JP2012504875A - オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法及びオプトエレクトロニクス半導体素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法において、成長基板上にエピタキシャル層列を成長させるステップと、前記エピタキシャル層列の成長基板とは反対側表面にコンタクト層とバリア層を被着するステップと、前記エピタキシャル層列内に複数のトレンチを形成することによって前記エピタキシャル層列を個別の半導体に構造化するステップと、前記トレンチ内に露出する半導体の少なくとも側方縁部に誘電層）を被着するステップと、前記半導体間のトレンチでハンダ層の第１部分を半導体へ被着するステップと、ハンダ層の第２部分を支持体に被着するステップと、前記半導体を成長基板とは反対側にてハンダ層を用いて支持体に接続させるステップを有し、ハンダ層の第１部分と第２部分が相互に溶融され半導体間の複数のトレンチがハンダ層によって充填され、エピタキシャル成長基板が剥離される。

Description

本発明は、オプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法並びにオプトエレクトロニクス半導体素子に関している。

本特許出願は、独国特許出願１０２００８０５０５７３．０号に基づく優先権を主張するものであり、当該基礎出願の開示事項を本願発明に取り込むものである。

国際公開第０３/０６５４２０号パンフレットには、エピタキシャル層列が成長基板上でエピタキシャルに成長され、引き続きエピタキシャル層列が成長基板とは反対側でハンダ層を用いて支持体に接合され、その後で成長基板がエピタキシャル層列から分離される、オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法が開示されている。このように製造されたいわゆる薄膜半導体素子は、次のような利点を有している。すなわち、成長基板に課する結晶構造と格子定数に対する厳しい設定を充たす必要なしで、支持体に対する材料として、良好な熱特性と電気的特性を備えた低コストな材料が選択できる利点である。さらにこの方法は次のような利点も有している。すなわち、通常は高価な成長基板、例えばＧａＮ基板若しくはサファイア基板を、窒化物化合物半導体の成長のために再利用することが可能なことである。

独国特許出願公開第１０ ２００５ ０２９ ２４６ Ａ１明細書からは、半導体チップを支持体に接合するのに使用することのできる適切なハンダ層列が公知である。

本発明の課題は、良好な光学的特性及び／又は機械的特性の点で秀でている、オプトエレクトロニクス半導体素子のより良好な製造方法の提供とそのような良好なオプトエレクトロニクス半導体素子を提供することである。

上記課題は請求項１の特徴部分に記載の本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法並びに請求項１０の特徴部分に記載の本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子によって解決される。本発明の有利な実施例及び改善例は、従属請求項に記載されている。

本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法では、まずエピタキシャル層列が成長基板上でエピタキシャル成長される。

このエピタキシャル層列は有利には窒化物系化合物半導体に基づいている。この「窒化物系化合物半導体に基づく」とは、本願との関連では、半導体層列若しくはその少なくとも１つの層がＩＩＩ族窒化物系化合物半導体材料、有利にはＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮを含んでいることを意味する。この場合、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１である。但しこれらの材料は必ずしも前記関係式で数字的に表される組成を正確に有するものではないことを述べておく。それどころかＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ材料の物理的特性を実質的に代えることのない１つ若しくはそれ以上のドーパントや付加的な成分も有し得る。しかしながら簡素化を図るために、前記関係式にはたとえそれらが僅かな量の別の物質によって部分的に置き換え可能であったとしても結晶格子の主要な構成成分（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｎ）しか含ませない。

オプトエレクトロニクス半導体素子のエピタキシャル層列では例えば成長基板に向いた側に、１つ若しくは複数のｎ型ドーピング層を含んだｎ型領域が含まれる。それに対して成長基板とは反対側のエピタキシャル層列には、１つ若しくは複数のｐ型ドーピング層を含んだｐ型領域が含まれる。このｎ型領域とｐ型領域は、それぞれ１つまたはそれ以上のドーピングされていない層も含み得る。

ｎ型領域とｐ型領域の間には、有利には活性層が設けられる。この活性層とは、ＬＥＤ又は半導体レーザーのビーム放射層であり得る。この活性層は例えばｐｎ接合部として、あるいはダブルへテロ構造として、あるいは単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造として形成され得る。この場合の量子井戸構造には、電荷担体が閉じ込め（Confinement）によってそのエネルギー状態の量子化を被るような構造を含むが、量子化の次元の数に関する情報は何も含まれない。それによりここではとりわけ、量子井戸、量子細線、量子ドット、並びにこれらの構造のあらゆる組み合わせが含まれる。

