JP3901792B2 - 基板構造、発光装置、基板構造の製造方法および発光装置の製造方法 - Google Patents

基板構造、発光装置、基板構造の製造方法および発光装置の製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、発光装置に関するものであり、とりわけ、ｎ型基板上に製作されるｎ駆動・ｐ共通発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
当初、半導体レーザは、レーザ構造のエッジから放出される光が、半導体ウェーハの表面と平行をなすダイオード構造であった。しかし、このエッジ発光レーザ構造は、低コストの２次元アレイをなすレーザ・ダイオードの製作には向いていなかった。レーザ・アレイの製作にも適した第２のクラスのレーザ・ダイオードは、レーザ構造が半導体ウェーハの表面に対して垂直になり、光が該表面に対して垂直に放射されるように製作される。このクラスのレーザにおけるこれらのレーザは、一般に、面発光レーザ（ＳＥＬ）として知られている。
【０００３】
どちらのクラスのレーザも、ｐ型ドーピング及びｎ型ドーピングのいずれかによって、半絶縁性にすることも、あるいは、伝導性にすることも可能な基板上に形成される。図１Ａには、半絶縁基板１０２に形成された従来のｎ駆動ＳＥＬ１００の断面図が示されている。面発光レーザ１００は、ｎ型ミラー領域１０４、活性領域１０６、及び、ｐ型ミラー領域１０８から構成されるｎ−ｉ−ｐダイオードとみなすことが可能である。ｎ型ミラー領域１０４上に形成された電極１１０、及び、ｐ型ミラー領域１０８上に形成された電極１１２を介して、電気的に接続される。
【０００４】
ｐ型領域１０８と電気的に接触するため、ｎ型ミラー領域１０４と活性領域１０６の両方を通って、ｐ型領域１０８に達するエッチングが施される。ｐ型との接触エッチングを行うと、エピタキシャル層１０４、１０６、及び、１０８が露出し、酸化しやすくなる問題がある。さらに、ｐ型の接触エッチングを行うと、非平面構造が形成され、このために、潜在的な信頼性の問題が生じたり、製造の複雑さが増したりする。さらに、半絶縁基板を絶縁するために付加される欠陥によって、半導体レーザ・装置の信頼性が低下する可能性がある。
【０００５】
図１Ｂには、ｐ型基板１２２上に形成されたｎ駆動面発光レーザ１２０の断面図が示されている。このＳＥＬは、ｎ型ミラー領域１２４、活性領域１２６、及び、ｐ型ミラー領域１２８から構成される。ｎ型ミラー領域１２４上に形成された電極１３０、及び、ｐ型ミラー領域１２８から遠隔の、ｐ型基板１２２の表面上に形成された電極１３２を介して、電気的接続が行われる。
【０００６】
ｎ型、ｉ、及び、ｐ型領域を形成する望ましい方法は、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）である。一般に利用可能なｐ型ＩＩＩ−Ｖ族の基板だけに亜鉛のドーピングが施される。しかし、典型的なＭＢＥ成長温度において、亜鉛は、基板から拡散し、このため、ミラー領域１２４及び１２８と活性領域１２６に許容できないバックグラウンド濃度が生じる。さらに、基板から拡散する亜鉛によって、分子線エピタキシ室が汚染されるので、各亜鉛汚染後に、クリーニング・ステップを追加することが必要になる。最後に、ｐ型ＧａＡｓ基板は、ｎ型ＧａＡｓ基板に比べると、３〜４倍高価であり、エッチング・ピット密度が高く、入手が容易ではない。
【０００７】
図１Ｃには、ｎ型基板１４２に形成された面発光レーザの断面図が示されている。ＳＥＬは、ｎ型ミラー領域１４４、活性領域１４６、及び、ｐ型ミラー領域１４８から構成される。図１Ｃに示すＳＥＬ１４０は、ｐ駆動ＳＥＬである。図１Ａ及び１Ｂに示すｎ駆動電流で駆動されるＳＥＬとは異なり、ｐ駆動ＳＥＬは、一般に電圧によって駆動される。ｐ駆動ＳＥＬのための電流ドライバが存在するが、問題がある。例えば、利用可能なシリコンｐｎｐドライバは、一般に、現在の光通信システムのデータ転送速度で動作するには速度が不十分である。ＧａＡｓ ｐｎｐドライバは、より高速であるが、高価である。
【０００８】
電圧で駆動されるｐ駆動ＳＥＬにも問題がある。ＳＥＬアレイにおける電圧駆動によるｐ駆動ＳＥＬは、アレイ内の各レーザを同じＶfにするために精密な製造管理が必要になる。Ｖfが不均一であれば、アレイ内の各レーザに個別にあらかじめバイアスをかけておくことが必要になり、レーザ・ドライバのコストが増大する。
【０００９】
ｎ駆動ＳＥＬは、個別レーザ間を切断し、ｐ駆動ＳＥＬを転倒させることによって、図１Ｃに示す構造から形成することが可能である。しかし、この方法は、ＳＥＬアレイの製造には利用できない。
【００１０】
多くの用途において、レーザの代わりに、高強度の発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用することが可能である。発光ダイオードは、前記構造におけるｎ型ミラー領域とｐ型ミラー領域を、それぞれ、ｎ型半導体材料の均質な層とｐ型半導体材料の均質な層とに置き換えることによって製造できる。上述のｐ駆動レーザに対するｎ駆動レーザの利点と同様に、ｎ駆動ＬＥＤにはｐ駆動ＬＥＤに対する利点がある。
【００１１】
８００〜８８０ｎｍの範囲で動作する近赤外ＬＥＤは、一般に、ＧａＡｓ基板上においてエピタキシャル成長し、格子整合させられたＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ二重ヘテロ接合構造から構成される。ＧａＡｓが、ＬＥＤによって発生する光に対して不透明であるため、ＬＥＤは、一般に、エッチングして基板に穴を作らなくても済むように、その上部表面から発光するように形成される。ＬＥＤの上部表面からの発光には、透明な上部電極または環状の上部電極によって、閉じ込めまたは電流阻止のための埋め込み層によって形成される領域に電流を集める必要がある。上部電極の構成には関係なく、該構造は背面発光ＬＥＤの直接的な垂直電流注入の幾何学的構成に比べると、直列抵抗が付加される。一般的に、レーザに比べるとＬＥＤの動作電流は大きいので、この付加直列抵抗はＬＥＤにおいて大きな問題になる。この付加直列抵抗によって、ＬＥＤの駆動に必要な電圧が増し、ＬＥＤ内での発熱が増し、ＬＥＤの電気光学効率が低下する。
【００１２】
環状上部電極を用いて、上部発光ＬＥＤの直列抵抗を減少させる既知アプローチの１つでは、有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）を利用してｐ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＡｌＧａＡｓ層を成長させてＬＥＤを形成する。この構造は、ｎ型ＡｌＧａＡｓにおいて得ることが可能な面積抵抗率が、ｐ型ＡｌＧａＡｓにおいて得ることが可能な面積抵抗率よりかなり低いので、直列抵抗が小さい。ｎ型ＡｌＧａＡｓの面積抵抗率がｐ型ＡｌＧａＡｓの面積抵抗率より低いのは、主として、電子の移動度がホールの移動度よりもかなり大きいためである。しかし、該構造は、上述の欠点を有するｐ型基板を必要とするという犠牲を払うことによって、小抵抗の利点を得るものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題はｐ型基板の欠点を伴うことなく、駆動速度が速く、直列抵抗が小さいというｎ駆動装置の利点を得るため、ｎ型基板上に面発光レーザあるいはＬＥＤなどのｎ駆動半導体発光装置を形成する方法を提供することにである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
