(57)【要約】【課題】  光電子装置の形成方法の提供。【解決手段】  本発明は、低温工程で光電子装置を形成する方法であり、低温工程により、低温の環境下で光電層の上に導電手段を形成し、一般の接着剤を使用して基板と光電層を接着させて、発光効率を維持、更には向上させる光電子装置の形成方法である。【選択図】        図５
2005150361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底材を提供し、該底材の上に光電子層を形成する工程、
導電手段を該光電子層の上に形成する工程、
該導電手段を２５０℃より低い温度環境下で処理してオームコンタクトを形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、光電子装置の形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを形成する工程を２００℃より低い温度で実行することを特徴とする、光電子装置の形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを、導電手段と光電子層を固相再成長の方式で処理して形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法。
【請求項４】
請求項１記載の光電子装置の形成方法において、導電手段を、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｕＰｔとＡｕＡｇＰｔのいずれか或いはその組合せで形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法。
【請求項５】
請求項１記載の光電子装置の形成方法において、透明底材の上に光電子層を形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の光電子装置の形成方法に係り、低温工程と固相再成長の方式で光電子装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電子装置（ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）の使用はますます普及し、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ）と光センサ（ｌｉｇｈｔ  ｓｅｎｓｏｒ）等がある。発光ダイオードを例にすると、その電極は化合物半導体材料（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、例えばＧａＡｓ或いはＧａＮ、或いはＩｎＰ等の材料の上に形成される。このため、金属と化合物半導体の界面にあって良好なオームコンタクトを獲得するため、製造の過程で、発光ダイオードは４００℃以上の高温処理、例えば急速熱アニール処理（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ；ＲＴＰ）を必要とする。しかし、化合物半導体の材質或いは発光を形成する活性層の材質はいずれも高温の影響を受けて変化を発生し、これにより製品品質及び発光効率の低下を形成する。
【０００３】
さらに、化合物半導体材料中の非透明の基板、例えばＧａＡｓは、それ自身が光を吸収するため発光効率を下げる。ゆえに透明基板が非透明基板の代わりに用いられることで、発光ダイオードの発光効率が改善されうる。しかし、オームコンタクトの製造工程で４００℃以上の高温を避けることができなければ、透明基板或いは非透明基板のいずれであっても発光構造と結合される時の方式或いは材料が高温環境と相容れる方式と材料に制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、いかに製造工程中の高温処理の工程を克服して、非透明基板と透明基板の発光構造との結合時の選択性を増し、光電子装置の歩留りを高めるかが、各種の光電子装置の発展にとって重要な課題である。
【０００５】
本発明の目的は、低温工程で光電子装置を形成する方法を提供することにあり、それは、光電子装置中の各素子材料の選択の多様化を増す方法であるものとする。
【０００６】
本発明の別の目的は、低温工程で光電子装置を形成する方法を提供し、それは低温工程と固相再成長の方式で透明基板を具えた光電子装置を形成し、これにより光電子装置の使用効率を高める方法であるものとする。
【０００７】
本発明はまた、低温環境中で透明基板を具えた光電子装置を形成する方法を提供することを目的とし、それは製造工程中に、透明基板と光電子層間の接合層或いは活性層が高温の影響により異なる物質の差異から欠陥を発生して発光品質に影響が生じるのを防止し、光電子装置の品質を高めることができる方法であるものとする。
【０００８】
本発明は低温中で光電子装置を形成する方法を提供し、それは基板の上に光電子層を形成し、並びに低温工程と固相再成長の方式で、光電子層の上に導電手段を形成し、光電子装置を完成する方法であるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、底材を提供し、該底材の上に光電子層を形成する工程、
導電手段を該光電子層の上に形成する工程、
該導電手段を２５０℃より低い温度環境下で処理してオームコンタクトを形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを形成する工程を２００℃より低い温度で実行することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを、導電手段と光電子層を固相再成長の方式で処理して形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の光電子装置の形成方法において、導電手段を、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｕＰｔとＡｕＡｇＰｔのいずれか或いはその組合せで形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の光電子装置の形成方法において、透明底材の上に光電子層を形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は低温中で光電子装置を形成する方法を提供する。