(57)【要約】  本発明は、第１導電型に任意でドープされた半導体基板（１０）と、前記基板に電気的に接続されており、第１導電型に、又は第１導電型とは逆の第２導電型に、前記基板よりも高濃度にドープされた第１半導体領域（１４）と、前記第１半導体領域に支持されており、線状、円錐状、又は円錐台形状の半導体要素を備える第１発光ダイオードの第１群（Ａ）と、前記第１半導体領域に接している導電性部分（３６）とを備える光電デバイス（５）に関する。
2016539493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非ドープ又は第１導電型にドープされた半導体ケイ素の基板（１０）と、
該基板に電気的に接続されており、前記基板内部又は該基板の上面に拡がって接しており、第１導電型に、又は、該第１導電型とは逆の第２導電型に、前記基板よりも高濃度にドープされたケイ素の第１半導体領域（１４；１４1 ，１４2 ）と、
該第１半導体領域に接続しているシードパッド（１６）又はシード層と、
前記第１半導体領域に支持されており、主にＩＩＩ−Ｖ族化合物によって製造され、線状、円錐状、又は円錐台形状である半導体素子を備え、前記シードパッド又はシード層と接続されている第１発光ダイオード（ＤＥＬ；ＤＥＬ1 ，ＤＥＬ2 ）のアセンブリ（Ａ；Ａ1 ，Ａ2 ）と、
前記第１半導体領域に接している導電性部分（３６；３６1 ，３６2 ）と
を備えることを特徴とする光電デバイス（５）。
【請求項２】
前記第１半導体領域（１４；１４1 ，１４2 ）は、１又は複数のイオン注入工程によって得られる
ことを特徴とする請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項３】
前記第１半導体領域（１４；１４1 ，１４2 ）は、ホモエピタキシー工程により得られる
ことを特徴とする請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項４】
少なくとも部分的に透明であり、前記第１発光ダイオード（ＤＥＬ）夫々を覆う第１電極層（３０）と、
該第１電極層を前記第１発光ダイオードの周囲にて覆う第１導電層（３２；３２1 ，３２2）と
を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項５】
前記第１半導体領域（１４；１４1 ，１４2 ）の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの絶縁部（５２；７６）
を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項６】
第１半導体領域（１４）とは逆の導電型にドープされており、第１半導体領域（１４）の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの第２半導体領域（７２）
を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項７】
前記基板（１０）はモノリシックである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項８】
前記基板（１０）は、第１半導体領域（１４）を含む半導体層（４４）に分割されており、絶縁層（４８）によって他の部分と分離されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項９】
前記基板（１０）のドーパント濃度は、１０15atoms/cm3 以下であり、前記第１半導体領域（１４）のドーパント濃度は、５×１０16atoms/cm3 〜２×１０20atoms/cm3 の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１０】
前記基板（１０）上の少なくとも一部分に形成されている少なくとも１つの電子部品（９２；１１２）
更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１１】
前記電子部品（９２；１１２）は、ダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、バイポーラトランジスタ、金属酸化物型電界効果トランジスタ、レジスタ、金属酸化物型静電容量、金属−絶縁体−金属型静電容量、サイリスタ、バラクタ、揮発性メモリ、及び不揮発性メモリを含む群に属する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電デバイス。
【請求項１２】
前記基板（１０）に電気的に接続されており、前記第１導電型に、又は該第１導電型とは逆の第２導電型に、前記基板よりも高濃度にドープされた第３半導体領域（１４2 ）と、
該第３半導体領域に支持されており、線状、円錐状、又は円錐台形状の半導体素子を含む第２発光ダイオード（ＤＥＬ2 ）の第２アセンブリ（Ａ２）と、
前記第２発光ダイオード夫々を覆う第２電極層（３０2 ）、及び該第２電極層を前記第１発光ダイオード周辺にて覆う第２導電層（３２2 ）と
を備え、
前記第２電極層又は第２導電層は、前記第１半導体領域に接している
ことを特徴とする請求項１１に記載の光電デバイス。
【請求項１３】
前記基板（１０）に電気的に接続されており、前記第１半導体領域からは隔離され、前記第１半導体領域（１４）と同一の導電型によって前記基板（１０）よりも高濃度にドープされ、前記第１発光ダイオード（ＤＥＬ）の電極（３０）に接続されている第４半導体領域（９８；１０３）
を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１４】
前記第４半導体領域（９８）を含む第５半導体領域（９６；１０７）
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光電デバイス。
【請求項１５】
前記第５半導体領域（１０７）は更に、前記第１半導体領域（１４）を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電デバイス。
【請求項１６】
前記基板（１０）に電気的に接続され、前記第１半導体領域（１４）と同一の導電型の第６半導体領域（１５６）と、
前記基板（１０）に電気的に接続され、前記第１半導体領域（１４）と逆の導電型の第７半導体領域（１５８）と、
前記基板（１０）に接しており、前記第６半導体領域と同一の導電型であって、前記第１半導体領域又は前記第６半導体領域に接続されている第８半導体領域（１６２）と、
前記第７半導体領域と同一の導電型の第９半導体領域（１６０；１７２）と
を備え、
前記第９半導体領域は、前記第６及び第８半導体領域間に拡がっており、前記第７半導体領域に接続されているか、又は、第１及び第８半導体領域間に拡がっており、前記第７半導体領域に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１７】
相互に接続されており、相互に逆の導電型であって、いずれも第１半導体領域（１４）から、該第１半導体領域（１４）の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの絶縁体（５２；７６）又は半導体部分（１２０）により隔離されている第１０及び第１１半導体領域（１１８，１２２）
を備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１８】
前記シードパッド（１６）又はシード層は、窒化アルミウム（ＡｌＮ）、ホウ素（Ｂ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ハフニウム（Ｈｆ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、ニオブ（Ｎｂ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭窒化タンタル（ＴａＣＮ）、Ｍｇx Ｎy で表される窒化マグネシウム、ここで例えばｘは約３であってｙは約２であって例えばＭｇ3 Ｎ2 で表される窒化マグネシウム、又は窒化ガリウムマグネシム（ＭｇＧａＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、又はこれらの組み合わせを材料とする
ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【請求項１９】
前記シードパッド（１６）又はシード層は、元素周期表のＩＶ、Ｖ、又はＶＩ列からの遷移金属の窒化物、炭化物、ホウ化物、又はこれらの化合物の組み合わせを材料とする
ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の光電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、半導体材料に基づく光電デバイス及びそれを製造する方法に関する。本発明は具体的には、三次元素子、特に半導体マイクロワイヤ又は半導体ナノワイヤにより形成された発光ダイオードを備える光電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
「発光ダイオード付きの光電デバイス」という表現は、電気信号を電磁放射へ変換することが可能なデバイス、特には電磁放射、詳細には光を放出するためのデバイスを定義する。発光ダイオードを形成することができる三次元素子の例は、少なくとも周期表ＩＩＩ族元素を１つと、Ｖ族元素を１つとを主に備え（例えば窒化ガリウム、ＧａＮ）、以後ＩＩＩ−Ｖ族化合物と呼ぶ化合物、又は、少なくともＩＩ族元素を１つと、ＶＩ族元素１つとを備え（例えば酸化亜鉛、ＺｎＯ）、以後ＩＩ−ＶＩ族化合物と呼ぶ化合物に基づく半導体材料を備えるマイクロワイヤ又はナノワイヤである。
【０００３】
種々の光電デバイスにおける三次元素子、特に半導体マイクロワイヤ又はナノワイヤは、光電デバイスを個々に区切るために切り分けられた基板上に形成されている場合がある。そして各光電デバイスは、特に三次元素子を保護するためにパッケージに収容され、そのパッケージは支持体例えばプリント基板に固定されている。
【０００４】
光電デバイスには電子回路と関連付けることが望ましい可能性がある。例えば、発光ダイオードの電源制御用の回路であり、発光ダイオードを静電放電から保護するための回路であり、又は発光ダイオードの温度を検出するための回路である。このような電子回路は、光電デバイスと分離して形成され、そして支持体に取り付けられ、パッケージに接続されている。光電デバイスに関連する電子回路による容積増大は重要である。したがって光電デバイスを含む電子回路の製造方法は、光電デバイスの製造工程に加えて、別の電子回路の製造工程と、電子回路を光電デバイスに接続する工程を含む。これらの工程は、光電システムの製造コストを増大させる。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、本開示の目的は、上述した発光ダイオード、特にマイクロワイヤ又はナノワイヤを用いた発光ダイオードを含む光電デバイス、及びそれらの製造方法の欠点の少なくとも一部を克服することである。
【０００６】
本開示の他の目的は、光電デバイスを含む電子システムの容積を減少させることである。
【０００７】
本開示の他の目的は、光電デバイスを含む電子システムの製造工程数を減少させることである。
【０００８】
本開示の他の目的は、工業的に低コストで製造することが可能な発光ダイオードを用いた光電デバイスである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って一実施形態における光電デバイスは、
非ドープ又は第１導電型にドープされた半導体基板と、
前記基板に電気的に接続されており、前記第１導電型に、又は、該第１導電型とは逆の第２導電型に、前記基板よりも高濃度にドープされた第１半導体領域と、
該第１半導体領域に支持されており、線状、円錐状、又は円錐台形状である半導体素子を備える第１発光ダイオードの第１アセンブリと、
前記第１半導体領域に接している導電性部分と
を備える。
【００１０】
実施形態によれば、前記第１の半導体領域は、１又は複数のイオン注入工程によって得られる。
【００１１】
実施形態によれば、前記第１の半導体領域は、ホモエピタキシー工程により得られる。
【００１２】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、少なくとも部分的に透明であり、前記第１発光ダイオード夫々を覆う第１電極層と、該第１電極層を前記第１発光ダイオードの周囲にて覆う第１導電層とを更に備える。
【００１３】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、前記第１半導体領域の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの絶縁部を更に備える。
【００１４】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、前記第１半導体領域とは逆の導電型にドープされており、前記第１半導体領域の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの第２半導体領域を更に備える。
【００１５】
実施形態によれば、前記基板はモノリシックである。
【００１６】
実施形態によれば、前記基板は、前記第１半導体領域を含む半導体層に分割されており、絶縁層により他の部分と分離されている。
【００１７】
実施形態によれば、前記半導体層は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素及びＩＩＩ−Ｖ族化合物を含む群から選択されている。
【００１８】
実施形態によれば、前記基板は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素、及びＩＩＩ−Ｖ族化合物を含む群から選択されている。
【００１９】
実施形態によれば、前記基板は、例えば酸化ケイ素、又は酸化アルミニウム等の絶縁性物質である。
【００２０】
実施形態によれば、前記基板のドーパント濃度は、１０15atoms/cm3 以下であり、前記第１半導体領域のドーパント濃度は、５×１０16〜２×１０20atoms/cm3 の範囲内である。
【００２１】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、前記基板上の少なくとも一部分に形成されている少なくとも１つの電子部品を更に備える。
【００２２】
実施形態によれば、前記電子部品は、ダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、バイポーラトランジスタ、金属酸化物型電界効果トランジスタ、レジスタ、金属酸化物型静電容量、金属−絶縁体−金属型静電容量、サイリスタ、バラクタ、揮発性メモリ、及び不揮発性メモリを含む群に属する。
【００２３】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、
前記基板に電気的に接続されており、第１導電型に、又は第１導電型とは逆の第２導電型に、前記基板よりも高濃度にドープされた第３半導体領域と、
該第３半導体領域に支持されており、線状、円錐状又は円錐台形状の半導体素子を含む第２発光ダイオードの第２アセンブリと、
前記第２発光ダイオード夫々を覆う第２電極層と、該第２電極層を前記第１発光ダイオード周辺にて覆う第２導電層と
を備え、前記第２電極層又は第２導電層は前記第１半導体領域に接している。
【００２４】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、前記基板に電気的に接続されており、前記第１半導体領域からは離隔され、前記第１半導体領域と同一の導電型によって前記基板よりも高濃度にドープされ、更に前記第１発光ダイオードの電極に接続されている第４半導体領域を更に備える。
【００２５】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、前記第４半導体領域を含む第５半導体領域を備える。
【００２６】
実施形態によれば、前記第５の半導体領域は前記第１の半導体領域を更に含む。
【００２７】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、
−前記基板に電気的に接続され、前記第１半導体領域と同一の導電型の第６半導体領域と、
−前記基板に電気的に接続され、前記第１半導体領域と逆の導電型の第７半導体領域と、
−前記基板に接しており、前記第６半導体領域と同一の導電型であって、前記第１半導体領域又は前記第６半導体領域に接続されている第８半導体領域と、
−前記第７の半導体領域と同一の導電型の第９半導体領域と
を備え、
該第９半導体領域は、前記第６及び第８の半導体領域の間に拡がっており、前記第７半導体領域に接続されているか、又は、前記９の半導体領域は、前記第１及び第８の半導体領域の間に拡がっており、前記第９の半導体領域は前記第７の半導体領域に接続されている。
【００２８】
実施形態によれば、前記光電デバイスは、相互に接続されており、相互に逆の導電型であって、いずれも前記第１半導体領域から、該第１半導体領域の少なくとも一縁辺に沿って拡がる少なくとも１つの絶縁体、又は半導体部分により離隔されている第１０及び第１１半導体領域を備える。
【００２９】
