(57)【要約】【課題】高輝度の発光ダイオードを低コストで製造することができる発光ダイオードの製造方法の提供。【解決手段】第一導電型の導電性を示す半導体一次基板の上に発光ダイオード層を設けて発光ダイオード構造を形成する工程と、前記発光ダイオード構造の上に透光性材料からなる第二導電型の導電性を示す半導体二次基板を形成する工程と、前記半導体一次基板を全部または一部除去する工程と、前記半導体一次基板を除去した部分に金属酸化物からなる透明導電膜を形成する工程とを含む発光ダイオードの製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の導電性を示す半導体一次基板の上に発光ダイオード層を設けて発光ダイオード構造を形成する工程と、前記発光ダイオード構造の上に透光性材料からなる第二導電型の導電性を示す半導体二次基板を形成する工程と、前記半導体一次基板を全部または一部除去する工程と、前記半導体一次基板を除去した部分に金属酸化物からなる透明導電膜を形成する工程とを含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記発光ダイオード層の形成には、活性層を導電型が異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光部の形成を含む請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記発光ダイオード層の形成には、前記半導体一次基板と同じ導電型の第一コンタクト層の形成と、活性層を導電型が異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光部の形成を含む請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記発光ダイオード層の形成には、前記半導体一次基板と同じ導電型の第一コンタクト層の形成と、活性層を導電型が異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光部の形成と、前記半導体二次基板と接する第二導電型の第二コンタクト層の形成を含む請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記発光ダイオード層の形成には、前記半導体一次基板と同じ導電型の第一コンタクト層の形成と、活性層を導電型が異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光部の形成と、第二導電型のブラッグ反射層の形成と、前記半導体二次基板と接する第二導電型の第二コンタクト層の形成が含まれる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
前記半導体二次基板の形成は、液相成長法または気相成長法によって、前記発光ダイオード層から発光した光に対して透明な性質を持つ材料を成長させて行われる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
前記半導体一次基板の除去は、反応性イオンエッチング、化学エッチング、イオン磨砕、ラップ研磨またはこれらを組み合わせた方法により行われる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記透明導電膜の形成は、スプレー法、スパッタ法、塗布法、真空蒸着法またはこれらを組み合わせた方法により行われる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項９】
前記半導体二次基板の形成は、ハイドライド気相成長法によりＧａＰを成長させることにより行われる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記半導体二次基板の膜厚は、８０μｍ〜２００μｍで形成する請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記第二導電型の第二コンタクト層は、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１、０＜Ｙ≦１）からなる層とＧａＰ層との間に形成されている請求項４記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
前記第二導電型の第二コンタクト層に含まれる導電型決定不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３以上である請求項１１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】
前記透明導電膜を形成する金属酸化物は、ＩＴＯ（酸化インジウム・錫）である請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
前記透明導電膜の膜厚は、１００ｎｍ〜５００ｎｍであり、かつ抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下である請求項１３記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１５】
第一コンタクト層に含まれる導電型決定不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３以上である請求項３記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１６】
前記第一コンタクト層は、前記半導体一次基板を除去する工程においてエッチングストップ層として作用するリン化合物若しくは、ヒ素化合物により形成する請求項３記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
前記発光ダイオード層に含まれる活性層は、多重量子井戸構造である請求項２記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
前記発光ダイオード層に含まれる活性層およびクラッド層は、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１、０＜Ｙ≦１）を成長させて形成する請求項２記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１９】
