JP2003188411A - 発光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
発光半導体装置及びその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光効率の向上及びパターニング層の形成に
おける不具合発生率の低減を達成できる発光半導体装置
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 上部クラッド層１０６が、活性層１０５
側の第１上部クラッド層１０６ａとその上の第２上部ク
ラッド層１０６ｂとによって構成されている。第１上部
クラッド層１０６ａのエネルギーバンドギャップＥｇ
（１０６ａ）は、第２上部クラッド層１０６ｂのエネル
ギーバンドギャップＥｇ（１０６ｂ）より大きく、か
つ、第１上部クラッド層１０６ａ及び第２上部クラッド
層１０６ｂのエネルギーバンドギャップが活性層１０５
のエネルギーバンドギャップＥｇ（１０５）より大き
い。パターニング層としての層間絶縁膜１０９は、その
所定範囲を除去して上部クラッド層１０６又は第２導電
型半導体領域１０８の少なくとも一部を露出させるエッ
チング領域を有する。
おける不具合発生率の低減を達成できる発光半導体装置
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 上部クラッド層１０６が、活性層１０５
側の第１上部クラッド層１０６ａとその上の第２上部ク
ラッド層１０６ｂとによって構成されている。第１上部
クラッド層１０６ａのエネルギーバンドギャップＥｇ
（１０６ａ）は、第２上部クラッド層１０６ｂのエネル
ギーバンドギャップＥｇ（１０６ｂ）より大きく、か
つ、第１上部クラッド層１０６ａ及び第２上部クラッド
層１０６ｂのエネルギーバンドギャップが活性層１０５
のエネルギーバンドギャップＥｇ（１０５）より大き
い。パターニング層としての層間絶縁膜１０９は、その
所定範囲を除去して上部クラッド層１０６又は第２導電
型半導体領域１０８の少なくとも一部を露出させるエッ
チング領域を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式プリン
タ等の光源として使用される発光ダイオードアレイ（以
下「ＬＥＤアレイ」という。）のような発光半導体装置
及びその製造方法に関する。
タ等の光源として使用される発光ダイオードアレイ（以
下「ＬＥＤアレイ」という。）のような発光半導体装置
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平１１−２２０１６４号公
報には、高発光効率を実現できるＬＥＤアレイが開示さ
れている。このＬＥＤアレイは、活性層（ｎ型ＡｌｙＧ
ａ１− ｙＡｓ層）と、その上に形成された上部クラッド
層（ｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層）と、上部クラッド層
及び活性層に選択的にＺｎを拡散させて形成されたｐ型
半導体領域と、上部クラッド層上に形成されたパターニ
ング層（例えば、コンタクト層（ｎ型ＧａＡｓ層）、層
間絶縁膜、電極層）とを備えている。このＬＥＤアレイ
においては、活性層内のｐｎ接合を通して活性層内に注
入されるキャリアをヘテロ界面（活性層と上部クラッド
層の界面）のエネルギー障壁で活性層内に閉じ込めるこ
とによって活性層における高効率の発光を実現してい
る。ここで、十分に大きなエネルギー障壁を確保するた
めには、上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを
活性層のエネルギーバンドギャップよりも十分大きくし
なければならず、そのためには上部クラッド層のＡｌ組
成を活性層のＡｌ組成より十分大きく（即ち、ｚをｙよ
り十分に大きく）する必要がある。
報には、高発光効率を実現できるＬＥＤアレイが開示さ
れている。このＬＥＤアレイは、活性層（ｎ型ＡｌｙＧ
ａ１− ｙＡｓ層）と、その上に形成された上部クラッド
層（ｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層）と、上部クラッド層
及び活性層に選択的にＺｎを拡散させて形成されたｐ型
半導体領域と、上部クラッド層上に形成されたパターニ
ング層（例えば、コンタクト層（ｎ型ＧａＡｓ層）、層
間絶縁膜、電極層）とを備えている。このＬＥＤアレイ
においては、活性層内のｐｎ接合を通して活性層内に注
入されるキャリアをヘテロ界面（活性層と上部クラッド
層の界面）のエネルギー障壁で活性層内に閉じ込めるこ
とによって活性層における高効率の発光を実現してい
る。ここで、十分に大きなエネルギー障壁を確保するた
めには、上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを
活性層のエネルギーバンドギャップよりも十分大きくし
なければならず、そのためには上部クラッド層のＡｌ組
成を活性層のＡｌ組成より十分大きく（即ち、ｚをｙよ
り十分に大きく）する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上部ク
ラッド層のＡｌ組成を大きく（例えば、ｚ＝０．６に）
すると上部クラッド層はエッチャントによってエッチン
グされやすくなるので、パターニング層（例えば、コン
タクト層）を形成するためのウェットエッチング時に上
部クラッド層にサイドエッチングによる空隙が形成され
やすくなる。図１４は、このようなサイドエッチングに
起因する空隙３２１〜３２４を有するＬＥＤアレイを概
略的に示す断面図である。図１４において、３０１は半
導体基板、３０２は半導体エピタキシャル層、３０３は
バッファ層、３０４はｎ型下部クラッド層、３０５はｎ
型活性層、３０６はｎ型上部クラッド層、３０７はｎ型
コンタクト層、３０８はｐ型拡散領域、３０９は層間絶
縁膜、３１０はｐ型コンタクト層、３１１はｐ側電極
（個別電極）、３１２はｎ側電極（共通電極）である。
また、図１５は図１４のＡ１部拡大図（個別電極３１１
は省略）であり、図１６は図１４のＡ２部拡大図（個別
電極３１１は省略）である。上部クラッド層３０６にこ
のような空隙３２１〜３２４が形成された場合には、大
きな段差（コンタクト層３０７又は３１０の庇状部分）
が存在することとなり、その上に形成されるパターニン
グ層（例えば、層間絶縁膜３０９又は個別電極３１１）
が段差を乗り越えて連続することができず、層間絶縁膜
３０９の絶縁不良箇所（図１４）や電極３１１の断線箇
所（図１５）が生じるおそれがあるという問題があっ
た。
ラッド層のＡｌ組成を大きく（例えば、ｚ＝０．６に）
すると上部クラッド層はエッチャントによってエッチン
グされやすくなるので、パターニング層（例えば、コン
タクト層）を形成するためのウェットエッチング時に上
部クラッド層にサイドエッチングによる空隙が形成され
やすくなる。図１４は、このようなサイドエッチングに
起因する空隙３２１〜３２４を有するＬＥＤアレイを概
略的に示す断面図である。図１４において、３０１は半
導体基板、３０２は半導体エピタキシャル層、３０３は
バッファ層、３０４はｎ型下部クラッド層、３０５はｎ
型活性層、３０６はｎ型上部クラッド層、３０７はｎ型
コンタクト層、３０８はｐ型拡散領域、３０９は層間絶
縁膜、３１０はｐ型コンタクト層、３１１はｐ側電極
（個別電極）、３１２はｎ側電極（共通電極）である。
また、図１５は図１４のＡ１部拡大図（個別電極３１１
は省略）であり、図１６は図１４のＡ２部拡大図（個別
電極３１１は省略）である。上部クラッド層３０６にこ
のような空隙３２１〜３２４が形成された場合には、大
きな段差（コンタクト層３０７又は３１０の庇状部分）
が存在することとなり、その上に形成されるパターニン
グ層（例えば、層間絶縁膜３０９又は個別電極３１１）
が段差を乗り越えて連続することができず、層間絶縁膜
３０９の絶縁不良箇所（図１４）や電極３１１の断線箇
所（図１５）が生じるおそれがあるという問題があっ
た。
【０００４】そこで、本発明は上記したような従来技術
の課題を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、発光効率の向上及びパターニング層の
形成における不具合発生率の低減を達成できる発光半導
体装置及びその製造方法を提供することにある。
の課題を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、発光効率の向上及びパターニング層の
形成における不具合発生率の低減を達成できる発光半導
体装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の発光半導体装置
は、基板と、前記基板上に備えられた第１導電型半導体
エピタキシャル層である活性層と、前記活性層上に隣接
して備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層であ
る上部クラッド層と、前記上部クラッド層から前記活性
層に達する第２導電型不純物の拡散領域と、前記上部ク
ラッド層上及び前記拡散領域上の少なくとも一方に隣接
して備えられたパターニング層とを有し、前記拡散領域
の界面で発生した光を外部に放出する発光半導体装置で
あって、前記上部クラッド層が、前記活性層側から順に
重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍ
は２以上の整数）までによって構成され、前記活性層に
接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギ
ャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層
と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部ク
ラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネ
ルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンド
ギャップより大きく、前記パターニング層が、前記パタ
ーニング層の所定範囲を除去して前記上部クラッド層又
は前記拡散領域の少なくとも一部を露出させるエッチン
グ領域を有することを特徴としている。
は、基板と、前記基板上に備えられた第１導電型半導体
エピタキシャル層である活性層と、前記活性層上に隣接
して備えられた第１導電型半導体エピタキシャル層であ
る上部クラッド層と、前記上部クラッド層から前記活性
層に達する第２導電型不純物の拡散領域と、前記上部ク
ラッド層上及び前記拡散領域上の少なくとも一方に隣接
して備えられたパターニング層とを有し、前記拡散領域
の界面で発生した光を外部に放出する発光半導体装置で
あって、前記上部クラッド層が、前記活性層側から順に
重なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍ
は２以上の整数）までによって構成され、前記活性層に
接触する前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギ
ャップが、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層
と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部ク
ラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネ
ルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンド
ギャップより大きく、前記パターニング層が、前記パタ
ーニング層の所定範囲を除去して前記上部クラッド層又
は前記拡散領域の少なくとも一部を露出させるエッチン
グ領域を有することを特徴としている。
【０００６】また、前記パターニング層が、前記上部ク
ラッド層上に備えられた第１導電型コンタクト層と、前
記拡散領域上に備えられた第２導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層を覆う層間絶縁膜と、前記
第２導電型コンタクト層、前記上部クラッド層、及び前
記層間絶縁膜を覆う第２導電側電極とを選択的に含むこ
とができる。
ラッド層上に備えられた第１導電型コンタクト層と、前
記拡散領域上に備えられた第２導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層を覆う層間絶縁膜と、前記
第２導電型コンタクト層、前記上部クラッド層、及び前
記層間絶縁膜を覆う第２導電側電極とを選択的に含むこ
とができる。
【０００７】また、前記基板上に隣接して備えられたバ
ッファ層と、前記バッファ層と前記活性層との間に備え
られた第１導電型半導体エピタキシャル層である下部ク
ラッド層とを有することができる。
ッファ層と、前記バッファ層と前記活性層との間に備え
られた第１導電型半導体エピタキシャル層である下部ク
ラッド層とを有することができる。
【０００８】また、前記下部クラッド層が、前記活性層
側から順に重なる第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラ
ッド層まで（Ｌは１以上の整数）を含み、前記第１下部
クラッド層のエネルギーバンドギャップが前記活性層の
エネルギーバンドギャップより大きく、Ｌが２以上であ
