(57)【要約】【課題】生産性に優れるとともに、光取り出し効率に優れ、高い輝度を備える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が用いられてなるランプを提供する。【解決手段】基板１１上の化合物半導体層２０の上面に形成されるｎ型電極（第１の電極）８と、化合物半導体層２０の一部が除去されて露出したｐ型半導体層１６又は基板１１上に形成されるｐ型電極（第２の電極）９とを具備し、ｎ型電極８は、化合物半導体層２０上に接して設けられる配線電極８１と、化合物半導体層２０上に接して設けられるオーミック電極８２と、化合物半導体層２０上において配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように形成される透光性電極８３と、配線電極８１に接続されるとともに、少なくとも一部が透光性電極８３の開口部８３ａから外部に露出して設けられるボンディングパッド電極８４とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成される発光層を含む化合物半導体層と、該化合物半導体層の上面に形成される第１の電極と、前記化合物半導体層の少なくとも一部が除去されて露出した半導体層又は前記基板上に形成される第２の電極とを具備する発光ダイオードであって、
前記第１の電極は、前記化合物半導体層上に接して設けられる配線電極と、
前記化合物半導体層上に接して設けられるオーミック電極と、
前記化合物半導体層上において前記配線電極及び前記オーミック電極を覆うように形成される透光性電極と、
前記配線電極に接続されるとともに、少なくとも一部が前記透光性電極の開口部から外部に露出して設けられるボンディングパッド電極と、からなることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透光性電極が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からな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】
前記配線電極の抵抗率が２０μΩｃｍ以下であり、前記透光性電極の抵抗率が１ｍΩｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記配線電極の厚さｔ１、オーミック電極の厚さｔ２、透光性電極の厚さｔ３及びボンディングパッド電極の厚さｔ４の関係が、次式（ｔ４＞ｔ３＞ｔ２、ｔ１）で表されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記配線電極の厚さｔ１、オーミック電極の厚さｔ２、透光性電極の厚さｔ３及びボンディングパッド電極の厚さｔ４の関係が、下記（１）〜（３）式で表される関係を各々満たすことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発光ダイオード。
ｔ４＞２×ｔ３  ・・・（１）  
ｔ３＞１．２５×ｔ２  ・・・（２）
ｔ３＞1．２５×ｔ１  ・・・（３）
【請求項６】
前記配線電極及び前記ボンディングパッド電極の反射率が、前記発光層を含む化合物半導体層からの発光に対して９０％以上であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記配線電極は、前記化合物半導体層上において少なくとも１箇所以上に設けられており、前記配線電極の長さの合計が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記配線電極が、Ａｕ膜又はＡｇ膜を含むとともに、前記ボンディングパッド電極は、前記配線電極上のパッド形成領域に、Ｐｔ膜、Ａｕ膜が順次積層されてなることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記化合物半導体層は、前記透光性電極が形成される面の内の少なくとも一部が粗面とされていることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記基板が透光性材料からなることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記基板がＧａＰからなることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記化合物半導体層は、前記基板の主面上に、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層が順次積層されてなることを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記第１の電極が、ｎ型半導体層上に設けられるｎ型電極であり、前記第２の電極が、ｐ型半導体層又は前記基板の主面上における露出領域に設けられるｐ型電極であることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記発光層が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記発光層が、ＧａＰ系化合物半導体からなることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記発光層が、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか１項に記載の発光ダイオードを製造する方法であって、
エピタキシャル成長用基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順で積層して化合物半導体層を形成するエピタキシャル工程と、
前記化合物半導体層に基板を貼り付ける接合工程と、
前記化合物半導体層から前記エピタキシャル成長用基板を除去して発光面を露出させることにより、積層半導体ウェーハを形成する除去工程と、
前記化合物半導体層の少なくとも一部を除去して前記基板の主面を露出させ、この露出領域に第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
前記化合物半導体層上に配線電極を形成し、さらに、前記化合物半導体層上にオーミック電極を形成した後、前記配線電極上のパッド形成領域にボンディングパッド電極を形成し、次いで、前記ボンディングパッド電極の少なくとも一部を露出させながら、前記配線電極及び前記オーミック電極を覆うように、前記化合物半導体層上に前記透光性電極を形成する第１電極形成工程と、
前記積層半導体ウェーハを裁断して素子単位のチップに分割する分割工程と、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１８】
請求項１７に記載の製造方法によって得られる発光ダイオード。
【請求項１９】
請求項１〜請求項１６、又は請求項１８の何れか１項に記載の発光ダイオードが用いられてなるランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に化合物半導体層が積層されてなる発光ダイオード及びその製造方法、並びにランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤色、橙色、黄色あるいは黄緑色の可視光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）として、例えば、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）からなる発光層を備えた化合物半導体ＬＥＤが知られている。このようなＬＥＤにおいて、例えば（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体層は、一般に発光層から出射される光に対して光学的に不透明であり、また、機械的強度もそれほど高くない砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の材料からなる基板上に形成されている。
【０００３】
上述のような発光ダイオードの素子特性としては、横方向への電流拡散が小さいことが挙げられる。このため、電極直下の化合物半導体層にしか電流が注入されず、発光層で発光した光が電極に遮られて外部に取り出されないという問題が生じることがある。そこで、このような発光ダイオードにおいては、通常、化合物半導体層上に透光性電極が積層され、この透光性電極上にメタル電極を設け、透光性電極を通して光が取り出される構成とされている（例えば、特許文献１〜５を参照）。特許文献１〜３に記載の発光ダイオードによれば、透光性電極として、例えば、Ｎｉ／ＡｕやＩＴＯなどの周知の導電材料が用いられ、光取出し効率が高められ、輝度が向上された構成とされている。
【特許文献１】特開平６−８８９７３号公報
【特許文献２】特許第２５４０７９１号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４５０５号公報
【特許文献４】特開２００７−２２０７０９号公報
【特許文献５】特開２００８−２５８６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜５に記載の発光ダイオードのような、化合物半導体層上に透光性電極が積層され、この上にメタル電極が設けられた構成では、以下に示すような問題がある（以下の説明において、図９も参照）。
まず、メタル電極が透光性電極の上に形成された構成であり、また、光取出し効率向上の観点から半導体層表面を粗く加工した場合、メタル電極と透光性電極との間の密着力の低下や、メタル電極の断線が生じる虞がある。このため、上述のような、半導体層表面を粗面とするための光取り出し向上技術の適用が困難になる。
また、ウェーハ上においてメタル電極全体が露出していることから、発光ダイオードの各製造工程や、発光ダイオードを用いた各種機器の組立工程においてメタル電極を傷つける虞がある。特に、配線電極は細長い形状とされるため、取り扱いが適性でない場合には、断線が生じる可能性がある。
