(57)【要約】      （修正有）【課題】二つの基板の貼り合せにより新しい構造を創出し、熱伝導性がよく集光効率の高い光半導体装置を提供する。【解決手段】電気的導通性を有する二つに半導体基板のうち一方の基板３０の表面にＳｉ層４５を設け、もう一方の基板４０の表面に極薄のＳｉＯ２膜６５を設ける。両基板を簡素な活性化処理により貼り合せ、その後の高温度処理において絶縁物である極薄のＳｉＯ２膜層を消失させることにより、二つの半導体基板間を導通状態とする。【選択図】図７
2014207419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体であるシリコンを介する異なる二つの基板を貼り合わせる半導体装置の製造方法であって、
第１の導体材料からなる第１の基板の表面に少なくとも１層以上の薄膜からなる導体であるシリコン膜或いは絶縁膜である極薄いシリコン酸化膜を形成しその表面と、第２の導体材料からなる第２の基板の表面に少なくとも１層以上の薄膜からなるシリコン膜或いは極薄いシリコン酸化膜面を、第１の基板の表面がシリコン膜であるときには第２の表面はシリコン酸化膜を形成し第１の基板の表面がシリコン酸化膜であるときには第２の表面はシリコン膜としこれらの表面を活性化の後に貼り合せる接合工程と、
その後の極薄いシリコン酸化膜をシリコン膜に拡散せしめ、絶縁膜の特性を消失せしめる熱処理工程と、
これにより第１で導体材料からなる基板と第２導体材料からなる基板の第２の基板が導通状態で接する構造となるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置
【請求項２】
請求項１に関わり、
第１の単結晶化合物半導体材料からなる基板の表層に一定の深さの水素を注入し水素注入層を形成し基板側の半導体母材層と表面側の薄い移植層に区分した基板を第１の基板としその表面に少なくともシリコン膜或いはシリコン酸化膜を有しその表面と、第２の材料からなる基板を第２の基板としその表面に少なくともシリコン酸化膜或いはシリコン膜を有し第１の基板の表面がシリコン膜であるときには第２の基板の表面はシリコン酸化膜とし第１の基板の表面がシリコン酸化膜であるときには第２の表面はシリコン膜とし、その表面とを貼り合わせる第１の接合工程と、
前記第１接合工程の後に前記第１の基板の単結晶化合物半導体の水素注入層において剥離し、第２の単結晶化合物半導体の母材となる側の基板と、第２の材料からなる第２の基板に表層からみて第１の単結晶化合物半導体の移植層、或いは少なくともシリコン酸化膜・シリコン面の界面を有する接合層、第２の材料からなる第２の基板とを分離する第１の基板分離工程と、
これにより第２の材料からなる第２の基板に表層からみて第１の単結晶化合物半導体の移植層、少なくともシリコン酸化膜・シリコン膜の界面が形成されている第２の材料からなる基板において、前記基板分離工程においてあるいは後の熱処理においてシリコン酸化膜がシリコン中に拡散されて絶縁膜の特性が消失する状態とした基板を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、第１の材料は単結晶ＳｉＣであるとことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
【請求項４】