既知のｐ型基板の欠点を克服するため、本発明によれば、ｐ型半導体基板の代わりに半導体装置に用いられる、ｐ型表面を備えた実質的にｎ型の基板構造が用意される。この基板構造は、基板領域とバッファ領域を備えている。基板領域は、ｎ型化合物半導体領域であり、第１の表面及び第２の表面と、縮退状態になるようにｎドープされた、第１の表面に隣接する領域が含まれている。バッファ領域は、ｐ型ドーパントをドープした化合物半導体の領域である。バッファ領域は、基板領域の第１の表面上に配置され、基板構造のｐ型表面を形成する、基板領域から遠い表面を含んでいる。バッファ領域は、基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分に隣接する、縮退状態になるようにｐドープされた部分も含んでいる。最後に、基板構造は、基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分とバッファ領域の縮退状態になるようにｐドープされた部分との間にトンネル接合を含んでいる。
【００１５】
基板構造には、さらに、トンネル接合の一方の側における縮退状態になるようにドープされた歪み仮像半導体材料の層が含まれている。歪み仮像半導体材料は、基板領域及びバッファ領域の化合物半導体材料よりも狭い禁止帯幅を備えている。
【００１６】
本発明によれば、同じ伝導型の領域に電気的接続を有する発光装置も得られる。この発光装置は、基板構造と発光構造から構成される。基板構造には、基板領域、バッファ領域、及び、基板領域とバッファ領域の間のトンネル接合、第１の電極、及び、第２の電極が含まれている。
【００１７】
基板領域は、第１の伝導型の化合物半導体材料による領域である。バッファ領域は、第１の伝導型とは逆の、第２の伝導型の化合物半導体材料による領域である。バッファ領域は、基板領域の第１の表面上に配置されており、基板領域から遠い表面を備えている。
【００１８】
発光構造には、第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び、上部領域と下部領域の間の発光領域が含まれている。上部領域には、下部領域から遠い方の表面が含まれている。発光構造は、下部領域がバッファ領域の表面に隣接するように、基板構造上に配置されている。
基板領域の第２の表面には、第１の電極が配置され、上部領域の表面には、第２の電極が配置されている。
【００１９】
本発明によれば、さらに、ｐ型半導体基板の代わりに半導体装置に用いられる、ｐ型表面を備えた実質的にｎ型基板構造を製造する方法が得られる。該方法では、ｎ型化合物半導体材料による基板領域が設けられる。基板領域には、第２の表面に対向する第１の表面が含まれている。基板領域には、第１の表面に隣接して、縮退状態になるようにｎ型不純物のドーピングが施される。最後に、基板領域の第１の表面に、ｐ型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、基板領域から遠い方の表面を含むバッファ領域が形成される。化合物半導体材料を被着させて、バッファ領域を形成する間に、化合物半導体材料の少なくとも基板領域に隣接した部分に、縮退状態になるようにｐ型不純物をドープして、基板領域とバッファ領域の間にトンネル接合が形成される。
【００２０】
最後に、本発明によれば、同じ伝導型の領域に対して電気的に接続された発光装置を製造する方法が得られる。該方法では、基板構造は、第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域を設けることによって形成される。基板領域には、第２の表面に対向する第１の表面が含まれている。基板領域には、第１の表面に隣接して、縮退状態になるように第１の伝導型の不純物によるドーピングが施される。次に、基板領域の第１の表面に、第１の伝導型とは逆の第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、基板領域から遠い方の表面を含むバッファ領域が形成される。化合物半導体材料を被着させて、バッファ領域を形成する間に、化合物半導体材料の少なくとも基板領域に隣接した部分に、縮退状態になるように第２の伝導型の不純物をドープして、基板領域とバッファ領域の間にトンネル接合が形成される。
【００２１】
発光構造が、基板構造のバッファ領域の表面に形成される。該発光構造には、第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び、上部領域と下部領域の間に挟まれた発光領域が含まれている。上部領域には、下部領域から遠い方の表面が含まれている。下部領域は、バッファ領域の表面と接触する。
最後に、基板領域の第２の表面に、第１の電極が形成され、上部領域の表面に、第２の電極が形成される。
【００２２】
【実施例】
図２Ａ、図２Ｂ及び図３は、本発明による実質的にｎ型の基板構造に形成された、本発明によるｎ駆動発光装置の断面図である。図２Ａには、底面発光のｎ駆動面発光レーザ（ＳＥＬ）が示されている。図２Ｂには、上部発光のｎ駆動ＳＥＬが示されている。図３には、上部発光のｎ駆動発光ダイオードが示されている。
【００２３】
基板構造２０１によって、実質的にｎ型の基板上に、図２Ａ及び図２Ｂに示すｎ上部・ｐ下部発光構造２０３、及び、図３に示すｎ上部・ｐ下部発光構造３０３を形成することが可能になる。基板構造２０１については、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に関連して説明する。留意すべきは、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示す発光ダイオードは、一定の拡大率で描かれていないという点である。とりわけ、基板構造上の上部領域及び下部領域２０６、２０８、３０６及び３０８、活性領域２０４及び３０４、及び、層２２２、２２４及び２１８は、図面の明瞭性が得られるように、拡大されている。実際の装置の場合、基板２２１の厚さは、約５００μｍであり、一方、他の領域及び層の厚さは、約０．２〜２μｍである。電極２１２、２１４、３１２及び３１４は、直径が約１０μｍである。最後に、「上部」及び「下部」という用語は、それぞれ、本明細書において、基板２２１に対する個々の構成要素の遠隔性または近接性を表すために用いられるものであって、特定の空間配向を表すためのものではない。
【００２４】