また、透光性電極上にメタル電極を形成する場合、密着性を高めるためには、界面にＣｒ層、Ｔｉ層等の密着性を向上させる金属薄膜層を設けることが一般的である。しかしながら、Ｃｒ層等は光を吸収し易い特性を有しているため、Ｃｒ層等を透光性電極上に設けた場合、発光ダイオードの光取出し効率が低下するとともに、工程増となってコストアップの要因となっていた。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、生産性に優れるとともに、光取り出し効率に優れ、高い輝度を備える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が用いられてなる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】
【０００６】
本発明者等は、発光ダイオードの生産性を向上させるとともに、輝度を向上させるために鋭意検討を行なったところ、化合物半導体層上の電極構造を適正化することにより、電極と化合物半導体層との間で電流が流れ易くなるとともに、光取出し効率を向上させるための半導体層の粗面化が可能となるので高輝度化を達成することができ、また、生産性も改善されることを見出し、以下に示す各発明を完成した。
即ち、本発明は以下に関する。
【０００７】
［１］  基板と、該基板上に形成される発光層を含む化合物半導体層と、該化合物半導体層の上面に形成される第１の電極と、前記化合物半導体層の少なくとも一部が除去されて露出した半導体層又は前記基板上に形成される第２の電極とを具備する発光ダイオードであって、前記第１の電極は、前記化合物半導体層上に接して設けられる配線電極と、前記化合物半導体層上に接して設けられるオーミック電極と、前記化合物半導体層上において前記配線電極及び前記オーミック電極を覆うように形成される透光性電極と、前記配線電極に接続されるとともに、少なくとも一部が前記透光性電極の開口部から外部に露出して設けられるボンディングパッド電極と、からなることを特徴とする発光ダイオード。
［２］  前記透光性電極が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなることを特徴とする上記［１］に記載の発光ダイオード。
［３］  前記配線電極の抵抗率が２０μΩｃｍ以下であり、前記透光性電極の抵抗率が１ｍΩｃｍ以下であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の発光ダイオード。
［４］  前記配線電極の厚さｔ１、オーミック電極の厚さｔ２、透光性電極の厚さｔ３及びボンディングパッド電極の厚さｔ４の関係が、次式（ｔ４＞ｔ３＞ｔ２、ｔ１）で表されることを特徴とする上記［１］〜［３］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［５］  前記配線電極の厚さｔ１、オーミック電極の厚さｔ２、透光性電極の厚さｔ３及びボンディングパッド電極の厚さｔ４の関係が、下記（１）〜（３）式で表される関係を各々満たすことを特徴とする上記［１］〜［３］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
ｔ４＞２×ｔ３  ・・・（１）  
ｔ３＞１．２５×ｔ２  ・・・（２）
ｔ３＞1．２５×ｔ１  ・・・（３）
【０００８】
［６］  前記配線電極及び前記ボンディングパッド電極の反射率が、前記発光層を含む化合物半導体層からの発光に対して９０％以上であることを特徴とする上記［１］〜［５］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［７］  前記配線電極は、前記化合物半導体層上において少なくとも１箇所以上に設けられており、前記配線電極の長さの合計が１ｍｍ以上であることを特徴とする上記［１］〜［６］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［８］  前記配線電極が、Ａｕ膜又はＡｇ膜を含むとともに、前記ボンディングパッド電極は、前記配線電極上のパッド形成領域に、Ｐｔ膜、Ａｕ膜が順次積層されてなることを特徴とする上記［１］〜［７］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［９］  前記化合物半導体層は、前記透光性電極が形成される面の内の少なくとも一部が粗面とされていることを特徴とする上記［１］〜［８］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［１０］  前記基板が透光性材料からなることを特徴とする上記［１］〜［９］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［１１］  前記基板がＧａＰからなることを特徴とする上記［１０］に記載の発光ダイオード。
【０００９】
［１２］  前記化合物半導体層は、前記基板の主面上に、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層が順次積層されてなることを特徴とする上記［１］〜［１１］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［１３］  前記第１の電極が、ｎ型半導体層上に設けられるｎ型電極であり、前記第２の電極が、前記基板の主面上における露出領域に設けられるｐ型電極であることを特徴とする上記［１２］に記載の発光ダイオード。
［１４］  前記発光層が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする上記［１］〜［１３］の何れか１項に記載の発光ダイオード。
［１５］  前記発光層が、ＧａＰ系化合物半導体からなることを特徴とする［１４］に記載の発光ダイオード。
［１６］  前記発光層が、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなることを特徴とする上記［１４］に記載の発光ダイオード。
【００１０】
［１７］  上記［１］〜［１６］の何れか１項に記載の発光ダイオードを製造する方法であって、エピタキシャル成長用基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順で積層して化合物半導体層を形成するエピタキシャル工程と、前記化合物半導体層に基板を貼り付ける接合工程と、前記化合物半導体層から前記エピタキシャル成長用基板を除去して発光面を露出させることにより、積層半導体ウェーハを形成する除去工程と、前記化合物半導体層の少なくとも一部を除去して前記基板の主面を露出させ、この露出領域に第２の電極を形成する第２電極形成工程と、前記化合物半導体層上に配線電極を形成し、さらに、前記化合物半導体層上にオーミック電極を形成した後、前記配線電極上のパッド形成領域にボンディングパッド電極を形成し、次いで、前記ボンディングパッド電極の少なくとも一部を露出させながら、前記配線電極及び前記オーミック電極を覆うように、前記化合物半導体層上に前記透光性電極を形成する第１電極形成工程と、前記積層半導体ウェーハを裁断して素子単位のチップに分割する分割工程と、を備えることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【００１１】
［１８］  上記［１７］に記載の製造方法によって得られる発光ダイオード。
［１９］  上記［１］〜［１６］、又は［１８］の何れか１項に記載の発光ダイオードが用いられてなるランプ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光ダイオードによれば、化合物半導体層上に設けられる第１の電極が、化合物半導体層上に接して設けられる配線電極と、化合物半導体層上に接して設けられるオーミック電極と、化合物半導体層上において配線電極及びオーミック電極を覆うように形成される透光性電極と、配線電極に接続されるとともに、少なくとも一部が透光性電極の開口部から外部に露出して設けられるボンディングパッド電極とからなる構成とされているので、発光層を含む化合物半導体層の表面の粗面化加工が可能となり、発光層からの光取り出し効率が向上し、高輝度化が実現できる。また、透光性電極が配線電極及びオーミック電極を保護するので、製造工程等において電極が損傷するのが抑制され、不良の発生が低減される。また、配線電極及びオーミック電極が化合物半導体層に直に接合される構成なので、光吸収性を有するＣｒ層等を設ける必要が無く、光取出し効率が向上し、輝度を高めることが可能になるとともに、Ｃｒ層等の成膜工程や形状加工工程が省略できる。これらの効果により、製造コストを低減することが可能となる。
従って、生産性に優れて歩留まりが高く、また、光取り出し効率に優れ、輝度が高められた発光ダイオードが実現できる。
【００１３】
また、本発明のランプによれば、上記本発明の発光ダイオードが用いられてなるものなので、発光特性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態である発光ダイオード及びその製造方法、並びにランプについて、図面を適宜参照しながら説明する。図１は本実施形態の発光ダイオードを示す模式平面図であり、図２は図１に示す発光ダイオードの模式断面図である。また、図３〜図５は、本実施形態の発光ダイオードの製造方法を説明するための模式図であり、半導体積層ウェーハの層構造を示す断面図である。また、図６及び図７は本実施形態の発光ダイオードが用いられてなるランプの模式断面図である。なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態の発光ダイオード及びその製造方法、並びにランプを説明する図面であって、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の発光ダイオード等の寸法関係とは異なっている。また、詳細な図示を省略するが、化合物半導体層２０の表面の一部は、粗面として加工が施されている。
【００１５】
［発光ダイオード（積層半導体ウェーハ）の積層構造］
