(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部からの発光に対して透明な基板と、
前記基板と接合され、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓからなるｐｎ接合構造の発光部を有する厚さが３μｍ以上の化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の表面側の第１導電型の半導体層とオーミック接触して設けられる第１の電極と、
前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層とオーミック接触して設けられる第２の電極と、
前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層の表面の一部に設けられる電極間高さ調整部と、を備え、
前記第２の電極が、前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層と、前記電極間高さ調整部の側面及び上面と、に連続して形成され、前記第１の電極の高さと前記第２の電極の高さとが、略同一とされているフリップチップ型発光ダイオードであって、
前記第２の電極は、露出した第２導電型の半導体層の表面上に形成されたオーミック電極である線状電極と、前記線状電極と前記電極間高さ調整部を覆うパッド電極とからなり、
前記線状電極は、前記電極間高さ調整部を取り囲むように形成されており、
前記電極間高さ調整部の側面が、傾斜面とされていることを特徴とするフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２】
前記電極間高さ調整部が、前記化合物半導体層の一部が除去される際に残存した当該化合物半導体層の一部であることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項３】
前記電極間高さ調整部の、前記基板の表面に対する垂直方向の断面形状が、底面の幅よりも上面の幅が狭いテーパー形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項４】
前記電極間高さ調整部の、前記基板の表面に対する垂直方向の断面形状が、底面から上面に向かって側面が段階的に不連続で縮小する形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項５】
前記基板が、ＧａＰ基板であ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フリップチップ型発光ダイオード。
【請求項６】
前記基板の前記化合物半導体層との接合面と反対側の面の面積が、前記発光部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項７】
前記化合物半導体層の主面の結晶方位が、（１００）±２０°以内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フリップチップ型発光ダイオード。
【請求項８】
成長基板上に化合物半導体層を積層して形成する第１工程と、
前記化合物半導体層と半導体基板とを接合し、前記成長基板を除去する第２工程と、
前記化合物半導体層の一部をエッチングにより除去し、第２導電型の半導体層を露出させるとともに、当該化合物半導体層の一部を残存させて電極間高さ調整部を形成する第３工程と、
蒸着又はスパッタ法により金属膜を成膜し、熱処理により合金化して第１及び第２の電極を形成する第４工程と、を備えたフリップチップ型発光ダイオードの製造方法であって、
前記第３の工程において、レジストの形状、エッチングレート差を利用してドライエッチング法または、半導体層の結晶方位を利用した化学的エッチング法により、前記電極間高さ調整部を形成し、
前記第２の電極は、露出した第２導電型の半導体層の表面上に前記電極間高さ調整部を取り囲むように線状電極を形成した後、前記線状電極と前記電極間高さ調整部を覆うようにパッド電極を形成することによって作成されることを特徴とするフリップチップ型発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ型発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
緑色帯から赤色帯の光を出射する発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ。以下、ＬＥＤとも言う）として、ｎ形またはｐ形の砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板上に気相成長させて形成した燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ：０≦Ｘ≦１、０＜Ｙ≦１）層を発光層とするＬＥＤが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
ＧａＡｓ基板上に積層構造体が気相成長法によって形成されたＬＥＤでは、ＧａＡｓ基板が発光波長に対して不透明であるため、発光層から発せられた光のうち、ＬＥＤの上面からの出射光しか利用できず、外部への光の取り出し効率が低い問題があった。
【０００４】
そこで、ＧａＡｓ基板上に形成された積層構造体に、発光波長に対して透明な基板を接合させた後に、積層構造体を気相成長させるために用いたＧａＡｓ基板を除去してＬＥＤを製造する方法が提案されている。この方法によって得られたＬＥＤでは、発光波長に対して透明な基板が接合されたことによって、ＬＥＤの上面だけでなく、側面や下面からも光を出射でき、優れた光の取り出し効率が得られる。
このようなＬＥＤの製造方法としては、例えば発光層を備えた積層構造体に、ＧａＰ、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などの発光波長に対して透明な半導体基板を接合させて、ＬＥＤを製造する技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、インジウム・錫複合酸化膜（ＩＴＯ）などの透光導電薄膜を介して、発光波長に対して透明なＧａＰ基板を積層構造体に接合させてＬＥＤを製造する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
ところで、発光層を備えた積層構造体と発光波長に対して透明な基板とが接合されたＬＥＤでは、積層構造体の透明基板との接合面と反対側の面上に電極が設けられるのが一般的である。そして、上記ＬＥＤを基板上に実装する際には、透明基板側を下向きにして基板上にマウントし、積層構造体の電極が設けられた面を上向き（フェイスアップ）にしてＬＥＤ電極と基板に形成された配線とを金線等で接続するワイヤボンディング実装を適用することができる。
【０００６】
これに対して、発光層を備えた積層構造体と発光波長に対して透明な基板とが接合されたＬＥＤでは、透明基板側からも光を出射することができるため、透明基板側を上向きにし、積層構造体側を下向き（フェイスダウン）にして、ＬＥＤ電極と基板上の配線とを金バンプ等を介して直接接続するフリップチップ実装を適用することができる。これにより、ＬＥＤを搭載したパッケージの小型化にも対応可能とされている。
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤをフェイスダウンして基板上に実装する際に、積層構造体の同一面側に設けられたｐ側及びｎ側電極の高さが基板の面から同じ高さにならないため、両電極を同じ圧力でボンディングすることができず、ボンディング不良が発生する問題や、ボンディングの信頼性が低下する問題が生じていた。
