発光ダイオードおよびその製造方法
【課題】反射率の低下を防ぎ、高輝度発光が可能となる発光ダイオードおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の発光ダイオードは、基板１上に順に、反射層６と、複数のオーミックコンタクト電極７が離間して埋設された透明膜８と、電流拡散層２５及び発光層２４を順に含む化合物半導体層１０とを具備する発光ダイオードであって、オーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部は透明膜８に覆われ、オーミックコンタクト電極７は反射層６及び電流拡散層２５に接触している、ことを特徴とする
【解決手段】本発明の発光ダイオードは、基板１上に順に、反射層６と、複数のオーミックコンタクト電極７が離間して埋設された透明膜８と、電流拡散層２５及び発光層２４を順に含む化合物半導体層１０とを具備する発光ダイオードであって、オーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部は透明膜８に覆われ、オーミックコンタクト電極７は反射層６及び電流拡散層２５に接触している、ことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤色、赤外の光を発する高輝度の発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）としては例えば、砒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層や砒化インジウム・ガリウム（組成式ＩｎＸＧａ１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。一方、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する高輝度の発光ダイオードとしては例えば、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム（組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ；０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。
【０００３】
このような化合物半導体発光ダイオードは、例えば、上述したような発光層を備えた化合物半導体層を、反射率の高い金属層（反射層）を介してＳｉ等の基板に貼り付け、その後、成長用に用いた成長用基板（例えば、ＧａＡｓ基板）を除去することにより製造する方法が知られている。このとき反射層として用いられる金属としては、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ等がある。
しかし、このような、反射率の高い金属を用いた反射層は、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム系の化合物半導体層とオーミック接合ができない。
また、化合物半導体層と反射層が直接接触すると、化合物半導体層と反射層が反応して合金層が形成され、これにより反射率が低下する問題が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決すべく、化合物半導体層と反射層との間に透明膜を挟むとともに、この透明膜を貫通し化合物半導体層と反射層とに接するようにオーミックコンタクト電極を配置する方法がある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８２８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２では、化合物半導体層上に透明膜を成膜した後、マスクを用いたウェットエッチングによって一部の透明膜をエッチングして、透明膜を貫通する孔を形成し、この孔内にオーミックコンタクト電極の材料を蒸着させることにより、透明膜に貫設されたオーミックコンタクト電極を形成していた。
しかしながら、このような製造方法では、透明膜を貫通する孔を形成する際、まず、化合物半導体層上に透明膜を成膜した後、オーミックコンタクト電極の形成位置に対応する開口部を有するマスクを形成する。そして、このマスクを用いてウェットエッチングを行うことにより、開口部下部の透明膜を除去し、透明膜を貫通する孔を形成する。しかし、ウェットエッチングにおいて、サイドエッチングにより、開口部下部の透明膜だけでなく、その周辺の透明膜も除去されてしまい、実際に形成される孔は、マスクの開口部よりも大きくなってしまう。このように、上記の製造方法では、オーミックコンタクト電極のサイズとなるような孔を精度良く形成することは困難であった。そして、このマスクを用いてオーミックコンタクト電極の材料の蒸着を行うと、オーミックコンタクト電極は、マスクの開口部とほぼ同じ大きさで形成されるため、透明膜とオーミックコンタクト電極との間に隙間が生じることがあった。
以下、上記問題について、図を参照しながら具体的に説明する。
【０００７】
図１４に、従来の方法により製造した、発光ダイオード２００のオーミックコンタクト電極２０７及びその近傍の拡大断面模式図を示す。
従来の方法により、オーミックコンタクト電極２０７を形成した場合、図１４に示すように、透明膜２０８との間に隙間が生じるおそれがある。そして、このように隙間が生じると、オーミックコンタクト電極２０７と透明膜２０８上に反射層２０６を形成する際に、この隙間内に反射層２０６が入り込み、電流拡散層２２５と直接接触してしまう。直接接触した箇所では、電流拡散層２２５と反射層２０６とが反応して合金層Ｍ´´が形成され、この合金層Ｍ´´により、発光層２０６で発光した光が吸収されてしまうため、反射層２０６の反射率が低下する。
【０００８】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、従来の製造方法により得られた発光ダイオード２００の光学顕微鏡像である。図１５（ａ）において、ドット状に濃く見える部分は、オーミックコンタクト電極に対応している。図１５（ｂ）は、そのうちの1個のオーミックコンタクト電極（直径９μｍ）の近傍の拡大像である。なお、図１５（ａ）は、オーミック電極２１１形成後であって、表面電極（不図示）形成前の段階で観察した光学顕微鏡像である。
図１５（ｂ）の像において、濃淡が濃く映し出されている箇所は、照射光が吸収され、反射率が低下している箇所である。オーミックコンタクト電極の上部、つまりオーミックコンタクト電極と電流拡散層が接触している箇所では、オーミックコンタクト電極と電流拡散層とが反応して合金層Ｍ´が形成されているため、画像の濃淡が濃く映し出されている。また、オーミックコンタクト電極と透明膜との間の部分でも画像の濃淡が濃く映し出されており、光が吸収され反射率が低下していることが分かる。これは、オーミックコンタクト電極と透明膜との間に反射層が入り込み、電流拡散層と反射層とが接触し、合金層Ｍ´´が形成されたためと考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電流拡散層と反射層とが直接接触することを防ぎ、合金層の形成を阻止可能とする構成を有することにより、反射率の低下を防ぎ、高輝度発光が可能となる発光ダイオードおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す本発明を完成させるに至った。
【００１１】
[１] 基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードの製造方法であって、
成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、前記複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、
前記透明膜上及び前記オーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に接合層を形成する工程と、
前記接合層上に基板を接合する工程と、
前記成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
[２] 前記透明膜を形成する工程において、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面上の前記透明膜を除去することを特徴とする上記[１]に記載の発光ダイオードの製造方法。
[３] 前記透明膜を形成する工程において、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面にマスクを形成して、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後に、前記マスクを除去することを特徴とする上記[１]に記載の発光ダイオードの製造方法。
【００１２】
[４] 基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードであって、
前記オーミックコンタクト電極の前記基板側の面の周縁部は前記透明膜に覆われ、
前記オーミックコンタクト電極は前記反射層及び前記電流拡散層に接触している、ことを特徴とする発光ダイオード。
[５] 前記周縁部は、前記オーミックコンタクト電極の周端部から１．５μｍ以内の範囲内であることを特徴とする上記[４]に記載の発光ダイオード。
[６] 前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金のいずれかからなることを特徴とする上記[４]または[５]に記載の発光ダイオード。
[７] 前記電流拡散層は、ＧａＰ、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかからなることを特徴とする上記[４]〜[６]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
[８] 前記透明膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかからなることを特徴とする上記[４]〜[７]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
[９] 前記透明膜の膜厚が、０．０５〜１．００μｍであることを特徴とする上記[４]〜[８]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、オーミックコンタクト電極は、透明電極膜に埋設されるとともに、その基板側の周縁部も透明電極膜に覆われている構成としたので、電流拡散層と反射層とが直接接触することを防ぎ、合金層の形成を阻止することができる。そして、その結果、反射率の低下を防ぎ、高輝度発光が可能となる発光ダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。
【図２】図１中に示すオーミックコンタクト電極７近傍の拡大断面模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態である発光ダイオードの表面電極の平面摸式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態である発光ダイオードのオーミック電極の平面摸式図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態である発光ダイオードのオーミックコンタクト電極の平面摸式図である。
【図３Ｄ】本発明の第一実施形態である発光ダイオードの表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。
【図４】本発明の基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図であって、（ａ）第1の工程、（ｂ）第２の工程、（ｃ）第３の工程を示すものである。
【図５】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図６】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図７】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図８】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図９】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１０】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１１】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１２】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１３】本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡像であって、（ａ）は平面像、（ｂ）はオーミックコンタクト電極の近傍の拡大平面像である。
【図１４】従来の発光ダイオードのオーミックコンタクト電極およびその近傍の拡大断面模式図である。
【図１５】従来の発光ダイオードの発光ダイオードの光学顕微鏡像であって、（ａ）は平面像、（ｂ）はオーミックコンタクト電極の近傍の拡大平面像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した実施形態の発光ダイオードおよびその製造方法について、図を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１６】
図１は、本発明を適用した一実施形態の発光ダイオードの一例を示す断面模式図である。また、図２は、図１中のオーミックコンタクト電極７近傍の拡大断面模式図である。
本実施形態の発光ダイオード１００は、基板１上に順に、反射層６と、複数のオーミックコンタクト電極７が離間して埋設された透明膜８と、電流拡散層２５及び発光層２４を順に含む化合物半導体層１０とを具備する発光ダイオードであって、オーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部は透明膜８に覆われ、オーミックコンタクト電極７は反射層６及び電流拡散層２５に接触している、ことを特徴とする。
【００１７】
図１で示す例では、オーミックコンタクト電極７は複数のドット状の導電性部材からなり、その導電性部材間には透明膜８が充填されている。また、反射層６の基板１側には接合層４が設けられており、該接合層４と反射層６の間にはバリア層５が設けられている。
また、本実施形態においては、化合物半導体層１０の基板１の反対側１０ａには順に、オーミック電極１１と表面電極１２とが設けられている。
【００１８】
＜オーミックコンタクト電極＞
オーミックコンタクト電極７は平面視してドット状の複数の導電性部材からなり、後述する透明膜内に埋め込まれている。
なお、オーミックコンタクト電極７と、後述するオーミック電極１１とは共にオーミック性の電極であるが、両者を区別するために、本実施形態においては両電極それぞれに別の名称を付した。
【００１９】
本実施形態のオーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部７ａは、図２に示すように、透明膜８に覆われている。
具体的に説明すると、図２に示すように、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、化合物半導体層１０側である第１の主面７ｂは電流拡散層２５に接しており、側面７ｄは透明膜８に接している。そして、基板１側である第２の主面７ｃのうち、端部を含む周縁部７ａは透明膜８に覆われており、第２の主面７ｃのうち透明膜８に覆われていない面は後述する反射層６に接している。つまり、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、第１の主面７ｂは電流拡散層２５に接しており、第２の主面７ｃのうち、周縁部７ａは透明膜８に覆われ、それ以外の第２の主面７ｃは反射層６と接している。
【００２０】
なお、本実施形態のオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａは、オーミックコンタクト電極７を反射層６との十分な密着性を確保するという観点から、オーミックコンタクト電極７の周端部から５．０μｍ以内、望ましくは１．５μｍ以内の範囲内とすることが好ましい。
【００２１】
また、本実施形態におけるオーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は、図３Ｄに示すように、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、オーミック電極１１の線状部位間の中間位置上に、又は、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に、直線状に並ぶように配置する。オーミックコンタクト電極７の形状は、円柱状、楕円柱状、ドーナツ状、線状等でもよい。
【００２２】
オーミック電極１１の線状部位間の中間位置までの距離ｄ１、ｄ３と、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２とは、電流が均一に拡散するように等しい距離に構成するのが好ましい。
【００２３】
オーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は例えば、直径を５〜２０μｍ程度とする円柱状部材とする。
