JP5036771B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の半導体薄膜を備えた半導体装置に関する。
従来の半導体装置としては、例えば発光波長が異なる発光部を集積化した多波長発光素子がある。従来の多波長発光素子は、例えば特許文献１に記載されている。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は３つの異なる波長の発光部を集積化した従来の半導体装置の構造を説明する図であり、図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、３０１１は例えばＧａＡｓからなる半導体基板、３０１２は例えばｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層、３０１３は例えばｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなる第１のクラッド層、３０１４は例えばｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓからなる第１の活性層、３０１５は例えばｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓからなる第２の活性層、３０１６は例えばｎ型ＡｌｓＧａ１−ｓＡｓからなる第３の活性層、３０１７は例えばｎ型ＡｌｔＧａ１−ｔＡｓからなる第２のクラッド層、３０１８は例えばｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層である。これらの半導体層は、半導体エピタキシャル法によって積層される。
第１の活性層３０１４，第２の活性層３０１５，第３の活性層３０１６のそれぞれのエネルギーバンドギャップＥｇ（第１の活性層），Ｅｇ（第２の活性層），Ｅｇ（第３の活性層）の大きさは、
Ｅｇ（第１の活性層）＞Ｅｇ（第２の活性層）＞Ｅｇ（第３の活性層）
である。また、第１のクラッド層３０１３、第２のクラッド層３０１７のエネルギーバンドギャップＥｇ（第１のクラッド層），Ｅｇ（第２のクラッド層）の大きさは、
Ｅｇ（第１のクラッド層）＞Ｅｇ（第１の活性層）
Ｅｇ（第２のクラッド層）＞Ｅｇ（第３の活性層）
である。
Ｅｇ（第１の活性層）＞Ｅｇ（第２の活性層）＞Ｅｇ（第３の活性層）
である。また、第１のクラッド層３０１３、第２のクラッド層３０１７のエネルギーバンドギャップＥｇ（第１のクラッド層），Ｅｇ（第２のクラッド層）の大きさは、
Ｅｇ（第１のクラッド層）＞Ｅｇ（第１の活性層）
Ｅｇ（第２のクラッド層）＞Ｅｇ（第３の活性層）
である。
また、図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、３０１９ａ，３０１９ｂ，３０１９ｃのそれぞれは例えばＺｎ拡散領域からなるｐ型の拡散領域である。これらｐ型の拡散領域３０１９ａ，３０１９ｂ，３０１９ｃは、コンタクト層３０１８、クラッド層３０１７、および活性層内に形成される。拡散領域３０１９ａの拡散フロントは第３の活性層３０１６の中にあり、拡散領域３０１９ｂの拡散フロントは第２の活性層３０１５の中にあり、拡散領域３０１９ｃの拡散フロントは第１の活性層３０１４の中にある。また、３０２１は層間絶縁膜、３０２２は選択拡散領域ごとに個別に設けられた個別電極、３０２３は半導体基板３０１１の裏面に設けられた共通電極である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）の従来の半導体装置では、拡散領域３０１９ａ，３０１９ｂ，３０１９ｃがそれぞれ異なる活性層内に拡散フロントを有しているので、それぞれのｐｎ接合に電圧を印加すると、拡散フロントがある活性層の発光波長に対応した互いに異なる波長の発光が得られる。
しかしながら上記従来の半導体装置では、発光波長が異なる材料からなる複数の活性層を含む全ての半導体層を半導体エピタキシャル法によって積層する構造であり、格子定数が互いに異なる材料の半導体層を積層するので、積層構造を構成する個々の半導体層が格子定数によって制限されるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、異なる材料の複数の半導体層を格子定数などの制限なく容易に集積できる半導体装置を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置は、絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の表面に沿って形成された導通層と、前記基板の表面に沿った方向に互いに分離され、前記導通層に接合され、かつそれぞれが結晶構造を有する複数の半導体薄膜と、前記複数の半導体薄膜のそれぞれの、前記導通層との接合面とは反対側の面に接続された電極とを備えて構成される。前記複数の半導体薄膜のそれぞれは、前記導通層と前記電極との間に電圧が印加されることにより前記基板の表面に対して略垂直方向に発光する発光素子を含む。前記複数の半導体薄膜のうち少なくとも２つは、それぞれに含まれる発光素子が互いに異なる波長の光を発するものである。前記導通層は、前記基板の表面に沿った方向に互いに分離された第１の領域および第２の領域を有し、前記第１の領域上および前記第２の領域上には、互いに異なる数の前記半導体薄膜が設けられている。
本発明によれば、複数の半導体薄膜を、基板の表面に沿った方向に互いに分離して配置しているため、諸特性が大きく異なる複数の半導体薄膜であっても高密度に集積化することができる。
実施の形態１．
図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造を説明する図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’間の断面である。
図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造を説明する図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’間の断面である。
図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）において、１０２は基板１０１上に形成した導通層、１０３は第１の半導体薄膜、１０４は導通層、１０５は層間絶縁膜、１０６は導通層、１０７は第２の半導体薄膜、１０８は導通層、１０９は層間絶縁膜、１１０は導通層、１１１は第３の半導体薄膜、１１２は導通層、１１７は層間絶縁膜である。
また、図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）において、１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃは、それぞれ第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１の上面にコンタクトしている導通層１０４，１０８，１１２と配線１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃとが接続している電極コンタクト部である。１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃは、素子を駆動制御する回路等の外部回路との接続領域を示している。１２６ｂ，１２６ｃは、それぞれ第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１の下面にコンタクトしている導通層１０６，１１０と配線１２３ｂ，１２３ｃとが接続している電極コンタクト部である。１２５ａは、第１の半導体薄膜１０３と外部回路との接続領域、１２５ｂ，１２５ｃは、配線１２３ｂ，１２３ｃと外部回路との接続領域を示している。
