(57)【要約】【課題】パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減すると共に、パッケージからの光取り出し効率を向上することが可能な高輝度の発光ダイオードを提供する。【解決手段】化合物半導体層２と透明基板４とが、接続層３を介して接合されており、化合物半導体層２の底面と接続層３の上面との間には、第１の反射面３ａが設けられ、接続層３の底面と透明基板４の上面との間には、第２の反射面３ｂが設けられていることを特徴とする発光ダイオード１を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を有する発光部を少なくとも含む化合物半導体層と、接続層と、透明基板と、を備え、
前記化合物半導体層と前記透明基板とが、前記接続層を介して接合されており、
前記化合物半導体層の底面と前記接続層の上面との間には、第１の反射面が設けられ、
前記接続層の底面と前記透明基板の上面との間には、第２の反射面が設けられていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透明基板の底面には、第３の反射面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記第１の反射面が、発光部からの発光の波長帯において反射率９０％以上であり、
前記第２及び第３の反射面が、外部光の波長帯において反射率９０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記化合物半導体層の上面側に第１の電極が設けられ、
前記透明基板の底面側に第２の電極が設けられており、
前記透明基板の底面と前記第２の電極との間に、前記第３の反射面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記接続層が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記第２の電極が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記透明基板が、半導体であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記透明基板が、ＧａＰ又はＳｉＣであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記発光層が、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓ層を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記化合物半導体層と前記接続層との間に透明導電膜が設けられており、
前記化合物半導体層と前記透明導電膜とがオーミック接触していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記接続層と前記透明基板との間に透明導電膜が設けられており、
前記透明導電膜と前記透明基板とがオーミック接触していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記透明基板と前記第２の電極との間に透明導電膜が設けられており、
前記透明導電膜と前記透明基板とがオーミック接触していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記透明導電膜が、酸化インジウム錫又は酸化インジウム亜鉛であることを特徴とする請求項１１乃至１２のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記透明基板の厚さが、５０μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
半導体基板上に発光層を有する発光部を含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成する工程と、
透明基板の一方の表面に第２の金属膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する工程と、
前記半導体基板を除去する工程と、を備えることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１６】
前記透明基板の一方の表面に第２の金属膜を形成すると同時に、前記透明基板の他方の表面に第３の金属膜を形成することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
前記化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成する工程が、前記化合物半導体層の成長面を平坦化して平坦面を形成し、前記平坦面上に透明導電膜を形成した後に熱処理をし、熱処理をした後の前記透明導電膜上に第１の金属膜を形成する工程であり、
透明基板の一方及び他方の表面に第２及び第３の金属膜を形成する工程が、前記透明基板の一方及び他方の表面を平坦化して平坦面を形成し、前記平坦面上に透明導電膜をそれぞれ形成した後に熱処理をし、熱処理をした後の前記透明導電膜上に第２及び第３の金属膜をそれぞれ形成する工程であることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の金属膜が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されており、
前記第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する工程が、５０℃未満の接合温度で前記第１及び第２の金属膜を接合する常温金属接合工程であることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１９】
発光ダイオードが２以上搭載されている発光ダイオードランプであって、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の発光ダイオードが少なくとも１以上搭載されていることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２０】
搭載された発光ダイオードが金属層によりダイボンドされていることを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード及びその製造方法、並びに発光ダイオードランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する高輝度発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）として、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム（組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ；０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層を備えた化合物半導体ＬＥＤが知られている。この様なＬＥＤにあって、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層を備えた発光部は、一般に発光層から出射される発光に対し光学的に不透明であり、また機械的にもそれ程強度のない砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の基板材料上に形成されている。
