(57)【要約】【課題】  反射金属層の絶縁層に対する付着力に優れたＯＤＲ（Omni-Directional-Reflector）構造を有する半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体層２５の裏面の絶縁層１５（例えばＳｉＯ2 ）と反射層（第２金属層１３（例えばＡｕ））との間に、第２金属層１３よりも絶縁層１５に対する付着力が強く、かつ第２金属層１３と低温で合金化しやすい金属（例えばＡｌ）からなる第１金属層１４を介在させると共に、第２金属層１３と第１金属層１４との界面に合金領域２７を形成する。第２金属層１３と絶縁層１５との間に第１金属層１４が存在するため、第２金属層１３の絶縁層１５に対する付着強度が高くなる。合金領域２７の存在により、絶縁層１５と第２金属層１３との間に第１金属層１４を設けたことに起因して第２金属層１３の反射層としての機能が実質的に妨げられるようなことはない。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光領域を含むと共に表面に出射面を有する半導体層と、
前記半導体層の裏面側に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の前記半導体層とは反対側の面に所定の強度を持って付着された第１金属層と、
前記絶縁層の一部領域に埋設され、前記半導体層と前記第１金属層とを電気的に接続させるコンタクト部と、
前記第１金属層とは異なり、かつ発光波長に対して反射機能を有する金属により形成され、前記第１金属層の前記絶縁層とは反対側の面に設けられると共に前記第１金属層との界面に合金領域を有する第２金属層と
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記絶縁層の厚みは、ｍλ1 ／（４ｎ1 ）以上ｍλ2 ／（４ｎ2 ）以下である
（ｍ；整数、λ1 ，λ2 ；前記発光領域における発光ピーク波長λ0 における発光強度Ｐ0 の１／１０の発光強度を示す波長（λ1 ＜λ2 ）、ｎ1 ，ｎ2 ；波長λ1 ，λ2 に対応する屈折率）
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第２金属層を構成する金属は、Ａｕ（金）もしくはＡｇ（銀）であること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１金属層を構成する金属は、Ａｌ（アルミニウム）であること
を特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２金属層は、厚みが２００ｎｍ以上であること
を特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１金属層は、厚みが３０ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第２金属層に導電性の支持基板が貼り付けられ、前記支持基板および前記半導体層の表面のそれぞれに電極を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項８】
成長基板上に発光領域を含む半導体層を形成したのち、前記半導体層上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層にコンタクトホールを形成したのち、前記コンタクトホールにオーミック接触用の金属を埋設することによりコンタクト部を形成する工程と、
前記絶縁層上に所定の付着強度を有する第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層上に、前記第１金属層とは異なり、かつ発光波長に対して反射機能を有する金属からなる第２金属層を形成する工程と、
前記第１金属層と前記第２金属層との界面に合金領域を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層の厚みを、ｍλ1 ／（４ｎ1 ）以上ｍλ2 ／（４ｎ2 ）以下とする
（ｍ；整数、λ1 ，λ2 ；前記発光領域における発光ピーク波長λ0 における発光強度Ｐ0 の１／１０の発光強度を示す波長（λ1 ＜λ2 ）、ｎ1 ，ｎ2 ；波長λ1 ，λ2 に対応する屈折率）
ことを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１金属層を、前記第２金属層の構成金属よりも前記絶縁層に対する付着力が強く、かつ前記第２金属層と合金化しやすい金属により形成する
ことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２金属層をＡｕ（金）またはＡｇ（銀）、前記第１金属層をＡｌ（アルミニウム）によりそれぞれ形成し、４００℃以下の温度でアニール処理を施すことにより前記合金化領域を形成する
ことを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
導電性の支持基板上にオーミックコンタクト層を形成したのち、前記オーミックコンタクト層と前記半導体層とを重ねて前記支持基板と前記成長基板とを貼り合わせ、そののち前記成長基板を除去し、前記支持基板の裏面および前記半導体層上にそれぞれ電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＤＲ（Omni-Directional-Reflector）構造を有する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置やプロジェクタの光源として、高出力の発光ダイオード等の半導体発光素子が求められている。その一つとして、発光を一方向に取り出すためのＯＤＲ構造を有する発光ダイオードがある（特許文献１）。このＯＤＲ構造は、発光領域を有する半導体層と、Ａｕ（金）やＡｇ（銀）等の反射金属層との間に、ＳｉＯ2 （二酸化珪素）等からなる絶縁層を設け、更にその絶縁層の一部にオーミック電極を形成することによって、半導体層と反射金属層とが電気的に接触可能となるように構成されたものである。このような構造とすることで、反射金属層での反射率が向上し、内部で発生した光を効率良く外部へ取り出すことができるため、高出力の発光ダイオードが作製可能となる。
【０００３】
しかしながら、このようなＯＤＲ構造を有する半導体発光素子は、プロセス途中や通電中に反射金属層が剥がれてしまう等、ハンドリングが非常に困難であった。これは、ＡｕやＡｇ等の高反射率を有する反射金属層の絶縁層に対する付着力が弱いことに起因する。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−３７７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−５６９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＤＲ構造の半導体発光素子を剥がれにくいものとするためには、反射金属層の絶縁層に対する付着力を強めることが必要となるが、絶縁層に反射金属層を直接積層している従来構造のまま、その付着力だけを強めることは難しい。そこで、絶縁層と反射金属層との接合を目的として、新たに接合層を設ける必要がある。
【０００６】
ちなみに、接合金属層を用いた技術として、ＯＤＲ構造ではないが、半導体発光素子の製造過程において、発光層部を含む化合物半導体層、反射金属層、および支持基板を、Ａｕ等の金属層を介して接合するという技術が開示されている（特許文献２）。一般的に、化合物半導体層は全厚みが非常に薄く形成されるため、成長用の基板を除去してしまうと、その後のハンドリングが非常に困難となるが、この製造方法によれば、接合する金属層や支持基板によって素子全体が補強され、成長用基板除去後のハンドリング性が向上する。
【０００７】
しかしながら、上記のような半導体発光素子はＯＤＲ構造ではなく、その積層構造には絶縁層が含まれていないため、反射金属層の絶縁層に対する付着力を強化しなければならないＯＤＲ構造の素子とは、接合層を設ける目的が相違する。従って、上述のような接合金属層を用いた積層構造をＯＤＲ構造の半導体発光素子についてそのまま適用することは困難である。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＯＤＲ構造において、高反射機能を有する金属層の反射率を低減させることなく、絶縁層に対する付着力を向上させることのできる半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体発光素子は、発光領域を含むと共に表面に出射面を有する半導体層と、半導体層の裏面側に設けられた絶縁層と、絶縁層の半導体層とは反対側の面に所定の強度を持って付着された第１金属層と、絶縁層の一部領域に埋設され、半導体層と第１金属層とを電気的に接続させるコンタクト部と、第１金属層とは異なり、かつ発光波長に対して反射機能を有する金属により形成され、第１金属層の絶縁層とは反対側の面に設けられると共に第１金属層との界面に合金領域を有する第２金属層とを備えたものである。ここに、第１金属層の絶縁層に対する所定の付着強度とは、少なくとも第２金属層の絶縁層に対する付着強度よりも大きな値の付着強度であることを意味する。
【００１０】
