発光半導体素子並びに発光性半導体素子の製造方法
【課題】放射効率が高められたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体素子およびその種の半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体素子が第１の主面及び第２の主面を有し、且つ、半導体素子の半導体基体が種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の積層体によって形成されており、生成される放射の少なくとも一部が前記第１の主面を通過して出力結合され、第２の主面上にリフレクタが被着されている。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出する。
【解決手段】半導体素子が第１の主面及び第２の主面を有し、且つ、半導体素子の半導体基体が種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の積層体によって形成されており、生成される放射の少なくとも一部が前記第１の主面を通過して出力結合され、第２の主面上にリフレクタが被着されている。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光半導体素子並びに発光性半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮベースの発光半導体素子は、例えばUS 5 210 051から公知である。そのような半導体素子は、活性ＧａＮ層を有する半導体基体を含み、このＧａＮ層はＳｉＣ層上に被着されている。半導体基体は表側では光を出力結合するＧａＮ層と接触しており、裏側ではＳｉＣ層と接触している。
【０００３】
さらには例えばUS 5 874 747から、ＧａＮの代わりに使用される窒化物並びにこの窒化物を基礎とする三元混晶または四元混晶を使用することが公知である。殊に次の化合物が該当する。すなわちＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及びＡｌＩｎＧａＮである。以下では「ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体」は、この三元混晶または四元混晶並びにガリウム窒化物自体に関する。
【０００４】
さらに、ＧａＮ半導体結晶をエピタキシャルに製造することが公知である。基板としては通常の場合サファイア結晶またはＳｉＣが使用される。US 5 928 421によれば、格子欠陥を回避することに関してＳｉＣ基板が選択されるべきであり、何故ならばサファイアとＧａＮとの間の格子不整合が比較的大きいことに基づいて、サファイア上に成長されたＧａＮ層は多数の格子欠陥を有するからである。
【０００５】
発光性ＧａＮ半導体素子の欠点は以下のことである。すなわち、半導体基体内で生成される放射が出力結合される表面においては、半導体基体から周囲へと移行する際に屈折率の大きな飛躍的変化が生じることである。屈折率の大きな飛躍的変化は、放射のかなりの部分が再び半導体基体に逆反射され、それによって素子の放射効率が減少することになる。これに関する原因は、生成される放射の出力結合面における全反射にある。光線の出力結合面への入射角度が、その都度の表面法線に関して、全反射角度よりも大きい場合には、光線は完全に半導体基体に逆反射される。半導体基体の屈折率と周囲の屈折率との差が大きくなるにつれ、全反射角度は小さくなり、全反射される放射の成分は増加する。
【０００６】
さらには、入射角度が全反射角度よりも小さい光線は、部分的に半導体基体に逆反射される。この際逆反射される成分は、半導体基体と周囲との間の屈折率の差が大きくなればなるほど増大する。したがってＧａＮ素子において生じるような屈折率の大きな飛躍的変化は、出力結合面における反射損失が大きくなることに繋がる。逆反射された放射は部分的に半導体基体において吸収されるか、または出力結合面とは異なる面から放射されるので、全体としては放射効率は減少する。
【０００７】
放射効率を高める手段は、半導体基体の基板上にリフレクタを被着させることである。このことは例えばDE 43 05 296に示されている。これによって半導体基体に逆反射される放射は再び出力結合面の方向へと配向され、その結果放射の逆反射された部分は消滅するのではなく、少なくとも部分的に１回または複数回内部で反射された後に同様に出力結合される。
【０００８】
従来技術による発光性ＧａＮ素子では、この点において例えばＳｉＣのような吸収性基板を使用することは不利である。半導体基体に逆反射された放射は基板によって大部分吸収されるので、リフレクタを用いて放射効率を高めることは不可能である。
【０００９】
特許明細書US 5,786,606から、ＧａＮベースの発光半導体素子の製造方法が公知であり、この製造方法ではＳＩＭＯＸ（Separation by IMplantation of OXygen）基板上またはＳＯＩ(Silicon On Isolator)基板上に、先ずＳｉＣ層がエピタキシャル成長される。このＳｉＣ層上にはその後複数のＧａＮベースの層が析出される。
【００１０】
しかしながらＳｉＣ層によって、素子の放射効率が低減する。何故ならばＳｉＣ層においては生成される放射の一部が吸収されるからである。さらには、十分な結晶品質を有するＳｉＣ層をエピタキシャルに形成させることには多額の製造コストが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】US 5 210 051
【特許文献２】US 5 874 747
【特許文献３】US 5 928 421
【特許文献４】DE 43 05 296
【特許文献５】US 5,786,606
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、放射効率が高められたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体素子を提供することである。さらに本発明の課題は、そのような半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
半導体素子に関する課題は、半導体素子が第１の主面及び第２の主面を有し、且つ、半導体素子の半導体基体が種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の積層体によって形成されており、生成される放射の少なくとも一部が前記第１の主面を通過して出力結合され、第２の主面上にリフレクタが被着されていることにより解決される。
【００１４】
半導体素子の製造方法に関する課題は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出することにより解決される。
【００１５】
本発明によれば発光半導体素子が、例えば放射吸収性の基板を有さない薄膜素子として形成される。素子の半導体基体は積層体状に配置された複数の異なるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層によって形成されている。動作時にはＧａＮベースまたは使用される窒化物の活性半導体層は電磁放射を生成し、この電磁放射は積層体の第１の主面を通過して出力結合される。積層体の第２の主面上にはリフレクタが被着されており、その結果出力結合の際に差し当たり半導体基体に逆反射される放射の部分は、このリフレクタによって再び出力結合面の方向に配向される。
【００１６】
したがって、生成される放射の第一次出力結合成分の他に、別の成分がリフレクタにおいて１回または複数回内部反射した後に出力結合される。つまり全体として出力結合度は、従来技術によるＧａＮ半導体素子に比べると高められる。