【０００８】
そこで、特許文献４、５には、積層構造体の同一面側に設けられた第１の導電型側及び第２の導電型側電極の高さが基板の面から同じ高さとされたＬＥＤが開示されている。具体的には、図１１に示すように、ＬＥＤ１０１は、基板１０３と、該基板１０３に接続された半導体積層部１０２と、該半導体積層部１０２の表面側の第１の導電型層に接続して設けられる第1の導電型電極１０４と、前記半導体積層部１０２の一部がエッチングにより除去されて露出する第２の導電型層１０８に接続して設けられる第２の導電型電極１０５と、を備えている。そして、第２の導電型電極１０５が、露出した第２の導電型層１０８と半導体積層部１０２がエッチングされないで残存する部分１０６とに連続して形成されることにより、第1の導電型側及び第２の導電型側電極１０４，１０５が、基板１０３からほぼ同一高さになるように形成されている。これにより、ＬＥＤをフェイスアップで基板上に実装する際に、両電極を同じ圧力でボンディングすることができるためにボンディング不良が発生せず、ボンディングの信頼性が向上し、また、フェイスダウンでダイボンディングされる場合に、傾きが生じることなく高特性の半導体レーザーが得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２３０６３８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４４９９号公報
【特許文献３】特許第２５８８８４９号公報
【特許文献４】特開平１０−２２３９３０号公報
【特許文献５】特開２００６−１３５３１３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｙ．Ｈｏｓｏｋａｗａ、「ジャーナル  オブ  クリスタル  グロース（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ）」、（オランダ）、２０００年、第２２１巻、ｐ．６５２−６５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献４に開示されたＬＥＤは、窒化ガリウム（ＧａＮ）である。ＬＥＤの場合、用いる発光層の材質の特性により、好ましいＬＥＤの発光特性を得る為に必要な各層の膜厚がことなる。窒化ガリウム系のＬＥＤは、ｐ層、発光層が薄いため、ｐ側及びｎ側電極の高さを等しくするために設けられた積層構造体１０２の段差は、厚くても約２μｍ程度である。これに対して、高輝度の燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（ＡｌＧａＩｎＰ）では段差が５μｍ程度必要となるため、特許文献４に開示されたＬＥＤの構造をそのまま適用すると、段差の大きさが異なる為、段差の側面を被覆するように電極を形成することが困難となり、電極の断線が多発して歩留まりの低下や信頼性の低下が生じるといった問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電極の断線を抑制し、歩留まり及び接続信頼性の向上が可能なフリップチップ型発光ダイオードを提供することを目的とする。特に、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶層を発光層とする発光ダイオード及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は以下に関する。
［１］ 発光部からの発光に対して透明な基板と、
前記基板と接合され、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓからなるｐｎ接合構造の発光部を有する厚さが３μｍ以上の化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の表面側の第１導電型の半導体層とオーミック接触して設けられる第１の電極と、
前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層とオーミック接触して設けられる第２の電極と、
前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層の表面の一部に設けられる電極間高さ調整部と、を備え、
前記第２の電極が、前記化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層と、前記電極間高さ調整部の側面及び上面と、に連続して形成され、前記第１の電極の高さと前記第２の電極の高さとが、略同一とされているフリップチップ型発光ダイオードであって、
前記第２の電極は、露出した第２導電型の半導体層の表面上に形成されたオーミック電極である線状電極と、前記線状電極と前記電極間高さ調整部を覆うパッド電極とからなり、
前記線状電極は、前記電極間高さ調整部を取り囲むように形成されており、
前記電極間高さ調整部の側面が、傾斜面とされていることを特徴とするフリップチップ型発光ダイオード。
［２］ 前記電極間高さ調整部が、前記化合物半導体層の一部が除去される際に残存した当該化合物半導体層の一部であることを特徴とする前項１に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
［３］ 前記電極間高さ調整部の、前記基板の表面に対する垂直方向の断面形状が、底面の幅よりも上面の幅が狭いテーパー形状であることを特徴とする前項１又は２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
［４］ 前記電極間高さ調整部の、前記基板の表面に対する垂直方向の断面形状が、底面から上面に向かって側面が段階的に不連続で縮小する形状であることを特徴とする前項１又は２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
［５］ 前記基板が、ＧａＰ基板であ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フリップチップ型発光ダイオード。
［６］ 前記基板の前記化合物半導体層との接合面と反対側の面の面積が、前記発光部の面積よりも小さいことを特徴とする前項１乃至５のいずれか一項に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
［７］ 前記化合物半導体層の主面の結晶方位が、（１００）±２０°以内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フリップチップ型発光ダイオード。
［８］ 成長基板上に化合物半導体層を積層して形成する第１工程と、
前記化合物半導体層と半導体基板とを接合し、前記成長基板を除去する第２工程と、
前記化合物半導体層の一部をエッチングにより除去し、第２導電型の半導体層を露出させるとともに、当該化合物半導体層の一部を残存させて電極間高さ調整部を形成する第３工程と、
蒸着又はスパッタ法により金属膜を成膜し、熱処理により合金化して第１及び第２の電極を形成する第４工程と、を備えたフリップチップ型発光ダイオードの製造方法であって、
前記第３の工程において、レジストの形状、エッチングレート差を利用してドライエッチング法または、半導体層の結晶方位を利用した化学的エッチング法により、前記電極間高さ調整部を形成し、
