(57)【要約】【課題】電気コンタクト領域をｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体層上に直接に形成できるようにする。【解決手段】ｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層と電磁放射を放出する活性ゾーンとを有する半導体層列をエピタキシャル成長によって調製するステップと、Ａｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料を外側層上に被着するステップと、外側層をテンパリングするステップとを有しており、電気コンタクト材料を被着するステップで用いられるドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループの少なくとも１つの元素を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層と電磁放射を放出する活性ゾーンとを有する半導体層列をエピタキシャル成長によって調製するステップと、
Ａｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料を外側層上に被着するステップと、
外側層をテンパリングするステップとを有しており、
電気コンタクト材料を被着するステップで用いられるドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループの少なくとも１つの元素を含む
ことを特徴とする電気コンタクト領域を備えたモジュールの製造方法。
【請求項２】
外側層は４元半導体材料をベースとする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
電気コンタクト材料におけるドープ物質成分は多くとも５重量％であり、有利には多くとも３重量％であり、特に有利には０．１重量％〜１．５重量％である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
電気コンタクト材料を複数の材料層から形成し、そのうち少なくとも１つの層を主としてＡｕから形成し、少なくとも１つの別の層は主として別の材料から形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
電気コンタクト材料は少なくとも１つのＡｕ‐ドープ物質合金を有し、ここでＡｕと合ドープ物質との比はほぼ共晶を形成する組成に相応する、請求項１または２記載の方法。
【請求項６】
外側層をテンパリングするステップの前または後にコンタクト材料へのコンタクトが生じるように電気端子材料を被着する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
電気端子材料は外側層から見て少なくとも１つの第１の層および少なくとも１つの第２の層を有しており、ここで第１の層は拡散バリアであり、第２の層は電気端子面である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
第１の層はＴｉ、Ｐｔ、ＴｉＰｔ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＷ：Ｎのうち少なくとも１つの物質を有しており、第２の層はＡｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕのうち少なくとも１つの物質を有している、請求項７記載の方法。
【請求項９】
外側層のうち電気コンタクト領域に対して設けられる少なくとも１つの表面をコンタクト材料の被着前に洗浄する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
コンタクト材料の下方にＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉのうち少なくとも１つの物質を有する層を設け、該層の厚さを０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、有利には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
電気コンタクト領域の設けられる位置にウィンドウを形成したマスク層を外側層へ被着し、電気端子材料の被着後にマスク層上に存在するコンタクト材料および端子材料をマスク層とともに除去する、請求項６から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
外側層をテルル、ケイ素、セレン、硫黄、ゲルマニウム、錫のうち少なくとも１つの物質でドープし、そのドープ濃度を５・１０１７ｃｍ−３以上とし、有利には８・１０１７ｃｍ−３以上５・１０１９ｃｍ−３以下とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
成長基板から外側層を有する半導体層列を成長させ、当該の半導体層列を支持体基板のフロント側に被着し、成長基板および成長基板とエピタキシャル成長された半導体層列とのあいだの中間層を除去することにより外側層を露出させる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
エピタキシャル成長された半導体層列は発光ダイオード層列、例えば薄膜発光ダイオード用層列である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