前述及び他の特徴及び利点は、以下の添付図面を参照する具体的な実施形態についての本発明を限定しない説明の中で詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】半導体基板上に作製されたマイクロワイヤ又はナノワイヤを有する実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図２】半導体基板上に作製されたマイクロワイヤ又はナノワイヤを有する実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図３】半導体基板上に作製されたマイクロワイヤ又はナノワイヤを有する実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図４】半導体基板上に作製されたマイクロワイヤ又はナノワイヤを有する実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図５】発光ダイオードを直列に接続した２つのアセンブリを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図６】発光ダイオードを直列に接続した２つのアセンブリを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図７】発光ダイオードを直列に接続した２つのアセンブリを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図８】発光ダイオードを直列に接続した２つのアセンブリを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図９】発光ダイオードを直列に接続した２つのアセンブリを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図１０】静電放電に対する発光ダイオードの保護回路の例を示す図である。
【図１１】静電放電に対する発光ダイオードの保護回路の例を示す図である。
【図１２】１又は２つのツェナーダイオードを用いた保護回路を備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図１３】１又は２つのツェナーダイオードを用いた保護回路を備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図１４】１又は２つのツェナーダイオードを用いた保護回路を備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図１５】温度測定回路の例を示す図である。
【図１６】マイクロワイヤ又はナノワイヤを有し、更に温度検出ダイオードを備える一実施形態の光電デバイスの一部の断面略図である。
【図１７】発光ダイオード及び温度検出ダイオードの配置を示す光電デバイスの一部の上面略図である。
【図１８】発光ダイオード及び温度検出ダイオードの配置を示す光電デバイスの一部の上面略図である。
【図１９】発光ダイオード及び温度検出ダイオードの配置を示す光電デバイスの一部の上面略図である。
【図２０】マイクロワイヤ又はナノワイヤを有し、更にバイポーラトランジスタを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図２１】マイクロワイヤ又はナノワイヤを有し、更にバイポーラトランジスタを備える実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図２２】基板を切断する前の基板ウェハに形成されているマイクロワイヤ又はナノワイヤを有する一実施形態における光電デバイスの一部の断面略図である。
【図２３】図２２の光電デバイスの一部の上面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
明瞭化のために、各図面中の同一の要素は同一の符号を付して示し、また、電子回路の表示ではよくあるように、各図面は正しい縮尺で描かれていない。更に、本開示の理解に有用な要素のみが示され説明される。
【００３２】
以下の説明では、明示しない場合は、「略」「約」及び「の程度」という用語は「１０％の範囲内」を意味する。また「主として材料から形成されている化合物」又は「材料に基づく化合物」は、前記材料について９５％以上の割合、好ましくは９９％以上の割合を有する化合物を意味する。
【００３３】
本開示は、三次元素子、例えばマイクロワイヤ、ナノワイヤ、円錐状素子、又はテーパ状の素子を有する光電デバイスに関する。以下の説明において各実施形態は、マイクロワイヤ又はナノワイヤを有する光電デバイスについて説明される。しかしながら、これらの実施形態は、マイクロワイヤ又はナノワイヤ以外の三次元素子、例えばピラミッド状の三次元素子を用いるものとして解釈されてもよい。
【００３４】
「マイクロワイヤ」又は「ナノワイヤ」という用語は、任意の方向に細長い形状を持つ三次元構造を示しており、この三次元構造は、５ｎｍ〜２．５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２．５μｍの範囲の副寸法と称される少なくとも２つの寸法と、副寸法の最大値に対して少なくとも１倍、好ましくは５倍、より好ましくは少なくとも１０倍である主寸法と称される第３の寸法とを有する。ある実施形態では、副寸法は約１μｍ以下であり、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍの範囲であり、より好ましくは１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、マイクロワイヤ又はナノワイヤの夫々の高さは５００ｎｍ以上であってもよく、好ましくは１μｍ〜５０μｍの範囲内であってもよい。
【００３５】
以下の説明では、「ワイヤ」という用語は「マイクロワイヤ又はナノワイヤ」を意味して用いられる。好ましくは、ワイヤの任意の方向に垂直な面における直切断面の重心を通るワイヤの中線が略直線状であり、以下これをワイヤの「軸」と呼ぶ。
【００３６】
実施の形態によれば、光電デバイスを製造するためには、非ドープ、又は第１導電型にて低濃度ドープされている半導体基板が用いられ、発光ダイオード群は、第１導電型とは逆の第２導電型にて高濃度にドープされており、前記基板の上面から該上面に拡がっている領域上に形成される。この基板は例えば、ＩＣ製造工程にて従来使用されている非ドープ、又は低濃度ドープ単結晶ケイ素基板に対応する。
【００３７】
発光ダイオードの基体は、全ての発光ダイオードに接している高濃度ドープ領域にバイアスされている。高濃度ドープ領域は、基板の他の領域から互いに電気的に絶縁されている。他の電気素子はこの場合、発光ダイオードと共に、内部に形成されるか、又はこの基板の上面に形成されてもよい。追加の電気素子は、ＰＮダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、ＭＯＳトランジスタとも呼ばれる金属酸化物型電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、レジスタ、ＭＯＳ型容量とも呼ばれる金属酸化物型容量、ＭＩＭ型容量とも呼ばれる金属−絶縁体−金属型容量、サイリスタ、バラクタ、例えばＤＲＡＭと呼ばれるダイナミックランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリ、例えばフラッシュメモリである不揮発性メモリに対応してもよい。
【００３８】
図１は、一実施形態における上述したような電磁放射を放出することが可能なワイヤから形成される光電デバイス５の一部の断面略図である。
【００３９】
図１は下から上へ、
非ドープ、又は第１導電型に低濃度ドープされており、好ましくは発光ダイオードの高さでは少なくとも平坦である上面１２を備える半導体基板１０と、
第１導電型に、又は第１導電型とは逆の第２導電型に、基板１０よりも高濃度にドープされており、基板１０の面１２から拡がっており、第１電極の役割を担う領域１４と、
ワイヤの成長を促進し、前記ドープ領域１４に接するように面１２に配置された複数のシードパッド１６と、
各々がシードパッド１６の１つに接しており、高さがＨ2 である下部２２、及び該下部２２と一続きになっており高さがＨ3 である上部２４を備える高さＨ1 の複数本（図１では５本）のワイヤ２０と、
基板１０の面１２の各ワイヤ２０の下部２２の両側部に拡がる絶縁層２６と、
各上部２４を覆うようにして積層された複数の半導体層を含むシェル２８と、
各シェル２８を覆って第２電極を形成し、更に絶縁層２６上に拡がる層３０と、
ワイヤ２０上に拡がることなくワイヤ２０間の電極層３０を覆う導電層３２と、
絶縁層２６に設けられ、ドープ領域１４を露出させる開口３４と、
前記開口３４内を満たし、該開口３４の周囲の絶縁層２６上に拡がり、開口３４内部でドープ領域１４と接している導電材料のパッド３６と、
構造全体、特に電極層３０を覆う封止層３８と