【００１７】
有利な実施形態においては、ＧａＮベースの半導体層はＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＡｌＩｎＧａＮから成る。これらの材料を使用することによって、生成される放射の中心波長は紫外線スペクトル領域までの可視スペクトル領域の広範な領域において調整することができる。本発明を用いることにより、殊に有利には青色及び緑色発光ダイオード、ＵＶ発光ダイオードならびに相応のレーザダイオードを実現することができる。
【００１８】
殊に有利な実施形態においては、リフレクタを金属性の接触面によって形成することができる。この接触面はリフレクタとしても、半導体基体の電気的な接触部としても使用される。有利にはこの実施形態においては、反射側においては半導体基体と接触するための別の装置は必要ない。接触面の材料としては、殊にＡｌ、Ａｇ並びにＡｌ合金及びＡｇ合金が適している。
【００１９】
別の有利な実施形態においては、リフレクタは誘電性の鏡面仕上げによって形成されている。そのような鏡面仕上げはＳｉＯ２ないしＴｉＯ２から成る層列を半導体基体上に被着することによって製造することができる。誘電性の鏡面仕上げでもって有利には、損失の無い反射を広範な波長領域において達成することができる。
【００２０】
有利な実施形態では、リフレクタは第２の主面上に被着された透過性の第１の層及びこの層上に被着された反射性の第２の層を有する。これによって接触層を簡単なやり方でもって、電気的な特性に関しても反射特性に関しても最適化することができる。
【００２１】
別の有利な実施形態においては、半導体基体の露出している表面の全体またはこの半導体基体の部分領域が粗面化される。この粗面化によって、出力結合面における全反射は阻止され、これによって有利には最適な出力結合度はさらに高められる。
【００２２】
本発明による製造方法は、先ず基板上に中間層が被着される。この中間層上には複数の異なるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層が析出される。これらの層は素子の半導体基体を形成する。次のステップでは、そのようにして形成されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の積層体から中間層も含む基板が剥がされる。さらなるステップにおいては、半導体基体における２つの主面の一方の面上にリフレクタが被着される。
【００２３】
別の実施形態ではＳｉ基板が使用され、このＳｉ基板上にはＳｉＣ中間層が被着されている。ＳｉＣは殊にＧａＮベース素子の製造に適しており、何故ならばＳｉＣはＧａＮに類似する格子定数を有し、その結果ＳｉＣに析出されたＧａＮベースの層では僅かな格子欠陥しか有さないからである。
【００２４】
別の殊に有利な実施形態においては、中間層が貼り合わせ法を用いて被着され、次にこの中間層は薄くされる。Ｓｉ基板及びＳｉＣ中間層を使用する場合には、有利にはＳｉＯ２層を形成することによりＳｉウェハをＳｉＣウェハと接合することができる。択一的には、中間層をエピタキシャル成長させることができ、これによって殊に均質な中間層を製造することができる。
【００２５】
別の有利な実施形態では、反射性の金属接触部をＧａＮ半導体基体上に被着することによってリフレクタが形成される。金属接触部の材料として、反射性並びに接合特性に基づいて殊にＡｇ、Ａｌ、Ａｇ合金及びＡｌ合金が適している。
【００２６】
製造方法の別の実施形態では、リフレクタを複数の誘電性の層である誘電性の鏡面として構成し、このことから誘電性のリフレクタの上述した利点が生じる。
【００２７】
本発明の殊に有利な実施形態においては、半導体基体の粗面化によって製造方法が続行され、この際半導体基体の露出した表面全体またはこの半導体基体の部分領域が粗面化される。光効率を高めることに関する殊に効果的な粗面は、半導体基体をエッチングすることによって、またはサンドブラスト法を用いることにより製造することができる。
【００２８】
別の殊に有利な実施形態においては、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出する前にマスク層が被着される。このマスク層は層を構造化し、殊にＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を接続していない複数の領域に分割する。このことは殊に有利には、亀裂が形成されること及び中間層が基盤から剥がれることを阻止する。有利には（殊に中間層材料としてＳｉＣを使用する場合には）、マスクとして酸化物マスクが形成される。
【００２９】
別の本発明による製造方法では、複数のＩＩＩ−Ｖ族窒化物層がエピタキシャルに、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着される。ここで、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数に類似する、またはそれよりも大きい。接合基板は少なくとも２つの領域、すなわち基板基体及び中間層を有し、またそのような基板としてエピタキシャル法のための出発基板を表す基板と解される。殊に中間層はエピタキシャルに基板基体上に被着されるのではなく、有利には貼り合わせ法によって被着される。
【００３０】
そのような接合基板では熱特性が特に基板基体によって決定され、一方この熱特性には十分に依存せずに、エピタキシャル表面、また殊にこの表面の格子定数は中間層によって確定されている。したがって有利には中間層を最適に、被着すべき層の格子定数に適合させることができる。同時に十分に高い熱膨張係数を有する基板基体を使用することによって、ＧａＮベースの層を被着した後に、これらの層が冷却段階において張引され、これにより層に亀裂が生じることが阻止される。したがって有利には中間層は、接合基板全体の熱膨張係数が実質的に基板基体の熱膨張係数に相応するように薄く形成される。典型的には基板基体は中間層よりも少なくとも２０倍厚い。
【００３１】
本発明の有利な構成では基板基体はＳｉＣ、有利には多結晶（ポリＳｉＣ）、サファイア、ＧａＮまたはＡｌＮを含む。ＳｉＣの熱膨張係数は、ＧａＮベースの材料の熱膨張係数と類似しており、その他の前述した材料はＧａＮベースの材料よりも大きな熱膨張係数を有する。したがって有利には、エピタキシャルに被着された層を冷却する際に亀裂が形成されることが回避される。
【００３２】
本発明の有利な構成では、中間層ＳｉＣ、シリコン、サファイア、ＭｇＯ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮを含む。これらの材料は殊に、ＧａＮに適合された格子定数を有する実質的に単結晶の表面を形成することに適している。有利にはエピタキシャル表面としてＳｉ（１１１）表面または単結晶ＳｉＣ表面が使用され、この表面上にＧａＮベースの層が成長される。
【００３３】
本発明の有利な実施形態では、ＧａＮベースの層が接合基板上に析出され、ここでは中間層が貼り合わせ法によって基板基体に被着されている。有利には基板基体と中間層との間には、例えばシリコン酸化膜から成る接着層が形成されている。
【００３４】
貼り合わせ法によって、例えば中間層を基板基体上にエピタキシャルに被着する際に生じるような材料の非互換性によって制限されること無く、有利には複数の材料系を組み合わせることができる。
【００３５】
十分薄い中間層を得るために、ここではまた差し当たり基板基体上に比較的厚い中間層を貼り付け、次にこの中間層は例えば研磨したり裂いたりして、必要な厚さにまで薄くされる。
【００３６】
