(57)【要約】【課題】  電流広がり特性が良好で、かつ、光の取出し効率を高くできる、発光ダイオード及びその製造方法を提供する。【解決手段】  上部電極５及び下部電極６を有する発光ダイオードチップ１０において、下部電極６を網目状電極６Ａから形成する。発光ダイオードチップ１０の下部電極６側を搭載部２２に接着層８を介して搭載し、網目状電極の開口部７に充填する接着層８Ａが反射鏡となり、発光ダイオードチップ１０の下方へ出射する光が反射鏡により反射されて、発光ダイオードチップ１０から上方への出射光とし、網目状電極６Ａにより電流広がり効果を備える。電流広がり特性が良好で、かつ、光の取出し効率が高い発光ダイオードを低コストで提供できる。【選択図】  図１
2006108259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極及び下部電極を有する発光ダイオードチップにおいて、
下部電極が網目状電極から形成されることを特徴とする、発光ダイオードチップ。
【請求項２】
上部電極及び下部電極を有する発光ダイオードチップと、
該発光ダイオードチップを搭載する搭載部と、を含む発光ダイオードであって、
上記下部電極が網目状電極から形成され、
上記発光ダイオードチップの下部電極側が搭載部に接着層を介して搭載され、
上記網目状電極の開口部に充填される上記接着層が反射鏡となり、
上記発光ダイオードチップの下方へ出射する光が上記反射鏡により反射されて、発光ダイオードチップから上方への出射光とされ、
上記網目状電極により電流広がり効果を備えることを特徴とする、発光ダイオード。
【請求項３】
前記網目状電極が格子状電極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】
前記網目状電極が格子状電極であり、さらに、格子の各交点が円形部を有す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５】
前記網目状電極の開口部の開口率は、３０〜７０％であることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記網目状電極の厚さは、１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記発光ダイオードチップが、化合物半導体によるダブルヘテロ構造を有してい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８】
請求項１〜７に記載の発光ダイオードの製造方法であって、
前記下部電極となる網目状電極が、前記上部電極に対するマスク位置合わせを必要としない露光だけによるフォトリソグラフィー工程により製造されることを特徴とする、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、発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードにおいては、発光層となるｐｎ接合のｐ，ｎ層には、それぞれ、所謂オーミック電極が形成されている。
図１０は、従来例１の発光ダイオードチップ５０の構造を示し、（Ａ）は発光を取り出す側の平面図、（Ｂ）はその断面図である。図示するように、四角形状の発光ダイオードチップ５０は、活性層５１がクラッド層５２，５３により挟み込まれるダブルへテロ構造（以下、ＤＨ構造と呼ぶ）からなり、その上部には、円形の上部電極５４と、裏面全面には、下部電極５５が形成されている。上部電極５４がｐ層へのオーミックの電極（以下、ｐ電極と呼ぶ）であれば、下部電極５５にはｎ層へのオーミック電極（以下、ｎ電極と呼ぶ）が形成される。上部電極がｎ電極であって、下部電極がｐ電極であってもよい。ここで、メサ部５６は、発光ダイオードチップ５０をダイシングする工程で切断される領域であり、切断時のストリート及び切断領域のチッピング低減のために化学エッチングにより触刻されている領域である。
【０００３】
