(57)【要約】 【課題】  素子基板との貼り合わせ面側にＡｌ含有化合物半導体層が配置される場合でも、該Ａｌ含有化合物半導体層のＡｌ成分が酸化されることが効果的に防止され、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減が容易な発光素子を提供する。【解決手段】  発光素子１００は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部２４を有した化合物半導体層５０と、該化合物半導体層５０の第二主表面側に貼り合わされた素子基板７とを有する。化合物半導体層５０は、第二主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層２５が形成され、かつ、該Ａｌ含有化合物半導体層２５と素子基板７との間に、Ａｌ含有化合物半導体層２５よりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層２６を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有した化合物半導体層と、該化合物半導体層の第二主表面側に貼り合わされた素子基板とを有し、
前記化合物半導体層は、前記第二主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成され、かつ、該Ａｌ含有化合物半導体層と前記素子基板との間に、前記Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記貼り合わせ側保護層はＡｌを含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記貼り合わせ側保護層は、前記発光層部からのピーク発光波長に対応したフォトンエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により、厚さ１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にて構成されてな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。
【請求項４】
前記発光層部は、ＡｌＧａＩｎＰによりダブルへテロ構造を有するものとして構成され、前記貼り合わせ側保護層はＧａＡｓにて構成されることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
【請求項５】
前記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前記第二主表面側において前記Ａｌ含有化合物半導体層が前記貼り合わせ側保護層により覆われてなり、該貼り合わせ側保護層の主表面に、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前記素子基板が貼り合わされてなり、
前記化合物半導体層と前記金属層との間に、両者の接触抵抗を減ずるための合金成分を含有した接合金属層を前記化合物半導体層と合金化させた貼り合わせ側接合合金化層が配置され、
前記Ａｌ含有化合物半導体層は、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部への、該貼り合わせ側接合合金化層に含有されるＧｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＢｅの少なくともいずれかの拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層とされてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記貼り合わせ側保護層のドーパント濃度が前記拡散ブロック用半導体層よりも高くかつ１×１０１９／ｃｍ３未満に設定されてなることを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記発光層部はダブルへテロ構造を有するものとして構成され、前記Ａｌ含有化合物半導体層をなす前記拡散ブロック用半導体層が一方のクラッド層に接して配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記拡散ブロック用半導体層の厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記拡散ブロック用半導体層はｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記発光層部は前記拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成され、かつ前記発光層部のｎ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置されてなり、
前記貼り合わせ側接合合金化層を形成する前記接合金属層はＧｅを含有した合金からなり、前記拡散ブロック用半導体層は、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部へのＧｅ拡散を抑制するものであることを特徴とする請求項８記載の発光素子。
【請求項１０】
前記接合金属層は、Ａｕを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｕＧｅＮｉ合金、又はＡｇを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｇＧｅＮｉ合金であることを特徴とする請求項９記載の発光素子。
【請求項１１】
前記拡散ブロック用半導体層はｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記発光層部は前記拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成され、かつそのｐ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置されてなり、
前記貼り合わせ側接合合金化層を形成する前記接合金属層はＢｅ又はＺｎを含有した合金からなり、前記拡散ブロック用半導体層は、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部へのＢｅ又はＺｎ拡散を抑制するものであることを特徴とする請求項８記載の発光素子。
【請求項１２】
前記接合金属層は、Ａｕを主成分としてＢｅ又はＺｎを含有するＡｕＢｅ合金又はＡｕＺｎ合金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】
前記発光層部がＡｌＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有し、前記拡散ブロック用半導体層がＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなることを特徴とする請求項５ないし請求項１２のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記化合物半導体層は、前記発光層部の第一主表面側にＡｌを含有した化合物半導体からなるＡｌ含有電流拡散層が形成され、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面が該Ａｌ含有電流拡散層よりもＡｌ含有量の少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光取出面側保護層にて覆われ、当該光取出面側保護層の表面の一部を覆う形で光取出面側電極が配置され、該光取出電極の周囲領域が光取出領域とされてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記貼り合わせ側保護層はＡｌを含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１４記載の発光素子。