本発明の有利な実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を接合基板上に析出する前にマスク層が形成され、その結果エピタキシャル表面のマスクに覆われていない領域にのみＩＩＩ−Ｖ族窒化物層が成長される。これによって有利には、これらの層が層平面において区切られ、張引またこれと同時に生じる亀裂の形成に対する付加的な保護が達成される。
【００３７】
本発明の別の有利な構成では、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層が接合基板上に析出された後に個々の半導体層積層体へと構造化される。その後ＩＩＩ−Ｖ族半導体層積層体上に支台が被着され、次いで接合基板が剥がされる。この接合基板を少なくとも部分的に再利用することができる。このことは製造に非常にコストがかかるＳｉＣ基板基体の場合には殊に有利である。さらにこの方式及びやり方によって薄膜素子が製造される。ここで薄膜素子はエピタキシャル基板を含まない素子と解される。
【００３８】
発光半導体素子の場合には放射効率を高めることができ、何故ならば例えばＳｉＣ基板において生じるような、生成される放射のエピタキシャル基板における吸収が回避されるからである。
【００３９】
半導体層積層体を接続基体から支台に記述のように貼り替えることは、本発明によれば２つのステップで行われる。ＧａＮベースの半導体層積層体は先ず中間支台に貼り合わされ、次に本来の支台に貼り合わされ、その結果最終的に本来の支台は接合基板に合わせられる。有利にはそのように製造された半導体層積層体は、従来技術によるエピタキシャル層を備えたＧａＮベースの半導体基体のような相応の層列を有し、その結果２つの層積層体に対しては同一の次の処理ステップ、例えば切断、接触、ケーシングへの取り付けを行うことができる。
【００４０】
製造方法においては、半導体層積層体上には放射効率を高めるために反射層が形成される。ＧａＮベースの半導体素子における放射効率は、ＧａＮベースの材料の屈折率が高いために、大部分が半導体基体の境界面における反射によって制限される。吸収性の基板を有さない発光半導体基体では、有利には反射層によって出力結合面において反射される放射成分を再び出力結合面へと配向することができる。したがって放射効率はさらに高められる。
【００４１】
有利には反射層は、例えばアルミニウム、銀または相応のアルミニウム合金または銀合金を含む金属層として構成される。
【００４２】
有利にはそのような金属層は同時に接触面としても使用することができる。択一的には、反射層を複数の誘電性の層である誘電性の鏡面によって構成することができる。
【００４３】
本発明の有利な実施形態においては、半導体層積層体の表面の少なくとも一部が粗面化される。これによって表面における全反射が妨害され、つまり放射効率を高めることができる。有利には粗面化はエッチングまたはサンドブラスト法によって行われる。
【００４４】
以下では、本発明の更なる特徴、利点及び有効性を、図１〜７に示した４つの実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による半導体素子の第１の実施例の概略的な断面図を示す。
【図２】本発明による半導体素子の第２の実施例の概略的な断面図を示す。
【図３】本発明による製造方法の第１の実施例の概略図を示す。
【図４】本発明による製造方法の第２の実施例の概略図を示す。
【図５】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【図６】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【図７】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１に図示した発光半導体素子は、積層体状に配置された種々の複数の半導体層１を有し、これらの半導体層１はＧａＮまたはＧａＮベースの三元化合物また四元化合物から構成されている。動作時にはこれらの層の内部に活性領域２が形成され、この活性領域２内で放射５が生成される。
【００４７】
層積層体は第１の主面３及び第２の主面４によって境界付けられている。実質的に生成される放射５は第１の主面３を通過して、境界付けられた周囲へ出力結合される。第２の主面４上にはリフレクタ６が被着されており、このリフレクタ６は直接に半導体基体上に蒸着されたＡｇ層によって形成されている。半導体基体は出力結合側では接触面１２を介して、また反射側ではＡｇ反射層を介して接触される。反射側の接触は例えば、半導体基体が反射側において支台としても電流供給部としても使用される金属基体に載置されていることによって行うことができる。
【００４８】
リフレクタ６は、出力結合の際に第１の主面３において半導体基体に逆反射された放射５の一部が、再び第１の主面３の方向に反射されるように作用し、その結果全体として第１の主面３を通過して出力結合される放射量が高められる。放射量を高めることは、薄膜素子としての素子が放射を吸収する基板を有さない構成であり且つリフレクタ６が直接的にＧａＮ半導体基体上に被着されていることによって実現できる。
【００４９】
本発明による半導体素子の図２に図示した実施例は、半導体基体の表面が粗面部７を有するという点で、図１に示した素子とは異なる。この粗面部７は第１の主面３において放射５が散乱するように作用し、その結果第１の主面３における全反射が阻止される。さらにこの散乱は、生成される放射が半導体基体から去ることなく２つの主面３と４との間ないしリフレクタ６との間の連続する同種の反射によって光導体のように案内されることを阻止する。
【００５０】
図３には、本発明による製造方法の第１の実施例が図示されている。出発点、図３ａにはＳｉ基板８が図示されている。このＳｉ基板上に、第１のステップにおいてＳｉＣ中間層９が貼り合わせ法を用いて被着され、この２つの基板の間にはＳｉＯ２層１０が形成される（図３ｂ）。次のステップではＳｉＣ層９基板が数マイクロメートルまで薄くされる（図３ｃ）。薄くされたＳｉＣ基板９上にはエピタキシャルにＭＯＣＶＤ法を用いて種々の複数のＧａＮ半導体層１が析出され、これらの層は本発明による素子の半導体基体を形成する（図３ｄ）。ＧａＮ層積層体を製造した後に、Ｓｉ基板８並びにＳｉＣ中間層９が除去される（図３ｅ）。その後ＧａＮ半導体基体の主面４上に、Ａｇ合金またはＡｌ合金から成る反射性の金属性の接触面６が蒸着される（図３ｆ）。
【００５１】
第１の主面３における全反射を最小限にするために、引き続き半導体基体はサンドブラスト法または適切なエッチング種を用いたエッチングによって粗面化される。
【００５２】
図４に図示した本発明による製造方法の実施形態は、上述した第１の実施例と同様にＳｉＣ基板９を薄くすることまでも含めた（図４ａ〜図４ｃ）経過を説明する。上述の実施例との違いは、ＧａＮ層１を析出する前に酸化マスク１１がＳｉＣ層９上に被着されるという点である（図４ｄ）。この酸化マスク１１は、次のステップにおいてＧａＮ層１がマスクによって覆われていないＳｉＣ中間層の部分領域上にのみ成長するように作用する。
【００５３】
そのように形成されたＧａＮ層１は層平面に沿って区切られているので、ＳｉＣとＧａＮの異なる熱膨張係数に基づき、また殊に製造後の素子の冷却の際に生じる張引が低減される。このことは有利にはＧａＮ層１における亀裂形成が少なくなり、基板からのＳｉＣ中間層９の積層剥離を阻止する。リフレクタ６の製造（図４ｇ）は上述したように行われる。
【００５４】
図５に図示した製造方法では、ポリＳｉＣから成る基板基体２１を有する接合基板が使用され、この基板基体上には公知のやり方で単結晶ＳｉＣ中間層２２が貼り合わされている。このために基板基体２１と中間層２２との間には、例えばシリコン酸化膜からなる接着層２３が形成されている（図５ａ）。
【００５５】