上記発光ダイオードチップ５０においては、下部電極５５はリードフレームや金属パッケージのステムに、半田などによりダイボンディングされる。一方、上部電極５４は、金線などにより他方の電極となる電極へワイヤボンディングされる。そして、ダイボンディングやワイヤボンディングを行うために、ｐ電極及びｎ電極は多層構造からなり、発光ダイオードの発光部に対して、オーミック電極となる金属層と、最上層がＡｕからなる電極構造が公知である。
このようなｐ電極及びｎ電極は通常１μｍ程度の厚さがある。上部電極５４は通常、その面積を発光ダイオードチップ５０の面積よりも小さい大きさとして、上部電極５４が形成されていない領域からだけ光が取り出される。
裏面電極は全面に金属を付着させると、電流がチップ全体を均一に流れるため、電流が一点に集中しチップに負荷を与えることはないが、裏面が下部電極５５によって完全に塞がれてしまうので、光射出できない、または、できても効率が悪い。
【０００４】
図１１は、従来例２の発光ダイオードチップ６０の構造を示す断面図である。従来例１の発光ダイオードチップ５０と異なっているのは、ＤＨ構造の厚さが１００〜２００μｍ程度である点と、裏面電極６２がチップ全面に形成されないで、例えば、円形の下部電極である点とである。この場合には、発光ダイオードチップ６０の基板側から出射した光が、ステムと半田などとの間に形成される反射鏡作用により、表面側に反射されることによって光の取り出し効率が向上する。
上記のような発光ダイオードチップ５０，６０が、例えば、ＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓとからなるＤＨ構造の場合には、電極形成のためのｐ，ｎ層の不純物密度を充分に高くできるので、たとえ裏面電極を小さくしても、電流広がり効果はある。
【０００５】
一方、窒化ガリウム系やＺｎＳｅ系の発光ダイオードの場合には、ｐ電極の下地となるｐ層の不純物密度を大きくし難い。このため、上部ｐ電極をチップよりも面積の小さい円形電極としても、電流広がり効果が得られないので、上部ｐ電極を網目状としたｐ電極構造が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−５５６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例１の発光ダイオードチップ５０のように、裏面全面に裏面電極を形成した場合には、代表的な電極材料となるＡｕは、薄膜であれば発光した光は透過するが、それでも光の吸収があるため損失は大きい。また、薄膜にしすぎると薄膜作製時の膜厚制御性を高める必要があることと、コンタクト抵抗が大きくなるというという課題がある。逆に、１μｍ程度の厚みがある電極の場合には、裏面全面が電極によって完全に塞がれてしまうので、チップ全体に均一に電流が流れる。このため、チップには、コンタクト抵抗の増大によるジュール損失が生じないが、光が効率良く取り出せないという課題がある。
【０００８】
従来例２の発光ダイオードチップ６０のように、裏面電極を円形の電極パターンにし、発光ダイオードチップとステムを接着する銀ペーストなどにより裏面の光射出部を増やした場合には、光取り出し効率が高くなる。しかしながら、チップの表面及び裏面に、円形の電極パターンを形成するために、両面マスク合わせ工程などが必要になり、製造コストが高くなるという課題がある。
【０００９】
また、裏面電極を複数の点状電極からなる電極とした場合には、ステムとの接着不良により、コンタクト抵抗の増大とともに、一点に電流が集中するために、接合温度が局所的に上昇し、ひいては寿命の劣化を引き起こすという課題がある。
また、ステージにチップ裏面側を載置し、チップ上部電極にプローブにより電流を流して、所謂、良品チップ選定のための測定を行う場合がある。この際、ステージの傾きなどによって裏面電極とステージが直接密着しない部分が存在すると、高速測定をしたときに、コンタクト抵抗により十分な電流を流せないので、電流電圧特性（ＩＶ特性）や発光特性を、正確に測定することができないという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、電流広がり特性が良好で、かつ、光の取出し効率を高くできる、発光ダイオード及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の発光ダイオードチップは、上部電極及び下部電極を有する発光ダイオードチップにおいて、下部電極が網目状電極から形成されることを特徴とする。
