基于GaN的半导体发光器件及其制造方法

专利名称：：基于GaN的半导体发光器件及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及基于GaN的半导体发光器件及其制造方法，所述基于GaN的半导体发光器件具有由基于GaN的半导体形成的部件层。
背景技术：
：在近几年，作为用于短波长发光器件的半导体材料，基于GaN的化合物半导体材料已经引起注意。通过金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法、分子束外延(MBE)方法等可以将基于GaN的化合物半导体形成在蓝宝石单晶、各种其它氧化物或III-V族化合物的衬底上。尽管与GaN超过10。/。的晶格常数差异，但蓝宝石单晶衬底是发现的普遍接受的衬底，因为归因于形成A1N或AlGaN緩冲层，在其上可以形成良好的氮化物半导体。当使用蓝宝石单晶衬底时，在其上依次堆叠n型半导体层、发光层和p型半导体层。由于蓝宝石单晶衬底是绝缘体，其部件结构通常允许存在形成在p型半导体层上的正电极和形成在n型半导体层上的负电极。存在两种类型，即正装(face-up)系统和倒装芯片系统，正装(face-up)系统使用例如铟锡氧化物(ITO)的透明电极作为正电极从p型半导体侧提取光，倒装芯片系统通过使用例如Ag的高反射膜作为正电极从蓝宝石衬底侧提取光。虽然如上所述蓝宝石衬底通常被广泛地接受，但由于其是绝缘体，蓝宝石衬底存在一些问题。笫一个问题为为了在n型半导体层上形成负电极，通过蚀刻直到暴露了n型半导体层为止来去除发光层，用于形成负电极的部分减少了发光层的面积，由此成比例地降低了输出。第二个问题为由于正电极和负电极都位于衬底的同一表面的一侧上，会不可避免地沿水平方向发生电流的流动，由此会局部地形成高电流密度部分，其结果是器件将产生热。第三个问题为由于蓝宝石单晶衬底具有低热导率，不能扩散产生的热，因此不可避免地会增加器件的温度。为了解决上述问题，公开了用于制造氮化物半导体发光器件的方法，该方法为通过将导电衬底接合到通过依次在蓝宝石单晶衬底上堆叠n型半导体层、发光层和p型半导体层而形成的叠层体，然后去除蓝宝石单晶衬底，并在上侧面和下侧面上设置正电极和负电极(参考日本专利No.3511970)。导电衬底的接合存在各种问题，例如，掩^的强度和掩^的温度造成的衬底的热膨胀系数的波动和接合界面的电阻的增加。为了提高接合强度，公开了用于使其晶轴的方向一致后再接合相同的半导体器件的方法(参考JP-AHEI6-296040)。当将该方法应用到基于GaN的半导体发光器件时，需要使用具有沿具有导电性的单轴方向聚集的所有晶面的单晶或多晶衬底作为#衬底。然而，当使用硅衬底时，虽然为了提高硅衬底与具有(O(H)取向的基于GaN的半导体器件的接合特性而使用(lll)面是有利的，但实际上却难以提高接合特性，因为对应Si(111)面一侧的长度a/V^是3.84A，量值与3.16A的GaN晶格常数《偏离了22%。通常使用MOCVD方法在蓝宝石单晶衬底上形成基于GaN的半导体发光器件。当在高温(在300。C附近)下使用共晶合金例如AiiSn接合基于GaN的半导体发光器件时，蓝宝石单晶衬底与接合衬底(导电村底)之间热膨胀系数的巨大差异会导致产生热应力并阻碍了成功地进行接合。关于该问题，例如，已经公开了选择例如热膨胀系数基本与蓝宝石单晶衬底相等的Cu-W用于接合衬底的想法(参考JP-A2004-266240)。然而，该方法存在这样的问题，例如，限制了将用于接合衬底的衬底的种类，和归因于使用了用于接合的共晶金属的取决于温度的易损性。为了避免两种衬底之间的热膨胀系数的差异，已经公开了在标准室温附近进行接合的方法(参考JP-A2004-337927)。因为该方法通过例如在标准室温附近的真空中使用惰性气体离子束辐射来清洁和激活接合表面，其有效地处理了衬底热膨胀系数的问题和接合界面电阻增加的问题。然而，在基于GaN的半导体发光器件的情况下，单独使用该方法无法获得足够的接合强度。考虑到通过将导电衬底例如硅衬底接合到由在衬底上堆叠基于GaN的半导体而产生的叠层体以及随后去除叠层体一侧的衬底来制造基于GaN的半导体发光器件时的上述情况，获得了本发明，并且本发明旨在提供一种基于GaN的半导体发光器件及其制造方法，该基于GaN的半导体发光器件能够提高接合强度并充分降低了在接合界面上的电阻分量。
发明内容为了实现上述目的，本发明提供了一种基于GaN的半导体器件作为其第一方面，所述基于GaN的半导体器件包括叠层体，所述叠层体具有依次堆叠的n型半导体层、发光层和p型半导体层，每一层均由基于GaN的半导体形成，并具有由金属制造的第一接合层作为最外层；导电衬底；以及第二接合层，其形成在所述导电衬底上，适合于将与形成所述导电衬底的侧面相对的其接合表面接合到所述第一接合层，所述第二接合层由与所述第一接合层相同晶体结构的金属制造，并沿所述M表面的垂直方向和所述接合表面的面内方向呈现出相同的晶体取向。本发明的第二方面包括根据所述第一方面的基于GaN的半导体器件，还包括在所述导电衬底与所述第二接合层之间形成的晶格匹配层。本发明的笫三方面包括根据所述第二方面的基于GaN的半导体器件，其中所述晶格匹配层是由选自Hf、Mg和Zr的任何一种金属的简单金属制造，或由选自Hf、Mg和Zr的两种或更多种金属的合金制造。本发明的第四方面包括根据所述第一到第三方面中的任何一项的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层具有面心立方结构并沿所述接合表面的所述垂直方向呈现出(111)的晶体取向。本发明的第五方面包括根据第四方面的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu和Ir中的任何一种形成。本发明的第六方面包括根据所述第五方面的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由An或An合金形成。本发明的第七方面包括根据所述第一到第三方面中的任何一项的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层和所述第二M层均具有六方最紧密堆积结构和沿所述接合表面的所述垂直方向的(OO'l)的晶体取向。本发明的第八方面包括才艮据所述第七方面的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由Ru或Re形成。本发明的第九方面包括根据所述第一到第八方面中的任何一项的基于GaN的半导体器件，其中所述第一接合层与所述第二接合层的晶格常数差异在5%以内。本发明的第十方面包括根据所述第一到第九方面中的任何一项的基于GaN的半导体器件，其中所述导电衬底是由硅单晶形成的硅村底。本发明的第十一方面包括根据所述第十方面的基于GaN的半导体器件，其中所述导电衬底是由硅单晶形成的硅衬底并具有(111)面作为衬底表面。本发明的第十二方面包括根据所述第十一方面的基于GaN的半导体器件，其中所述第二接合层被直接淀积在所述珪衬底的所述(111)面上。本发明的第十三方面包括根据所述第十一方面的基于GaN的半导体器件，还包括在所述硅衬底与所述第二接合层之间形成的取向调节层。本发明的第十四方面包括根据所述第十三方面的基于GaN的半导体器件，其中所述取向调节层是由Ag或Ag合金形成。