(57)【要約】【課題】高輝度かつ低順方向電圧を可能とする半導体発光素子を提供する。【解決手段】発光層(5)を有するIII−Ｖ族化合物半導体層(11)の第一の主表面側を光取り出し面(11a)とし、III−Ｖ族化合物半導体層(11)の第二の主表面側に形成された反射層を有する反射金属膜(10)と、反射金属膜(10)を介して結合された導電性支持基板(20)と、III−Ｖ族化合物半導体層(11)と反射金属膜(10)との界面に分散して配置されたオーミックコンタクト接合部(9)とを備え、オーミックコンタクト接合部(9)は、III−Ｖ族化合物半導体層(11)にオーミックコンタクト接合するオーミックコンタクト金属層(9a)と、反射金属膜(10)に接して形成され、イオン化傾向が純銀以下である金属が９０％以上含まれる酸化防止金属層(9b)とを有する半導体発光素子である。【選択図】図１
2008283096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の半導体層と第二導電型の半導体層に発光層が挟まれた構造を有するIII−
Ｖ族化合物半導体層と、
前記III−Ｖ族化合物半導体層の第一の主表面側を光取り出し面とし、前記III−Ｖ族化合物半導体層の第二の主表面側に形成され、前記発光層からの光を前記第一の主表面側へと反射させる反射層を有する反射金属膜と、
前記III−Ｖ族化合物半導体層に前記反射金属膜を介して結合された導電性支持基板と
、
前記III−Ｖ族化合物半導体層と前記反射金属膜との界面に分散して配置されたオーミ
ックコンタクト接合部と、
前記III−Ｖ族化合物半導体の第一の主表面側に形成された表面電極と、
前記導電性支持基板の裏面側に形成された裏面電極とを備え、
前記オーミックコンタクト接合部は、前記III−Ｖ族化合物半導体層にオーミックコン
タクト接合するオーミックコンタクト金属層と、前記反射金属膜に接して形成され、イオン化傾向が純銀以下である金属が９０％以上含まれる酸化防止金属層とを有す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III−Ｖ族化合物半導体層と前記反射
金属膜との間に透明誘電体膜が形成され、前記各オーミックコンタクト接合部が、前記透明誘電体膜を貫通し前記III−Ｖ族化合物半導体層と前記反射金属膜に接して設けられて
いることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体発光素子において、前記酸化防止金属層のイオン化傾向が純銀以下である金属が、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか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、前記オーミックコンタクト接合部の前記オーミックコンタクト金属層と前記酸化防止金属層との間に拡散バリア効果を有する拡散防止金属層が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体発光素子において、前記拡散防止金属層の金属が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔのいずれかであ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、前記オーミックコンタクト接合部が、前記透明誘電体膜内の前記表面電極直下の領域以外の領域に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記オーミックコンタクト接合部及び前記透明誘電体膜とからなる層と前記III−Ｖ族化合物半導体層との界面にお
ける前記オーミックコンタクト接合部の割合が１０％以下であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記第一導電型の半導体層と前記第二導電型の半導体層の、前記III−Ｖ族化合物半導体層の主表面側の抵抗が低い
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記透明誘電体膜の材料が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯのいずれかであることを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層からの光を光取り出し面側に反射する反射金属膜を備えた半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、近年、ＧａＮ系や  ＡｌＧａＩｎＰ系の高品質結晶をＭＯＶＰＥ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その需要は年々増加している。
【０００３】
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と成っている。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。
【０００４】