この接合基板上にはエピタキシャルに複数のＧａＮベースの層２４が成長される（図５ｂ）。層列の構造は原則的には制限されていない。
【００５６】
ここで有利には放射生成に使用される活性層が形成され、この活性層は１つまたは複数のカバー層及び／又は導波層によって囲まれている。活性層を、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造である複数の薄い単一層によって構成することができる。
【００５７】
さらには、先ず中間層２２上に例えばＡｌＧａＮベースのバッファ層を形成することは有利であり、このバッファ層によって後続の層に関する改善された格子整合及び比較的高い湿潤性を達成することができる。そのようなバッファ層の導電性を高めるために、バッファ層に例えばＩｎＧａＮベースの導電性のチャネルを挿入することができる。
【００５８】
続いてＧａＮベースの層２４は縦方向の構造化によって、有利にはメサ状にエッチングすることによって個々の半導体層積層体２５に分割される（図５ｃ）。
【００５９】
この半導体層積層体２５上には、次のステップ（図５ｄ）おいて、例えばＧａＡｓまたは生成される放射に対して透過性である材料から成る支台２６が被着される。
【００６０】
それに基づいて、中間層２２も含む接合基板が半導体層積層体２５から剥がされる（図５ｅ）。このことは例えばエッチング法によって行うことができ、この際に中間層２２または接着層２３が破壊される。有利には基板基体２１を別の製造サイクルにおいて再利用することができる。
【００６１】
続いてそのように形成された薄膜半導体基体２５上に接触面３０が被着される（図５ｆ）。最終的に半導体層積層体２５は個別化され（図５ｇ）、通常の場合さらに処理される。
【００６２】
図６に図示した製造方法でも再び接合基板が使用され、この接合基板は実質的にポリＳｉＣ基板基体２１及びＳｉ（１１１）中間層２２によって形成される。中間層２２はシリコン酸化膜接着層２３を形成することにより、貼り合わせ法を用いて基板基体２１上に被着されている（図６ａ）。
【００６３】
この接合基板上には再び複数のＧａＮベースの層が成長され（図６ｂ）、このＧａＮベースの層上には最終的に、例えばプラチナから成る接触層２８が設けられる（図６ｃ）。
【００６４】
続いてＧａＮベースの層２４は、エッチングによる構造化によって個々の半導体層積層体２５に分割される（図６ｄ）。
【００６５】
そのようにして形成された半導体層積層体２５上に、保護のための有利にはシリコン窒化物ベースのパッシベーション層３１が被着される（図６ｅ）。
【００６６】
パッシベーション層によって覆われていない接触層２８の領域上には、それぞれ接合はんだ３２が析出され、またその上には銀合金またはアルミニウム合金から成るリフレクタ２９が析出される（図６ｆ）。
【００６７】
最終的には、半導体層積層体２５はリフレクタ２９と共融的に支台２６に貼り合わされる（図６ｇ）。
【００６８】
後続のステップ（図６ｈ）では基板基体２１が除去され、この基板基体２１は再利用することができる。
【００６９】
最終的には、個々の半導体層積層体には上方側に接触面３０が設けられる（図６ｉ）。続けて半導体層積層体を個別化することができ、必要に応じてケーシングに取り付けることができる（図示していない）。
【００７０】
図７に図示した本発明による製造方法の実施例は、前述の実施例の変形を表す。
【００７１】
ここでもまた、既述したように、エピタキシャル基板として接合基板が使用される（図７ａ）。
【００７２】
ＧａＮベースの層２４を析出する前に、中間層２２のエピタキシャル表面上にはマスク層２７が被着される（図７ｂ）。つまりＧａＮベースの層２４は、マスク層２７によって覆われていないエピタキシャル表面の領域（エピタキシャル窓）上にのみ成長する（図７ｃ）。これによってＧａＮベースの層２４は層平面の方向に区切られる。つまり付加的に冷却段階においてエピタキシャルに析出された層における張引が回避される。
【００７３】
続けて他の実施例と同様の製造方法を続行することができる。
【００７４】
既述の実施例に基づく本発明の説明は勿論本発明にのみ制限されるのではなく、本発明の思考に基づき使用される全ての実施形態も含む。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光半導体素子並びに発光性半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮベースの発光半導体素子は、例えばUS 5 210 051から公知である。そのような半導体素子は、活性ＧａＮ層を有する半導体基体を含み、このＧａＮ層はＳｉＣ層上に被着されている。半導体基体は表側では光を出力結合するＧａＮ層と接触しており、裏側ではＳｉＣ層と接触している。
【０００３】
さらには例えばUS 5 874 747から、ＧａＮの代わりに使用される窒化物並びにこの窒化物を基礎とする三元混晶または四元混晶を使用することが公知である。殊に次の化合物が該当する。すなわちＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及びＡｌＩｎＧａＮである。以下では「ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体」は、この三元混晶または四元混晶並びにガリウム窒化物自体に関する。
【０００４】
さらに、ＧａＮ半導体結晶をエピタキシャルに製造することが公知である。基板としては通常の場合サファイア結晶またはＳｉＣが使用される。US 5 928 421によれば、格子欠陥を回避することに関してＳｉＣ基板が選択されるべきであり、何故ならばサファイアとＧａＮとの間の格子不整合が比較的大きいことに基づいて、サファイア上に成長されたＧａＮ層は多数の格子欠陥を有するからである。
【０００５】
発光性ＧａＮ半導体素子の欠点は以下のことである。すなわち、半導体基体内で生成される放射が出力結合される表面においては、半導体基体から周囲へと移行する際に屈折率の大きな飛躍的変化が生じることである。屈折率の大きな飛躍的変化は、放射のかなりの部分が再び半導体基体に逆反射され、それによって素子の放射効率が減少することになる。これに関する原因は、生成される放射の出力結合面における全反射にある。光線の出力結合面への入射角度が、その都度の表面法線に関して、全反射角度よりも大きい場合には、光線は完全に半導体基体に逆反射される。半導体基体の屈折率と周囲の屈折率との差が大きくなるにつれ、全反射角度は小さくなり、全反射される放射の成分は増加する。
【０００６】
さらには、入射角度が全反射角度よりも小さい光線は、部分的に半導体基体に逆反射される。この際逆反射される成分は、半導体基体と周囲との間の屈折率の差が大きくなればなるほど増大する。したがってＧａＮ素子において生じるような屈折率の大きな飛躍的変化は、出力結合面における反射損失が大きくなることに繋がる。逆反射された放射は部分的に半導体基体において吸収されるか、または出力結合面とは異なる面から放射されるので、全体としては放射効率は減少する。
【０００７】
放射効率を高める手段は、半導体基体の基板上にリフレクタを被着させることである。このことは例えばDE 43 05 296に示されている。これによって半導体基体に逆反射される放射は再び出力結合面の方向へと配向され、その結果放射の逆反射された部分は消滅するのではなく、少なくとも部分的に１回または複数回内部で反射された後に同様に出力結合される。
【０００８】
従来技術による発光性ＧａＮ素子では、この点において例えばＳｉＣのような吸収性基板を使用することは不利である。半導体基体に逆反射された放射は基板によって大部分吸収されるので、リフレクタを用いて放射効率を高めることは不可能である。
【０００９】