基板構造２０１には、基板領域２０２、バッファ領域２１０及び基板領域とバッファ領域との間のトンネル接合２１６が含まれている。基板領域は、ｎドープされた化合物半導体材料の領域である。基板領域は、第２の表面２２８に対向する第１の表面２２６を備えており、第１の表面に隣接した、縮退状態になるようにｎドープされた層２２３を含んでいる。バッファ領域２１０は、化合物半導体の層であり、基板領域の第１の表面に配置されている。バッファ領域の化合物半導体は、ｎ型のドーパントがドープされており、基板領域から遠い方の表面２３２を含んでいる。表面２３２によって、基板構造のｐ型表面が形成される。バッファ領域には、基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分２２３に隣接した、縮退状態になるようにｐドープされた層２１８も含まれている。トンネル接合２１６は、基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分２２３とバッファ領域の縮退状態になるようにｐドープされた部分２１８との間の接合である。
【００２５】
次に、本発明による基板構造２０１についてさらに詳細に述べることにする。この基板構造は、基板領域２０２とバッファ領域２１０から構成される。基板領域は、基板２２１と層２２２から構成される。基板は、基板構造の材料の（及び、発光装置２００または３００の）大部分を構成する。基板は、ｎ型ドーパントが適度にドープされたＧａＡｓのウェーハである。層２２３は、縮退状態になるようにｎ型ドーパントがドープされたＧａＡｓの層である。層２２３は、基板の一方の表面に配置されている。基板から遠隔の層２２３の表面によって、基板領域の第１の表面が形成される。
【００２６】
層２２３のようなＧａＡｓの均質な層によって、実用的な基板構造を形成することが可能であるが、トンネル接合２１６の両端間における電圧降下、従って、基板構造の両端間における電圧降下は、層２２２及び層２２４から構成される層２２３を用いることによって低減する。層２２２は、縮退状態になるようにｎドープされたＧａＡｓの層であり、層２２４は、層２２２のＧａＡｓよりも禁止帯幅が狭い、縮退状態になるようにｎドープされた、薄い、歪み仮像半導体材料である。層２２２は、基板２２１の表面に配置されており、層２２４は、基板から遠隔の層２２２の表面に配置されている。
【００２７】
次に、基板領域２０１の構成要素についてさらに詳細に述べることにする。基板２０２は、厚さ約５００μｍのＧａＡｓウェーハが望ましい。該基板は、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲の濃度で、ｎ型ドーパント、できれば、シリコンによるドーピングが施される。
【００２８】
層２２２は、厚さが１００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲のＧａＡｓ層である。層２２２のＧａＡｓには、縮退状態になるように、できるだけ高いドーピング濃度で、ｎ型ドーパント、できれば、シリコンによるドーピングが施される。現在利用可能な技術によれば、層２２２のドーピング濃度は、３×１０18〜５×１０18原子／ｃｍ3の範囲である。
【００２９】
層２２４は、層２２２のＧａＡｓよりも禁止帯幅が狭い半導体材料による、薄い、歪み仮像層である。例えば、層２２４は、インジウムの割合ｘが０．１〜０．３の範囲で、厚さが２５〜１０ｎｍの範囲のＩｎxＧａ(1-x)Ａｓの層とすることが可能である。層２２４の材料の禁止帯の幅が狭いことと、層２２４が被る歪みによって、トンネル接合２１６の両端間、従って、基板構造の両端間における電圧降下が低減する。層２２４の歪みは、ＩｎＧａＡｓにおけるインジウムの割合と層の厚さの間における非線形反比例関係によって決まる。満足のゆく結果は、これらのパラメータが上述の範囲内である場合に得られる。望ましい実施例の場合、層２２４のインジウムの割合は０．２で、厚さは１５ｎｍであった。
【００３０】
層２２４のＩｎＧａＡｓは、縮退状態になるように、できるだけ高いドーピング濃度で、ｎ型ドーパント、できれば、シリコンによるドーピングが施される。現在利用可能な技術の場合、層２２４のドーピング濃度は、５×１０18〜１×１０19原子／ｃｍ3の範囲である。
【００３１】
基板領域２０２の第１の表面２２６には、すなわち、基板２２１から遠隔の層２２４の表面には、バッファ領域２１０が配置されている。バッファ領域には、基板領域の層２２４に隣接した層２１８と、基板領域から遠隔の層２２０が含まれている。縮退状態になるようにｐドープされた層２１８と縮退状態になるようにｎドープされた層２２４との間の接合は、トンネル接合２１６である。
【００３２】
層２１８は、厚さが２０〜１００ｎｍの範囲のＧａＡｓの薄層である。層２１８のＧａＡｓは、縮退状態になるように、できるだけ高い濃度で、ｐ型ドーパント、できれば、炭素のドーピングが施される。現在利用可能な技術によれば、層２１８のドーピング濃度は、約１×１０20原子／ｃｍ3である。このように高いドーピング濃度の場合、層２１８の厚さは約２０ｎｍほどしか必要とされない。
【００３３】
バッファ領域２１０の残りの部分を構成する層２２０は、望ましい実施例の場合、厚さ約８００ｎｍのＧａＡｓの層である。層２２０のＧａＡｓには、層２１８よりもかなり低い、１×１０19〜３×１０19原子／ｃｍ3の範囲のドーピング濃度で、高レベルのｐ型ドーパント、できれば、炭素のドーピングが施される。
【００３４】
バッファ領域２１０における領域２２０のｐ型表面２３２は、基板構造２０１のｐ型表面の働きをする。ｎ上部・ｐ下部・ｎ駆動発光構造２０３及び３０３は、従来のｐドーピングを施した基板上におけるｎ上部・ｐ下部・ｎ駆動発光構造の形成に用いられているものと同様の従来の技法を用いて、基板構造の表面２３２上に形成することが可能である。
【００３５】
上述のように、基板領域２０２とバッファ領域２１０との間の接合２１６は、トンネル接合である。発光構造２０３または３０３のｐ−ｉ−ｎダイオード構造を順方向に流れる電流は、量子力学的トンネル効果によって、トンネル接合２１６を横切って流れる。
【００３６】
トンネル接合２１６を横切って流れる電流は、発光装置２００または３００の効率全体を損なう電圧降下を生じやすい。トンネル接合の両端間における電圧降下を低減すると、この効率低下が軽減される。トンネル接合の両端間における電圧降下は、接合と境界を接する層２２３及び２１８におけるドーピング・レベル及びこれらの層の材料の禁止帯幅によって決まる。層２２３及び２１８においてできるだけ高いドーピング・レベルを用いることによって、トンネル接合の両端間における電圧降下が最小限にとどまる。トンネル接合両端間における電圧降下は、層２２３に層２２４を含めることによって、さらに低減する。やはり、縮退状態になるようにドープされた層２２４のＩｎＧａＡｓは、それが被着させられている層２２２のＧａＡｓよりも禁止帯幅が狭い。禁止帯幅は、層２２４が被る歪みによってさらに狭められる。層２２４の禁止帯幅が狭くなると、トンネル接合２１６の両端間における電圧降下がさらに低減し、この結果、発光装置２００または３００の効率が高くなる。
【００３７】
