保護ダイオードを伴った半導体発光装置及びその製造方法
【課題】保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の小型化及び低コスト化が要求されている。
【解決手段】導電性基板１と発光ダイオード半導体領域２及び保護ダイオード半導体領域３とを貼合せ金属領域５を介して貼合せる。保護ダイオード半導体領域３と導電性基板１との間に絶縁層４を配置する。発光ダイオード半導体領域２のｐ型半導体層１４を基板１に接続し、保護ダイオード半導体領域３のｎ型半導体層１９を接続導体８を介して基板１に接続する。発光ダイオード半導体領域２のｎ型半導体層１６と保護ダイオード半導体領域３のｐ型半導体層１７とを第１の電極６に接続する。
【解決手段】導電性基板１と発光ダイオード半導体領域２及び保護ダイオード半導体領域３とを貼合せ金属領域５を介して貼合せる。保護ダイオード半導体領域３と導電性基板１との間に絶縁層４を配置する。発光ダイオード半導体領域２のｐ型半導体層１４を基板１に接続し、保護ダイオード半導体領域３のｎ型半導体層１９を接続導体８を介して基板１に接続する。発光ダイオード半導体領域２のｎ型半導体層１６と保護ダイオード半導体領域３のｐ型半導体層１７とを第１の電極６に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオードを過電圧から保護するための保護ダイオードを伴った半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子として、窒化物半導体材料を使用した発光ダイオードが注目されている。この発光ダイオードによれば、365ｎｍ〜550ｎｍ程度の範囲内の波長の光を発生させることができる。
【０００３】
ところで、この種の窒化物半導体材料を使用した発光ダイオードは、静電破壊耐量が比較的小さいので、これに例えば100Ｖよりも高いサージ電圧が印加されると、発光ダイオードが破壊する。静電保護の為、発光ダイオードに対して保護ダイオードやコンデンサ等の保護素子を並列に接続することが知られている。しかし、発光ダイオードと個別に形成された保護素子とを同一パッケージに収容した構造を採用すると、保護素子を伴なった半導体発光装置の部品点数及び組立費用及び寸法の増大を招く。
【０００４】
上記問題を解決するために、単一の半導体基板内に発光ダイオードと保護ダイオードとの両方を設けることが特許文献１（特開平10-200159号公報）及び特許文献２（特開平10−65215号公報）において提案されている。しかし、特許文献1及び2に開示されている半導体発光素子は、発光ダイオードと保護ダイオードが絶縁性を有するサファイヤ基板の上に形成されているので、発光ダイオードと保護ダイオードとの相互接続を容易に達成できないという問題、及び発光ダイオードの順方向電圧を小さくすることが困難であるという問題を有する。即ち、サファイヤ基板を使用する場合には、サファイヤ基板に隣接する半導体層に横方向への突出部分即ち肩部を設け、ここに電極を形成しなければならない。従って、平面的に見て半導体層の面積が大きくなり、半導体発光素子の小型化が阻害されるばかりでなく、発光ダイオードのアノードとカソードとの間の順方向の抵抗及び電圧の増大を招く。
【特許文献１】特開平10−200159号公報
【特許文献２】特開平10−65215号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、小型化が可能であると共に製造が容易である保護ダイオードを伴った半導体発光装置が要求されていることである。従って、本発明の目的は、上記要求に応えることができる保護ダイオードを伴った半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するための本発明は、導電性基板と、前記導電性基板の一方の主面の第１の部分の上に配置された第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有している発光ダイオード半導体領域と、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の上に配置された絶縁層と、前記絶縁層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第３の半導体層と前記第３の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第４の半導体層とを有している保護ダイオード半導体領域と、前記第２の半導体層と前記第３の半導体層との両方に接続されている電極と、前記第４の半導体層と前記導電性基板とを電気的に接続している接続導体とを備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置に係わるものである。
【０００７】
なお、請求項２に示すように、前記電極は、前記第２の半導体層に接続された発光ダイオード接続部分と、前記第３の半導体層に電気的に接続された保護ダイオード接続部分と、平面的に見て前記保護ダイオード半導体領域を覆うように配置され且つ前記発光ダイオード接続部分及び前記保護ダイオード接続部分に接続されたパッド部分とから成ることが望ましい。
また、請求項３に示すように、更に、前記第２の半導体層の上に配置され且つ前記電極の前記発光ダイオード接続部分に接続されている光透過性導電膜又は光透過孔を有する導電膜を有していることが望ましい。
また、請求項４に示すように、更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された金属層を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記金属層を介して前記第３の半導体層に接続されていることが望ましい。
また、請求項５に示すように、前記第３の半導体層は前記第４の半導体層が設けられていない部分を有しており、前記電極の前記保護ダイオード接続部分は前記第３の半導体層の前記第４の半導体層が設けられていない部分に接続されていることが望ましい。
また、請求項６に示すように、更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された第１の金属層と、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上に配置された第２の金属層と、前記第２の金属層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第５の半導体層と前記第５の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第６の半導体層とを有している第２の保護ダイオード半導体領域と、前記第３の半導体層に前記第１の金属層を介して接続された一端部分と前記第６の半導体層に接続された他端部分とを有する第２の接続導体とを有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記第２の金属層に接続されていることが望ましい。
また、請求項７に示すように、更に、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置され且つ前記絶縁層よりも高い誘電率を有しているコンデンサ用誘電体層を有し、前記電極は、更に、コンデンサ用誘電体層に接続されたコンデンサ接続部分を有していることが望ましい。
また、請求項８に示すように、更に、前記電極の前記保護ダイオード接続部分と前記第３の半導体層との間に接続され且つ前記第３及び第４の半導体層に基づく第１の保護ダイオードと反対の極性を有し且つ前記第１及び第２の半導体層に基づく発光ダイオードに所定値以上の逆方向電圧が印加された時に導通する特性を有している第２の保護ダイオード、例えば、定電圧ダイオード又はショットキーダイオード、を有していることが望ましい。
また、請求項９に示すように、保護ダイオードを伴った半導体発光装置の製造方法は、導電性基板を用意する工程と、第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有し且つ発光機能を有している半導体基板を用意する工程と、前記導電性基板の一方の主面の一部分又は前記半導体基板の一方の主面の一部分上に絶縁層を形成する工程と、前記導電性基板の一方の主面と前記半導体基板の一方の主面とを前記絶縁層を介して貼合せて貼合体を得る工程と、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分をこの他の部分から分離する溝を前記半導体基板に形成し、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分に保護ダイオード半導体領域を得、この他の部分に発光ダイオード半導体領域を得る工程と、前記保護ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層を前記導電性基板に接続するための接続導体を形成する工程と、前記発光ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層と前記保護ダイオード半導体領域の前記第１の半導体層との両方に電気的に接続された電極を形成する工程とを備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば次の効果が得られる。
（１） 導電性基板が発光ダイオードと保護ダイオードとの共通の電極として機能するので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の小型化が可能になり且つ製造が容易になる。
（２） 電極機能を有する導電性基板が発光ダイオード半導体領域における第1の半導体層の一方の主面の全体に接続されているので、発光ダイオードの順方向の電圧及び抵抗を低くすることができる。
（３） 保護ダイオードを構成する第３及び第4の半導体層が発光ダイオードを構成する第1及び第2の半導体層と同一材料で形成されているにも拘わらず、保護ダイオード半導体領域と導電性基板との間に絶縁層が配置されているので、発光ダイオードに対して保護ダイオードを逆方向並列に接続することが可能になり、発光ダイオードを逆方向の過電圧から保護することができる。
また、請求項2の発明によれば、パッド部分の下に保護ダイオード半導体領域が配置されるので、保護ダイオードを設けることによる大型化を阻止又は抑制することができる。
また、本願の方法の発明によれば、保護ダイオード半導体領域と導電性基板との間に絶縁層を容易に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図1〜図18を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図1に示す本発明の実施例1に従う半導体発光装置は、図7に示すように発光ダイオードＤLとこれを過電圧から保護するための保護ダイオードＤPとが並列且つ逆極性に接続された回路を得るために、大別して発光ダイオードＤLと保護ダイオードＤPとの共通電極としての機能を有する導電性基板1と、窒化物半導体から成る発光ダイオード半導体領域2と、平面的に見て発効ダイオード半導体領域2の中央に配置され且つ発光ダイオード半導体領域2と同一の窒化物半導体から成る保護ダイオード半導体領域3と、保護ダイオード半導体領域３と導電性基板1との間に配置された絶縁層4と、発光ダイオード半導体領域2及び保護ダイオード半導体領域3と導電性基板1との間に配置された貼合せ金属領域5と、発光ダイオード半導体領域2と保護ダイオード半導体領域3との両方に接続された第1の電極6と、導電性基板1の下面に設けられた第2の電極7と、保護ダイオード半導体領域3と導電性基板1との間を電気的に接続するための接続導体と8と、保護ダイオード半導体領域3と接続導体8及び第1の電極6との間にそれぞれ配置された第1の保護絶縁膜9と、接続導体8と発光ダイオード半導体領域5及び第1の電極6との間にそれぞれ配置された第2の保護絶縁膜10と、発光ダイオード半導体領域2の上に配置された光透過性を有する第3の保護絶縁膜１１とから成る。以下、これ等を詳しく説明する。
【００１１】
導電性基板１は例えばボロン、インジウム等のｐ型不純物を含む単結晶シリコンから成り、一方の主面１２と他方の主面１３とを有している。この導電性基板１は例えば５×１０18〜５×１０19ｃｍ-3程度の不純物濃度と0.000１Ω・ｃｍ〜0.01Ω・ｃｍ程度の抵抗率を有し、第１及び第２の電極６〜７間の電流通路として機能する。更に導電性基板１は、発光ダイオード半導体領域２及び保護ダイオード半導体領域３の機械的支持体として機能するために例えば200〜500μｍ程度の厚みを有する。
【００１２】
発光ダイオード半導体領域２は、導電性基板１の一方の主面１２の外周側部分（第１の部分）の上に貼合せ金属領域５を介して配置されたｐ型の第１の半導体層１４と非ドープ半導体から成る活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６とから成る。
【００１３】
ｐ型の第１の半導体層１４は、ｐ型クラッド層と呼ばれるものであって、
化学式 ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
を満足する数値
で示される窒化物半導体にｐ型不純物をドーピングしたものから成ることが望ましい。この実施例の第１の半導体層１４は厚さ500ｎｍのｐ型ＧａＮで形成されている。
【００１４】
ダブルへテロ構造を形成するためにｐ型の第１の半導体層１４の上に配置された非ドープ半導体から成る活性層１５は、
化学式 ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、を満足する数値、
で示される窒化物半導体から成る事が望ましい。なお、図１では活性層１５が１つの層で概略的に示されているが、実際には周知の多重量子井戸構造を有している。勿論活性層１５を１つの層で個性することもできる。また、活性層１５に第１及び第２の半導体層１４、１６よりも少ない量のｎ型またはｐ型不純物を添加することもできる。また、活性層１５を省いてホモへテロ構造にすることもできる。
【００１５】
活性層１５の上に配置されたｎ型の第２の半導体層１６は、ｎ型クラッド層と呼ぶことができるものであって、
化学式 ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、 ０≦ａ≦１、
０≦ｂ＜１、
ａ＋ｂ≦１
を満足させる数値、
で示される窒化物半導体から成る事が望ましく、この実施例ではｎ型ＧａＮから成る。
【００１６】