光電子装置を形成する時、低温工程と固相再成長の方式を利用して光電子装置中の導電手段を形成する。高温中で導電手段を形成する必要がないため、各種の材料の選択の適用性が増す。例えば、基板方面では、透明基板或いは非透明基板のいずれも選択でき、導電手段には透明な導電材料或いは非透明の導電材料を選択でき、また本発明は低温工程によりその材料の選択性が増し、並びにその形成時に高温による装置自身の構造の破壊或いはその他の装置の構造を破壊することがないため光電子装置の品質、応用性及び使用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１から図５は本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。本発明の基板は非透明基板、例えばＧａＡｓに限定されるわけではなく、透明基板も使用可能である。この実施例では透明基板を使用している。まず、図１に示されるように、底材２１０の上に光電子層を形成し、この実施例の光電子層は第１半導体層２２０、活性層２３０、及び第２半導体層２４０で組成されている。次に、図２に示されるように、第２半導体層２４０の上に順に接合層２５０と基板２６０を形成する。そのうち、接合層２５０は第２半導体層２４０と基板２６０を接合するのに用いられ、基板２６０は透明基板とされる。
【００１２】
続いて、適当な方式、例えばラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）或いはエッチング工程、或いは先にラッピング工程を行なってからエッチング工程を行ない、その間にまたエッチストップ層（ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）を形成し、底材２１０を除去し、裏返して図３のようにする。
【００１３】
その後、ホトレジスト層で光電子層（図示せず）を被覆してその発光構造を画定する。続いて、エッチング工程、例えばドライエッチング工程、或いはその他のエッチング工程、例えばウエットエッチング工程により、一部の第１半導体層２２０、一部の活性層２３０及び一部の第２半導体層２４０を除去し、図４のような構造を形成する。
【００１４】
その後、さらに図５に示されるように、電子蒸着工程、スパッタ工程、熱蒸着工程或いはその他の方式により、第１半導体層２２０と第２半導体層２４０の上に導電手段、例えば電極２７０と電極２８０を形成する。その後、低温工程により、固相再成長工程（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅｇｒｏｗｔｈ；ＳＰＲ）方式で電極２７０と第１半導体層２２０の間、及び電極２８０と第２半導体層２４０の間にオームコンタクトを形成する。
【００１５】
導電手段形成時に、多種類の順序を使用して電極２７０と電極２８０を形成して、電極２７０と電極２８０にそれぞれ第１半導体層２２０と第２半導体層２４０とオームコンタクトを形成させることができる。第１種類の順序は、第３から図５に示されるように、電極２７０と電極２８０を第１半導体層２２０と第２半導体層２４０の上に形成した後、一体にＳＰＲ工程を行ない、電極２７０と第１半導体層２２０の間、及び電極２８０と第２半導体層２４０の間にオームコンタクトを形成する。或いは、図示されていないが第２種類の順序で、光電子装置を図３の構造のように形成した後に、第１半導体層２２０の上に電極２７０を形成し、第１半導体層２２０、活性層２３０及び第２半導体層２４０を図４に示されるように形成し、さらに第２半導体層２４０の上に電極２８０を形成して図５の構造となし、その後、さらにＳＰＲ方式の低温工程により電極２７０と第１半導体層２２０の間、及び、電極２８０と第２半導体層２４０の間にオームコンタクトを形成する。さらに、もし必要であれば、第２種類の順序において、光電子装置を図３のように形成する時、先に第１半導体層２２０の上に電極２７０を形成し、その後、ＳＰＲ工程で電極２７０と第１半導体層２２０の間のオームコンタクトを形成し、続いて、第１半導体層２２０、活性層２３０、第２半導体層２４０で図４の構造を形成し、第２半導体層２４０の上に電極２８０を図５のように形成した後に、更に低温ＳＰＲ工程を行ない、電極２８０と第２半導体層２４０の間のオームコンタクトを形成する。或いはその他の装置上の設計の必要により、その他の異なる形成順序が発生しうる。
【００１６】
電極２７０と電極２８０を形成する工程温度は２５０℃以下、或いは２００℃以下、１５０℃以上に制御されるか、或いは１００℃以上、１７５℃以下に制御される。本実施例で提示される発光ダイオード、及びその他の本発明の方法を応用して形成される光電子装置は、いずれも周知の技術と比較すると、より低い温度下でその工程が完成する。ゆえに、温度２５０℃より低いか、或いはさらにそれより低い温度の時、この温度は光電子層中の活性層２３０に影響を与えず、活性層２３０に良好な品質を維持させることができる。
【００１７】
発光ダイオードを例とした本実施例の光電子層構造中、活性層２３０は量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）或いはその他の構造とされる。底材２１０に近い第１半導体層２２０はｎ型半導体層とされ、第２半導体層２４０はｐ型半導体層とされうる。或いは、設計によりその反対とされて、第１半導体層２２０がｐ型半導体層、第２半導体層がｎ型半導体層とされうる。当然、光電子層の構造は応用装置の設計の必要により改変可能である。
【００１８】
