ＬＥＤにおいては、ＧａＡｓ基板が光出力に対して不透明であるので、発光出力の効率を高くするために発光領域部分のＧａＡｓ基板を深くエッチングしなければならず、製造工程が増すという問題点がある。
【０００５】
また、このような面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列した面発光型ＬＥＤアレイにおいては、各ＬＥＤの電極を形成する際の加工精度が低いと、電極の寸法ばらつきによってＬＥＤごとに遮光される割合が異なり、各ＬＥＤの発光出力のばらつきが大きくなるという問題点があり、このばらつきを補正するためには各ＬＥＤに供給する電流値を別個に制御する回路等を設けなければならず、コストの増加を招いてしまうという問題点がある。
【０００６】
さらに、面発光型ＬＥＤおよび面発光型ＬＥＤアレイの製造工程におけるマスク合わせずれによって、個々の素子ごとに発光出力がばらついてしまうという問題点がある。
【０００７】
このような点に鑑み本発明は、発光出力の効率が高い面発光型ＬＥＤおよびこの面発光型ＬＥＤを用いて発光出力のばらつきを低減した面発光型ＬＥＤアレイならびにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る面発光型ＬＥＤは、第１導電型半導体基板上に、発光層となる層と、その外側に位置しバンドギャップがより大きい２層とを含む少なくとも３層の第１導電型半導体膜が形成され、該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜が形成されている複合半導体基板上面の所定の領域に、該第１導電型半導体膜の前記発光層となる層の途中まで到達する第２導電型半導体領域が不純物拡散により形成され、該第１導電型半導体基板と電気的に接続される裏面電極が該複合半導体基板の下面に形成され、該第２導電型半導体領域と電気的に接続される上部電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て、発光部となる該第２導電型半導体領域と該上部電極とが離れた位置に形成されている。
【００１０】
本発明に係る面発光型ＬＥＤは、第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれか上に、発光層となる層と、その外側に位置しバンドギャップがより大きい２層とを含む少なくとも３層の第１導電型半導体膜が形成され、該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜が形成されている複合半導体基板上面の所定の領域に、該第１導電型半導体膜の前記発光層となる層の途中まで到達する第２導電型半導体領域が不純物拡散により形成され、該３層の第１導電型半導体膜と電気的に接続される第１電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、該第２導電型半導体領域と電気的に接続される第２電極が該複合半導体基板上面の所定の領域に形成され、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て、発光部となる該第２導電型半導体領域と該第２電極と該第１電極とが互いに離れた位置に形成されている。
【００１２】
本発明に係る面発光型ＬＥＤの製造方法は、第１導電型半導体基板上に少なくとも３層の第１導電型半導体膜を順次積層する第１の工程と、該第１の工程によって積層された該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜を積層する第２の工程と、発光部となる第２導電型半導体領域と該第２導電型半導体領域に電気的に接続される上部電極とを、該第１の工程と該第２の工程とによって形成された複合半導体基板上面に、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て離れた位置に形成するように位置決めするための開口部を設けた拡散防止膜を形成する第３の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記発光部に対応する領域に、該第２導電型半導体膜を貫通して該第１導電型半導体膜の途中まで到達する該第２導電型半導体領域を不純物拡散により形成する第４の工程と、該複合半導体基板の下面に、該第１導電型半導体基板と電気的に接続される裏面電極を形成する第５の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記上部電極に対応する領域に該上部電極を形成する第６の工程とを有し、該第１の工程が、該第１導電型半導体基板に近接する側から順に第１の層を形成する工程と第２の層を形成する工程と第３の層を形成する工程と、該第２の層のバンドギャップを該第１の層のバンドギャップよりも小さくして該第３の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、該第２の工程が、前記少なくとも１層の第２導電型半導体膜を構成し、前記第１導電型半導体膜の最上層と接する第４の層を形成する工程と、該第４の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、該第４の工程が、該第２導電型半導体領域を該第２の層の途中まで到達するように形成する工程を備える。
【００１４】
本発明に係る面発光型ＬＥＤの製造方法は、第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれか上に少なくとも３層の第１導電型半導体膜を順次積層する第１の工程と、該第１の工程によって積層された該第１導電型半導体膜上に少なくとも１層の第２導電型半導体膜を積層する第２の工程と、発光部となる第２導電型半導体領域と該第２導電型半導体領域に電気的に接続される第２電極とを、該第１の工程と該第２の工程とによって形成された複合半導体基板上面に、該複合半導体基板面に対して垂直な方向から見て離れた位置に形成するように位置決めするための開口部を設けた拡散防止膜を形成する第３の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記発光部に対応する領域に、該第２導電型半導体膜を貫通して該第１導電型半導体膜の途中まで到達する該第２導電型半導体領域を不純物拡散により形成する第４の工程と、該複合半導体基板上面の所定の領域に、該少なくとも３層の第１導電型半導体膜のうちのいずれかまたは該第１導電型半導体基板と電気的に接続される第１電極を形成する第５の工程と、該複合半導体基板上面の該第３の工程で位置決めされた領域のうち前記第２電極に対応する領域に該第２電極を形成する第６の工程とを有し、該第１の工程が、該第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれかに近接する側から順に第１の層を形成する工程と第２の層を形成する工程と第３の層を形成する工程と、該第２の層のバンドギャップを該第１の層のバンドギャップよりも小さくして該第３の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、該第２の工程が、前記少なくとも１層の第２導電型半導体膜を構成し、前記第１導電型半導体膜の最上層と接する第４の層を形成する工程と、該第４の層のバンドギャップを該第２の層のバンドギャップよりも大きくするように組成を調整する工程とを備え、該第４の工程が、該第２導電型半導体領域を該第２の層の途中まで到達するように形成する工程を備え、該第５の工程が、該第１電極を該第２導電型半導体領域および該第２電極と離れた領域に形成する工程を備える。
