[发明专利]半导体发光装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及伴随有过电压保护单元的半导体发光装置及其制造方法。

背景技术

近年来，作为半导体发光元件，一直关注使用了氮化物半导体材料的发光二极管。利用该发光二极管，能够发出365mm～550mm左右范围内的波长的光。

但是，对于使用了这种氮化物半导体材料的发光二极管来说，静电破坏耐量比较小，例如，当被施加比100V高的浪涌电压时，会导致破坏。为了进行静电保护，考虑与发光二极管一起将过电压保护二极管或电容等个别的保护元件搭载在同一封装内，但是，部件件数增大。为解决该问题，专利文献1(美国US-2005-0168899-A1)中公开了在支撑氮化物半导体的硅衬底中形成保护元件的内容。在该专利文献1公开的多个具体例之一中，将形成在硅衬底上的保护二极管相对于发光二极管反方向并联连接。因此，当对发光二极管施加反方向电压时，保护二极管导通，发光二极管的阴极阳极间电压受限于保护二极管的正向电压。对于保护二极管的正向电压(导通开始电压)来说，例如，如1V以下这样比较低，因此伴随有保护二极管的发光二极管的反方向耐压也必然变低。因此，在要求较高的反方向耐压的电路(例如，矩阵电路)中，不能使用发光二极管与保护二极管反方向并联连接的半导体发光装置。

专利文献1公开了如下内容：为了使伴随有保护元件的半导体发光装置的反方向耐压提高，利用杂质扩散，在n型硅衬底中形成p型半导体层和n型半导体层，得到保护用的npn元件。但是，当由独立的两个杂质扩散步骤形成p型半导体层和n型半导体层时，制造步骤变得繁杂，伴随有保护元件的半导体发光装置成本变高。

专利文献1：美国US-2005-0168899-A1公报

发明内容

本发明所要解决的课题是容易地制造伴随有用于保护发光二极管不受比预定值高的反方向电压影响的保护元件的半导体发光装置困难这一课题。

用于解决上述课题的本发明是一种半导体发光装置的制造方法，其特征在于，具有如下步骤：

准备硅衬底，该硅衬底具有一个及另一个主面，并且，包括从所述一个主面的第一部分形成到预定深度的n型硅半导体层、和包围所述n型半导体层的p型半导体部分；

在所述硅衬底的所述一个主面上外延生长含有III族元素的第一导电型化合物半导体，形成第一导电型化合物半导体层，并且在所述第一导电型化合物半导体层上外延生长第二导电型化合物半导体，形成第二导电型化合物半导体层，得到主半导体区域，同时使所述第一导电型化合物半导体层的III族元素从所述硅衬底的所述一个主面向所述硅衬底中热扩散得比所述n型硅半导体层浅，得到p型硅半导体层；

除去所述主半导体区域的一部分，使所述硅衬底的所述一个主面的所述第一部分露出；

在所述硅衬底的所述一个主面的所述第一部分形成沟槽，将所述p型硅半导体层分割为配置在所述n型硅半导体层上的第一部分、和与所述第一部分电隔离的第二部分，并且，使所述p型硅半导体层的所述第一部分与所述n型硅半导体层之间的pn结的端部、及所述硅衬底的p型半导体部分与所述n型硅半导体层之间的pn结的端部在所述沟槽露出；

形成第一电极，该第一电极与在所述硅衬底的所述一个主面的第二部分上残存的所述主半导体区域的所述第二导电型化合物半导体层和所述p型硅半导体层的所述第一部分连接；

形成与所述硅衬底的所述p型半导体部分连接的第二电极。

此外，在本发明的半导体发光装置中，

具有：硅衬底，其具有一个及另一个主面，并且，包括以在所述一个主面的预定部分具有第一深度的方式所形成的n型硅半导体层、和包围所述n型硅半导体层的p型半导体部分；主半导体区域，利用外延生长形成在所述硅衬底的所述一个主面上，并且具有包含III族元素的第一导电型化合物半导体层、和在所述第一导电型化合物半导体层上利用外延生长所形成的第二导电型化合物半导体层；缺口部，以使所述硅衬底的所述一个主面的所述预定部分露出的方式形成在所述主半导体区域；p型硅半导体层，利用所述主半导体区域的外延生长中的所述第一导电型化合物半导体层的III族元素的热扩散形成在所述硅衬底中，并且离所述硅衬底的所述一个主面的深度是比所述第一深度浅的第二深度；沟槽，以将所述p型硅半导体层分割为配置在所述n型硅半导体层上的第一部分和与所述第一部分电隔离的第二部分的方式形成在所述p型硅半导体层上；第一电极，连接到所述第二导电型化合物半导体层和所述p型硅半导体层的所述第一部分；第二电极，与所述硅衬底的所述p型半导体部分连接，