本发明还提供了一种用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法作为其第十五方面，所述方法包括以下步骤在衬底上形成第一叠层体，所述第一叠层体具有每一层均由基于GaN的半导体形成的依次堆叠的至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，并具有由金属制造的第一接合层作为最上层；在导电村底上形成第二叠层体，所述第二叠层体具有由与所述第一接合层相同晶体结构的金属制造的第二接合层，并且所述第二接合层沿接合表面的垂直方向和所述接合表面的面内方向均呈现出相同的晶体取向；通过互接合集成所述第一叠层体与所述第二叠层体；以及从所述第一叠层体去除所述衬底。本发明的第十六方面包括根据所述第十五方面的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中通过在真空中使用惰性气体离子束或惰性气体中性原子束辐射所述接合层的M表面来进行所述互接合。本发明的第十七方面包括根据所述第十五或十六方面的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述衬底是由蓝宝石制造。本发明的第十八方面包括根据所述第十五到十七方面中的任何一项的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述导电衬底是由珪单晶形成的硅衬底并具有(111)面作为衬底表面以及，当所述第二接合层具有Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu或Ir的面心立方结构(111)面或Ru或Re的六方紧密堆积结构(00.1)面时，利用RCA清洁来清洁所述衬底表面并随后使用稀释氢氟酸氢封端，然后使用能够提供极高真空度的膜淀积装置形成所述第二接合层。本发明的第十九方面包括根据所述第十八方面的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述真空度大于1.0xl(T4Pa。根据本发明，由于在所述叠层体侧面上的接合层和在所述硅衬底或其它导电衬底上的接合层由相同晶体结构的金属形成并沿接合表面的垂直方向和沿所述接合表面的面内方向均具有相同的晶体取向，这可以提高两个接合层之间的接合强度并充分地降低接合界面的电阻分量。通过下面给出的说明并参考附图，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将对于本领域的技术人员变得显而易见。图1(A)到图1(C)是图示了用于制造本发明所构思的基于GaN的半导体发光器件的方法的过程步骤的示例性视图2是示例了第一叠层体结构的实例的示意性截面图3(A)是示出了六方晶体系统的晶格常数a的示例性视图，以及图3(B)是示出了面心立方晶体系统的晶格常数的示例性^L图；图4是示例了第二叠层体结构的实例的示意性截面图；图5(A)和图5(B)是图示了接合第一叠层体与第二叠层体的示例性-f见图6是示例了在通过剥离去除衬底之后在接合的产物上形成正电极和负电极所产生的结果的示意性截面图7是示例了完成状态的基于GaN的半导体发光器件的示意性截面图8是示例了本发明的灯的一个实例的示意性截面图；图9是示例了实例1的第一叠层体的示意性截面图；图IO示出了实例1中的第一接合层的2e/cp测定结果的图；图11示出了在图10中的Au(220)峰处固定29的进行cp测定的结果的附图12示出了图11中的一个峰的细节并图示了第一接合层的峰半值宽度(cp50)的图;图13是示例了在实例1的第一叠层体中的p型基于GaN的层的峰半值宽度(cp50)的图；图14是示例了实例1的第二叠层体的示意性截面图；图15是示例了完成状态的实例1的基于GaN的半导体发光器件的示意性截面图16是实例2中锥形工件的示意性视图17是示例了完成状态的实例2的基于GaN的半导体发光器件的示意性截面图18是示例了实例15的第二叠层体的示意性截面图；图19是示出了实例15的第二叠层体中的取向调节层的20/(p测定结果的图20是示出了在图19中的Ag(220)峰处固定2e进行cp测定的结果的图21是示出了图20中的一个峰的细节并图示了取向调节层的峰半值宽度(cp50)的图22是示出了实例15的第二叠层体中的第二接合层的2e/(p测定结果的图23是示出了在图22中的Au(220)峰处固定20进行(p测定的结果的图24是示出了图23中的一个峰的细节并图示了取向调节层的峰半值宽度(cp50)的图25是示例了完成状态的实例15的基于GaN的半导体发光器件的示意性截面图26是示例了完成状态的实例16的基于GaN的半导体发光器件的示意性截面图；以及图27是示出了在比较实例5的第二接合层的Au(220)峰处固定29进行cp测定的结果的图。具体实施例方式通过参考附图详细地描述本发明的实施例。图l(A)到图l(C)是图示了用于制造根据本发明的基于GaN的半导体发光器件的方法的过程步骤的示意性-f见图。图l(A)的步骤通过在衬底11上依次堆叠部件层12即每一层均由基于GaN的半导体形成的n型半导体层、发光层和p型半导体层，进而形成插入层13，随后形成由金属制成的第一接合层14作为最外层，由此制造第一叠层体10。然后，通过在导电衬底31上形成中间层32，然后在中间层32上形成第二接合层33,来制造第二叠层体30。第二接合层33由具有与第一接合层相同晶体结构的金属制造，并且沿接合表面的垂直方向和接合表面的面内方向均呈现出相同的晶体取向。图l(B)的下一步骤通过互接合第一接合层14与第二接合层33来集成第一叠层体10与第二叠层体30。图l(C)的后续的步骤通过从第一叠层体10去除衬底11然后设置电极(从示例中略去)来形成基于GaN的半导体发光器件1。顺便而言，本发明在这里构思了提供具有插入层13的第一叠层体和具有中间层32的第二叠层体。插入层13和中间层32是这样的层，根据需要可以略去或便利地设置该层。欧姆接触层、反射层和互扩散阻挡层可作为插入层13，晶格匹配层和取向匹配层可作为中间层32。如图l(C)所示，提供了根据前述工序制造的基于GaN的半导体发光器件1,至少叠层体10具有其每一层均由基于GaN的半导体形成的依次堆叠的部件层12并且具有由金属制造的第一接合层14作为最上层(一个末层)，并且第二接合层33将注定接合到第一接合层14。第二接合层33形成在导电衬底31上，以及使第二接合层33的与其上形成了导电衬底31的侧面相反的侧面上的表面接合到第一接合层14。由相同晶体结构的金属制造第一接合层14和第二接合层33,并且将第一接合层14和第二接合层33制造为沿接合表面的垂直方向和接合表面的面内方向均表现出相同的晶体取向。接下来，以下通过参考图2到图8，将更具体地描述本发明构思的基于GaN的半导体器件及其制造方法。图2是示例了第一叠层体结构的实例的示意性截面图。如示例的，通过将GaN层102、n型半导体层103、发光层104、p型半导体层105、欧姆接触层106、反射层107和第一接合层108依次堆叠在衬底101上来配置第一叠层体IOO。对于衬底IOI,公知包括例如蓝宝石单晶(A1203;A面、C面、M面、R面)、尖晶石单晶(MgAl204)、ZnO单晶、LiAlO;t单晶、LiGaO;j单晶和MgO单晶的氧化物单晶、Si单晶、SiC单晶、GaAs单晶、A1N单晶、GaN单晶、和ZrB2单晶以及其它的硼化物单晶的衬底材料。本发明允许使用包括普遍公知的任何衬底材料而没有任何限制。在以上列举的衬底材料中，蓝宝石单晶和SiC单晶证明是特别优选的。顺便而言，不特别地限制4于底101的水面方向。衬底101可以是无偏角衬底(justsubstrate)或具有偏角的衬底。在衬底101上，通常通过用作緩冲层的GaN层102堆叠n型半导体层、发光层和p型半导体层，其每一层均由基于GaN的半导体形成。将使用的村底和外延层的生长条件会导致不必使用緩冲层。