(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス部品を製造する方法であって、
−  第１の熱膨張係数を有する、シリコンベースの成長基板（１０）を形成するステップと、
−  窒化物を含有する多層緩衝積層体（１１）を堆積させるステップと、
−  前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する積層体（２）をエピタキシャル成長させるステップであって、前記エピタキシャル成長積層体（２）が、電磁放射を放出するのに適している活性層をさらに備えている、前記ステップと、
−  窒化物を含有している前記緩衝積層体（１１）とは反対側の前記エピタキシャル成長積層体（２）の面に、絶縁材料（２３）によって完全に囲まれているミラー層（２２，６０）を堆積させるステップと、
−  前記エピタキシャル成長積層体（２）にコンタクトを形成するステップと、
−  コンタクトを設けた前記エピタキシャル成長積層体（２）にキャリア基板（１５）を貼り付けるステップと、
−  前記成長基板（１０）を除去するステップと、
−  電磁放射の取り出しを増大させる目的で、前記多層緩衝積層体（１１）を構造化するステップと、
−  前記エピタキシャル成長積層体（２）との接続を形成する接続形成ステップと、
を含み、
前記接続形成ステップが、
−  前記多層緩衝積層体（１１）とは反対側の前記エピタキシャル成長積層体（２）の面に、開口を有する少なくとも１つのホール（５０）を形成するステップと、
−  前記ホールの側壁上に絶縁層（５２）を形成するステップと、
−  前記少なくとも１つのホール（５０）の少なくとも底領域に、前記エピタキシャル成長積層体（２）との電気的接続が形成されるように、前記少なくとも１つのホール（５０）を導電性材料（４５）によって満たすステップと、
−  前記導電性材料（４５）に電気的に接続されているボンディングコンタクトを形成するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項２】
前記多層緩衝積層体（１１）が、第１の部分緩衝層（１１ａ，１１ｂ）と少なくとも１層の第２の部分緩衝層（１１ｆ，１１ｇ）とを備えており、互いに異なる第１の熱膨張係数および第２の熱膨張係数に起因して製造工程によって生じる熱ひずみが減少するように具体化されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成長基板（１０）を、除去する目的でエッチングし、前記多層緩衝積層体（１１）がエッチング停止層としての役割を果たす、
請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記エピタキシャル成長積層体（２）が、ドープされた第１の部分層（１２）と、その上に堆積されている、異なる導電型にドープされた第２の部分層（１４）と、を備えており、前記２つの部分層の境界領域が活性層（１３）を形成しており、前記オプトエレクトロニクス部品の動作モードにおいて電荷キャリアの再結合が起こる、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記エピタキシャル成長積層体（２）が少なくとも１層の電流拡散層を備えている、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ミラー層が電流拡散層（２２，６０）を形成している、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記電流拡散層（２２，６０）が、窒化物を含有している前記多層緩衝積層体（１１）と、前記エピタキシャル成長積層体（２）の、前記電流拡散層以外の部分層との間に形成される、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
窒化物を含有している前記多層緩衝積層体（１１）の部分緩衝層（１１ｆ，１１ｇ）が、前記エピタキシャル成長積層体（２）の部分層と同じ材料を備えている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
光取出し層（１７）を形成する目的で、前記多層緩衝積層体の表面を構造化するステップ、
をさらに含んでいる、請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
−  前記エピタキシャル成長積層体（２）は、ｎ型にドープされた第１の部分層（１２）とｐ型にドープされた第２の部分層（１４）とを備え、前記第２の部分層（１４）は前記第１の部分層（１２）と前記キャリア基板（１５）との間に配置され、
−  第１のコンタクト層（６０）は前記第２の部分層（１４）の表面に堆積され、
−  前記エピタキシャル成長積層体（２）は、部分領域において除去され、
−  コンタクトパッド（６１）は前記部分領域において前記第１のコンタクト層（６０）と接触するように設けられている、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記接続形成ステップが、
−  前記キャリア基板（１５）に、開口を有する少なくとも１つのスルーホール（６２’，６５’）を形成し、前記スルーホール（６２’，６５’）の側壁に絶縁材料を設けるステップと、
−  前記少なくとも１つのホールを伝導性材料によって埋めて前記エピタキシャル成長積層体（２）との接続を形成するステップと、
を含んでいる、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記成長基板（１０）が、実質的にシリコンを備えており、空間方位として、