本実施形態の発光ダイオード１は、図１及び図２に示す例のように、基板１１と、該基板１１上に形成される発光層１５を含む化合物半導体層２０と、該化合物半導体層２０の上面に形成されるｎ型電極（第１の電極）８と、化合物半導体層２０の少なくとも一部が除去されて露出したｐ型半導体層１６上に形成されるｐ型電極（第２の電極）９とを具備し、ｎ型電極８は、化合物半導体層２０上に接して設けられる配線電極８１と、化合物半導体層２０上に接して設けられるオーミック電極８２と、化合物半導体層２０上において配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように形成される透光性電極８３と、配線電極８１に接続されるとともに、コンタクト部８４ａが透光性電極８３の開口部８３ａから外部に露出して設けられるボンディングパッド電極８４とからなり、概略構成される。
以下、本実施形態の発光ダイオード１の積層構造について詳述する。
【００１６】
『基板』
本実施形態の発光ダイオード１では、基板１１として、ＧａＰ単結晶等からなる透光性の基板を用いることが好ましい。
一般に、発光ダイオードの基板に用いられる材料としては、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3単結晶）、ガラス、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ＡｌＮ及びＧａＮ等の基板材料が挙げられる。これらの内、透光性材料を用いることが、発光ダイオードの光取り出し効率を向上させ、輝度を高められる点から好ましく、中でもＧａＰを用いることが、加工性や量産性等の点や、後述の発光層１５と物性が近い点等から最も好ましい。また、基板の材料としては、単結晶基板を採用することが好ましいが、ガラス、セラミック等の非晶質材料を採用することも可能である。
【００１７】
また、基板１１の材料としては、後述の発光層１５に用いられる材料と熱膨張係数、屈折率等の物性が近似しているものを採用することがより好ましい。例えば、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層を採用した場合には、ＧａＰからなる基板を用い、ＧａＩｎＮからなる発光層に対しては、ＧａＮからなる基板を用いる等の組み合わせが挙げられる。
【００１８】
また、基板１１の大きさとしては、通常は直径２インチ又は３インチ程度のものが用いられるが、これには限定されず、例えば、直径４〜６インチの円形又は矩形基板等、さらに大型の基板を使用することも可能である。
【００１９】
また、本発明に係る発光ダイオードにおいては、基材１１が単結晶の場合、主面１１ａの結晶面方位は、特に限定されないが、生産性が高く、加工しやすい方位を選択することが好ましい。本実施形態で説明する例では、ＧａＰからなる基板１１の主面１１ａが、（１１１）面であることが、量産の工程において生産性の高い結晶面である点から好ましい。
【００２０】
本実施形態の発光ダイオード１では、後述の化合物半導体層２０に備えられる発光層１５から出射される光が、主面１１ａを介して基板１１にも入射する。このような、基板１１の内部に入射した光を、基板１１の各側面から出射できる構成とすることにより、発光ダイオード１の輝度がより高められる。
【００２１】
また、基板１１としては、不透明基板と半導体層との間に反射構造が形成されてなる、所謂ミラー基板を適用することも可能である。また、不透明基板の中でも、Ｓｉが汎用的であり、加工技術やコスト、量産性等の点で有利である。
【００２２】
『化合物半導体層』
図１及び図２に示すように、基板１１の主面１１ａ上には、ｐ型半導体層１６、発光層１５及びｎ型半導体層１４の各層をこの順で備える化合物半導体層２０が設けられている。
本実施形態で説明する化合物半導体層２０は、基板１１に直接成長されるか、あるいは、後述の製造方法において詳細を説明するが、エピタキシャル成長用基板３０（図３及び図４を参照）上において予め形成された層であり、発光ダイオード１は、基板１１の主面１１ａ上に、予め形成された化合物半導体層２０に備えられるｐ型半導体層１６の表面１６ａが接合されてなるものである。
【００２３】
本実施形態の化合物半導体層２０は、発光層１５を含む積層半導体構造を有し、図２の模式断面図に示すように、基板１１の主面１１ａ上に、ｐ型半導体層１６、発光層１５及びｎ型半導体層１４が順次積層された構造とされており、一般式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）で表されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を好適に用いることができる。また、発光効率の良いＩｎＧａＮ等を、化合物半導体層２０をなす発光層１５に用いることも好適である。
化合物半導体層２０の最も好適な具体例として、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を例に、以下に説明する。
【００２４】
ｐ型半導体層１６は、Ｍｇ、Ｚｎ等が所定量でドープされたｐ型特性を有し、例えば、ＧａＰからなるｐ型のコンタクト層である。Ｍｇをドーピングするための原料としては、例えば、公知のビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）等が用いられる。
また、本発明においては、輝度をより向上させるため、ｐ型半導体層１６には上記ＧａＰを用いることが好ましいが、その他、例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶についても、何ら制限無く採用することが可能である。
【００２５】
なお、図１及び図２に示すように、本実施形態の発光ダイオード１では、後述のｐ型電極（第２の電極）９がｐ型半導体層１６上に設けられている。このような構成とする場合には、例えば、ｐ型半導体層１６がＧａＰからなる場合には、このｐ型半導体層１６にキャリア濃度が約１×１０１８ｃｍ−３となるようにＺｎを添加し、ｐ型特性を有する単結晶基板として用いることが好ましい。
【００２６】
発光層１５は、上記ｐ型半導体層１６上に備えられており、該ｐ型半導体層１６側から順に、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ等をドープしたｐ形特性を有し、赤色発光ダイオードの場合、多重量子井戸層１５ｂよりもバンドギャップが大きい（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型クラッド層１５ｃと、アンドープの（Ａｌ０．２Ｇａ０．８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる障壁層と、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる井戸層が交互に２０対で積層されてなる多重量子井戸層１５ｂと、Ｓｉ、Ｔｅ等をドープしたｎ形特性を有する（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１５ａと、が積層された構成とされている。この際、多重量子井戸層等の構造を有する公知の発光層１５（多重量子井戸層１５ｂ）をなし、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）なる組成の障壁層及び井戸層の構成は、所望の発光波長が得られるように適宜決定することができる。また、ｐ型クラッド層１５ｃ、ｎ型クラッド層１５ａ、多重量子井戸層１５ｂをなす障壁層の組成や厚さ、キャリア濃度等は、発光効率が高くなるように適宜調整すれば良い。また、本実施形態の発光ダイオードにおいては、上記ｎ型及びｐ型の極性を入れ替えた層構造とすることも可能である。
【００２７】
発光層１５の材質としては、上述した一例のみならず、ＧａＩｎＮ系、ＡｌＧａＡｓ系等の従来公知の材料を用いることが可能であるが、ＧａＰ基板に直接成長するＧａＰ系化合物半導体からなる発光層１５は、貼付け工程が不要である点から好適に用いることが出来る。特に、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系とＧａＰ基板の組み合わせとすることが、最も好ましい。
【００２８】
本実施形態の発光ダイオード１に備えられる発光層１５は、上記構成により、ｐ型クラッド層１５ｃ、多重量子井戸層１５ｂ及びｎ型クラッド層１５ａからなる、所謂ｐｎ接合型ダブルヘテロ接合構造とされている。発光層１５は、キャリアを閉じ込めるため、ダブルヘテロ構造等の公知の構造を適用できる。
【００２９】
上述のような多重量子井戸層１５ｂは、ｎ形又はｐ形の何れの伝導形の化合物半導体からも構成することが可能である。
また、本実施形態の発光層１５は、上記構成の多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）とされた、多重量子井戸層１５ｂが備えられた構成とされているが、発光構造については、これには限定されない。例えば、上記多重量子井戸構造の他、単一（ｓｉｎｇｌｅ）量子井戸（ＳＱＷ）構造を採用することも可能であるが、単色性に優れる発光を得るためには多重量子井戸構造であることが好ましい。
このような発光層１５は、格子整合したＧａＡｓや、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等の単結晶基板の表面上に形成することができる。また、上記発光層の構造に付加して、従来公知の技術である機能的な層、例えば、コンタクト層、電流拡散層、電流素子層等を設けた構成とすることができる。
【００３０】
ｎ型半導体層１４は、上記発光層１５上に備えられており、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｓｎが所定量でドープされたｎ型特性を有し、例えば、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型のコンタクト層である。Ｓｉをドーピングするための原料としては、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）が用いられる。また、このようなｎ型半導体層１６の組成、厚さ、キャリア濃度等は、電気特性、光学特性が最適になるように適宜調整すれば良い。
【００３１】
『ｎ型電極（第１の電極）』
ｎ型電極８は、上述のｎ型半導体層１４上に設けられる複数の電極から構成される電極である。
