(57)【要約】【課題】Ａｕ系層を有した金属層を介して発光層部と素子基板とを貼り合せた構造を有する発光素子を製造するために、貼り合せの熱処理温が低くとも十分な貼り合せ強度が得られ、かつ、反射面の状態も良好に保つことができる発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】発光層部２４を有した化合物半導体層の光取出面になるのと反対側の主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面に反射面をなすＡｕ含有率が９５質量％以上の第一Ａｕ系層１０ａを配置する。また、素子基板７の、発光層部２４側に位置することが予定された主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面にＡｕ含有率が９５質量％以上の第二Ａｕ系層１０ｂを配置する。そして、それら第一Ａｕ系層１０ａと第二Ａｕ系層１０ｂとを密着させ、１８０℃よりも高温かつ３６０℃以下で熱処理することにより貼り合わせる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体層の一方の主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の他方の主表面側に、前記発光層部からの光を前記光取出面側に反射させる反射面を有した金属層を介して素子基板が結合され、かつ前記金属層の前記反射面を含む部分がＡｕを主成分とするＡｕ系層とされた発光素子を製造するために、
前記発光層部を有した化合物半導体層の光取出面になるのと反対側の主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面に前記反射面を形成する第一Ａｕ系層を配置し、
前記素子基板の、前記発光層部側に位置することが予定された主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面に第二Ａｕ系層を配置し、
それら第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させて貼り合わせることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記発光層部は、ピーク波長が５５０ｎｍ以上の可視光を発光するものであることを特徴とする請求項１記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
化合物半導体よりなる発光層成長用基板上に前記発光層部をエピタキシャル成長させ、
前記発光層成長用基板が一体化された状態において、前記発光層部の前記貼り合わせ側主表面に前記第一Ａｕ系層を形成し、
他方、前記素子基板の前記貼り合わせ側主表面に前記第二Ａｕ系層を形成し、
前記第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させて貼り合わせ、
その貼り合わせ後に、前記発光層部から前記発光層成長用基板を化学エッチングにより剥離することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記発光層部が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなり、前記発光層成長用基板がＧａＡｓ基板よりなり、
前記化学エッチングを、アンモニア／過酸化水素混合液を用いて前記ＧａＡｓ基板を溶解する形で行なうことを特徴とする請求項３記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなる前記発光層部がＡｌＡｓ剥離層を介して前記発光層成長用基板をなすＧａＡｓ基板上に成長され、
前記化学エッチングを、フッ酸を含有した溶液を用いて前記ＡｌＡｓ剥離層を溶解する形で行なうことを特徴とする請求項３記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記発光層部がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、
前記第一Ａｕ系層と前記第二Ａｕ系層とがいずれもＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ系金属からなり、
それら第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させ、その状態で１８０℃よりも高温かつ３６０℃以下にて貼り合わせ熱処理することにより貼り合わせることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記貼り合わせ熱処理を３００℃未満にて行うことを特徴とする請求項６記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記化合物半導体層は、ＩＩＩ族元素がＡｌ、Ｇａ及びＩｎより選ばれる１種以上からなり、Ｖ族元素がＰ及びＡｓより選ばれる１種以上からなることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記素子基板をＳｉ基板にて構成する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
