JPH09186365A - 発光半導体デバイス用高反射性接点及びその製造方法 - Google Patents
発光半導体デバイス用高反射性接点及びその製造方法Info
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- JPH09186365A JPH09186365A JP34091096A JP34091096A JPH09186365A JP H09186365 A JPH09186365 A JP H09186365A JP 34091096 A JP34091096 A JP 34091096A JP 34091096 A JP34091096 A JP 34091096A JP H09186365 A JPH09186365 A JP H09186365A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
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- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】LEDの両端に電圧を印加する接点で、LEDで発生
された大量の光が吸収される。その接点を反射性にし、
光の内部反射を増加させる反射性接点が知られている。
これらの反射性接点を作るためには、接触ホールを使う
誘電ミラー法及びシャドウマスク蒸着法がよく知られて
いる。何れの方法でも、接点は典型的にはLED背面の25%
に及び、結果として等価的に70-75%が反射性とされる面
積となる。これは２回反射すると、光子の50%が吸収さ
れてしまう。 【解決手段】高反射性の接点が、レーザを使ってLEDチ
ップの上面と底面上に蒸着した高反射性金属に小さい合
金化ドットを生成して形成される。この技術を使えば、
適切な低抵抗オーミック接点を有し、かつ底面のほとん
どが高反射性となり、典型的には底面の99%が反射表面
として作用する。あるいは化合物半導体のウェーハボン
ディング技術を適用して、複数の小さい微小合金化接点
を製造出来る。
された大量の光が吸収される。その接点を反射性にし、
光の内部反射を増加させる反射性接点が知られている。
これらの反射性接点を作るためには、接触ホールを使う
誘電ミラー法及びシャドウマスク蒸着法がよく知られて
いる。何れの方法でも、接点は典型的にはLED背面の25%
に及び、結果として等価的に70-75%が反射性とされる面
積となる。これは２回反射すると、光子の50%が吸収さ
れてしまう。 【解決手段】高反射性の接点が、レーザを使ってLEDチ
ップの上面と底面上に蒸着した高反射性金属に小さい合
金化ドットを生成して形成される。この技術を使えば、
適切な低抵抗オーミック接点を有し、かつ底面のほとん
どが高反射性となり、典型的には底面の99%が反射表面
として作用する。あるいは化合物半導体のウェーハボン
ディング技術を適用して、複数の小さい微小合金化接点
を製造出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、発光半導体デバイス
の分野に関し、より詳細には、高反射性接点を有する発
光ダイオード("LED"s)とそれらを作製する方法に関す
る。
の分野に関し、より詳細には、高反射性接点を有する発
光ダイオード("LED"s)とそれらを作製する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】既知のLEDでは、抽出効率、これはLEDで
実際に発生した光の量に対する完成したLEDから放出さ
れる光の量の比であるが、これが２つの競合する作用、
即ち、LED内部の光放散コーン(escape cones)への光の
内部散乱と、LED本体内部又は表面(lossy surface)での
光の内部吸収によって決められる。
実際に発生した光の量に対する完成したLEDから放出さ
れる光の量の比であるが、これが２つの競合する作用、
即ち、LED内部の光放散コーン(escape cones)への光の
内部散乱と、LED本体内部又は表面(lossy surface)での
光の内部吸収によって決められる。
【０００３】LEDの両端に電圧を印加できるようになっ
ている接点は、それらがもつ高密度の自由電荷キャリヤ
により、LEDで発生された大量の光を吸収する。LEDの接
点のサイズを最小にすれば、十分なオーミック表面積が
保持される限り、抽出効率が増大する。さらに、その接
点を反射性にすることができれば、光の内部反射は増加
する。これにより抽出効率が改善される、何故なら、LE
D内部で10-100回の内部反射ができるようLED内部の吸収
係数を十分減ずることができれば、反射光は、結局、LE
Dの光放散コーンの１つの中に散乱することになるから
である。
ている接点は、それらがもつ高密度の自由電荷キャリヤ
により、LEDで発生された大量の光を吸収する。LEDの接
点のサイズを最小にすれば、十分なオーミック表面積が
保持される限り、抽出効率が増大する。さらに、その接
点を反射性にすることができれば、光の内部反射は増加
する。これにより抽出効率が改善される、何故なら、LE
D内部で10-100回の内部反射ができるようLED内部の吸収
係数を十分減ずることができれば、反射光は、結局、LE
Dの光放散コーンの１つの中に散乱することになるから
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】1970年代以来、反射性
接点が知られている。これらの反射性接点を作るために
は、２つのアプローチ、即ち、接触ホールを使う誘電ミ