請求項２乃至３において、第２の材料はポリＳｉＣであるとことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至３において、第２の材料はＳｉであるとことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は化合物半導体の基板構造とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＧａＮなどの単結晶化合物半導体を用いてその薄膜層に素子機能部を作り込み、発光素子とする発光ダイオードが普及してきている。従来のＬＥＤは図１−１に示すような構造を有している。ＧａＡｌＮなどよりなる発光素子をパッケージ基板上に実装してボンディングポストへのワイヤのボンディングを通して電極を取り出し、発光した紫外光を蛍光体にあてて波長の長い光を励起する構造である。（特許文献１）。【０００３】  図１−１において１は発光素子を実装するパッケージの基板、２はパッケージから外部へ電極を取り出すリード、３はカバーガラス、４は発光素子でありその平面図を図１−２、断面図を図１−３に示す。５はボンディグワイア、６は蛍光体であり発光素子から放出される波長の短い光で励起されて波長の長い光を発光するものである。この光はカバーガラス３を経て外部に放出される。２０は光を集光方向へ向けるための反射板である。【０００４】  図１−２において７はサファイア基板９の上に形成されたＧａＡｌＮなどよりなる半導体を示し、８はその半導体のＰ型半導体層とＮ型半導体層の境界を示す。１０はＮ型半導体層、１１はＰ型半導体層を示し、１２、１３はそれぞれＮ型半導体層のボンディングパッド部、Ｐ型半導体層のボンディングパッド部を示す。【０００５】  図１−３は図１−２のＸ−Ｘ｀の断面図を示す。９はサファイア基板、１０はＮ型半導体層であり、１２はその電極を示す。１６は半導体の活性層であり、１１はＰ型半導体層であり、１３はその電極を示す。１８は活性層１６を中心としてＮ型半導体１０、Ｐ型半導体１１からなる発光部である。１９はサファイア基板の裏面に設けられた銀やニッケルからなる裏面反射膜である。【０００６】  発光素子の光はカバーガラス３の方向である集光方向、反対方向、直角方向に発光される。本発明において、集光方向とは発光光を集めたい方向のことであり、図１−１ではカバーガラスの方向であり、図１−３においてｚ方向で示す方向である。集光方向の光はそのまま集光方向へ集まり、反対方向の光はサファイア基板の裏面の反射膜層で反射されて集光方向に集まる。集光方向と直角方向の光の多くは減衰してその残りである一部の光をパッケージの側面などを傾斜させて集光方向に反射させることにより利用されている。より具体的には、集光方向の光はそのまま集光方向である表面方向に放出される。Ａにより示している。側面方向の光Ｂは活性層１６の側面から素子外部に出て、反射板２０により集光方向へ向けられる。しかし、光が素子から外部へ出るときに端面にて散乱され一部の光だけ反射板に至るのでその他の光は素子内にとどまる。集光方向と反対方向の光は裏面反射膜１９で反射され集光方向に集まる。Ｃでその様子を示す。しかし光の方向によっては反射膜層１９と電極１３による反射とを繰り返しサファイア層を往復するためにその間の減衰してしまう。【０００７】  このように、発光する光のうち一部しか表面を通して集光方向へ集められない。この様な現象を排除するには、側面方向の光は発光層の至近位置にて反射させることが望ましいが、発光層の至近位置に一定角度の反射板を設けることは容易ではない。集光方向と反対方向の光についてはサファイア基板の裏面での反射ではなくサファイアの表面側すなわちサファイアと半導体層の界面に反射層があることが理想である。しかし、現実的にはサファイア基板の上に形成し、発光素子半導体の下地となる反射特性を有する光学薄膜を形成することは容易ではない。【０００８】  サイファイア基板はその基板の上にＧａＡｌＮ層を形成するには格子定数が近くで適しており、ある程度の透明度があるために基板として実用化がされている。一方で熱伝導率は４２ｗ／ｍ・ｋ程度と低く、発光層で発光時に発生する熱を基板に伝える能力が低い。結果として、半導体層の温度が１５０℃を大幅に超えてしまう。この高温度になることにより、発光効率は減少し、素子寿命に重大な影響があり、この温度によりパッケージ材料選択の制約要因にもなっている。これらの理由からサファイアに代わる熱伝導率の良い基板が必要な背景がある。【０００９】  白色発光ダイオードは、白熱電球の代替としてその普及が進んでいるが、輝度向上、発光効率の向上するために多くの課題を残している。【００１０】