基板１０１は、例えば、Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜，Ａｕ／Ｚｎ積層膜，Ｎｉ／Ｇｅ／Ａｕ積層膜，Ｎｉ／Ａｕ積層膜，Ａｌ，Ｎｉ／Ａｌ積層膜，Ｐｄ，Ｐｄ／Ａｕ積層膜，Ｇｅ／Ｐｄ積層膜，Ｍｇ／Ａｕ積層膜、を含むメタル層、あるいはこれらの複数を含むメタル層などの導通層１０２が形成されたガラス基板等の他に、有機材料を含む柔軟性を備えた変形可能な基板（例えば、厚さが約１００［μｍ］程度のＰＥＴフィルム）、あるいは有機材料を含む材料によってコーティングされ、かつ柔軟性を備えた変形可能な基板（例えば、厚さが約１００［μｍ］のポリイミドがコーティングされたステンレス・フィルム）などを用いることができる。また、導通層１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２は、例えばメタル層である。
第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１は、例えば、それぞれの半導体薄膜から放射される光の波長が赤（７４０［ｎｍ］），緑（５１５［ｎｍ］），青（４５０［ｎｍ］）となるように、材料の組成とすることができる。これには、例えば、第１の半導体薄膜１０３をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ系の材料（赤色発光材料）、第２の半導体薄膜１０７を（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（例えばＧａＡｓに格子整合するｙ＝０．５１）の材料（緑色発光材料）、第３の半導体薄膜１１１をＧａＩｎＮ／ＧａＮ系の材料（青色発光材料）とすることができる。
図２（ａ−１）および図２（ａ−２）は第１の半導体薄膜１０３の一例を説明する断面図、図２（ｂ−１）および図２（ｂ−２）は第２の半導体薄膜１０７の一例を説明する断面図、図２（ｃ−１）および図２（ｃ−２）は第３の半導体薄膜１１１の一例を説明する断面図である。
図２（ａ−１）および図２（ａ−２）において、第１の半導体薄膜１０３は、ｎ型ＧａＡｓ層１０３１と、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１０３２と、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層１０３３と、ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層１０３４と、ｐ型ＧａＡｓ層１０３５との積層構造である。また、図２（ｂ−１）および図２（ｂ−２）において、第２の半導体薄膜１０７は、ｎ型ＧａＡｓ層１０７１と、ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層１０７２と、ｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層１０７３と、ｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層１０７４と、ｐ型ＧａＡｓ層１０７５との積層構造である。ここで、ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層１０７２とｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層１０７４の各クラッド層の組成ｘ，ｚは、例えば、ＧａＡｓと格子整合するように、ｘ＝ｚ＝０．５１とすることができる。また、活性層であるｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層１０７３の組成ｙは、例えば、ＧａＡｓと格子整合するように、ｙ＝０．５１とすることができる。また、図２（ｃ−１）および図２（ｃ−２）において、第３の半導体薄膜１１１は、ｎ型ＧａＮ層１１１１と、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸層（ＧａＩｎＮを最下層および最上層としたＧａＩｎＮ層とＧａＮ層の多重量子井戸層）１１１２と、ｐ型ＡｌＧａＮ層１１１３と、ｐ型ＧａＮ層１１１４との積層構造である。
なお、赤色の材料を（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（例えばＧａＡｓに格子整合するｙ＝０．５１）の材料で波長約６２０［ｎｍ］、緑色の材料をＧａＩｎＮ／ＧａＮ系の材料で波長約５１５［ｎｍ］とするなど、他の材料とすることもできる。また、発光波長は、必ずしも上記の波長に限定されることはない。例えば、赤色の発光波長についてはおおよそ６３０〜７８０［ｎｍ］、緑色の発光波長についてはおおよそ４９０〜５６０［ｎｍ］、青色発光波長についてはおおよそ４５０〜４９０［ｎｍ］の波長範囲から適宜選択することができる。
実施の形態１の半導体装置の製造手順を以下に説明する。まず、上面に導通層１０２を設けた基板１０１、および第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１を用意する。
第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１は、半導体薄膜とその半導体薄膜を結晶成長する際の基板との間にその半導体薄膜およびその基板に対して選択的にエッチングされる剥離層を設け、この剥離層をエッチング除去して半導体薄膜を基板から剥離することによって得られる。
第１の半導体薄膜１０３については、図２（ａ−１）に示すように、ＧａＡｓ基板１００１ａ上に、ＧａＡｓバッファ層１００２ａおよび剥離層となるＡｌＡｓ層１００３ａを形成し、このＡｌＡｓ層１００３ａ上に、第１の半導体薄膜１０３を構成するｎ型ＧａＡｓ層１０３１，ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１０３２，ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層１０３３，ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層１０３４，ｐ型ＧａＡｓ層１０３５を積層形成する。そして、剥離層であるＡｌＡｓ層１００３ａをエッチング除去して第１の半導体薄膜１０３をＧａＡｓ基板１００１ａから剥離することにより、図２（ａ−２）に示す構造の第１の半導体薄膜１０３が得られる。
