(57)【要約】  本発明によるオプトエレクトロニクス半導体は、活性半導体積層部（１０）と反射性層系（２０）とを有し、前記反射性層系（２０）は、前記活性半導体積層部（１０）に当接する第１の誘電材料を含んだ第１のビーム透過性層（２１）と金属層（２３）とを有し、前記金属層（２３）は前記第１のビーム透過性層（２１）の、前記活性半導体積層部（１０）とは反対側に配設され、前記第１のビーム透過性層（２１）と金属層（２３）との間に、第２のビーム透過性層（２２）が設けられ、前記第２のビーム透過性層（２２）は付着性の改善された材料を含み、そこには金属層（２３）が直接被着され、第１の誘電材料とは異なる付着性の改善された材料に対する前記金属層（２３）の付着性が、第１の誘電材料に対する付着性に比べて向上するように選定されている。
2012525693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体（１）であって、
活性半導体積層部（１０）と、
反射性層系（２０）とを有しており、
前記反射性層系（２０）は、前記活性半導体積層部（１０）に当接する第１の誘電材料を含んだ第１のビーム透過性層（２１）と、金属層（２３）とを有しており、
前記金属層（２３）は前記第１のビーム透過性層（２１）の、前記活性半導体積層部（１０）とは反対側に配設されており、
前記第１のビーム透過性層（２１）と金属層（２３）との間に、第２のビーム透過性層（２２）が設けられており、
前記第２のビーム透過性層（２２）は付着性の改善された材料を含んでおり、該付着性の改善された材料に、前記金属層（２３）が直接被着されており、さらに、
前記付着性の改善された材料は、第１の誘電材料とは異なり、当該付着性の改善された材料に対する前記金属層（２３）の付着性が、第１の誘電材料に対する付着性に比べて向上するように選定されたものであることを特徴とするオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項２】
前記付着性の改善された材料は、二酸化珪素を除く第２の誘電材料である、請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項３】
前記付着性の改善された材料は、窒素化合物である、請求項２記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項４】
前記窒素化合物は、ＡｌＮ、ＳｉxＮy、Ｓｉ3Ｎ4、ＴａＮを含むグループから選択されている、請求項３記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項５】
前記付着性の改善された材料は、透明導電性酸化物である、請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項６】
前記付着性の改善された材料は、窒化インジウムタングステン、酸化インジウム亜鉛又は酸化亜鉛である、請求項５記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項７】
前記第２のビーム透過性層（２２）は、１０ｎｍ以下の層厚さ（Ｄ）を有している、請求項１から６いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項８】
前記第２のビーム透過性層（２２）は、高い屈折率と低い屈折率を交互に有している複数の層対（２２Ａ，２２Ｂ）からなる層系を含んでおり、各層対の一つの層（２２Ｂ）は、前記付着性の改善された材料からなっている、請求項１から７いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項９】
前記第１の誘電材料は、二酸化珪素である、請求項１から８いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１０】
前記金属層（２３）は、多層構造部を有しており、該多層構造部は、前記活性半導体積層部（１０）に向いた側に付着性介在層（２３Ａ）を含んでおり、該付着性介在層（２３Ａ）は、前記付着性の改善された材料に直接被着されており、さらに前記付着性介在層（２３Ａ）の、前記活性半導体積層部（１０）とは反対側に、反射器層（２３Ｂ）が含まれている、請求項１から９いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１１】
前記付着性介在層（２３Ａ）は、Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｎｉの金属のうちの少なくとも一つを含むか又はこれらの金属のうちの一つから形成されている、請求項１０記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１２】