作为基于GaN的半导体，公知通用公式AlxGavInzN,-AMA((^X51、0<YS1、05Z￡l，X+Y+Z-l，符号M表示除氮(N)以外的V族元素，并且A满足OSA^)表示大量的基于GaN的半导体。本发明还允许使用包括普遍/>知的基于GaN的半导体的由通用z^式AlxGaYlnzNLAMA(O^XSl、0￡Y^1、O^ZSl,X+Y+Z=l，符号M表示除氮(N)以外的V族元素，并且A满足0^A^1)表示的基于GaN的半导体而没有任何限制。允许基于GaN的半导体不仅包含Al、Ga和In,而且还包含其它三族元素，并且当需要时，还包含例如Ge、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P、As和B的元素。依赖于膜形成条件以及原材料和反应管的材料所带来痕量杂质，除了有意增加的元素之外，还可能不可避免地包含杂质。不具体限制生长基于GaN的半导体的方法。可以采用目前公知的生长基于GaN的半导体的所有方法，例如MOCVD(金属有机物化学气相淀积)方法、HVPE(混合气相外延)方法和MBE(分子束外延)方法。从膜厚度控制特性和大量生产特性的观点出发，证明MOCVD方法是优选的生长的方法。MOCVD方法使用氢气(H2)或氮气(N2)作为载体气体，三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)作为Ga源，即III族原材料，三甲基铝(TMA)或三乙基铝(TEA)作为Al源，三甲基铟(TMI)或三乙基铟(TEI)作为In源，以及氨气(NH3)，肼(N2H4)等等作为N源，即V族原材料。然后，作为n型掺杂剂，可以使用甲硅烷(SiH4)或乙硅烷(Si2H6)作为Si原材料以及有机锗化合物，例如锗烷气体(GeH4)、四甲基锗((CH3)4Ge))或四乙基锗((C2H5)4Ge),作为Ge原材料。对于MBE方法，可以利用元素锗作为掺杂源。作为p型掺杂剂，例如使用双环戊二烯基镁(Cp2Mg)或二乙基环戊二烯基镁(bisethylcyclopentadiethylmagnesium)(EtCp2Mg)作为Mg原材料。n型半导体层103通常由底层、n接触层和n覆盖层构成。n接触层还可以同时作为底层和/或n覆盖层。底层优选地由AlxGai_xN层(0^X^1，优选0^X50.5，更优选0^XS0.1)形成。其膜厚度至少0.1nm或更大，优选至少0.5jim或更大以及更优选至少lpm或更大。超过这个水平的膜厚度易于获得结晶性优良的AlxGawN层。虽然对于好的结晶性而言未掺杂的状态(〈lxlO"/cm"证明是有利的，但可以使用n型杂质摻杂该底层到lxlO"/cn^至lxlO"/cmS范围内的浓度。虽然不需要特别的限制该n型杂质的种类，但列举Si、Ge、Sn等等作为具体的实例。证明Si和Ge更优选。优选在800至1200°C的范围内，更优选地在1000至1200°C的范围内，调节生长底层的温度。在该范围的温度下进4亍生长，能够使产品具有良好的结晶性。此外，在15至40kPa的范围内调节MOCVD生长炉中的压力。与底层相似，n接触层优选由AlxGa^N层(O^X^l,优选05X^0.5，更优选(^XS0.1)形成。优选使用ii型杂质掺杂n接触层。为了保持与负电极的良好的欧姆接触，抑制开裂的出现，以及保持良好的结晶性，包含lxl017/cm3ilxl0"/cm3范围内,优选地1乂1018/咖3至lxl019/cm3范围内的浓度的杂质证明是有利的。虽然不需要特别的限制该n型杂质的种类，但列举Si、Ge、Sn等等作为实例。证明Si和Ge尤为优选。n接触层的生长温度与底层的生长温度相似。形成n接触层的基于GaN的半导体优选地具有与底层相同的成分。优选将n接触层和底层的总膜厚度i殳定在l-20nm的范围内，优选2-15nm以及更优选3-12nm。当n接触层和底层的总膜厚度落入上述范围时，半导体会保持良好的结晶性。优选在n接触层与发光层104之间设置n覆盖层。这是因为可以保持在n型接触层的表面上产生的整平特性不劣化。n覆盖层可以由AlGaN、GaN、GalnN等形成。还可以为由这样的氮化物成分构成的异质结的形式或以多个周期堆叠它们而形成的超晶格结构的形式。当n覆盖层由GalnN形成时，不必说明优选n覆盖层具有比发光层104的GalnN大的带隙。虽然不特别地限制n覆盖层的膜厚度，但其优选在0.005到0.5nm的范围和更优选0.005到O.lnm的范围。n覆盖层的n型掺杂剂浓度优选在lxlO"到lxl0,cm3的范围内并更优选lxlO"到lxl019/cm3。为了保持良好的结晶性和减小器件的操作电压，在该范围内的掺杂剂浓度证明是有利的。对于将堆叠在n型半导体层103上的发光层104，本发明通常采用这样的发光层，该该发光层由基于GaN的半导体，优选Gai.sInsN(0<s<0.4)的基于GaN的半导体的形成。虽然不特别地限制发光层104的厚度，可以将允许获得量子效应的这样的程度的膜厚度即临界膜厚度作为实例。具体而言，优选在1到10nm的范围内，更优选在2到6nm的范围内。在该范围内的发光层的膜厚度证明有利于光发射的输出。除了单量子阱(SQW)结构之外，发光层可以是多量子阱(MQW)结构，其包括由Gai_sInsN形成的阱层和具有大于阱层的带隙能量的AlcGai.eN(0&<0,3)垒层。然后，可以使用杂质掺杂阱层和垒层。AlcGa^N垒层的生长温度优选为700°C或更大。在80(M10(TC范围内的温度下进行生长证明有利于提高结晶性。在600-900°C，更优选在700-900°C范围内的温度下生长GalnN阱层。具体而言，为了提高MQW的结晶性，优选两层的生长温度不同。p型半导体层105通常包括p覆盖层和p接触层。p接触层可以同时作为p覆盖层。p覆盖层由这样的成分组成，该成分具有大于发光层104的带隙能量。不需要特别地限制，但是仅需要在发光层104内能够捕获载流子。将由AlaGa,-dN(0<必0.4并且优选0.1^d￡0.3)形成的p覆盖层作为优选的实例。为了在发光层内捕获载流子，由该AlGaN形成的p覆盖层证明是有利的。虽然不特别地限制p覆盖层的厚度，但优选处于l到400nm的范围内，更优选5到100nm。p覆盖层的p型掺杂剂浓度优选在lxl018/cm3到^1021/113的范围内并且更优选lxl(T到lxl02°/cm3。当p型掺杂剂浓度在上述范围内时，可以获得极好的p型晶体而不会劣化结晶性。p接触层是至少包括AleGa,.eN(0￡e<0.5，优选0Se$0.2，更优选Ol《0.1)的基于GaN的半导体层。落入上述范围内的Al成分证明有益于保持良好的结晶性和与p欧姆电极建立良好的欧姆接触。将p型杂质(掺杂剂)浓度保持在lxl0"/cm3到lxl()2Vcm3和优选5xlO"/cm3到5xl02(Vcm3的范围内证明有益于保持良好的欧姆接触、防止开裂的产生和保持良好的结晶性。虽然不特别地限制p型杂质，可以列举Mg作为优选的实例。虽然不特别地限制，但AM厚度优选在0.01到0.5nm的范围内并且更优选0.05到0.2nm。在该范围内的膜厚度证明有益于光发射的输出。由于GaN层102、n型半导体层103、发光层104和p型半导体层105总是基于GaN的单晶，为了控制第一*层108的晶体取向的目的，使得需要控制欧姆接触层106和反射层107的晶朱取向。GaN的晶体具有纤锌矿结构并且晶格常数为《=3.16人、c=5.13A。接触欧姆接触层106的p型半导体层105具有随Al的添加而改变的晶格常数。由于所添加的Al的量最多约为10°/。，可以准确地将晶格常数估计为约《=3.16人。(由于AlN的晶体同样具有纤锌矿结构并且晶格常数a-3.08人、f4.93A，所以当该增加的量约是10%时，晶格常数基本上保持不变。)