例えば窒化物系化合物半導体材料からなるエピタキシャル層列の場合には、成長基板は、特にサファイア基板か又は代替的にＧａＮ基板であり得る。

成長基板上へのエピタキシャル層列の成長後は有利にはコンタクト層、特に反射性のコンタクト層がエピタキシャル層列へ被着される。このコンタクト層は半導体材料の電気的な接続のために用いられており、特に半導体材料を用いたオームコンタクトの形成に用いられる。コンタクト層は例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔなどを含み得るか、又はそれらから形成される。また場合によってはこれらのコンタクト層はフォトリソグラフィ技術によって構造化されてもよい。

有利には前記コンタクト層上にはバリア層が被着される。このバリア層は特に次のような機能、すなわち後から被着されるハンダ層の材料がコンタクト層内へ拡散するのを防止する機能を有している。

後続の方法ステップにおいては、エピタキシャル層列内にトレンチを形成することによってエピタキシャル層列を、個別の半導体に構造化する。このトレンチによれば、エピタキシャル層列が有利には完全に分離される。つまりこれらのトレンチは、エピタキシャル層列の上に被着されるコンタクト層とバリア層も含めて成長基板とは反対側のエピタキシャル層列表面から成長基板の所まで延在している。

前記トレンチは例えばエッチングプロセスを用いて形成可能である。

トレンチによって分離された半導体は、それぞれ側方縁部を有しており、これらの側方縁部がトレンチと接している。さらなる方法ステップにおいては、誘電層が少なくともトレンチ内へ露出した半導体側方縁部に被着される。誘電層は特にトレンチ内で露出した成長基板も覆う。たとえば誘電層はまず成長基板からの接合部と半導体上にフルフラットに被着され、それによって誘電層が半導体とその上に被着されるコンタクト層及びバリア層と共に覆い、さらに半導体の側縁部と、トレンチ内に露出した成長基板を覆う。半導体との電気的な接続を可能にするために、誘電層は、有利には、事前に被着されるバリア層内に開口部が形成されるように構造化される。

前記誘電層は有利には窒化珪素層、例えば非化学量論的組成物、ＳｉＮ_x、又は二酸化珪素、例えばＳｉＯ₂またはＳｉＯ₂：Ｐ₂Ｏ₅などである。

有利な実施例によれば、誘電層の被着と場合によっては誘電層の構造化の後で接着層及び／又は湿潤層が当該誘電層の上に設けられてもよい。この接着層及び／又は湿潤層は、誘電層に続くハンダ層の固着及び／又は濡れを向上させる機能を有している。前記接着層及び／又は湿潤層は例えばＴｉを含むか若しくはＴｉから形成され得る。

それに続いてハンダ層の第１の部分が半導体上に被着され、トレンチ内では半導体の間に被着される。ハンダ層の第１の部分は、有利にはフルフラットで成長基板からの接合部と半導体と既に被着されている層上に被着される。このハンダ層の第１の部分は、半導体と、当該半導体の側縁部を越えて、半導体間のトレンチ内で、事前に被着された層を越えて延在している。

ハンダ層の第１の部分は必ずしも個別化された層である必要はなく、それは複数のハンダ構成要素から成る層列であってもよい。例えばハンダ層は、そのもとで配置される接着層及び／又は湿潤層として、Ｔｉ層やＡｕ層を含んでいてもよい。Ｓｎ層はハンダの第１の構成要素を表し、これは半導体を後で支持体に接着させるものである。それに続くＴｉ層はバリア層を形成し、Ａｕ層は酸化保護膜として用いられる。このＡｕからなる酸化保護膜とＳｎ層との間に配置されるＴｉからなるバリア層は、Ｓｎが後続のＡｕ層内へ拡散することを防いでいる。

ハンダ層の第２の部分は、支持体に被着される。これは後で半導体と接着されてもよい。例えば前記支持体はゲルマニウム支持体であってもよい。半導体層の第２の部分は、例えばＡｕを有していてもよい。支持体と、ハンダ層の第２の部分との間には、１つ又は複数の介在層が設けられてもよい。