保護ダイオード半導体領域３は、導電性基板１の一方の主面１２の中央部分（第２の部分）の上に絶縁層４と貼合せ金属領域５とを介して配置され、且つ図２に示すように平面的に見て発光ダイオード半導体領域２よりも内側に配置され且つリング状に形成されている。この保護ダイオード半導体領域３は発光ダイオード半導体領域２と同時に形成されたものであって、順次に配置されたｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とから成る。ｐ型の第３の半導体層１７はｐ型の第３の第１の半導体層１４と同一材料（窒化物半導体）で形成され、非ドープ半導体層１８は活性層１５と同一材料で形成され、ｎ型の第４の半導体層１９はｎ型の第２の半導体層１６と同一の材料で形成されている。
【００１７】
貼合せ金属領域５は、導電性基板１と発光ダイオード半導体領域２との間に順次に配置された第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａと、導電性基板１と保護ダイオード半導体領域３との間に絶縁層４を介して配置された第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂとから成る。第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂは、第１、第２、及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２３ａと同時に形成されている。絶縁層４は第２の保護ダイオード金属層２１ｂと第３の保護ダイオード金属層２３ｂとの間に配置されている。説明の都合上、互いに分離して示されている第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａは実際には相互に機械的及び電気的に結合されており、まとめて１つの層で示すことも可能なものである。また、互いに分離して示されている第１及び第２の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂも実際には相互に機械的及び電気的に結合されており、まとめて１つの層で示すことも可能なものである。第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ，２１ａ、２２ａ、２３ａは、導電性基板１よりは高い熱伝導率を有し且つ導電性基板１よりも大きい光反射率を有する例えば、Ａｕ（金）、又はＡｇ又はＡｕ合金、又はＡｇ合金等の金属又は合金であることが望ましい。
【００１８】
第１の電極６は、ワイヤ等の導電体部材をボンディングするためのパッド部分２４と、このパッド部分２４の外周端近くから下方に突出している発光ダイオード接続部分２５と、パッド部分２４の中央から下方に突出している保護ダイオード接続部分２６とから成る。
【００１９】
第１の電極６のパッド部分２４は、図２から明らかなように平面的に見て、発光ダイオード半導体領域２の一部のみを覆い且つ保護ダイオード半導体領域３の全部を覆い且つＡｌ（アルミニウム）ワイヤ又はＡｕ（金）ワイヤ等の導電体部材をボンディングすることができる寸法（面積及び厚み）を有している。従って、発光ダイオード半導体領域２から発生した光に対してパッド部分２４は実施的に不透過性を有する。
【００２０】
第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５は、光透過性導電膜２７を介して発光ダイオード半導体領域２のｎ型の第２の半導体層１６に接続されている。なお、第２の半導体層１６に第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５を直接に接続することもできる。しかし、この場合には発光ダイオード半導体領域２における電流の均一性が悪化する。光透過性導電膜２７は、ｎ型の第２の半導体層１６の上面の大部分に形成されて且つここに電気的に接続されているので、発光ダイオード半導体領域２における電流の均一性の向上に寄与する。発光ダイオード半導体領域２から発生した光を外部に取り出すことを可能にするために光透過性導電膜２７は、例えば厚さ100ｎｍ程度の酸化インジウムと酸化錫との混合物（ＩＴＯ）の膜とすることが望ましい。しかし、光透過性導電膜２７をＴｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｇ、Ａｕから選択された１種の金属、又はこれ等の合金から成る光透過性を有する比較的薄い膜によって形成することもできる。
なお、図１では、光透過性導電膜２７を第１の電極６とは別のものとして示したが、これを第１の電極６の一部と見なし、第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５と光透過性導電膜２７とを合せて発光ダイオード接続導体部分と見なすこともできる。
【００２１】
第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６は、保護ダイオード半導体領域３の中央に形成された孔２８に挿入され且つ貼合せ金属領域５における第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂを介して保護ダイオード半導体領域３のｐ型の第３の半導体層１７に電気的に接続されている。
【００２２】
接続導体８は、図７に示す等価回路を形成するために保護ダイオード半導体領域３のｎ型の第４の半導体層１９と導電性基板１とを電気的に接続している。第１の保護絶縁膜９は、保護ダイオード半導体領域３の外周面及び第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂの側面と接続導体８との間、及び保護ダイオード半導体領域３の内周面と第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６との間に設けられている。従って、保護ダイオード半導体領域３の外周面及び第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂと接続導体８との間、及び保護ダイオード半導体領域３の内周面と第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６との間は、第１の保護絶縁膜９によって電気的絶縁されている。また、第２の保護絶縁膜１０は、発光ダイオード半導体領域２及び第１の接続電極６と導体８との間に設けられているので、これ等の間は電気的に絶縁されている。
光透過性を有する第３の保護絶縁膜１１は、光透過性導電膜２７の上に配置されている。なお、製造工程を簡略化するために第２及び第３の保護絶縁膜１０、１１を同一材料で同時に形成することが望ましい。
【００２３】
第２の電極７は金属層からなり、導電性基板１の他方の主面１３の全面に形成されている。この第２の電極７は導電性基板１と貼合せ金属領域５を介して発光ダイオード半導体領域２のｐ型の第１の半導体層１４に接続されていると共に、導電性基板１と接続導体層８とを介して保護ダイオード３のｎ型の第４の半導体層１９にも接続されている。
なお、第２の電極７を導電性基板１の一方の主面１２の外周部分上に配置することもできる。また、独立した第２の電極７を省き、導電性基板又は貼合せ金属領域５を第２の電極として兼用することもできる。
【００２４】
図７は図１の半導体装値の等価回路を示す。発光ダイオードＤLは発光ダイオード半導体領域２に対応し、保護ダイオードＤPは保護ダイオード半導体領域３に対応し、第１の端子Ｔ1は第１の電極６に対応し、第２の端子Ｔ2は第２の電極７に対応している。保護ダイオードＤPは発光ダイオードＤLに対応して逆の極性を有して並列に接続されている。保護ダイオードＤPの順方向の立ち上り電圧（導通開始電圧）よりも高い逆方向電圧が発光ダイオードＤLに印加されると、保護ダイオードＤPが導通して、発光ダイオードＤLに印加される逆方向電圧が保護ダイオードＤPの順方向の立ち上り電圧（導通開始電圧）に制限される。これにより、発光ダイオードＤLを逆方向の過電圧（例えばサージ電圧）から保護することができる。なお、発光ダイオードＤLが順方向駆動された時には保護ダイオードＤPが逆バイアスの状態となるので、保護ダイオードＤPの電流は比較的小さい。
【００２５】
次に、図１の半導体装置の製造方法の１例を図３〜図６を参照して説明する。
なお、図３〜図６において図１と実質的に同一の部分には同一の参照符号が付されている。
【００２６】
まず、図３に示すシリコンから成る導電性基板１の一方の主面１２に貼合せ
用の第１の金属層２０を設け、他方の主面１３に第２の電極７を設ける。なお、後述する貼合せ工程の後に第２の電極７を設けることもできる。
【００２７】
次に、図４に示す成長用基板３０を用意する。成長用基板３０は、この上に半導体を気相成長させることができるものであればどのようなものでも良く、例えば、ＧａＡｓ等の３−５族半導体、又はシリコン、又はサファイヤ等から選択される。
【００２８】
次に、成長用基板３０の上にｎ型半導体層１６´と非ドープ半導体層１５´とｐ型半導体層１４´とを順次に周知の気相成長法で形成して半導体基板３１を得る。なお、成長用基板３０とｎ型半導体層１６´との間にバッファ層を配置することもできる。図４のｎ型半導体層１６´は図１のｎ型の第２の半導体層１６とｎ型の第４の半導体層１９とを得るためのものであって、これ等と同一材料から成る。従って、このｎ型半導体を第２の半導体層と呼ぶこともできる。非ドープ半導体層１５´は図１の活性層１５と非ドープ半導体層１８を得るためのものであって、これ等と同一の材料から成る。ｐ型半導体層１４´は、図１のｐ型の第１の半導体層１４とｐ型の第３の半導体層１７とを得るためのものであって、これ等と同一材料から成る。従って、このｐ型半導体層１４´を第１の半導体層と呼ぶこともできる。
【００２９】
次に、図４に示すように、ｐ型半導体装置１４´の上面全体に第２の金属層２３を設ける。
次に、第２の金属層２３の上面全体に絶縁層を設け、これを選択的にエッチングすることによって絶縁層４を得る。
次に、第２の金属層２３及び絶縁層４の上に絶縁層４と同一又はほぼ同一の厚みを有する金属層を設け、しかる後、この金属層の絶縁層４の上の部分を選択的に除去して図４に示す第３の金属層２２を得る。
次に、第３の金属層２２及び絶縁層４の上に第４の金属層２１を設ける。
なお、各金属層２０、２１、２２、２３及び絶縁層４は例えば周知のスパッタリング方法で形成する。
【００３０】
次に、図３の導電性基板１側の第１の金属層２０と、図４の半導体基板３１側の第４の金属層２１とを図５に示すように重ね合せて加圧接触させ且つ熱処理を施して第１及び第４の金属層２０、２１を貼合わせる。
【００３１】
次に、成長用基板３０を切削又はエッチング除去する。なお、図５に示す貼付け工程前に成長用基板３０を除去することもできる。
【００３２】
次に、半導体基板３１及び貼合せ金属領域５を選択的に除去して図６に示すリング状の溝３２を形成し、且つ半導体基板３１の中央部分を除去して孔２８を形成する。これにより、リング状溝３２の外周側に発光ダイオードのためのｐ型の第１の半導体層１４と活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６から成る発光半導体領域２が得られ、リング状溝３２の内周側に保護ダイオードのためのｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とから成る保護ダイオード半導体領域３が得られる。また、第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａと、第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂが得られる。孔２８はその底面に第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが露出するように半導体基板３１のみを除去することによって得る。
なお、図６の第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａは図５の第１、第４、第３及び第２の金属層２０、２１、２２、２３に基づいて形成されている。また、図６の第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂは、図５の第１、第４及び第２の金属層２０、２１、２３に基づいて形成されている。また、図６のｐ型の第１及び第３の半導体層１４、１７は、図５のｐ型半導体層１４´に基づいて形成されている。また、図６の活性層１５及び非ドープ半導体層１８は図５の非ドープ半導体層１５´に基づいて形成されている。また図６のｎ型の第２及び第４の半導体層１６、１９は図５のｎ型半導体層１６´に基づいて形成されている。
【００３３】
次に、図１に示す第１の保護絶縁膜９を例えばスパッタリング法によって形成する。
次に、接続導体８を例えば蒸着で形成する。
次に、光透過性導電膜２７を例えば蒸着によって形成する。なお、接続導体８を光透過性導電膜と同一材料で同時に形成することもできる。
次に、第２及び第３の保護絶縁膜１０、１１を例えばスパッタリング法で形成する。
次に第１の電極６を例えば蒸着によって形成し、図１に示す半導体発光装置を得る。
【００３４】
本実施例は次の効果を有する。
（１） 導電性基板１が発光ダイオードのアノード電極と保護ダイオードのカソード電極との両方の機能を有するので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の小型化及び低コスト化が達成される。
（２） 導電性基板１が使用され、これが貼合せ金属領域５を介して発光ダイオードの第１の半導体層１４の下面全体に結合されているので、発光ダイオードの順方向電圧及び抵抗をサファイア基板を使用する従来の発光ダイオードよりも小さくすることができる。また、放熱性においても本実施例の導電性基板１は従来のサファイヤ基板よりも優れている。
（３） 保護ダイオード半導体領域３は、発光ダイオード半導体領域２と同一材料で同時に形成されているので、保護ダイオード半導体領域３を容易に得ることができ、保護ダイオードの製造コストの低減を図ることができる。
（４） 第３の半導体層１７、非ドープ半導体層１８、及び第４の半導体層１９から成る保護ダイオード半導体領域３は、絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離されているので、発光ダイオードＤLに対して保護ダイオードＤPを容易に並列に接続することが可能になる。
（５） 保護ダイオード半導体領域域３は平面的に見てパッド部分２４に覆われるように配置されているので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の大型化を阻止又は抑制することができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、図８及び図９を参照して実施例２に従う半導体発光装置を説明する。但し、図８及び図９並びに後述する図１０〜図１８において図１〜図７と実質的に同一の部分及び図１〜図１８の実施例の相互間において実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図８にその一部が示されている半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ａとを有し、この他は図１と同一に形成されている。