特許明細書US 5,786,606から、ＧａＮベースの発光半導体素子の製造方法が公知であり、この製造方法ではＳＩＭＯＸ（Separation by IMplantation of OXygen）基板上またはＳＯＩ(Silicon On Isolator)基板上に、先ずＳｉＣ層がエピタキシャル成長される。このＳｉＣ層上にはその後複数のＧａＮベースの層が析出される。
【００１０】
しかしながらＳｉＣ層によって、素子の放射効率が低減する。何故ならばＳｉＣ層においては生成される放射の一部が吸収されるからである。さらには、十分な結晶品質を有するＳｉＣ層をエピタキシャルに形成させることには多額の製造コストが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】US 5 210 051
【特許文献２】US 5 874 747
【特許文献３】US 5 928 421
【特許文献４】DE 43 05 296
【特許文献５】US 5,786,606
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、放射効率が高められたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体素子を提供することである。さらに本発明の課題は、そのような半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
半導体素子に関する課題は、半導体素子が第１の主面及び第２の主面を有し、且つ、半導体素子の半導体基体が種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の積層体によって形成されており、生成される放射の少なくとも一部が前記第１の主面を通過して出力結合され、第２の主面上にリフレクタが被着されていることにより解決される。
【００１４】
半導体素子の製造方法に関する課題は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出することにより解決される。
【００１５】
本発明によれば発光半導体素子が、例えば放射吸収性の基板を有さない薄膜素子として形成される。素子の半導体基体は積層体状に配置された複数の異なるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層によって形成されている。動作時にはＧａＮベースまたは使用される窒化物の活性半導体層は電磁放射を生成し、この電磁放射は積層体の第１の主面を通過して出力結合される。積層体の第２の主面上にはリフレクタが被着されており、その結果出力結合の際に差し当たり半導体基体に逆反射される放射の部分は、このリフレクタによって再び出力結合面の方向に配向される。
【００１６】
したがって、生成される放射の第一次出力結合成分の他に、別の成分がリフレクタにおいて１回または複数回内部反射した後に出力結合される。つまり全体として出力結合度は、従来技術によるＧａＮ半導体素子に比べると高められる。
【００１７】
有利な実施形態においては、ＧａＮベースの半導体層はＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＡｌＩｎＧａＮから成る。これらの材料を使用することによって、生成される放射の中心波長は紫外線スペクトル領域までの可視スペクトル領域の広範な領域において調整することができる。本発明を用いることにより、殊に有利には青色及び緑色発光ダイオード、ＵＶ発光ダイオードならびに相応のレーザダイオードを実現することができる。
【００１８】
殊に有利な実施形態においては、リフレクタを金属性の接触面によって形成することができる。この接触面はリフレクタとしても、半導体基体の電気的な接触部としても使用される。有利にはこの実施形態においては、反射側においては半導体基体と接触するための別の装置は必要ない。接触面の材料としては、殊にＡｌ、Ａｇ並びにＡｌ合金及びＡｇ合金が適している。
【００１９】
別の有利な実施形態においては、リフレクタは誘電性の鏡面仕上げによって形成されている。そのような鏡面仕上げはＳｉＯ２ないしＴｉＯ２から成る層列を半導体基体上に被着することによって製造することができる。誘電性の鏡面仕上げでもって有利には、損失の無い反射を広範な波長領域において達成することができる。
【００２０】
有利な実施形態では、リフレクタは第２の主面上に被着された透過性の第１の層及びこの層上に被着された反射性の第２の層を有する。これによって接触層を簡単なやり方でもって、電気的な特性に関しても反射特性に関しても最適化することができる。
【００２１】
別の有利な実施形態においては、半導体基体の露出している表面の全体またはこの半導体基体の部分領域が粗面化される。この粗面化によって、出力結合面における全反射は阻止され、これによって有利には最適な出力結合度はさらに高められる。
【００２２】
本発明による製造方法は、先ず基板上に中間層が被着される。この中間層上には複数の異なるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層が析出される。これらの層は素子の半導体基体を形成する。次のステップでは、そのようにして形成されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の積層体から中間層も含む基板が剥がされる。さらなるステップにおいては、半導体基体における２つの主面の一方の面上にリフレクタが被着される。
【００２３】
別の実施形態ではＳｉ基板が使用され、このＳｉ基板上にはＳｉＣ中間層が被着されている。ＳｉＣは殊にＧａＮベース素子の製造に適しており、何故ならばＳｉＣはＧａＮに類似する格子定数を有し、その結果ＳｉＣに析出されたＧａＮベースの層では僅かな格子欠陥しか有さないからである。
【００２４】
別の殊に有利な実施形態においては、中間層が貼り合わせ法を用いて被着され、次にこの中間層は薄くされる。Ｓｉ基板及びＳｉＣ中間層を使用する場合には、有利にはＳｉＯ２層を形成することによりＳｉウェハをＳｉＣウェハと接合することができる。択一的には、中間層をエピタキシャル成長させることができ、これによって殊に均質な中間層を製造することができる。
【００２５】
別の有利な実施形態では、反射性の金属接触部をＧａＮ半導体基体上に被着することによってリフレクタが形成される。金属接触部の材料として、反射性並びに接合特性に基づいて殊にＡｇ、Ａｌ、Ａｇ合金及びＡｌ合金が適している。
【００２６】
製造方法の別の実施形態では、リフレクタを複数の誘電性の層である誘電性の鏡面として構成し、このことから誘電性のリフレクタの上述した利点が生じる。
【００２７】
本発明の殊に有利な実施形態においては、半導体基体の粗面化によって製造方法が続行され、この際半導体基体の露出した表面全体またはこの半導体基体の部分領域が粗面化される。光効率を高めることに関する殊に効果的な粗面は、半導体基体をエッチングすることによって、またはサンドブラスト法を用いることにより製造することができる。
【００２８】
別の殊に有利な実施形態においては、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を中間層上に析出する前にマスク層が被着される。このマスク層は層を構造化し、殊にＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を接続していない複数の領域に分割する。このことは殊に有利には、亀裂が形成されること及び中間層が基盤から剥がれることを阻止する。有利には（殊に中間層材料としてＳｉＣを使用する場合には）、マスクとして酸化物マスクが形成される。
【００２９】