また、本発明の発光ダイオードは、上部電極及び下部電極を有する発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを搭載する搭載部と、を含む発光ダイオードであって、下部電極が網目状電極から形成され、発光ダイオードチップの下部電極側が搭載部に接着層を介して搭載され、網目状電極の開口部に充填される接着層が反射鏡となり、発光ダイオードチップの下方へ出射する光が反射鏡により反射されて、発光ダイオードチップから上方への出射光とされ、網目状電極により電流広がり効果を備えることを特徴とする。
上記構成において、網目状電極は、好ましくは、格子状電極である。好ましくは、網目状電極が格子状電極であり、さらに、格子の各交点が円形部を有する。網目状電極の開口部の開口率は、好ましくは、３０〜７０％である。そして、網目状電極の厚さは、好ましくは、１μｍ以上である。発光ダイオードチップは、好ましくは、化合物半導体によるダブルヘテロ構造を有している。
上記構成によれば、発光ダイオードチップの下部電極が網目状電極であるので、網目状電極と搭載部との間に形成される反射鏡により、裏面からの発光を効率良く外部に取り出すことができる。このため、発光効率が増大する。
また、下部電極が網目状電極であるので、電流広がり効果により、コンタクト抵抗が低減化できる。このため、例えば、発光ダイオードチップの検査時における、順方向ＩＶ特性の高速測定ができる。
【００１２】
また、上記の発光ダイオードを製造する方法は、下部電極となる網目状電極が、上部電極に対するマスク位置合わせを必要としない露光だけによるフォトリソグラフィー工程により製造されることを特徴とする。この製造方法によれば、発光効率が高く、コンタクト抵抗の小さい発光ダイオードを、量産性よく、低コストで製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、下部電極を網目状電極とすることにより、コンタクト抵抗が低く、発光ダイオードチップ面全体に均一な電流広がりをもたせ、かつ、光射出特性を高めた、発光ダイオードを提供することができる。
また、網目状電極が、上部電極に対するマスク位置合わせをしない露光によるフォトリソグラフィー工程により製造できるので、発光ダイオードを量産性よく、低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る発光ダイオードの構造について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の発光ダイオードの構造を示す模式的な（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図である。
本発明の発光ダイオード１は、発光ダイオードチップ１０と、この発光ダイオードチップ１０を搭載するパッケージ２０と、を含み構成されている。発光ダイオードチップ１０は、ｐ型クラッド層２と、活性層３と、ｎ型クラッド層４と、からなるＤＨ構造を有し、ｎ型クラッド層４及びｐ型クラッド層２には、それぞれ、上部電極となるｎ層電極５及び下部電極となるｐ層電極６が形成されている。本発明の特徴は、下部電極であるｐ層電極６が、網目状電極６Ａから構成されていることである。
一方、上部電極であるｎ層電極５は、活性層３からの光を上方へ出射させるために、発光ダイオードチップ１０よりも面積の小さい円形や十字状のパターンを有している。そして、活性層３から表面へ向かって出射する光１６が、ｎ型クラッド層４のｎ層電極５が形成されていない領域を通過して、紙面上方へ出射される。
ここで、発光ダイオードチップ１０の上面端部には、図示しないメサ部が形成されていてもよい。なお、赤外発光ダイオード１は、図１とは逆、すなわち、ステム２２側から順に、ｎ層電極５、ｎ型クラッド層４、活性層３、ｐ型クラッド層２、ｐ層電極６としてもよい。
【００１５】
パッケージ２０は、発光ダイオードチップ１０を搭載するステム２２と、ステムと同電位の電極１１と、ステム２２から絶縁されている電極１２と、図示していないガラスのような光透過性材料からなる窓部を有するキャップとから構成されている。