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、光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狭い入射角を持つ光しか反射することが出来ない。
【０００５】
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提案されている（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。
また、反射膜として反射率の高い、例えば金、アルミ、銀等の金属はＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体とオーミックコンタクト接合できない。その為、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層と反射金属膜との界面の一部に反射膜金属とは異なる材料から成るオーミックコンタクト接合電極を配置し、電気的抵抗を低減する方法が提案されている。
【０００６】
【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】
【０００７】
ところで、上記オーミックコンタクト接合電極の作製では、一般的なフォトリソグラフィー技術を用いてレジスト材料をパターニングして形成する。オーミックコンタクト接合電極形成後のリフトオフ工程において、レジスト材料の残渣があると、その後に成膜する反射金属膜の界面接合不良など、あるいは貼り合せ後のボイド（空隙）の原因となる為、リフトオフ工程後に確実にレジスト残渣を除去する必要がある。
【０００８】
一般的な有機溶剤によるリフトオフ工程では除去しきれないレジストは、酸素プラズマ
アッシング法によって確実にレジスト除去することが知られている。しかし、レジストを酸化除去する為、同時にオーミックコンタクト接合電極も酸化されてしまう。その結果として、酸化したオーミックコンタクト接合電極と反射金属膜との界面での抵抗が大きくなると共に、抵抗のバラツキも大きくなり、ＬＥＤ素子内での各オーミックコンタクト接合電極における電流密度のバラツキが生じる。その為に、電流集中が発生し順方向電圧が上昇してしまう。また、ＬＥＤ素子面内での発光が不均一となり発光出力が低下するといった問題が発生してしまう。また、ＬＥＤ素子に注入される電流密度が高くなると、ある閾値でオーミックコンタクト接合電極の酸化膜が破壊され導電される為に、電流−電圧特性のリニアリティーが著しく低下する。その結果、制御性の悪いＬＥＤ素子となってしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、高輝度かつ低順方向電圧を可能とする半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の第１の態様は、第一導電型の半導体層と第二導電型の半導体層に発光層が挟まれた構造を有するIII−Ｖ族化合物半導体層と、前記III−Ｖ族化合物半導体層の第一の主表面側を光取り出し面とし、前記III−Ｖ族化合物半導体層の第二の主表面側に形成され
、前記発光層からの光を前記第一の主表面側へと反射させる反射層を有する反射金属膜と、前記III−Ｖ族化合物半導体層に前記反射金属膜を介して結合された導電性支持基板と
、前記III−Ｖ族化合物半導体層と前記反射金属膜との界面に分散して配置されたオーミ
ックコンタクト接合部と、前記III−Ｖ族化合物半導体の第一の主表面側に形成された表
面電極と、前記導電性支持基板の裏面側に形成された裏面電極とを備え、前記オーミックコンタクト接合部は、前記III−Ｖ族化合物半導体層にオーミックコンタクト接合するオ
ーミックコンタクト金属層と、前記反射金属膜に接して形成され、イオン化傾向が純銀以下である金属が９０％以上含まれる酸化防止金属層とを有することを特徴とする半導体発光素子である。
【００１２】
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III−Ｖ族化合物
半導体層と前記反射金属膜との間に透明誘電体膜が形成され、前記各オーミックコンタクト接合部が、前記透明誘電体膜を貫通し前記III−Ｖ族化合物半導体層と前記反射金属膜
に接して設けられていることを特徴とする。
【００１３】
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、前記酸化防止金属層のイオン化傾向が純銀以下である金属が、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕのいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
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、前記オーミックコンタクト接合部の前記オーミックコンタクト金属層と前記酸化防止金属層との間に拡散バリア効果を有する拡散防止金属層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様の半導体発光素子において、前記拡散防止金属層の金属が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
