JP2003532298A - 発光半導体素子 - Google Patents

発光半導体素子

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Abstract

(57)【要約】 本発明はＧａＮベースの発光半導体素子に関し、この発光半導体素子の半導体基体は種々のＧａＮ半導体層（１）の積層体によって形成されている。この半導体基体は第１の主面（３）及び第２の主面（４）を有し、生成される放射（５）が第１の主面（３）を通過して出力結合され、また第２の主面（４）上にはリフレクタ（６）が形成されている。さらに本発明は、本発明による半導体素子の製造方法にも関する。先ず基板（８）上には中間層（９）が被着され、この中間層（９）上には素子の半導体基体を形成する複数のＧａＮ層（１）が被着される。最終的には、基板（８）及び中間層（９）が剥がされ、半導体基体の一方の主面にはリフレクタ（６）が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１記載の上位概念による発光半導体素子並びに請求項８また
は１８記載の上位概念による発光性半導体素子の製造方法に関する。
【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 OXyg
en）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Ｓｉ
Ｃ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。
【００１１】 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。
【００１２】 この課題は請求項１記載の半導体素子ないし請求項８または１８記載の製造方
法によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項２から７に記載さ
れている。従属請求項９から１７及び１９から３１には、請求項８ないし請求項
１８による製造方法の有利な実施形態が記載されている。
【００１３】 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Ｉ
ＩＩ−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
。
【００１４】 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。
【００１５】 有利な実施形態においては、ＧａＮベースの半導体層はＧａＮ、ＡｌＮ、Ａｌ
ＧａＮ、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。
【００１６】 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Ａ
ｌ、Ａｇ並びにＡｌ合金及びＡｇ合金が適している。
【００１７】 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。
【００１８】 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。
【００１９】 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。
【００２０】 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。
【００２１】 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。
【００２２】 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。
【００２３】 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。
【００２４】 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。
【００２５】 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。
【００２６】 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。
【００２７】 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。
【００２８】 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。
【００２９】 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。
【００３０】 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、Ｇ
ａＮ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。
【００３１】 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。
【００３２】 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。
【００３３】 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。
【００３４】 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。
【００３５】 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。
【００３６】 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Ｓ
ｉＣ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。
【００３７】 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。
【００３８】 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。
【００３９】 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。
【００４０】 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。
【００４１】 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。
【００４２】 更なる特徴、利点及び有効性は、図１〜７に示した４つの実施例の以下の説明
に記載されている。ここで図１は、本発明による半導体素子の第１の実施例の概
略的な断面図である。図２は、本発明による半導体素子の第２の実施例の概略的
な断面図である。図３は、本発明による製造方法の第１の実施例の概略図である
。図４は、本発明による製造方法の第２の実施例の概略図である。図５は、本発
明による製造方法の別の実施例の概略的な断面図である。図６は、本発明による
製造方法の別の実施例の概略的な断面図である。図７は、本発明による製造方法
の別の実施例の概略的な断面図である。
【００４３】 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。
【００４４】 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。
【００４５】 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。
【００４６】 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。
【００４７】 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３
ｅ）。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）。
【００４８】 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。
【００４９】 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Ｓ
ｉＣ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。
【００５０】 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、Ｓｉ
Ｃ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。
【００５１】 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）。
【００５２】 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。
【００５３】 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。
【００５４】 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。
【００５５】 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）。
【００５６】 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Ｇａ
Ａｓ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。
【００５７】 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。
【００５８】 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。
【００５９】 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）。
【００６０】 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）。
【００６１】 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）。
【００６２】 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）。
【００６３】 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）。
【００６４】 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）。
【００６５】 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。
【００６６】 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）。
【００６７】 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
。
【００６８】 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）。
【００６９】 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。
【００７０】 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。
【００７１】 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。
【図面の簡単な説明】
【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である。
【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である。
【図３】 本発明による製造方法の第１の実施例の概略図である。
【図４】 本発明による製造方法の第２の実施例の概略図である。
【図５】 本発明による製造方法の別の実施例の概略図である。
【図６】 本発明による製造方法の別の実施例の概略図である。
【図７】 本発明による製造方法の別の実施例の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １００ ５１ ４６５．０ (32)優先日 平成12年10月17日(2000．10．17) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 ベルトルト ハーン ドイツ連邦共和国 ヘーマウ アム プフ ァネンシュティール ２ (72)発明者 フォルカー ヘルレ ドイツ連邦共和国 ラーバー アイヒェン シュトラーセ 35 (72)発明者 ハンス−ユルゲン ルーガウアー ドイツ連邦共和国 ヴェンツェンバッハ タネンヴェーク 14 (72)発明者 マンフレート ムントブロート−ヴァンゲ ロフ ドイツ連邦共和国 ギュンツブルク ヨー ゼフ−ハース−シュトラーセ １ (72)発明者 ドミニク アイゼルト ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク ア グリコラヴェーク 11 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA04 CA40 CB15