【００１６】
ステム２２は、発光ダイオードチップ１０を搭載する搭載部であり、接着層８を介して発光ダイオードチップ１０を搭載する。これにより、発光ダイオードチップ１０の下部電極であるｐ層電極６が、電極１１と電気的に接続される。一方、上部電極であるｎ層電極５は、Ａｕ（金）線により、電極１２のステム上面に突出した部位１２Ａとワイヤボンディングにより接続され、電極１２と電気的に接続される。接着層８の材料としては、低融点の金属、はんだ合金、導電性ペーストなどを使用することができる。
【００１７】
図２は、本発明の発光ダイオードの下部電極構造を示す模式的な平面図である。図２に示すように、下部電極であるｐ層電極６は、網目状電極６Ａから構成されており、この網目状電極６Ａが形成されていない領域が、網目状電極６Ａの開口部７である。図示の場合には、幅がＬ１の線状電極が、格子状に配設されている。格子の間隔は、Ｌ２である。ここで、発光ダイオードチップ１０の大きさが、例えば、０．３ｍｍ×０．３ｍｍである場合には、網目状電極６Ａの幅Ｌ１は、例えば、１０〜３０μｍ、網目の間隔Ｌ２は、例えば、４０〜８０μｍ程度とすることができる。
網目状電極６Ａは、ｐ型クラッド層２側にはオーミック電極となる金属層と、ステム２２へ接着するための金属層とから形成され、コンタクト抵抗が低下するような厚さを有している。ステム２２へ接着するための金属層がＡｕやＡｇ（銀）の場合には、その下地層としてＮｉ（ニッケル）などの高融点金属層が、オーミック電極となる金属層との間に挿入されてもよい。
【００１８】
図３及び図４は、本発明の発光ダイオードの下部電極構造の変形例を示す模式的な平面図である。図３の場合には、図２に示した網目状電極６Ａの格子の各交点に、さらに、円形電極部６Ｂを有する、網目状電極６Ｃが形成されている。図４の場合には、電極を形成しない隣接した複数の円形領域が開口部７となり、それ以外の領域が網目状電極６Ｄとなっている。
【００１９】
次に、本発明の発光ダイオード１の動作について説明する。
本発明の第１の特徴は、下部電極が網目状電極６Ａ，６Ｃ，６Ｄで形成されている点にあり、電流がｎ型クラッド層２の全面に広がる、所謂電流広がり効果を備えている。このため、網目状電極６Ａ，６Ｃ，６Ｄの厚さは、コンタクト抵抗を低減するために、１μｍ以上の厚さとすることが好適である。この厚さ以下では、とくに、プローブを用いたＩＶ測定において、パルス測定時にコンタクト抵抗が上昇し易く好ましくない。これにより、発光ダイオードチップ１０のコンタクト抵抗を低減化することができる。このため、例えば、発光ダイオードチップの検査時における、順方向ＩＶ特性の高速測定ができる。
【００２０】
本発明の第２の特徴は、下部電極が網目状電極６Ａ，６Ｃ，６Ｄで形成されている点にあり、ｐ型クラッド層２の全面を被覆していない。そして、ｐ型クラッド層２の網目状電極６Ａ，６Ｃ，６Ｄが配設されていない開口部７と、ステム２２との間には接着層８Ａが充填されている。このため、接着層８Ａのｐ型クラッド層２側の表面は、活性層３からステム側に出射する発光に対して、反射鏡となる。
これにより、活性層３からステム側に出射する光１８が、反射鏡となる接着層８Ａの表面で反射されて、表面側に向かう反射光となる。この反射光は、ｐ型クラッド層２と、活性層３と、ｎ型クラッド層４と、を通過し、ｎ型クラッド層４のｎ層電極５が形成されていない領域を通過して、上方へ出射される。つまり、活性層３からステム側に出射した光が、接着層８Ａの表面で反射され、発光ダイオード１の外部に出射する光１８Ａとなる。したがって、本発明の発光ダイオード１によれば、活性層３から表面へ向かって出射する光１６に、さらに、接着層８Ａから反射されて出射する光１８Ａ（以下、適宜、チップ裏面からの出射光と呼ぶ）が加わり、光取り出し効率が増加する。このため、発光出力が増大する。
【００２１】