Ｓｉ基板よりなる前記素子基板の前記貼り合わせ側主表面に基板側接合層を形成し、該基板側接合層を覆うように前記第二Ａｕ系層を形成し、かつ、前記基板側接合層と前記Ｓｉ基板との合金化熱処理を行なうことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第一Ａｕ系層と前記化合物半導体層との間に、Ａｕを主成分とする発光層部側接合層を、前記第一Ａｕ系層の主表面上に分散する形で配置することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平７−６６４５５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３９１００号公報
【０００３】
発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取出し効率が極めて重要となる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ（あるいはＧａＩｎＰ）活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなＡｌＧａＩｎＰダブルへテロ構造は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、ＧａＡｓ単結晶基板をそのまま素子基板として利用することも多い。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がＧａＡｓ基板に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。この問題を解決するために、半導体多層膜からなる反射層を基板と発光素子との間に挿入する方法（例えば特許文献１）も提案されているが、積層された半導体層の屈折率の違いを利用するため、限られた角度で入射した光しか反射されず、光取出し効率の大幅な向上は原理的に期待できない。
【０００４】
そこで、特許文献２をはじめとする種々の公報には、成長用のＧａＡｓ基板を剥離する一方、補強用の素子基板（導電性を有するもの）を、反射用のＡｕ層を介して剥離面に貼り合わせる技術が開示されている。このＡｕ層は反射率が高く、また、反射率の入射角依存性が小さい利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、反射層をなすＡｕ層を発光層部に貼り合せる際に、貼り合せ強度の確保が困難であり、剥離等の不具合につながったり、良好な貼り合せ状態が得られないことによる反射率の低下が避けがたかった。また、貼り合せ強度を高めるために、貼り合せの熱処理温度を高くすると、発光層や導電性基板（特にＳｉ基板）とＡｕ層との冶金的な反応が顕著となり、得られる反射面の状態が悪化して反射率の低下を一層招きやすくなる問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、Ａｕ系層を有した金属層を介して発光層部と素子基板とを貼り合せた構造を有する発光素子を製造するために、貼り合せの熱処理温が低くとも十分な貼り合せ強度が得られ、かつ、反射面の状態も良好に保つことができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子の製造方法は、
化合物半導体層の一方の主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の他方の主表面側に、発光層部からの光を光取出面側に反射させる反射面を有した金属層を介して素子基板が結合され、かつ金属層の反射面を含む部分がＡｕを主成分とするＡｕ系層とされた発光素子を製造するために、
発光層部を有した化合物半導体層の光取出面になるのと反対側の主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面に反射面を形成する第一Ａｕ系層を配置し、
素子基板の、発光層部側に位置することが予定された主表面を貼り合わせ側主表面として、該貼り合わせ側主表面に第二Ａｕ系層を配置し、
それら第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させて貼り合わせることを特徴とする。なお、本明細書において「主成分」とは、最も質量含有率の高い成分のことをいう。
【０００８】
上記本発明の方法によると、化合物半導体層側と素子基板側に第一及び第二の各Ａｕ系層を振り分けて形成し、これらを相互に密着させて貼り合せる。Ａｕ系層同士は比較的低温でも容易に一体化するので、貼り合せの熱処理温度が低くとも十分な貼り合せ強度が得られ、かつ、Ａｕ系層を含む金属反射層の反射面も良好な状態のものを容易に形成することができる。そして、反射面自体が耐食性の高いＡｕ系層にて構成されるので、発光素子の製造工程の途上で、後述の発光層成長用基板の剥離処理や発光層部の面荒らし処理（いわゆるフロスト処理）など、腐食性の高い液を用いた化学的処理を化合物半導体層に施す場合でも、反射面に腐食が浸透する心配がないので製造工程の簡略化を図ることができ、かつ反射面の状態も損なわれにくい。
【０００９】
発光層部は、ピーク波長が５５０ｎｍ以上の可視光を発光するものであることが望ましい。図３は、Ａｕ層の反射率の波長依存性を示すグラフであるが、波長５５０ｎｍ未満の可視光域に強い吸収があることがわかる。そこで、発光層部のピーク波長が５５０ｎｍ以上とすることで、反射率低下を効果的に抑制でき、発光強度を向上させることができる。また、取り出される光のスペクトルが、吸収により本来の発光スペクトルとは異なるものとなったり、発光色調が変化したりする不具合も生じにくい。この観点で、発光層部の発光の望ましい色調とピーク波長域は、以下の通りである：