【００１７】
上記本発明に係る面発光型ＬＥＤまたは面発光型ＬＥＤの製造方法を、前記面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列した面発光型ＬＥＤアレイに適用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。第１ないし第４の実施の形態においては、本発明の面発光型ＬＥＤの構造およびその製造方法について説明するが、本発明の面発光型ＬＥＤアレイの構造およびその製造方法については、第１ないし第４の実施の形態において説明する面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列したものである。
【００１９】
第１ないし第４の実施の形態においては、第１導電型をＮ型とし、第２導電型をＰ型として説明を行うが、第１導電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型としても同様に実現することができる。第１導電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型とした場合には、不純物としてＳ，Ｓｅ，Ｓｎ等を用いることができる。
【００２０】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、第２導電型半導体領域を不純物の選択拡散によって形成する場合について説明するが、第２導電型半導体領域の形成方法はこれに限定されず、イオン注入等の他の方法で実現することができる。
【００２１】
さらに、第１ないし第４の実施の形態で説明する拡散、層形成等の具体的な方法および組成比、濃度、膜厚、不純物等は、これに限られるものではない。
【００２２】
( 第１の実施の形態 )
図１は、本発明の第１の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す斜視図である。図２および図３は、本発明の第１の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図である。図１、図２および図３においては、面発光型ＬＥＤを３素子表わしている。
【００２３】
図１、図２および図３においては、発明を理解することができる程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。また、各図において同様の構成部分については同一の番号を付して示してある。
【００２４】
図１に示した面発光型ＬＥＤ１０は面発光型ＬＥＤアレイの一部分であり、複合半導体基板１１に形成された面発光型ＬＥＤ１０を３素子表わしている。それぞれの面発光型ＬＥＤ１０には上部電極３０が形成されており、また、図には示していないが、複合半導体基板１１の裏面には裏面電極が形成されている。
【００２５】
図２および図３を用いて、第１の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を説明する。図２(ａ)に示すように、第１導電型半導体基板を構成するＮ型ＧａＡｓ（１００）基板１２上に、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３と、第１の層を構成するＮ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４と、発光層となる第２の層を構成するＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５と、第３の層を構成するＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６と、第４の層を構成するＰ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７と、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８とを順次エピタキシャル成長させて、複合半導体基板１１を形成する。
【００２６】
ここでｙを０．１５とすると、室温における発光波長が７６０ｎｍのＬＥＤになる。ＡｌＧａＡｓ半導体はＡｌの組成比が大きくなるとバンドギャップが大きくなるので、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のＡｌ組成比をＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のＡｌ組成比よりも大きくするために、ここではｘ＝ｚ＝０．４とする。ただし、必ずしもｘ＝ｚである必要はなく、それぞれがｙよりも大きい値であれば良い。
【００２７】
また、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７はＡｌ組成比が大きくなると不純物を高濃度にドープすることが難しくなるが、Ａｌ組成比がＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５よりも小さくなるとＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５で発光した光を吸収してしまうので、これらのことを考慮して、ここではｗを０．２とする。
【００２８】
ここで、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７は後に形成される上部電極３０から注入されるキャリアを発光層であるＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５まで移送するので、電気抵抗を小さくすることが望ましい。このためには、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の膜厚を厚くするか、不純物を高濃度にドープする必要がある。しかし、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の膜厚を厚くすると基板の作製時間が長くなり、量産時の基板作製コストが増大する。また、一般に基板作製装置は一定膜厚を作製する度ごとに保守作業を行わなければならないので、基板の膜厚を厚くすると基板作製装置の稼動時間が実質的に短くなり、さらに基板作製コストが増大する。そこで、基板作製コストを抑える点からはＰ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の膜厚を薄く作製することが望ましい。したがって、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７のキャリア濃度を高くすることによって、電気抵抗を小さくする。このとき、キャリア濃度を１×１０18（ｃｍ-3）以上になるように不純物を混入すると、所望の効果が得られる。所望の電気抵抗値を得るためのキャリア濃度値は、コンピュータシミュレーションによって、所望の条件で特性を測定して得ることができる。
