(57)【要約】【課題】反射金属層を用いた発光素子において、光取出効率が高く、しかも、波長依存性が小さい発光素子を提供する。【解決手段】化合物半導体よりなる発光層部２４の一方の主表面を光取出面とし、該発光層部２４の他方の主表面側に素子基板７が結合される。また、素子基板７と発光層部２４との間には、全体がＡｇを主成分に構成され、該発光層部からの光を前記光取出面側に反射させるＡｇ系反射金属層１０を含むＡｇ系金属層が配置される。【選択図】    図１
2004207508.tif 000002
【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素子基板が結合されるとともに、該素子基板と前記化合物半導体層との間に、全体がＡｇを主成分に構成され、前記発光層部からの光を前記光取出面側に反射させるＡｇ系反射金属層を含むＡｇ系金属層を介在させたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光層部はピーク発光波長が３５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層部は、（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されていることを特徴とする請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記Ａｇ系反射金属層と前記化合物半導体層との間に、Ａｇを主成分とする発光層部側Ａｇ系接合層が、前記Ａｇ系反射金属層の主表面上に分散する形で配置されてなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層部側Ａｇ系接合層がＡｇＧｅＮｉ接合層であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記Ａｇ系反射金属層に対する前記発光層部側Ａｇ系接合層の形成面積率が１％以上２５％以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記Ａｇ系反射金属層は、前記発光層部側Ａｇ系接合層よりもＡｇ含有率が高く設定されてなることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記Ａｇ系反射金属層のＡｇ含有率が９５質量％以上であ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Ａｇ系反射金属層が純Ａｇよりなることを特徴とする請求項８記載の発光素子。
【請求項１０】
前記Ａｇ系反射金属層がＰｄを含有したＡｇ合金よりなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記素子基板は導電性の半導体基板であり、前記素子基板と前記Ａｇ系反射金属層との間にＡｇを主成分とする基板側Ａｇ系接合層が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記素子基板がＳｉ基板であることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
【請求項１３】
前記基板側Ａｇ系接合層がＡｇＳｂ接合層又はＡｇＳｎ接合層であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の発光素子。
【請求項１４】
前記素子基板がシート抵抗０．０１Ω／□未満のＳｉ基板であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法であって、
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と、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との少なくともいずれかにＡｇを主成分としたＡｇ系金属層を形成し、
該Ａｇ系金属層を介して前記素子基板と前記化合物半導体層との重ね合わせ体を作り、その状態で該重ね合わせ体を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前記Ａｇ系金属層を介して結合することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１６】
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Ａｇを主成分とした第一Ａｇ系金属層を形成し、
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Ａｇを主成分とした第二Ａｇ系金属層を形成し、
それら第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とを密着させて拡散熱処理することにより貼り合わせ、前記Ａｇ系反射金属層となすことを特徴とする請求項１５記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とをいずれもＡｇ含有率が９５質量％以上のものとし、前記拡散熱処理を１００℃以上にて行なうことを特徴とする請求項１６記載の発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記化合物半導体層を（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）にて形成し、該化合物半導体層の前記貼り合わせ側主表面に前記ＡｇＧｅＮｉ接合層を形成し、該ＡｇＧｅＮｉ接合層を覆うように前記第一Ａｇ系金属層を形成し、かつ、前記ＡｇＧｅＮｉ接合層と前記化合物半導体層との合金化熱処理を行なうことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１９】
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ＡｇＳｂ接合層を形成し、該ＡｇＳｂ接合層を覆うように前記第二Ａｇ系金属層を形成し、かつ、前記ＡｇＳｂ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１６ないし１８のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とをいずれもＡｇ含有率が９５質量％以上のものとし、前記拡散熱処理を１００℃以上８４０℃未満にて行なうことを特徴とする請求項１８又は１９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およ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、補強用の導電性基板を、反射層を兼ねた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、本発明者らが検討したところによると、反射層としてＡｕ層を用いると、発光層部の波長によっては十分な反射効果が得られず、光取出し効率が思ったほど顕著に向上しないことがわかった。