ｎ型電極８は、図１及び図２に示す例のように、ｎ型半導体層１４上に接して設けられる配線電極８１と、ｎ型半導体層１４上に接して設けられるオーミック電極８２と、ｎ型半導体層１４上において配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように形成される透光性電極８３と、配線電極８１に接続されるとともに、コンタクト部８４ａが透光性電極８３の開口部８３ａから外部に露出して設けられて配線されるボンディングパッド電極８４とから構成される。また、本実施形態のｎ型電極８は、ｎ型半導体層１４上において、細長形状とされた配線電極８１が並行となるように、２箇所に形成されている。
【００３２】
配線電極８１は、上述したように、ｎ型半導体層１４上にオーミック接合して設けられるとともに、透光性電極８３によって覆われた構成とされている。
配線電極８１としては、化合物半導体層２０に接する界面において、発光に対して反射率が高い材質を用いることが好ましく、反射率が９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。
【００３３】
また、配線電極８１は、図示例のように、細長く、且つ、薄い形状として構成されるため、電気抵抗が出来る限り小さな材料を用いることが好ましい。配線電極８１に用いる材料としては、抵抗率が２０μΩｃｍ以下であることが好ましく、例えば、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ａｌ膜及びＣｕ膜等が好適であり、化学的にも安定したＡｕ膜が最適である。
このように、配線電極８１が透光性電極８３に覆われていることにより、配線電極８１と透光性電極８３との間の接触面積が大きくなり、これら電極間において電流が流れ易くなる。これにより、高電流域においては発熱量が小さくなり、化合物半導体層２０に備えられる発光層１５の発光効率が高められ、発光ダイオード１の輝度を向上させることが可能となる。
【００３４】
なお、配線電極８１としては、例えば、上述のようなＡｕ単層膜として構成しても良いし、あるいは、Ａｕ膜の上に、Ｎｉ膜、Ｐｔ膜、Ｃｕ膜等の他の材質からなる多層膜が形成された構成としても良く、その材質、構造については適宜採用することが可能である。
また、配線電極８１の厚さｔ１としては、透光性電極８３の断線を防止するため、該透光性電極８３の厚さよりも薄くする必要があり、例えば、透光性電極８３の厚さに対して０．８倍以下の厚さとすることが好ましい。
【００３５】
本実施形態の配線電極８１は、ｎ型半導体層１４に直接形成することができる。また、ＩＴＯ等の酸化物からなる透光性電極８３上に金属配線を形成する場合には、一般的に、密着性向上用のＴｉ、Ｃｒ等の薄膜（０．２μｍ以下）を界面に設ける。これらのＴｉ、Ｃｒ等の金属は、反射率が９０％未満と低い材料である。本実施形態では、配線電極８１に上記金属を用いないので、発光ダイオード１内部における、ｎ型電極８による発光層１５からの発光の光吸収が小さくなり、光取出し効率が向上するので、発光ダイオード１の輝度がより高められる。さらに、光取り出し効率を向上させるため、化合物半導体層２０の表面を粗面化した場合、凹凸のある透光性電極８３上に上記したＣｒ薄膜、Ｔｉ薄膜を均一に形成することは、従来の技術では困難である。本発明においては、上記したＣｒ薄膜、Ｔｉ薄膜を用いる必要が無く、また、配線電極８１を透光性電極８３が覆っているため、凹凸面に対しても、密着性や電気抵抗が安定している構造となり、好適である。
【００３６】
また、本実施形態においては、配線電極８１が透光性電極８３で保護される効果があるため、配線電極８１が長く断線リスクの高い、大きな発光ダイオードに適用した場合に、大きな効果が得られる。特に、配線電極８１の合計の長さが１ｍｍ以上である場合には、通常、電極の傷による不良率が増加するが、本実施形態では、このような傷による不良率が低減されるため、好適である。
【００３７】
オーミック電極８２は、上述の配線電極８１と同様、ｎ型半導体層１４上にオーミック接合して設けられるとともに、透光性電極８３によって覆われた構成とされている。また、オーミック電極８２は、図１の平面図に示すように、配線電極８１と後述のｐ型電極９との間に均一に配されるとともに、平面視櫛歯状に形成されたｐ型電極９を囲むように配されている。
オーミック電極８２は、上記構成とすることにより、ｎ型半導体層１４と透光性電極８３との間で電流が流れ易くなるので、上記同様、発光層１５の発光効率が高められ、発光ダイオード１の輝度を向上させることが可能となる。
【００３８】
オーミック電極８２の材質としては、上記配線電極８１と同様、単層膜や積層膜の他、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金膜等、周知の材料、構造のものを何ら制限無く用いることができる。
また、オーミック電極８２の厚さｔ２としては、透光性電極８３の断線を防止するため、該透光性電極８３の厚さよりも薄い必要があり、さらに、透光性電極８３の厚さに対して０．８倍以下とすることが好ましい。
【００３９】
透光性電極８３は、ｎ型半導体層１４上において、上述の配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように設けられる、透光性を有する電極である。
透光性電極８３の材質としては、特に限定されず、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等、従来公知の透光性を有する電極材料を適宜選択して用いることができる。特に、ＩＴＯは、抵抗率や透過率に優れ、従来より量産されている材料であるため、好適である。また、透光性電極８３としては、従来公知の材料や多層構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。
【００４０】
透光性電極８３の抵抗率は、１ｍΩｃｍ以下であることが好ましい。透光性電極８３の低効率がこれよりも高いと、高ＶＦによる消費電力の増加や、電流の広がりの不均一が発生しやすくなる。
【００４１】
透光性電極８３の厚さｔ３は、配線電極８１やオーミック電極８２よりも厚い方が好ましい。なお、透光性電極８３の厚膜化には制限はないが、透光性電極８３をなす材料は高価である為、コスト面を考慮して必要最小限の厚さとすることが好ましく、具体的には、０．１μｍ〜１μｍの範囲が実用的に好ましい範囲である。
【００４２】
ボンディングパッド電極８４は、上述のようなＡｕ膜からなる配線電極８１上のパッド形成領域８１ａ上に、例えば、Ａｕ膜が積層されてなるボンディングパッドである。また、ボンディングパッド電極８４は、図２に示すように、そのコンタクト部８４ａが透光性電極８３に設けられる開口部８３ａから露出し、ボンディングワイヤによって外部とコンタクト可能に構成されている。
また、ボンディングパッド電極８４の材料や構造としては、上記構成に限定されるものではなく、多層膜等、従来公知の材料及び構造を何ら制限無く採用することが可能である。
【００４３】
ボンディングパッド電極８４の材質としては、光の吸収が少ない、反射率が９０％以上の材料を用いることが、発光ダイオードの光取り出し効率を高め、高輝度を実現できる点から好ましい。
また、ボンディングパッド電極８４の厚さｔ４は、ワイヤボンディングの付着強度を得るためには、出来る限り厚い方が好ましく、具体的には１μｍよりも厚いことが好ましい。従って、ボンディングパッド電極８４の厚さｔ４は、透光性電極８３の厚さｔ３よりも厚く構成し、２倍以上の厚さとすることがより好ましい。
【００４４】
本実施形態のｎ型電極８は、配線電極８１の厚さｔ１、オーミック電極８２の厚さｔ２、透光性電極８３の厚さｔ３及びボンディングパッド電極８４の厚さｔ４の関係が、次式（ｔ４＞ｔ３＞ｔ２、ｔ１）で表されることが好ましい。
また、配線電極８１の厚さｔ１、オーミック電極８２の厚さｔ２、透光性電極８３の厚さｔ３及びボンディングパッド電極８４の厚さｔ４の関係が、下記（１）〜（３）式で表される関係を各々満たすことがより好ましい。
ｔ４＞２×ｔ３  ・・・（１）  
ｔ３＞１．２５×ｔ２  ・・・（２）
ｔ３＞1．２５×ｔ１  ・・・（３）
本実施形態では、ｎ型電極８を構成する各電極の厚さが上記関係とされることにより、各電極の厚さを各々の好ましい範囲とした場合に得られる効果が、より一層顕著なものとなる。
【００４５】
上記構成とされた本実施形態のｎ型電極８は、配線電極８１とｐ型電極９との間にオーミック電極８２が均一に配されるとともに、ｐ型電極９の周囲を囲むようにオーミック電極８２が配されているので、半導体層２０（発光層１５）の全体に亘って電流が効率的に拡散される。これにより、発光層１５全体で効率良く発光することができ、発光ダイオード１の輝度が大幅に高められるという効果が得られる。
また、配線電極８１及びオーミック電極８２がｎ型半導体層１４に直接オーミック接続し、さらに、これら配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように透光性電極８３が設けられているので、半導体層２０全体において、電流がより流れ易くなる。従って、発光層１５の発光効率がより高められ、輝度がさらに向上する。
【００４６】
また、透光性電極８３が、配線電極８１、オーミック電極８２を保護するので、例えば、ランプの製造工程等において電極表面が損傷するのが抑制される。
また、ボンディングパッド電極８４を上記構成とすることで、充分なパッド厚さが確保できるので、ボンディングワイヤを確実に接合できるという効果が得られる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、化合物半導体層２０の発光面２０ａに接して設けられる配線電極８１上に、ボンディングパッド電極８４が設けられる構成を挙げて説明しているが、例えば、これらを一体に構成しても良く、適宜採用すれば良い。
【００４８】
『ｐ型電極（第２の電極）』
ｐ型電極９は、ｐ型半導体層１６上に形成され、ｐ型半導体層１６、発光層１５及びｎ型半導体層１４が順次積層された化合物半導体層２０の少なくとも一部が除去された露出領域上に設けられる。このため、ｐ型電極９を設ける際は、半導体層２０の少なくとも一部を除去することにより、基板１１の露出領域１１ｃを形成し、この上にｐ型電極９を形成する。また、図１に示す例では、半導体層２０が平面視で櫛歯状（Ｅ字状）に除去され、この除去された領域のｐ型半導体層１６上に、平面視櫛歯状のｐ型電極９が設けられている。また、図示例では、平面視櫛歯状とされたｐ型電極９の各櫛歯の間に、上述したような細長形状とされた配線電極８１が配されている。