電極２７０と電極２８０の材質は、各種の異なる成分、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、及びＡｕ、ＡｇとＰｔの三種類の成分の任意の組合せ、即ちＡｕＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｕＰｔとＡｕＡｇＰｔのいずれかとされ、且つその組合せ順序は無制限とされ、即ちその組成順序はＡｇＡｕ、ＰｔＡｇ、ＰｔＡｕ、ＡｕＰｔＡｇ、ＡｇＰｔＡｕ、ＡｇＡｕＰｔ、ＰｔＡｕＡｇ或いはＰｔＡｇＡｕとされうる。そのうち、もしＡを以てＮｉ、Ｐｄを表示し、Ｂを以てＧｅ、Ｓｉ、Ｓｅを表示し、Ｃを以てＺｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃｄを表示し、Ｄを以てＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｕＡｇＰｔを表示するならば、電極２７０と電極２８０の成分は、それぞれＡＢＤとＡＣＤ（Ａ、ＢとＤ、及びＡ、ＣとＤの組成順序は交換可能である）とされるか、或いはその他の類似の合金とされる。第１半導体層２２０がｎ型半導体層とされる時、電極２７０に選択する材料はＡＢＤの物質とされ得て、第２半導体層２４０がｐ型半導体層とされる時、電極２８０に選択する材料はＡＣＤの物質とされうるが、必要により選択する材料を改変できる。当然、特定の光電子装置の設計に対しては、電極２７０と電極２８０の材料は上述の材料の制限を受けない。電極２７０と電極２８０は熱蒸着法（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、電子ビーム蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）或いはその他の方法を使用して、第１半導体層２２０と第２半導体層２４０の上に形成される。
【００１９】
この実施例中で、透明な基板２６０の材料はガラス、石英、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトライルブタジエンスチレンコポリマー（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、サファイヤ（ｓａｐｐｈｉｒｅ）とされる。もう一種の選択は熱可塑性重合物、例えばポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅｓ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｅｄｅｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ｉｍｉｄｅ）、ポリフェニレンスルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、或いはシリコン−炭素サーモセッツ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｃａｒｂｏｎ  ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｓ）である。好ましい実施例では、基板２６０の材料はガラスとされる。
【００２０】
本実施例中の接合層２５０は透明な接着剤とされ、その材質は、エポキシ樹脂、アクリロニトライルブタジエンスチレンコポリマー（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）とされる。もう一種の選択は熱可塑性重合物、例えばポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅｓ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅｓ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｅｄｅｓ）、ポリアミドイミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ｉｍｉｄｅ）、ポリフェニレンスルファイド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、或いはシリコン−炭素サーモセッツ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｃａｒｂｏｎ  ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｓ）である。好ましい実施例では、基板２６０の材料はエポキシ樹脂とされる。
【００２１】
さらに、上述の接合層２５０の一部の材料は冷却後に透明状の硬化物を形成しうるため、もし必要があれば、基板２６０の接着或いは形成のステップを省略し、直接接合層２５０を第２半導体層２４０の上に形成し、硬化後に基板２６０の代わりとして用い、続いて、図３から図５の工程を行なうことができる。また、本発明は低温工程を利用して光電子装置を形成するため、融点の低い透明基板、或いは融点が一般の接着剤より低い接着剤を使用して接合層となして光電子層と透明基板を接合させることができ、これにより基板と接合層材料の選択上の多様化を達成すると共に、接合の方式の簡易化を達成することができる。
【００２２】
以上の実施例の内容は発光ダイオードを例としているが、本発明の光電子装置は発光ダイオードのほか、太陽電池、光センサ或いはその他の導電装置を具えた応用とされうる。
【００２３】
即ち、本発明の光電子装置の形成方法は、基板の上に光電子層を形成し、その後、低温工程と固相再成長の方式で、光電子層の上に導電手段を形成し、続いて融点の比較的低い装置を形成し（例えばアクリルを基板とする）、光電子装置の形成を完成する。本発明に記載の技術内容は、光電子装置或いはその他の導電手段を具えた装置の材料の選択上の多様性を増し、並びに透明基板と半導体層を接合する工程を簡易化する。透明材料を基板とする時、透明基板の応用により光電子装置の運転機能と発光効率を一層強化することができる。
【００２４】
以上は本発明の実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。
【図２】本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。
【図３】本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。
【図４】本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。
【図５】本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２１０  底材
２２０  第１半導体層
２３０  活性層
２４０  第２半導体層
２６０  透明基板
２７０  電極
２８０  電極
【図１】
2005150361.tif 000003
【図２】
2005150361.tif 000004
【図３】
2005150361.tif 000005
【図４】
2005150361.tif 000006
【図５】
2005150361.tif 000007