テンパリングするステップの前に支持体基板とエピタキシャル成長された半導体層列とのあいだにはんだ層を設け、続いて当該のはんだ層がほとんど溶融しない温度でテンパリングを行う、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
テンパリングするステップの前にエピタキシャル成長された半導体層列とは反対側の支持体基板の表面に電気的な後面コンタクトを被着する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
支持体基板は半導体材料、例えばＧａＡｓまたはＧｅを含むか有利には主としてこれらの物質から成る半導体材料であり、後面コンタクトはＡｕおよびＧｅ、Ｚｎ、Ｂｅのうち少なくとも１つの物質を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
外側層は少なくとも部分的にＡｌおよびＧａを
ａ：（１−ａ）      ここで０．４≦ａ≦１
の比で有する、請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
ａ≧０．４５である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ａ≧０．５０である、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
付加的にａ≦０．６５である、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
付加的にａ≦０．６０である、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
エピタキシャル成長された半導体層列および電磁放射を放出する活性ゾーンを有しており、
半導体層列はｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層を有しており、
外側層上に電気コンタクトが被着されている、
半導体層列および活性ゾーンを有するモジュールにおいて、
電気コンタクトはＡｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料を含んでおり、当該のドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループのうち少なくとも１つの元素を含む
ことを特徴とする半導体層列および活性ゾーンを有するモジュール。
【請求項２４】
電気コンタクトは電気端子材料を有する、請求項２３記載のモジュール。
【請求項２５】
電気コンタクト材料におけるドープ物質成分は多くとも５重量％であり、有利には多くとも３重量％であり、特に有利には０．１重量％〜１．５重量％である、請求項２３または２４記載のモジュール。
【請求項２６】
電気コンタクト材料は複数の材料層から成り、そのうち少なくとも１つの層は主としてＡｕから成り、少なくとも１つの別の層は主として少なくとも１つのドープ物質から成る、請求項２３から２５までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項２７】
電気コンタクト材料は少なくとも１つのＡｕ‐ドープ物質合金を有し、ここでＡｕとドープ物質との比はほぼ共晶を形成する組成に相応する、請求項２３または２４記載のモジュール。
【請求項２８】
電気端子材料は外側層から見て少なくとも１つの第１の層および少なくとも１つの第２の層を有しており、ここで第１の層は拡散バリアであり、第２の層は電気端子面である、請求項２４から２７までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項２９】
第１の層はＴｉ、Ｐｔ、ＴｉＰｔ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＷ：Ｎのうち少なくとも１つの物質を有しており、第２の層はＡｌ、Ａｕのうち少なくとも１つの物質を有している、請求項２８記載のモジュール。
【請求項３０】
コンタクト材料の下方にＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉのうち少なくとも１つの物質を有する層が設けられており、該層の厚さは０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、有利には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項２３から２９までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３１】
外側層はテルル、ケイ素、セレン、硫黄、ゲルマニウム、錫のうち少なくとも１つの物質でドープされており、そのドープ濃度は５・１０１７ｃｍ−３以上であり、有利には８・１０１７ｃｍ−３以上５・１０１９ｃｍ−３以下である、請求項２３から３０までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３２】
エピタキシャル成長された半導体層列は発光ダイオード層列、例えば薄膜発光ダイオード用層列である、請求項２３から３１までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３３】
外側層は少なくとも部分的にＡｌおよびＧａを
ａ：（１−ａ）      ここで０．４≦ａ≦１
の比で有する、請求項２３から３２までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３４】
