JP2007116065A - Light emitting element and process for fabrication thereof - Google Patents

Light emitting element and process for fabrication thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2007116065A
JP2007116065A JP2005308874A JP2005308874A JP2007116065A JP 2007116065 A JP2007116065 A JP 2007116065A JP 2005308874 A JP2005308874 A JP 2005308874A JP 2005308874 A JP2005308874 A JP 2005308874A JP 2007116065 A JP2007116065 A JP 2007116065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
film
light
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005308874A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Hagimoto
和徳 萩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2005308874A priority Critical patent/JP2007116065A/en
Priority to TW095138620A priority patent/TW200729552A/en
Publication of JP2007116065A publication Critical patent/JP2007116065A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element which is stuck easily and firmly and, moreover, in which a manufacturing cost is held down, in the light emitting element in which a compound substrate having at least a light emitting layer and a reflective layer for reflecting a light from the light emitting layer is stuck to a silicon substrate and it comes to unite, and to provide a process for fabrication. <P>SOLUTION: The light emitting element is formed by sticking, at least, a compound semiconductor substrate having a light emitting layer and a reflective layer for reflecting a light from the light emitting layer and a silicon substrate. The sticking surface is stuck by solid solving an Au film formed on one substrate and an Ag film formed on the other substrate. In the process for fabrication thereof, the Au film is formed on either one of the sticking surface of the compound semiconductor substrate and the sticking surface of the silicon substrate, the Ag film is formed on the other, the Au film and the Ag film are superposed, subjected to solid solution, and stuck. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光層と発光層の光を入射角度に依存せず、高効率で反射する反射層を導入した化合物半導体基板とシリコン基板とを貼り合わせて製造した発光素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting element manufactured by bonding a light emitting layer and a compound semiconductor substrate into which a light reflecting layer that reflects light with high efficiency without depending on an incident angle and a silicon substrate, and a method for manufacturing the same.

発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、発光素子からの光取出し効率が極めて重要となる。   As a result of many years of progress in materials and element structures used in light-emitting elements such as light-emitting diodes and semiconductor lasers, the photoelectric conversion efficiency inside the elements is gradually approaching the theoretical limit. Accordingly, when an element with higher luminance is to be obtained, the light extraction efficiency from the light emitting element is extremely important.

例えば、AlGaInP混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いAlGaInP(あるいはGaInP)活性層を、それよりもバンドギャップの大きいn型AlGaInPクラッド層とp型AlGaInPクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなAlGaInPダブルへテロ構造は、AlGaInP混晶がGaAsと格子整合することを利用して、GaAs単結晶基板上にAlGaInP混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、GaAs単結晶基板をそのまま素子基板として利用することも多い。   For example, in a light emitting device having a light emitting layer portion formed of AlGaInP mixed crystal, a thin AlGaInP (or GaInP) active layer is sandwiched between an n-type AlGaInP clad layer and a p-type AlGaInP clad layer having a larger band gap. By adopting a sandwiched double hetero structure, a high-luminance element can be realized. Such an AlGaInP double heterostructure can be formed by epitaxially growing each layer of an AlGaInP mixed crystal on a GaAs single crystal substrate by utilizing the lattice matching of the AlGaInP mixed crystal with GaAs. When this is used as a light emitting element, a GaAs single crystal substrate is usually used as an element substrate as it is.

しかしながら、発光層部を構成するAlGaInP混晶はGaAsよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がGaAs基板に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。この問題を解決するために、半導体多層膜からなる反射層を基板と発光素子との間に挿入する方法(例えば特許文献1)も提案されているが、積層された半導体層の屈折率の違いを利用するため、限られた角度で入射した光しか反射されず、光取出し効率の大幅な向上は原理的に期待できない。   However, since the AlGaInP mixed crystal constituting the light emitting layer has a larger band gap than GaAs, the emitted light is absorbed by the GaAs substrate, and it is difficult to obtain sufficient light extraction efficiency. In order to solve this problem, a method (for example, Patent Document 1) in which a reflective layer made of a semiconductor multilayer film is inserted between a substrate and a light emitting element has also been proposed. Therefore, only light incident at a limited angle is reflected, and a significant improvement in light extraction efficiency cannot be expected in principle.

他方、非特許文献1では、発光層部とシリコン基板との間にAuを主体とした金属層を反射層として用いている。具体的にはシリコン基板を酸化しSiO上にAuBe層及びAu層が形成され、発光層で発生した光はAu層で反射される。この構造は、入射角度に依存しない高い反射率が得られ、光取り出し効率を大幅に高めることが出来る。構造は、AlGaInPダブルヘテロ構造の発光層/GaAsキャップ層+(貼り合わせ界面)金属反射層/酸化膜/シリコン基板の順になっている。
しかし、この製造法では縦方向に発光層、反射層、シリコン基板へ電流が流れない。このため、構造が複雑となり製造工程及びコストが増加する。
On the other hand, in Non-Patent Document 1, a metal layer mainly composed of Au is used as a reflective layer between the light emitting layer portion and the silicon substrate. Specifically, a silicon substrate is oxidized to form an AuBe layer and an Au layer on SiO 2 , and light generated in the light emitting layer is reflected by the Au layer. With this structure, a high reflectance independent of the incident angle can be obtained, and the light extraction efficiency can be greatly increased. The structure is in the order of AlGaInP double heterostructure light emitting layer / GaAs cap layer + (bonding interface) metal reflective layer / oxide film / silicon substrate.
However, in this manufacturing method, no current flows in the vertical direction to the light emitting layer, the reflective layer, and the silicon substrate. This complicates the structure and increases the manufacturing process and cost.

また、例えば特許文献2や特許文献3のように、発光層成長用のGaAs基板を成長させた発光層より剥離し、表面に金属層を形成したシリコン等の半導体基板に、前記発光層を反射層を兼ねたAu層を介して前記剥離面で貼り合わせる技術が開示されている。また、反射層として、Au層ではなくAg層を形成して貼り合わせた発光素子が特許文献4に開示されている。   Further, for example, as disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, the light emitting layer is peeled off from the grown light emitting layer, and the light emitting layer is reflected on a semiconductor substrate such as silicon having a metal layer formed on the surface. A technique is disclosed in which bonding is performed on the release surface via an Au layer that also serves as a layer. Further, Patent Document 4 discloses a light-emitting element in which an Ag layer instead of an Au layer is formed as a reflective layer and bonded together.

しかしながら、上記貼り合わせにおいて、AuとAuの貼り合わせの場合においては、Auの使用量が多くなるためコストのかかる発光素子となってしまう。また、コスト低減を優先し、反射層としてAg層を形成し、AgとAgで貼り合わせた場合においては、AuとAuの貼り合わせの場合と比較して貼り付きにくく、貼り合わせ不良が発生し易い。   However, in the above bonding, in the case of bonding Au and Au, the amount of Au used increases, resulting in a costly light emitting element. In addition, prioritizing cost reduction, when an Ag layer is formed as a reflective layer and bonded with Ag and Ag, bonding is less likely than with bonding between Au and Au, resulting in poor bonding. easy.