ラー法及びシャドウマスク蒸着法、が用いられる。接触
ホールを使って誘電ミラーを形成するには、LEDウェー
ハの背面上にSiO2層を堆積させかつホトリソグラフィー
を使ってそのSiO2層を貫通して15-25μmの直径をもつ小
穴をエッチングする。LEDチップを作り出すウェーハは
概して完全に平坦でない故、従来のホトリソグラフィー
技術に関連する光学的分解能により、その穴サイズは大
量生産で10-15μmを下らない程度に限定される。従っ
て、接点は、典型的には、LED背面の25%に及び、結果と
して、70-75%が反射性であると考察される面積となる。
後面接点によって２回反射されるまでに、光子は50%の
割合で吸収される。図２は、この方式の既知反射接点を
使うLEDを示す。
接点が知られている。これらの反射性接点を作るために
は、２つのアプローチ、即ち、接触ホールを使う誘電ミ
ラー法及びシャドウマスク蒸着法、が用いられる。接触
ホールを使って誘電ミラーを形成するには、LEDウェー
ハの背面上にSiO2層を堆積させかつホトリソグラフィー
を使ってそのSiO2層を貫通して15-25μmの直径をもつ小
穴をエッチングする。LEDチップを作り出すウェーハは
概して完全に平坦でない故、従来のホトリソグラフィー
技術に関連する光学的分解能により、その穴サイズは大
量生産で10-15μmを下らない程度に限定される。従っ
て、接点は、典型的には、LED背面の25%に及び、結果と
して、70-75%が反射性であると考察される面積となる。
後面接点によって２回反射されるまでに、光子は50%の
割合で吸収される。図２は、この方式の既知反射接点を
使うLEDを示す。
【０００５】SiO2堆積及びその後のホトリソグラフィー
処理のコストを避けるために、シャドウマスクを通して
接点用金属を蒸着して接点を形成してもよい。得られる
接点は、やはり、LED背面のほぼ25%に及び、接触ホール
による誘電ミラー法を使って形成されたそれらと同じよ
うに動作する。
処理のコストを避けるために、シャドウマスクを通して
接点用金属を蒸着して接点を形成してもよい。得られる
接点は、やはり、LED背面のほぼ25%に及び、接触ホール
による誘電ミラー法を使って形成されたそれらと同じよ
うに動作する。
【０００６】これら両方の既知技術では、光抽出効率に
おいて最低限の改善がなされるに過ぎない故、LEDの背
面全体に及ぶ比較的単純な金属接点がしばしば用いられ
る。
おいて最低限の改善がなされるに過ぎない故、LEDの背
面全体に及ぶ比較的単純な金属接点がしばしば用いられ
る。
【０００７】高反射性でしかも伝導性背面接点を有する
LED及びそれらを製造する方法が、それ故望まれるとこ
ろである。
LED及びそれらを製造する方法が、それ故望まれるとこ
ろである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明の最初の好適な
実施例では、高反射性の接点を有するLEDが、レーザを
使って、LEDチップの上面と底面上に蒸着した高反射性
金属に小さい合金化ドットを生成して形成される。この
技術を使えば、底面のほとんどは高反射性のまま残り、
底面のうちレーザが照射された部分だけが吸収性とな
る。典型的には、底面の僅か1%が吸収性のオーミック接
点に形成され、底面の残り99%は反射表面として作用す
る。しかもその表面の1%が適切な低抵抗オーミック接点
を与えるのである。この技術で作られたLEDでは、50%の
割合で光子が吸収される前に後表面から20回以上反射す
ることができる。
実施例では、高反射性の接点を有するLEDが、レーザを
使って、LEDチップの上面と底面上に蒸着した高反射性
金属に小さい合金化ドットを生成して形成される。この
技術を使えば、底面のほとんどは高反射性のまま残り、
底面のうちレーザが照射された部分だけが吸収性とな
る。典型的には、底面の僅か1%が吸収性のオーミック接
点に形成され、底面の残り99%は反射表面として作用す
る。しかもその表面の1%が適切な低抵抗オーミック接点
を与えるのである。この技術で作られたLEDでは、50%の
割合で光子が吸収される前に後表面から20回以上反射す
ることができる。
【０００９】本願発明の第二の実施例は、化合物半導体
のウェーハボンディング技術を適用して、レーザを用い
ることなく、複数の前記の小さい微小合金化接点をもつ
LEDの製造を可能にするものである。
のウェーハボンディング技術を適用して、レーザを用い
ることなく、複数の前記の小さい微小合金化接点をもつ
LEDの製造を可能にするものである。
【００１０】これより、付属の図面を参照してこれらの
実施例を詳細に説明する。
実施例を詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】本願発明の第一の実施例は、反射性接点によ
って提供される有益な諸光学特性を無効にしないでLED
上に効果的接点を組み立てる方法並びにこの方法を使っ
て作られるLEDを包含する。この第一の実施例では、Z
n、Geをドープした高反射性金属もしくはp-型又はn-型G
aPを有する低抵抗のオーミック接点を形成する別の類似
金属を、LEDウェーハの上面及び／又は底面上に蒸着す
る。LEDに適する低抵抗オーミック接点は、ダイオード
のターンオン電圧を上回る作動時に20Ω未満の順抵抗で
LEDを動作できるようにしたものである。 LEDの上面及
び／又は底面上の小面積だけがこの反射性金属でコーテ
ィングされる。ウェーハ全体をオーブンで合金化する代
わりに、連続したレーザパルスでウェーハを加熱して選
択的に合金化するものである。この処理によって、距離
Lの間隔をとった直径Dをもつ小合金化ドットから成る格
子が形成される。