る場合には、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラ
ッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前
記活性層に近い層ほど大きくしてもよい。また、第１下
部クラッド層のエネルギーバンドギャップを、前記第１
上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
側から順に重なる第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラ
ッド層まで（Ｌは１以上の整数）を含み、前記第１下部
クラッド層のエネルギーバンドギャップが前記活性層の
エネルギーバンドギャップより大きく、Ｌが２以上であ
る場合には、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラ
ッド層までのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前
記活性層に近い層ほど大きくしてもよい。また、第１下
部クラッド層のエネルギーバンドギャップを、前記第１
上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
【０００９】また、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下
部クラッド層までが、それぞ、Ａｌ ｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘ
Ｌのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であ
り、前記活性層が、ＡｌｙＧａ １−ｙＡｓ層（ｙは、０
より大きく１より小さい値）であり、前記第１上部クラ
ッド層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌ
ｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ
層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１よ
り小さい値）であり、ｘ１は、ｙより大きく、ｚ１,…,
ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘ
Ｌであり、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであるように構成して
もよい。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
部クラッド層までが、それぞ、Ａｌ ｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘ
Ｌのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であ
り、前記活性層が、ＡｌｙＧａ １−ｙＡｓ層（ｙは、０
より大きく１より小さい値）であり、前記第１上部クラ
ッド層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌ
ｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ
層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１よ
り小さい値）であり、ｘ１は、ｙより大きく、ｚ１,…,
ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘ
Ｌであり、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであるように構成して
もよい。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
【００１０】また、Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、ｘ１
＝０．６、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４
であるように構成することができる。
＝０．６、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４
であるように構成することができる。
【００１１】また、Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、ｘ１
＝０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４
であるように構成することができる。
＝０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４
であるように構成することができる。
【００１２】また、Ｍ＝２であり、Ｌ＝２であり、ｘ２
＝０．２、ｘ１＝０．４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝０．
６、ｚ２＝０．４であるように構成することができる。
＝０．２、ｘ１＝０．４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝０．
６、ｚ２＝０．４であるように構成することができる。
【００１３】また、前記半導体エピタキシャル層に拡散
されている第１導電型不純物がＳｉであり、前記拡散領
域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎであるよう
に構成してもよい。
されている第１導電型不純物がＳｉであり、前記拡散領
域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎであるよう
に構成してもよい。
【００１４】本発明の発光半導体装置の製造方法は、基
板上に第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層
を形成する工程と、前記活性層上にに隣接して第１導電
型半導体エピタキシャル層である第１上部クラッド層か
ら第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによっ
て構成される上部クラッド層を形成する工程とを有し、
前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介し
て前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッ
ド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前
記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそ
れぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネ
ルギーバンドギャップより大きく、前記上部クラッド層
から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域を
形成する工程と、少なくとも前記上部クラッド層上及び
前記拡散領域上の一方に隣接して備えられた層を形成
し、この層の所定範囲をエッチング剤を用いてエッチン
グして少なくとも前記上部クラッド層又は前記拡散領域
の一部を露出させることによってパターニング層を形成
する工程とを有することを特徴としている。
板上に第１導電型半導体エピタキシャル層である活性層
を形成する工程と、前記活性層上にに隣接して第１導電
型半導体エピタキシャル層である第１上部クラッド層か
ら第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上の整数）までによっ
て構成される上部クラッド層を形成する工程とを有し、
前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介し
て前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッ
ド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前
記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそ
れぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネ
ルギーバンドギャップより大きく、前記上部クラッド層
から前記活性層に達する第２導電型不純物の拡散領域を
形成する工程と、少なくとも前記上部クラッド層上及び
前記拡散領域上の一方に隣接して備えられた層を形成
し、この層の所定範囲をエッチング剤を用いてエッチン
グして少なくとも前記上部クラッド層又は前記拡散領域
の一部を露出させることによってパターニング層を形成
する工程とを有することを特徴としている。
【００１５】また、前記活性層を形成する工程の前に、
前記基板上に隣接して第１導電型半導体エピタキシャル
層であるバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層
上に隣接して、第１導電型半導体エピタキシャル層であ
る第Ｌ下部クラッド層（Ｌは１以上の整数）から第１下
部クラッド層までを前記バッファ層側から順に重ねるこ
とによって構成される下部クラッド層を形成する工程と
を有し、前記活性層に隣接する前記第１下部クラッド層
のエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギー
バンドギャップより大きく、Ｌが２以上である場合に
は、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層ま
でのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層
に近い層ほど大きい構成とすることができる。また、第
１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップを、前記
第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも
小さくしてもよい。
前記基板上に隣接して第１導電型半導体エピタキシャル
層であるバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層
上に隣接して、第１導電型半導体エピタキシャル層であ
る第Ｌ下部クラッド層（Ｌは１以上の整数）から第１下
部クラッド層までを前記バッファ層側から順に重ねるこ
とによって構成される下部クラッド層を形成する工程と
を有し、前記活性層に隣接する前記第１下部クラッド層
のエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネルギー
バンドギャップより大きく、Ｌが２以上である場合に
は、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド層ま
でのそれぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層
に近い層ほど大きい構成とすることができる。また、第
１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップを、前記
第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップよりも
小さくしてもよい。
【００１６】また、前記第１下部クラッド層から第Ｌ下
部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１
Ａｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,
ｘＬのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であ
り、前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０
以上で１より小さい値）であり、前記第１上部クラッド
層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｚ１
Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層ま
で（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１より小
さい値）であり、ｘ１は、ｙより大きく、ｚ１,…,ｚＬ
のそれぞれは、ｙより大きく、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬで
あり、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであるように構成してもよ
い。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１
Ａｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,
ｘＬのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であ