【請求項１６】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有し、少なくとも一方の主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層を有する化合物半導体層を成長用基板上にエピタキシャル成長するに際し、前記成長用基板上に前記Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量の少ない化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層をエピタキシャル成長し、該貼り合わせ側保護層に続く形で前記化合物半導体層の残余の部分を前記Ａｌ含有化合物半導体層の側からエピタキシャル成長する化合物半導体層成長工程と、
前記貼り合わせ側保護層により前記Ａｌ含有化合物半導体層の酸化を抑制しつつ、前記化合物半導体層から前記成長用基板を化学エッチングにより除去する成長用基板除去工程と、
前記貼り合わせ側保護層を介して前記Ａｌ含有化合物半導体層に素子基板を貼り合せる貼り合わせ工程と、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【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、反射用の金属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。金属層は反射率が高く、また、反射率の入射角依存性が小さい利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２の発光素子においては、発光層部を含む化合物半導体層に素子基板を貼り合せる際に、化合物半導体層の貼り合わせ面を大気中に露出させつつ貼り合わせのハンドリングを行なわなければならない。しかし、化合物半導体層の貼り合わせ面側がＡｌを含有した化合物半導体からなる場合、Ａｌの酸化により絶縁性被膜が形成されやすい。特に、化合物半導体層の貼り合わせ面が成長用基板の除去により形成される場合、成長用基板を除去する際の化学エッチング時にＡｌの酸化は一層進みやすくなり、絶縁性被膜形成による素子基板との間の接触抵抗ひいては発光素子の順方向電圧の上昇を招きやすくなる。
【０００６】
本発明の課題は、素子基板との貼り合わせ面側にＡｌ含有化合物半導体層が配置される場合でも、該Ａｌ含有化合物半導体層のＡｌ成分が酸化されることが効果的に防止され、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減が容易な発光素子と、その製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有した化合物半導体層と、該化合物半導体層の第二主表面側に貼り合わされた素子基板とを有し、
化合物半導体層は、第二主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成され、かつ、該Ａｌ含有化合物半導体層と素子基板との間に、Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層を有することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の発光素子によると、素子基板に貼り合わされる化合物半導体層の第二主表面（貼り合わせ側の主表面）側に、Ａｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成されている場合に、該Ａｌ含有化合物半導体層を、それよりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層にて覆い、当該貼り合わせ側保護層にて素子基板との貼り合わせを行なうようにした。これにより、Ａｌ含有化合物半導体層の表面酸化を効果的に防止でき、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の発光素子の製造方法は、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有し、少なくとも一方の主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層を有する化合物半導体層を成長用基板上にエピタキシャル成長するに際し、成長用基板上にＡｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量の少ない化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層をエピタキシャル成長し、該貼り合わせ側保護層に続く形で化合物半導体層の残余の部分をＡｌ含有化合物半導体層の側からエピタキシャル成長する化合物半導体層成長工程と、
貼り合わせ側保護層によりＡｌ含有化合物半導体層の酸化を抑制しつつ、化合物半導体層から成長用基板を化学エッチングにより除去する成長用基板除去工程と、
貼り合わせ側保護層を介してＡｌ含有化合物半導体層に素子基板を貼り合せる貼り合わせ工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の方法においては、化合物半導体層の貼り合わせ面側にＡｌ系化合物半導体層が位置し、かつ、成長用基板の化学エッチング除去により該側に貼り合わせ面が形成されるにもかかわらず、貼り合わせ側保護層によりＡｌ含有化合物半導体層の酸化が効果的に抑制される。その結果、貼り合わせ面側のＡｌ含有化合物半導体層の、基板除去時の表面酸化を効果的に防止でき、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減を図ることができる。貼り合わせ側保護層は、Ａｌを含有しない化合物半導体により構成することがより好ましい。
【００１１】
発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体においては、発光波長を短波長側に設定したい場合に、発光層部（活性層）にＡｌを添加してバンドギャップエネルギーを高めることが通常行なわれる。従って、Ａｌ含有量を低減する必要のある貼り合わせ側保護層は、発光層部からのピーク発光波長に対応したフォトンエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により構成されることも多い。この場合、貼り合わせ側保護層は、発光光束に対する吸収層として作用するため、その厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にて構成することが望ましい。貼り合わせ側保護層の厚さが１ｎｍ未満では、Ａｌ含有化合物半導体層に対する酸化防止効果が不十分となり、厚さが２０ｎｍを超えると発光光束に対する吸収が大きくなり、光取出し効率の低下につながる。なお、発光層部がＡｌＧａＩｎＰによるダブルへテロ構造にて構成される場合、Ａｌ酸化防止の機能を高め、かつ、成長用基板及び発光層部との格子整合性を考慮すれば、貼り合わせ側保護層をＧａＡｓにて構成することが最も望ましいといえる。なお、ダブルへテロ構造に含まれる活性層は単一層であってもよいし、量子井戸構造をなす複数層にて構成されていてもよい。
【００１２】
なお、ＡｌＧａＩｎＰは、ＧａＡｓ単結晶基板上にエピタキシャル成長が可能な（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）混晶化合物のことであり、混晶比ｘ，ｙの選択によっては含有されないＩＩＩ族元素を生ずることもあるが、本明細書では、こうした場合も総称して「ＡｌＧａＩｎＰ」と記載するものとする（従って、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎの３つのＩＩＩ族元素を全て含有することを、必ずしも意味しない場合がある）。