−  （１１１）面方位
−  （１００）面方位
−  （１１０）面方位
−  （ｋｋ０）面方位
−  （ｋ００）面方位
のうちの少なくとも１つを有し、ｋが１より大きい整数である、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
窒化物を含有している前記多層緩衝積層体（１１）の部分緩衝層（１１ｆ，１１ｇ）は、ＧａＮを含む、
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記多層緩衝積層体（１１）の前記構造化はエッチングによって行われる、
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００８０３０５８４．７号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本出願に組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
オプトエレクトロニクス部品（簡略的に発光ダイオードまたは発光ダイオードチップと称することも多い）は、可能な用途がますます拡大しており、これにより最近ではオプトエレクトロニクス部品の需要が増大している。このように、発光ダイオードは、特に、自動車分野のみならず、工業用途および家庭用用途における発光手段として、ますます使用されている。したがって、技術的な特性（例えば、低い電流消費、長い寿命など）とともに、できる限り高い費用対効果で大量に製造できることも重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第０９０５７９７号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／１３２８１号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), October 18, 1993, pages 2174 - 2176
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、高効率のオプトエレクトロニクス部品、特に、可視光の緑色スペクトルもしくは青色スペクトルまたはその両方を放出する発光ダイオードの製造では、製造コストが大きい。一例として、窒化ガリウム／窒化インジウムガリウムをベースとするオプトエレクトロニクス部品の製造では、サファイアから成る成長基板が使用され、この基板は、後の工程ステップにおいて、例えばレーザリフトオフ工程によって再び除去する。このような成長基板の低いスケーラビリティに加えて、さらなる工程ステップによってオプトエレクトロニクス部品の内部に応力が生じることがあり、これによって部品の効率のみならず製造歩留りも低下しうる。したがって、技術的要件が小さく良好なスケーラビリティにおいてオプトエレクトロニクス部品を大量に製造することを可能にする方法が求められている。さらには、このタイプの部品では、良好な電気特性データとともに効率的な光の取り出しが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、独立請求項の主題によって達成される。従属請求項は、本発明の発展形態および構造形態に関する。
【０００８】
本発明は、高効率のオプトエレクトロニクス部品の製造において、別の分野から既知であるシリコン製造技術を採用することを可能にする解決方法を提供する。この方法は、成長基板を形成するステップを含んでおり、成長基板は、一実施形態においてはシリコンを含んでいる、またはシリコンから成る。成長基板としてのシリコン含有材料は、第１の熱膨張係数を有する。次いで、成長基板に、多層構造の緩衝積層体を堆積させる。次いで、第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する積層体を、多層緩衝積層体の上にエピタキシャル成長させる。この積層体は、電磁放射を放出するのに適している活性層をさらに備えている。
【０００９】
多層緩衝積層体は、成長基板の熱膨張と積層体の熱膨張とが異なることによる積層体における応力を低減する。したがって、多層緩衝積層体は、異なる熱膨張を補正するための緩衝層として機能する。その後、エピタキシャル成長させた積層体の上にキャリア基板を貼り付け、成長基板を除去する。しかしながら、この場合、成長基板のみを取り除き、多層緩衝積層体は、エピタキシャル成長積層体上に残す。次いで、エピタキシャル成長積層体から動作時に発生する電磁放射の取り出し効率を増大させる目的で、多層緩衝積層体を構造化する。最後に、積層体との電気的接続を裏面に形成し、ボンディングコンタクトを形成する。
【００１０】
したがって、本発明の場合、多層緩衝積層体を使用して光を取り出す。それに対して、エピタキシャル成長積層体との接続は、緩衝構造を通じて、または多層緩衝積層体とは反対側のエピタキシャル成長積層体の面に、形成する。後者のコンセプトの場合、低導電性の多層緩衝積層体の一部を除去（sever）しなくてよい。そうではなく、エピタキシャル成長積層体との直接的な接続を、コンタクトホールまたはリードを介して形成することができる。これによって、オプトエレクトロニクス部品の低い順方向電圧が可能であると同時に、光の効率的な取り出しと、エピタキシャル成長積層体の部分層による良好な電流拡散（該当する場合）も可能である。
【００１１】
積層体の製造には、薄膜技術を使用することができる。
【００１２】