また、直線状に並ぶドット状の導電性部材の群において、隣接する導電性部材間の距離は例えば、５〜４０μｍ程度とする。
【００２４】
オーミックコンタクト電極７が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミックコンタクト電極７がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなってしまい、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。
【００２５】
オーミックコンタクト電極の材料としては、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎなどを用いることができる。
【００２６】
＜透明膜＞
透明膜８は、複数のオーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材間に充填するように形成されている。
透明膜８の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。
【００２７】
また、本実施形態の透明膜８は、上述したように、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように形成されている。透明膜８は、複数のオーミックコンタクト電極７を予め電流拡散層２５に形成した後に、この複数のオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａと電流拡散層２５を覆うように形成されているため、オーミックコンタクト電極７と透明膜８の間に隙間が生じることなく、互いに密接した構造とすることができる。また、オーミックコンタクト電極７と透明膜８を、互いの間に隙間が生じないようすることにより、電流拡散層２５と反射層６とが直接接することを防ぐことができ、従来のような合金層の形成を阻止することができる。
なお、本実施形態の透明膜８の膜厚は、０．０５〜１．００μｍであることが好ましい。０．０５μｍ未満であると、成膜不足となるおそれがあり、その場合、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間に隙間が生じるおそれがある。一方、生産性の観点から、１．００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２８】
＜反射層＞
反射層６は、発光層２４からの光を反射層６で正面方向ｆへ反射させて、正面方向ｆでの光取り出し効率を向上させることができ、これにより、発光ダイオードをより高輝度化できる。
反射層６の材料としては、ＡｇＰｄＣｕ合金（ＡＰＣ）、金、銅、銀、アルミニウムなどの金属、およびそれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金等を用いることができる。これらの材料は光反射率が高く、光反射率を９０％以上とすることができる。
【００２９】
本実施形態の反射層６は、図２に示すように、電流拡散層２５と直接接触せずに、透明膜８とオーミックコンタクト電極７に接している。つまり、従来であれば、透明膜とオーミックコンタクト電極との間隙に反射層が入り込み、電流拡散層と接触することにより、合金層が形成されるおそれがあったが、本実施形態では、反射層６と電流拡散層２５が直接接触することを防ぐ構造であるため、従来のような合金層の形成を防ぐことができる。
【００３０】
＜化合物半導体層＞
化合物半導体層１０は、複数のエピタキシャル成長させた層を積層してなる、発光層２４を含む化合物半導体の積層構造体である。
化合物半導体層１０としては、例えば、発光効率が高く、基板接合技術が確立されているＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＩｎＡｓ層などを利用できる。ＡｌＧａＩｎＰ層は、一般式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）で表される材料からなる層である。この組成は、発光ダイオードの発光波長に応じて、決定される。赤および赤外発光の発光ダイオードを作製する際に用いられるＡｌＧａＩｎＡｓ層の場合も同様に、構成材料の組成は発光ダイオードの発光波長に応じて決定される。
化合物半導体層１０は、ｎ型またはｐ型の何れか一の伝導型の化合物半導体であり、内部でｐｎ接合が形成される。ＡｌＧａＩｎＡｓにはＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ等も含まれる。
なお、化合物半導体層１０の表面の極性はｐ型、ｎ型のどちらでもよい。
また、図１に示すように、化合物半導体層１０は、例えば、コンタクト層２２ｃと、クラッド層２３ａと発光層２４と、クラッド層２３ｂと、電流拡散層２５とからなる。なお、クラッド層２３aは、光取り出し向上の為に表面を粗面化させる表面粗面化層と、クラッド層の２層構造としてもよい。
【００３１】
コンタクト層２２ｃは、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極の接触抵抗を下げるための層であり、例えば、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなり、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を０．０５μｍとする。
【００３２】
発光層２４は、例えば、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対の積層構造からなり、層厚を０．２μｍとする。
発光層２４は、ダブルへテロ構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ：ＤＨ）、単一量子井戸構造（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）などの構造を有する。ここで、ダブルへテロ構造は、放射再結合を担うキャリアを閉じ込められる構造である。また、量子井戸構造は、井戸層と井戸層を挟む２つの障壁層とを有する構造であって、ＳＱＷは井戸層が１つのものであり、ＭＱＷは井戸層が２以上のものである。化合物半導体層１０の形成方法としては、ＭＯＣＶＤ法などを用いることができる。
発光層２４から単色性に優れる発光を得るためには、発光層２４としてＭＱＷ構造を用いることが好ましい。
【００３３】
クラッド層２３ｂは、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、キャリア濃度を８×１０１７ｃｍ−３とし、層厚を０．５μｍとする。
【００３４】
電流拡散層２５は、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＰ層であり、キャリア濃度を５×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を２μｍとする。なお、電流拡散層２５として、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかを用いても構わない。
【００３５】
化合物半導体層１０の構成は、上記に記載した構造に限られるものではなく、例えば、素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層または電流狭窄層などを有していてもよい。
【００３６】
（電極構造）
図３Ａは、本実施形態の表面電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｂは、本実施形態のオーミック電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｃは、本実施形態のオーミックコンタクト電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｄは、表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。
【００３７】
＜表面電極＞
表面電極１２は、パッド部１２ａとパッド部１２に連結する線状部１２ｂとからなる。
本実施形態では、パッド部１２ａは平面視して円形状であるが、円形状以外の他の形状でもよい。
【００３８】
線状部１２ｂは、例えば、円形状のパッド部１２ａの中心を通る直線上において直径を挟んだ周端（周端部）１２ａａａ、１２ａａｂから互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂに対して直交する方向に延在する６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる。
【００３９】
本実施形態の線状部１２ｂは、パッド部と該パッド部に連結する線状部とからなる構成であるが、このような構成に限らず、例えば、パッド部と、該パッド部から多方向へ放射状に延びた複数の線状部から構成されていてもよい。
また、本実施形態の線状部１２ｂは、２本の第1の直線部と、６本の第２の直線部とからなる構成であるが、この本数には限らない。
【００４０】
パッド部１２ａのサイズは、円形状の場合、直径を例えば、５０〜１５０μｍ程度とする。
また、線状部１２ｂの幅はオーミック電極１１の線状部位を覆うためにその幅より幅広となるように、例えば、２〜２０μｍ程度とする。第1の直線部及び第２の直線部のすべてについて同じ幅にする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する直線部の幅は同じであるのが好ましい。
【００４１】
表面電極の材料としては、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ、（Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕ、Ａｕ／Ｔａ／Ａｕ、Ａｕ／Ｗ／Ａｕ、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ）などを用いることができる。
【００４２】
＜オーミック電極＞
図３Ｂに示すように、本実施形態のオーミック電極１１は、６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなる。
本実施形態のオーミック電極１１は６本の線状部位からなる構成であるが、この本数には限らない。オーミック電極１１は表面電極の線状部１２ｂ下に不連続に配列されている形状、たとえばドット形状電極の配列としてもよい。
【００４３】
また、オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂの６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれに覆われる位置に配置する。
すなわち、長い２本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂのそれぞれの直下に配置しており、短い４本の線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれの直下に配置する。
【００４４】
このように、オーミック電極１１が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミック電極１１がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなって、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。
【００４５】
オーミック電極１１を構成する線状部位の幅は、表面電極１２の線状部で覆われるようにその幅より幅狭となるよう、例えば、１〜１０μｍ程度とする。幅はすべての線状部位について同じにする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する線状部位の幅は同じであるのが好ましい。
【００４６】
オーミック電極の材料としては、ＡｕＧｅＮｉ、ＡｕＧｅ、ＡｕＮｉＳｉ、ＡｕＳｉなどを用いることができる。
【００４７】
＜バリア層＞
バリア層５は、後述する基板１に含まれる金属が拡散して、反射層６と反応するのを抑制することができる。
バリア層５の材料としては、ニッケル、チタン、白金、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
バリア層は、２種類以上の金属の組み合わせ、たとえば白金とチタンの組み合わせなどにより、バリアの性能を向上させることができる。
なお、バリア層を設けなくても、接合層にそれらの材料を添加することにより接合層にバリア層と同様な機能を持たせることもできる。
【００４８】
＜接合層＞
接合層４は、発光層２４を含む化合物半導体層１０等を基板１に接合するための層である。
接合層４の材料としては、化学的に安定で、融点の低いＡｕ系の共晶金属などが用いられる。Ａｕ系の共晶金属としては、例えば、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＩｎなどの合金の共晶組成を挙げることができる。
【００４９】
＜基板＞
基板１は、図１に示すように、接合層４の化合物半導体層１０と反対側面に接合されている。基板１としては、金属材料やシリコン、ゲルマニウム等を用いることができるが、コスト面、機械強度、放熱性の観点から、金属材料を用いた金属基板を用いることが好ましい。なお、図１に示す基板１は、金属基板を採用した場合を示す。
以下、本実施形態の基板１を金属基板とした一例を、図を参照しながら説明する。
【００５０】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
本実施形態の基板１（金属基板）は３層の金属層１ａ，１ｂ，１ａと、その上面１ｂａ及び下面１ｂｂを覆う、エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜２とからなる。さらに、金属基板１の側面を金属保護膜２で覆うのが好ましい。
【００５１】
金属基板１と化合物半導体層１０との接合は、金属基板１の接合面（上面）１ｂａに、金属保護膜２を介して接合層４が接合されることによって行われている。
【００５２】
金属保護膜２の材料としては、密着性に優れるクロム、ニッケル、化学的に安定な白金、又は金の少なくともいずれか一つを含む金属からなるものであるのが好ましい。
金属保護膜２は密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層からなるのが最適である。
金属保護膜２の厚さは特に制限はないが、エッチャントに対する耐性とコストのバランスから、０．２〜５μｍ、好ましくは、０．５〜３μｍが適正な範囲である。高価な金の場合は、厚さは２μｍ以下が望ましい。
【００５３】
金属基板１の厚さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましい。
金属基板１の厚さが１５０μｍより厚い場合には、発光ダイオードの製造コストが上昇して好ましくない。また、金属基板１の厚さが５０μｍより薄い場合には、ハンドリング時に割れ、かけ、反りなどが容易に生じて、製造歩留まりを低下させるおそれが発生する。
【００５４】
複数の金属層の構成としては、２種類の金属層すなわち、第１の金属層と第２の金属層とが交互に積層されてなるものが好ましい。
金属基板１枚あたりの第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて３〜９層とすることが好ましく、３〜５層とすることがより好ましい。
第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて２層とした場合には、厚さ方向での熱膨張が不均衡となり、金属基板１の反りが発生する。逆に、第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて９層より多くした場合には、第１の金属層と第２の金属層の層厚をそれぞれ薄くする必要が生じる。第１の金属層または第２の金属層からなる単層基板の層厚を薄くして作製することは困難であり、各層の層厚を不均一にして、発光ダイオードの特性をばらつかせるおそれが発生する。さらに、単層基板の製造が困難であることから、発光ダイオードの製造コストを悪化させるおそれも生じる。
【００５５】
第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて奇数とすることがより好ましい（この場合、最外側の層が第１の金属層）。
特に３層として、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなるものとすることが好ましい。この場合、挟む二層の金属層を同じエッチャントを用いて湿式エッチングで切断予定ラインに相当する部分を除去することができる。
【００５６】
金属基板１の表面は、上述の通り金属保護膜２があるが、この金属保護膜２が金属基板１側からＮｉ膜、Ａｕ膜の順に形成されていると、接合層としてＡｕ−Ｓｉを用いる場合に好ましい。また、金属基板１の表面にダイボンド用の共晶金属を形成しても良い。ダイボンドの接合を電気的接触が安定な共晶接合とすることができる。
化合物半導体層１０に金属基板１を接合する方法は、上記の共晶接合の他、拡散接合、接着剤、常温接合などの公知の技術を適用してもよい。
【００５７】
＜第１の金属層＞