【００２９】
Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３はエピタキシャル膜結晶性を良くするために設け、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８は後に形成する上部電極３０と複合半導体基板１１との電気抵抗を低減するために設けるが、本発明における本質的構成ではないので、必ずしも設ける必要はない。
【００３０】
各半導体層の膜厚は、例えばＮ型ＧａＡｓバッファ層１３を０．３μｍ、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４を０．５μｍ、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５を１．０μｍ、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６を０．５μｍ、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７を１．０μｍ、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８を０．１μｍ等とすることができるが、これらの数値に限定されるものではない。
【００３１】
次に、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の途中まで選択拡散する選択拡散領域１９と、複合半導体基板１１と後に形成する上部電極３０のコンタクト領域２０とに開口部を設けた拡散防止膜２１を形成する。拡散防止膜２１としては窒化シリコン等を使用することができる。ここでは、２０００Å程度の膜厚の窒化シリコン膜を使用する。
【００３２】
図２(ｂ)に示すように、コンタクト領域２０への不純物拡散を防ぐために、コンタクト領域２０を覆って、拡散防止膜２３を形成する。拡散防止膜２３としてはアルミナ膜等を使用することができる。ここでは、２０００Å程度の膜厚のアルミナ膜を使用する。
【００３３】
次に、選択拡散領域１９に不純物としてＺｎを選択的に拡散し、第２導電型半導体領域を構成するＰ型の不純物拡散領域２４を形成する。不純物拡散は気相拡散法、固相拡散法等の方法で行う。図には示していないが、固相拡散法の場合には、拡散防止膜２１，２３を形成した複合半導体基板１１上にＺｎＯ−ＳｉＯ2等をスパッタ法等によって成膜し、続いて窒化シリコン等のキャップ膜を形成した後に６５０℃以上の炉中で加熱することによって、不純物Ｚｎを導入する。
【００３４】
拡散の深さは拡散防止膜２１，２３の厚さ、加熱温度および加熱時間によって制御する。このようにして、拡散防止膜２１および拡散防止膜２３のどちらにも覆われていない選択拡散領域１９に、発光層となるＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の途中まで不純物を拡散させる。
【００３５】
図２(ｃ)に示すように、選択拡散が終了した後、複合半導体基板１１上に形成した膜のうち拡散防止膜２１以外のすべての膜をエッチング等によって取り除く。このとき、エッチャントはバッファードふっ酸等を使用することができる。
【００３６】
次に、各面発光型ＬＥＤの発光部を素子分離する。素子分離は複合半導体基板１１をエッチングすることによって行う。基板上にホトレジスト等で各素子の形成領域にエッチングマスク２５を形成した後に、例えばりん酸と過酸化水素水とを所望の割合で混合した水溶液中で上記各素子の形成領域以外の領域をエッチングする。この素子形成領域以外の領域が素子分離領域２６となる。エッチングの深さは、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７よりも深ければ特に限定されない。図２(ｃ)においては、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の途中までエッチングしている。エッチングの後、エッチングマスク２５を除去する。なお、この素子分離は、面発光型ＬＥＤアレイの場合に必要となるものである。
【００３７】
図３(ａ)に示すように、絶縁膜２７を形成する。絶縁膜２７としては窒化シリコン等を使用することができる。ここでは、２０００Å程度の膜厚の窒化シリコン膜を使用する。その後、絶縁膜２７を貫通するコンタクトホール２８をエッチング等によって形成する。このコンタクトホール２８は、先に拡散防止膜２１に形成したコンタクト領域２０の開口部につながるもので、コンタクト領域２０の開口部よりも大きく、より厳密に言えばコンタクトホール２８がコンタクト領域２０の開口部の全領域をカバーするように形成する。このようにすることによって、不純物拡散領域２４および上部電極３０のコンタクトの位置がホトリソマスクの１枚目である拡散防止膜２１で決定されるので、２枚目以降のマスクプロセス（例えば絶縁膜２７にコンタクトホール２８を形成するプロセス）でマスク合わせのずれが生じても、不純物拡散領域２４と上部電極３０のコンタクトとの間の距離が一定に保たれることになる。不純物拡散領域２４と上部電極３０のコンタクトとの距離が各ＬＥＤでばらつくと、キャリア移送層１７の電気抵抗が各ＬＥＤでばらつき、各ＬＥＤの発光出力のばらつきが大きくなる。
【００３８】
コンタクトホール２８をコンタクト領域２０の開口部よりも大きくする理由を説明する。コンタクト領域２０の開口部の大きさとコンタクトホール２８の大きさとが異なる場合には、電極に形成されるコンタクトの位置は小さい方の位置（厳密には両者の重なる部分）によって決まる。このため、コンタクトホール２８をコンタクト領域２０よりも小さくした場合には、上部電極３０のコンタクトの位置がコンタクトホール２８の位置によって決まる。ここで、拡散防止膜２１と絶縁膜２７との間でマスク合わせのずれが生じると、拡散防止膜２１で位置が決定される不純物拡散領域２４と絶縁膜２７で位置が決定されるコンタクトホール２８との位置関係もずれてしまう。したがって、不純物拡散領域２４と同じマスクで形成されるコンタクト領域２０の開口部を小さくしておくことによって、不純物拡散領域２４と上部電極３０のコンタクトとの位置関係が一定に保たれる。
【００３９】
図３(ｂ)に示すように、上部電極３０をリフトオフ法等の周知の方法で形成する。上部電極３０の材料はＰ型ＧａＡｓコンタクト層１８とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ等を使用することができる。上部電極３０は、絶縁膜２７によって複合半導体基板１１と絶縁される。
【００４０】
次に、裏面電極３１を形成する。裏面電極３１の材料はＮ型ＧａＡｓ基板１２とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等を使用することができる。
【００４１】