本文書において、用語「薄膜技術」は、薄膜発光ダイオードチップを製造するための技術を意味する。薄膜発光ダイオードチップは、以下の特徴的な形状構造の少なくとも１つによって区別される。
【００１３】
−  放射を発生させる半導体積層体（放射を発生させるエピタキシャル積層体）の（キャリア要素、特にキャリア基板に面している）主領域に、反射層が堆積または形成されている。特に、この反射層は、半導体積層体において発生する電磁放射の少なくとも一部分を半導体積層体に反射する。
−  薄膜発光ダイオードチップはキャリア要素を有し、このキャリア要素は、半導体積層体を上にエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、後から半導体積層体に固定される個別のキャリア要素である。
−  半導体積層体の厚さは、２０μｍ以下の範囲、特に１０μｍ以下の範囲である。
−  半導体積層体が成長基板を備えていない。この場合、「成長基板を備えていない」とは、成長を目的として使用された成長基板が、半導体積層体から除去されている、または少なくとも大幅に薄くされていることを意味する。具体的には、成長基板は、単独では、またはエピタキシャル積層体のみとの組合せでは自身を支持できない程度まで薄くされている。
−  半導体積層体は、少なくとも一領域が混合構造（intermixing structure）を有する少なくとも１つの半導体層を含んでおり、この混合構造によって、理想的には半導体積層体における光の近似的なエルゴード分布につながり、すなわち、この構造は、実質的にエルゴード的確率過程である散乱挙動を有する。
【００１４】
薄膜発光ダイオードチップの基本原理は、例えば非特許文献１に記載されており、この点に関するこの文書の開示内容は、参照によって本文書に組み込まれている。薄膜発光ダイオードチップの例は、特許文献１および特許文献２に記載されており、この点に関するこれらの文書の開示内容は、同様に参照によって本文書に組み込まれている。薄膜発光ダイオードチップは、ランバート面の発光体の良好な近似であり、したがって、例えば、ヘッドライト（例：自動車のヘッドライト）としての用途に極めて適している。
【００１５】
例示的な一実施形態においては、エピタキシャル成長積層体の材料は、窒化物化合物半導体をベースとしている。
【００１６】
一般的には、エピタキシャル成長積層体の材料は、シリコンを含有する成長基板の熱膨張係数とは明確に異なる熱膨張係数を有する。シリコンを含有する成長基板上に積層体を直接堆積させる場合、製造工程中の高い温度勾配のため熱応力が発生し、この熱応力によって損傷が生じることがあり、最悪の場合、エピタキシャル成長させた薄い積層体が破断する。
【００１７】
この理由のため、本発明によると、成長基板とエピタキシャル成長積層体との間に、多層緩衝積層体を堆積させる。この多層緩衝積層体は、窒化ガリウムおよび窒化アルミニウムから成る部分層を備えていることが好ましい。この多層緩衝積層体は、膨張係数が異なるため製造工程によって生じる熱ひずみを減少させる役割を果たす。
【００１８】
これを目的として、例示的な一実施形態においては、緩衝積層体は、第１の部分緩衝層と少なくとも１層の第２の部分緩衝層とを備えていることができる。緩衝積層体は、重なり合って配置されている複数の第１および第２の部分緩衝層を含んでおり、多層積層体を形成していることが好ましい。この場合、部分緩衝層の材料も、同様に、異なる熱膨張係数を有することができる。さらには、第１の部分緩衝層の材料として、第２の部分緩衝層に堆積させるときにわずかにひずむ材料を使用する。
【００１９】
したがって、材料を適切に選択することによって、エピタキシャル成長積層体における熱ひずみを防ぐことが可能であり、なぜなら、部分緩衝層がこのようなひずみに対する緩衝器または犠牲層の役割を果たすためである。エピタキシャル積層体内に発生するひずみは、すでにわずかにひずんでいる部分緩衝層に引き継がれる。部分緩衝層はその部分で裂けたり破断することができ、結果として、エピタキシャル積層体が構造的に大きく変化することなくひずみが減少する。
【００２０】
２種類の部分緩衝層のうち少なくとも一方を、エピタキシャル成長積層体の形成にも使用される材料によって具体化することが有利である。例えば窒化物ベースのＩＩＩ−Ｖ族半導体を使用する場合、窒化物ベースの化合物半導体（例えば窒化ガリウム）を、多層緩衝積層体の一方の部分緩衝層の材料として同様に使用することができる。第２の部分緩衝層の材料としては、例えば窒化アルミニウムが適している。
【００２１】
さらには、多層緩衝積層体の利点として、成長基板を除去する目的にさまざまな技術を使用することができる。一例として、エッチングによって成長基板を除去することができ、この場合、多層緩衝積層体がエッチング停止層としての役割を果たすことができる。結果として、サファイアあるいはシリコンカーバイドをベースとする従来技術における機械的な除去方法と比較して、成長基板がずっと穏やかに除去される。一実施形態においては、シリコンベースの成長基板を、湿式化学エッチングによって除去する。
【００２２】
多層緩衝積層体の構造化も、同様にエッチングによって実施することができる。この場合、正確に画成された構造を有する緩衝積層体を形成することが可能である。あるいは、例えば、０μｍ〜３μｍ（一般には１μｍ〜２μｍ）の厚さで粗面化することによって、無秩序な構造化（random structuring）を行うことも可能である。さらには、多層緩衝積層体の厚さが１μｍ〜５μｍ（一般には２μｍ〜４μｍ）であるとき、緩衝積層体を部分領域において完全に除去し、この部分領域における下層のエピタキシャル成長積層体を構造化することが考えられる。
【００２３】
