(57)【要約】【課題】安価に作製できて、空隙の発生を抑止可能な半導体素子の構成と製造方法とを提供する。【解決手段】化合物半導体結晶層２の一方の主表面に形成された第１金属層５１と、導電性基板６の一方の主表面に形成された第２金属層５３とを、液状またはペースト状の物質中に分散された酸化銀粒子を還元処理することにより得られる銀系接合層５２を介して接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体結晶層と導電性基板とが金属層を介して接合された構造を有する半導体素子において、
前記金属層は、前記化合物半導体結晶層の一方の主表面に形成された第１金属層と、前記導電性基板の一方の主表面に形成された第２金属層と、これら第１金属層と第２金属層とを接合する銀または銀系合金の焼結体からなる金属微粒子層を有することを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記第１金属層および前記第２金属層のうちの少なくともいずれか一方の金属層は、前記金属微粒子層と接する面が、チタンまたはチタン系合金をもって形成されていることを特徴とする半導体素子。
【請求項３】
前記チタンまたはチタン系合金をもって形成される面は、その表層部にチタン系酸化物層を有していることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記化合物半導体結晶層の一方の主表面と前記第１金属層との間に、光透過成膜および部分オーミック電極を形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記金属微粒子層を構成する銀または銀系合金の平均粒径が、ナノオーダーであることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項６】
化合物半導体結晶層の一方の主表面に第１金属層を形成する工程と、前記導電性基板の一方の主表面に第２金属層を形成する工程と、前記第１金属層と前記第２金属層とを接合する工程とを有する半導体素子の製造方法において、
前記第１金属層と前記第２金属層とを接合する工程は、前記第１金属層および前記第２金属層のいずれか一方または両方に、酸化銀粒子を分散させた液状またはペースト状の接合剤を塗布する工程と、前記接合剤を介して前記第１金属層と前記第２金属層とを重ね合わせる工程と、前記接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元して銀ナノ粒子の焼結体からなる金属微粒子層を生成する工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記酸化銀粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元して銀ナノ粒子の焼結体からなる金属微粒子層を生成する工程における前記接合剤の加熱温度が１００℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体結晶層と導電性基板とが金属層を介して接合された構造を有する発光ダイオードの構成とその製造方法とに係り、特に、金属層の構成およびこれを用いた化合物半導体結晶層と導電性基板との接合方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料またはＡｌＧａＩｎＮ系材料を発光層に用いた発光ダイオードは、各種情報機器、家電装置、産業用装置および自動車の表示用光源等として、ますます市場が拡大している。これらの各発光ダイオード、特に、ＡｌＧａＩｎＰを発光層に用いた発光ダイオードについては、輝度向上の観点から、発光ダイオード用の化合物半導体結晶層とＳｉ等の導電性基板とを金属層を介して接合させた構造が盛んに検討されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
図３に、従来知られているこの種の発光ダイオードの断面構造を示す。この図から明らかなように、本例の発光ダイオードは、化合物半導体結晶層２と導電性基板６とを、金属層５を介して接合させた構造になっている。化合物半導体結晶層２は、主に、第１クラッド層２１、活性層２２および第２クラッド層２３から構成される。化合物半導体結晶層２の接合部側の表面には、光透過性膜３と部分オーミック電極４が形成される。化合物半導体結晶層２の光放射側の表面には第１電極１が、導電性基板６の接合部と反対側の表面（裏面）には第２電極７がそれぞれ形成される。第１電極１と第２電極７は、化合物半導体結晶層２および導電性基板６とオーミック接触している。金属層５は、単層または多層で構成され、化合物半導体結晶層２と導電性基板６の接合層としての機能のほか、光透過性膜３と部分オーミック電極４との密着層としての機能、光反射層としての機能、部分オーミック電極４と導電性基板の構成元素が接合部界面に拡散するのを抑止する拡散抑止層としての機能、および導電性基板６とオーミック接触する層としての機能などを有している。