この半導体発光素子では、半導体層中の発光領域から発せられた光は、半導体層の表面から出射されるが、裏面側に放射された光は、第１金属層、合金領域および第２金属層において反射されたのち、半導体層の表面から出射される。第２金属層と絶縁層との間の第１金属層により、第２金属層と絶縁層との付着強度が高くなるが、第１金属層と第２金属層との界面に合金領域が存在するため、絶縁層と第２金属層との間に第１金属層を設けたことによって第２金属層の反射層としての機能が実質的に妨げられることはない。
【００１１】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、成長基板上に発光領域を含む半導体層を形成したのち、半導体層上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層にコンタクトホールを形成したのち、コンタクトホールにオーミック接触用の金属を埋設することによりコンタクト部を形成する工程と、絶縁層上に所定の付着強度を有する第１金属層を形成する工程と、第１金属層上に、第１金属層とは異なり、かつ発光波長に対して反射機能を有する金属からなる第２金属層を形成する工程と、第１金属層と第２金属層との界面に合金領域を形成する工程とを含むものである。
【００１２】
第１金属層は、第２金属層の構成金属よりも絶縁層に対する付着力が強く、かつ第２金属層と合金化しやすい金属であり、具体的には、第２金属層をＡｕ（金）またはＡｇ（銀）とした場合には、第１金属層をＡｌ（アルミニウム）により形成し、４００℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を施すことにより合金領域を形成することができる。
【００１３】
本発明の半導体発光素子の製造方法では、アニール処理によって第１金属層と第２金属層との界面近傍で金属の相互拡散が起こることにより、第１金属層と第２金属層との間に合金領域が形成される。これにより、反射層（第２金属層）での反射効率が実質的に維持されつつ、第２金属層の絶縁層に対する付着力が高くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半導体発光素子によれば、ＯＤＲ構造において、絶縁層と反射層としての第２金属層との間に、第２金属層よりも絶縁層に対して付着力が強くかつ第２金属層とも合金化しやすい金属によって構成される第１金属層を設けると共に、第１金属層と第２金属層との間に合金領域を形成するようにしたので、反射層（第２金属層）による反射率を実質的に低減させることなく、反射層の絶縁層に対する付着力を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、絶縁層上に第１金属層および第２金属層を形成したのち、アニール処理により第１金属層と第２金属層との界面に合金領域を形成するようにしたので、反射層（第２金属層）での反射効率を実質的に維持しつつ、第２金属層の絶縁層に対する付着力の向上した、本発明の半導体発光素子を効果的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光型の赤色発光ダイオード１の断面構造を表したものである。この発光ダイオード１は、支持基板１１の一面にオーミックコンタクト層１２、第２金属層１３、第１金属層１４、絶縁層１５、ｐ型コンタクト層１６、ｐ型クラッド層１７、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well ：多重量子井戸）活性層１８、ｎ型クラッド層１９およびｎ型コンタクト層２０がこの順に積層された半導体層２５を有すると共にＯＤＲ構造を有している。すなわち、ｐ型コンタクト層１６と第１金属層１４との間の絶縁層１５の一部領域にはコンタクト部２４が埋設されており、これにより第１金属層１４とｐ型コンタクト層１６とが電気的に接続（オーミック接触）されている。支持基板１１の裏面にはｐ側電極２２が、またｎ型コンタクト層２０上にはリング状のｎ側電極２１がそれぞれ設けられている。
【００１８】
支持基板１１は、例えば平板形状のＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板やＧａＰ（ガリウム燐）基板などの導電性基板により構成されている。支持基板１１上のオーミックコンタクト層１２は、例えばＡｕＧｅ（ゲルマニウム金）層、Ｎｉ（ニッケル）層およびＡｕ層をこの順に積層させた構成となっており、その層厚は、例えばＡｕＧｅ層が１６０ｎｍ、Ｎｉ層が４５ｎｍ、Ａｕ層が４００ｎｍである。
【００１９】