変形された保護ダイオード半導体領域３ａは図１のリング状の保護ダイオード半導体領域３を図９に示すように半円形にしたものに相当する。
【００３７】
図8の変形された第1の電極６ａは、発光ダイオード半導体領域２と保護ダイオード半導体領域３ａとを区画する溝３２の中に配置された突出部４０を有する。
【００３８】
変形された保護ダイオード半導体領域３ａのｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体１８とｎ型の第４の半導体層１９とは、発光ダイオード半導体領域２のｐ型の第１の半導体層１４と活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６と同一材料で同時に形成されたものであり、且つ第１の電極６ａのパッド部分２４に覆われるように配置され且つ絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離されている。従って、図８の実施例２によっても図１の実施例と同一の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３９】
図１０に示す実施例３の半導体発光装置は、変形された第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２と変形された第１の電極６ｂとを有し、この他は図１と実質的に同一に形成されている。
【００４０】
図１０の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２は、図１の保護ダイオード半導体領域３を分断したものに相当し、導電性基板１の第２及び第３の部分の上に絶縁層４を含む第１及び第２の貼合せ部分４２，４３を介して配置されている。第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２は、第１及び第２の保護ダイオードを得るために図１の保護ダイオード領域３と同様にｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とをそれぞれ有する。なお、第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ２の第３及び第４の半導体層１７，１９は、特許請求の範囲で第５及び第６の半導体層と呼ばれている。
第１及び第２の貼合せ部分４２，４３は同一の積層構造を有し、第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂ及び絶縁層４を溝４１で分断することによって形成されている。なお、特許請求の範囲では第１の貼合せ部分４２の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが第１の金属層と呼ばれ、第２の貼合せ部分４３の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが第２の金属層と呼ばれている。
【００４１】
第１の電極６ｂと導電性基板１との間に第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１に基づくの第１の保護ダイオードと第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ２に基づく第２の保護ダイオードとの直列回路を接続するために、第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１のｎ型の第４の半導体層１９が第１の接続導体８によって導電性基板１に接続され、第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１のｐ型の第３の半導体層１７が第１の貼合せ部分４２の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂと第２の接続導体８ａとを介して第２の保護半導体領域３ｂ２のｎ型の第４の半導体層１９に接続されている。また、第２の保護半導体領域３ｂ２のｐ型の第３の半導体層１７は第２の貼合せ部分４３の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂを介して第１の電極６ｂの保護ダイオード接続部分２６に接続されている。
第１の電極６ｂは、発光ダイオード半導体領域２と第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２とを区画する溝３２に挿入された突出部分４０と、第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２の相互間に挿入された突出部分４４を有する。
【００４２】
図８の半導体発光装置の等価回路は、図７の保護ダイオードＤｐを図８の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２に基づく第１及び第２の保護ダイオードの直列回路に置き換えたものに相当する。従って、発光ダイオードＤLを順方向駆動している時に第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２を通って流れる漏れ電流を、図１の１つの保護ダイオード半導体領域３を通って流れる漏れ電流よりも小さくすることができる。
なお、図１０の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２の各層１７，１８，１９は、発光ダイオード半導体領域２の各層１４，１５，１６と同一の半導体材料で形成され、且つ絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離され且つ第１の電極６ｂによって覆われているので、図１０の実施例３によっても図１の実施例１と同一の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４３】
図１１の実施例４の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ｃと変形された第１の電極６ｃを有する他は、図１と同一に構成されている。変形された保護ダイオード半導体領域３ｃは、図１の保護ダイオード半導体領域３と同様にｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とを有する。しかし、図１１においては、保護ダイオード半導体領域３ｃのｐ型の第１の半導体領域１７の露出部分５０が設けられ、ここに第１の半導体領域１７の露出部分とオーミック接触する金属層２６ａを介して第１の電極６ｃの保護ダイオード接続部分２６が接続されている。従って、図１１の実施例４では、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂは保護ダイオードの電気的接続に関与していない。
【００４４】
図１１の第１の電極６ｃは、図８と同様に溝３２に挿入された突出部分４０を有する点を除いて図１と実質的に同一に形成されている。
図１１の実施例４の半導体発光装置の基本的構造は図１と同一であるので、図１の実施例１と同一の効果を有する。
なお、金属層２６ａを第１の半導体領域１７の露出部分とショットキー接触する材料で形成することもできる。この場合も、基本的構造は図１と同一であるので、図１の実施例と同一の効果を有する。但し、正確には保護ダイオードとしてのショットキーダイオードを含む後述する実施例７と等価な回路になり、実施例７と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００４５】
図１２に示す実施例５の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと、変形された貼合せ金属領域５ａと、変形された第１の電極６ｄと、追加された高誘電体層４ａとを有し、この他は図１と実質的に同一に形成されている。
【００４６】
変形された保護ダイオード半導体領域３ａは、図８の保護ダイオード半導体領域３ａと同様に形成されている。
【００４７】
変形された貼合せ金属領域５ａは、図１と同様に形成された第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａから成る第１の部分５１と、図１と同様に形成された第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂ，２３ｂから成る第２の部分５２とを有する他に、第１、第２及び第３のコンデンサ部分金属層２０ｃ，２１ｃ，２３ｃから成る第３の部分５３を有する。なお、貼合せ金属領域５ａの第２の部分５２には図１と同様に絶縁層４が含まれ、また第３の部分５３にはコンデンサ用誘電体層４ａが含まれている。第１、第２及び第３の部分５１，５２，５３は、溝３２，５４，５５によって電気的に分離されている。
【００４８】
第３の部分５３の第１、第２及び第３のコンデンサ部分金属層２０ｃ，２１ｃ，２３ｃは、第２の部分５２の第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｄ，２１ｂ，２３ｂと同一材料で同時に形成されている。コンデンサ用誘電体層４ａは、絶縁層４よりも高い誘電率を有する例えば、BaTiO3等の高誘電率材料で形成されている。コンデンサ用誘電体層４ａは第２及び第３のコンデンサ部分金属層２１ｃ，２３ｃで挟まれ、これ等と共にコンデンサを構成している。
【００４９】
第１の電極６ｄはコンデンサ接続部分５６を有し、このコンデンサ接続部分５６が第３のコンデンサ部分金属層２３ｃに接続されている。従って、コンデンサ用誘電体層４ａに基づく保護コンデンサは第１の電極６ｄと導電性基板１との間に接続され且つ保護ダイオード半導体領域３ｄの保護ダイオードに対して並列に接続されている。
【００５０】
図１２の実施例５は、図１の実施例１と同一の効果を有する他に、コンデンサ用誘電体層４ａに基づく過電圧吸収効果を得ることができる。なお、コンデンサ用誘電体層４ａは第１の電極６ｄの下に配置されているので、半導体発光装置の小型に保つことができる。
【実施例６】
【００５１】
図１３に示す実施例６の半導体発光装置は、変形された第１の保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｅと追加された第２の保護ダイオード半導体領域６０とを有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００５２】
第１の保護ダイオード半導体領域３ａは、図７の保護ダイオードＤpと同一機能を有する第１の保護ダイオードを構成している。
【００５３】
図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０は、定電圧ダイオードを構成するものであってｐ型半導体薄膜６１とｎ型半導体薄膜６２とから成る。ｐ型及びｎ型半導体薄膜６１，６２は、例えばアモルファス（非晶質）シリコンから成り、例えばＣＶＤで形成される。勿論、各半導体薄膜６１，６２はアモルファスシリコン以外の半導体材料であっても良いし、またＣＶＤ以外のスパッタ、印刷等の別の方法で形成しても良い。ｐ型半導体薄膜６１は、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂの上に配置され、ｎ型半導体薄膜６２は、ｐ型半導体薄膜６１と第１の電極６ｅの保護ダイオード接続部分２６との間に配置されている。従って、第２の保護ダイオード半導体領域６０に基づく第２の保護ダイオードは、第１の保護ダイオード半導体領域３ａに基づく第１の保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続され、この直列回路が発光ダイオードに対して並列に接続されている。
【００５４】
第２の保護ダイオード半導体領域６０に基づく第２の保護ダイオードは、所定値以上の逆方向電圧が印加された時にツエナー降伏又はアバランシェ降伏してほぼ一定電圧になる特性を有する。従って、発光ダイオード半導体領域２に所定値以上の逆方向電圧（例えばサージ電圧）が印加された時に、第２の保護ダイオードが導通状態、且つ順方向バイアス状態の保護ダイオード半導体領域３ａの第１の保護ダイオードも導通状態となり、発光ダイオードの電圧が所定値以下に抑えられる。
【００５５】
第２の保護ダイオード半導体領域６０は、第１の電極６ｅのパッド部分２４の下に形成されているので、半導体発光装置の大型化を招かない。なお、実施例６の半導体発光装置は、第１の保護ダイオード半導体領域３ａを有するので、実施例１と同様な効果も有する。
【実施例７】
【００５６】
図１４に示す実施例７の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｆと追加された第２の保護ダイオードとしてのショットキーダイオード７０を有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００５７】
ショットキーダイオード７０は、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂの上に配置されたｐ型半導体層７１と、ｐ型半導体層７１と第１の電極６ｆの保護ダイオード接続部分２６との間に配置され且つｐ型半導体層７１にショットキー接触している金属層７２とから成る。ｐ型半導体層７１は、図５に示すｐ型半導体層１４´を残存させたものであり、窒化物半導体から成る。しかし、ｐ型半導体層７１をアモルファスシリコン等の別の半導体材料で形成することもできる。
【００５８】
図１４のショットキーダイオード７０は、図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０の第２の保護ダイオードと同様に保護ダイオード半導体領域３ａの保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続されている。ショットキーダイオード７０は図１３の実施例６の第２の保護ダイオード半導体領域６０と同様の効果を有する。
また、保護ダイオード半導体領域３ａと共にショットキーダイオード７０は第１の電極６５のパッド部分２４の下に配置されているので、実施例７は実施例１と同様な効果も有する。
【実施例８】
【００５９】