発光構造２０３または３０３は、トンネル接合２１６と境界を接する、縮退状態になるようにドープされた層２２３及び２１８の被着が済んだ後で、基板構造２０１のｐ型表面２３２上に形成されるので、トンネル接合と境界を接する、縮退状態になるようにドープされた層２２３及び２１８中のドーパントは、不動性が高くなければならない。さもなければ、発光構造２０３または３０３を形成するプロセスにおいて、基板構造を加熱すると、ドーパントが基板構造から発光構造内に拡散して、発光構造を汚染する可能性がある。ＩＩＩ−Ｖ属半導体において、ドーパントとして用いられるＩＶ属元素の移動度は、ドーパントとして用いられるＩＩ属またはＶＩ属の元素に比べるとかなり低い。従って、層２２３及び２１８が、上述の基板構造の望ましい実施例におけるように、ＩＩＩ−Ｖ属半導体から形成される場合、縮退状態になるようにドープされた層にとって望ましいドーパントは、ＩＶ属の元素である。層２２２及び２２４にとって望ましいｎ型ドーパントは、シリコンであり、層２１８にとって望ましいｐ型ドーパントは、炭素である。
【００３８】
基板構造２０１の望ましい実施例は、ＧａＡｓから形成される。基板構造の望ましい実施例を利用して形成された発光装置２００または３００における電極２１２と２１４の間の電圧降下は、約１．８Ｖであり、そのうちの約０．３〜０．５Ｖは、基板構造の両端間における電圧降下に起因するものであった。全電圧降下は、従来のｐドープされたＧａＡｓ基板に形成される同様の発光装置によって得られるものに匹敵する。
【００３９】
代替案として、基板構造２０１は、ＩＩＩ−Ｖ属の半導体またはＩＩ−ＶＩ属の半導体といった他の化合物半導体を用いて製造することも可能である。半導体基板に用いられる半導体の適合性は、トンネル接合２１６の両端間における電圧降下によって決まる。所定の温度におけるトンネル接合の両端間における電圧降下は、接合と境界を接する材料の禁止帯幅によって決まる接合の高さ、及び、接合と境界を接する材料のドーピング・レベルによって決まる接合の幅によって決まる。現在実際に実現可能なドーピング・レベルによれば、半導体材料の禁止帯幅が約１．５ｅＶを超える場合、トンネル接合の両端間における電圧降下は約０．５Ｖを超えることになる。トンネル接合の両端間におけるより大きい電圧降下を許容することが可能であり、かつ、ドーピング・レベルを増すことが可能であるか、あるいは、そのいずれかである場合、基板構造は、禁止帯幅が約１．５ｅＶを超える半導体材料を用いて形成することが可能である。
【００４０】
こうした基板構造は、ｎ駆動ＳＥＬ及びＬＥＤの製作にとってとりわけ有効であるため、上記説明はｐ型表面を備えたｎ型基板に関してなされている。しかし、本発明による基板構造を利用して、ｐ型基板上にｎ型表面を備える基板構造を形成することも可能である。こうした基板構造は、性能に欠点があるか、あるいは、そのｎ型の形態による製造が困難な半導体材料によるｎ型基板に不足する点を満たすものである。
【００４１】
本発明による基板２０１は、ＬＥＤ及びＳＥＬのようなｎ駆動発光装置、または、ｐ型基板上に従来のやり方で製作される他の装置の形成時に、従来のｐドープ基板の代わりに用いることが可能である。従来のｐドープ基板と同様、基板構造２０１は、ｐ型表面、すなわち、例えば、発光構造２０３のｐ型下部領域２０８を成長させることが可能な表面２３２を備えている。しかし、基板構造の材料のほぼ全てを構成するｎドープ基板２２１は、従来のｐドープ基板に比べると、コストが低く、より広範囲に利用可能であり、抵抗率が低い。さらに、基板構造２０１は、従来のｐドープ基板より欠陥が少なくなるように製造することができる。最後に、該基板構造に用いられるドーパントは、ｐドープ基板に用いられる亜鉛ドーパントに比べると、濃度が高いにもかかわらず、はるかに拡散しにくい。結果として、従来のｐドープ基板とは異なり、ドーパントが、基板構造から拡散して、基板構造上に形成される発光構造２０３または３０３と発光構造を成長させるために用いられる装置の両方を汚染するということはない。
【００４２】
本発明による基板構造２０１は、本発明に従い、第１の伝導型の半導体材料による基板領域２０２を設けることによって製作される。この基板領域には、第１の表面２２６と第２の表面２２８が含まれている。第１の表面２２６に隣接した基板領域は、縮退状態になるように第１の伝導型の不純物がドープされる。基板領域の第１の表面２２６上に、第１の伝導型とは逆の、第２の伝導型の不純物がドープされた半導体材料の層を被着させることによって、バッファ領域２１０が形成される。バッファ領域２１０には、基板領域から遠い方の表面２３２が含まれている。該層の少なくとも基板領域に隣接した部分２１８に対して、縮退するように第２の伝導型の不純物をドープすることによって、基板領域とバッファ領域の間にトンネル接合２１６が形成される。
【００４３】
次に、本発明による基板構造２０１の製作方法について、さらに詳述することにする。基板２２１は、厚さ約５００μｍのＧａＡｓウェーハが望ましく、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲のドーピング濃度で、ｎ型ドーパント、できれば、シリコンによるドーピングが施される。層２２２は、基板２２１の表面上にＧａＡｓの層をエピタキシャル成長させることによって形成される。望ましい実施例の場合、層２２２、２２４、及び、２１８は、全て、ガスソース分子線エピタキシ（ＧＳＭＢＥ）によって成長させた。代替案として、層２２２、２２４、及び、２１８は、有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）を利用して成長させることも可能である。これは、発光構造２０３または３０３が、後で、ＯＭＶＰＥを利用して基板構造２０１上に形成される場合には、とりわけ好都合である。
【００４４】
被着させたＧａＡｓに高濃度のｎ型ドーパント、できれば、シリコンを導入することによって、層２２２が形成される。ドーパントの濃度は、できるだけ高くする。現在利用可能な技術によれば、この結果、３×１０18〜５×１０18原子／ｃｍ3の範囲のドーパント濃度が得られる。層２２２の成長は、層が１００〜１５０ｎｍの範囲の厚さに達するまで続行される。
【００４５】
層２２４は、上述のように、ＧＳＭＢＥまたはＯＭＶＰＥによって、層２２２の表面上にＩｎＧａＡｓの層をエピタキシャル成長させることによって形成される。ＩｎＧａＡｓにおけるインジウムの割合は、０．１〜０．３の範囲内である。被着させたＩｎＧａＡｓに高濃度のｎ型ドーパント、できれば、シリコンを導入することによって、層２２４が形成される。ドーパントの濃度は、できるだけ高くする。現在利用可能な技術によれば、この結果、５×１０18〜１×１０19原子／ｃｍ3の範囲のドーパント濃度が得られる。層２２４の成長は、層が１０〜２５ｎｍの範囲の厚さに達するまで続行されるが、実際の厚さは、ＩｎＧａＡｓにおけるインジウムの割合によって決まる。
【００４６】