【特許文献１】  特開平１０−９３１４６号公報  特願２００８−３３６２５１  特願２００９−２４２５６  特願２００９−２６８０５１  特願２０１０−５４４１９７  特願２０１０−５４４１９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  本発明は、この様な事情に鑑みなされたものである。従来技術ではＧａＡｌＮなどの結晶構造を持つ化合物半導体において機能素子部はその薄膜層において形成され、格子定数が化合物半導体と近いサファイア基板の上に形成されてきた。本発明は、熱伝導率の悪いサファイア基板の代わりに熱伝導率の良いベース基板の上に反射膜層、単結晶層を形成する発明であり、ベース基板として熱伝導率がサファイアと比べて格段に大きな材料を選定出来るようにする発明である。具体的には、熱伝導率の良い基板を用いること、反射膜層を化合物半導体層から至近距離に設けて基板中における減衰を減らすこと、これによりベース基板としては透明度が不必要になりベース基板として熱伝導率が良い基板を選択することが可能になる点にある。【００１２】  これらのことを可能にする本発明の新規点は、熱伝導率良いベース基板の上に反射膜層を形成し、その上に単結晶ＳｉＣ膜や単結晶ＧａＮ膜を形成して、その上にＧａＡｌＮなどの半導体膜からなる発光層を設ける構造のものである。これまでのベース基板となるサファイア基板に発光層を形成した構造と比べて、発光層で発生する熱は、熱伝導度の良い基板を通じてパッケージに逃げ、更には外部に排出される。これにより、素子の接合部温度の上昇を抑え、発光効率が悪くなることを抑制することができる。【００１３】  また、発光した光のうち、下面方向の光は反射層において速やかに反射され集光方向に集められる。横方向の光は、素子表面に設けられる側面鏡を用いて集光方向へ集められる。これは、活性層において発光する光のうち、表面方向、すなわち集光方向の光はそのまま放出して、反対方向の光、すなわち裏面方向への光はＧａＡｌＮ膜の直下の反射膜層で反射させ、集光方向へ集める。側面方向の光はＧａＡｌＮ層の側面方向の至近位置に傾斜した反射層を設けて、集光方向に集めることを可能にする発明である。【００１４】  このような着想に基づく発明を具現化する具体的な形態を図２−１、図２−２、図２−３において示す。図２−１は素子の断面図であり、発光部１８の周辺に側面反射膜２２を設け、電極は発光部１８の外にＰ電極１３、Ｎ電極１２を設けられている。これらがベース基板２９の上に形成されている。Ｐ電極を発光部１８の内部に設け、Ｎ層電極を裏面から取ることにより電極領域が節減できるが、Ｐ型電極を発光層の上に設けるとそれが遮蔽部となり光の取り出し効率を低減せしめ発光効率を減らしてしまうためこの事例では発光層以外の部分に電極を設けている。また、ベース基板２９が導電性を確保できることが出来る場合にはＮ電極を裏面に設けることも可能であるが、裏面の電極形成が必要とされるためこの事例では表面に設けている。これらの選択は総合的に得失を考慮して決めることができる。図２−２に図２−１のｙ−ｙ‘線での断面図を示す。熱伝導性の良いベース基板２９の上に発光素子部が形成されており、ベース基板の熱伝導度が良いために素子部の温度上昇が避けられる構造である。図２−３に図２−１のｘ−ｘ’線での断面図を示す。発光部１８にて発光する光の光路を示す。