第２の半導体薄膜１０７については、図２（ｂ−１）に示すように、ＧａＡｓ基板１００１ｂ上に、ＧａＡｓバッファ層１００２ｂおよび剥離層となるＡｌＡｓ層１００３ｂを形成し、このＡｌＡｓ層１００３ｂ上に、第２の半導体薄膜１０７を構成するｎ型ＧａＡｓ層１０７１，ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層１０７２，ｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層１０７３，ｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層１０７４，ｐ型ＧａＡｓ層１０７５を積層形成する。そして、剥離層であるＡｌＡｓ層１００３ｂをエッチング除去して第２の半導体薄膜１０７をＧａＡｓ基板１００１ｂから剥離することにより、図２（ｂ−２）に示す構造の第２の半導体薄膜１０７が得られる。ここで、上記同様、ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層１０７２とｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層１０７４の各クラッド層の組成ｘ，ｚは、例えば、ＧａＡｓと格子整合するように、ｘ＝ｚ＝０．５１とすることができる。また、活性層であるｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層１０７３の組成ｙは、例えば、ＧａＡｓと格子整合するように、ｙ＝０．５１とすることができる。また、例えば、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰの積層構造でヘテロエピタキシャル構造（クラッド層／活性層のようなシングルヘテロ構造やクラッド層／活性層／クラッド層のようなダブルヘテロ構造）を設ける場合、クラッド層（１０７２と１０７４）のエネルギーバンドギャップの方が活性層（１０７３）のエネルギーバンドギャップよりも大きくなるように、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰの組成ｘ，ｙを適宜調整してもよい。また、ＧａＡｓとの格子整合を考慮して、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの組成ｘを適宜調整してもよい。
第３の半導体薄膜１１１については、図２（ｃ−１）に示すように、サファイア基板１００４上に、剥離層となるＡｌＮ層１００５を形成し、このＡｌＮ層１００５上に、第３の半導体薄膜１１１を構成するｎ型ＧａＮ層１１１１，ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸層１１１２，ｐ型ＡｌＧａＮ層１１１３，ｐ型ＧａＮ層１１１４を積層形成する。そして、剥離層であるＡｌＮ層１００５をエッチング除去して第３の半導体薄膜１１１をサファイア基板１００４から剥離することにより、図２（ｃ−２）に示す構造の第３の半導体薄膜１１１が得られる。
次に、基板１０１に設けた導通層１０２上に、第１の半導体薄膜１０３をボンディングする。その次に、第１の半導体薄膜１０３上に導通層１０４を形成する。その次に、層間絶縁膜１０５を形成し、その上に導通層１０６を形成する。以降順次、第３の半導体薄膜１０７，導通層１０８，層間絶縁膜１０９，導通層１１０，第３の半導体薄膜１１１，導通層１１２を順次積層する。
半導体薄膜は、例えば分子間力によって導通層にボンディングされる。半導体薄膜を導通層にボンディングするにあたっては、半導体薄膜のボンディング面に表面処理を施す。一方、半導体薄膜をボンディングする導通層の表面にも、適宜表面処理を施す。また、導通層のメタルパターンは、標準的なリフトオフ法によってを形成することができる。
最上層の層間絶縁膜１１７を形成した後、電極コンタクト部１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１２６ｂ、１２６ｃおよび接続領域１２５ａを設ける層間絶縁膜１１７の領域に開口部を設け、配線１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１２３ｂ，１２３ｃを形成する。以上の手順により、実施の形態１の半導体装置が得られる。
実施の形態１の半導体装置の動作を以下に説明する。この実施の形態１の半導体装置は、例えば端面方向（半導体薄膜の積層方向に対して垂直の方向）から光を放射する形態の発光素子である。
第１の半導体薄膜１０３を発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、導通層１０４に＋１．６〜＋２．２［Ｖ］、例えば＋１．９［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋１．９［Ｖ］により、第１の半導体薄膜１０３の発光部が発光する。また、第２の半導体薄膜１０７を発光させるためには、例えば、導通層１０６に０［Ｖ］を、導通層１０８に＋２．４〜＋３［Ｖ］、例えば＋２．７［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋２．７［Ｖ］により、第２の半導体薄膜１０７の発光部が発光する。同様に、第３の半導体薄膜１１１を発光させるためには、例えば、導通層１１０に０［Ｖ］を、導通層１１２に＋２．８〜＋４［Ｖ］、例えば＋３．４［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋３．４［Ｖ］により、第３の半導体薄膜１１１の発光部が発光する。ここで例示した電圧は、理想的には、ｐｎ接合領域あるいはｐｎ接合の近傍を含む領域のｐｎ接合面に概略垂直方向に印加される電圧であって、ｐｎ接合間に印加される電圧Ｖｆは、ｐｎ接合界面の拡散電位Ｖｄに対して、少なくともＶｆ＞Ｖｄの関係を満たす電圧を、素子の電極間に印加する必要がある。実際には、素子の電極間に印加する電圧（ｐ側電極−ｎ側電極間に印加する電圧）は、各半導体層の抵抗率や電極−半導体層間の接触抵抗、配線の抵抗、半導体薄膜−導通層の接触抵抗など、種々の抵抗が影響を与えるため、各層から所望の発光強度が得られる電流が素子に注入されるような印加電圧を適宜選択すればよい。
このように、第１の半導体薄膜１０３を発光させるには導通層１０４（電極コンタクト部１１６ａ，接続領域１１５ａ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）間に、第２の半導体薄膜１０７を発光させるには導通層１０８（電極コンタクト部１１６ｂ，接続領域１１５ｂ）と導通層１０６（電極コンタクト部１２６ｂ，接続領域１２５ｂ）間に、第３の半導体薄膜１１１を発光させるには導通層１１２（電極コンタクト部１１６ｃ，接続領域１１５ｃ）と導通層１１０（電極コンタクト部１２６ｃ，接続領域１２５ｃ）間に、それぞれ電圧を独立に印加し、それぞれの半導体薄膜の発光素子の駆動電流を個別に制御し、それぞれの半導体薄膜から放射される光の強度を個別に調節することにより、全体として視覚できる発光色（発光素子としての発光色）を制御する。このため、この実施の形態１では、それぞれの半導体薄膜に印加する電圧または電流を個別に制御する駆動制御手段をさらに設け、あるいはこのような駆動制御手段を接続領域１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃに接続して、それぞれの半導体薄膜から放射される光の強度を制御する。
以上のように実施の形態１によれば、互いに材料が異なる複数の半導体薄膜をボンディングにより積層し、その積層したそれぞれの発光部として動作する半導体薄膜に、個別に電圧または電流を印加制御するようにしたので、異なる材料の複数の半導体層を格子定数などの制限なく容易に集積でき、コンパクトな発光色可変、発光強度可変の半導体装置が得られる。また、半導体薄膜をボンディングする基板を柔軟性を備えた変形可能な基板とすることにより、変形可能な発光素子ができる。
実施の形態１の変形例１