ａ≧０．４５である、請求項３３記載のモジュール。
【請求項３５】
ａ≧０．５０である、請求項３３記載のモジュール。
【請求項３６】
付加的にａ≦０．６５である、請求項３３から３５までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３７】
付加的にａ≦０．６０である、請求項３３から３５までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３８】
半導体層列は外側層と活性ゾーンとのあいだに配置された電流拡大層を有しており、該層は少なくとも部分的にＡｌ、Ｇａを
ｂ：（１−ｂ）      ここで０．４≦ｂ≦１
の比で有する、請求項３３から３７までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３９】
ｂ≧０．４５である、請求項３８記載のモジュール。
【請求項４０】
ｂ≧０．５０である、請求項３８記載のモジュール。
【請求項４１】
少なくとも電流拡大層の一部のＡｌとＧａとの比は外側層の一部のＡｌとＧａとの比にほぼ相応する、請求項３３から４０までのいずれか１項記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は独国特許出願公開第１０３０３９６８．６号明細書、独国特許出願公開第１０３０８３２２．７号明細書、独国特許出願公開第１０３２９５１５．１号明細書に関連している。
【０００２】
本発明は、電気コンタクト領域を備えたモジュールの製造方法に関する。電気コンタクト領域はエピタキシャル成長された半導体層列の外側層上に配置される。
【０００３】
本発明はまた、エピタキシャル成長された半導体層列および電磁放射を放出する活性ゾーンを有しており、半導体層列はｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層を有しており、外側層上に電気コンタクトが被着されている、半導体層列および活性ゾーンを有するモジュールに関する。
【背景技術】
【０００４】
外側層は例えばＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓをベースとしている。
【０００５】
ＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの層とは少なくとも１つの材料ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰまたはＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を含む層である。ここでこれらの材料は上述の式に対して必ずしも数学的に正確なものではなく、１つまたは複数のドープ物質や材料の物理特性を変化させない程度に付加的な成分を有することが多い。ただし解りやすくするために、ここでは、部分的に他の物質が少量だけ置換または添加されていても、上述の式は結晶格子の主要な成分つまりＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＰまたはＡｓのみを含むものとする。
【０００６】
従来のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体モジュールは、フロント面すなわち成長基板の反対側の面に一般にｐ導電型にドープされた半導体層列を有する。これは特に必要な品質を達成しているＧａＡｓ基板が市販ではｎドープ基板としてのみしか入手できないという事実に基づいている。ｎドープ基板の上方にはまずｎドープで半導体構造がエピタキシャル成長される。このためＡｌＧａＩｎＰベースの半導体層列における電気コンタクトはこれまでほぼｐドープ層の上のみに形成されていた。
【０００７】
外側層または外側に存在する半導体層とは、以下では、半導体層列の２つの主表面の一方において少なくとも部分的に他の半導体層に続かない層のことであると解されたい。特にこれはエピタキシャル成長で形成された半導体層列のうち、一方側の少なくとも一部の領域が別の半導体層に続いていない層のことである。
【０００８】
外側に存在するｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体層は例えば薄膜発光ダイオードとして使用するために電気的にコンタクト接続しなければならない。製造の際には半導体層列のエピタキシャル成長は一般のケースと同様にｐ導電型の層で終了される。つまりこの層の上に支持体基板が被着され、成長基板が少なくとも部分的に半導体層から除去される。こうして成長の起点となったｎ導電型の半導体層が露出される。
【０００９】
ｎ導電型の外側層を電気的にコンタクト接続する別の手段として、成長がｐ導電型の層で終了しているときには、接続すべきｎ導電型の層の一部が露出されるまで少なくとも１つの位置でｐ導電型の層を除去してもよい。このようにすれば発光ダイオードにおいて２つの電気コンタクトをモジュールの両側に設けることができる。
【００１０】
またＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体層列をエピタキシャル成長させる際にｐ導電型の層から開始し、ｎ導電型の層で終了することもできる。このようにすればあらかじめｎ導電型の半導体層が外側層として設定される。
【００１１】
ｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体層への電気コンタクトを形成するためには、例えばダイレクトウェハボンディングによりＧａＰ中間基板への導電性のコンタクト領域を形成する。このコンタクト領域の上に電気端子が被着される［F.A.Kish, F.M.Steranka et al., "Very high-efficiency semiconductor wafer-bonded transparent substrate (AlｘGa１−ｘ)０．５In０．５P/GaP light emitting diodes", 1994, Appl.Phys.Lett. 64(21), 2839頁〜2841頁を参照］。ただしこの種のｎ導電型の半導体層上に直接にコンタクト用の電気端子を形成する技術はいまだ充分に開発されてはいない。したがってこうした電気コンタクトを形成する手段への要求が高まっている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３０３９６８．６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３０８３２２．７号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０３２９５１５．１号明細書
【非特許文献１】F.A.Kish, F.M.Steranka et al., "Very high-efficiency semiconductor wafer-bonded transparent substrate (AlｘGa１−ｘ)０．５In０．５P/GaP light emitting diodes", 1994, Appl.Phys.Lett. 64(21), 2839頁〜2841頁
【非特許文献２】I.Schnitzer et al., Appl.Phys.Lett. 63(16), 18.Oct.1993, 2174頁〜2176頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、電気コンタクト領域をｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの半導体層上に直接に形成できるようにすることである。さらにこの種の電気コンタクト領域を有し、エピタキシャル成長された半導体層列と電磁放射を放出する活性ゾーンとを備えたモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、ｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層と電磁放射を放出する活性ゾーンとを有する半導体層列をエピタキシャル成長によって調製するステップと、Ａｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料を外側層上に被着するステップと、外側層をテンパリングするステップとを有しており、電気コンタクト材料を被着するステップで用いられるドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループの少なくとも１つの元素を含むことにより解決される。
【００１４】
この課題は、電気コンタクトはＡｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料を含んでおり、当該のドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループのうち少なくとも１つの元素を含むモジュールを構成して解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の有利な実施形態および実施態様は従属請求項から得られる。
【００１６】
本発明のモジュールの製造方法では少なくとも部分的に露出されたｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層と電磁放射を放出する活性ゾーンとを含む半導体層列がエピタキシャル成長される。外側層にはＡｕおよび少なくとも１つのドープ物質を有する電気コンタクト材料が被着され、ドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅから成る少なくとも１つの元素を有する。続いて外側層がテンパリングされる。
【００１７】
テンパリングによってドープ物質はコンタクト材料から外側層へ拡散し、これにより外側層の縁領域はきわめて強くｎドープされる。これによりＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層とコンタクト材料とのあいだのポテンシャルバリアは狭くなり、効果的にオーム抵抗性の電気コンタクトが形成される。ここではドープ物質はテンパリングの際に外側層内へ拡散する物質である。
【００１８】
電気コンタクト構造を直接にｎ導電型の外側層へ被着することにより、中間基板を用いた電気コンタクトの製造プロセスに比べて、プロセスが著しく簡単化される。これにより簡単な層構造が得られ、製造にかかるコストも時間も節約される。
【００１９】
外側層は特に有利には４元半導体材料をベースとしている。すなわち外側層は少なくともＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐまたは少なくともＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓを有している。通常は電気的にコンタクト接続される外側層には４元半導体材料は用いられず、２元材料またはＧａＡｓが用いられることが多い。しかし本発明では４元半導体材料ベースの材料を外側層に使用する。これにより半導体層列を製造するためのエピタキシプロセスが簡単化される。なぜなら４元半導体材料上で外側層としての付加的な２元のエピタキシ層の成長をオーバーフローさせることができるからである。