を備える構造を示している。
【００４０】
光電デバイス５は、更に、図示しない蛍光体の層を封止層３８上に、又は封止層３８内に混在させて備えてもよい。
【００４１】
各ワイヤ２０から形成されるアセンブリ、結合するシードパッド１６、及びシェル２８が発光ダイオードＤＥＬを形成する。発光ダイオードＤＥＬの基体はシードパッド１６に対応する。シェル２８は特に、活性層を備え、該活性層はここから発光ダイオードＤＥＬにより発せられた電磁放射の大部分が放出される層である。発光ダイオードＤＥＬは並列に接続され、発光ダイオードのアセンブリＡを構成する。アセンブリＡは、数個の発光ダイオードＤＥＬから構成されてもよいし、１０００個の発光ダイオードＤＥＬから構成されてもよい。
【００４２】
本実施形態では、半導体基板１０はモノリシック構造に対応する。半導体基板１０は例えば、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素、ＩＩＩ−Ｖ族化合物を材料とする基板であり、例えば窒化ガリウム基板、ガリウムヒ素基板、又は酸化亜鉛基板である。好ましくは、基板１０は単結晶ケイ素基板である。
【００４３】
基板１０は、ドープされていないか、又は、５×１０16atoms/cm3 以下、好ましくは１０15atoms/cm3 に略等しいドーパント濃度に低濃度ドープされている。基板１０は、２７５μｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは７２５μｍの厚みを有する。
【００４４】
ケイ素の基板１０の場合、Ｐ型ドーパントの例は、ホウ素（Ｂ）及びインジウム（Ｉｎ）であり、Ｎ型ドーパントの例は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、及びアンチモン（Ｓｂ）である。好ましくは、基板１０はＰ型ホウ素でドープされている。
【００４５】
ケイ素基板１０の面１２は、表側の面（１００）であってもよい。
【００４６】
ドープ領域１４は、高濃度ドープ領域である。好ましくは、領域１４の導電型は基板１０の導電型と逆である。例えば、図１はＰ型に低濃度ドープされた基板１０及びＮ型の高濃度ドープ領域１４を示している。ドープ領域１４のドーパント濃度は、５×１０16atoms/cm3 から２×１０20atoms/cm3 の範囲、好ましくは３×１０17atoms/cm3 から５×１０18atoms/cm3の範囲内である。ドープ領域１４の厚みは、１５０ｎｍ〜数μｍ、好ましくは１５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１５０ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００４７】
シードパッド１６は、シードアイランドとも呼ばれ、ワイヤ２０の成長を促進するための材料によりなる。シードパッドの両側縁を保護し、基板のシードパッドによって覆われていない部分の表面を保護し、ワイヤがシードパッドの両側縁から伸びることを防止するために、基板のシードパッドにより覆われていない部分の表面上にトリートメント処理が施されてもよい。このトリートメント処理は、シードパッドの両側部に対する誘電領域の形成と、基板の上面及び／又は内部への拡張と、シードパッドの組夫々に対し、該誘電領域においてワイヤを成長させることなしに一方のパッドの他方のパッドへの接続させることとを含んでもよい。変形例として、シードパッド１６は、基板１０の面１２を覆い、領域１４上に拡がるシード層に置き換えられてもよい。そして誘電領域は、望まれない範囲へワイヤが成長することを阻止すべくシード層の上に形成されてもよい。
【００４８】
一例として、シードパッド１６を形成する材料は、元素周期表のＩＶ、Ｖ、又はＶＩ列からの遷移金属の窒化物、炭化物、ホウ化物、又はこれらの化合物の組み合わせであってもよい。例えば、シードパッド１６は、窒化アルミウム（ＡｌＮ）、ホウ素（Ｂ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ハフニウム（Ｈｆ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、ニオブ（Ｎｂ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭窒化タンタル（ＴａＣＮ）、Ｍｇx Ｎy で表される窒化マグネシウム、ここで例えばｘは約３であってｙは約２であって例えばＭｇ3 Ｎ2 で表される窒化マグネシウム、又は窒化ガリウムマグネシム（ＭｇＧａＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、又はこれらの組み合わせを材料としてもよい。
【００４９】
シードパッド１６は、ドープ領域１４と同一の導電型にドープされてもよい。
【００５０】
絶縁層２６は誘電物質、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、窒化ケイ素（Ｓｉx Ｎy 、ここでｘは約３に等しく、ｙは約４に等しく、例えばＳｉ3 Ｎ4 である）、窒酸化ケイ素（ＳｉＯx Ｎy 、ここでｘは約１／２に等しくてよく、ｙは１に等しくてよく、例えばＳｉ2 ＯＮ2 である）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）、又はダイヤモンドを材料としてもよい。例えば、絶縁層２６の厚みは５ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であり、例えば３０ｎｍに約等しい。
【００５１】
ワイヤ２０は、少なくとも部分的には、少なくとも１つの半導体材料で形成されている。その半導体材料とは、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＩ−ＶＩ族化合物、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００５２】
ワイヤ２０は、少なくとも部分的には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えばＩＩＩ−Ｎ族化合物を主に含む半導体材料で形成されていてもよい。ＩＩＩ族元素の例としてガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、又はアルミニウム（Ａｌ）が挙げられる。ＩＩＩ−Ｎ化合物の例として、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、又はＡｌＩｎＧａＮが挙げられる。他のＶ族元素、例えばリン、又はヒ素が用いられてもよい。一般に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物内の元素は、異なるモル分率により結合されてよい。
【００５３】
ワイヤ２０は、少なくとも部分的には、ＩＩ−ＶＩ族化合物を主に含む半導体材料で形成されていてもよい。ＩＩ族元素の例として、ＩＩＡ族元素、特にベリリウム（Ｂｅ）及びマグネシウム（Ｍｇ）、並びにＩＩＢ族元素、特に亜鉛（Ｚｎ）及びカドミウム（Ｃｄ）が挙げられる。ＶＩ族元素の例として、ＶＩＡ族元素、特に酸素（Ｏ）及びテルル（Ｔｅ）が挙げられる。ＩＩ−ＶＩ族化合物の例としてＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＣｄＺｎＯ、又は、ＣｄＺｎＭｇＯが挙げられる。一般に、ＩＩ−ＶＩ族化合物内の元素は、異なるモル分率にて結合されてよい。
【００５４】
ワイヤ２０は、ドーパントを含んでもよい。一例として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物に対してドーパントは例えばマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、若しくは水銀（Ｈｇ）であるＩＩ族Ｐ型ドーパント、例えば炭素（Ｃ）であるＩＶ族Ｐ型ドーパント、例えばケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、硫黄（Ｓ）、テルビウム（Ｔｂ）若しくはスズ（Ｓｎ）であるＩＶ族Ｎ型ドーパントを含む群から選択されてもよい。
【００５５】
ワイヤ２０の断面は、例えば楕円状、円形状、多角形状、特に三角形状、長方形、正方形状又は六角形状のような異なる形状を有していてもよい。したがって、ワイヤ又はこのワイヤに成膜された層の断面について用いられている「直径」という用語は、この断面の対象の構造の表面積に関する量、例えばワイヤの断面と同一の表面積を有する円盤の直径に相当するものを示していると理解されるべきである。各ワイヤ２０の平均的な直径は、５０ｎｍ〜２．５μｍの範囲内でもよい。各ワイヤ２０の高さＨ1 は、２５０ｎｍ〜５０μｍの範囲内でもよい。各ワイヤ２０は、面１２に略垂直な１つの軸に沿って細長い半導体構造を有していてもよい。各ワイヤ２０は、ほぼ円筒状の形状を有していてもよい。２つのワイヤ２０の軸は０．５μｍ〜１０μｍの範囲で離隔されていてもよく、好ましくは１．５μｍ〜４μｍの範囲で離隔されているとよい。一例として、ワイヤ２０は規則正しく分布してもよく、具体的には六角網状に分布していてもよい。