当衬底101由蓝宝石单晶制造，堆叠在衬底101上的基于GaN的单晶(GaN层102、n型半导体层103、发光层104和p型半导体层105)具有(00*1)取向。因此，堆叠在其上的欧姆接触层106、反射层107和第一接合层108优选地具有六方晶体(00.1)表面或面心立方晶体(111)表面。为了能使六方晶体(00'1)面沿基于GaN的单晶的(00.1)取向上取向，晶格常数的差异优选在20%以内。只要差异落入该范围内，可以使晶体取向沿接合表面的垂直方向排列。由于GaN具有的晶格常数为《=3.16A，用于欧姆接触层106、反射层107和第一接合层108的六方晶体具有的晶格常数在a-2.53A到3.79A的范围内。因为取向是(OO.l)，所以可以假设晶格常数c为任何值。当沿接合的面内方向观测时，基于GaN的半导体表现出规则排列的六方结构，如图3所示。为了能够使晶体取向沿接合的面内方向排列，因此，优选使用这样的单晶，其晶朱取向一开始沿面内方向排列。类似于接合表面的垂直方向，为了能够使晶体取向沿接合的面内方向排列，晶格常数的差异优选在20%以内。顺便而言，将晶体取向沿接合的面内方向排列的表述意味着在接合表面中保持规则的晶体结构。例如，因为该晶体具有六方的形状，当取向是(00.1)面时，能够使GaN单晶沿面内方向保持六方对称轴的规则性。在该情况下，甚至在接合层内都最终保持六方对称轴的规则性。面心立方晶体系统的(111)面呈现出与六方晶体系统的(O(H)面相同图案的晶面，如图3(A)和图3(B)所示。面心立方晶体系统的晶格常数《的值1/^等于六方晶体系统的晶格常数《。由于类似于六方晶体的情况晶格常数的差异优选在20%以内，用于欧姆接触层106、反射层107和第一接合层108的面心立方晶体优选具有在《=3.58A到5.36A的范围内的晶格常数。当使用具有在该范围的晶格常数的基于GaN的单晶时，可以沿接合表面的垂直取向和面内取向排列相应的晶体取向。此外，晶面符号中的圆点"."表示了代表晶面的密勒布拉维斯(Miller-Bravais)指数的省略形式。也就是，在六方系统中，例如GaN，通常用四个指数(hkil)表示晶面，其中定义指数"i"为i=-(h+k)。在省略该部分"i"的形式中，使用符号(hk'l)。作为希望欧姆接触层所具有的特性，需要该层施加在p型半导体层105上的接触电阻是小的。在本发明中，需要晶体结构和晶格常数两者落入上所述范围。作为用于欧姆接触层106的材料，使用Pt(面心立方晶体结构，a=3.93A)、Ru(六方最大似然堆积结构，ct=2.70A)、Re(六方最大似然堆积结构，a=2.76A)、Os(六方最大似然堆积结构，《=2.74AJ、Rh(面心立方晶体结构，ct=3.80A)、Ir(面心立方晶体结构，ct=3.84A)、Pd(面心立方晶体结构，《=3.89A)或其他铂族元素或Ag(面心晶体结构，a=4.09A)。在以上所列的其它元素中，Pt、Ir、Rh和Ru证明是有利的，以及Pt证明是特别有利的。虽然为了获得良好的反射使用Ag用于欧姆接触层106是有利的，但该元素确施加了比Pt大的接触电阻。因此，允许Ag用于不需要微高的接触电阻的应用。为了稳定地获得低接触电阻，欧姆接触层106优选具有O.lnm或更大的厚度。更优选地，为了获得均匀的接触电阻，厚度为lnm或更大。此外，由于与Ag合金相比欧姆接触层106具有低的反射因子，因此其优选具有例如30nm或更小的膜厚度，并且更优选地10nm或更小。对于反射层107，可以使用Ag、Al(面心立方晶体结构，a=4.05A)等。为了能够使Ag获得增强的耐腐蚀性和耐高温性，向其增加Mo、Cu、Nd等是有效的。因为添加这些元素中的任何一种的量为5%或更小，所以该添加没有使晶格常数发生明显的改变。为了能够使Al获得增强的平坦性，例如，向其增加Nd是有效的。因为这些元素的添量为5%或更少，所以这样的添加不会使晶格常M生明显改变。对于笫一接合层108,可以是任何的简单金属或合金，只a属或合金具有晶体结构并且在六方晶体系统情况下晶格常数为《=2.53A到3.79A或在面心立方晶体系统情况下晶格常数为cf3.58A到5.36A。然而，金属优选为这样的金属，在接合过程期间当在真空中使用惰性气体离子束或惰性气体中性原子束辐射金属时，该金属的表面易于活化。顺便而言，在这里使用的术语"活化"表示表面被剥离掉附着的杂质并暴露了悬键的状态。由于金属表面通常在空气中比不空气中更易于氧化，随着金属对氧的亲合力减小，从金属剥离氧化物膜的容易度也成比例地增加。因此，使用贵金属证明是有利的。可用于第一接合层108的金属优选包括简单金属，例如Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru、Re和Cu或包含两种或更多的这样的简单金属的合金。依赖于用于第二接合层303的金属，选择用于第一接合层108的金属，下面将具体描述。当第二M层303允许使用简单金属例如呈现出面心立方结构的Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、和Cu或包含两种或更多种这样的简单金属的合金时，用于第一接合层108的金属包括简单金属例如Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、和Cu或包含两种或更多种这样的简单金属的合金。在该情况下，需要第一接合层108和第二接合层303具有相同的面心立方晶体结构以及沿接合表面的垂直方向和接合表面的面内方向具有相同的晶体取向。另一方面，当第二接合层303允许使用简单金属例如呈现六方最大似然堆积结构的Ru和Re或包含两种或更多种这样的简单金属的合金时，可用于第一接合层108的金属包括简单金属例如呈现六方最大似然堆积结构的Ru和Re或包含两种或更多种这样的简单金属的合金。在该情况下，需要第一接合层108和第二接合层303具有相同的六方最大似然堆积晶体结构以及沿接合表面的垂直方向和接合表面的面内方向具有相同的晶体取向。在反射层107与第一接合层108之间，可以插入适合于增强附着和防止反射层107与第一掩^层108之间的互扩散的层。甚至当设置该层时，需要形成该层的金属或合金具有晶格结构并且在六方晶体系统的情况下晶格常数为of=2.53A到3.79A或在面心立方晶体系统的情况下为a-3.58A到5.36A。例如，当将Ag用于反射层107和将Au用于第一接合层时，由于Ag和Au整个地用于形成固溶体，这两层不可避免地会相互扩散。防止该故障的相扩散阻挡层允许使用Pt、Ru、Re、Os、Rh、Ir、Pd、Ti(六方最紧密堆积结构，《=2.95A)、Hf(六方密堆积结构，cc=3.20A)、Zr(六方最紧密堆积结构，《=3.23人)等等。图4是第二叠层体的结构的实例的示意性截面图。参考附图，通过使晶格匹配层302和第二接合层303依次堆叠在导电衬底301上来配置第二叠层体300。顺便而言，当能够使导电衬底301和第二接合层303获得稳定的晶格匹配特性时，便不需要精细地设置晶格匹配层302。虽然导电衬底301允许使用任何物质，只要该物质具有导电性，但优选利用具有导电性的硅单晶的(111)面。由于硅单晶的(111)面具有与GaN(OO'l)面相同的原子排列，所以能够容易地取向Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Cu、Ir等的面心立方结构的(111)面和Ru、Re等的六方最紧密堆积结构的(00.1)面。因此，第二M层303优选由具有这样的面心立方结构或六方最紧密堆积结构的金属形成。由于Si具有的晶格常数为=5.43A，与具有面心立方晶体结构的Au的晶格常数《=4.08入的偏差达到25%，难以获得直接定向。