第１の金属層は、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、第１の金属層は少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。
【００５８】
第１の金属層としては、例えば、銀（熱膨張係数＝１８．９ｐｐｍ／Ｋ）、銅（熱膨張係数＝１６．５ｐｐｍ／Ｋ）、金（熱膨張係数＝１４．２ｐｐｍ／Ｋ）、アルミニウム（熱膨張係数＝２３．１ｐｐｍ／Ｋ）、ニッケル（熱膨張係数＝１３．４ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。
なお、第１の金属層の層厚と第２の金属層の層厚とは異なっていてもよい。さらに、金属基板１が複数の第１の金属層と第２の金属層により形成される場合に、各層の層厚はそれぞれ異なっていてもよい。
【００５９】
第１の金属層の合計の厚さは、金属基板１の厚さの５％以上５０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。第１の金属層の合計の厚さが金属基板１の厚さの５％未満の場合は、熱膨張係数が高い第１の金属層の効果が小さくなり、ヒートシンク機能が低下する。逆に、第１の金属層の厚さが金属基板１の厚さの５０％を超える場合は、金属基板１を化合物半導体層１０と接続させたときの熱による金属基板１の割れを抑制できない。つまり、第１の金属層と化合物半導体層１０との間の大きな熱膨張係数の差により、熱による金属基板１の割れを発生させて、接合不良発生を招く場合が生じる。
特に、第１の金属層として銅を用いた場合には、銅の合計の厚さが、金属基板１の厚さの５％以上４０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００６０】
＜第２の金属層＞
第２の金属層は、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、その熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より小さい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、第２の金属層はその熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より大きい材料からなることが好ましい。
【００６１】
例えば、化合物半導体層としてＡｌＧａＩｎＰ層（熱膨張係数＝約５．３ｐｐｍ／Ｋ）を用いた場合には、第２の金属層としてモリブデン（熱膨張係数＝５．１ｐｐｍ／Ｋ）、タングステン（熱膨張係数＝４．３ｐｐｍ／Ｋ）、クロム（熱膨張係数＝４．９ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
【００６２】
［発光ダイオードの製造方法］
次に、本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法について説明する。
本実施形態の発光ダイオードの製造方法は、成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、電流拡散層上に、複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、透明膜上及びオーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、反射層上に接合層を形成する工程と、接合層上に基板を接合する工程と、成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする。
【００６３】
＜基板の製造工程＞
本実施形態の基板としては、金属基板やシリコン基板、ゲルマニウム基板を採用することができるが、以下、基板１として金属基板を用いた場合について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
本実施形態では、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より大きい第１の金属層１ｂと、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より小さい第２の金属層１ｂとを採用して、ホットプレスして、基板１（金属基板）を形成する。
【００６４】
具体的にはまず、２枚の略平板状の第１の金属層１ｂと、１枚の略平板状の第２の金属層１ａを用意する。例えば、第１の金属層１ｂとしては厚さ１０μｍのＣｕ、第２の金属層１ａとしては厚さ７５μｍのＭｏを用いる。
次に、図４（ａ）に示すように、２枚の第１の金属層１ｂの間に第２の金属層１ａを挿入してこれらを重ねて配置する。
【００６５】
次に、重ね合わせたそれらの金属層を所定の加圧装置に配置して、高温下で第１の金属層１ｂと第２の金属層１ａに矢印の方向に荷重をかける。これにより、図４（ｂ）に示すように、第１の金属層２１がＣｕであり、第２の金属層２２がＭｏであり、Ｃｕ（１０μｍ）／Ｍｏ（７５μｍ）／Ｃｕ（１０μｍ）の３層からなる金属基板１を形成する。
金属基板１は、例えば、熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／Ｋとなり、熱伝導率は２２０Ｗ／ｍ・Ｋとなる。
【００６６】
次に、図４（ｃ）に示すように、金属基板１の全面すなわち、上面、下面及び側面を覆う金属保護膜２を形成する。このとき、金属基板は各発光ダイオードに個片化のために切断される前なので、金属保護膜が覆う側面とは金属基板（プレート）の外周側面である。
従って、個片化後の各発光ダイオードの金属基板１の側面を金属保護膜２で覆う場合には別途、金属保護膜で側面を覆う工程を実施する。
図４（ｃ）は、金属基板（プレート）の外周端側でない箇所の一部を示しているものであり、外周側面の金属保護膜は図に表れていない。
【００６７】
金属保護膜は公知の膜形成方法を用いることができるが、側面を含めた全面に膜形成ができるめっき法が最も好ましい。
例えば、無電解めっき法では、ニッケルその後、金をめっきし、金属基板の上面、側面、
下面をニッケル膜及び金膜（金属保護膜）で覆われた金属基板６を作製できる。
めっき材質は、特に制限はなく、銅、銀、ニッケル、クロム、白金、金など公知の材質が適用できるが、密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層が最適である。
めっき法は、公知の技術、薬品が使用できる。電極が不要な無電解めっき法が、簡便で望ましい。
【００６８】
＜化合物半導体層の形成工程＞
まず、図５に示すように、半導体基板（成長用基板）２１の一面２１ａ上に、複数のエピタキシャル層を成長させて化合物半導体層１０を含むエピタキシャル積層体３０を形成する。
半導体基板２１は、エピタキシャル積層体３０形成用基板であり、例えば、一面２１ａが（１００）面から１５°傾けた面とされた、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶基板である。エピタキシャル積層体３０としてＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＡｓ層を用いる場合、エピタキシャル積層体３０を形成する基板として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板を用いることができる。
【００６９】
化合物半導体層１０の形成方法としては、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシャル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＭＢＥ）法や液相エピタキシャル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＬＰＥ）法などを用いることができる。
【００７０】
本実施形態では、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、各層をエピタキシャル成長させる。
なお、Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を用いる。また、Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いる。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡｓＨ３）を用いる。
なお、ｐ型の電流拡散層（ＧａＰ層）２５は、例えば、７５０°Ｃで成長させ、その他のエピタキシャル成長層は、例えば、７３０°Ｃで成長させる。
【００７１】
具体的には、まず、半導体基板２１の一面２１ａ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなる緩衝層２２ａを成膜する。緩衝層２２ａとしては、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓを用い、キャリア濃度を２×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を０．２μｍとする。
【００７２】
次に、本実施形態では、緩衝層２２ａ上に、Ｓｉドープしたｎ型の（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂを成膜する。
エッチングストップ層２２ｂは、半導体基板をエッチング除去する際、クラッド層および発光層までがエッチングされてしまうことを防ぐための層であり、例えば、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、層厚を０．５μｍとする。
【００７３】
次に、エッチングストップ層２２ｂ上に、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなるコンタクト層２２ｃを成膜する。
【００７４】
次に、コンタクト層２２ｃ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるクラッド層２３ａを成膜する。
なお、クラッド層２３aは、光取り出し向上の為に表面を粗面化させる表面粗面化層と、クラッド層の２層構造としてもよい。この場合は、クラッド層２３ａを成膜する前に、表面粗面化層を成膜すればよく、表面粗面化層としては、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いることができる。
【００７５】
次に、クラッド層２３ａ上に、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対の積層構造からなる発光層２４を成膜する。
【００７６】
次に、発光層２４上に、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるクラッド層２３ｂを成膜する。
【００７７】
次に、クラッド層２３ｂ上に、Ｍｇドープしたｐ型のＧａＰ層（電流拡散層）２５を成膜する。
【００７８】
次に、ｐ型のＧａＰ層２５の半導体基板２１と反対側の面２５ａを、表面から１μｍの深さに至るまで鏡面研磨して、表面の粗さを、例えば、０．１８ｎｍ以内とする。
【００７９】
なお、クラッド層２３ａ、２３ｂと発光層２４との間にガイド層を設けてもよい。
【００８０】
＜オーミックコンタクト電極の形成工程＞
次に、図６に示すように、電流拡散層２５上に複数のオーミックコンタクト電極７を形成する。
まず、オーミックコンタクト電極７の形成位置に対応する開口部を有するマスクを電流拡散層２５上に形成し、蒸着法を用いて、電流拡散層２５上に、オーミックコンタクト電極７を構成する導電性部材、例えばＡｕＢｅ合金を複数形成する。このとき、直線状に並ぶ複数のオーミックコンタクト電極７の群において、隣接するオーミックコンタクト電極７間の距離は、例えば、５〜４０μｍとする。
なお、複数のオーミックコンタクト電極７は、後の工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置に、直線状に並ぶように形成する。
【００８１】
オーミックコンタクト電極７の形状としては例えば、直径を５〜２０μｍ程度とする円柱状部材とすることができるが、これに限らない。
また、オーミックコンタクト電極７の厚さは、０．０５〜１．００μｍとすることが好ましい。
【００８２】
＜透明膜の形成工程＞
次に、図７に示すように、電流拡散層２５全面に、複数のオーミックコンタクト電極７覆うように、透明膜８を構成するＳｉＯ２膜８ａを成膜する。ＳｉＯ２膜８ａを成膜する方法としては例えば、ＣＶＤ法がある。なお、透明膜８を構成する材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。
また、このときのＳｉＯ２膜８ａの膜厚は、０．０５〜１．００μｍとすることが好ましい。
【００８３】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、複数のオーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外を露出するようにＳｉＯ２膜８ａを除去する。これにより、電流拡散層２５全面およびオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａ上に透明膜８を形成する。
具体的に説明すると、まず、複数のオーミックコンタクト電極７覆うように、ＳｉＯ２膜８ａを成膜した後に、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外が露出するようなフォトレジストパターンをＳｉＯ２膜８ａ上に形成し、フッ酸系のエッチャントを用いて、オーミックコンタクト電極７上の周縁部７ａ以外のＳｉＯ２膜８ａを除去する。これにより、電流拡散層２５及びオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように透明膜８を形成することができる。
【００８４】
なお、電流拡散層２５と、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａとを覆うように透明膜８を形成する方法は、上記方法に限らず、例えば、オーミックコンタクト電極７を形成した後、オーミックコンタクト電極７の表面のうち周縁部７ａ以外の表面にマスクを形成した上で、複数のオーミックコンタクト電極７と電流拡散層２５を覆うように透明膜８を形成してもよい。
【００８５】
このように、予めオーミックコンタクト電極７を形成した後に、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａ及び電流拡散層２５を覆うように透明膜８を形成することにより、従来の課題であった、透明膜とオーミックコンタクト電極の間の間隙の発生を防ぐことができる。
【００８６】
＜反射層の形成工程＞
次に、図９に示すように、オーミックコンタクト電極７及び透明膜８上に反射層６を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ＡＰＣ若しくはＡｕからなる反射層６をオーミックコンタクト電極７及び透明膜８上に形成する。このとき、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間には隙間はなく、互いに密接した状態であるため、反射層６を、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間に侵入させることなく形成することができる。
【００８７】
＜バリア層の形成工程＞
次に、図９に示すように、反射層６上にバリア層５を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ニッケルからなるバリア層５を反射層６上に形成する。
【００８８】
＜接合層の形成工程＞
次に、図９に示すように、バリア層５上に接合層４を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、Ａｕ系の共晶金属であるＡｕＧｅからなる接合層４をバリア層５上に形成する。
【００８９】
＜基板の接合工程＞
次に、図１０に示すように、エピタキシャル積層体３０や反射層６等を形成した半導体基板２１と、基板の製造工程で形成した金属基板１とを減圧装置内に搬入して、その接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとが対向して重ね合わされるように配置する。
次に、減圧装置内を３×１０−５Ｐａまで排気した後、重ね合わせた半導体基板２１と金属基板１とを４００℃に加熱した状態で、５００ｋｇの荷重を印加して接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとを接合して、接合構造体４０を形成する。
【００９０】
＜半導体基板および緩衝層除去工程＞
次に、図１１に示すように、接合構造体４０から、成長用基板（半導体基板）２１及び緩衝層２２ａをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去する。
このとき、本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
【００９１】
＜エッチングストップ層除去工程＞
次に、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去する。これにより、発光層２４を含む化合物半導体層１０が形成される。
本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
【００９２】