特開平7−66455号公報JP-A-7-66455 特開2002−217450号公報JP 2002-217450 A 特開2003−243699号公報JP 2003-243699 A 特開2004−207508号公報JP 2004-207508 A Applied Physics Letters,75(1999)3054Applied Physics Letters, 75 (1999) 3054

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子において、容易かつ強固に貼り合わされ、また製造コストが抑えられた発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is formed by laminating a compound semiconductor substrate having at least a light emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light emitting layer, and a silicon substrate. An object of the present invention is to provide a light-emitting element that is easily and firmly attached to the light-emitting element and has a low manufacturing cost, and a method for manufacturing the light-emitting element.

本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子であって、前記化合物半導体基板と、前記シリコン基板の貼り合わせ面は、一方の基板に形成されたAu膜と、他方の基板に形成されたAg膜とが固溶化されて貼り合わされたものであることを特徴とする発光素子を提供する(請求項1)   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a light-emitting element in which a compound semiconductor substrate having at least a light-emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light-emitting layer and a silicon substrate are bonded together. The bonding surface of the compound semiconductor substrate and the silicon substrate is formed by bonding the Au film formed on one substrate and the Ag film formed on the other substrate into a solid solution. A light emitting device characterized by the above is provided.

このように、化合物半導体基板と、シリコン基板の貼り合わせ面が、一方の基板に形成されたAu膜と、他方の基板に形成されたAg膜とが固溶化されて貼り合わされた発光素子であれば、前記貼り合わせ面におけるAuの量はAuとAuの貼り合わせによるものに比べて半分以下に抑えられ、製造コストが低減された発光素子とすることができる。また、AuとAgが固溶化されて貼り合わされたものなので、AgとAgの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に両基板が貼り合わされたものとすることができる。しかも、AuとAuとの貼り合わせと同等の接合強度を得られる。   In this way, the compound semiconductor substrate and the bonding surface of the silicon substrate may be a light-emitting element in which the Au film formed on one substrate and the Ag film formed on the other substrate are bonded together by solid solution. For example, the amount of Au on the bonding surface can be reduced to less than half that of the bonding between Au and Au, and a light emitting device with reduced manufacturing cost can be obtained. Further, since Au and Ag are formed into a solid solution and bonded together, both substrates can be bonded easily and firmly as compared with the case of bonding Ag and Ag. In addition, it is possible to obtain a bonding strength equivalent to the bonding of Au and Au.

このとき、前記反射層は、Au、Ag、AgPdCuのいずれかよりなるものであるのが好ましい(請求項2)。
このように、反射層をAu、Ag、AgPdCuのいずれかよりなるものとすることができる。このような材質からなる反射層により効率良く光の取り出しを実現することが可能である。
At this time, the reflective layer is preferably made of any one of Au, Ag, and AgPdCu (claim 2).
Thus, the reflective layer can be made of any one of Au, Ag, and AgPdCu. The reflection layer made of such a material can efficiently extract light.

また、前記化合物半導体基板は、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたAu膜またはAg膜との間に拡散防止金属層を有しており、該拡散防止金属層は、前記反射層にAuまたはAgが混入するのを防止するものであるのが好ましい(請求項3)。   The compound semiconductor substrate has a diffusion prevention metal layer between the reflection layer and the Au film or Ag film formed on the bonding surface, and the diffusion prevention metal layer is formed of the reflection layer. It is preferable that Au or Ag is prevented from being mixed in (claim 3).

このように、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたAu膜またはAg膜との間に拡散防止金属層を有するものであれば、反射層にAuまたはAgが混入するのを防止することができる。このため、反射層において上記混入による反射率の低下を防ぐことが可能であり、光の取出し効率が高いものとすることができる。   As described above, if a diffusion preventing metal layer is provided between the reflective layer and the Au film or Ag film formed on the bonded surface, Au or Ag is prevented from being mixed into the reflective layer. be able to. For this reason, in the reflective layer, it is possible to prevent a decrease in reflectivity due to the mixing, and the light extraction efficiency can be increased.

このとき、前記拡散防止金属層は、Ti、W、Cr、Niのいずれかよりなるものであるのが好ましい(請求項4)。
このように、拡散防止金属層を、Ti、W、Cr、Niのいずれかよりなるものとすることができ、AuまたはAgが反射層に混入するのを効果的に防止することができる。
At this time, it is preferable that the diffusion preventing metal layer is made of any one of Ti, W, Cr, and Ni.
In this way, the diffusion preventing metal layer can be made of any one of Ti, W, Cr, and Ni, and Au or Ag can be effectively prevented from being mixed into the reflective layer.

前記発光層は、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであるのが好ましい(請求項5)。
このように、発光層が、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであれば、より高輝度の発光素子とすることができる。
The light emitting layer is preferably composed of a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are laminated in this order.
Thus, if the light-emitting layer has a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked in this order, a light-emitting element with higher luminance can be obtained. it can.

また、本発明は、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせて発光素子を製造する方法であって、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面と、前記シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にAu膜を形成し、他方にAg膜を形成し、前記Au膜とAg膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせることを特徴とする発光素子の製造方法を提供する(請求項6)。   Further, the present invention is a method for manufacturing a light emitting element by bonding a compound semiconductor substrate having at least a light emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light emitting layer, and a silicon substrate, An Au film is formed on one of the bonding surface of the compound semiconductor substrate and the bonding surface of the silicon substrate, an Ag film is formed on the other, and the Au film and the Ag film are superposed and solidified. A method for manufacturing a light-emitting element, characterized by being bonded together, is provided.

このように、化合物半導体基板の貼り合わせ面と、シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にAu膜を形成し、他方にAg膜を形成し、前記Au膜とAg膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせれば、Au膜を形成するのは一方の基板に対してだけなので、AuとAuの貼り合わせの場合に比べてAuの使用量を抑え、コストをかけずに発光素子を製造することができる。また、Ag膜とAu膜とを固溶化させて接合するので、AgとAg貼り合わせの場合に比べて容易に貼り合わせることが可能である。しかも、AuとAuとの貼り合わせと同等の接合強度が得られ、接合不良も発生しにくい。   In this way, an Au film is formed on one of the bonding surface of the compound semiconductor substrate and the bonding surface of the silicon substrate, an Ag film is formed on the other, and the Au film and the Ag film are overlaid and fixed. If it is melted and bonded, the Au film is formed only on one substrate, so the amount of Au used is reduced compared to the case of bonding Au and Au, and a light emitting device is manufactured without cost. can do. In addition, since the Ag film and the Au film are solidified and bonded, it is possible to bond them more easily than in the case of bonding Ag and Ag. In addition, a bonding strength equivalent to the bonding of Au and Au is obtained, and poor bonding is less likely to occur.