【００１３】
本発明の発光素子は以下のように構成することができる。すなわち、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をなすＡｌ含有化合物半導体層を覆う形で貼り合わせ側保護層が形成され、該貼り合わせ側保護層の主表面に、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を貼り合わせる。貼り合わせ側保護層と金属層との間には、両者の接触抵抗を減ずるための合金成分を含有した接合金属層を化合物半導体層と合金化させた貼り合わせ側接合合金化層が配置される。Ａｌ含有化合物半導体層は、発光層部からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層とされる。
【００１４】
発光層部がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合、貼り合わせ側接合合金化層を構成するＧｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＢｅなどの成分は発光層部への拡散を生じやすいが、拡散ブロック用半導体層をＡｌ含有半導体層として構成すれば、貼り合わせ側接合合金化層に含有されるこれらの成分の拡散を効果的に抑制することができる。すなわち、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散が拡散ブロック用半導体層により妨げられ、ひいては該拡散の影響が発光層部に及びにくくなる。また、拡散ブロック用半導体層は発光層部からの発光光束に対して透光性を有するので、反射に関与する光束が該拡散ブロック用半導体層での吸収により減衰する心配もない。従って、発光層部の発光能力を十分に引き出すことができ、金属層の反射効果による光取出し効率も良好となって、発光強度が大幅に改善された発光素子が実現する。また、拡散ブロック用半導体層がＡｌ含有半導体層として形成されるが、本発明に従い、これを貼り合わせ側保護層にて覆うことにより、基板除去時等においてその表面が酸化される不具合も防止できる。
【００１５】
この場合、貼り合わせ側保護層のドーパント濃度を拡散ブロック用半導体層よりも高く設定しておけば、金属層と拡散ブロック用半導体層との接触抵抗の低減を図る上で有利である。該接触抵抗低減効果を高めるには、貼り合わせ側保護層のドーパント濃度は、具体的には５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満、より好ましくは８×１０１７／ｃｍ３以上５×１０１８／ｃｍ３以下に設定することが望ましい。貼り合わせ側保護層のドーパント濃度が１×１０１９／ｃｍ３以上になると、貼り合わせ側保護層による光の吸収が急激に増加する。
【００１６】
発光層部は、前述のごとく、導電型の異なる２つのクラッド層間に活性層を挟みこんだダブルへテロ構造を有するものとして構成できるが、この場合、拡散ブロック用半導体層が一方のクラッド層に接して配置されることが望ましい。ダブルへテロ構造の活性層は、発光再結合確率を向上させるために通常ノンドープにて構成され、貼り合わせ側接合合金化層からの成分拡散による発光効率の低下を特に生じやすい。従って、一方のクラッド層に接して拡散ブロック用半導体層を設けて、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散を抑制することが特に有効となる構造の一つである。また、クラッド層は、該クラッド層から活性層へのドーパント拡散が過度に進まないよう、ドーピングの濃度が比較的低めに設定される。このため、クラッド層の厚さは、直列抵抗の増加を軽減するためなるべく薄く設定することが望ましいが、クラッド層を経た活性層部までの成分拡散距離が短くなるので、貼り合わせ側接合合金化層からの成分拡散の影響をより受けやすくなる。従って、本発明のように拡散ブロック用半導体層を設けることは、クラッド層厚さが薄くなる場合（例えば、０．３μｍ以上２μｍ未満）に、より顕著な効果を発揮する。
【００１７】
拡散ブロック用半導体層の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。拡散ブロック用半導体層の厚さが０．５μｍ未満では、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へ向かう成分拡散を妨害する効果が不十分となる。他方、拡散ブロック用半導体層の厚さが３μｍを超えると効果が飽和し、不必要に厚い拡散ブロック用半導体層をエピタキシャル成長させることによる無駄が多くなる。
【００１８】
貼り合わせ側接合合金化層を発光層部のｎ型層側に形成する場合は、本発明の発光素子を次のように構成することができる。すなわち、拡散ブロック用半導体層をｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、発光層部を該拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、かつ発光層部のｎ型層側を、拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層を形成する接合金属層はＧｅを含有した合金にて構成することが、ｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と良好なオーミック接触を形成する上で有利である。そして、拡散ブロック用半導体層を、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へのＧｅ拡散を抑制するものとすれば、発光層部へのＧｅ拡散を阻止することができ、ひいてはＧｅ拡散による発光層部の発光効率低下を効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、貼り合わせ側接合合金化層を発光層部のｐ型層側に形成する場合は、本発明の発光素子を次のように構成することができる。すなわち、拡散ブロック用半導体層をｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、発光層部は拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、かつそのｐ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層を形成する接合金属層はＢｅ又はＺｎを含有した合金にて構成することが、ｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と良好なオーミック接触を形成する上で有利である。そして、拡散ブロック用半導体層を、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へのＢｅ又はＺｎの拡散を抑制するものとすれば、発光層部へのＢｅ又はＺｎの拡散を阻止することができ、ひいてはＢｅ又はＺｎの拡散による発光層部の発光効率低下を効果的に抑制することができる。
【００２０】