【００５６】
一例として、各ワイヤ２０の下部２２は主にＩＩＩ−Ｎ族化合物、例えば、窒化ガリウムにより形成され、ドープ領域１４と同型、例えばＮ型に、例えばケイ素でドープされている。下部２２は、１００ｎｍ〜２５μｍの範囲内である高さＨ2 に亘って拡がっている。
【００５７】
一例として、各ワイヤ２０の上部２４の少なくとも一部はＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えばＧａＮを材料としている。上部２４はＮ型にドープされていてもよいし、可及的に下部２２よりも高濃度ではなく、又は、意図的にドープされないようにしてもよい。上部２４は、１００ｎｍ〜２５μｍの範囲内である高さＨ3 に亘って拡がっている。
【００５８】
シェル２８は、積層された複数の層を備えてもよく、これらは具体的には、
対応するワイヤ２０の上部２４を覆う活性層と、
該活性層を覆い、下部２４の導電型とは逆の導電型の中間層と、
該中間層を覆い、電極３０により覆われる接着層とを備える。
【００５９】
前記活性層は、発光ダイオードＤＥＬにより発せられた放射の大部分がここから放出される層である。一例によれば、活性層は多重量子井戸のような閉じ込め手段を備えてもよい。活性層は例えば、交互に配置された５〜２０ｎｍ（例えば８ｎｍ）の厚みのＧａＮ層、及び１〜１０ｎｍ（例えば２．５ｎｍ）の厚みを有するＩｎＧａＮ層から形成されている。ＧａＮ層は、例えばＮ型又はＰ型にドープされてもよい。他の例によれば、活性層は、例えば１０ｎｍより大きい厚みを有する単一のＩｎＧａＮ層を備えていてもよい。
【００６０】
中間層は例えば、Ｐ型にドープされ、半導体層又は積層された半導体層に対応してもよく、Ｐ−Ｎ接合又はＰ−Ｉ−Ｎ接合を形成することが可能であり、このとき活性層はＰ型中間層と、Ｐ−Ｎ接合又はＰ−Ｉ−Ｎ接合におけるＮ型上部２４との間に設けられる。
【００６１】
接着層は、半導体層又は積層された半導体層に対応してよく、中間層及び電極３０の間のオームコンタクトを形成することが可能である。一例として、接着層は各ワイヤ２０の下部２２とは逆の導電型に、例えば１０20atoms/cm3 以上の濃度でＰ型にドープされた半導体層（群）が縮退するまで極めて高濃度にドープされてもよい。
【００６２】
積層された半導体層は、３元合金材料、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）又は窒化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＮ）により形成され、活性層及び中間層に接しており、前記活性層における電気キャリアの良好な分布を提供する電子バリア層を備えてもよい。
【００６３】
電極３０は、各ワイヤ２０の活性層にバイアスをかけ、発光ダイオードＤＥＬから発せられた電磁放射を通過させることが可能である。電極３０を形成する材料は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウムでドープされた酸化亜鉛、又はグラフェンのような透明で導電性材料であってもよい。一例として、電極層３０は５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲、好ましくは２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の厚みを有する。
【００６４】
導電層３２は好ましくは、金属層、例えばアルミニウム、銀、銅又は亜鉛に対応してもよい。一例として導電層３２は２０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の厚みを有する。
【００６５】
封止層３８は、少なくとも一部が透明な絶縁材料により構成される。封止層３８の最大の厚みは、２５０ｎｍ〜５０μｍの範囲内であり、このため封止層３８は発光ダイオードＤＥＬの頂点において電極３０の全体を覆う。封止層３８は少なくとも一部が透明な無機材料により構成されてもよい。一例によれば、封止層３８はシリコーン製である。他の例によれば、無機材料はＳｉＯx 、ここでｘは０〜２の間の実数であるタイプか、又は、ＳｉＯy Ｎz 、ここでｙは０〜２の間の実数であってｚは０〜１の間の実数であるタイプのケイ素酸化物、及び、例えばＡｌ2 Ｏ3 である酸化アルミニウムを含む群から選択される。封止層３８は、少なくとも部分的な透明な有機材料からなってもよい。一例として、封止層３８はエポキシドポリマーである。
【００６６】
アセンブリＡの各発光ダイオードＤＥＬのバイアスは、電極３０を第１基準電圧のソースＶ１へ接続し、パッド１６を第２基準電圧のソースＶ２へ接続することによって得られる。一例として、Ｎ型にドープされたワイヤの場合、第１基準電圧は第２基準電圧よりも高く、ソースＶ２は接地されていてもよい。
【００６７】
好ましくは、発光ダイオードを含む複数の光電デバイスは、半導体基板ウェハに同時に形成されるとよい。発光ダイオードの数は、光電デバイスにより異なってよい。光電デバイスは、ウェハの切り分けの工程にて分割される。有利なことに、ケイ素ウェハは、マイクロエレクトロニクス、特に金属酸化物電界効果トランジスタ又はＭＯＳトランジスタ等を用いる回路製造方法にて現在使用されている。
【００６８】
光電デバイス５を得ることを可能とする一実施形態における製造方法は、以下の手順を含む。
【００６９】
（１）領域１４を形成する。領域１４は、１又は複数のドーパントを基板１０に注入するか、初期的な支持体に対する高濃度ドープされた材料の選択的なエピタキシーにより得られてもよい。
【００７０】
（２）基板１０の面１２にシードパッド１６を形成する。
【００７１】
シードパッド１６は、面１２上にシード層を成膜し、シードパッドの範囲を規定するためにシード層における基板１０の面１２までの部分をエッチングして得られてもよい。シード層は、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）、有機金属化学気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ）としても知られている有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）のような方法により成膜されてもよい。しかしながら、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Molecular-beam Epitaxy）、ガスソースＭＢＥ（ＧＳＭＢＥ：Gas-source MBE）、有機金属ＭＢＥ（ＭＯＭＢＥ：Metal-organic MBE ）、プラズマ支援ＭＢＥ（ＰＡＭＢＥ：Plasma-assisted MBE）、原子層エピタキシー（ＡＬＥ：Atomic Layer Epitaxy）、ハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）のような方法が原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition ）法と同様に使用されてもよい。更に、蒸着又は反応性カソードスパッタ法のような方法が使用されてもよい。
【００７２】
シードパッド１６が窒化アルミニウム製である場合、実質的にテクスチャ加工がされ、任意の極性を有してもよい。パッド１６のテクスチャ加工は、シード層の成膜後の付加的な処理により得られてもよい。この処理は例えば、アンモニア（ＮＨ3 ）の流れを用いたアニールである。
【００７３】
（３）基板１０の面１２におけるシードパッド１６に覆われていない部分を、該部分夫々におけるワイヤのその後の成長を回避するために保護する。これは、基板１０の表面のシードパッド１６間に窒化ケイ素領域（例えば、ＳｉＮ又はＳｉ3 Ｎ4 ）を形成させる窒化工程により得られる。これはまた、基板１０をシードパッド１６間でマスキングし、層の成膜処理、例えばＳｉＯ2 又はＳｉＮ又はＳｉ3 Ｎ4 の誘電体層の成膜処理を含む工程、そしてフォトリソグラフィー工程後にこの層のシードパッド１６の外側のエッチングを行なうことで得られてもよい。この場合、マスキング層はシードパッド１６上に拡がる。保護工程（３）が基板１０のマスキングにより実行された場合、シードレイヤのエッチング工程は省略してもよい。そしてシードパッド１６は、ワイヤが渡る高さにおいてはその表面が自由となるようにしてあり、均一で連続的な層として形成される。
【００７４】
