(57)【要約】【課題】ＧａＮ系半導体素子に関係する短波長光に対しても、変質・分解などが生じ難く、また反射性が改善されたダイボンディング構造を有するＧａＮ系半導体装置を提供すること。【解決手段】  金属材料をダイボンド材料３として用い、ＧａＮ系素子２をダイボンディングするに際し、結晶基板Ｓ１の裏面を金属積層体４によってメタライズする。該金属積層体４には、素子構造内で発せられた光または素子構造内を通過してきた受光対象光を、素子構造側へ反射するよう機能する反射層４ａと、前記反射層とダイボンド材料層との間に介在して、前記反射層をダイボンド材料層から保護するよう機能する保護層４ｂとを少なくとも含ませる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系半導体素子が実装用基板にダイボンディングされてなる半導体装置であって、該半導体素子はその素子の結晶基板が実装用基板側となる姿勢にて金属材料をダイボンド材料として介在させることによってダイボンディングされており、
結晶基板の裏面は金属積層体によってメタライズされ、該金属積層体には、
（ａ）素子構造内で発せられた光または素子構造内を通過してきた受光対象光を、素子構造側へ反射するよう機能する反射層と、
（ｂ）前記反射層とダイボンド材料層との間に介在して、前記反射層をダイボンド材料層から保護するよう機能する保護層とが、
少なくとも含まれていることを特徴とする、窒化物系半導体装置。
【請求項２】
金属材料が半田である、請求項１記載の窒化物系半導体装置。
【請求項３】
半田が、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、またはＡｕとＧｅとを主成分とする合金である、請求項２記載の窒化物系半導体装置。
【請求項４】
金属積層体の反射層が、Ａｌ、Ａｇ、およびＲｈから選ばれた１以上の金属材料からなる層である、請求項１記載の窒化物系半導体装置。
【請求項５】
金属積層体の保護層が、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＰｔから選ばれた１以上の金属材料からなる層である、請求項１記載の窒化物系半導体装置。
【請求項６】
反射層と結晶基板との間に、これらの密着性を高めるための密着層がさらに介在している、請求項１記載の窒化物系半導体装置。
【請求項７】
結晶基板の裏面が凹凸面として加工され、該凹凸面が上記金属積層体によってメタライズされている、請求項１記載の窒化物系半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体素子を実装用基板上にボンディングしてなる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系半導体素子は、その素子構造の主要部分に窒化物系半導体を用いた素子であって、発光素子、受光素子、パワーデバイスなど、種々の素子が挙げられる。例えば、ＬＥＤ、ＬＤなどの発光素子の場合、発光層に用いられる窒化物系半導体の組成を選択することによって、青色〜紫外に至る短波長光を発光させることが可能である（例えば、発光素子として特許文献１、受光素子として特許文献２）。
【０００３】
窒化物系半導体とは、式ＡｌaＩｎbＧａ1-a-bＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で決定される３属窒化物からなる化合物半導体であって、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなど、任意の組成のものが例示される。以下、「窒化物系半導体」を、「ＧａＮ系半導体」とも呼ぶ。
【０００４】
ＧａＮ系半導体素子は、そのままの状態では、半導体ウエハから分断された裸のチップ（「ダイ」とも呼ばれる）であり、これを使用するには、該チップを実装用基板に固定しかつ回路と接続しなければならない。これがチップ実装であり、その場合の実装用基板へのチップの固定がダイボンド（ダイボンディング）である。ダイボンドされたチップは、ワイヤーボンディングなどによって実装用基板上の回路と電気的に接続され、半導体装置となる。
【０００５】
チップを実装用基板上に実装する際の該チップの向きには、素子の結晶基板を下側にして結晶基板裏面を実装用基板面に接合する〔通常姿勢の実装〕と、結晶基板を上側にし結晶基板上に積層形成された素子構造上の電極を実装用基板の回路に接合する〔アップサイドダウン実装〕とがある。アップサイドダウン実装では、ダイボンドは、固定だけではなく、電気的な接続をも兼ねる場合がある。
【０００６】