为了在Si的(111)面上取向Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu、Ir等的面心立方结构的(111)面或Ru、Re等的六方最紧密堆积结构的(00.1)面，使用晶格匹配层302是有利的。为了能够在Si的(111)面上取向六方最紧密堆积结构的(OO'l)，晶格匹配层302具有六方密集堆积结构并且与Si的(111)面的对应的边的长度《/7^的3.84A的晶格常数的偏差在20%以内是有利的。由于使用单晶形式的Si，所以只要晶格常数差异在20%以内便可以使晶体取向沿接合表面的面内方向排列。因为与Si的(111)面的相对应的边的长度ce/V^的3.84人的晶格常数的偏差在20%以内，所以将Hf(六方最紧密堆积结构，ct=3.20A)、Mg(六方最紧密堆积结构，a-3.2lA)或Zr(六方最紧密堆积结构，《=3.23A)用于晶格匹配层302证明是有利的。在作为膜淀积晶格匹配层302之前，优选地从Si单晶形成的村底301剥离表面氧化物膜。优选去除表面氧化物膜，因为存在表面氧化物膜会显著地抑制反映Si的(111)面的晶体生长。作为去除表面氧化物膜的方法，在真空装置中实施例如偏置蚀刻的方法证明是有利的。当将Hf、Mg或Zr用于晶格匹配层302时，为了能使六方晶体系统的(OO'l)面的取向在形成晶格匹配层302的Hf、Mg或Zr的(OO'l)取向上，晶格常数差异优选在20%以内。只要该差异落入该范围内，便可以将晶体方向沿接合表面的垂直方向排列。因此，将用于第二接合层303的六方晶体系统的晶格常数，优选地在《=2.58入到3.84A的范围内。顺便而言，由于取向是(OO.l)，晶格常数c可以设定为任何量值。面心立方晶体系统的(111)面呈现与六方晶体系统的(OO'l)面相同图形的晶面，如图3所示。面心立方晶体系统的晶格常数a的值的1/VI等于六方晶体系统的晶格常数《。类似于六方晶体的情况，由于晶格常数的差异优选在20°/。以内，用于第二接合层303的面心立方晶体系统的晶格常数优选在a=3.65A到5.42A的范围内。当晶格常数在该范围内时，可以在晶格匹配层302上排列沿接合表面的垂直方向和接合表面的面内方向的晶体方向。考虑到晶格匹配层302的取向，出于与第一接合层108相同的原因，第二接合层303允许使用筒单金属例如Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru、Re和Cu，或包含两种或更多种这样的简单金属的合^明是有利的。当选择Cu时，例如，通过以膜的形式在晶格匹配层302上淀积Au，然后以膜的形式在其上淀积Cu，来获得第二接合层303。尽管已经描述了使用晶格匹配层302在Si的(111)面上定向Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu、Ir等的面心立方结构的(111)面或Ru、Re等的六方最紧密堆积结构的(00.1)面的情况，下面将解释使用取向调节层代替晶格匹配层302的情况。可以将以下过程用于使Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu、Ir等的面心立方结构的(111)面或Ru、Re等的六方最紧密堆积结构的(00.1)面生长在Si的(111)面上。也就是，通过彻底清洁具有(111)面的硅单晶衬底的表面例如通过RCA清洁，然后使用稀释氢氟酸使清洁的表面经受氢封端(termination)以及随后使用具有极高真空度的膜淀积设备进行膜的淀积来实现生长。通过优选地固定稀释氢氟酸的浓度在约0.1到2wt。/。范围内，以及进行约1到20min时长的处理，可以完成具有(111)面的硅单晶衬底的表面的氢封端。希望在真空装置中获得的最终的真空度尽可能地高，因为在膜淀积过程中存在杂质气体例如氧气或氮气，会导致清洁后的表面无法保持完整。在真空装置中获得的最终真空度优选地在1.0xl(T4Pa到1.0xl(T8Pa以及更优选地在5.0xlO-5Pa到1.0xl(T6Pa。尽管随真空度的增加，外延生长的容易度会成比例地增加，但是使真空装置获得1.0xlO-8Pa的努力会产生诸多不利，如需要装置具有大排放能力的排放系统和需要长时间对真空装置进行烘烤处理。当具有(111)面的硅单晶衬底的表面经历了氩封端时，在例如优选地超过1.0xl(r4Pa和更优选地超过5.0xl(T5Pa的高真空度下可以实现良好的外延生长。在上述金属中，Ag和Si不形成硅化物，因此，可以在具有(lll)面的硅单晶衬底的表面上最容易地实现良好的外延生长。通常认为当Si的(111)面具有7x7结构时，Ag在(111)面获得外延生长。然而，由于为了实现(111)面7x7结构需要使硅单晶衬底经历在约1.0xl0-spa的超高度真空、约1200。C的高温下的处理，所以该外延生长具有缺乏生产效率的缺点。通过使用本发明的工序，甚至可以使用在标准室温下的膜淀积在(111)面上获得Ag或Ag合金的外延生长。虽然作为简单金属的Ag满足在Si的(111)表面上获得外延生长的单独的目的，但允许添加Cu、Nd、Mo、C、In、Sn等等用于增强与Si单晶衬底的附着度和Ag的耐热性。作为以膜的方式淀积Ag的方法，可以使用在真空中淀积膜的任何方法，例如'减射方法、气相淀积方法、MBE方法和乐jOf激光淀积(PLD)方法。然而，使用溅射方法更优选，因为其产生高真空度相对容易并且生产效率优良。可以更好地适合场合的室温或高温下实现膜的淀积。在具有(111)面的硅单晶衬底地表面上淀积Ag膜的情况下，可以不加任何修改地使用淀积的膜作为接合层。然而，为了获得该接合层，使用比Ag难于氧化的Au、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru或Re更有利。使用Au是更优选的。在该情况下，因为整个地转变为固溶体，Ag和Au不可避免的会相互扩散。为了防止该故障，在Ag层上使用互扩散阻挡层是有效的。由于该互扩散阻挡层的形成需要Au的外延生长，需要形成互扩散阻挡层的简单金属或合金具有晶格结构并且在六方晶体系统的情况下晶格常数为ce=2.53A到3.79人或在面心立方晶体系统的情况下a=3.58A到5.36A。因此，互扩散阻挡层允许使用Pt、Ru、Re、Os、Rh、Ir、Pd、Ti(六方最紧密堆积结构，cf=2.95A)、Hf(六方最紧密堆积结构，cf=3.20A)、Zr(六方最紧密堆积结构，《=3.231)等等。作为淀积形成第一叠层体的欧姆接触层106、反射层107、互扩散阻挡层107和第一接合层108和形成第二叠层体300的晶格匹配层302、取向调节层、互扩散阻挡层和第二接合层303的方法，可以使用公知的淀积方法，例如气相淀积方法、'减射方法和化学气相淀积(CVD)方法。形成第一叠层体100的反射层106、互扩散阻挡层和第一接合层108和形成第二叠层体300的晶格匹配层302、取向调节层、互扩散阻挡层和第二接合层不需要特别地限制膜厚度。然而，为了获得良好的晶体性，其每一个优选lnm或更大。因为由于膜厚度增加的缘故而不会特别地劣化结晶性，所以不限定膜厚度的上限。然而，从生产率的观点出发，上限优选为10nm或更小。图5是图示了接合第一叠层体与第二叠层体的示例性视图。将两个接合样品402(第一叠层体100和第二叠层体300)分别附着到两个衬底固定物401，使用来自惰性气体离子束源403的惰性气体离子束或使用来自惰性气体中性原子束源403的惰性气体中性原子束(图5(A))辐射这些接合样品402的表面(第一接合层108的接合表面和第二接合层303的M表面)，然后将接合样品402的各接合表面分别设置在彼此的顶部上(图5(B))。