図３（ａ）および図３（ｂ）は上記実施の形態１の変形例１の半導体装置の構造を説明する図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）において、図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図３（ａ）および図３（ｂ）は上記実施の形態１の変形例１の半導体装置の構造を説明する図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）において、図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態１の変形例１の半導体装置は、上記実施の形態１の半導体装置（図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）参照）において、導通層１０６，１１０および層間絶縁膜１０５，１０９を省略した構成である。この実施の形態１の変形例１では、導通層１０４は第１の半導体薄膜１０３の上面および第２の半導体薄膜１０７の下面にコンタクトしており、導通層１０８は第２の半導体薄膜１０７の上面および第３の半導体薄膜１１１の下面にコンタクトしている。
実施の形態１の変形例１の半導体装置の動作を以下に説明する。いずれか１層の半導体薄膜のみを発光させる動作は、上記実施の形態１と同様である。第１の半導体薄膜１０３を発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、導通層１０４に＋１．６〜＋２．２［Ｖ］、例えば＋１．９［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋１．９［Ｖ］により、第１の半導体薄膜１０３の発光部が発光する。また、第２の半導体薄膜１０７を発光させるためには、例えば、導通層１０４に０［Ｖ］を、導通層１０８に＋２．４〜＋３［Ｖ］、例えば＋２．７［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋２．７［Ｖ］により、第２の半導体薄膜１０７の発光部が発光する。同様に、第３の半導体薄膜１１１を発光させるためには、例えば、導通層１０８に０［Ｖ］を、導通層１１２に＋２．８〜＋４［Ｖ］、例えば＋３．４［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋３．４［Ｖ］により、第３の半導体薄膜１１１の発光部が発光する。このように、いずれか１層の半導体薄膜のみを発光させる場合には、発光させる半導体薄膜の上下の導通層に所定の電圧および０［Ｖ］をそれぞれ印加する。
これに対し、第１の半導体薄膜１０３と第２の半導体薄膜１０７を同時に発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、導通層１０４に＋１．６〜＋２．２［Ｖ］、例えば＋１．９［Ｖ］を、導通層１０８に＋４〜＋５．２［Ｖ］、例えば＋４．６［Ｖ］を、それぞれ印加することにより、第１の半導体薄膜１０３および第２の半導体薄膜１０７のそれぞれの発光部が発光するために必要な電位差を印加する。同様に、全ての半導体薄膜を同時に発光させるには、例えば、導電層１０２，１０４，１０８，１１２に、０［Ｖ］，＋１．６〜＋２．２［Ｖ］、例えば＋１．９［Ｖ］，＋４〜＋５．２［Ｖ］、例えば＋４．６［Ｖ］，＋６．８〜＋９．２［Ｖ］、例えば＋８［Ｖ］をそれぞれ印加することにより、それぞれの半導体薄膜の発光部が発光するために必要な電位差を印加する。上述のように、各層に印加する電圧は、各層からの光量が所望の光量となるように適宜調整することができる。また、各層に印加する電圧の例は、一例であって、各半導体層と導通層間の接触抵抗、半導体−電極間の接触抵抗、各半導体層の抵抗率などにより、上記電圧例に制限されないことは、言うまでもない。
このように実施の形態１の変形例１では、それぞれの半導体薄膜に印加する電圧は他の半導体薄膜に印加する電圧によって変化するため、他の半導体薄膜に印加する電圧または電流を考慮しつつ、それぞれの半導体薄膜に印加する電圧または電流を一括して制御する駆動制御手段をさらに設け、あるいはこのような駆動制御手段を接続領域１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１２５ａに接続して、それぞれの半導体薄膜から放射される光の強度を制御する。
実施の形態１のその他変形
上記実施の形態１については、上記変形例１の他にも以下の（１）〜（５）のような種々の変形が可能である。
（１）独立した半導体薄膜積層構造を複数、１次元的あるいは２次元的に基板上に配列ないし、集積することもできる。
（２）積層する半導体薄膜を３層ではなく適宜所望の機能、スペースなどを考慮して、２層とすることもできる。また、４層以上とすることもできる。
（３）フレキシビリティを要求されない場合には、基板１０１を変形可能な材料ではなく、リジッドな基板とすることもできる。
（４）その他、配線や層間絶縁膜開口部の構造、配置、大きさなど種々の変形が可能である。
（５）上記実施の形態１では、発光素子を備えた半導体薄膜を積層した例に具体的に説明したが、他の素子を備えた半導体薄膜を積層し、集積化を図ることもできる。
上記実施の形態１については、上記変形例１の他にも以下の（１）〜（５）のような種々の変形が可能である。
（１）独立した半導体薄膜積層構造を複数、１次元的あるいは２次元的に基板上に配列ないし、集積することもできる。
（２）積層する半導体薄膜を３層ではなく適宜所望の機能、スペースなどを考慮して、２層とすることもできる。また、４層以上とすることもできる。
（３）フレキシビリティを要求されない場合には、基板１０１を変形可能な材料ではなく、リジッドな基板とすることもできる。
（４）その他、配線や層間絶縁膜開口部の構造、配置、大きさなど種々の変形が可能である。
（５）上記実施の形態１では、発光素子を備えた半導体薄膜を積層した例に具体的に説明したが、他の素子を備えた半導体薄膜を積層し、集積化を図ることもできる。
実施の形態２
図４（ａ）および図４（ｂ）は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造を説明する図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）において、図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図４（ａ）および図４（ｂ）は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造を説明する図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）において、図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態２の半導体装置は、上記実施の形態１の半導体装置（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）において、導通層１０４，１０６，１０８，１１０および層間絶縁膜１０５，１０９ならびに配線１１３ａ，１１３ｂ，１２３ｂ，１２３ｃを省略した構成である。この実施の形態２では、第１の半導体薄膜１０３と第２の半導体薄膜１０７および第２の半導体薄膜１０７と第３の半導体薄膜１１１を直接ボンディングしたものである。
例えば、第１の半導体薄膜１０３、第２の半導体薄膜１０７、第３の半導体薄膜１１１を順に発光波長が短くなるように構成する。第１の半導体薄膜１０３と第２の半導体薄膜１０７のボンディング界面は、例えばＧａＡｓ／ＧａＡｓとすることができる。また、第２の半導体薄膜１０７と第３の半導体薄膜１１１のボンディング界面は、例えばＧａＡｓ／ＧａＮとすることができる。
