(57)【要約】【課題】本発明の課題は、金属層を介して発光層部と素子基板とを貼り合わせた構造を有する発光素子において、貼り合わせ熱処理時における素子基板と金属層との冶金的な反応を効果的に防止でき、ひいては、該反応による貼り合わせ強度や反射率の低下などによる不良を生じにくい構造の発光素子と、その製造方法とを提供することにある。【解決手段】本発明の発光素子は、発光層部２４を有した化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面側に、発光層部２４からの光を光取出面側に反射させる反射面を有した主金属層１０を介して素子基板７が結合された発光素子であって、素子基板７の少なくとも主金属層１０側の主表面を含む部分が、カーボン又は炭化ケイ素よりなる無機導電相を主体とする導電性材料にて構成されてなることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層部を有した化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面側に、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主金属層を介して素子基板が結合された発光素子であって、
前記素子基板の少なくとも前記主金属層側の主表面を含む部分が、カーボン又は炭化ケイ素よりなる無機導電相を主体とする導電性材料にて構成されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記素子基板は、全体が前記導電性材料にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記導電性材料は、前記無機導電相と金属との複合材であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記複合材は、前記無機導電相よりなる基質中に前記金属が分散されてなることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記複合材は、前記無機導電相よりなる多孔質基質に前記金属が含浸されてなることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記無機導電相がカーボンであり、前記金属がＡｌ、Ｃｕ及びＭｇから選択される１種以上の金属を主成分とするものであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記無機導電相が炭化ケイ素であり、前記金属がＡｌ及びＣｕから選択される１種以上の金属を主成分とするものであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記主金属層は、Ａｕを主成分とするＡｕ系結合層を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記Ａｕ系結合層が前記反射面を形成してなることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記Ａｕ系結合層と前記化合物半導体層との間に介挿されたＡｇを主成分とするＡｇ系層が前記反射面を形成してなることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記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上に、Ａｕを主成分とした、前記Ａｕ系結合層となるべき第一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上に、Ａｕを主成分とした、前記Ａｕ系結合層となるべき第二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１２】
前記素子基板と前記化合物半導体層とを、前記Ａｕ系結合層を介して重ね合わせ、その状態で貼り合わせ熱処理することにより、前記素子基板と前記化合物半導体層とを貼り合わせることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は発光素子及びそ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。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層部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、補強のための導電性の素子基板（半導体又は金属にて構成される）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、貼り合わせの際に反射層をなすＡｕ層において、剥離等や反射率の低下等の問題が生じやすかった。特に、素子基板が半導体にて構成される場合、貼り合わせ熱処理の際に、例えばＳｉ等の素子基板成分とＡｕ層成分との間で共晶等の冶金的な反応が生じやすく、上記の問題は一層顕著となる。
【０００６】
本発明の課題は、金属層を介して発光層部と素子基板とを貼り合わせた構造を有する発光素子において、貼り合わせ熱処理時における素子基板と金属層との冶金的な反応を効果的に防止でき、ひいては、該反応による貼り合わせ強度や反射率の低下などによる不良を生じにくい構造の発光素子と、その製造方法と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・発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
発光層部を有した化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面側に、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主金属層を介して素子基板が結合された発光素子であって、
前記素子基板の少なくとも前記主金属層側の主表面を含む部分が、カーボン又は炭化ケイ素よりなる無機導電相を主体とする導電性材料にて構成されてなることを特徴とする。なお、本明細書において「主体」とは、最も質量含有率の高い成分のことを意味し、「相」とは、物理的境界により他と区別される物質系の均一な部分を意味する。また、本明細書において「主金属層」とは、化合物半導体層と素子基板との間に位置する金属層であって、反射面を形成するととともに、化合物半導体層と素子基板とを結合する役割を担う金属層のことをいう。従って、後述の接合金属層は主金属層には属さないものとする。
【０００８】