特に支持体にはコンタクト層が被着可能である。このコンタクト層は例えばゲルマニウム支持体の半導体材料を後続の金属化層に接続させる。コンタクト層上には半導体上のように接着層及び／又は湿潤層が設けられていてもよい。例えばそれらはＰｔ層やＳｎ層からなる層列であってもよい。

引き続き半導体は、成長基板とは反対側においてハンダ層を用いて支持体と接合される。

ハンダ過程においては、成長基板からなる接合部と半導体上に被着されているハンダ層の第１部分と、支持体に被着されているハンダ層の第２部分が相互に溶融される。例えばハンダ層の第１部分がＳｎを含み、ハンダ層の第２部分はＡｕを含んでいてもよい。この場合はハンダ層の第１部分とハンダ層の第２部分が、ハンダ過程の間に、溶融されＡｕＳｎ合金となる。

前記ハンダ過程においては、半導体間のトレンチがハンダ層によって充填される。ハンダ層の第１部分とハンダ層の第２部分の分量は、次のように設定される。すなわち当該のハンダ過程において、十分なハンダ材料が形成され、かつ半導体の間のトレンチが完全に充填され得るように設定される。そしてハンダ過程の後では、複数の半導体が有利には成長基板とは対向する側において支持体と接合される。半導体の間に存在する元の複数のトレンチがハンダ層によって完全に充填されることによって、そのように形成された接合部は、半導体間で不要な中空空間を何も持たないように形成される。

さらなる後続の方法ステップでは、成長基板が半導体から剥離される。この成長基板の剥離は、当該成長基板がサファイア基板のケースでよく用いられる、レーザーリフトオフ技法を用いて行われる。このレーザーリフトオフ技法のもとでは、半導体材料が基板を貫通するレーザービームを当てられる。その場合半導体層内におけるレーザービームの吸収は、基板内においてよりも多くなる。このレーザービームは、半導体材料内への高い吸収に基づいて境界面近傍で半導体層内へ吸収され、そこで材料の分解が引き起こされる。この材料分解によって半導体は成長基板から分離される。

支持体と半導体からなる接合部は、成長基板の剥離の際に、半導体間のトレンチを充填しているハンダ層によって安定化される。特に、少なくとも半導体の側縁部に被着された誘電層が、成長基板の剥離過程においてハンダ層によって安定化され保護される。

本発明による方法の有利な構成例によれば、誘電層の被着の後、及び特に接着層及び／又は湿潤層及び後続のハンダ層の被着の前に、ミラー層が当該誘電層に被着される。このミラー層は特に金属又は金属化結合部を有し得る。例えばこのミラー層は、例えばＡｇ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｒｈを含み得るか又はそれらから形成され得る。ミラー層は、事前に被着された誘電層のように少なくとも半導体の側縁部を越えて延在する。誘電層によってミラー層は半導体側縁部から絶縁され、そのようにして半導体のｐ型領域とｎ型領域の間で短絡が回避される。誘電層上のミラー層は、完成されたオプトエレクトロニクス半導体素子において次のような利点をもたらす。すなわち、ビームを放射する活性層から半導体側縁部方向へ放射される電磁ビームが戻されるように反射され、場合によっては１つ若しくは複数のさらなる反射の後で半導体においてビーム出射側から出力結合される。このようにしてビーム出射側からの電磁ビームの出力結合が向上する。

このようなミラー層による半導体側縁部領域におけるビーム出力結合の向上は、エッチングプロセスによって形成された半導体側縁部が傾斜している場合、つまり元の成長基板に対して直角ではなくて斜めに傾むくようにエッチングされている場合には特に効果的となる。

ミラー層の被着の後では、有利には、例えば接着層及び／又は湿潤層並びに後続のハンダ層が被着される前に、保護層を当該ミラー層に被着してもよい。この保護層は、後に続くその他の層、例えばハンダ層との不都合な相互作用からミラー層を保護するためのものである。この保護層は、特に窒化珪素若しくは二酸化珪素からなる誘電層であってもよい。例えば前記保護層は、事前に被着された誘電層（この誘電層の上にミラー層が配置されている）と同じ材料から形成されていてもよい。しかしながら前記保護層は必ずしも電気的な絶縁性を備えている必要はない。そのため前記保護層は、例えば金属であってもよいし、例えばＴｉＷ（Ｎ，Ｔｉ，Ｎｉなどを有し得る）のような金属化合物であってもよい。