そして、発光層部がＡｌＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有するものとして構成され、その一方の（ｎ型又はｐ型）クラッド層側に拡散ブロック用半導体層が接して配置されている場合に、とりわけ上記の効果は顕著である。すなわち、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部は、一般にＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法により成長されることが多いが、結晶欠陥等の少ない良質なＡｌＧａＩｎＰをＭＯＶＰＥにより厚膜に成長させることは非常に難しい。従って、そのクラッド層も通常、０．３μｍ以上２μｍ以下と、相当薄膜に形成される。また、ＡｌＧａＩｎＰ中のＧｅ（ｎ型コンタクト用）あるいはＢｅ（ｐ型コンタクト用）の拡散速度は、合金化熱処理を行なう３００℃以上６６０℃以下の温度域において比較的大きい。そのため、上記のようなＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層上にＧｅ、Ｂｅ又はＺｎを含有した貼り合わせ側接合合金化層が直接形成されていると、ＡｌＧａＩｎＰ活性層へのＧｅ、Ｂｅ又はＺｎの拡散が特に進みやすく、発光強度の低下を招きやすくなるが、貼り合わせ側接合合金化層とクラッド層との間に拡散ブロック用半導体層を配置することで、該不具合を効果的に防止ないし抑制することができる。この場合、拡散ブロック用半導体層をなすＡｌ系化合物半導体層は、具体的にはＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰにて構成できる。これら化合物半導体はＧｅ、Ｂｅ又はＺｎの拡散速度がＡｌＧａＩｎＰよりも小さく、かつ、ＡｌＧａＩｎＰ発光層部よりもバンドギャップが広いので、発光光束に対する透光性も良好であり、本発明に好適に採用することができる。
【００２１】
ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する接合金属層としては、合金化の容易性と、接触抵抗の低減効果との両立が容易であることから、Ａｕを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｕＧｅＮｉ合金、又はＡｇを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｇＧｅＮｉ合金を、本発明に効果的に採用することができる。ＡｕＧｅＮｉ合金あるいはＡｇＧｅＮｉ合金の具体的な組成は、例えばＧｅ：０．１質量％以上２５質量％以下、Ｎｉ：０．１質量％以上２０質量％以下、残部Ａｕ又はＡｇとする組成を例示でき、この範囲外の組成では接触抵抗低減効果が十分に得られない場合がある。この場合、ＧｅとともにＮｉやＡｕ（ＡｕＧｅＮｉ合金の場合のみ）も発光層部への拡散を生じやすく、拡散ブロック用半導体層は、ＧｅとともにＮｉないしＡｕの拡散をブロックするものとして構成しておくことが望ましい。前述のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなる拡散ブロック用半導体層は、ＧｅとともにＡｕやＮｉの拡散をブロックする効果においても優れており、本発明に好適に採用できる。
【００２２】
他方、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する接合金属層としては、ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の場合と同様の観点から、Ａｕを主成分としてＢｅ又はＺｎを含有するＡｕＢｅ又はＡｕＺｎ合金を、本発明に効果的に採用することができる。ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層合金の具体的な組成は、例えばＢｅ又はＺｎ：０．１質量％以上２５質量％以下、残部Ａｕ又はＡｇとする組成を例示でき、この範囲外の組成では接触抵抗低減効果が十分に得られない場合がある。この場合、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕも発光層部への拡散を生じやすく、拡散ブロック用半導体層は、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕの拡散をブロックするものとして構成しておくことが望ましい。前述のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなる拡散ブロック用半導体層は、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕの拡散をブロックする効果においても優れており、本発明に好適に採用できる。
【００２３】
金属層の反射面を形成する部分は、Ａｕを主成分とするＡｕ系反射層とすることができる。Ａｕ系反射層は反射率が高く、また、反射率の入射角依存性が小さい利点がある。この場合、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。Ａｕ層は、反射率の波長依存性において、波長５５０ｎｍより短波長側の可視光域に強い吸収がある。そこで、発光層部のピーク波長を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
【００２４】
なお、Ａｕ系金属層にて反射面を形成する場合、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以上のとき反射率がさらに向上し、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系金属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。こうした色調の発光光束は、前述のＡｌＧａＩｎＰの混晶比調整により容易に実現できる。Ａｕ系反射層を用いる場合、貼り合わせ側接合合金化層は、例えばＡｕＧｅＮｉ合金にて構成することが、Ａｕ系反射層と貼り合わせ側接合合金化層との密着性を高める上で望ましい。
【００２５】
一方、金属層の反射面を形成する部分は、Ａｌを主成分とするＡｌ系反射層とすることもできる。Ａｌの場合は波長５５０ｎｍ未満の可視光域においても、Ａｕのような強い吸収はなく、また、Ａｕに比べるとはるかに安価であり、汎用の反射層として本発明に好適に使用できる。特に、波長４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の青色から緑色にかけての発光波長域に対しては、Ａｕよりも反射率が良好であり、光取出し効率の向上にも寄与する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層は、例えばＡｕＧｅＮｉ合金、ＡｇＧｅＮｉ合金のほかＡｌＧｅＮｉ合金を用いて形成できる。
【００２６】
さらに、金属層の反射面を形成する部分は、Ａｇを主成分とするＡｇ系反射層とすることもできる。Ａｇ系反射層は、Ａｕ系反射層と比べれば安価であり、しかも可視光の略全波長域（３５０ｎｍ以上７００ｎｍ）に渡ってＡｕ系金属よりも良好な反射率を示し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系反射層と比較した場合、青色から緑色の発光に対しても、酸化皮膜等の形成による反射率低下も生じにくい。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。当然、ピーク波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の青色から緑色の発光波長域においても良好な反射率が得られる。
【００２７】
なお、前述のＡｌ系反射層はＡｇ系反射層と比較しても安価であるが、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。他方、Ａｇ系反射膜はＡｌ系反射層より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。なお、青色系のピーク波長を有する発光層部としては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系発光層部を例示できる。なお、Ａｇ系反射層を用いる場合、貼り合わせ側接合合金化層はＡｇＧｅＮｉ合金を用いることが、Ａｇ系反射層との密着性も良好であり、本発明に好適である。