前記付着性介在層は、１ｎｍ以下の層厚さを有している、請求項１０または１１記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１３】
前記金属層（２３）は、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕの金属のうちの一つを含むか又はこれらの金属のうちの一つから形成されている、請求項１から１２いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１４】
前記反射器層（２３Ｂ）は、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕの金属のうちの一つを含むか又はこれらの金属のうちの一つから形成されている、請求項１０から１３いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【請求項１５】
オプトエレクトロニクス半導体（１）であって、
活性半導体積層部（１０）と、
反射性層系（２０）とを有しており、
前記反射性層系（２０）は、前記活性半導体積層部（１０）に当接する第１の誘電材料を含んだ第１のビーム透過性層（２１）と、金属層（２３）とを有しており、
前記金属層（２３）は、前記第１のビーム透過性層（２１）の、前記活性半導体積層部（１０）とは反対側に配設されており、
前記第１のビーム透過性層（２１）と金属層（２３）との間に、第２のビーム透過性層（２２）が設けられており、
前記第２のビーム透過性層（２２）は付着性の改善された材料を含んでおり、該付着性の改善された材料には前記金属層（２３）が直接被着されており、さらに、
前記付着性の改善された材料は、第１の誘電材料とは異なっており、
前記第１の誘電材料は、二酸化珪素であり、
前記付着性の改善された材料は、窒素化合物であり、
前記窒化化合物は、ＡｌＮ、ＳｉxＮy、Ｓｉ3Ｎ4、ＴａＮを含むグループから選択されており、さらに、
前記金属層（２３）が多層構造部を有しており、該多層構造部は、前記活性半導体積層部（１０）に向いた側に付着性介在層（２３Ａ）を含んでおり、該付着性介在層（２３Ａ）は、前記付着性の改善された材料に直接被着されており、さらに前記付着性介在層（２３Ａ）の、前記活性半導体積層部（１０）とは反対側に、反射器層（２３Ｂ）が含まれていることを特徴とするオプトエレクトロニクス半導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射層系を備えたオプトエレクトロニクス半導体に関している。
【背景技術】
【０００２】
ビーム透過性の層と金属層を含んでいる、反射層系を備えたオプトエレクトロニクス半導体に係る本願における課題は、金属層の離層の危険性を低減することにある。
【０００３】
前記課題は、請求項１の特徴部分に記載されている本発明によるオプトエレクトロニクス半導体によって解決される。この半導体の有利な構成例及び改善例は、従属請求項に記載されており、これによってそれらの開示内容も本願明細書に明示的に取り入れられる。
【０００４】
以下ではオプトエレクトロニクス半導体を説明する。この半導体は活性型の半導体層を有している。この活性型半導体層は、有利にはｎ形導電層とｐ形導電層を含み、これらのｎ形導電層とｐ形導電層の間に活性層を含んでいる。この活性層は、ビームの生成のために、有利にはｐｎ接合部と、ダブルヘテロ構造と、単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造を有している。活性の半導体積層部は、有利には赤外線スペクトル領域、可視光スペクトル領域、及び／又は紫外線スペクトル領域の電磁ビームの放射のためにも受けられている。代替的に若しくは付加的に、前記活性の半導体積層部は、電磁ビームの受光のために設けられていてもよい。この活性半導体積層部は、有利には成長基板上でエピタキシャル成長によって析出されたエピタキシャル積層体であり、前記成長基板は、後から除去されるか、非常に薄く形成され得る。
【０００５】
前記オプトエレクトロニクス半導体は、さらに付加的に反射層系を有している。この反射層系は、第１のビーム透過性層を含んでいる。この第１のビーム透過性層は、活性半導体積層部に当接している。本発明の有利な実施形態によれば、前記第１のビーム透過性層は、誘電材料、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）を含んでいる。
【０００６】