【０００６】
本発明の課題は、反射金属層を用いた発光素子において、光取出効率が高く、しかも波長依存性が小さい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、本発明の発光素子は、発光層部を有した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素子基板が結合されるとともに、該素子基板と化合物半導体層との間に、全体がＡｇを主成分に構成され、前記発光層部からの光を前記光取出面側に反射させるＡｇ系反射金属層を含むＡｇ系金属層を介在させたことを特徴とする。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】
Ａｇ系反射金属層はＡｕ系金属よりなる反射金属層と比べて圧倒的に安価であり、しかも可視光の略全波長域（３６０ｎｍ以上７００ｎｍ）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。そして、本発明においては、金属層の全体がＡｇ系金属にて構成されるので、Ａｕなどの高価な貴金属を介在させる必要がなくなり、素子全体を安価に構成できる。
【０００９】
図４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。
【００１０】
他方、Ａｕは有色金属であり、図４に示す反射率からも明らかなように、波長６７０ｎｍ以下の可視光域に強い吸収があり（特に６５０ｎｍ以下：６００ｎｍ以下ではさらに吸収が大きい）、発光層部のピーク発光波長が６７０ｎｍ以下に存在する場合に反射率低下が著しくなる。その結果、発光強度が低下しやすいほか、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り、発光色調の変化も招きやすくなる。しかしながら、本発明にて採用するＡｇは、波長６７０ｎｍ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６７０ｎｍ以下（特に６５０ｎｍ以下、さらには６００ｎｍ以下）である場合、本発明の採用により、Ａｕよりもはるかに高い光取出し効率を実現できる。
【００１１】
他方、図４に示すように、Ａｌの反射率においても吸収ピークは生じないが、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、本発明にて採用するＡｇ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。
【００１２】
なお、図４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４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４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系反射金属層の採用により、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。
【００１３】
以上を総合すれば、Ａｇ系反射金属層は、３５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下（望ましくは４００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、さらに望ましくは４５０ｎｍ以上６００ｎｍ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ＡｌやＡｕに勝って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。
【００１４】
本発明の発光素子は、Ａｇ系反射金属層と化合物半導体層との間に、Ａｇを主成分とする発光層部側Ａｇ系接合層を、Ａｇ系反射金属層の主表面上に分散する形で配置することができる。Ａｇ反射金属層は、発光層部への通電経路の一部をなす。しかし、Ａｇ系反射金属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。Ａｇ系反射金属層の場合、発光層部側の接合層は、従来のようなＡｕ系のものではなくＡｇ系のものが使用可能であり、Ａｇ系反射金属層を、Ａｇ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、しかもＡｕ系接合層を用いる場合と比較して接合層形成のコストも安価である。ただし、Ａｇ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Ａｇ系接合層をＡｇ系反射金属層の主表面上に分散形成しておけば、発光層部側Ａｇ系接合層の非形成領域ではＡｇ系反射金属層による高い反射率を確保できる。発光層部側Ａｇ系接合層は、具体的にはＡｇＧｅＮｉ接合層とすることができ、特に、化合物半導体層が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）やＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１））にて構成されるとき、接触抵抗の低減効果が高い。ＡｇＧｅＮｉ接合層の好ましい組成は、例えばＧｅ：１質量％以上２０質量％以下、Ｎｉ：１質量％以上２０質量％以下、残部Ａｇであり、この範囲内の組成では、接触抵抗低減効果が十分に得られる。
【００１５】
なお、光取出効果を十分に高めるために、Ａｇ系反射金属層に対する発光層部側Ａｇ系接合層の形成面積率（Ａｇ系反射金属層の全面積にて発光層部側Ａｇ系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Ａｇ系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。
【００１６】