【００２０】
電気コンタクト材料におけるドープ物質成分は０重量％〜５重量％であり、有利には０重量％〜３重量％であり、特に有利には０．１重量％〜１．５重量％である。
【００２１】
１つの実施形態ではＡｕおよびドープ物質は共通に合金として存在している。これに代えて電気コンタクト材料を複数の材料層から形成し、そのうち少なくとも１つの層を主としてＡｕから形成し、少なくとも１つの別の層は主として別のドープ物質から形成してもよい。
【００２２】
同様に特に有利には、電気コンタクト材料は少なくとも１つのＡｕ‐ドープ物質合金を有し、ここでＡｕとドープ物質との比はほぼ共晶を形成する組成に相応する。すなわちＡｕ‐Ｇｅで約１２重量％のＧｅ、Ａｕ‐Ｓｉで約３重量％のＳｉ、Ａｕ‐Ｓｎで約２０重量％のＳｎ、Ａｕ‐Ｔｅで約４２重量％のＴｅを含むようにする。共晶を形成する組成の物質は低い融点を有しているので、こうした性質を有するコンタクト材料は、有利には、テンパリング・チップとボンディングワイヤとのはんだ付け・電気コンタクト材料の簡単な剥離などが所望される場合に選定される。
【００２３】
外側層をテンパリングするステップの前または後にコンタクト材料へのコンタクトが生じるように電気端子材料が被着される。コンタクトは全ての方法ステップが実行されると電気端子材料のあいだに位置することになる。
【００２４】
有利には、電気端子材料は外側層から見て少なくとも１つの第１の層および少なくとも１つの第２の層を有しており、ここで第１の層は拡散バリアであり、第２の層は電気端子面である。
【００２５】
このとき第１の層はＴｉ、Ｐｔ、ＴｉＰｔ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＷ：Ｎのうち少なくとも１つの物質を有しており、第２の層はＡｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕのうち少なくとも１つの物質を有している。また第１の層が複数の部分層から成っていてもよい。
【００２６】
特に有利には、本発明の方法では、外側層のうち電気コンタクト領域に対して設けられる少なくとも１つの表面がコンタクト材料の被着前に洗浄される。この処置により電気コンタクトの伝導度の再現性が著しく上昇する。このように本発明の方法は連続プロセスにおいて効果を発揮する。
【００２７】
コンタクト材料の被着前にＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉのうち少なくとも１つの物質を有する層が設けられる。この層の厚さは０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、有利には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。コンタクト材料の下方にこれらの物質を設けることにより、充分に良好な電気コンタクトを形成するのに必要なテンパリング温度を低くすることができる。またこれによりコンタクト材料と外側層とのあいだの接着性が改善される。
【００２８】
電気コンタクト領域は有利には次のようにして形成される。まず電気コンタクト領域の設けられる位置にウィンドウが形成されたマスク層が外側層へ被着される。続いて電気端子材料を被着し、その後マスク層上に存在するコンタクト材料および端子材料がマスク層とともに除去される。こうしたプロセスにより複数の層を有するコンタクト領域であっても唯一のリソグラフィステップのみで形成することができる。
【００２９】
本発明の方法の特に有利な実施形態では、外側層はテルル、ケイ素、セレン、硫黄、ゲルマニウム、錫のうち少なくとも１つの物質でドープされ、そのドープ濃度は５・１０１７ｃｍ−３以上、有利には８・１０１７ｃｍ−３以上５・１０１９ｃｍ−３以下である。
【００３０】
外側層は有利には成長基板からｎ導電型の半導体層列を成長させたものの一部である。ここで半導体層列を支持体基板のフロント側に被着し、成長基板および成長基板とエピタキシャル成長された半導体層列とのあいだの中間層を除去することにより外側層が露出される。フロント側とはここでは半導体層列のうち成長基板とは反対側を指す。この実施形態では支持体基板は成長基板に比べてきわめて薄く選定されている。
【００３１】
有利には、エピタキシャル成長された半導体層列は発光ダイオード層列、例えば薄膜発光ダイオード用層列である。
【００３２】
薄膜発光ダイオードチップは特に次のような特徴を有している。
ａ）放射を形成するエピタキシ層列のうち支持体基板に向かう第１の主表面に反射層を有している。この反射層はエピタキシ層列で形成される電磁放射の少なくとも一部を反射する。
ｂ）エピタキシ層列は２０μｍ以下の厚さ、特に１０μｍ以下の厚さを有する。
ｃ）エピタキシ層列は少なくとも１つの面を有する少なくとも１つの半導体層を有する。少なくとも１つの面には導入構造部が設けられており、これは理想的なケースでは光を近似にエルゴード的に分散させながらエピタキシ層列内に案内し、エルゴード確率的な散乱特性を形成する。
【００３３】
薄膜発光ダイオード用層列の基本的なコンセプトはI.Schnitzer et al., Appl.Phys.Lett. 63(16), 18.Oct.1993, 2174頁〜2176頁に記載されている。この文献の内容は本発明の基礎とするものである。