第２金属層１３は、発光波長、本実施の形態では赤色発光領域で高反射率を有する金属、例えばＡｕやＡｇ等によって構成されている。例えば、Ａｕを用いた場合、第２金属層１３の厚みは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が望ましく、更に望ましくは３００ｎｍ程度である。
【００２０】
第１金属層１４は、第２金属層１３よりも絶縁層１５に対して付着力が強く、かつ第２金属層１３との間で低温で合金化しやすい金属により構成されている。これらの条件を満たす金属としては、第２金属層１３がＡｕまたはＡｇにより形成されている場合、例えばＡｌ（アルミニウム）が挙げられる。第１金属層１４としてＡｌを用いた場合、その厚みは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下が望ましく、より好ましくは１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に望ましくは１０ｎｍ程度である。
【００２１】
絶縁層１５は、例えばＳｉＯ2 やＳｉＮ（窒化ケイ素）等によって構成されている。絶縁層１５の厚みは、好ましくはｍλ1 ／（４ｎ1 ）以上ｍλ2 ／（４ｎ2 ）以下、より好ましくはｍλ0 ／（４ｎ0 ）となるように構成する（ｍは整数）。なお、図８に示したように、λ0 は発光ピーク波長であり、λ1 およびλ2 は、λ0 における発光強度Ｐ0 の１／１０の発光強度を示す波長である。また、ｎ0 、ｎ1 およびｎ2 は、それぞれ波長λ0 、λ1 およびλ2 に対応する屈折率である。このように絶縁層１５の厚みを構成することによって絶縁層１５における光吸収が抑制され、光の利用効率がより向上する。また、コンタクト部２４は、ｐ型コンタクト層１６（ＡｌＧａＩｎＰ系半導体）と第１金属層１４（Ａｌ）との間でオーミック接触の可能な金属、例えばＡｕＺｎ（亜鉛化金）によって構成されている。コンタクト部２４の数は任意であるが、反射効率を上げる観点からは合計の面積が絶縁層１５の総面積に対して１０％程度以下、望ましくは４％程度の占有率で形成されている。
【００２２】
第２金属層１３と第１金属層１４との界面には、後述のアニール工程において、第２金属層１３を構成する金属（ここではＡｌ）と、第１金属層１４を構成する金属（ここではＡｕまたはＡｇ）とが相互拡散することにより図２に拡大して示したように合金領域２７が形成されている。
【００２３】
ｐ型コンタクト層１６、ｐ型クラッド層１７、ＭＱＷ活性層１８、ｎ型クラッド層１９およびｎ型コンタクト層２０は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体とは、長周期型周期表における３Ｂ属元素のＡｌ、Ｇａ（ガリウム）またはＩｎ（インジウム）と、５Ｂ属元素のＰ（リン）とを含む化合物半導体のことである。ｎ側電極２１およびｐ側電極２２は、それぞれ例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の積層構造により形成されている。
【００２４】
次に、このような構成を有する発光ダイオード１の製造方法の一例を説明する。
【００２５】
まず、図３（Ａ）に示したようにＯＤＲ構造からなる半導体層２５を作製する。すなわち、ＧａＡｓからなる成長基板２６上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を、例えばＭＯＣＶＤ（Metal  Organic Chemical  Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により成長させる。この際、成長に用いる原料としては、例えば、Ａｌについてはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｇａについてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｉｎについてはトリメチルインジウム（ＴＭＩＮ）、Ｐについてはホスフィン（ＰＨ3 ）であり、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。具体的には、成長基板２６の表面に、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型クラッド層１９、ＭＱＷ活性層１８、ｐ型クラッド層１７、ｐ型コンタクト層１６をこの順に成長させ、半導体層２５を形成する。
【００２６】
その後、成長させたｐ型コンタクト層１６上に、例えばＳｉＯ2 からなる絶縁層１５を、例えばｐ−ＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ；プラズマ化学気相成長）やスパッタ法により成膜する。そして、絶縁層１５の一部に、例えばフォト・リソグラフィと弗酸系エッチャントによるウェットエッチングで約Φ１０μｍのコンタクトホールを形成した後に、例えば蒸着やスパッタ法によって、例えばＡｕＺｎを埋め込むことによりコンタクト部２４を形成する。