上記本発明の発光素子によると、上記素子基板は、主金属層との接触面がカーボン（Ｃ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）よりなる無機導電相を主体とする導電性材料にて構成されているため、カーボン又は炭化ケイ素が分子内に有する強固な共有結合により、主金属層との間で冶金的な反応が極めて起こり難い。したがって、反射面における反射率の低下を防止することが可能となる。
【０００９】
また、発光素子では発光強度を得るため、発光層部にできるだけ大電流を流すことが望ましい。そのため、素子基板にはそれに耐え得る導電性が求められ、更には大電流により発生した熱を十分に放散できる熱伝導性（ヒートシンクとしての役割）も求められる。カーボン又は炭化ケイ素は導電性及び熱伝導性に優れるため、素子基板の全体を上記導電性材料にて構成することで、そのような素子基板を実現できる。一般に、カーボン及び炭化ケイ素は、金属に近い導電性及び熱伝導性を有する。なお、炭化ケイ素の導電性はカーボンよりも若干劣り、半導体に分類されている。
【００１０】
上記導電性材料は、無機導電相と金属との複合材とすることができる。このような複合材は、無機導電相（カーボン又は炭化ケイ素）単独よりも優れた導電性及び熱伝導性を有する。また、強度及び加工性も優れたものとなり、素子基板として好適に用いることができる。
【００１１】
また、上記複合材は、無機導電相よりなる基質中に金属が分散されている構造とすることができ、このような構造とすることで、導電性及び熱伝導性等の特性が均質な素子基板を得ることができる。具体的には、上記複合材は、無機導電相よりなる多孔質基質に金属が含浸されてなることを特徴とする。これは例えば、無機導電相（カーボン又は炭化ケイ素）よりなる多孔質基質に、溶融した金属を公知の溶湯鍛造法により含浸させることによって得ることが可能である。また、多孔質基質とすることで、スパッタリングあるいは真空蒸着等の手段で複合材の表面に金属層を形成する際に、アンカー効果により強固な金属層を得ることができる。
【００１２】
上記複合材に含まれる金属については、具体的に、無機導電相がカーボンである場合は、Ａｌ、Ｃｕ及びＭｇから選択される１種以上の金属を主成分とすることができ、また無機導電相が炭化ケイ素である場合は、Ａｌ及びＣｕから選択される１種以上の金属を主成分とすることができる。以上により、導電性及び熱伝導性に優れ、さらに強度及び加工性にも優れた素子基板を有する発光素子を得ることができる。
【００１３】
次に、本発明の発光素子においては、主金属層は、Ａｕを主成分とするＡｕ系結合層を有するものとすることができる。このような構成とすることで、化合物半導体層と素子基板との結合強度を高めることができる。詳しくは後述する。
【００１４】
また、上記Ａｕ系結合層を有する発光素子においては、Ａｕ系結合層により反射面を形成することができる。Ａｕ系結合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。本発明では、素子基板をカーボン又は炭化ケイ素よりなる無機導電相を主体とする導電性材料にて構成することにより、素子基板とＡｕ系結合層との間の冶金的な反応を極めて効果的に抑制することが可能であるので、良好な反射率の反射面をＡｕ系結合層により形成できる。
【００１５】
Ａｕ系結合層により反射面を形成する場合、Ａｕ系結合層と化合物半導体層との間に、Ａｕを主成分とする接合金属層を、Ａｕ系結合層の主表面上に分散する形で配置することができる。Ａｕ系結合層は、発光層部への通電経路の一部をなす。しかし、Ａｕ系結合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系結合層を、Ａｕ系接合金属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系接合金属層は、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、接合金属層をＡｕ系結合層の主表面上に分散形成しておけば、接合金属層の非形成領域ではＡｕ系結合層による高い反射率を確保できる。
【００１６】
接合金属層としては、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（例えば、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接合金属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接合金属層を形成し、該ＡｕＧｅＮｉ接合金属層を覆うようにＡｕ系結合層（前記第一Ａｕ系層）を形成することができる。この場合、ＡｕＧｅＮｉ接合金属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℃以下にて行うことにより、接触抵抗の低減効果が高められる。
【００１７】
なお、光取出効果を十分に高めるために、Ａｕ系結合層に対する接合金属層の形成面積率（Ａｕ系結合層の全面積にて接合金属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。接合金属層の形成面積率が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。また、Ａｕ系結合層は、接合金属層よりもＡｕ含有率を高く設定しておくことで、接合金属層の非形成領域において、Ａｕ系結合層の反射率を一層高めることができる。
【００１８】
一方、上記Ａｕ系結合層を有する発光素子においては、Ａｕ系結合層と化合物半導体層との間に介挿されたＡｇを主成分とするＡｇ系層により反射面を形成してもよい。Ａｇ系層は、Ａｕ系結合層と比べて安価であり、しかも可視光の略全波長域（３５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下）に渡って良好な反射率を示すので、反射率の波長依存性が小さい。その結果、素子の発光波長によらず高い光取出効率を実現できる。またＡｌのような金属と比較すれば、酸化皮膜等の形成による反射率低下も生じにくい。
【００１９】
図６は、鏡面研磨した種々の金属表面における反射率を示すものであり、プロット点「■」はＡｇの反射率を、プロット点「△」はＡｕの反射率を、プロット点「◆」はＡｌの反射率（比較例）である。また、プロット点「×」はＡｇＰｄＣｕ合金のものである。Ａｇの反射率は、３５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下（また、それより長波長側の赤外域）、特に、３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下にて、可視光の反射率が特に良好である。
【００２０】