このようにして得られた本発明の面発光型ＬＥＤにおいては、上部電極３０から供給されるキャリアの大部分が、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８を縦に通り抜けてＰ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７を横に移動し、Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の不純物拡散領域２４およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の不純物拡散領域２４を経由して、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の不純物拡散領域２４へと流れる。
【００４２】
Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６とＰ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の不純物拡散領域２４とのバンド不連続の大きさが、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合の障壁よりも大きいので、キャリアがＰ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層１７の不純物拡散領域２４からＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６へ伝播することなく、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部に注入される。これによって、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部において電子−ホールの発光再結合が生じ、発光する。
【００４３】
最後に、図には示していないが、所定のダイシングを行う。すなわち、図２および図３に示した工程によって得られた本発明の面発光型ＬＥＤを複数形成し終えた複合半導体基板１１をＬＥＤ相互間の図示しない分割線に沿ってダイシングして、複数個の面発光型ＬＥＤを得る。面発光型ＬＥＤアレイの場合には、面発光型ＬＥＤがアレイ状に配列された本発明の面発光型ＬＥＤアレイを複数形成し終えた複合半導体基板１１をＬＥＤアレイ相互間の図示しない分割線に沿ってダイシングして、複数個の面発光型ＬＥＤアレイを得る。
【００４４】
( 第２の実施の形態 )
本発明の第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造は、図１に示されるごとくである。図４および図５は、本発明の第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図である。第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す図として第１の実施の形態と同じ図１を用いているが、図１には示していない内部構造や製造工程において、第１の実施の形態とは異なっている。図１、図４および図５においては、面発光型ＬＥＤを３素子表わしている。
【００４５】
図１、図４および図５においては、発明を理解することができる程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。また、各図において同様の構成部分については同一の番号を付して示してある。
【００４６】
図１に示した面発光型ＬＥＤ１０は面発光型ＬＥＤアレイの一部分であり、複合半導体基板１１に形成された面発光型ＬＥＤ１０を３素子表わしている。それぞれの面発光型ＬＥＤ１０には上部電極３０が形成されており、また、図には示していないが、複合半導体基板１１の裏面には裏面電極が形成されている。
【００４７】
図４および図５を用いて、第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を説明する。図４(ａ)に示すように、第１導電型半導体基板を構成するＮ型ＧａＡｓ（１００）基板１２上に、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３と、第１の層を構成するＮ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４と、発光層となる第２の層を構成するＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５と、第３の層を構成するＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６と、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７とを順次エピタキシャル成長させて、複合半導体基板１１を形成する。
【００４８】
ここでｙを０．１５とすると、室温における発光波長が７６０ｎｍのＬＥＤになる。ＡｌＧａＡｓ半導体はＡｌの組成比が大きくなるとバンドギャップが大きくなるので、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のＡｌ組成比をＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のＡｌ組成比よりも大きくするために、ここではｘ＝ｚ＝０．４とする。ただし、必ずしもｘ＝ｚである必要はなく、それぞれがｙよりも大きい値であれば良い。
【００４９】
また、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３はエピタキシャル膜結晶性を良くするために設け、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７は後に形成する上部電極３０と複合半導体基板１１との電気抵抗を低減するために設けるが、本発明における本質的構成ではないので、必ずしも設ける必要はない。
【００５０】
各半導体層の膜厚は、例えばＮ型ＧａＡｓバッファ層１３を０．３μｍ、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４を０．５μｍ、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５を１．０μｍ、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６を１．５μｍ、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７を０．１μｍ等とすることができるが、これらの数値に限定されるものではない。
【００５１】
次に、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の途中まで選択拡散する選択拡散領域３９に窓を開けた拡散防止膜２１を形成する。拡散防止膜２１としては窒化シリコン等を使用することができる。ここでは、２０００Å程度の膜厚の窒化シリコン膜を使用する。
【００５２】