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おいて、前記オーミックコンタクト接合部が、前記透明誘電体膜内の前記表面電極直下の領域以外の領域に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第２〜第６の態様のいずれかの半導体発光素子おいて、前記オーミックコンタクト接合部及び前記透明誘電体膜とからなる層と前記III−Ｖ族化合物半
導体層との界面における前記オーミックコンタクト接合部の割合が１０％以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第１〜第７の態様のいずれかの半導体発光素子おいて、前記第一導電型の半導体層と前記第二導電型の半導体層の、前記III−Ｖ族化合物半導体層の主
表面側の抵抗が低いことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第２〜第８の態様のいずれかの半導体発光素子おいて、前記透明誘電体膜の材料が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、オーミックコンタクト接合部に酸化防止金属層を反射金属膜に接して形成したので、オーミックコンタクト接合部の酸化を防止でき、オーミックコンタクト接合部と反射金属膜との界面の抵抗を十分に低減でき、半導体発光素子内での電流集中を抑制できると共に、発光素子内での発光の均一化が図れ、高輝度かつ低順方向電圧の半導体発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る半導体発光素子の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発光ダイオード（ＬＥＤベアチップ）の構造を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態の発光ダイオードは、図１に示すように、第一導電型の半導体層３，４と第二導電型の半導体層６，７とに発光層（活性層）５が挟まれた構造のIII−Ｖ族化合物半
導体層１１を有し、III−Ｖ族化合物半導体層１１の第一の主表面側が光取り出し面１１
ａとなっている。III−Ｖ族化合物半導体層１１の発光層部には、ＡｌＧａＩｎＰ系、Ａ
ｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓＰ系などの化合物半導体が用いられ、また、これら化合物半導体をエピタキシャル成長させるための成長用基板としては、例えば、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、Ｇｅ基板、サファイア基板などが用いられる。なお、発光層（活性層）５は、アンドープのバルク層でも、或いは、多重量子井戸構造または歪み多重量子井戸構造でもよい。
【００２３】
III−Ｖ族化合物半導体層１１の第二の主表面側には、発光層５で発光し第二の主表面
側に向かう光を、光取り出し面１１ａ側へと反射させるＡｌ，Ａｇ，Ａｕなどの金属からなる反射層を有する反射金属膜１０が形成されている。
【００２４】
III−Ｖ族化合物半導体層１１は、反射金属膜１０を介して導電性支持基板２０に結合
され支持されている。本実施形態では、導電性支持基板２０側の金属接合膜２１のＡｕ等からなる接合層と、反射金属膜１０最表面のＡｕ等からなる接合層との接合によって結合されている。導電性支持基板２０には、例えば、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、ＧａＡｓ基板、金属基板などが用いられる。
【００２５】
III−Ｖ族化合物半導体層１１と反射金属膜１０との界面には、オーミックコンタクト
接合部９が分散して配置されている。オーミックコンタクト接合部は、オーミックコンタクト接合電極、界面電極、部分電極などとも呼ばれる。
オーミックコンタクト接合部９は、III−Ｖ族化合物半導体層１１にオーミックコンタ
クト接合して接触抵抗を低減するためのオーミックコンタクト金属層９ａと、反射金属膜１０に接して形成された、イオン化傾向が純銀以下である金属が９０％以上含まれる酸化
防止金属層９ｂとを有する。
酸化防止金属層９ｂは、レジスト除去時の酸素プラズマアッシングなどによるオーミックコンタクト接合部９の酸化を防止するための層である。従って、酸化防止金属層９ｂは、イオン化傾向が純銀以下の金属、即ちＡｇ、Ｐｔ、Ａｕが好ましい。また、これら金属が９０％以上含まれる高純度の金属ならば、酸化防止機能上、合金であってもよい。
【００２６】
III−Ｖ族化合物半導体１１の第一の主表面側の、第一導電型の半導体層３上には表面
電極１２が形成され、また、導電性支持基板２０の裏面側には、裏面電極１３が形成されている。
【００２７】
本実施形態の発光ダイオードでは、III−Ｖ族化合物半導体層１１と反射金属膜１０と
の間に透明誘電体膜８が形成されており、各オーミックコンタクト接合部９は、透明誘電体膜８を貫通し、III−Ｖ族化合物半導体層１１と反射金属膜１０とにそれぞれ接して設
けられている。
III−Ｖ族化合物半導体層１１と反射金属膜１０が直接接触していると、貼り合せ工程