って提供される有益な諸光学特性を無効にしないでLED
上に効果的接点を組み立てる方法並びにこの方法を使っ
て作られるLEDを包含する。この第一の実施例では、Z
n、Geをドープした高反射性金属もしくはp-型又はn-型G
aPを有する低抵抗のオーミック接点を形成する別の類似
金属を、LEDウェーハの上面及び／又は底面上に蒸着す
る。LEDに適する低抵抗オーミック接点は、ダイオード
のターンオン電圧を上回る作動時に20Ω未満の順抵抗で
LEDを動作できるようにしたものである。 LEDの上面及
び／又は底面上の小面積だけがこの反射性金属でコーテ
ィングされる。ウェーハ全体をオーブンで合金化する代
わりに、連続したレーザパルスでウェーハを加熱して選
択的に合金化するものである。この処理によって、距離
Lの間隔をとった直径Dをもつ小合金化ドットから成る格
子が形成される。
【００１２】一例としては、ドットの直径Dが2μmでか
つドット間隔Lが中心から中心まで20μmの500 x 500μm
LEDで、その底面上に合計625個の微小合金化ドットが
ある。個々のドットの広がり抵抗は、下式で特徴付けら
れる。 Rsp = ρ/2D p-型GaPでは、ρは0.1Ωcmであり、n-型GaPでは、ρは
0.04Ωcmである。並列の625個のドット全てで、n-型背
面接点に関して合計0.4Ωの広がり抵抗となる。20μmの
間隔を離した2μmドットは、接点面積(D2/L2)が1%とな
る。
つドット間隔Lが中心から中心まで20μmの500 x 500μm
LEDで、その底面上に合計625個の微小合金化ドットが
ある。個々のドットの広がり抵抗は、下式で特徴付けら
れる。 Rsp = ρ/2D p-型GaPでは、ρは0.1Ωcmであり、n-型GaPでは、ρは
0.04Ωcmである。並列の625個のドット全てで、n-型背
面接点に関して合計0.4Ωの広がり抵抗となる。20μmの
間隔を離した2μmドットは、接点面積(D2/L2)が1%とな
る。
【００１３】面積A、ドット径D及びドット間隔Lを有す
るLEDに関する広がり抵抗Rspの一般例は、次式で与えら
れる： Rsp = [ρ/2D]*[L2/A] = D*[L2/D2]*[ρ/2A] 与えられた面積A、抵抗率ρ、及び部分接点面積D2/L2の
LEDに関しては、広がり抵抗はDにつれて減少する。最適
の解は、最小の製造可能な微小合金化ドット径によって
与えられる。もしレーザの波長が1μm未満の場合、2μm
の範囲の直径Dを有するレーザ微小合金化ドットは可能
である。
るLEDに関する広がり抵抗Rspの一般例は、次式で与えら
れる： Rsp = [ρ/2D]*[L2/A] = D*[L2/D2]*[ρ/2A] 与えられた面積A、抵抗率ρ、及び部分接点面積D2/L2の
LEDに関しては、広がり抵抗はDにつれて減少する。最適
の解は、最小の製造可能な微小合金化ドット径によって
与えられる。もしレーザの波長が1μm未満の場合、2μm
の範囲の直径Dを有するレーザ微小合金化ドットは可能
である。
【００１４】図１は、本願発明のこの第一の実施例を使
って作ったLEDの断面図である。LED10は、活性層11、下
方のp-型GaP層13、及び上方のn-型GaP層15から成る。金
属層17は、層13の底面全体を覆い、前面接点19は、上方
層15の予定部分を覆う。直径Dをもつ微小合金化ドット2
1は、金属層17と前面接点19の両方の上に形成される。
って作ったLEDの断面図である。LED10は、活性層11、下
方のp-型GaP層13、及び上方のn-型GaP層15から成る。金
属層17は、層13の底面全体を覆い、前面接点19は、上方
層15の予定部分を覆う。直径Dをもつ微小合金化ドット2
1は、金属層17と前面接点19の両方の上に形成される。
【００１５】金属層17と前面接点19に使う金属の選定は
重要である。屈折率n1が3.0に等しい材料上の非合金化
金属の反射率Rは、次式で与えられる： R = [(n1-n2)2＋k2 2]/[(n1＋n2)2＋k2 2] 同材料の最良の選択は、銀である。銀及び黄色光に関し
て、n2=0.05及びk2=3.94、その結果、R=0.98。背面に対
する想定反射率は、むしろR=97%である。これは、99%の
非合金化金属の面積に基づく2%の損失と、１%の微小合
金化ドットに基づく100%の損失とを包含する。本設計の
LEDチップでは、光子は、光子が50%の割合で吸収される
まで、背面から20回以上反射することができる。
重要である。屈折率n1が3.0に等しい材料上の非合金化
金属の反射率Rは、次式で与えられる： R = [(n1-n2)2＋k2 2]/[(n1＋n2)2＋k2 2] 同材料の最良の選択は、銀である。銀及び黄色光に関し
て、n2=0.05及びk2=3.94、その結果、R=0.98。背面に対
する想定反射率は、むしろR=97%である。これは、99%の
非合金化金属の面積に基づく2%の損失と、１%の微小合
金化ドットに基づく100%の損失とを包含する。本設計の
LEDチップでは、光子は、光子が50%の割合で吸収される
まで、背面から20回以上反射することができる。
【００１６】Agの金属層は、AgZn又はAgGeであってよい
が、好適な構成は、反射率を得るためのAg、Zn又はGeの
ようなドーパント金属、W又はMoのようなはんだバリヤ
ー金属、及びNiのようなはんだ接触層からなる多層あ
る。
が、好適な構成は、反射率を得るためのAg、Zn又はGeの
ようなドーパント金属、W又はMoのようなはんだバリヤ
ー金属、及びNiのようなはんだ接触層からなる多層あ
る。
【００１７】ここに開示した微小合金化接点は、標準の
ホトリソグラフィー技術では製造することはできない：