前記第２の電極は、露出した第２導電型の半導体層の表面上に前記電極間高さ調整部を取り囲むように線状電極を形成した後、前記線状電極と前記電極間高さ調整部を覆うようにパッド電極を形成することによって作成されることを特徴とするフリップチップ型発光ダイオードの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフリップチップ型発光ダイオードによれば、第２の電極が、化合物半導体層の一部が除去されて露出する第２導電型の半導体層と、電極間高さ調整部の側面及び上面と、に連続して形成され、第１及び第２の電極の高さが、略同一とされているフリップチップ型発光ダイオードにおいて、上記電極間高さ調整部の側面に傾斜面が設けられた構成とされている。このように、電極間高さ調整部の側面が、傾斜を緩和した形状とされているため、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（ＡｌＧａＩｎＰ）層からなる化合物半導体層の厚みが５μｍ程度であっても、第１の電極と第２の電極との高低差（すなわち、電極間高さ調整部の高さ）に起因する第２の電極の断線不良を低減することができる。したがって、フリップチップ型発光ダイオードの電極の断線を抑制して、歩留まり及び接続信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明のフリップチップ型発光ダイオードの製造方法によれば、レジストの形状、エッチングレート差を利用してドライエッチング法または、半導体層の結晶方位を利用した化学的エッチング法により、電極間高さ調整部を形成するため、側面の傾斜が緩和された電極間高さ調整部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプの平面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプの、図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードの平面図である。
【図４】本発明の一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードの、図３中に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面模式図である。
【図５】本発明の一実施形態であるフリップチップ型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６】本発明の一実施形態であるフリップチップ型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７】本発明の他の実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）中に示すＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）中に示すＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）中に示すＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）中に示すＦ−Ｆ’線に沿った断面図である。
【図１１】従来のフリップチップ型発光ダイオードの構造を説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードについて、これを用いた発光ダイオードランプとともに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。
【００１８】
＜発光ダイオードランプ＞
図１及び図２は、本発明を適用した一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプを説明するための図であり、図１は平面図、図２は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態のフリップチップ型発光ダイオード（以下、単に「発光ダイオード」という）１を用いた発光ダイオードランプ４１は、マウント基板４２の表面に１以上の発光ダイオード１が実装されている。より具体的には、マウント基板４２の表面には、ｎ電極端子４３とｐ電極端子４４とが設けられている。また、発光ダイオード１の第１の電極であるｎ型オーミック電極４とマウント基板４２のｎ電極端子４３とが金バンプ４５を用いて接続されている（フリップチップボンディング）。一方、発光ダイオード１の第２の電極であるｐ型オーミック電極５とマウント基板４２のｐ電極端子４４とが金バンプ４６を用いて接続されている。さらに、図２に示すように、発光ダイオード１のｎ型及びｐ型オーミック電極４，５と、金バンプ４５，４６とが接続されることによって、発光ダイオード１がマウント基板４２に固定されている。マウント基板４２のフリップチップ型発光ダイオード１が実装された表面は、シリコン樹脂等の一般的な封止樹脂４７によって封止されている。
【００２０】
＜発光ダイオード＞
図３及び図４は、本発明を適用した一実施形態であるフリップチップ型発光ダイオードを説明するための図であり、図３は平面図、図４は図３中に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３及び図４に示すように、本実施形態の発光ダイオード１は、化合物半導体層２と半導体基板（基板）３とが接合されたフリップチップ型の発光ダイオードである。そして、発光ダイオード１は、化合物半導体層２の主たる光取り出し面と反対側に設けられたｎ型オーミック電極（第１の電極）４及びｐ型オーミック電極（第２の電極）５と、を備えて概略構成されている。なお、本実施形態における主たる光取り出し面とは、半導体基板３において、化合物半導体層２との接合面と反対側の面３ｃをいう。
【００２１】
より具体的には、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８（第２導電型の半導体層）の表面８ａの一部には、電極間高さ調整部６が設けられている。そして、ｐ型オーミック電極５が、電流拡散層８と、電極間高さ調整部６の側面６ａ及び上面６ｂと、に連続して形成されている。これにより、発光ダイオード１は、ｎ型オーミック電極４及びｐ型オーミック電極５の半導体基板３からの高さが略同一の高さとされている。
【００２２】
ここで、本明細書中において略同一の高さとは、発光ダイオード１をフェイスダウンでボンディングする場合に、ｎ型オーミック電極４とｐ型オーミック電極５とで極端な段差が生じずにボンディング時に傾きが発生しないこと、あるいは、極端にボンディングの圧力条件に差がでない程度に段差が小さいことを意味する。
また、第１導電型及び第２導電型とは、半導体の極性のｎ型及びｐ型のいずれか一方を第１導電型とした場合に、他方のｐ型又はｎ型が第２導電型であることを意味する。
【００２３】
化合物半導体層（エピタキシャル成長層ともいう）２は、図４に示すように、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ：０≦Ｘ≦１、０＜Ｙ≦１）層からなるｐｎ接合型の発光部７と、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８とが順次積層された構造を有している。この化合物半導体層２の構造には、公知の機能層を適時加えることができる。例えば、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ることができる。なお、化合物半導体層２は、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長させて形成されたものであることが好ましい。
【００２４】
発光部７は、図４に示すように、電流拡散層８上に、少なくともｐ型の下部クラッド層９、発光層１０、ｎ型の上部クラッド層１１が順次積層されて構成されている。すなわち、発光部７は、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。
【００２５】