前記半導体一次基板は、ｐ型の導電性を示すＧａＡｓ半導体であり、この半導体一次基板の導電性決定不純物濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上である請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードの製造方法に関し、特に、透光性の基板を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオードはＧａＰの緑色、ＡｌＧａＡｓの赤色が大部分を占めていたが、最近、ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の結晶層をＭＯＶＰＥ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属化学気相エピタキシー）法で成長できるようになったことから、橙色、黄色、青色の高輝度発光ダイオードを製作できるようになってきた。ＭＯＶＰＥ法で製作したエピタキシャルウエハは、これまでに無かった短波長の発光や、高輝度を示す発光ダイオードの実現を可能とした。
【０００３】
これまでの一般的な赤色帯から純緑色帯の光を発するＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードでは、基板材料としてＧａＡｓが広く一般に用いられてきた。しかし、ＧａＡｓは、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが発した光が持つ放射エネルギーよりもエネルギーギャップが小さいことから、光吸収層として作用してしまう。このため、発光ダイオードの活性層から全方向に等方性を持って放射された光の一部、つまり活性層からＧａＡｓ基板側に放射された光は、外部に放射されることなくＧａＡｓ基板に吸収され、発光ダイオードの発光特性に寄与することができなくなっている。
【０００４】
ＧａＡｓ基板による光の吸収を回避するための提案がこれまでになされてきている。例えば、非特許文献１には、ＧａＡｓ基板上にブラッグ反射層（ＤＢＲ）を設けることで、ＧａＡｓ基板側に放たれた光を基板と逆方向に反射させる方法が提案されている。
【０００５】
また、非特許文献２には、ウエハ結合透過性基板（ＴＳ）型ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが提案されている。この発光ダイオードは、通常のＧａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード構造の最上に、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法によってｐ型のＧａＰ半導体からなる電流分散層を成長させ、その後、ＧａＡｓ基板を除去し、その面に透光性基板であるｎ型のＧａＰ基板をウエハ融着することにより製作される。
【０００６】
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．６１，  １７７５−１７７７  （１９９２）
【非特許文献２】
Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．６４，  Ｎｏ．  ２１，  ２８３９  （１９９４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非特許文献１のように、ＧａＡｓ基板上にブラッグ反射層（ＤＢＲ）を設けた発光ダイオードでは、基板側へ放射された光を反射するだけであるため、大幅な外部量子効率の向上を果たすことができず、高輝度の発光ダイオードを得ることは困難であるという問題がある。
【０００８】
非特許文献２のように、ＧａＡｓ基板を除去し、その面に透光性基板であるｎ型のＧａＰ基板をウエハ融着した発光ダイオードでは、ＧａＡｓ基板が光吸収層となる従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードに比して飛躍的に外部量子効率を向上させることができ、高い発光特性を示す。しかし、ＧａＡｓ基板に加えてＧａＰ基板を別途作製することが必要となるため、発光ダイオードエピタキシャルウエハの製造コストが高くなるという問題がある。また、製造工程が複雑であることから、高い歩留りで製造することが困難であり、結果的に高コスト化を招くことになる。
【０００９】
また、初めから透光性基板上に発光ダイオード構造をエピタキシャル成長させる方法も知られている。これによる場合、発光ダイオードにおけるエピタキシャル層の格子定数によっては、格子整合の達成が困難となる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャル層に対して良好な透光性を示す基板材料として、ＧａＰ基板があり、このＧａＰ基板上に成長させたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード構造の活性層から放射した光は、ＧａＰ基板を透過し、良好な外部量子効率を達成する。しかし、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャル層とＧａＰ基板との格子不整合度が高いために、結晶性に優れたＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャル層を成長させることができず、結果として活性層から放射される光出力が弱くなり、高輝度の発光ダイオードを得ることは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、上記した問題を解決し、高輝度の発光ダイオードを低コストで製造することができる発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第一導電型の導電性を示す半導体一次基板の上に発光ダイオード層を設けて発光ダイオード構造を形成する工程と、前記発光ダイオード構造の上に透光性材料からなる第二導電型の導電性を示す半導体二次基板を形成する工程と、前記半導体一次基板を全部または一部除去する工程と、前記半導体一次基板を除去した部分に金属酸化物からなる透明導電膜を形成する工程とを含む発光ダイオードの製造方法を提供する。このように、最終的な自立基板として、従来のＧａＡｓ半導体基板に代えてＧａＰから成る透光性の半導体基板を備えることにより、光取り出し効率が向上する。また、電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を用いることにより、半導体−透明導電膜−大気の屈折率の関係が、半導体＞透明導電膜＞大気となり、活性層から放射された上部への光、つまり透明導電膜側へ向かう光の取り出し効率が向上し、発光出力が増大する。さらに、本発明は、発光ダイオード構造の成長、半導体二次基板の成長、半導体一次基板の除去、透明導電膜（電流分散層）の形成となっており、ウエハボンディング（基板の融着）等のように技術的に複雑で、また、スループットを高くすることが困難な工程を必要としないため、低コストで生産性の高い発光ダイオードの製造方法を実現できる。