バッファ領域２１０は、上述のように、ＧＳＭＢＥまたはＯＭＶＰＥによって、層２２４の表面上にＧａＡｓの層を成長させることによって形成される。被着させたＧａＡｓに高濃度のｐ型ドーパント、できれば、炭素を導入することによって、層２１８が形成される。層２１８におけるドーパントの濃度は、できるだけ高くする。現在利用可能な技術によれば、約１×１０20原子／ｃｍ3のドーパント濃度が可能である。層２１８が２０〜３０ｎｍの範囲内の厚さに達すると、ドーパント濃度は、１×１０19〜３×１０19原子／ｃｍ3の範囲内の濃度に低下し、バッファ領域２１０の残りの部分を構成する層２２０は、厚さがほぼ８００ｎｍ程度になるまで成長させられる。
【００４７】
これによって、基板構造２０１の製作が完了する。次に、図２Ａ及び図２Ｂに関連して、本発明による発光装置の一例として、ｎ駆動ＳＥＬ２００の説明を行うことにする。ＳＥＬ２００は、基板構造２０１、発光構造２０３、及び、電極２１２及び２１４から構成される。基板構造には、上述のように、基板２０２、バッファ領域２１０、及び、基板領域とバッファ領域の間におけるトンネル接合２１６が含まれている。発光構造２０３は、従来のｐドープ基板上に形成される、従来のＳＥＬ構造である。この例の場合には表面発光レーザである、発光構造２０３には、上部領域２０６、下部領域２０８、及び、上部領域と下部領域の間に挟まれた活性領域２０４が含まれている。上部領域は、第１の伝導型の半導体材料による層であり、下部領域から遠い方の表面２３４を含んでいる。下部領域２０８は、第２の伝導型の半導体材料による層である。該発光構造は、第２の伝導型下部領域２０８がバッファ領域の第２の伝導型表面２３２に隣接するように、基板２０１上に配置される。基板領域の第２の表面２２８には、第１の電極２１４が配置され、上部領域２０６の表面２３４には、第２の電極２１２が配置される。望ましい実施例の場合、第１の伝導型はｎ型である。従って、本発明によれば、実質的にｎ型の基板構造２０１を利用して形成されるｎ上部・ｐ下部・ｎ駆動半導体レーザ２００が得られる。
【００４８】
発光構造２０３がｎ駆動ＳＥＬである、図２Ａ及び２Ｂに示す、本発明による発光装置の実施例の場合、上部領域２０６及び下部領域２０８は、既知の技法を用いて、屈折率の異なる半導体材料の交互層から形成されるミラー領域である。各層の厚さは、第１の領域と第２の領域の間に挟まれた発光領域２０９において発生する光の波長の１／４になるように選択されている。交互層は、分布ブラッグ・ミラーを形成する。交互層は、一般に、ＡｌＡｓ及びＧａＡｓまたはＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの層である。
【００４９】
活性領域２０４の発光領域２０９は、上部領域２０６、活性領域２０４、及び、下部領域２０８によって構成されるｎ−ｉ−ｐダイオードに順バイアスをかけることによって発生する電子とホールの再結合を介して、自然放出及び誘導放出によって光を発生する。発光領域２０９には、一般に、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡＳ、または、ＩｎＡｌＧａＡｓの１つ以上の量子井戸が含まれている。発光領域２０９は、クラッディング領域２１１ａ及び２１１ｂによって上部領域２０６及び下部領域２０８から分離されている。クラッディング領域の材料の選択及び厚さは、発光領域において発生する光の波長によって決まる。
【００５０】
電極２１２と２１４の間に流れる電流によって、ＳＥＬ２００が発光する。この電流は、上部領域２０６、活性領域２０４、及び、下部領域２０８によって構成されるｎ−ｉ−ｐダイオードを順方向に流れる。バッファ領域２１０と基板領域２０２との間の接合２１６の両側における極めて高いドーピング・レベルによって、該接合がトンネル接合になる。電極２１２と２１４の間に流れる電流は、トンネル接合２１６に逆バイアスをかけ、比較的電圧降下の少ない量子力学的トンネル効果によって、接合を横切って流れる。一般に、トンネル接合には、電極２１２に負電圧を印加し、電極２１４をアースに接続することによって逆バイアスがかけられる。
【００５１】
ＳＥＬアレイは、上述のやり方で基板構造２０１を形成し、次に、基板構造のｐ型表面２３２上に層２０８を被着させることによってＳＥＬ発光構造２０３を形成し、その後、層２０４及び２０６を形成することによって、共通のｎ型基板２２１上に製作することが可能である。下部領域２０８は、屈折率の異なるｐ型半導体材料の交互層から構成される。各層の厚さは、発光領域２０９において発生する光の波長の１／４になるように選択される。例えば、発光領域において発生する光の波長が９８０ｎｍの場合、下部領域における交互層は、それぞれ、厚さが９８０／４ｎ（ｎｍ）になるが、ここで、ｎは層の屈折率である。
【００５２】
下部領域２０８の形成後、活性領域２０４が形成される。活性領域２０４の全厚さは、発光領域２０９において発生する光の活性領域における波長、または、この波長の整数倍に等しくなるようにする。一般に、活性領域２０４は、下部クラッディング領域２１１ａと上部クラッディング領域２１１ｂの間に配置された発光領域２０９から構成される。望ましい実施例の場合、下部クラッディング領域２１１ａは、厚さが約１００ｎｍで、望ましいドーパント濃度が５×１０17原子／ｃｍ3のｐドープＡｌＧａＡｓである。発光領域２０９は、量子井戸構造を形成する交互になったＡｌＧａＡｓバリヤ層とＧａＡｓ層（不図示）から構成される。発光領域の形成後、上部クラッディング領域２１１ｂが形成される。上部クラッディング領域は、一般に、厚さが約１００ｎｍで、ｎ型ドーパント濃度が５×１０17原子／ｃｍ3のｎドープＡｌＧａＡｓである。
【００５３】
活性領域２０４の形成後、上部領域２０６が形成される。上部領域２０６は、屈折率が異なり、厚さが発光領域２０９において発生する光の波長の１／４に等しい、ｎ型半導体材料の交互層から構成される。望ましい実施例の場合、１５対の交互層が設けられる。例えば、交互層には、ドーパント濃度が１×１０18原子／ｃｍ3のシリコンをドープしたＡｌＡｓ、及び、ドーパント濃度が１×１０18原子／ｃｍ3のシリコンをドープしたＧａＡｓとすることが可能である。上部領域２０６のゾーン２３０は、注入ステップによって抵抗率の高いゾーンに変換することが可能である。一般に、これは、水素原子の注入によって実施される。
【００５４】
ｎ型上部領域２０６の形成後、電極２１２及び２１４が形成される。図２Ａには、ｎ型基板領域２０２とｐ型バッファ領域２１０の間に形成されたトンネル接合２１６を含む、底面発光ＳＥＬが示されている。従って、図２Ａに示す装置構造の場合、基板２２１の第２の表面２２８に対して、ｎ接点２１４が形成され、ｎ型ミラー領域２０６の上部表面２３４に対して、ｎ接点２１２が形成される。図２Ｂには、上面発光ＳＥＬが示されている。上面発光ＳＥＬは、底面発光ＳＥＬには、一般に、ｎ型上部領域２０６の上部表面と電極２１２の間に位相整合層２３６が含まれているという点を除けば、図２Ａに示す底面発光ＳＥＬと同様である。位相整合層は、一般に、図２Ｂに示す上面発光ＳＥＬでは用いられない。
【００５５】