集光方向である表面に向けての光はそのまま放出され、側面方向の光は、発光層の側面近傍に設けられた���側面反射膜２２において集光方向に向けられる。反対方向の光は、ベース基板２９と発光部１８との間に設けてある光学薄膜などによる反射部層５５において反射され、集光方向に集められる。この反射部層をベース基板２９と発光部１８との界面に設けることにより、ベース基板は透明である必要はなく、熱伝導度の良い基板を使用することができる。このような構成はベース基板として熱伝導度の良い基板を採用したいこと、及び集光の効率を上げたいというニーズに応える本発明の着想である。このようにして、新規点であり課題となるのは熱伝導の良いベース基板と発光層形成に必要な結晶性の良い半導体層との間に反射率の良い反射部層を設ける手法の開発及び側面反射部の形成方法の開発にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】１．  導体であるシリコンを介する異なる二つの基板を貼り合わせる半導体装置の製造方法であって、
第１の導体材料からなる第１の基板の表面に少なくとも１層以上の薄膜からなる導体であるシリコン膜或いは絶縁膜である極薄いシリコン酸化膜を形成しその表面と、第２の導体材料からなる第２の基板の表面に少なくとも１層以上の薄膜からなるシリコン膜或いは極薄いシリコン酸化膜面を、第１の基板の表面がシリコン膜であるときには第２の表面はシリコン酸化膜を形成し第１の基板の表面がシリコン酸化膜であるときには第２の表面はシリコン膜としこれらの表面を活性化の後に貼り合せる接合工程と、
その後の極薄いシリコン酸化膜をシリコン膜の拡散せしめ、絶縁膜の特性を消失せしめる熱処理工程と、
これにより第１で導体材料からなる基板と第２導体材料からなる基板の第２の基板が導通状態で接する構造となるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置
２．  上記項１に関わり、
第１の単結晶化合物半導体材料からなる基板の表層に一定の深さの水素を注入し水素注入層を形成し基板側の半導体母材層と表面側の薄い移植層に区分した基板を第１の基板としその表面に少なくともシリコン膜或いはシリコン酸化膜を有しその表面と、第２の材料からなる基板を第２の基板としその表面に少なくともシリコン酸化膜或いはシリコン膜を有し第１の基板の表面がシリコン膜であるときには第２の基板の表面はシリコン酸化膜とし第１の基板の表面がシリコン酸化膜であるときには第２の表面はシリコン膜とし、その表面とを貼り合わせる第１の接合工程と、
前記第１接合工程の後に前記第１の基板の単結晶化合物半導体の水素注入層において剥離し、第２の単結晶化合物半導体の母材となる側の基板と、第２の材料からなる第２の基板に表層からみて第１の単結晶化合物半導体の移植層、或いは少なくともシリコン酸化膜・シリコン面の界面を有する接合層、第２の材料からなる第２の基板とを分離する第１の基板分離工程と、
これにより第２の材料からなる第２の基板に表層からみて第２の単結晶化合物半導体の移植層、少なくともシリコン酸化膜・シリコン膜の界面が形成されている第３の材料からなる基板において、前記基板分離工程においてあるいは後の熱処理においてシリコン酸化膜がシリコン中に拡散されて絶縁膜の特性が消失する状態とした基板を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
３．  上記項２において、第１の材料は単結晶ＳｉＣであるとことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
４．  上記項２乃至３において、第２の材料はポリＳｉＣであるとことを特徴とする半導体装置の製造方法とそれを用いる半導体装置。
【発明の効果】