（４）各ワイヤ２６の下部２２を高さＨ2 に亘って成長させる。各ワイヤ２６はシードパッド１６の上から成長する。
【００７５】
ワイヤ２６はＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ，ＧＳＭＢＥ，ＰＡＭＢＥ，ＡＬＥ，ＨＶＰＥ，ＡＬＤ等の処理により成長せしめられてもよい。更に電子化学処理、例えば化学浴析出法（ＣＢＤ：Chemical Bath Deposition）、水熱法、液体エアロゾル熱分解法、又は電着法が利用されてもよい。
【００７６】
一例として、ワイヤの成長方法は、ＩＩＩ族元素の前駆体及びＶ族元素の前駆体の反応装置への注入を含んでもよい。ＩＩＩ族元素の前駆体の例は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が挙げられる。Ｖ族元素の前駆体の例は、アンモニア（ＮＨ3 ）、第三ブチルホスフィン（ＴＢＰ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、又は非対称ジメチルヒドラジン（ＵＤＭＨ）が挙げられる。
【００７７】
本発明の実施形態によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物のワイヤの成長の第１段階で、ＩＩＩ−Ｖ族化合物の前駆体に加えて追加の元素の前駆体が過剰に追加される。追加の元素はケイ素（Ｓｉ）であってもよい。ケイ素の前駆体の一例がシラン（ＳｉＨ4 ）である。
【００７８】
前駆体の気体中におけるシランの存在は、窒化ガリウム化合物内へケイ素を導入させる。Ｎ型にドープされた下部２２は、このようにして得られる。これは更に、高さＨ2 の一部２２の周囲であって頂点部分以外を覆う図示しない窒化ケイ素層の形成、部分２２の成長としても説明される。
【００７９】
（５）下部２２の最上部上に各ワイヤ２０における高さＨ3 の上部２４を成長させる。上部２４を成長させるためには、上述にて説明したＭＯＣＶＤ反応器の動作条件が、一例として、反応器内のシランの流れが、例えば１０倍以上の倍率で低下するか、又は止まる場合を除いて維持される。シランの流れが止まる場合であっても、隣り合う不動態化した部分から生じたドーパントの活性部分における拡散により、又は窒化ガリウムの残留ドーピングにより、上部２４はＮ型にドープされてもよい。
【００８０】
（６）ワイヤ２０毎に、各層のシェル２８をエピキタシにより形成する。下部２２の周辺を覆う窒化ケイ素層の存在により、シェル２８を形成する層の成膜は、ワイヤ２０におけるこの窒化ケイ素層によって覆われていない上部２４のみに生じる。
【００８１】
（７）絶縁層２６を形成する。例えば、絶縁層を工程（６）にて得られた構造全体に共形成膜し、この絶縁層を各ワイヤ２０のシェル２８を露出させるようにエッチングすることによって絶縁層２６を形成する。上述した実施形態において、絶縁層２６はシェル２８を覆わない。変形例として、絶縁層２６はシェル２８の一部を覆うようにしてもよい。更に絶縁層２６は、シェル２８よりも以前に形成されていてもよい。
【００８２】
（８）電極３０を共形成膜により形成する。
【００８３】
（９）導電層３２を、例えば物理気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition ）を工程（８）にて得られた構造全体に施すか、又は例えば蒸発、又はカソードスパッタ法、及び各ワイヤ２０を露出させるためにこの層をエッチングすることにより形成する。
【００８４】
（１０）封止層３８を形成する。封止層３８がケイ素製である場合、封止層３８は、スピンコーティング成膜法、インクジェット印刷法又はシルクスクリーン法により成膜されてもよい。封止層３８が酸化物である場合、ＣＶＤ法により成膜されてもよい。
【００８５】
（１１）光電デバイス夫々に分割するために基板１０を切り分ける。
【００８６】
上述した実施形態では、領域１４はワイヤ２０よりも前に形成される。変形例として、領域１４は、ワイヤ２０の後に、特に注入によって形成されてもよい。
【００８７】
図２は、他の実施形態に係る光電デバイス４０の一部の断面略図である。光電デバイス４０は、図１に示した光電デバイス５の構成要素を全て備え、多層型のＳＯＩ又はＳＯＩ型に対応するモノリシック構造の基板１０が相違する。基板１０は、絶縁層４８により支持体４６から分離された半導体材料からなる層４４を備える。面１２は半導体層４４の上面に対応する。
【００８８】
半導体層４４は基板１０と同一材料により作製されていてもよい。特に半導体層４４は低濃度にドープされている。一例として半導体層４４の厚みは１０ｎｍ〜１μｍの範囲内である。絶縁層４８は例えば、酸化物又は窒化物である。一例として絶縁層４８の厚みは１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。支持体４６は半導体であっても、絶縁体であってもよい。支持体４６が絶縁体である場合、絶縁層４８及び支持層４６は混成されてもよい。
【００８９】
領域１４は面１２から、例えば半導体層４４の厚み全体にかけて半導体層４４に拡がっている。光電デバイス４０は、光電デバイス５に比して、領域１４から支持体４６への漏れ電流を抑制するという利点を有している。
【００９０】
図３は、他の実施形態における光電デバイス５０の一部の断面略図である。光電デバイス５０は、図１に示した光電デバイス５の構成要素を全て備え、更に、基板１０内に少なくとも部分的に拡がっており、高濃度ドープ領域１４を少なくとも部分的に囲むように絶縁領域５２を備える。図３には図示されていないが、絶縁領域５２は更に面１２から突出していてもよい。
【００９１】
各絶縁領域５２は基板１０内にて、面１２から、６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の深さ、好ましくは１５０ｎｍの深さで下部へ向かって拡がってもよい。一例として、絶縁領域５２は酸化ケイ素又は窒化ケイ素製である。絶縁領域５２は、浅いトレンチ絶縁（ＳＴＩ：Shallow-Trench Insulation ）型のトレンチ形成方法により形成されてもよい。光電デバイス５０は、光電デバイス５に比して、領域１４から側部への漏れ電流を抑制するという利点を有している。
【００９２】
図４は、図２に示した光電デバイス４０の絶縁層４８、及び図３に示した光電デバイス５０の絶縁領域５２の両者を備える光電デバイス５４の一部の断面略図である。光電デバイス５４は、光電デバイス５に比して、領域１４から側部への漏れ電流、及び、支持体４６から領域１４への漏れ電流を抑制するという利点を有している。
【００９３】
発光ダイオードＤＥＬの基体は、高濃度ドープ領域１４によってバイアスされており、基板１０の残余部から電気的に絶縁されている。したがって複数の高濃度ドープ領域は基板に形成されてもよく、その高濃度ドープ領域は、発光ダイオードの異なるアセンブリに対応する。
【００９４】
図５は、発光ダイオードＤＥＬの２つのアセンブリＡ１，Ａ２を備える光電デバイス６０の断面図である。発光ダイオードの各アセンブリＡ１，Ａ２は、図１に示したアセンブリと同一の構造を有していてもよい。図５では、アセンブリＡ１に対応する各構成要素を示す符号に下付きの数字１が付け加えられ、アセンブリＡ２に対応する各構成要素を示す符号に下付きの数字２が付け加えられている。特に、各アセンブリＡ１，Ａ２における発光ダイオードの基体は、高濃度にドープされた領域１４に接している。発光ダイオードのアセンブリＡ１に対応する高濃度ドープ領域１４1 は、発光ダイオードのアセンブリＡ２に対応する高濃度ドープ領域１４2 と、基板１０における低濃度ドープ部分６６によって分けられている。好ましくは、２つの隣り合う高濃度ドープ領域１４1 ，１４2 を隔てる最小距離は、２μｍより大きく、好ましくは２μｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００９５】
本実施形態では、発光ダイオードのアセンブリＡ１は、発光ダイオードのアセンブリＡ２と直列に接続される。このため、発光ダイオードＤＥＬ2 のアセンブリＡ２の電極３０2 及び導電層３２2 は、アセンブリＡ１の接続パッド３６1 を形成するために開口部３４1 全体に拡がり、これによりアセンブリＡ１の高濃度ドープ領域１４1 に接するようにしてある。
【００９６】
発光ダイオードのアセンブリＡ１の電極３０1 は、第１基準電圧の電圧源Ｖ１と接続されており、発光ダイオードのアセンブリＡ２の接続パッド３６2 は、第２基準電圧の電圧源Ｖ２と接続されている。
【００９７】