【０００３】
このため、最近では、より高輝度の可視ＬＥＤを得るために、また、更なる素子の機械的強度の向上を目的として、発光光に対して不透明な基板材料を除去して、然る後、発光光を透過または反射し、尚且つ機械強度的に優れる材料からなる支持体層（基板）を改めて接合させて、接合型ＬＥＤを構成する技術が開示されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００４】
また、ＬＥＤを用いたパッケージ技術に於いては、高出力用、多色用として複数のＬＥＤチップを同一パッケージに入れるＬＥＤランプ製品が普及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３９１００号公報
【特許文献２】特開平６−３０２８５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４６６４０号公報
【特許文献４】特許第２５８８８４９号公報
【特許文献５】特開２００１−５７４４１号公報
【特許文献６】特開２００７−８１０１０号公報
【特許文献７】特開２００６−３２９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、基板接合技術の開発により、支持体層として適用できる基板の自由度が増え、コスト面、機械強度など大きなメリットを有するＳｉ、Ｇｅ、金属、セラミック、ＧａＰ基板などの適用が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの基板、特に、不透明基板は、光吸収についての改善が不十分であるという問題があった。具体的には、同一のパッケージ内に複数のＬＥＤチップを搭載する製品においては、隣接するチップの基板によって発光をロスすることになり、パッケージの外へ光を取り出す効率が低下してしまうという問題があった。特に、フルカラーや高出力用パッケージは、複数のＬＥＤチップを隣接して配置する為、発光ダイオードチップの基板が隣接チップの発光を吸収してしまい、パッケージ全体の発光効率の低下やパッケージから取り出される発光が不均一になるという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減すると共に、パッケージからの光取り出し効率を向上することが可能な高輝度の発光ダイオード及びその製造方法、並びに発光ダイオードランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は以下に関する。
（１）  発光層を有する発光部を少なくとも含む化合物半導体層と、接続層と、透明基板と、を備え、前記化合物半導体層と前記透明基板とが、前記接続層を介して接合されており、前記化合物半導体層の底面と前記接続層の上面との間には、第１の反射面が設けられ、前記接続層の底面と前記透明基板の上面との間には、第２の反射面が設けられていることを特徴とする発光ダイオード。
（２）  前記透明基板の底面には、第３の反射面が設けられていることを特徴とする前項１に記載の発光ダイオード。
（３）  前記第１の反射面が、発光部からの発光の波長帯において反射率９０％以上であり、前記第２及び第３の反射面が、外部光の波長帯において反射率９０％以上であることを特徴とする前項１又は２に記載の発光ダイオード。
（４）  前記化合物半導体層の上面側に第１の電極が設けられ、前記透明基板の底面側に第２の電極が設けられており、前記透明基板の底面と前記第２の電極との間に、前記第３の反射面が設けられていることを特徴とする前項１乃至３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（５）  前記接続層が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されていることを特徴とする前項１乃至４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（６）  前記第２の電極が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されていることを特徴とする前項５に記載の発光ダイオード。
（７）  前記透明基板が、半導体であることを特徴とする前項１乃至６のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（８）  前記透明基板が、ＧａＰ又はＳｉＣであることを特徴とする前項１乃至７のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（９）  前記発光層が、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓ層を含むことを特徴とする前項１乃至８のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１０）  前記化合物半導体層と前記接続層との間に透明導電膜が設けられており、前記化合物半導体層と前記透明導電膜とがオーミック接触していることを特徴とする前項１乃至９のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１１）  前記接続層と前記透明基板との間に透明導電膜が設けられており、前記透明導電膜と前記透明基板とがオーミック接触していることを特徴とする前項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１２）  前記透明基板と前記第２の電極との間に透明導電膜が設けられており、前記透明導電膜と前記透明基板とがオーミック接触していることを特徴とする前項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１３）  前記透明導電膜が、酸化インジウム錫又は酸化インジウム亜鉛であることを特徴とする前項１１乃至１２のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１４）  前記透明基板の厚さが、５０μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする前項１乃至１３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１５）  半導体基板上に発光層を有する発光部を含む化合物半導体層を形成する工程と、前記化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成する工程と、透明基板の一方の表面に第２の金属膜を形成する工程と、前記第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する工程と、前記半導体基板を除去する工程と、を備えることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
（１６）  前記透明基板の一方の表面に第２の金属膜を形成すると同時に、前記透明基板の他方の表面に第３の金属膜を形成することを特徴とする前項１５に記載の発光ダイオードの製造方法。