り、前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０
以上で１より小さい値）であり、前記第１上部クラッド
層から第Ｍ上部クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｚ１
Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層ま
で（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれは、０より大きく１より小
さい値）であり、ｘ１は、ｙより大きく、ｚ１,…,ｚＬ
のそれぞれは、ｙより大きく、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬで
あり、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであるように構成してもよ
い。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
【００１７】また、前記半導体エピタキシャル層に拡散
されている第１導電型不純物がＳｉであり、前記拡散領
域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎであるよう
に構成してもよい。
されている第１導電型不純物がＳｉであり、前記拡散領
域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎであるよう
に構成してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤアレイ１
００の一部を概略的に示す平面図である。また、図２
は、図１をＳ２−Ｓ２線で切った面を概略的に示す断面
図であり、図３は、図１をＳ３−Ｓ３線で切った面を概
略的に示す断面図である。なお、以下の説明は本発明を
ＬＥＤアレイに適用した場合のものであるが、本発明は
ＬＥＤ素子にも適用することができる。
００の一部を概略的に示す平面図である。また、図２
は、図１をＳ２−Ｓ２線で切った面を概略的に示す断面
図であり、図３は、図１をＳ３−Ｓ３線で切った面を概
略的に示す断面図である。なお、以下の説明は本発明を
ＬＥＤアレイに適用した場合のものであるが、本発明は
ＬＥＤ素子にも適用することができる。
【００１９】図１に示されるように、ＬＥＤアレイ１０
０は、エピウエハ（半導体基板とその上に成長させた半
導体エピタキシャル層からなる）と、このエピウエハに
形成された複数の発光部１０８ａ（第２導電型半導体領
域１０８）と、発光部１０８ａに接続された第２導電側
電極層（個別電極）１１１と、個別電極１１１に接続さ
れた電極パッド１１１ａとを有している。ただし、発光
部１０８ａの形状及び配置、個別電極１１１の形状及び
配置、電極パッド１１１ａの形状及び配置は図示のもの
に限定されない。
０は、エピウエハ（半導体基板とその上に成長させた半
導体エピタキシャル層からなる）と、このエピウエハに
形成された複数の発光部１０８ａ（第２導電型半導体領
域１０８）と、発光部１０８ａに接続された第２導電側
電極層（個別電極）１１１と、個別電極１１１に接続さ
れた電極パッド１１１ａとを有している。ただし、発光
部１０８ａの形状及び配置、個別電極１１１の形状及び
配置、電極パッド１１１ａの形状及び配置は図示のもの
に限定されない。
【００２０】また、図２又は図３に示されるように、エ
ピウエハは、第１導電型の半導体基板１０１上に半導体
エピタキシャル層１０２を積層させた構造を含む。半導
体エピタキシャル層１０２は、半導体基板１０１上に形
成された第１導電型のバッファ層１０３と、このバッフ
ァ層１０３上に形成された第１導電型の下部クラッド層
１０４と、この下部クラッド層１０４上に形成された第
１導電型の活性層１０５と、この活性層１０５上に形成
された第１導電型の上部クラッド層１０６と、この上部
クラッド層１０６上に形成され、電極層とのオーミック
コンタクトを形成するための第１導電型コンタクト層１
０７とを有する。上部クラッド層１０６は、活性層１０
５に隣接する第１上部クラッド層１０６ａと、第１上部
クラッド層１０６ａの上に形成された第２上部クラッド
層１０６ｂとから構成されている。第１の実施形態にお
いては、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型で
ある。
ピウエハは、第１導電型の半導体基板１０１上に半導体
エピタキシャル層１０２を積層させた構造を含む。半導
体エピタキシャル層１０２は、半導体基板１０１上に形
成された第１導電型のバッファ層１０３と、このバッフ
ァ層１０３上に形成された第１導電型の下部クラッド層
１０４と、この下部クラッド層１０４上に形成された第
１導電型の活性層１０５と、この活性層１０５上に形成
された第１導電型の上部クラッド層１０６と、この上部
クラッド層１０６上に形成され、電極層とのオーミック
コンタクトを形成するための第１導電型コンタクト層１
０７とを有する。上部クラッド層１０６は、活性層１０
５に隣接する第１上部クラッド層１０６ａと、第１上部
クラッド層１０６ａの上に形成された第２上部クラッド
層１０６ｂとから構成されている。第１の実施形態にお
いては、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型で
ある。
【００２１】半導体基板１０１は、例えば、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板であり、バッファ層１０３は、例えば、ｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層である。下部クラッド層１０４は、例え
ば、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓクラッド層であり、活性
層１０５は、例えば、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ活性層
である。また、第１上部クラッド層１０６ａは、例え
ば、ｎ型Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓクラッド層であり、
第２上部クラッド層１０６ｂは、例えば、ｎ型Ａｌｚ２
Ｇａ１−ｚ２Ａｓクラッド層であり、第１導電型コンタ
クト層１０７は、例えば、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層で
ある。ここで、０＜ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ１＜
１、０＜ｚ２＜１である。また、ｘ＞ｙであり、ｚ１＞
ｚ２＞ｙである。また、第１導電型不純物は、例えば、
Ｓｉである。また、各半導体エピタキシャル層は、ＭＯ
ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着）法により形成すること
ができる。ここで、ｚ１＞ｘとしてもよい。
ｓ基板であり、バッファ層１０３は、例えば、ｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層である。下部クラッド層１０４は、例え
ば、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓクラッド層であり、活性
層１０５は、例えば、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ活性層
である。また、第１上部クラッド層１０６ａは、例え
ば、ｎ型Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓクラッド層であり、
第２上部クラッド層１０６ｂは、例えば、ｎ型Ａｌｚ２
Ｇａ１−ｚ２Ａｓクラッド層であり、第１導電型コンタ
クト層１０７は、例えば、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層で
ある。ここで、０＜ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ１＜
１、０＜ｚ２＜１である。また、ｘ＞ｙであり、ｚ１＞
ｚ２＞ｙである。また、第１導電型不純物は、例えば、
Ｓｉである。また、各半導体エピタキシャル層は、ＭＯ
ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着）法により形成すること
ができる。ここで、ｚ１＞ｘとしてもよい。
【００２２】また、図２又は図３に示されるように、半
導体エピタキシャル層１０２の主面の所定範囲（第２導
電型半導体領域１０８が形成される領域の上部）から第
２導電型不純物を拡散させて形成された領域であって、
少なくとも活性層１０５に達するように形成された複数
個（図２及び図３には、それぞれ１個のみを示す。）の
第２導電型半導体領域１０８を有している。また、第１
導電型コンタクト層１０７は、第２上部クラッド層１０
６ｂ上であって第２導電型半導体領域１０８に接しない
範囲に形成されている。ここで、第２導電型不純物は、
例えば、Ｚｎである。
導体エピタキシャル層１０２の主面の所定範囲（第２導
電型半導体領域１０８が形成される領域の上部）から第
２導電型不純物を拡散させて形成された領域であって、
少なくとも活性層１０５に達するように形成された複数
個（図２及び図３には、それぞれ１個のみを示す。）の
第２導電型半導体領域１０８を有している。また、第１
導電型コンタクト層１０７は、第２上部クラッド層１０
６ｂ上であって第２導電型半導体領域１０８に接しない
範囲に形成されている。ここで、第２導電型不純物は、
例えば、Ｚｎである。
【００２３】また、図２又は図３に示されるように、Ｌ
ＥＤアレイ１００は、第１導電型コンタクト層１０７及
び第２上部クラッド層１０６ｂの表面を覆う層間絶縁膜
１０９と、第２導電型半導体領域１０８上に形成された
第２導電型コンタクト層１１０と、層間絶縁膜１０９及
び第２導電型コンタクト層１１０の上に形成された個別
電極１１１とを有している。また、ＬＥＤアレイ１００
は、半導体基板１０１の下面に形成された第１導電側電
極（共通電極）１１２を有している。図２に示されるよ
うに、第２導電型コンタクト層１１０は、第１導電型コ
ンタクト層１０７がエッチング除去された領域（エッチ
ング領域）１０７ａによって、第１導電型コンタクト層
１０７と離間している。第２導電型コンタクト層１１０
は、第２導電型不純物（例えば、Ｚｎ）のドーピングに
よって第２導電型にされている。
ＥＤアレイ１００は、第１導電型コンタクト層１０７及
び第２上部クラッド層１０６ｂの表面を覆う層間絶縁膜
１０９と、第２導電型半導体領域１０８上に形成された
第２導電型コンタクト層１１０と、層間絶縁膜１０９及
び第２導電型コンタクト層１１０の上に形成された個別
電極１１１とを有している。また、ＬＥＤアレイ１００
は、半導体基板１０１の下面に形成された第１導電側電
極（共通電極）１１２を有している。図２に示されるよ
うに、第２導電型コンタクト層１１０は、第１導電型コ
ンタクト層１０７がエッチング除去された領域（エッチ
ング領域）１０７ａによって、第１導電型コンタクト層
１０７と離間している。第２導電型コンタクト層１１０
は、第２導電型不純物（例えば、Ｚｎ）のドーピングに
よって第２導電型にされている。
【００２４】また、第１の実施形態においては、第１上
部クラッド層１０６ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（１０６ａ）とし、第２上部クラッド層１０６ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（１０６ｂ）とし、活性
層１０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（１０５）
としたときに、 Ｅｇ（１０６ａ）＞Ｅｇ（１０６ｂ）＞Ｅｇ（１０５） …（１） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（１）の関係を持たせることは、各層
のＡｌ組成を調整することによって実現できる。
部クラッド層１０６ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（１０６ａ）とし、第２上部クラッド層１０６ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（１０６ｂ）とし、活性
層１０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（１０５）
としたときに、 Ｅｇ（１０６ａ）＞Ｅｇ（１０６ｂ）＞Ｅｇ（１０５） …（１） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（１）の関係を持たせることは、各層
のＡｌ組成を調整することによって実現できる。
【００２５】下部クラッド層１０４が、ＡｌｘＧａ
１−ｘＡｓ層（ｘは、０より大きく１より小さい値）で
あり、活性層１０５が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙ
は、０以上で１より小さい値）であり、第１上部クラッ
ド層１０６ａが、Ａｌｚ１Ｇａ１− ｚ１Ａｓ（ｚ１は、
０より大きく１より小さい値）であり、第２上部クラッ