・黄緑系：５５０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満
・黄色系：５８０ｎｍ以上５９５ｎｍ未満
・アンバー系：５９５ｎｍ以上６１０ｎｍ未満
・オレンジ系：６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満
・赤色系：６３０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満
【００１０】
なお、図３から明らかなように、発光層部のピーク波長が、望ましくは５８０ｎｍ以上、より望ましくは６００ｎｍ以上のとき、より反射率が向上し、発光強度を高めることができる。この観点において、発光層部は、黄色系、アンバー系、オレンジ系あるいは赤色系のものを採用するとき、Ａｕ系層による反射率を特に高めることができ、発光強度向上効果が顕著となる。
【００１１】
具体的には、本発明の発光素子の製造方法は、
化合物半導体よりなる発光層成長用基板上に発光層部をエピタキシャル成長させ、
発光層成長用基板が一体化された状態において、発光層部の貼り合わせ側主表面に第一Ａｕ系層を形成し、
他方、素子基板の貼り合わせ側主表面に第二Ａｕ系層を形成し、
第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させて貼り合わせ、
その貼り合わせ後に、発光層部から発光層成長用基板を化学エッチングにより剥離する工程を採用することができる。
【００１２】
該工程によると、発光層成長用基板が一体化された状態において、発光層部の貼り合わせ側主表面に第一Ａｕ系層と、素子基板の貼り合わせ側主表面に第二Ａｕ系層とを貼り合せるので、薄層として形成される発光層部を、発光層成長用基板による機械的な補強を伴った形で、貼り合わせのためのハンドリングを行なうことができる。その結果、例えば発光層部を貼り合わせ前に剥離する工程を採用する場合と比較して、発光層部が割れたり欠けたりする不具合発生確率が大幅に低減され、工程も劇的に簡略化できる。この場合、貼り合わせ後に、発光層部から発光層成長用基板を化学エッチングにより剥離することになるが、反射面をなす部分がＡｕ系層にて形成されているから、化学エッチングの影響が反射面に及ぶ不具合も極めて生じにくく、エッチング中の発光層の剥離等の懸念も生じない。
【００１３】
例えば、発光層部が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなり、発光層成長用基板がＧａＡｓ基板よりなる場合、化学エッチングを、アンモニア／過酸化水素混合液を用いてＧａＡｓ基板を溶解する形で行なうことができる。アンモニア／過酸化水素混合液は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰに対するＧａＡｓ基板の選択腐食性に優れ、発光層部を該溶液に浸漬するだけでＧａＡｓ基板だけを迅速かつ確実に剥離除去することができる。また、反射面を形成するＡｕ系層への腐食の心配もない。なお、本発明においては、発光層成長用基板を全てエッチングにより除去することも、「剥離」の概念に属するものとする。
【００１４】
他方、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなる発光層部がＡｌＡｓ剥離層を介して成長用基板をなすＧａＡｓ基板上に成長され、化学エッチングを、フッ酸を含有した溶液を用いてＡｌＡｓ剥離層を溶解する形で行なうこともできる。フッ酸を含有した溶液によりＡｌＡｓ剥離層を溶解すれば、ＧａＡｓ基板を発光層部から簡単に剥離することできる。また、反射面を形成するＡｕ系層への腐食の心配もない。この場合、ＧａＡｓ基板は溶解されないので、次の発光層部の成長等に再利用することも可能である。
【００１５】
次に、発光層部がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合、第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とをいずれもＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ系金属とし、それら第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させ、その状態で１８０℃よりも高温かつ３６０℃以下にて貼り合わせ熱処理することにより貼り合わせることができる。該方法によると、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる化合物半導体層側と素子基板側に第一及び第二の各Ａｕ系層を振り分けて形成し、これらを相互に密着させて貼り合せる。そして、第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とは、いずれもＡｕ含有率が９５質量％以上となることで、１８０℃よりも高温かつ３６０℃以下で貼り合わせ熱処理することにより容易に結合する。従って、十分な貼り合せ強度が簡単に得られ、かつ、貼り合わせ熱処理時において、Ａｕ系層に対する基板側あるいは化合物半導体層側からの拡散や反応の影響が及びにくく、Ａｕ系層を含む金属反射層の反射面も良好な状態のものを容易に形成することができる。
【００１６】
Ａｕ系層（ひいては、第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層）の材質として、より具体的には純Ａｕ（ただし、１質量％以内であれば不可避不純物を含有してもよい）を採用することにより、上記の効果は一層高められる。