＜オーミック電極の形成工程＞
次に、図１２に示すように、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金を全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、ＡｕＧｅＮｉ合金からなる膜をパターニングして、図３Ｂに示すような６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなるオーミック電極１１を形成する。
【００９３】
上記オーミック電極形成工程のパターニングで用いたマスクを用いて、コンタクト層１２ｃのうち、例えば、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）／過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）／純水（Ｈ2０）混合液により、オーミック電極１１の下以外の部分をエッチングで除去する。これにより、オーミック電極１１とコンタクト層１２ｃの平面形状は図１２に示すように、実質的に同一の形状となる。
【００９４】
オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、後述する工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂに覆われる位置に形成する。
【００９５】
＜表面電極の形成工程＞
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を覆うように、パッド部１２ａ及び該パッド部に連結する線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．３μｍのＡｕ層、厚さ０．３μｍのＴｉ層、厚さ１μｍのＡｕ層を順に全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ膜をパターニングして、図３Ａに示すようなパッド部１２ａと該パッド部に連結する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる線状部１２ｂとからなる表面電極１２を形成する。
【００９６】
第２の直線部のそれぞれは、オーミック電極１１を構成する６本の線状部位のそれぞれを覆う位置に形成する。
【００９７】
＜個片化工程＞
次に、ウェハ上の発光ダイオードを個片化する。
切断する領域の半導体層を除去した後に、以上の工程で形成された基板１を含む構造体をレーザで例えば、３５０μm間隔で切断し、発光ダイオード１００を作製する。
【００９８】
＜基板側面の金属保護膜形成工程＞
個片化された各発光ダイオード１００では、基板１の側面には金属保護膜は形成されていないが、上面及び下面の金属保護膜の形成条件と同様な条件で、切断された基板１の側面に金属保護膜を形成してもよい。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
実施例１は、図１および図２に示した実施形態の実施例である。
実施例１の発光ダイオードは、まず、厚さ７５μｍのＭｏ層（箔、板）、２枚の厚さ１０μｍのＣｕ層（箔、板）で挟み、加熱圧着して厚さ９５μｍの金属板プレート（個片化の切断前）を形成した。この金属板プレートの上面と下面を研磨し、上面を光沢面とした後に、有機溶剤で洗浄し、汚れを除去した。次に、この金属板プレートの全面に、無電解めっき法により金属保護膜として２μｍのＮｉ層、１μｍのＡｕ層を順に形成して金属基板（個片化の切断前の金属基板）１を作製した。
【０１０１】
次に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶からなるＧａＡｓ基板２１上に、化合物半導体層を順次積層して発光波長６２０ｎｍのエピタキシャルウェーハを作製した。
ＧａＡｓ基板２１は、（１００）面から（０−１−１）方向に１５°傾けた面を成長面とし、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３とした。化合物半導体層としては、ＳｉをドープしたＧａＡｓからなるｎ型の緩衝層２２ａ、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂ、ＳｉドープのＧａＡｓからなるｎ型のコンタクト層２２ｃ、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型の表面粗面化層２３ａａ、ＳｉドープのＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型の上部クラッド層２３ａｂ、（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対からなる井戸層／バリア層の発光層２４、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型の下部クラッド層２３ｂ、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰからなる電流拡散層２５である。
【０１０２】
本実施例では、減圧有機金属化学気相堆積装置法（ＭＯＣＶＤ装置）を用い、直径５０ｍｍ、厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板に化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、エピタキシャルウェーハを形成した。エピタキシャル成長層を成長させる際、ＩＩＩ族構成元素の原料としては、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）を使用した。また、Ｍｇのドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を使用した。また、Ｓｉのドーピング原料としては、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を使用した。また、各層の成長温度としては、ｐ型ＧａＰからなる電流拡散層は、７５０℃で成長させた。その他の各層では７００℃で成長させた。
【０１０３】
ＧａＡｓからなる緩衝層は、キャリア濃度を約１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。エッチングストップ層は、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。コンタクト層は、キャリア濃度を約１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．０５μｍとした。表面粗面化層は、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約３μｍとした。上部クラッド層は、キャリア濃度を約２×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。井戸層は、アンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐとし、バリア層はアンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐとした。また、井戸層とバリア層とを交互に２０対積層した。下部クラッド層は、キャリア濃度を約８×１０１７ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。
ＧａＰからなる電流拡散層は、キャリア濃度を約５×１０１８ｃｍ−３、層厚を約３μｍとした。
【０１０４】
次に、電流拡散層２５を表面から約２μｍの深さに至る領域まで研磨して、鏡面加工した。この鏡面加工によって、電流拡散層の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。
【０１０５】
次に、電流拡散層２５上に、オーミックコンタクト電極７の形成位置に対応する開口部を有するマスクを電流拡散層２５上に形成し、蒸着法を用いて、図３Ｃに示したパターンのＡｕＢｅ合金からなるオーミックコンタクト電極７を形成した。オーミックコンタクト電極７を構成する円柱状の導電性部材は直径９μｍとし、直線上に隣接する導電性部材の間隔１０μｍとした。
【０１０６】
次に、電流拡散層２５全面に、ＣＶＤ法を用いて、オーミックコンタクト電極７を覆うように、ＳｉＯ２膜８ａを形成した。このとき、ＳｉＯ２膜８ａは厚さ０．３μｍとした。
【０１０７】
次に、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外が露出するようなフォトレジストパターンをＳｉＯ２膜８ａ上に形成し、フッ酸系のエッチャントを用いて、オーミックコンタクト電極７上の周縁部７ａ以外のＳｉＯ２膜８ａを除去した。これにより、電流拡散層２５及びオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように、ＳｉＯ２からなる透明膜８を形成した。
【０１０８】
次に、透明膜８及びオーミックコンタクト電極７上に、蒸着法を用いて、厚さ０．７μｍのＡｕ膜からなる反射層６を形成した。
次に、反射層６上に、蒸着法を用いて、厚さ０．５μｍのＴｉ膜からなるバリア層５を形成した。
次に、バリア層５上に、蒸着法を用いて、厚さ１．０μｍのＡｕＧｅからなる接合層４を形成した。
【０１０９】
次に、ＧａＡｓ基板２１上に化合物半導体層及び反射層６等を形成した構造体（図９参照）と、金属基板１とを対向して重ね合わせるように配置して減圧装置内に搬入し、４００℃で加熱した状態で、５００ｋｇ重の荷重でそれらを接合して接合構造体を形成した。
【０１１０】
次に、接合構造体から、化合物半導体層の成長基板であるＧａＡｓ基板２１と緩衝層２２ａとをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去し、さらに、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去した。
【０１１１】
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、蒸着法を用いて、図３Ｂに示したパターンの厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金からなるオーミック電極１１を形成した。
６本の線状部位の幅はいずれも４μｍとし、線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの長さは２７０μｍ、線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄの長さは８５μｍとした。
【０１１２】
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面にオーミック電極１１を覆うように、蒸着法を用いて、図３Ａに示したパターンの厚さ１．６μｍのパッド部１２ａ及び線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成した。
パッド部１２ａは直径１００μｍとし、線状部１２ｂの幅は第1の直線部及び第２の直線部共に８μｍとした。
また、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂの長さは４３μｍとし、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂの長さは２７０μｍとし、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄの長さは１００μｍとした。
【０１１３】
次に、チップに分離する為の切断予定部分を化合物半導体層１０から接合層４まで除去し、金属基板１をレーザーダイシングにより、３５０μｍピッチで正方形に切断した。
次に、上述のように作製した実施例１の発光ダイオードチップをマウント基板上に実装して発光ダイオードランプを組み立てた。
【０１１４】
次に、この発光ダイオード（発光ダイオードランプ）の特性を評価した。
図１３（ａ）は、本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡像である。なお、また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す発光ダイオードにおけるオーミックコンタクト電極７と透明膜２５の拡大像である。なお、図１３（ａ）は図１５（ａ）と同様に、オーミック電極１１形成後であって、表面電極形成前の段階で観察した光学顕微鏡像である。
従来の発光ダイオードの光学顕微鏡像（図１５参照）では、オーミックコンタクト電極と透明膜の隙間において、電流拡散層と反射層とが接触し、合金層が形成されていることがわかる。一方、本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡（図１３参照）では、電流拡散層と反射層との合金層が形成されていないことがわかる。したがって、本実施例の発光ダイオードは、従来の発光ダイオードと比較し、反射率が向上する。
具体的には、ｎ型及びｐ型オーミック電極間に電流を流したところ、ドミナント波長６２０ｎｍとする赤色光が出射された。順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（ＶＦ）は１．９１Ｖであった。順方向電流を２０ｍＡとした際の発光出力は８．２ｍＷであり、従来よりも約５％向上した。
このランプ２０個を、温度６０℃、湿度９０％の高温高湿環境下で、通電試験（３０ｍＡ通電）を１０００時間実施した。その発光出力の残存率の平均は９８％、ＶＦの変動はほとんどなく９９％であった。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 基板
１ａ、１ｂ 金属層
１ｂａ 上面
１ｂｂ 下面
２ 金属保護膜
４ 接合層
５ バリア層
６ 反射層
７ オーミックコンタクト電極
７ａ 周縁部
７ｂ 第１の主面
７ｃ 第２の主面
７ｄ 側面
７ａａ、７ａｂ、７ｂａ、７ｂｂ、７ｂｃ、７ｂｄ、７ｃａ、７ｃｂ ドット状の導電性部材の群
８ 透明膜
１０ 化合物半導体層
１１ オーミック電極
１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄ 線状部位
１２ 表面電極
１２ａ パッド部
１２ｂ 線状部
１２ｂａａ、１２ｂａｂ 第1の直線部
１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄ 第２の直線部
２１ 半導体基板（成長用基板）
４２ 表面電極
４２ａａ、４２ａｂ パッド部
４２ｂ 線状部
４２ｂａａ、４２ｂａｂ、４２ｂａｃ、４２ｂａｄ 第1の直線部
４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄ、４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈ 第２の直線部
１００ 発光ダイオード
Ｍ 合金層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤色、赤外の光を発する高輝度の発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）としては例えば、砒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層や砒化インジウム・ガリウム（組成式ＩｎＸＧａ１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。一方、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する高輝度の発光ダイオードとしては例えば、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム（組成式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ；０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。
【０００３】
このような化合物半導体発光ダイオードは、例えば、上述したような発光層を備えた化合物半導体層を、反射率の高い金属層（反射層）を介してＳｉ等の基板に貼り付け、その後、成長用に用いた成長用基板（例えば、ＧａＡｓ基板）を除去することにより製造する方法が知られている。このとき反射層として用いられる金属としては、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ等がある。
しかし、このような、反射率の高い金属を用いた反射層は、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム系の化合物半導体層とオーミック接合ができない。
また、化合物半導体層と反射層が直接接触すると、化合物半導体層と反射層が反応して合金層が形成され、これにより反射率が低下する問題が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決すべく、化合物半導体層と反射層との間に透明膜を挟むとともに、この透明膜を貫通し化合物半導体層と反射層とに接するようにオーミックコンタクト電極を配置する方法がある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８２８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２では、化合物半導体層上に透明膜を成膜した後、マスクを用いたウェットエッチングによって一部の透明膜をエッチングして、透明膜を貫通する孔を形成し、この孔内にオーミックコンタクト電極の材料を蒸着させることにより、透明膜に貫設されたオーミックコンタクト電極を形成していた。