図５は、直列に配置されている発光ダイオードの２つのアセンブリＡ１，Ａ２を備える光電デバイス６０を示している。直列接続される発光ダイオードのアセンブリの数は、更に多くてもよい。光電デバイス６０は、２から１００より多い発光ダイオードのアセンブリを備えてもよい。直列接続される発光ダイオードのアセンブリの集合は、発光ダイオードのアセンブリへ供給される電源圧、電圧源Ｖ１及び電圧源Ｖ２から供給される第１基準電圧と第２基準電圧との間の差分に等しい電源圧の最大振幅を増加させることを可能とする。一例として電源圧は、例えば、約１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、１１０Ｖ、又は２４０Ｖ等の６Ｖ以上の最大振幅を有してもよい。
【００９８】
図６は、他の実施形態における光電デバイス７０の断面図である。光電デバイス７０は、図５に示した光電デバイス６０の構成要素を全て備え、更に、基板１０内に面１２から拡がるようにして、アセンブリＡ１に対応する高濃度ドープ領域１４1 、及び、アセンブリＡ２に対応する高濃度ドープ領域１４2 間に設けられる高濃度ドープ領域７２を備える。高濃度ドープ領域７２は、高濃度ドープ領域１４1 ，１４2 とは逆の導電型である。領域７２のドーパント濃度は、５×１０16atoms/cm3 〜２×１０20atoms/cm3 の範囲内にあり、好ましくは３×１０17atoms/cm3 〜５×１０18atoms/cm3 の範囲内にある。領域７２は、領域１４1 ，１４2 間の電気絶縁性を向上させる。
【００９９】
図７は、他の実施形態における光電デバイス７４の断面図である。光電デバイス７４は、図６に示した光電デバイス７０の構成要素を全て備え、ただし、高濃度ドープ領域７２が絶縁領域７６に代替されている点で異なり、なおこの絶縁領域７６は、上述にて説明した絶縁層５２と同一であってよい。
【０１００】
図８は、他の実施形態における光電デバイス７８の断面図である。光電デバイス７８は、光電デバイス７０の構成要素を全て備え、ただし、基板１０が前述したＳＯＩ型構造を有している点で異なる。変形例として、Ｐ型の高濃度ドープ領域７２は存在せずともよく、領域１４が低濃度ドープされた半導体層４４の一部により分離されている。
【０１０１】
図９は、他の実施形態における光電デバイス８２の断面図である。光電デバイス８２は、光電デバイス７８の構成要素を全て備え、ただし、高濃度ドープ領域７２は、上述した絶縁領域７６に代替されている点で異なる。
【０１０２】
１又は複数の発光ダイオードに加え、光電デバイスは追加的に電気素子、具体的にはダイオード、ツェナーダイオード、アバランシェダイオード、ＭＯＳトランジスタ及び／又はバイポーラトランジスタ、レジスタ、ＭＯＳ型容量とも呼ばれる金属酸化物型容量、ＭＩＭ型容量とも呼ばれる金属−絶縁体−金属型容量、サイリスタ、バラクタ、例えばＤＲＡＭと呼ばれるダイナミックランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリ、例えばフラッシュメモリである不揮発性メモリを備えてもよい。
【０１０３】
一実施形態によれば、発光ダイオードが形成されている基板１０に実装される追加的電気素子は、静電放電（ＥＳＤ：Electro-Static Discharge）から発光ダイオードを保護するための回路形成に用いられる。
【０１０４】
図１０及び図１１は、発光ダイオードＤＥＬ１の静電放電からの保護回路９０，９１の例を示す。発光ダイオードＤＥＬ１は、図１に示したように並列的に組み立てられた発光ダイオードアセンブリに対応してもよい。発光ダイオードＤＥＬ１は、図５〜図９に示したように直列的に接続された発光ダイオードのアセンブリに対応してもよい。保護回路９０，９１は、発光ダイオードＤＥＬ１の端部に、平行に組み立てられる。保護回路９０，９１は、発光ダイオードＤＥＬ１に過電圧が印加された場合に、電流が逃げるように最適な経路を提供する。図１０における保護回路９０は、そのアノードが発光ダイオードＤＥＬ１のカソードに接続されており、そのカソードが発光ダイオードＤＥＬのアノードに接続されているツェナーダイオード９２を備える。図１１では、保護回路９１は互い違いに、つまりツェナーダイオード９３，９４のアノード同士が図１１に示すように接続されているか、又は、変形例として、ツェナーダイオードのカソード同士が接続されるようにして組み合わされた２つのツェナーダイオード９３，９４を備える。変形例として、保護回路９０，９１は、１又は複数のアバランシェダイオードを備えてもよい。
【０１０５】
図１２は、図１にて示したような発光ダイオードアセンブリＡと、図１０に示したような保護回路９０を更に備える光電デバイス９５を示す。光電デバイス９５は、領域１４と逆の導電型であり、領域１４からは基板１０の低濃度ドープ領域９７により分離されている高濃度ドープ領域９６を備える。領域９６は、基板１０の面１２に拡がっている。光電デバイス９５は、領域１４と同一の導電型を有し、面１２から領域９６内に拡がる高濃度ドープ領域９８を備える。領域９６は、領域９８より基板１０内に深く拡がっている。
【０１０６】
開口９９は絶縁層２６に、領域９８の一部を露出させるように設けられている。電極３０及び導電層３２は、開口９９全体に、高濃度ドープ領域９８へ開口９９にて接するようにその内部に入り込むようにして拡がっている。開口１００は絶縁層２６に、領域９６の一部を露出させるように設けられている。導電パッド１０１は、開口１００にて高濃度ドープ領域９６と接続するようにして設けられている。導電パッド１０１は、図示しない導電性素子により導電パッド３６に接続されている。Ｎ型の領域９８はＰ型の領域９６と共に、保護回路９０のツェナーダイオードを構成する。
【０１０７】
図１３は、図１に示したような発光ダイオードアセンブリＡと、図１１に示したような保護回路９１とを更に備える光電デバイス１０２を示す。光電デバイス１０２は、領域１４と同一の導電型であり、領域１４とは基板１０の低濃度ドープ部分１０４により分離されている高濃度ドープ領域１０３を備える。領域１０３は面１２から基板１０内に拡がっている。開口１０５は絶縁層２６に、領域１０３の一部を露出させるように設けられている。電極３０及び導電層３２は、開口１０５全体に、高濃度ドープ領域１０３と開口１０５にて接するようにその内部に入り込むようにして拡がっている。領域１４及び１０３は、例えば、同一のイオン注入工程又は同一のエピタキシー工程によって形成される。Ｎ型の領域１４及び１０３は、Ｐ型基板１０と共に、保護回路９１のツェナーダイオードを構成する。
【０１０８】
図１４は、図１３に示した光電デバイス１０２の構成要素を全て備え、更に、領域１４と逆の導電型にてドープされており、面１２から拡がって基板１０よりも高濃度にドープされているドープ領域１０７を備える光電デバイス１０６を示す。領域１０３及び１４は、領域１０７内に拡がっている。領域１０７は、基板１０内にて領域１４及び１０３よりも深く拡がっている。Ｎ型の領域１４及び１０３は、Ｐ型の領域１０７と共に保護回路９１のツェナーダイオードを構成する。
【０１０９】
上述した実施形態において、１又は複数の領域１４，９６，９８，１０３，１０７は、基板１０へドーパントを注入する１又は複数の工程、又は初期的な支持体にドープされた材料の選択的なエピタキシーによる成長によって得られてもよい。領域１４，９６，９８，１０３，１０７が基板へドーパントを注入する１又は複数の工程によって得られる場合、それらの領域は、ワイヤ２０の形成よりも前又は後に形成されてよい。
【０１１０】
一実施形態によれば、発光ダイオードが形成されている基板１０に実装される追加的電気素子は、少なくとも部分的に、発光ダイオードの温度を検出するための回路を形成するべく使用される。
【０１１１】
図１５は、温度検出回路の動作原理を模式的に示す。回路１１０は電子検出部品１１２と、部品１１２における電圧Ｕ、及び／又は、部品１１２に流れる電流Ｉを測定する回路１１４とを備える。検出部品１１２の動作特徴は、温度により多様であって、このため一定の電流Ｉである場合の電圧Ｕ、又は一定の電圧Ｕである場合の電流Ｉは、検出部品１１２の周辺温度が変化する度に変化する。検出部品１１２は、少なくとも１つのダイオード、又は少なくとも１つの、ベース及びエミッタ（コレクタ）が共通電極に接続されているバイポーラトランジスタを備えてもよい。
【０１１２】
一実施形態によれば、少なくとも検出部品１１２は、基板１０における発光ダイオードアセンブリＡの周辺に実装される。測定回路１１４は、光電デバイスとは分離した電子回路により構成されるか、又は、全体として若しくは一部が基板１０に実装されてもよい。発光ダイオードの周辺に位置する検出部品１１２、特に、数百マイクロメートル未満の距離内、典型的には数十マイクロメートルの距離に位置する場合、測定回路１１４にて測定される温度は、発光ダイオードの活性層のレベルにおける実際の温度を表わしている。これは、検出部品１１２が光電デバイスとは分離された回路に属している場合には起こり得ない。この場合、検出部品１１２は発光ダイオードから数百マイクロメートル程度離れている。
【０１１３】