【００４９】
ｐ型電極９の材料としては、例えば、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎ合金、及びＡｕ膜からなる積層膜等、各種構成が周知であり、各種材料を用いて、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができ、また、その構造についても何ら制限されるものではない。
【００５０】
本実施形態では、上述したように、平面視櫛歯状とされたｐ型電極９と配線電極８１の間に、複数のオーミック電極８２が均一に配されているので、半導体層２０の全体に亘って電流が拡散され、発光効率が高められるというものである。
【００５１】
なお、本実施形態では、ｐ型電極９を平面視で櫛歯状に構成した例を説明しているが、これには限定されない。例えば、ｎ型電極８との配置関係等を適正化し、発光層１５を含む化合物半導体層２０に対して万遍なく電流が供給できるような構成であれば、その構造や材質等は何ら制限されない。また、基板としてミラー基板を用いた場合には、基板の裏面側に電極を形成することも可能である。
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る発光ダイオード１によれば、化合物半導体層２０上に設けられるｎ型電極８が、化合物半導体層２０上に接して設けられる配線電極８１と、化合物半導体層２０上に接して設けられるオーミック電極８２と、化合物半導体層２０上において配線電極８１及びオーミック電極８２とを覆うように形成される透光性電極８３と、配線電極８１に接続されるとともに、そのコンタクト部８４ａが透光性電極８３の開口部８３ａから外部に露出して設けられるボンディングパッド電極８４とからなる構成とされているので、発光層１５を含む化合物半導体層２０とｎ型電極８との間で電流が流れ易くなり、発光層１５からの光の輝度が向上する。
【００５３】
また、ボンディングパッド電極８４が、透光性電極８３の開口部８３ａからコンタクト部８４ａが露出した構成なので、充分な厚さが確保され、ボンディングワイヤを確実に接合することが可能となり、配線不良等が生じるのを防止できる。
また、透光性電極８３によって、配線電極８１及びオーミック電極８２を保護できるので、製造工程等において電極が損傷するのを抑制することが可能となる。
【００５４】
また、配線電極８１及びオーミック電極８２がｎ型半導体層１４上に直に接合される構成なので、透光性電極上にメタル電極を形成する場合のようなＣｒ層等を界面に設ける必要が無い。このように、光吸収性を有するＣｒ層が不要となることによって光取出し効率が向上し、輝度を高めることが可能になるとともに、Ｃｒ層の成膜工程が省略できるので、製造コストを低減することが可能となる。
従って、生産性に優れて歩留まりが高く、また、光取り出し効率に優れ、輝度が高められた発光ダイオードが実現できる。
【００５５】
また、本発明は、図１及び図２に示す例のような同一面電極型の発光ダイオードに限定されるものではなく、ＧａＰ等の半導体基板や金属基板上にオーミック電極が形成されてなる上下電極型のものに適用した場合でも同様の効果が得られ、この場合には、輝度に優れた上下電極型の発光ダイオードを実現することが可能となる。
【００５６】
本発明は、例えば、本実施形態で説明する例のような、ＧａＰからなる（１１１）面の基板に化合物半導体層を貼り付けて得られるＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードの他、ＧａＰ（１１１）面単結晶基板上に、ＭＯＣＶＤ法によって発光層を含む化合物半導体層をエピタキシャル成長させて得られる黄緑色〜赤色の発光ダイオードに容易に適用でき、効果が大きく好適な例である。また、発光効率に優れるＩｎＧａＮからなる発光層に対しても、大きな効果が得られる点から好適である。
【００５７】
［発光ダイオードの製造方法］
本実施形態の発光ダイオードの製造方法は、上述した本実施形態の発光ダイオード１を製造する方法であり、エピタキシャル成長用基板３０上に、少なくともｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６をこの順で積層して化合物半導体層２０を形成するエピタキシャル工程と、化合物半導体層２０に基板１１を貼り付ける接合工程と、化合物半導体層２０からエピタキシャル成長用基板３０を除去して発光面２０ａを露出させることにより、積層半導体ウェーハ２１を形成する除去工程と、化合物半導体層２０の少なくとも一部を除去してｐ型半導体層１６を露出させ、この露出領域にｐ型電極（第２の電極）９を形成する第２電極（ｐ型電極）形成工程と、化合物半導体層２０上に配線電極８１を形成し、さらに、化合物半導体層２０上にオーミック電極８２を形成した後、配線電極８１上のパッド形成領域８１ｃにボンディングパッド電極８４を形成し、次いで、ボンディングパッド電極８４のコンタクト部８４ａを外部に露出させながら、配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように、化合物半導体層２０上に透光性電極８３を形成する第１電極（ｎ型電極）形成工程と、積層半導体ウェーハ２１を裁断して素子単位のチップに分割し、発光ダイオード１とする分割工程と、を備えた方法である。
【００５８】
本実施形態の製造方法は、上記各工程が備えられることにより、図１及び図２に示すような同一面電極型の発光ダイオード１を製造する方法とされている。
以下、本実施形態の発光ダイオードの製造方法について詳述する。
【００５９】
『エピタキシャル工程』
エピタキシャル工程においては、図３に示すように、まず、Ｓｉをドープしたｎ形特性とされ、（１００）面から２°〜２０°傾けた面を有するＧａＡｓ単結晶からなるエピタキシャル成長用基板３０を用意する。そして、このエピタキシャル成長用基板３０上に、図示略の緩衝層、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６をこの順で積層して化合物半導体層２０を形成する。
本実施形態では、エピタキシャル工程として、まず、エピタキシャル成長用基板３０上に、Ｓｉをドープしたｎ形特性のＧａＡｓからなる緩衝層１３を形成し、この上に、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型半導体層１４、Ｓｉドープのｎ形特性を有する（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１５ａと、アンドープの（Ａｌ０．２Ｇａ０．８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる障壁層と（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる井戸層が交互に２０対で積層されてなる多重量子井戸層１５ｂと、Ｍｇドープのｐ形特性を有し、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる第２クラッド層及び（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの薄膜からなるｐ型クラッド層１５ｃとが積層されてなる発光層１５、及び、Ｍｇドープでｐ型特性を有するＧａＰからなるｐ型半導体層１６を順次積層する例を説明する。
【００６０】
本実施形態のエピタキシャル工程では、上記組成からなる緩衝層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６の各層を形成する際、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）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、エピタキシャル成長用基板３０に各層を形成することができる。
【００６１】
ｐ型クラッド層１５ｃ及びｐ型半導体層１６を形成する際にドープするＭｇの原料としては、上述したように、ビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を用いることができる。また、ｎ型半導体層１４及びｎ型クラッド層１５ａを形成する際にドープするＳｉの原料としては、ジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)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）を用いることができる。
【００６２】
化合物半導体層２０を形成する際の成長温度としては、例えば、ＧａＰからなるｐ型半導体層１６は７００〜７８０℃程度で成長させることができる。また、その他の層、つまり、ｎ型半導体層１４及び発光層１５に加え、障壁層１３を含めた各層の成長温度も、７００〜７８０℃程度で成長させることができる。
【００６３】
ここで、ＧａＡｓからなる緩衝層１３は、キャリア濃度を、単結晶基板と同程度の約０．１×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１８ｃｍ−３、膜厚を０．１〜１μｍ程度とすることができる。
また、（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型半導体層１４は、キャリア濃度を約０．１×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１８ｃｍ−３、膜厚を１〜８μｍ程度とすることができる。
また、発光層１５を構成するｎ型クラッド層１５ａは、キャリア濃度を約１×１０１７ｃｍ−３〜３０×１０１７ｃｍ−３、膜厚を０．１〜２μｍ程度とすることができる。多重量子井戸層１５ｂは、アンドープで、膜厚を０．２〜２μｍ程度とすることができる。ｐ型クラッド層１５ｃは、キャリア濃度を約１×１０１７ｃｍ−３〜２０×１０１７ｃｍ−３とし、膜厚を０．１〜３μｍ程度とすることができる。
