JP4393306B2 - 半導体発光素子およびその製造方法並びに半導体装置 - Google Patents
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Description
所定の発光波長の光を発する活性層を含む半導体積層と、
上記半導体積層に対して直接接合された、上記発光波長に対して透明な基板とを備え、
上記半導体積層の一部領域に、上記基板に対する直接接合面とは反対側の表面から上記活性層の位置を越える深さをもつ底部が形成され、
上記半導体積層の上記表面、上記底部にそれぞれ設けられた第1電極、第2電極を備え、
上記半導体積層と上記基板とはpn接合をなす要素によって電気的に分離されていることを特徴としている。
ここで、上記「電気的に分離」とは、pn接合が生ずる空乏層によってそのpn接合を挟む層間を電気的に非導通にすることを意味する。上記pn接合を逆バイアスにすれば、pn接合が生ずる空乏層が広がって、電気的な分離が確実になる。
また、この発明の半導体発光素子では、上記半導体積層と上記基板とはpn接合をなす要素によって電気的に分離されているので、上記直接接合面の状態によって電気的特性がさらに影響を受けなくなる。
一実施形態の半導体発光素子では、上記第1電極は、上記底部上を除く上記半導体積層の表面全域に設けられた、上記発光波長に対して透明な透光性電極層を有することを特徴とする。
この一実施形態の半導体発光素子では、上記第1電極が有する透光性電極層は上記発光波長に対して透明であるから、チップ上面への光出射が透光性電極層によって妨げられることがない。したがって、さらに外部出射効率を高めることができる。また、動作時に、通電電流がこの透光性電極層によって拡散されて、活性層へ均一に電流が注入される。したがって、内部量子効率が高まる。これらの結果、半導体発光素子の特性が向上して、高輝度が実現される。
第1の半導体基板上に、所定の発光波長の光を発する活性層を含む半導体積層を成長させる工程と、
上記半導体積層の、上記第1の半導体基板に接する面とは反対側の面に、上記活性層の発光波長に対して透明な第2の半導体基板を直接接合して、上記半導体積層と上記第2の半導体基板とを、pn接合をなす要素によって電気的に分離する工程と、
上記第1の半導体基板を除去する工程と、
エッチングを行って、上記半導体積層の一部領域に、上記第2の半導体基板に対する直接接合面とは反対側の表面から上記活性層の位置を越える深さをもつ底部を形成する工程と、
上記半導体積層の上記表面、上記底部にそれぞれ第1電極、第2電極を設ける工程と
を有することを特徴としている。
一実施形態の半導体装置の製造方法では、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記第2の半導体基板と、上記半導体積層が含むp型半導体層とからなる。
一実施形態の半導体装置の製造方法では、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記第2の半導体基板の表面に不純物拡散により形成されたp型拡散層と、上記第2の半導体基板の上記p型拡散層以外の部分とからなる。
3 電流拡散層
5 量子井戸活性層
8 コンタクト層
8a 底部
10 n型GaP基板
11 第1ボンディングパッド
12 第2ボンディングパッド
13 透明電極
14 直接接合面
15 p型半導体層
16 p型拡散層
17 残厚
23 電流拡散層
Claims (13)
- 所定の発光波長の光を発する活性層を含む半導体積層と、
上記半導体積層に対して直接接合された、上記発光波長に対して透明な基板とを備え、
上記半導体積層の一部領域に、上記基板に対する直接接合面とは反対側の表面から上記活性層の位置を越える深さをもつ底部が形成され、
上記半導体積層の上記表面、上記底部にそれぞれ設けられた第1電極、第2電極を備え、
上記半導体積層と上記基板とはpn接合をなす要素によって電気的に分離されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子において、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記基板と、その基板上に堆積されたp型半導体層とからなること特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子において、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記基板と、その基板表面に不純物拡散により形成されたp型拡散層とからなること特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の半導体発光素子において、
上記第1電極は、上記底部上を除く上記半導体積層の表面全域に設けられた、上記発光波長に対して透明な透光性電極層を有することを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体発光素子において、
上記半導体積層の上記底部と上記基板に対する直接接合面との間の厚さが1μm以上4μm以下であることを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の半導体発光素子において、
上記半導体積層は、上記活性層と上記第1電極との間に位置して上記半導体積層の上記表面を構成する電流拡散層を含むことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項6に記載の半導体発光素子において、
上記電流拡散層はAlxGax-1As(0≦x≦1)からなることを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項6または7に記載の半導体発光素子において、
上記電流拡散層の厚みは5μm以上10μm以下であることを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の半導体発光素子を備えた半導体装置であって、
上記基板の上記半導体積層に対する直接接合面とは反対側の面が、絶縁体からなるヒートシンクにボンディングされていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9に記載の半導体装置において、
上記ヒートシンクをなす絶縁体は窒化アルミニウムであることを特徴とする半導体装置。 - 第1の半導体基板上に、所定の発光波長の光を発する活性層を含む半導体積層を成長させる工程と、
上記半導体積層の、上記第1の半導体基板に接する面とは反対側の面に、上記活性層の発光波長に対して透明な第2の半導体基板を直接接合して、上記半導体積層と上記第2の半導体基板とを、pn接合をなす要素によって電気的に分離する工程と、
上記第1の半導体基板を除去する工程と、
エッチングを行って、上記半導体積層の一部領域に、上記第2の半導体基板に対する直接接合面とは反対側の表面から上記活性層の位置を越える深さをもつ底部を形成する工程と、
上記半導体積層の上記表面、上記底部にそれぞれ第1電極、第2電極を設ける工程と
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記第2の半導体基板と、上記半導体積層が含むp型半導体層とからなること特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
上記pn接合をなす要素は、n型の上記第2の半導体基板の表面に不純物拡散により形成されたp型拡散層と、上記第2の半導体基板の上記p型拡散層以外の部分とからなること特徴とする半導体発光素子の製造方法。
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