【００２７】
次に、絶縁層１５の全面に、厚みが例えば１０ｎｍの第１金属層１４と厚みが例えば３００ｎｍの第２金属層１３とをこの順に、例えば蒸着法やスパッタ法により付着させたのち、例えば４００℃の温度でアニール処理を施す。このアニール処理によって、第２金属層１３および第１金属層１４の含有金属（ＡｕとＡｌ）が相互拡散して合金領域２７が形成される。このときの温度は、３００℃以上４００℃以下とすることが好ましい。３００℃よりも低温にすると、ＡｌとＡｕの相互拡散に要する時間が長くなってしまい、また４００℃よりも高温にすると、ＡｌとＡｕ間でオーミック接触が悪くなるからである。
【００２８】
一方、図３（Ｂ）に示したように、支持基板１１上に、例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層を、この順に蒸着させ、オーミックコンタクト層１２を形成する。
【００２９】
続いて、図３（Ｃ）に示したように、オーミックコンタクト層１２の金属面と、第２金属層１３の表面とを重ねて、例えば４００℃程度の温度で加熱しつつ圧着して、成長基板２６上の半導体層２５に支持基板１１を貼り合わせる。その後、図４（Ａ）に示したように、半導体層２５から成長基板１０を研磨とケミカルエッチングにより取り除く。最後に、図４（Ｂ）に示したように、ｎ型コンタクト層２０上に、例えば蒸着法により、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層をこの順に形成してｎ側電極２１を形成する。同時に、支持基板１１側にもｐ側電極２２を形成する。最後に、アニール処理をしてデバイスが完成する。
【００３０】
このようにして形成された本実施の形態の発光ダイオード１では、ＭＱＷ活性層１８から上方に発せられた光はｎ側電極２１の開口（光取り出し口）２３を通して出射されるが、下方に発せられた一部は、絶縁層１５を透過し、第１金属層１４および第２金属層１３により反射されたのち、同じく開口２３から出射される。
【００３１】
このように本実施形態では、発光領域（ＭＱＷ活性層１８）を含む半導体層２５、絶縁層１５、絶縁層１５に対して付着力が強くかつ第２金属層１３と低温で合金化しやすい金属により構成された第１金属層１４、および第２金属層１３が、この順に積層されると共に、第２金属層１３と第１金属層１４とを４００℃以下の低温アニール処理で相互拡散させることにより第２金属層１３と第１金属層１４との間に合金領域２７が形成されている。さらには、このようなＯＤＲ構造の第２金属層１３と支持基板１１とを、オーミックコンタクト層１２を介して、貼り合わせた構造を有している。
【００３２】
このように本実施の形態では、第２金属層１３と絶縁層１５との間に第１金属層１４が存在するため、第２金属層１３の絶縁層１５に対する付着強度が高くなる。更に、貼り合わされた支持基板１１によって、素子全体が補強されるため、ハンドリング性が向上する。なお、第２金属層１３と第１金属層１４との含有金属の相互拡散により合金領域２７が形成されているため、絶縁層１５と第２金属層１３との間に第１金属層１４を設けたことにより、半導体層２５中のＭＱＷ活性層１８より発せられた光の反射効率が大きく低下することはなく、第２金属層１３の反射層としての機能が実質的に妨げられることはない。
【００３３】
〈実施例〉
ここで、反射層単独の場合に比して、絶縁層１５と反射層（第２金属層１３）との間に第１金属層１４を設けたことによる反射率の変動について検討した。すなわち、絶縁層としてガラス基板を用い、その上にＡｌからなる金属層とＡｕからなる金属層を順に付着させ、ガラス基板側から光を入射させて反射率を測定した。図５および図６は、このときの発光波長と反射率の関係を表したものである。
【００３４】
まず、図５の特性図は、Ａｌ層を積層しなかった場合（図中Ｄ）と、１０ｎｍの厚みのＡｌ層に対しＡｕ層の厚みを２００ｎｍ（図中Ａ）、３００ｎｍ（図中Ｂ）、４００ｎｍ（図中Ｃ）とした場合におけるそれぞれの測定結果を表している。また、Ａｌ積層後のアニール処理は、４００℃で行った。この場合、波長６３０ｎｍの領域における反射率は、Ａｌを積層しなかった場合（すなわち、Ａｕ層のみの場合）は８８％、厚み１０ｎｍのＡｌ層を積層した場合は、Ａｕ層の厚みが２００ｎｍで８４．９９％、３００ｎｍで８６．９１％、４００ｎｍで８７．４３％という結果になった。この結果から、Ａｌ薄膜を絶縁層（ガラス基板）とＡｕ薄膜の間に設けて、合金領域が形成されても、その前後でほとんど反射率の低減はないことがわかった。また、Ａｕ層は、厚みが大きい程、反射率も高くなるが、４００ｎｍ以上に設定しても、大幅な反射率の増加は期待できないため、材料のコストを考えると２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当であり、３００ｎｍ程度が望ましい。