また、ｐ型半導体層１６は、キャリア濃度を約０．５×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１８ｃｍ−３とし、膜厚を０．５〜２０μｍ程度とすることができる。このｐ型半導体層１６の膜厚が薄いと、電流拡散が不十分となり、発光層１５へ電流が均一に供給されないため、発光効率の低下を招く虞がある。また、不必要に厚い膜厚とした場合にはコストアップとなり、また、層の成長も技術的に困難となる場合がある。またさらに、ｐ型半導体層１６のキャリア濃度が低い場合は電流拡散が不十分となり、高すぎる場合は結晶品質の低下を招く虞がある。
【００６４】
『接合工程』
次に、接合工程においては、図４に示すように、化合物半導体層２０のｐ型半導体層１６側に基板１１を貼り付ける。
【００６５】
基板１１としては、例えば、キャリア濃度が約０．５×１０１７ｃｍ−３〜５×１０１７ｃｍ−３となるようにＳｉが添加され、面方位が（１１１）とされたＧａＰ単結晶基板を用いることが好ましい。また、基板１１の直径としては、積層半導体の分野において通常用いられる、例えば、直径が５０ｍｍ程度、厚さが５０〜２５０μｍ程度のものを何ら制限無く用いることができる。また、基板１１は、その主面１１ａに鏡面研磨やエッチング等を施すことにより、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして３ｎｍ以下、より好ましくは０．２ｎｍ以下に仕上げておく。
【００６６】
次いで、化合物半導体層２０のｐ型半導体層１６と基板１１とを接合するが、この際、一般に用いられる半導体材料貼付装置を用いることができ、加熱圧着法や接着剤等の公知の方法を何ら制限無く用いることが可能である。中でも、応力が小さく接合強度の強い、常温接合法を用いることが好ましく、このような方法とした場合には、まず、半導体材料貼付装置の内部に、基板１１及びエピタキシャル成長用基板３０上に化合物半導体層２０が形成されたウェーハを搬入し、装置内を真空減圧する。
次いで、基板１１の主面１１ａ及びｐ型半導体層１６の双方にＡｒビームを照射する。そして、基板１１の主面１１ａと化合物半導体層２０のｐ型半導体層１６（表面１６ａ）を重ね合わせ、各々の表面における圧力が１０〜５００ｇ／ｃｍ２となるように荷重を付与することにより、室温下で直接接合する。
【００６７】
なお、詳細な図示を省略するが、本実施形態においては、基板１１と化合物半導体層２０に備えられるｐ型半導体層１６との間に貼付用基板を介在させた方法とすることができる。このような場合には、例えば、貼付用基板を化合物半導体層２０に備えられるｐ型半導体層１６の表面１６ａ、又は、基板１１に貼り付けた後、基板１１と化合物半導体層２０とを接合する手順とすることができる。
【００６８】
『除去工程』
次に、除去工程では、化合物半導体層２０からエピタキシャル成長用基板３０を除去して発光面２０ａを露出させることにより、積層半導体ウェーハ２１を形成する。
具体的には、エピタキシャル成長用基板３０及び緩衝層１３に対し、機械的研磨やエッチング等を施す、従来公知の方法を用いることができるが、アンモニア系エッチャント等を用いて選択的にエッチングする方法を採用することが、工程が簡便な点から好ましい。
【００６９】
『ｎ型電極（第１電極）形成工程（１）』
次に、ｎ型電極（第１電極）形成工程（１）及び後述のｎ型電極形成工程（２）では、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、化合物半導体層２０に備えられるｎ型半導体層１４上に、配線電極８１、オーミック電極８２、透光性電極８３及びボンディングパッド電極８４からなるｎ型電極（第１の電極）８を形成する。
【００７０】
まず、ｎ型電極形成工程（１）では、図５（ａ）に示すように、ｎ型半導体層１４の上に複数のオーミック電極８２を形成する。また、本実施形態においては、図１に示すように、オーミック電極８２を、後述の配線電極８１とｐ型電極９との間に均一に配されるように調整しながら形成するとともに、平面視櫛歯状に形成されたｐ型電極９を囲むように配して形成する。
この際、例えば、ｎ型半導体層１４側から順に、０．１〜０．８μｍの厚さのＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜を真空蒸着法により堆積させた後、上記同様、フォトリソグラフィー手段等によってパターニングを施す方法を採用することができる。これにより、図１及び図２に示すような平面視円形状とされた複数のオーミック電極８２を形成することができる。
【００７１】
『ｐ型電極（第２電極）形成工程』
次に、ｐ型電極（第２電極）形成工程では、上記ｎ型電極形成工程（１）においてｎ型半導体層１４上にオーミック電極８２を形成した後、ｐ型半導体層１６上に設けられた露出領域にｐ型電極（第２の電極）９を形成する（図１及び図２を参照）。
また、本実施形態では、図１の平面図に示すように、ｐ型電極９を、平面視櫛歯状（Ｅ字状）に形成する。
【００７２】
具体的には、まず、化合物半導体層２０の一部を、ウェットエッチング、ドライエッチング等の方法によって除去することにより、ｐ型半導体層１６の一部を露出させ、露出領域を形成する。
そして、この露出領域上に、例えば、一般的な真空蒸着法やスパッタ法等を用いて、厚さが０．１〜１μｍのＡｕＢｅ合金膜やＡｕＺｎ、及び厚さが１〜３μｍのＡｕ膜との積層膜を被着させる。そして、４００〜５００℃の温度で５〜２０分間の熱処理を施し、合金化して低接触抵抗のｐ形電極９を形成する。また、この際、上記合金層とＡｕ膜の間に、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏなどのバリアメタルを介在させても良い。
【００７３】
『ｎ型電極（第１電極）形成工程（２）』
次に、ｎ型電極（第１電極）形成工程（２）では、上記ｐ型電極形成工程において、ｐ型半導体層１６の露出領域上にｐ型電極９を形成した後、図５（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層１４の上に約０．３〜０．８μｍ程度の厚さのＡｕ膜を積層することにより、配線電極８１を形成する。本実施形態においては、図２に示すように、配線電極８１を、ｎ型半導体層１４上において、横長に形成された配線電極８１が並行となるように、２箇所に形成する。この際、例えば、ｎ型半導体層１４上に、反射率が９０％以上のＡｕ膜、Ａｇ膜、Ｃｕ膜、Ａｌ膜等を堆積させた後、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す方法を採用することができる。
【００７４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、配線電極８１上のパッド形成領域８１ｃにボンディングパッド電極８４を形成する。この際、例えば、Ａｕ膜からなる配線電極８１のパッド形成領域８１ｃに、Ａｕ膜を１〜３μｍの厚さで積層することにより、ボンディングパッド電極８４とすることができる。このボンディングパッド電極８４の形成方法としては、従来公知の方法を何ら制限無く採用することができる。また、Ａｕ膜からなる配線電極８１とボンディングパッド電極８４との間に、さらに、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ等のバリアメタルを介在させる構成とすることにより、ボンディング特性をさらに向上させることが可能となる。
【００７５】
次いで、図５（ｄ）に示すように、ボンディングパッド電極８４のコンタクト部８４ａを外部に露出させながら、配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うように、化合物半導体層２０上に透光性電極８３を形成する。この際、例えば、ｎ型半導体層１４上に、上述したＩＴＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の透光性電極材料を、従来公知の方法によって約０．３〜１μｍの厚さで堆積させることにより、透光性電極８３を形成することができる。また、透光性電極８３を形成する際は、配線電極８１及びオーミック電極８２を完全に覆いながら、ボンディングパッド電極８４のコンタクト部８４ａを、開口部８３ａから外部に露出させるように形成する。
本実施形態では、上記ｎ型電極形成工程（１）及びｎ型電極形成工程（２）の各手順により、ｎ型半導体層１４上にｎ型電極８を形成する。
【００７６】
なお、本実施形態の製造方法では、上記手順でｎ型電極８を形成する前に、化合物半導体層２０の発光面を粗面化する工程を設けることが、光取り出し効率に優れ、高輝度の発光ダイオードが得られる点から好ましい。
【００７７】
『分割工程』
次に、分割工程では、積層半導体ウェーハ２１を、例えば、ダイシング法、スクライブ法、レーザ等によって裁断し、素子単位のチップに分割して発光ダイオード１とする。
具体的には、例えば、ダイシングソーを用いて、基板１１に対して、図１に示すような平面視正方形となるように裁断を施し、例えば、１０００μｍ角の正方形に切断することにより、チップ状の発光ダイオード１とする。
【００７８】
なお、ダイシングによる分割後、裁断によって基板１１の各側面に破砕層が生じることがある。このような場合には、各側面に化学的エッチングを施すことにより、破砕層を除去すれば良い。
また、基板１１内部からの光取り出し効率の向上を目的として、例えば、基板１１の各側面を粗面とする場合には、さらに、各側面に化学的処理を施す方法を用いることが、低コストである点から好ましい。
【００７９】
上述したような、本実施形態の発光ダイオード１の製造方法によれば、光取り出し効率に優れ、輝度が高められた本実施形態の発光ダイオード１が、高い生産性で得られる。
【００８０】
［ランプ］
本発明に係る発光ダイオードを用いて、当業者周知の手段によってランプを構成することができる。このようなランプとしては、一般用途の砲弾型、携帯機器用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等、何れの用途にも用いることができる。
【００８１】