本願における"ビーム透過性層"とは、その放射と受光のために活性半導体積層部が設けられている電磁ビームに対して、少なくとも部分的に透過性の特性を有し、場合によっては透明な組成材料からなる層を指す。有利な実施形態によれば、第１のビーム透過性層が分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含み、この反射器は例えばそれぞれ１つのＳｉＯ2層とＴｉＯ2層を含んでいる。
【０００７】
さらに前記反射層系は、金属層も含んでおり、この金属層は、半導体積層部から離れる方向で第１のビーム透過性層に続いている。換言すれば、前記金属層は、第１のビーム透過性層の、半導体積層部とは反対側に配設されている。
【０００８】
第１のビーム透過性層と金属層との間には、第２のビーム透過性層が設けられる。この第２のビーム透過性層は、付着力の改善された材料を含んでいるか、付着力の改善された材料から形成されている。金属層は、第２のビーム透過性層における付着力の改善された材料に直接被着される。付着力の改善された材料は、第１の誘電材料とは異なっている。それ故に、金属層の付着力は次のように選定される。すなわち、第１の誘電材料上の付着性に比べて改善されるように選定されている。
【０００９】
良好な付着性は特に、付着性の改善された材料から金属層をはがすのに要する引張り力及び／又は剪断力が、誘電材料上に直接被着されている相応の金属層をそこからはがすのに要する相応の引張り力ないし剪断力よりも大である場合に存在する。
【００１０】
そのような反射性の層系は、高い反射性を得るのに有利である。例えば、半導体積層部内でフラットな角度で反射性層系方向に延在する光ビームが、半導体積層部と第１のビーム透過性層との間の境界面において全反射する。全反射に対する反射条件を満たしていない、第１のビーム透過性層内へ入射する光ビームは、例えば金属層を用いて、半導体積層部方向へフィードバック反射する。このようにして、広い角度範囲に亘って高い反射性が得られる。
【００１１】
半導体積層部方向へ突出する、反射性層系の透過層への金属層の付着が不十分であるならば、例えば少なくともところどころの金属層の離層によって構成品自体が使い物にならなくなる危険性が高まる。
【００１２】
この危険性は、金属層の特に良好な付着性を得るための第２のビーム透過性層を用いることによって低減され得る。特にそのような構成部品の大量生産の場合には、このようにして、有利には、欠陥部品及び／又は使用不能部品の割合を非常に少なくすることができるようになる。
【００１３】
有利な実施形態によれば、付着性の改善された材料は、第２の誘電材料である。この第２の誘電材料は、有利には第１の誘電材料とは異なっている。特に第２の誘電材料は二酸化珪素とは異なる。二酸化珪素は、金属層に対して特に不都合な付着特性を有する誘電材料である。
【００１４】
有利には、付着性の改善された材料、特に第２の誘電材料は、含窒素化合物、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、Ｓｉ3Ｎ4などの窒化珪素（ＳｉxＮy）、または窒化タンタル（ＴａＮ）などである。本発明によれば、付着性の改善された材料として窒素化合物を含んだ、第２のビーム透過性層を用いることによって、金属層の特に良好な付着性が得られることがわかった。含窒素化合物、特に窒化珪素Ｓｉ3Ｎ4への金属層の付着は、特に他の誘電材料、例えば二酸化珪素への付着に比べて遙かに良好である。
【００１５】
代替的な実施形態によれば、付着性の改善された材料は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ，Transparent Conducting Oxide）である。有利にはこの透明導電性酸化物は、窒化インジウムタングステン（ＩＷＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。本発明によれば、例えば酸化亜鉛が金属層に対する特に良好な付着性を得られることがわかった。他の透明導電性酸化物、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、二酸化珪素よりも良好な付着性を有している。しかしながら酸化亜鉛の付着特性は、その他の透明導電性酸化物に比べてさらに改善される利点を有している。
【００１６】
第２のビーム透過性層は、有利な実施例によれば、１００ｎｍ以下の層厚さを有している。特に有利には、第２のビーム透過性層は、１０ｎｍ以下の層厚さを有している。このような層厚さのもとでは、第２の透過性層による吸収損が特に小さくなるという利点が得られる。そのような小さな層厚さは、特に透明導電性酸化物の場合、付着性の改善された材料として有利となる。なぜなら吸収性が比較的強くなるからである。
【００１７】