この実施の形態２の半導体装置の製造手順は、半導体薄膜の間に設ける導通層および層間絶縁膜の形成手順がないこと、ならびに層間絶縁膜１１７に開口部を設けて配線１１３ａを形成する手順において配線１１３ｂ，１１３ｃ，１２３ｂ，１２３ｃを形成しないことを除いて、上記実施の形態１の半導体装置の製造手順と同様である。
実施の形態２の半導体装置の動作を以下に説明する。この実施の形態２の半導体装置は、例えば上記実施の形態１と同様に端面方向（半導体薄膜の積層方向に対して垂直の方向）から光を放射する形態の発光素子である。
この実施の形態２では、導通層１１２（電極コンタクト部１１６ｃ，接続領域１１５ｃ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）の間に電圧を印加することにより、第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１の発光部を発光させ、上記印加する電圧を変化させることにより、それぞれの半導体薄膜の発光強度を制御する。このため、この実施の形態２では、最上層および最下層の半導体薄膜に印加する電圧または電流を制御する駆動制御手段をさらに設け、あるいはこのような駆動制御手段を接続領域１１５ｃ，１２５ｃに接続して、それぞれの半導体薄膜から放射される光の強度を制御する。
なお、この実施の形態２では、電極が上下に１つずつあるのみなので、発光させる半導体薄膜を選択することはできない。そのため、３原色の発光半導体薄膜を用いて同時に発光させて白色光を得ることができる。
以上のように実施の形態２によれば、半導体薄膜を直接ボンディングして積層するようにしたので、上記実施の形態１と比較して製造手順を簡略化することができる。
実施の形態２の変形例１
図５（ａ）および図５（ｂ）は上記実施の形態２の変形例１の半導体装置の構造を説明する図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）において、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図５（ａ）および図５（ｂ）は上記実施の形態２の変形例１の半導体装置の構造を説明する図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）において、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態２の変形例１の半導体装置では、第３の半導体薄膜１１１上に導通層１１２を設けていない。その他の構造は、上記実施の形態２の半導体装置と同様である。このように導通層１１２を設けない構造とすることにより、上面から光を放射する発光素子とすることができる。
この実施の形態２の変形例１では、下層の半導体薄膜ほど発光波長が長くなるように、半導体薄膜を積層することが望ましい。つまり、第１の半導体薄膜１０３、第２の半導体薄膜１０７、第３の半導体薄膜１１１を順に発光波長が短くなるように構成することが望ましい。例えば、下層から、赤色発光の半導体薄膜，緑色発光の半導体薄膜，青色発光の半導体薄膜の順に積層することが望ましい。このように半導体薄膜を積層することにより、下層の半導体薄膜から放射される光が上層の半導体薄膜で大幅に吸収されて上面から見た時にその波長の発光強度が減衰することを防止することができる。
なお、この実施の形態２の変形例１でも、上記実施の形態２と同様に、電極が上下に１つずつあるのみなので、発光させる半導体薄膜を選択することはできず、３原色の発光半導体薄膜を用いて同時に発光させて白色光を得ることができる。勿論、白色光に限定されず、合成された視覚する光の色が他の色であってもよい。
実施の形態２の変形例２
図６（ａ）および図６（ｂ）は上記実施の形態２の変形例２の半導体装置の構造を説明する図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）において、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図６（ａ）および図６（ｂ）は上記実施の形態２の変形例２の半導体装置の構造を説明する図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）において、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態２の変形例２の半導体装置は、上記実施の形態２の半導体装置（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）において、第３の半導体薄膜１１１上の導通層１１２を透明導通層（透明導電膜，透明電極）１１２ａとしたものである。このように透明電極１１２ａを設けることにより、上面から光を取り出すことができ、かつ半導体薄膜内に流す電流を半導体薄膜内に均一に広げることができる。
実施の形態２の変形例３
図７は上記実施の形態２の変形例３の半導体装置の構造を説明する上面図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図７は上記実施の形態２の変形例３の半導体装置の構造を説明する上面図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態２の変形例３の半導体装置は、上記実施の形態２の半導体装置（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）において、第１の半導体薄膜１０３の上面にコンタクトする配線１１５ａおよび第２の半導体薄膜１０７の上面にコンタクトする配線１１５ｂを設けたものである。
実施の形態２のその他変形
その他種々の変形については、例えば、上記実施の形態１で説明したような同等の変形例が適用できる。
その他種々の変形については、例えば、上記実施の形態１で説明したような同等の変形例が適用できる。
実施の形態３
図８（ａ）および図８（ｂ）は本発明の実施の形態３の半導体装置の構造を説明する図であり、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）において、図５（ａ），図５（ｂ），図７と同様のものには同じ符号を付してある。
図８（ａ）および図８（ｂ）は本発明の実施の形態３の半導体装置の構造を説明する図であり、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）において、図５（ａ），図５（ｂ），図７と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態３の半導体装置は、上実施の形態２の変形例１の半導体装置（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）または上実施の形態２の変形例３の半導体装置（図７参照）において、導電層１０２上の分割された平面領域として隣接する第１の領域，第２の領域，第３の領域に第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１を積層せずにそれぞれ単層で設けたものである。従って、この実施の形態３では、全ての半導体薄膜の下面が導電層１０２にコンタクトしている。