【００１６】  発光ダイオードの発光効率の向上は省エネを更に定着させるために必須の案件である。高出力の発光ダイオードの発熱を抑制するために、本発明は発光層で発光される光を出来るだけ効率よく発光させるために発光層の温度上昇を最小限にして発光効率を上昇させることが可能となり、また、反射膜層を発光層の近傍に設けることにより集光効率を上げ、これらにより、発光効率の良い、発光ダイオードを実現することが可能になる。【００１７】  本発明による基板では、ベース基板に熱伝導性を良くし、このベース基板と表面の化合物半導体との間の反射膜層を金属とする場合には電気的な遮蔽性を上げられるために、高周波素子用途の基板としても有効である。例えば、ミリ波用の化合物半導体素子の高放熱基板として使用することが出来る。その他、応用範囲が広い発明である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】  従来の発光ダイオードの構造を示す断面図
【図２】  本発明の着想による発光ダイオードの構造を実現する断面図
【図３】  本発明の着想による基板の作成方法
【図４】  本発明の基板による素子の作成方法
【図５】  本発明による発光素子の特性説明図
【図６】  本発明による基板の作成方法
【図７】  本発明の着想を説明する現象
【発明を実施するための形態】
【００１９】  図３においてベース基板として安価で熱伝導率の良いポリＳｉＣ基板を用い、側面反射板としてＳｉ層を形成する本発明の基板の作成方法を示す。ポリＳｉＣの熱伝導率は３００〜４００Ｗ／ｍ・ｋでありサファイア基板のそれと比べると７倍から１０倍と大きく放熱の効果が大きい。また、側面反射板としてＳｉを用いることは斜め面の加工が容易であり理想の側面反射板を形成することが出来るためである。
【００２０】  図３−１はベース基板として使用するポリＳｉＣ基板３０を示す。大きさは直径６インチ、厚さは２００μｍである。図３−２は、種基板となる種ＳｉＣ基板４０、直径は６インチであり厚さは５００μｍであり、表層に水素層がイオン注入により形成されている。このＨ注入層４１は、後に貼り合せし、高温度で熱処理することにより剥離させる界面となる層である。水素注入層の表面側の薄い層が移植ＳｉＣ層４２であり、０．５μｍの厚さである。図３−３は図３−２の状態に、反射膜層４３を１μｍの厚さで形成し、最表面にＳｉ膜４６を０．１μｍ形成したものである。図３−４は図３−３の基板に、図３−１のポリＳｉＣ基板３０の表面を表面活性化処理をして貼り合わせたものである。Ｓｉを介する貼り合わせは、プラズマ処理やイオン照射などの表面活性化処理により活性化を行うことができ、活性化の後に真空中で貼り合わせが可能となる手法である。その後の熱処理により、貼り合わせを強固なものにすることが出来る。図３−５は、図３−４において貼り合わせた基板を約１０００℃に温度を上昇させることにより、Ｈ注入層４１の界面にて剥離をした状態を示す。ポリＳｉＣ基板３０に極薄のＳｉ薄膜４６、反射膜層４３、単結晶ＳｉＣの移植ＳｉＣ層４２が形成された状態を示す。図３−６は、図３−５の基板の表面を研磨して、Ｓｉ層４５を２μｍの厚さに成長させた状態を示す。このＳｉ層４５が以降の側面反射部となる。図３−７は図３−６と同じ図であり、図４における素子工程の説明を容易にするための図である。Ｓｉ薄膜４６、極薄いＳｉＯ２層４４、反射膜層４３、移植ＳｉＣ層４２を反射部層と称することとする。