【００２８】
金属層と拡散ブロック用半導体層との間に配置する貼り合わせ側接合合金化層は、金属層の主表面上に分散する形で配置することが好ましい。貼り合わせ側接合合金化層はオーミック接合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、かつ、拡散ブロック用半導体層との合金化を伴うので反射率が若干劣る。そこで、貼り合わせ側接合合金化層を金属層の主表面上に分散形成しておけば、貼り合わせ側接合合金化層の非形成領域で高い反射率を確保できる。なお、光取出効果を十分に高めるために、金属層に対する貼り合わせ側接合合金化層の形成面積率（金属層の全面積にて貼り合わせ側接合合金化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。貼り合わせ側接合合金化層の形成面積率が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。
【００２９】
次に、本発明の発光素子において、化合物半導体層は、発光層部の第一主表面側にＡｌを含有した化合物半導体からなるＡｌ含有電流拡散層が形成され、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面が該Ａｌ含有電流拡散層よりもＡｌ含有量の少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光取出面側保護層にて覆われ、当該光取出面側保護層の表面の一部を覆う形で光取出面側電極が配置され、該光取出電極の周囲領域が光取出領域とされてなるものとして構成できる。Ａｌ含有電流拡散層はバンドギャップエネルギーが比較的大きく、発光層部からの発光光束に対する吸収を抑制しつつ電流拡散効果を高め、ひいては発光効率及び光取出し効率の双方の改善に寄与できる利点がある。そして、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面を、Ａｌ含有量の少ない光取出面側保護層で覆うことにより、Ａｌ含有電流拡散層の酸化防止、ひいては光取出面側電極との接触抵抗増大の防止を図ることができる。なお、光取出面側保護層はＡｌを含有しない化合物半導体（例えばＧａＡｓ）にて構成することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の適用対象となる発光素子の概念図である。該発光素子１００は、素子基板としてのＳｉ単結晶よりなるＳｉ基板７（本実施形態ではｎ型であるがｐ型でもよい）の第一主表面上に、金属層としてのＡｕ系金属層１０を介して発光層部２４を有する化合物半導体層５０が貼り合わされた構造を有してなる。化合物半導体層５０は、第二主表面側から貼り合わせ側保護層２６、拡散ブロック用半導体層２５、発光層部２４、電流拡散層２０及び光取出面側保護層２７がこの順序で積層形成されたものである。本実施形態において各層及び基板の主表面は、図１のごとく、発光素子１００の光取出面ＰＦを上側にした状態を正置状態として、該正置状態における図面上側に表れる面を第一主表面、下側に表れる面を第二主表面として統一的に記載する。従って、工程説明の都合上、上記正置状態に対し上下を反転した転置状態にて図示を行なう場合は、該図示における第一主表面と第二主表面の上下関係も反転する。
【００３１】
発光層部２４は、ノンドープの（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（ｐ型ドーパントは例えばＺｎあるいはＭｇ：他のｐ型層についても同じ）と、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（ｎ型ドーパントは例えばＳｉ、Ｓ、ＳｅあるいはＴｅ：他のｎ型層についても同じ）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。
【００３２】
ｎ型クラッド層４及びｐ型クラッド層６の厚さは、例えばそれぞれ０．８μｍ以上４μｍ
以下（望ましくは０．８μｍ以上２μｍ以下）であり、活性層５の厚さは例えば０．４μｍ以上２μｍ以下（望ましくは０．４μｍ以上１μｍ以下）である。発光層部２４全体の厚さは、例えば２μｍ以上１０μｍ以下（望ましくは２μｍ以上５μｍ以下）である。さらに、電流拡散層２０の厚さは、例えば５μｍ以上２８μｍ以下（望ましくは８μｍ以上１５μｍ以下）である。従って、化合物半導体層５０の厚さは、例えば７μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは５μｍ以上１５μｍ以下）である。電流拡散層２０の厚さが５μｍ未満では面内の電流拡散効果が低下して光取出し効率の低下を招く場合がある。他方、電流拡散層２０の厚さが２８μｍを超えると、該電流拡散層２０をエピタキシャル成長する際の熱履歴により活性層５へのドーパント拡散が進み、発光効率の低下につながる場合がある。
【００３３】
Ｓｉ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、Ａｕ系金属層１０を挟んで貼り合わされている。Ａｕ系金属層１０は、化合物半導体層５０と接する第一Ａｕ系金属層１０ａと、Ｓｉ基板７と接する第二Ａｕ系金属層１０ｂとが貼り合わせにより一体化したものであり、見かけ上は単一のＡｕ系金属層である。これら第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂ（ひいてはＡｕ系金属層１０）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】
金属層をなすＡｕ系金属層１０は、本実施形態では反射層も兼ねるものとなっている。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、Ａｕ系金属層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１０μｍ以下）。
【００３５】
化合物半導体層５０の第二主表面側には、発光層部２４からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、貼り合わせ側接合合金化層３１から発光層部２４への成分拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層２５がＡｌ含有化合物半導体として形成され、当該拡散ブロック用半導体層２５の第二主表面が、ＧａＡｓ層からなる貼り合わせ側保護層２６にて覆われている。
【００３６】
拡散ブロック用半導体層２５は、ｎ型のＡｌＧａＡｓ、具体的にはｎ型クラッド層４に格子整合し（格子定数差にて１％以内）、かつ、活性層５よりもバンドギャップが広くなるように、ＡｌａＧａ１−ａＡｓのＡｌＡｓ混晶比ａが０．４以上１以下に調整されたＡｌＧａＡｓよりなる。なお、拡散ブロック用半導体層２５の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下である。また、貼り合わせ側保護層２６をなすＧａＡｓ層は、厚さが１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、拡散ブロック用半導体層２５よりもドーパント濃度が高く設定されている（ｎ型ドーパント濃度：５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満）。
【００３７】