【００３５】
次に、図６の特性図は、２００ｎｍの厚みのＡｕ層に対し、積層するＡｌ層の厚みを５ｎｍ（図中Ａ）、１０ｎｍ（図中Ｂ）、２０ｎｍ（図中Ｃ）、３０ｎｍ（図中Ｄ）とした場合におけるそれぞれの測定結果を表している。上記同様、アニール処理は４００℃で行った。この場合、波長６３０ｎｍの領域における反射率は、Ａｌ層の厚みが５ｎｍで８６．７２％、１０ｎｍで８２．３７％、２０ｎｍで７７．５９％、３０ｎｍで７４．５６％という結果になった。この結果から、Ａｌ層の厚みを薄くするほど、反射率の低減は少なくなることがわかった。しかしながら、Ａｌ層の厚みが５ｎｍのとき、素子が局部的に剥がれてしまい、絶縁物に対する付着力を十分に得ることができなかった。従って、Ａｌ層の厚みは少なくとも５ｎｍ以上は必要であり、望ましくは１０ｎｍ程度である。
【００３６】
さらに、図６には、Ａｌ層を積層した後にアニール処理を行わなかった場合（図中Ｅ）における発光波長と反射率の関係も示した。Ａｌ層の厚みを１０ｎｍ、Ａｕ層の厚みを３００ｎｍに設定して測定を行った結果、波長６５０ｎｍの領域において、反射率は６１．９３％であった。このように、Ａｌ層を積層した後にアニール処理を行わないと、ＡｕとＡｌの間で相互拡散が起こらず合金領域が形成されないため、Ａｌ層によって反射が妨げられ、反射率が大きく低減することがわかる。
【００３７】
以上の実施結果から、ガラス基板からなる絶縁層に対して、Ａｕからなる金属層とＡｌからなる金属層を順に付着させた積層構造の場合、Ａｌ厚みを１０ｎｍおよびＡｕ厚みを３００ｎｍに設定し、かつアニール処理を４００℃程度で行うことによって、Ａｕ層のガラス基板に対する付着力が強まり、かつ反射率の低減も少なくなる。
【００３８】
〈比較例〉
ＳｉＯ2 等の絶縁物に対して付着力の強い金属としては、一般にＴｉ（チタン）が用いられることが多い。そこで、絶縁物のガラス基板に対し、Ｔｉからなる金属薄膜とＡｕからなる金属薄膜をこの順に付着させ、ガラス基板側から光を入射させた場合の反射率を測定した。このときの発光波長と反射率の関係を、図６に示す。厚み１０ｎｍのＴｉと厚み３００ｎｍのＡｕ付着後、４５０℃におけるアニール処理前後の反射率を測定した。その結果、絶縁物に対する付着力は強まるため、素子自体が剥がれることはなくなった。しかしながら、波長６３０ｎｍの領域における反射率は、アニール処理前で３８．７０％、アニール処理後で３７．２１％となり、処理前後で殆ど変わらず、低減したままであった。これは、Ｔｉが高融点のため、低温のアニール処理ではＡｕとの間で相互拡散が起こらず、合金化しないためと考えられる。従って、第１金属層１４を構成する金属としてＴｉを選択することは好ましくない。
【００３９】
以上実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、発光ダイオードについて説明したが、同様にレーザとしての半導体発光素子についても適用可能である。さらに、上記実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体発光素子を例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体発光素子、例えばＡｌＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓ系などの材料系にも適用可能である。
【００４０】
また、上記実施の形態では、半導体層２５、絶縁層１５、第２金属層１３および第１金属層１４から成るＯＤＲ構造の第２金属層１３側に、支持基板１１を貼り合わせた構造を有しているが、このような構造でなくてもよい。例えば、第２金属層１３自体をｐ側電極として機能させるような構造や、第２金属層１３側にそのままｐ側電極を形成するような構造としてもよい。更に、上記実施の形態では、ｎ型コンタクト層２０の表面上にリング状のｎ側電極２１を形成した構造としているが、内部から出射される光が取り出し可能な構造であれば、ｎ側電極２１の形態は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤色発光ダイオードの断面構成図である。
【図２】図１中の一部の拡大図である。