図４は、従来のＧａＮ系半導体装置の一例を示す図である。同図の例では、実装用基板であるＴｏ−１８ステム台１０上に、発光素子（ＬＥＤチップ）２０が結晶基板２１をステム台側（下側）にして、ダイボンド材料３０を介して接合（ダイボンディング）され、発光装置となっている。電極Ｐ１、Ｐ２へのワイヤーボンディングやモールドなどは、図示を省略している。
以下の説明では、「半導体素子」、「半導体装置」は、いずれもＧａＮ系半導体を主要部に用いたものであり、「ＧａＮ系」との表記を省略する場合がある。
【０００７】
従来、半導体素子の実装に用いられているダイボンド材料としては、例えば、有機物を含んだ銀ペーストや、半田などの低融点金属が挙げられる（特許文献３、４）。
【特許文献１】特開２０００−１０１１３０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０６０９号公報
【特許文献３】特開２００３−０６９０８２号公報
【特許文献４】特開平１１−８４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、銀ペーストを用いた従来のボンディングについて、本発明者等が詳細に検討したところ、銀ペーストは、取り扱いが容易であるという利点を有するが、ペーストに有機物が含まれているために、ボンディング後に次のような問題が生じていることがわかった。
該問題とは、ＧａＮ系素子では、主として青色〜紫外の短波長光の発光や受光を行うため、ペーストの有機物が該短波長光によって変質・分解するという問題である。
この変質・分解した物質は、発光素子では主発光を吸収するため、通常姿勢の実装では光の上方への反射を阻害し、また、受光素子では、変質・分解した物質がパッケージ内を汚染し、受光対象光を遮り、発光出力や受光感度を低下させる。
【０００９】
一方、半田などの低融点金属材料をボンディング材料として用いる場合には、上記銀ペーストの場合のような有機物に起因する問題は無い。しかしながら、このボンディング法については、反射性に関して改善すべき次の問題点が存在することがわかった。
例えば、半田をボンディング材料として用いる場合には、結晶基板（サファイアなど）と半田との接着性をより高めるために、結晶基板の裏面に、予め半田の下地としてメタライズ（金属膜を設けること）を施すことが従来より行われている。
【００１０】
半田に対する従来の典型的なメタライズは、下地（ＣｒやＮｉ）と表層Ａｕとによるの２層構造である。しかし、本発明者等は、ＣｒやＮｉが、ＧａＮ系素子に特有の短波長光については好ましい反射性を有する材料ではない点に着目している。このような材料が用いられている理由は、従来のメタライスが、あくまで半田と結晶基板との接合性をより高めることだけを目的としているためであって、メタライズ層で反射を行うという発想が無いからである。
【００１１】
一方、結晶基板の裏面にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈなどの金属膜を形成し反射層として用いる技術は知られているが、これらの金属をメタライズの材料としてＣｒやＮｉの代りに用いると、半田との合金化や、結晶基板との密着性が低下することがわかった。
【００１２】
本発明の課題は、上記問題点を解消し、ＧａＮ系半導体素子に関係する短波長光に対しても、変質・分解などが生じ難く、また反射性が改善されたダイボンディング構造を有するＧａＮ系半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は次の特徴を有するものである。
（１）窒化物系半導体素子が実装用基板にダイボンディングされてなる半導体装置であって、該半導体素子はその素子の結晶基板が実装用基板側となる姿勢にて金属材料をダイボンド材料として介在させることによってダイボンディングされており、
結晶基板の裏面は金属積層体によってメタライズされ、該金属積層体には、
（ａ）素子構造内で発せられた光または素子構造内を通過してきた受光対象光を、素子構造側へ反射するよう機能する反射層と、
（ｂ）前記反射層とダイボンド材料層との間に介在して、前記反射層をダイボンド材料層から保護するよう機能する保護層とが、
少なくとも含まれていることを特徴とする、窒化物系半導体装置。
【００１４】
（２）金属材料が半田である、上記（１）記載の窒化物系半導体装置。
【００１５】
（３）半田が、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、またはＡｕとＧｅとを主成分とする合金である、上記（２）記載の窒化物系半導体装置。
【００１６】
（４）金属積層体の反射層が、Ａｌ、Ａｇ、およびＲｈから選ばれた１以上の金属材料からなる層である、上記（１）記載の窒化物系半導体装置。
【００１７】
（５）金属積層体の保護層が、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＰｔから選ばれた１以上の金属材料からなる層である、上記（１）記載の窒化物系半導体装置。