チップ裏面からの出射光１８Ａは、網目状電極６Ａの形成されていない開口部の面積が大きいほど、増大する。すなわち、開口部７の発光ダイオードチップ１０の面積に対する割合、すなわち、開口率が大きいほど増加する。この網目状電極の開口部７の開口率は、３０〜７０％程度とすることができる。これ以上の開口率では、後述するプローブによる発光ダイオードチップ測定時のコンタクト抵抗が増大したりするので好ましくない。また、開口率が３０％以下では、充分な光取り出し効率が得られないので好ましくない。
【００２２】
次に、本発明の発光ダイオードの変形例について説明する。
図５及び図６は、本発明の発光ダイオードの変形例を示す模式的な断面図である。図示するように、発光ダイオード３０は、図１に示したパッケージの代わりに、所謂リードフレームを用いている。すなわち、発光ダイオードチップ１０を搭載する搭載部がリードフレーム３１となっている。そして、発光ダイオードチップ１０の上部電極は、他方のリードフレーム３２へ、Ａｕ線１３で接続されている。さらに、キャップ３４として、レンズを兼ねた砲弾型や平面型の形状を有するエポキシ樹脂が被覆されている。
【００２３】
図６に示す発光ダイオード４０は、表面実装型のパッケージを使用している点が、図１に示した発光ダイオード１と異なっている。図示するように、発光ダイオードチップ１０を搭載する搭載部は、矩形の基板４１に形成された電極４２である。そして、発光ダイオードチップ１０の上部電極は、基板４１に形成された他方の電極４３へＡｕ線１３で接続されている。さらに、キャップ４４として、レンズを兼ねたエポキシ樹脂が被覆されている。
【００２４】
上記発光ダイオード３０，４０に用いる発光ダイオードチップ１０は、図１に示した発光ダイオード１と同様に、それぞれ、接続層８を介して、リードフレーム３１及び電極４２と接着されている。このため、発光ダイオードチップの裏面に形成される網目状電極の開口部７には、接続層８Ａが形成される。これにより、発光ダイオード３０，４０の接続層８Ａの発光ダイオードチップ１０側の表面は反射鏡となり、発光ダイオード１と同様に、活性層３から表面へ向かって出射する光１６に、さらに接着層８Ａから反射されて出射する光１８Ａが加わり、光取り出し効率が増加する。このため発光出力が増大する。
【００２５】
次に、本発明の発光ダイオードの製造方法について説明する。
本発明の発光ダイオード１は、以下のようにして製造することができる。
最初に、ＧａＡｓ基板上に、ｐ型クラッド層２、活性層３、ｎ型クラッド層４の順に、エピタキシャル成長を行い、ＤＨ構造を得る。ここで、用いるＧａＡｓ基板は、後述するように、エピタキシャル成長の後で除去する場合には、ｐ型、ｎ型、半絶縁性、アンドープのいずれであってもよい。そして、ＧａＡｓ基板を除去しない場合には、最初に成長させるクラッド層の導電型に対応するｐ型又はｎ型のＧａＡｓ基板を使用すればよい。
そして、ＤＨ構造が形成されたＧａＡｓ基板から、ＧａＡｓ基板を除去し、ＤＨ構造を得る。
【００２６】
次に、ＤＨ構造のｎ型クラッド層４の表面に、上部電極となるｎ層電極５となる電極材料を、真空蒸着法や各種スパッタ法により堆積させる。この際、上部電極のパターンは、金属マスクやフォトリソグラフィー工程で形成することができる。金属マスクを使用すれば、上部電極のパターン形成を堆積と同時に行うことができる。なお、ＤＨ構造のｎ型クラッド層４の表面へのｎ層電極材料の堆積は、上記エピタキシャル成長の後で行ってもよい。この場合には、ｎ層電極材料の堆積後にＧａＡｓ基板を除去してもよい。
【００２７】
次に、ＤＨ構造のｐ型クラッド層２の表面に、網目状のｐ層電極６となる電極材料を、真空蒸着法や各種スパッタ法により堆積させる。
【００２８】
続いて、上部電極及び下部電極として堆積させた金属層をｐ型クラッド層２及びｎ型クラッド層４へのオーミック電極とするために、不活性ガス等の雰囲気中で、加熱処理を行う。この加熱温度は、通常３００〜５００℃で、１〜数分間行えばよい。
【００２９】
その後、基板全面に被覆された下部電極のパターン化をフォトリソグラフィー工程で行い、網目状電極６Ａを形成する。この際、電極となる金属層のエッチングには、公知の化学エッチングやドライエッチングを使用することができる。
ここで、フォトリソグラフィー工程の露光工程においては、網目状電極６Ａのパターンが、上部電極であるｎ層電極５に比較して微細なパターンであるので、上部電極であるｎ層電極５のパターンに対するマスク位置合わせの必要がない。