【図３】図１に示した発光ダイオードの製造工程を説明するための図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例に係る素子の発光波長と反射率の関係を表した特性図である。
【図６】本発明の実施例に係る素子の発光波長と反射率の関係を表した特性図である。
【図７】比較例に係る素子の発光波長と反射率の関係を表した特性図である。
【図８】絶縁層の厚みの範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１…支持基板、１３…第２金属層、１４…第１金属層、１５…絶縁層、２３…開口
【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】
2007221029.tif 000007
【図６】
2007221029.tif 000008
【図７】
2007221029.tif 000009
【図８】
2007221029.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月13日(2007.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光領域を含むと共に表面に出射面を有する半導体層と、
前記半導体層の裏面側に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の前記半導体層とは反対側の面に付着された第１金属層と、
前記絶縁層の一部領域に埋設され、前記半導体層と前記第１金属層とを電気的に接続させるコンタクト部と、
前記第１金属層よりも発光波長に対する反射率が大きい金属により形成され、前記第１金属層の前記絶縁層とは反対側の面に設けられる第２金属層とを備え、
前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記絶縁層に対する付着力が強い
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第２金属層は、前記第１金属層との界面に合金領域を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記絶縁層の厚みは、ｍλ1 ／（４ｎ1 ）以上ｍλ2 ／（４ｎ2 ）以下である
（ｍ；整数、λ1 ，λ2 ；前記発光領域における発光ピーク波長λ0 における発光強度Ｐ0 の１／１０の発光強度を示す波長（λ1 ＜λ2 ）、ｎ1 ，ｎ2 ；波長λ1 ，λ2 に対応する屈折率）
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第２金属層を構成する金属は、Ａｕ（金）もしくはＡｇ（銀）であること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１金属層を構成する金属は、Ａｌ（アルミニウム）であること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第２金属層は、厚みが２００ｎｍ以上であること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１金属層は、厚みが３０ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第２金属層に導電性の支持基板が貼り付けられ、前記支持基板および前記半導体層の表面のそれぞれに電極を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項９】
成長基板上に発光領域を含む半導体層を形成したのち、前記半導体層上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層にコンタクトホールを形成したのち、前記コンタクトホールにオーミック接触用の金属を埋設することによりコンタクト部を形成する工程と、
前記絶縁層上に第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層上に、前記第１金属層よりも発光波長に対する反射率が大きい金属からなる第２金属層を形成する工程と、
前記第１金属層と前記第２金属層との界面に合金領域を形成する工程とを含み、
前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記絶縁層に対する付着力が強い
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層の厚みを、ｍλ1 ／（４ｎ1 ）以上ｍλ2 ／（４ｎ2 ）以下とする