例示的な一実施形態においては、キャリア基板を貼り付ける前に、エピタキシャル成長積層体上にミラー層を堆積させる。ミラー層は、例えば、鏡面反射性の金属（例：銀）のみならず、アルミニウム、またはその他の高反射率の材料を備えていることができる。さらなる構造形態においては、ミラー層を、エピタキシャル成長積層体上に堆積させた後に封止する、すなわち、絶縁材料によって囲む。絶縁材料は、例えば酸化の結果としてミラー層が早期に劣化することを防止する。
【００２４】
エピタキシャル成長積層体、特に、エピタキシャル成長積層体のうち各電荷キャリアを供給するために異なる導電型にドープされた２つの部分層との接続を形成するため、多層緩衝層を部分領域において完全に除去する。結果として、下層のエピタキシャル成長積層体が露出する。その後、多層緩衝層が除去された部分領域に、成長した積層体との電気的接続を形成するコンタクトを形成する。したがって、多層緩衝層を介して接続が形成されるのではなく、多層緩衝層の対応する構造化の結果として、積層体との直接的な接続が形成される。
【００２５】
この構造は、特に、多層緩衝層の導電性が大幅に低く、したがって緩衝層との接続を形成すると、部品の順方向電圧が増大することにより効率が低下する場合に、有利である。したがって、例えば、緩衝層を貫くターゲット式のエッチング（targeted etching）によって、エピタキシャル成長積層体との接続を達成する。このようなエッチング工程としては、例えば、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）、ＩＣＰのほか、例えばリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を使用しての化学エッチング法が挙げられる。したがって、導電性の低い多層緩衝層の一部が除去され、エピタキシャル成長積層体の高導電性の電流拡散層上にコンタクトが直接形成される。しかしながら、緩衝積層体の各部分層は極めて薄く、したがってエッチング工程が複雑であるため、化学的に除去することは難しい。エピタキシャル積層体によってもエッチング工程全体を制御するのが難しくなっており、なぜなら、電流拡散層において、あるいは緩衝積層体に隣接する第１の層において、できる限り正確にエッチング動作を停止させる必要があるためである。
【００２６】
代替実施形態においては、コンタクトを裏面に形成する。したがって、本発明は、発生する光を取り出す層の機能を電流注入層から分離することを提案する。この目的のため、多層緩衝層とは反対側のエピタキシャル成長積層体の面に、開口を有するホールを形成することを提案する。ホールの側壁上の絶縁層は、望ましくない短絡を防止する。次いで、ホールを導電性材料によって満たし、したがって、エピタキシャル成長積層体との電気的接続が少なくともホールの底領域に形成される。この場合、エピタキシャル成長積層体の部分層、特に活性層をホールが貫通しているならば有利である。したがって、接続を形成する対象の層内でホールを終了させ、短絡を防止するための絶縁材料をホールの側壁に設けるならば、このタイプのホールを使用して、エピタキシャル成長積層体の任意の部分層との接続を形成することができる。最後に、ホールの導電性材料に接続されているボンディングコンタクトを形成する。
【００２７】
この場合、ホールと、導電性材料と、ボンディングワイヤおよびボンディングコンタクトまでのリードとをエピタキシャル成長積層体に形成し、その後、エピタキシャル成長積層体を成長基板から除去してキャリア基板に貼り付ける。
【００２８】
さらなる構造形態においては、キャリア基板にスルーホールを形成し、スルーホールの側壁に絶縁材料を設ける。キャリア基板のホールは、エピタキシャル成長積層体とキャリア基板との間の導電層がホールによって露出するように、形成する。次いで、ホールを導電性材料によって満たす。結果として、エピタキシャル成長積層体とキャリア基板との間の導電層との接続を形成することが可能である。導電層は、エピタキシャル成長積層体の個々の部分層に接触する役割を果たす。
【００２９】
本方法は、成長基板が半導体材料（特にシリコン）を備えている場合に、特に適している。シリコンは、スケーラブル性の高い技術であり、したがって、オプトエレクトロニクス部品を大量に製造することもできる。シリコンの熱膨張係数と、オプトエレクトロニクス部品の発光積層体の熱膨張係数を理由として、熱ひずみを回避する目的で、エピタキシャル成長積層体と、シリコンを備えているキャリア基板との間に多層緩衝積層体を追加的に堆積させることが有利である。しかしながら、比較において、シリコンから成る成長基板は湿式化学的方法によって特に簡単に除去することができ、したがって、オプトエレクトロニクス部品の機械的な負荷が減少する。
【００３０】
本発明の別の態様は、電磁放射を放出するのに適している活性層を有するエピタキシャル成長積層体を備えているオプトエレクトロニクス部品に関する。この場合、動作時にエピタキシャル成長積層体の第１の面の方向に電磁放射が放出される。本オプトエレクトロニクス部品は、エピタキシャル成長積層体の第１の面に多層緩衝積層体をさらに備えている。この多層緩衝積層体は、本部品の動作時の光取り出し効率を増大させる役割を果たす。さらには、コンタクト要素が設けられており、光の放出とは反対側の部品の面に配置することができる。この代替形態として、多層緩衝積層体が部分領域において除去されており、そこにコンタクトパッドが配置されており、このコンタクトパッドは、エピタキシャル成長積層体またはエピタキシャル成長積層体の電流拡散層に直接接触している。
【００３１】