例えば、図６及び図７に示す例のように、同一面電極型の発光ダイオード１をトップビュー型に実装する場合には、マウント用基板４５の表面に設けられたｎ電極端子４３及びｐ電極端子４４の内の一方（図６及び図７ではｎ電極端子４３）に発光ダイオード１の基板１１側を接着する。また、発光ダイオード１のｐ型電極９をワイヤー４６でｐ電極端子４４に接合し（図示例では２箇所）、ｎ型電極８をワイヤー４７でｎ電極端子４３に接合する（図示例では２箇所）。そして、透明な樹脂からなるモールド樹脂４１で発光ダイオード１の周辺をモールドすることにより、図６及び図７に示すようなトップビュー型のランプ４を作製することができる。
本実施形態のランプ４は、上記本発明に係る発光ダイオード１が用いられてなるものなので、非常に高い輝度を備え、発光特性に優れたものとなる。
【実施例】
【００８２】
以下に、本発明の発光ダイオード及びその製造方法、並びにランプを、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００８３】
［実施例１］
図１及び図２は、本実施例で作製した発光ダイオードの模式図であり、図１は平面図、図２は図１に示すＩ−Ｉ断面図である。また、図３及び図４は、半導体積層ウェーハの層構造を示す断面図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、化合物半導体層上にｎ型電極（第１の電極）を形成する際の工程図、図６及び図７は、図１に示す発光ダイオードを用いて作製したランプの模式断面図である。
本実施例では、ＧａＡｓからなるエピタキシャル成長用基板上に設けたエピタキシャル積層構造体（半導体積層ウェーハ）と、ＧａＰからなる基板とを接合させ、発光層がＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる、赤色発光を呈する発光ダイオードを作製し、さらに、この発光ダイオードを用いてトップビュー型のランプを作製した。
【００８４】
『化合物半導体層の成長（エピタキシャル工程）』
まず、Ｓｉをドープしたｎ形特性とされ、（１００）面から１５°傾けた面を有するＧａＡｓ単結晶からなるエピタキシャル成長用基板３０を用意した。
そして、エピタキシャル成長用基板３０上に、まず、Ｓｉをドープしたｎ形特性のＧａＡｓからなる緩衝層１３を形成し、この上に、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型半導体層１４、Ｓｉドープのｎ形特性を有する（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１５ａと、アンドープの（Ａｌ０．２Ｇａ０．８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる障壁層と（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる井戸層が交互に２０対で積層されてなる多重量子井戸層１５ｂと、Ｍｇドープのｐ形特性を有し、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる第２クラッド層及び（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの薄膜からなるｐ型クラッド層１５ｃとが積層されてなる発光層１５、及び、Ｍｇドープでｐ型特性を有するＧａＰからなるｐ型半導体層１６を順次積層した。
【００８５】
本実施例では、上記組成からなる緩衝層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６の各層を形成する際、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）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、エピタキシャル成長用基板３０に各層を形成した。
【００８６】
また、ｐ型クラッド層１５ｃ及びｐ型半導体層１６にドープするＭｇの原料としては、ビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を用い、ｎ型半導体層１４及びｎ型クラッド層１５ａにドープするＳｉの原料としては、ジシラン(Ｓｉ２Ｈ６)を用いた。
また、Ｖ族構成元素の原料として、ホスフィン（ＰＨ３）またはアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。
また、各層の成長温度としては、ＧａＰからなるｐ型半導体層１６を７５０℃で成長させ、ｎ型半導体層１４、発光層１５の他、障壁層１３を含めた各層を、７３０℃で成長させた。
【００８７】
また、上記成膜処理において、ＧａＡｓからなる緩衝層１３は、キャリア濃度を約５×１０１８ｃｍ−３、膜厚を約０．２μｍとして形成した。
また、ｎ型半導体層１４は、キャリア濃度を約２×１０１８ｃｍ−３、膜厚を約３μｍとして形成した。
また、発光層１５を構成するｎ型クラッド層１５ａは、キャリア濃度を約８×１０１７ｃｍ−３、膜厚を約１μｍとし、多重量子井戸層１５ｂは、アンドープで膜厚を約０．８μｍとするとともに、ｐ型クラッド層１５ｃは、キャリア濃度を約２×１０１７ｃｍ−３とし、膜厚を約１μｍとして形成した。
また、ｐ型半導体層１６は、キャリア濃度を約３×１０１８ｃｍ−３とし、膜厚を約９μｍとして形成した。
【００８８】
以上の各工程処理により、エピタキシャル成長用基板３０上に、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６をこの順で積層して化合物半導体層２０を形成した。
【００８９】
『化合物半導体層と基板の接合（接合工程）』
次に、上記工程で形成された化合物半導体層２０のｐ型半導体層１６側に基板１１を貼り付けた。
この際、まず、ｐ型半導体層１６の表面から１μｍ程度の深さに至る領域を研磨することによって鏡面加工を行い、ｐ型半導体層１６の表面粗さが約０．１８ｎｍとなるように加工した。
また、ｐ型半導体層１６の表面に接合するための支持基板として、ＧａＰからなる基板１１を用意した。基板１１としては、キャリア濃度が約２×１０１７ｃｍ−３となるようにＳｉが添加され、面方位が（１１１）とされた単結晶基板であり、直径が約５０ｍｍ、厚さが約２５０μｍとされたものを用意した。またさらに、基板１１の主面１１ａを鏡面研磨することにより、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして約０．１２ｎｍに仕上げた。また、本実施例では、図２に示すように、さらに、上述の基板１１と同様の材質からなり、基板１１よりも薄く、また、同様の鏡面研磨処理を施した貼付用基板を準備した。
【００９０】
次いで、半導体材料貼付装置に、基板１１、貼付用基板及びエピタキシャル成長用基板３０上に化合物半導体層２０が形成されたウェーハを搬入し、装置内を３×１０−５Ｐａ程度まで減圧した。次いで、基板１１の主面１１ａ、貼付用基板の両面及びｐ型半導体層１６表面の各々にＡｒビームを約３分間照射した。そして、真空に維持した装置内において、基板１１の主面１１ａと貼付用基板の一面、並びに貼付用基板の他面とｐ型半導体層１６表面を重ね合わせ、各々の表面における圧力が２００ｇ／ｃｍ２となるように荷重を付与することにより、室温下で直接接合した。
【００９１】
『エピタキシャル成長用基板の除去（除去工程）』
次に、化合物半導体層２０からエピタキシャル成長用基板３０を除去して発光面２０ａを露出させることにより、積層半導体ウェーハ２１を形成した。この際、エピタキシャル成長用基板３０及び緩衝層１３を、アンモニア系エッチャント等を用いて選択的に除去した。
【００９２】
『ｎ型電極の形成（第１電極形成工程）及びｐ型電極の形成（第２電極形成工程）』
次に、化合物半導体層２０に備えられるｎ型半導体層１４上に、配線電極８１、オーミック電極８２、透光性電極８３及びボンディングパッド電極８４からなるｎ型電極（第１の電極）８を形成するとともに、ｐ型半導体層１６上に設けられた露出領域にｐ型電極（第２の電極）９を形成した。
【００９３】
まず、ｎ型半導体層１４の発光面２０ａ上に、厚さが０．３μｍのＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金膜を、真空蒸着法によって順次堆積させた後、フォトリソグラフィー法によるターニングを施すことで、平面視円形状の複数のオーミック電極８２を形成した。この際、オーミック電極８２を、後述の配線電極８１とｐ型電極９との間に均一に配されるように調整しながら形成するとともに、ｐ型電極９を囲むように配して形成した（図１を参照）。
次に、発光面２０ａを塩酸で処理することによって表面を粗面化し、約０．３μｍの高低差を有する凹凸面を形成した。
【００９４】
次いで、基板１１上の化合物半導体層２０の一部をドライエッチングによって除去し、ｐ型半導体層１６を露出させ、平面視櫛歯状（Ｅ字状）の露出領域を形成した。次いで、この露出領域上に、該露出領域に表面側から順に、真空蒸着法を用いて、厚さが０．２μｍのＡｕＢｅ合金膜と、厚さが１．８μｍのＡｕ膜との積層膜をこの順で被着させた。  その後、４５０℃の温度で１０分間の熱処理を施して合金化することにより、低接触抵抗のｐ形電極９を形成するとともに、同時に、上記オーミック電極８２に対しても熱処理を施した。
【００９５】
次いで、露出させたｎ型半導体層１４の発光面２０ａ上に０．３μｍの厚さのＡｕ膜を積層し、フォトリソグラフィー法によるパターニングを施すことで配線電極８１を形成した。この際、配線電極８１を細長に形成するとともに、平面視櫛歯状に形成したｐ型電極９の櫛間に配されるように、２本の配線電極８１を形成した。
【００９６】
次いで、配線電極８１上のパッド形成領域８１ｃに、真空蒸着法によって厚さ０．２μｍのＰｔ膜、及び、厚さ１．１μｍのＡｕ膜をこの順で積層し、ボンディングパッド電極８４を形成した。この際、ボンディングパッド電極を構成するＡｕの反射率は９３％であった。
次いで、ボンディングパッド電極８４のコンタクト部８４ａを外部に露出するように、配線電極８１及びオーミック電極８２を覆うようにＩＴＯを厚さ０．５μｍで堆積させることにより、ｎ型半導体層１４上に透光性電極８３を形成した。この透光性電極８３を構成するＩＴＯの抵抗率は、０．３ｍΩｃｍであった。この際、配線電極８１及びオーミック電極８２を完全に覆いながら、ボンディングパッド電極８４のコンタクト部８４ａを、開口部８３ａから外部に露出させるように、透光性電極８３を形成した。