しかしながら、このような製造方法では、透明膜を貫通する孔を形成する際、まず、化合物半導体層上に透明膜を成膜した後、オーミックコンタクト電極の形成位置に対応する開口部を有するマスクを形成する。そして、このマスクを用いてウェットエッチングを行うことにより、開口部下部の透明膜を除去し、透明膜を貫通する孔を形成する。しかし、ウェットエッチングにおいて、サイドエッチングにより、開口部下部の透明膜だけでなく、その周辺の透明膜も除去されてしまい、実際に形成される孔は、マスクの開口部よりも大きくなってしまう。このように、上記の製造方法では、オーミックコンタクト電極のサイズとなるような孔を精度良く形成することは困難であった。そして、このマスクを用いてオーミックコンタクト電極の材料の蒸着を行うと、オーミックコンタクト電極は、マスクの開口部とほぼ同じ大きさで形成されるため、透明膜とオーミックコンタクト電極との間に隙間が生じることがあった。
以下、上記問題について、図を参照しながら具体的に説明する。
【０００７】
図１４に、従来の方法により製造した、発光ダイオード２００のオーミックコンタクト電極２０７及びその近傍の拡大断面模式図を示す。
従来の方法により、オーミックコンタクト電極２０７を形成した場合、図１４に示すように、透明膜２０８との間に隙間が生じるおそれがある。そして、このように隙間が生じると、オーミックコンタクト電極２０７と透明膜２０８上に反射層２０６を形成する際に、この隙間内に反射層２０６が入り込み、電流拡散層２２５と直接接触してしまう。直接接触した箇所では、電流拡散層２２５と反射層２０６とが反応して合金層Ｍ´´が形成され、この合金層Ｍ´´により、発光層２０６で発光した光が吸収されてしまうため、反射層２０６の反射率が低下する。
【０００８】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、従来の製造方法により得られた発光ダイオード２００の光学顕微鏡像である。図１５（ａ）において、ドット状に濃く見える部分は、オーミックコンタクト電極に対応している。図１５（ｂ）は、そのうちの1個のオーミックコンタクト電極（直径９μｍ）の近傍の拡大像である。なお、図１５（ａ）は、オーミック電極２１１形成後であって、表面電極（不図示）形成前の段階で観察した光学顕微鏡像である。
図１５（ｂ）の像において、濃淡が濃く映し出されている箇所は、照射光が吸収され、反射率が低下している箇所である。オーミックコンタクト電極の上部、つまりオーミックコンタクト電極と電流拡散層が接触している箇所では、オーミックコンタクト電極と電流拡散層とが反応して合金層Ｍ´が形成されているため、画像の濃淡が濃く映し出されている。また、オーミックコンタクト電極と透明膜との間の部分でも画像の濃淡が濃く映し出されており、光が吸収され反射率が低下していることが分かる。これは、オーミックコンタクト電極と透明膜との間に反射層が入り込み、電流拡散層と反射層とが接触し、合金層Ｍ´´が形成されたためと考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電流拡散層と反射層とが直接接触することを防ぎ、合金層の形成を阻止可能とする構成を有することにより、反射率の低下を防ぎ、高輝度発光が可能となる発光ダイオードおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す本発明を完成させるに至った。
【００１１】
[１] 基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードの製造方法であって、
成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、前記複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、
前記透明膜上及び前記オーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に接合層を形成する工程と、
前記接合層上に基板を接合する工程と、
前記成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
[２] 前記透明膜を形成する工程において、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面上の前記透明膜を除去することを特徴とする上記[１]に記載の発光ダイオードの製造方法。
[３] 前記透明膜を形成する工程において、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面にマスクを形成して、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後に、前記マスクを除去することを特徴とする上記[１]に記載の発光ダイオードの製造方法。
【００１２】
[４] 基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードであって、
前記オーミックコンタクト電極の前記基板側の面の周縁部は前記透明膜に覆われ、
前記オーミックコンタクト電極は前記反射層及び前記電流拡散層に接触している、ことを特徴とする発光ダイオード。
[５] 前記周縁部は、前記オーミックコンタクト電極の周端部から１．５μｍ以内の範囲内であることを特徴とする上記[４]に記載の発光ダイオード。
[６] 前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金のいずれかからなることを特徴とする上記[４]または[５]に記載の発光ダイオード。
[７] 前記電流拡散層は、ＧａＰ、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかからなることを特徴とする上記[４]〜[６]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
[８] 前記透明膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかからなることを特徴とする上記[４]〜[７]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
[９] 前記透明膜の膜厚が、０．０５〜１．００μｍであることを特徴とする上記[４]〜[８]の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、オーミックコンタクト電極は、透明電極膜に埋設されるとともに、その基板側の周縁部も透明電極膜に覆われている構成としたので、電流拡散層と反射層とが直接接触することを防ぎ、合金層の形成を阻止することができる。そして、その結果、反射率の低下を防ぎ、高輝度発光が可能となる発光ダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。
【図２】図１中に示すオーミックコンタクト電極７近傍の拡大断面模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態である発光ダイオードの表面電極の平面摸式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態である発光ダイオードのオーミック電極の平面摸式図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態である発光ダイオードのオーミックコンタクト電極の平面摸式図である。
【図３Ｄ】本発明の第一実施形態である発光ダイオードの表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。
【図４】本発明の基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図であって、（ａ）第1の工程、（ｂ）第２の工程、（ｃ）第３の工程を示すものである。
【図５】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図６】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図７】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図８】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図９】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１０】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１１】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１２】本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。
【図１３】本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡像であって、（ａ）は平面像、（ｂ）はオーミックコンタクト電極の近傍の拡大平面像である。
【図１４】従来の発光ダイオードのオーミックコンタクト電極およびその近傍の拡大断面模式図である。
【図１５】従来の発光ダイオードの発光ダイオードの光学顕微鏡像であって、（ａ）は平面像、（ｂ）はオーミックコンタクト電極の近傍の拡大平面像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した実施形態の発光ダイオードおよびその製造方法について、図を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１６】
図１は、本発明を適用した一実施形態の発光ダイオードの一例を示す断面模式図である。また、図２は、図１中のオーミックコンタクト電極７近傍の拡大断面模式図である。
本実施形態の発光ダイオード１００は、基板１上に順に、反射層６と、複数のオーミックコンタクト電極７が離間して埋設された透明膜８と、電流拡散層２５及び発光層２４を順に含む化合物半導体層１０とを具備する発光ダイオードであって、オーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部は透明膜８に覆われ、オーミックコンタクト電極７は反射層６及び電流拡散層２５に接触している、ことを特徴とする。
【００１７】
図１で示す例では、オーミックコンタクト電極７は複数のドット状の導電性部材からなり、その導電性部材間には透明膜８が充填されている。また、反射層６の基板１側には接合層４が設けられており、該接合層４と反射層６の間にはバリア層５が設けられている。
また、本実施形態においては、化合物半導体層１０の基板１の反対側１０ａには順に、オーミック電極１１と表面電極１２とが設けられている。
【００１８】
＜オーミックコンタクト電極＞
オーミックコンタクト電極７は平面視してドット状の複数の導電性部材からなり、後述する透明膜内に埋め込まれている。
なお、オーミックコンタクト電極７と、後述するオーミック電極１１とは共にオーミック性の電極であるが、両者を区別するために、本実施形態においては両電極それぞれに別の名称を付した。
【００１９】
本実施形態のオーミックコンタクト電極７の基板１側の面の周縁部７ａは、図２に示すように、透明膜８に覆われている。
具体的に説明すると、図２に示すように、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、化合物半導体層１０側である第１の主面７ｂは電流拡散層２５に接しており、側面７ｄは透明膜８に接している。そして、基板１側である第２の主面７ｃのうち、端部を含む周縁部７ａは透明膜８に覆われており、第２の主面７ｃのうち透明膜８に覆われていない面は後述する反射層６に接している。つまり、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、第１の主面７ｂは電流拡散層２５に接しており、第２の主面７ｃのうち、周縁部７ａは透明膜８に覆われ、それ以外の第２の主面７ｃは反射層６と接している。
【００２０】
なお、本実施形態のオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａは、オーミックコンタクト電極７を反射層６との十分な密着性を確保するという観点から、オーミックコンタクト電極７の周端部から５．０μｍ以内、望ましくは１．５μｍ以内の範囲内とすることが好ましい。
【００２１】
また、本実施形態におけるオーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は、図３Ｄに示すように、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、オーミック電極１１の線状部位間の中間位置上に、又は、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に、直線状に並ぶように配置する。オーミックコンタクト電極７の形状は、円柱状、楕円柱状、ドーナツ状、線状等でもよい。
【００２２】
オーミック電極１１の線状部位間の中間位置までの距離ｄ１、ｄ３と、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２とは、電流が均一に拡散するように等しい距離に構成するのが好ましい。
【００２３】
オーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は例えば、直径を５〜２０μｍ程度とする円柱状部材とする。
また、直線状に並ぶドット状の導電性部材の群において、隣接する導電性部材間の距離は例えば、５〜４０μｍ程度とする。
【００２４】
オーミックコンタクト電極７が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミックコンタクト電極７がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなってしまい、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。
【００２５】
オーミックコンタクト電極の材料としては、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎなどを用いることができる。
【００２６】
＜透明膜＞
透明膜８は、複数のオーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材間に充填するように形成されている。
透明膜８の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。
【００２７】
また、本実施形態の透明膜８は、上述したように、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように形成されている。透明膜８は、複数のオーミックコンタクト電極７を予め電流拡散層２５に形成した後に、この複数のオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａと電流拡散層２５を覆うように形成されているため、オーミックコンタクト電極７と透明膜８の間に隙間が生じることなく、互いに密接した構造とすることができる。また、オーミックコンタクト電極７と透明膜８を、互いの間に隙間が生じないようすることにより、電流拡散層２５と反射層６とが直接接することを防ぐことができ、従来のような合金層の形成を阻止することができる。
なお、本実施形態の透明膜８の膜厚は、０．０５〜１．００μｍであることが好ましい。０．０５μｍ未満であると、成膜不足となるおそれがあり、その場合、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間に隙間が生じるおそれがある。一方、生産性の観点から、１．００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２８】
＜反射層＞
反射層６は、発光層２４からの光を反射層６で正面方向ｆへ反射させて、正面方向ｆでの光取り出し効率を向上させることができ、これにより、発光ダイオードをより高輝度化できる。
反射層６の材料としては、ＡｇＰｄＣｕ合金（ＡＰＣ）、金、銅、銀、アルミニウムなどの金属、およびそれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金等を用いることができる。これらの材料は光反射率が高く、光反射率を９０％以上とすることができる。
【００２９】
本実施形態の反射層６は、図２に示すように、電流拡散層２５と直接接触せずに、透明膜８とオーミックコンタクト電極７に接している。つまり、従来であれば、透明膜とオーミックコンタクト電極との間隙に反射層が入り込み、電流拡散層と接触することにより、合金層が形成されるおそれがあったが、本実施形態では、反射層６と電流拡散層２５が直接接触することを防ぐ構造であるため、従来のような合金層の形成を防ぐことができる。
【００３０】
＜化合物半導体層＞
化合物半導体層１０は、複数のエピタキシャル成長させた層を積層してなる、発光層２４を含む化合物半導体の積層構造体である。