この実施の形態３の半導体装置において、第１の半導体薄膜１０３を発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、電極コンタクト部１１６ａに＋１．６〜＋２．２［Ｖ］、例えば＋１．９［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋１．９［Ｖ］により、第１の半導体薄膜１０３の発光部が発光する。また、第２の半導体薄膜１０７を発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、電極コンタクト部１１６ｂに＋２．４〜＋３［Ｖ］、例えば＋２．７［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋２．７［Ｖ］により、第２の半導体薄膜１０７の発光部が発光する。同様に、第３の半導体薄膜１１１を発光させるためには、例えば、導通層１０２に０［Ｖ］を、電極コンタクト部１１６ｃに＋２．８〜＋４［Ｖ］、例えば＋３．４［Ｖ］を、それぞれ印加する。この電位差＋３．４［Ｖ］により、第３の半導体薄膜１１１の発光部が発光する。
このように、第１の半導体薄膜１０３を発光させるには電極コンタクト部１１６ａ（接続領域１１５ａ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）間に、第２の半導体薄膜１０７を発光させるには電極コンタクト部１１６ｂ（接続領域１１５ｂ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）間に、第３の半導体薄膜１１１を発光させるには電極コンタクト部１１６ｃ（接続領域１１５ｃ）と電極コンタクト部１２６ｃ間に、それぞれ電圧を独立に印加し、それぞれの半導体薄膜の発光素子の駆動電流を個別に制御し、それぞれの半導体薄膜から放射される光の強度を個別に調節することにより、全体として視覚できる発光色（発光素子としての発光色）を制御する。
以上のように実施の形態３によれば、単層の半導体薄膜を導通層１０２上の水平方向に分割された複数の平面領域に集積化する形態であるので、異なる材料の半導体薄膜が持つ熱的特性、機械的特性、電気特性、発光特性などの諸特性が大きく異なる場合であっても、高密度に集積化することができると同時に、容易に駆動制御することができる。
実施の形態３の変形例１
図９は上記実施の形態３の変形例１の半導体装置の構造を説明する上面図であり、図８（ａ）および図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図９は上記実施の形態３の変形例１の半導体装置の構造を説明する上面図であり、図８（ａ）および図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態３の変形例１では、半導体薄膜の下面の導通層１０２を３つの導通層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに分割しており、第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１の下面は、分割された互いに異なる導通層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃにコンタクトしている。導通層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、異なる材料の導通層とすることもできる。
このように半導体薄膜の下面の導通層を分割してそれぞれの半導体薄膜の下面を互いに異なる導通層にコンタクトさせることにより、それぞれの半導体薄膜が備えている特性に従ってより的確なボンディング構造を形成することができる。
実施の形態３のその他の変形例
上記実施の形態３においても、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）または上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）と同様に、それぞれの半導体薄膜の上面に導通層または透明電極を設けることが可能である。また、１次元的に分割した複数の平面領域のみならず、２次元的に分割した複数の平面領域のそれぞれに半導体薄膜を設けることも可能である。
上記実施の形態３においても、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）または上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）と同様に、それぞれの半導体薄膜の上面に導通層または透明電極を設けることが可能である。また、１次元的に分割した複数の平面領域のみならず、２次元的に分割した複数の平面領域のそれぞれに半導体薄膜を設けることも可能である。
実施の形態４
図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０（ｃ）は本発明の実施の形態４の半導体装置の構造を説明する図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ’間の断面図である。なお、図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０（ｃ）において、図５（ａ），図５（ｂ），図８（ａ），図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０（ｃ）は本発明の実施の形態４の半導体装置の構造を説明する図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ’間の断面図である。なお、図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０（ｃ）において、図５（ａ），図５（ｂ），図８（ａ），図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態４の半導体装置は、上記実施の形態２の変形例１の半導体装置（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）または上記実施の形態３の半導体装置（図８（ａ）および図８（ｂ）参照）において、導電層１０２上の第１の領域に第１の半導体薄膜１０３および第２の半導体薄膜１０７を２層に積層して設け、導電層１０２上の第２の領域に第３の半導体薄膜１１１を単層で設けたものである。
この実施の形態４では、例えば、第１の半導体薄膜１０３は、赤色発光するようなＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ系の材料、あるいは（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（例えばＧａＡｓに格子整合するｙ＝０．５１）の材料、第２の半導体薄膜１０７は、緑色発光するような（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（例えばＧａＡｓに格子整合するｙ＝０．５１）の材料、あるいはＧａＩｎＮ／ＧａＮ系の材料、第３の半導体薄膜１１１は、青色発光するようなＧａＩｎＮ／ＧａＮ系の材料とすることができる。
この実施の形態４では、２層に積層した第１の半導体薄膜１０３および第２の半導体薄膜１０７については、電極コンタクト部１１６ｂ（接続領域１１５ｂ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）の間に電圧を印加することにより、上記２つの半導体薄膜の発光部をそれぞれ発光させ、上記印加する電圧を変化させることにより、上記２つの半導体薄膜の発光強度を変化させる。また、単層の第３の半導体薄膜１１１については、電極コンタクト部１１６ｃ（接続領域１１５ｃ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）の間に電圧を印加することにより、その発光部を発光させ、上記印加する電圧を変化させることにより、その発光強度を変化させる。