【０００４】
図３に示した発光ダイオードは、第１電極１と第２電極７との間に電圧を印加し通電すると、活性層２２で発光が起こる。発光光のうち、第１クラッド層２１の方向に向かった光は、光放射面から外部に放射される。一方、第２クラッド層２３の方向に向かった光の一部は金属層５で反射され、光放射面から外部に放射される。このように、第２クラッド層２３の方向に放射された光を金属層５で反射させることにより、発光ダイオードの光取出し効率を向上させ、高輝度化を図ることが可能となる。
【０００５】
次に、図３に示した発光ダイオードの製造方法の一例を簡単に説明する。まず、単結晶基板上に化合物半導体結晶層２を形成したエピタキシャルウェハが作製される。化合物半導体結晶層２は、第１クラッド層２１、活性層２２、第２クラッド層２３の順に単結晶基板上にエピタキシャル成長される。単結晶基板としては、化合物半導体結晶層２がＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ系材料の場合にはＧａＡｓ基板、ＡｌＧａＩｎＮ系材料の場合には、サファイヤ基板やＧａＮ基板を用いるのが一般的である。エピタキシャル成長法としては、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法が主に用いられる。
【０００６】
エピタキシャル成長工程の終了後、エピタキシャルウェハの化合物半導体結晶層２の表面に酸化シリコン、窒化シリコン等の光透過性膜３が形成される。光透過性膜３の形成方法としては、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法が用いられるのが一般的である。光透過性膜３の形成工程の終了後、フォトリソグラフィー法を利用して、部分オーミック電極４が形成される。部分オーミック電極４は、単層または多層の金属層で構成され、形成方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法が主に用いられる。
【０００７】
接合部の金属層５は多層で構成されるのがより一般的であり、それらの金属層の一部が、化合物半導体結晶層２側の表面、および導電性基板６の接合部側の表面にそれぞれ形成される。導電性基板６としては、機械的強度が大きく、熱伝導率が高いＳｉが用いられるのが一般的である。金属層５の形成方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法が主に用いられる。
【０００８】
金属層５の形成終了後、エピタキシャルウェハと導電性基板６が、両者の金属層形成面が接触するように重ねられ、接合工程が実施される。接合は、真空中あるいは不活性ガス中において、エピタキシャルウェハおよび導電性基板６を加熱しながら、両者の接合界面に対してほぼ垂直な方向の加圧を施すことにより実施されるのが一般的である。金属層５としては、低融点金属を利用する方法や、金属間の固相接合を用いる方法がある。
【０００９】
低融点金属を利用する方法においては、Ａｕ−Ｓｎ等の比較的低融点の合金層をエピタキシャルウェハ側の接合面、または導電性基板６側の接合面に形成し、合金の融点以上の温度まで加熱することにより、接合が実施される。接合時の加熱温度としては、２００℃〜４００℃とするのが一般的である。
【００１０】
一方、金属間の固相接合を用いる方法においては、Ａｕ等の金属層がエピタキシャルウェハ側の接合面、および導電性基板６側の接合面に形成される。接合時の加熱温度は、３００℃〜５００℃とするのが一般的である。
【００１１】
接合工程終了後、単結晶基板を除去する工程を経て、化合物半導体結晶層２と導電性基板６が、金属層５を介して接合された化合物半導体ウェハが作製される。単結晶基板の除去は、機械的な研磨、溶液によるエッチングのいずれか、あるいは、両者を組み合わせた方法により実施される。しかる後に、化合物半導体ウェハの結晶層２側の表面と、導電性基板６側の表面に、第１電極１および第２電極７をそれぞれ形成する工程と、ダイシングによるチップ化工程とを経て、平面サイズが２５０μｍ角〜８００μｍ角程度の発光ダイオードが作製される。第１電極１と第２電極７の形成においては、接触抵抗の低いオーミック接触を得るため、４００℃程度の熱処理が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１２９１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
金属層５として低融点の合金層を用いた場合は、化合物半導体結晶層２と導電性基板６の接合界面に空隙が発生し、発光ダイオードの製造歩留りが著しく低下するという問題がある。その空隙は、第１電極１および第２電極７形成における熱処理時に、合金層の一部が液相化することにより発生すると推察される。