【００３０】
次に、上部電極５が形成された全面に、保護膜となるレジスト膜などを被覆して、上部電極が中央となるようにして、発光ダイオードチップ１０を形成するための切断を行う。切りしろは、切断時のブレード厚みの２〜３倍程度でよい。
【００３１】
切断により発光ダイオードチップ１０に導入された加工歪を除去するための、所謂メサエッチングを行い、メサ部を形成する。図７は、本発明の発光ダイオードの製造工程における網目状電極６Ａとメサ部のパターンを示す模式的な平面図である。
図示するように、網目状電極６Ａは、上部電極であるｎ層電極５に比較して微細なパターンであるので、各発光ダイオードチップ１０に相当するメサ部２４（図の点線部）には、網目状電極６Ａがほぼ均一に形成される。したがって、各発光ダイオードチップ１０の網目状電極６Ａは、多少、上部電極の円形パターンとは位置がずれても、下部電極の電流広がり効果には支障がない。
【００３２】
次に、レジスト膜をレジスト剥離液などにより除去する。この段階で、上記メサ部の深さがｐ型クラッド層２に達する深さである場合には、化合物半導体からなるＤＨ構造からなるウェハに形成される各発光ダイオードチップ１０が、それぞれ、電気的に絶縁分離され、所謂メサ分離状態となる。
【００３３】
次に、上記メサ分離されたウェハの各発光ダイオードチップ１０をプローバにより、発光ダイオード特性の測定を行う。ウェハをプローバのステージ上に載置し、プローブを発光ダイオードチップ１０の上部電極に触針させる。そして、ステージとプローブとの間に電源を接続することにより、発光ダイオードチップ１０のＩＶ特性の測定ができる。この際、順方向及び逆方向にパルス電源を接続して、所定の電流での電圧を測定すれば、順方向電圧降下ＶF や逆方向耐圧が測定でき、発光ダイオードチップ１０のダイオードとしての良否がチェックできる。
さらに、良品のダイオードの場合には、所定の電流を印加して発光出力の測定を行うことで、発光ダイオードチップ１０の発光特性の評価を行うことができる。良品と判定した各発光ダイオードチップ１０は、さらに、マーキングされてもよい。なお、上記良品チェックを、パルス電源により行う場合を、高速測定と呼ぶことにする。
【００３４】
そして、上記ウェハを機械的に分割し、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの発光ダイオードチップ１０を得ることができる。
【００３５】
次に、良品である発光ダイオードチップ１０の下面電極を、ダイボンダーにより、ステム２２に接着する。例えば、接着層８の材料として銀ペーストを用いることができる。これにより、下部電極である網目状電極６Ａがステム２２に接着されるとともに、開口部７には、反射鏡となる接着層８Ａが形成される。
【００３６】
続いて、発光ダイオードチップ１０の上部電極が、ワイヤーボンダーによりステム上面に突出した電極１２ＡにＡｕ線１３で接続される。
【００３７】
最後に、ステム２２の上部にキャップが気密を保つように被覆されて、発光ダイオード１が製造される。
【００３８】
上記エピタキシャル成長は、液相成長法やＭＯＣＶＤ法などを用いることができる。液相成長法の場合には、徐冷法や温度差法を用いることができる。光の取り出し効率向上のためにはＧａＡｓ基板を除去することが好適である。この場合には、ＤＨ構造自体の膜厚は、電極形成などの後工程で破損しないように、１００μｍ〜２００μｍとすることが好ましい。このため、エピタキシャル結晶成長方法としては、厚い成長層と高品質の結晶が容易に得られ、かつ、量産ができ、低コストな液相成長法によるのが有利である。
【００３９】