化合物半導体層１０としては、例えば、発光効率が高く、基板接合技術が確立されているＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＩｎＡｓ層などを利用できる。ＡｌＧａＩｎＰ層は、一般式（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）で表される材料からなる層である。この組成は、発光ダイオードの発光波長に応じて、決定される。赤および赤外発光の発光ダイオードを作製する際に用いられるＡｌＧａＩｎＡｓ層の場合も同様に、構成材料の組成は発光ダイオードの発光波長に応じて決定される。
化合物半導体層１０は、ｎ型またはｐ型の何れか一の伝導型の化合物半導体であり、内部でｐｎ接合が形成される。ＡｌＧａＩｎＡｓにはＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ等も含まれる。
なお、化合物半導体層１０の表面の極性はｐ型、ｎ型のどちらでもよい。
また、図１に示すように、化合物半導体層１０は、例えば、コンタクト層２２ｃと、クラッド層２３ａと発光層２４と、クラッド層２３ｂと、電流拡散層２５とからなる。なお、クラッド層２３aは、光取り出し向上の為に表面を粗面化させる表面粗面化層と、クラッド層の２層構造としてもよい。
【００３１】
コンタクト層２２ｃは、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極の接触抵抗を下げるための層であり、例えば、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなり、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を０．０５μｍとする。
【００３２】
発光層２４は、例えば、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対の積層構造からなり、層厚を０．２μｍとする。
発光層２４は、ダブルへテロ構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ：ＤＨ）、単一量子井戸構造（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）などの構造を有する。ここで、ダブルへテロ構造は、放射再結合を担うキャリアを閉じ込められる構造である。また、量子井戸構造は、井戸層と井戸層を挟む２つの障壁層とを有する構造であって、ＳＱＷは井戸層が１つのものであり、ＭＱＷは井戸層が２以上のものである。化合物半導体層１０の形成方法としては、ＭＯＣＶＤ法などを用いることができる。
発光層２４から単色性に優れる発光を得るためには、発光層２４としてＭＱＷ構造を用いることが好ましい。
【００３３】
クラッド層２３ｂは、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、キャリア濃度を８×１０１７ｃｍ−３とし、層厚を０．５μｍとする。
【００３４】
電流拡散層２５は、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＰ層であり、キャリア濃度を５×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を２μｍとする。なお、電流拡散層２５として、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかを用いても構わない。
【００３５】
化合物半導体層１０の構成は、上記に記載した構造に限られるものではなく、例えば、素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層または電流狭窄層などを有していてもよい。
【００３６】
（電極構造）
図３Ａは、本実施形態の表面電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｂは、本実施形態のオーミック電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｃは、本実施形態のオーミックコンタクト電極の一例を示す平面摸式図である。図３Ｄは、表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。
【００３７】
＜表面電極＞
表面電極１２は、パッド部１２ａとパッド部１２に連結する線状部１２ｂとからなる。
本実施形態では、パッド部１２ａは平面視して円形状であるが、円形状以外の他の形状でもよい。
【００３８】
線状部１２ｂは、例えば、円形状のパッド部１２ａの中心を通る直線上において直径を挟んだ周端（周端部）１２ａａａ、１２ａａｂから互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂに対して直交する方向に延在する６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる。
【００３９】
本実施形態の線状部１２ｂは、パッド部と該パッド部に連結する線状部とからなる構成であるが、このような構成に限らず、例えば、パッド部と、該パッド部から多方向へ放射状に延びた複数の線状部から構成されていてもよい。
また、本実施形態の線状部１２ｂは、２本の第1の直線部と、６本の第２の直線部とからなる構成であるが、この本数には限らない。
【００４０】
パッド部１２ａのサイズは、円形状の場合、直径を例えば、５０〜１５０μｍ程度とする。
また、線状部１２ｂの幅はオーミック電極１１の線状部位を覆うためにその幅より幅広となるように、例えば、２〜２０μｍ程度とする。第1の直線部及び第２の直線部のすべてについて同じ幅にする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する直線部の幅は同じであるのが好ましい。
【００４１】
表面電極の材料としては、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ、（Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕ、Ａｕ／Ｔａ／Ａｕ、Ａｕ／Ｗ／Ａｕ、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ）などを用いることができる。
【００４２】
＜オーミック電極＞
図３Ｂに示すように、本実施形態のオーミック電極１１は、６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなる。
本実施形態のオーミック電極１１は６本の線状部位からなる構成であるが、この本数には限らない。オーミック電極１１は表面電極の線状部１２ｂ下に不連続に配列されている形状、たとえばドット形状電極の配列としてもよい。
【００４３】
また、オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂの６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれに覆われる位置に配置する。
すなわち、長い２本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂのそれぞれの直下に配置しており、短い４本の線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれの直下に配置する。
【００４４】
このように、オーミック電極１１が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミック電極１１がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなって、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。
【００４５】
オーミック電極１１を構成する線状部位の幅は、表面電極１２の線状部で覆われるようにその幅より幅狭となるよう、例えば、１〜１０μｍ程度とする。幅はすべての線状部位について同じにする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する線状部位の幅は同じであるのが好ましい。
【００４６】
オーミック電極の材料としては、ＡｕＧｅＮｉ、ＡｕＧｅ、ＡｕＮｉＳｉ、ＡｕＳｉなどを用いることができる。
【００４７】
＜バリア層＞
バリア層５は、後述する基板１に含まれる金属が拡散して、反射層６と反応するのを抑制することができる。
バリア層５の材料としては、ニッケル、チタン、白金、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
バリア層は、２種類以上の金属の組み合わせ、たとえば白金とチタンの組み合わせなどにより、バリアの性能を向上させることができる。
なお、バリア層を設けなくても、接合層にそれらの材料を添加することにより接合層にバリア層と同様な機能を持たせることもできる。
【００４８】
＜接合層＞
接合層４は、発光層２４を含む化合物半導体層１０等を基板１に接合するための層である。
接合層４の材料としては、化学的に安定で、融点の低いＡｕ系の共晶金属などが用いられる。Ａｕ系の共晶金属としては、例えば、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＩｎなどの合金の共晶組成を挙げることができる。
【００４９】
＜基板＞
基板１は、図１に示すように、接合層４の化合物半導体層１０と反対側面に接合されている。基板１としては、金属材料やシリコン、ゲルマニウム等を用いることができるが、コスト面、機械強度、放熱性の観点から、金属材料を用いた金属基板を用いることが好ましい。なお、図１に示す基板１は、金属基板を採用した場合を示す。
以下、本実施形態の基板１を金属基板とした一例を、図を参照しながら説明する。
【００５０】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
本実施形態の基板１（金属基板）は３層の金属層１ａ，１ｂ，１ａと、その上面１ｂａ及び下面１ｂｂを覆う、エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜２とからなる。さらに、金属基板１の側面を金属保護膜２で覆うのが好ましい。
【００５１】
金属基板１と化合物半導体層１０との接合は、金属基板１の接合面（上面）１ｂａに、金属保護膜２を介して接合層４が接合されることによって行われている。
【００５２】
金属保護膜２の材料としては、密着性に優れるクロム、ニッケル、化学的に安定な白金、又は金の少なくともいずれか一つを含む金属からなるものであるのが好ましい。
金属保護膜２は密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層からなるのが最適である。
金属保護膜２の厚さは特に制限はないが、エッチャントに対する耐性とコストのバランスから、０．２〜５μｍ、好ましくは、０．５〜３μｍが適正な範囲である。高価な金の場合は、厚さは２μｍ以下が望ましい。
【００５３】
金属基板１の厚さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましい。
金属基板１の厚さが１５０μｍより厚い場合には、発光ダイオードの製造コストが上昇して好ましくない。また、金属基板１の厚さが５０μｍより薄い場合には、ハンドリング時に割れ、かけ、反りなどが容易に生じて、製造歩留まりを低下させるおそれが発生する。
【００５４】
複数の金属層の構成としては、２種類の金属層すなわち、第１の金属層と第２の金属層とが交互に積層されてなるものが好ましい。
金属基板１枚あたりの第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて３〜９層とすることが好ましく、３〜５層とすることがより好ましい。
第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて２層とした場合には、厚さ方向での熱膨張が不均衡となり、金属基板１の反りが発生する。逆に、第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて９層より多くした場合には、第１の金属層と第２の金属層の層厚をそれぞれ薄くする必要が生じる。第１の金属層または第２の金属層からなる単層基板の層厚を薄くして作製することは困難であり、各層の層厚を不均一にして、発光ダイオードの特性をばらつかせるおそれが発生する。さらに、単層基板の製造が困難であることから、発光ダイオードの製造コストを悪化させるおそれも生じる。
【００５５】
第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて奇数とすることがより好ましい（この場合、最外側の層が第１の金属層）。
特に３層として、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなるものとすることが好ましい。この場合、挟む二層の金属層を同じエッチャントを用いて湿式エッチングで切断予定ラインに相当する部分を除去することができる。
【００５６】
金属基板１の表面は、上述の通り金属保護膜２があるが、この金属保護膜２が金属基板１側からＮｉ膜、Ａｕ膜の順に形成されていると、接合層としてＡｕ−Ｓｉを用いる場合に好ましい。また、金属基板１の表面にダイボンド用の共晶金属を形成しても良い。ダイボンドの接合を電気的接触が安定な共晶接合とすることができる。
化合物半導体層１０に金属基板１を接合する方法は、上記の共晶接合の他、拡散接合、接着剤、常温接合などの公知の技術を適用してもよい。
【００５７】
＜第１の金属層＞
第１の金属層は、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、第１の金属層は少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。
【００５８】
第１の金属層としては、例えば、銀（熱膨張係数＝１８．９ｐｐｍ／Ｋ）、銅（熱膨張係数＝１６．５ｐｐｍ／Ｋ）、金（熱膨張係数＝１４．２ｐｐｍ／Ｋ）、アルミニウム（熱膨張係数＝２３．１ｐｐｍ／Ｋ）、ニッケル（熱膨張係数＝１３．４ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。
なお、第１の金属層の層厚と第２の金属層の層厚とは異なっていてもよい。さらに、金属基板１が複数の第１の金属層と第２の金属層により形成される場合に、各層の層厚はそれぞれ異なっていてもよい。
【００５９】
第１の金属層の合計の厚さは、金属基板１の厚さの５％以上５０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。第１の金属層の合計の厚さが金属基板１の厚さの５％未満の場合は、熱膨張係数が高い第１の金属層の効果が小さくなり、ヒートシンク機能が低下する。逆に、第１の金属層の厚さが金属基板１の厚さの５０％を超える場合は、金属基板１を化合物半導体層１０と接続させたときの熱による金属基板１の割れを抑制できない。つまり、第１の金属層と化合物半導体層１０との間の大きな熱膨張係数の差により、熱による金属基板１の割れを発生させて、接合不良発生を招く場合が生じる。
特に、第１の金属層として銅を用いた場合には、銅の合計の厚さが、金属基板１の厚さの５％以上４０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００６０】
＜第２の金属層＞
第２の金属層は、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、その熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より小さい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、第２の金属層はその熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より大きい材料からなることが好ましい。
【００６１】
例えば、化合物半導体層としてＡｌＧａＩｎＰ層（熱膨張係数＝約５．３ｐｐｍ／Ｋ）を用いた場合には、第２の金属層としてモリブデン（熱膨張係数＝５．１ｐｐｍ／Ｋ）、タングステン（熱膨張係数＝４．３ｐｐｍ／Ｋ）、クロム（熱膨張係数＝４．９ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
【００６２】
［発光ダイオードの製造方法］
次に、本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法について説明する。
本実施形態の発光ダイオードの製造方法は、成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、電流拡散層上に、複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、透明膜上及びオーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、反射層上に接合層を形成する工程と、接合層上に基板を接合する工程と、成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする。
【００６３】
＜基板の製造工程＞
本実施形態の基板としては、金属基板やシリコン基板、ゲルマニウム基板を採用することができるが、以下、基板１として金属基板を用いた場合について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