当該方法の有利な実施例によれば、ハンダ層は、成長基板の剥離後に、半導体の間のトレンチから除去される。この半導体の間のトレンチからのハンダ層の除去は、特にエッチングプロセスを用いて行われてもよい。このエッチングは、元の成長基板の支持体に対向している側から行われる。

別の有利な実施例によれば、ハンダ層は、成長基板の剥離後も半導体チップ間のトレンチ内に残される。つまりトレンチから除去されない。そのようなケースでは、半導体チップはその上に被着される層と共に、特に側縁部においてハンダ層によって保護され安定化する。さらにトレンチがハンダ層で充填されることによってさらなるプロセスステップ（例えばフォトリソグラフィ技法における塗布プロセスなど）が容易となる。

個々の半導体の間のトレンチでは、支持体と被着された半導体からなる接合部が引き続き個別の半導体素子のために分断される。このようにして、１つ若しくはそれ以上の半導体を含んでいる、複数の半導体素子が形成される。ハンダ層が事前にトレンチから除去されないケースでは、ハンダ層がエピタキシャル層列を有利には半導体チップ取付けの際の機械的な破損から保護する。

前述したような方法を用いることによって、ハンダ層を用いて支持体の主要平面と接合されている少なくとも１つの半導体を備えたオプトエレクトロニクス半導体素子が製造され得る。ここでは、支持体の主要平面に対して斜め方向若しくは直角方向に延在する半導体側縁部が誘電層を備えており、さらにそれらの誘電層上にはミラー層が被着されている。このミラー層は次のような利点を有する。すなわち、側縁部方向に放射される電磁ビームが戻るように反射され、有利にはビーム出射側において、半導体から有利な出力結合が生じるようになる。これにより、不都合な横方向への放射は、このようにして強化された垂直方向への放射のために低減される。

オプトエレクトロニクス半導体素子、特に半導体と該半導体に被着される層のさらに別の有利な実施例は、本発明による方法に関連して説明してきた前述の有利な実施例と同じように得ることができる。

このオプトエレクトロニクス半導体素子は、特に成長基板から開放される。このオプトエレクトロニクス半導体素子は有利には、エピタキシャル層列が、成長基板とは同一でない支持体と接合されているいわゆる薄膜半導体素子である。

特に支持体に対向しているオプトエレクトロニクス半導体素子の主要面がエピタキシャル層列のｎ型領域側で、ビーム出力結合面として用いられ得る。良好なビーム出力結合を得るために、支持体に対向している半導体表面が所望のように構造化されるかないしは形成される。

以下の明細書では、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法並びにオプトエレクトロニクス半導体素子を、図１〜図１２に描写された実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された層の概略的断面図 本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された半導体の概略的断面図 本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された半導体並びに支持体の概略的断面図 本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された半導体並びに支持体の接合部の概略的断面図 本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおける成長基板剥離後の半導体と支持体からなる接合部の概略的断面図 本発明による方法の第１実施例の介在ステップにおけるハンダ層除去後の半導体と支持体からなる接合部の概略的断面図 本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の第１実施例の概略図 本発明による方法の第２実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された半導体と支持体の概略的断面図 本発明による方法の第２実施例の介在ステップにおける成長基板とその上に被着された半導体並びに支持体の接合部の概略的断面図 本発明による方法の第２実施例の介在ステップにおける成長基板剥離後の半導体と支持体からなる接合部の概略的断面図 本発明による方法の第２実施例の介在ステップにおけるハンダ層除去後の半導体と支持体からなる接合部の概略的断面図 本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の第２実施例の概略図

前記図面中、同じ構成要素ないし同じ機能の構成要素には、同じ符号が付されている。なおこれらの図面中に描写されている構成要素並びにそれらの構成要素相互間のサイズ比は必ずしも縮尺どおりではないことを述べておく。

図１に示されている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法の第１実施例の介在ステップにおいては、エピタキシャル層列５が成長基板１上でエピタキシャルに成長される。

これらのエピタキシャル層列５は、例えば窒化物化合物半導体に基づく半導体層列であってもよい。前記エピタキシャル層列５は、成長基板１の側にｎ型領域２を有し、成長基板１とは反対側にｐ型領域４を有している。前記ｎ型領域２は、１つまたは複数のｎ型ドープされた層を含み、前記ｐ型領域４は、１つまたは複数のｐ型ドープされた層を含んでいる。ｎ型領域２とｐ型領域４の間には、活性層３、特に電磁ビームを放射する活性層３が含まれている。エピタキシャル層列５は、ｎ型領域２と、活性層３と、ｐ型領域４においてそれぞれ１つ若しくは複数のドープされていない層を含んでいてもよい。

