(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体と発光構造体を備える半導体発光素子であって、
前記支持構造体は、
Ｓｉ支持基板と、母材がＡｕからなる支持基板側接合層とを有し、
前記発光構造体は、
所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造部と、前記発光層からの光を反射する反射金属層と、前記反射金属層の前記支持構造体側に設けられ、前記支持基板側接合層と接合する母材がＡｕからなる発光構造側接合層とを有し、
前記支持基板側接合層と前記発光構造側接合層とを接合することで接合金属層が形成され、
前記接合金属層の接合面部の少なくとも一部に、前記Ｓｉ支持基板から拡散されたＳｉを用いたＡｕＳｉ共晶合金の領域が形成され、
前記Ｓｉ支持基板と前記支持基板側接合層との間には、前記ＡｕＳｉ共晶合金が形成される程度に、前記Ｓｉ支持基板から前記支持基板側接合層へのＳｉ拡散を調整する拡散調整層が設けられ、
前記発光構造側接合層と前記反射金属層との間には、前記反射金属層へのＳｉの拡散を抑制する拡散バリア層が設けられている
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光素子において、前記接合金属層中に、少なくともＳｉ重量濃度が１％以上５％以下となる領域を含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体発光素子において、前記拡散調整層の厚さが、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記拡散調整層が、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記拡散調整層が、ＴｉまたはＮｉからなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記半導体積層構造部と前記反射金属層との間に透明誘電体層を形成し、前記透明誘電体層の一部に当該透明誘電体層を貫通し前記半導体積層構造部及び前記反射金属層に接するようにしてオーミックコンタクト接合部を配置したことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記拡散バリア層が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏのいずれかからなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体発光素子において、前記透明誘電体層が、ＳｉＯ2またはＳｉＮからなることを特徴とした半導体発光素子。
【請求項９】
成長用基板上に、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造部と、前記発光層からの光を反射する反射金属層と、Ｓｉの拡散を抑制する拡散バリア層と、母材がＡｕからなる発光構造側接合層とを形成する工程と、
Ｓｉ支持基板上に、前記Ｓｉ支持基板からのＳｉ拡散を調整する拡散調整層と、母材がＡｕからなる支持基板側接合層とを形成する工程と、
前記支持基板側接合層と前記発光構造側接合層とを接合して接合金属層を形成し、前記接合金属層の接合面部の少なくとも一部に、前記Ｓｉ支持基板から拡散されたＳｉを用いたＡｕＳｉ共晶合金の領域を形成する工程と、
前記接合金属層の形成により前記Ｓｉ支持基板に接合された前記成長用基板を除去する工程とを含み、
前記拡散調整層は、前記ＡｕＳｉ共晶合金が形成される程度の厚さとされることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子及びその製造方法に関し、更に詳しくは、発光層を含む半導体積層構造部と発光層からの光を反射する反射金属層とこれらを支持するＳｉ支持基板とを備えた半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子である発光ダイオード（以下ＬＥＤと略す）は、ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の高品質結晶をＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）で成長出来る様になったことから、青色、緑色、橙色、黄色、赤色の高輝度ＬＥＤが製作出来る様になった。そして、ＬＥＤの高輝度化に伴いその用途は、自動車のブレーキランプや液晶ディスプレイのバックライト等へ広がり、ＬＥＤの需要は年々増加している。
現在、ＭＯＶＰＥ法によって高品質の結晶が成長可能となってから、発光素子の内部効率は理論値限界値に近づきつつある。しかし、発光素子からの光取り出し効率はまだまだ低く、光取り出し効率を向上することが重要となっている。例えば、高輝度赤色ＬＥＤは、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料で形成され、導電性のＧａＡｓ基板上に格子整合する組成のＡｌＧａＩｎＰ系の材料から成るｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層とそれらに挟まれたＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰから成る発光層（活性層）を有するダブルヘテロ構造を有する。