何故なら、LEDウェーハの湾曲形状（そり）によって大
量生産時の分解能が10-15μmに限定されるからである。
この限界は、レーザを使って〜1-2μmのオーダーの径を
もつドットを合金化することにより克服することができ
る。これは、偏向させてウェーハの背面を走査できる、
十分なパワーを有するパルス又は連続波のレーザ光線を
使って実現することができる。あるいは、ホログラム又
は回折格子（群）でそのレーザ光線を所望のサイズと間
隔を有するドットパターンに分割してもよい。どちらの
プロセスも、上面接点のような、ウェーハ前面上での位
置合せを必要としない。さらにレーザ合金化によれば、
レーザ合金化プロセスで得ることができる高被写界深度
によって湾曲ウェーハ上で微小合金化接点を作るという
問題が回避される。もし上面接点が微小合金化されるも
のであれば、別々のドットパターンを用いてもよい。金
属化していない上方GaP層の局部加熱で吸収の中心部を
作り出すべきではない。
ホトリソグラフィー技術では製造することはできない：
何故なら、LEDウェーハの湾曲形状（そり）によって大
量生産時の分解能が10-15μmに限定されるからである。
この限界は、レーザを使って〜1-2μmのオーダーの径を
もつドットを合金化することにより克服することができ
る。これは、偏向させてウェーハの背面を走査できる、
十分なパワーを有するパルス又は連続波のレーザ光線を
使って実現することができる。あるいは、ホログラム又
は回折格子（群）でそのレーザ光線を所望のサイズと間
隔を有するドットパターンに分割してもよい。どちらの
プロセスも、上面接点のような、ウェーハ前面上での位
置合せを必要としない。さらにレーザ合金化によれば、
レーザ合金化プロセスで得ることができる高被写界深度
によって湾曲ウェーハ上で微小合金化接点を作るという
問題が回避される。もし上面接点が微小合金化されるも
のであれば、別々のドットパターンを用いてもよい。金
属化していない上方GaP層の局部加熱で吸収の中心部を
作り出すべきではない。
【００１８】本願発明の第一の実施例での１つの難点
は、レーザ合金化領域におけるオーミック接点として、
並びに非合金化領域における極めて優れた反射体とし
て、同時に作用でき、かつ高エネルギーのレーザ光線を
吸収できる実用的金属系を開発する必要があることであ
る。レーザ合金化から結果的に生ずるパターンは、特に
非合金化領域において、半導体に十分付着できるようそ
れが半導体に与える応力が十分低いものでなければなら
ない。レーザ製造工程の採用は、応用分野によっては、
高価過ぎることもある。
は、レーザ合金化領域におけるオーミック接点として、
並びに非合金化領域における極めて優れた反射体とし
て、同時に作用でき、かつ高エネルギーのレーザ光線を
吸収できる実用的金属系を開発する必要があることであ
る。レーザ合金化から結果的に生ずるパターンは、特に
非合金化領域において、半導体に十分付着できるようそ
れが半導体に与える応力が十分低いものでなければなら
ない。レーザ製造工程の採用は、応用分野によっては、
高価過ぎることもある。
【００１９】本願発明の第二の実施例は、反射性接点を
作る代替手段を提供するものである。この第二の実施例
は、平坦なウェーハ表面に用いられる従来のホトリソグ
ラフィー技術と化合物半導体のウェーハボンディング技
術の両方を利用する。ここで、平坦なウェーハ表面は、
ウェーハの直径全体にわたって1-4μmの幅で様々な形の
ホトリソグラフィーパターン作成を容易化して結果とし
て90%を超える歩留まりが得られるよう十分な表面平坦
度を有しかつ湾曲のないものとしてと定義される。
作る代替手段を提供するものである。この第二の実施例
は、平坦なウェーハ表面に用いられる従来のホトリソグ
ラフィー技術と化合物半導体のウェーハボンディング技
術の両方を利用する。ここで、平坦なウェーハ表面は、
ウェーハの直径全体にわたって1-4μmの幅で様々な形の
ホトリソグラフィーパターン作成を容易化して結果とし
て90%を超える歩留まりが得られるよう十分な表面平坦
度を有しかつ湾曲のないものとしてと定義される。
【００２０】透明基板("TS")AlGaInP/Gap LEDは、元のG
a-As成長基板をGaP/AlGaInP/GaAsエピタキシャルウェー
ハから除去し、そしてGaP基板をAlGaInPエピタキシャル
層へウェーハボンディングすることによって組み立てら
れ、結果的にGaP/AlGaInP/GaPウェーハを得る。ウェー
ハボンディングとホトリソグラフィー技術を組み合わせ
ることにより、"微小合金化"接点を有するLEDを作るこ
とができるのである。
a-As成長基板をGaP/AlGaInP/GaAsエピタキシャルウェー
ハから除去し、そしてGaP基板をAlGaInPエピタキシャル
層へウェーハボンディングすることによって組み立てら
れ、結果的にGaP/AlGaInP/GaPウェーハを得る。ウェー
ハボンディングとホトリソグラフィー技術を組み合わせ
ることにより、"微小合金化"接点を有するLEDを作るこ
とができるのである。
【００２１】本願発明の第二の実施例を使って微小合金
化接点を有するLEDを組み立てるプロセスを図3a、3b、
及び3cに示す。既知のホトリソグラフィー技術を使っ
て、直径が約1-10μmでかつほぼ5-100μmの間隔を開け
た小開口群51を平坦な透明基板55上の誘電フィルム53の
上にパターン化する。次に、F.A. Kish等による"Very H
igh Efficiency Semiconductor Wafer-Bonded Transpar
ent Substrate AlGaInP/GaP Light Emitting Diodes",A