可以通过在保持表面处于活化态(具有暴露的悬键)的同时在真空中接合接合层的表面的任何方法来完成接合。然而，如上所述使用惰性气体离子束或惰性气体中性原子束辐射表面后，优选将接合表面设置在彼此的顶上。由于使用惰性气体离子束或惰性气体中性原子束辐射接合表面之后和在将接合表面设置在彼此的顶部上之前需要一定时长(例如，一秒至60秒)，作为气体重新附着的结果，不可否认将沾污接合层的表面。因此，通过在真空装置中保持最终真空度在l(T4Pa或更小，优选在l(T5Pa或更小的水平，来减少杂质气体的量是有利的。在接合过程期间施压是有利的，因为其会导致接合强度的增强。加压的程度优选为在O.lMPa到100MPa的范围内。如果该程度不足O.lMPa，压力将太小而不能获得足够的掩^强度。如果程度超过100MPa，压力将可能对衬底造成损害。更优选地，程度在lMPa到10MPa的范围内。作为惰性气体，只要其具有惰性的性质便可以使用任何气体。然而，使用He、Ne、Ar、Kr或Xe是有利的。具体而言，Ar更有利，因为可以低成本地生产Ar。为了增强接合强度，在接合期间或之后施加热是有利的。当衬底101是由蓝宝石构成并且导电衬底301是由硅单晶构成时，因为蓝宝石和硅具有大的热膨胀系数差异，通过该加热而达到的温度优选为200。C或更小。为了在接合过程期间的接合强度和降低在接合界面内的电阻分量，应满足第一接合层108和第二接合层303具有相同的晶体结构。然而，第一接合层108和第二接合层303之间的晶格常数差在5%以内是更有利的。第一接合层108和第二接合层303的物质种类相同是更有利的。例如，当第一接合层108由Au形成并具有沿接合表面的垂直方向的(111)的晶体取向时，第二接合层303同样由Au形成并同样具有沿接合表面的垂直方向的(111)的晶体取向是有利的。接合第一叠层体100与第二叠层体300之后，剥离掉第一叠层体100的衬底101。作为去除衬底101的方法，可以使用任何公知技术而没有限制，例如抛光、蚀刻和激光剥离。当采用激光剥离方法时，使用KrF受激准分子激光器(波长248nm)或ArF受激准分子激光器(波长193nm)是有利的。在去除衬底之后，通过抛光或蚀刻方法去除緩冲层(GaN层102)以暴露出n型半导体层103。然后，在n型半导体层103上形成负电极502和在导电衬底301的背表面上形成正电极501，如图6所示。作为负电极502，公知各种成分的负电极和结构。可以没有限制地采用任何这些公知的负电极。作为正电极501，公知使用材料例如Au、Al、Ni和Cu的各种结构。可以没有限制地采用任何的这些公知的材料。在形成负电极502和正电极501之后，分离在晶片上整体制造的器件以最终获得本发明的基于GaN的半导体发光器件lA，如图7所示。作为实现该分离的方法，可以没有限制地使用任何的公知技术，例如激光划线方法和划片方法。接下来，将描述使用上述基于GaN的半导体来配置灯的情况。图8是示例了本发明的灯的一个实例的示意性截面图。以(锥形的)坯料(shell)的形状处理本发明的上和下电极类型的基于GaN的半导体器件1A，并且在适当的位置安装该坯料，由此形成图8中图示的灯80。其可以通过任何公知方法制造。更具体而言，可以通过用导电附着剂，例如银浆，将基于GaN的半导体发光器件1A的正电极501附着到框架81上来形成灯80，框架81是一对框架81和82中的一个，并且用由金制成的线83将基于GaN的半导体发光器件1A的负电极502附着到框架82上，然后使用由透明树脂制成的模来模制基于GaN的半导体发光器件1A的周边。现在，下面将通过参考图9到图14来详细地描述本发明的实例。然而本发明不必受这些实例的限制。实例1:在由蓝宝石单晶形成的衬底111上，通过由A1N形成的緩冲层112-1堆叠基于氮化镓(GaN)的化合物半导体层，如图9所示。该基于氮化镓的化合物半导体层通过依次堆叠这些部件层来形成，依次堆叠4|Lmi厚度的GaN的未掺杂底层112-2、2pm厚度的Ge掺杂的n型接触层和0.02pm厚度的n型Iii(uGa。.9N覆盖层而产生的n型半导体层113、由堆叠5周期的具有16nm厚度的掺Si的GaN垒层和2.5nm厚度的In,Ga().94N阱层并最后在其上淀积垒层而形成的多量子阱结构的发光层114、以及通过依次堆叠具有0.01pm厚度的Mg掺杂的p型Alo.07Gao.93N覆盖层和具有0.18nm厚度的Mg掺杂的p型Al。.。2Ga。.98N覆盖层而产生的p型半导体层115。在获得的结构中，n型GaN接触层具有lxl019Cm_3的载流子浓度，GaN垒层具有lxlO"cn^的Si掺杂量，p型AlGaN接触层具有5xl0"cn^的载流子浓度以及p型AlGaN覆盖层具有5xl019cm-3的Mg掺杂量。在本
技术领域：
内公知的通常条件下，通过MOCVD方法堆叠基于GaN的化合物半导体层的部件层112-2、113、114和115。接下来，在p型半导体层115上，通过'减射方法淀积具有1.5nm厚度的Pt层作为欧娟:接触层116。然后，利用賊射方法依次淀积厚度为20nm的Ag作为反射层117-1,厚度为20nm的Pt作为互扩散阻挡层117-2，以及厚度为20nm的Au作为第一接合层118,来获得第一叠层体IIO。为了确定第一接合层118的取向，对第一叠层体110进行面内X射线测量。图10图示了2e/cp的测量的结果。参考图10，横坐标轴绘制29和纵坐标轴绘制A.U.(任意单位)，即，通过X射线探测器所发现的计数的数目除以时间而获得的值。由于在图10中确定了Au(220)峰，可以准确的断定出沿表面的垂直方向出现了Au(lll)取向。图11图示了Au(220)峰处固定29，进行(p测量的结果。参考图11，横坐标轴绘制cp和纵坐标轴绘制A.U.。图ll示出了六个等距离间隔的峰并清楚地示出了六方对称轴。该事实允许准确地推出在p型接触层上外延生长了Au。图12示出了图11中某一个峰的进一步的详细研究结果。峰的半值宽度(cp50)是2.8。，大于图13中示出的p型GaN层的0.25。的值。可以通过假设Au被转化为多晶并导致微扰了取向来解释该事实。接下来，如图14所示，在由具有作为其表面的(111)面的Si单晶所形成的导电衬底311上，通过溅射方法依次淀积20nm厚度的Hf作为晶格匹配层312，和厚度为20nm的Au作为第二接合层313。顺便而言，在导电衬底311上淀积晶格匹配层312的Hf之前，在賊射装置中通过偏置蚀刻从导电衬底311的上侧面去除表面氧化物膜。接下来，在真空装置中接合第一叠层体110与第二叠层体310，同时使第一接合层118和第二接合层313的各自的接合表面设置在彼此的顶部上。在这时，真空装置中的最终真空度设置在1.0xl(T5pa，用Ar气中性原子束辐照两个接合表面一分钟并且通过施加5MPa的压力来接合接合表面。在接合过程的期间和之前以及之后没有进行热处理。然后，通过激光剥离方法从由接合第一叠层体110和第二叠层体310而产生的体去除衬底lll。用ArF受激准分子激光实现激光剥离，每次的激光辐射面积i殳定为700nmx700fxm并且能量密度为1000mJ/cm2。接下来，通过干法蚀刻方法去除由A1N构成的緩冲层112-1和由GaN构成的未掺杂的底层112-2，暴露出n型半导体层113。然后，利用气相淀积在n型半导体层113的表面上淀积厚度400nm的ITO(Sn02:10wt%)。随后，利用气相淀积在ITO512-1的表面上的中间部分淀积由Cr(40nm)、Ti(100nm)和Au(1000nm)形成的负电极512-2。利用公知的光刻技术和剥离技术构图负电极512-2。进一步，利用气相淀积方法在导电衬底311的表面上淀积由Au(1000nm)构成的正电极511。