図４(ｂ)に示すように、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の途中まで選択拡散する選択拡散領域４０に開口部を設けた拡散制御膜４３を形成する。拡散制御膜４３としてはアルミナ膜等を使用することができる。ここでは、１００Å程度の膜厚のアルミナ膜を使用する。
【００５３】
図４(ｃ)に示すように、選択拡散領域３９，４０に不純物としてＺｎを選択的に拡散し、第２導電型半導体領域を構成するＰ型の不純物拡散領域４４を形成する。不純物拡散は気相拡散法、固相拡散法等の方法で行う。図には示していないが、固相拡散法の場合には、拡散防止膜２１および拡散制御膜４３を形成した複合半導体基板１１上にＺｎＯ−ＳｉＯ2等をスパッタ法等によって成膜し、続いて窒化シリコン等のキャップ膜を形成した後に６５０℃以上の炉中で加熱することによって、不純物Ｚｎを導入する。
【００５４】
拡散の深さは拡散制御膜４３の厚さ、加熱温度および加熱時間によって制御する。これによって、拡散防止膜２１で覆われている領域では不純物拡散が進行せず、拡散防止膜２１がなく拡散制御膜４３のみで覆われている領域では拡散が浅くなり、拡散防止膜２１および拡散制御膜４３のいずれにも覆われていない領域では拡散が深くなるので、所望の拡散形状を得ることができる。
【００５５】
すなわち、拡散が深い領域ではＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の途中まで不純物が拡散して第２導電型半導体領域のうちの発光部となる第２の領域を形成し、拡散が浅い領域ではＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の途中まで不純物が拡散して第２導電型半導体領域のうち発光部とならない第１の領域を形成することができる。
【００５６】
図５(ａ)に示すように、選択拡散が終了した後、複合半導体基板１１上に形成したすべての膜をエッチング等によって取り除く。このとき、エッチャントはバッファードふっ酸等を使用することができる。
【００５７】
次に、各面発光型ＬＥＤの発光部を素子分離する。素子分離は複合半導体基板１１をエッチングすることによって行う。基板上にホトレジスト等で各素子の形成領域にエッチングマスク２５を形成した後に、例えばりん酸と過酸化水素水とを所望の割合で混合した水溶液中で上記各素子の形成領域以外の領域をエッチングする。この素子形成領域以外の領域が素子分離領域４６となる。エッチングの深さは、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７よりも深ければ特に限定されない。図５(ａ)においては、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の途中までエッチングしている。エッチングの後、エッチングマスク２５を除去する。なお、この素子分離は、面発光型ＬＥＤアレイの場合に必要となるものである。
【００５８】
図５(ｂ)に示すように、絶縁膜２７を形成し、次に絶縁膜２７を貫通するコンタクトホール４８をエッチング等によって形成する。コンタクトホール４８を形成する位置は、後に形成する上部電極３０のコンタクトの端部と発光部である不純物拡散領域４４のうち拡散の深い領域の端部とが重ならないように、基板作製装置の誤差を考慮して形成する。このためには、素子分離領域４６をエッチングで形成するときに、不純物拡散領域４４のうち拡散の浅い領域の長さを充分に確保する必要がある。すなわち、図４(ｂ)において拡散制御膜４３を形成するときに浅く拡散する領域の長さを充分に設定し、図５(ａ)において素子分離を行うときに素子形成領域が充分に長く残るようにエッチングを行うことが必要である。
【００５９】
図５(ｃ)に示すように、上部電極３０をリフトオフ法等の周知の方法で形成する。上部電極３０の材料は不純物拡散領域４４のＰ型ＧａＡｓコンタクト層とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ等を使用することができる。上部電極３０は、絶縁膜２７によって複合半導体基板１１と絶縁される。
【００６０】
次に、裏面電極３１を形成する。裏面電極３１の材料はＮ型ＧａＡｓ基板１２とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等を使用することができる。
【００６１】
このようにして得られた本発明の面発光型ＬＥＤにおいては、上部電極３０から供給されるキャリアが、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６の不純物拡散領域４４中を伝播し、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５の不純物拡散領域４４へと流れる。
【００６２】
Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のバンドギャップは、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のバンドギャップよりも大きいので、キャリアはＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のｐｎ接合部を超えて不純物拡散領域４４からＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６へ伝播することなく、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部に注入される。このＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部において、電子−ホールの発光再結合が生じ、発光する。
【００６３】
最後に、図には示していないが、所定のダイシングを行う。すなわち、図４および図５に示した工程によって得られた本発明の面発光型ＬＥＤを複数形成し終えた複合半導体基板１１をＬＥＤ相互間の図示しない分割線に沿ってダイシングして、複数個の面発光型ＬＥＤを得る。面発光型ＬＥＤアレイの場合には、面発光型ＬＥＤがアレイ状に配列された本発明の面発光型ＬＥＤアレイを複数形成し終えた複合半導体基板１１をＬＥＤアレイ相互間の図示しない分割線に沿ってダイシングして、複数個の面発光型ＬＥＤアレイを得る。
【００６４】
( 第３の実施の形態 )
図６は、本発明の第３の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す斜視図である。図７は、本発明の第３の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図である。図６および図７においては、面発光型ＬＥＤを３素子表わしているが、素子数はこれに限られない。
【００６５】
図６および図７においては、発明を理解することができる程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。また、各図において同様の構成部分については同一の番号を付して示してある。
【００６６】
図６に示した面発光型ＬＥＤ１０は面発光型ＬＥＤアレイの一部分であり、複合半導体基板１１に形成された面発光型ＬＥＤ１０を３素子表わしている。それぞれの面発光型ＬＥＤ１０には、ＬＥＤの各素子に共通の第１電極５０およびＬＥＤの各素子に個別の第２電極３０が形成されている。
