JP4490424B2 - 多目的金属製シーリング材 - Google Patents
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Description
本発明は、薄層および基板の組み立て分野に関する。
特に、本発明は、メタルボンディングによる層転写を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）の製造に適用できるものである。
（ＧａＮまたはＡｌＧａＩｎＮアロイにより構成される）緑色、青色または紫外光を発するＬＥＤおよびＬＤの活性層は、通常、サファイアまたはＳｉＣ基板上でエピタキシャル成長する（例えば、the IEEE Journal On Selected Topics in Quantum Electronics, 8 (2002), 264, T. Mukai著, “Recent progress in group-III nitride light emitting diodes”、またはPhys Stat Sol (a) 180 (2000) 5, V.Haerleら著, “GaN-based LEDs and lasers on SiC”参照）。一方、（ＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰアロイにより構成される）赤色、橙色または黄色光を発するＬＥＤおよびＬＤの活性層は、本質的に、例えば、the IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics 8 (2002) 321, K. Streubelら著 “High brightness AlGaInP light emitting diodes”に記載されているように、ＧａＡｓまたはＩｎＰ基板上でエピタキシャル成長する。これらのバルク基板は、主に、その物理特性、エピタキシーによる活性層の成長に適した格子定数および熱膨張係数により選択される。
一方、シリコン、ある種の金属等の基板は、そのより優れた熱伝導性（作業中ＬＥＤまたはＬＤにより生じた熱の放散）および電気伝導性（放射光を抽出するのに使用される面とは反対側にあるデバイスの裏面一面で良好な電気接触を達成する可能性）のために、最終デバイスの作業に好適である。
これら２種の基板のメリットを得、利点を組み合わせる公知方法の一つは、第一の種の基板（サファイア、ＳｉＣまたはＧａＡｓ）上でデバイスの活性層を成長させ、その後既成のデバイスを、メタルボンディングにより、特に機能が最適となるよう製造の最終工程に採用された基板に転写することからなる。転写は２つの重要なステップに分けられる。最終支持体の、最初の支持体上でエピタキシャル成長した活性層へのメタルボンディングと、最初の基板の除去である。
例えば、米国特許６０７１７９５号公報に記載されたレーザーリフトオフ分離技術は、活性層の成長に使用された最初の支持体をメタルボンディングの後除去する、最初に知られた方法である。当該方法は、最初の基板と最初の基板上に載った第一の薄層とを分ける界面を、レーザーを用いて出発構造体を裏面から照射することによって、分解することからなる。分解した界面では、薄層が支持体から剥離する。当該方法は、出発構造体がレーザー光線を透過させる最初の表面と、レーザー光を吸収する第一の薄層とを含む場合に限られる。この技術が応用されているのは、サファイア上でエピタキシャル成長したＧａＮ薄層の分離技術のみであろう。
N.W.Cheungら（米国特許６３３５２６３号明細書）は、ＩｎとＰｄに基づく積層体を、ＧａＮに基づくＬＥＤ構造体をＳｉまたはＧａＡｓ基板に２００℃で接合すべく使用した。出発サファイア基板は、レーザー分離により、分離される。当該Ｐｄ−Ｉｎ積層体は、機械的強度が弱いため、剥離可能な基板の機械的剥離には、適していない。さらに、形成されたＰｄＩｎ3層は、ＬＥＤ光に対して良好なミラーを構成するものではない。
最初の支持体を除去するための他の公知手段は、機械的薄層化（研磨またはラッピング）、ケミカルエッチング、または機械的薄層化とケミカルエッチングの組み合わせからなる。当該方法は、最初の支持体を除去するが、同時に最初の支持体を破壊するものである。
機械的薄層化は、特に、ＧａＡｓ等の脆い基板では困難であり、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮおよびサファイア等の硬い基板では長時間を要するものとなる。ケミカルアタックも、長時間を要するものであり、選択的に支持体をエッチングし、支持体上でエピタキシャル成長した活性層をエッチングしない溶液（酸）が存在する基板の場合に限られる。ＧａＡｓおよびＳｉは、それに該当するほとんど他にはない最初の支持体の例である。ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびサファイアの選択的ケミカルエッチングは、不可能に思われる。