や電極形成後の熱処理工程で化合物半導体層１１と反射金属膜１０が反応し、反射金属膜１０の反射率が低下するといった問題点が発生する。このため、化合物半導体層１１と反射金属膜１０と間のに透明誘電体膜８を挟み、化合物半導体層１１と反射金属膜１０との反応を防止している。しかし、そのままでは、化合物半導体層１１と反射金属膜１０との間で電気伝導が出来なくなるので、透明誘電体膜８の一部にオーミックコンタクト接合部９を配置している。透明誘電体膜８としては、比較的エッチング処理を行いやすいＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ：Indium Tin Oxide）がプロセス工程上望ましい。
【００２８】
オーミックコンタクト接合部９は、透明誘電体膜８内の表面電極１２直下の領域以外の領域に分散して配置するのが好ましい。表面電極１２から注入された電子又はホールは、オーミックコンタクト接合部９を介して支持基板２０へと流れることになる為、表面電極１２直下にはオーミックコンタクト接合部９を配置しないことによって、電流狭窄効果が働き発光出力が向上する。
この電流狭窄効果をより有効とする為には、化合物半導体層１１の第一導電型の半導体層３，４と第二導電型の半導体層６，７において、主表面側の半導体層の抵抗が低いことが重要である。ここで、第一導電型と第二導電型は、一方がｎ型ならば他方はｐ型となる。第一導電型は、ｎ型、ｐ型のいずれでもよい。
【００２９】
オーミックコンタクト接合部９及び透明誘電体膜８とからなる層と、III−Ｖ族化合物
半導体層１１との界面におけるオーミックコンタクト接合部９の割合は、１０％以下であることが好ましい。オーミックコンタクト金属層９ａは反射率が低い金属となる為、発光出力の観点からオーミックコンタクト接合部９の面積は、ある程度小さいことが好ましく、本発明者らの検討結果から界面での面積比率として１０％以下であることが望ましいことが分かっている。
【００３０】
上記オーミックコンタクト接合部９の形成には、一般的なフォトリソグラフィー技術を用いてレジスト材料をパターニングし、オーミックコンタクト接合金属膜を真空蒸着法などで形成した後、リフトオフ法によりレジスト材料を除去するが、リフトオフ工程後に確実にレジスト残渣を除去する必要から、酸素プラズマアッシング処理などによって確実にレジスト除去を行う。その際に、従来のオーミックコンタクト接合電極では、金属表面が酸化され酸化膜が形成されてしまった。
そこで、本実施形態では、オーミックコンタクト接合部９の最表面を酸化防止金属層９ｂを形成して被覆することにより、オーミックコンタクト接合部９の酸化を防止・抑制している。レジスト除去時のオーミックコンタクト接合部９の酸化を防止できるので、オー
ミックコンタクト接合部９と金属反射膜１０との界面での抵抗を十分に低減でき、ＬＥＤ素子面内の各オーミックコンタクト接合部９における電流密度が均一化し、また、ＬＥＤ素子面内の発光が均一となり、高輝度かつ低順方向電圧のＬＥＤ素子が得られる。
【００３１】
なお、上記実施形態において、オーミックコンタクト接合部９のオーミックコンタクト金属層９ａと酸化防止金属層９ｂとの間に、拡散バリア効果を有する拡散防止金属層９ｃを形成してもよい。拡散防止金属層９ｃの金属としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔが好ましい。
また、上記実施形態において、オーミックコンタクト接合部９と半導体層７との間にオーミックコンタクト金属層９ａの密着力を向上する為に、密着効果を有するＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ等の密着層を設けたオーミックコンタクト接合部構造としてもよい。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１に示した上記実施形態と同一断面構造であって、発光波長が６３０ｎｍ付近の貼り替え型赤色ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層の膜厚や構造、透明誘電体膜・オーミックコンタクト接合部・金属反射膜の作製、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、ＬＥＤ素子作製方法などは、以下の通りである。
【００３３】
この実施例１のＬＥＤ素子の作製方法を図３に示す工程図を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製した。ｎ型ＧａＡｓ基板１をＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）装置に設置し、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、アンドープ（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐエッチングストップ層２、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓコンタクト層３、Ｓｉドープのｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層４、アンドープ（Ａｌ０.１Ｇａ０.９）０.