図１５に示す実施例８の半導体発光装置は、変形された半導体基板１ａと変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｇと追加された第２の保護ダイオード８０と追加された接続導体８３とを有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００６０】
図１５の保護ダイオード半導体領域３ａは図８及び図９で同一の参照符号で示すものと実質的に同一に形成されている。
【００６１】
図１５の半導体基板１ａは、ｎ+型シリコン半導体から成る。第２の保護ダイオード８０は、ｎ+型半導体基板１ａの中に拡散で形成されたｐ+型半導体領域８１とこのｐ+型半導体領域８１の中に拡散で形成されたｎ+型半導体領域８２とから成る。ｎ+型半導体領域８２には第１の電極６ｇの保護ダイオード接続部分２６がオーミック接触し、ｐ型半導体領域８１と第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂとの間が第２の接続導体８３で接続されている。従って、第２の保護ダイオード８０は、図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０の第２の保護ダイオードと同様に保護ダイオード半導体領域３ａの第１の保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続されている。第２の保護ダイオード８０は図１３の第２の保護ダイオードと同様に定電圧特性を有し、且つ第１の電極６ｇのパッド部分２４の下に配置されているので、図１５の実施例８は図１３の実施例６と同一の効果を有する。
【実施例９】
【００６２】
図１６に示す実施例９の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａを変形された第１の電極６ｈによって覆われない位置に移動した点において図１の実施例１と相違している。即ち、図１６においては第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂ，２３ｂと絶縁層４とから成る貼合せ部分とこの上の保護ダイオード半導体領域３ａが、第１の電極６ｈの下に配置されずに発光ダイオード半導体領域２の外周側部分に配置されている。また、パッド部分２４を有する第１の電極６ｈの下面全体が光透過性導電膜２７に接続されている。図８と同様に形成された保護ダイオード半導体領域３ａのｎ型の第４の半導体層１９は接続導体８を介して導電性基板１に接続されている。ｐ型の第３の半導体層１７は第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂと接続導体９０と光透過性導電膜２７とを介して第１の電極６ｈに接続されている。従って、図１６の発光ダイオード半導体領域２の発光ダイオードと保護ダイオード半導体領域３ａの保護ダイオードとの電気的接続関係は図７の等価回路と同一である。
【００６３】
図１６の実施例９の半導体発光装置は、図１の実施例１における第１の電極６の下に保護ダイオード半導体領域３を配置することによって得られた小型化の効果を除いて図１の実施例１と同一の効果を有する。
【実施例１０】
【００６４】
図１７は実施例１０の変形された貼合せ金属領域５ｂを図６と同様に示すものである。図１７の貼合せ金属領域５ｂは、図１の貼合せ金属領域５から第２の発光ダイオード部分金属層２１ａと第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂとを省き、その他は図１と同一に形成したものに相当する。従って、図１７では発光ダイオード部分金属層２０ａ，２２ａの相互間、及び保護ダイオード部分金属層２０ｂと絶縁層４との間が貼合せ面となっている。
【００６５】
図１７の保護ダイオード部分金属層２０ｂと絶縁層４との貼合せ部分の結合強度は、図１の第１及び第２の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂの貼合せ部分の結合強度よりも低くなるが、図１の第２の発光ダイオード部分金属層２１ａ及び第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂを省いた分だけコストの低減を図れる。
【００６６】
なお、図１７の変形として発光ダイオード部分金属層２２ａ，２３ａの相互間及び絶縁層４と保護ダイオード部分金属層２３ｂの相互間を貼合せ面とすることもできる。また、図１７の貼合せ構造を図８〜図１６の実施例にも適用することができる。
【実施例１１】
【００６７】
図１８は実施例１１の変形された貼合せ金属領域５ｃを図６と同様に示すものである。図１８の貼合せ金属領域５ｃは、図１の貼合せ金属領域５から第２及び第３の発光ダイオード部分金属層２１ａ，２２ａと第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂとを省き、且つ絶縁膜４を導電性基板１の一方の主面１２上に直接に設け、この他は図１と構成したものに相当する。この図１８では２つの発光ダイオード部分金属層２０ａ，２３ａの相互間と、２つの保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２３ｂの相互間とが貼合せ面となる。また、この実施例１１では導電性基板１の一方の主面１２の上に絶縁層４が設けられ、この上に第１の保護ダイオード部分金属層２０ｂが設けられている。第１の発光ダイオード部分金属層２０ａは第１の保護ダイオード部分金属層２０ｂと同時に形成されている。
【００６８】
図１８の実施例１１は、貼合せ金属領域５ｃにおける金属層の数を実施例１に比べて少なくできるという利点を有する。
なお、図１８の貼合せ構造を図８〜図１６の実施例にも適用することができる。
【００６９】
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１） 導電性基板１を単結晶シリコン以外の多結晶シリコン又はＳｉＣ等のシリコン化合物、又は３−５族化合物半導体、又は金属とすることができる。また、導電性基板１が金属基板の場合には第２の電極７を金属基板の一部で形成することができる。
（２） 図１〜図１５の実施例では保護ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂが発光ダイオード半導体領域２の中央に配置され且つこの全部が第１の電極６〜６ｇで覆われているが、保護ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂを発光ダイオード半導体領域２の中央以外の部分に配置し且つこの一部のみを第１の電極６〜６ｇで覆うようにすることもできる。
（３） 各実施例の発光ダイオード半導体領域２及び発光ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂの各層の導電型を各実施例と逆にすることができる。
（４） 光透過性導電膜２７を、格子状又は網目状又はストライプ状の様に孔を有する導電膜に置き換え、この孔を有する導電膜を第１の電極６〜６ｇに接続することができる。また、光透過性導電膜２７を省いて第１の電極６〜６ｇを発光ダイオード半導体領域２に直接に接続することもできる。
（５） 貼合せ金属領域５を省いて導電性基板１と半導体基板３１とを貼合せることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１に従う半導体発光装置を示す中央縦断面図である。
【図２】図１の半導体発光装置の導電性基板及び半導体領域を縮小して示す平面図である。
【図３】図１の半導体発光装置の製造工程中の金属層と第２の電極とを伴なった導電性基板を示す断面図である。
【図４】図１の半導体発光装置を製造するために成長用基板の上に複数の半導体層と複数の金属層と絶縁層とを設けたものを示す断面図である。
【図５】図３に示すものと図４に示すものとを貼合せた貼合せ体を示す断面図である。
【図６】図５から成長用基板を除去し、半導体領域を発光ダイオード半導体領域と保護ダイオード半導体領域とに分離したものを示す断面図である。
【図７】図１の半導体発光装置の等価回路図である。
【図８】実施例２の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図９】図８の発光ダイオード半導体領域と保護ダイオード半導体領域とを示す平面図である。
【図１０】実施例３の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１１】実施例４の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１２】実施例５の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１３】実施例６の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１４】実施例７の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１５】実施例８の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１６】実施例９の半導体発光装置を示す断面図である。
【図１７】実施例１０の半導体発光装置の一部を図６と同様に示す断面図である。
【図１８】実施例１１の半導体発光装置の一部を図６と同様に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 導電性基板
２ 発光ダイオード半導体領域
３，３ａ，３ｂ 保護ダイオード半導体領域
４ 絶縁層
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 貼合せ金属領域
６〜６ｇ 第１の電極
７ 第２の電極
２４ パッド部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオードを過電圧から保護するための保護ダイオードを伴った半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子として、窒化物半導体材料を使用した発光ダイオードが注目されている。この発光ダイオードによれば、365ｎｍ〜550ｎｍ程度の範囲内の波長の光を発生させることができる。
【０００３】
ところで、この種の窒化物半導体材料を使用した発光ダイオードは、静電破壊耐量が比較的小さいので、これに例えば100Ｖよりも高いサージ電圧が印加されると、発光ダイオードが破壊する。静電保護の為、発光ダイオードに対して保護ダイオードやコンデンサ等の保護素子を並列に接続することが知られている。しかし、発光ダイオードと個別に形成された保護素子とを同一パッケージに収容した構造を採用すると、保護素子を伴なった半導体発光装置の部品点数及び組立費用及び寸法の増大を招く。
【０００４】
上記問題を解決するために、単一の半導体基板内に発光ダイオードと保護ダイオードとの両方を設けることが特許文献１（特開平10-200159号公報）及び特許文献２（特開平10−65215号公報）において提案されている。しかし、特許文献1及び2に開示されている半導体発光素子は、発光ダイオードと保護ダイオードが絶縁性を有するサファイヤ基板の上に形成されているので、発光ダイオードと保護ダイオードとの相互接続を容易に達成できないという問題、及び発光ダイオードの順方向電圧を小さくすることが困難であるという問題を有する。即ち、サファイヤ基板を使用する場合には、サファイヤ基板に隣接する半導体層に横方向への突出部分即ち肩部を設け、ここに電極を形成しなければならない。従って、平面的に見て半導体層の面積が大きくなり、半導体発光素子の小型化が阻害されるばかりでなく、発光ダイオードのアノードとカソードとの間の順方向の抵抗及び電圧の増大を招く。
【特許文献１】特開平10−200159号公報
【特許文献２】特開平10−65215号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、小型化が可能であると共に製造が容易である保護ダイオードを伴った半導体発光装置が要求されていることである。従って、本発明の目的は、上記要求に応えることができる保護ダイオードを伴った半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するための本発明は、導電性基板と、前記導電性基板の一方の主面の第１の部分の上に配置された第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有している発光ダイオード半導体領域と、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の上に配置された絶縁層と、前記絶縁層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第３の半導体層と前記第３の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第４の半導体層とを有している保護ダイオード半導体領域と、前記第２の半導体層と前記第３の半導体層との両方に接続されている電極と、前記第４の半導体層と前記導電性基板とを電気的に接続している接続導体とを備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置に係わるものである。
【０００７】
なお、請求項２に示すように、前記電極は、前記第２の半導体層に接続された発光ダイオード接続部分と、前記第３の半導体層に電気的に接続された保護ダイオード接続部分と、平面的に見て前記保護ダイオード半導体領域を覆うように配置され且つ前記発光ダイオード接続部分及び前記保護ダイオード接続部分に接続されたパッド部分とから成ることが望ましい。
また、請求項３に示すように、更に、前記第２の半導体層の上に配置され且つ前記電極の前記発光ダイオード接続部分に接続されている光透過性導電膜又は光透過孔を有する導電膜を有していることが望ましい。
また、請求項４に示すように、更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された金属層を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記金属層を介して前記第３の半導体層に接続されていることが望ましい。
また、請求項５に示すように、前記第３の半導体層は前記第４の半導体層が設けられていない部分を有しており、前記電極の前記保護ダイオード接続部分は前記第３の半導体層の前記第４の半導体層が設けられていない部分に接続されていることが望ましい。