（１７）  前記化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成する工程が、前記化合物半導体層の成長面を平坦化して平坦面を形成し、前記平坦面上に透明導電膜を形成した後に熱処理をし、熱処理をした後の前記透明導電膜上に第１の金属膜を形成する工程であり、透明基板の一方及び他方の表面に第２及び第３の金属膜を形成する工程が、前記透明基板の一方及び他方の表面を平坦化して平坦面を形成し、前記平坦面上に透明導電膜をそれぞれ形成した後に熱処理をし、熱処理をした後の前記透明導電膜上に第２及び第３の金属膜をそれぞれ形成する工程であることを特徴とする前項１６に記載の発光ダイオードの製造方法。
（１８）  前記第１及び第２の金属膜が、銀、金、銅、アルミニウムの少なくとも１つを含む金属から構成されており、前記第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する工程が、５０℃未満の接合温度で前記第１及び第２の金属膜を接合する常温金属接合工程であることを特徴とする前項１５乃至１７のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
（１９）  発光ダイオードが２以上搭載されている発光ダイオードランプであって、前項１乃至１４のいずれか一項に記載の発光ダイオードが少なくとも１以上搭載されていることを特徴とする発光ダイオードランプ。
（２０）  搭載された発光ダイオードが金属層によりダイボンドされていることを特徴とする前項１９に記載の発光ダイオードランプ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光ダイオードは、化合物半導体層と光吸収の少ない透明基板とを接続層を介して接合しており、化合物半導体層の底面と接続層の上面との間には第１の反射面が設けられた構成となっている。この第１の反射面によって、発光部からの発光を反射することができるため、パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減することができる。
【００１１】
また、透明基板の上面及び底面に設けられた第２の反射面によって、例えばパッケージ内で隣接するＬＥＤチップからの発光等の外部光を反射することができるため、透明基板内での光の吸収を低減することができる。したがって、パッケージからの光取り出し効率を向上することができる。
さらに、透明基板の底面には第３の反射面が設けられた構成とすることにより、パッケージからの光取り出し効率をより向上することができる。
【００１２】
本発明の発光ダイオードによれば、パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減すると共に、パッケージからの光取り出し効率を向上することが可能な高輝度の発光ダイオードを提供することができる。
【００１３】
本発明の発光ダイオードの製造方法は、半導体基板上に発光層を有する発光部を含む化合物半導体層を形成し、この化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成し、透明基板の一方及び他方の表面に第２の金属膜を形成した後に、第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する構成となっている。第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成することにより、上記発光ダイオードを確実かつ簡便に製造することができる。
また、第２の金属膜の形成と同時に第３の金属膜を形成することができるため、光取り出し効率の高い上記発光ダイオードを簡便に製造することができる。
【００１４】
本発明の発光ダイオードランプによれば、発光ダイオードが２以上搭載されている発光ダイオードランプにおいて、上記発光ダイオードが少なくとも１以上搭載された構成を有している。上記発光ダイオードに設けられた第２及び第３の反射面が、パッケージ内で隣接するＬＥＤチップからの発光を反射するため、パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減することができる。したがって、パッケージからの光取り出し効率を向上することが可能な発光ダイオードランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である発光ダイオードを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である発光ダイオードに用いるエピウェーハの断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態である発光ダイオードに用いる接合ウェーハの断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態である発光ダイオードランプを説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した一実施形態である発光ダイオード及び発光ダイオードランプについて図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
＜発光ダイオード＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である発光ダイオードの構成について説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の発光ダイオード（ＬＥＤ）１は、化合物半導体層２と接続層３と透明基板４とを備えており、化合物半導体層２と透明基板４とが接続層４を介して接合されて概略構成されている。また、化合物半導体層２の上面側には、第１の電極５が設けられており、透明基板４の底面側に第２の電極６が設けられている。
【００１８】
化合物半導体層２は、ｐｎ接合型の発光部７を含むものであれば特に限定されるものではない。具体的には、化合物半導体層２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、Ｍｇをドープしたキャリア濃度１×１０１８〜８×１０１８ｃｍ−３、層厚１〜１５μｍのｐ型ＧａＰ層８上に、発光部７が積層されて構成されている。なお、ｐ型ＧａＰ層８は、省略することも、あるいは他の透明層で代用することも可能である。
【００１９】
発光部７は、具体的には、例えば、下部クラッド層９、発光層１０、上部クラッド層１１、が順次積層された化合物半導体の積層体である。この発光部７としては、例えば、赤色光源である（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層１０を含む化合物半導体を用いることができる。また、赤および赤外発光の光源であるＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ（０≦Ｘ≦１）からなる発光層１０を含む化合物半導体を用いることができる。
【００２０】