【００３４】
テンパリングの前に支持体基板とエピタキシャル成長された半導体層列とのあいだにはんだ層が設けられる。続いて当該のはんだ層がほとんど溶融しない温度でテンパリングされる。
【００３５】
有利な実施形態では、テンパリングの前にエピタキシャル成長された半導体層列とは反対側の支持体基板の表面に電気的な後面コンタクトが被着される。これにより電気コンタクト領域も後面コンタクトも唯一のテンパリング過程で同時にテンパリングできる。
【００３６】
支持体基板は半導体材料、例えばＧａＡｓまたはＧｅを含むか有利には主としてこれらの物質から成る半導体材料であり、後面コンタクトはＡｕおよびＧｅ、Ｚｎ、Ｂｅのうち少なくとも１つの物質を含む。
【００３７】
有利な実施形態では、外側層は少なくとも部分的にＡｌおよびＧａを
ａ：（１−ａ）      ここで０．４≦ａ≦１
の比で有する。
【００３８】
ｐ導電型外側層を備えたリン化物半導体ベースのモジュールでは、通常外側層のＡｌ含有量をできるかぎり低くしている。これはＡｌ含有量が増大すると電気コンタクトの機能が劣化するためである。これに対してｎ導電型外側層を備えたリン化物半導体ベースのモジュールでは、所定のＡｌ含有量からＡｌ含有量の増大につれて外側層のコンタクト性が改善され、最大値を経てその後再び劣化するという驚くべき結果が得られた。
【００３９】
また予測しなかったことであるが、電磁放射を放出するモジュールでは、コンタクト性が改善されるＡｌ含有量とほぼ同じ点からＡｌ含有量の増大につれて放射効率が改善されることがわかった。
【００４０】
外側層のＡｌ含有量またはＡｌとＧａとの比によってＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの層のコンタクト性もモジュールの放射効率も著しく改善されることが判明した。例えば外側層のコンタクト性またはモジュールの放射効率のどちらに重点を置くかに依存して、本発明の範囲内で、ＡｌとＧａとの比ａ：（１−ａ）において値ａを０．４より大きくすることができる。この値ａを０．４より格段に大きく設定すると特に有利である。
【００４１】
本発明の方法の有利な実施形態ではａは０．４５以上である。特に有利な実施形態ではａは０．５以上である。また有利には最大の値は０．６５である。特に有利には最大の値は０．６である。
【００４２】
有利には半導体層列は外側層と活性ゾーンとのあいだに配置された電流拡大層を有しており、この層は少なくとも部分的にＡｌ、Ｇａを
ｂ：（１−ｂ）      ここで０．４≦ｂ≦１
の比で有する。外側層の場合と同様に電流拡大層におけるＡｌ含有量またはＡｌとＧａとの比は有利にはモジュールの特性に作用する。
【００４３】
有利な実施形態ではｂは少なくとも０．４５である。特に有利な実施形態ではｂは少なくとも０．５である。
【００４４】
有利には、少なくとも電流拡大層の一部のＡｌとＧａとの比は外側層の一部のＡｌとＧａとの比にほぼ相応する。これにより例えば電流拡大層および外側層を成長させるためのエピタキシが簡単化される。
【００４５】
本発明はまたエピタキシャル成長された半導体層列および電磁放射を放出する活性ゾーンを有しており、半導体層列はｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層を有しており、外側層上に電気コンタクトが被着されている、導体層列および活性ゾーンを有するモジュールに関する。電気コンタクトはＡｕと少なくとも１つのドープ材料とを含むコンタクト材料を有しており、ここでドープ物質はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅのグループの少なくとも１つの元素を含む。
【００４６】
特に有利には、外側層は４元半導体材料をベースとしている。
【００４７】
有利には電気コンタクトは電気端子材料を有している。
【００４８】
電気コンタクト材料におけるドープ物質成分は０重量％〜５重量％であり、有利には０重量％〜３重量％であり、特に有利には０．１重量％〜１．５重量％である。
【００４９】
有利には、電気端子材料は外側層から見て少なくとも１つの第１の層および少なくとも１つの第２の層を有しており、ここで第１の層は拡散バリアであり、第２の層は電気端子面である。
【００５０】
このとき第１の層はＴｉ、Ｐｔ、ＴｉＰｔ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＷ：Ｎのうち少なくとも１つの物質を有しており、第２の層はＡｌ、Ａｕのうち少なくとも１つの物質を有している。また第１の層が複数の部分層から成っていてもよい。
【００５１】
有利には、コンタクト材料の下方にＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉのうち少なくとも１つの物質を有する層が設けられる。この層の厚さは０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、有利には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。コンタクト材料の下方にこれらの物質を設けることにより、コンタクト材料と外側層とのあいだの接着性が改善される。
【００５２】
本発明の方法の特に有利な実施形態では、外側層はＴｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｎのうち少なくとも１つの物質でドープされ、そのドープ濃度は５・１０１７ｃｍ−３以上、有利には８・１０１７ｃｍ−３以上５・１０１９ｃｍ−３以下である。