【００１４】
これに対して、金属層５として固相接合のＡｕ層を用いた場合は、Ａｕ層の合計厚さを２μｍよりも薄くした場合には空隙の発生が増加するが、Ａｕ層の合計厚さを２μｍ程度まで厚く形成することにより、空隙の発生を抑止することができる。Ａｕ層の厚さを２μｍよりも薄くした場合に空隙の発生が増加するのは、例えば導電性基板６としてＳｉを用いる場合、エピタキシャルウェハと導電性基板６との線膨張係数差により、接合界面に大きな応力が発生するためであると考えられる。Ａｕ層を厚くすると、Ａｕ層が応力の緩和層として機能するため、空隙の発生が抑止されると推察される。
【００１５】
ところが、Ａｕ層の形成方法である真空蒸着法やスパッタリング法は、Ａｕ原料の利用効率が５％〜２５％と極めて低く、Ａｕ層の形成工程に係わる製造コストが高いという問題がある。ここで、原料の利用効率とは、接合用の金属層５の形成工程において、接合部の表面に形成された金属層５の重量と、真空蒸着装置またはスパッタリング装置で消費した金属原料の重量との比である。かかる不都合は、発光ダイオード以外に半導体素子についても、同様に発生する。
【００１６】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安価に作製できて、空隙の発生を抑止可能な半導体素子の構成と製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、前記課題を解決するため、半導体素子の構成に関して、第１に、化合物半導体結晶層と導電性基板とが金属層を介して接合された構造を有する半導体素子において、前記金属層は、前記化合物半導体結晶層の一方の主表面に形成された第１金属層と、前記導電性基板の一方の主表面に形成された第２金属層と、これら第１金属層と第２金属層とを接合する銀または銀系合金の焼結体からなる金属微粒子層を有するという構成にした。
【００１８】
金属微粒子層の形成は、酸化銀粒子を分散させた液状またはペースト状の接合剤を第１金属層および第２金属層のいずれか一方または両方に塗布した後、接合剤を介して第１金属層と第２金属層とを重ね合わせ、加熱および加圧条件下で接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元処理することにより得られる。したがって、接合剤層の形成に真空蒸着法やスパッタ法を適用する必要がなく、原料の利用効率を大幅に高めることができる。また、第１および第２の金属層と金属微粒子層との接合は、酸化銀粒子を還元処理することにより固相において行うことができるので、接合界面における空隙の発生を抑制することができる。また、第１および第２の金属層と金属微粒子層との接合を酸化銀粒子を還元処理することにより行うことができることから、化合物半導体結晶層の加熱温度を比較的低温に抑制することができて、良品の歩留まりを高めることができる。
【００１９】
本発明は、半導体素子の構成に関して第２に、前記第１の半導体素子において、前記第１金属層および前記第２金属層のうちの少なくともいずれか一方の金属層は、前記金属微粒子層と接する面が、チタンまたはチタン系合金をもって形成されているという構成にした。
【００２０】
チタンまたはチタン系合金は、その表面に安定なチタン酸化物層を生じて不動態化するので、金属層の表面をチタンまたはチタン系合金をもって形成すると、金属層に特別な保護層を形成する必要がなく、半導体素子の製造を容易化することができる。
【００２１】
本発明は、半導体素子の構成に関して第３に、前記第２の半導体素子において、前記チタンまたはチタン系合金をもって形成される面は、その表層部にチタン系酸化物層を有しているという構成にした。
【００２２】
酸化銀粒子を還元処理すると、その還元熱によって金属層が局部的に高温に加熱されるので、表層部にチタン酸化物層がある金属層についてもそのまま接合が可能となる。よって、酸化銀粒子の還元処理に先立って金属層の表面からチタン酸化物を除去する処理を行う必要がなく、半導体素子の製造を容易なものにすることができる。
【００２３】
本発明は、半導体素子の構成に関して第４に、前記第１の半導体素子において、前記化合物半導体結晶層の一方の主表面と前記第１金属層との間に、光透過成膜および部分オーミック電極を形成するという構成にした。
【００２４】
かかる構成によると、活性層の背面側から第１の金属層側に向けて出射された光を第１の金属層にて反射することができるので、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２５】
本発明は、半導体素子の構成に関して第５に、前記第１の半導体素子において、前記金属微粒子層を構成する銀または銀系合金の平均粒径が、ナノオーダーであるという構成にした。
【００２６】
かかる構成によると、金属層と金属微粒子層との接合面を極めて平滑に形成することができるので、空隙の発生を抑制することができる。