別の有利な実施形態によれば、第２のビーム透過性層が、高い屈折率と低い屈折率を交互に有した層対からなる層系を有している。そのような層系は、例えば分布ブラッグ反射器である。そのような分布ブラッグ反射器は、当業者にとっては基本的に公知なものなので、ここでの詳細な説明は省く。本発明による分布ブラッグ反射器においては、複数の層対又は各層対が、付着性の改善された材料からなる層、特に窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）や酸化亜鉛からなる層を含んでいる。単一の層対ないし複数の層対の第２の層は、例えば二酸化珪素からなる。この場合に重要なことは、分布ブラッグ反射器の半導体積層部とは反対側が、付着性の改善された材料からなる層で終端していることである。なぜならそこには金属層が直接被着されるからである。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば、前記金属層が多層構造部を有している。この多層構造部は、半導体積層部に向いた側に付着性の介在層を有しており、この付着性介在層は、第２の透過性層の付着性の改善された材料に直接被着されている。前記付着性介在層には、半導体積層部から離れる方向で、反射器層が後続している。
【００１９】
有利には、前記付着性介在層には、Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｎｉによって形成される金属グループのうちの少なくとも一つが含まれている。例えば付着性介在層は、これらの金属の一つから形成されるか又はこれらの金属の合金から形成されてもよい。有利には前記付着性介在層は、５０ｎｍ以下の厚みを有しており、特に有利には、１ｎｍ以下の厚みを有している。
【００２０】
金属層は、有利には、次の金属、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕのうちの一つを含むか又はこれらの金属のうちの一つからなっていてもよい。有利には、これらの金属は反射器層に含まれている。反射器層は、有利には半導体積層部とは反対側の付着介在層に接している。
【００２１】
本発明のさらなる利点及び有利な実施形態は、以下の明細書で図面に基づき詳細に説明する実施例からも得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例による半導体の概略的な断面図
【図２】本発明の第２実施例による半導体の概略的な断面図
【００２３】
実施例
図中の実施形態において、同じ構成要素又は機能の同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。また前記図面とこれらの図面中に描写されている要素、特に層は、必ずしも縮尺通りに示されているものではないことを理解されたい。それどころか個々の要素にいたっては、理解しやすくするために、及び／又は見易くするために、誇張して大きく、例えば意図的に太く示される場合もあり得る。
【００２４】
図１には、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体１の第１実施例が示されている。この半導体１は、活性半導体積層部１０を有している。この活性半導体積層部１０は、例えば成長基板（図示せず）の上でエピタキシャル成長されたものである。この成長基板は後から除去してもよいし、極度に薄膜化してもよい。
【００２５】
活性半導体積層部１０は、ｎ形導電層１１と、活性層１２と（この層は例えば光ビームを生成するための多重量子井戸構造を含んでいてもよい）、ｐ形導電層１３とを含んでいる。なお前記ｎ形導電層１１とｐ形導電層１３の順序は入れ替わっていてもよい。前記活性半導体積層部１０の第１主要面１０１には、反射性の層系２０が被着されている。本発明によれば、この反射性層系２０は、第１のビーム透過性層２１と、第２のビーム透過性層２２と、金属層２３とからなっている。
【００２６】
第１のビーム透過性層２１の第１主要面２１１には、第２のビーム透過性層２２が被着されている。第１のビーム透過性層２１の第１の主要面２１１に対向して位置する第２の主要面２１２が、半導体積層部１０の第１主要面１０１と接している。第２のビーム透過性層２２の第１主要面２２１には、金属層２３が被着されている。前記第１主要面２２１に対向して位置している第２のビーム透過性層２２の第２主要面２２２は、第１のビーム透過性層２１の第１主要面２１１と接している。
【００２７】
第１のビーム透過性層２１は、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2）から形成されている。第２のビーム透過性層２２は、本発明によれば、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）から形成され、１０ｎｍ以下の層厚さＤを有している。当該実施例の有利な変化例によれば、第２のビーム透過性層２２が透明導電性酸化物ＺｎＯからなっている。