【００１８】
（６）反射層と結晶基板との間に、これらの密着性を高めるための密着層がさらに介在している、上記（１）記載の窒化物系半導体装置。
【００１９】
（７）結晶基板の裏面が凹凸面として加工され、該凹凸面が上記金属積層体によってメタライズされている、上記（１）記載の窒化物系半導体装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、先ず、金属材料（所謂、ろう付けに用いる材料）をダイボンド材料として用いることによって、銀ペーストに見られる有機物の変質・分解の問題を解消している。次に、金属材料をダイボンド材料として用いるには、結晶基板の裏面に対してメタライジングが必要であるが、本発明では、該メタライズ層を反射層、保護層、さらには密着層を含んだ多層構造とすることによって、良好な反射性と、結晶基板との良好な密着性とを両方確保することを可能としている。このダイボンド構造によって、特に発光素子では、確実な実装と、光の外部取り出し効率の向上が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、ＧａＮ系ＬＥＤのチップをステム上にダイボンドする場合を例として用い、本発明を説明する。
図１に示すように、本発明の半導体装置は、ＧａＮ系半導体素子２がダイボンド材料３によって実装用基板１にダイボンディングされた構造を有している。ダイボンド材料は、ろう付けに用いられる金属材料（特に融点５００℃以下の低融点金属）である。素子２は、結晶基板Ｓ１を有しており、該結晶基板Ｓ１の裏面は、金属積層体４によってメタライズされている。
該金属積層体には、上記（１）の（ａ）の反射層４ａと、（ｂ）の保護層４ｂとが、少なくとも含まれている。
【００２２】
半導体素子の種類、機能に限定はなく、ＬＥＤや半導体レーザーなどの発光素子、受光素子、その他、パワーデバイスなど、種々の素子であってよい。本発明では、青色光〜紫外線の光に対する対策を付与しているので、波長５００ｎｍ以下、特に４２０ｎｍ以下の光を発光または受光する素子である場合に、本発明の有用性は特に顕著となる。
【００２３】
図１に例示する半導体素子２はＬＥＤであって、結晶基板Ｓ１上に、順にｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２、発光層（活性層）Ｓ３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層Ｓ４、ｐ型ＧａＮコンタクト層Ｓ５をエピタキシャル成長させてなる積層構造となっている。
各層の組成、積層数は一例であって、コンタクト層とクラッド層とは別々でも兼用でもよく、発光層は、多重量子井戸構造のような積層構造となっていてもよい。また、必要に応じてさらなるＧａＮ系結晶層が加えられてもよい。また、該積層体Ｓは、ＧａＮ系材料以外の材料からなる構造（後述のＳｉＯ2マスクパターンなど）を部分的に含んでいてもよい。
【００２４】
素子の結晶基板は、ＧａＮ系結晶がエピタキシャル成長し得る結晶基板であればよく、材料としては、例えば、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、スピネル、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＮＧＯなどが挙げられる。
結晶基板上に高品質なＧａＮ系結晶層を成長させるために必要となる構造は適宜含んでいてよい。例えば、バッファ層（特に、ＧａＮ、ＡｌＮなどを低温で成長させた、所謂、低温成長バッファ層）の介在、結晶基板面にＳｉＯ2マスクパターンや凹凸を形成し、ＧａＮ系結晶をラテラル成長やファセット成長させて転位密度を低下させる構造などが挙げられる。
【００２５】
本発明に用いられるダイボンド材料は、実装用基板と素子との間に介在してダイボンド材料として機能し得る金属材料であればよい。このような金属材料としては、Ｉｎや、例えば上記特許文献に接合材料として例示されたとおり、Ｐｂ−Ｐｄ系、Ａｕ−Ｇａ系、Ａｕ−Ｇｅ系、Ａｕ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｕ−Ｉｎ系、Ａｇ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｐｄ系、Ａｌ−Ｉｎ系、Ｃｕ−Ｇｅ系、Ａｇ−Ｇｅ系、Ｃｕ−Ｉｎ系、Ａｕ−Ｚｎ系、またはＡｕ−Ｓｎ系の合金が挙げられる。
【００２６】