ド層１０６ｂが、Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ２Ａｓ（ｚ２は、
０より大きく１より小さい値）であるとにき、ｘ＞ｙか
つｚ１＞ｚ２＞ｙであるように構成している。上記式
（１）は、ｚ１＞ｚ２＞ｙを満たすような組成に、上記
各層を構成すれば実現できる。第１の実施形態のＬＥＤ
アレイ１００の具体例を挙げれば、ｘ＝０．６、ｙ＝
０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４、又は、ｘ＝
０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４で
ある。ただし、ＬＥＤアレイ１００の各層の組成はこれ
らに限定されない。
１−ｘＡｓ層（ｘは、０より大きく１より小さい値）で
あり、活性層１０５が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙ
は、０以上で１より小さい値）であり、第１上部クラッ
ド層１０６ａが、Ａｌｚ１Ｇａ１− ｚ１Ａｓ（ｚ１は、
０より大きく１より小さい値）であり、第２上部クラッ
ド層１０６ｂが、Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ２Ａｓ（ｚ２は、
０より大きく１より小さい値）であるとにき、ｘ＞ｙか
つｚ１＞ｚ２＞ｙであるように構成している。上記式
（１）は、ｚ１＞ｚ２＞ｙを満たすような組成に、上記
各層を構成すれば実現できる。第１の実施形態のＬＥＤ
アレイ１００の具体例を挙げれば、ｘ＝０．６、ｙ＝
０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４、又は、ｘ＝
０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４で
ある。ただし、ＬＥＤアレイ１００の各層の組成はこれ
らに限定されない。
【００２６】図４から図７までは、第１の実施形態に係
るＬＥＤアレイ１００の製造工程を概略的に示す断面図
（その１〜４）である。ＬＥＤアレイ１００の製造にお
いては、先ず、図４に示されるように、第１導電型の半
導体基板１０１上に、第１導電型のバッファ層１０３、
第１導電型の下部クラッド層１０４、第１導電型の活性
層１０５、第１導電型の第１上部クラッド層１０６ａ、
第１導電型の第２上部クラッド層１０６ｂ、第１導電型
コンタクト層１０７を順に形成する。このときには、上
記式（１）を満たすように、各層の組成を選択する。
るＬＥＤアレイ１００の製造工程を概略的に示す断面図
（その１〜４）である。ＬＥＤアレイ１００の製造にお
いては、先ず、図４に示されるように、第１導電型の半
導体基板１０１上に、第１導電型のバッファ層１０３、
第１導電型の下部クラッド層１０４、第１導電型の活性
層１０５、第１導電型の第１上部クラッド層１０６ａ、
第１導電型の第２上部クラッド層１０６ｂ、第１導電型
コンタクト層１０７を順に形成する。このときには、上
記式（１）を満たすように、各層の組成を選択する。
【００２７】次に、図５に示されるように、第１導電型
コンタクト層１０７上に絶縁膜１２１を形成し、フォト
リソグラフィ技術により絶縁膜１２１に開口部１２１ａ
を形成する。次に、Ｚｎを含む拡散源膜１２２を成膜
し、その上にアニールキャップ膜１２３を成膜し、開口
部１２１ａを通して第２導電型の不純物（Ｚｎ）を固相
拡散させて上部クラッド層１０６から活性層１０５まで
達する第２導電型半導体領域１０８を形成する。この工
程により、第２導電型半導体領域１０８の一部（第１導
電型コンタクト層１０７であった部分）は、第２導電型
コンタクト層１１０になる。
コンタクト層１０７上に絶縁膜１２１を形成し、フォト
リソグラフィ技術により絶縁膜１２１に開口部１２１ａ
を形成する。次に、Ｚｎを含む拡散源膜１２２を成膜
し、その上にアニールキャップ膜１２３を成膜し、開口
部１２１ａを通して第２導電型の不純物（Ｚｎ）を固相
拡散させて上部クラッド層１０６から活性層１０５まで
達する第２導電型半導体領域１０８を形成する。この工
程により、第２導電型半導体領域１０８の一部（第１導
電型コンタクト層１０７であった部分）は、第２導電型
コンタクト層１１０になる。
【００２８】次に、アニールキャップ膜１２３及び拡散
源膜１２２を除去し、次いで絶縁膜１２１を除去する。
次に、図６に示されるように、第２導電型コンタクト層
１１０の周囲部及びこの周囲部の下の第２上部クラッド
層１０６ｂの最上面をフォトリソグラフィ技術によりエ
ッチング除去（エッチング除去領域１０７ａ）する。エ
ッチャントには、例えば、エッチング制御が容易なリン
酸過水が用いられる。これにより、第２導電型半導体領
域１０８の一部（第１導電型コンタクト層１０７であっ
た部分）は、第２導電型コンタクト層１１０になり、第
１導電型コンタクト層１０７と分離される。
源膜１２２を除去し、次いで絶縁膜１２１を除去する。
次に、図６に示されるように、第２導電型コンタクト層
１１０の周囲部及びこの周囲部の下の第２上部クラッド
層１０６ｂの最上面をフォトリソグラフィ技術によりエ
ッチング除去（エッチング除去領域１０７ａ）する。エ
ッチャントには、例えば、エッチング制御が容易なリン
酸過水が用いられる。これにより、第２導電型半導体領
域１０８の一部（第１導電型コンタクト層１０７であっ
た部分）は、第２導電型コンタクト層１１０になり、第
１導電型コンタクト層１０７と分離される。
【００２９】次に、図７に示されるように、第１導電型
コンタクト層１０７、第２導電型コンタクト層１１０、
及び第２上部クラッド層１０６ｂの上に層間絶縁膜１０
９を形成し、その後、フォトリソグラフィ技術を用いて
第２導電型コンタクト層１１０の周囲部の層間絶縁膜１
０９に開口部１０９ａを形成する。これにより、第２導
電型コンタクト層１１０及び第２上部クラッド層１０６
ｂの一部の表面が露出される。次に、第２導電型コンタ
クト層１１０に電気的に接続される個別電極１１１を形
成する。個別電極１１１は、Ａｌ系の金属をＥＢ蒸着に
より成膜した後、フォトリソグラフィ技術により形成さ
れる。この際のエッチャントには、例えば、Ａｌ系の材
料に対するエッチング制御が容易な熱リン酸が用いられ
る。
コンタクト層１０７、第２導電型コンタクト層１１０、
及び第２上部クラッド層１０６ｂの上に層間絶縁膜１０
９を形成し、その後、フォトリソグラフィ技術を用いて
第２導電型コンタクト層１１０の周囲部の層間絶縁膜１
０９に開口部１０９ａを形成する。これにより、第２導
電型コンタクト層１１０及び第２上部クラッド層１０６
ｂの一部の表面が露出される。次に、第２導電型コンタ
クト層１１０に電気的に接続される個別電極１１１を形
成する。個別電極１１１は、Ａｌ系の金属をＥＢ蒸着に
より成膜した後、フォトリソグラフィ技術により形成さ
れる。この際のエッチャントには、例えば、Ａｌ系の材
料に対するエッチング制御が容易な熱リン酸が用いられ
る。
【００３０】このように第２上部クラッド層１０６ｂの
上に第１導電型コンタクト層１０７、第２導電型コンタ
クト層１１０、層間絶縁膜１０９、及び個別電極１１１
のパターンを形成した後、半導体基板１０１の裏面側に
共通電極１１２を形成し、ＬＥＤアレイ１００の作製が
終了する。
上に第１導電型コンタクト層１０７、第２導電型コンタ
クト層１１０、層間絶縁膜１０９、及び個別電極１１１
のパターンを形成した後、半導体基板１０１の裏面側に
共通電極１１２を形成し、ＬＥＤアレイ１００の作製が
終了する。
【００３１】第１上部クラッド層１０６ａに比べ第２上
部クラッド層１０６ｂのＡｌ組成を小さくしたので、コ
ンタクト層１０７のパターン形成において使用されるエ
ッチャントにより第２上部クラッド層１０６ｂの露出表
面が粗くなることは生じ難くなり、このため第２上部ク
ラッド層１０６ｂの露出表面がＬＥＤの発光特性に悪影
響を与えるという不具合は生じ難い。また、露出表面か
ら周囲（横方向）に過剰にエッチングがなされることも
なく、図１４及び図１５に示されるような空隙ができ難
い。実験により、第２上部クラッド層１０６ｂをＡｌ
ｚ２Ｇａ１−ｚ２Ａｓ層から構成するときには、そのＡ
ｌ組成をｚ２≦０．４５とすれば、コンタクト層パター
ン形成工程における第２上部クラッド層１０６ｂの露出
表面のエッチングが正常に行われることが確認された。
部クラッド層１０６ｂのＡｌ組成を小さくしたので、コ
ンタクト層１０７のパターン形成において使用されるエ
ッチャントにより第２上部クラッド層１０６ｂの露出表
面が粗くなることは生じ難くなり、このため第２上部ク
ラッド層１０６ｂの露出表面がＬＥＤの発光特性に悪影
響を与えるという不具合は生じ難い。また、露出表面か
ら周囲（横方向）に過剰にエッチングがなされることも
なく、図１４及び図１５に示されるような空隙ができ難
い。実験により、第２上部クラッド層１０６ｂをＡｌ
ｚ２Ｇａ１−ｚ２Ａｓ層から構成するときには、そのＡ
ｌ組成をｚ２≦０．４５とすれば、コンタクト層パター
ン形成工程における第２上部クラッド層１０６ｂの露出
表面のエッチングが正常に行われることが確認された。
【００３２】以上説明したように、第１の実施形態によ
れば、上部クラッド層１０６が活性層１０５側から順に
重なる第１上部クラッド層１０６ａ及び第２上部クラッ
ド層１０６ｂによって構成され、第１上部クラッド層１
０６ａが第２上部クラッド層１０６ｂのそれぞれのエネ
ルギーバンドギャップが活性層１０５に近い層ほど大き
く、かつ、活性層１０５のエネルギーバンドギャップよ
り大きくなるように構成されている。このように活性層
１０５側の第１上部クラッド層１０６ａのエネルギーバ
ンドギャップを最も大きくしたので、活性層１０５とこ
れに隣接する上部クラッド層１０６との間のエネルギー
バンドギャップ差が大きくなり、キャリアの閉じ込め効
果が高くなり、発光効率を高くすることができる。
れば、上部クラッド層１０６が活性層１０５側から順に
重なる第１上部クラッド層１０６ａ及び第２上部クラッ
ド層１０６ｂによって構成され、第１上部クラッド層１
０６ａが第２上部クラッド層１０６ｂのそれぞれのエネ
ルギーバンドギャップが活性層１０５に近い層ほど大き
く、かつ、活性層１０５のエネルギーバンドギャップよ
り大きくなるように構成されている。このように活性層
１０５側の第１上部クラッド層１０６ａのエネルギーバ
ンドギャップを最も大きくしたので、活性層１０５とこ
れに隣接する上部クラッド層１０６との間のエネルギー
バンドギャップ差が大きくなり、キャリアの閉じ込め効
果が高くなり、発光効率を高くすることができる。
【００３３】また、比較的エネルギーバンドギャップの
小さい第２上部クラッド層１０６ｂを上部クラッド層１
０６の表面層としたので、その上に形成されるパターニ
ング層（コンタクト層１０６及び１１０、層間絶縁膜１
０９、個別電極１１１）のウェットエッチング工程にお
いて使用されるエッチャントによる第２上部クラッド層
１０７ｂの侵食が生じ難くなる。このため、図１４に示
されるような層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）や図１５に
示されるような電極層の欠陥（断線）が生じ難くなり、
装置の信頼性を高めることができる。
小さい第２上部クラッド層１０６ｂを上部クラッド層１
０６の表面層としたので、その上に形成されるパターニ
ング層（コンタクト層１０６及び１１０、層間絶縁膜１
０９、個別電極１１１）のウェットエッチング工程にお
いて使用されるエッチャントによる第２上部クラッド層
１０７ｂの侵食が生じ難くなる。このため、図１４に示
されるような層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）や図１５に
示されるような電極層の欠陥（断線）が生じ難くなり、
装置の信頼性を高めることができる。
【００３４】また、第１の実施形態によって、第１上部
クラッド層１０６ａよりも第２上部クラッド層１０６ｂ
のエネルギーバンドギャップが第１上部クラッド層１０
６ａのエネルギーバンドギャップよりも小さい構造とし
たので、第２上部クラッド層１０６ｂのＺｎ濃度を第１
上部クラッド層１０６ａのＺｎ濃度より高くすることが
でき、第２導電型半導体領域１０８（Ｚｎ拡散領域）内
のホール濃度（活性化して電気的な性質に寄与するＺｎ
の濃度）を高くすることができる。このため、第１上部
クラッド層１０６ｂ内における電圧降下を低減すること
ができ、面内における発光強度の均一性を向上させるこ
とができる。
クラッド層１０６ａよりも第２上部クラッド層１０６ｂ
のエネルギーバンドギャップが第１上部クラッド層１０
６ａのエネルギーバンドギャップよりも小さい構造とし
たので、第２上部クラッド層１０６ｂのＺｎ濃度を第１
上部クラッド層１０６ａのＺｎ濃度より高くすることが
でき、第２導電型半導体領域１０８（Ｚｎ拡散領域）内
のホール濃度（活性化して電気的な性質に寄与するＺｎ
の濃度）を高くすることができる。このため、第１上部
クラッド層１０６ｂ内における電圧降下を低減すること
ができ、面内における発光強度の均一性を向上させるこ
とができる。
【００３５】なお、上記説明においては、上部クラッド
層１０６が２つの層１０６ａ及び１０６ｂから構成され
た場合を説明したが、本発明は上部クラッド層１０６が
３つ以上の層からなる場合にも適用できる。例えば、上
部クラッド層１０６を、活性層１０５（ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層）側から順に積層された第１上部クラッド