【００２１】図４において図３にて形成した基板を用いて反射板付き発光層を形成する工程を示す。図４−１はフォトレジストを全面に塗布して、露光、硬化、フォトレジストエッチング等を経て必要部分だけを残した状態で必要部分のフォトレジスト６０を示している。フォトレジストが無い部分が発光層底面部８４となる部分である。この状態でＳｉ層４５をエッチングして、そのフォトレジストを形成した状態が図４−２である。図においてＳｉ層はエッチングされた部分がＳｉ層は発光層底面部８４がエッチングされており、Ｓｉ層が残っている部分は側面反射部となるところである。残っているＳｉ層の破線部がテ−パエッチライン５９であり、フォトレジスト６０はこのテ−パエッチラインでエッチングするためのものである。フォトレジスト（保護用）５８はＳｉＣ表面の保護用である。図４−３はこの状態において公知のテ−パエッチング手法を用いてテ−パエッチした状態を示す。Ｓｉ層をテ−パエッチングすることにより側面を約４５度に傾斜させたものである。エッチング速度が無方向性の場合には、公知のテ−パエッチングを行い、Ｓｉの面方位が（１００）面であればＫＯＨなどの方向依存性のあるエッチングを行うことが出来る。図４−３は側面板が完成した状態である。図４−４は全面にＮ型ＧａＡｌＮ層５０、活性層５１、Ｐ型ＧａＡｌＮ層５２からなる発光部層５６を全面に形成して、必要部をフォトリソグラフィー工程で形成した状態を示す。図において、発光部層５６のエッチング後に、その下の膜である反射部層５５の一部をエッチングして、発光部層５６の底面と側面反射部２１の底面との間の位置を反射膜厚と同程度低くして、発光層底面深堀部８５を形成した様子を示している。図４−５はこの状態で、側面反射用の反射膜層を全面に形成して、必要部をフォトリソグラフィー工程で形成した状態を示す。側面反射膜２２を形成した状態を示しており、発光層底面深堀部８５の効果で発光部層５６の底面より低い位置までテ−パが確保されている様子を示している。図４−６はこの状態で全面にＳｉＯ２絶縁膜６２を形成しコンタクトとして必要部分であるＰ型ＧａＡｌＮ部などをフォトリソグラフィーにより開口部を形成し、その後全面に導電性のある酸化インジウムスズ（以降ＩＴＯ膜と称する）を全面に形成し、その後フォトリソグラフィー工程で必要部分のＩＴＯ膜を形成した状態を示す。この状態で発光層の下面は反射部層５５に接しており、Ｎ型ＧａＡｌＮの電極は反射部層５５を介して横方向に取り出される。反射部層５５が絶縁性のものであれば、ＩＴＯ膜を加えて多層構造としておく必要がある。また、Ｐ型ＧａＡｌＮの電極はＩＴＯ膜を介して横方向に取り出される。図４−７はＰ型電極層となるＰ電極１３を導体であるＩＴＯ膜の上に形成した状態を表す。ボンデングパッドとなるアルミ薄膜を蒸着しフォトリソグラフィー技術により必要部を形成した状態を示している。これは図２−１のｙ−ｙ‘断面図に相当する部分である。発光部層５６の表層であるＰ型ＧａＡｌＮ膜５２からは透明導体であるＩＴＯ膜６１を介してＰ電極１３へ接続されている。ＩＴＯを電気伝導度は小さいので実際の表面レイアウトは電気伝導性の良いアルミ薄膜を出来るだけ多くして抵抗分を小さくする必要がある。図４−８はＮ電極が反射膜層に形成されている様子を示す。図２−１のｘ−ｘ’断面図に相当する部分である。発光部層５６の下面のＮ型ＧａＡｌＮ膜５０は反射膜層４３と移植ＳｉＣ層４２からなる反射部層５５によりＮ電極１２と電気的に接続されている。
【００２２】図５において光の取り出しの様子を示す。図５−１は、図４−７と同じであり、詳細構造図にもとづき機能を説明する。図２−１或いは図５−３のｙ−ｙ‘の断面図に相当する図である。活性層５１において発光される光のうち、表面方向の光は、ＩＴＯ膜を通過して集光方向である表面へ向かう。Ａに相当する光である。活性層５１に沿った横方向の光は、概ね４５度の角度を有する側面反射膜２２において集光方向へ向けられる。Ｂに相当する光である。裏面方向へ向かう光は反射部層５５にある反射膜層４３にて反射され、集光方向に向かう。Ｃに相当する光である。図５−２は図２−１のｘ−ｘ’の断面に相当する図である。図５−３は、素子の平面図を示しており図２−１に相当するものである。