発光層１０は、組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる半導体層から構成されている。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。
【００２６】
発光層１０の層厚は、０．０２〜２μｍの範囲であることが好ましい。また、発光層１０の伝導型は特に限定されるものではなく、アンドープ、ｐ型及びｎ型のいずれも選択することができる。発光効率を高めるには、結晶性が良好なアンドープ又は３×１０１７ｃｍ−３未満のキャリア濃度とすることが望ましい。
【００２７】
下部クラッド層９及び上部クラッド層１１は、図４に示すように、発光層１０の下面及び上面にそれぞれ設けられている。具体的には、発光層１０の下面に下部クラッド層９が設けられ、発光層１０の上面に上部クラッド層１１が設けられている。
【００２８】
下部クラッド層９と上部クラッド層１１とは、極性が異なるように構成されている。また、下部クラッド層９及び上部クラッド層１１のキャリア濃度及び厚さは、公知の好適な範囲を用いることができ、発光層１０の発光効率が高まるように条件を最適化することが好ましい。
【００２９】
具体的に、下部クラッド層９としては、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型の（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０．３≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる半導体材料を用いることが望ましい。また、キャリア濃度は２×１０１７〜２×１０１８ｃｍ−３の範囲が好ましく、層厚は０．５〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３０】
一方、上部クラッド層１１としては、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型の（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０．３≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる半導体材料を用いることが望ましい。また、キャリア濃度は１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３の範囲が好ましく、層厚は０．５〜２μｍの範囲が好ましい。
なお、下部クラッド層９及び上部クラッド層１１の極性は、化合物半導体層２の素子構造を考慮して適宜選択することができる。
【００３１】
また、下部クラッド層９と発光層１０との間、発光層１０と上部クラッド層１１との間及び上部クラッド層１１と電流拡散層８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、各中間層は、上記両層の中間の禁止帯幅を有する半導体材料からそれぞれ構成することが好ましい。
【００３２】
また、発光部７の構成層の上方には、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ることができる。なお、上記コンタクト層としては、例えば、バンドギャップの小さいＧａＡｓが一般的に使用されている。これに対して、Ａｓを含まないコンタクト層の材質として、ＧａＩｎＰを用いることが望ましい。
【００３３】
電流拡散層８は、図４に示すように、素子駆動電流を発光部７の全般に平面的に拡散させるために、発光部７の下方に設けられている。これにより、発光ダイオード１は、発光部７から均一に発光することができる。
【００３４】
電流拡散層８としては、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦０．７、０≦Ｙ≦１）の組成を有する材料を適用することができる。上記Ｘは、化合物半導体層２の素子構造にもよるが、Ａｌ濃度が低い材料が化学的に安定であることから、０．５以下（Ａｌ濃度としては、約１２．５％以下）であることが好ましく、０であることがより好ましい。また、上記Ｙは、１であることが好ましい。すなわち、電流拡散層８としては、Ａｌ濃度が２５％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましく、Ａｌを含まないｐ型ＧａＰを用いることが最も好ましい。
【００３５】
半導体基板３は、図４に示すように、化合物半導体層２の電流拡散層８側に接合されている。そして、図２に示すように、半導体基板３側を上向きに、化合物半導体層２側を下向き（フェイスダウン）にして、フリップチップ実装されることで、半導体基板３の、化合物半導体層２との接合面と反対側の面３ｃが、発光ダイオード１の主たる光取り出し面（以下、光取り出し面３ｃと記載する）となる。
【００３６】
この半導体基板３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、光学的に透明な材料から構成する。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族半導体結晶体などから構成することができる。
より具体的には、化学的に安定で、透過率が高く、屈折率が発光部に近い材質が望ましく、ＳｉＣ，ＧａＮ、ＧａＰ等が好適な例である。
【００３７】
更に、半導体基板３は、加工しやすい材質が望ましい。発光部７を機械的に充分な強度で支持するために、例えば約５０μｍ以上の厚みとすることが好ましい。また、化合物半導体層２へ接合した後に半導体基板３への機械的な加工を施し易くするため、約３００μｍの厚さを超えないものとすることが好ましい。すなわち、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層１０を備えた本実施形態の発光ダイオード１において、半導体基板３は、約５０μｍ以上約３００μｍ以下の厚さを有するｎ型ＧａＰ基板から構成するのが最適である。
【００３８】
また、図４に示すように、半導体基板３の側面は、化合物半導体層２に近い側において主たる光取り出し面３ｃに対して略垂直である垂直面３ａとされており、化合物半導体層２に遠い側において主たる光取り出し面３ｃに対して内側に傾斜した傾斜面３ｂとされている。これにより、半導体基板３の化合物半導体層２との接合面と反対側の面（すなわち、光取り出し面３ｃ）の面積が、発光部７の面積よりも小さいため、発光層１０から半導体基板３側に放出された光を効率よく外部に取り出すことができる。また、発光層１０から半導体基板３側に放出された光のうち、一部は垂直面３ａで反射され傾斜面３ｂで取り出すことができる。一方、傾斜面３ｂで反射された光は垂直面３ａで取り出すことができる。このように、垂直面３ａと傾斜面３ｂとの相乗効果により、光の取り出し効率を高めることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、図４に示すように、傾斜面３ｂと発光面に平行な面とのなす角度αを、５５度〜８０度の範囲内とすることが好ましい。このような範囲とすることで、発光層１０から放出された光を効率よく外部に取り出すことができる。
また、垂直面３ａの幅（厚さ方向）を、３０μｍ〜１００μｍの範囲内とすることが好ましい。垂直面３ａの幅を上記範囲内にすることで、発光層１０から放出された光を垂直面３ａにおいて効率よく発光面に戻すことができ、さらには、主たる光取り出し面３ｃから放出させることが可能となる。このため、発光ダイオード１の発光効率を高めることができる。
【００４０】
また、半導体基板３の傾斜面３ｂ及び光取り出し面３ｃは、粗面化されることが好ましい。傾斜面３ｂ及び光取り出し面３ｃが粗面化されることにより、この傾斜面３ｂ及び光取り出し面３ｃでの光取り出し効率を上げる効果が得られる。すなわち、傾斜面３ｂ及び光取り出し面３ｃを粗面化することにより、傾斜面３ｂでの全反射を抑制して、光取り出し効率を上げることができる。