層（Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層）から第Ｍ上部クラッ
ド層（ＡｌｚＭＧａ１−ｚ ＭＡｓ層）まで（Ｍは２以上
の整数）によって構成した場合には、ｚ１,…,ｚＭのそ
れぞれをｙより大きくし、かつ、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭ
であるように、各層を構成すればよい。
層１０６が２つの層１０６ａ及び１０６ｂから構成され
た場合を説明したが、本発明は上部クラッド層１０６が
３つ以上の層からなる場合にも適用できる。例えば、上
部クラッド層１０６を、活性層１０５（ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層）側から順に積層された第１上部クラッド
層（Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層）から第Ｍ上部クラッ
ド層（ＡｌｚＭＧａ１−ｚ ＭＡｓ層）まで（Ｍは２以上
の整数）によって構成した場合には、ｚ１,…,ｚＭのそ
れぞれをｙより大きくし、かつ、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭ
であるように、各層を構成すればよい。
【００３６】また、上記説明においては、下部クラッド
層１０４が１つの層から構成された場合を説明したが、
本発明は下部クラッド層１０４が２つ以上の層からなる
場合にも適用できる。例えば、下部クラッド層１０４
を、活性層（ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層）１０５側から順
に重なる第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層）から第Ｌ下部クラッド層（ＡｌｘＬＧａ１−ｘＬ
Ａｓ層）まで（Ｌは１以上の整数）によって構成した場
合には、第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１− ｘ１Ａ
ｓ層）のエネルギーバンドギャップが活性層１０５のエ
ネルギーバンドギャップより大きくなるように、ｘ１＞
ｙ、かつ、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであるように、各層を
構成することが望ましい。ここで、ｚ１＞ｘ１としても
よい。
層１０４が１つの層から構成された場合を説明したが、
本発明は下部クラッド層１０４が２つ以上の層からなる
場合にも適用できる。例えば、下部クラッド層１０４
を、活性層（ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層）１０５側から順
に重なる第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層）から第Ｌ下部クラッド層（ＡｌｘＬＧａ１−ｘＬ
Ａｓ層）まで（Ｌは１以上の整数）によって構成した場
合には、第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１− ｘ１Ａ
ｓ層）のエネルギーバンドギャップが活性層１０５のエ
ネルギーバンドギャップより大きくなるように、ｘ１＞
ｙ、かつ、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであるように、各層を
構成することが望ましい。ここで、ｚ１＞ｘ１としても
よい。
【００３７】また、上記説明においては、半導体エピタ
キシャル層１０２をＡｌＧａＡｓ化合物によって構成し
た場合を説明したが、半導体エピタキシャル層１０２を
ＧａＩｎＡｓＰ化合物又はＡｌＧａＡｓＰ化合物等の他
の化合物から構成してもよい。
キシャル層１０２をＡｌＧａＡｓ化合物によって構成し
た場合を説明したが、半導体エピタキシャル層１０２を
ＧａＩｎＡｓＰ化合物又はＡｌＧａＡｓＰ化合物等の他
の化合物から構成してもよい。
【００３８】第２の実施形態
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレイ２
００の一部を概略的に示す平面図である。また、図９
は、図８をＳ９−Ｓ９線で切った面を概略的に示す断面
図であり、図１０は、図８をＳ１０−Ｓ１０線で切った
面を概略的に示す断面図ある。なお、以下の説明は本発
明をＬＥＤアレイに適用した場合のものであるが、本発
明はＬＥＤ素子にも適用することができる。
００の一部を概略的に示す平面図である。また、図９
は、図８をＳ９−Ｓ９線で切った面を概略的に示す断面
図であり、図１０は、図８をＳ１０−Ｓ１０線で切った
面を概略的に示す断面図ある。なお、以下の説明は本発
明をＬＥＤアレイに適用した場合のものであるが、本発
明はＬＥＤ素子にも適用することができる。
【００３９】図８に示されるように、ＬＥＤアレイ２０
０は、素子分離領域２２１（半導体基板上の半導体エピ
タキシャル層に第２導電型不純物を拡散させた領域）に
より絶縁された複数のブロック２２０を備えている。各
ブロック２２０は、複数（図８においては８個）の発光
部２０８ａ（第２導電型半導体領域２０８）を含んでい
る。図１に示されるように、ＬＥＤアレイ２００の各ブ
ロック２２０には、第１導電側電極（共通電極）２１２
と、共通電極２１２に接続された電極線２１２ａと、電
極線２１２ａに接続されたワイヤボンディング用の電極
パッド２１２ｂが備えられている。また、図８に示され
るように、ＬＥＤアレイ２００には、複数のブロック２
２０に共通する複数本（図８においては８本）の共通電
極２１４と、発光部２０８ａ及び共通電極２１４に接続
された第２導電側の電極線２１１ａと、電極線２１１ａ
に接続されたワイヤボンディング用の電極パッド２１１
ｂが備えられている。なお、図８には、層間絶縁膜２０
９を描いていないが、共通電極２１４と電極線２１１ａ
とを接続するための層間絶縁膜２０９の開口部２０９ａ
は描いている。
０は、素子分離領域２２１（半導体基板上の半導体エピ
タキシャル層に第２導電型不純物を拡散させた領域）に
より絶縁された複数のブロック２２０を備えている。各
ブロック２２０は、複数（図８においては８個）の発光
部２０８ａ（第２導電型半導体領域２０８）を含んでい
る。図１に示されるように、ＬＥＤアレイ２００の各ブ
ロック２２０には、第１導電側電極（共通電極）２１２
と、共通電極２１２に接続された電極線２１２ａと、電
極線２１２ａに接続されたワイヤボンディング用の電極
パッド２１２ｂが備えられている。また、図８に示され
るように、ＬＥＤアレイ２００には、複数のブロック２
２０に共通する複数本（図８においては８本）の共通電
極２１４と、発光部２０８ａ及び共通電極２１４に接続
された第２導電側の電極線２１１ａと、電極線２１１ａ
に接続されたワイヤボンディング用の電極パッド２１１
ｂが備えられている。なお、図８には、層間絶縁膜２０
９を描いていないが、共通電極２１４と電極線２１１ａ
とを接続するための層間絶縁膜２０９の開口部２０９ａ
は描いている。
【００４０】また、図９又は図１０に示されるように、
エピウエハは、半導体基板２０１上に半導体エピタキシ
ャル層２０２を積層させた構造を含む。半導体エピタキ
シャル層２０２は、半導体基板２０１上に形成されたバ
ッファ層２０３と、このバッファ層２０３上に形成され
た第１導電型の下部クラッド層２０４と、この下部クラ
ッド層２０４上に形成された第１導電型の活性層２０５
と、この活性層２０５上に形成された第１導電型の上部
クラッド層２０６と、この上部クラッド層２０６上に形
成され、電極層とのオーミックコンタクトを形成するた
めの第１導電型コンタクト層２０７とを有する。上部ク
ラッド層２０６は、活性層２０５に隣接する第１上部ク
ラッド層２０６ａと、第１上部クラッド層２０６ａの上
に形成された第２上部クラッド層２０６ｂとから構成さ
れている。また、下部クラッド層２０４は、活性層２０
５に隣接する第１下部クラッド層２０４ａと、第１下部
クラッド層２０４ａの下に形成された第２下部クラッド
層２０４ｂとから構成されている。第２の実施形態にお
いては、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型で
ある。
エピウエハは、半導体基板２０１上に半導体エピタキシ
ャル層２０２を積層させた構造を含む。半導体エピタキ
シャル層２０２は、半導体基板２０１上に形成されたバ
ッファ層２０３と、このバッファ層２０３上に形成され
た第１導電型の下部クラッド層２０４と、この下部クラ
ッド層２０４上に形成された第１導電型の活性層２０５
と、この活性層２０５上に形成された第１導電型の上部
クラッド層２０６と、この上部クラッド層２０６上に形
成され、電極層とのオーミックコンタクトを形成するた
めの第１導電型コンタクト層２０７とを有する。上部ク
ラッド層２０６は、活性層２０５に隣接する第１上部ク
ラッド層２０６ａと、第１上部クラッド層２０６ａの上
に形成された第２上部クラッド層２０６ｂとから構成さ
れている。また、下部クラッド層２０４は、活性層２０
５に隣接する第１下部クラッド層２０４ａと、第１下部
クラッド層２０４ａの下に形成された第２下部クラッド
層２０４ｂとから構成されている。第２の実施形態にお
いては、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型で
ある。
【００４１】半導体基板２０１は、例えば、半絶縁性の
ＧａＡｓ基板であり、バッファ層２０３は、例えば、半
絶縁性のＧａＡｓバッファ層である。第１下部クラッド
層２０４ａは、例えば、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ
クラッド層であり、第２下部クラッド層２０４ｂは、例
えば、ｎ型Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ａｓクラッド層であ
る。活性層２０５は、例えば、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡ
ｓ活性層である。また、第１上部クラッド層２０６ａ
は、例えば、ｎ型Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓクラッド層
であり、第２上部クラッド層２０６ｂは、例えば、ｎ型
Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ ２Ａｓクラッド層であり、第１導電
型コンタクト層２０７は、例えば、ｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層である。ここで、０＜ｘ１＜１、０＜ｘ２＜１、
０≦ｙ＜１、０＜ｚ１＜１、０＜ｚ２＜１である。ま
た、ｘ１＞ｙであり、ｘ１＞ｘ２であり、ｚ１＞ｚ２＞
ｙである。また、第１導電型不純物は、例えば、Ｓｉで
ある。また、各半導体エピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相蒸着）法により形成することができ
る。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
ＧａＡｓ基板であり、バッファ層２０３は、例えば、半
絶縁性のＧａＡｓバッファ層である。第１下部クラッド
層２０４ａは、例えば、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ
クラッド層であり、第２下部クラッド層２０４ｂは、例
えば、ｎ型Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ａｓクラッド層であ
る。活性層２０５は、例えば、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡ
ｓ活性層である。また、第１上部クラッド層２０６ａ
は、例えば、ｎ型Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓクラッド層
であり、第２上部クラッド層２０６ｂは、例えば、ｎ型
Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ ２Ａｓクラッド層であり、第１導電
型コンタクト層２０７は、例えば、ｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層である。ここで、０＜ｘ１＜１、０＜ｘ２＜１、
０≦ｙ＜１、０＜ｚ１＜１、０＜ｚ２＜１である。ま
た、ｘ１＞ｙであり、ｘ１＞ｘ２であり、ｚ１＞ｚ２＞
ｙである。また、第１導電型不純物は、例えば、Ｓｉで
ある。また、各半導体エピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相蒸着）法により形成することができ
る。ここで、ｚ１＞ｘ１としてもよい。
【００４２】また、図９又は図１０に示されるように、
半導体エピタキシャル層２０２の主面の所定範囲（第２
導電型半導体領域２０８が形成される領域の上部）から
第２導電型不純物を拡散させて形成された領域であっ
て、少なくとも活性層２０５に達するように形成された
複数個（図９及び図１０には、それぞれ１個のみを示
す。）の第２導電型半導体領域２０８を有している。ま
た、第１導電型コンタクト層２０７は、第２上部クラッ
ド層２０６ｂ上であって第２導電型半導体領域２０８に
接しない範囲に形成されている。ここで、第２導電型不
純物は、例えば、Ｚｎである。
半導体エピタキシャル層２０２の主面の所定範囲（第２
導電型半導体領域２０８が形成される領域の上部）から