然后，如图15所示，通过划片分离由此产生的晶片以获得基于GaN的半导体发光器件1B，每一个经测量均为350pm的正方形。评价的方法在To-18罐封装中安装基于GaN的半导体发光器件1B并在20mA电流下测量光发射输出Po和操作电压Vf。为了确定附着的特性，在晶片被划片为基于GaN的半导体发光器件而分离之前，测量晶片的膜分离特性。对于该测试，采用了通过组合在JIS(日本工业标准)(JISH8062-1992)中描述的方法与热冲击测试而得到的力口速测试。首先，在将晶片划片为基于GaN的半导体发光器件而分离之前，用切割刀以栅格图形切割间隔lmm的直线划痕。形成划痕的深度达到导电衬底311的表面。随后，在烤箱中保持在40(TC30分钟，然后突然在水中冷却到20。C的温度并干燥。然后，将粘性带(宽度12mm的玻璃纸带，由NichibanCo.,Ltd生产)施加到通过刻画划痕限定并且通过划片而易于分离的基于GaN的半导体发光器件上，使粘性带紧密地附着在表面部分而在后面没有留下任何空隙，然后剥离表面部分。在该情况下，对于已经用划痕分离的每个都是lmm的正方形的发光器件表面的总共100个部分，计数在剥离中幸存的部分的数目。当幸存的部分总数为IOO时，可以宣布没有膜被分离。实例2在由蓝宝石单晶形成的衬底lll上，以与实例l相同的方式依次堆叠部件层，即緩冲层112-1、底层112-2、n型半导体层113、发光层114和p型半导体层115。然后，纟艮据/>知的光刻方法通过干法蚀刻蚀刻从p型半导体层115到緩冲层112-1的基于GaN的半导体的部件层以有效分离，如图16所示。在此时，通过形成锥形的抗蚀剂，同样将在衬底111上的部件层的侧面形成为锥形的形状，从而制造出锥形的层119。接下来，在构建了锥形层119的表面的p型半导体层115上，通过溅射方法依次淀积1.5nm的厚度的Pt层作为欧姆接触层116，淀积厚度为20nm的Ag作为反射层117-1，淀积厚度为20nm的Pt作为互扩散阻挡层117-2,以及淀积厚度为20nm的Au作为第一接合层118。通过利用公知的光刻方法在p型半导体层上淀积欧姆接触层、反射层、互扩散阻挡层和第一接合层来获得第一叠层体。从而，实例2的第一叠层体与实例1的第一叠层体110的区别为从緩冲层112-1到p型半导体层115的部件层形成了锥形层119。用与上述实例l相同的方法制造第二叠层体。随后，用与实例l相同的方法实现接合第一叠层体与第二叠层体，从第一叠层体去除衬底、緩冲层，和底层(暴露n型半导体层)、以及电极的形成。结果，最终制造出每个测量为350pm的正方形的基于GaN的半导体发光器件1C如图15所示。通过实例1的过程，评价随后获得的基于GaN的半导体发光器件1C的光发射输出Po、操作电压Vf和附着特性。在下面的表1中示出了实例1和实例2的主要制造^Ht以及评价结果(光发射输出Po、操作电压Vf和在剥离中幸存的部分的数目)。<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>通过实例2的过程制造基于GaN的半导体发光器件，其中以上"1中所示的条件改变反射层、互扩散阻挡层、第一接合层、第二接合层和晶格匹配层，并用与实例2相同的方法进行评价。对比实例1到4通过实例2的过程制造基于GaN的半导体发光器件，其中以上述表1中所示的条件改变反射层、互扩散阻挡层、第一接合层、第二接合层和晶格匹配层，并用与实例2相同的方法进行评价。如实例1中示例的，通过使第一接合层和第二接合层使用同种物质并且面内取向和垂直取向相同的Au来获得无剥离和表现出低操作电压的基于GaN的半导体发光器件。实例1和实例2的差异在于是否基于GaN的半导体发光器件为锥形工件。然而，通过比较实例l与实例2发现锥形工件有助于增加输出。由于锥形工件会导致工艺步骤数目增加，可以选择其以适合^f吏用的目的。如实例3中示例的，当反射层使用Al时，便不需要使用互扩散阻挡层。然而，Al的使用倾向于引起反射轻微的减小，从而轻微地降低输出。Ag导致了迁徙等的问题。从而，可以选择采用Ag和Al以适合使用的目的。然后，在实例6到14中，在第一接合层中使用会与Ag整个的转变为固溶体的物质的Au和Pd的情况下，为了防止互扩散的目的插入互扩散阻挡层，在使用其它金属的情况下，则不需要故意地使用互扩散阻挡层。实例6到12示出了在第一接合层和第二接合层中使用Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru和Re代替Au而具有与使用Au相同的效果。实例13示出了甚至当第一接合层使用Au而第二接合层使用Ag因而这些接合层涉及接合Au与Ag，即，不同类型金属时，由于Au和Ag具有相同的面心立方结构并且将晶格常数差异限制在0.2%以内，也获得了良好的接合。实例14示出了甚至当第一接合层使用An而第二接合层使用Pt因而这些接合层涉及接合Au与Pt，即不同类型金属时，由于Au和Pt具有相同的面心立方结构并且将晶格常数差异限制在4%以内，也获得良好的接合。比较实例1示出了当将由Au形成的第一接合层的(111)面直接施加到由导电衬底的Si形成的(111)面时，由于25%的晶格常数差异而不能获得接合。比较实例2示出了没有晶格匹配层时，在Si(lll)面上由于Pt不但具有(111)取向而且具有(200)取向，没有沿一个轴排列相关的取向，由此附着是差的。比较实例3示出了当第一接合层使用Cu而第二接合层使用Au由此这些接合层涉及接合Cu和Au，即不同类型金属时，虽然Cu和Au具有相同的面心立方结构，但是由于12%的晶格常数差异，也不能获得良好的接合。比较实例4示出了即使当第一接合层和第二接合层使用相同种类的金属时，如果不沿一个轴向排列相关的取向，随后的接合也是差的，由于具有面心立方结构的Cr呈现(200)和(111)的晶体取向。实例15:使用与实例1相同的方法制备图9中所示的第一叠层体110。另一方面，通过以下过程准备图18中所示例的这样的第二叠层体320。具体而言，在由具有(111)面作为其表面的Si单晶形成的导电衬底上，利用溅射方法依次淀积厚度为50nm的Ag作为取向调节层322，淀积厚度为20nm的Pt作为互扩散阻止层323，以及淀积厚度为20nm的Au作为第二接合层324，来准备第二叠层体320。顺i更而言，在其上淀积Ag之前，对硅衬底321进行RCA清洗并且用稀释氢氟酸(0.5°/。)处理IO分钟。溅射装置内最终的真空度为1.0xl0—5pa。在其Si(111)面上淀积厚度为50nm的Ag的阶段，对珪衬底321进行面内X射线测定以确定淀积在其(111)面(Si(111))上的Ag的取向。图19中示出了确定2e/cp的结果。由于图中确认了Ag(220)峰的存在，因此可以准确地推断Ag(lll)取向是沿表面的垂直方向。图20示出了在Ag(220)峰处固定29，进行cp测定的结果。图示出了六个等距离间隔的峰并且清楚地指示出了六方对称轴。这个事实允许准确地推断在Si(111)上外延生长了Ag。此外图20中的峰的半值宽度(cp50)是2.4。如图21中所示。此外，在其上完成了淀积由Au形成的第二接合层324的阶段，对衬底321进^f亍面内X射线测定。图22中图示了测量2e/cp的结果。由于图中确认了Au(220)峰的存在，可以准确地推断Ag(111)取向是沿表面的垂直方向。图23示出了在Au(220)峰处固定2e，进行cp测定的结果。图示出了六个等距离间隔的峰并且清楚地显示出六方对称轴。这个事实允许准确地推断出Au是外延生长在Si(111)上的。此外，图23中的峰的半值宽度(cp50)是1.6°，如图24中所示。