【００６７】
第３の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程の途中までは、図２および図３(ａ)に示した第１の実施の形態における製造工程とほぼ同様であり、図７に示した製造工程は図３(ａ)以降の工程を示す。したがって、図２および図３(ａ)に示した部分の工程ならびにダイシングの工程については説明を省略する。
【００６８】
また、第１の実施の形態においては第１導電型半導体基板を構成するＮ型ＧａＡｓ基板１２を用いたが、第３の実施の形態においては、第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれかを用いることができる。ここでは、第１導電型半導体基板であるＮ型ＧａＡｓ基板１２を用いる場合について説明するが、他の基板を用いる場合についても同様である。
【００６９】
図７を用いて、第３の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程のうち、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。図２および図３(ａ)に示した工程の後、図７(ａ)に示すように、第２電極を構成する上部電極３０を第１の実施の形態と同様の方法、材料等で形成する。以降、上部電極３０を第２電極３０と記述する。
【００７０】
図７(ｂ)に示すように、第１電極形成予定領域５１の絶縁膜２７をエッチング等の周知の方法で除去する。第１電極形成予定領域５１は、不純物拡散領域２４および第２電極３０のコンタクト部分のどちらとも接触しないように決定する。次に、第１電極５０と電気的に接続されるＮ型半導体層またはＮ型半導体基板、すなわちＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２のうちいずれかを露出させるために、所望の層または基板に到達するまで第１電極形成予定領域５１にエッチング等を行う。図７(ｂ)においては、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２の途中までエッチングしている。
【００７１】
ここで、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２ではなく第２導電型半導体基板であるＰ型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いた場合には、第１電極５０はこれらの基板とは接続されず、Ｎ型半導体層であるＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のうちいずれかと接続される。
【００７２】
図７(ｃ)に示すように、第１電極形成予定領域５１内に第１電極５０をリフトオフ法等の周知の方法で形成する。第１電極５０の材料は接続されるＮ型半導体層またはＮ型半導体基板とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等を使用することができる。図７(ｃ)においては、第１電極５０はＮ型ＧａＡｓ基板１２と接続されている。
【００７３】
このようにして得られた本発明の面発光型ＬＥＤにおいては、第１電極５０がＮ型ＧａＡｓ基板１２、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４およびＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のうちのいずれかと接続されているときには、第１の実施の形態と同様に動作する。また、第１電極５０がＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６と接続されているときには、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のバンドギャップをＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のバンドギャップよりも大きくすることによって、ｐｎ接合の障壁がＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合の障壁よりも大きくなり、キャリアがＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部に注入されて、電子−ホールの再結合が生じ、発光する。
【００７４】
第１電極５０を接続する基板または層の選択については、エッチングの深さも影響する。Ｎ型ＧａＡｓ基板１２までエッチングする場合には、第１電極５０に接続される配線を表面に引き出す際の段差が大きいので断線の可能性があり、エッチングの幅も深さに応じて広くなるが、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２はＮ型半導体層よりも厚く形成されているので、エッチング深さを容易に決めることができる。一方、Ｎ型半導体層であるＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のうちいずれかまでエッチングする場合には、膜厚が薄くエッチング深さを正確に決めるのは困難であるが、断線の可能性は低い。これらの点を考慮して、最適なエッチング深さ、すなわち第１電極５０と接続する層または基板を決定することが望ましい。
【００７５】
( 第４の実施の形態 )
本発明の第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造は、図６に示されるごとくである。図８は、本発明の第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図である。第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す図として第３の実施の形態と同じ図６を用いているが、図６には示していない内部構造や製造工程において、第３の実施の形態とは異なっている。図６および図８においては、面発光型ＬＥＤを３素子表わしているが、素子数はこれに限られない。
【００７６】
図６および図８においては、発明を理解することができる程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。また、各図において同様の構成部分については同一の番号を付して示してある。
【００７７】
図６に示した面発光型ＬＥＤ１０は面発光型ＬＥＤアレイの一部分であり、複合半導体基板１１に形成された面発光型ＬＥＤ１０を３素子表わしている。それぞれの面発光型ＬＥＤ１０には、ＬＥＤの各素子に共通の第１電極５０およびＬＥＤの各素子に個別の第２電極３０が形成されている。
【００７８】
第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程の途中までは、図４、図５(ａ)および図５(ｂ)に示した第２の実施の形態における製造工程とほぼ同様であり、図８に示した製造工程は図５(ｂ)以降の工程を示す。したがって、図４、図５(ａ)および図５(ｂ)に示した部分の工程ならびにダイシングの工程については説明を省略する。