第２導電型不純物を拡散させて形成された領域であっ
て、少なくとも活性層２０５に達するように形成された
複数個（図９及び図１０には、それぞれ１個のみを示
す。）の第２導電型半導体領域２０８を有している。ま
た、第１導電型コンタクト層２０７は、第２上部クラッ
ド層２０６ｂ上であって第２導電型半導体領域２０８に
接しない範囲に形成されている。ここで、第２導電型不
純物は、例えば、Ｚｎである。
【００４３】また、図９又は図１０に示されるように、
ＬＥＤアレイ２００は、第１導電型コンタクト層２０７
及び第２上部クラッド層２０６ｂの表面を覆う層間絶縁
膜２０９と、第２導電型半導体領域２０８上に形成され
た第２導電型コンタクト層２１０と、層間絶縁膜２０９
及び第２導電型コンタクト層２１０の上に形成された個
別電極２１１と、第１導電側電極（共通電極）２１２と
を有している。図９に示されるように、第２導電型コン
タクト層２１０は、第１導電型コンタクト層２０７がエ
ッチング除去された領域（エッチング領域）２０７ａに
よって、第１導電型コンタクト層２０７と離間してい
る。第２導電型コンタクト層２１０は、第２導電型不純
物（例えば、Ｚｎ）のドーピングによって第２導電型に
されている。
ＬＥＤアレイ２００は、第１導電型コンタクト層２０７
及び第２上部クラッド層２０６ｂの表面を覆う層間絶縁
膜２０９と、第２導電型半導体領域２０８上に形成され
た第２導電型コンタクト層２１０と、層間絶縁膜２０９
及び第２導電型コンタクト層２１０の上に形成された個
別電極２１１と、第１導電側電極（共通電極）２１２と
を有している。図９に示されるように、第２導電型コン
タクト層２１０は、第１導電型コンタクト層２０７がエ
ッチング除去された領域（エッチング領域）２０７ａに
よって、第１導電型コンタクト層２０７と離間してい
る。第２導電型コンタクト層２１０は、第２導電型不純
物（例えば、Ｚｎ）のドーピングによって第２導電型に
されている。
【００４４】また、第２の実施形態においては、第１上
部クラッド層２０６ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（２０６ａ）とし、第２上部クラッド層２０６ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（２０６ｂ）とし、活性
層２０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（２０５）
としたときに、 Ｅｇ（２０６ａ）＞Ｅｇ（２０６ｂ）＞Ｅｇ（２０５） …（２） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（２）の関係を持たせることは、各層
のＡｌ組成を調整することによって実現できる。
部クラッド層２０６ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（２０６ａ）とし、第２上部クラッド層２０６ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（２０６ｂ）とし、活性
層２０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（２０５）
としたときに、 Ｅｇ（２０６ａ）＞Ｅｇ（２０６ｂ）＞Ｅｇ（２０５） …（２） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（２）の関係を持たせることは、各層
のＡｌ組成を調整することによって実現できる。
【００４５】また、第２の実施形態においては、第１下
部クラッド層２０４ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（２０４ａ）とし、第２下部クラッド層２０４ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（２０４ｂ）とし、活性
層２０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（２０５）
としたときに、 Ｅｇ（２０４ａ）＞Ｅｇ（２０５） …（３） Ｅｇ（２０４ａ）＞Ｅｇ（２０４ｂ） …（４） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（３）及び（４）の関係を持たせるこ
とは、各層のＡｌ組成を調整することによって実現でき
る。
部クラッド層２０４ａのエネルギーバンドギャップをＥ
ｇ（２０４ａ）とし、第２下部クラッド層２０４ｂのエ
ネルギーバンドギャップをＥｇ（２０４ｂ）とし、活性
層２０５のエネルギーバンドギャップをＥｇ（２０５）
としたときに、 Ｅｇ（２０４ａ）＞Ｅｇ（２０５） …（３） Ｅｇ（２０４ａ）＞Ｅｇ（２０４ｂ） …（４） となるように、各層を形成している。エネルギーバンド
ギャップに上記式（３）及び（４）の関係を持たせるこ
とは、各層のＡｌ組成を調整することによって実現でき
る。
【００４６】第２下部クラッド層２０４ｂが、Ａｌｘ２
Ｇａ１−ｘ２Ａｓ層（ｘ２は、０より大きく１より小さ
い値）であり、第１下部クラッド層２０４ａが、Ａｌ
ｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ層（ｘ１は、０より大きく１より
小さい値）であり、活性層２０５が、ＡｌｙＧａ１−ｙ
Ａｓ層（ｙは、０以上で１より小さい値）であり、第１
上部クラッド層２０６ａが、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ
（ｚ１は、０より大きく１より小さい値）であり、第２
上部クラッド層２０６ｂが、Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ ２Ａｓ
（ｚ２は、０より大きく１より小さい値）であるとに
き、ｘ１＞ｙ、ｘ１＞ｘ２、ｚ１＞ｚ２＞ｙであるよう
に構成している。上記式（２）〜（４）は、ｘ１＞ｙ、
ｘ１＞ｘ２、ｚ１＞ｚ２＞ｙを満たすような組成に、上
記各層を構成すれば実現できる。ここで、ｚ１＞ｘ１と
することが望ましい。第２の実施形態のＬＥＤアレイ２
００の具体例を挙げれば、ｘ２＝０．２、ｘ１＝０．
４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４であ
る。ただし、本発明は、この組成に限定されない。
Ｇａ１−ｘ２Ａｓ層（ｘ２は、０より大きく１より小さ
い値）であり、第１下部クラッド層２０４ａが、Ａｌ
ｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ層（ｘ１は、０より大きく１より
小さい値）であり、活性層２０５が、ＡｌｙＧａ１−ｙ
Ａｓ層（ｙは、０以上で１より小さい値）であり、第１
上部クラッド層２０６ａが、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ
（ｚ１は、０より大きく１より小さい値）であり、第２
上部クラッド層２０６ｂが、Ａｌｚ２Ｇａ１−ｚ ２Ａｓ
（ｚ２は、０より大きく１より小さい値）であるとに
き、ｘ１＞ｙ、ｘ１＞ｘ２、ｚ１＞ｚ２＞ｙであるよう
に構成している。上記式（２）〜（４）は、ｘ１＞ｙ、
ｘ１＞ｘ２、ｚ１＞ｚ２＞ｙを満たすような組成に、上
記各層を構成すれば実現できる。ここで、ｚ１＞ｘ１と
することが望ましい。第２の実施形態のＬＥＤアレイ２
００の具体例を挙げれば、ｘ２＝０．２、ｘ１＝０．
４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝０．４であ
る。ただし、本発明は、この組成に限定されない。
【００４７】第２の実施形態のＬＥＤアレイ２００の製
造方法は、下部クラッド層２０４を構成する層の数、電
極の配置及び形状等を除いて、図４〜図７のプロセスと
同様のプロセスで製造できる。
造方法は、下部クラッド層２０４を構成する層の数、電
極の配置及び形状等を除いて、図４〜図７のプロセスと
同様のプロセスで製造できる。
【００４８】第２の実施形態によれば、第１の実施形態
と同様の効果が得られる。また、下部クラッド層２０４
を第１下部クラッド層２０４ａと第２下部クラッド層２
０４ｂとから構成したので、下部クラッド層を単一の層
で形成した場合に比べ、バッファ層２０３と下部クラッ
ド層２０４とのエネルギーバンドギャップの差を小さく
することができ、製造プロセスにおける欠陥の発生率を
低減でき、発光素子の信頼性を向上させることができ
る。
と同様の効果が得られる。また、下部クラッド層２０４
を第１下部クラッド層２０４ａと第２下部クラッド層２
０４ｂとから構成したので、下部クラッド層を単一の層
で形成した場合に比べ、バッファ層２０３と下部クラッ
ド層２０４とのエネルギーバンドギャップの差を小さく
することができ、製造プロセスにおける欠陥の発生率を
低減でき、発光素子の信頼性を向上させることができ
る。
【００４９】なお、上記説明においては、上部クラッド
層２０６が２つの層２０６ａ及び２０６ｂから構成され
た場合を説明したが、本発明は上部クラッド層２０６が
３つ以上の層からなる場合にも適用できる。例えば、上
部クラッド層２０６を、活性層２０５（ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層）側から順に積層された第１上部クラッド
層（Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層）から第Ｍ上部クラッ
ド層（ＡｌｚＭＧａ１−ｚ ＭＡｓ層）まで（Ｍは２以上
の整数）によって構成した場合には、ｚ１,…,ｚＭのそ
れぞれをｙより大きくし、かつ、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭ
であるように、各層を構成すればよい。
層２０６が２つの層２０６ａ及び２０６ｂから構成され
た場合を説明したが、本発明は上部クラッド層２０６が
３つ以上の層からなる場合にも適用できる。例えば、上
部クラッド層２０６を、活性層２０５（ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層）側から順に積層された第１上部クラッド
層（Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層）から第Ｍ上部クラッ
ド層（ＡｌｚＭＧａ１−ｚ ＭＡｓ層）まで（Ｍは２以上
の整数）によって構成した場合には、ｚ１,…,ｚＭのそ
れぞれをｙより大きくし、かつ、ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭ
であるように、各層を構成すればよい。
【００５０】また、上記説明においては、下部クラッド
層２０４が２つの層から構成された場合を説明したが、
本発明は下部クラッド層２０４が３つ以上の層からなる
場合にも適用できる。例えば、下部クラッド層２０４
を、活性層（ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層）１０５側から順
に重なる第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層）から第Ｌ下部クラッド層（ＡｌｘＬＧａ１−ｘＬ
Ａｓ層）まで（Ｌは１以上の整数）によって構成した場
合には、第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１− ｘ１Ａ
ｓ層）のエネルギーバンドギャップが活性層２０５のエ
ネルギーバンドギャップより大きくなるように、ｘ１＞
ｙ、かつ、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであるように、各層を
構成することが望ましい。例えば、図１１には、下部ク
ラッド層２０４を４つの層２０４ａ〜２０４ｄによって
構成した例（変形例１）を示す。
層２０４が２つの層から構成された場合を説明したが、
本発明は下部クラッド層２０４が３つ以上の層からなる
場合にも適用できる。例えば、下部クラッド層２０４
を、活性層（ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層）１０５側から順
に重なる第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層）から第Ｌ下部クラッド層（ＡｌｘＬＧａ１−ｘＬ
Ａｓ層）まで（Ｌは１以上の整数）によって構成した場
合には、第１下部クラッド層（Ａｌｘ１Ｇａ１− ｘ１Ａ
ｓ層）のエネルギーバンドギャップが活性層２０５のエ
ネルギーバンドギャップより大きくなるように、ｘ１＞
ｙ、かつ、ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであるように、各層を
構成することが望ましい。例えば、図１１には、下部ク
ラッド層２０４を４つの層２０４ａ〜２０４ｄによって
構成した例（変形例１）を示す。
【００５１】また、上記説明においては、半導体エピタ
キシャル層２０２をＡｌＧａＡｓ化合物によって構成し
た場合を説明したが、半導体エピタキシャル層２０２を
ＧａＩｎＡｓＰ化合物又はＡｌＧａＡｓＰ化合物等の他
の化合物から構成してもよい。
キシャル層２０２をＡｌＧａＡｓ化合物によって構成し
た場合を説明したが、半導体エピタキシャル層２０２を
ＧａＩｎＡｓＰ化合物又はＡｌＧａＡｓＰ化合物等の他
の化合物から構成してもよい。
【００５２】また、図１２には、共通電極２１２を半導
体基板２０１の下面に備えた例（変形例２）を示す。
体基板２０１の下面に備えた例（変形例２）を示す。