【００２７】
本発明は、前記課題を解決するため、半導体素子の製造方法に関して、第１に、化合物半導体結晶層の一方の主表面に第１金属層を形成する工程と、前記導電性基板の一方の主表面に第２金属層を形成する工程と、前記第１金属層と前記第２金属層とを接合する工程とを有する発光ダイオードの製造方法において、前記第１金属層と前記第２金属層とを接合する工程は、前記第１金属層および前記第２金属層のいずれか一方または両方に、酸化銀粒子を分散させた液状またはペースト状の接合剤を塗布する工程と、前記接合剤を介して前記第１金属層と前記第２金属層とを重ね合わせる工程と、前記接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元して銀ナノ粒子の焼結体からなる金属微粒子層を生成する工程とを含むという構成にした。
【００２８】
上述のように、かかる構成によると、接合剤層の形成に真空蒸着法やスパッタ法を適用する必要がないので、原料の利用効率を大幅に高めることができると共に、接合界面における空隙の発生および過熱による化合物半導体結晶層の損傷を抑制することができ、良品の歩留まりを高めることができる。
【００２９】
本発明は、半導体素子の製造方法に関して第２に、前記第１の半導体素子の製造方法において、前記酸化銀粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜５０μｍであるという構成にした。
【００３０】
実験によると、平均粒径が１ｎｍ〜５０μｍの酸化銀粒子を用いた場合、酸化銀粒子を還元処理することによって得られる銀ナノ粒子の平均粒径をナノオーダーにすることができる。なお、酸化銀粒子の平均粒径の測定方法は、レーザー回折・散乱法による分布測定法により粒度分布を測定して実施する。この方法は、粒子群にレーザー光を照射し、そこから発せられる回折・散乱光の強度分布パターンから計算によって粒度分布を求める方法である。粒子にレーザビームを照射すると、その粒子からは前後・上下・左右と様々な方向に光が発せられる。これが「回折・散乱光」と呼ばれる光である。回折散乱光の強さは、光が発せられる方向に一定の空間パターンを描く。これが「光強度分布パターン」である。「光強度分布パターン」は、粒子の大きさによって様々な形に変化することが知られている。粒子の大きさと光強度分布パターンとの間には、１対１の対応関係が存在し、光強度分布パターンを検出すれば粒子の大きさが判る。実際の粒度分布測定では、測定対象は単一の粒子ではなく多数の粒子からなる粒子群の場合が多い。粒子群には大きさの異なる複数の粒子が混在しており、発せられる光強度分布パターンはそれぞれの粒子からの回折・散乱光の重ね合わせとなる。この光強度分布パターンを検出して解析することで、どれくらいの大きさの粒子がどれくらいの割合で含まれているか(粒度分布)を求めることができる。また、焼結後の銀粒子の平均粒径は、焼結体の断面をＳＥＭで観察して測定することができる。
【００３１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関して第３に、前記第１の半導体素子の製造方法において、前記接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元して銀ナノ粒子の焼結体からなる金属微粒子層を生成する工程における前記接合剤の加熱温度が１００℃〜４５０℃であるという構成にした。
【００３２】
実験によると、接合剤中に分散された酸化銀粒子を還元処理する際の接合剤の加熱温度を１００℃〜４５０℃とすることにより、良品の歩留まりを高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、化合物半導体結晶層と導電性基板を接合するための金属層を、化合物半導体結晶層の一方の主表面に形成された第１金属層と、導電性基板の一方の主表面に形成された第２金属層と、これら第１金属層と第２金属層とを接合する銀または銀系合金の焼結体からなる金属微粒子層を有するという構成にしたので、塗布による金属微粒子層の形成が可能になり、従来の真空蒸着法やスパッタ法等を適用する場合に比べて、金属原料の利用効率を大幅に向上でき、発光ダイオード等の半導体素子の製造コストを削減できる。また、第１および第２の金属層と金属微粒子層との接合を、酸化銀粒子を還元処理することにより固相において行うことができるので、接合界面における空隙の発生を抑制することができると共に、化合物半導体結晶層の加熱温度を比較的低温に抑制することができて、良品の歩留まりを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係る発光ダイオードの断面構造を模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態に係る発光ダイオードの接合部の構成を詳細に示した図である。