以前のオプトエレクトロニクス部品との１つの違いとして、光を取り出すための多層緩衝積層体が、エピタキシャル成長積層体を形成する前にすでに形成されている。
【００３２】
一実施形態においては、多層緩衝積層体は、エピタキシャル成長積層体の部分層と同じ材料を備えている。結果として、製造工程時、製造工程によってエピタキシャル成長積層体内に生じる熱ひずみを低減することが可能である。
【００３３】
以下では、本発明について、例示的な実施形態に基づいて図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】製造工程時に成長基板上にエピタキシャル成長させる積層体の例示的な実施形態を示している。
【図２】オプトエレクトロニクス部品の製造工程のさらなるステップを示している。
【図３】オプトエレクトロニクス部品の製造工程として、成長基板を除去した後の第３のステップを示している。
【図４】オプトエレクトロニクス部品の製造工程として、本部品の表面にコンタクトを設ける第４のステップを示している。
【図５】オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の第２の実施形態を示している。
【図６】提案する製造方法に従って製造されるオプトエレクトロニクス部品の第１の実施形態を示している。
【図７】提案する製造方法によるオプトエレクトロニクス部品の第２の実施形態を示している。
【図８】提案する製造方法によるオプトエレクトロニクス部品の第３の実施形態を示している。
【図９】多層緩衝構造を詳しく説明するため、製造工程中のオプトエレクトロニクス部品の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
例示的な実施形態および図面において、同一または機能が同じである構成部分には同じ参照記号を付してある。原理的には、図面と、図面に示した要素間の大きさの関係は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、深く理解できるように、もしくは便宜上、個々の要素（例えば層）を誇張した大きさまたは厚さとして描いてある。複数の異なる実施形態の個々の態様において使用する技術は、互いに組み合わせる、あるいは交換することができる。
【００３６】
図１は、提案する原理による製造工程時におけるオプトエレクトロニクス部品を示している。この実施形態においては、シリコンから成るウェハを成長基板１０として形成する。その一方で、本オプトエレクトロニクス部品は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から製造するように意図されている。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、シリコンとは異なる熱膨張係数を有する。ＭＯＶＰＥ（「有機金属気相成長法」）による製造方法では、数１００℃から約７００〜８００℃までの範囲の温度が使用される。結果として、製造工程中に大きな温度勾配が生じうる。ＭＯＶＰＥ以外にも製造方法があり（例えばＭＢＥやＨＶＰＥ）、これらは１１００℃の温度で行われる。
【００３７】
一例として、シリコンから成る成長基板１０は、体積が大きいため、その上に堆積される層よりも温度がずっと低いことがある。この理由のため、電磁放射を放出するための積層体をシリコンの上に直接的にエピタキシャル成長させることには大きな問題が伴い、なぜなら、熱膨張係数が異なることにより、堆積する積層体内にひずみが生じうるためである。このひずみは、層が破断あるいは裂けてオプトエレクトロニクス部品が原子レベルで損傷する程度まで大きくなる。結果として、オプトエレクトロニクス部品の効率が低下し、損傷によっては完全に機能しなくなることさえある。
【００３８】
本発明は、成長基板１０と、後からのエピタキシャル積層体２との間に、多層緩衝構造１１を成長させることを提案する。この緩衝構造は、異なる熱膨張係数を互いに合わせることによって、後から堆積させるエピタキシャル積層体２に生じうるひずみを減少させる役割を果たす。
【００３９】
シリコンから成る成長基板１０は、この実施形態では（１１１）面方位に向いているが、成長基板を別の空間方位とすることも可能である。したがって、一例として、（１００）または（１１０）以上の空間方位も適している。次いで、基板１０の上に、特に、ＡｌＮとＧａＮの交互層から成る多層緩衝構造１１を堆積させる。
【００４０】
図９は、この工程を具体的に詳しく示している。最初に、成長基板１０の上に、窒化アルミニウムＡｌＮから成る、多層緩衝層１１の第１の層１１Ａを堆積させる。窒化アルミニウムは、絶縁体であるが良好な熱伝導率を有する。次いで、この第１の窒化アルミニウム層１１Ａの上に、窒化ガリウムから成る層１１Ｆ〜１１Ｉと、窒化アルミニウムから成るさらなる層１１Ｂ〜１１Ｄとを、交互に堆積させる。窒化ガリウムは窒化アルミニウムの上に圧縮された状態で成長し、すなわち、窒化アルミニウムの上に窒化ガリウムを堆積させることによって、窒化ガリウム層にわずかなひずみが生じる。結果として、個々の窒化ガリウム層１１Ｆ〜１１Ｉは、ＡｌＮとＧａＮの格子定数が異なるためにわずかにひずんだ犠牲層を形成する。この内在性のひずみによって、熱によってさらに生じるひずみを犠牲層が引き受けるため、熱膨張係数が異なることによるさらなる熱ひずみ（膨張または収縮）が補正される。
【００４１】