また、請求項６に示すように、更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された第１の金属層と、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上に配置された第２の金属層と、前記第２の金属層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第５の半導体層と前記第５の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第６の半導体層とを有している第２の保護ダイオード半導体領域と、前記第３の半導体層に前記第１の金属層を介して接続された一端部分と前記第６の半導体層に接続された他端部分とを有する第２の接続導体とを有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記第２の金属層に接続されていることが望ましい。
また、請求項７に示すように、更に、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置され且つ前記絶縁層よりも高い誘電率を有しているコンデンサ用誘電体層を有し、前記電極は、更に、コンデンサ用誘電体層に接続されたコンデンサ接続部分を有していることが望ましい。
また、請求項８に示すように、更に、前記電極の前記保護ダイオード接続部分と前記第３の半導体層との間に接続され且つ前記第３及び第４の半導体層に基づく第１の保護ダイオードと反対の極性を有し且つ前記第１及び第２の半導体層に基づく発光ダイオードに所定値以上の逆方向電圧が印加された時に導通する特性を有している第２の保護ダイオード、例えば、定電圧ダイオード又はショットキーダイオード、を有していることが望ましい。
また、請求項９に示すように、保護ダイオードを伴った半導体発光装置の製造方法は、導電性基板を用意する工程と、第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有し且つ発光機能を有している半導体基板を用意する工程と、前記導電性基板の一方の主面の一部分又は前記半導体基板の一方の主面の一部分上に絶縁層を形成する工程と、前記導電性基板の一方の主面と前記半導体基板の一方の主面とを前記絶縁層を介して貼合せて貼合体を得る工程と、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分をこの他の部分から分離する溝を前記半導体基板に形成し、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分に保護ダイオード半導体領域を得、この他の部分に発光ダイオード半導体領域を得る工程と、前記保護ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層を前記導電性基板に接続するための接続導体を形成する工程と、前記発光ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層と前記保護ダイオード半導体領域の前記第１の半導体層との両方に電気的に接続された電極を形成する工程とを備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば次の効果が得られる。
（１） 導電性基板が発光ダイオードと保護ダイオードとの共通の電極として機能するので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の小型化が可能になり且つ製造が容易になる。
（２） 電極機能を有する導電性基板が発光ダイオード半導体領域における第1の半導体層の一方の主面の全体に接続されているので、発光ダイオードの順方向の電圧及び抵抗を低くすることができる。
（３） 保護ダイオードを構成する第３及び第4の半導体層が発光ダイオードを構成する第1及び第2の半導体層と同一材料で形成されているにも拘わらず、保護ダイオード半導体領域と導電性基板との間に絶縁層が配置されているので、発光ダイオードに対して保護ダイオードを逆方向並列に接続することが可能になり、発光ダイオードを逆方向の過電圧から保護することができる。
また、請求項2の発明によれば、パッド部分の下に保護ダイオード半導体領域が配置されるので、保護ダイオードを設けることによる大型化を阻止又は抑制することができる。
また、本願の方法の発明によれば、保護ダイオード半導体領域と導電性基板との間に絶縁層を容易に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図1〜図18を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図1に示す本発明の実施例1に従う半導体発光装置は、図7に示すように発光ダイオードＤLとこれを過電圧から保護するための保護ダイオードＤPとが並列且つ逆極性に接続された回路を得るために、大別して発光ダイオードＤLと保護ダイオードＤPとの共通電極としての機能を有する導電性基板1と、窒化物半導体から成る発光ダイオード半導体領域2と、平面的に見て発効ダイオード半導体領域2の中央に配置され且つ発光ダイオード半導体領域2と同一の窒化物半導体から成る保護ダイオード半導体領域3と、保護ダイオード半導体領域３と導電性基板1との間に配置された絶縁層4と、発光ダイオード半導体領域2及び保護ダイオード半導体領域3と導電性基板1との間に配置された貼合せ金属領域5と、発光ダイオード半導体領域2と保護ダイオード半導体領域3との両方に接続された第1の電極6と、導電性基板1の下面に設けられた第2の電極7と、保護ダイオード半導体領域3と導電性基板1との間を電気的に接続するための接続導体と8と、保護ダイオード半導体領域3と接続導体8及び第1の電極6との間にそれぞれ配置された第1の保護絶縁膜9と、接続導体8と発光ダイオード半導体領域5及び第1の電極6との間にそれぞれ配置された第2の保護絶縁膜10と、発光ダイオード半導体領域2の上に配置された光透過性を有する第3の保護絶縁膜１１とから成る。以下、これ等を詳しく説明する。
【００１１】
導電性基板１は例えばボロン、インジウム等のｐ型不純物を含む単結晶シリコンから成り、一方の主面１２と他方の主面１３とを有している。この導電性基板１は例えば５×１０18〜５×１０19ｃｍ-3程度の不純物濃度と0.000１Ω・ｃｍ〜0.01Ω・ｃｍ程度の抵抗率を有し、第１及び第２の電極６〜７間の電流通路として機能する。更に導電性基板１は、発光ダイオード半導体領域２及び保護ダイオード半導体領域３の機械的支持体として機能するために例えば200〜500μｍ程度の厚みを有する。
【００１２】
発光ダイオード半導体領域２は、導電性基板１の一方の主面１２の外周側部分（第１の部分）の上に貼合せ金属領域５を介して配置されたｐ型の第１の半導体層１４と非ドープ半導体から成る活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６とから成る。
【００１３】
ｐ型の第１の半導体層１４は、ｐ型クラッド層と呼ばれるものであって、
化学式 ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
を満足する数値
で示される窒化物半導体にｐ型不純物をドーピングしたものから成ることが望ましい。この実施例の第１の半導体層１４は厚さ500ｎｍのｐ型ＧａＮで形成されている。
【００１４】
ダブルへテロ構造を形成するためにｐ型の第１の半導体層１４の上に配置された非ドープ半導体から成る活性層１５は、
化学式 ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、を満足する数値、
で示される窒化物半導体から成る事が望ましい。なお、図１では活性層１５が１つの層で概略的に示されているが、実際には周知の多重量子井戸構造を有している。勿論活性層１５を１つの層で個性することもできる。また、活性層１５に第１及び第２の半導体層１４、１６よりも少ない量のｎ型またはｐ型不純物を添加することもできる。また、活性層１５を省いてホモへテロ構造にすることもできる。
【００１５】
活性層１５の上に配置されたｎ型の第２の半導体層１６は、ｎ型クラッド層と呼ぶことができるものであって、
化学式 ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、 ０≦ａ≦１、
０≦ｂ＜１、
ａ＋ｂ≦１
を満足させる数値、
で示される窒化物半導体から成る事が望ましく、この実施例ではｎ型ＧａＮから成る。
【００１６】
保護ダイオード半導体領域３は、導電性基板１の一方の主面１２の中央部分（第２の部分）の上に絶縁層４と貼合せ金属領域５とを介して配置され、且つ図２に示すように平面的に見て発光ダイオード半導体領域２よりも内側に配置され且つリング状に形成されている。この保護ダイオード半導体領域３は発光ダイオード半導体領域２と同時に形成されたものであって、順次に配置されたｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とから成る。ｐ型の第３の半導体層１７はｐ型の第３の第１の半導体層１４と同一材料（窒化物半導体）で形成され、非ドープ半導体層１８は活性層１５と同一材料で形成され、ｎ型の第４の半導体層１９はｎ型の第２の半導体層１６と同一の材料で形成されている。
【００１７】
貼合せ金属領域５は、導電性基板１と発光ダイオード半導体領域２との間に順次に配置された第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａと、導電性基板１と保護ダイオード半導体領域３との間に絶縁層４を介して配置された第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂとから成る。第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂは、第１、第２、及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２３ａと同時に形成されている。絶縁層４は第２の保護ダイオード金属層２１ｂと第３の保護ダイオード金属層２３ｂとの間に配置されている。説明の都合上、互いに分離して示されている第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａは実際には相互に機械的及び電気的に結合されており、まとめて１つの層で示すことも可能なものである。また、互いに分離して示されている第１及び第２の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂも実際には相互に機械的及び電気的に結合されており、まとめて１つの層で示すことも可能なものである。第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ，２１ａ、２２ａ、２３ａは、導電性基板１よりは高い熱伝導率を有し且つ導電性基板１よりも大きい光反射率を有する例えば、Ａｕ（金）、又はＡｇ又はＡｕ合金、又はＡｇ合金等の金属又は合金であることが望ましい。
【００１８】
第１の電極６は、ワイヤ等の導電体部材をボンディングするためのパッド部分２４と、このパッド部分２４の外周端近くから下方に突出している発光ダイオード接続部分２５と、パッド部分２４の中央から下方に突出している保護ダイオード接続部分２６とから成る。
【００１９】
第１の電極６のパッド部分２４は、図２から明らかなように平面的に見て、発光ダイオード半導体領域２の一部のみを覆い且つ保護ダイオード半導体領域３の全部を覆い且つＡｌ（アルミニウム）ワイヤ又はＡｕ（金）ワイヤ等の導電体部材をボンディングすることができる寸法（面積及び厚み）を有している。従って、発光ダイオード半導体領域２から発生した光に対してパッド部分２４は実施的に不透過性を有する。
【００２０】
第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５は、光透過性導電膜２７を介して発光ダイオード半導体領域２のｎ型の第２の半導体層１６に接続されている。なお、第２の半導体層１６に第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５を直接に接続することもできる。しかし、この場合には発光ダイオード半導体領域２における電流の均一性が悪化する。光透過性導電膜２７は、ｎ型の第２の半導体層１６の上面の大部分に形成されて且つここに電気的に接続されているので、発光ダイオード半導体領域２における電流の均一性の向上に寄与する。発光ダイオード半導体領域２から発生した光を外部に取り出すことを可能にするために光透過性導電膜２７は、例えば厚さ100ｎｍ程度の酸化インジウムと酸化錫との混合物（ＩＴＯ）の膜とすることが望ましい。しかし、光透過性導電膜２７をＴｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｇ、Ａｕから選択された１種の金属、又はこれ等の合金から成る光透過性を有する比較的薄い膜によって形成することもできる。
なお、図１では、光透過性導電膜２７を第１の電極６とは別のものとして示したが、これを第１の電極６の一部と見なし、第１の電極６の発光ダイオード接続部分２５と光透過性導電膜２７とを合せて発光ダイオード接続導体部分と見なすこともできる。
【００２１】
第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６は、保護ダイオード半導体領域３の中央に形成された孔２８に挿入され且つ貼合せ金属領域５における第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂを介して保護ダイオード半導体領域３のｐ型の第３の半導体層１７に電気的に接続されている。
【００２２】
接続導体８は、図７に示す等価回路を形成するために保護ダイオード半導体領域３のｎ型の第４の半導体層１９と導電性基板１とを電気的に接続している。第１の保護絶縁膜９は、保護ダイオード半導体領域３の外周面及び第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂの側面と接続導体８との間、及び保護ダイオード半導体領域３の内周面と第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６との間に設けられている。従って、保護ダイオード半導体領域３の外周面及び第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂと接続導体８との間、及び保護ダイオード半導体領域３の内周面と第１の電極６の保護ダイオード接続部分２６との間は、第１の保護絶縁膜９によって電気的絶縁されている。また、第２の保護絶縁膜１０は、発光ダイオード半導体領域２及び第１の接続電極６と導体８との間に設けられているので、これ等の間は電気的に絶縁されている。
光透過性を有する第３の保護絶縁膜１１は、光透過性導電膜２７の上に配置されている。なお、製造工程を簡略化するために第２及び第３の保護絶縁膜１０、１１を同一材料で同時に形成することが望ましい。