【０００３】
しかしながら、ＧａＡｓ基板のバンドギャップは発光層のバンドギャップよりも狭い為に、発光層からの光の多くがＧａＡｓ基板に吸収され、光の取り出し効率が著しく低下する。発光層とＧａＡｓ基板の間に、屈折率の異なる半導体層から成る多層反射膜構造を形成することによってＧａＡｓ基板での光の吸収を低減し、取り出し効率を向上させる方法もある。しかし、この方法では多層反射膜構造へ限定された入射角を持つ光しか反射することが出来ない。
そこで、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料から成るダブルヘテロ構造を反射率の高い金属膜を介して、ＧａＡｓ基板よりも熱伝導率の良いＳｉ支持基板に貼り付け、その後、成長用に用いたＧａＡｓ基板を除去する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法を用いた場合には、反射膜として金属膜を用いている為、金属膜への光の入射角を選ばずに高い反射が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７５４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のＳｉ支持基板への貼替方法では、ＧａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＩｎＰ系の材料から成る発光素子構造を、金属膜を介して支持基板に貼り付ける際に、Ａｕ接合金属層の相互拡散を利用して接合を行っていた。しかし、接合界面でのラフネスや接合層形成時の異物によって、接合が不十分な領域が発生してしまい、接合界面に空隙（ボイド）が発生してしまうといった問題が発生する。このボイドが発生した領域では、電極アロイ工程やＬＥＤチップ分離工程やワイヤーボンディング工程等の加熱工程や物理的な外力が加わる工程において、接合部が完全に剥離してしまうことが生じる。また、最終的に完全に剥離されなかったとしても、部分的にしか接合されていない為に、半導体層全体に電流注入がされず発光出力の低下および順方向電圧の上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、発光素子構造を金属接合層を介してＳｉ支持基板に貼り替える際に、接合界面のボイドの発生を著しく抑制でき、高歩留まりで高輝度の半導体発
光素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
【０００８】
本発明の第１の態様は、支持構造体と発光構造体を備える半導体発光素子であって、前記支持構造体は、Ｓｉ支持基板と、母材がＡｕからなる支持基板側接合層とを有し、前記発光構造体は、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造部と、前記発光層からの光を反射する反射金属層と、前記反射金属層の前記支持構造体側に設けられ、前記支持基板側接合層と接合する母材がＡｕからなる発光構造側接合層とを有し、前記支持基板側接合層と前記発光構造側接合層とを接合することで接合金属層が形成され、前記接合金属層の接合面部の少なくとも一部に、前記Ｓｉ支持基板から拡散されたＳｉを用いたＡｕＳｉ共晶合金の領域が形成され、前記Ｓｉ支持基板と前記支持基板側接合層との間には、前記ＡｕＳｉ共晶合金が形成される程度に、前記Ｓｉ支持基板から前記支持基板側接合層へのＳｉ拡散を調整する拡散調整層が設けられ、前記発光構造側接合層と前記反射金属層との間には、前記反射金属層へのＳｉの拡散を抑制する拡散バリア層が設けられていることを特徴とする半導体発光素子である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の半導体発光素子において、前記接合金属層中に、少なくともＳｉ重量濃度が１％以上５％以下となる領域を含むことを特徴する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様の半導体発光素子において、前記拡散調整層の厚さが、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの半導体発光素子おいて、前記拡散調整層が、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなることを特徴とする。
本発明の第５の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの半導体発光素子おいて、前記拡散調整層が、ＴｉまたはＮｉからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の態様のいずれかの半導体発光素子において、前記半導体積層構造部と前記反射金属層との間に透明誘電体層を形成し、前記透明誘電体層の一部に当該透明誘電体層を貫通し前記半導体積層構造部及び前記反射金属層に接するようにしてオーミックコンタクト接合部を配置したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１〜第６の態様のいずれかの半導体発光素子において、前記拡散バリア層が