【００５３】
有利には、エピタキシャル成長された半導体層列は発光ダイオード層列、例えば薄膜発光ダイオード用層列である。
【００５４】
有利な実施形態では、外側層は少なくとも部分的にＡｌおよびＧａを
ａ：（１−ａ）      ここで０．４≦ａ≦１
の比で有する。
【００５５】
有利な実施形態ではａは０．４５以上である。特に有利な実施形態ではａは０．５以上である。また有利にはａは最大で０．６５である。特に有利にはａは最大で０．６である。
【００５６】
有利には半導体層列は外側層と活性ゾーンとのあいだに配置された電流拡大層を有しており、この層は少なくとも部分的にＡｌ、Ｇａを
ｂ：（１−ｂ）      ここで０．４≦ｂ≦１
の比で有する。外側層の場合と同様に電流拡大層におけるＡｌ含有量またはＡｌとＧａとの比はモジュールの特性に作用する。
【００５７】
有利な実施形態ではｂは少なくとも０．４５である。特に有利な実施形態ではｂは少なくとも０．５である。
【００５８】
有利には、少なくとも電流拡大層の一部のＡｌとＧａとの比は外側層の一部のＡｌとＧａとの比にほぼ相応する。これにより例えば電流拡大層および外側層を成長させるためのエピタキシが簡単化される。
【実施例】
【００５９】
本発明の特徴および利点を図示の実施例に則して以下に詳細に説明する。
【００６０】
図１のＡには成長基板１７上にエピタキシャル成長された半導体層列８が示されている。この半導体層列の成長はｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層７から開始されている。半導体層列は電磁放射を放出する図示しない活性ゾーンを有する。外側層７はＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰまたはＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）の組成の少なくとも１つの材料を有する。例えばこの層は（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５Ｉｎ０．５Ｐの材料から成り、ここでａ＝０．５５である。ａの値によって電気コンタクト２を介した外側層４の良好なコンタクト性が得られる。
【００６１】
活性ゾーンは例えば放射を形成するｐｎ接合領域または単一量子井戸または多重量子井戸を有している。これらの構造は当該の技術分野の技術者にとっては周知であるので、ここでは詳細には説明しない。成長基板１７は例えばｎドープされたＧａＡｓから成っている。
【００６２】
図１のＢではエピタキシャル成長された半導体層列８がフロント面（成長基板１７とは反対の側）で支持体基板１４上に被着され、成長基板１７はエピタキシャル成長された半導体層列８から除去されている。露出された外側層７の上には電気コンタクト領域２が形成される。この領域は約１０ｎｍの厚さのＴｉ層１６、約１重量％のＧｅを含むＡｕ：Ｇｅのコンタクト層３、および端子材料６を有する。端子材料６は窒素をドープされたＴｉＷから成るバリア層４とアルミニウムから成る端子層５とを含む。電気コンタクト領域２の種々の材料層は例えばマスク層を用いたリソグラフィプロセスおよび蒸着プロセスによって被着される。端子層５の表面はボンディングワイヤを接続するのに適している。
【００６３】
これに代えて端子層５を例えば１００ｎｍの厚さのＴｉ層、１００ｎｍの厚さのＰｔ層、および１０００ｎｍの厚さのＡｕ層を有する層列から形成してもよい。この種の端子層５の厚さは有利には１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、例えば２００ｎｍである。これにより厚いコンタクト層に比べて導電性が改善され、コンタクトでの電圧降下は低下する。さらに材料の消費率も低下し、コンタクト層３の蒸着の際のプロセス時間も短縮され、コンタクト層のパターニング性も改善される。
【００６４】
さらに別の手段としてコンタクト層３を２つの部分層から形成し、そのうち一方を１０ｎｍの厚さのＧｅ層、他方を例えば２００ｎｍ厚さのＡｕ層とすることができる。ここでは２つの列が可能である。同様にコンタクト層を例えば８８重量％のＡｕと１２重量％のＧｅとから成る合金で形成してもよい。これは当該の材料に対する共晶を形成する組成である。
【００６５】
エピタキシャル成長された半導体層列８ははんだ層１１を介して支持体基板１４に接続されている。はんだ層１１とエピタキシャル成長された半導体層列８とのあいだには、はんだ層１１側から順に、バリア層１０およびＡｕＺｎ層９が被着されている。はんだ層１１と支持体基板１４とのあいだには別のバリア層１２および中間コンタクト１３が被着されている。支持体基板１４のエピタキシャル成長された半導体層列８とは反対の側に電気後面コンタクト１５が被着されている。
【００６６】
支持体基板１４は例えばＧａＡｓから成っており、中間コンタクト１３および後面コンタクト１５は例えばＡｕ：Ｇｅから成っており、はんだ層１１は例えばＡｕＳｎから成っている。
【００６７】
外側層７にはテルルが約１・１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされている。外側層は電気コンタクト領域２の被着前に例えばきわめて希薄なＨＣｌ、冷間のリン酸溶液またはフッ化水素酸溶液によって洗浄される。
【００６８】