本実施形態では、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より大きい第１の金属層１ｂと、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より小さい第２の金属層１ｂとを採用して、ホットプレスして、基板１（金属基板）を形成する。
【００６４】
具体的にはまず、２枚の略平板状の第１の金属層１ｂと、１枚の略平板状の第２の金属層１ａを用意する。例えば、第１の金属層１ｂとしては厚さ１０μｍのＣｕ、第２の金属層１ａとしては厚さ７５μｍのＭｏを用いる。
次に、図４（ａ）に示すように、２枚の第１の金属層１ｂの間に第２の金属層１ａを挿入してこれらを重ねて配置する。
【００６５】
次に、重ね合わせたそれらの金属層を所定の加圧装置に配置して、高温下で第１の金属層１ｂと第２の金属層１ａに矢印の方向に荷重をかける。これにより、図４（ｂ）に示すように、第１の金属層２１がＣｕであり、第２の金属層２２がＭｏであり、Ｃｕ（１０μｍ）／Ｍｏ（７５μｍ）／Ｃｕ（１０μｍ）の３層からなる金属基板１を形成する。
金属基板１は、例えば、熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／Ｋとなり、熱伝導率は２２０Ｗ／ｍ・Ｋとなる。
【００６６】
次に、図４（ｃ）に示すように、金属基板１の全面すなわち、上面、下面及び側面を覆う金属保護膜２を形成する。このとき、金属基板は各発光ダイオードに個片化のために切断される前なので、金属保護膜が覆う側面とは金属基板（プレート）の外周側面である。
従って、個片化後の各発光ダイオードの金属基板１の側面を金属保護膜２で覆う場合には別途、金属保護膜で側面を覆う工程を実施する。
図４（ｃ）は、金属基板（プレート）の外周端側でない箇所の一部を示しているものであり、外周側面の金属保護膜は図に表れていない。
【００６７】
金属保護膜は公知の膜形成方法を用いることができるが、側面を含めた全面に膜形成ができるめっき法が最も好ましい。
例えば、無電解めっき法では、ニッケルその後、金をめっきし、金属基板の上面、側面、
下面をニッケル膜及び金膜（金属保護膜）で覆われた金属基板６を作製できる。
めっき材質は、特に制限はなく、銅、銀、ニッケル、クロム、白金、金など公知の材質が適用できるが、密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層が最適である。
めっき法は、公知の技術、薬品が使用できる。電極が不要な無電解めっき法が、簡便で望ましい。
【００６８】
＜化合物半導体層の形成工程＞
まず、図５に示すように、半導体基板（成長用基板）２１の一面２１ａ上に、複数のエピタキシャル層を成長させて化合物半導体層１０を含むエピタキシャル積層体３０を形成する。
半導体基板２１は、エピタキシャル積層体３０形成用基板であり、例えば、一面２１ａが（１００）面から１５°傾けた面とされた、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶基板である。エピタキシャル積層体３０としてＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＡｓ層を用いる場合、エピタキシャル積層体３０を形成する基板として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板を用いることができる。
【００６９】
化合物半導体層１０の形成方法としては、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシャル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＭＢＥ）法や液相エピタキシャル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＬＰＥ）法などを用いることができる。
【００７０】
本実施形態では、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、各層をエピタキシャル成長させる。
なお、Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を用いる。また、Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いる。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡｓＨ３）を用いる。
なお、ｐ型の電流拡散層（ＧａＰ層）２５は、例えば、７５０°Ｃで成長させ、その他のエピタキシャル成長層は、例えば、７３０°Ｃで成長させる。
【００７１】
具体的には、まず、半導体基板２１の一面２１ａ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなる緩衝層２２ａを成膜する。緩衝層２２ａとしては、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓを用い、キャリア濃度を２×１０１８ｃｍ−３とし、層厚を０．２μｍとする。
【００７２】
次に、本実施形態では、緩衝層２２ａ上に、Ｓｉドープしたｎ型の（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂを成膜する。
エッチングストップ層２２ｂは、半導体基板をエッチング除去する際、クラッド層および発光層までがエッチングされてしまうことを防ぐための層であり、例えば、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、層厚を０．５μｍとする。
【００７３】
次に、エッチングストップ層２２ｂ上に、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなるコンタクト層２２ｃを成膜する。
【００７４】
次に、コンタクト層２２ｃ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるクラッド層２３ａを成膜する。
なお、クラッド層２３aは、光取り出し向上の為に表面を粗面化させる表面粗面化層と、クラッド層の２層構造としてもよい。この場合は、クラッド層２３ａを成膜する前に、表面粗面化層を成膜すればよく、表面粗面化層としては、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いることができる。
【００７５】
次に、クラッド層２３ａ上に、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対の積層構造からなる発光層２４を成膜する。
【００７６】
次に、発光層２４上に、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるクラッド層２３ｂを成膜する。
【００７７】
次に、クラッド層２３ｂ上に、Ｍｇドープしたｐ型のＧａＰ層（電流拡散層）２５を成膜する。
【００７８】
次に、ｐ型のＧａＰ層２５の半導体基板２１と反対側の面２５ａを、表面から１μｍの深さに至るまで鏡面研磨して、表面の粗さを、例えば、０．１８ｎｍ以内とする。
【００７９】
なお、クラッド層２３ａ、２３ｂと発光層２４との間にガイド層を設けてもよい。
【００８０】
＜オーミックコンタクト電極の形成工程＞
次に、図６に示すように、電流拡散層２５上に複数のオーミックコンタクト電極７を形成する。
まず、オーミックコンタクト電極７の形成位置に対応する開口部を有するマスクを電流拡散層２５上に形成し、蒸着法を用いて、電流拡散層２５上に、オーミックコンタクト電極７を構成する導電性部材、例えばＡｕＢｅ合金を複数形成する。このとき、直線状に並ぶ複数のオーミックコンタクト電極７の群において、隣接するオーミックコンタクト電極７間の距離は、例えば、５〜４０μｍとする。
なお、複数のオーミックコンタクト電極７は、後の工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置に、直線状に並ぶように形成する。
【００８１】
オーミックコンタクト電極７の形状としては例えば、直径を５〜２０μｍ程度とする円柱状部材とすることができるが、これに限らない。
また、オーミックコンタクト電極７の厚さは、０．０５〜１．００μｍとすることが好ましい。
【００８２】
＜透明膜の形成工程＞
次に、図７に示すように、電流拡散層２５全面に、複数のオーミックコンタクト電極７覆うように、透明膜８を構成するＳｉＯ２膜８ａを成膜する。ＳｉＯ２膜８ａを成膜する方法としては例えば、ＣＶＤ法がある。なお、透明膜８を構成する材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。
また、このときのＳｉＯ２膜８ａの膜厚は、０．０５〜１．００μｍとすることが好ましい。
【００８３】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、複数のオーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外を露出するようにＳｉＯ２膜８ａを除去する。これにより、電流拡散層２５全面およびオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａ上に透明膜８を形成する。
具体的に説明すると、まず、複数のオーミックコンタクト電極７覆うように、ＳｉＯ２膜８ａを成膜した後に、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外が露出するようなフォトレジストパターンをＳｉＯ２膜８ａ上に形成し、フッ酸系のエッチャントを用いて、オーミックコンタクト電極７上の周縁部７ａ以外のＳｉＯ２膜８ａを除去する。これにより、電流拡散層２５及びオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように透明膜８を形成することができる。
【００８４】
なお、電流拡散層２５と、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａとを覆うように透明膜８を形成する方法は、上記方法に限らず、例えば、オーミックコンタクト電極７を形成した後、オーミックコンタクト電極７の表面のうち周縁部７ａ以外の表面にマスクを形成した上で、複数のオーミックコンタクト電極７と電流拡散層２５を覆うように透明膜８を形成してもよい。
【００８５】
このように、予めオーミックコンタクト電極７を形成した後に、オーミックコンタクト電極７の周縁部７ａ及び電流拡散層２５を覆うように透明膜８を形成することにより、従来の課題であった、透明膜とオーミックコンタクト電極の間の間隙の発生を防ぐことができる。
【００８６】
＜反射層の形成工程＞
次に、図９に示すように、オーミックコンタクト電極７及び透明膜８上に反射層６を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ＡＰＣ若しくはＡｕからなる反射層６をオーミックコンタクト電極７及び透明膜８上に形成する。このとき、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間には隙間はなく、互いに密接した状態であるため、反射層６を、オーミックコンタクト電極７と透明膜８との間に侵入させることなく形成することができる。
【００８７】
＜バリア層の形成工程＞
次に、図９に示すように、反射層６上にバリア層５を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ニッケルからなるバリア層５を反射層６上に形成する。
【００８８】
＜接合層の形成工程＞
次に、図９に示すように、バリア層５上に接合層４を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、Ａｕ系の共晶金属であるＡｕＧｅからなる接合層４をバリア層５上に形成する。
【００８９】
＜基板の接合工程＞
次に、図１０に示すように、エピタキシャル積層体３０や反射層６等を形成した半導体基板２１と、基板の製造工程で形成した金属基板１とを減圧装置内に搬入して、その接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとが対向して重ね合わされるように配置する。
次に、減圧装置内を３×１０−５Ｐａまで排気した後、重ね合わせた半導体基板２１と金属基板１とを４００℃に加熱した状態で、５００ｋｇの荷重を印加して接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとを接合して、接合構造体４０を形成する。
【００９０】
＜半導体基板および緩衝層除去工程＞
次に、図１１に示すように、接合構造体４０から、成長用基板（半導体基板）２１及び緩衝層２２ａをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去する。
このとき、本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
【００９１】
＜エッチングストップ層除去工程＞
次に、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去する。これにより、発光層２４を含む化合物半導体層１０が形成される。
本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
【００９２】
＜オーミック電極の形成工程＞
次に、図１２に示すように、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金を全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、ＡｕＧｅＮｉ合金からなる膜をパターニングして、図３Ｂに示すような６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなるオーミック電極１１を形成する。
【００９３】
上記オーミック電極形成工程のパターニングで用いたマスクを用いて、コンタクト層１２ｃのうち、例えば、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）／過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）／純水（Ｈ2０）混合液により、オーミック電極１１の下以外の部分をエッチングで除去する。これにより、オーミック電極１１とコンタクト層１２ｃの平面形状は図１２に示すように、実質的に同一の形状となる。
【００９４】
オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、後述する工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂに覆われる位置に形成する。
【００９５】
＜表面電極の形成工程＞
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を覆うように、パッド部１２ａ及び該パッド部に連結する線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．３μｍのＡｕ層、厚さ０．３μｍのＴｉ層、厚さ１μｍのＡｕ層を順に全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ膜をパターニングして、図３Ａに示すようなパッド部１２ａと該パッド部に連結する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる線状部１２ｂとからなる表面電極１２を形成する。
【００９６】
第２の直線部のそれぞれは、オーミック電極１１を構成する６本の線状部位のそれぞれを覆う位置に形成する。
【００９７】
＜個片化工程＞
次に、ウェハ上の発光ダイオードを個片化する。
切断する領域の半導体層を除去した後に、以上の工程で形成された基板１を含む構造体をレーザで例えば、３５０μm間隔で切断し、発光ダイオード１００を作製する。
【００９８】
＜基板側面の金属保護膜形成工程＞
個片化された各発光ダイオード１００では、基板１の側面には金属保護膜は形成されていないが、上面及び下面の金属保護膜の形成条件と同様な条件で、切断された基板１の側面に金属保護膜を形成してもよい。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
実施例１は、図１および図２に示した実施形態の実施例である。
実施例１の発光ダイオードは、まず、厚さ７５μｍのＭｏ層（箔、板）、２枚の厚さ１０μｍのＣｕ層（箔、板）で挟み、加熱圧着して厚さ９５μｍの金属板プレート（個片化の切断前）を形成した。この金属板プレートの上面と下面を研磨し、上面を光沢面とした後に、有機溶剤で洗浄し、汚れを除去した。次に、この金属板プレートの全面に、無電解めっき法により金属保護膜として２μｍのＮｉ層、１μｍのＡｕ層を順に形成して金属基板（個片化の切断前の金属基板）１を作製した。
【０１０１】
次に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶からなるＧａＡｓ基板２１上に、化合物半導体層を順次積層して発光波長６２０ｎｍのエピタキシャルウェーハを作製した。