【図３】従来の発光ダイオードの断面構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る発光ダイオードの実施形態を図面を用いて説明する。図１に示すように、本例の発光ダイオードは、化合物半導体結晶層２と導電性基板６とを金属層５を介して接合させた構造を有する。化合物半導体結晶層２の上面には第１電極１、導電性基板６の下面には第２電極７が形成されている。本実施形態の化合物半導体結晶層２は、第１電極１側から、電極コンタクト層２４と、ＡｌＧａＩｎＰの第１クラッド層２１、活性層（発光層）２２および第２クラッド層２３から成る発光層部と、中間層２５と、ＧａＰ層２６とを有する。また、ＧａＰ層２６の下面には、発光光に対して透明な光透過性膜３と部分オーミック電極４とからなる層が形成されている。金属層５は、光透過性膜３と部分オーミック電極４とからなる層の表面に形成された第１金属層５１と、導電性基板６の表面に形成された第２金属層５３と、第１金属層５１と第２金属層５３と間に接合層として形成された銀系接合層（金属微粒子層）５２とから構成される。
【００３６】
第１金属層５１および第２金属層５３は多層で構成され、化合物半導体結晶層２と導電性基板６を接合する接合層としての機能のほか、光透過性膜３と部分オーミック電極４とを密着させる密着層としての機能、活性層２２からの光を反射する光反射層としての機能、部分オーミック電極４と導電性基板６の構成元素が接合部界面に拡散するのを抑止する拡散抑止層としての機能、導電性基板６とオーミック接触する層としての機能などを有する。なお、第１金属層５１の銀系接合層５２との接合面は、厚さ１ｎｍのチタンで形成されている。
【００３７】
銀系接合層５２は、粒径が数μｍオーダーの酸化銀粒子にミリスチルアルコールを加え、大気中で２５０℃に加熱することにより還元生成した銀が焼結して形成した金属層である。加熱還元時に生成した銀粒子は、粒径がナノオーダーであり、低温焼結が可能である。したがって、化合物半導体結晶層２の過熱による損傷を抑制することができる。第１金属層５１の表面に形成したチタン電極と銀系接合層５２との接合は、図２に示すように、チタン表面に形成したチタン系酸化物膜と銀系接合層５２とが接合している構造になっている。このように、チタン系酸化物膜と銀系接合層５２とを接合する構成にすると、第１金属層５１及び第２金属層５３の接合に先立ってチタン系酸化物膜を除去する必要がないので、発光ダイオードの製造を容易化することができる。
【００３８】
銀系接合層５２の基になる酸化銀粒子は、平均粒径が１ｎｍから５０μｍの範囲のものを用いることがより好ましい。その理由は、以下の通りである。化合物半導体結晶層２と導電性基板６との接合においては、接合界面の空隙発生を抑える上で、銀焼結層５２の表面が平滑であることが望ましい。平均粒径が１ｎｍから５０μｍの酸化銀粒子を用いた場合、形成した金属微粒子層５２の表面は、走査型プローブ顕微鏡 (Scanning Probe Microscope；ＳＰＭ)で測定した中心線平均粗さＲａが９ｎｍ以下となり、極めて平滑であった。平均粒径が３０ｎｍを超えると、中心線平均粗さＲａが増加する傾向がみられたが、平均粒径が１００ｎｍ以下では、接合界面に空隙はみられなかった。
【００３９】
銀系接合層５２の形成に際しては、酸化銀粒子を分散させた液状あるいはペースト状物質（接合剤）を、第１金属層５１の表面と第２金属層５３の表面のいずれか一方、または両方に塗布する。その後、大気中２５０℃加熱により酸化銀を還元させて銀ナノ粒子を生成させ、銀焼結接合層５２を形成する。
【００４０】
金属微粒子を分散させた液状あるいはペースト状物質を、塗布・被着させる方法としては、インクジェット法（スプレー法）またはスクリーン印刷法が用いられる。
【００４１】
本実施形態の発光ダイオードは、発光出力が高く、信頼性も高いことから、信号機、自動車の外装ランプ、液晶テレビのバックライトモジュール等への適用が可能である。
【００４２】
なお、上記実施形態では、発光ダイオードを例にとって説明したが、本発明は、化合物半導体結晶層と導電性基板とが金属層を介して接合された構造を有する、発光ダイオード以外の半導体素子にも勿論適用できる。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明の実施例を説明する。この実施例では、図１に示す上記実施形態の発光ダイオードと同一の断面構造を有する発光ダイオードを作製した。すなわち、本実施例の発光ダイオードは、図１に示すように、化合物半導体結晶層２と導電性基板６とを金属層５を介して接合させ、化合物半導体結晶層２の上面と導電性基板６の下面に、発光ダイオードに通電するための第１電極１と第２電極７をそれぞれ形成した。
【００４４】