このとき、前記反射層を、Au、Ag、AgPdCuのいずれかにより形成するのが好ましい(請求項7)。
このように、反射層をAu、Ag、AgPdCuのいずれかによりなるものとすることができる。反射層にこれらのような材質を用いることで、より効率良く光の取り出しを実現することが可能である。
At this time, it is preferable that the reflective layer is formed of any one of Au, Ag, and AgPdCu.
Thus, the reflective layer can be made of any one of Au, Ag, and AgPdCu. By using such a material for the reflective layer, it is possible to extract light more efficiently.

また、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面に、前記反射層にAuまたはAgが混入するのを防止するための拡散防止金属層を形成してから前記Au膜またはAg膜を形成するのが好ましい(請求項8)。
このように、化合物半導体基板の貼り合わせ面に、拡散防止金属層を形成してからAu膜またはAg膜を形成すれば、反射層にAuまたはAgが混入するのを防止することが可能である。このため、反射層において上記混入による反射率の低下を防ぐことが可能であり、光の取出し効率を高くすることができる。
Preferably, the Au film or the Ag film is formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate after forming a diffusion preventing metal layer for preventing Au or Ag from being mixed into the reflective layer. Claim 8).
Thus, if an Au film or an Ag film is formed after forming a diffusion preventing metal layer on the bonding surface of the compound semiconductor substrate, it is possible to prevent Au or Ag from being mixed into the reflective layer. . For this reason, in the reflective layer, it is possible to prevent a decrease in reflectivity due to the mixing, and it is possible to increase the light extraction efficiency.

このとき、前記拡散防止金属層を、Ti、W、Cr、Niのいずれかにより形成するのが好ましい(請求項9)。
このように、拡散防止金属層を、Ti、W、Cr、Niのいずれかにより形成することができ、AuまたはAgが反射層に混入するのを効果的に防止することができる。
At this time, the diffusion preventing metal layer is preferably formed of any one of Ti, W, Cr, and Ni.
As described above, the diffusion preventing metal layer can be formed of any one of Ti, W, Cr, and Ni, and Au or Ag can be effectively prevented from being mixed into the reflective layer.

そして、前記発光層を、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成するのが好ましい(請求項10)。
このように、発光層が、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであれば、より高輝度の発光素子とすることができる。
Preferably, the light emitting layer is formed of a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked in this order.
Thus, if the light-emitting layer has a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked in this order, a light-emitting element with higher luminance can be obtained. it can.

本発明の発光素子および発光素子の製造方法によって、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを、AgとAgの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に貼り合わされ、かつ、AuとAuとの貼り合わせの場合に比べてコストを抑えて貼り合わされた発光素子を得ることが可能である。   A compound semiconductor substrate having at least a light emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light emitting layer and a silicon substrate are bonded to Ag and Ag by the light emitting element and the method for manufacturing the light emitting element of the present invention. Thus, it is possible to obtain a light-emitting element that is easily and firmly bonded as compared with the above case, and is bonded at a lower cost than the bonding of Au and Au.

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、高輝度の素子を得るため、発光素子からの光取出し効率が重要視されている。この光取出し効率を良くするため、反射層を素子内部に設けている。また、発光素子の製造方法において、発光層成長用のGaAs基板を発光層から剥離する一方で、表面に金属層を形成したシリコン等の半導体基板を、反射層を兼ねたAu層またはAg層を介して上記発光層の剥離面に貼り合わせて製造する技術が開示されている。
しかしながら、この貼り合わせにおいて、シリコン基板表面の金属層をAuとし、AuとAuによる貼り合わせたものではコストがかかってしまい、また、AgとAgによる貼り合わせではAu−Auの貼り合わせの場合と比較して貼り付きにくいという問題があった。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
As described above, in order to obtain a high-luminance element, the light extraction efficiency from the light-emitting element is regarded as important. In order to improve the light extraction efficiency, a reflective layer is provided inside the device. In the method for manufacturing a light emitting element, the GaAs substrate for growing the light emitting layer is peeled off from the light emitting layer, while a semiconductor substrate such as silicon having a metal layer formed on the surface is used as an Au layer or an Ag layer that also serves as a reflective layer. And a technique for manufacturing by bonding to the release surface of the light emitting layer.
However, in this bonding, if the metal layer on the surface of the silicon substrate is Au and bonding with Au and Au is costly, the bonding with Ag and Ag is a case of bonding with Au-Au. There was a problem that it was difficult to stick in comparison.

そこで、本発明者は、光取出し効率を向上させるため、発光層とシリコン基板との間に反射層を有する貼り合わせ発光素子およびその製造方法について、鋭意研究を行った結果、少なくとも、発光層と反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせたもので、両基板の貼り合わせ面が、一方の基板に形成されたAu膜と、他方の基板に形成されたAg膜とが固溶化されて貼り合わされた発光素子であれば、AuとAuによる貼り合わせよりもコストを抑え、AgとAgによる貼り合わせに比べて容易かつ強固に貼り合わせ、AuとAuとの貼り合わせと同程度の接合強度が得られ、接合不良を低減できることを見出して本発明を完成させた。   Therefore, the present inventor has conducted earnest research on a bonded light emitting element having a reflective layer between a light emitting layer and a silicon substrate and a manufacturing method thereof in order to improve light extraction efficiency. A compound semiconductor substrate having a reflective layer and a silicon substrate are bonded to each other. The bonding surfaces of both substrates are an Au film formed on one substrate and an Ag film formed on the other substrate. In the case of a light-emitting element bonded in a solid solution, the cost is lower than that of bonding with Au and Au, and bonding is easier and stronger than bonding with Ag and Ag, and is the same as bonding of Au and Au. The present invention has been completed by finding that a certain degree of bonding strength can be obtained and bonding defects can be reduced.

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて具体的に説明する。
図1は、本発明に従う発光素子の構造の一例を示す概略図である。
本発明の発光素子1は、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼りあわされたものであって、少なくとも、前記発光層21、反射層13、AuとAgの固溶化層30、シリコン基板部19から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the structure of a light emitting device according to the present invention.
A light-emitting element 1 of the present invention includes a compound semiconductor substrate having at least a light-emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light-emitting layer, and a silicon substrate, and at least the above-described The light-emitting layer 21, the reflective layer 13, the Au / Ag solid solution layer 30, and the silicon substrate portion 19 are included.

上記のように、化合物半導体基板は、少なくとも、発光層21と反射層13を有しており、まず、発光層21としては、例えば、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであるのが好ましい。このようなダブルへテロ構造のものとして、AlGaInPから成る活性層8を、n型AlGaInPクラッド層9とp型AlGaInPクラッド層7により挟んだAlGaInP混晶が挙げられる。また、GaInP混晶等も挙げられる。このような構造を採用することにより、両クラッド層から注入されたホールと電子とが活性層の狭い空間内に閉じ込められる形で効率良く再結合するので、高輝度の発光素子とすることができる。   As described above, the compound semiconductor substrate has at least the light emitting layer 21 and the reflective layer 13. First, as the light emitting layer 21, for example, an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are arranged in this order. It is preferable that the layer is composed of a double heterostructure laminated with a layer. An AlGaInP mixed crystal in which an active layer 8 made of AlGaInP is sandwiched between an n-type AlGaInP cladding layer 9 and a p-type AlGaInP cladding layer 7 is an example of such a double hetero structure. Moreover, GaInP mixed crystal etc. are mentioned. By adopting such a structure, holes and electrons injected from both clad layers are efficiently recombined in a form confined in the narrow space of the active layer, so that a high-luminance light emitting device can be obtained. .