この例示的な実施形態においては、堆積される最後の層１１Ｅは、再び、窒化アルミニウムから成る層である。多層緩衝構造１１の部分層の厚さは、異なっていることができる。一例として、シリコンの上に最初に堆積させる、窒化アルミニウムから成る部分層１１Ａを、さらなる部分緩衝層よりも大幅に厚くすることができる。多層緩衝構造を使用することで、以降の製造工程ステップにおける熱膨張を減少させるのみならず、成長基板１０の表面の不均一性を吸収することができる。この結果として、後から発光積層体をエピタキシャル成長させる工程ステップにおいて、可能な限り均一な表面が得られる。
【００４２】
最後に、多層緩衝層の最後の部分層１１Ｅの上面に、高導電性の電流拡散層１２Ａを堆積させる。この層は、一例として、金属とする、または高濃度にドープされた窒化ガリウムから成る薄層とすることができる。この層は、横方向の抵抗が小さく、以降の接続形成時に、その後に堆積させる積層体の部分層１２の中にできる限り一様に電流を分配できるようにする役割を果たす。
【００４３】
多層緩衝層１１を堆積させた後、積層体を堆積させ、この積層体は、オプトエレクトロニクス部品の動作時に光を放出するのに適している活性層を備えている。この目的には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を使用することができる。特に、多層緩衝積層体にも使用される、窒化ガリウムベースの化合物半導体が、この目的に適している。
【００４４】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料は、第ＩＩＩ族からの少なくとも１種類の元素（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）と、第Ｖ族からの元素（例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ）とを備えている。特に、用語「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料」は、第ＩＩＩ族からの少なくとも１種類の元素と、第Ｖ族からの少なくとも１種類の元素とを含んでいる、二元化合物、三元化合物、または四元化合物の群を包含している（例えば、窒化物化合物半導体、リン化物化合物半導体）。このような二元化合物、三元化合物、または四元化合物は、例えば１つまたは複数種類のドーパントおよび追加の構成成分を、さらに備えていることができる。
【００４５】
本文書においては、「窒化物化合物半導体材料をベースとしている」とは、半導体積層体または少なくともその一部（特に好ましくは活性ゾーン）が、窒化物化合物半導体材料、例えば、ＧａＮ、ＡｌｎＧａ１−ｎＮ、ＩｎｎＧａ１−ｎＮ、またはＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を備えている、またはこれらから成ることを意味する。この場合、この材料は、上の化学式に従った数学的に正確な組成を有する必要はない。むしろ、この材料は、１つまたは複数のドーパントと追加の構成成分を備えていることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、上の化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）を含んでいるのみであり、これらの構成成分は、その一部分をわずかな量のさらなる物質に置き換える、またはさらなる物質によって補う、またはその両方を行うことができる。しかしながら、窒化物化合物半導体材料は、窒素または窒素化合物を必ず含んでいる。
【００４６】
しかしながら、同様に、さらなる半導体材料を使用することも可能である。このような材料としては、例えば、第ＩＩ族からの少なくとも１種類の元素（例えば、Ｄｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ）と、第ＶＩ族からの材料（例えば、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ）とを備えているＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料が挙げられる。特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料は、第ＩＩ族からの少なくとも１種類の元素と、第ＶＩ族からの少なくとも１種類の元素とを含んでいる、二元化合物、三元化合物、または四元化合物の群を包含している。さらには、このような化合物は、ドーパントを備えていることができる。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＣｄＳ、ＣｎＣｄＳ、ＭｇＢｅＯが挙げられる。
【００４７】
この例示的な実施形態においては、半導体積層体２は、多層緩衝層に隣接する電流拡散層上に成長させる、ｎ型にドープされた第１の部分層を有する。次いで、このｎ型ドープ層の上に、ｐ型にドープされた部分層をさらに堆積させる。異なる導電型にドープされた２つの部分層の間には、電荷キャリアが不足しているゾーン（ｐｎ接合と称する）が形成される。このゾーン（その範囲は２つの部分層のドーピング濃度に実質的に依存する）では、オプトエレクトロニクス部品の動作時に電荷キャリアの再結合が起こる。電荷キャリアが再結合すると、電磁放射が全方向に放出される。
【００４８】
提案するオプトエレクトロニクス部品の場合、後から構造化される緩衝積層体１１を通じて電磁放射が取り出される。この目的のため、エピタキシャル積層体２の上に追加のミラー層２２が堆積されており、このミラー層は高い反射率を有する。結果として、オプトエレクトロニクス部品の動作時、ミラー層２２の方向における電磁放射がミラー層２２によって反射され、緩衝積層体１１の方向に導かれる。
【００４９】