本発明の発光ダイオードの製造方法によれば、コンタクト抵抗が低く、かつ、光の取り出し効率が高いので、高出力な発光ダイオードを、量産性よく、低コストで製造することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の実施例においては、液相成長法として徐冷法を用い、ＧａＡｓ基板上にｐ型Ｇａx Ａｌ1-x Ａｓクラッド層２と、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ活性層３と、ｎ型Ｇａz Ａｌ1-z Ａｓクラッド層４と、からなるＤＨ構造をエピタキシャル成長させた。ｐ型Ｇａx Ａｌ1-x Ａｓクラッド層２の厚さは、７０〜１００μｍで、その組成ｘは、厚さ方向で変化し、ｘ＝０．０５〜０．７である。ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層３の厚さは１μｍで、その組成ｙは、０〜０．０１である。ｎ型Ｇａz Ａｌ1-z Ａｓクラッド層４の厚さは、７０〜１００μｍで、その組成ｚは、厚さ方向で変化し、ｘ＝０．０５〜０．７５である。成長温度は、６００〜９００℃の範囲であった。
【００４１】
次に、ｎ型クラッド層４の表面をアンモニア（ＮＨ4 ＯＨ）と過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）の混液及び塩酸（ＨＣｌ）による前処理を行い、上部電極となる直径７０μｍの円パターンが開口された金属マスクを用いて、真空蒸着法によりＮｉ，Ａｕ−Ｇｅ合金，Ａｕを順次堆積し、直径７０μｍの円パターンを形成した。又、上部電極は、真空蒸着法により上記と同じ金属材料を順次堆積した後に、フォトリソグラフィー工程を行い、直径７０μｍの円パターンを形成することでも形成できた。この層の厚さは、１〜２μｍであった。
その後、ＧａＡｓ基板を除去し、厚さが約１６０μｍのＤＨ構造ウェハとした。次に、下部電極を形成するｐ型クラッド層２の表面をＮＨ4 ＯＨとＨ2 Ｏ2 の混液及びＨＣｌによる前処理を行い、真空蒸着法によりｐ型クラッド層２の全面に、Ａｕ−Ｚｎ合金，Ａｕ−Ｓｂ合金，Ｎｉ，Ａｕを順次堆積した。この層の厚さは、１〜１．５μｍであった。
上記ＤＨ構造ウェハを、窒素ガス中において、４８０℃で加熱処理を行い、ｐ型クラッド層２及びｎ型クラッド層４にオーミック電極となる上部電極５及び下部電極６を形成した。
【００４２】
続いて、下部電極６を、フォトリソグラフィー工程により加工し、網目状電極６Ｃを形成した。網目状電極６Ｃの円形電極６Ｂの直径は７０μｍであり、網目状電極の線幅は１０μｍであった。電極５のエッチングには、ヨウ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｉ）及びふっ酸（ＨＦ）からなるエッチング液を使用した。ここで、マスク露光においては、上部電極の位置との位置合わせ、すなわち、マスク位置合わせ（アラインメント工程）を行なわなかった。
【００４３】
そして、上で説明したように、メサ分離したＤＨ構造ウェハを作製し、プローバにより発光ダイオード特性の測定を行い、良品の発光ダイオードチップ１０の選別を行った。
【００４４】
次に、上記ウェハを機械的に分割し、良品の０．３ｍｍ×０．３ｍｍの発光ダイオードチップ１０を得て、この下面電極６を、ダイボンダーによりステム２２に接着した。接着層８の材料としては銀ペーストを用い、１８０℃で固化させた。これにより接着層８とともに反射鏡８Ａが形成された。最後に、ワイヤーボンディング及びキャップ被覆を行い、発光ダイオード１を製造した。
【００４５】
次に、比較例を示す。
（比較例１）
本発明による発光ダイオード１と比較するために、実施例の下部電極６を全面電極とした以外は、同様にして、従来例１の発光ダイオードを製造した。
【００４６】
（比較例２）
比較例２として、実施例の下部電極６を点状電極とした発光ダイオードを製造した。製造工程は、下部電極６を形成する際のフォトリソグラフィー工程において、網目状電極ではなく、点状電極を形成した以外は、実施例と同じである。点状電極の開口率は、実施例と同じである。
【００４７】
次に、実施例及び比較例の発光ダイオードの発光特性について説明する。
図８は、実施例及び比較例の発光ダイオードにおける、発光出力を示す表である。図８から明らかなように、実施例、比較例１、比較例２の直流２０ｍＡ印加時の発光出力は、それぞれ、２．５６ｍＷ、２．１７ｍＷ、２．５６ｍＷであることが分かる。このときの発光ダイオード波長は赤外の８８０ｎｍ±１０ｎｍであった。実施例の発光ダイオード１の出力は、下部電極が全面電極である比較例１に対して、出力が約１．３倍の高出力となり、開口率が同じ比較例２と同出力であった。
【００４８】