【００４１】
ｎ型オーミック電極（第１の電極）４およびｐ型オーミック電極（第２の電極）５は、化合物半導体層２の主たる光取り出し面と反対側に設けられた低抵抗のオーミック接触電極である。
【００４２】
ｎ型オーミック電極４は、上部クラッド層１１の上方に設けられており、例えば、ＡｕＧｅ、Ｎｉ合金／Ａｕからなる合金を用いることができる。
ここで、本実施形態の発光ダイオード１では、図４に示すように、ｎ型オーミック電極４を、幅１０μｍ以下の線状の電極（線状電極）４ａとパッド形状の電極（パッド電極）４ｂとで構成することが好ましい。そして、線状電極４ａを、ハニカム、格子形状など網目状、に構成することが好ましい。また、線状電極はドット状の電極とすることもできる。このような構成とすることにより、ＶＦを低減させる効果や信頼性を向上させる効果が得られる。また、均等に配置することにより、発光層１０に均一に電流を注入することができ、その結果、輝度特性及び信頼性を向上させる効果が得られる。
【００４３】
また、パッド電極４ｂを化合物半導体層２のｎ型半導体層上のほぼ全面を覆うように構成することが好ましい。パッド電極と半導体の界面は、反射率の高い材質にするのが望ましい。例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌおよび、これらを母体とした合金材料である。Ａｕは、赤色に対しては反射率が高く、配線のパッド電極と併用できるので、好適な材料である。このような構成とすることにより、発光層１０からの光を光取り出し面３ｃ側に反射することができるため、発光ダイオード１の高輝度化をはかることができる。さらに、線状電極４ａの面積を小さくすることにより、パッド電極４ｂの反射面積を上げることができ、高輝度化を達成することができる。
【００４４】
一方、ｐ型オーミック電極５は、化合物半導体層２の一部を除去することによって露出された電流拡散層８上に設けられており、例えば、ＡｕＢｅ／Ａｕからなる合金を用いることができる。
ここで、本実施形態の発光ダイオード１では、図４に示すように、ｐ型オーミック電極５を、例えば、幅１０μｍ以下の線状電極５ａと、パッド形状のパッド電極５ｂとで構成することが好ましい。そして、線状電極５ａは、電極間高さ調整部６の周囲に露出する電流拡散層８上に、電極間高さ調整部６を取り囲むように形成することが好ましい。このように、ｐ型オーミック電極５を構成する線状電極５ａ及びパッド電極５ｂからなる電極をｐ型ＧａＰからなる電流拡散層８上に形成することにより、良好なオーミックコンタクトを得られるため作動電圧を下げることができる。さらに、電極間高さ調整部６が化合物半導体層であった場合、界面で光を吸収しやすいオーミック電極部分の面積を最小とすることにより、当該部分での光の反射率を全面オーミック電極とする構造よりも高めることができる。
【００４５】
また、パッド電極５ｂは、化合物半導体層２の一部が除去されて露出するｐ型ＧａＰからなる電流拡散層８と、電極間高さ調整部６の側面６ａ及び上面６ｂと、に連続して形成されている。このような構成とすることにより、ｎ型オーミック電極４のパッド電極４ｂ及びｐ型オーミック電極５のパッド電極５ｂの、半導体基板３からの高さが略同一の高さとされている。
【００４６】
なお、本実施形態の発光ダイオード１では、図３に示すように、ｎ型オーミック電極４とｐ型オーミック電極５とが対角の位置となるように配置することが好ましい。また、ｐ型オーミック電極５の周囲を、化合物半導体層２で囲んだ構成とすることが最も好ましい。このような構成とすることにより、作動電圧を下げる効果が得られる。また、ｐ型オーミック電極５の四方をｎ型オーミック電極４で囲むことにより、電流が四方に流れやすくなり、その結果作動電圧が低下する。
【００４７】
電極間高さ調整部６は、ｎ型オーミック電極４（パッド電極４ｂ）及びｐ型オーミック電極５（パッド電極５ｂ）の、半導体基板３からの高さが略同一の高さとなるように、ｎ型オーミック電極４が設けられた化合物半導体層２の上面２ａと、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８の表面と、の段差を吸収するために設けられた部材であり、露出する電流拡散層８上に立設されている。そして、電極間高さ調整部６は、上面６ｂの半導体基板３からの高さが、化合物半導体層２の半導体基板３からの高さとほぼ同等となるような高さに設けられている。
【００４８】
電極間高さ調整部６の材質としては、圧膜が形成できる物が望ましく、特に限定されるものではないが、耐熱性樹脂であるポリイミド等の有機材料、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｗ，Ａｇ，Ｔｉ及びそれらの合金等の金属材料を使用できる。厚膜めっき法を適用することができる金属、例えば、Ａｕ，Ｃｕ、Ｎｉ等は、好適な材料である。これらは、発光ダイオード１の仕様やボンディング条件等によって任意で選択して用いることができる。
放熱性の点では、金属系の材質が好ましく、加工の容易性の点では、有機材料系の材質が好ましい。
【００４９】
また、本実施形態の発光ダイオード１では、電極間高さ調整部６が、電流拡散層８の表面を露出するために化合物半導体層２の一部を除去する際に、当該化合物半導体層２の一部を残存させたものであることが好ましい。具体的には、図３に示すように、化合物半導体層２が平面視で円環状に除去されており、中央部に残存する化合物半導体層２が電極間高さ調整部６とされている。このように、ｎ型オーミック電極４が設けられた化合物半導体層２の上面２ａと、電極間高さ調整部６の上面６ｂは、本来同一面であり、半導体基板３からの距離は等しいため、ｎ型オーミック電極４が設けられた化合物半導体層２の上面２ａと、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８の上面８ａと、の段差を容易に解消することができる。
【００５０】
また、電極間高さ調整部６は、図４に示すように、側面６ａが、傾斜面とされていることを特徴としている。ここで、本明細書における「傾斜面」とは、電極間高さ調整部６を半導体基板３の表面に対する垂直方向に断面視した場合において、電極間高さ調整部６の底面６ｃの幅よりも上面６ｂの幅が小さく、底面６ｃから上面６ｂに向けて連続的又は不連続的に縮小することを意味している。すなわち、電極間高さ調整部６の側面６ａに、垂直面を設けないか、垂直面が３μｍ以上とならないようにすることを要する。
ここで、連続的に縮小した場合には、電極間高さ調整部６の側面６ａは、テーパー形状となる。一方、不連続に縮小した場合には、側面６ａは階段状となる。
【００５１】
このような構成とすることにより、ｎ型オーミック電極４が設けられた化合物半導体層２の上面２ａと、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８の表面と、の段差にｐ型オーミック電極５を連続して形成する際に、電極間高さ調整部６の側面６ａ部分に電極を形成しやすくすることができる。また、製造時あるいは実装時において、電極間高さ調整部６の側面６ａにおける電極の断線を抑制することができるため、歩留まりや接続信頼性を向上させることができる。
本実施形態では、図４に示すように、半導体基板３の表面に対する垂直方向において、電極間高さ調整部６の断面形状は、底面６ｃから上面６ｂに向かって幅が漸次縮小する（連続的に縮小する）テーパー形状とされている。
【００５２】
本実施形態の発光ダイオード１は、化合物半導体層２の層厚が３μｍ以上となり、ｎ型オーミック電極４が設けられた化合物半導体層２の上面２ａと、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８の表面との段差が、３〜８μｍ程度となる。したがって、電極高さ調整部６の傾斜角は、４５〜７０度程度とすることが好ましい。