ミラー層２２には、例えば酸素による酸化、あるいは湿気に起因する劣化プロセスが生じる。この劣化プロセスをできる限り低減する目的で、ミラー層２２を絶縁材料２３によって完全に囲むことによって封止する。
【００５０】
次いで、ミラー層の封止層２３にキャリア基板１５を貼り付ける。図２は、この工程段階におけるオプトエレクトロニクス部品の概略図を示している。
【００５１】
次いで、シリコンから成る成長基板１０を除去する。このステップは、エッチング法によって、例えば湿式化学エッチングによって行うことができる。機械的なリフトオフ法とは異なり、化学的な方法は、積層体２に対する機械的負荷に関して成長基板１０がずっと穏やかに取り除かれるという利点を有する。さらには、エッチング工程時、多層緩衝層１１自体がエッチング停止層として機能し、成長基板１０の材料が選択的にエッチングされる。
【００５２】
図３に示したように、成長基板１０を除去した後、部分領域１７において緩衝層１１の構造化を行う。このステップには、さまざまな方法を使用することができる。一例として、部分的にエッチングすることによって緩衝層を無秩序に構造化することができる。あるいは、角錐や凸部などの形における周期的な構造を部分領域１７において緩衝層１１に設けることも可能である。エッチングによって非平面が形成され、これによって光の取り出しが促進される。
【００５３】
緩衝層の合計厚さが１μｍ〜５μｍ（一般には２μｍ〜４μｍ）であり、エピタキシャル成長積層体の厚さが全体で１μｍ〜７μｍ（一般には４μｍ〜６μｍ）であるとき、緩衝層１１を部分領域１７においてターゲット式または非ターゲット式に粗面化することができる。一例として、多層緩衝層を選択的に除去することによって、高さ１μｍの角錐を形成することができる。緩衝層１１におけるこれらの角錐および粗面化は、オプトエレクトロニクス部品の動作時に光を取り出す役割を果たす。言い換えれば、成長基板１０を取り除くときに緩衝層１１を除去せず、光取出し層として積層体上に残す。これによって、製造方法における工程ステップが節約され、エピタキシャル成長積層体２の上面に追加の光取出し層が形成される。
【００５４】
図３による例示的な実施形態では、粗面化を誇張した範囲として示している。しかしながら、緩衝層を部分領域において除去し、その下のエピタキシャル成長積層体２の部分をさらに構造化することも可能である。
【００５５】
構造化された部分領域１７の横に、多層緩衝積層体のさらなる部分領域１１’を形成し、この領域に後からコンタクト要素を形成する。この目的のため、図４によると、多層緩衝積層体の部分領域１１’をエッチングして溝を形成する。この溝は、多層緩衝積層体１１を完全に貫いており、したがって、下層のエピタキシャル積層体２’の部分層に接触している。その後、溝を材料で満たし、コンタクトパッド１８を形成する。低導電性の多層緩衝積層体１１’の一部を完全に除去することによって、コンタクトパッド１８は、エピタキシャル積層体２との電気的接続を形成している。図４における例示的な実施形態においては、コンタクトパッドは、積層体２’の電流拡散層としての役割を果たす高濃度にドープされた窒化ガリウム層（図９に層１２ａとして示してある）に接触している。
【００５６】
図５は、提案する原理による、オプトエレクトロニクス部品の製造工程のさらなる実施形態を示している。
【００５７】
この場合も、同様に成長基板１０としてシリコンウェハが使用されている。成長基板１０と、後からのエピタキシャル積層体２の部分層１２〜１４の異なる熱膨張挙動を補正する目的で、このウェハ上に多層緩衝積層体１１を堆積させる。エピタキシャル積層体２は、単純化した図においては、ｎ型にドープされた第１の部分層１２（例えばｎ型にドープされた窒化ガリウムから成る）と、ｐ型にドープされた第２の部分層１４とを備えている。これら２つの部分層１２，１４の間にはｐｎ接合１３が形成される。
【００５８】
例示的な実施形態においては、オプトエレクトロニクス部品は個々の積層体によって構築されている。しかしながら、個々のｐｎ接合以外に、複数のｐｎ接合を重なり合うように配置することも可能である。さらには、複数の異なる波長を有する光を発生させる目的で、複数の異なる材料を使用して個々のｐｎ接合を形成することが可能である。さらには、個々の部分層１２，１４は、さらなる電流拡散層と、電荷キャリア輸送層または電荷キャリア阻止層とを備えていることができる。
【００５９】
積層体２をエピタキシャル成長させた後、図６に示したように、エピタキシャル成長させた積層体２に複数のホール５０を形成する。これらのホールは、図示したように、部分層１４，１３を貫いて、ｎ型にドープされた第１の部分層１２内で終了している。これらのホールは、部分層１２との電気的接続を形成する役割を果たす。
【００６０】
これを目的として、部分層１４および部分層１３との短絡を防止するため、ホールの側壁に絶縁材料５２を設ける。次いで、それによって絶縁されたホールを、導電性材料４５によって満たす。部分層１４との接続を形成する目的で、表面に第１のコンタクト層６０を堆積させる。第１のコンタクト層６０は、鏡面反射性の材料を備えることにより、反射層としての役割を同時に果たすことができる。あるいは、第１のコンタクト層６０を透明導電性酸化物（例えばＩＴＯ）によって形成することができる。
【００６１】
第１のコンタクト層６０の下面における絶縁体５３は、導電性材料４５と第１のコンタクト層６０との間の短絡を防止する。絶縁層５３には第２のコンタクト層４０を堆積させ、この第２のコンタクト層４０は、ホール５０の中の材料４５に導電接続されている。したがって、オプトエレクトロニクス部品の下を外側方向に対応するコンタクト要素に通じている第２のコンタクト層４０が形成される。第１のコンタクト層６０を透明導電性酸化物によって形成する場合、第２のコンタクト層４０を鏡面反射性の材料によって形成することができる。