Ａｇ系反射金属層は、発光層部側Ａｇ系接合層よりもＡｇ含有率を高く設定しておくことで、発光層部側Ａｇ系接合層の非形成領域において、Ａｇ系反射金属層の反射率を一層高めることができる。また、後述の本発明の製造方法における第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層との貼り合わせをより低温で行なうことができ、ひいては製造の簡略化とコスト低減を図ることができる．具体的には、Ａｇ系反射金属層をなす第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とをいずれもＡｇ含有率が９５質量％以上のものとしておくことで、第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とを貼り合わせるための拡散熱処理の設定範囲の下限を１００℃前後にまで低温化することが可能となる。この場合、拡散熱処理は、１００℃以上の適当な温度に定められることになる。Ａｇ系反射金属層（ひいては、第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層）の材質として、より具体的には純Ａｇ（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。一方、Ａｇ系反射金属層は、Ｐｄを含有したＡｇ合金により構成することもできる。Ｐｄを含有したＡｇ合金は、耐硫化性及び耐酸化性が良好であり、硫化ないし酸化に由来した反射率劣化の防止に効果がある。
【００１７】
素子基板は導電性基板とすることにより、基板自体を、発光素子を駆動するための導通路の一部として利用でき、素子構造の簡略化を図ることができる。導電性基板としてはＡｌやＣｕないしそれらの合金よりなる金属基板を使用することもできるが、導電性の半導体基板を使用することもでき、特に安価なＳｉ基板（多結晶基板又は単結晶基板：前者は特に安価である）を用いるとより有利である。
【００１８】
導電性の半導体基板を素子基板として用いる場合、素子基板とＡｇ系反射金属層との間には、Ａｇを主成分とする基板側Ａｇ系接合層を形成することができる。これにより、基板とＡｇ系反射金属層との間の接合抵抗を下げることができ、かつ、Ａｕ系の接合層が不要であるため安価に構成できる。基板側Ａｇ系接合層は、具体的にはＡｇＳｂ接合層またはＡｇＳｎ接合層とすることができ、特に、素子基板がＳｉ基板（特にｎ型）であるとき、接触抵抗の低減効果が高い。ＡｇＳｂ接合層の具体的な組成は、例えばＳｂ：０．１質量％以上２０質量％以下、残部Ａｇであることが好ましい。
【００１９】
ＡｇＳｂ接合層がＳｉ基板に対し接合層として有効であることを示す実験結果を、以下に説明する。Ｓｉ基板として、Ｓｂをドープしたｎ型単結晶基板を用い、その主表面に、Ａｇ−１質量％Ｓｂ合金よりなる厚さ３５４μｍの電極を真空蒸着により形成し、８８０℃にて３分合金化熱処理した。この試料を用いてホール測定によりＩ−Ｖ特性を評価した（測定電流：１９．９ｍＡ）。結果を図３に示す。これによると、直線が非常に良好なＩ−Ｖ特性が得られており、電極のシート抵抗も０．３５Ω／□と低く、オーム性電極が得られていることがわかる。
【００２０】
また、素子基板として、例えばＳｂをドープしたシート抵抗０．０１Ω／□未満のＳｉ基板を用いることもできる。このようなＳｉ基板を用いると、基板側Ａｇ系接合層を形成しなくとも、ひいてはＡｇ系反射金属層とＳｉ基板との合金化熱処理を行わなくとも、オーミック接触を達成できる。
【００２１】
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。
【００２２】
また、本発明の発光素子の製造方法は、上記本発明の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と、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との少なくともいずれかにＡｇを主成分としたＡｇ系金属層を形成し、
該Ａｇ系金属層を介して素子基板と化合物半導体層との重ね合わせ体を作り、その状態で該重ね合わせ体を熱処理することにより、素子基板と化合物半導体層とをＡｇ系金属層を介して結合することを特徴とする。これにより、本発明の発光素子を容易に製造することができる。
【００２３】
この場合、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Ａｇを主成分とした第一Ａｇ系金属層を形成し、
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Ａｇを主成分とした第二Ａｇ系金属層を形成し、
それら第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とを密着させて拡散熱処理することにより貼り合わせ、Ａｇ系反射金属層となすことを特徴とする。
【００２４】
この方法によると、化合物半導体層側と素子基板側にＡｇ系金属層を振り分けて形成し、これらを相互に密着させて拡散熱処理することにより貼り合わせ、一体化してＡｇ系反射金属層とする。Ａｇ系金属層同士は比較的低温で一体化が可能である。従って、本発明の発光素子を容易にかつ高品質にて製造することができる。前述の通り、第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とをいずれもＡｇ含有率が９５質量％以上のものとしておくことで、第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とを貼り合わせるための拡散熱処理の設定範囲の下限を１００℃前後にまで低温化することが可能となる。この場合、拡散熱処理は、１００℃以上の適当な温度に定めることができる。Ａｇ系反射金属層（ひいては、第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層）の材質として、より具体的には純Ａｇ（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。
【００２５】
化合物半導体層を（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）にて形成する場合、該化合物半導体層の貼り合わせ側主表面にＡｇＧｅＮｉ接合層を形成し、該ＡｇＧｅＮｉ接合層を覆うように第一Ａｇ系金属層を形成することができる。この場合、ＡｇＧｅＮｉ接合層と化合物半導体層との合金化熱処理を３５０℃以上５５０℃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。
【００２６】
また、Ｓｉ基板よりなる素子基板の貼り合わせ側主表面にＡｇＳｂ接合層を形成し、該ＡｇＳｂ接合層を覆うように第二Ａｇ系金属層を形成することができる。この場合、ＡｇＳｂ接合層とＳｉ基板との合金化熱処理を例えば８００℃以上９５０℃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。
【００２７】
第一Ａｇ系金属層と第二Ａｇ系金属層とが、いずれもＡｇ含有率が９５質量％以上のものであれば、拡散熱処理は１００℃以上８４０℃未満の広い範囲にて設定が可能となる。ただし、１００℃未満では貼り合わせ強度が不十分となる。他方、８４０℃以上になるとＳｉ基板とＡｇとの共晶反応が進んで、Ａｇ系反射金属層の反射率が大幅に損なわれることにつながる。