ここで、４５度未満であると、傾斜部の面積が大きくなり、コストアップになるために好ましくない。一方、７０度を超えると、断線の確率が増えるために好ましくない。
これに対して、上記範囲とすると、高歩留りで、低コストであるために好ましい。
【００５３】
＜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。図５は、本実施形態の発光ダイオード１に用いるエピウェーハの断面図である。また、図６は、本実施形態の発光ダイオード１に用いる接合ウェーハの断面図である。
【００５４】
（化合物半導体層の形成工程）
先ず、図５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、ＧａＡｓ基板１２上に、ＧａＡｓからなる緩衝層１３、選択エッチングに利用するために設けられたエッチングストップ層（図示略）、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＩｎＰからなるコンタクト層１４、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からなる電流拡散層８を順次積層して作製する。
【００５５】
ＧａＡｓ基板１２は、公知の製法で作製された市販品の単結晶基板を使用できる。ＧａＡｓ基板１２のエピタキシャル成長させる表面は、平滑であることが望ましい。ＧａＡｓ基板１２の表面の面方位は、エピ成長しやすく、量産されている（１００）面および（１００）から、±２０°以内にオフした基板が、品質の安定性の面からのぞましい。さらに、ＧａＡｓ基板１４の面方位の範囲が、（１００）方向から（０−１−１）方向に１５°オフ±５°であることがより好ましい。
【００５６】
ＧａＡｓ基板１２の転位密度は、化合物半導体層２の結晶性を良くするために低い方が望ましい。具体的には、例えば、１０，０００個ｃｍ−２以下、望ましくは、１，０００個ｃｍ−２以下であることが好適である。
【００５７】
ＧａＡｓ基板１２は、ｎ型であってもｐ型であっても良い。ＧａＡｓ基板１２のキャリア濃度は、所望の電気伝導度と素子構造から、適宜選択することができる。例えば、ＧａＡｓ基板１２がシリコンドープのｎ型である場合には、キャリア濃度が１×１０１７〜５×１０１８ｃｍ−３の範囲であることが好ましい。これに対して、ＧａＡｓ基板１２が亜鉛をドープしたｐ型の場合には、キャリア濃度２×１０１８〜５×１０１９ｃｍ−３の範囲であることが好ましい。
【００５８】
緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ）１３は、ＧａＡｓ基板１２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。このため、基板の品質やエピタキシャル成長条件を選択すれば、緩衝層１３は、必ずしも必要ではない。また、緩衝層１３の材質は、エピタキシャル成長させる基板と同じ材質とすることが好ましい。したがって、本実施形態では、緩衝層１３には、ＧａＡｓ基板１２と同じくＧａＡｓを用いることが好ましい。また、緩衝層１３には、欠陥の伝搬を低減するためにＧａＡｓ基板１２と異なる材質からなる多層膜を用いることもできる。緩衝層１３の厚さは、０．１μｍ以上とすることが好ましく、０．２μｍ以上とすることがより好ましい。
【００５９】
コンタクト層１４は、電極との接触抵抗を低下させるために設けられている。コンタクト層１４の材質は、ＧａＡｓなどＡｌを含まないものが望ましく、更に、Ａｓを含まないＧａＩｎＰが最も望ましい。また、コンタクト層１４のキャリア濃度の下限値は、電極との接触抵抗を低下させるために５×１０１７ｃｍ−３以上であることが好ましく、１×１０１８ｃｍ−３以上がより好ましい。キャリア濃度の上限値は、結晶性の低下が起こりやすくなる２×１０１９ｃｍ−３以下が望ましい。コンタクト層１４の厚さは、０．０２μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上が望ましい。
【００６０】
本実施形態では、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）や減圧有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）等の公知の成長方法を適用することができる。なかでも、量産性に優れるＭＯＣＶＤ法を適用することが望ましい。具体的には、化合物半導体層２のエピタキシャル成長に使用するＧａＡｓ基板１２は、成長前に洗浄工程や熱処理等の前処理を実施して、表面の汚染や自然酸化膜を除去することが望ましい。
【００６１】
上記化合物半導体層２の各層をエピタキシャル成長する際、ＩＩＩ族構成元素の原料としては、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）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）を用いることができる。また、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ニルマグネシウム（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）、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、電流拡散層８としてｐ型ＧａＰを用いる場合は、７２０〜７７０℃を適用することができ、その他の各層では６００〜７００℃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、温度条件は、適宜選択することができる。
【００６２】
このようにして製造した化合物半導体層２は、結晶欠陥が少ない良好な表面状態が得られる。また、化合物半導体層２は、素子構造に対応して研磨などの表面加工を施しても良い。
【００６３】
（透明基板の接合工程）
次に、化合物半導体層２と半導体基板３とを接合する。化合物半導体層２と半導体基板３との接合は、先ず、化合物半導体層２を構成する電流拡散層８の表面を研磨して、鏡面加工する。次に、この電流拡散層８の鏡面研磨した表面に貼付する半導体基板３を用意する。なお、この半導体基板３の表面は、電流拡散層８に接合させる以前に鏡面に研磨する。次に、一般の半導体材料貼付装置に、化合物半導体層２と半導体基板３とを搬入し、真空中で鏡面研磨した双方の表面に電子を衝突させて中性（ニュートラル）化したＡｒビームを照射する。その後、真空を維持した貼付装置内で双方の表面を重ね合わせて荷重をかけることで、室温で接合することができる（図６参照）。
【００６４】
（ｎ型及びｐ型電極、及び電極間高さ調整部の形成工程）
次に、ｎ型オーミック電極４及びｐ型オーミック電極５、並びに電極間高さ調整部６を形成する。ｎ型オーミック電極４及びｐ型オーミック電極５の形成は、先ず、半導体基板３と接合した化合物半導体層２から、ＧａＡｓ基板１２及びＧａＡｓ緩衝層１３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。次に、露出したコンタクト層１４の表面にｎ型オーミック電極４を形成する。具体的には、例えば、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行って、ＡｕＧｅ、Ｎｉ合金／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、ｎ型オーミック電極４の形状を形成する。
【００６５】
次に、コンタクト層１４、上部クラッド層１１、発光層１０、下部クラッド層９を選択的に除去して電流拡散層８の表面を露出させるとともに、化合物半導体層２の一部を残存させて電極間高さ調整部６を形成する。