別の本発明による製造方法では、複数のＩＩＩ−Ｖ族窒化物層がエピタキシャルに、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着される。ここで、基板基体の熱膨張係数はＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数に類似する、またはそれよりも大きい。接合基板は少なくとも２つの領域、すなわち基板基体及び中間層を有し、またそのような基板としてエピタキシャル法のための出発基板を表す基板と解される。殊に中間層はエピタキシャルに基板基体上に被着されるのではなく、有利には貼り合わせ法によって被着される。
【００３０】
そのような接合基板では熱特性が特に基板基体によって決定され、一方この熱特性には十分に依存せずに、エピタキシャル表面、また殊にこの表面の格子定数は中間層によって確定されている。したがって有利には中間層を最適に、被着すべき層の格子定数に適合させることができる。同時に十分に高い熱膨張係数を有する基板基体を使用することによって、ＧａＮベースの層を被着した後に、これらの層が冷却段階において張引され、これにより層に亀裂が生じることが阻止される。したがって有利には中間層は、接合基板全体の熱膨張係数が実質的に基板基体の熱膨張係数に相応するように薄く形成される。典型的には基板基体は中間層よりも少なくとも２０倍厚い。
【００３１】
本発明の有利な構成では基板基体はＳｉＣ、有利には多結晶（ポリＳｉＣ）、サファイア、ＧａＮまたはＡｌＮを含む。ＳｉＣの熱膨張係数は、ＧａＮベースの材料の熱膨張係数と類似しており、その他の前述した材料はＧａＮベースの材料よりも大きな熱膨張係数を有する。したがって有利には、エピタキシャルに被着された層を冷却する際に亀裂が形成されることが回避される。
【００３２】
本発明の有利な構成では、中間層ＳｉＣ、シリコン、サファイア、ＭｇＯ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮを含む。これらの材料は殊に、ＧａＮに適合された格子定数を有する実質的に単結晶の表面を形成することに適している。有利にはエピタキシャル表面としてＳｉ（１１１）表面または単結晶ＳｉＣ表面が使用され、この表面上にＧａＮベースの層が成長される。
【００３３】
本発明の有利な実施形態では、ＧａＮベースの層が接合基板上に析出され、ここでは中間層が貼り合わせ法によって基板基体に被着されている。有利には基板基体と中間層との間には、例えばシリコン酸化膜から成る接着層が形成されている。
【００３４】
貼り合わせ法によって、例えば中間層を基板基体上にエピタキシャルに被着する際に生じるような材料の非互換性によって制限されること無く、有利には複数の材料系を組み合わせることができる。
【００３５】
十分薄い中間層を得るために、ここではまた差し当たり基板基体上に比較的厚い中間層を貼り付け、次にこの中間層は例えば研磨したり裂いたりして、必要な厚さにまで薄くされる。
【００３６】
本発明の有利な実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を接合基板上に析出する前にマスク層が形成され、その結果エピタキシャル表面のマスクに覆われていない領域にのみＩＩＩ−Ｖ族窒化物層が成長される。これによって有利には、これらの層が層平面において区切られ、張引またこれと同時に生じる亀裂の形成に対する付加的な保護が達成される。
【００３７】
本発明の別の有利な構成では、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層が接合基板上に析出された後に個々の半導体層積層体へと構造化される。その後ＩＩＩ−Ｖ族半導体層積層体上に支台が被着され、次いで接合基板が剥がされる。この接合基板を少なくとも部分的に再利用することができる。このことは製造に非常にコストがかかるＳｉＣ基板基体の場合には殊に有利である。さらにこの方式及びやり方によって薄膜素子が製造される。ここで薄膜素子はエピタキシャル基板を含まない素子と解される。
【００３８】
発光半導体素子の場合には放射効率を高めることができ、何故ならば例えばＳｉＣ基板において生じるような、生成される放射のエピタキシャル基板における吸収が回避されるからである。
【００３９】
半導体層積層体を接続基体から支台に記述のように貼り替えることは、本発明によれば２つのステップで行われる。ＧａＮベースの半導体層積層体は先ず中間支台に貼り合わされ、次に本来の支台に貼り合わされ、その結果最終的に本来の支台は接合基板に合わせられる。有利にはそのように製造された半導体層積層体は、従来技術によるエピタキシャル層を備えたＧａＮベースの半導体基体のような相応の層列を有し、その結果２つの層積層体に対しては同一の次の処理ステップ、例えば切断、接触、ケーシングへの取り付けを行うことができる。
【００４０】
製造方法においては、半導体層積層体上には放射効率を高めるために反射層が形成される。ＧａＮベースの半導体素子における放射効率は、ＧａＮベースの材料の屈折率が高いために、大部分が半導体基体の境界面における反射によって制限される。吸収性の基板を有さない発光半導体基体では、有利には反射層によって出力結合面において反射される放射成分を再び出力結合面へと配向することができる。したがって放射効率はさらに高められる。
【００４１】
有利には反射層は、例えばアルミニウム、銀または相応のアルミニウム合金または銀合金を含む金属層として構成される。
【００４２】
有利にはそのような金属層は同時に接触面としても使用することができる。択一的には、反射層を複数の誘電性の層である誘電性の鏡面によって構成することができる。
【００４３】
本発明の有利な実施形態においては、半導体層積層体の表面の少なくとも一部が粗面化される。これによって表面における全反射が妨害され、つまり放射効率を高めることができる。有利には粗面化はエッチングまたはサンドブラスト法によって行われる。
【００４４】
以下では、本発明の更なる特徴、利点及び有効性を、図１〜７に示した４つの実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による半導体素子の第１の実施例の概略的な断面図を示す。
【図２】本発明による半導体素子の第２の実施例の概略的な断面図を示す。
【図３】本発明による製造方法の第１の実施例の概略図を示す。
【図４】本発明による製造方法の第２の実施例の概略図を示す。
【図５】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【図６】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【図７】本発明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１に図示した発光半導体素子は、積層体状に配置された種々の複数の半導体層１を有し、これらの半導体層１はＧａＮまたはＧａＮベースの三元化合物また四元化合物から構成されている。動作時にはこれらの層の内部に活性領域２が形成され、この活性領域２内で放射５が生成される。
【００４７】
層積層体は第１の主面３及び第２の主面４によって境界付けられている。実質的に生成される放射５は第１の主面３を通過して、境界付けられた周囲へ出力結合される。第２の主面４上にはリフレクタ６が被着されており、このリフレクタ６は直接に半導体基体上に蒸着されたＡｇ層によって形成されている。半導体基体は出力結合側では接触面１２を介して、また反射側ではＡｇ反射層を介して接触される。反射側の接触は例えば、半導体基体が反射側において支台としても電流供給部としても使用される金属基体に載置されていることによって行うことができる。
【００４８】