一例として、K Streubelらは（上記引用した論文参照）、３５０℃でＧａＡｓに基づくＬＥＤ構造体のＳｉ基板へのメタルボンディングを行うために、ＡｕＳｎ合金を使用した。最初のＧａＡｓ基板は、続いてケミカルエッチングされるが、この場合、最初の基板が破壊されるため、リサイクルすることができない。
ビジュアルフォトニクスエピタキシー社（Visual Photonics Epitaxy Co）により開発された、例えば米国特許６２８７８８２号明細書に記載のＬＥＤ製造法では、ＡｕＢｅ合金がメタルボンディングに用いられている。この場合も、この方法は、最初の基板がケミカルエッチングにより除去されるため、経済的に最適化されてはいない。
国際公開０２／３３７６０号パンフレットは、製造中に部分的に除去される複合基板上でＬＥＤを製造する方法を開示する。提案された剥離法は、ＧａＡｓおよびＳｉに適しているが、ＳｉＣ、ＧａＮおよびサファイアには適していないケミカルエッチング（最初の支持体の破壊）；サファイア等の透明な基板に限られ、Ｓｉ、ＳｉＣ支持体には適さないレーザー分離、を含んでいる。
当該文献記載の方法では、最終支持体を付ける前に活性層にモチーフが作製される。フォトリソグラフィーとエッチングを組み合わせてモチーフを作製する当該工程は、複雑かつコスト高であり、組み立て物の構造を弱くする。文献には記載されていないが、最初の支持体の機械的剥離の場合には、モチーフが切り込まれた活性層は、最も破断しやすい部位となろう。国際公開０２／３３７６０号パンフレットで提案された剥離の解決策は、従って、普遍的ではなく（ＳｉＣ支持体では解決策とはならない）、コスト安ともならず（レーザー分離により除去されるサファイア支持体のみリサイクルが考えられる）、さらに、機械的剥離は、モチーフが活性層を弱くするために、提案された種の構造では、除外される。
さらに、当該文献もまた、電気接触を確実にする金属ミラー層の存在を開示する。しかし、ＬＥＤの活性層への金属の拡散を制限するための予防策がとられていない。
最初の基板を除去する別の公知方法は、剥離可能な基板、すなわち支持体と支持体に弱く接着する薄層とから形成された基板上でエピタキシャル成長によって製造された構造体を機械的剥離することからなる。数種の剥離可能な基板が考えられ、例としては、仏国特許公開２８２３５９９号明細書および仏国特許公開２８０９８６７号明細書に記載されたタイプの基板が挙げられる。
剥離可能な最初の基板の使用を必要とする当該アプローチは、最初の基板の種類と最初の基板が剥離後リサイクル可能という点において、比較的普遍である。当該アプローチは、（レーザー分離の場合のように）透明な基板に制限されず、ケミカルエッチングされる材料に制限されることもない。最初の支持体から活性層を分離した後、最初の支持体は、リサイクルすることができ、エピタキシャル成長の剥離可能な基板として再利用することができる。しかし、出発基板の機械的剥離特有の応力は、分割が起こらないように、活性層と最終基板との間に強い接着を必要とするものである。
従って、破壊のない機械的剥離によって、リサイクル可能な出発基板から（その種類に係わらず）、最終基板上で薄層を形成することを提供することが課題である。
デバイス自体に関しては、現在、オーム接触、光学反射率および任意の導電性についての特性、および／または機械的強度を有する活性層と最終基板との層の組み合わせはない。
第一の側面として、本発明は、最終基板と称する基板上で半導体材料の薄層を製造する方法であって、最初の支持体と称する支持体上で、当該半導体材料の薄層を形成し；メタルボンディングにより当該薄層と当該最終基板とを組み立て；当該薄層から当該最初の支持体とを機械的に分離すること、を含む方法を提供する。
最初の支持体は、半導体材料の薄層が、好ましくはエピタキシーでその上に形成されている少なくとも一つの表面膜と、機械的支持体とを含む。最初の支持体は、半導体材料層と機械的支持体との間に脆弱界面を有するため、剥離可能と称する。
メタルボンディングは、薄層と最終基板の組み立てを可能とするものであり、メタルボンディングは、十分な機械的強度があり、かつ引き続き行われる、最初の支持体を破壊せず接合界面では起こらない脆弱界面での分離に適合するものである。
メタルボンディングは、半導体材料のエピタキシャル成長層上に直接形成された少なくとも一つのオーム接触層、反射層および金またはアルミニウムに基づく層を含む、積層体を使用する。反射層（ミラー）は、好ましくは銀、アルミニウム、ロジウム、白金または金に基づく。