図１６は、図１に示すような発光ダイオードのアセンブリＡを備え、温度検出部品１１２を更に備える光電デバイス１１６を示す。光電デバイス１１６は、基板１０よりも高濃度にドープされ、領域１４からは基板１０の低濃度ドープ部分１２０によって分離されたＰ型の高濃度ドープ領域１１８を更に備える。光電デバイス１１６は、面１２からＰ型の領域１１８内へ拡がるＮ型ドープ領域１２２を更に備える。領域１１８及び１２２は、温度検出ダイオードとなるＰ−Ｎ接合を構成する。開口１２４は絶縁層２６に、領域１１８の一部を露出させるように設けられ、開口１２６は絶縁層２６に、領域１２２の一部を露出させるように設けられている。導電性トラック１２８は、開口１２４にて領域１１８に接続し、導電性トラック１３０は、開口１２６にて領域１２２に接続している。変形例として、領域１１８はＮ型にドープされていてもよい。この場合、領域１２２はＰ型にドープされる。温度検出部品１１２は、図６〜図９に関して説明したような絶縁構造の内のいずれかにより、発光ダイオードのアセンブリＡから絶縁されていてもよい。
【０１１４】
図１７〜図１９は、破線により示される領域１４の輪郭にて発光ダイオードのアセンブリＡが形成されており、実線により示される領域１１８の輪郭にて検出部品１１２が形成されている光電デバイス１１６の上面略図である。
【０１１５】
図１７では、検出部品１１２は発光ダイオードのアセンブリＡの一縁に沿って配置される。図１８では、検出部品１１２は発光ダイオードのアセンブリＡの周り全体に配置される。このとき測定回路１１４における信号測定は有利なことに、発光ダイオードのアセンブリＡの周辺における平均温度を決定することを可能とする。図１９では、発光ダイオードのアセンブリＡは検出部品１１２の周りに配置されている。温度センサは例えば、発光ダイオードの特性を劣化させることを回避すべく、発光ダイオードに流れる電流を整流するために使用されるようにしてもよい。
【０１１６】
一実施形態によれば、発光ダイオードが形成されている基板１０に実装される追加的電気素子は、少なくとも部分的に発光ダイオードを制御する回路を構成するために使用される。
【０１１７】
一例として、制御回路は、ＡＣ電圧を受け付け、例えばその主なＡＣ電圧に対応し、例えば電極３０及び領域１４間に印加されるＤＣ電圧を送出するＡＣ／ＤＣ電流変換部を備えてもよい。一例として、制御回路は、オペアンプを有する電圧整流器、スイッチ、又は整流器を備えてもよい。
【０１１８】
一例として、制御回路は、発光ダイオードへの電力に使用される電流又は電圧パルスを送出する回路である。これにより、同一の平均消費電力にて発光ダイオードへの温度による影響を低減することが可能になる。周波数及びパルス幅は、例えばパルス幅変調器（ＰＷＭ：Pulse Width Modulator ）を使用することによって、観察者が、例えば、残像によって連続的光信号を認識するように決定される。
【０１１９】
一例として制御回路は例えば、図１５〜図１９を参照して上述したような、オペアンプとして機能するするフィードバックループを用いることで測定温度に応じて変化するパルス幅の電圧又は電流を送出するＰＷＭ回路を用いる温度測定回路により形成された熱保護モジュールを備えてもよい。一例として、電気信号のパルス幅は、測定温度が所定値、例えば１２５℃を超えた場合に減少するようにしてもよい。熱保護回路は例えば、図１５〜図１９を参照して前述したような、測定温度が例えば１３０℃を超えた場合に電気信号をカットオフすることを可能とするスイッチを用いる温度測定回路により構成される。また熱保護回路は例えば、図１５〜図１９を参照して前述したような、測定温度に応じた電流値の電流を送出する整流器を用いる温度測定回路により構成される。
【０１２０】
制御回路を構成すべく使用される電気素子の一部又は全部は、発光ダイオードが実装された同一の基板１０に構成されてもよい。これらの電気素子は具体的には、バイポーラトランジスタを備えてもよい。
【０１２１】
図２０は、光電デバイス１５０の断面図を示す。光電デバイス１５０は、図１に示したような発光ダイオードアセンブリＡを備え、ただし、領域１４が、面１２から拡がる第１Ｎ型ドープ領域１５２と、該領域１５２よりも低い濃度にドープされ、基板１０よりは高濃度にドープされ、領域１５２の下方まで拡がっている第２Ｎ型ドープ領域１５４とを含んでいることが相違する。光電デバイス１５０は、基板１０内に面１２から拡がるＮ型高濃度ドープ領域１５６と、基板１０内に面１２から拡がるＰ型高濃度ドープ領域１５８とを更に備える。Ｐ型ドープ領域１６０は領域１５６及び領域１５８の下方に拡がり、領域１５６，１５８と接続している。領域１６０は、領域１５８よりも低い高濃度にドープされ、基板１０よりも高濃度にドープされている。Ｎ型ドープ埋設領域１６２が、領域１６０及び領域１５４の下方に拡がり、領域１６０，１５４と接続している。開口１６４は絶縁層２６に、領域１５８の一部を露出させるように設けられており、開口１６６は絶縁層２６に、領域１５６の一部を露出させるように設けられている。導電性トラック１６８は、開口１６４にて領域１５８に接続し、導電性トラック１６９は、開口１６６にて領域１５６に接続している。
【０１２２】
領域１５６は、バイポーラトランジスタのエミッタ又はコレクタを構成し、領域１５８はバイポーラトランジスタのベースを構成する。領域１６２は、バイポーラトランジスタのコレクタ又はエミッタを構成し、本実施形態においては、発光ダイオードＤＥＬのカソードに接続されている。
【０１２３】
図２１は、光電デバイス１７０の断面図を示す。光電デバイス１７０は、図２０に示した光電デバイス１５０の構成要素を全て備え、ただし領域１６０及び領域１５４が、領域１６２と同一の導電型であって、領域１５６及び領域１６２の間に拡がっているドープ領域１７１と、領域１５８と同一の導電型であって、領域１５８、領域１４及び領域１６２の間に拡がっているドープ領域１７２とに各々置換されている点が相違する。
【０１２４】
領域１５６は、バイポーラトランジスタのエミッタ又はコレクタを構成し、領域１５８はバイポーラトランジスタのベースを構成する。領域１４は、バイポーラトランジスタのコレクタ又はエミッタを構成し、本実施の形態においては、発光ダイオードＤＥＬのカソードに接続されている。
【０１２５】
図２０に示した光電デバイス１５０では、バイポーラトランジスタのＰ−Ｎ接合が領域１５６及び領域１５８の略下部に位置していた。これに対し図２１に示した光電デバイス１７０では、バイポーラトランジスタのＰ−Ｎ接合が主に領域１４の下部に位置する。
【０１２６】
図２２及び図２３は夫々、ワイヤを備える本実施形態における光電デバイス１７３の断面図及び上面図である。
【０１２７】
光電デバイス１７３はその周縁に、面１２から基板１０の厚みの一部に亘って拡がる絶縁材料により満たされた２つのトレンチ１７４を備える。一例として、各トレンチは１μｍよりも大きい、例えば約２μｍの幅を有する。２つのトレンチ１７４の間隔は、例えば５μｍよりも大きく、略６μｍである。トレンチ１７４は、光電デバイス１７３の側部の電気絶縁として機能する。
【０１２８】
図２３に示すように、付加されたトレンチ１７８は、光電デバイス１７３の辺縁全てにおいて、トレンチ１７４の外部周辺へ張り出している。切断の後に、光電デバイス１７０，１７２の周辺において基板１０の部分１８０が残る。トレンチ１７８は、周辺部１８０を複数の絶縁セグメント１８２へ分割することを可能とする。そしてこれにより、導電性素子がこれらのセグメントに接触した場合の短絡リスクを低減することが可能となる。
【０１２９】
本発明に係る特定の実施形態について説明した。様々な変更、調整が当業者に想起される。更に、上述した実施形態において、各ワイヤ２０は、シードパッドの１つに接続しているワイヤの基部にて不動態化した部分２２を備えることとしたが、不動態化した部分２２は存在せずともよい。
【０１３０】
更に、これらの実施形態は、シェル２８が対応するワイヤ２０の上部及びワイヤ２０の側部を覆うようにしてある光電デバイスについて説明したが、ワイヤ２０の上部のみにシェルを設けるのみとしてもよい。
【０１３１】
異なる変形を行なった様々な実施形態について説明した。しかしながら、当業者が特別な創造性を発揮することなしに、これらの様々な実施形態及び変形例における種々の要素を結合することは容易である。特に、図２０に示した高濃度ドープ領域１５２、及び、比較的低い濃度の領域１５４を含む領域１４の構造は、他の実施形態、具体的には図１〜９，１２〜１４，１６を参照して説明した実施形態に利用されてもよい。
【０１３２】
本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願１３／５９４１１号明細書の優先権を主張している。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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