また、反射層13としては、Au、Ag、AgPdCuなどのいずれかより成るものが挙げられる。これらから成る反射層によって、前記発光層からの光を効果的に反射させることにより、効率良く光の取出しを行うことができる。なお、取り出す光の波長によって反射層13の材質を適宜選択すれば良い。   Moreover, as the reflection layer 13, what consists of either Au, Ag, AgPdCu etc. is mentioned. By effectively reflecting the light from the light emitting layer by the reflective layer composed of these, light can be extracted efficiently. Note that the material of the reflective layer 13 may be appropriately selected depending on the wavelength of light to be extracted.

上述したように、本発明は、化合物半導体基板とシリコン基板とを貼り合わせたものであり、したがって、化合物半導体基板部とシリコン基板部との間に貼り合わせ面があり、その貼り合わせ面は、AuとAgの固溶化層30でできている。
これは、化合物半導体基板とシリコン基板の貼り合わせにあたり、一方の基板に形成したAu膜と、他方の基板に形成したAg膜とが固溶化して形成された層であり、ナノレベルでの結合力により、AuとAgの微粒子が結合してできている。AuとAgが全率固溶化したものであり、AuとAuの貼り合わせと同程度の接合強度を有している。
なお、シリコン基板と貼り合せることにより、それ自体を、発光素子を駆動するための導通路の一部として利用でき、素子構造の簡略化を図ることができる。そして、特に安価なシリコン基板を用いることにより、コストを抑えて製造された発光素子とすることができる。
As described above, the present invention is obtained by bonding a compound semiconductor substrate and a silicon substrate. Therefore, there is a bonding surface between the compound semiconductor substrate portion and the silicon substrate portion, and the bonding surface is It is made of a solid solution layer 30 of Au and Ag.
This is a layer formed by solidifying the Au film formed on one substrate and the Ag film formed on the other substrate when the compound semiconductor substrate and the silicon substrate are bonded to each other. The fine particles of Au and Ag are combined by force. Au and Ag are completely solidified, and have a bonding strength comparable to that of Au and Au.
Note that by bonding to the silicon substrate, the element itself can be used as a part of a conduction path for driving the light emitting element, and the element structure can be simplified. By using a particularly inexpensive silicon substrate, a light-emitting element manufactured at a reduced cost can be obtained.

さらに、この固溶化層30と反射層13との間に拡散防止金属層14が設けられている。この拡散防止金属層14は、例えばTi、W、Cr、Niのいずれかから構成することができる。このような拡散防止金属層14を設けることにより、Ag膜とAu膜を固溶して貼り合わせる際に、固溶化層からAuまたはAgが反射層に混入することを防止することができる。例えば、反射層13がAuからなる場合、その反射層にAgが混入してしまうと反射率が低下してしまうが、上記のような拡散防止金属層14を設けることにより、上記混入を防ぎ、反射率を悪化させず、効率良く光を反射させることが可能である。   Further, a diffusion preventing metal layer 14 is provided between the solid solution layer 30 and the reflective layer 13. The diffusion preventing metal layer 14 can be composed of, for example, any one of Ti, W, Cr, and Ni. By providing such a diffusion preventing metal layer 14, it is possible to prevent Au or Ag from being mixed into the reflective layer from the solid solution layer when the Ag film and the Au film are bonded together by solid solution. For example, when the reflective layer 13 is made of Au, the reflectance decreases if Ag is mixed in the reflective layer, but by providing the diffusion preventing metal layer 14 as described above, the above mixing is prevented, It is possible to reflect light efficiently without deteriorating the reflectance.

また、図1に示すように、ダブルへテロ構造を有する発光層21上には、電流拡散層6(p−AlGaAs)、コンタクト層および酸化防止キャップ層5(p−GaAs)、電極22が形成されている。なお、電極22は、発光層21の表面の一部のみを覆う形にて形成されているので、電流拡散層6を形成することでダブルへテロ構造に対し面内方向に均一になるように電流を拡散することが可能となり、電極22に覆われていない領域においても高輝度な発光状態を得ることができる。   Further, as shown in FIG. 1, a current diffusion layer 6 (p-AlGaAs), a contact layer and an antioxidant cap layer 5 (p-GaAs), and an electrode 22 are formed on the light emitting layer 21 having a double hetero structure. Has been. Since the electrode 22 is formed so as to cover only a part of the surface of the light emitting layer 21, the current diffusion layer 6 is formed so as to be uniform in the in-plane direction with respect to the double hetero structure. A current can be diffused, and a light emission state with high luminance can be obtained even in a region not covered with the electrode 22.

そして、発光層21と反射層13との間には、電流拡散層10(n−GaAs)、エッチングストップ層11(n+GaAs)、オーミック電極12(AuGeNi)が形成されている。エッチングストップ層11は、発光素子1を製造する際、後述する成長用基板を取り除く工程のために形成されたものである。また、オーミック電極12を形成することにより、素子の直列抵抗低減に貢献することができる。   A current diffusion layer 10 (n-GaAs), an etching stop layer 11 (n + GaAs), and an ohmic electrode 12 (AuGeNi) are formed between the light emitting layer 21 and the reflective layer 13. The etching stop layer 11 is formed for the step of removing a growth substrate, which will be described later, when the light emitting element 1 is manufactured. Moreover, by forming the ohmic electrode 12, it is possible to contribute to reduction of the series resistance of the element.

さらに、固溶化層30を介して反対側のシリコン基板側には、シリコン基板部19からのシリコンの混入を防止するためのシリコン拡散防止層17、シリコン基板とシリコン拡散防止層17との接合層18とが設けられている。シリコン拡散防止層17には、例えばTi、W、Cr、Ni、AuSn、AuIn、AuGa、AuPbのいずれかから構成することが可能である。また接合層18としては、AuSbやAgSbが挙げられる。
そして、さらにシリコン基板部19、接合層18、シリコン拡散防止層17、電極20(Au)と続いて構成されている。
Further, on the opposite silicon substrate side through the solid solution layer 30, a silicon diffusion prevention layer 17 for preventing silicon from mixing from the silicon substrate portion 19, a bonding layer between the silicon substrate and the silicon diffusion prevention layer 17. 18 are provided. The silicon diffusion preventing layer 17 can be made of any of Ti, W, Cr, Ni, AuSn, AuIn, AuGa, and AuPb, for example. Examples of the bonding layer 18 include AuSb and AgSb.
Further, the silicon substrate portion 19, the bonding layer 18, the silicon diffusion preventing layer 17, and the electrode 20 (Au) are further formed.