【００５３】さらに、図１３には、上部クラッド層２０
６を、活性層２０５側から第１上部上部クラッド層２０
６ａ、第２上部クラッド層２０６ｂ、第３上部クラッド
層２０６ｃから構成した例（変形例３）を示す。ここ
で、第１上部上部クラッド層２０６ａは、例えば、Ａｌ
０．６Ｇａ０．４Ａｓ層であり、第２上部クラッド層２
０６ｂは、例えば、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層であ
り、第３上部クラッド層２０６ｃは、例えば、Ａｌ
０．４Ｇａ０．６Ａｓ層である。
６を、活性層２０５側から第１上部上部クラッド層２０
６ａ、第２上部クラッド層２０６ｂ、第３上部クラッド
層２０６ｃから構成した例（変形例３）を示す。ここ
で、第１上部上部クラッド層２０６ａは、例えば、Ａｌ
０．６Ｇａ０．４Ａｓ層であり、第２上部クラッド層２
０６ｂは、例えば、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層であ
り、第３上部クラッド層２０６ｃは、例えば、Ａｌ
０．４Ｇａ０．６Ａｓ層である。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光半導
体装置によれば、上部クラッド層が活性層側から順に重
なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは
２以上の整数）までによって構成され、活性層に接触す
る第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、
第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設け
られた第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップ
より大きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップ
より大きくなるように構成されている。このように活性
層側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップ
を比較的大きくしたので、活性層とクラッド層との間の
エネルギーバンドギャップ差が大きくなり、キャリアの
閉じ込め効果が高くなり、発光効率を高くすることがで
きるという効果がある。また、比較的エネルギーバンド
ギャップの小さい第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層
の表面層としたので、その上に形成されるパターニング
層のエッチング工程において使用されるエッチャントに
よる上部クラッド層の侵食が生じ難くなり、パターニン
グ層としての層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニ
ング層としての配線層の欠陥（断線）が生じ難くなると
いう効果が得られる。
体装置によれば、上部クラッド層が活性層側から順に重
なる第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは
２以上の整数）までによって構成され、活性層に接触す
る第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、
第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設け
られた第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップ
より大きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップ
より大きくなるように構成されている。このように活性
層側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップ
を比較的大きくしたので、活性層とクラッド層との間の
エネルギーバンドギャップ差が大きくなり、キャリアの
閉じ込め効果が高くなり、発光効率を高くすることがで
きるという効果がある。また、比較的エネルギーバンド
ギャップの小さい第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層
の表面層としたので、その上に形成されるパターニング
層のエッチング工程において使用されるエッチャントに
よる上部クラッド層の侵食が生じ難くなり、パターニン
グ層としての層間絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニ
ング層としての配線層の欠陥（断線）が生じ難くなると
いう効果が得られる。
【００５５】活性層に接する下部クラッド層の化合物半
導体の組成（例えば、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成）を活性
層に接する上部クラッド層の化合物半導体の組成（例え
ば、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成）と比較して基板の組成に
近くしたので、基板上にエピタキシャル層を形成する際
に、材料組成が大きく異なることに起因した欠陥がエピ
タキシャル層内で発生することを防止できる。このこと
により、下部エピタキシャル層内で発生した欠陥に起因
した光量特性の劣化を防止できる。
導体の組成（例えば、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成）を活性
層に接する上部クラッド層の化合物半導体の組成（例え
ば、ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成）と比較して基板の組成に
近くしたので、基板上にエピタキシャル層を形成する際
に、材料組成が大きく異なることに起因した欠陥がエピ
タキシャル層内で発生することを防止できる。このこと
により、下部エピタキシャル層内で発生した欠陥に起因
した光量特性の劣化を防止できる。
【００５６】また、本発明の発光半導体装置の製造方法
によれば、上部クラッド層が活性層側から順に重なる第
１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上
の整数）までによって構成され、活性層に接触する第１
上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、第１上
部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた
第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大
きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップより大
きくなるように各層を形成している。このように活性層
側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを
比較的大きくしたので、製造された発光半導体装置のキ
ャリアの閉じ込め効果が高くなり、製造された発光半導
体装置の発光効率を高くすることができるという効果が
ある。また、比較的エネルギーバンドギャップの小さい
第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層の表面層としたの
で、その上に形成されるパターニング層のエッチング工
程において使用されるエッチング液による上部クラッド
層の侵食が生じ難くなり、パターニング層としての層間
絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニング層としての配
線層の欠陥（断線）の発生率を低減できるという効果が
得られる。
によれば、上部クラッド層が活性層側から順に重なる第
１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上
の整数）までによって構成され、活性層に接触する第１
上部クラッド層のエネルギーバンドギャップが、第１上
部クラッド層を介して前記活性層と反対側に設けられた
第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバンドギャップより大
きく、かつ、活性層のエネルギーバンドギャップより大
きくなるように各層を形成している。このように活性層
側の第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップを
比較的大きくしたので、製造された発光半導体装置のキ
ャリアの閉じ込め効果が高くなり、製造された発光半導
体装置の発光効率を高くすることができるという効果が
ある。また、比較的エネルギーバンドギャップの小さい
第Ｍ上部クラッド層を上部クラッド層の表面層としたの
で、その上に形成されるパターニング層のエッチング工
程において使用されるエッチング液による上部クラッド
層の侵食が生じ難くなり、パターニング層としての層間
絶縁膜の欠陥（絶縁不良）やパターニング層としての配
線層の欠陥（断線）の発生率を低減できるという効果が
得られる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤアレイ
の一部を概略的に示す平面図である。
の一部を概略的に示す平面図である。
【図２】 図１をＳ２−Ｓ２線で切った面を概略的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】 図１をＳ３−Ｓ３線で切った面を概略的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】 第１の実施形態に係るＬＥＤアレイの製造工
程（その１）を概略的に示す断面図である。
程（その１）を概略的に示す断面図である。
【図５】 第１の実施形態に係るＬＥＤアレイの製造工
程（その２）を概略的に示す断面図である。
程（その２）を概略的に示す断面図である。
【図６】 第１の実施形態に係るＬＥＤアレイの製造工
程（その３）を概略的に示す断面図である。
程（その３）を概略的に示す断面図である。
【図７】 第１の実施形態に係るＬＥＤアレイの製造工
程（その４）を概略的に示す断面図である。
程（その４）を概略的に示す断面図である。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレイ
の一部を概略的に示す平面図である。
の一部を概略的に示す平面図である。
【図９】 図８をＳ９−Ｓ９線で切った面を概略的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図１０】 図８をＳ１０−Ｓ１０線で切った面を概略
的に示す断面図である。
的に示す断面図である。
【図１１】 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレ
イの変形例１を概略的に示す断面である。
イの変形例１を概略的に示す断面である。
【図１２】 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレ
イの変形例２を概略的に示す断面である。
イの変形例２を概略的に示す断面である。
【図１３】 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレ
イの変形例３を概略的に示す断面である。
イの変形例３を概略的に示す断面である。
【図１４】 従来のＬＥＤアレイの一部を概略的に示す
断面図である。
断面図である。
【図１５】 図１４のＡ１部拡大図である。
【図１６】 図１４のＡ２部拡大図である。
１００，２００ ＬＥＤアレイ、 １０１，２０１ 半
導体基板、 １０２，２０２ 半導体エピタキシャル
層、 １０３，２０３ バッファ層、 １０４，２０４
下部クラッド層、 ２０４ａ 第１下部クラッド層、
２０４ｂ 第２下部クラッド層、 １０５，２０５
活性層、 １０６，２０６ 上部クラッド層、 １０６
ａ，２０６ａ 第１上部クラッド層、 １０６ｂ，２０
６ｂ 第２上部クラッド層、 １０７，２０７ 第１導
電型コンタクト層、 １０７ａ，２０７ａ エッチング
領域、 １０８，２０８ 第２導電型拡散領域、 １０
８ａ，２０８ａ 発光部、 １０９，２０９ 層間絶縁
膜、 ２０９ａ 層間絶縁膜の開口部、 １１０，２１
０ 第２導型コンタクト層、 １１１，２１１ 個別電
極、 １１１ａ，２１１ｂ 電極パッド、 １１２，２
１２ 共通電極、 ２１２ｂ 電極パッド、 ２２０
ブロック、 ２２１ 素子分離領域。
導体基板、 １０２，２０２ 半導体エピタキシャル
層、 １０３，２０３ バッファ層、 １０４，２０４
下部クラッド層、 ２０４ａ 第１下部クラッド層、
２０４ｂ 第２下部クラッド層、 １０５，２０５
活性層、 １０６，２０６ 上部クラッド層、 １０６
ａ，２０６ａ 第１上部クラッド層、 １０６ｂ，２０
６ｂ 第２上部クラッド層、 １０７，２０７ 第１導
電型コンタクト層、 １０７ａ，２０７ａ エッチング
領域、 １０８，２０８ 第２導電型拡散領域、 １０
８ａ，２０８ａ 発光部、 １０９，２０９ 層間絶縁
膜、 ２０９ａ 層間絶縁膜の開口部、 １１０，２１
０ 第２導型コンタクト層、 １１１，２１１ 個別電
極、 １１１ａ，２１１ｂ 電極パッド、 １１２，２
１２ 共通電極、 ２１２ｂ 電極パッド、 ２２０