【００２８】
本発明によれば、金属層２３が、付着性介在層２３Ａと反射器層２３Ｂからなっている。前記金属層２３の主要面２３２は第２のビーム透過性層２２に接している。前記付着性介在層２３Ａは、付着性の改善された材料、すなわち本発明によれば、窒化珪素に直接被着されるか、当該実施例の変化例の場合では、第２のビーム透過性層２２の酸化亜鉛に直接被着される。
【００２９】
前記付着性介在層２３Ａは、例えばクローム（Ｃｒ）及び／又はチタン（Ｔｉ）からなっている。この付着性介在層２３Ａには、反射器層２３Ｂが直接被着されており、この反射器層２３Ｂは本発明によれば銀（Ａｇ）でからなっている。
【００３０】
図２には、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体１の第２実施例が示されている。この第２実施例によるオプトエレクトロニクス半導体１は、第２のビーム透過性層２２が分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）で構成されている点が第１実施例によるオプトエレクトロニクス半導体１と異なっている。
【００３１】
この第２実施例によれば、第２のビーム透過性層２２は、高い屈折率と低い屈折率を交互に有している複数の層からなる層対２２Ａ、２２Ｂを含んでいる。例えば前記層対の第１の層２２Ａは、二酸化珪素からなり、この二酸化珪素は屈折率ｎがほぼ１．４５の値を有している。また前記層対の第２の層２２Ｂは、窒化珪素からなり、この窒化珪素は屈折率ｎがほぼ２の値を有している。前記分布ブラッグ反射器ＤＢＲは、例えば少なくとも五つのそのような層対２２Ａ，２２Ｂを有し、特に有利には、少なくとも１０個のそのような層対２２Ａ，２２Ｂを有している。
【００３２】
第２のビーム透過性層２２の、半導体積層部とは反対側の第１主要面２２１においては、当該分布ブラッグ反射器ＤＢＲが窒化珪素層２２Ｂでもって終端している。この窒化珪素層２２Ｂに金属層２３が直接被着されている。
【００３３】
本発明は、前述してきたような種々の実施例の記載によってこれらの実施形態に限定されるものではない。それどころか本発明は、あらゆる新たな特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせも含有するものである。このことは特に従属請求項に記載された特徴のあらゆる組み合わせにも当てはまり、たとえそれらの特徴若しくはそれらの組み合わせ自体がこれらの従属請求項や実施例の説明に明示的に記載されていなくても覆されることはない。
【００３４】
この特許出願は、独国特許出願第１０  ２００９  ０１９５２４．６の優先権を主張するものであり、これによってそれらの開示内容は本願に含まれるものとなる。
【図１】
2012525693.tif 000003
【図２】
2012525693.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月6日(2012.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記付着性の改善された材料は、酸化インジウムタングステン、酸化インジウム亜鉛又は酸化亜鉛である、請求項５記載のオプトエレクトロニクス半導体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
代替的な実施形態によれば、付着性の改善された材料は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ，Transparent Conducting Oxide）である。有利にはこの透明導電性酸化物は、酸化インジウムタングステン（ＩＷＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。本発明によれば、例えば酸化亜鉛が金属層に対する特に良好な付着性を得られることがわかった。他の透明導電性酸化物、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、二酸化珪素よりも良好な付着性を有している。しかしながら酸化亜鉛の付着特性は、その他の透明導電性酸化物に比べてさらに改善される利点を有している。
【国際調査報告】
2012525693.tif 000005
2012525693.tif 000006
2012525693.tif 000007
2012525693.tif 000008
2012525693.tif 000009
2012525693.tif 000010
2012525693.tif 000011
2012525693.tif 000012