ppl.Phys.Lett.l.,V.64, 2839-2841 (23 May 1994)に記
載の技術を使って、透明基板をLED活性層57（図3b）へ
ウェーハボンディングする。次に、オーミック接点金属
化層59をパターン化した誘電体の表面全体にわたって堆
積させ、その後、合金化してオーミック接点面にする
（図3c）。１つの可能な材料系は、AlGaInP活性LED層、
GaP透明基板、及びn-型接点用のAu-Ge-Agか又はp-型接
点用のAu-Zn-Agかの何れかである。
化接点を有するLEDを組み立てるプロセスを図3a、3b、
及び3cに示す。既知のホトリソグラフィー技術を使っ
て、直径が約1-10μmでかつほぼ5-100μmの間隔を開け
た小開口群51を平坦な透明基板55上の誘電フィルム53の
上にパターン化する。次に、F.A. Kish等による"Very H
igh Efficiency Semiconductor Wafer-Bonded Transpar
ent Substrate AlGaInP/GaP Light Emitting Diodes",A
ppl.Phys.Lett.l.,V.64, 2839-2841 (23 May 1994)に記
載の技術を使って、透明基板をLED活性層57（図3b）へ
ウェーハボンディングする。次に、オーミック接点金属
化層59をパターン化した誘電体の表面全体にわたって堆
積させ、その後、合金化してオーミック接点面にする
（図3c）。１つの可能な材料系は、AlGaInP活性LED層、
GaP透明基板、及びn-型接点用のAu-Ge-Agか又はp-型接
点用のAu-Zn-Agかの何れかである。
【００２２】もし、オーミック接点金属化層が反射性接
点領域で適当な反射率を持つなら、LEDは、この点で完
全である。もし、その反射率が不十分か又は金属化層の
機械的完全性が不十分な場合、非合金化金属化層は、種
々のエッチング技術を使って、その反射性領域から選択
的に除去してよい。誘電性マスキング材料を除去しても
よい。次いで、反射性材料の最終的蒸着を反射性接点領
域全体に行う。この反射性材料は、金属、誘電体／金属
の層（堆積）、又は誘電体層から成ってよい。図4に示
した、LED 70は、反射性接点パターン領域が、誘電体
と、オーミック接点領域とは異なる金属化層とから成る
場合のデバイスの一例である。
点領域で適当な反射率を持つなら、LEDは、この点で完
全である。もし、その反射率が不十分か又は金属化層の
機械的完全性が不十分な場合、非合金化金属化層は、種
々のエッチング技術を使って、その反射性領域から選択
的に除去してよい。誘電性マスキング材料を除去しても
よい。次いで、反射性材料の最終的蒸着を反射性接点領
域全体に行う。この反射性材料は、金属、誘電体／金属
の層（堆積）、又は誘電体層から成ってよい。図4に示
した、LED 70は、反射性接点パターン領域が、誘電体
と、オーミック接点領域とは異なる金属化層とから成る
場合のデバイスの一例である。
【００２３】反射性層が伝導性金属層から成る場合、こ
の層を微小合金化構造の全体にわたって堆積してよい。
反射性層は、反射性領域のみに堆積を必要とする誘電体
層の層から成ってもよい。
の層を微小合金化構造の全体にわたって堆積してよい。
反射性層は、反射性領域のみに堆積を必要とする誘電体
層の層から成ってもよい。
【００２４】透明基板は、他の任意の処理工程の前に両
面を研磨すべきである。そのような研磨工程は、ウェー
ハボンディングに必要のもので、反射性接点領域におけ
る光の反射率を改善する平滑表面を与える。
面を研磨すべきである。そのような研磨工程は、ウェー
ハボンディングに必要のもので、反射性接点領域におけ
る光の反射率を改善する平滑表面を与える。
【００２５】ウェーハボンディングは、典型的には、高
温度で行われ、従って露出した半導体表面が著しく分解
する可能性がある。分解を防御するために、ウェーハボ
ンディングに先立ち、１種類の誘電体（例えば、Si
3N4）をオーミック接点領域に、そして第二の種類の誘
電体（例えば、SiO2）を反射性接点領域に堆積させて微
小合金化構造全体を保護するのは望ましい。ウェーハボ
ンディング完了後、オーミック接点領域の誘電体は、オ
ーミック接点の金属化層の堆積に先立ち（例えば、プラ
ズマエッチングにより）選択的に除去してよい。保護誘
電体層がオーミック接点領域に何ら用いられない場合
は、これらの領域にある半導体の最上表面をエッチング
して、ウェーハボンディング処理中に生じるかも知れな
い表面損傷を取り除くことが必要であろう。
温度で行われ、従って露出した半導体表面が著しく分解
する可能性がある。分解を防御するために、ウェーハボ
ンディングに先立ち、１種類の誘電体（例えば、Si
3N4）をオーミック接点領域に、そして第二の種類の誘
電体（例えば、SiO2）を反射性接点領域に堆積させて微
小合金化構造全体を保護するのは望ましい。ウェーハボ
ンディング完了後、オーミック接点領域の誘電体は、オ
ーミック接点の金属化層の堆積に先立ち（例えば、プラ
ズマエッチングにより）選択的に除去してよい。保護誘
電体層がオーミック接点領域に何ら用いられない場合
は、これらの領域にある半導体の最上表面をエッチング
して、ウェーハボンディング処理中に生じるかも知れな
い表面損傷を取り除くことが必要であろう。
【００２６】反射性接点領域をマスクするのに用いられ
る誘電体が反射体の一部として用いられる場合、この誘
電体は、光学的に平滑な層を形成するよう堆積させなけ
ればならない。この層は、電子ビーム蒸着法で堆積させ
ることが出来る。合金化に先立ち、オーミック接点金属
化層は、リフトオフ技術によってパターン化してよく、