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏのいずれかからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第６又は第７の態様のいずれかの半導体発光素子において、前記透明誘電体層が、ＳｉＯ2またはＳｉＮからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第９の態様は、成長用基板上に、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造部と、前記発光層からの光を反射する反射金属層と、Ｓｉの拡散を抑制する拡散バリア層と、母材がＡｕからなる発光構造側接合層とを形成する工程と、Ｓｉ支持基板上に、前記Ｓｉ支持基板からのＳｉ拡散を調整する拡散調整層と、母材がＡｕからなる支持基板側接合層とを形成する工程と、前記支持基板側接合層と前記発光構造側接合層とを接合して接合金属層を形成し、前記接合金属層の接合面部の少なくとも一部に、前記Ｓｉ支持基板から拡散されたＳｉを用いたＡｕＳｉ共晶合金の領域を形成する工程と、前記接合金属層の形成により前記Ｓｉ支持基板に接合された前記成長用基板を除去する工程とを含み、前記拡散調整層は、前記ＡｕＳｉ共晶合金が形成される程度の厚さとされることを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光素子構造を接合金属層を介してＳｉ支持基板に貼り換える際に、接合界面にボイドが発生するのを著しく抑制でき、高輝度の発光素子の取得率を大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る半導体発光素子及びその製造方法の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態のＬＥＤ素子の断面構造を示す。本実施形態のＬＥＤ素子の構造を、その製造方法と共に説明する。
まず、ＧａＡｓ基板等の成長用基板１上に、所定の波長の光を発する発光層５を含むＡｌＧａＩｎＰ系の材料などからなる半導体積層構造部１５と、ＳｉＯ２等からなる透明誘電体層８と、透明誘電体層８の一部に透明誘電体層８を貫通して形成され半導体積層構造部９にオーミック接触するオーミックコンタクト接合部９と、透明誘電体層８及びオーミックコンタクト接合部９に接して形成され発光層５からの光を反射する反射金属層１０と、Ｓｉの拡散を抑制する拡散バリア層１１と、母材がＡｕからなる発光構造側接合層１２とを形成する。
一方、Ｓｉ支持基板２０上に、Ｓｉ支持基板２０にオーミック接触し且つＳｉ支持基板２０からのＳｉ拡散を調整・制御する拡散調整層２１と、母材がＡｕからなる支持基板側接合層２２とを形成する。
次に、Ｓｉ支持基板２０の支持基板側接合層２２と成長用基板１の発光構造側接合層１２とを、加熱しながら圧接することにより接合して、接合金属層１４を形成する（図１）。
接合後には、Ｓｉ支持基板２０に接合された成長用基板１を除去し、電極の形成、チップ化などのプロセス・素子製作工程を実施してＬＥＤ素子を作製した。
【００１９】
上記支持基板側接合層２２と発光構造側接合層１２との加熱・圧接よる接合時（貼り合せ工程中）には、Ｓｉ支持基板２０からＳｉが拡散調整層２１を超えてＡｕの支持基板側接合層２２に拡散し、接合金属層１４の接合界面にはＡｕＳｉ共晶合金１８が形成される。接合金属層１４の接合界面に異物１７が存在したり接合層１２，２２の表面が荒れていたりしても、ＡｕＳｉが共晶化される際に溶融化されたＡｕＳｉが異物１７等の周囲に発生するボイドを埋めて、ＡｕＳｉ共晶合金１８が形成されることによって、ウェハ全面での接合性が良好となる。このため、高輝度の発光素子を歩留まり良く作製することができる。
【００２０】
これに対し、図２に示す比較例では、拡散調整層２１に替えて、Ｓｉ支持基板２０から支持基板側接合層２２へのＳｉ拡散を阻止・抑制する厚いオーミックコンタクト層２３が設けられている。この場合、Ｓｉ支持基板２０から支持基板側接合層２２へのＳｉ拡散はほとんどなく、接合金属層１４の接合界面にはＡｕＳｉ共晶合金１８が形成されない。このため、異物１７等によって接合金属層１４の接合界面にボイド（空隙）１９が発生しても、ボイド１９はそのまま残り、その後の電極アロイ工程などにおいて、接合部の剥離の問題が生じ、ＬＥＤ素子の歩留まりの低下を招くことになる。
【００２１】
拡散調整層２１は、上記貼り合せ工程中に、Ｓｉ支持基板２０から支持基板側接合層２２へのＳｉ拡散量を調整する層であり、接合金属層１４の接合界面の少なくとも一部にＡｕＳｉ共晶合金１８が形成される程度に、Ｓｉ拡散量を調整・制御する。Ｓｉ拡散量が少なすぎると、ＡｕＳｉ共晶合金１８の形成による接合界面のボイド発生を抑えられない。一方、Ｓｉ拡散量が多すぎると、Ｓｉが金属反射層１０まで拡散して金属反射層１０の反射率が低下するのを防止するための、拡散バリア層１１を厚く形成しなければならず、また、貼り合せ後のプロセス工程などで接合金属層１４のＡｕとＳｉの合金化が顕著となり剥離等のおそれも生じる。従って、適切なＳｉ拡散量を調整・制御するために、拡散調整層２１の材料及び厚さを適切に設定する必要がある。
【００２２】