図３には、本発明による発光装置の第２の例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）の望ましい実施例が示されている。ＬＥＤ３００の場合、電極３１２及び３１４は、同じ伝導型の材料に被着させられる。従って、ＬＥＤ３００は、実質的にｎ型の基板構造２０１を用いて形成される、ｎ上部・ｐ下部・ｎ駆動ＬＥＤとすることが可能である。ＬＥＤ３００は、基板構造２０１、発光構造３０３、及び、電極３１２及び３１４から構成される。基板構造には、基板２０２、バッファ領域２１０、及び、基板領域とバッファ領域の間におけるトンネル接合２１６とが含まれている。基板領域は、第１の伝導型の半導体材料による領域であり、第２の表面２２８に対向する第１の表面２２６を含んでいる。バッファ領域は、第１の伝導型とは逆の、第２の伝導型の半導体材料による層である。バッファ領域は、基板領域の第１の表面上に配置され、基板領域から遠隔の、ｐ型表面２３２を含んでいる。
【００５６】
発光構造３０３には、上部領域３０６、下部領域３０８、及び、上部領域と下部領域の間に挟まれた活性領域３０４が含まれている。上部領域は、第１の伝導型の半導体材料による層であり、下部領域から遠い方の表面３３４を含んでいる。下部領域は、第２の伝導型の半導体材料による層である。該発光構造は、下部領域３０８がバッファ領域２１０のｐ型表面２３２に隣接するように、基板２０１上に配置される。基板領域２０１の第２の表面２２８には、第１の電極３１４が配置され、上部領域３０６の表面３３４には、第２の電極３１２が配置される。
【００５７】
次に、ＬＥＤ３００についてさらに詳述する。ＬＥＤ３００は、基板構造２０１のｐ型表面２３２に配置されたｎ駆動ＬＥＤ発光構造３０３から構成される。基板構造の構造は、図２Ａ及び図２Ｂに示す基板構造と同じであり、ここでは説明を繰り返さない。
【００５８】
この例の場合は発光ダイオードである、発光構造３０３は、基板構造２０１のバッファ領域２１０のｐ型表面２３２上に形成される。下部領域３０８は、基板領域２０２から遠隔の、バッファ領域２１０のｐ型表面２３２に配置される。下部領域は、厚さが１μｍ〜２μｍの範囲のＡｌＧａＡｓによるほぼ均質な層である。下部領域のＡｌＧａＡｓには、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲のドーピング濃度で、適合するｐ型ドーパントによるドーピングが施される。
【００５９】
上部領域３０６は、下部領域３０８に隣接して配置される。上部領域は、厚さが１μｍ〜２μｍの範囲のＡｌＧａＡｓによるほぼ均質な層である。上部領域のＡｌＧａＡｓには、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲のドーピング濃度で、適合するｎ型ドーパントによるドーピングが施される。
【００６０】
活性領域３０４は、上部領域３０６と下部領域３０８の間に挟まれている。電流が活性領域を通って上部領域から下部領域に流れることによって、活性領域に光が発生する。活性領域は、ｎ型上部領域とｐ型下部領域の間の単なる接合とすることも可能である。しかし、活性領域は、上部領域と下部領域の間に挟まれた厚さが約０．５μｍのＧａＡｓまたはＡｌＧａＡＳによる層が望ましい。活性領域には、オプションにより、１つ以上の量子井戸を含むことが可能である。
【００６１】
ＬＥＤ３００に対する電気的接続は、電極３１２及び３１４によって施される。電極３１２は、活性領域３０４から遠隔の、上部領域の表面３３４に配置され、電極３１４は、バッファ領域２１０から遠隔の、基板領域２０２の第２の表面に配置されている。
【００６２】
ｎ駆動ＬＥＤ発光構造３０３は、従来のｐドープ基板のｐ型表面にこうした構造を形成するために用いられるのと同様の従来のプロセスを利用して、基板構造２０１のｐ型表面上に形成される。第２の領域３０８は、基板構造のｐ型表面２３２上に、できればＯＭＶＰＥによって、ＡｌＧａＡｓの厚い層をエピタキシャル成長させることによって形成される。被着したＡｌＧａＡｓに、適度な濃度の任意の適合するｐ型ドーパント、できれば、炭素を導入することによって、下部領域が形成される。ドーパントの濃度は、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲内が望ましい。下部領域の成長は、下部領域の厚さが１μｍ〜２μｍの範囲になるまで続行される。
【００６３】
次に、活性領域３０４が形成される。活性領域は、下部領域３０８上に上部領域３０６をエピタキシャル成長させて、活性領域を構成するｐ−ｎ接合を形成することによって、形成することが可能である。しかし、活性領域は、下部領域の表面に厚さ約０．５μｍのＧａＡｓの層をエピタキシャル成長させることによって形成するのが望ましい。活性領域の成長プロセスにおいて、量子井戸を形成することも可能である。
【００６４】
上部領域３０６は、活性領域３０４に、できればＯＭＶＰＥによって、ＡｌＧａＡｓの厚い層をエピタキシャル成長させることによって形成される。被着したＡｌＧａＡｓに、適度な濃度の任意のｎ型ドーパント、できれば、シリコンを導入することによって、上部領域が形成される。ドーパントの濃度は、１×１０18〜３×１０18原子／ｃｍ3の範囲内が望ましい。上部領域の成長は、上部領域の厚さが１μｍ〜２μｍの範囲になるまで続行される。
最後に、ＬＥＤ３００を完成するため、活性領域３０４から遠隔の上部領域３０６の表面、及び、基板構造２０１の第２の表面に対して、金属層の被着が施される。次に、金属層にマスキング及びエッチングを施して、電極３１４及び３１２が形成される。
【００６５】
本開示では、本発明の例証となる実施例について詳述されているが、言うまでもなく、本発明は、解説の実施例そのままに制限されるものではなく、付属の請求項に規定された本発明の範囲内において、さまざまな修正を加えることが可能である。
【００６６】
（実施態様１）
ｐ型半導体基板の代わりに光電子装置に用いられる、ｐ型表面を備えた実質的にｎ型の基板構造において、
第１の表面及び第２の表面と、第１の表面に隣接し縮退状態にｎドープされた部分とを含むｎ型化合物半導体からなる基板領域と、
基板構造のｐ型表面を形成する基板領域から遠い方の表面と、基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分に隣接した、縮退状態になるようにｐドープされた部分とを含む基板領域の第１の表面上に配置されたｐ型化合物半導体からなるバッファ領域と、
基板領域の縮退状態になるようにｎドープされた部分とバッファ領域の縮退状態になるようにｐドープされた部分との間におけるトンネル接合とが含まれていることを特徴とする、
基板構造。
【００６７】
（実施態様２）
さらに、トンネル接合の一方の側に、縮退状態になるようにドープされた、歪み仮像半導体材料の層が含まれ、歪み仮像半導体材料が、基板領域及びバッファ領域の化合物半導体材料よりも狭い禁止帯幅を備えていることを特徴とする実施態様１に記載の基板構造。
（実施態様３）
基板領域をなすｎ型化合物半導体材料がＧａＡｓであり、バッファ領域をなすｐ型化合物半導体材料がＧａＡｓであり、歪み仮像半導体材料がＩｎＧａＡｓであることを特徴とする、
実施態様２に記載の基板構造。