発光層１０は、アンドープ、ｎ形又はｐ形のいずれかの伝導型の（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からも構成することができる。この発光層１０は、ダブルヘテロ構造、単一（ｓｉｎｇｌｅ）量子井戸（英略称：ＳＱＷ）構造、あるいは多重（ｍｕｌｔｉ）量子井戸（英略称：ＭＱＷ）構造のどちらであっても良いが、単色性に優れる発光を得るためにはＭＱＷ構造とすることが好ましい。また、量子井戸（英略称：ＱＷ）構造をなす障壁（ｂａｒｒｉｅｒ）層及び井戸（ｗｅｌｌ）層を構成する（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）の組成は、所望の発光波長を帰結する量子準位が井戸層内に形成される様に決定することができる。
【００２１】
発光部７は、上記発光層１０と、放射再結合をもたらすキャリア（担体；ｃａｒｒｉｅｒ）及び発光を発光層１０に「閉じ込める」ために、発光層１０の下側及び上側に対峙して配置した下部クラッド（ｃｌａｄ）層９及び上部クラッド層１１を含む、所謂、ダブルヘテロ（英略称：ＤＨ）構造とすることが高強度の発光を得る上で好ましい。下部クラッド層９及び上部クラッド層１１は、発光層１０を構成する（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）よりも禁止帯幅が広い半導体材料から構成するのが好ましい。
【００２２】
また、発光層１０と下部クラッド層９及び上部クラッド層１１との間に、両層間におけるバンド（ｂａｎｄ）不連続性を緩やかに変化させるための中間層を設けても良い。この場合、中間層は、発光層１０と下部クラッド層９及び上部クラッド層１１との中間の禁止帯幅を有する半導体材料から構成するのが望ましい。
【００２３】
また、発光部７の上方には、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極の接触抵抗を下げるためのコンタクト層、素子駆動電流を発光部の全般に平面的に拡散させるための電流拡散層、逆に素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層や電流狭窄層など公知の層構造を設けてもよい。さらに、発光部７は、上面側（及び底面側）の極性がｐ型、ｎ型のどちらであってもよい。
【００２４】
ｐ型ＧａＰ層８は、例えば、Ｍｇをドープしたキャリア濃度１×１０１８〜８×１０１８ｃｍ−３、層厚１〜１５μｍの半導体層である。ｐ型ＧａＰ層８は、化合物半導体層２において接続層３側に配置されており、このｐ型ＧａＰ層８の底面が接続層３の上面との接続面とされている。また、ｐ型ＧａＰ層８の底面は、鏡面研磨された平滑面であることが好ましい。具体的には、表面粗さが、例えば０．１〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００２５】
接続層３は、図１（ｂ）に示すように、化合物半導体層２と透明基板４との間に配置されており、化合物半導体層２側に設けられた第１の金属膜３Ａと透明基板４側に設けられた第２の金属膜３Ｂとが接合されて構成されている。接続層３は、化合物半導体層２と透明基板４とを接合する機能を有している。また、接続層３は、高輝度化のために反射率の高い反射構造を有しており、化合物半導体層２側及び透明基板４側から入射された光を反射させる機能を有している。接続層３の材質としては、電気抵抗が低い材料が好ましく、発光部のストレスを考慮すると低温で接続できる材質であることが望ましい。
【００２６】
第１の金属膜３Ａは、発光ダイオード１の高輝度化を目的として、主に発光部７（発光層１０）から透明基板４側に放出された光（以下、内部光という）を反射して効率よく外部に取り出すために設けられている。この第１の金属膜３Ａの材質としては、特に限定されるものではないが、内部光の波長帯において反射率が９０％以上の材料を用いることができる。その中でも、可視光領域の全域において反射率が９０％である銀、アルミニウム、又はこれらの合金を用いることが特に好ましい。
【００２７】
一方、可視光領域の一部の波長帯において反射率が９０％以上となる材料としては、例えば、金、銅を例示することができる。ここで、金は、約５５０ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約５９０ｎｍで反射率が９０％を超える。また、銅は、約６００ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約６１０ｎｍで反射率が９０％を超える。このように、第１の金属膜３Ａの材質は、発光部７からの発光の波長帯に応じて適宜選択することができる。
【００２８】
第２の金属膜３Ｂは、本実施形態の発光ダイオード１が発光ダイオードランプ等のパッケージに用いられた場合に、そのパッケージの高輝度化を目的として、上記パッケージ内において発光ダイオード１に隣接する他の発光ダイオード等から発光された光（以下、外部光という）が透明基板４の内部に入射された際に、この外部光を反射して効率よく透明基板４の外部に取り出すために設けられている。
【００２９】
第２の金属膜３Ｂの材質としては、特に限定されるものではないが、外部光の波長帯において反射率が９０％以上の材料を用いることができる。その中でも、可視光領域の全域において反射率が９０％である銀、アルミニウム、又はこれらの合金を用いることが特に好ましい。
【００３０】
一方、可視光領域の一部の波長帯において反射率が９０％以上となる材料としては、例えば、金、銅を例示することができる。ここで、金は、約５５０ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約５９０ｎｍで反射率が９０％を超える。また、銅は、約６００ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約６１０ｎｍで反射率が９０％を超える。このように、第２の金属膜３Ｂの材質は、外部光の波長帯に応じて適宜選択することができる。
【００３１】
第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂの材質は、それぞれ異なっていても良いが、同一であることが好ましい。第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂの材質が同一である場合、接続層３は、第１の金属膜３Ａと第２の金属膜３Ｂとが常温金属接合法（J.Vac.Sci.Technol.A 16(4),Jul/Aug 1998 P2125 Metal bonding during sputter film deposition T.Shimatsu et al.）により接合された構造とすることができる。
【００３２】
一方、第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂの材質が異なる場合、接続層３は、第１の金属膜３Ａと第２の金属膜３Ｂとが、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅ等の共晶金属による接合や、高温・高圧による接合など公知の接合技術により接合された構造とすることができる。なお、これらの加熱を伴う接合技術を適用する場合は、第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂと、化合物半導体層２及び透明基板４との間で拡散や反応が生じないように、チタン、クロム、タングステン等の公知の高融点バリア金属層（図示略）を挿入することが好ましい。
【００３３】