拡散調整層２１の材料には、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄを用いるのが好ましい。これらのうち、Ｔｉは、密着性、オーミック接触性、適切なＳｉ拡散性などの点から特に好ましい。
また、拡散調整層２１の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。５ｎｍ未満であると、拡散調整層によるＳｉの拡散調整・規制が困難であると共に、オーミックコンタクトも兼ねさせる場合にはオーミックコンタクトが取れなくなる。また、５００ｎｍを超えると、Ｓｉの拡散によるＡｕＳｉ共晶反応が難しくなる。
拡散調整層２１の厚さは、より好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲とするのがよい。拡散調整層２１の厚さが厚いと、拡散調整層２１がバリア層として作用することがあるので、１００ｎｍ以下がより好ましい。また、拡散調整層２１が Ｓｉ支持基板２
０とのオーミックコンタクト層としても働くことから、１０ｎｍ以上の厚さがより好ましい。
なお、Ｓｉ支持基板２０と拡散調整層２１との間に、オーミックコンタクト層を設けるようにしても良い。
【００２３】
ＡｕＳｉ共晶合金１８は、Ｓｉ重量濃度で３.１６％の為、母材がＡｕからなる接合金
属層１４の接合界面に同程度のＳｉ濃度を含むことになる。よって、接合金属層１４中には、少なくともＳｉ重量濃度が１％以上５％以下となる領域を含むのが好ましい。
【００２４】
上記実施形態において、拡散バリア層１１の材料には、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏのいずれかを用いるのが好ましい。拡散バリア層１１の膜厚としては、例えば５０ｎｍ以上とする。
透明誘電体層８には、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＩＴＯを用いるのが好ましい。また、金属反射層１０には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕが好ましい。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の実施例を説明する。
［実施例］：Ｓｉ拡散によりＡｕ接合層でＡｕＳｉ共晶合金を形成する場合
図３に示した構造を有する発光波長６３０ｎｍ付近の赤色ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長方法、エピタキシャル層膜厚、エピタキシャル構造や電極形成方法及びＬＥＤ素子製作方法は、以下の通りである。
【００２６】
まず、赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製した。
成長用基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐエッチングストップ層（膜厚２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）２、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓコンタクト層（膜厚１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）３、Ｓｉドープのｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層（膜厚２０００ｎｍ、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）４、アンドープ（Ａｌ０.１Ｇａ０.９）０.５Ｉｎ０.５Ｐ活性層（膜厚９００ｎｍ）５、Ｍｇドープのｐ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層（膜厚４００ｎｍ、キャリア濃度１.２×１０１８／ｃｍ３）６、Ｍｇドープのｐ型ＧａＰコンタクト層（膜厚１０００ｎ
ｍ、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）７を、ＭＯＶＰＥ法で、順次積層成長させた。
ＭＯＶＰＥ成長での成長温度は６５０℃とし、成長圧力は約６６６６Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）、各層の成長速度は０.３〜１.０ｎｍ／ｓｅｃ、Ｖ／III比は約２００前後で行った
。Ｖ／III比とは、分母をＴＭＧａやＴＭＡｌなどのIII族原料のモル数とし、分子をＡｓＨ３、ＰＨ３などのＶ族原料のモル数とした場合の比率（商）を指す。
ＭＯＶＰＥ成長において用いる原料としては、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等の有機金属や、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物ガスを使用した。また、ｎ型半導体層の導電型決定不純物の添加物原料
としては、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用い、ｐ型半導体層の導電型決定不純物の添加物原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いた。