拡散障壁として作用するよう追加の層を設けてもよい。当該層は、好ましくは、タングステン、チタン、クロム、白金またはタンタルに基づく。
メタルボンディングは、薄層上に部分的におよび最終基板上に部分的に形成された金属堆積により行うことができる。
最終基板はシリコン基板、またはシリコン膜で被覆した導電性基板であってよい。
金属を堆積させた後、薄層と最終支持体の組み立ては、接合すべき表面を接触させ、最終支持体により供給されるシリコンと、少なくとも半導体材料層上の薄層として堆積した金またはアルミニウムとを合金化する共融相を形成するための熱処理工程を含む。Ａｕ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉの形成は、メタルボンディングに良好な機械的強度を与える。
金属層の積層体により、最終基板と半導体材料の薄層との間の良好な熱伝導および電気伝導が確保される。
メタルボンディングによる組み立てに続く機械的分離工程は、最初に有した脆弱界面に沿った分離を含む。
本発明の一つの特徴によれば、薄層の半導体材料は、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰまたはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ合金（ここで、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１）である。
本発明はまた、メタルボンドを介して接続された、基板と、半導体材料の薄層とを含む中間基板に関する。
当該中間基板は、各種部品の製造に、各種の方法で使用することができ、特に、ＬＥＤ、レーザーダイオード、太陽電池および光検出器等の光電子デバイスの製造に使用することができる。
特に、機械的分離工程の後、半導体材料の薄層上に接続ピンを形成することができる。当該ピンは、透明であってよく、および／または半導体材料層の全表面を覆っていなくてもよい。
図１Ａ〜１Ｆは、本発明の実施態様の工程を示す。
これより、本発明の実施態様を、図１Ａ〜１Ｆを参照して説明する。
最初の基板の一例を、図１Ａに示す。当該基板は、剥離可能型であり、エピタキシャル成長の基板として機能し、脆弱界面または埋設された領域を介して支持体１０１に接続する、表面膜１０２を有する。当該界面は、機械的に剥離し得るものであり、参照符号１０３で示してある。当該界面は、基板を破壊することなく剥離させるものである。
当該脆弱領域は、例えば仏国特許出願公開２６８１４７２号明細書、および欧州特許出願公開０８０７９７０号明細書に記載されているように、例えば、イオンまたは原子種の注入により、または欧州特許出願公開０９２５８８８号明細書に記載されているように、多孔質化により、または仏国特許出願公開２８２３５９９号明細書に記載されているように、脆弱領域と接触する表面の粗さと、親水性を制御した分子結合により、生じるものである。
堆積される活性層がＡｌＧａＩｎＮ型合金に基づく場合、表面層１０２は、好ましくは、ＳｉＣ、サファイア、Ｓｉ、ＡｌＮまたはＧａＮの層である。一方、活性層がＡｌＧａＩｎＰ型材料に基づく場合、表面層は、好ましくは、ＧａＡｓ、ＳｉまたはＩｎＰから形成される。いずれの場合でも、表面層は、好ましくは単結晶である。
エピタキシャル成長により、活性層１０４を付けた後、第一の一連の金属堆積１０５が、活性層の一番上に作製される（図１Ｂ）。第一金属積層体は、必要に応じ、異なる種類の複数の薄層に分けられるものであってよい。
活性層に直接接触している金属層は、例えば、最後の活性層の半導体との良好なオーム接触（低接触抵抗）と良好な機械的接着（キーイング層）とを共に確保する良好な非常に厚みの薄い層（例えば、１ナノメーター（ｎｍ）から５０ｎｍの範囲の厚さ）である。一例として、最終活性層がｐ−型ＧａＮにより構成されていた場合、接触は、好ましくは、Ｎｉ（５ｎｍ）＋Ａｕ（５ｎｍ）の積層体、またはＰｔ（５０ｎｍ）層であってよい。しかし、ｐ−型ＧａＡｓであった場合、Ｚｎ／Ａｕ、Ｚｎ／ＰｄまたはＴｉ／Ｐｔ型接触が好適である。活性層１０４上に良好なオーム接触を設けるには、オーム接触層を付けた後、メタルボンディング工程の前に熱処理が必要である。
オーム接触層の上に、反射層（ミラー）が堆積され、反射層は好ましくは、紫外および／または青色および／または緑色などのスペクトル領域のミラーを作製するためにはＡｇ、Ａｌ、Ｒｈに基づくもとのし、黄色および／または橙色および／または赤色および／または赤外などのスペクトル領域のミラーを作製するためにはＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈまたはＰｔに基づくものとする。最後の活性層を構成する半導体によって、オーム接触は、反射層と同じ種類であってもよい（例えば、ｐ−ＧａＡｓ上のオーム接触が亜鉛と金（Ｚｎ／Ａｕ）で構成され、ミラーが金（Ａｕ）で構成され、ミラー層がオーム接触と連続するように堆積される）。