【００２８】
【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、Ａｇ系反射金属層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。
【００２９】
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。図１の発光素子１００では、金属電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、Ａｇ系反射金属層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。
【００３０】
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接合層を用いてもよい。
【００３１】
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、Ａｇ系反射金属層１０を挟んで貼り合わされている。また、Ｓｉ単結晶基板７とＡｇ系反射金属層１０との間には、基板側Ａｇ系接合層としてＡｇＳｂ層３１（例えばＳｂ：５質量％）が介挿されている。なお、ＡｇＳｂ接合層３１に代えてＡｇＳｎ接合層を用いてもよい。
【００３２】
Ａｇ系反射金属層１０は、発光層部２４（化合物半導体層）と接する第一Ａｇ系金属層１０ａと、Ｓｉ基板７と接する第二Ａｇ系金属層１０ｂとが拡散熱処理により貼り合わされたものである。発光層部２４とＡｇ系反射金属層１０との間には、発光層部側Ａｇ系接合層としてＡｇＧｅＮｉ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。ＡｇＧｅＮｉ接合層３２は、Ａｇ系反射金属層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。そして、Ａｇ系反射金属層１０と前述のＡｇＳｂ接合層３１及びＡｇＧｅＮｉ接合層３２がＡｇ系金属層を構成し、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Ａｇ系反射金属層１０は、純ＡｇもしくはＡｇ含有率が９５質量％以上のＡｇ合金よりなる。
【００３３】
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、Ａｇ系反射金属層１０による反射光が重畳される形で取り出される。Ａｕ系反射金属層を用いた従来の発光素子は、ＡｌＧａＩｎＰを用いた発光層部の場合、発光波長が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下のとき、Ａｕ系反射金属層による吸収が大きくなり、反射率が低下しやすい欠点がある。しかしながら、本実施形態の発光素子１００のようにＡｇ系反射金属層１０を用いると、上記のような発光波長の発光層部２４を形成した場合も反射率が低下せず、素子の光取出し効率を著しく高めることができる。
【００３４】
なお、Ａｇ系反射金属層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）。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、工程２に示すように、発光層部２４の主表面に、ＡｇＧｅＮｉ接合層３２を分散形成する。ＡｇＧｅＮｉ接合層３２を形成後、次に、３５０℃以上５５０℃以下の温度域で合金化熱処理を行ない、その後、ＡｇＧｅＮｉ接合層３２を覆うように第一Ａｇ系金属層１０ａを形成する。発光層部２４とＡｇＧｅＮｉ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ＡｇＳｂ接合層３１，１６（前述の通りＡｇＳｎ接合層でもよい）を形成し、８００℃以上９５０℃以下の温度域で合金化熱処理を行なう。そして、ＡｇＳｂ接合層３１上には第二Ａｇ系金属層１０ｂを、ＡｇＳｂ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。
【００３７】
そして、工程４に示すように、Ｓｉ単結晶基板７の第二Ａｇ系金属層１０ｂを、発光層部２４上に形成された第一Ａｇ系金属層１０ａに重ね合わせて圧迫して、１００℃以上８４０℃未満、例えば１２０℃にて拡散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Ａｇ系金属層１０ａ及び第二Ａｇ系金属層１０ｂを介して発光層部２４に貼り合わせられる。また、第一Ａｇ系金属層１０ａと第二Ａｇ系金属層１０ｂとは一体化し、Ａｇ系反射金属層１０となる。
【００３８】
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。このように、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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、以上の実施形態では、発光層部２４の各層をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成していたが、該各層（ｐ型クラッド層６、活性層５及びｎ型クラッド層４）を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。この場合、発光波長が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下のとき、Ａｇ系反射金属層１０を採用することによる反射率向上効果が大きい。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】本発明の発光素子の一実施形態を積層構造にて示す模式図。
【図２】本発明の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。
【図３】ＡｇＳｂ電極とＳｉ基板とがオーミック接合を形成することを確認した実験結果を示すＩ−Ｖ特性グラフ。
【図４】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  Ｓｉ単結晶基板（素子基板）
９  金属電極
１０  Ａｇ系反射金属層
１０ａ  第一Ａｇ系金属層
１０ｂ  第二Ａｇ系金属層
２４  発光層部
１００  発光素子
【図１】
2004207508.tif 000003
【図２】
2004207508.tif 000004
【図３】
2004207508.tif 000005
【図４】
2004207508.tif 000006