その他に、ｎ型層の導電型決定不純物の添加物原料として、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、ジメチルテルル（ＤＭＴｅ）を用いることもできる。その他に、ｐ型層のｐ型添加物原料として、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いる事も出来る。
【００２７】
更に、このＬＥＤ用エピタキシャルウエハをＭＯＣＶＤ装置から搬出した後、ｐ型ＧａＰコンタクト層７の表面にプラズマＣＶＤ装置で透明誘電体層であるＳｉＯ2膜８を１０８ｎｍ成膜した。次いで、レジストやマスクアライナなどの一般的なフォトリソグラフィー技術を使用し、フッ酸系エッチング液でＳｉＯ2膜８に開口部を形成し、その開ロ部に真空蒸着法によってオーミックコンタクト金属層９を形成した。オーミックコンタクト金属層９としてＡｕＺｎ（金・亜鉛合金）を用いた。また、オーミックコンタクト金属層９は、直径１５μｍのドット状電極とし、それを３０μｍピッチで分散配置し、且つ厚さ１０８ｎｍで形成した。
次に、上記オーミックコンタクト金属層付きＬＥＤ用エピタキシャルウエハ上に、真空蒸着法によって、反射金属層１０としてＡｌ（アルミニウム）を２００ｎｍ形成し、反射金属層１０上に拡散バリア層１１としてＴｉ（チタン）を２００ｎｍ形成し、更に、拡散バリア層１１上に発光構造側接合層１２としてＡｕ（金）を５００ｎｍ形成した（図３（ａ））。
【００２８】
一方、支持基板として用意した導電性のＳｉ支持基板２０の表面に、拡散調整層２１としてＴｉ（チタン）を５０ｎｍ、支持基板側接合層２２としてＡｕ（金）を５００ｎｍの順に蒸着した（図３（ｂ））。
【００２９】
上記の様にして作製したＬＥＤエピタキシャルウェハの発光構造側接合層１２と、Ｓｉ支持基板２０の支持基板側接合層２２を貼り合わせた（図３（ｃ））。貼り合わせは、圧力約１.３３Ｐａ（０.０１Ｔｏｒｒ）雰囲気で荷重を３０Ｋｇｆ／ｃｍ２負荷した状態で、温度３５０℃で３０分間保持することによって行った。貼り合わせにより、発光構造側接合層１２と支持基板側接合層２２とが接合されて接合金属層１４が形成された。
【００３０】
Ｓｉ支持基板２０に貼り合わせた反射金属層付きＬＥＤエピタキシャルウェハのｎ型ＧａＡｓ基板１をアンモニア水と過酸化水素水の混合液によってエッチング除去し、アンドープ（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐエッチングストップ層２を露出させた。次に、塩酸でエッチングストップ層２を除去し、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３を露出させた。
次に、ＧａＡｓコンタクト層３表面にレジストやマスクアライナなどの一般的なフォトリソグラフィー技術を用いてレジストに電極形状をパターニングし、真空蒸着法によって直径１００μｍの円形部から放射状に幅ｌ０μｍの枝状に分配された表面電極３１を形成した。表面電極３１は、ＡｕＧｅ（金・ゲルマニウム合金）、Ｔｉ（チタン）、Ａｕ（金）を、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着して形成した。表面電極３１形成後、硫酸と過酸化水素水と水の混合液からなるエッチング液を用いて、形成した表面電極３１をマスクとして、表面電極３１の直下以外のＧａＡｓコンタクト層３をエッチング除去し、選択性エッチングによってｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層４を露出させた。更に、Ｓｉ支持基板２０の底面には、全面に裏面電極３２を同じく真空蒸着法によって形成した。前記裏面電極３２は、Ｔｉ（チタン）、Ａｕ（金）を、それぞれ１００ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着した。その後、電極の合金化であるアロイ工程を、窒素ガス雰囲気中にて４００℃に加熱し、５分間熱処理する事で行った（図３（ｄ））。
【００３１】
その後、上記の様にして、支持基板２０に反射金属層１０及びオーミックコンタクト接合部９を介して活性層（発光層）５を含む半導体積層構造部が貼り換えられ、電極形成されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハを、表面電極３１の円形部が中心になる様にダイシング装置を用いて切断し、チップサイズ３００μｍ角のＬＥＤベアチップを作製した。更に、ＬＥＤベアチップをＴＯ−１８ステム上にマウント（ダイボンディング）し、その後、更にマウントされたＬＥＤベアチップに、ワイヤボンディングを行い、ＬＥＤ素子を作製した。
【００３２】
上記の通りに作製されたＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力５.３２ｍＷ、動作電圧１.９８Ｖという初期特性を有するＬＥＤ素子を得る事が出来た。
ウエハ内でのＬＥＤ素子取得率は、ウエハを１０枚作製して平均９７.４％という良好
な結果であった。本実施例では、オーミックコンタクト層でもあるＴｉの拡散調整層２１が５０ｎｍと薄いために、貼り合せ工程における熱履歴によってＳｉ支持基板２０のＳｉがＴｉ拡散調整層２１を拡散貫通しＡｕ接合金属層１４まで到達する。その際に、接合金属層１４の接合界面に異物等によって発生するボイド領域には、上記図１に示すように、溶融化されたＡｕＳｉ共晶合金が入り込み、ボイドがＡｕＳｉ共晶合金で埋められる。その為、その後のプロセス工程中の熱履歴や外力による、ボイド領域からのＬＥＤエピタキシャル層の剥離が防止される。その結果としてＬＥＤ素子取得率が高くなる。
