JPH1056201A - 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

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JPH1056201A JP10328897A JP10328897A JPH1056201A JP H1056201 A JPH1056201 A JP H1056201A JP 10328897 A JP10328897 A JP 10328897A JP 10328897 A JP10328897 A JP 10328897A JP H1056201 A JPH1056201 A JP H1056201A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ｎ型基板上に高速、低消費電力面発光レーザあ
るいはＬＥＤ形成する。 【解決手段】ｐ型表面を備えた実質的にｎ型の基板構造
上に発光部分を形成する。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、縮退状態に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、第１
の表面上に配置され、基板構造のｐ型表面を形成する表
面を含んでいる。第１の表面隣接する部分は、縮退状態
になるようにｐドープされる。縮退状態にｎドープされ
た部分と縮退状態にｐドープされた部分との間はトンネ
ル接合を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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１０
４、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１２
６、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ＳＥ
Ｌ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／ＡｌＧａ
Ａｓ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ＡｌＧａ
Ａｓ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２
２３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３
００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２２
３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２
２４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〜１５００
ｎｍ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Ｉｎ
xＧａ(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８００ｎ
ｍ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３０
３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２２
３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２
２３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、Ｇａ
Ａｓ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１．５
ｅＶ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Ｌ
ＥＤ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Ｓ
ＥＬ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、２
２４、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１００〜１５
０ｎｍ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ＩｎＧａ
Ａｓ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ＩｎＧａＡ
ｓ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／ｃ
ｍ3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、Ｇ
ＳＭＢＥ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２１
４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２０
６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２１
６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２０
３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２
０９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２１１
ａ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１０
０ｎｍ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２
０２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２０
１、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２
２８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２０
１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３１
２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、１×１０18〜３×１
０18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３０
８は、基板構造のｐ型表面２３２上に、できればＯＭＶ
ＰＥ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ＡｌＧａ
Ａｓ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、１×１０18〜３×１０
18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ＩｎＧａ
Ａｓ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ＧａＡ
ｓであることと、バッファ領域の化合物半導体材料がＧ
ａＡｓであることと、歪み仮像半導体材料が、ＩｎＧａ
Ａｓ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ＧａＡ
ｓ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、Ｇ
ａＡｓ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Ｉ
ＩＩ−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Ｇ
ａＡｓ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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シー・ユアン・ウォン アメリカ合衆国カリフォルニア州パロアル ト、エンシナグランド 766 (72)発明者 グラム・ハスナイン アメリカ合衆国カリフォルニア州スタンフ ォード、アラーダイス ウェイ 837 (72)発明者 ユウ・ミン・ホン アメリカ合衆国カリフォルニア州クパティ ノ、ロリンデル コート 1128

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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。
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