他方、Ａｕは有色金属であり、図６に示す反射率からも明らかなように、波長５７０ｎｍ以下の可視光域に吸収があり（特に５５０ｎｍ以下）、発光層部のピーク発光波長が５７０ｎｍ以下に存在する場合に反射率が低下する。その結果、発光強度が低下しやすいほか、取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り、発光色調の変化も招きやすくなる。しかしながら、Ａｇは、波長５７０ｎｍ以下の可視光域においても反射率は極めて良好である。すなわち、発光層部のピーク発光波長が５７０ｎｍ以下（特に５５０ｎｍ以下、さらには５００ｎｍ以下）である場合、Ａｇ系層の反射面はＡｕ系金属よりも高い光取出し効率を実現できる。
【００２１】
他方、図６に示すように、Ａｌは反射率において吸収ピークを生じないが、生じないが、酸化皮膜形成による反射率低下があるため、可視光域での反射率は多少低い値（例えば８５〜９２％）に留まっている。しかし、Ａｇ系金属は酸化皮膜が形成されにくいため、Ａｌよりも高い反射率を可視光域に確保できる。具体的には、波長４００ｎｍ以上（特に４５０ｎｍ以上）においてＡｌよりも良好な反射率を示していることがわかる。
【００２２】
なお、図６のＡｌの反射率は、機械研磨と化学研磨とにより、表面酸化皮膜の形成を抑制した状態で鏡面化したＡｌ表面について測定したものであり、実際には酸化皮膜が厚く形成されることにより、図６に示すデータよりもさらに反射率が低下する可能性がある。Ａｇの場合、図６においては、３５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の短波長域ではＡｌより反射率が劣っているが、酸化皮膜がＡｌよりはるかに形成されにくい。従って、実際に発光素子上に反射金属層として形成した場合は、Ａｇ系層の採用により、この波長域においてもＡｌを上回る反射率を達成することが可能である。また、この波長域でも、Ａｇの反射率はＡｕと比較すれば高い。
【００２３】
以上を総合すれば、Ａｇ系層は、３５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下（望ましくは４００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、さらに望ましくは４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下）の波長域にピーク発光波長を有する発光層部の場合、光取出効率の改善効果が特に顕著になるといえる。上記のようなピーク発光波長を有する発光層部は、例えば（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）により、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものとして構成することができる。
【００２４】
Ａｇ系層を反射面形成に用いる場合は、Ａｇ系層と化合物半導体層との間に、Ａｇを主成分とするＡｇ系接合金属層をＡｇ系層の主表面上に分散する形で配置することができる。Ａｇ系接合金属層は、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（例えば、前述の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１））にて構成する場合、ＡｇＧｅＮｉ接合金属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。Ａｇ系層に対するＡｇ系接合金属層の形成面積率は、前述のＡｕ系接合金属層と同様、１％以上２５％以下とすることが望ましい。
【００２５】
次に、上記Ａｕ系結合層を有する本発明の発光素子の製造方法は、
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上に、Ａｕを主成分とした、Ａｕ系結合層となるべき第一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上に、Ａｕを主成分とした、Ａｕ系結合層となるべき第二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。
【００２６】
素子基板と化合物半導体層とを貼り合わせる際には、素子基板と化合物半導体層とを、Ａｕ系結合層を介して重ね合わせ、その状態で貼り合わせ熱処理することにより行うことが好ましい。
【００２７】
これら本発明の製造方法によると、化合物半導体層側と素子基板側に第一及び第二の各Ａｕ系結合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わせる。Ａｕ系結合層同士は比較的低温でも容易に一体化するので、貼り合わせの熱処理温度が低くとも十分な貼り合わせ強度が得られる。
【００２８】
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。
【００２９】
【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、素子基板をなす金属含浸カーボン基板７の第一主表面上に主金属層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。
【００３０】
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、主金属層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。
【００３１】
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、金属含浸カーボン基板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。
【００３２】
金属含浸カーボン基板７は、多孔質カーボン（Ｃ）に、溶融した金属（例えばＡｌ等）を公知の溶湯鍛造法によって含浸させ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。なお、金属含浸カーボン基板７の代わりに、多孔質炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いて上記と同様の方法で製造した金属含浸炭化ケイ素基板を素子基板にすることも可能である。
【００３３】
そして、金属含浸カーボン基板７は、発光層部２４に対し、主金属層１０を挟んで貼り合わされている。主金属層１０は全体がＡｕ系結合層として構成されている。なお、本実施形態においてＡｕ系結合層は、純ＡｕもしくはＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ合金よりなる。
【００３４】
発光層部２４と主金属層１０との間には、接合金属層としてＡｕＧｅＮｉ接合金属層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接合金属層３２は、主金属層１０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。