【００２３】
第２の電極７は金属層からなり、導電性基板１の他方の主面１３の全面に形成されている。この第２の電極７は導電性基板１と貼合せ金属領域５を介して発光ダイオード半導体領域２のｐ型の第１の半導体層１４に接続されていると共に、導電性基板１と接続導体層８とを介して保護ダイオード３のｎ型の第４の半導体層１９にも接続されている。
なお、第２の電極７を導電性基板１の一方の主面１２の外周部分上に配置することもできる。また、独立した第２の電極７を省き、導電性基板又は貼合せ金属領域５を第２の電極として兼用することもできる。
【００２４】
図７は図１の半導体装値の等価回路を示す。発光ダイオードＤLは発光ダイオード半導体領域２に対応し、保護ダイオードＤPは保護ダイオード半導体領域３に対応し、第１の端子Ｔ1は第１の電極６に対応し、第２の端子Ｔ2は第２の電極７に対応している。保護ダイオードＤPは発光ダイオードＤLに対応して逆の極性を有して並列に接続されている。保護ダイオードＤPの順方向の立ち上り電圧（導通開始電圧）よりも高い逆方向電圧が発光ダイオードＤLに印加されると、保護ダイオードＤPが導通して、発光ダイオードＤLに印加される逆方向電圧が保護ダイオードＤPの順方向の立ち上り電圧（導通開始電圧）に制限される。これにより、発光ダイオードＤLを逆方向の過電圧（例えばサージ電圧）から保護することができる。なお、発光ダイオードＤLが順方向駆動された時には保護ダイオードＤPが逆バイアスの状態となるので、保護ダイオードＤPの電流は比較的小さい。
【００２５】
次に、図１の半導体装置の製造方法の１例を図３〜図６を参照して説明する。
なお、図３〜図６において図１と実質的に同一の部分には同一の参照符号が付されている。
【００２６】
まず、図３に示すシリコンから成る導電性基板１の一方の主面１２に貼合せ
用の第１の金属層２０を設け、他方の主面１３に第２の電極７を設ける。なお、後述する貼合せ工程の後に第２の電極７を設けることもできる。
【００２７】
次に、図４に示す成長用基板３０を用意する。成長用基板３０は、この上に半導体を気相成長させることができるものであればどのようなものでも良く、例えば、ＧａＡｓ等の３−５族半導体、又はシリコン、又はサファイヤ等から選択される。
【００２８】
次に、成長用基板３０の上にｎ型半導体層１６´と非ドープ半導体層１５´とｐ型半導体層１４´とを順次に周知の気相成長法で形成して半導体基板３１を得る。なお、成長用基板３０とｎ型半導体層１６´との間にバッファ層を配置することもできる。図４のｎ型半導体層１６´は図１のｎ型の第２の半導体層１６とｎ型の第４の半導体層１９とを得るためのものであって、これ等と同一材料から成る。従って、このｎ型半導体を第２の半導体層と呼ぶこともできる。非ドープ半導体層１５´は図１の活性層１５と非ドープ半導体層１８を得るためのものであって、これ等と同一の材料から成る。ｐ型半導体層１４´は、図１のｐ型の第１の半導体層１４とｐ型の第３の半導体層１７とを得るためのものであって、これ等と同一材料から成る。従って、このｐ型半導体層１４´を第１の半導体層と呼ぶこともできる。
【００２９】
次に、図４に示すように、ｐ型半導体装置１４´の上面全体に第２の金属層２３を設ける。
次に、第２の金属層２３の上面全体に絶縁層を設け、これを選択的にエッチングすることによって絶縁層４を得る。
次に、第２の金属層２３及び絶縁層４の上に絶縁層４と同一又はほぼ同一の厚みを有する金属層を設け、しかる後、この金属層の絶縁層４の上の部分を選択的に除去して図４に示す第３の金属層２２を得る。
次に、第３の金属層２２及び絶縁層４の上に第４の金属層２１を設ける。
なお、各金属層２０、２１、２２、２３及び絶縁層４は例えば周知のスパッタリング方法で形成する。
【００３０】
次に、図３の導電性基板１側の第１の金属層２０と、図４の半導体基板３１側の第４の金属層２１とを図５に示すように重ね合せて加圧接触させ且つ熱処理を施して第１及び第４の金属層２０、２１を貼合わせる。
【００３１】
次に、成長用基板３０を切削又はエッチング除去する。なお、図５に示す貼付け工程前に成長用基板３０を除去することもできる。
【００３２】
次に、半導体基板３１及び貼合せ金属領域５を選択的に除去して図６に示すリング状の溝３２を形成し、且つ半導体基板３１の中央部分を除去して孔２８を形成する。これにより、リング状溝３２の外周側に発光ダイオードのためのｐ型の第１の半導体層１４と活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６から成る発光半導体領域２が得られ、リング状溝３２の内周側に保護ダイオードのためのｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とから成る保護ダイオード半導体領域３が得られる。また、第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａと、第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂが得られる。孔２８はその底面に第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが露出するように半導体基板３１のみを除去することによって得る。
なお、図６の第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａは図５の第１、第４、第３及び第２の金属層２０、２１、２２、２３に基づいて形成されている。また、図６の第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂは、図５の第１、第４及び第２の金属層２０、２１、２３に基づいて形成されている。また、図６のｐ型の第１及び第３の半導体層１４、１７は、図５のｐ型半導体層１４´に基づいて形成されている。また、図６の活性層１５及び非ドープ半導体層１８は図５の非ドープ半導体層１５´に基づいて形成されている。また図６のｎ型の第２及び第４の半導体層１６、１９は図５のｎ型半導体層１６´に基づいて形成されている。
【００３３】
次に、図１に示す第１の保護絶縁膜９を例えばスパッタリング法によって形成する。
次に、接続導体８を例えば蒸着で形成する。
次に、光透過性導電膜２７を例えば蒸着によって形成する。なお、接続導体８を光透過性導電膜と同一材料で同時に形成することもできる。
次に、第２及び第３の保護絶縁膜１０、１１を例えばスパッタリング法で形成する。
次に第１の電極６を例えば蒸着によって形成し、図１に示す半導体発光装置を得る。
【００３４】
本実施例は次の効果を有する。
（１） 導電性基板１が発光ダイオードのアノード電極と保護ダイオードのカソード電極との両方の機能を有するので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の小型化及び低コスト化が達成される。
（２） 導電性基板１が使用され、これが貼合せ金属領域５を介して発光ダイオードの第１の半導体層１４の下面全体に結合されているので、発光ダイオードの順方向電圧及び抵抗をサファイア基板を使用する従来の発光ダイオードよりも小さくすることができる。また、放熱性においても本実施例の導電性基板１は従来のサファイヤ基板よりも優れている。
（３） 保護ダイオード半導体領域３は、発光ダイオード半導体領域２と同一材料で同時に形成されているので、保護ダイオード半導体領域３を容易に得ることができ、保護ダイオードの製造コストの低減を図ることができる。
（４） 第３の半導体層１７、非ドープ半導体層１８、及び第４の半導体層１９から成る保護ダイオード半導体領域３は、絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離されているので、発光ダイオードＤLに対して保護ダイオードＤPを容易に並列に接続することが可能になる。
（５） 保護ダイオード半導体領域域３は平面的に見てパッド部分２４に覆われるように配置されているので、保護ダイオードを伴なった半導体発光装置の大型化を阻止又は抑制することができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、図８及び図９を参照して実施例２に従う半導体発光装置を説明する。但し、図８及び図９並びに後述する図１０〜図１８において図１〜図７と実質的に同一の部分及び図１〜図１８の実施例の相互間において実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図８にその一部が示されている半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ａとを有し、この他は図１と同一に形成されている。
変形された保護ダイオード半導体領域３ａは図１のリング状の保護ダイオード半導体領域３を図９に示すように半円形にしたものに相当する。
【００３７】
図8の変形された第1の電極６ａは、発光ダイオード半導体領域２と保護ダイオード半導体領域３ａとを区画する溝３２の中に配置された突出部４０を有する。
【００３８】
変形された保護ダイオード半導体領域３ａのｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体１８とｎ型の第４の半導体層１９とは、発光ダイオード半導体領域２のｐ型の第１の半導体層１４と活性層１５とｎ型の第２の半導体層１６と同一材料で同時に形成されたものであり、且つ第１の電極６ａのパッド部分２４に覆われるように配置され且つ絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離されている。従って、図８の実施例２によっても図１の実施例と同一の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３９】
図１０に示す実施例３の半導体発光装置は、変形された第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２と変形された第１の電極６ｂとを有し、この他は図１と実質的に同一に形成されている。
【００４０】
図１０の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２は、図１の保護ダイオード半導体領域３を分断したものに相当し、導電性基板１の第２及び第３の部分の上に絶縁層４を含む第１及び第２の貼合せ部分４２，４３を介して配置されている。第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２は、第１及び第２の保護ダイオードを得るために図１の保護ダイオード領域３と同様にｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とをそれぞれ有する。なお、第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ２の第３及び第４の半導体層１７，１９は、特許請求の範囲で第５及び第６の半導体層と呼ばれている。
第１及び第２の貼合せ部分４２，４３は同一の積層構造を有し、第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ、２１ｂ、２３ｂ及び絶縁層４を溝４１で分断することによって形成されている。なお、特許請求の範囲では第１の貼合せ部分４２の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが第１の金属層と呼ばれ、第２の貼合せ部分４３の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂが第２の金属層と呼ばれている。
【００４１】
第１の電極６ｂと導電性基板１との間に第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１に基づくの第１の保護ダイオードと第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ２に基づく第２の保護ダイオードとの直列回路を接続するために、第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１のｎ型の第４の半導体層１９が第１の接続導体８によって導電性基板１に接続され、第１の保護ダイオード半導体領域３ｂ１のｐ型の第３の半導体層１７が第１の貼合せ部分４２の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂと第２の接続導体８ａとを介して第２の保護半導体領域３ｂ２のｎ型の第４の半導体層１９に接続されている。また、第２の保護半導体領域３ｂ２のｐ型の第３の半導体層１７は第２の貼合せ部分４３の第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂを介して第１の電極６ｂの保護ダイオード接続部分２６に接続されている。
第１の電極６ｂは、発光ダイオード半導体領域２と第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２とを区画する溝３２に挿入された突出部分４０と、第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２の相互間に挿入された突出部分４４を有する。
【００４２】
図８の半導体発光装置の等価回路は、図７の保護ダイオードＤｐを図８の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２に基づく第１及び第２の保護ダイオードの直列回路に置き換えたものに相当する。従って、発光ダイオードＤLを順方向駆動している時に第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２を通って流れる漏れ電流を、図１の１つの保護ダイオード半導体領域３を通って流れる漏れ電流よりも小さくすることができる。
なお、図１０の第１及び第２の保護ダイオード半導体領域３ｂ１，３ｂ２の各層１７，１８，１９は、発光ダイオード半導体領域２の各層１４，１５，１６と同一の半導体材料で形成され、且つ絶縁層４によって導電性基板１から電気的に分離され且つ第１の電極６ｂによって覆われているので、図１０の実施例３によっても図１の実施例１と同一の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４３】