【００１７】
また、前述の通り、Ａｕ系層に対する基板側あるいは化合物半導体層側からの拡散や反応の影響を抑制するため、貼り合わせ熱処理温度の上限は３６０℃に設定する。より望ましくは、貼り合わせ熱処理を３００℃未満にて行うのがよい。例えば、素子基板としてはＳｉ基板を用いることができる。Ｓｉ基板はドーピングにより発光素子として十分な導電性を容易に確保することができ、しかも安価である。しかし、ＳｉはＡｕ中へ拡散を起しやすく、また比較的低温で共晶反応を起しやすい（Ａｕ−Ｓｉ二元系の共晶温度は３６３℃である）。従って、貼り合わせの熱処理温度が少しでも過度に高くなると、金属反射層中のＡｕ系層へ素子基板をなすＳｉが多量に拡散したり共晶反応を起したりし、反射率の低下を極めて招きやすい。しかしながら本発明のごとく、Ａｕ系層同士の貼り合わせによりその熱処理温度を３６０℃以下、より望ましくは３００℃未満に設定することで、上記共晶温度よりも十分低い温度で貼り合わせ熱処理を行なうことが可能であり、良好な反射率と貼り合わせ強度とを確保することができる。
【００１８】
第一Ａｕ系層が形成される化合物半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成される場合、第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層とを密着させて外部の熱源により貼り合わせ熱処理を行う際に、第一Ａｕ系層側へは化合物半導体層を介して熱が伝達されるが、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は一般に、Ｓｉなどの他の半導体と比較すれば熱伝導率が低い。そのため、貼り合わせ熱処理温度が過度に低くなると、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層により第一Ａｕ系層への熱伝達が阻害され、第二Ａｕ系層との強固な貼り合わせ状態を得ることができなくなる。そこで、本発明においては、貼り合わせ熱処理温度は１８０℃よりも高く設定することにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の熱伝導率がそれほど高くないにもかかわらず、第一Ａｕ系層と第二Ａｕ系層を十分な強度にて貼り合わせることができるようになる。特に、化合物半導体層が、ＩＩＩ族元素がＡｌ、Ｇａ及びＩｎより選ばれる１種以上からなり、Ｖ族元素がＰ及びＡｓより選ばれる１種以上からなる場合に、該効果は特に顕著となる。
【００１９】
素子基板としてＳｉ基板を用いる場合、素子基板の貼り合わせ側主表面に基板側接合層を形成し、該基板側接合層を覆うように第二Ａｕ系層を形成し、かつ基板側接合層とＳｉ基板との合金化熱処理を行なうことができる。ｎ型のＳｉ基板を用いる場合、基板側接合層は、ＡｕＳｂ合金あるいはＡｕＳｎ合金にて構成できる。この場合、基板側接合層とＳｉ基板との合金化熱処理を例えば２５０℃以上５００℃以下にて行なうことにより、接触抵抗の低減効果が高められる。
【００２０】
本発明においては、第一Ａｕ系層により反射面を形成することができる。Ａｕ系層は化学的に安定であり、酸化等による反射率劣化を生じにくいので、反射面の形成材質として好適である。特にＳｉ基板を使用する場合は、反射面をなす第一Ａｕ系層のＡｕと、Ｓｉ基板をなすＳｉとの共晶反応が進行すると、反射率の低下が特に生じやすいが、本発明の採用によりこのような不具合が極めて効果的に抑制される結果、良好な反射率の反射面をＡｕ系層により問題なく形成できる。
【００２１】
本発明の発光素子の製造方法においては、Ａｕ系層により反射面を形成する場合、Ａｕ系層と化合物半導体層との間に、Ａｕを主成分とする発光層部側接合層を、Ａｕ系層の主表面上に分散する形で配置することができる。Ａｕ系層は、発光層部への通電経路の一部をなす。しかし、Ａｕ系層を化合物半導体よりなる発光層部に直接接合すると、接触抵抗が高くなり、直列抵抗が増加して発光効率が低下する場合がある。Ａｕ系層を、Ａｕ系接合層を介して発光層部に接合することにより接触抵抗の低減を図ることができる。ただし、Ａｕ系接合層は、コンタクト確保のために必要な合金成分を比較的多量に配合する必要があり、反射率が若干劣る。そこで、発光層部側接合層をＡｕ系層の主表面上に分散形成しておけば、発光層部側接合層の非形成領域ではＡｕ系層による高い反射率を確保できる。
【００２２】
発光層部側接合層としては、これと接する化合物半導体層をｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（前述の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１））にて構成する場合、ＡｕＧｅＮｉ接合層を採用することにより接触抵抗の低減効果が特に高くなる。この場合、該化合物半導体層の貼り合わせ側主表面にＡｕＧｅＮｉ接合層を形成し、該ＡｕＧｅＮｉ接合層を覆うように前記の第一Ａｕ系層を形成することができる。ＡｕＧｅＮｉ接合層と化合物半導体層との合金化熱処理は、例えば３５０℃以上５００℃以下にて行なうことにより、接触抵抗の低減効果が高められる。
【００２３】
なお、光取出効果を十分に高めるために、Ａｕ系層（第一Ａｕ系層）に対する発光層部側接合層の形成面積率（Ａｕ系層の全面積にて発光層部側接合層の形成面積を除した値である）は１％以上２５％以下とすることが望ましい。発光層部側接合層の形成面積率が１％未満では接触抵抗の低減効果が十分でなくなり、２５％を超えると反射強度が低下することにつながる。