透明基板４は、図１（ｂ）に示すように、化合物半導体層２のｐ型ＧａＰ層８側に接続層３を介して接合されている。この透明基板４は、発光部７を機械的に支持するのに充分な強度を有し、且つ、発光部７から出射される発光を透過できる禁止帯幅が広く、導電性の光学的に透明な材料から構成することが好ましい。このような透明基板４としては、例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶体、硫化亜鉛（ＺｎＳ）やセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶体、或いは六方晶或いは立方晶の炭化珪素（ＳｉＣ）等のＩＶ族半導体結晶体、ガラス基板、サファイア基板などを用いることができる。特に、透明度、加工性、機械強度、低コストの特性を兼ね備えたＳｉＣ、ＧａＰが、最も好適な半導体材料である。ＳｉＣは、熱伝導、機械強度は優れている。また、ＧａＰは、透過できる波長が、緑より長波長側であるが、加工しやすい半導体材料であるという利点がある。一方、ガラス、サファイア基板等も利用することが可能であるが、絶縁性であり、熱伝導で半導体材料より特性がおとるため、低電流用途に制限される。
【００３４】
透明基板４の厚さは、薄い方が望ましいが、ハンドリング時の割れ、反りが発生しないように、材質の強度に合わせて適宜最適化することができる。具体的には、透明基板４として最も好適な材料であるＧａＰを用いる場合、１００μｍよりも薄いと割れやすくなるために好ましくない。一方、３５０μｍよりも厚いと切断しにくくなり、コストアップにつながるために好ましくない。これに対して透明基板４としてＳｉＣを用いる場合、同様の理由により、５０〜１５０μｍが良好な範囲である。
【００３５】
第１の電極５は、化合物半導体層２の上面側に設けられた低抵抗のオーミック接触電極である。一方、第２の電極６は、基板３の底面側に設けられた低抵抗のオーミック接触電極である。本実施形態では、第１の電極５の極性がｎ型かつ第２の電極６の極性がｐ型の場合について説明するが、第１の電極５の極性がｐ型かつ第２の電極６の極性がｎ型であってもよい。
【００３６】
第１の電極５は、例えば、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ等を用いて形成することができる。また、第１の電極５の表面材質には、ワイヤボンディングによる実装に対応する為に金を用いるのが一般的である。なお、発光部７に電流を均一に拡散させるため、発光部７に対して第１の電極５の形状や配置を工夫することが好ましい。第１の電極５の形状や配置については、特に制約はなく、公知の技術を適用することができる。
【００３７】
第２の電極６（第３の金属膜）としては、特に限定されるものではないが、外部光の波長帯において反射率が９０％以上の材料を用いることができる。その中でも、可視光領域の全域において反射率が９０％である銀、アルミニウム、又はこれらの合金を用いることが特に好ましい。一方、可視光領域の一部の波長帯において反射率が９０％以上となる材料としては、例えば、金、銅を例示することができる。ここで、金は、約５５０ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約５９０ｎｍで反射率が９０％を超える。また、銅は、約６００ｎｍより長い波長で反射率が高くなり、約６１０ｎｍで反射率が９０％を超える。このように、第２の電極６の材質は、外部光の波長帯に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
また、第２の電極６は、単層構造であっても、上記金属からなる複数の金属膜からなる積層構造であってもよい。上記積層構造としては、具体的には、透明基板４側から銀、タングステン（Ｗ）、金の金属膜からなる３層構造を例示することができる。３層構造の第２の電極６によれば、第３の反射面６ａに反射率の高い銀を配置することができる。そして、中間の層にタングステンを用いることにより、銀と金との相互拡散を防止することができると共に、表面側には化学的に安定な金を配置することができる。
【００３９】
本実施形態の発光ダイオード１には、半導体層と金属層との界面に光吸収の小さい透明導電膜１２が設けられている。この透明導電膜１２は、透明基板４が半導体基板である場合に、接続層３及び第２の電極６を構成する金属と透明基板４を構成する半導体基板との間の拡散・反応を防止することができる。これにより、後述する第１の反射面３ａ、第２の反射面３ｂ及び第３の反射面６ａの反射率の低下を抑制することができる。また、透明導電膜１２としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等を用いることが好ましい。
【００４０】
透明導電膜１２は、透明基板４が半導体基板である場合に、接続層３及び第２の電極６を構成する金属と透明基板４を構成する半導体基板との界面で直接オーミック接触が形成されることが好ましい。具体的には、化合物半導体層２を構成するｐ型ＧａＰ層８と接続層３を構成する第１の金属膜３Ａとの間に透明導電膜１２Ａが設けられており、化合物半導体層２と透明導電膜１２Ａとがオーミック接触している。また、接続層３を構成する第２の金属膜３Ｂと透明基板４との間に透明導電膜１２Ｂが設けられており、透明導電膜１２Ｂと透明基板４とがオーミック接触している。さらに、透明基板４と第２の電極６との間に透明導電膜１２Ｃが設けられており、透明導電膜１２Ｃと透明基板４とがオーミック接触している。
【００４１】
本実施形態の発光ダイオード１は、高輝度化のために内部光を反射する反射面と、この発光ダイオード１が発光ダイオードランプ等のパッケージに用いられた場合に、そのパッケージの高輝度化のために外部光を反射する反射面とを併せ持つことを特徴としている。すなわち、化合物半導体層２を構成するｐ型ＧａＰ層８の底面と接続層３を構成する第１の金属膜３Ａの上面との間には、内部光を反射するための第１の反射面３ａが設けられている。また、
接続層３を構成する第２の金属膜３Ｂの底面と透明基板４の上面との間には、外部光を反射するための第２の反射面３ｂが設けられている。さらに、透明基板４の底面と第２の電極６との間には、外部光を反射するための第３の反射面６ａが設けられている。
【００４２】
より具体的には、図１（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＰ層８（透明導電膜１２Ａが設けられている場合は、透明導電膜１２Ａ）と第１の金属膜３Ａとの界面である第１の金属膜３Ａの上面が第１の反射面３ａとされている。また、第２の金属膜３Ｂと透明基板４（透明導電膜１２Ｂが設けられている場合は、透明導電膜１２Ｂ）との界面である第２の金属膜３Ｂの底面が第２の反射面３ｂとされている。さらに、透明基板４（透明導電膜１２Ｃが設けられている場合は、透明導電膜１２Ｃ）と第２の電極６との界面である第２の電極６の上面が第３の反射面６ａとされている。
【００４３】
第１の反射面３ａは、第１の金属膜３Ａの材質が内部光の波長帯において反射率９０％以上の材料を用いているため、内部光の波長帯において反射率９０％以上とされている。また、第２の反射面３ｂは、第２の金属膜３Ｂの材質が外部光の波長帯において反射率９０％以上の材料を用いているため、外部光の波長帯において反射率９０％以上とされている。さらに、第３の反射面６ａは、第２の電極６（第３の金属膜）の材質が外部光の波長帯において反射率９０％以上の材料を用いているため、外部光の波長帯において反射率９０％以上とされている。