前記成長基板１は、例えばサファイア又はＧａＮからなるウエハであってもよい。

エピタキシャル層列５の上にはコンタクト層６が被着されている。これらのコンタクト層６は、後の段階で、個々の半導体毎に電気的なコンタクトが形成されるように既に構造化されている。前記コンタクト層６は有利には反射型乃至ミラー型のコンタクト層であってもよい。このミラー型コンタクト層６は、例えばＡｌ，Ａｇ，Ａｕを含むかそれらから形成されていてもよい。金属性のコンタクト層６は、ｐ型領域４の半導体材料への電気的な接続部を形成し、有利にはコンタクト層の方向に放射されたビームをビーム出射側の方向に反射すべく、活性層３から放射されたビームを反射する。この場合のビーム出射側とは、以下の明細書でも説明するように、完成したオプトエレクトロニクス半導体素子において、もとの成長基板１の側に設けられている。

前記コンタクト層６の上方にはバリア層７が被着される。このバリア層７は、引き続き被着される層、特にハンダ層の構成要素の拡散成分からコンタクト層６を保護するための拡散ストッパーとして用いられている。このバリア層７としては例えばＴｉＷ（ｎ型層）が適している。

図２に示されている当該方法の介在ステップにおいては、エピタキシャル層列５が複数の個別の半導体８に構造化されている。その際には、複数のトレンチ９がエピタキシャル層列５内に形成される。これらのトレンチ９は、成長基板１の上に被着されるコンタクト層６及びバリア層７も含めて成長基板１とは反対側のエピタキシャル層列５の側から、成長基板１の所まで延在している。これらのトレンチ９は、例えばエッチング技法によって形成されてもよい。

前記トレンチ９内では半導体８の側方縁部１０が露出している。これらの側方縁部１０は、必ずしも図２に示されているように、成長基板１に対して垂直方向に延在している必要はなく、例えば成長基板１に対して傾斜した方向に延在していてもよい。

図３に示されている当該方法の介在ステップにおいては、前記半導体８の上方に誘電層１１が被着される。この誘電層１１は、例えば半導体８の側方縁部１０を越えて延在し、後から被着されるさらなる層に対する電気的な絶縁を実現している。これらの誘電層１１は次のように構造化されている。すなわち、成長基板１とは反対側の半導体８表面の少なくとも一部が当該誘電層１１から開放され、それによって、コンタクト層６とバリア層７を備えた当該半導体８とさらなる導電層との電気的な接続が可能となるように構造化されている。図３に示されているように、誘電層１１は半導体８の縁部領域から半導体８の側方縁部１０を越えて延在し、さらにこれらの半導体８の間のトレンチ９領域においては成長基板１も覆っている。誘電層１１は例えば非化学量論的な組成のＳｉＮ_xなどの窒化珪素系の層であってもよいし、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂：Ｐ₂Ｏ₂などの二酸化珪素系の層であってもよい。

前記誘電層１１の上には接着層及び／又は湿潤層として用いられる層１２と、ハンダ層の第１部分１３ａが被着される。この接着層及び／又は湿潤層１２とハンダ層はそれぞれ１つ若しくは複数の部分層から形成されていてもよい。前記接着層及び／又は湿潤層１２は、例えばＴｉを含むか又はＴｉから形成されていてもよい。

前記ハンダ層の第１部分１３ａは、有利にはＳｎ，Ｔｉ，Ａｕの順番で３つの部分層を含んでいる。但しこれらの３つの部分層は、見易くする理由から図３では個別に描写していない。前記接着層及び／又は湿潤層１２に続くＳｎ部分層は、ハンダ層の第１の構成要素としてＳｎを含んでいる。この第１の構成要素は、その後の時点でハンダ層の第１部分１３ａと第２部分１３ｂの溶融の際に生じる。Ｓｎからなる部分層は、有利にはＴｉからなる拡散ストッパーとＡｕからなる酸化保護膜を備えている。Ａｕからなる酸化保護膜は、Ｓｎ層を酸化から保護している。この場合Ｓｎ層とＡｕ層の間に設けられるＴｉ層が、Ａｕ層内へのＳｎの拡散を阻止する。