本実施例では、化合物半導体結晶層２は、電極コンタクト層２４、第１クラッド層２１、活性層２２、第２クラッド層２３、中間層２５、ＧａＰ層２６から構成される。電極コンタクト層２４の上面には第１電極１が形成され、第１電極１の直下以外の領域の電極コンタクト層２４はエッチングによって除去されている。これは、光吸収性を有する電極コンタクト層２４による光の取出し効率の低下を防ぐためである。
【００４５】
ＧａＰ層２６の下面には、発光光に対して透明な光透過性膜３と、部分オーミック電極４とから成る層が形成されている。光透過性膜３として、本実施例では、酸化シリコン膜を用いた。部分オーミック電極４は、ｐ型のＧａＰ層２６とオーミック接続されていて、さらに金属層５（５１）にも接続されている。
【００４６】
金属層５は、第１金属層５１、金属微粒子層５２および第２金属層５３から構成される。第１金属層５１と第２金属層５３は、いずれも銀系接合層５２と接する表面の金属層をＴｉ層とし、このＴｉ層の厚さは０．１μｍとした。また、銀系接合層５２は、第２金属層５３の表面に形成し、厚さは１．８μｍとした。
【００４７】
導電性基板６としては、ｎ型の単結晶Ｓｉを用いた。導電性基板６の接合部とは反対側の面には、第２電極７が形成され、第２電極７は、導電性基板６とオーミック接触している。
【００４８】
信頼度試験としては、周囲温度８５℃、湿度８５％の環境における電流密度約２２．２Ａ／ｃｍ２での２０００時間の通電試験、周囲温度８５℃、湿度８５％の環境における２０００時間の放置試験、および温度−５５℃〜１００℃の熱衝撃試験を実施した。本実施例による発光ダイオードでは、信頼度試験後における発光出力の変動は２％以内と小さく、また、順方向電圧には変化がみられなかった。これに対して、銀系接合層５２の代わりに、真空蒸着法で形成したＡｕ層（厚さ１．８μｍ）を用いて作製した比較例の発光ダイオードの信頼度試験においては、熱衝撃試験後の発光出力が、約７％低下した。熱衝撃試験における発光出力の低下には、化合物半導体結晶層２と導電性基板６の線膨張係数の差による応力が関与すると考えられ、銀系接合層５２の適用によりその応力が緩和されたと推察される。
【００４９】
発光ダイオードと導電性基板６の接合時における圧力は、本実施例では、約０．５ＭＰａとしたが、０．１ＭＰａから１０ＭＰａの圧力の範囲で、本実施例と同様に良好な結果が得られた。無加圧とした場合でも、接合界面の空隙が増加することはなかった。一方、圧力を１０ＭＰａよりも高くした場合は、発光ダイオードの破壊が頻繁に発生し、歩留りが低下した。
【００５０】
接合時の加熱温度については、本実施例では、約２５０℃としたが、１００℃〜４５０℃の温度範囲では、本実施例と同様に良好な結果が得られた。加熱温度を高くした場合は、作製した発光ダイオードの順方向電圧が増加する傾向がみられた。順方向電圧の上昇は、主に、部分オーミック電極４と、ＧａＰ層２６の接触抵抗が増加したためと考えられる。なお、本実施例では、酸化銀粒子を含む液状物質を第２金属層５３の表面に塗布したが、第１金属層５１の表面、あるいは、第１金属層５１と第２金属層５３の両方の表面に塗布して形成しても良い。また、酸化銀粒子を含む液状物質を塗布し、熱処理により銀系接合層５２を形成する際に、本実施例ではホットプレート（ヒータで加熱された板状治具）を用いたが、赤外線照射等他の加熱手段を用いることも可能である。
【００５１】
第１電極１の最上層をＡｕ層とし、ワイヤボンディングによる外部端子との接続を実施する場合、ワイヤボンディング時の接続加重による下地層の破壊を防ぎ、充分な接続強度を確保するためには、Ａｕ層の厚さとして０．３μｍ〜１μｍ程度が必要である。また、通常、第１電極１のような発光ダイオードの上部電極は、平面形状が直径１００μｍ程度の概略円形状に加工されるのが一般的である。そのため、平面サイズが３００μｍ×３００μｍの発光ダイオードの上部電極のＡｕ層の形成方法として真空蒸着法を用いた場合、Ａｕ原料の利用効率は、１〜２％程度まで低下する。従って、Ａｕ層のほとんどの部分をスクリーン印刷法によるＡｕ微粒子層で構成することにより、Ａｕ原料の利用効率を大幅に向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、発光ダイオード等の半導体素子における化合物半導体結晶層と導電性基板の接合に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    第１電極
２    化合物半導体結晶層
２１    第１クラッド層
２２    活性層
２３    第２クラッド層
２４    電極コンタクト層
２５    中間層
２６    ＧａＰ層
３    光透過性膜
４    部分オーミック電極
５    金属層
５１    第１金属層
５２    銀系接合層（金属微粒子層）
５３    第２金属層
６    導電性基板
７    第２電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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