リフレクタ６は、出力結合の際に第１の主面３において半導体基体に逆反射された放射５の一部が、再び第１の主面３の方向に反射されるように作用し、その結果全体として第１の主面３を通過して出力結合される放射量が高められる。放射量を高めることは、薄膜素子としての素子が放射を吸収する基板を有さない構成であり且つリフレクタ６が直接的にＧａＮ半導体基体上に被着されていることによって実現できる。
【００４９】
本発明による半導体素子の図２に図示した実施例は、半導体基体の表面が粗面部７を有するという点で、図１に示した素子とは異なる。この粗面部７は第１の主面３において放射５が散乱するように作用し、その結果第１の主面３における全反射が阻止される。さらにこの散乱は、生成される放射が半導体基体から去ることなく２つの主面３と４との間ないしリフレクタ６との間の連続する同種の反射によって光導体のように案内されることを阻止する。
【００５０】
図３には、本発明による製造方法の第１の実施例が図示されている。出発点、図３ａにはＳｉ基板８が図示されている。このＳｉ基板上に、第１のステップにおいてＳｉＣ中間層９が貼り合わせ法を用いて被着され、この２つの基板の間にはＳｉＯ２層１０が形成される（図３ｂ）。次のステップではＳｉＣ層９基板が数マイクロメートルまで薄くされる（図３ｃ）。薄くされたＳｉＣ基板９上にはエピタキシャルにＭＯＣＶＤ法を用いて種々の複数のＧａＮ半導体層１が析出され、これらの層は本発明による素子の半導体基体を形成する（図３ｄ）。ＧａＮ層積層体を製造した後に、Ｓｉ基板８並びにＳｉＣ中間層９が除去される（図３ｅ）。その後ＧａＮ半導体基体の主面４上に、Ａｇ合金またはＡｌ合金から成る反射性の金属性の接触面６が蒸着される（図３ｆ）。
【００５１】
第１の主面３における全反射を最小限にするために、引き続き半導体基体はサンドブラスト法または適切なエッチング種を用いたエッチングによって粗面化される。
【００５２】
図４に図示した本発明による製造方法の実施形態は、上述した第１の実施例と同様にＳｉＣ基板９を薄くすることまでも含めた（図４ａ〜図４ｃ）経過を説明する。上述の実施例との違いは、ＧａＮ層１を析出する前に酸化マスク１１がＳｉＣ層９上に被着されるという点である（図４ｄ）。この酸化マスク１１は、次のステップにおいてＧａＮ層１がマスクによって覆われていないＳｉＣ中間層の部分領域上にのみ成長するように作用する。
【００５３】
そのように形成されたＧａＮ層１は層平面に沿って区切られているので、ＳｉＣとＧａＮの異なる熱膨張係数に基づき、また殊に製造後の素子の冷却の際に生じる張引が低減される。このことは有利にはＧａＮ層１における亀裂形成が少なくなり、基板からのＳｉＣ中間層９の積層剥離を阻止する。リフレクタ６の製造（図４ｇ）は上述したように行われる。
【００５４】
図５に図示した製造方法では、ポリＳｉＣから成る基板基体２１を有する接合基板が使用され、この基板基体上には公知のやり方で単結晶ＳｉＣ中間層２２が貼り合わされている。このために基板基体２１と中間層２２との間には、例えばシリコン酸化膜からなる接着層２３が形成されている（図５ａ）。
【００５５】
この接合基板上にはエピタキシャルに複数のＧａＮベースの層２４が成長される（図５ｂ）。層列の構造は原則的には制限されていない。
【００５６】
ここで有利には放射生成に使用される活性層が形成され、この活性層は１つまたは複数のカバー層及び／又は導波層によって囲まれている。活性層を、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造である複数の薄い単一層によって構成することができる。
【００５７】
さらには、先ず中間層２２上に例えばＡｌＧａＮベースのバッファ層を形成することは有利であり、このバッファ層によって後続の層に関する改善された格子整合及び比較的高い湿潤性を達成することができる。そのようなバッファ層の導電性を高めるために、バッファ層に例えばＩｎＧａＮベースの導電性のチャネルを挿入することができる。
【００５８】
続いてＧａＮベースの層２４は縦方向の構造化によって、有利にはメサ状にエッチングすることによって個々の半導体層積層体２５に分割される（図５ｃ）。
【００５９】
この半導体層積層体２５上には、次のステップ（図５ｄ）おいて、例えばＧａＡｓまたは生成される放射に対して透過性である材料から成る支台２６が被着される。
【００６０】
それに基づいて、中間層２２も含む接合基板が半導体層積層体２５から剥がされる（図５ｅ）。このことは例えばエッチング法によって行うことができ、この際に中間層２２または接着層２３が破壊される。有利には基板基体２１を別の製造サイクルにおいて再利用することができる。
【００６１】
続いてそのように形成された薄膜半導体基体２５上に接触面３０が被着される（図５ｆ）。最終的に半導体層積層体２５は個別化され（図５ｇ）、通常の場合さらに処理される。
【００６２】
図６に図示した製造方法でも再び接合基板が使用され、この接合基板は実質的にポリＳｉＣ基板基体２１及びＳｉ（１１１）中間層２２によって形成される。中間層２２はシリコン酸化膜接着層２３を形成することにより、貼り合わせ法を用いて基板基体２１上に被着されている（図６ａ）。
【００６３】
この接合基板上には再び複数のＧａＮベースの層が成長され（図６ｂ）、このＧａＮベースの層上には最終的に、例えばプラチナから成る接触層２８が設けられる（図６ｃ）。
【００６４】
続いてＧａＮベースの層２４は、エッチングによる構造化によって個々の半導体層積層体２５に分割される（図６ｄ）。
【００６５】
そのようにして形成された半導体層積層体２５上に、保護のための有利にはシリコン窒化物ベースのパッシベーション層３１が被着される（図６ｅ）。
【００６６】
パッシベーション層によって覆われていない接触層２８の領域上には、それぞれ接合はんだ３２が析出され、またその上には銀合金またはアルミニウム合金から成るリフレクタ２９が析出される（図６ｆ）。
【００６７】
最終的には、半導体層積層体２５はリフレクタ２９と共融的に支台２６に貼り合わされる（図６ｇ）。
【００６８】
後続のステップ（図６ｈ）では基板基体２１が除去され、この基板基体２１は再利用することができる。
【００６９】
最終的には、個々の半導体層積層体には上方側に接触面３０が設けられる（図６ｉ）。続けて半導体層積層体を個別化することができ、必要に応じてケーシングに取り付けることができる（図示していない）。
【００７０】
図７に図示した本発明による製造方法の実施例は、前述の実施例の変形を表す。
【００７１】
ここでもまた、既述したように、エピタキシャル基板として接合基板が使用される（図７ａ）。
【００７２】
ＧａＮベースの層２４を析出する前に、中間層２２のエピタキシャル表面上にはマスク層２７が被着される（図７ｂ）。つまりＧａＮベースの層２４は、マスク層２７によって覆われていないエピタキシャル表面の領域（エピタキシャル窓）上にのみ成長する（図７ｃ）。これによってＧａＮベースの層２４は層平面の方向に区切られる。つまり付加的に冷却段階においてエピタキシャルに析出された層における張引が回避される。
【００７３】
続けて他の実施例と同様の製造方法を続行することができる。
【００７４】
既述の実施例に基づく本発明の説明は勿論本発明にのみ制限されるのではなく、本発明の思考に基づき使用される全ての実施形態も含む。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光半導体素子において、
該半導体素子は第１の主面（３）及び第２の主面（４）を有し、且つ、該半導体素子の半導体基体は種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層（１）の積層体によって形成されており、
生成される放射（５）の少なくとも一部は前記第１の主面（３）を通過して出力結合され、
前記第２の主面（４）上にリフレクタが被着されていることを特徴とする、発光半導体素子。