ここで、電極間高さ調整部６の形成は、化合物半導体層２の主面の結晶方位を（１００）±２０°以内とし、これを例えば、酸、アルカリ等の化学的エッチング法を用いることにより、結晶方位を反映した所望の傾斜側面６ａの形状の電極間高さ調整部６を形成することができる。
また、電極間高さ調整部６の形成には、レジストの形状、エッチングレート差を利用したドライエッチング法を用いても良い。プロセス条件により、傾斜角度を選択できるドライエッチング法が望ましい。
【００６６】
次に、この露出した電流拡散層８の上面８ａにｐ型オーミック電極５を形成する。具体的には、例えば、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行って、ＡｕＢｅ／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、ｐ型オーミック電極５の形状を形成する。その後、例えば４００〜５００℃、５〜２０分間の条件で熱処理を行って合金化することにより、低抵抗のｎ型オーミック電極４及びｐ型オーミック電極５を形成することができる。この時、半導体と電極界面に合金層が形成され、良好なオーミック電極が得られる。
【００６７】
（半導体基板の加工工程）
次に、半導体基板３の形状を加工する。半導体基板３の加工は、先ず、化合物半導体層２との接合面と反対側の表面にＶ字状の溝入れを行う。この際、Ｖ字状の溝の光取り出し面３ｃ側の内側面が発光面に平行な面とのなす角度αを有する傾斜面３ｂとなる。次に、化合物半導体層２側から所定の間隔でダイシングを行ってチップ化する。なお、チップ化の際のダイシングによって半導体基板３の垂直面３ａが形成される。
【００６８】
傾斜面３ｂの形成方法は、特に限定されるものではなく、ウェットエッチング、ドライエッチング、スクライブ法、レーザー加工などの従来からの方法を組み合わせて用いることができるが、形状の制御性及び生産性の高いダイシング法を適用することが最も好ましい。ダイシング法を適用することにより、製造歩留まりを向上することができる。
【００６９】
また、垂直面３ａの形成方法は、特に限定されるものではないが、加工性に優れるダイシング法で形成するのが好ましい。
【００７０】
最後に、ダイシングによる破砕層及び汚れを必要に応じて、例えばＧａＰ基板の場合は、硫酸・過酸化水素混合液等でエッチング除去する。このようにして発光ダイオード１を製造する。
【００７１】
＜発光ダイオードランプの製造方法＞
次に、上記発光ダイオード１を用いた発光ダイオードランプ４１の製造方法、すなわち、発光ダイオード１の実装方法について説明する。
図１及び図２に示すように、マウント基板４２の表面に所定の数量の発光ダイオード１を実装する。発光ダイオード１の実装は、先ず、金バンプ４５，４６が設けられたマウント基板４２と、半導体基板３側を上向きにし、化合物半導体層２側を下向き（フェイスダウン）にした発光ダイオード１との位置合せを行い、マウント基板４２の表面の所定の位置に発光ダイオード１を配置する。次に、マウント基板４２に設けた金バンプ４５，４６により、発光ダイオード１をマウント基板４２の表面にダイボンドする。このとき、発光ダイオード１のｎ型オーミック電極４とマウント基板４２のｎ電極端子４３とが金バンプ４５により接続されると同時に、ｐ型オーミック電極５とマウント基板４２のｐ電極端子４４とが金バンプ４６により接続される。最後に、マウント基板４２の発光ダイオード１が実装された表面を、一般的なシリコン樹脂（一般的なエポキシ樹脂等でも良い）等の封止剤４７によって封止する。このようにして、発光ダイオード１を用いた発光ダイオードランプ４１を製造する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態のフリップチップ型発光ダイオード１によれば、ｐ型オーミック電極（第２の電極）５が、化合物半導体層２の一部が除去されて露出するｐ型ＧａＰからなる電流拡散層（第２導電型の半導体層）８と、電極間高さ調整部６の側面６ａ及び上面６ｂと、に連続して形成され、ｎ型及びｐ型オーミック電極４，５の高さが、略同一とされているフリップチップ型発光ダイオード１において、電極間高さ調整部６の側面６ａがテーパー形状の傾斜面とされている。このように、電極間高さ調整部６が、側面６ａの傾斜を緩和した形状とされているため、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（ＡｌＧａＩｎＰ）層からなる化合物半導体層の厚みが５μｍ程度であっても、ｎ型オーミック電極４とｐ型オーミック電極５との高低差（すなわち、電極間高さ調整部６の高さ）に起因するｐ型オーミック電極５の断線不良を低減することができる。したがって、フリップチップ型発光ダイオードの電極１の断線を抑制して、歩留まり及び接続信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施形態のフリップチップ型発光ダイオード１の製造方法によれば、レジストの形状、エッチングレート差を利用してドライエッチング法または、半導体層の結晶方位を利用した化学的エッチング法により、電極間高さ調整部６を形成するため、側面６ａの傾斜が緩和された電極間高さ調整部６を形成することができる。
【００７４】
なお、本発明を適用したフリップチップ型発光ダイオードは、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。なお、以下の説明では、上記発光ダイオード１と同等の部位については説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
【００７５】
上記電極間高さ調整部６は、例えば、図７（ａ）に示すように、平面視で化合物半導体層２の残存部分が四角形となるように一部を除去するとともに、図７（ｂ）に示すように、断面視で側面２６ａがテーパー状の電極間高さ調整部２６であっても良い。
【００７６】
また、上記電極間高さ調整部６は、例えば、図８（ａ）に示すように、平面視で化合物半導体層２の残存部分を４隅のいずれか一つの隅になるように設けるとともに、図８（ｂ）に示すように、断面視で側面３６ａがテーパー状の電極間高さ調整部３６であってもよい。
【００７７】
さらに、上記電極間高さ調整部６は、例えば、図９（ａ）に示すように、平面視で化合物半導体層２の残存部分を４隅のいずれか一つの隅になるように設けるとともに、図９（ｂ）に示すように、断面視で電極間高さ調整部４６の幅が、底面４６ｃから上面４６ｂに向かって不連続に縮小する構成としても良い。換言すると、電極間高さ調整部４６の断面形状が、半導体基板３の表面に対する垂直方向において、底面４６ｃから上面４６ｂに向かって側面４６ａが段階的に縮小する階段形状としても良い。
このような構成とすることにより、ｎ型オーミック電極４４が設けられる化合物半導体層２の上面２ａと、化合物半導体層２の一部が除去されて露出する電流拡散層８の表面との段差にｐ型オーミック電極４５を連続的に形成する際に、側面４６ａにおける電極の断線を抑制することができる。したがって、歩留まりや接続信頼性を向上させることができる。
【００７８】
さらに、上記電極間高さ調整部６は、例えば、図１０（ａ）に示すように、平面視で化合物半導体層２の残存部分を基板の中央部分になるように設けるとともに、図１０（ｂ）に示すように、断面視で電極間高さ調整部５６の幅が、底面５６ｃから上面５６ｂに向かって不連続に縮小する構成としても良い。
【００７９】
また、上記線状電極４ａは、例えば、図７（ａ）に示すように、円状電極２４ａとすることができる。この円状電極２４ａを化合物半導体層２のｎ型半導体層上に均等に配置することにより、発光効率を高めることができる。
【００８０】