結果的に、合金化工程中、金属層のみがオーミック接点
領域に存在することになる。
る誘電体が反射体の一部として用いられる場合、この誘
電体は、光学的に平滑な層を形成するよう堆積させなけ
ればならない。この層は、電子ビーム蒸着法で堆積させ
ることが出来る。合金化に先立ち、オーミック接点金属
化層は、リフトオフ技術によってパターン化してよく、
結果的に、合金化工程中、金属層のみがオーミック接点
領域に存在することになる。
【００２７】図５は、反射性接点パターン領域が、これ
もそれぞれが電位的に異なっているオーミック接点領域
合金化金属化層を覆っている、非合金化金属化層から成
る場合のLED 80を示す。
もそれぞれが電位的に異なっているオーミック接点領域
合金化金属化層を覆っている、非合金化金属化層から成
る場合のLED 80を示す。
【００２８】図６は、反射性接点領域が高反射性誘電体
層から成る場合のLED 90を図解したものである。
層から成る場合のLED 90を図解したものである。
【００２９】本発明の両実施例において、微小合金化領
域は、任意の形状（例えば、楕円、方形、環状リング、
等）であってよい。それらが円形形状を持っていること
に限られることはない。しかし、これらの微小合金化領
域の適用範囲は、微小合金化領域と高反射性領域から成
る接点領域全体の10%以下であるべきである。
域は、任意の形状（例えば、楕円、方形、環状リング、
等）であってよい。それらが円形形状を持っていること
に限られることはない。しかし、これらの微小合金化領
域の適用範囲は、微小合金化領域と高反射性領域から成
る接点領域全体の10%以下であるべきである。
【００３０】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００３１】〔実施態様１〕上面と底面とを有する発光
半導体デバイス10の反射性接点において、該反射性接点
が、前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの上面と
底面の予定部分を覆う反射性金属層17、19と、前記反射
性金属層と前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの
前記上面と前記底面とから形成される複数の合金化金属
−半導体ゾーン21とを含み、該合金化金属−半導体ゾー
ンが、前記反射性金属層及び結合された前記合金化金属
−半導体ゾーンの全面積の10%を越えない面積までを包
含し、かつ前記発光半導体デバイス10の少なくとも１つ
の前記上面と前記底面とでオーミック低抵抗接点を形成
することを特徴とする反射性接点。
半導体デバイス10の反射性接点において、該反射性接点
が、前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの上面と
底面の予定部分を覆う反射性金属層17、19と、前記反射
性金属層と前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの
前記上面と前記底面とから形成される複数の合金化金属
−半導体ゾーン21とを含み、該合金化金属−半導体ゾー
ンが、前記反射性金属層及び結合された前記合金化金属
−半導体ゾーンの全面積の10%を越えない面積までを包
含し、かつ前記発光半導体デバイス10の少なくとも１つ
の前記上面と前記底面とでオーミック低抵抗接点を形成
することを特徴とする反射性接点。
【００３２】〔実施態様２〕前記合金化金属−半導体ゾ
ーンの各々が、少なくとも円形、楕円形、方形、及び環
状リング形の形状の群から選択される形状を有する実施
態様1記載の反射性接点。
ーンの各々が、少なくとも円形、楕円形、方形、及び環
状リング形の形状の群から選択される形状を有する実施
態様1記載の反射性接点。
【００３３】〔実施態様３〕前記合金化金属−半導体ゾ
ーン21は、個々に面積が4〜100μm2の間であり、かつ5
〜50μmの範囲で離れて配置されることを特徴とする実
施態様1記載の反射性接点。
ーン21は、個々に面積が4〜100μm2の間であり、かつ5
〜50μmの範囲で離れて配置されることを特徴とする実
施態様1記載の反射性接点。
【００３４】〔実施態様４〕前記合金化金属−半導体ゾ
ーン21がレーザ光線によって形成されることを特徴とす
る実施態様1記載の反射性接点。
ーン21がレーザ光線によって形成されることを特徴とす
る実施態様1記載の反射性接点。
【００３５】〔実施態様５〕前記反射性金属層17、19
が、さらに、反射性金属層とドーパント金属層とから成
る複数の層を包含することを特徴とする実施態様4記載
の反射性接点。
が、さらに、反射性金属層とドーパント金属層とから成
る複数の層を包含することを特徴とする実施態様4記載
の反射性接点。
【００３６】〔実施態様６〕前記合金化金属−半導体ゾ
ーン21が、前記反射性金属層及び結合された前記合金化
金属−半導体ゾーンの全面積の5%を越えない面積までを
包含することを特徴とする実施態様4記載の反射性接
点。
ーン21が、前記反射性金属層及び結合された前記合金化
金属−半導体ゾーンの全面積の5%を越えない面積までを
包含することを特徴とする実施態様4記載の反射性接
点。
【００３７】〔実施態様７〕前記金属層と前記合金化金
属−半導体ゾーンの反射性であると考察される面積が80
%より大きいことを特徴とする実施態様4記載の反射性接
点。
属−半導体ゾーンの反射性であると考察される面積が80
%より大きいことを特徴とする実施態様4記載の反射性接
点。
【００３８】〔実施態様８〕発光半導体デバイスに適す
る反射性接点を形成するための方法であって、以下のス
テップを含むことを特徴とする、前記発光半導体デバイ