また、拡散障壁が、金属元素の活性層への拡散を制限するために設けられても良い。この予防策をとらない場合には、上記の望まない拡散現象により、製造した部品の耐用年数が短くなる。当該障壁は、以前の工程の間に堆積したミラー上に直接設けられてもよいし、非常に薄くないのであれば、オーム接触と一体化されても良い。当該障壁は、好ましくは、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＰｔまたはＴａ（単体および／またはＴｉＮ，ＷＮ等のような窒化物相）に基づく。
堆積した金属積層体は、強い結合を生じる層、すなわち金（またはアルミニウム）に基づく層が、最外層であってよい。
別の一連の金属堆積１０６は、好ましくはシリコンで、またはシリコンで被覆された導電性基板で構成された最終支持体１０７に付いていてもよい。
次いで、Ｔｉ、Ｃｒの薄層（例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の厚み）が、良好な接着とそれに従った良好な機械的挙動を確保するために、最終支持体の脱酸素表面に直接付けられてもよい。次いで、金（またはアルミニウム）の別の層が、最終的に、メタルボンディングを目的として堆積されてもよい。金属堆積１０６の種類は、最終支持体１０７とのオーム電気接触を確保するように選択される。
当該方法は、メタルボンディング工程（図１Ｃ）が続き、当該工程では、２つのメタライゼーションされた支持体を接触させ、例えば、接合を強化するために、制御された雰囲気（真空、不活性ガス等）下で機械的圧力下で行ってもよい熱処理によって、お互いを接合させる。２つの支持体は、好ましくは、共融相、例えばＡｕ−Ｓｉの形成によって接合する（金は、隣接する一方または他方の支持体のメタライゼーションが可能である。シリコンは、完全にＳｉにより構成された、またはその表面にＳｉ堆積を有する、最終支持体１０７から拡散する）。例えば、共融Ａｌ−Ｓｉボンディングもまた、高温が必要であるにも係わらず使用可能である：Ｔeutectic（Ａｌ−Ｓｉ）＝５８０℃＞Ｔeutectic（Ａｕ−Ｓｉ）＝３６３℃。また、接触前にアルミニウムで被覆した表面が酸化しないよう気をつける。
次いで、最初の支持体１０１が、特に機械的に、分離されてもよい（図１Ｄ）：剥離可能な基板が、脆弱界面１０３で剥離する。最初の支持体は、破壊されないので、リサイクル可能であり、新たな剥離可能な基板のベース材として再び機能する。剥離の好ましい形態は、最初の支持体と活性層の間の脆弱界面に、薄い刃を入れる。当該刃の応力下で、ひび割れが好ましくは界面１０３に沿って伝播する。また、流体（不活性または腐食性ガス、水等）を噴出させることにより補助して開裂させてもよい。
剥離の別の態様は、メタルボンディングの後の構造体に、例えば、グリップや真空吸引によって最終支持体と最初の支持体とを徐々に遠ざけることにより張力をかけることからなる。
剥離に先立って、機械的開裂を容易にするために、ケミカルエッチング（ＨＦ酸、王水溶液等）を使用してもよい。
剥離の後、エピタキシャル成長の出発表面として使用される膜１０２と、任意で活性層１０４の一部は、化学的機械研磨、ケミカルエッチング（ＧａＡｓ、Ｓｉの膜に適用可能）、またはプラズマエッチングもしくはイオンビームエッチング（ＧａＮ、ＳｉＣ、サファイア、ＡｌＮ等の不活性および硬質な材料を含め、膜１０２を構成する多数の材料に適用される）により除去できる。このエッチング工程により、エピタキシャル成長した活性層１０４が整えられる。
得られた中間基板は、ＬＥＤもしくはＬＤの製造に、太陽電池に、または光検出器に使用することができる。当該製品（図１Ｅ）は、各種方法で各種部品の製造を可能にするので、それ自体価値がある。
部品を製造するための一つの可能な経路は、露出した活性層の表面上にオーム接触１０８を堆積することからなる。エッチングにより露出した半導体１０４が、ｎ−型ＧａＮであった場合、接触は、好ましくはＴｉ／Ａｌ積層体、または透明な酸化物良導体（例えば、Ｉｎ2Ｏ3：Ｓｎ、ＺｎＯとＩｎ2Ｏ3との合金）。一方、半導体がｎ−型ＧａＡｓであった場合、接触は、好ましくはＡｕＧｅ／Ａｕ積層体である。当該接触がその上に堆積されている面は、部品により発せられた光を抽出する面であり、そのため、接触は、好ましくは透明であり、および／または表面の全面が被覆されない。
上述の方法は、多くの利点を有する。
エピタキシャル成長に用いられる最初の支持体１０１は、そのような支持体は、非常に高価なことがあるのだが、破壊されないので、リサイクルが可能である。