【００７９】
また、第２の実施の形態においては第１導電型半導体基板を構成するＮ型ＧａＡｓ基板１２を用いたが、第４の実施の形態においては、第１導電型半導体基板、第２導電型半導体基板および半絶縁性半導体基板のうちのいずれかを用いることができる。ここでは、第１導電型半導体基板であるＮ型ＧａＡｓ基板１２を用いる場合について説明するが、他の基板を用いる場合についても同様である。
【００８０】
図８を用いて、第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程のうち、第２の実施の形態と異なる部分について説明する。図４、図５(ａ)および図５(ｂ)に示した工程の後、図８(ａ)に示すように、第２電極を構成する上部電極３０を第２の実施の形態と同様の方法、材料等で形成する。以降、上部電極３０を第２電極３０と記述する。
【００８１】
図８(ｂ)に示すように、第１電極形成予定領域５１の絶縁膜２７をエッチング等の周知の方法で除去する。第１電極形成予定領域５１は、不純物拡散領域４４および第２電極３０のコンタクト部分のどちらとも接触しないように決定する。次に、第１電極５０と電気的に接続されるＮ型半導体層またはＮ型半導体基板、すなわちＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２のうちいずれかを露出させるために、所望の層または基板に到達するまでエッチング等を行う。図８(ｂ)においては、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２の途中までエッチングしている。
【００８２】
ここで、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２ではなく第２導電型半導体基板であるＰ型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いた場合には、第１電極５０はこれらの基板とは接続されず、Ｎ型半導体層であるＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のうちいずれかと接続される。
【００８３】
また、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７を第１電極５０と電気的に接続させることもできるが、Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３７はＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５よりもバンドギャップが小さくｐｎ接合障壁が低いので、この場合にはＮ型ＧａＡｓコンタクト層３７を、第１電極５０を形成する部分と第２電極３０のコンタクト部分および不純物拡散領域４４を形成する部分とに電気的に分離する必要がある。
【００８４】
図８(ｃ)に示すように、第１電極形成予定領域５１内に第１電極５０をリフトオフ法等の周知の方法で形成する。第１電極５０の材料は接続されるＮ型半導体層またはＮ型半導体基板とオーミック接続される材料ならば特に限定されず、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等を使用することができる。図８(ｃ)においては、第１電極５０はＮ型ＧａＡｓ基板１２と接続されている。
【００８５】
このようにして得られた本発明の面発光型ＬＥＤにおいては、第１電極５０がＮ型ＧａＡｓ基板１２、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４およびＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のうちのいずれかと接続されているときには、第２の実施の形態と同様に動作する。また、第１電極５０がＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６と接続されているときには、Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のバンドギャップをＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のバンドギャップよりも大きくすることによって、ｐｎ接合の障壁がＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合の障壁よりも大きくなり、キャリアがＮ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５のｐｎ接合部に注入されて、電子−ホールの再結合が生じ、発光する。
【００８６】
第１電極５０を接続する基板または層の選択については、エッチングの深さも影響する。Ｎ型ＧａＡｓ基板１２までエッチングする場合には、第１電極５０に接続される配線を表面に引き出す際の段差が大きいので断線の可能性があり、エッチングの幅も深さに応じて広くなるが、Ｎ型ＧａＡｓ基板１２はＮ型半導体層よりも厚く形成されているので、エッチング深さを容易に決めることができる。一方、Ｎ型半導体層であるＮ型ＧａＡｓバッファ層１３、Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１４、Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層１５およびＮ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層１６のうちいずれかまでエッチングする場合には、膜厚が薄くエッチング深さを正確に決めるのは困難であるが、断線の可能性は低い。これらの点を考慮して、最適なエッチング深さ、すなわち第１電極５０と接続する層または基板を決定することが望ましい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明は、発光部となる第２導電型半導体領域とキャリアを供給する上部電極のコンタクト部分とが複合半導体基板の上面から見て離れた位置に形成されていることによって、発光部分と上部電極とが重ならず、従来の面発光型ＬＥＤでは上部電極で遮光されていた光を外部に出力することができ、従来の面発光型ＬＥＤと比較して発光出力の効率を高くすることができるという効果を有する。
【００８８】
請求項２に係る発明は、第２導電型半導体領域のうち発光部とならない第１の領域とキャリアを供給する上部電極のコンタクト部分とが重なる位置に形成され、第２導電型半導体領域のうち発光部となる第２の領域と上部電極のコンタクト部分とが複合半導体基板の上面から見て離れた位置に形成され、第１の領域と第２の領域とが接触していることによって、発光部分と上部電極とが重ならず、従来の面発光型ＬＥＤでは上部電極で遮光されていた光を外部に出力することができ、従来の面発光型ＬＥＤと比較して発光出力の効率を高くすることができるという効果を有する。また、第２導電型半導体領域の第１の領域がキャリアを上部電極から発光部分である第２の領域に伝導することによって、請求項１に係る発明と比較して、複合半導体基板に第２導電型半導体膜が不要となるという効果を有する。