スの少なくとも１つの上面と底面の上に反射性金属層1
7、19を堆積させるステップと、前記反射性金属層と前
記発光半導体デバイスの少なくとも１つの前記上面及び
前記底面からレーザ光線を使って複数の合金化ゾーン21
を形成し、前記合金化ゾーンは前記反射金属層及び結合
された前記合金化ゾーンの全面積の10%を越えない面積
を包含するステップ。
る反射性接点を形成するための方法であって、以下のス
テップを含むことを特徴とする、前記発光半導体デバイ
スの少なくとも１つの上面と底面の上に反射性金属層1
7、19を堆積させるステップと、前記反射性金属層と前
記発光半導体デバイスの少なくとも１つの前記上面及び
前記底面からレーザ光線を使って複数の合金化ゾーン21
を形成し、前記合金化ゾーンは前記反射金属層及び結合
された前記合金化ゾーンの全面積の10%を越えない面積
を包含するステップ。
【００３９】〔実施態様９〕前記合金化ゾーンの各々
が、少なくとも円形、楕円形、方形、及び環状リング形
の形状の群から選択される形状を有することを特徴とす
る実施態様8記載の方法。
が、少なくとも円形、楕円形、方形、及び環状リング形
の形状の群から選択される形状を有することを特徴とす
る実施態様8記載の方法。
【００４０】〔実施態様１０〕前記合金化ゾーンは、個
別的に、面積が4〜100μm2の間であり、かつ前記合金化
ゾーンの中心間距離が5〜50μmであることを特徴とする
実施態様8記載の方法。
別的に、面積が4〜100μm2の間であり、かつ前記合金化
ゾーンの中心間距離が5〜50μmであることを特徴とする
実施態様8記載の方法。
【００４１】〔実施態様１１〕前記合金化ゾーンと前記
金属層の反射性であると考察される面積が80%より大き
いことを特徴とする実施態様10記載の方法。
金属層の反射性であると考察される面積が80%より大き
いことを特徴とする実施態様10記載の方法。
【００４２】〔実施態様１２〕前記レーザ光線が前記金
属層全域に偏向され、連続的にゾーンを形成することを
特徴とする実施態様8記載の方法。
属層全域に偏向され、連続的にゾーンを形成することを
特徴とする実施態様8記載の方法。
【００４３】〔実施態様１３〕前記レーザ光線が少なく
とも１つのホログラムと回折格子によって分割され、同
時に所望の形状、寸法、及び間隔を持つゾーン群のパタ
ーンを形成することを特徴とする実施態様8記載の方
法。
とも１つのホログラムと回折格子によって分割され、同
時に所望の形状、寸法、及び間隔を持つゾーン群のパタ
ーンを形成することを特徴とする実施態様8記載の方
法。
【００４４】〔実施態様１４〕前記発光半導体デバイス
のための反射性接点であって、前記発光半導体デバイス
57にウエーハボンディングされた少なくとも第一の平坦
な透明基板ウェーハ55、ウェーハボンディングされる前
に複数の接点ゾーンでパターン化された前記透明基板、
ウェーハボンディングの後で前記パターン化した透明基
板上に堆積された反射性金属53、及びパターン化した接
点ゾーンを通して発光半導体デバイス中に反射性金属を
合金化することにより形成されたオーミック接点51を含
み、前記合金化接点ゾーンの面積が前記反射性金属と前
記接点ゾーンの合計面積の10%未満であることを特徴と
する反射性接点。
のための反射性接点であって、前記発光半導体デバイス
57にウエーハボンディングされた少なくとも第一の平坦
な透明基板ウェーハ55、ウェーハボンディングされる前
に複数の接点ゾーンでパターン化された前記透明基板、
ウェーハボンディングの後で前記パターン化した透明基
板上に堆積された反射性金属53、及びパターン化した接
点ゾーンを通して発光半導体デバイス中に反射性金属を
合金化することにより形成されたオーミック接点51を含
み、前記合金化接点ゾーンの面積が前記反射性金属と前
記接点ゾーンの合計面積の10%未満であることを特徴と
する反射性接点。
【００４５】〔実施態様１５〕前記接点ゾーンの各々
が、少なくとも、円形、楕円形、方形、及び環状リング
形を含む形状群から成る１つの形状を有することを特徴
とする実施態様14記載の反射性接点。
が、少なくとも、円形、楕円形、方形、及び環状リング
形を含む形状群から成る１つの形状を有することを特徴
とする実施態様14記載の反射性接点。
【００４６】〔実施態様１６〕前記接点ゾーンの各々
が、面積が4〜100μm2の間でありかつ5〜50μmの範囲で
離れて位置することを特徴とする実施態様14記載の反射
性接点。
が、面積が4〜100μm2の間でありかつ5〜50μmの範囲で
離れて位置することを特徴とする実施態様14記載の反射
性接点。
【００４７】〔実施態様１７〕発光半導体デバイスの反
射性接点を形成する方法において、以下のステップを含
むことを特徴とする、少なくとも第一の平坦な透明基板
55を形成するステップと、前記透明基板の第一の面を複
数の接点ゾーン51でパターン化するステップと、前記透
明基板の第二の面を前記発光半導体デバイス57にウェー
ハボンディングするステップと、前記透明基板の第一の
面上に反射性層を堆積させるステップと、及び前記反射
性層と前記発光半導体デバイス間にパターン化接点ゾー
ンを通して合金化接点ゾーン51を形成するステップを含
み、前記接点ゾーンの面積が前記接点ゾーンと前記反射
性層との合計面積の10%を越えない。
射性接点を形成する方法において、以下のステップを含
むことを特徴とする、少なくとも第一の平坦な透明基板
55を形成するステップと、前記透明基板の第一の面を複
数の接点ゾーン51でパターン化するステップと、前記透
明基板の第二の面を前記発光半導体デバイス57にウェー
ハボンディングするステップと、前記透明基板の第一の