如图25所示，通过与实例1相同的方法接合第一叠层体110与第二叠层体320，通过与实例1相同的方法形成IT0522-1、负电极522-2和正电极522，并且^通过划片准备分离的晶片，来获得每个测量为35(Hun的方形的基于GaN的半导体发光器件1D。通过实例1的过程，测量基于GaN的半导体发光器件1D的光发射输出Po、操作电压Vf和附着特性。光发射输出Po是12mW，操作电压Vf是3.0V，以及在剥离中幸存的部分的数目是100，即是指示了没有剥离的量。在下面的表2中示出了实例15的主要制造条件和评价的结果(光发射输出Po、操作电压Vf以及在剥离中幸存的部分的数目)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>通过^f吏用与实例2相同的方法，将在上述实例15中准备的第一叠层体110加工为锥形工件来准备这样的基于GaN的半导体器件1E。从而，实例16与实例15的差异仅为使第一叠层体110成为锥形工件。通过实例1的过程，测量由此获得的基于GaN的半导体发光器件1E的光发射输出Po、操作电压Vf和附着特性。光发射输出Po是17mW，操作电压Vf是3.1V，以及在剥离中幸存的部分的数目是100，即，指示了没有剥离的量。对比实例5:通过实例16的过程准备基于GaN的半导体发光器件，通过溅射，在具有(111)面作为其表面的Si单晶上依次淀积厚度为50nm的Cr，淀积厚度为20nm的Au作为第二接合层，并使用与实例15和16相同的方法评价。评价的结果，光发射输出Po是13mW，操作电压Vf是4.6V，以及在剥离中幸存的部分的数目是58。对器件进行面内X射线测定以确定第二接合面的取向。图27示出了在Au(220)峰处固定2e，进行cp测定的结果。图示出了不可辨别的峰，因此表示缺乏可辨别的六方对称轴的信号。此夕卜，面外X射线测量(e/29方法)示出了可辨别的Au(111)、Au(220)和Au(200)的峰，即表示没有沿表面的垂直方向的单轴取向。工业适用性通过将导电衬底接合到由在衬底上堆叠基于GaN的半导体而产生的叠层体，然后去除在叠层体侧面上的衬底，可以提供能够提高接合强度和充分降低了在接合界面上的电阻分量的基于GaN的半导体发光器件。权利要求1.一种基于GaN的半导体器件，包括叠层体，其具有依次堆叠的n型半导体层、发光层和p型半导体层，每一层均由基于GaN的半导体形成，并具有由金属制造的第一接合层作为最外层；导电衬底；以及第二接合层，其形成在所述导电衬底上，适合于将与形成所述导电衬底的侧面相对的其接合表面接合到所述第一接合层，所述第二接合层由与所述第一接合层相同晶体结构的金属制造，并沿所述接合表面的垂直方向和所述接合表面的面内方向呈现出相同的晶体取向。2.根据权利要求1的基于GaN的半导体发光器件，还包括在所述导电衬底与所述第二接合层之间形成的晶格匹配层。3.根据权利要求2的基于GaN的半导体发光器件，其中所述晶格匹配层是由选自Hf、Mg和Zr的任何一种金属的简单金属制造，或由选自Hf、Mg和Zr的两种或更多种金属的*制造。4.根据权利要求1到3中的任何一项的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一M层和所述第二^^层具有面心立方结构并沿所述接合表面的所述垂直方向呈现出(111)的晶体取向。5.根据权利要求4的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu和Ir中的任^可一种形成。6.根据权利要求5的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由Au或Au合金形成。7.根据权利要求1到3中的任何一项的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均具有六方最紧密堆积结构和沿所述接合表面的所述垂直方向的(OO'l)的晶朱取向。8.根据权利要求7的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一接合层和所述第二接合层均由Ru或Re形成。9.根据权利要求1到8中的任何一项的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第一接合层与所述第二接合层的晶格常数差异在5%以内。10.根据权利要求1到9中的任何一项的基于GaN的半导体发光器件，其中所述导电衬底是由硅单晶形成的硅衬底。11.根据权利要求10的基于GaN的半导体发光器件，其中所述导电衬底是由硅单晶形成的珪衬底并具有(111)面作为衬底表面。12.根据权利要求11的基于GaN的半导体发光器件，其中所述第二接合层被直接淀积在所述硅衬底的所述(111)面上。13.根据权利要求11的基于GaN的半导体发光器件，还包括在所述硅衬底与所述第二接合层之间形成的取向调节层。14.根据权利要求13的基于GaN的半导体发光器件，其中所述取向调节层由Ag或Ag合金形成。15.—种用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，包括以下步骤在衬底上形成第一叠层体，所述第一叠层体具有每一层均由基于GaN的半导体形成的依次堆叠的至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，并具有由金属制造的第一M层作为最上层；在导电村底上形成第二叠层体，所述第二叠层体具有由与所述第一接合层相同晶体结构的金属制造的第二接合层，并且所述第二接合层沿接合表面的垂直方向和所述接合表面的面内方向均呈现出相同的晶体取向；通过互接合集成所述第一叠层体与所述第二叠层体；以及从所述第一叠层体去除所述衬底。16.根据权利要求15的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中通过在真空中使用惰性气体离子束或惰性气体中性原子束辐射所述接合层的接合表面来进行所述互接合。17.根据权利要求15或16的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述衬底是由蓝宝石制造。18.根据权利要求15到17中的任何一项的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述导电衬底是由硅单晶形成的硅衬底并具有(111)面作为衬底表面以及，当所述第二接合层具有Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Rh、Cu或Ir的面心立方结构(111)面或Ru或Re的六方紧密堆积结构(00.1)面时，通过RCA清洁来清洁所述村底表面并随后使用稀释氢氟酸氢封端，然后使用能够提供极高真空度的膜淀积装置形成所述第二接合层。19.根据权利要求18的用于制造基于GaN的半导体发光器件的方法，其中所述真空度大于1.0xl(T4Pa。全文摘要一种基于GaN的半导体发光器件1包括叠层体10A和在导电衬底31上形成的第二接合层33，所述叠层体10A具有部件层12并具有由金属制造的第一接合层14作为最外层，部件层12包括每一层均由基于GaN的半导体形成的依次堆叠的n型半导体层、发光层和p型半导体层，所述第二接合层33适合于将与形成了所述导电衬底31的侧面相对的其表面接合到所述第一接合层14，所述第二接合层33由与所述第一接合层14相同晶体结构的金属制造并沿所述接合表面的垂直方向和所述接合表面的面内方向呈现出相同的晶体取向。文档编号H01L33/32GK101421859SQ20078001354公开日2009年4月29日申请日期2007年2月16日优先权日2006年2月16日发明者大泽弘,程田高史申请人:昭和电工株式会社