【００８９】
請求項３に係る発明は、請求項１において複合半導体基板の裏面に形成されていた電極が基板上面に形成されていることによって、面発光型ＬＥＤの基板への実装時の自由度が向上し、使用する基板の種類も第１導電型半導体基板のみならず第２導電型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いることができるという効果を有する。
【００９０】
請求項４に係る発明は、請求項２において複合半導体基板の裏面に形成されていた電極が基板上面に形成されていることによって、面発光型ＬＥＤの基板への実装時の自由度が向上し、使用する基板の種類も第１導電型半導体基板のみならず第２導電型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いることができるという効果を有する。
【００９１】
請求項５に係る発明は、第２導電型半導体領域を不純物拡散領域とすることによって、第２導電型半導体領域が容易に形成されるという効果を有する。
【００９２】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５に係る発明における面発光型ＬＥＤがアレイ状に配列されていることによって、個々の面発光型ＬＥＤに電極の加工精度のばらつきがあったとしても発光出力には影響せず、発光出力のばらつきを補正するための電流値の制御機構等を設ける必要がなく、コストの増加を招くことなく発光出力の均一性の良い面発光型ＬＥＤアレイが得られるという効果を有する。
【００９３】
請求項７に係る発明は、発光部となる第２導電型半導体領域とキャリアを供給する上部電極のコンタクト部分とを複合半導体基板の上面から見て離れた位置に形成する際に、それぞれを形成する位置を同一の工程で決めることによって、マスク合わせずれがあったとしても影響を受けず、電極の加工精度を上げることなく発光部分と上部電極との重なりを防ぎ、従来の面発光型ＬＥＤでは上部電極で遮光されていた光を外部に出力することができ、従来の面発光型ＬＥＤの製造工程と比較して製造工程の複雑化やコストの増加を招くことなく発光出力の効率を高くすることができるという効果を有する。
【００９４】
請求項８に係る発明は、第２導電型半導体領域のうち発光部とならない第１の領域とキャリアを供給する上部電極のコンタクト部分とを重なる位置に形成し、第２導電型半導体領域のうち発光部となる第２の領域と上部電極のコンタクト部分とを複合半導体基板の上面から見て離れた位置に形成し、第１の領域と第２の領域とを同一の工程で製造して接触させることによって、電極の加工精度を上げることなく発光部分と上部電極との重なりを防ぎ、従来の面発光型ＬＥＤでは上部電極で遮光されていた光を外部に出力することができ、従来の面発光型ＬＥＤの製造工程と比較して製造工程の複雑化やコストの増加を招くことなく発光出力の効率を高くすることができるという効果を有する。また、第２導電型半導体領域の第１の領域がキャリアを上部電極から発光部分である第２の領域に伝導することによって、請求項５に係る発明と比較して、複合半導体基板に第２導電型半導体膜の形成が不要となるという効果を有する。
【００９５】
請求項９に係る発明は、請求項７において複合半導体基板の裏面に形成する電極を基板上面に形成することによって、面発光型ＬＥＤの基板への実装時の自由度が向上し、使用する基板の種類も第１導電型半導体基板のみならず第２導電型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いることができるという効果を有する。
【００９６】
請求項１０に係る発明は、請求項８において複合半導体基板の裏面に形成する電極を基板上面に形成することによって、面発光型ＬＥＤの基板への実装時の自由度が向上し、使用する基板の種類も第１導電型半導体基板のみならず第２導電型半導体基板または半絶縁性半導体基板を用いることができるという効果を有する。
【００９７】
請求項１１に係る発明は、第２導電型半導体領域を不純物拡散で形成することによって、第２導電型半導体領域を容易に形成することができるという効果を有する。
【００９８】
請求項１２に係る発明は、請求項７ないし請求項１１に係る発明における面発光型ＬＥＤをアレイ状に配列して製造することによって、個々の面発光型ＬＥＤに電極の加工精度のばらつきがあったとしても発光出力には影響せず、発光出力のばらつきを補正するための電流値の制御機構等を設ける必要がなく、コストの増加を招くことなく発光出力の均一性の良い面発光型ＬＥＤアレイを製造することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す斜視図
【図２】  本発明の第１の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図３】  本発明の第１の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図４】  本発明の第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図５】  本発明の第２の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図６】  本発明の第３の実施の形態および第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの外部構造を示す斜視図
【図７】  本発明の第３の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図８】  本発明の第４の実施の形態における面発光型ＬＥＤの製造工程を示す上面図およびＡ−Ａ’断面図
【図９】  従来例における面発光型ＬＥＤの構造を示す断面図
【符号の説明】
１０  面発光型ＬＥＤ、１１  複合半導体基板、１２  Ｎ型ＧａＡｓ基板、１３  Ｎ型ＧａＡｓバッファ層、１４  Ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層、１５  Ｎ型ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層、１６  Ｎ型ＡｌzＧａ1-zＡｓクラッド層、１７  Ｐ型ＡｌwＧａ1-wＡｓキャリア移送層、１８  Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１９，３９，４０  選択拡散領域、２４，４４  不純物拡散領域、２０  コンタクト領域、２１，２３  拡散防止膜、２５  エッチングマスク、２６，４６  素子分離領域、２７  絶縁膜、２８，４８  コンタクトホール、３０  上部電極（第２電極）、３１  裏面電極、３７  Ｎ型ＧａＡｓコンタクト層、４３  拡散制御膜、  ５０  第１電極、  ５１  第１電極形成予定領域
【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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