上記ダイボンド材料のなかでも、融点５００℃以下の金属材料、特に融点４００℃以下の金属材料が好ましい。このような金属としては、半田が挙げられる。好ましい半田としては、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、またはＡｕとＧｅとを主成分とする合金などが挙げられる。これらの中でも特に共晶半田は、融点がより低く好ましい。
上記のような低融点金属であれば、（い）低温でボンディングができ製造効率がよい、（ろ）低温でのボンディングのため、ダイボンド材料と反射層との反応を薄い保護層によって充分に防止できる、（は）ＧａＮ系素子がＩｎを含む組成の層（例えば、ＩｎＧａＮ層など）を含む場合、該層の分解温度は比較的低く、熱に弱い性質があるため、低温でのボンディングであれば該層に熱的なダメージを与えない、などの特長が得られる。
ダイボンド材料が上記のような低融点金属であっても、一般的な用途であれば耐熱性は十分に確保し得る。
【００２７】
実装用基板は、素子をダイボンディングするためのものであればよく、例えば、発光素子用、受光素子用のステム、平面実装用セラミック基板などが挙げられる。
【００２８】
金属積層体に少なくとも含まれる上記（ａ）の反射層は、発光、受光に関する短波長光を好ましく反射し得る材料が好ましい。このような材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなどが挙げられる。
反射層の厚さは、１０ｎｍ以上、特に、５０ｎｍ以上が好ましい厚さである。厚さの上限は限定されないが、通常の素子では１００μｍ程度以下が好ましい。
【００２９】
一方、反射層として利用可能な金属材料の中には、結晶基板に対する密着性が良好でなく、メタライズ層材料として好ましくないものが存在する。このような材料に対しては、該反射層と結晶基板との間に密着性を高めるための金属薄膜（密着層）を介在させることが好ましい。
密着層の材料としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｔが例示される。密着層の厚さは、反射すべき光が透過し得るよう０．１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に、１ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい厚さである。
【００３０】
保護層の材料としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｔが挙げられる。
また、保護層の厚さは、１ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に、１０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００３１】
以上の例では、金属積層体は２層または３層であるが、層数に限定はない。例えば、Ａｕを含む共晶半田でダイボンドを行うときに、該共晶半田との密着性を向上させるためのＡｕ層（例えば、図１の４ｃ）やその他必要な機能層を任意に加えた４層、５層構造などであってもよい。
【００３２】
本発明の好ましい態様の１つとして、図２に示すように、結晶基板の裏面に凹凸ｆを加工して凹凸面としておき、該凹凸面を上記金属積層体によってメタライズする態様が挙げられる。この凹凸にダイボンド材料が入り込むことによって、ダイシェア強度（チップと実装基板との接合強度）が向上する。メタライズ層（金属積層体）は、実際には、凹凸に比べて薄いため、図２では、図示を省略している。
【００３３】
凹凸面を見たときの凹凸の配置パターンは限定されず、ドット状の凹部が規則的にまたは不規則に配列されたパターン、溝状の凹部が平行に配列されたストライプ状パターンなどであってよい。凹凸の断面形状は、矩形波状、ノコギリ波状、サインカーブ状などであってよい。
凹凸の振幅（＝凹部深さ）や、個々の凹部、凸部の寸法は限定されないが、メタライズ層を形成した後も、凹凸が残り、ダイボンド材料が充分に入り込む大きさであることが好ましい。例えば、断面形状を矩形波状とするストライプ状パターンで寸法例を挙げると、凹凸の振幅は１μｍ〜１００μｍ程度、凹部幅、凸部幅は、それぞれ１μｍ〜１００μｍ程度が好ましい寸法である。
凹凸の加工方法は特に限定されないが、ダイシングソー、エッチングなどによる加工方法が挙げられる。
【００３４】
結晶基板の裏面に金属積層体を形成する方法自体は公知技術を参照してよいが、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、めっき法などが好ましい方法として挙げられる。結晶基板の裏面と接触する層はスパッタリング法で形成すると密着性が向上するため好ましい。
【実施例】
【００３５】
実施例１
本実施例では、図３に示すように、ＧａＮ系受光素子（チップ段階）のサファイア基板の裏面に、基板側から順にＡｌ層４ａ、Ｔｉ層４ｂ、Ａｕ層４ｃからなる金属積層体４を形成することによって、サファイア基板の裏面をメタライズした。