【００２３】図３に示した基板の製造手法はポリＳｉＣ膜とＳｉ膜の面の貼り合せあり、プラズマやイオン操作により活性化して行うことができる。しかしＳｉ面とＳｉＯ２面の活性化のように簡素ではない。Ｓｉ面とＳｉＯ２面の活性化はフッ酸などの簡素な活性で貼り合わせが可能でありこの手法により貼り合わせができれば製造工程が簡素化できる。しかしながら、ＳｉＯ２は絶縁膜であるため縦方向に電流を流す基板には適用することができない。
【００２４】本発明では、貼り合わせの簡素化と導通状態を得るとという目的を同時に達成するものである。極薄のＳｉＯ２を用いて後の熱処理中に消失せしめる手法を提示するものである。その知見に基づく基板の製造手法を図６に示す。
【００２５】  図６において、図６−１はベース基板として使用するポリＳｉＣ基板３０を示す。大きさは直径６インチ、厚さは２００μｍである。この基板にＳｉ薄膜４６が形成されている。図６−２において、種基板となる種単結晶ＳｉＣ基板４０は直径６インチ、厚さ５００μｍであり、表層にＨ注入層４１が水素のイオン注入により形成されている。このＨ注入層４１は、後に貼り合せをして、高温度で熱処理することにより剥離される界面となる層である。水素注入層の表面側の薄い層が移植ＳｉＣ層４２であり、０．５μｍの厚さである。図６−３は図６−２の状態に、光学薄膜などによる反射膜層４３を１μｍ厚成長させ、最表面にシリコン酸化膜を極薄くフラッシュＳｉＯ２膜６５を数ｎｍ形成したものである。図６−４は図６−３の基板の表面であるフラッシュＳｉＯ２膜と、図６−１の基板の表面であるＳｉ薄膜とを表面活性化処理して貼り合わせたものである。シリコン酸化膜ＳｉＯ２とＳｉとの界面の貼り合わせは、フッ酸などの表面活性化処理により容易に活性化を行うことができ、安価な設備で貼り合わせが可能となる手法である。室温での貼り合わせの後に  数百℃の熱処理により、貼り合わせを強固なものにすることが出来る。図６−５は、図６−４において貼り合わせた基板を約１０００℃に温度を上昇させることにより、Ｈ注入層４１にて剥離した状態を示す。ポリＳｉＣ基板３０にＳｉ薄膜４６、フラッシュＳｉＯ２膜６５、反射膜層４３、移植ＳｉＣ層４２が形成された状態を示す。図６−６は、図６−５の状態で存在したフラッシュＳｉＯ２が熱処理により消失した状態を示している。図６−７は基板の表面を研磨して、Ｓｉ層４５を２μｍの厚さに成長させた状態を示す。このＳｉ層４５が以降の側面反射部となる。図６−８は図６−７と同じ図であり、図４における素子工程の説明を容易にするための図である。Ｓｉ薄膜４６、反射膜層４３、移植ＳｉＣ層４２を反射部層５５と称することとする。
【００２６】図７において、本発明の背景にある要素技術を説明する。ＳｉとＳｉＯ２の界面が熱処理により変化する様子を示している。図７において図７−１は図６−４に相当する断面図を示している。図７−２は横軸が図７−１におけるｚ−ｚ‘の断面図に相当し、フラッシュＳｉＯ２膜６５とＳｉ層４６の部分を示している。図において、Ｓｉ膜４６とフラッシュＳｉＯ２膜６５の貼り合せ境界面８１において絶縁特性部８８と導体特性部８７とが別れている。縦軸は電気伝導特性を表しており、導体特性点がＡ点８９であり、絶縁特性点がＢ点９０である。貼り合せ直後のフラッシュＳｉＯ２  ６５からなる絶縁特性部８８とＳｉ４６からなる導体特性部８７の界面はＳｉとＳｉＯ２の熱処理前の境界８１にある。横軸のＳｉＯ２  ６５からＳｉ膜４６にかけて縦軸の電気伝導度はデータ線７９で示している。  図においてＳｉ膜４６側では縦軸はＡ点８９の位置すなわち導体であり、ＳｉＯ２  ６５側では縦軸はＢ点９０の位置すなわち絶縁特性を示している。この状態で熱処理を加えることにより、シリコン酸化膜とシリコン膜が反応してシリコン酸化膜の絶縁性の一部が消失する。