（ｍ；整数、λ1 ，λ2 ；前記発光領域における発光ピーク波長λ0 における発光強度Ｐ0 の１／１０の発光強度を示す波長（λ1 ＜λ2 ）、ｎ1 ，ｎ2 ；波長λ1 ，λ2 に対応する屈折率）
ことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１金属層を、前記第２金属層と合金化しやすい金属により形成する
ことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第２金属層をＡｕ（金）またはＡｇ（銀）、前記第１金属層をＡｌ（アルミニウム）によりそれぞれ形成し、４００℃以下の温度でアニール処理を施すことにより前記合金化領域を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
導電性の支持基板上にオーミックコンタクト層を形成する工程と、
前記オーミックコンタクト層と前記第２金属層とを貼り合わせる工程と、
前記成長基板を除去する工程と、
前記支持基板の裏面および前記半導体層上にそれぞれ電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の半導体発光素子は、発光領域を含むと共に表面に出射面を有する半導体層と、半導体層の裏面側に設けられた絶縁層と、絶縁層の半導体層とは反対側の面に付着された第１金属層と、絶縁層の一部領域に埋設され、半導体層と第１金属層とを電気的に接続させるコンタクト部と、第１金属層よりも発光波長に対する反射率が大きい金属により形成され、第１金属層の絶縁層とは反対側の面に設けられる第２金属層とを備え、第１金属層は、第２金属層よりも絶縁層に対する付着力が強いものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この半導体発光素子では、半導体層中の発光領域から発せられた光は、半導体層の表面から出射されるが、裏面側に放射された光は、第１金属層および第２金属層において反射されたのち、半導体層の表面から出射される。このとき、第２金属層と絶縁層との間に、第２金属層を構成する金属よりも付着力の大きい金属により構成された第１金属層が設けられていることにより、第２金属層と絶縁層との付着強度が高くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、成長基板上に発光領域を含む半導体層を形成したのち、半導体層上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層にコンタクトホールを形成したのち、コンタクトホールにオーミック接触用の金属を埋設することによりコンタクト部を形成する工程と、絶縁層上に第１金属層を形成する工程と、第１金属層上に、第１金属層よりも発光波長に対する反射率が大きい金属からなる第２金属層を形成する工程と、第１金属層と第２金属層との界面に合金領域を形成する工程とを含み、第１金属層は、第２金属層よりも絶縁層に対する付着力が強いものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第１金属層は、第２金属層と合金化しやすい金属であることが好ましく、具体的には、第２金属層をＡｕ（金）またはＡｇ（銀）とした場合には、第１金属層はＡｌ（アルミニウム）により構成される。これにより、４００℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を施すことにより合金領域を形成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の半導体発光素子によれば、ＯＤＲ構造において、絶縁層と反射層としての第２金属層との間に、第２金属層よりも絶縁層に対して付着力が強い金属によって構成される第１金属層を設けるようにしたので、反射層（第２金属層）による反射率を実質的に低減させることなく、反射層の絶縁層に対する付着力を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
続いて、図３（Ｃ）に示したように、オーミックコンタクト層１２の金属面と、第２金属層１３の表面とを重ねて、例えば４００℃程度の温度で加熱しつつ圧着して、成長基板２６上の半導体層２５に支持基板１１を貼り合わせる。その後、図４（Ａ）に示したように、半導体層２５から成長基板２６を研磨とケミカルエッチングにより取り除く。最後に、図４（Ｂ）に示したように、ｎ型コンタクト層２０上に、例えば蒸着法により、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層をこの順に形成してｎ側電極２１を形成する。同時に、支持基板１１側にもｐ側電極２２を形成する。最後に、アニール処理をしてデバイスが完成する。