図９は、実施例及び比較例２の発光ダイオードにおける、プローブ測定時の順方向電圧のバラツキを示す表である。表において、測定はパルスの一定電流を印加して行い、そのときの下部電極の接触により変化する順方向電圧の変動幅ΔＶF を示している。このときの測定時間は、２００ミリ秒から１秒程度であった。図９から明らかなように、実施例及び比較例２のΔＶF は、それぞれ、１００ｍＶ，１５０ｍＶであり、実施例の発光ダイオード１のΔＶF は、比較例２に対して減少していることが分かる。
このように、実施例の発光ダイオード１の場合には、網目状電極がチップ裏面に形成されているために、電流がチップ裏面に広がり易くなり、プローブ測定時の順方向電圧のバラツキが低下する効果が示された。
【００４９】
上記結果から、実施例の発光ダイオード１によれば、比較例１の裏面全面に下部電極を設けた発光ダイオードと比較すると、発光出力が増大した。また、開口率が同じ比較例２の発光ダイオードと比較すると、発光出力は同じであるが、パルス測定時の高速測定におけるΔＶF が減少し、コンタクト抵抗が減少していることが明らかである。
【００５０】
本発明は、上記実施例に記載のＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系のＤＨ構造、チップ構造、パッケージ構造に限定されるものではなく、裏面電極を有する発光ダイオードであれば波長の如何に係らず適用でき、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、ステムを用いた発光ダイオードだけに限定されることなく、各種リードフレームや表面実装パッケージを用いた発光ダイオードに使用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の発光ダイオードの構造を示す模式的な（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図である。
【図２】本発明の発光ダイオードの下部電極構造を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の発光ダイオードの下部電極構造の変形例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の発光ダイオードの下部電極構造の変形例を示す模式的な平面図である。
【図５】本発明の発光ダイオードの変形例を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の発光ダイオードの変形例を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の発光ダイオードの製造工程における網目状電極とメサ部のパターンを示す模式的な平面図である。
【図８】実施例及び比較例の発光ダイオードにおける発光出力を示す図である。
【図９】実施例及び比較例２の発光ダイオードにおける、プローブ測定時の順方向電圧のバラツキを示す図である。
【図１０】従来例１の発光ダイオードチップの構造を示す、（Ａ）発光を取り出す側の平面図と、（Ｂ）断面図である。
【図１１】従来例２の発光ダイオードチップの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，３０，４０：発光ダイオード
２：ｐ型クラッド層  
３：活性層
４：ｎ型クラッド層
５：上部電極（ｎ層電極）
６：下部電極（ｐ層電極）
６Ａ，６Ｃ，６Ｄ：網目状電極
６Ｂ：円形電極部
７：網目状電極の開口部
８：接着層
８Ａ：反射鏡となる接着層
１０：発光ダイオードチップ
１１，１２，４２，４３：電極
１２：突出部
１３：金線
１６：活性層から表面に出射する光
１８：活性層からステム側に出射する光
１８Ａ：発光ダイオードの外部に出射する光
２０：パッケージ
２２：ステム
２４：メサ部
３１，３２：リードフレーム
３４，４４：キャップ
４１：基板
【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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