化合物半導体層５０とＡｕ系金属層１０との間には、該Ａｕ系金属層１０と化合物半導体層６０との接触抵抗を減ずるために貼り合わせ側接合合金化層３１が配置されている。貼り合わせ側接合合金化層は、本実施形態ではＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１であり、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）を化合物半導体層５０と合金化したものである。ＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１はＡｕ系金属層１０の第一主表面上に分散形成され、その形成面積率（金属層１０の第一主表面全面積に対する接合合金化層３１の合計面積の比率で表す）は１％以上２５％以下である。
【００３８】
Ｓｉ基板７と第二Ａｕ系金属層１０ｂとの間には、基板側接合合金化層としてＡｕＳｂ接合合金化層３２（例えばＳｂ：５質量％）が介挿されている。なお、ＡｕＳｂ接合合金化層３２に代えてＡｕＳｎ接合合金化層を用いてもよい。そして、本実施形態においては、該ＡｕＳｂ接合金属層３２の全面が、後述の貼り合わせ熱処理時においてＳｉ基板７からのＳｉ成分がＡｕ系金属層１０へ拡散するのを防ぐ拡散阻止層（具体的にはＴｉ層である）１０ｃにより覆われている。拡散阻止層１０ｃの厚さは５０ｎｍ以上５μｍ以下（本実施形態では２００ｎｍ）である。なお、拡散阻止層はＴｉ層に代えてＮｉ層又はＣｒ層にて構成してもよい。また、Ａｕ系金属層１０（第二Ａｕ系金属層１０ｂ）は、該拡散阻止層１０ｃの全面を覆う形でこれと接するように配置されている。
【００３９】
他方、発光層部２４の第一主表面上には、ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０が形成され、その第一主表面がＧａＡｓ層からなる光取出面側保護層２７（ｐ型ドーパント濃度：５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満）にて覆われている。光取出面側保護層２７の厚さは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。そして、その光取出面側保護層２７の第一主表面の略中央に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取出面側電極（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。なお、光取出面側保護層２７上には、ＡｕＢｅ合金等を用いて形成された光取出面側接合合金化層９ａが形成され、その上に光取出面側電極９が配置されている。光取出面側電極９の全体をＡｕＢｅ合金にて構成することも可能である。そして、光取出面側電極９の周囲の領域が、発光層部２４からの光取出領域をなしている。
【００４０】
また、Ｓｉ基板７の裏面にはその全体を覆うように裏面電極（例えばＡｕ電極である）１５が形成されている。裏面電極１５がＡｕ電極である場合、裏面電極１５とＳｉ基板７との間には基板側接合合金化層として、ＡｕＳｂ接合合金化層１６が介挿される。なお、ＡｕＳｂ接合合金化層１６に代えてＡｕＳｎ接合合金化層を基板側接合合金化層として用いてもよい。
【００４１】
以下、上記発光素子１００の製造方法の具体例について説明する。
まず、図２の工程１に示すように、成長用基板をなすＧａＡｓ単結晶基板１の主表面に、ｎ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、この順序にてエピタキシャル成長させる。その後、厚さ例えば５ｎｍのＧａＡｓ層からなる光取出面側保護層２６、及び厚さ例えば２μｍのＡｌＧａＡｓよりなる拡散ブロック用半導体層２５、さらに、発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４（厚さ：例えば１μｍ）、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５（厚さ：例えば０．６μｍ）、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（厚さ：例えば１μｍ）を、この順序にエピタキシャル成長させる。発光層部２４の全厚は２．６μｍである。その後、ｐ型ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０を例えば５μｍエピタキシャル成長させ、さらにＧａＡｓからなる光取出面側保護層２７（厚さ例えば５ｎｍ）をエピタキシャル成長させる。これら各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なうことができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ及びＡｓの各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる；
・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；
・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など；
・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
・Ｐ源ガス；ターシャルブチルホスフィン（ＴＢＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
・Ａｓ源ガス；ターシャルブチルアルシン（ＴＢＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）など。
【００４２】
また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）など。
・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
・Ｓｉ源：モノシランなどのＳｉ水素化物など。
【００４３】
これによって、ＧａＡｓ単結晶基板１上には、光取出面側保護層２６、拡散ブロック用半導体層２５、発光層部２４、電流拡散層２０及び光取出面側保護層２７からなる化合物半導体層５０が形成される。化合物半導体層５０の厚さは約９．６μｍであり、ＧａＡｓ単結晶基板１を除去した場合、これを単独で無傷にハンドリングすることは事実上不可能である。なお、化合物半導体層５０の第一主表面には、この段階でＡｕＢｅ接合金属層９ａ’とこれを覆う光取出面側電極９をパターニング形成する。このＡｕＢｅ接合金属層９ａ’及び光取出面側電極９の蒸着形成に際したハンドリングのため、Ａｌ含有化合物半導体からなる電流拡散層２０は大気中に曝される場合があるが、光取出面側保護層２７により覆われているため、電流拡散層２０のＡｌ成分の酸化を防止することができる。このあと引き続き光取出側合金化熱処理を行ってＡｕＢｅ接合金属層９ａ’を光取出面側接合合金化層９ａとしてもよいが、本実施形態では該光取出側合金化熱処理を、後述の第一Ａｕ系金属層１０ａ側のＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１を形成する際の、貼り合わせ側合金化熱処理に兼用させている。
【００４４】
次に、工程２に示すように、化合物半導体層５０の第一主表面に高分子材料結合層１１１を、光取出面側電極９を覆う形態で塗付形成し、工程３に示すように、高分子材料結合層１１１を加熱軟化させた状態で、別途用意した仮支持基板１１０を重ね合わせて密着させ、その後冷却して該高分子材料結合層１１１を硬化させることにより、化合物半導体層５０と仮支持基板１１０とを高分子材料結合層１１１を介して貼り合わせた仮支持貼り合わせ体１２０を作成する（工程３）。この時点では、化合物半導体層５０の第二主表面側には、成長用基板であるＧａＡｓ単結晶基板１が付随した状態となっている。
【００４５】