前記接着層及び／又は湿潤層１２並びにハンダ層の第１部分１３ａは、有利には成長基板１と半導体８と事前に被着された層からなる接合部全体の上方に配設されている。つまり前記接着層及び／又は湿潤層１２とハンダ層第１部分１３ａは、誘電層１１から開放されているバリア層７の領域と、半導体の側方縁部１０上方の誘電層１１と、前記半導体の間のトレンチ９領域の誘電層１１を覆っている。

ハンダ層の第２部分１３ｂは、支持体１４に設けられており、この支持体１４は、成長基板１とは反対側の半導体に接続されるべきものである。

支持体１４に設けられる半導体層の第２部分１３ｂは、例えばＡｕ層であってもよい。後の時点のハンダ過程において、半導体８の上方のハンダ層の第１部分１３ａと、支持体１４下方のハンダ層の第２部分１３ｂは相互に溶融され、金属性合金からなるハンダ層となる。例えばハンダ層の第１部分１３ａは、専らＳｎを含み、ハンダ層の第２部分１３ｂはＡｕを含んでいてもよい。その場合にはハンダ層のこれらの２つの成分がハンダ過程において溶融されてＡｕＳｎ合金となる。

例えばゲルマニウム支持体であり得る支持体１４と、ハンダ層の第２の部分１３ｂとの間には、有利にはさらなる層１５，１６，１７が設けられていてもよい。支持体１４は、有利には、金属若しくは金属性合金からなるコンタクト層１５を備えていてもよく、この層１５は支持体１４との電気的なコンタクトを形成する。さらにこのコンタクト層１５には、接着層１６及び／又は湿潤層１７が続いて設けられてもよい。前記接着層１６は例えばＴｉを含み、前記湿潤層１７は例えばＰｔを含んでいてもよい。

図４には、一方の側では支持体１４から半導体８までの接合部が示され他方の側では成長基板１から半導体８までの接合部が示されている。ハンダ層の第１部分１３ａとハンダ層の第２部分１３ｂは、ここでは溶融されて１つのハンダ層１３となっている。

このハンダ層１３は、特にＡｕＳｎを含み得る。この接合部は、場合によっては、ハンダ系の層内に挿入される介在層、例えばＴｉ層のようなさらなる構成要素を含んでいてもよい。

ハンダ過程においては、半導体の間にあるトレンチ９が有利にはハンダ層１３によって完全に充たされる。事前に被着されるハンダ層の層厚さは、次のように選定される。すなわち、半導体８の間のトレンチ９を完全に充たすことのできる十分な厚みのハンダ層１３が形成されるように選定される。半導体８の間のトレンチ９の充填によって、安定した接合部が支持体１４と半導体８との間に形成され、この形成は後に続く半導体８からの成長基板１の剥離のために有利となる。さらに支持体１４と半導体８との間に十分な分量で流入するハンダ１３は、場合によって存在する、継ぎ目領域表面の凹凸を調整できる利点をもたらす。このハンダ層１３によって特に半導体８の側方縁部１０上方の誘電層１１も安定化される。

図５に示されている本発明による方法の介在ステップでは、成長基板１が半導体８から剥離される。特にサファイアからなる成長基板のケースでは、この剥離ステップがレーザーリフトオフ技法を用いて行うことが可能である。このレーザーリフトオフ技法自体は、冒頭において援用した国際公開第０３／０６５４２０号パンフレットからも公知であるので、ここでの詳細な説明は省く。ＧａＮからなる成長基板のケースでは、成長基板の剥離は例えば水素イオンのイオン打ち込みとそれに続く温度処理によって行われる。

またハンダ層１３は、図６に示されているように、半導体８の間のトレンチ９からの成長基板の剥離後に除去されてもよい。このハンダ層１３の除去は、例えばエッチングプロセスを用いて行われてもよい。また代替的に、ハンダ層１３を半導体の間のトレンチ９から除去しないことも可能である。そのようなケースでは、残留するハンダ層１３が有利には安定化層と保護層として機能する。

もとの成長基板に向いた側の半導体８表面１８は（この表面は完成後のオプトエレクトロニクス半導体素子においてビーム出力結合面として用いられる）、さらなるエッチングプロセスによって、半導体８の内部における多重の全反射を沮止し、そのようにしてビーム出力を向上させるための処理を施されてもよい。支持体１４に対向する側の半導体８表面には、さらに別のコンタクト層２０が被着されてもよい。これにより、半導体８のｎ型領域に対する電気的なコンタクトが形成される。