機械的剥離では、ＳｉＣ、ＧａＮを含め、ケミカルエッチングが不可能であり、プラズマまたはイオンビームエッチングに長時間かかるような、あらゆるタイプの支持体が分離する。最初の支持体の機械的分離は、リフトオフレーザー分離の場合のように、透明な材料に限られることはなく、ケミカルアタックに反応する材料にも限られない。機械的剥離は、普遍的で高価でない剥離手段である。
使用される異種の金属層は、所望の特性のすべてを有している。オーム接触機能とミラーの確保、無制御の拡散現象による性能低下のない、支持体と活性層間の良好な熱伝導と電気伝導の達成、強度のある材料が選択されることによる優れた機械的挙動、である。
エピタキシャル成長に用いられる最初の支持体１０１は、そのような支持体は、非常に高価なことがあるのだが、破壊されないので、リサイクルが可能である。
機械的剥離では、ＳｉＣ、ＧａＮを含め、ケミカルエッチングが不可能であり、プラズマまたはイオンビームエッチングに長時間かかるような、あらゆるタイプの支持体が分離する。最初の支持体の機械的分離は、リフトオフレーザー分離の場合のように、透明な材料に限られることはなく、ケミカルアタックに反応する材料にも限られない。機械的剥離は、普遍的で高価でない剥離手段である。
使用される異種の金属層は、所望の特性のすべてを有している。オーム接触機能とミラーの確保、無制御の拡散現象による性能低下のない、支持体と活性層間の良好な熱伝導と電気伝導の達成、強度のある材料が選択されることによる優れた機械的挙動、である。
これより、本発明の実施態様の具体例を示す。
実施例１ ＡｌＧａＩｎＮに基づく青色／紫外光を発するＬＥＤの製造
本実施例に使用された剥離可能な基板は、多結晶ＳｉＣまたはシリコンから形成された支持体１０１と、６Ｈ−ＳｉＣから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面１０３がある。ＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮ合金に基づく活性層を、膜１０２に、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積１０５を、活性層上に堆積した。
・Ｎｉ（厚さ５ｎｍ）＋Ａｕ（厚さ５ｎｍ）：ｐ−層へのオーム接触
・Ｐｔ：拡散障壁
・Ａｇ：ミラー形成層
・Ａｕ：ボンディング用
本実施例に使用された剥離可能な基板は、多結晶ＳｉＣまたはシリコンから形成された支持体１０１と、６Ｈ−ＳｉＣから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面１０３がある。ＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮ合金に基づく活性層を、膜１０２に、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積１０５を、活性層上に堆積した。
・Ｎｉ（厚さ５ｎｍ）＋Ａｕ（厚さ５ｎｍ）：ｐ−層へのオーム接触
・Ｐｔ：拡散障壁
・Ａｇ：ミラー形成層
・Ａｕ：ボンディング用
同時に、最終支持体１０７を、以下のメタライゼーション手段によって共融ボンディングするために作製した。
・Ｃｒ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
・Ｃｒ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
メタライゼーションされた基板を、真空化で接触させ、ピストンを用いてわずかに機械的応力（Ｐ＜２ｂａｒ）をかけ、４００℃近い温度まで加熱した。金とシリコンに基づく共融相が形成され、強い接合が得られた。冷却後、脆弱界面に薄い刃を入れることによって、接合したウェーハを互いに分離させた。６Ｈ−ＳｉＣの膜１０２を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により除去した。最終的に、図１Ｆに示した形状通りに、エッチングにより露出したｎ−ＧａＮ層上に、Ｔｉ／Ａｌオーム接触を作製した。
実施例２ ＡｌＧａＩｎＰに基づく赤色光を発するＬＥＤまたはＬＤの製造のための中間基板の製造
本実施例に使用された剥離可能な基板は、Ｓｉから形成された支持体１０１と、ＧａＡｓから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面がある。ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩｎＰ合金に基づく活性層を、ＧａＡｓ膜に、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積を、活性層上に堆積した。