【００１２】
本発明において、発光ダイオード層の発光部は、活性層を導電型が異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造とすることにより、電気を光に変換する内部量子効率を高めることができるが、シングルヘテロ構造であっても差し支えない。
【００１３】
透明導電膜と接する位置に第一コンタクト層を、半導体二次基板と接する位置に第二コンタクト層をそれぞれ形成することにより、発光ダイオード構造中に生じる直列抵抗を低減できる。また、第一コンタクト層に含まれる導電型決定不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３以上とすることにより、順方向電圧を低下させることができ、高輝度の発光ダイオードを得ることができる。また、第二コンタクト層に含まれる導電型決定不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３以上とすることにより、更に順方向電圧を低下させることができる。また、第一コンタクト層を半導体一次基板とは異なるエッチングレートの材料で形成すると、化学エッチングにおいては、エッチングストップ層として利用できるようになる。
【００１４】
半導体二次基板は、発光ダイオード層から発光した光に対して透明な性質を持つ材料を、液相成長法（ＬＰＥ法）またはハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）によって成長させることにより形成できる。半導体二次基板は、所望の機械的特性を備えるために８０μｍ〜２００μｍの膜厚とすることが好ましい。
【００１５】
半導体一次基板の除去は、反応性イオンエッチング、化学エッチング、イオン磨砕、ラップ研磨またはこれらを組み合わせた方法により行うことができる。また、透明導電膜の形成は、スプレー法、スパッタ法、塗布法、真空蒸着法またはこれらを組み合わせた方法により行うことができる。但し、生産処理能力、コストの面から、真空蒸着法が最も好ましい。
【００１６】
透明導電膜を形成する金属酸化物は、ＩＴＯ（酸化インジウム・錫）が好適であり、透明導電膜の膜厚は、１００ｎｍ〜５００ｎｍで、より好ましくは、１５０ｎｍ〜４５０ｎｍである。また、抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。ＩＴＯによる電流分散層は、これまで通例となっていた電流分散層に用いられる半導体材料、例えばＧａＰやＡｌＧａＡｓなどのどれよりも電気抵抗が小さく、数百ｎｍ程度の膜厚で従来の半導体材料の十数μｍ分の電流分散効果に匹敵する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（比較例）
図４に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色帯発光ダイオードを製作した。製作の過程は次の通りである。ｎ型ＧａＡｓ基板（膜厚３３０μｍ、Ｓｉドープ、２×１０１８ｃｍ−３）４１上に、ＭＯＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓバッファ層（膜厚５００ｎｍ、Ｓｅドープ、１×１０１８ｃｍ−３）４２、ｎ型ブラッグ反射層（膜厚１０００ｎｍ、１０ペア、Ｓｅドープ、５×１０１７ｃｍ−３）４１２、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ  ０．５Ｐクラッド層（膜厚５００ｎｍ、Ｓｅドープ、５×１０１７ｃｍ−３）４３、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層（膜厚６００ｎｍ）４４、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚１０００ｎｍ、Ｚｎドープ、４×１０１７ｃｍ−３）４５、ｐ型ＧａＰ電流分散層（厚さ１２μｍ、Ｚｎドープ、３×１０１８ｃｍ−３）４６を順次成長させた。因みに、上記ｎ型ブラッグ反射層４１２は、ｎ型ＡｌＩｎＰ（約５０ｎｍ）とｎ型ＧａＡｓ（約４０ｎｍ）から成る積層構造とし、そのペア数は１０ペアとした。
【００１８】
そして、このエピタキシャルウエハ上面には直径１２５μｍの円形のｐ側電極４８をマトリックス状に蒸着で形成した。ｐ側電極４８は、金・亜鉛、ニッケル、金の順にそれぞれ厚さ６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍに蒸着した。さらに、エピタキシャルウエハの底面には全面にｎ側電極４９を形成した。ｎ側電極４９は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍに蒸着した。その後、電極の合金化（アロイ）を窒素ガス雰囲気中、温度４００℃で５分間行った。その後、このエピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンデングを行って発光ダイオードチップを製作した。
【００１９】
この発光ダイオードのＬＥＤ特性を調べた結果、発光出力は２．２０ｍＷ、順方向動作電圧（２０ｍＡ通電時）は２．１５Ｖであった。
【００２０】
（実施例１）
図１（ｅ）に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色帯発光ダイオードを製作した。製作の過程は次の通りである。図１（ａ）に示すように、ｐ型のＧａＡｓから成る半導体一次基板（膜厚３３０μｍ、Ｚｎドープ、１．５×１０１９ｃｍ−３）１の上に、ＭＯＶＰＥ法でｐ型ＧａＡｓバッファ層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、１×１０１９ｃｍ−３）２、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、４×１０１７ｃｍ−３）３、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層（膜厚６００ｎｍ）４、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚８００ｎｍ、Ｓｉドープ、８×１０１７ｃｍ−３）５を順次成長させて発光ダイオード層を設けることにより発光ダイオード構造を形成した。