５Ｉｎ０.５Ｐ活性層５、Ｍｇドープのｐ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐク
ラッド層６、Ｍｇドープのｐ型ＧａＰコンタクト層７を、順次積層成長させた。
【００３４】
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
。因みにここで言う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。
【００３５】
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用いた。ｎ型半導体層の添加物原料（導電型決定不純物）としては、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いた。ｐ型半導体層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型半導体層のｎ型添加物原料として、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。また、その他のｐ型半導体層の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。
【００３６】
次に、上記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表面にプラズマ−ＣＶＤ装置を用いて、透明誘電体膜としてＳｉＯ２膜８を成膜した。その後、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、フッ酸系エッチング液でＳｉＯ２膜８にＳｉＯ２膜８を貫通する円形断面の開口部を分散して形成し、それら開口部に真空蒸着法によってオーミックコンタクト接合部９を形成した後、リフトオフ法によりレジスト材料を除去した（図３（ｂ））。オー
ミックコンタクト接合部９は、後の工程で形成する表面電極１２直下以外の領域になるように配置した。配置法則はランダム配置とし、直径７.５μｍのオーミックコンタクト接
合部９を４０個配置した。
この実施例１のオーミックコンタクト接合部９は、厚さ約８８ｎｍのＡｕＢｅ（金・ベリリウム合金）から成るオーミックコンタクト金属層９ａと、厚さ約３０ｎｍのＡｕから成る酸化防止金属層９ｂと、を順次積層した二層構造である。
【００３７】
リフトオフ工程後にレジスト残渣を除去する為に、酸素プラズマアッシング装置でアッシング処理を行った。アッシングは約５３.３Ｐａ（４００ｍＴｏｒｒ）雰囲気下におい
て出力６００ｍＷで２０分処理して行った。
【００３８】
次に、上記オーミックコンタクト接合部付きＬＥＤ用エピタキシャルウエハ上に、反射金属膜１０として、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｕ（金）を、それぞれ順に蒸着した（図３（ｃ））。Ａｌが反射層、Ｔｉが拡散防止バリア層、Ａｕが接合層となる。
【００３９】
一方、導電性支持基板として用意した導電性のＳｉ基板２０表面に、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（プラチナ）、Ａｕ（金）をそれぞれ順に蒸着し、金属接合膜２１を形成した（図３（ｄ））。Ｔｉがオーミックコンタクト金属層、Ｐｔが拡散防止バリア層、Ａｕが接合層となる。
【００４０】
上記の様にして作製したＬＥＤ用エピタキシャルウエハの反射金属膜１０最表面のＡｕ接合層と、Ｓｉ基板２０の金属接合膜２１最表面のＡｕ接合層とを貼り合わせた（図３（ｅ））。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。
【００４１】
次に、Ｓｉ基板２０に貼り合わせたＬＥＤ用エピタキシャルウエハの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て、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。更に、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。
更に、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３の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、直径１００μｍの円形中央部から放射状に幅ｌ０μｍで枝状に延びた分岐部を有する形状の表面電極１２を真空蒸着によって形成した。表面電極１２は、ＡｕＧｅ（金・ゲルマニウム合金）、Ｔｉ（チタン）、Ａｕ（金）を、それぞれ順に蒸着して形成した。
【００４２】
表面電極１２の形成後、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１２をマスクとして、表面電極１２直下以外のｎ型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基板２０の底面には、全面に裏面電極１３を真空蒸着法によって形成した。裏面電極１３は、Ｔｉ（チタン）、Ａｕ（金）を、それぞれ順に蒸着し、その後、電極１２，１３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。
【００４３】
その後、上記のようにして電極が形成されたＬＥＤ用Ｓｉ基板２０を、表面電極１２の円形部が各チップの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（図３（ｆ））。
更に、上記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当該ＬＥＤベアチップに、ワイヤボンディングを行い、Ｌ
ＥＤ素子を作製した。
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５.５ｍＷ、順方向電圧１.９５Ｖという初期特性を有するＬＥＤ素子を得る事が出来た。
【００４４】
（比較例）
上記実施例１と比較するための比較例として、図２に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の貼り替え型赤色ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層の膜厚や構造、透明誘電体膜・反射金属膜の作製、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、エッチング方法等のプロセス工程、ＬＥＤ素子作製方法などは、基本的に上記実施例１と同じにした。上記実施例１と異なる点は、オーミックコンタクト接合部の構造である。