・Ａｕ／Ｚｎ：ｐ−層へのオーム接触
・Ｔｉ：拡散障壁
・Ａｕ：ミラー形成層およびボンディング用
本実施例に使用された剥離可能な基板は、Ｓｉから形成された支持体１０１と、ＧａＡｓから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面がある。ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩｎＰ合金に基づく活性層を、ＧａＡｓ膜に、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積を、活性層上に堆積した。
・Ａｕ／Ｚｎ：ｐ−層へのオーム接触
・Ｔｉ：拡散障壁
・Ａｕ：ミラー形成層およびボンディング用
同時に、最終支持体１０７を、以下のメタライゼーション手段によって共融ボンディングするために作製した。
・Ｔｉ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
・Ｔｉ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
メタライゼーションされた基板を、真空化で接触させ、ピストンを用いてわずかに機械的応力（Ｐ＜２ｂａｒ）をかけ、４００℃近い温度まで加熱した。金とシリコンに基づく共融相が形成され、強い接合が得られた。冷却後、補助のため流体を噴出しながら脆弱界面に薄い刃を入れることによって、接合したウェーハを互いに分離させた。
ＧａＡｓ膜１０２を、ケミカルエッチングにより除去した。ミラーオーム接触がすでに活性域（支持体の方へ発せられた光の反射、裏面での電流の最適な注入）表面の全面にわたって一体化されているために、高性能ＬＥＤまたはＬＤの製造に適合可能な活性層を有する複合基板を得た。
実施例３ Ｓｉ（１１１）上でエピタキシャル成長したＧａＮに基づく緑色光を発するＬＥＤの製造
本実施例に使用された剥離可能な基板は、Ｓｉから形成された支持体１０１と、結晶方位（１１１）を有するＳｉから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面１０３がある。ＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮ合金に基づく活性層を、Ｓｉ膜１０２に、またはＡｌＮに基づく緩衝層を介して、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積を、活性層上に堆積した。
・Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕ：Ｃｒ拡散障壁が一体化されたｐ−層へのオーム接触
・Ａｕ：ミラーおよびボンディング層
本実施例に使用された剥離可能な基板は、Ｓｉから形成された支持体１０１と、結晶方位（１１１）を有するＳｉから形成されたエピタキシャル成長表面層１０２より構成した。これら２つの間には、埋設された酸化物層および剥離可能な界面１０３がある。ＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮ合金に基づく活性層を、Ｓｉ膜１０２に、またはＡｌＮに基づく緩衝層を介して、エピタキシャルに付けた。続いて、金属堆積を、活性層上に堆積した。
・Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕ：Ｃｒ拡散障壁が一体化されたｐ−層へのオーム接触
・Ａｕ：ミラーおよびボンディング層
最終支持体１０７を、以下のメタライゼーション手段によって共融ボンディングするために作製した。
・Ｃｒ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
・Ｃｒ（厚さ５ｎｍ）：キーイング層
・Ａｕ：ボンディング用
メタライゼーションされた基板を、真空化で接触させ、ピストンを用いてわずかに機械的応力（Ｐ＜２ｂａｒ）をかけ、４００℃近い温度まで加熱した。金とシリコンに基づく共融相が形成され、強い接合が得られた。冷却後、脆弱界面に薄い刃を入れることによって、接合したウェーハを互いに分離させた。Ｓｉ膜１０２を、ケミカルエッチング（ＴＭＡＨ）により除去した。任意のＡｌＮに基づく緩衝層もまた、ドライエッチングにより除去することができた。最終的に、図１Ｆに示したように、露出したｎ−ＧａＮ層１０４上に、Ｔｉ／Ａｌオーム接触１０８を作製した。
本発明によれば、特に、
好ましくはＧａＮ（およびＡｌＧａＩｎＮ合金）またはＧａＡｓ（およびＡｌＧａＩｎＰ合金）に基づく発光ダイオードまたはレーザーダイオードの製造；
上記の成分（図１Ｅ参照）の活性層を有する中間基板の製造、
が可能である。