【００６８】
（実施態様４）
同じ伝導型の領域に電気的接続を有する発光装置において、
互いに対向する第１、第２の表面を備えた第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域と、第１の表面に配置され、基板領域から遠い方の表面を含む、第１の伝導型とは逆の、第２の伝導型の化合物半導体材料によるバッファ領域と、基板領域とバッファ領域との間におけるトンネル接合とが含まれている基板構造と、
第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び、上部領域と下部領域の間の発光領域が含まれており、上部領域に、下部領域から遠い方の表面が含まれていて、下部領域がバッファ領域の表面に隣接するように、基板構造上に配置されている発光構造と、
基板領域の第２の表面に配置された第１の電極と、
上部領域の表面に配置された第２の電極とが含まれている、
発光装置。
【００６９】
（実施態様５）
第１、第２の電極間に通る電流によって、発光構造が光を発生し、トンネル接合に逆バイアスをかけることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様６）
バッファ領域及び基板領域が、少なくとも、トンネル接合に隣接したそれぞれの部分において縮退状態になるようにドープされることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様７）
基板領域の化合物半導体材料が、シリコンをドープされたＩＩＩ−Ｖ族半導体であることと、
バッファ領域の化合物半導体材料が、炭素をドープされたＩＩＩ−Ｖ族半導体であることを特徴とする、
実施態様６に記載の発光装置。
【００７０】
（実施態様８）
基板の化合物半導体材料がＧａＡｓであり、第１の伝導型がｎ型であることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様９）
基板構造が、さらに、トンネル接合の一方の側に、縮退状態になるようにドープされた、歪み仮像半導体材料の層を含んでいることと、歪み仮像半導体材料が、基板領域及びバッファ領域の化合物半導体材料よりも狭い禁止帯幅を備えていることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様１０）
基板領域の化合物半導体材料がＧａＡｓであることと、
バッファ領域の化合物半導体材料がＧａＡｓであることと、
歪み仮像半導体材料が、ＩｎＧａＡｓであることを特徴とする、
実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様１１）
発光構造が面発光レーザであることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
【００７１】
（実施態様１２）
発光構造が発光ダイオードであることを特徴とする、実施態様４に記載の発光装置。
（実施態様１３）
ｐ型半導体基板の代わりに半導体装置に用いられる、ｐ型表面を備えた実質的にｎ型の基板構造を製造する方法において、
互いに対向する第１、第２の表面含むｎ型化合物半導体材料による基板領域を設けるステップと、
第１の表面に隣接した基板領域に、縮退状態になるようにｎ型不純物をドープするステップと、
基板領域の第１の表面に、ｐ型化合物半導体材料の層を被着させて、基板領域から遠い方の表面を含むバッファ領域を形成するステップとが含まれており、
ｐ型化合物半導体材料を被着させて、バッファ領域を形成するステップにおいて、ｐ型化合物半導体材料の少なくとも基板領域に隣接した部分に、縮退状態になるようにｐ型不純物をドープして、基板領域とバッファ領域の間にトンネル接合を形成するステップが含まれることを特徴とする、
方法。
【００７２】
（実施態様１４）
さらに、トンネル接合の一方の側に、縮退状態になるようにドープされた、歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップが含まれることと、歪み仮像半導体材料が、基板領域の化合物半導体材料、及び、被着させられて、バッファ領域を形成する化合物半導体材料より狭い禁止帯幅を備えることを特徴とする、実施態様１３に記載の方法。
（実施態様１５）
ｎ型化合物半導体材料による基板領域を設けるステップにおいて、化合物半導体材料にＧａＡｓが含まれることと、
ｐ型化合物半導体材料の層を被着させて、バッファ領域を形成するステップにおいて、ＧａＡｓを含む層が被着させられることと、
トンネル接合の一方の側に、縮退状態にドープされた歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップにおいて、被着させられる歪み仮像半導体材料にＩｎＧａＡｓが含まれることを特徴とする、
実施態様１４に記載の方法。
【００７３】
（実施態様１６）
同じ伝導型の領域に対して電気的接続を有する発光装置を製造する方法において、
対向する第１、第２の表面を含む、第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域を設けるステップ、
第１の表面に隣接した基板領域に、縮退状態になるように第１の伝導型の不純物をドープするステップ、及び、
基板領域の第１の表面に、第１の伝導型とは逆の第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、基板領域から遠い方の表面を含むバッファ領域を形成するステップが含まれており、化合物半導体材料を被着させて、バッファ領域を形成するステップに、化合物半導体材料の少なくとも基板領域に隣接した部分に、縮退状態になるように第２の伝導型の不純物をドープして、基板領域とバッファ領域の間にトンネル接合を形成するステップとが含まれる基板構造を形成するステップと、
第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び、上部領域と下部領域の間に挟まれた発光領域が含まれており、上部領域に、下部領域から遠い方の表面が含まれていて、下部領域がバッファ領域の表面と接触するようになっている発光構造を、基板構造のバッファ領域の表面上に形成するステップと、
基板領域の第２の表面に第１の電極を形成するステップと、
上部領域の表面に第２の電極を形成するステップが含まれている、
方法。
【００７４】
（実施態様１７）
基板領域を設けるステップにおいて、ＩＩＩ−Ｖ族半導体を含む基板領域が設けられることと、
第１の表面に隣接した基板領域に、縮退状態になるように第１の伝導型の不純物をドープするステップにおいて、第１の表面に隣接した基板領域にシリコンがドープされることと、
第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、バッファ領域を形成するステップにおいて、炭素をドープしたＩＩＩ−Ｖ族半導体の層が被着させられることを特徴とする、
実施態様１６に記載の方法。
（実施態様１８）