【００９７】
『チップ分割（分割工程）』
次に、積層半導体ウェーハ２１をダイシング法によって裁断し、平面視形状で正方形となるように、素子単位のチップに分割した。
まず、化合物半導体層２０を、裁断予定ラインに沿ってエッチング除去した後、ダイシングソーを用いて基板裁断を施した。また、ダイシングによる分割後、裁断によって各側面に生じた破砕層を、硫酸及び過酸化水素水の混合液でエッチングすることにより除去した。また、各側面を塩酸系エッチャントに浸漬することにより、これら各側面を粗面に仕上げた。
上記各手順により、平面視形状で約９６０μｍ角の正方形とされた、チップ状の発光ダイオード１を作製した。
【００９８】
『ランプの作製』
上記手順によって得られた発光ダイオード１を実装することにより、図６及び図７に示すようなトップビュー型のランプ４を作製した。
まず、マウント用基板４５の表面に設けられたｎ電極端子４３に、発光ダイオード１の基板１１側を接着した。次いで、発光ダイオード１のｐ型オーミック電極１９をワイヤー４６でｐ電極端子４４に接合し、ｎ型オーミック電極１８をワイヤー４７でｎ電極端子４３に接合した。そして、透明な樹脂からなるモールド樹脂４１で発光ダイオード１の周辺をモールドすることにより、図６及び図７に示すようなランプ４を作製した。
【００９９】
『発光特性の測定』
次いで、上記手順で得られた発光ダイオード１が実装されてなるランプ４について、ｎ電極端子４３及びｐ電極端子４４を介して、ｎ型オーミック電極１８とｐ型オーミック電極１９との各電極間に順方向電流を流したところ、主波長が６２０ｎｍとされた赤色光が出射された。また、各電極間に４００ｍＡの順方向電流（Ｉｆ）を流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、良好なオーミック特性が反映され、約２．３Ｖであった。また、順方向電流を２０ｍＡとした際の発光強度（ｌｖ）は、上述のようなｎ型電極８の構成によって発光層１５における発光効率が向上し、また、発光面２０ａにおける光取り出し効率が向上していることが反映され、５０ｌｍの高輝度となった。また、本実施例で作製した１０００個のチップの外観を目視で観察した結果、配線電極の傷は確認されなかった。
【０１００】
以上の結果により、本発明に係る発光ダイオード、並びにそれが用いられてなるランプが、光取り出し効率に優れ、高い輝度を備えることが明らかである。
【０１０１】
［比較例］
本比較例においては、図１１に示すように、化合物半導体層１２０上に形成するｎ型電極を、配線電極１８１を透光性電極１８３の上に形成し、これらの界面に図示略のＣｒ膜をスパッタ法によって成膜した点を除き、上記実施例１と同様の手順で発光ダイオード１００を作製した。さらに、この発光ダイオード１００を用いて、上記実施例１と同様の手順でトップビュー型のランプを作製した。この際の、Ｃｒ膜の反射率は６５％であった。
【０１０２】
本比較例で作製した発光ダイオードが実装されてなるランプについて、ｎ電極端子及びｐ電極端子を介して、ｎ型オーミック電極とｐ型オーミック電極との各電極間に順方向電流（Ｉｆ）を流したところ、主波長が６２０ｎｍとされた赤色光が出射された。しかしながら、各電極間に４００ｍＡの順方向電流を流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は約２．６Ｖとなり、また、発光強度（ｌｖ）は４６ｌｍと、上記実施例１に比べて劣ることが明らかとなった。また、本比較例で作製した１０００個のチップの外観を目視で観察した結果、４個サンプルで配線電極の傷が確認された。
【０１０３】
これは、本比較例で作製した発光ダイオード１００は、配線電極１８１がＣｒ膜を介して透光性電極１８３上に設けられた構成なので、ｐ型電極１０９との間で効率良く電流が流れず、発光層を含む化合物半導体層１２０全体に効率的に電流を供給することが出来ないためと考えられる。また、配線電極１８１と透光性電極１８３との界面にＣｒ膜が設けられているので、発光層１１５（化合物半導体層１２０）からの発光がＣｒ膜によって吸収され、光取出し効率が低下しているためと考えられる。また、配線電極に傷が生じた理由としては、軟らかな材質のＡｕ膜からなる配線電極が表面に露出しているため、工程において傷が生じ易いことが考えられる。
【０１０４】
［実施例２］
本実施例においては、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｐ型電極１９を、ＧａＰからなる基板１２の裏面１２ｂ側に形成して上下電極構造とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で発光ダイオード２を作製した。
【０１０５】
『基板の貼付』
本実施例では、実施例１と同様の手順で形成された化合物半導体層２０のｐ型半導体層１６（表面１６ａ）側に、ｐ型のＧａＰ単結晶基板である基板１２を貼り付けた。この基板１２としては、キャリア濃度が約１×１０１８ｃｍ−３となるようにＺｎが添加され、面方位が（１００）とされたp型単結晶基板であり、直径が約５０ｍｍ、厚さが約２５０μｍとされたものを用意した。またさらに、基板１２の主面１２ａを鏡面研磨することにより、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして約０．１１ｎｍに仕上げた。
【０１０６】
『ｎ型電極（第１の電極）及びｐ型電極（第２の電極）の形成』
次に、上記実施例１と同様の手順で、ｎ型半導体層１４上に、配線電極８１Ａ、オーミック電極８２Ａ、透光性電極８３Ａ及びボンディングパッド電極８４Ａからなるｎ型電極８Ａを形成した。本例では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ｎ型電極８Ａを、格子状に配された配線電極８１Ａの周辺に、オーミック電極８２Ａが均一に配された構造として形成した。
また、基板１２の裏面１２ｂ側に、真空蒸着法を用いて、厚さが０．２μｍのＡｕＢｅ合金膜と、厚さが１μｍのＡｕ膜との積層膜をこの順で被着させ、４５０℃の温度で１０分間の熱処理を施して合金化することにより、低接触抵抗のｐ形電極１９を形成した。この際、フォトリソグラフィー法によるパターニングにより、図８（ｃ）に示すような格子形状のｐ型電極１９を、基板１２の裏面１２ｂの２箇所に形成した。また、本実施例で作製した１０００個のチップの外観を目視で観察した結果、配線電極の傷は確認されなかった。
【０１０７】
『ランプの作製』
上記手順によって得られた発光ダイオード２を実装することにより、図６及び図７に示すランプ４と同様に、トップビュー型のランプを作製した。
【０１０８】
『発光特性の測定』
上記手順で得られた発光ダイオード２が実装されてなるランプについて、ｎ電極端子及びｐ電極端子を介して、ｎ型オーミック電極２８とｐ型オーミック電極２９との各電極間に順方向電流（Ｉｆ）を流したところ、主波長が６２０ｎｍとされた赤色光が出射された。また、各電極間に４００ｍＡの順方向電流（Ｉｆ）を流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、良好なオーミック特性が反映され、約２．２Ｖであった。また、順方向電流（Ｉｆ）を４００ｍＡとした際の発光強度は、上述のような化合物半導体層及び基板の構成によって発光効率が向上され、また、基板の側面が粗面化されて外部への光取り出し効率が向上していることが反映され、４９ｌｍの高輝度となった。
上記結果により、ＧａＰからなる基板が用いられるとともに上下電極構造を有する、本発明に係る発光ダイオード２及びそれが用いられてなるランプが、光取り出し効率に優れ、高い輝度を備えることが明らかとなった。
【０１０９】
以上の結果により、本発明に係る発光ダイオード及びそれが用いられてなるランプが、発光効率及び光取り出し効率に優れ、高い輝度を備えることが明らかである。また、本発明の発光ダイオードにおける各電極パターンは、本実施例に限定されるものではなく、様々な形状を組み合わせた構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する平面図である。
【図２】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する図であり、図１に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する図であり、半導体積層ウェーハの層構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する図であり、半導体積層ウェーハの層構造を示す断面図である。
【図５】本発明に係る発光ダイオードの製造方法の一例を模式的に説明する図であり、化合物半導体層上に第１の電極（ｎ型電極）を形成する際の手順を説明する工程図である。
【図６】本発明に係る発光ダイオードが用いられてなるランプの一例を模式的に説明する平面図である。
【図７】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する図であり、図６に示すＫ−Ｋ断面図である。
【図８】本発明に係る発光ダイオードの一例を模式的に説明する図であり、上下電極構造の発光ダイオードを示す概略図である。
【図９】従来の発光ダイオードを模式的に説明する概略図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１、２…発光ダイオード、８…ｎ型電極（第１の電極）、８１…配線電極、８１ａ…パッド形成領域、８２…オーミック電極、８３…透光性電極、８３ａ…開口部、８４…ボンディングパッド電極、９…ｐ型電極（第２の電極）、１１、１２…基板、１１ａ、１２ａ…主面、１４…ｎ型半導体層、１５…発光層、１６…ｐ型半導体層、２０…化合物半導体層、２０ａ…発光面、２１…半導体積層ウェーハ、３０…エピタキシャル成長用基板、４…ランプ
【図１】
2010123742.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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