【００４４】
本実施形態の発光ダイオード１によれば、図１（ｂ）に示すように、第１の反射面３ａが設けられているため、主に発光部７（発光層１０）から透明基板４側に放出された内部光を反射して効率よく外部に取り出すことができる。これにより、発光ダイオード１の高輝度化を達成することができる。
【００４５】
また、本実施形態の発光ダイオード１によれば、透明基板４の上面及び底面に、それぞれ第２の反射面３ｂ及び第３の反射面６ａが設けられている。このため、主に発光部７から発光された内部光以外の外部光が透明基板４の内部に入射された際に、その外部光を第２の反射面３ｂと第３の反射面６ａとによって効率よく透明基板４の外部に取り出すことができる。これにより、本実施形態の発光ダイオード１が発光ダイオードランプ等のパッケージに用いられた場合に、そのパッケージの高輝度化を達成することができる。
【００４６】
接続層１３は、図１（ｂ）に示すように、発光ダイオード１とｐ型端子２４とを接続（ダイボンド）するために、第２の電極６の底面側に設けられている。接続層１３の材質としては、公知の金属材料を利用することができる。具体的には、例えば、Ａｇペーストを用いることができる。また、接続層１３としては、電気抵抗が低く、低温で接続できる材質、すなわち低融点の金属を用いることができる。この低融点金属としては、Ｉｎ、Ｓｎメタルおよび公知の半田材料を適用することが可能であるが、化学的に安定で、融点の低いＡｕ系の共晶金属材料を用いることが好ましい。このＡｕ系の共晶金属材料としては、例えばＡｕＳｎ、ＡｕＧｅ，ＡｕＳｉ等が挙げられる。また、低融点金属としてＡｕ系の共晶金属材料を用いる場合には、低融点金属の前後にＡｕ層を形成することが好ましい。このようにＡｕ層形成することにより、溶融後に組成が変わることで融点が高くなり、実装工程での耐熱性を向上させることができる。
【００４７】
＜発光ダイオードの製造方法＞
次に、本実施形態の発光ダイオード１の製造方法について説明する。本実施形態の発光ダイオード１の製造方法は、半導体基板上に発光層を有する発光部を含む化合物半導体層を形成する工程と、化合物半導体層の成長面に第１の金属膜を形成する工程と、透明基板の一方及び他方の表面に第２及び第３の金属膜を形成する工程と、第１及び第２の金属膜を接合して接続層を形成する工程と、半導体基板を除去する工程と、を備えている。
【００４８】
先ず、図２に示すように、化合物半導体層２を作製する。化合物半導体層２は、例えばＧａＡｓ単結晶等からなる半導体基板１５上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなる緩衝層１６、エッチングストップ層（図示略）、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなるコンタクト層１７、ｎ型の上部クラッド層１１、発光層１０、ｐ型の下部クラッド層９、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰ層８を順次積層して作製する。ここで、緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ）１６は、半導体基板１５と発光部７の構成層との格子ミスマッチの緩和するために設けられている。また、エッチングストップ層は、選択エッチングに利用するために設けられている。
【００４９】
具体的には、上記の化合物半導体層２を構成する各層は、例えば、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料として用いた減圧有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａＡｓ基板１５上にエピタキシャル成長させて積層することができる。Ｍｇのドーピング原料としては、例えばビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）等を用いることができる。また、Ｓｉのドーピング原料としては、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等を用いることができる。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）またはアルシン（ＡｓＨ３）等を用いることができる。また、各層の成長温度としては、ｐ型ＧａＰ層８には７５０℃を適用することができ、その他の各層では７３０℃を適用することができる。さらに、各層のキャリア濃度及び層厚は、適宜選択することができる。
【００５０】
次に、化合物半導体層２のエピタキシャル成長面を平坦化して平坦面を形成する。具体的には、ｐ型ＧａＰ層８の表面から例えば約１μｍの深さに至る領域を研磨し、表面粗さが０．１〜１０ｎｍ程度の鏡面に加工する。次に、形成した平坦面の上に、透明導電膜１２Ａとして、例えばＩＴＯ膜を形成した後に約４００〜６５０℃の熱処理を施して、オーミックコンタクトを形成する。また、透明導電膜の代わりに、合金によるオーミックコンタクト電極を部分的に形成することもできるが、電極部の反射率が低いため、透明導電膜の構造より、光学特性が劣る。
【００５１】
次に、透明基板４の一方及び他方の表面を平坦化して平坦面を形成する。次いで、この平坦面上に透明導電膜１２Ｂ，１２Ｃをそれぞれ形成した後に熱処理を施して、オーミックコンタクトを形成する。
【００５２】
次に、化合物半導体層２と透明基板４とを接合する。具体的には、化合物半導体層２上に形成された透明導電膜１２Ａ上に第１の金属膜３Ａを形成し、透明基板４の一方の面上に形成された透明導電膜１２Ｂ上に第２の金属膜３Ｂを形成する。次いで、これらの第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂを常温金属接合法（J.Vac.Sci.Technol.A 16(4),Jul/Aug 1998 P2125 Metal bonding during sputter film deposition T.Shimatsu et al.）により接合して接続層３を形成する。これにより、図３に示すように、化合物半導体層２と透明基板４とを接合することができる。
【００５３】
常温金属接合法による化合物半導体層２と透明基板４との接合は、先ず、化合物半導体層２及び透明基板４を接合装置内に搬入し、３×１０−５Ｐａまで装置内を真空に排気する。次いで、化合物半導体層２に形成された透明導電膜１２Ａ及び透明基板４に形成された透明導電膜１２Ｂの各接合面に、第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂとして反射率９８％の銀をスパッタ法等により約０．２μｍの厚さで成膜し、そのまま常温接合する。この際、１００℃未満、望ましくは５０℃未満の接合温度で第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂを接合することが好ましい。
【００５４】
本実施形態の発光ダイオードの製造方法では、化合物半導体層２と透明基板４との接合技術として常温金属接合法を用いることが特に好ましい。第１及び第２の反射面３ａ，３ｂを構成する第１及び第２の金属膜３Ａ，３Ｂを反射率の高いミラー材料を用いて常温金属接合することにより、簡単な工程で、加熱による応力、反射率の低下等の制約を受けることなく接合することができる。なお、常温金属接合は、上述したように、真空中で、金属をスパッタし、クリーンな表面を貼り合わせて接合する技術であるが、本発明では、化合物半導体に対する表面平坦化に成功し、更に、高反射率の銀、アルミニウム、金でも金属接合できる条件を見出した。