第１の伝導型の化合物半導体材料の基板領域を設けるステップにおいて、化合物半導体材料に、ＧａＡｓが含まれることと、第１の伝導型がｎ型であることを特徴とする、実施態様１６に記載の方法。
【００７５】
（実施態様１９）
さらに、トンネル接合の一方の側に、縮退状態にドープされた、歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップが含まれることと、歪み仮像半導体材料が、縮小された禁止帯幅を有することを特徴とする、実施態様１６に記載の方法。
（実施態様２０）
第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域を設けるステップにおいて、半導体材料にＧａＡｓが含まれることと、
第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、バッファ領域を形成するステップにおいて、ＧａＡｓを含む層が被着させられることと、
トンネル接合の一方の側に、縮退状態にドープされた歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップにおいて、被着させられる歪み仮像半導体材料にＩｎＧａＡｓが含まれることを特徴とする、
実施態様１９に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】半絶縁基板上に形成される従来のｎ駆動面発光レーザ（ＳＥＬ）の断面図である。
【図１Ｂ】ｐ型基板上に形成される従来のｎ駆動面発光レーザの断面図である。
【図１Ｃ】ｎ型基板上に形成されるｐ駆動面発光レーザの断面図である。
【図２Ａ】本発明による発光装置の第１の実施例として、本発明による実質的にｎ型の基板構造上に製作された、底面発光ｎ駆動ＳＥＬの望ましい実施例に関する断面図である。
【図２Ｂ】本発明による発光装置の第１の実施例として、本発明による実質的にｎ型の基板構造上に製作された、上部発光ｎ駆動ＳＥＬの望ましい実施例に関する断面図である。
【図３】本発明による発光装置の第２の例として、本発明による実質的にｎ型の基板構造上に製作された、ｎ駆動ＬＥＤの望ましい実施例に関する断面図である。
【符号の説明】
２００ ＳＥＬ
２０１ 基板構造
２０２ 基板領域
２０３ 下部発光構造
２０４ 活性領域
２０６ 上部領域
２０８ 下部領域
２０９ 発光領域
２１０ バッファ領域
２１１ クラッディング領域
２１２ 第２の電極
２１４ 第１の電極
２１６ トンネル接合
２１８ ｐドープ層
２２１ ｎドープ基板
２２２ ｎドープ層
２２３ ｎドープ層
２２４ ｎドープ層
２２６ 第１の表面
２２８ 第２の表面
２３２ ｐ型表面
３００ ＬＥＤ
３０３ 下部発光構造
３０４ 活性領域
３０６ 上部領域
３０８ 下部領域
３１２ 第２の電極
３１４ 第１の電極
３３４ 表面

Claims (6)

  1. 同じ伝導型の領域に電気的接続を有する発光装置において、
    互いに対向する第１及び第２の表面を備えた第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域、前記第１の表面に配置され、前記基板領域から遠い方の表面を含む、第１の伝導型とは逆の型の第２の伝導型の化合物半導体材料によるバッファ領域、及び前記基板領域と前記バッファ領域との間に位置するトンネル接合が含まれている基板構造と、
    第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び前記上部領域と前記下部領域の間の発光領域が含まれており、前記上部領域に前記下部領域から遠い方の表面が含まれていて、前記下部領域が前記バッファ領域の表面に隣接するようにして前記基板構造上に配置されている発光構造と、
    前記基板領域の第２の表面に配置された第１の電極と、
    前記上部領域の表面に配置された第２の電極とが含まれていることを特徴とする発光装置。
  2. 前記基板構造は、前記トンネル接合の一方の側に、縮退状態になるようにドープされた、歪み仮像半導体材料の層をさらに含み、該歪み仮像半導体材料は、前記基板領域及び前記バッファ領域の化合物半導体材料よりも狭い禁止帯幅を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 基板領域をなすｎ型化合物半導体材料がＧａＡｓ材料であり、
    バッファ領域をなすｐ型化合物半導体材料がＧａＡｓ材料であり、
    歪み仮像半導体材料がＩｎＧａＡｓ材料であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  4. 同じ伝導型の領域に対して電気的接続を有する発光装置を製造する方法において、
    対向する第１及び第２の表面を含む、第１の伝導型の化合物半導体材料による基板領域を設けるステップ、前記第１の表面に隣接した前記基板領域に、縮退状態になるように第１の伝導型の不純物をドープするステップ、及び前記基板領域の前記第１の表面に、第１の伝導型とは逆の第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、前記基板領域から遠い方の表面を含むバッファ領域を形成するステップにして、化合物半導体材料の少なくとも前記基板領域に隣接した部分に、縮退状態になるように第２の伝導型の不純物をドープして、前記基板領域と前記バッファ領域の間にトンネル接合を形成するステップを有する基板構造を形成するステップと、
    第１の伝導型の化合物半導体材料による上部領域、第２の伝導型の化合物半導体材料による下部領域、及び、前記上部領域と前記下部領域の間に挟まれた発光領域が含まれており、前記上部領域に、前記下部領域から遠い方の表面が含まれていて、前記下部領域が前記バッファ領域の表面と接触するようになっている発光構造を、前記基板構造の前記バッファ領域の表面上に形成するステップと、
    前記基板領域の第２の表面に第１の電極を形成するステップと、
    前記上部領域の表面に第２の電極を形成するステップを含むことを特徴とする製造方法。
  5. 前記トンネル接合の一方の側に、縮退状態にドープされた、縮小された禁止帯幅を有する歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップが含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 第１の伝導型の化合物半導体材料による前記基板領域を設けるステップで、半導体材料にＧａＡｓが含まれることと、
    第２の伝導型の不純物をドープした化合物半導体材料の層を被着させて、前記バッファ領域を形成するステップで、ＧａＡｓを含む層が被着させられることと、
    前記トンネル接合の一方の側に、縮退状態にドープされた歪み仮像半導体材料の層を被着させるステップで、被着させられる歪み仮像半導体材料にＩｎＧａＡｓが含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
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