ブロック、 ２２１ 素子分離領域。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 浜野 広
東京都八王子市東浅川町550番地の１ 株
式会社沖デジタルイメージング内
(72)発明者 谷中 真澄
東京都八王子市東浅川町550番地の１ 株
式会社沖デジタルイメージング内
Ｆターム(参考） 5F041 AA25 AA41 CA02 CA36 CA49
CA53 CA65 CA71 CA72 CA74
CB22 DB07 FF13
Claims (17)
- 【請求項１】 基板と、前記基板上に備えられた第１導
電型半導体エピタキシャル層である活性層と、 前記活性層上に隣接して備えられた第１導電型半導体エ
ピタキシャル層である上部クラッド層と、 前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型
不純物の拡散領域と、 前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の少なくとも
一方に隣接して備えられたパターニング層とを有し、 前記拡散領域の界面で発生した光を外部に放出する発光
半導体装置において、 前記上部クラッド層が、前記活性層側から順に重なる第
１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層（Ｍは２以上
の整数）までによって構成され、前記活性層に接触する
前記第１上部クラッド層のエネルギーバンドギャップ
が、前記第１上部クラッド層を介して前記活性層と反対
側に設けられた前記第Ｍ上部クラッド層のエネルギーバ
ンドギャップより大きく、かつ、前記第１上部クラッド
層から第Ｍ上部クラッド層までのそれぞれのエネルギー
バンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギャッ
プより大きく、 前記パターニング層が、前記パターニング層の所定範囲
を除去して前記上部クラッド層又は前記拡散領域の少な
くとも一部を露出させるエッチング領域を有することを
特徴とする発光半導体装置。 - 【請求項２】 前記パターニング層が、 前記上部クラッド層上に備えられた第１導電型コンタク
ト層と、 前記拡散領域上に備えられた第２導電型コンタクト層
と、 前記第１導電型コンタクト層を覆う層間絶縁膜と、 前記第２導電型コンタクト層、前記上部クラッド層、及
び前記層間絶縁膜を覆う第２導電側電極とを選択的に含
むことを特徴とする請求項１に記載の発光半導体装置。 - 【請求項３】 前記基板上に隣接して備えられたバッフ
ァ層と、 前記バッファ層と前記活性層との間に備えられた第１導
電型半導体エピタキシャル層である下部クラッド層とを
有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記
載の発光半導体装置。 - 【請求項４】 前記下部クラッド層が、前記活性層側か
ら順に重なる第１下部クラッド層から第Ｌ下部クラッド
層まで（Ｌは１以上の整数）を含み、 前記第１下部クラッド層のエネルギーバンドギャップが
前記活性層のエネルギーバンドギャップより大きく、 Ｌが２以上である場合には、前記第１下部クラッド層か
ら第Ｌ下部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバン
ドギャップが前記活性層に近い層ほど大きいことを特徴
とする請求項３に記載の発光半導体装置。 - 【請求項５】 前記第１下部クラッド層のエネルギーバ
ンドギャップが、前記第１上部クラッド層のエネルギー
バンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項４
に記載の発光半導体装置。 - 【請求項６】 前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部ク
ラッド層までが、それぞ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ層
からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘＬの
それぞれは、０より大きく１より小さい値）であり、 前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０より
大きく１より小さい値）であり、 前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層まで
が、それぞれ、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌ
ｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれ
は、０より大きく１より小さい値）であり、 ｘ１は、ｙより大きく、 ｚ１,…,ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、 ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであり、 ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであることを特徴とする請求項４
に記載の発光半導体装置。 - 【請求項７】 ｚ１＞ｘ１であることを特徴とする請求
項６に記載の発光半導体装置。 - 【請求項８】 Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、 ｘ１＝０．６、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝
０．４であることを特徴とする請求項６に記載の発光半
導体装置。 - 【請求項９】 Ｍ＝２であり、Ｌ＝１であり、 ｘ１＝０．２、ｙ＝０．１５、ｚ１＝０．６、ｚ２＝
０．４であることを特徴とする請求項６に記載の発光半
導体装置。 - 【請求項１０】 Ｍ＝２であり、Ｌ＝２であり、 ｘ２＝０．２、ｘ１＝０．４、ｙ＝０．２５、ｚ１＝
０．６、ｚ２＝０．４であることを特徴とする請求項６
又は７のいずれかに記載の発光半導体装置。 - 【請求項１１】 前記半導体エピタキシャル層に拡散さ
れている第１導電型不純物がＳｉであり、 前記拡散領域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎ
であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれ
かに記載の発光半導体装置。 - 【請求項１２】 基板上に第１導電型半導体エピタキシ
ャル層である活性層を形成する工程と、 前記活性層上にに隣接して第１導電型半導体エピタキシ
ャル層である第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド
層（Ｍは２以上の整数）までによって構成される上部ク
ラッド層を形成する工程とを有し、 前記活性層に接触する前記第１上部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップが、前記第１上部クラッド層を介し
て前記活性層と反対側に設けられた前記第Ｍ上部クラッ
ド層のエネルギーバンドギャップより大きく、かつ、前
記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層までのそ
れぞれのエネルギーバンドギャップが前記活性層のエネ
ルギーバンドギャップより大きく、 前記上部クラッド層から前記活性層に達する第２導電型
不純物の拡散領域を形成する工程と、 少なくとも前記上部クラッド層上及び前記拡散領域上の
一方に隣接して備えられた層を形成し、この層の所定範
囲をエッチング剤を用いてエッチングして少なくとも前
記上部クラッド層又は前記拡散領域の一部を露出させる
ことによってパターニング層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする発光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記活性層を形成する工程の前に、 前記基板上に隣接してバッファ層を形成する工程と、 前記バッファ層上に隣接して、第１導電型半導体エピタ
キシャル層である第Ｌ下部クラッド層（Ｌは１以上の整
数）から第１下部クラッド層までを前記バッファ層側か
ら順に重ねることによって構成される下部クラッド層を
形成する工程とを有し、 前記活性層に隣接する前記第１下部クラッド層のエネル
ギーバンドギャップが前記活性層のエネルギーバンドギ
ャップより大きく、 Ｌが２以上である場合には、前記第１下部クラッド層か
ら第Ｌ下部クラッド層までのそれぞれのエネルギーバン
ドギャップが前記活性層に近い層ほど大きいことを特徴
とする請求項１２に記載の発光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第１下部クラッド層のエネルギー
バンドギャップが、前記第１上部クラッド層のエネルギ
ーバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項
１３に記載の発光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第１下部クラッド層から第Ｌ下部
クラッド層までが、それぞれ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａ
ｓ層からＡｌｘＬＧａ１−ｘＬＡｓ層まで（ｘ１,…,ｘ
Ｌのそれぞれは、０より大きく１より小さい値）であ
り、 前記活性層が、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（ｙは、０より
大きく１より小さい値）であり、 前記第１上部クラッド層から第Ｍ上部クラッド層まで
が、それぞれ、Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ層からＡｌ
ｚＭＧａ１−ｚＭＡｓ層まで（ｚ１,…,ｚＭのそれぞれ
は、０より大きく１より小さい値）であり、 ｘ１は、ｙより大きく、 ｚ１,…,ｚＬのそれぞれは、ｙより大きく、 ｘ１＞ｘ２＞…＞ｘＬであり、 ｚ１＞ｚ２＞…＞ｚＭであることを特徴とする請求項１
４に記載の発光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 ｚ１＞ｘ１であることを特徴とする請
求項１５に記載の発光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記半導体エピタキシャル層に拡散さ
れている第１導電型不純物がＳｉであり、 前記拡散領域に拡散されている第２導電型不純物がＺｎ
であることを特徴とする請求項１２から１６までのいず
れかに記載の発光半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387323A JP2003188411A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 発光半導体装置及びその製造方法 |
| US10/322,740 US6762437B2 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-19 | Light emitting semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387323A JP2003188411A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 発光半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188411A true JP2003188411A (ja) | 2003-07-04 |
| JP2003188411A5 JP2003188411A5 (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=19188048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001387323A Pending JP2003188411A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 発光半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6762437B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003188411A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2009075551A3 (en) * | 2007-12-13 | 2009-09-11 | Lg Innotek Co., Ltd | Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
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| SE506651C2 (sv) * | 1996-02-27 | 1998-01-26 | Ericsson Telefon Ab L M | Begravd heterostruktur |
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