【００２４】
Ａｕ系層は、発光層部側接合層よりもＡｕ含有率を高く設定しておくことで、発光層部側接合層の非形成領域において、Ａｕ系層の反射率を一層高めることができる。
【００２５】
なお、本発明において金属層の具体的な形成方法としては、真空蒸着やスパッタリングなどの気相成膜法のほか、無電解メッキあるいは電解メッキなどの電気化学的な成膜法を採用することもできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００を示す概念図である。発光素子１００は、素子基板をなす導電性基板であるｎ型Ｓｉ（シリコン）単結晶よりなるＳｉ基板７の一方の主表面上に金属層１０を介して発光層部２４が貼り合わされた構造を有してなる。
【００２７】
発光層部２４は、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、第一導電型クラッド層、本実施形態ではｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６と、前記第一導電型クラッド層とは異なる第二導電型クラッド層、本実施形態ではｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。発光素子１００においては、金属電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、金属層１０側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は金属電極９側が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００２８】
また、発光層部２４の基板７に面しているのと反対側の主表面上には、ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０が形成され、その主表面の略中央に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための金属電極（例えばＡｕ電極）９が、該主表面の一部を覆うように形成されている。電流拡散層２０の主表面における、金属電極９の周囲の領域は、発光層部２４からの光取出領域をなす。また、Ｓｉ単結晶基板７の裏面にはその全体を覆うように金属電極（裏面電極：例えばＡｕ電極である）１５が形成されている。金属電極１５がＡｕ電極である場合、金属電極１５とＳｉ単結晶基板７との間には基板側接合層として、ＡｕＳｂ接合層１６が介挿される。なお、ＡｕＳｂ接合層１６に代えてＡｕＳｎ接合層を基板側接合層として用いてもよい。
【００２９】
Ｓｉ単結晶基板７は、Ｓｉ単結晶インゴットをスライス・研磨して製造されたものであり、その厚みは例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。そして、発光層部２４に対し、金属層１０を挟んで貼り合わされている。金属層１０は全体がＡｕ系層として構成され、発光層部２４（化合物半導体層）と接する第一Ａｕ系層１０ａと、Ｓｉ基板７と接する第二Ａｕ系層１０ｂとが貼り合せ熱処理により貼り合わされたものである。
【００３０】
発光層部２４と第一Ａｕ系層１０ａとの間には、発光層部側接合層としてＡｕＧｅＮｉ接合層３２（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）が形成されており、素子の直列抵抗低減に貢献している。ＡｕＧｅＮｉ接合層３２は、第一Ａｕ系層１０ａの主表面上に分散形成され、その形成面積率は１％以上２５％以下である。また、Ｓｉ単結晶基板７と第二Ａｕ系層１０ｂとの間には、基板側接合層としてＡｕＳｂ接合層３１（例えばＳｂ：５質量％）が介挿されている。なお、ＡｕＳｂ接合層３１に代えてＡｕＳｎ接合層を用いてもよい。そして、第一Ａｕ系層１０ａ、第二Ａｕ系層１０ｂ、ＡｕＳｂ接合層３１及びＡｕＧｅＮｉ接合層３２が金属層１０を構成し、これが発光層部２４とＳｉ基板７とのいずれとも接する形で配置されている。なお、本実施形態において第一Ａｕ系層１０ａ及び第二Ａｕ系層１０ｂは、純ＡｕもしくはＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ合金よりなる。
【００３１】
発光層部２４からの光は、光取出面側に直接放射される光に、金属層１０による反射光が重畳される形で取り出される。金属層１０の厚さは、反射効果を十分に確保するため、８０ｎｍ以上とすることが望ましい。また、厚さの上限には制限は特にないが、反射効果が飽和するため、コストとの兼ね合いにより適当に定める（例えば１μｍ程度）。
【００３２】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、図２の工程１に示すように、発光層成長用基板をなす半導体単結晶基板であるＧａＡｓ単結晶基板１の主表面に、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、ＡｌＡｓからなる剥離層３を例えば０．５μｍ、さらにｐ型ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０を例えば５μｍ、この順序にてエピタキシャル成長させる。また、その後、発光層部２４として、１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、０．６μｍのＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５、及び１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４を、この順序にエピタキシャル成長させる。