【００２１】
さらに、この発光ダイオード構造（エピタキシャルウエハ）の上に、図１（ｂ）に示すように、ＨＶＰＥ法でｎ型ＧａＰ層からなる半導体二次基板（膜厚１５０μｍ、Ｔｅドープ、２×１０１８ｃｍ−３）６を形成した。
【００２２】
そして、ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板１を反応性イオンエッチング、化学エッチング、イオン磨砕、ラップ研磨またはそれらの手法を組み合わせて成る方法を用いて、図１（ｃ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２まで完全に除去するか、または数ｎｍが残る程度まで一部除去する。ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板１を除去した時には、既にＧａＰ層から成る半導体二次基板６によって発光ダイオード用エピタキシャルウエハは自立するので、この半導体二次基板６は、所望の機械的特性を備えるために８０μｍ〜２００μｍの膜厚とする必要がある。
【００２３】
ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板１を完全にまたは数ｎｍ程度が残るように除去した後、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２の上または数ｎｍ程度が残された半導体一次基板の上に、図１（ｄ）に示すように、スプレー法、スパッタ法、塗布法、真空蒸着法またはこれらの手法を組み合わせた方法を用いてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ  ：  酸化インジウム・錫）からなる透明導電膜７を約２８０ｎｍの厚さに形成した。
【００２４】
そして、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハの上面、すなわち、前記透明導電膜７の表面に、図１（ｅ）に示すように、直径１２５μｍの円形のｐ側電極８をマトリックス状に蒸着で形成した。ｐ側電極８は、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ３０ｎｍ、１０００ｎｍに蒸着した。さらに、発光ダイオード用エピタキシャルウエハの底面、すなわち、半導体二次基板６側には全面にｎ側電極９を形成した。ｎ側電極９は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍに蒸着した。その後、電極の合金化（アロイ）を窒素ガス雰囲気中、温度４００℃で５分間行った。その後、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードチップを製作した。
【００２５】
この発光ダイオードのＬＥＤ特性を調べた結果、発光出力は４．５０ｍＷ、順方向動作電圧（２０ｍＡ通電時）は２．１４Ｖであった。本実施例により製作された発光ダイオードによれば、従来の吸収性基板を用いた発光ダイオードに比べて２倍以上の発光出力を得ることが可能となった。これは、第一に、透光性基板を用いたことと、電流分散層にＩＴＯ膜を用いたことにより、半導体−ＩＴＯ膜−大気の屈折率の関係が、半導体＞ＩＴＯ膜＞大気となり、活性層から放射された上部への光、つまりＩＴＯ膜側へ向かう光の取り出し効率が向上し、発光出力が増大するためである。また、ＩＴＯによる電流分散層は、これまで通例となっていた電流分散層に用いられる半導体材料、例えばＧａＰやＡｌＧａＡｓなどのどれよりも電気抵抗が小さく、数百ｎｍ程度の膜厚で従来の半導体材料の十数μｍ分の電流分散効果に匹敵する。したがって、本実施例で形成した２８０ｎｍのＩＴＯ膜厚で極めて良好な電流分散効果が得られている。さらに、本実施例の製造方法は、発光ダイオード構造の成長、半導体二次基板の成長、半導体一次基板の除去、透明導電膜（電流分散層）の形成となっており、ウエハボンディング（基板の融着）等のように技術的に複雑で、また、スループットを高くすることが困難な工程を必要としないため、低コストで生産性の高い発光ダイオードの製造方法を実現できる。
【００２６】
（実施例２）
図２（ｅ）に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色帯発光ダイオードを製作した。製作の過程は次の通りである。図２（ａ）に示すように、ｐ型のＧａＡｓから成る半導体一次基板（膜厚３３０μｍ、Ｚｎドープ、１．５×１０１９ｃｍ−３）２１の上に、ＭＯＶＰＥ法でｐ型ＧａＡｓバッファ層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、１×１０１９ｃｍ−３）２２、ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第一コンタクト層（膜厚１０ｎｍ、Ｚｎドープ、１×１０１９ｃｍ−３）２１０、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、４×１０１７ｃｍ−３）２３、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層（膜厚６００ｎｍ）２４、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚８００ｎｍ、Ｓｉドープ、８×１０１７ｃｍ−３）２５を順次成長させて発光ダイオード層を設けることにより発光ダイオード構造を形成した。このとき、ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層２１０中に含まれる導電型決定不純物濃度を１×１０１８ｃｍ−３、５×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、２×１０１９ｃｍ−３とした。
【００２７】
さらに、この発光ダイオード構造（エピタキシャルウエハ）の上に、図２（ｂ）に示すように、ＨＶＰＥ法でｎ型ＧａＰ層からなる半導体二次基板（膜厚１５０μｍ、Ｔｅドープ、２×１０１８ｃｍ−３）２６を形成した。