Ａｌ層は反射層として作用し、Ａｕ層はＡｕＳｎ共晶半田との密着性を向上させる層として作用する。Ａｌ層とＡｕ層との間のＴｉ層は、ダイボンド時に熱によりＡｌとＡｕの反応を防ぐ保護層としての役目を果たす。
このチップを、ＡｕＳｎ共晶半田をダイボンド材料として用いてステム台にダイボンディングし、キャンパッケージに封入し、受光装置（実施例品）を作製した。
【００３６】
〔受光素子の構造〕
受光素子は、ショットキー型であって、図３に示すように、サファイア基板Ｓ１上に、順にｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２、ｉ型ＧａＮ受光層Ｓ３をエピタキシャル成長させてなる積層構造となっている。ｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２表面にはオーミック電極Ｐ２が形成され、ｉ型ＧａＮ受光層Ｓ３表面には透明ショットキー電極Ｐ１が形成されている。当該受光素子２は、サファイア基板を下側にし通常姿勢の実装にて、ダイボンド材料３を介してステム台１上にマウントされている。
【００３７】
図３では、サファイア基板Ｓ１とｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２との間に、転位密度低減のためのＡｌＮ低温バッファ層を介在させているが、図示は省略している。
〔実施例品の製作〕
受光素子が半導体ウエハの段階で、サファイア基板裏面に対してスパッタリング法によって、Ａｌ層４ａ（厚さ２３０ｎｍ）／Ｔｉ層４ｂ（厚さ２０ｎｍ）／Ａｕ層４ｃ（厚さ２００ｎｍ）からなるメタライズ層４を形成した。
上記半導体ウエハを分断してチップを得、これをＡｕＳｎ半田ペレットを介してＴＯ−８ステム台上にマウントし、ステム台を加熱・冷却することで半田３を溶融・凝固させ、受光素子チップをステム台上にダイボンドした。
最後に、窒素雰囲気中において、図３に示すように、受光用ガラス窓付きキャップのキャンシールを行い、本発明の受光装置を得た。
【００３８】
比較例１
上記実施例１と同一仕様のチップを、従来通りＡｇペーストをダイボンド材料としてステム台にダイボンディングし、キャンパッケージに封入し、受光装置（比較例品）を作製し、実施例品との比較を行った。
〔比較例品の製作〕
サファイア基板の裏面にメタライズを施していない受光素子を、ＴＯ−８ステム台上にＡｇペースト介してマウントし、オーブンでＡｇペーストを焼き固める事で受光素子チップをステム台上にダイボンドした。
最後に、窒素雰囲気中において、受光用ガラス窓付きキャップのキャンシールを行い、比較例品としての受光装置を得た。
【００３９】
〔評価〕
実施例品、比較例品に対し、ＡｒＦエキシマレーザ装置を用いて波長１９３ｎｍのレーザ光を照射し、受光感度の経時変化を調べた。
実施例品には、素子寿命に起因する受光感度の低下は見られず、また、素子の受光面（素子内への光の入射面）や、キャンパッケージの受光窓の内面が汚染されることはなく、ダイボンディング材料に起因するような受光感度の低下は見られなかった。
これに対して、比較例品は、照射開始時点から１８０秒後には、素子の受光感度が初期値の５０％にまで低下した。この受光装置を実験後に分解したところ、銀ペーストが黒く変色しており、該銀ペーストに含有されていた有機物が変質して素子の受光面やキャンパッケージの受光窓の内面を汚染し、素子内への光入射の障害となっていることがわかった。
【００４０】
実施例２
本実施例では、ＡｕＳｎ共晶半田をダイボンド材料として用い、ＧａＮ系ＬＥＤのチップをステム台にダイボンディングし、発光装置（実施例品）を作製した。また、実施例１と同様、実施例品にのみ、発光素子の結晶基板裏面に、該裏面から順にＡｌ／Ｔｉ／Ａｕによってメタライズを施した。
【００４１】
〔発光素子チップの素子構造〕
用意したチップは、図１に示すように、サファイア基板Ｓ１上に、順にｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２、発光層（活性層）Ｓ３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層Ｓ４、ｐ型ＧａＮコンタクト層Ｓ５をエピタキシャル成長させてなる積層構造となっている。ｎ型ＧａＮコンタクト層Ｓ２表面にはｎ型オーミック電極Ｐ２が、ｐ型ＧａＮコンタクト層Ｓ５表面にはｐ型オーミック電極Ｐ１が形成されている。発光素子２はサファイア基板Ｓ１を下側にしてダイボンド材料３を介してステム台１上にマウントされている。
素子の発光波長は４０５ｎｍである。
【００４２】
〔実施例品の製作〕