このような発光素子1であれば、上記化合物半導体基板とシリコン基板との貼り合わせにおいて、AgとAgの貼り合わせに比べて容易かつ強固に貼り合わせることが可能であり、貼り合わせ不良も生じ難く、しかも、AuとAuとの貼り合わせと同等の接合強度を得られる。また、AuとAuの貼り合わせの場合に比べてAuの使用量が抑制されてコストが抑えられた発光素子とすることができる。   With such a light-emitting element 1, it is possible to bond the compound semiconductor substrate and the silicon substrate more easily and firmly than the bonding of Ag and Ag, and hardly cause bonding failure. Moreover, it is possible to obtain a bonding strength equivalent to the bonding of Au and Au. Further, it is possible to obtain a light emitting element in which the amount of Au used is suppressed and the cost is reduced as compared with the case of bonding Au and Au.

次に、本発明の発光素子の製造方法について具体的に説明をする。図2は、図1の発光素子の製造工程の一例を示す概略説明図である。
最初に、発光層成長用基板として半導体結晶基板であるGaAs単結晶基板25を用意し、該GaAs基板上に発光層を形成する工程について説明する(図2(A))。まず、表面にGaAsバッファ層24を例えば0.5μm、エッチングストップのためのAlInP層23、GaAs層11をそれぞれ5nm、さらにn型AlGaAs層よりなる電流拡散層10を例えば2μm、この順序にてエピタキシャル成長させる。
Next, the manufacturing method of the light emitting device of the present invention will be specifically described. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an example of a manufacturing process of the light emitting device of FIG.
First, a process of preparing a GaAs single crystal substrate 25, which is a semiconductor crystal substrate, as a light emitting layer growth substrate and forming a light emitting layer on the GaAs substrate will be described (FIG. 2A). First, GaAs buffer layer 24 is formed on the surface, for example, 0.5 μm, AlInP layer 23 for etching stop, GaAs layer 11 is each 5 nm, and current diffusion layer 10 made of n-type AlGaAs layer is, for example, 2 μm. Let

また、さらにその上にダブルへテロ構造となるように、1μmのn型AlGaInPクラッド層9、0.6μmのノンドープのAlGaInP活性層8、1μmのp型AlGaInPクラッド層7を順次エピタキシャル成長して発光層21を形成する。
このように、発光層21を上記ダブルへテロ構造で構成すれば、高輝度の発光素子を製造することが可能であり、効果的に光を取り出すことができる。
Further, a 1 μm n-type AlGaInP cladding layer 9, a 0.6 μm non-doped AlGaInP active layer 8, and a 1 μm p-type AlGaInP cladding layer 7 are sequentially epitaxially grown on the light emitting layer so that a double heterostructure is formed thereon. 21 is formed.
Thus, if the light emitting layer 21 is comprised by the said double hetero structure, a high-intensity light emitting element can be manufactured and light can be taken out effectively.

この後さらに、電流拡散層としてAlGaAs層6(またはGaP層)を1μm、コンタクト層および酸化防止キャップ層としてGaAs層5を5nmエピタキシャル成長し、その後、P電極22としてAuZnまたはAuBe層4を蒸着、さらにTi層3、Au層2を蒸着する。   Thereafter, an AlGaAs layer 6 (or GaP layer) as a current diffusion layer is epitaxially grown to 1 μm, and a GaAs layer 5 as a contact layer and an antioxidant cap layer is epitaxially grown to 5 nm. Thereafter, an AuZn or AuBe layer 4 is vapor-deposited as a P electrode 22. A Ti layer 3 and an Au layer 2 are deposited.

次に、後の工程でシリコン基板29と貼り合わせることになる化合物半導体基板28を製造する工程について説明する。まず、化合物半導体基板の支持部となる支持基板26を用意する。この支持基板と上記の発光層を形成した基板とを、スピンコートしたワックス27を介して重ね合せ、加熱圧着を施すことにより両基板を貼り合わせる(図2(B))。
この後、発光層成長用基板のGaAs基板部25、GaAs層24、AlInP層23の順に選択エッチングを行うことにより除去する。GaAsに対して選択エッチング性を有するエッチング液として、例えばアンモニア/過酸化水素混合液を用いてGaAs基板25、GaAsバッファ層24をともにエッチング除去し、次いで、例えば塩酸を用いてAlInP層23をエッチング除去する(図2(C))。
Next, a process for manufacturing the compound semiconductor substrate 28 to be bonded to the silicon substrate 29 in a later process will be described. First, a support substrate 26 that serves as a support portion of the compound semiconductor substrate is prepared. The support substrate and the substrate on which the light emitting layer is formed are overlapped with each other through a spin-coated wax 27, and both substrates are bonded together by applying thermocompression bonding (FIG. 2B).
Thereafter, the GaAs substrate portion 25, the GaAs layer 24, and the AlInP layer 23 of the light emitting layer growth substrate are removed by selective etching in this order. As an etchant having selective etching properties with respect to GaAs, for example, an ammonia / hydrogen peroxide mixed solution is used to etch and remove both the GaAs substrate 25 and the GaAs buffer layer 24, and then the AlInP layer 23 is etched using, for example, hydrochloric acid. It is removed (FIG. 2C).

次に、上記のエッチングストップ層であるGaAs層11の表面にAuGeNiまたはAgGeNiのドット電極を、蒸着またはスパッタリングで成膜し、オーミック電極12になるように450℃の温度で5分の熱処理を施し、p電極22のシンター処理を同時に行う(図2(D))。   Next, a dot electrode of AuGeNi or AgGeNi is formed on the surface of the GaAs layer 11 as the etching stop layer by vapor deposition or sputtering, and heat treatment is performed at a temperature of 450 ° C. for 5 minutes so as to become the ohmic electrode 12. The sintering process of the p-electrode 22 is performed simultaneously (FIG. 2D).

この後、反射層13を形成する。反射層13としては、上記したように、例えばAu、Ag、AgPdCuのいずれかより形成することができる。このような反射層を形成することにより、効率良く光を反射して、光の取出しを実現することが可能である。このようにして化合物半導体基板28を製造することができる。   Thereafter, the reflective layer 13 is formed. As described above, the reflective layer 13 can be formed of, for example, any one of Au, Ag, and AgPdCu. By forming such a reflective layer, light can be efficiently reflected and light extraction can be realized. In this way, the compound semiconductor substrate 28 can be manufactured.

そして、この反射層13の表面に拡散防止金属層14を設け、さらにシリコン基板との貼り合わせのためにAu膜またはAg膜(ここではAu膜15とする)を形成する(図2(E))。このように、拡散防止金属層14を形成してからAu膜またはAg膜を形成することにより、固溶した時に反射層13にAuまたはAgが混入することを防ぐことが可能である。拡散防止金属層14は、例えばTi、W、Cr、Niのいずれかより形成することができる。このような拡散防止金属層14によって、Au、Agの混入による反射率の低下を防止し、効果的に光を取出すことが可能となる。
なお、上記反射層13、拡散防止金属層14、Au膜15(またはAg膜)は、例えば蒸着やスパッタリングにより形成することができる。
Then, a diffusion preventing metal layer 14 is provided on the surface of the reflective layer 13, and an Au film or an Ag film (here, referred to as an Au film 15) is formed for bonding to the silicon substrate (FIG. 2E). ). Thus, by forming the Au film or the Ag film after forming the diffusion preventing metal layer 14, it is possible to prevent Au or Ag from being mixed into the reflective layer 13 when it is dissolved. The diffusion preventing metal layer 14 can be formed of any of Ti, W, Cr, and Ni, for example. Such a diffusion preventing metal layer 14 prevents a decrease in reflectance due to mixing of Au and Ag, and enables effective extraction of light.
The reflective layer 13, the diffusion preventing metal layer 14, and the Au film 15 (or Ag film) can be formed by, for example, vapor deposition or sputtering.