【００２８】
そして、ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板２１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層２２を反応性イオンエッチング、化学エッチング、イオン磨砕、ラップ研磨またはそれらの手法を組み合わせて成る方法を用いて、図２（ｃ）に示すように、ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層２１０まで除去した。ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層２１０は、例えば硫酸系の化学エッチャントにおいて、ＧａＡｓ半導体とは異なるエッチングレートを示すので、エッチングストップ層として活用できる。
【００２９】
ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板２１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層２２を除去した後、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層２１０上に、図２（ｄ）に示すように、スプレー法、スパッタ法、塗布法、真空蒸着法またはこれらの手法を組み合わせた方法を用いてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ  ：  酸化インジウム・錫）からなる透明導電膜２７を約２８０ｎｍの厚さに形成した。
【００３０】
そして、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハの上面、すなわち、前記透明導電膜２７の表面には、図２（ｅ）に示すように、直径１２５μｍの円形のｐ側電極２８をマトリックス状に蒸着で形成した。ｐ側電極２８は、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ３０ｎｍ、１０００ｎｍに蒸着した。さらに、発光ダイオード用エピタキシャルウエハの底面、すなわち、半導体二次基板側には全面にｎ側電極２９を形成した。ｎ側電極２９は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍに蒸着した。その後、電極の合金化（アロイ）を窒素ガス雰囲気中、温度４００℃で５分間行った。その後、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードチップを製作した。
【００３１】
前記のようにして製作した発光ダイオードのＬＥＤ特性を調べた結果、ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層１０に含まれる導電型決定不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３、５×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、２×１０１９ｃｍ−３の発光ダイオードに対して、発光出力はそれぞれ、３．２６ｍＷ、３．４５ｍＷ、４．５５ｍＷ、４．５３ｍＷであり、順方向動作電圧（２０ｍＡ通電時）はそれぞれ、２．９８Ｖ、２．７５Ｖ、２．２１Ｖ、２．２０Ｖであった。本実施例のように、第一コンタクト層２１０がｐ型である場合、ＩＴＯ膜２７はｎ型なので発光ダイオードの他にｐｎ接合を形成することになる。このため、発光ダイオード全体の構造がｎｐｎ構造となり、順方向電圧が高くなる。この問題を解決するためには、ＩＴＯ膜２７と接する半導体層中に含まれる導電型決定不純物濃度を高くする必要がある。これによって、ＩＴＯ膜２７とｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層２１０との間でトンネル接合を形成し、順方向電圧を低下させることができる。すなわち、高輝度の発光ダイオードを得るためには、ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層２１０に含まれる導電型決定不純物濃度を１×１０１９ｃｍ−３以上とすることが好ましい。
【００３２】
（実施例３）
図３（ｅ）に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色帯発光ダイオードを製作した。製作の過程は次の通りである。図３（ａ）に示すように、ｐ型のＧａＡｓから成る半導体一次基板（膜厚３３０μｍ、Ｚｎドープ、１．５×１０１９ｃｍ−３）３１の上に、ＭＯＶＰＥ法でｐ型ＧａＡｓバッファ層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、１×１０１９ｃｍ−３）３２、ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第一コンタクト層（膜厚１０ｎｍ、Ｚｎドープ、１×１０１９ｃｍ−３）３１０、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚５００ｎｍ、Ｚｎドープ、４×１０１７ｃｍ−３）３３、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層（膜厚６００ｎｍ）３４、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（膜厚８００ｎｍ、Ｓｉドープ、８×１０１７ｃｍ−３）３５、ｎ型（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第二コンタクト層（膜厚１００ｎｍ、Ｓｅ・Ｓｉドープ）３１１を順次成長させて発光ダイオード層を設けることにより発光ダイオード構造を形成した。このとき、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第二コンタクト層３１１中に含まれる導電型決定不純物濃度を１×１０１８ｃｍ−３、５×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、２×１０１９ｃｍ−３とした。
【００３３】
さらに、この発光ダイオード構造（エピタキシャルウエハ）の上に、図３（ｂ）に示すように、ＨＶＰＥ法でｎ型ＧａＰ層からなる半導体二次基板（膜厚１５０μｍ、Ｔｅドープ、２×１０１８ｃｍ−３）３６を形成した。