図１１の実施例４の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ｃと変形された第１の電極６ｃを有する他は、図１と同一に構成されている。変形された保護ダイオード半導体領域３ｃは、図１の保護ダイオード半導体領域３と同様にｐ型の第３の半導体層１７と非ドープ半導体層１８とｎ型の第４の半導体層１９とを有する。しかし、図１１においては、保護ダイオード半導体領域３ｃのｐ型の第１の半導体領域１７の露出部分５０が設けられ、ここに第１の半導体領域１７の露出部分とオーミック接触する金属層２６ａを介して第１の電極６ｃの保護ダイオード接続部分２６が接続されている。従って、図１１の実施例４では、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂは保護ダイオードの電気的接続に関与していない。
【００４４】
図１１の第１の電極６ｃは、図８と同様に溝３２に挿入された突出部分４０を有する点を除いて図１と実質的に同一に形成されている。
図１１の実施例４の半導体発光装置の基本的構造は図１と同一であるので、図１の実施例１と同一の効果を有する。
なお、金属層２６ａを第１の半導体領域１７の露出部分とショットキー接触する材料で形成することもできる。この場合も、基本的構造は図１と同一であるので、図１の実施例と同一の効果を有する。但し、正確には保護ダイオードとしてのショットキーダイオードを含む後述する実施例７と等価な回路になり、実施例７と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００４５】
図１２に示す実施例５の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと、変形された貼合せ金属領域５ａと、変形された第１の電極６ｄと、追加された高誘電体層４ａとを有し、この他は図１と実質的に同一に形成されている。
【００４６】
変形された保護ダイオード半導体領域３ａは、図８の保護ダイオード半導体領域３ａと同様に形成されている。
【００４７】
変形された貼合せ金属領域５ａは、図１と同様に形成された第１、第２、第３及び第４の発光ダイオード部分金属層２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａから成る第１の部分５１と、図１と同様に形成された第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂ，２３ｂから成る第２の部分５２とを有する他に、第１、第２及び第３のコンデンサ部分金属層２０ｃ，２１ｃ，２３ｃから成る第３の部分５３を有する。なお、貼合せ金属領域５ａの第２の部分５２には図１と同様に絶縁層４が含まれ、また第３の部分５３にはコンデンサ用誘電体層４ａが含まれている。第１、第２及び第３の部分５１，５２，５３は、溝３２，５４，５５によって電気的に分離されている。
【００４８】
第３の部分５３の第１、第２及び第３のコンデンサ部分金属層２０ｃ，２１ｃ，２３ｃは、第２の部分５２の第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｄ，２１ｂ，２３ｂと同一材料で同時に形成されている。コンデンサ用誘電体層４ａは、絶縁層４よりも高い誘電率を有する例えば、BaTiO3等の高誘電率材料で形成されている。コンデンサ用誘電体層４ａは第２及び第３のコンデンサ部分金属層２１ｃ，２３ｃで挟まれ、これ等と共にコンデンサを構成している。
【００４９】
第１の電極６ｄはコンデンサ接続部分５６を有し、このコンデンサ接続部分５６が第３のコンデンサ部分金属層２３ｃに接続されている。従って、コンデンサ用誘電体層４ａに基づく保護コンデンサは第１の電極６ｄと導電性基板１との間に接続され且つ保護ダイオード半導体領域３ｄの保護ダイオードに対して並列に接続されている。
【００５０】
図１２の実施例５は、図１の実施例１と同一の効果を有する他に、コンデンサ用誘電体層４ａに基づく過電圧吸収効果を得ることができる。なお、コンデンサ用誘電体層４ａは第１の電極６ｄの下に配置されているので、半導体発光装置の小型に保つことができる。
【実施例６】
【００５１】
図１３に示す実施例６の半導体発光装置は、変形された第１の保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｅと追加された第２の保護ダイオード半導体領域６０とを有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００５２】
第１の保護ダイオード半導体領域３ａは、図７の保護ダイオードＤpと同一機能を有する第１の保護ダイオードを構成している。
【００５３】
図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０は、定電圧ダイオードを構成するものであってｐ型半導体薄膜６１とｎ型半導体薄膜６２とから成る。ｐ型及びｎ型半導体薄膜６１，６２は、例えばアモルファス（非晶質）シリコンから成り、例えばＣＶＤで形成される。勿論、各半導体薄膜６１，６２はアモルファスシリコン以外の半導体材料であっても良いし、またＣＶＤ以外のスパッタ、印刷等の別の方法で形成しても良い。ｐ型半導体薄膜６１は、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂの上に配置され、ｎ型半導体薄膜６２は、ｐ型半導体薄膜６１と第１の電極６ｅの保護ダイオード接続部分２６との間に配置されている。従って、第２の保護ダイオード半導体領域６０に基づく第２の保護ダイオードは、第１の保護ダイオード半導体領域３ａに基づく第１の保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続され、この直列回路が発光ダイオードに対して並列に接続されている。
【００５４】
第２の保護ダイオード半導体領域６０に基づく第２の保護ダイオードは、所定値以上の逆方向電圧が印加された時にツエナー降伏又はアバランシェ降伏してほぼ一定電圧になる特性を有する。従って、発光ダイオード半導体領域２に所定値以上の逆方向電圧（例えばサージ電圧）が印加された時に、第２の保護ダイオードが導通状態、且つ順方向バイアス状態の保護ダイオード半導体領域３ａの第１の保護ダイオードも導通状態となり、発光ダイオードの電圧が所定値以下に抑えられる。
【００５５】
第２の保護ダイオード半導体領域６０は、第１の電極６ｅのパッド部分２４の下に形成されているので、半導体発光装置の大型化を招かない。なお、実施例６の半導体発光装置は、第１の保護ダイオード半導体領域３ａを有するので、実施例１と同様な効果も有する。
【実施例７】
【００５６】
図１４に示す実施例７の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｆと追加された第２の保護ダイオードとしてのショットキーダイオード７０を有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００５７】
ショットキーダイオード７０は、第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂの上に配置されたｐ型半導体層７１と、ｐ型半導体層７１と第１の電極６ｆの保護ダイオード接続部分２６との間に配置され且つｐ型半導体層７１にショットキー接触している金属層７２とから成る。ｐ型半導体層７１は、図５に示すｐ型半導体層１４´を残存させたものであり、窒化物半導体から成る。しかし、ｐ型半導体層７１をアモルファスシリコン等の別の半導体材料で形成することもできる。
【００５８】
図１４のショットキーダイオード７０は、図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０の第２の保護ダイオードと同様に保護ダイオード半導体領域３ａの保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続されている。ショットキーダイオード７０は図１３の実施例６の第２の保護ダイオード半導体領域６０と同様の効果を有する。
また、保護ダイオード半導体領域３ａと共にショットキーダイオード７０は第１の電極６５のパッド部分２４の下に配置されているので、実施例７は実施例１と同様な効果も有する。
【実施例８】
【００５９】
図１５に示す実施例８の半導体発光装置は、変形された半導体基板１ａと変形された保護ダイオード半導体領域３ａと変形された第１の電極６ｇと追加された第２の保護ダイオード８０と追加された接続導体８３とを有し、この他は図１と同一に形成されている。
【００６０】
図１５の保護ダイオード半導体領域３ａは図８及び図９で同一の参照符号で示すものと実質的に同一に形成されている。
【００６１】
図１５の半導体基板１ａは、ｎ+型シリコン半導体から成る。第２の保護ダイオード８０は、ｎ+型半導体基板１ａの中に拡散で形成されたｐ+型半導体領域８１とこのｐ+型半導体領域８１の中に拡散で形成されたｎ+型半導体領域８２とから成る。ｎ+型半導体領域８２には第１の電極６ｇの保護ダイオード接続部分２６がオーミック接触し、ｐ型半導体領域８１と第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂとの間が第２の接続導体８３で接続されている。従って、第２の保護ダイオード８０は、図１３の第２の保護ダイオード半導体領域６０の第２の保護ダイオードと同様に保護ダイオード半導体領域３ａの第１の保護ダイオードに対して逆の極性を有して直列に接続されている。第２の保護ダイオード８０は図１３の第２の保護ダイオードと同様に定電圧特性を有し、且つ第１の電極６ｇのパッド部分２４の下に配置されているので、図１５の実施例８は図１３の実施例６と同一の効果を有する。
【実施例９】
【００６２】
図１６に示す実施例９の半導体発光装置は、変形された保護ダイオード半導体領域３ａを変形された第１の電極６ｈによって覆われない位置に移動した点において図１の実施例１と相違している。即ち、図１６においては第１、第２及び第３の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂ，２３ｂと絶縁層４とから成る貼合せ部分とこの上の保護ダイオード半導体領域３ａが、第１の電極６ｈの下に配置されずに発光ダイオード半導体領域２の外周側部分に配置されている。また、パッド部分２４を有する第１の電極６ｈの下面全体が光透過性導電膜２７に接続されている。図８と同様に形成された保護ダイオード半導体領域３ａのｎ型の第４の半導体層１９は接続導体８を介して導電性基板１に接続されている。ｐ型の第３の半導体層１７は第３の保護ダイオード部分金属層２３ｂと接続導体９０と光透過性導電膜２７とを介して第１の電極６ｈに接続されている。従って、図１６の発光ダイオード半導体領域２の発光ダイオードと保護ダイオード半導体領域３ａの保護ダイオードとの電気的接続関係は図７の等価回路と同一である。
【００６３】
図１６の実施例９の半導体発光装置は、図１の実施例１における第１の電極６の下に保護ダイオード半導体領域３を配置することによって得られた小型化の効果を除いて図１の実施例１と同一の効果を有する。
【実施例１０】
【００６４】
図１７は実施例１０の変形された貼合せ金属領域５ｂを図６と同様に示すものである。図１７の貼合せ金属領域５ｂは、図１の貼合せ金属領域５から第２の発光ダイオード部分金属層２１ａと第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂとを省き、その他は図１と同一に形成したものに相当する。従って、図１７では発光ダイオード部分金属層２０ａ，２２ａの相互間、及び保護ダイオード部分金属層２０ｂと絶縁層４との間が貼合せ面となっている。
【００６５】
図１７の保護ダイオード部分金属層２０ｂと絶縁層４との貼合せ部分の結合強度は、図１の第１及び第２の保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２１ｂの貼合せ部分の結合強度よりも低くなるが、図１の第２の発光ダイオード部分金属層２１ａ及び第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂを省いた分だけコストの低減を図れる。
【００６６】
なお、図１７の変形として発光ダイオード部分金属層２２ａ，２３ａの相互間及び絶縁層４と保護ダイオード部分金属層２３ｂの相互間を貼合せ面とすることもできる。また、図１７の貼合せ構造を図８〜図１６の実施例にも適用することができる。
【実施例１１】
【００６７】
図１８は実施例１１の変形された貼合せ金属領域５ｃを図６と同様に示すものである。図１８の貼合せ金属領域５ｃは、図１の貼合せ金属領域５から第２及び第３の発光ダイオード部分金属層２１ａ，２２ａと第２の保護ダイオード部分金属層２１ｂとを省き、且つ絶縁膜４を導電性基板１の一方の主面１２上に直接に設け、この他は図１と構成したものに相当する。この図１８では２つの発光ダイオード部分金属層２０ａ，２３ａの相互間と、２つの保護ダイオード部分金属層２０ｂ，２３ｂの相互間とが貼合せ面となる。また、この実施例１１では導電性基板１の一方の主面１２の上に絶縁層４が設けられ、この上に第１の保護ダイオード部分金属層２０ｂが設けられている。第１の発光ダイオード部分金属層２０ａは第１の保護ダイオード部分金属層２０ｂと同時に形成されている。
【００６８】
図１８の実施例１１は、貼合せ金属領域５ｃにおける金属層の数を実施例１に比べて少なくできるという利点を有する。
なお、図１８の貼合せ構造を図８〜図１６の実施例にも適用することができる。
【００６９】
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１） 導電性基板１を単結晶シリコン以外の多結晶シリコン又はＳｉＣ等のシリコン化合物、又は３−５族化合物半導体、又は金属とすることができる。また、導電性基板１が金属基板の場合には第２の電極７を金属基板の一部で形成することができる。
（２） 図１〜図１５の実施例では保護ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂが発光ダイオード半導体領域２の中央に配置され且つこの全部が第１の電極６〜６ｇで覆われているが、保護ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂを発光ダイオード半導体領域２の中央以外の部分に配置し且つこの一部のみを第１の電極６〜６ｇで覆うようにすることもできる。
（３） 各実施例の発光ダイオード半導体領域２及び発光ダイオード半導体領域３，３ａ，３ｂの各層の導電型を各実施例と逆にすることができる。
（４） 光透過性導電膜２７を、格子状又は網目状又はストライプ状の様に孔を有する導電膜に置き換え、この孔を有する導電膜を第１の電極６〜６ｇに接続することができる。また、光透過性導電膜２７を省いて第１の電極６〜６ｇを発光ダイオード半導体領域２に直接に接続することもできる。
（５） 貼合せ金属領域５を省いて導電性基板１と半導体基板３１とを貼合せることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１に従う半導体発光装置を示す中央縦断面図である。