【請求項２】
前記半導体層（１）はＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＡｌＩｎＧａＮから構成されている、請求項１記載の発光半導体素子。
【請求項３】
前記リフレクタ（６）は、反射性の金属性の接触面によって形成されている、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項４】
前記接触面は、Ａｇ、ＡｌまたはＡｇ合金またはＡｌ合金から構成されている、請求項３記載の発光半導体素子。
【請求項５】
前記リフレクタ（６）は誘電性の鏡面仕上げによって形成されている、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項６】
前記誘電性の鏡面仕上げは複数の誘電性の層によって形成されている、請求項５記載の発光半導体素子。
【請求項７】
前記リフレクタ（６）は、前記第２の主面（４）上に被着された透過性の第１の層及び該第１の層上に被着された反射性の第２の層を有する、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項８】
前記半導体基体の露出された表面の全体または該半導体基体の部分領域は粗面化されている、請求項１から７のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項９】
粗面化部はエッチングにより形成されている、請求項８記載の発光半導体素子。
【請求項１０】
前記半導体基体はＡｌＧａＮベースのバッファ層を有する、請求項１から９のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１１】
前記バッファ層の導電性を高める導電性のチャネルが前記バッファ層に挿入されている、請求項１０記載の発光半導体素子。
【請求項１２】
前記半導体基体上にパッシベーション層（３１）が被着されている、請求項１から１１のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１３】
前記半導体基は成長基板を有しておらず、且つ、エピタキシャルに被着されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物層から形成されている、請求項１から１２のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１４】
発光半導体素子は緑色の光を放射するレーザダイオードである、請求項１から１３のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載の発光半導体素子の製造方法において、
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、前記基板基体の熱膨張係数は、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を前記中間層上に析出することを特徴とする、発光半導体素子の製造方法。
【請求項１】
発光半導体素子において、
該半導体素子は第１の主面（３）及び第２の主面（４）を有し、且つ、該半導体素子の半導体基体は種々のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層（１）の積層体によって形成されており、
生成される放射（５）の少なくとも一部は前記第１の主面（３）を通過して出力結合され、
前記第２の主面（４）上にリフレクタが被着されていることを特徴とする、発光半導体素子。
【請求項２】
前記半導体層（１）はＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＡｌＩｎＧａＮから構成されている、請求項１記載の発光半導体素子。
【請求項３】
前記リフレクタ（６）は、反射性の金属性の接触面によって形成されている、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項４】
前記接触面は、Ａｇ、ＡｌまたはＡｇ合金またはＡｌ合金から構成されている、請求項３記載の発光半導体素子。
【請求項５】
前記リフレクタ（６）は誘電性の鏡面仕上げによって形成されている、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項６】
前記誘電性の鏡面仕上げは複数の誘電性の層によって形成されている、請求項５記載の発光半導体素子。
【請求項７】
前記リフレクタ（６）は、前記第２の主面（４）上に被着された透過性の第１の層及び該第１の層上に被着された反射性の第２の層を有する、請求項１または２記載の発光半導体素子。
【請求項８】
前記半導体基体の露出された表面の全体または該半導体基体の部分領域は粗面化されている、請求項１から７のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項９】
粗面化部はエッチングにより形成されている、請求項８記載の発光半導体素子。
【請求項１０】
前記半導体基体はＡｌＧａＮベースのバッファ層を有する、請求項１から９のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１１】
前記バッファ層の導電性を高める導電性のチャネルが前記バッファ層に挿入されている、請求項１０記載の発光半導体素子。
【請求項１２】
前記半導体基体上にパッシベーション層（３１）が被着されている、請求項１から１１のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１３】
前記半導体基は成長基板を有しておらず、且つ、エピタキシャルに被着されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物層から形成されている、請求項１から１２のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１４】
発光半導体素子は緑色の光を放射するレーザダイオードである、請求項１から１３のいずれか１項記載の発光半導体素子。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載の発光半導体素子の製造方法において、
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、基板基体及び中間層を有する接合基板上に被着し、前記基板基体の熱膨張係数は、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層の熱膨張係数よりも大きく、
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を前記中間層上に析出することを特徴とする、発光半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４９３８（Ｐ２０１１−１４９３８Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３８９２（Ｐ２０１０−２３３８９２）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【分割の表示】特願２００１−５７９３７４（Ｐ２００１−５７９３７４）の分割
【原出願日】平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【分割の表示】特願２００１−５７９３７４（Ｐ２００１−５７９３７４）の分割
【原出願日】平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]