【００３４】
そして、ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板３１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層３２を反応性イオンエッチング、化学エッチング、イオン磨砕、ラップ研磨またはそれらの手法を組み合わせて成る方法を用いて、図３（ｃ）に示すように、ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層３１０まで除去した。ｐ型ＧａＩｎＰ第一コンタクト層３１０は、例えば硫酸系の化学エッチャントにおいて、ＧａＡｓ半導体とは異なるエッチングレートを示すので、エッチングストップ層として活用できる。
【００３５】
ｐ型ＧａＡｓ半導体一次基板３１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層３２を除去した後、前記ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層３１０上に、図３（ｄ）に示すように、スプレー法、スパッタ法、塗布法、真空蒸着法またはこれらの手法を組み合わせた方法を用いてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ  ：  酸化インジウム・錫）からなる透明導電膜３７を約２８０ｎｍの厚さに形成した。
【００３６】
そして、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハの上面、すなわち、前記透明導電膜３７の表面には、図３（ｅ）に示すように、直径１２５μｍの円形のｐ側電極３８をマトリックス状に蒸着で形成した。ｐ側電極３８は、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ３０ｎｍ、１０００ｎｍに蒸着した。さらに、発光ダイオード用エピタキシャルウエハの底面、すなわち、半導体二次基板側には全面にｎ側電極３９を形成した。ｎ側電極３９は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を順次それぞれ厚さ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍに蒸着した。その後、電極の合金化（アロイ）を窒素ガス雰囲気中、温度４００℃で５分間行った。その後、この発光ダイオード用エピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードチップを製作した。
【００３７】
前記のようにして製作した発光ダイオードのＬＥＤ特性を調べた結果、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第二コンタクト層３１１に含まれる導電型決定不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３、５×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、２×１０１９ｃｍ−３の発光ダイオードに対して、発光出力はそれぞれ、４．４５ｍＷ、４．５０ｍＷ、４．５５ｍＷ、４．５３ｍＷであり、順方向動作電圧（２０ｍＡ通電時）はそれぞれ、２．２１Ｖ、２．１０Ｖ、２．１１Ｖ、２．０９Ｖであった。実施例１および２に示した構造の発光ダイオードでは、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３４とｎ型ＧａＰ半導体第二基板３６との間に、バンド不連続が原因となる直列抵抗が少なからず発生する。そこで、本実施例では、直列抵抗を低減するために、前記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３４とｎ型ＧａＰ半導体第二基板３６との間に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第二コンタクト層３１１を設けた。このｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第二コンタクト層３１１は、キャリア濃度よりも添加された不純物濃度が重要となり、本実施例では、前記実施例１および２に示した発光ダイオードよりも順方向動作電圧を約０．１Ｖ程度  下げることができた。また、本実施例の製造方法は、発光ダイオード構造の成長、半導体二次基板の成長、半導体一次基板の除去、透明導電膜（電流分散層）の形成となっており、ウエハボンディング（基板の融着）等のように技術的に複雑で、また、スループットを高くすることが困難な工程を必要としないため、輝度が高く、低コストで生産性の高い発光ダイオードの製造方法を実現できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明してきたとおり、本発明の発光ダイオードの製造方法によれば、電流分散層として従来のＧａＡｓ半導体基板に代えて金属酸化物からなる透明導電膜を用いることにより、光取り出し効率が向上する。また、本発明は、発光ダイオード構造の成長、半導体二次基板の成長、半導体一次基板の除去、透明導電膜（電流分散層）の形成となっており、ウエハボンディング（基板の融着）等のように技術的に複雑で、また、スループットを高くすることが困難な工程を必要としないため、低コストで生産性の高い発光ダイオードの製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードの製造方法の一実施の形態の説明図。
【図２】本発明の発光ダイオードの製造方法の他の実施の形態の説明図。
【図３】本発明の発光ダイオードの製造方法の他の実施の形態の説明図。
【図４】発光ダイオードの製造方法の従来例の説明図。
【符号の説明】
１：ＧａＡｓ半導体一次基板
２：ｐ型ＧａＡｓバッファ層
３：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４：ＡｌＧａＩｎＰ活性層
５：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６：ｎ型ＧａＰ半導体二次基板
７：ＩＴＯ透明導電膜
８：ｐ側電極
９：ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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