仮支持基板１１０の材質は、後述の合金化熱処理時においても剛性を保ち、かつ、ガス発生等が少ない材料で構成する。具体的には、Ｓｉ基板やセラミック板（例えばアルミナ板）、あるいは金属板等で構成することができる。その厚さは、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であるが、もっと厚くてもよい。他方、高分子材料結合層１１１としては、ホットメルト型接着剤やワックス類を用いることができ、具体的には、不活性ガス雰囲気中にて３００℃以上４５０℃以下の温度範囲で後述の合金化熱処理を行なう際に、該３００℃以上４５０℃以下の温度域での蒸気圧（定容積条件で測定した平衡蒸気圧とする）が１０ｔｏｒｒ以下のものを使用する。
【００４６】
例えば、ホットメルト型接着剤を用いる場合、硬化状態にて高分子材料結合層１１１の保形性を確保する基材樹脂と、昇温により軟化した基材樹脂に、貼り合わせに必要な粘着力を付与する粘着付与高分子材とを配合したものを使用する。基材樹脂の材質としては、設定される合金化熱処理温度よりも熱分解温度が高いものを使用する必要があり、該合金化熱処理温度が３００℃以上４５０℃以下に設定されることを考慮すれば、ポリプロピレンないしポリエチレン（熱分解温度：３３０℃以上４５０℃以下）、ポリスチレン（熱分解温度：３００℃以上４００℃以下）、ナイロン（熱分解温度：３１０℃以上３８０℃以下）などを例示でき、この他、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの使用も可能である。他方、粘着付与高分子材としては、種々のテルペン系樹脂（テルペン重合体、芳香族変性テルペン重合体、テルペン系水素添加樹脂、テルペンフェノール共重合体など）やαピネン樹脂、βピネン樹脂などを使用できる。接着剤全体としての熱処理温度での蒸気圧を低く保つには、粘着付与高分子材として分子量のなるべく大きいものを使用することが望ましいが、反面、分子量が大きくなりすぎると粘着性付与力が低くなり、高分子材料結合層１１１としての機能に支障をきたす。従って、使用する粘着付与高分子材の分子量と基材樹脂に対する配合量は、蒸気圧と粘着力とのバランスを考慮して適性に選定する必要がある。高分子材料結合層に対し、貼り合わせに必要な適度な粘着力を付与するには、粘着付与高分子材として基材樹脂よりも熱分解温度が低いものを選定しなければならないことも多く、基材樹脂と粘着付与高分子材との合計量に対する粘着付与高分子材の含有比率は、必要最小限（例えば１質量％以上３０質量％以下）に留めることが望ましい。
【００４７】
本発明に適した高分子材料結合層１１１を形成するためのワックスの市販品（商品名）としては、アピエゾン・ワックスＷ（M&I Materials Ltd.社製）、スペースリキッド（日化精工社製）あるいはプロテクトワックス等を例示することができる。これらのワックスは、いずれもガラス転移温度が８０℃以上９０℃以下（例えば８５℃）である。
※商標名かどうかは確認できませんでした。とりあえず、商品名としておきました。
【００４８】
次に、図３の工程４に示すように、仮支持貼り合わせ体１２０に付随している成長用基板としてのＧａＡｓ単結晶基板１を除去する。該除去は、例えば仮支持貼り合わせ体１２０（工程３参照）をＧａＡｓ単結晶基板１とともにエッチング液（例えば１０％フッ酸水溶液）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、該ＧａＡｓ単結晶基板１を仮支持貼り合わせ体１２０から剥離する形で実施することができる。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。なお、高分子材料結合層１１１は、上記のエッチング液に対し耐腐食性を有したものを用いることが望ましい。
【００４９】
ここで、このＧａＡｓ単結晶基板１を除去する際の化学エッチングに際して、該エッチングにより露出形成される貼り合わせ面側には、Ａｌ含有化合物半導体層（具体的にはＡｌＡｌＧａＡｓ層）からなる拡散ブロック用半導体層２５が位置している。しかし、Ａｌを含有しないＧａＡｓからなる光取出面側保護層２６により該拡散ブロック用半導体層２５が覆われているので、上記エッチングに際して拡散ブロック用半導体層２５のＡｌ成分が酸化される不具合が効果的に防止される。
【００５０】
ＧａＡｓ単結晶基板１が除去された化合物半導体層５０は、高分子材料結合層１１１を介して仮支持基板１１０と貼り合わされ、仮支持貼り合わせ体１２０を形成している。これにより、化合物半導体層５０はごく薄いにもかかわらず、ＧａＡｓ単結晶基板１のエッチング除去時に泡等の衝撃で破壊される不具合を生じにくく、かつ、ＧａＡｓ単結晶基板１の除去後も仮支持貼り合わせ体１２０の形で補強されているために、以降の工程に供する際のハンドリングを容易に行なうことが可能となる。
【００５１】
次に、工程５に示すように、上記仮支持貼り合わせ体１２０の状態で、ＧａＡｓ単結晶基板１の除去により露出した化合物半導体層５０の第二主表面（光取出面側保護層２６により覆われている）にＡｕＧｅＮｉ接合金属層を分散形成し、さらに該ＡｕＧｅＮｉ接合金属層をＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１とするための貼り合わせ側合金化熱処理を行なう。このとき、光取出面側電極９に対するＡｕＢｅ接合金属層９ａ’の合金化も同時に行なうことができる（つまり、光取出側合金化熱処理にも兼用されている）。ここで、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層が形成される光取出面側保護層２６は、ドーパント濃度を高めたＧａＡｓ層にて形成されているので、接触抵抗低減効果が一層高められている。
【００５２】
ＡｕＧｅＮｉ接合金属層の成膜は、真空雰囲気にてスパッタリングあるいは真空蒸着等により行なわれる。具体的には該成膜を、温度６０℃以上１５０℃以下、真空度（圧力）１×１０−６ｔｏｒｒ以上１×１０−４ｔｏｒｒ以下の条件下で行なう（必要であれば、仮支持貼り合わせ体１２０を図示しないヒータにより加熱することができる）。高分子材料結合層１１１として、上記温度範囲での蒸気圧が１×１０−６ｔｏｒｒ以下のものを採用することで（前述の市販品はこの条件も満たす）、高分子材料結合層１１１からのガスにより、成膜される接合金属層の品質が低下する不具合を効果的に防止できる。
【００５３】
また、合金化熱処理は、３００℃以上４５０℃以下の温度の不活性ガス雰囲気下で実施され、具体的には、大気圧と同程度のＮ２等の不活性ガス雰囲気下で行なうことができる。使用する高分子材料結合層１１１は、上記温度範囲での蒸気圧が１０ｔｏｒｒ以下であるので、高分子材料結合層１１１の急激な気化により化合物半導体層５０が破損する不具合を効果的に防止できる。なお、合金化熱処理の上記温度は、高分子材料結合層１１１のガラス転移温度（８０〜９０℃程度）よりも高いので、処理中に高分子材料結合層１１１は軟化する。そこで、合金化熱処理中においては滑り防止のため、仮支持貼り合わせ体１２０を、化合物半導体層５０側を上側、仮支持基板１１０側を下側となるように（つまり、図３の工程５とは上下反対の状態）水平配置し、さらに、セラミック基板やＳｉ基板などの荷重付与体を載置することが望ましい。
【００５４】
また、Ｓｉ基板７を別途用意し、その両主表面にＡｕＳｂ接合金属層を形成して、さらに２５０℃以上３６０℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、それぞれＡｕＳｂ接合合金化層３２，１６とする。このうち、ＡｕＳｂ接合合金化層３２上には、続く素子基板貼り合わせ工程においてＳｉ基板７の成分が第二Ａｕ系金属層１０ｂへ拡散するのを阻止する拡散阻止層１０ｃを形成しておく。他方、ＡｕＳｂ接合合金化層１６上には裏面電極１５を形成する。
【００５５】