本実施例では、拡散調整層２１の厚さを５０ｎｍとしたが、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内で、ボイドを共晶合金で埋めることができ、エピタキシャル層の剥離を抑制することができた。
【００３３】
［比較例］：ＳｉがＡｕ接合層に拡散しない場合
上記実施例と同様に、図３に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の貼り換え型赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層膜厚、エピタキシャル層構造、反射金属層、オーミックコンタクト接合部、支持基板への貼る換え方法、エッチング方法等のプロセス工程やＬＥＤ素子製作方法は、基本的に上記実施例と同じにした。以下に上記実施例とは異なる点を述べ、それに伴う相違を説明をする。
【００３４】
支持基板として用意した導電性のＳｉ支持基板２０の表面に、オーミックコンタクト層としてＴｉ（チタン）を６００ｎｍ、支持基板側接合層としてＡｕ（金）を５００ｎｍの順に蒸着した。比較例では上記実施例に比較して、Ｓｉ支持基板とＡｕ支持基板側接合層との間のＴｉ層を６００ｎｍと厚くした。この点を除き、上記実施例と同様にＬＥＤ素子を作製した。
上記の通り作製されたＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力５.２３ｍＷ、動作電圧１.９８Ｖという初期特性を有するＬＥＤ素子が得られた。ウェハ内でのＬＥＤ素子の取得率は、ウェハを１０枚作製して平均７５.６％と上
記実施例よりも低かった。
比較例では、Ｔｉのオーミックコンタクト層が６００ｎｍと厚いために、ＬＥＤエピタキシャルウェハとＳｉ支持基板２０を貼り合せる工程における熱履歴によっては、Ｓｉ支持基板２０のＳｉがＴｉオーミックコンタクト層を超えて拡散することはほとんど無い。このため、貼り合せ工程において、接合金属層の接合界面の異物等によって、図２に示す様に、貼り付かないボイド領域が形成される。その結果、その後のプロセス工程中の熱履歴によってボイド領域内のガスが膨張してＳｉ支持基板からＬＥＤエピタキシャル層が剥離してしまい、ウェハ面内に接合金属層の接合界面が露出する。エピタキシャル層が剥離した部分は、ＬＥＤ素子が取得できない為に、ＬＥＤ取得率が低くなってしまう。
【００３５】
［その他の実施例］
上記実施例では、活性層５はアンドープのバルク層としたが、活性層を多重量子井戸または歪み多重量子井戸としても良い。
上記実施例では、発光波長６３０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子を作製したが、同じＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いて製作される、それ以外のＬＥＤ素子、例えば発光波長５６０ｎｍ〜６６０ｎｍのＬＥＤ素子にも適用でき、上記実施例と同様な効果が得られる。
上記実施例における表面電極形状とは異なる形状、例えば四角、菱形、多角形等に表面電極形状を変更してもよい。
上記実施例のように半導体光取り出し面に表面電極３１を設け、導電性Ｓｉ基板に裏面電極３２を設ける構造以外にも、図４に示すように、半導体光取り出し面に表面電極３３を設け、エッチングプロセスによって光取り出し面側と逆の導電型の半導体層上に第二の電極３４を設ける発光素子構造においても、本発明の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子の貼り合せ界面状態を模式的に示す断面図である。
【図２】比較例の発光素子の貼り合せ界面状態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤ素子の製造工程を示す工程図である。
【図４】他の実施例のＬＥＤ素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰエッチングストップ層
３  ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
４  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
５  ＡｌＧａＩｎＰ活性層
６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
７  ｐ型ＧａＰコンタクト層
８  透明誘電体層
９  オーミックコンタクト接合部
１０  反射金属層
１１  拡散バリア層
１２  発光構造側接合層
１４  接合金属層
１５  半導体積層構造部
２０  Ｓｉ支持基板
２１  拡散調整層
２２  支持基板側接合層
３１  表面電極
３２  裏面電極
【図１】
0005416363.tif 000002
【図２】
0005416363.tif 000003
【図３】
0005416363.tif 000004
【図４】
0005416363.tif 000005