ここで、化合物半導体基板28と貼り合せるシリコン基板29を用意する(図2(E)下)。シリコン基板をHFにより洗浄した後、該シリコン基板上にAuSb層またはAgSb層18を形成し、さらにその表面にシリコン基板からのシリコンの拡散防止のために、シリコン拡散防止層17としてTi、W、Cr、Ni、AuSn、AuIn、AuGa、AuPbのいずれかを蒸着する。そして貼り合わせ面にAg膜またはAu膜(ここではAg膜16とする)を形成する。その反対側の面には、電極20となるAuを形成する。その後、200〜364℃未満でオーミック電極を形成する。これらのAuSb層18、シリコン拡散防止層17、Ag膜16、電極20となるAu等は、蒸着やスパッタリングにより形成することができる。   Here, a silicon substrate 29 to be bonded to the compound semiconductor substrate 28 is prepared (bottom of FIG. 2E). After the silicon substrate is washed with HF, an AuSb layer or an AgSb layer 18 is formed on the silicon substrate, and Ti, W, Any one of Cr, Ni, AuSn, AuIn, AuGa, and AuPb is deposited. Then, an Ag film or an Au film (here, referred to as Ag film 16) is formed on the bonding surface. On the opposite surface, Au to be the electrode 20 is formed. Thereafter, an ohmic electrode is formed at 200 to 364 ° C. The AuSb layer 18, the silicon diffusion preventing layer 17, the Ag film 16, Au serving as the electrode 20, etc. can be formed by vapor deposition or sputtering.

このとき、本例のように、上述した化合物半導体基板28の貼り合わせ面に形成した膜がAu膜であれば、上記シリコン基板29の貼り合わせ面に形成するのはAg膜とする。両基板の貼り合わせ面に形成するAu膜またはAg膜はその逆であっても良い。Au膜とAg膜とで両基板を重ね合わせて固溶して貼り合わせる形になるように、両基板の貼り合わせ面にAu膜またはAg膜を形成する。   At this time, if the film formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate 28 is an Au film as in this example, the Ag film is formed on the bonding surface of the silicon substrate 29. The Au film or Ag film formed on the bonding surfaces of both substrates may be reversed. An Au film or an Ag film is formed on the bonding surface of both substrates so that the Au film and the Ag film are superposed and solid-solved and bonded together.

次に、上記の化合物半導体基板28とシリコン基板29とを貼り合わせる(図2(F))。上述のように、化合物半導体基板28の貼り合わせ面に形成したAu膜15(またはAg膜)と、シリコン基板29の貼り合わせ面に形成したAg膜16(またはAu膜)とを重ね合わして圧迫して、180〜360℃の温度、1kPa〜5000kPaの圧力下、20分の熱処理を施す。
このとき、両基板に形成したAu膜15とAg膜16とにおいて、ナノレベルでの結合力により低温、低圧でAuの微粒子とAgの微粒子同士が結合し、AuとAgの固溶化が生じ、固溶化層30が形成されて両基板を貼り合わすことができる。この場合、両金属は全率固溶化されており、AuとAuの貼り合わせと同程度に強固に貼り合わせることができる。
なお、この貼り合わせ工程は、例えば不二越機械工業社製ウエーハ貼り合わせ機(HPF−75)を用いて行うことができる。
Next, the compound semiconductor substrate 28 and the silicon substrate 29 are attached to each other (FIG. 2F). As described above, the Au film 15 (or Ag film) formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate 28 and the Ag film 16 (or Au film) formed on the bonding surface of the silicon substrate 29 are overlaid and compressed. Then, heat treatment is performed for 20 minutes at a temperature of 180 to 360 ° C. and a pressure of 1 kPa to 5000 kPa.
At this time, in the Au film 15 and the Ag film 16 formed on both substrates, the Au fine particles and the Ag fine particles are bonded to each other at a low temperature and a low pressure due to the binding force at the nano level, and the solid solution of Au and Ag occurs. The solid solution layer 30 is formed and both substrates can be bonded together. In this case, both metals are solid-solved and can be bonded together to the same extent as Au and Au.
In addition, this bonding process can be performed using the wafer bonding machine (HPF-75) by a Fujikoshi machine industry company, for example.

この後、支持基板26およびワックス27を除去し、通常の方法によりダイシングして半導体チップとし、台座に乗せて、リード線のワイヤボンディング等を行った後、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂にて樹脂封止をすることにより発光素子1を得ることができる(図2(G))。なお、発光層21に対してp電極22側の電流拡散層6としてGaP層を形成した場合は、発光層21からの光を多く取出すために、ダイシング後にフロスト処理をするのが好ましい。   Thereafter, the support substrate 26 and the wax 27 are removed, diced by a normal method to form a semiconductor chip, placed on a pedestal, wire bonding of the lead wire, etc., and then resin-sealed with epoxy resin or silicone resin Thus, the light-emitting element 1 can be obtained (FIG. 2G). When a GaP layer is formed as the current diffusion layer 6 on the p-electrode 22 side with respect to the light emitting layer 21, it is preferable to perform a frost treatment after dicing in order to extract a large amount of light from the light emitting layer 21.

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
(実施例1)
まず、発光層成長用基板としてGaAs単結晶基板を用意し、それぞれの基板上に、バッファ層(GaAs層)、エッチングストップ層(AlInP層とGaAs層)、電流拡散層(AlGaAs層)、発光層(n型AlGaInPクラッド層、AlGaInP活性層、p型AlGaInPクラッド層)、電流拡散層(AlGaAs層)、コンタクト層および酸化防止キャップ層(GaAs層)をエピタキシャル成長させる。その後、P電極としてAuBeを蒸着し、AuBe層上にTi、Auを蒸着する。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to this.
Example 1
First, a GaAs single crystal substrate is prepared as a light emitting layer growth substrate, and a buffer layer (GaAs layer), an etching stop layer (AlInP layer and GaAs layer), a current diffusion layer (AlGaAs layer), and a light emitting layer are provided on each substrate. (N-type AlGaInP cladding layer, AlGaInP active layer, p-type AlGaInP cladding layer), current diffusion layer (AlGaAs layer), contact layer and antioxidant cap layer (GaAs layer) are epitaxially grown. Thereafter, AuBe is vapor-deposited as a P electrode, and Ti and Au are vapor-deposited on the AuBe layer.