以上のように実施の形態４によれば、半導体薄膜を設ける領域を複数の領域に分けたので、半導体薄膜を積層する際に、よりボンディングし易いペアの組み合わせを選んでボンディングすることができる。また、半導体薄膜の積層構造に一括して電圧を印加する場合において、比較的電圧降下が小さい材料を選んでペアを組んで電圧を印加することによって、動作制御し易くなる。
実施の形態４の変形例
上記実施の形態４においても、積層構造として、上記実施の形態１（図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）参照）、上記実施の形態１の変形例１（図３（ａ）および図３（ｃ）参照）、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）、または上記実施の形態２の変形例３（図７参照）の積層構造を採用することが可能であり、単層構造として、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）の構造を採用することも可能である。つまり、それぞれの半導体薄膜に個別に電圧を印加するように、それぞれの半導体薄膜に個別の電極を設けた構造や、最上層の半導体薄膜の上面に導通層または透明電極を設けた構造とすることも可能である。
上記実施の形態４においても、積層構造として、上記実施の形態１（図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）参照）、上記実施の形態１の変形例１（図３（ａ）および図３（ｃ）参照）、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）、または上記実施の形態２の変形例３（図７参照）の積層構造を採用することが可能であり、単層構造として、上記実施の形態２（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、上記実施の形態２の変形例２（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）の構造を採用することも可能である。つまり、それぞれの半導体薄膜に個別に電圧を印加するように、それぞれの半導体薄膜に個別の電極を設けた構造や、最上層の半導体薄膜の上面に導通層または透明電極を設けた構造とすることも可能である。
また、上記実施の形態４では、第１の領域を２層の積層構造、第２の領域を単層の半導体薄膜としたが、それぞれの領域においての層数は適宜変更することが可能である。また、３つ以上に分割したそれぞれの領域に半導体薄膜を設けた構造とすることも可能である。
実施の形態５
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は本発明の実施の形態５の半導体装置の構造を説明する図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、図８（ａ）および図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は本発明の実施の形態５の半導体装置の構造を説明する図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、図８（ａ）および図８（ｂ）と同様のものには同じ符号を付してある。
この実施の形態５の半導体装置は、上記実施の形態３の半導体装置（図８（ａ）および図８（ｂ）参照）において、第１の領域に設けた第１の半導体薄膜１０３，第２の領域に設けた第２の半導体薄膜１０７，第３の領域に設けた第３の半導体薄膜１１１の上部または上方に、それぞれ互いに発光色の異なる蛍光体（蛍光材料パターン）１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを設けたものである。
この実施の形態５では、第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１は、例えば同じ材料からなる同じ構造の半導体薄膜であって、例えば青色発光を得るＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸を含む半導体薄膜とすることができる。なお、これらの半導体薄膜を、互いに異なる材料、互いに異なる構造とするもとも可能である。
また、蛍光材料１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、異なる発光色が得られるで材料であって、それぞれの半導体薄膜上の全部または一部を被覆するような領域に形成されている。ここでは、例えば、第１の半導体薄膜１０３上の蛍光体１２０ａは赤色を発色する蛍光材料、第２の半導体薄膜１０７上の蛍光体１２０ｂは緑色を発光する蛍光材料、第３の半導体薄膜１１１上の蛍光体１２０ｃは青色を発光する蛍光材料である。
このような実施の形態５の半導体装置では、上記実施の形態３と同様に、電極コンタクト部１１６ａ（接続領域１１５ａ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）間、電極コンタクト部１１６ｂ（接続領域１１５ｂ）と導通層１０２（接続領域１２５ａ）間、第３の半導体薄膜１１１を発光させるには電極コンタクト部１１６ｃ（接続領域１１５ｃ）と電極コンタクト部１２６ｃ間に、それぞれ個別に電圧を印加することにより、第１の半導体薄膜１０３，第２の半導体薄膜１０７，第３の半導体薄膜１１１の発光部をそれぞれ発光させ、上記印加する電圧を変化させることにより、それぞれの半導体薄膜の発光強度を個別に制御する。
それぞれの半導体薄膜の上面から取り出された光は、それぞれの半導体薄膜上に設けられた蛍光体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃに入射してそれぞれの蛍光体を励起および発光させ、蛍光体１２０ａからは赤色光、蛍光体１２０ｂからは緑色光、蛍光体１２０ｃからは青色光が、それぞれ取り出される。それぞれの半導体薄膜の発光強度を個別に制御するを制御することにより、全体として視覚できる発光色（発光素子としての発光色）を制御する。
以上のように実施の形態５によれば、それぞれの半導体薄膜上に互いに異なる発光色を備えた蛍光体を設けたので、蛍光体材料を適宜選択することにより、発光色を調整することができる。
実施の形態の変形例
上記それぞれの実施の形態では、３つの半導体薄膜を集積したものを１単位とする形態について説明したが、２つの半導体薄膜または４つ以上の半導体薄膜によって１単位を構成することも可能である。また、集積化した半導体薄膜が青色から赤色まで幅広い発光波長をカバーする例に限定されない。例えば、多数の半導体薄膜を集積化し、それぞれの半導体薄膜が赤色の範囲内の適当な波長ステップ幅（例えば３０［ｎｍ］ステップ）で変化するような半導体薄膜を集積化することも可能である。なお、上記それぞれの実施の形態で説明のために図示した形状や大きさの関係、積層関係、配線形状、位置関係などの詳細は、本発明を限定するものではない。