面上に反射性層を堆積させるステップと、及び前記反射
性層と前記発光半導体デバイス間にパターン化接点ゾー
ンを通して合金化接点ゾーン51を形成するステップを含
み、前記接点ゾーンの面積が前記接点ゾーンと前記反射
性層との合計面積の10%を越えない。
【００４８】〔実施態様１８〕前記接点ゾーン群51は、
4〜100μm2の間の面積を有し、かつ5〜50μmの間隔を離
して配置されることを特徴とする実施態様17記載の方
法。
4〜100μm2の間の面積を有し、かつ5〜50μmの間隔を離
して配置されることを特徴とする実施態様17記載の方
法。
【００４９】〔実施態様１９〕前記ゾーン群は全て、円
形、楕円形、方形、及び環状リング形を少なくとも含む
形状群から選択される同一の形状であることを特徴とす
る実施態様18記載の方法。
形、楕円形、方形、及び環状リング形を少なくとも含む
形状群から選択される同一の形状であることを特徴とす
る実施態様18記載の方法。
【００５０】〔実施態様２０〕前記反射性層が、金属、
誘電体・金属層（堆積物）、及び誘電体層を少なくとも
含む材料群からの１つを含むことを特徴とする実施態様
17記載の方法。
誘電体・金属層（堆積物）、及び誘電体層を少なくとも
含む材料群からの１つを含むことを特徴とする実施態様
17記載の方法。
【００５１】〔実施態様２１〕少なくとも前記第一の平
坦な透明基板55が前記発光半導体デバイス57の底面にウ
ェーハボンディングされ、かつ第二の平坦な透明基板
が、前記第二の平坦透明基板のパターン化完了後、前記
発光半導体デバイスの上面にウェーハボンディングされ
ることを特徴とする実施態様17記載の方法。
坦な透明基板55が前記発光半導体デバイス57の底面にウ
ェーハボンディングされ、かつ第二の平坦な透明基板
が、前記第二の平坦透明基板のパターン化完了後、前記
発光半導体デバイスの上面にウェーハボンディングされ
ることを特徴とする実施態様17記載の方法。
【図１】第一の実施例に従って組み立てたLEDの断面図
である。
である。
【図２】既知方式の反射性接点を有するLEDを示す図で
ある。
ある。
【図３ａ】第二の実施例を組み立てるプロセスを示す図
である。
である。
【図３ｂ】第二の実施例を組み立てるプロセスを示す図
である。
である。
【図３ｃ】第二の実施例を組み立てるプロセスを示す図
である。
である。
【図４】本願発明の別の実施例を示す図である。
【図５】本願発明のまた別の実施例を示す図である。
【図６】本願発明のさらに別の実施例を示す図である。
１０：発光半導体デバイス １１：活性層 １３：p-型GaP層 １５：n-型GaP層 １７：金属層 １９：前面接点 ２１：微小合金化ドット ５１：小開口群 ５３：反射性金属 ５５：透明基板ウェーハ ５７：発光半導体デバイス ５９：オーミック接点金属化層 ７０：LED ８０：LED ９０：ＬＥＤ
Claims (1)
- 【請求項１】上面と底面とを有する発光半導体デバイス
の反射性接点において、該反射性接点が、 前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの上面と底面
の予定部分を覆う反射性金属層と、前記反射性金属層と
前記発光半導体デバイスの少なくとも１つの前記上面と
前記底面とから形成される複数の合金化金属−半導体ゾ
ーンとを含み、該合金化金属−半導体ゾーンが、前記反
射性金属層及び結合された前記合金化金属−半導体ゾー
ンの全面積の10%を越えない面積までを包含し、かつ前
記発光半導体デバイスの少なくとも１つの前記上面と前
記底面とでオーミック低抵抗接点を形成することを特徴
とする反射性接点。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US576,251 | 1995-12-21 | ||
| US08/576,251 US5917202A (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Highly reflective contacts for light emitting semiconductor devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186365A true JPH09186365A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=24303600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34091096A Pending JPH09186365A (ja) | 1995-12-21 | 1996-12-20 | 発光半導体デバイス用高反射性接点及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917202A (ja) |
| JP (1) | JPH09186365A (ja) |
| DE (1) | DE19648309B4 (ja) |
| GB (1) | GB2323208B (ja) |
| SG (1) | SG63673A1 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349349A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-12-15 | Agilent Technol Inc | 反射特性を有する接触部を備えた発光構造及びその製造方法 |
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