発光素子が半導体ウエハの段階で、サファイア基板裏面に対してスパッタリング法によって、順に、Ａｌ層４ａ（厚さ２３０ｎｍ）／Ｔｉ層４ｂ（厚さ２０ｎｍ）／Ａｕ層４ｃ（厚さ２００ｎｍ）からなるメタライズ層を形成した。Ａｌ層４ａは密着層兼反射層として作用し、Ｔｉ層４ｂはＡｌとＡｕの反応を防止する保護層として作用し、Ａｕ層４ｃは半田の濡れ性を良くする層として作用する。
【００４３】
上記半導体ウエハを分断してＧａＮ系ＬＥＤチップ２を得、これをＡｕＳｎ半田ペレットを介してＴＯ−１８ステム台１上にマウントし、ステム台を加熱・冷却することで半田３を溶融・凝固させ、ＬＥＤチップ２をステム台１上にダイボンドし、本発明の発光装置を得た。
【００４４】
比較例２
実施例２においてメタライズ層をＡｌ層（厚さ２３０ｎｍ）としたこと以外は、該実施例２と同様に発光装置を製作した。
【００４５】
比較例３
実施例２においてメタライズ層を下地Ｃｒ（厚さ２０ｎｍ）／表層Ａｕ（厚さ２００ｎｍ）としたこと以外は、該実施例２と同様に発光装置を製作した。
【００４６】
〔評価〕
実施例２の製品、比較例２、３の製品を用いて、４０００時間の連続点灯試験を行ったところ、実施例２の製品には、素子寿命に起因する発光強度の低下（１０００時間で５％程度の低下）が見られたが、ダイボンド材料部分の変化は見られず、その部分での吸収や、素子表面の汚染はなく、ダイボンディングに起因するような発光強度の低下は見られなかった。
これに対して、比較例２の製品は、素子の発光強度の初期値が実施例品の６０％であった。この発光装置を分解したところ、Ａｌがボンディング材料である半田と合金化して変色しており、これが下方に発せられた光を吸収する層として、素子内からの光取出しの障害となっていることがわかった。
また、比較例３の製品は、素子の発光強度の初期値が実施例品の８０％であった。その原因は、従来技術の説明において述べたとおり、Ｃｒ層が下方に発せられた光を吸収する層として、素子内からの光取出しの障害となっているためである。
【００４７】
実施例３
本実施例では、実施例２においてメタライズ層として形成した金属層を、サファイア基板裏面から順に、Ｎｉ層（厚さ３ｎｍ）／Ａｇ層（厚さ２００ｎｍ）／Ｔｉ層（厚さ２０ｎｍ）／Ａｕ層（厚さ２００ｎｍ）からなる４層構造としたこと以外は、該実施例２と同様に発光装置を製作した。
本実施例品と、実施例２で得られた実施例品とを比較したところ、実施例２による実施例品と同等の発光強度が得られた。
本実施例ではサファイア基板と接する金属に密着性の良いＮｉを用いている。Ｎｉの反射率は実施例２で用いたＡｌに比べると低いが、Ｎｉ層の厚みが３ｎｍと光が透過するに十分薄い厚みであるため、Ｎｉ層を透過した光が反射率の良いＡｇ層で反射され高い発光強度が得られたものと考えられる。
【００４８】
実施例４
本実施例では、実施例２で用いたＬＥＤチップのサファイア基板裏面に、ダイシングソーを用いて幅１０μｍ、深さ１０μｍ、ピッチ１０μｍのストライプ状の凹凸加工を施したこと以外は、該実施例２と同様に発光装置を製作した。
本実施例品と、実施例２で得られた実施例品とを比較したところ、本実施例品のダイシェア強度（チップの接着強度）は７５０ｇ以上であり、実施例２のダイシェア強度（５００ｇ）の１．５倍以上の強度であった。これは、凹凸部に半田材料が流れ込むことにより、接着強度が増したからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明による半導体装置は、素子がＧａＮ系半導体特有の短い波長の光（青色光〜紫外線）を発光・受光するものであっても、ボンディング材料が変質することがなく、また、低融点金属をボンディング材料として用いる際に見出したメタライズ層の問題点が解消され、反射性、密着性が改善されている。
本発明によって、受光素子では感度の劣化が改善され、発光素子では光の取り出し効率が改善され、いずれの場合も実装の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のＧａＮ系半導体装置の構造の一例を示す図である。
【図２】本発明のＧａＮ系半導体装置において、結晶基板の裏面に凹凸を設ける態様を示す図である。
【図３】本発明の実施例１において製作したＧａＮ系半導体受光装置の構造を示す図である。ワイヤーボンディングの図示は省略している。
【図４】従来のＧａＮ系半導体装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  実装用基板
２  窒化物系半導体素子
３  ダイボンド材料
４  金属積層体
【図１】
2005072148.tif 000003
【図２】
2005072148.tif 000004
【図３】
2005072148.tif 000005
【図４】
2005072148.tif 000006