好ましくはＧａＮ（およびＡｌＧａＩｎＮ合金）またはＧａＡｓ（およびＡｌＧａＩｎＰ合金）に基づく発光ダイオードまたはレーザーダイオードの製造；
上記の成分（図１Ｅ参照）の活性層を有する中間基板の製造、
が可能である。
Claims (18)
- 最終基板と称する基板（１０７）上に半導体材料の薄層（１０４）を製造する方法であって、当該最終基板は、シリコン基板またはシリコン膜で覆われた導電性基板であり、
最初の支持体（１０１）と称する支持体上に当該半導体材料の層を形成すること；
当該薄層と、当該最終基板とを共融相の形成を含むメタルボンディングにより組み立てること；
メタルボンディングを目的として、当該薄層および最終基板上に金属堆積（１０５、１０６）を作製すること；
脆弱界面（１０３）に沿って最初の支持体を機械的に分割すること
を含み、
前記メタルボンディングが、オーム接触層、反射層、および金またはアルミニウムに基づく層を含む積層体（１０５，１０６）を用いてなされ、
前記共融相が、Ａｕ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉである方法。 - 前記薄層（１０４）が、エピタキシャル成長により製造されている請求項１に記載の方法。
- 前記最初の支持体が、基板（１０１）およびエピタキシャル成長層（１０２）を有する請求項２に記載の方法。
- 前記機械的分割工程が、脆弱界面に沿って組み立て物を分離することを含む請求項３に記載の方法。
- 前記反射層が、銀、アルミニウム、ロジウム、金または白金に基づくものである請求項１に記載の方法。
- 前記積層体が、拡散障壁を形成する層をさらに含む請求項１に記載の方法。
- 前記拡散障壁が、タングステン、チタン、クロム、白金またはタンタルを含む請求項６に記載の方法。
- 前記機械的分割工程の後、前記半導体材料層上に接続ピン（１０８）を作製することをさらに含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記ピンが、透明であり、および／または半導体材料層の全表面を覆っていない請求項８に記載の方法。
- 前記薄層（１０４）の半導体材料が、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰまたはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ合金（ここで、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１）である請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
- シリコン基板またはシリコン膜で覆われた導電性基板である基板（１０７）および
共融相を含むメタルボンド（１０５、１０６）を介して接合された半導体材料から形成される薄層（１０４）
を有し、
前記メタルボンドが、金属層の積層体（１０５、１０６）を含み、
前記金属層の積層体が、オーム接触層、反射層、および金またはアルミニウムに基づく層を含み、
前記共融相が、Ａｕ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉである中間基板。 - 前記反射層が、銀、アルミニウム、ロジウム、金または白金に基づいている請求項１１に記載の中間基板。
- 前記金属層の積層体が、拡散障壁を形成する層をさらに含む請求項１１または１２に記載の中間基板。
- 前記拡散障壁層が、タングステン、チタン、クロム、白金またはタンタルを含む請求項１３に記載の中間基板。
- 前記半導体材料の薄層（１０４）上に接続ピン（１０８）をさらに有する請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の中間基板。
- 前記ピンが、透明であり、および／または半導体材料層の全表面を覆っていない請求項１５に記載の中間基板。
- 前記薄層（１０４）の半導体材料が、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰまたはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ合金（ここで、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１）である請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の中間基板。
- 請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の中間基板を有する光電子デバイス。
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