【図２】図１の半導体発光装置の導電性基板及び半導体領域を縮小して示す平面図である。
【図３】図１の半導体発光装置の製造工程中の金属層と第２の電極とを伴なった導電性基板を示す断面図である。
【図４】図１の半導体発光装置を製造するために成長用基板の上に複数の半導体層と複数の金属層と絶縁層とを設けたものを示す断面図である。
【図５】図３に示すものと図４に示すものとを貼合せた貼合せ体を示す断面図である。
【図６】図５から成長用基板を除去し、半導体領域を発光ダイオード半導体領域と保護ダイオード半導体領域とに分離したものを示す断面図である。
【図７】図１の半導体発光装置の等価回路図である。
【図８】実施例２の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図９】図８の発光ダイオード半導体領域と保護ダイオード半導体領域とを示す平面図である。
【図１０】実施例３の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１１】実施例４の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１２】実施例５の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１３】実施例６の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１４】実施例７の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１５】実施例８の半導体発光装置の一部を示す断面図である。
【図１６】実施例９の半導体発光装置を示す断面図である。
【図１７】実施例１０の半導体発光装置の一部を図６と同様に示す断面図である。
【図１８】実施例１１の半導体発光装置の一部を図６と同様に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 導電性基板
２ 発光ダイオード半導体領域
３，３ａ，３ｂ 保護ダイオード半導体領域
４ 絶縁層
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 貼合せ金属領域
６〜６ｇ 第１の電極
７ 第２の電極
２４ パッド部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、
前記導電性基板の一方の主面の第１の部分の上に配置された第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有している発光ダイオード半導体領域と、
前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第３の半導体層と前記第３の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第４の半導体層とを有している保護ダイオード半導体領域と、
前記第２の半導体層と前記第３の半導体層との両方に接続されている電極と、
前記第４の半導体層と前記導電性基板とを電気的に接続している接続導体と
を備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項２】
前記電極は、前記第２の半導体層に接続された発光ダイオード接続部分と、前記第３の半導体層に電気的に接続された保護ダイオード接続部分と、平面的に見て前記保護ダイオード半導体領域を覆うように配置され且つ前記発光ダイオード接続部分及び前記保護ダイオード接続部分に接続されたパッド部分とから成ることを特徴とする請求項１記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項３】
更に、前記第２の半導体層の上に配置され且つ前記電極の前記発光ダイオード接続部分に接続されている光透過性導電膜又は光透過孔を有する導電膜を有していることを特徴とする請求項２記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項４】
更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された金属層を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記金属層を介して前記第３の半導体層に接続されていることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項５】
前記第３の半導体層は前記第４の半導体層が設けられていない部分を有しており、前記電極の前記保護ダイオード接続部分は前記第３の半導体層の前記第４の半導体層が設けられていない部分に接続されていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項６】
更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された第１の金属層と、
前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置された第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上に配置された第２の金属層と、
前記第２の金属層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第５の半導体層と前記第５の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第６の半導体層とを有している第２の保護ダイオード半導体領域と、
前記第３の半導体層に前記第１の金属層を介して接続された一端部分と前記第６の半導体層に接続された他端部分とを有する第２の接続導体と
を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記第２の金属層に接続されていることを特徴とする請求項１記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項７】
更に、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置され且つ前記絶縁層よりも高い誘電率を有しているコンデンサ用誘電体層を有し、
前記電極は、更に、コンデンサ用誘電体層に接続されたコンデンサ接続部分を有していることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項８】
更に、前記電極の前記保護ダイオード接続部分と前記第３の半導体層との間に接続され且つ前記第３及び第４の半導体層に基づく第１の保護ダイオードと反対の極性を有し且つ前記第１及び第２の半導体層に基づく発光ダイオードに所定値以上の逆方向電圧が印加された時に導通する特性を有している第２の保護ダイオードを有していることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項９】
導電性基板を用意する工程と、
第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有し且つ発光機能を有している半導体基板を用意する工程と、
前記導電性基板の一方の主面の一部分又は前記半導体基板の一方の主面の一部分上に絶縁層を形成する工程と、
前記導電性基板の一方の主面と前記半導体基板の一方の主面とを前記絶縁層を介して貼合せて貼合体を得る工程と、
前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分をこの他の部分から分離する溝を前記半導体基板に形成し、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分に保護ダイオード半導体領域を得、この他の部分に発光ダイオード半導体領域を得る工程と、
前記保護ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層を前記導電性基板に接続するための接続導体を形成する工程と、
前記発光ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層と前記保護ダイオード半導体領域の前記第１の半導体層との両方に電気的に接続された電極を形成する工程と
を備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置の製造方法。
【請求項１】
導電性基板と、
前記導電性基板の一方の主面の第１の部分の上に配置された第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有している発光ダイオード半導体領域と、
前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第３の半導体層と前記第３の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第４の半導体層とを有している保護ダイオード半導体領域と、
前記第２の半導体層と前記第３の半導体層との両方に接続されている電極と、
前記第４の半導体層と前記導電性基板とを電気的に接続している接続導体と
を備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項２】
前記電極は、前記第２の半導体層に接続された発光ダイオード接続部分と、前記第３の半導体層に電気的に接続された保護ダイオード接続部分と、平面的に見て前記保護ダイオード半導体領域を覆うように配置され且つ前記発光ダイオード接続部分及び前記保護ダイオード接続部分に接続されたパッド部分とから成ることを特徴とする請求項１記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項３】
更に、前記第２の半導体層の上に配置され且つ前記電極の前記発光ダイオード接続部分に接続されている光透過性導電膜又は光透過孔を有する導電膜を有していることを特徴とする請求項２記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項４】
更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された金属層を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記金属層を介して前記第３の半導体層に接続されていることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項５】
前記第３の半導体層は前記第４の半導体層が設けられていない部分を有しており、前記電極の前記保護ダイオード接続部分は前記第３の半導体層の前記第４の半導体層が設けられていない部分に接続されていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項６】
更に、前記絶縁層と前記第３の半導体層との間に配置された第１の金属層と、
前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置された第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上に配置された第２の金属層と、
前記第２の金属層の上に配置され且つ前記第１の半導体層と同一の材料で形成されている第５の半導体層と前記第５の半導体層の上に直接に又は別の半導体層を介して配置され且つ前記第２の半導体層と同一の材料で形成されている第６の半導体層とを有している第２の保護ダイオード半導体領域と、
前記第３の半導体層に前記第１の金属層を介して接続された一端部分と前記第６の半導体層に接続された他端部分とを有する第２の接続導体と
を有し、前記電極の前記保護ダイオード接続部分が前記第２の金属層に接続されていることを特徴とする請求項１記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項７】
更に、前記導電性基板の一方の主面の第２の部分の隣の第３の部分の上に配置され且つ前記絶縁層よりも高い誘電率を有しているコンデンサ用誘電体層を有し、
前記電極は、更に、コンデンサ用誘電体層に接続されたコンデンサ接続部分を有していることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項８】
更に、前記電極の前記保護ダイオード接続部分と前記第３の半導体層との間に接続され且つ前記第３及び第４の半導体層に基づく第１の保護ダイオードと反対の極性を有し且つ前記第１及び第２の半導体層に基づく発光ダイオードに所定値以上の逆方向電圧が印加された時に導通する特性を有している第２の保護ダイオードを有していることを特徴とする請求項２又は３記載の保護ダイオードを伴った半導体発光装置。
【請求項９】
導電性基板を用意する工程と、
第１導電型の第１の半導体層と前記第１の半導体層に上に直接に又は別の半導体層を介して配置された第２導電型の第２の半導体層とを有し且つ発光機能を有している半導体基板を用意する工程と、
前記導電性基板の一方の主面の一部分又は前記半導体基板の一方の主面の一部分上に絶縁層を形成する工程と、
前記導電性基板の一方の主面と前記半導体基板の一方の主面とを前記絶縁層を介して貼合せて貼合体を得る工程と、
前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分をこの他の部分から分離する溝を前記半導体基板に形成し、前記半導体基板の前記絶縁層の上の部分に保護ダイオード半導体領域を得、この他の部分に発光ダイオード半導体領域を得る工程と、
前記保護ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層を前記導電性基板に接続するための接続導体を形成する工程と、
前記発光ダイオード半導体領域の前記第２の半導体層と前記保護ダイオード半導体領域の前記第１の半導体層との両方に電気的に接続された電極を形成する工程と
を備えていることを特徴とする保護ダイオードを伴った半導体発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−１５７９２６（Ｐ２００７−１５７９２６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４９５２６（Ｐ２００５−３４９５２６）
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２日（２００５．１２．２）
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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