半導体８とその上に設けられる支持体１４は、さらなる方法ステップにおいて半導体チップ間のトレンチに沿ったカッティングによって（これは図６において波線１９によって示されている）、１つ若しくは複数の半導体８を備えた個別のオプトエレクトロニクス半導体素子に個別化される。

このようにして製造されたオプトエレクトロニクス半導体素子は図７に示されている。ここでのオプトエレクトロニクス半導体素子は、ＬＥＤ又は半導体レーザーであり得る。

このオプトエレクトロニクス半導体素子は成長基板１を有していないことによって、半導体８内で発生した熱は支持体１４から効果的に放出され得る。半導体８の側方縁部の誘電層１１によって、当該側方縁部１０に対する短絡の危険性が低減される。

本発明による方法のさらなる実施例においても、第１の方法ステップは、図１及び図２に基づいて説明した方法ステップに相当するので、ここでの説明の繰り返しは省く。

図８には、ハンダ過程の実施前の支持体１４と成長基板１並びに該成長基板上に被着される層列が示されている。

コンタクト層１５と、接着層１６と、湿潤層１７と、ハンダ層の第２部分１３ｂとを備えた支持体１４の層列は、図３に示された層列に相当している。

成長基板１に被着される層列は、当該実施例においては、図３に示されている実施例と次の点で異なっている。すなわち誘電層１１に対して、ハンダ層の第１部分１３ａに対する接着層及び／又は湿潤層１２の被着前に、ミラー層２１が被着されている点である。このミラー層２１は、その下方に存在する誘電層１１のように構造化されている。すなわち、ミラー層２１は有利には成長基板１に対向する側の半導体８表面から半導体８の側方縁部１０に沿って延在し、さらに半導体８の間のトレンチ９領域において誘電層の上方を延在している。

前記ミラー層２１は、例えばＡｇ，Ｐｔ，Ａｌ及び／又はＲｈを含んでいてもよいし、それらから形成されていてもよい。例えばミラー層はＰｔとＡｇからなる２つの部分層を含んでいてもよい。

ミラー層２１には保護層２２が被着される。この保護層２２は、それに続く層とミラー層２１との不所望な反応からミラー層２１を保護し、及び／又はそれに続く層の構成要素のミラー層２１内への拡散からミラー層２１を保護している。保護層２２は、誘電層１１のように、例えば窒化珪素若しくは二酸化珪素からなる層であってもよい。しかしながら前記保護層２２は、金属若しくは金属性合金を有するものであってもよい。この保護層２２は、その下方に存在するミラー層２１とその下の誘電層１１と同じように構造化され得る。

前記保護層２２の上には、図３に示されている実施例のように、接着層及び／又は湿潤層１２とハンダ層の第１部分１３ａとが被着されている。

図９、図１０，図１１に示されている方法ステップは、その実施と有利な構成例に関して、図４、図５、図６に基づいて説明した第１実施例に相応するものなので、ここでの詳細な再度の説明は省く。

図９に示されている介在ステップにおいては、支持体１４が、成長基板１と半導体８からなる接合部と接続され、この場合ハンダ層の第１部分とハンダ層の第２部分が溶融されてハンダ層１３になる。このハンダ層１３は、半導体８の間のトレンチ９を完全に充たしている。

図１０に示されている介在ステップでは、成長基板が半導体８から剥離されている。

図１１に示されている介在ステップでは、ハンダ層１３が、半導体８の間のトレンチ９から除去され、さらに支持体１４は、場合によって半導体８の間のトレンチ９に沿った分断によって個々の半導体素子に個別化されている。

そのようにして製造されたオプトエレクトロニクス半導体素子は図１２に示されている。このオプトエレクトロニクス半導体素子の半導体８は、成長基板を有していないだけではなく、有利には、もとの成長基板とは反対側において支持体１４と接続される。この支持体１４は、特にその熱的特性と電気的特性に関してその際の成長基板に対する結晶構造化と格子定数への厳しい要求を満たすことなく最適化され得る。特に前記支持体１４はゲルマニウム支持体であってもよい。