次に、素子基板貼り合わせ工程を行なう。具体的には、図３の工程６に示すように、仮支持貼り合わせ体１２０の状態で、化合物半導体層５０の第二主表面に第一Ａｕ系金属層１０ａを形成し、他方、素子基板７の第一主表面側に第二Ａｕ系金属層１０ｂを形成する。なお、各Ａｕ系金属層の形成は、真空雰囲気（スパッタリングあるいは真空蒸着等により）にて行なうことができる。具体的には、温度６０℃以上１５０℃以下、真空度（圧力）１×１０−６ｔｏｒｒ以上１×１０−４ｔｏｒｒ以下の条件にて成膜を行なう。仮支持貼り合わせ体１２０側の第一Ａｕ系金属層１０ａを形成する場合は、高分子材料結合層１１１として、上記温度域での蒸気圧が１×１０−６ｔｏｒｒ以下のものを採用することにより、高分子材料結合層１１１からのガスにより、成膜されるＡｕ系金属層の品質が低下する不具合を効果的に防止できる。
【００５６】
次に、図４の工程７に示すように、化合物半導体層５０側に形成された第一Ａｕ系金属層１０ａを、Ｓｉ基板７側に形成された第二Ａｕ系金属層１０ｂに重ね合わせて圧迫し、１８０℃以上３６０℃以下（前述の合金化熱処理よりも低温とする）、例えば２５０℃にて貼り合わせ熱処理する。これにより、第一Ａｕ系金属層１０ａと第二Ａｕ系金属層１０ｂとが十分な強度にて貼り合わされ、Ａｕ系金属層１０となる。また、化合物半導体層５０とＳｉ基板７とは、Ａｕ系金属層１０を介して貼り合わされ、貼り合わせ結合体１３０となる。第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂとは、いずれも酸化しにくいＡｕを主体に構成されているので、上記貼り合わせ熱処理は、例えば大気中でも問題なく行なうことができる。この段階で既に光取出側及び貼り合わせ側の各合金化熱処理が既に終わっており、貼り合わせ熱処理がそれよりも低温で実施されることにより、接合合金化層からの合金成分がＡｕ系金属層１０からなる反射面の面内に拡散することが効果的に抑制され、ひいてはより反射率の高い反射面を得ることができる。
【００５７】
貼り合わせ熱処理が完了したら仮支持基板分離工程を行なう。仮支持基板分離工程は、図４の工程８に示すように、高分子材料結合層１１１を加熱・軟化させ、仮支持基板１１０を分離・除去する。なお、この分離は、工程７の貼り合わせ熱処理の際に同時に行なうことも可能である。その後、工程９に示すように、化合物半導体層５０の第一主表面上に残存している高分子材料結合層１１１を、トルエンやメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を用いて溶解・除去する。
【００５８】
以上においては、理解を容易にする便宜上、貼り合わせ結合体１３０を作る工程を素子単体の積層形態にて図示しつつ説明していたが、実際は、複数の素子チップがマトリックス状に配列した形で一括形成された貼り合わせウェーハが作成される。そして、この貼り合わせウェーハを通常の方法によりダイシングして素子チップとし、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。
【００５９】
以下、本発明の発光素子の変形例について説明する。
図１の発光素子１００は、図５の発光素子２００のように、拡散ブロック用半導体層２５を、ｎ型ＡｌＧａＡｓに代えて、ｎ型ＡｌＩｎＰにより構成することもできる。この場合、ＡｌＧａＩｎＰよりなるｎ型クラッド層４に格子整合し（格子定数差にて１％以内）、かつ、活性層５よりもバンドギャップが広くなるように、ＡｌｂＩｎ１−ｂＰのＡｌＰ混晶比ｂを、０．５以上１以下に調整することが望ましい。
【００６０】
また、図６の発光素子３００は、金属層１１０を、Ａｇを主成分とするＡｇ系金属層（例えば、Ａｇを９５質量％以上含有するもの：本実施形態では純Ａｇ）とした例であり、コンタクト金属層をＡｇＧｅＮｉ層１３１（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）として構成している。製造方法は、図２〜図４の工程と略同様であるが、工程５において第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂに代えて第一Ａｇ系金属層１１０ａ及び第二Ａｇ系金属層１１０ｂ（図４）を用い、ＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｇＧｅＮｉ層１３１（図６）を形成するようにする。合金化熱処理温度は例えば３００℃以上６６０℃以下である。また、第一Ａｇ系金属層１１０ａ及び第二Ａｇ系金属層１１０ｂの貼り合わせ熱処理温度は、Ａｕ系金属層の場合と略同じ温度域を採用できる。
【００６１】
また、図７の発光素子４００においては、金属層１０のうち、反射面を形成する部分をＡｇ系の反射金属層１０ｒとして形成し、残余の部分をＡｕ系金属層（１０ａ，１０ｂ）として構成した例である。コンタクト金属層はＡｇＧｅＮｉ層１３１により構成している。この場合の製造工程は、図３において、ＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｇＧｅＮｉ層１３１（図７）を形成し、これを覆うように先に反射金属層１０ｒを形成した後、第一Ａｕ系金属層１０ａを形成する。以降の工程は、図３及び図４と全く同じである。なお、図５において、反射金属層１０ｒはＡｌ系金属層として形成してもよく、この場合はＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｌＧｅＮｉ層を形成する。
【００６２】
さらに、図８の発光素子５００は、発光層部２４におけるｐ型クラッド層６、活性層５及びｎ型クラッド層４の積層順序を図１とは逆順とし、拡散ブロック用半導体層２２５をｐ型ＡｌＧａＡｓ層とし、貼り合わせ側保護層２２６をｐ型ＧａＡｓ層とし、コンタクト金属層としてＡｕＢｅ層２３１を形成した例である。拡散ブロック用半導体層２２５は、ＡｕＢｅ層２３１からのＡｕないしＢｅがｐ型クラッド層６側に拡散することを抑制する働きをなす。なお、ＡｕＢｅ層２３１に代えてＡｕＺｎ層を用いた場合も同様の効果が得られる。また、電流拡散層はｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２０とされている。
【００６３】
上記いずれの実施形態においても、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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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方法の一例を示す工程説明図。
【図３】図２に続く工程説明図。
【図４】図３に続く工程説明図。
【図５】本発明の発光素子の第一変形例を積層構造にて示す模式図。
【図６】本発明の発光素子の第二変形例を積層構造にて示す模式図。
【図７】本発明の発光素子の第三変形例を積層構造にて示す模式図。
【図８】本発明の発光素子の第四変形例を積層構造にて示す模式図。
【符号の説明】
【００６５】
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
２４  発光層部
２５  拡散ブロック用半導体層（Ａｌ含有化合物半導体層）
２６  貼り合わせ側保護層
２７  光取出面側保護層
５０  化合物半導体層
１０，１１０  金属層
１０ａ  第一Ａｕ系金属層
１０ｂ  第二Ａｕ系金属層
１１０ａ  第一Ａｇ系金属層
１１０ｂ  第二Ａｇ系金属層
３１  ＡｕＧｅＮｉ接合合金化層（貼り合わせ側接合合金化層）
１３１  ＡｇＧｅＮｉ接合合金化層（貼り合わせ側接合合金化層）
１００，２００，３００，４００，５００  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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【図７】
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【図８】
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