【００５５】
なお、化合物半導体層２と透明基板４との接続方法は、上述の接続層３を用いた常温金属接合方法に制限されるものではなく、拡散接合、接着剤、共晶金属接合など公知の技術を利用でき、接合方法の適合した構造を適宜選択することができる。
【００５６】
次に、透明基板４と接合した化合物半導体層２から、ＧａＡｓからなる半導体基板１５及び緩衝層１６をアンモニア系エッチャントによって選択的に除去する。
【００５７】
次に、第１の電極５を形成する。第１の電極５の形成は、露出したコンタクト層１７の表面にｎ型オーミック電極を形成する。具体的には、例えば、ＡｕＧｅ、Ｎｉ合金／Ｐｔ／Ａｕを任意の厚さとなるように真空蒸着法により積層した後、一般的なフォトリソグラフィー手段によってパターニングを行って、第１の電極５を任意の形状に形成する。
【００５８】
次に、第２の電極６を形成する。第２の電極６の形成は、透明基板４の他方の面に形成したオーミックコンタクトである透明導電膜１２Ｃの上に、第３の金属膜を形成する。具体的には、例えば、第３の金属膜として銀をスパッタにより厚さ０．１μｍで形成する。その後、タングステン（Ｗ）を０．１ｕｍ、金を０．５ｕｍの厚さで成膜し、３層構造の第２の電極６を形成する。
【００５９】
次に、発光ダイオード１をチップ形状に切断する。具体的には、先ず、チップに切断する前に、切断領域の発光部７をエッチングにより除去する。以上のようにして、本実施形態の発光ダイオード１を製造することができる。
【００６０】
＜発光ダイオードランプ＞
次に、本発明を適用した一実施形態である発光ダイオードランプの構成について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、本実施形態の発光ダイオードランプ（ＬＥＤランプ）２１は、マウント基板２２の表面に３つの発光ダイオード１，２１，３１が搭載されて概略構成されている。より具体的には、発光ダイオード１は、上述したようにＧａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＩｎＰ発光層１０を有する赤色発光のダイオードである。また、発光ダイオード２１，３１は、発光ダイオード１と同じ赤色発光のダイオードを用いてもよい。これにより、単色のＬＥＤランプとすることができる。一方、発光ダイオード２１，３１に、サファイア基板を用いたＧａＩｎＮ発光層を有する青色及び緑色発光のダイオードを用いることにより、フルカラー用のＬＥＤランプとすることができる。
【００６１】
また、マウント基板２２の表面には、複数のｎ電極端子２３及びｐ電極端子２４が設けられており、発光ダイオード１は、マウント基板２２のｐ電極端子２４上に銀（Ａｇ）ペースト（金属層）で固定、支持（ダイボンド）されており、第２の電極６とｐ電極端子２４とが接続されている。そして、発光ダイオード１の第１の電極５とマウント基板２２のｎ電極端子２３とが金線２５を用いて接続されている（ワイヤボンディング）。同様に、発光ダイオード２１，３１は、ｐ電極端子２４上に銀（Ａｇ）ペーストで固定、支持（マウント）されており、図示略の第１及び第２の電極がｎ電極端子２３及びｐ電極端子２４にそれぞれ接続されている。そして、マウント基板２２の表面であって、これらの発光ダイオード１，２１，３１の周囲を覆うように、反射壁２６が設けられており、この反射壁２６の内側の空間はエポキシ樹脂等の一般的な封止材２７によって封止されている。このようにして、本実施形態の発光ダイオードランプ２１は、３個の赤色の発光ダイオードが同一のパッケージ内に組み込まれた構成となっている。
【００６２】
以上のような構成を有する発光ダイオードランプ２１に対して、発光ダイオード１，２１，３１を同時に発光させた場合について説明する。
図４（ｂ）に示すように、各発光ダイオード１，２１，３１の発光部からの上側への発光は、主たる光取り出し面からの発光である。したがって、発光ダイオードランプ２１の外側へ直接取り出すことができる。また、各発光ダイオード１，２１，３１の発光部からの下側への発光は、発光ダイオードランプ２１の外側へは直接取り出すことができない。ここで、発光ダイオード１，２１，３１は、化合物半導体層２の底面と接合層３の上面との間に第１の反射面３ａが設けられている。このため、発光ダイオード１の内部光を第１の反射面３ａが光取り出し面側へ反射するため、発光部７からの発光を発光ダイオードランプ２１の外側へ効率よく取り出すことができる。したがって、高輝度な発光ダイオード１及び発光ダイオードランプ２１を提供することができる。
【００６３】
また、各発光ダイオード１，２１，３１の発光部からの周方向への発光は、発光ダイオードランプ２１の外側に直接取り出すことができない。ここで、発光ダイオードランプ２１は、マウント基板２２の表面に反射壁２６が設けられている。このため、各発光ダイオードから周方向への発光は、この反射壁２６によって上側へ反射することができる。したがって、発光ダイオードランプ２１の光取り出し効率を向上することができる。
【００６４】
ところで、従来の発光ダイオードでは、化合物半導体層と接続された不透明基板または透明基板の上面及び底面には反射面が設けられていなかった。このため、各発光ダイオードの発光部から周方向への発光は、マウント基板２２に設けられた反射壁２６で反射する光以外に、隣接する発光ダイオードの基板の側面に照射される場合に、この基板に吸収されてしまう場合があった。したがって、パッケージ全体の発光効率が低下してしまうという課題があった。
【００６５】
これに対して、本実施形態の発光ダイオードランプ２１は、発光ダイオードが２以上搭載されており、透明基板４の上面及び底面に第２及び第３の反射面３ｂ，６ａが設けられた発光ダイオード１が少なくとも１以上搭載された構成を有している。このため、隣接する発光ダイオードからの周方向への発光が、発光ダイオード１の透明基板４の側面から照射された場合であっても、第２及び第３の反射面３ｂ，６ａによって反射されることになる。このように、透明基板４の上面及び底面に第２及び第３の反射面３ｂ，６ａが設けられた発光ダイオード１をパッケージ内に有しているため、パッケージ内においてＬＥＤチップからの発光のロスを低減することができる。したがって、パッケージからの光取り出し効率を向上することが可能な高輝度の発光ダイオードランプ２１を提供することができる。
【００６６】
本実施形態の発光ダイオードランプ２１では、搭載された発光ダイオードの発光波長が同じ構成を有しているが、搭載された発光ダイオードの発光波長が全て異なる場合であっても良い。また、本実施形態の発光ダイオードランプ２１では、搭載された発光ダイオードのチップ高さが同じ構成を有しているが、搭載された発光ダイオードのチップ高さが全て異なる場合であっても良い。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６８】
本発明に係る発光ダイオード及び発光ダイオードランプを作製した例を具体的に説明する。また、本実施例で作製した発光ダイオードは、ＡｌＧａＩｎＰ発光部を有する赤色発光ダイオードである。
【００６９】
（発光ダイオードの作製）