また、上記線状電極５ａは、図８（ａ）に示すように、露出された電流拡散層８の上面の２辺に沿って引き伸ばした線状電極３５ａとすることができる。このような構成とすることにより、ｐ型オーミック電極３の側面３５ａが断線しにくくすると共に、発光ダイオード３１の発光効率を高めることができる。
【実施例】
【００８１】
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。
【００８２】
（実施例１）
本実施例では、本発明に係る発光ダイオード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。なお、本実施例１では、ＧａＡｓ基板上に設けたエピタキシャル積層構造体（化合物半導体層）とＧａＰ基板（半導体基板）とを接合させて発光ダイオードを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
【００８３】
実施例１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からなるコンタクト層、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。
【００８４】
本実施例では、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。
【００８５】
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。コンタクト層は、（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐから構成し、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９μｍとした。
【００８６】
次に、ｐ型ＧａＰ層（電流拡散層）は、表面から約１μｍの深さに至る領域を研磨し、鏡面加工した。
この鏡面加工によって、ｐ型ＧａＰ層の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。一方、上記のｐ型ＧａＰ層の鏡面研磨した表面に貼付するｎ型ＧａＰからなる半導体基板を用意した。この貼付用の半導体基板には、キャリア濃度が約２×１０１７ｃｍ−３となる様にＳｉを添加し、面方位を（１１１）とした単結晶を用いた。また、半導体基板の直径は５０ミリメートル（ｍｍ）で、厚さは２５０μｍであった。この半導体基板の表面は、ｐ型ＧａＰ層に接合させる以前に鏡面に研磨し、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして０．１２ｎｍに仕上げておいた。
【００８７】
次に、一般の半導体材料貼付装置に、上記の半導体基板及びエピタキシャルウェーハを搬入し、３×１０−５Ｐａとなるまで装置内を真空に排気した。
【００８８】
次に、半導体基板、及び電流拡散層の双方の表面に、電子を衝突させて中性（ニュートラル）化したＡｒビームを３分間に亘り照射した。その後、真空に維持した貼付装置内で、電流拡散基板及びｐ型ＧａＰ層の表面を重ね合わせ、各々の表面での圧力が５０ｇ／ｃｍ２となる様に荷重を掛け、双方を室温で接合した。
【００８９】
次に、上記接合ウェーハから、ＧａＡｓ基板およびＧａＡｓ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。次に、コンタクト層の表面に第１の電極として、ＡｕＧｅ、Ｎｉ合金を厚さが０．５μｍ、Ｐｔを０．２μｍ、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、ｎ型オーミック電極の形状を形成した。
【００９０】
次に、第２の電極としてｐ型オーミック電極を形成する領域のエピ層を選択的に除去し、ｐ型ＧａＰからなる電流拡散層を露出させるとともに、エピ層の一部を残存させて、電極間高さ調整部を形成した。具体的には、フォトレジストの形成条件を調整し、断面が台形上にした上で、半導体とレジストのドライエッチングの選択比を制御した。上記ドライエッチングではレジストもエッチングしながら半導体をエッチングする。ここで、レジストの断面形状が台形状であるため、周辺からレジストのエッチングが始まり、徐々に中央部に向かう過程で半導体もエッチングされる。これにより、側面がテーパー形状の電極間高さ調整部を形成した。
傾斜面の角度は、約６０度であった。エッチング深さは、５μｍで、ＧａＰ層の一部までエッチングした。
なお、（１００）面のメサ方向を利用した傾斜を形成場合、結晶方位により、エッチング速度が異なる為、自然に形状が制御される。
【００９１】
次に、露出したｐ型ＧａＰからなる電流拡散層の表面に、ＡｕＢｅを０．２μｍ、Ａｕを１μｍとなるように真空蒸着法でｐ形オーミック電極を形成した。さらにフォトリソ法で、エピ層の一部を残存させて形成した電極間高さ調整部の周縁部のｐ型ＧａＰ電流拡散層上に円環状の線状電極とした。その後、４５０℃で１０分間熱処理を行って合金化し、低抵抗のｐ型およびｎ型オーミック電極を形成した。
【００９２】
次に、ｐ型及びｎ型オーミック電極の接続用のパッド電極を、Ａｕを０．２μｍ、Ｐｔを０．２μｍ、Ａｕを１．５μｍとなるように積層して形成した。
【００９３】
次に、ダイシングソーを用いて、半導体基板の裏面の領域を傾斜面の角度αが７０°となると共に垂直面の厚さが８０μｍとなるようにＶ字状の溝入れを行った。次に、化合物半導体層側からダイシングソーを用い３５０μｍ間隔で切断し、チップ化した。ダイシングによる破砕層および汚れを硫酸・過酸化水素混合液でエッチング除去して、実施例１の発光ダイオードを作製した。
【００９４】
上記の様にして作製した実施例１の発光ダイオードチップを、マウント基板上にフェイスダウンで実装した発光ダイオードランプを５００個実装した。この発光ダイオードランプは、マウントは、共晶ダイボンダーで、加熱接続され支持（マウント）し、発光ダイオードのｎ型オーミック電極とマウント基板の表面に設けたｎ電極端子とを金バンプで接続し、ｐ型オーミック電極とｐ電極端子とを金バンプで接続した後、一般的なエポキシ樹脂で封止して作製した。
【００９５】
なお、発光ダイオードランプを５００個実装した際に発光ダイオードの実装不良は、なかった。
【００９６】
（比較例１）
電極間高さ調整部の側面を垂直面とした以外は、実施例１と同様にして発光ダイオードを作製した。そして、作製した比較例１の発光ダイオードチップを、マウント基板上にフェイスダウンで実装した発光ダイオードランプを５００個実装した結果、発光ダイオードの実装不良は、断線不良が４個であった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の発光ダイオードは、高輝度ディスプレイ、車載および照明用として利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・発光ダイオード（フリップチップ型発光ダイオード）
２・・・化合物半導体層
２ａ・・・上面
３・・・半導体基板
３ａ・・・垂直面
３ｂ・・・傾斜面
３ｃ・・・底面（光取り出し面）
４・・・ｎ型オーミック電極（第１の電極）
５・・・ｐ型オーミック電極（第２の電極）
６・・・電極間高さ調整部
６ａ・・・側面（傾斜側面）
７・・・発光部
８・・・電流拡散層
８ａ・・・上面
９・・・下部クラッド層
１０・・・発光層
１１・・・上部クラッド層
１１ａ・・・上面
１２・・・ＧａＡｓ基板
１３・・・緩衝層
１４・・・コンタクト層
４１・・・発光ダイオードランプ
４２・・・マウント基板
４３・・・ｎ電極端子
４４・・・ｐ電極端子
４５，４６・・・金バンプ
４７・・・封止樹脂
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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