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光半導体素子であって、 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、該半導体素子は第１の主面（３）及び第２の主面（
    ４）を有し、 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
    力結合される、発光半導体素子において、 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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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
    れており、有利には該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１または２記載の発光半導体素子。
  6. 【請求項６】 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。
  7. 【請求項７】 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。
  8. 【請求項８】 発光半導体素子の製造方法であって、 該発光半導体素子の半導体基体は、種々のＩＩＩ−Ｖ族半導体層（１）の積層
    体によって形成されており、該半導体素子は第１の主面（３）及び第２の主面（
    ４）を有し、 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）はリフレクタ（６）を有する形式の発光半導
    体素子の製造方法において、 −基板（８）上に中間層（９）を被着するステップと、 −該中間層（９）上に種々の複数のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層（１）を被着
    するステップと、 −該中間層（９）も含めた該基板（８）を剥がすステップと、 −前記半導体基体の前記第２の主面（４）上に前記リフレクタ（６）を被着す
    るステップ、とを有することを特徴とする、発光半導体素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記基板（８）としてＳｉ基板を使用する、請求項８記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】 ＳｉＣ中間層を被着する、請求項８または９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記中間層（９）を貼り合わせ法によって被着する、請求
    項８から１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記中間層（９）をエピタキシャルに被着する、請求項８
    から１０記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記リフレクタ（６）を金属性の層の被着により形成し、
    該金属層を同時に前記半導体基体の接触部に使用する、請求項８から１２記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 ＧａＮ層（１）を製造する前に、前記中間層（９）上にマ
    スク（１１）を被着する、請求項８から１３のいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記半導体基体を粗面化する、請求項８から１４のいずれ
    か１項記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記半導体基体をエッチングにより粗面化する、請求項１
    ５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記半導体基体をサンドブラスト法により粗面化する、請
    求項１５記載の方法。
  18. 【請求項１８】 発光半導体素子の製造方法であって、 該発光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、該半導体素子は第１の主面及び第２の主面を有
    し、 生成される放射の少なくとも一部は前記第１の主面を通過して出力結合され、
    前記第２の主面はリフレクタを有する形式の発光半導体素子の製造方法において
    、 該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
    、該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に類似す
    るまたはそれよりも大きく、 該ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を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。
  19. 【請求項１９】 前記中間層の厚さは、前記接合基板の熱膨張係数が実質的
    基板基体によって決定されているように薄い、請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記基板基体はＳｉＣ、ポリＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ
    またはＡｌＮを含む、請求項１８または１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記中間層はＳｉＣ、シリコン、サファイア、ＭｇＯ、Ｇ
    ａＮまたはＡｌＧａＮを含む、請求項１８から２０のいずれか１項記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記中間層は少なくとも部分領域において単結晶の表面を
    有する、請求項１８から２１のいずれか１項記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を、Ｓｉ（１１１）表面上また
    は少なくとも部分領域においては単結晶である前記中間層のＳｉＣ表面上に析出
    する、請求項１８から２２のいずれか１項記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記中間層を貼り合わせ法によって基板基体上に被着する
    、請求項１８から２３のいずれか１項記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記基板基体と前記中間層との間に接着層を形成する、請
    求項１８から２４のいずれか１項記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記接着層はシリコン酸化膜を含む、請求項２５記載の方
    法。
  27. 【請求項２７】 前記接合基板上に前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を被着する前
    にエピタキシャル窓を有するマスク層を形成し、該接合基板のエピタキシャル表
    面は該エピタキシャル窓内では覆われていない、請求項１８から２６のいずれか
    １項記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物層を前記接合基板上に被着した後
    に個々の半導体層積層体に構造化する、請求項１８から２７のいずれか１項記載
    の方法。
  29. 【請求項２９】 該方法を、 −支台を前記半導体層積層体に被着するステップと、 −前記接合基板を剥がすステップとで続行する、請求項２８記載の方法。
  30. 【請求項３０】 該方法を、 −中間支台を前記半導体層積層体に被着するステップと、 −前記接合基板を剥がすステップと、 −前記接合基板が剥がされた半導体層積層体の側の上に支台を被着するステップ
    と、 −前記中間支台を剥がすステップとで続行する、請求項２８記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記半導体層積層体上に反射層を形成する、請求項２８か
    ら３０のいずれか１項記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記反射層を金属性の層の被着により形成する、請求項３
    １記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記金属性の層は銀、アルミニウムまたは銀合金またはア
    ルミニウム合金を含む、請求項３２記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記反射層を同時に接触面として使用する、請求項３１か
    ら３３のいずれか１項記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記反射層を誘電性の鏡面仕上げによって形成する、請求
    項３１記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記反射層を、透過性の第１の層の前記半導体層積層体上
    への被着、及び反射性の第２の層の該第１の層上への被着により形成する、請求
    項３１記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記半導体層積層体の表面を少なくとも領域的に粗面化す
    る、請求項２８から３６のいずれか１項記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記半導体層積層体の表面をエッチングにより粗面化する
    、請求項３７記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記半導体層積層体の表面をサンドブラスト法により粗面
    化する、請求項３７記載の方法。
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