【００６２】
その後、第２のコンタクト層４０にキャリア基板１５を貼り付け、成長基板１０を湿式化学的に除去する。緩衝層１１を粗面化することによって、本オプトエレクトロニクス部品および積層体２からの光の取り出しが向上する。最後に、エピタキシャル積層体２を部分領域において除去し、第１のコンタクト層６０に接触するコンタクトパッド６１を設ける。第２のコンタクト層４０に接触する第２のコンタクトパッドは、図を簡潔にする目的で示していない。
【００６３】
図７は、代替実施形態を示している。エピタキシャル積層体２を形成した後、最後の部分層１４の上に第１のコンタクト層６０を特定の領域に堆積させる。その後、コンタクト層６０に、複数のホール５０を有する大面積構造（large-area structures）を設ける。これらのホールは、第１のコンタクト層６０および積層体２の２つの部分層１４，１３を貫いて、部分層１２、または部分層１２の電流拡散層内で終了している。この場合にも、ホール５０の側壁５２に絶縁材料を設ける。さらに、個々のホール５０の間の領域に、さらなる絶縁層５３を堆積させる。その後、ホールを導電性材料４５によって満たし、さらなる第２のコンタクト層６５を形成する。さらなる第２のコンタクト層６５は、導電性材料４５に接触しており、電気絶縁層５３の上に配置されている。
【００６４】
第２のコンタクト層６５は、外側の方向に通じており、対応するコンタクトパッドを形成する。第２のコンタクト層６５と第１のコンタクト層６０に、さらなる絶縁層５４を堆積させる。このさらなる絶縁層は、対応する高さの差を吸収してオプトエレクトロニクス部品を平坦化する役割を果たす。その後、第２の絶縁層５４にキャリア基板１５を固定し、成長基板１０を除去する。多層緩衝積層体１１を粗面化および構造化すると、図７に示した実施形態となる。第１のコンタクト層６０は、さらなるコンタクトパッドを介して外側の方に電気的に通じており、ｐ型にドープされた部分層１４に接触している。第２のコンタクト層６５は、ホール５０における材料４５を介して、エピタキシャル成長積層体２の第１の部分層１２との接続を形成している。
【００６５】
図６および図７による２つの実施形態においては、オプトエレクトロニクス部品と同じ側にコンタクトパッドが配置されている。図８は、裏面にコンタクトを有する代替実施形態を示している。この実施形態においては、エピタキシャル積層体２の上に第１のコンタクト層６０’を特定の領域に堆積させる。このコンタクト層６０’に、部分領域にホール５０が形成されるように、部分領域において穿孔加工を行い、これらのホールは、積層体２の部分層１４，１３を貫いて部分層１２内で終了している。この実施形態においても、これらのホールの側壁に絶縁材料５２を設ける。さらには、ホール５０に隣接する部分領域６０’上に絶縁材料５３を設ける。したがって、第２のコンタクト層６５と第１のコンタクト層６０’との間の短絡が防止される。第１のコンタクト層６０’は、この実施形態においても反射層として具体化することができる。
【００６６】
その後、第１のコンタクト層６０’および第２のコンタクト層６５を、例えば化学的／機械的研磨によって平坦化する。次いで、平坦化された面に絶縁性のキャリア基板１５を貼り付ける。さらなるステップにおいて、キャリア基板１５に複数のホール６２’，６５’を配置し、これらのホールを、それぞれ、導電性材料６２，６６によって満たす。したがって、導電性材料６２，６６は、コンタクト層６０’，６５に接触している裏面コンタクトを形成する。その後、この実施形態においても、シリコンから成る成長基板を、多層緩衝層１１を一緒に除去することなく化学的方法によって除去する。最後のステップにおいて、オプトエレクトロニクス部品からの光の取り出しを向上させる目的で、多層緩衝層１１の構造化もしくは粗面化またはその両方を行うことができる。
【００６７】
シリコン基板上に成長させるエピタキシャル積層体２と、反射性の第１のコンタクト層６０’を貫くスルーホール中の導体（through-plating）とを組み合わせることによって、第一に、除去されずに存在する多層緩衝積層体を通じての光の良好な取り出しが達成され、第二に、良好なオーミック接続が達成される。このコンセプトによって、低導電性の緩衝構造１１の一部を除去する必要がない。そうではなく、エピタキシャル積層体の個々の部分層との電気的接続を、裏面において直接的に、またはコンタクトホールを介して形成することができる。この結果として、低い順方向電圧とともに、光の良好な取り出しと、個々の部分層における電流拡散とが達成される。
【００６８】
したがって、多層緩衝積層体１１は、製造工程時、積層体２の損傷につながりうる熱ひずみを低減する役割を果たす。しかしながら、これと同時に、多層緩衝積層体１１はいわゆる「再結合工程」時に除去されず、エピタキシャル成長積層体２の第１の部分層１２の表面上に残る。
【００６９】
提案する製造方法によって、さまざまな用途分野におけるオプトエレクトロニクス部品を産業規模で製造することが可能になり、制御することが難しい工程、特に、シリコン成長基板上に窒化ガリウムおよび他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を形成する工程も可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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