【００３５】
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、主金属層１０による反射光が重畳される形で取出される。主金属層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以下）。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、工程２に示すように、発光層部２４の主表面に、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層３２を分散形成する。ＡｕＧｅＮｉ接合金属層３２を形成後、次に、３５０℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行う。その後、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層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接合金属層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、別途用意した金属含浸カーボン基板７には、片方の主表面に第二Ａｕ系層１０ｂを形成し、また他方の主表面には裏面電極層１５（例えばＡｕ系金属よりなるもの）を形成する。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うことができる。
【００３８】
そして、工程４に示すように、金属含浸カーボン基板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、例えば２００℃にて貼り合わせ熱処理することにより、基板貼り合わせ体５０を作る。金属含浸カーボン基板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とは上記貼り合わせ熱処理により一体化して主金属層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、上記貼り合わせ熱処理は、例えば大気中でも問題なく行うことができる。
【００３９】
本実施形態においては、強固な共有結合を有するカーボンを主体とする金属含浸カーボン基板７によって素子基板が構成されているため、接触する金属含浸カーボン基板７と主金属層１０（Ａｕ系結合層）との間で冶金的な反応が生じることがない。したがって、最終的に得られる主金属層１０（Ａｕ系結合層）の反射面が、良好な反射率を実現することができる。
【００４０】
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金属含浸カーボン基板７との積層体５０ａから除去する。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。
【００４１】
そして、工程６に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の除去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。
【００４２】
以上の実施形態では、第一Ａｕ系層１０ａが反射面を形成していたが、図３の発光素子２００のごとく、第一Ａｕ系層１０ａと発光層部２４との間にＡｇ系層１０ｃを介挿することもできる。この場合、接合金属層は、Ａｕ系接合金属層に代えてＡｇＧｅＮｉ（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）よりなるＡｇ系接合金属層１３２を分散形成する。その他の部分については、図１の発光素子１００と同一である。図４は、その製造工程の一例を示すものである。図２の製造工程との相違点は、工程２においてＡｕ系接合金属層３２に代えてＡｇ系接合金属層１３２を分散形成し、３５０℃以上６６０℃以下の温度域で合金化熱処理を行ない、その後、Ａｇ系層１０ｃ及び第一Ａｕ系層１０ａをこの順序で形成する点にある。これ以外は、基本的に図２と同じである。
【００４３】
なお、発光層成長用基板をエッチングにより除去する際に、そのエッチング液によりＡｇ系層１０ｃが腐食を受ける可能性がある場合は、次のようにするとよい。すなわち、工程３に示すように、Ａｇ系層１０ｃと接する第一Ａｕ系層１０ａを、該第一Ａｕ系層１０ａの外周縁よりもＡｇ系層１０ｃの外周縁が内側に位置するように、Ａｇ系層１０ｃよりも大面積にて形成する。これにより、Ａｇ系層１０ｃは第一Ａｕ系層１０ａに包まれる形となり、Ａｇ系層１０ｃの外周面が、耐食性の高い第一Ａｕ系層１０ａの外周縁部１０ｅにより保護されるので、工程５において、発光層成長用基板（ＧａＡｓ単結晶基板１）をエッチングしても、その影響がＡｇ系層１０ｃに及びにくくなる。ＧａＡｓ単結晶基板１を発光層成長用基板として用い、これをアンモニア／過酸化水素混合液をエッチング液として用いて溶解・除去する場合、Ａｇは該エッチング液に特に腐食されやすいが、上記の構造を採用すれば、問題なくＧａＡｓ単結晶基板１を溶解除去できる。
【００４４】
また、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。
【００４５】
また、図５（工程３）に示すように、主金属層１０を金属含浸カーボン基板（素子基板）７と発光層部（化合物半導体層）２４とのいずれか一方の側（図５では発光層部２４側）にのみ形成して貼り合わせを行ってもよい。この場合、貼り合せ熱処理温度（工程４）は、２００℃以上７００℃以下と、図２と比較して多少高く設定しなければならない。
【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】本発明の適用対象となる発光素子の第二実施形態を積層構造にて示す模式図。
【図４】図３の発光素子の、製造工程の一例を示す説明図。
【図５】図１の発光素子の、製造工程の別例を示す説明図。
【図６】種々の金属における反射率を示す図。
【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  金属含浸カーボン基板（素子基板）
９  金属電極
１０  主金属層
１０ａ  第一Ａｕ系層
１０ｂ  第二Ａｕ系層
１０ｃ  Ａｇ系層
２４  発光層部
３２  ＡｕＧｅＮｉ接合金属層
１３２  ＡｇＧｅＮｉ接合金属層
１００，２００  発光素子
【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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