【００３３】
次に、工程２に示すように、発光層部２４の主表面に、ＡｕＧｅＮｉ接合層３２を分散形成する。ＡｕＧｅＮｉ接合層３２を形成後、３５０℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行ない、その後、ＡｕＧｅＮｉ接合層３２を覆うように第一Ａｕ系層１０ａを形成する。発光層部２４とＡｕＧｅＮｉ接合層３２との間には、上記合金化熱処理により合金化層が形成され、直列抵抗が大幅に低減される。他方、工程３に示すように、別途用意したＳｉ単結晶基板７（ｎ型）の両方の主表面に基板側接合層となるＡｕＳｂ接合層３１，１６（前述の通りＡｕＳｎ接合層でもよい）を形成し、２５０℃以上３５９℃以下の温度域で合金化熱処理を行なう。そして、ＡｕＳｂ接合層３１上には第二Ａｕ系層１０ｂを、ＡｕＳｂ接合層１６上には裏面電極層１５（例えばＡｕ系金属よりなるもの）をそれぞれ形成する。以上の工程で各金属層は、スパッタリングあるいは真空蒸着等を用いて行なうことができる。
【００３４】
そして、工程４に示すように、Ｓｉ単結晶基板７側の第二Ａｕ系層１０ｂを、発光層部２４上に形成された第一Ａｕ系層１０ａに重ね合わせて圧迫して、１８０℃よりも高温かつ３６０℃以下、例えば２５０℃にて貼り合せ熱処理することにより、基板貼り合わせ体５０を作る。Ｓｉ単結晶基板７は、第一Ａｕ系層１０ａ及び第二Ａｕ系層１０ｂを介して発光層部２４に貼り合わせられる。また、第一Ａｕ系層１０ａと第二Ａｕ系層１０ｂとは、上記貼り合せ熱処理を採用することにより十分な強度にて結合され、ＡｕＳｂ接合層３１及びＡｕＧｅＮｉ接合層３２とともに金属層１０となる。第一Ａｕ系層１０ａ及び第二Ａｕ系層１０ｂが、いずれも酸化しにくいＡｕを主体に構成されているため、上記貼り合せ熱処理は、例えば大気中でも問題なく行なうことができる。
【００３５】
次に、工程５に進み、上記基板貼り合わせ体５０を、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬し、バッファ層２と発光層部２４との間に形成したＡｌＡｓ剥離層３を選択エッチングすることにより、ＧａＡｓ単結晶基板１（発光層部２４からの光に対して不透明である）を、発光層部２４とこれに接合されたＳｉ単結晶基板７との積層体５０ａから剥離する。なお、ＡｌＡｓ剥離層３に代えてＡｌＩｎＰよりなるエッチストップ層を形成しておき、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いてＧａＡｓ単結晶基板１をＧａＡｓバッファ層２とともにエッチング除去し、次いでＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてエッチストップ層をエッチング除去する工程を採用することもできる。
【００３６】
そして、工程６に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の剥離により露出した電流拡散層２０の主表面の一部を覆うように、ワイヤボンディング用の電極９（ボンディングパッド：図１）を形成する。以下、通常の方法によりダイシングして半導体チップとし、これを支持体に固着してリード線のワイヤボンディング等を行なった後、樹脂封止をすることにより最終的な発光素子が得られる。
【００３７】
なお、素子基板としてＳｉ基板を使用する以外に、他の導電性基板、例えばＡｌ（合金含む）などの金属基板を用いることも可能である。
【００３８】
さらに、発光層部２４の各層は、ＡｌＧａＩｎＮ混晶により形成することもできる。発光層部２４を成長させるための発光層成長用基板は、ＧａＡｓ単結晶基板に代えて、例えばサファイア基板（絶縁体）やＳｉＣ単結晶基板が使用される。また、発光層部２４の各層は、上記実施形態では、基板側からｎ型クラッド層４、活性層５及びｐ型クラッド層６の順になっていたが、これを反転させ、基板側からｐ型クラッド、活性層及びｎ型クラッド層の順に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用対象となる発光素子の第一実施形態を積層構造にて示す模式図。
【図２】図１の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。
【図３】Ａｕ層の反射率の波長依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
１  ＧａＡｓ単結晶基板（発光層成長用基板）
４  ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
５  活性層
６  ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
７  Ｓｉ単結晶基板（素子基板）
９  金属電極
１０  Ａｕ系層
１０ａ  第一Ａｕ系層
１０ｂ  第二Ａｕ系層
２４  発光層部
３１  ＡｕＳｂ層（基板側接合層）
３２  ＡｕＧｅＮｉ接合層３１（発光層部側接合層）
１００  発光素子
【図１】
2004235581.tif 000003
【図２】
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【図３】
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