実施例１及び比較例１の赤色の発光ダイオードは、先ず、Ｓｉをドープしたｎ型の（１００）面から１５°傾けた面を有するＧａＡｓ単結晶からなる半導体基板上に順次、積層した半導体層を備えたエピタキシャルウェーハを使用して作製した。積層した半導体層とは、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなる緩衝層、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層（コンタクト層となる）、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる上部クラッド層、アンドープの（Ａｌ０．２Ｇａ０．８）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対からなる発光層、およびＭｇをドープしたｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる下部クラッド層および薄膜（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる中間層、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰ層である。
【００７０】
上記の半導体層の各層は、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａＡｓ基板上に積層して、エピタキシャルウェーハを形成した。Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を使用した。Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）またはアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。ＧａＰ層は７５０℃で成長させ、その他の半導体層は７３０℃で成長させた。
【００７１】
ＧａＡｓ緩衝層のキャリア濃度は約２×１０１８ｃｍ−３、また、層厚は約０．２μｍとした。（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層は、キャリア濃度は約２×１０１８ｃｍ−３、層厚は、約１．５μｍとした。上部クラッド層のキャリア濃度は約８×１０１７ｃｍ−３、また、層厚は約１μｍとした。発光層は、アンドープの０．８μｍとした。下部クラッド層のキャリア濃度は約２×１０１７ｃｍ−３とし、また、層厚は１μｍとした。ｐ型ＧａＰ層のキャリア濃度は約３×１０１８ｃｍ−３とし、層厚は３μｍとした。
【００７２】
次に、ｐ型ＧａＰ層の表面から１μｍの深さに至る領域を研磨し、鏡面加工した。研磨後の表面の粗さは、０．１８ｎｍであった。次に、ｐ型ＧａＰ層の鏡面研磨した表面に、ＩＴＯ膜を形成した後に５５０℃で熱処理を施して、オーミックコンタクト形成した。
【００７３】
次に、貼付用の透明基板としては、熱膨張係数が発光部と同等の単結晶ｐ型ＧａＰを用いた。この透明基板の表面及び裏面にＩＴＯ膜を形成した後に熱処理を施して、オーミックコンタクト形成した。
【００７４】
次に、エピタキシャルウェーハと透明基板とを接合装置内に搬入し、３×１０−５Ｐａまで装置内を真空に排気した。その後、エピタキシャルウェーハと透明基板の各接合面に、スパッタ法で反射率９８％の銀を０．２μｍ成膜して、そのまま常温接合を行った。
【００７５】
次に、エピタキシャル積層用のＧａＡｓ半導体基板及び緩衝層をアンモニア系エッチャントにより選択的に除去した。
【００７６】
次に、第１の電極として、コンタクト層の表面に、ＡｕＧｅ（Ｇｅ質量比１２％）合金を厚さが０．１５μｍ、Ｎｉ合金を厚さが０．０５μｍ、Ａｕを１μｍとなるように真空蒸着法によりｎ形オーミック電極を形成した。その後、一般的なフォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施し、４５０℃で３分間熱処理を行って合金化してｎ型オーミック電極の形状を形成した。
【００７７】
次に、第２の電極として、透明基板の裏面のＩＴＯ膜の上に、銀を０．２μｍ、タングステン膜を０．１μｍ、Ａｕを０．５μｍ、ＡｕＳｎを１μｍとなるように蒸着により形成して、第２の電極とダイボンド用の接続層を形成した。
【００７８】
次に、チップに切断する前に、切断領域の発光部をエッチングで除去した。その後、基板をダイシングソーで、０．３ｍｍピッチで切断をした。実施例１に用いる赤色の発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと記す）を作製した。なお、Ａｇ反射膜は、可視光（青、緑、赤）に対し、９５％以上の反射率であった。
【００７９】
これに対して、比較例１に用いる赤色のＬＥＤチップには、透明基板に代えてシリコン（Ｓｉ）基板を用いた。
【００８０】
（発光ダイオードランプの作製）
上記の様にして作製した実施例１及び比較例１に用いる赤色のＬＥＤチップを用いて、図４に示すような３個の赤色ＬＥＤチップを搭載する高出力用のＬＥＤランプ（発光ダイオードランプ）の組み立てをそれぞれ行った（実施例１及び比較例１のＬＥＤランプ）。
【００８１】
（発光特性の評価結果）
実施例１及び比較例１のＬＥＤランプにおいて、ＬＥＤを３個同時に発光させて、発光特性の評価を行った。表１に発光特性の評価結果を示す。
【００８２】
【表１】
2010263050.tif 000003
【００８３】
表１に示すように、透明基板であるＧａＰ基板の代わりに、不透明基板であるＳｉ基板を用いて作製したＬＥＤチップを搭載した比較例１のＬＥＤランプでは、ドミナント波長が６２５ｎｍ、発光効率が６５ｌｍ／Ｗであった。
これに対して、実施例１のＬＥＤランプでは、ドミナント波長６２５ｎｍ、発光効率が７０ｌｍ／Ｗであり、高い発光効率が得られることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の発光ダイオードは、パッケージ内の光吸収を減らし、従来にない高輝度で、高効率の発光ダイオードであり、各種の表示ランプ、照明器具等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１，２１，３２・・・発光ダイオード
２・・・化合物半導体層
３・・・接続層
３Ａ・・・第１の金属膜
３Ｂ・・・第２の金属膜
３ａ・・・第１の反射面
３ｂ・・・第２の反射面
４・・・透明基板
５・・・第１の電極
６・・・第２の電極（第３の金属膜）
６ａ・・・第３の反射面
７・・・発光部
８・・・ｐ型ＧａＰ層
９・・・下部クラッド層
１０・・・発光層
１１・・・上部クラッド層
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ・・・透明導電膜
１３・・・接続層
１５・・・半導体基板
１６・・・緩衝層
１７・・・コンタクト層
２１・・・発光ダイオードランプ
２２・・・マウント基板
２３・・・ｎ電極端子
２４・・・ｐ電極端子
２５・・・金線
２６・・・反射壁
２７・・・封止材
【図１】
2010263050.tif 000004
【図２】
2010263050.tif 000005
【図３】
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【図４】
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