その様子を示しているのが熱処理後の電気伝導度のデータ線８０である。熱処理後にはＳｉとＳｉＯ２との相互拡散によりＳｉ−ＳｉＯ２界面はＳｉＯ２側に移動し、熱処理後Ｓｉ−ＳｉＯ２境界８２となる。この境界８２と貼り合せ直後の境界８１の間が熱処理後のＳｉＯ２消失層８３となる。これにより、フラッシュＳｉＯ２  ６５の厚さがＳｉＯ２消失層の厚さより薄ければ、絶縁層は消失することとなる。このようにＳｉ膜と極薄のフラッシュＳｉＯ２を用いることにより貼り合せ容易にして、同時に熱処理により導通状態を創出することが可能となる。
【００２７】  以上の事例では発光層となるＮ型ＧａＡｌＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＡｌＮ層を作成する基板として単結晶ＳｉＣを用いる事例を示したが、単結晶ＳｉＣ基板の代わりに、単結晶ＧａＮ基板を用いることをも同様に可能である。
【００２８】  以上の事例ではベース基板としてポリＳｉＣ基板を用いる事例を示したが、Ｓｉ基板など熱伝導率やや小さいものの安価な基板を用いることも同様に可能である。また、Ｓｉ基板や、サファイ基板に部分的に基板の上下を貫通する穴をあけ金属層を充填したサーマルビア形式の高熱伝導度の基板を用いることも可能である。
【産業上の利用の可能性】
【００２９】  Ｓｉを介して導体を貼り合わせるニーズは発光ダイオード以外にも多々ある。本発明のＳｉとＳｉＯ２との界面を貼り合せ、一方のシリコン酸化膜ＳｉＯ２の絶縁特性を消失させる知見は多くの用途に用いることが出来る。
【符号の説明】
【００３０】１・・・パッケージの基板    ２・・・パッケージの配線部    ３・・・カバーガラス
４・・・発光素子      ５・・・ワイアボンディング      ６・・・蛍光体
７・・・ＧａＡｌＮ半導体    ８・・・ＰＮの境界    ９・・・サファイア基板
１０・・・Ｎ型半導体層    １１・・・Ｐ型半導体層    １２・・・Ｎ電極
１３・・・Ｐ電極          １６・・・活性層          １８・・・発光部
１９・・・裏面反射膜      ２０・・・反射板      ２１・・・側面反射部
２２・・・側面反射膜      ２９・・・ベース基板      ３０・・・ポリＳｉＣ基板
４０・・・種単結晶ＳｉＣ基板    ４１・・・Ｈ注入層    ４２・・・移植ＳｉＣ層
４３・・・反射膜層      ４４・・・ＳｉＯ２膜      ４５・・・Ｓｉ層
４６・・・Ｓｉ薄膜      ５０・・・Ｎ型ＧａＡｌＮ膜      ５１・・・活性層
５２・・・Ｐ型ＧａＡｌＮ膜      ５５・・・反射部層      ５６・・・発光部層
５７・・・発光部      ５８・・・フォトレジスト（保護用）
５９・・・テ−パエッチングライン    ６０・・・フォトレジスト
６１・・・ＩＴＯ膜      ６２・・・ＳｉＯ２絶縁膜      ６３・・・Ｎ裏面電極
６５・・・フラッシュＳｉＯ２
７０・・・Ｓｉ基板      ７１・・・Ｈ注入層      ７２・・・移植Ｓｉ層
７３・・・ＳｉＯ２層      ７９・・・貼り合せ直後の電気伝導度データ線
８０・・・熱処理後の電気伝導度のデータ線
８１・・・Ｓｉ‐ＳｉＯ２の熱処理前の境界      ８２・・・Ｓｉ‐ＳｉＯ２の熱処理後の境界
８４・・・発光層底面部      ８５・・・発光層底面深堀部
８７・・・導体特性部        ８８・・・絶縁特性部
８９・・・導体特性Ａ点        ９０・・・絶縁特性Ｂ点
【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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