ＧａＡｓ基板２１は、（１００）面から（０−１−１）方向に１５°傾けた面を成長面とし、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３とした。化合物半導体層としては、ＳｉをドープしたＧａＡｓからなるｎ型の緩衝層２２ａ、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂ、ＳｉドープのＧａＡｓからなるｎ型のコンタクト層２２ｃ、Ｓｉドープの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型の表面粗面化層２３ａａ、ＳｉドープのＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型の上部クラッド層２３ａｂ、（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対からなる井戸層／バリア層の発光層２４、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型の下部クラッド層２３ｂ、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰからなる電流拡散層２５である。
【０１０２】
本実施例では、減圧有機金属化学気相堆積装置法（ＭＯＣＶＤ装置）を用い、直径５０ｍｍ、厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板に化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、エピタキシャルウェーハを形成した。エピタキシャル成長層を成長させる際、ＩＩＩ族構成元素の原料としては、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）を使用した。また、Ｍｇのドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を使用した。また、Ｓｉのドーピング原料としては、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を使用した。また、各層の成長温度としては、ｐ型ＧａＰからなる電流拡散層は、７５０℃で成長させた。その他の各層では７００℃で成長させた。
【０１０３】
ＧａＡｓからなる緩衝層は、キャリア濃度を約１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。エッチングストップ層は、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。コンタクト層は、キャリア濃度を約１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．０５μｍとした。表面粗面化層は、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３、層厚を約３μｍとした。上部クラッド層は、キャリア濃度を約２×１０１８ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。井戸層は、アンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐとし、バリア層はアンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐとした。また、井戸層とバリア層とを交互に２０対積層した。下部クラッド層は、キャリア濃度を約８×１０１７ｃｍ−３、層厚を約０．５μｍとした。
ＧａＰからなる電流拡散層は、キャリア濃度を約５×１０１８ｃｍ−３、層厚を約３μｍとした。
【０１０４】
次に、電流拡散層２５を表面から約２μｍの深さに至る領域まで研磨して、鏡面加工した。この鏡面加工によって、電流拡散層の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。
【０１０５】
次に、電流拡散層２５上に、オーミックコンタクト電極７の形成位置に対応する開口部を有するマスクを電流拡散層２５上に形成し、蒸着法を用いて、図３Ｃに示したパターンのＡｕＢｅ合金からなるオーミックコンタクト電極７を形成した。オーミックコンタクト電極７を構成する円柱状の導電性部材は直径９μｍとし、直線上に隣接する導電性部材の間隔１０μｍとした。
【０１０６】
次に、電流拡散層２５全面に、ＣＶＤ法を用いて、オーミックコンタクト電極７を覆うように、ＳｉＯ２膜８ａを形成した。このとき、ＳｉＯ２膜８ａは厚さ０．３μｍとした。
【０１０７】
次に、オーミックコンタクト電極７の表面のうち、周縁部７ａ以外が露出するようなフォトレジストパターンをＳｉＯ２膜８ａ上に形成し、フッ酸系のエッチャントを用いて、オーミックコンタクト電極７上の周縁部７ａ以外のＳｉＯ２膜８ａを除去した。これにより、電流拡散層２５及びオーミックコンタクト電極７の周縁部７ａを覆うように、ＳｉＯ２からなる透明膜８を形成した。
【０１０８】
次に、透明膜８及びオーミックコンタクト電極７上に、蒸着法を用いて、厚さ０．７μｍのＡｕ膜からなる反射層６を形成した。
次に、反射層６上に、蒸着法を用いて、厚さ０．５μｍのＴｉ膜からなるバリア層５を形成した。
次に、バリア層５上に、蒸着法を用いて、厚さ１．０μｍのＡｕＧｅからなる接合層４を形成した。
【０１０９】
次に、ＧａＡｓ基板２１上に化合物半導体層及び反射層６等を形成した構造体（図９参照）と、金属基板１とを対向して重ね合わせるように配置して減圧装置内に搬入し、４００℃で加熱した状態で、５００ｋｇ重の荷重でそれらを接合して接合構造体を形成した。
【０１１０】
次に、接合構造体から、化合物半導体層の成長基板であるＧａＡｓ基板２１と緩衝層２２ａとをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去し、さらに、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去した。
【０１１１】
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、蒸着法を用いて、図３Ｂに示したパターンの厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金からなるオーミック電極１１を形成した。
６本の線状部位の幅はいずれも４μｍとし、線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの長さは２７０μｍ、線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄの長さは８５μｍとした。
【０１１２】
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面にオーミック電極１１を覆うように、蒸着法を用いて、図３Ａに示したパターンの厚さ１．６μｍのパッド部１２ａ及び線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成した。
パッド部１２ａは直径１００μｍとし、線状部１２ｂの幅は第1の直線部及び第２の直線部共に８μｍとした。
また、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂの長さは４３μｍとし、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂの長さは２７０μｍとし、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄの長さは１００μｍとした。
【０１１３】
次に、チップに分離する為の切断予定部分を化合物半導体層１０から接合層４まで除去し、金属基板１をレーザーダイシングにより、３５０μｍピッチで正方形に切断した。
次に、上述のように作製した実施例１の発光ダイオードチップをマウント基板上に実装して発光ダイオードランプを組み立てた。
【０１１４】
次に、この発光ダイオード（発光ダイオードランプ）の特性を評価した。
図１３（ａ）は、本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡像である。なお、また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す発光ダイオードにおけるオーミックコンタクト電極７と透明膜２５の拡大像である。なお、図１３（ａ）は図１５（ａ）と同様に、オーミック電極１１形成後であって、表面電極形成前の段階で観察した光学顕微鏡像である。
従来の発光ダイオードの光学顕微鏡像（図１５参照）では、オーミックコンタクト電極と透明膜の隙間において、電流拡散層と反射層とが接触し、合金層が形成されていることがわかる。一方、本実施例の発光ダイオードの光学顕微鏡（図１３参照）では、電流拡散層と反射層との合金層が形成されていないことがわかる。したがって、本実施例の発光ダイオードは、従来の発光ダイオードと比較し、反射率が向上する。
具体的には、ｎ型及びｐ型オーミック電極間に電流を流したところ、ドミナント波長６２０ｎｍとする赤色光が出射された。順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（ＶＦ）は１．９１Ｖであった。順方向電流を２０ｍＡとした際の発光出力は８．２ｍＷであり、従来よりも約５％向上した。
このランプ２０個を、温度６０℃、湿度９０％の高温高湿環境下で、通電試験（３０ｍＡ通電）を１０００時間実施した。その発光出力の残存率の平均は９８％、ＶＦの変動はほとんどなく９９％であった。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 基板
１ａ、１ｂ 金属層
１ｂａ 上面
１ｂｂ 下面
２ 金属保護膜
４ 接合層
５ バリア層
６ 反射層
７ オーミックコンタクト電極
７ａ 周縁部
７ｂ 第１の主面
７ｃ 第２の主面
７ｄ 側面
７ａａ、７ａｂ、７ｂａ、７ｂｂ、７ｂｃ、７ｂｄ、７ｃａ、７ｃｂ ドット状の導電性部材の群
８ 透明膜
１０ 化合物半導体層
１１ オーミック電極
１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄ 線状部位
１２ 表面電極
１２ａ パッド部
１２ｂ 線状部
１２ｂａａ、１２ｂａｂ 第1の直線部
１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄ 第２の直線部
２１ 半導体基板（成長用基板）
４２ 表面電極
４２ａａ、４２ａｂ パッド部
４２ｂ 線状部
４２ｂａａ、４２ｂａｂ、４２ｂａｃ、４２ｂａｄ 第1の直線部
４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄ、４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈ 第２の直線部
１００ 発光ダイオード
Ｍ 合金層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードの製造方法であって、
成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、前記複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、
前記透明膜上及び前記オーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に接合層を形成する工程と、
前記接合層上に基板を接合する工程と、
前記成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記透明膜を形成する工程において、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面上の前記透明膜を除去することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記透明膜を形成する工程において、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面にマスクを形成して、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後に、前記マスクを除去することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードであって、
前記オーミックコンタクト電極の前記基板側の面の周縁部は前記透明膜に覆われ、
前記オーミックコンタクト電極は前記反射層及び前記電流拡散層に接触している、ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
前記周縁部は、前記オーミックコンタクト電極の周端部から１．５μｍ以内の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金のいずれかからなることを特徴とする請求項４または５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記電流拡散層は、ＧａＰ、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかからなることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記透明膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかからなることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記透明膜の膜厚が、０．０５〜１．００μｍであることを特徴とする請求項４〜８の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項１】
基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードの製造方法であって、
成長用基板上に、発光層及び電流拡散層を順に含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、離間して配置する複数のオーミックコンタクト電極を形成する工程と、
前記電流拡散層上に、前記複数のオーミックコンタクト電極をその表面のうち周縁部以外を露出するように透明膜を形成する工程と、
前記透明膜上及び前記オーミックコンタクト電極の露出された部分上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に接合層を形成する工程と、
前記接合層上に基板を接合する工程と、
前記成長用基板を除去する工程と、を順に有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記透明膜を形成する工程において、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面上の前記透明膜を除去することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記透明膜を形成する工程において、前記オーミックコンタクト電極の表面のうち前記周縁部以外の表面にマスクを形成して、前記複数のオーミックコンタクト電極と前記電流拡散層を覆うように前記透明膜を成膜した後に、前記マスクを除去することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
基板上に順に、反射層と、複数のオーミックコンタクト電極が離間して埋設された透明膜と、電流拡散層及び発光層を順に含む化合物半導体層とを具備する発光ダイオードであって、
前記オーミックコンタクト電極の前記基板側の面の周縁部は前記透明膜に覆われ、
前記オーミックコンタクト電極は前記反射層及び前記電流拡散層に接触している、ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
前記周縁部は、前記オーミックコンタクト電極の周端部から１．５μｍ以内の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらの元素から選ばれる１種または２種以上を含む合金のいずれかからなることを特徴とする請求項４または５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記電流拡散層は、ＧａＰ、{ＡｌｘＧａ(１−ｘ)}（１−ｙ）ＩｎｙＰ、{ＡｌｘＧａ（１−ｘ）}（１−ｙ）ＩｎｙＡｓのいずれかからなることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記透明膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかからなることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記透明膜の膜厚が、０．０５〜１．００μｍであることを特徴とする請求項４〜８の何れか一項に記載の発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【図１５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−４１８６１（Ｐ２０１３−４１８６１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５８８８（Ｐ２０１１−１７５８８８）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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