続いて薄膜発光ダイオード１はテンパリングされる。これによりＧｅは電気コンタクト領域２のコンタクト層３、中間コンタクト１３および後面コンタクト１５からそれぞれ接している半導体層へ拡散し、これにより良好なオーミックの電気コンタクトが形成される。テンパリングは充分な長さの時間、ただしはんだ層１１がほとんど溶融しない温度で行われる。そうでないとはんだ層が再凝固するときに望ましくない変形が生じ、薄膜発光ダイオード１の特性が損なわれる。
【００６９】
Ｔｉ層１６の被着によりテンパリングの温度は低い最小温度となり、充分に良好な電気コンタクトが形成される。これは特にはんだ層１１がほとんど溶融しない温度でのテンパリングプロセスステップに関連して本発明にとって有利である。
【００７０】
図２のａ〜ｅにはｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの外側層７の上に接着技術により電気コンタクト領域が被着される様子が示されている。このためにまずマスク層１８が図２のａに示されているように被着される。マスク層１８にはウィンドウが設けられており、このウィンドウを区切るマスク層１８の表面は外側層７の表面に対して鋭角をなしている。これによりウィンドウは外側層７に向かう側でのほうが対向する側でよりも大きな面積を有する（図２のｂを参照）。
【００７１】
図２のｃには等方性の堆積プロセスによりコンタクト層３が被着される様子が示されている。続いて異方性のコンフォーマルなコーティングプロセスによりバリア層４および端子層５が図２のｄに示されているように被着される。ここで端子層は基本的に非コンフォーマルなプロセスによっても形成できることを指摘しておく。続いて溶剤を用いてマスク層１８およびその上方の材料を除去する。マスク層１８に適した材料およびマスク層の溶解に適した溶剤は当該の技術分野の技術者にとって周知であるので、ここでは詳細には説明しない。さらに図２のｅに示されているように、続いて電気コンタクト領域２がテンパリングされる。
【００７２】
図３に示されているグラフは種々のモジュールで測定された放射効率φを各モジュールの外側層のＡｌとＧａとの比ａ：（１−ａ）のａのパーセント値に関して表したものである。値ａについては測定されたモジュールはほぼ等しく、それぞれ図１のａ、ｂに則して説明した実施例にしたがうモジュールに相応する。外側層７は（ＡｌａＧａ１−ａ）ｙＩｎ１−ｙＰから成っており、ここでｙは約０．５である。外側層は同様にＡｌ、Ｇａから成り、比ａ：（１−ａ）を有する電流拡大層上に配置されている。
【００７３】
約０．３５〜約０．６５の範囲のａ値を有するモジュールのΦ値が示されている。放射効率φはａが上昇するとともに上昇する。ここでａ≒０．６５のときのΦ値はａ≒０．３５のときのΦ値に対して５０％ほど増大している。
【００７４】
図３に示されている測定に加えて、外側層７の電気的なコンタクト性がａ≒０．３５で相対的に劣化し、ａ≒０．４からａ値が上昇するにつれて改善され、外側層７の横方向伝導度は同時に幾分低下することが観察された。所定のａ値からさらにａ値が上昇すると、コンタクト材料に依存してコンタクト性は再び低下する。ａ≒０．６５からはＡｕ：Ｇｅが外側層７への良好なコンタクト性を実現できなくなるので、それ以上のａ値の上昇は困難となる。
【００７５】
一般には前述したように、外側層７のコンタクト性、放射効率、または実際のモジュールに対する外側層７の横方向伝導度のいずれを重くみるかに応じてがａについて種々の値を選定することができる。このことは特にコンタクト層２の層列の材料の選定および外側層７への電気コンタクトの製造方法に関係している。したがってもちろん本発明を適用できる全てのケースにおいて最適とまではいかないものの、図１の実施例に則して述べたように、ａ値を約０．５５とすると有利である。これは所定の条件のもとで特に有利な値の例であると理解されたい。
【００７６】
これまでのプロセスまたは実施例の説明はもちろん本発明を限定するものではない。例えば半導体層列のエピタキシャル成長をｎ導電型のＡｌＧａＩｎＰベースまたはＡｌＧａＩｎＡｓベースの層で終了させ、この層を予め露出させておき、直接にコンタクト接続してもよい。またコンタクト材料および／または端子材料は層のかたちに構成されるのでなく、任意に個別の複数の領域に分散されて被着されるものであってもよい。同様に端子材料もコンタクト材料の全面にわたって被着される必要はなく、所定の位置、例えば外側層に垂直な領域で材料を設ければ充分である。これにより層とコンタクトとのあいだに充分に良好なコンタクトが形成される。
【００７７】
本発明の特徴はそれぞれ単独でも組み合わせても特許請求の範囲の対象となりうる。つまり特に特許請求の範囲に明示的に言及されていなくとも本発明の特徴の組み合わせは特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の方法の第１の実施例を示す図である。
【００７９】
【図２】本発明の方法の第２の実施例を示す図である。
【００８０】
【図３】電磁放射を放出する素子の放射効率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１  ＬＥＤ
２  電気コンタクト
３  コンタクト層
４、１０、１２  バリア層
５  端子層
６  端子材料
７  外側層
８  半導体層列
９  ＡｕＺｎ層
１１  はんだ層
１３  中間層
１４  支持体基板
１５  後面コンタクト
１６  Ｔｉ層
１７  成長層
１８  マスク層
【図１】
2004235649.tif 000003
【図２】
2004235649.tif 000004
【図３】
2004235649.tif 000005