そして、ワックスを介して支持基板と上記の発光層を形成した基板とを重ね合せ、加熱圧着して貼り合わせ、GaAs基板、GaAs層、AlInP層の順に、アンモニア/過酸化水素混合液や塩酸を用いて選択エッチングを行い、これらの基板および層を除去する。
次に、エッチングストップ層のGaAs層上にAuGeNiのドット電極を蒸着し、オーミック電極になるように450℃で5分の熱処理を施し、同時にP電極のシンター処理も行う。
この後、その上に反射層であるAuを蒸着し、金属拡散防止層としてTiを蒸着する。さらに、貼り合わせ面にAu膜を形成する。
このようにして、貼り合わせ面にAu膜が形成された化合物半導体基板を作製した。
Then, the support substrate and the substrate on which the light emitting layer is formed are overlapped with each other through wax, and bonded by thermocompression bonding, and an ammonia / hydrogen peroxide mixture solution or hydrochloric acid is added in the order of the GaAs substrate, the GaAs layer, and the AlInP layer. And selective etching to remove these substrates and layers.
Next, a dot electrode of AuGeNi is vapor-deposited on the GaAs layer of the etching stop layer, and heat treatment is performed at 450 ° C. for 5 minutes so as to become an ohmic electrode, and at the same time, sintering of the P electrode is also performed.
Thereafter, Au as a reflective layer is deposited thereon, and Ti is deposited as a metal diffusion prevention layer. Further, an Au film is formed on the bonding surface.
In this way, a compound semiconductor substrate having an Au film formed on the bonding surface was produced.

一方で、化合物半導体基板と貼り合わせるシリコン基板を用意した。まず、基板をフッ酸で洗浄した後、表裏面に接合層としてAuSbを、シリコン拡散防止層としてTiを蒸着した。さらに、貼り合わせ面にはAg膜を形成し、反対側の面にはAuを蒸着して200℃でオーミック電極を形成した。   Meanwhile, a silicon substrate to be bonded to the compound semiconductor substrate was prepared. First, after cleaning the substrate with hydrofluoric acid, AuSb was vapor-deposited on the front and back surfaces as a bonding layer, and Ti was vapor-deposited as a silicon diffusion prevention layer. Further, an Ag film was formed on the bonding surface, and Au was vapor-deposited on the opposite surface to form an ohmic electrode at 200 ° C.

以上のように、貼り合わせ面にAu膜が形成された化合物半導体基板と、貼り合わせ面にAg膜が形成されたシリコン基板とを用意し、不二越機械工業社製ウエーハ貼り合わせ機(HPF−75)を用いて、温度260℃、圧力200kPaで両基板を貼り合わせた。この後ダイシングして半導体チップを得た。   As described above, a compound semiconductor substrate having an Au film formed on the bonding surface and a silicon substrate having an Ag film formed on the bonding surface are prepared, and a wafer bonding machine (HPF-75 manufactured by Fujikoshi Machinery Co., Ltd.) is prepared. The two substrates were bonded together at a temperature of 260 ° C. and a pressure of 200 kPa. Thereafter, dicing was performed to obtain a semiconductor chip.

このようにして得られた半導体チップは、貼り合わせ面に形成したAu膜とAg膜は固溶化してAu/Ag固溶化層を形成していた。また、これらの半導体チップの接合不良率を調査したところ、2%にとどまった。   In the semiconductor chip thus obtained, the Au film and the Ag film formed on the bonded surface were solidified to form an Au / Ag solid solution layer. Further, when the bonding failure rate of these semiconductor chips was investigated, it was only 2%.

(実施例2)
化合物半導体基板の貼り合わせ面にAg膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にAu膜を形成して、それ以外は実施例1と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップはAg膜とAu膜の固溶化層が形成されており、接合不良率は2%であった。
(Example 2)
A semiconductor chip was fabricated by the same procedure as in Example 1 except that an Ag film was formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate and an Au film was formed on the bonding surface of the silicon substrate.
The obtained semiconductor chip was formed with a solid solution layer of an Ag film and an Au film, and the bonding failure rate was 2%.

(比較例1)
化合物半導体基板の貼り合わせ面にAu膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にAu膜を形成して、それ以外は実施例1と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップは貼り合わせ面にAu層が形成されており、接合不良率は2%であった。
(Comparative Example 1)
An Au film was formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate, an Au film was formed on the bonding surface of the silicon substrate, and a semiconductor chip was fabricated by the same procedure as in Example 1 except that.
The obtained semiconductor chip had an Au layer formed on the bonded surface, and the bonding failure rate was 2%.

(比較例2)
化合物半導体基板の貼り合わせ面にAg膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にAg膜を形成して、それ以外は実施例1と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップは貼り合わせ面にAg層が形成されており、接合不良率は8%であった。
(Comparative Example 2)
A semiconductor chip was manufactured in the same procedure as in Example 1 except that an Ag film was formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate and an Ag film was formed on the bonding surface of the silicon substrate.
The obtained semiconductor chip had an Ag layer formed on the bonding surface, and the bonding failure rate was 8%.

実施例1および2、比較例1および2から判るように、本発明の発光素子の製造方法により、AgとAgの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に貼り付けることができることが判る。しかも、AuとAuとの貼り合わせと同等の接合強度が得られる。
また、AuとAuの貼り合わせの場合に比べてAuの使用量を抑制することができることからコストを低減することが可能である。
As can be seen from Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the method for producing a light emitting device of the present invention can be easily and firmly attached as compared with the case of bonding Ag and Ag. In addition, a bonding strength equivalent to the bonding of Au and Au can be obtained.
Further, since the amount of Au used can be suppressed as compared with the case of bonding Au and Au, the cost can be reduced.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本発明に従う発光素子の構造の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the structure of the light emitting element according to this invention. 本発明の発光素子を製造する工程の一例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows an example of the process of manufacturing the light emitting element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…発光素子、 2…Au層、 3…Ti層、 4…AuBe(AuZn)層、
5…コンタクト層および酸化防止キャップ層、 6、10…電流拡散層、
7、9…クラッド層、 8…活性層、 11、23…エッチングストップ層、
12、20、22…電極、 13…反射層、14…拡散防止金属層、
15…Au膜、 16…Ag膜、 17…シリコン拡散防止層、 18…接合層、
19…シリコン基板部、 21…発光層、 24…GaAsバッファ層、
25…GaAs単結晶基板、 26…支持基板、 27…ワックス、
28…化合物半導体基板、 29…シリコン基板、 30…Au/Ag固溶化層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element, 2 ... Au layer, 3 ... Ti layer, 4 ... AuBe (AuZn) layer,
5 ... contact layer and antioxidation cap layer, 6, 10 ... current spreading layer,
7, 9 ... cladding layer, 8 ... active layer, 11, 23 ... etching stop layer,
12, 20, 22 ... electrode, 13 ... reflective layer, 14 ... diffusion prevention metal layer,
15 ... Au film, 16 ... Ag film, 17 ... Silicon diffusion prevention layer, 18 ... Bonding layer,
19 ... Silicon substrate part, 21 ... Light emitting layer, 24 ... GaAs buffer layer,
25 ... GaAs single crystal substrate, 26 ... support substrate, 27 ... wax,
28 ... Compound semiconductor substrate, 29 ... Silicon substrate, 30 ... Au / Ag solid solution layer.