オプトエレクトロニクス半導体素子の半導体８の側方縁部１０は、有利には、ミラー層２１に基づいて半導体８の活性層３から放射される電磁ビームに対して高い反射性を有し得る。この活性層３から側方縁部１０方向に放射される電磁ビームは、有利にはミラー層２１によって反射され、場合によっては、１つ若しくは複数のさらなる反射の後で半導体８のビーム出射側１８から出力される。さらに支持体１４の方向へ放射されるビームが有利には反射性コンタクト層６によってビーム出力結合面１８の方向へ反射される。それ故にこのオプトエレクトロニクス半導体素子は、ビーム出力結合側方向へのより良好な光出力によって抜きんでる。

当該方法並びにオプトエレクトロニクス半導体素子のさらなる利点及び有利な改善例は、先に説明した第１実施例に相応する。

本発明は、実施例の記載によって限定されない。むしろ、あらゆる新規な特性とその新規な特性の組み合わせが本発明に包含される。例え、その特性または組み合わせそのものが、特許請求の範囲あるいは実施例に明確に定義されていなかったとしても、特許請求の範囲に記載されたあらゆる特性の組み合わせが本発明に包含される。

Claims (15)

1. オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法において、
   成長基板（１）上にエピタキシャル層列（５）を成長させるステップと、
   前記エピタキシャル層列（５）の成長基板（１）とは反対側表面に、コンタクト層（６）とそれに続くバリア層（７）とを被着するステップと、
   前記エピタキシャル層列（５）内に複数のトレンチを形成することによって前記エピタキシャル層列（５）を個別の半導体（８）に構造化するステップと、
   前記トレンチ内に露出する半導体（８）の少なくとも側方縁部（１０）に、誘電層（１１）を被着するステップと、
   前記半導体（８）の間のトレンチ（９）内でハンダ層（１３）の第１部分（１３ａ）を半導体（８）へ被着するステップと、
   ハンダ層（１３）の第２部分（１３ｂ）を支持体（１４）に被着するステップと、
   前記半導体（８）を、成長基板（１）とは反対側において、ハンダ層（１３）を用いて支持体（１４）に接続させるステップとを有し、この場合、ハンダ層（１３）の第１部分（１３ａ）と第２部分（１３ｂ）とが相互に溶融され、半導体（８）間の複数のトレンチ（９）がハンダ層（１３）によって充填され、さらに、
   成長基板（１）を剥離するステップとを有することを特徴とする方法。
2. 前記誘電層（１１）は窒化珪素または二酸化珪素を含み得る、請求項１記載の方法。
3. 前記誘電層（１１）の被着後に、ミラー層（２１）を前記誘電層（１１）に被着する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記ミラー層（２１）は、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｒｈを含み得る、請求項３記載の方法。
5. 前記ミラー層（２１）に保護層（２２）が設けられている、請求項３または４記載の方法。
6. 前記保護層（２２）は、窒化珪素、二酸化珪素、金属化部若しくは金属性接合部を含み得る、請求項５記載の方法。
7. 前記ハンダ層（１３）は、半導体（８）の間のトレンチ（９）からの成長基板（１）の剥離後に除去される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記ハンダ層（１３）は、半導体（８）の間のトレンチ（９）からの成長基板（１）の剥離後に残されている、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
9. 前記支持体（１４）は、トレンチ（９）内で、個別の半導体素子に分断される、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. 半導体（８）を有するオプトエレクトロニクス半導体素子であって、
    前記半導体（８）が、ハンダ層（１３）を用いて支持体（１４）の主平面と接続されており、
    前記半導体（８）の側方縁部（１０）が誘電層（１１）を備えており、さらに該誘電層（１１）にミラー層（２１）が被着されていることを特徴とする、オプトエレクトロニクス半導体素子。
11. 前記誘電層（１１）は、窒化珪素又は二酸化珪素を含んでいる、請求項１０記載のオプトエレクトロニクス半導体素子。
12. 前記ミラー層（２１）は、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ又はＲｈを含んでいる、請求項１０または１１記載のオプトエレクトロニクス半導体素子。
13. 前記ミラー層（２１）に保護層（２２）が設けられている、請求項１０から１２いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体素子。
14. 前記保護層（２２）は、窒化珪素、二酸化珪素、金属、又は金属性化合物を含んでいる、請求項１３記載のオプトエレクトロニクス半導体素子。
15. 前記半導体（８）は、成長基板を有していない、請求項１０から１４いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体素子。

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