上記それぞれの実施の形態では、３つの半導体薄膜を集積したものを１単位とする形態について説明したが、２つの半導体薄膜または４つ以上の半導体薄膜によって１単位を構成することも可能である。また、集積化した半導体薄膜が青色から赤色まで幅広い発光波長をカバーする例に限定されない。例えば、多数の半導体薄膜を集積化し、それぞれの半導体薄膜が赤色の範囲内の適当な波長ステップ幅（例えば３０［ｎｍ］ステップ）で変化するような半導体薄膜を集積化することも可能である。なお、上記それぞれの実施の形態で説明のために図示した形状や大きさの関係、積層関係、配線形状、位置関係などの詳細は、本発明を限定するものではない。
１０１ 基板
１０２ 導通層
１０３ 第１の半導体薄膜
１０４ 導通層
１０５ 層間絶縁膜
１０６ 導通層
１０７ 第２の半導体薄膜
１０８ 導通層
１０９ 層間絶縁膜
１１０ 導通層
１１１ 半導体薄膜
１１２ 導通層
１１２ａ 透明導通層（透明導電膜，透明電極）
１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ 配線
１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 接続領域
１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ 電極コンタクト部
１１７ 層間絶縁膜
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 蛍光体
１２３ｂ，１２３ｃ 配線
１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ 接続領域
１２６ｂ，１２６ｃ 電極コンタクト部
１００１ａ，１００１ｂ ＧａＡｓ基板
１００２ａ，１００２ｂ ＧａＡｓバッファ層
１００３ａ，１００３ｂ ＡｌＡｓ層
１００４ サファイア基板
１００５ ＡｌＮ層
１０３１ ｎ型ＧａＡｓ層
１０３２ ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層
１０３３ ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
１０３４ ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層
１０３５ ｐ型ＧａＡｓ層
１０７１ ｎ型ＧａＡｓ層
１０７２ ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層
１０７３ ｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層
１０７４ ｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層
１０７５ ｐ型ＧａＡｓ層
１１１１ ｎ型ＧａＮ層
１１１２ ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸層
１１１３ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１１４ ｐ型ＧａＮ層
１０２ 導通層
１０３ 第１の半導体薄膜
１０４ 導通層
１０５ 層間絶縁膜
１０６ 導通層
１０７ 第２の半導体薄膜
１０８ 導通層
１０９ 層間絶縁膜
１１０ 導通層
１１１ 半導体薄膜
１１２ 導通層
１１２ａ 透明導通層（透明導電膜，透明電極）
１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ 配線
１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 接続領域
１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ 電極コンタクト部
１１７ 層間絶縁膜
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 蛍光体
１２３ｂ，１２３ｃ 配線
１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ 接続領域
１２６ｂ，１２６ｃ 電極コンタクト部
１００１ａ，１００１ｂ ＧａＡｓ基板
１００２ａ，１００２ｂ ＧａＡｓバッファ層
１００３ａ，１００３ｂ ＡｌＡｓ層
１００４ サファイア基板
１００５ ＡｌＮ層
１０３１ ｎ型ＧａＡｓ層
１０３２ ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層
１０３３ ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
１０３４ ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層
１０３５ ｐ型ＧａＡｓ層
１０７１ ｎ型ＧａＡｓ層
１０７２ ｎ型ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ層
１０７３ ｐ型ＧａｙＩｎ１−ｙＰ層
１０７４ ｐ型ＡｌｚＩｎ１−ｚＰ層
１０７５ ｐ型ＧａＡｓ層
１１１１ ｎ型ＧａＮ層
１１１２ ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸層
１１１３ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１１４ ｐ型ＧａＮ層
Claims (6)
- 絶縁性を有する基板と、
前記基板の一方の表面に沿って形成された導通層と、
前記基板の表面に沿った方向に互いに分離され、前記導通層に接合され、かつそれぞれが結晶構造を有する複数の半導体薄膜と、
前記複数の半導体薄膜のそれぞれの、前記導通層との接合面とは反対側の面に接続された電極と
を備え、
前記複数の半導体薄膜のそれぞれは、前記導通層と前記電極との間に電圧が印加されることにより前記基板の表面に対して略垂直方向に発光する発光素子を含み、
前記複数の半導体薄膜のうち少なくとも２つは、それぞれに含まれる発光素子が互いに異なる波長の光を発するものであり、
前記導通層は、前記基板の表面に沿った方向に互いに分離された第１の領域および第２の領域を有し、前記第１の領域上および前記第２の領域上には、互いに異なる数の前記半導体薄膜が設けられている
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記電極は、透明導電膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記第１の領域上には複数個の前記半導体薄膜が設けられ、前記第２の領域上には１個の前記半導体薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
- 前記導通層と前記半導体薄膜との接合部から前記基板の表面に沿った方向に離れた位置において、前記導通層の表面が露出し、接続領域を形成していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の半導体装置。
- 前記第１の領域上に設けられる複数個の前記半導体薄膜は、互いに直接接合されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
- 前記半導体薄膜は、前記導通層に分子間力で接合されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の半導体装置。
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