Claims (10)

少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子であって、前記化合物半導体基板と、前記シリコン基板の貼り合わせ面は、一方の基板に形成されたAu膜と、他方の基板に形成されたAg膜とが固溶化されて貼り合わされたものであることを特徴とする発光素子。   A light-emitting element in which a compound semiconductor substrate having at least a light-emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light-emitting layer and a silicon substrate are bonded to each other, and the compound semiconductor substrate and the silicon substrate The light-emitting element, wherein the bonding surface is obtained by solidifying and bonding an Au film formed on one substrate and an Ag film formed on the other substrate. 前記反射層は、Au、Ag、AgPdCuのいずれかよりなるものであることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the reflective layer is made of any one of Au, Ag, and AgPdCu. 前記化合物半導体基板は、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたAu膜またはAg膜との間に拡散防止金属層を有しており、該拡散防止金属層は、前記反射層にAuまたはAgが混入するのを防止するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。   The compound semiconductor substrate has a diffusion prevention metal layer between the reflection layer and an Au film or an Ag film formed on the bonding surface, and the diffusion prevention metal layer is formed on the reflection layer with an Au film. 3. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device prevents contamination of Ag. 4. 前記拡散防止金属層は、Ti、W、Cr、Niのいずれかよりなるものであることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。   4. The light emitting device according to claim 3, wherein the diffusion preventing metal layer is made of any one of Ti, W, Cr, and Ni. 前記発光層は、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光素子。   5. The light emitting layer according to claim 1, wherein the light emitting layer has a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are laminated in this order. The light emitting element according to one item. 少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせて発光素子を製造する方法であって、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面と、前記シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にAu膜を形成し、他方にAg膜を形成し、前記Au膜とAg膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせることを特徴とする発光素子の製造方法。   A method of manufacturing a light emitting element by bonding a compound semiconductor substrate having at least a light emitting layer and a reflective layer for reflecting light from the light emitting layer, and a silicon substrate, wherein the compound semiconductor substrate is bonded An Au film is formed on one of the surface and the bonding surface of the silicon substrate, an Ag film is formed on the other, and the Au film and the Ag film are superposed, solidified, and bonded together. A method for manufacturing a light emitting device. 前記反射層を、Au、Ag、AgPdCuのいずれかにより形成することを特徴とする請求項6に記載の発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 6, wherein the reflective layer is formed of any one of Au, Ag, and AgPdCu. 前記化合物半導体基板の貼り合わせ面に、前記反射層にAuまたはAgが混入するのを防止するための拡散防止金属層を形成してから前記Au膜またはAg膜を形成することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の発光素子の製造方法。   The diffusion film is formed on the bonding surface of the compound semiconductor substrate to prevent Au or Ag from being mixed into the reflective layer, and then the Au film or Ag film is formed. Item 8. The method for manufacturing a light-emitting element according to Item 6 or 7. 前記拡散防止金属層を、Ti、W、Cr、Niのいずれかにより形成することを特徴とする請求項8に記載の発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a light emitting element according to claim 8, wherein the diffusion preventing metal layer is formed of any one of Ti, W, Cr, and Ni. 前記発光層を、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成することを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。   10. The light emitting layer is formed of a double hetero structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked in this order. 10. Of manufacturing the light-emitting device.
JP2005308874A 2005-10-24 2005-10-24 Light emitting element and process for fabrication thereof Pending JP2007116065A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005308874A JP2007116065A (en) 2005-10-24 2005-10-24 Light emitting element and process for fabrication thereof
TW095138620A TW200729552A (en) 2005-10-24 2006-10-19 Light-emitting device and the making method of light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005308874A JP2007116065A (en) 2005-10-24 2005-10-24 Light emitting element and process for fabrication thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007116065A true JP2007116065A (en) 2007-05-10

Family

ID=38097953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005308874A Pending JP2007116065A (en) 2005-10-24 2005-10-24 Light emitting element and process for fabrication thereof

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2007116065A (en)
TW (1) TW200729552A (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339100A (en) * 2000-05-30 2001-12-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light emitting element and its manufacturing method
JP2004146593A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting device
JP2004281863A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2005079298A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light emitting element and method of manufacturing the same
JP2005108863A (en) * 2002-12-27 2005-04-21 Samsung Electro Mech Co Ltd Vertical gallium nitride light emitting diode and its manufacturing method
JP2005197296A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light-emitting element and its manufacturing process
JP2005259768A (en) * 2004-03-09 2005-09-22 Sanyo Electric Co Ltd Light emitting element and its manufacturing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339100A (en) * 2000-05-30 2001-12-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light emitting element and its manufacturing method
JP2004146593A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting device
JP2005108863A (en) * 2002-12-27 2005-04-21 Samsung Electro Mech Co Ltd Vertical gallium nitride light emitting diode and its manufacturing method
JP2004281863A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2005079298A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light emitting element and method of manufacturing the same
JP2005197296A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Light-emitting element and its manufacturing process
JP2005259768A (en) * 2004-03-09 2005-09-22 Sanyo Electric Co Ltd Light emitting element and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
TW200729552A (en) 2007-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3520270B2 (en) Light emitting diode and method of manufacturing the same
US6586875B1 (en) Light emitting diode with low-temperature solder layer
US7704770B2 (en) Light emitting diode by use of metal diffusion bonding technology and method of producing light emitting diode
US6838704B2 (en) Light emitting diode and method of making the same
US6786390B2 (en) LED stack manufacturing method and its structure thereof
US8039864B2 (en) Semiconductor light emitting device and fabrication method for the same
US8653552B2 (en) Semiconductor light-emitting device
JP5312988B2 (en) Optical semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2002158373A (en) Light emitting diode and method of manufacturing the same
TW200828628A (en) High efficiency light-emitting diode and method for manufacturing the same
JP4835409B2 (en) III-V group semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5427585B2 (en) Flip chip type light emitting diode and method for manufacturing the same
JP2006073822A (en) Nitride based compound semiconductor light emitting element, its structure, and process for fabricating the same
JP2004207508A (en) Light emitting element and its manufacturing method thereof
JP2011165799A (en) Flip-chip light emitting diode and method for manufacturing the same, and light emitting diode lamp
JP4110524B2 (en) Light emitting device and method for manufacturing light emitting device
JP2005197296A (en) Light-emitting element and its manufacturing process
JP4062111B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
JP2010267813A (en) Light emitting device, and method for manufacturing the same
JP2009283762A (en) Method for manufacturing nitride compound semiconductor led
JP5196288B2 (en) Light emitting device manufacturing method and light emitting device
JP4978877B2 (en) Light emitting device manufacturing method and light emitting device
JP4918245B2 (en) Light emitting diode and manufacturing method thereof
JP2005079298A (en) Light emitting element and method of manufacturing the same
TWI324403B (en) Light emitting diode and method manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080305

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100928

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110621

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120221