比較例では、オーミックコンタクト接合部１９を、ＡｕＢｅ（金・ベリリウム合金）から成る単層構造のオーミックコンタクト金属層とし、真空蒸着法により形成した。
得られた比較例のＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時の発光出力４.５ｍＷ、順方向電圧２.５０Ｖであった。
【００４５】
上記の実施例１と比較例の結果から、実施例１では、オーミックコンタクト接合部９の最表面に、Ａｕの酸化防止金属層９ｂを成膜しているので、酸素アッシング処理時にオーミックコンタクト接合部９表面の酸化が防止されたと考えられる。
その為、オーミックコンタクト接合部９の抵抗が低減かつ均一になった為に、ＬＥＤ素子面内のオーミックコンタクト接合部９での電流密度が均一になり、電流集中が抑制され、順方向電圧が低減したと考えられる。また、電流がＬＥＤ素子面内で均一に流れるようになる為、発光出力も向上したと考えられる。
図４に、実施例１と比較例の電流−電圧特性を示す。図示のように、実施例１では、電流−電圧特性のリニアリティーが良好であることが分かる。このことからも、オーミックコンタクト接合部９において、酸化膜による部分的抵抗上昇が生じていないことが確認できる。
【００４６】
（実施例２）
図５に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の貼り替え型赤色ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層の膜厚や構造、透明誘電体膜・オーミックコンタクト接合部・反射金属膜の作製、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、エッチング方法等のプロセス工程、ＬＥＤ素子作製方法などは、基本的に上記実施例１と同じにした。上記実施例１と異なる点は、オーミックコンタクト接合部の構造であり、上記実施例１との相違を説明する。
この実施例２のオーミックコンタクト接合部９は、厚さ約６８ｎｍのＡｕＢｅから成るオーミックコンタクト金属層９ａと、厚さ約１０ｎｍのＴｉから成る拡散防止金属層９ｃと、厚さ約３０ｎｍのＡｕから成る酸化防止金属層９ｂと、を順次積層した三層構造となっている。
【００４７】
オーミックコンタクト接合部９を形成した後、１６８時間経過してから酸素アッシングを行い、ＬＥＤ素子を作製した。作製した実施例２のＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時の発光出力５.５２ｍＷ、順方向電圧１.９８Ｖという初期特性を有するＬＥＤ素子を得る事が出来た。これは、実施例１の初期特性と比較して、同等のＬＥＤ特性である。
【００４８】
しかし、上記実施例１では、オーミックコンタクト接合部９を形成してから１６８時間後に酸素アッシング処理を行ってＬＥＤ素子を作製を行ったところ、ＬＥＤ素子の初期特性が発光出力５.２ｍＷ、順方向電圧２.２５Ｖとなってしまった。これは、常温において
オーミックコンタクト金属層９ａのＡｕＢｅ層中のＢｅが、酸化防止金属層９ｂのＡｕ層へと拡散して酸化され易くなってしまった為と考えられる。つまり、実施例１の二層構造のオーミックコンタクト接合部９では、オーミックコンタクト接合部９形成後、直ちに酸素アッシング処理を行い、ＬＥＤ素子作製を行う必要がある。
これに対し、実施例２のオーミックコンタクト接合部９では、オーミックコンタクト金属層９ａと酸化防止金属層９ｂとの間に、拡散バリア効果として作用するＴｉ層の拡散防止金属層９ｃを挿入したことによって、オーミックコンタクト金属層９ａのＢｅが酸化防止金属層９ｂのＡｕ層へ拡散することが防止され、オーミックコンタクト接合電極形成後１６８時間経過しても最表面のＡｕの酸化防止金属層９ｂの純度が高く維持され、酸化防止機能が保持された為と考えられる。つまり、実施例２に示した方法においてオーミックコンタクト接合部９の経時変化を抑制できた。
【００４９】
なお、上記実施例においては、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素子においても、使用される各層の材料、キャリア濃度は同様である。従って、ＬＥＤ素子の発光波長を上記実施例と異なる波長帯域としても同様な効果が得られる。
【００５０】
また、上記実施例においては、オーミックコンタクト接合部９のオーミックコンタクト金属層９ａとしてＡｕＢｅを用いたが、これはｐ型半導体層とのオーミックコンタクト接合に適しているからであり、ｎ型半導体層とのオーミックコンタクト接合を考えた場合、オーミックコンタクト金属層としてＡｕＺｎを用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態及び実施例１に係る発光ダイオードの断面構造図である。
【図２】比較例の発光ダイオードの断面構造図である。
【図３】実施例１の発光ダイオードの作製方法を示す工程図である。
【図４】実施例１及び比較例の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係る発光ダイオードの断面構造図である。
【符号の説明】
【００５２】
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（第一導電型の半導体層）
４  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型の半導体層）
５  ＡｌＧａＩｎＰ活性層（発光層）
６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型の半導体層）
７  ｐ型ＧａＰコンタクト層（第二導電型の半導体層）
８  ＳｉＯ２膜（透明誘電体膜）
９  オーミックコンタクト接合部
９ａ  オーミックコンタクト金属層
９ｂ  酸化防止金属層
９ｃ  拡散防止金属層
１０  反射金属膜
１１  化合物半導体層
１１ａ  光取り出し面
１２  表面電極
１３  裏面電極
２０  Ｓｉ基板（導電性支持基板）
２１  金属接合膜
【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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