CN101589479A - 发光元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在具有发光层部24的由III－V族化合物半导体所构成的主化合物半导体层50一方的主表面，具有将透明导电性半导体基板70直接贴合的构造，且将主化合物半导体层50与透明导电性半导体基板70的贴合界面的碱金属原子浓度调整在大于或等于1×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于2×10¹⁵atoms/cm²的范围。由此，提供一种可充分降低发光层部与透明导电性半导体基板界面电阻的发光元件。

Description

发光元件及其制造方法

技术领域

本发明关于一种发光元件及其制造方法。

背景技术

专利文献1：日本特开2001-57441号公报

专利文献2：日本特开2002-334816号公报

以(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP混晶(其中，0≤x≤1，0≤y≤1；以下，也记载为AlGaInP混晶或仅记载为AlGaInP)形成发光层部的发光元件，可由采用以带隙大于薄AlGaInP活性层的n型AlGaInP包覆层与p型AlGaInP包覆层，将薄AlGaInP活性层夹持成三明治状的双异质结构，来实现高辉度的组件。

AlGaInP发光元件的情形，发光层部的成长基板是使用GaAs基板，但GaAs在AlGaInP发光层部的发光波长区域光吸收大。因此，在专利文献1以及专利文献2，揭示一种将GaAs基板加以剥离，而重新贴合为透明导电性半导体基板的GaP基板的方法(以下，将以此种方法所制造的发光元件称为直接接合型发光元件)。

发明内容

发明所解决的技术课题

于上述直接接合型发光元件，在所使用的GaP基板等透明导电性半导体基板的表面，一般形成有厚度1.5～2nm左右的自然氧化膜，而成为使发光层部与透明导电性半导体基板的接合界面的电阻(以下，称为界面电阻)增大的主要原因。因此，降低该界面电阻，在制造直接接合型发光元件上的重要课题的一，减少该界面电阻的方法，例如在专利文献1及2中，即揭示一种在接合后进行热处理的技术。然而，从维持发光层部的掺杂分布(dopingprofile)的观点，热处理温度并无法那样地高温化，在降低起因于自然氧化膜的界面电阻上具有一定的界限。

又，接合前的透明导电性半导体基板的洗净，在降低界面电阻的观点也重要。于专利文献2中，揭示有一种对洗净后的透明导电性半导体基板以旋转式脱水机进行旋转干燥的技术，但在透明导电性半导体基板较薄，或产生有弯曲等情形时，会具有在对基板进行旋转干燥时容易产生龟裂等的问题。

并且，也清楚晓得以贴合所得的发光元件的串联电阻不仅只会增加，且随着继续通电，会发生串联电阻容易随着时间而逐渐降低等欠缺安定性的现象。当串联电阻不在短时间降低至安定程度时，在通过高速开关(PWM控制等)对发光元件进行调光驱动时，会有对该开关响应性造成重大影响的问题。

本发明的课题，在于提供一种可充分降低发光层部与透明导电性半导体基板的界面电阻，且也可谋求开关响应性的提升的发光元件及其制造方法。

解决课题的方法及发明效果

为了解决上述课题，本发明的发光元件，其特征在于，在由具有发光层部的III-V族化合物半导体所构成的主化合物半导体层一方的主表面，具有直接贴合有透明导电性半导体基板的构造，且将主化合物半导体层与透明导电性半导体基板的贴合界面的碱金属原子浓度调整至大于或等于1×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于2×10¹⁵atoms/cm²。

在包含发光层部的主化合物半导体层贴合有透明导电性半导体基板的构造的发光元件，通过使贴合界面的碱金属原子浓度在上述浓度范围，可谋求发光元件的界面电阻的降低。又，如上述贴合型发光元件，发光驱动时的顺向电压，具有被认为是来自贴合界面的寄生电容成分的较显着的瞬时特性。具体而言，令刚开始通电后的顺向电压为初始值Vf0，该顺向电压会因继续通电而渐减至某安定值Vf。令自该初始值Vf0至上述安定值Vf的顺向电压减少量为安定化电压降ΔVf时(也即，ΔVf≡Vf0-Vf)，通过使贴合界面的碱金属原子在上述浓度范围，可大幅降低此安定化电压降ΔVf。安定化电压降ΔVf小的发光元件，即使在通过高速开关进行调光驱动的用途等，也具有可大幅改善其开关响应性的优点。又，开始通电后，组件两端的顺向电压由于会在短时间内安定化，因此在使驱动电源电压为固定进行发光驱动时，可提高对应于作用比(duty ratio)的发光辉度特性的线性及安定性。

若主化合物半导体层与透明导电性半导体基板的贴合界面的碱金属原子浓度未达1×10¹⁴atoms/cm²，则发光元件的界面电阻的降低效果及安定化电压降ΔVf的低减效果不显着，批次间晶圆面内的参差不一也变大，导致良率的降低。又，贴合界面的碱金属原子浓度超过2×10¹⁵atoms/cm²时，该效果呈饱和，用以使碱金属原子高浓度地介于贴合界面的步骤上的需要将大大降低。贴合界面的碱金属原子浓度，更佳在大于或等于3×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于1.5×10¹⁵atoms/cm²。

又，本发明的发光元件的制造方法是，为了制造上述本发明的发光元件，其特征在于，包含下列步骤：

主化合物半导体层成长步骤，是将主化合物半导体层外延生长在成长用基板的第一主表面上；

从主化合物半导体层将成长用基板加以去除的步骤；

自然氧化膜去除步骤，是将形成于透明导电性半导体基板的对该主化合物半导体层的贴合面的自然氧化膜加以去除；

有机溶剂接触步骤，是使含碱的有机溶剂与经去除该自然氧化膜的透明导电性半导体基板的贴合面接触；及

贴合步骤，是将有机溶剂接触步骤结束后的透明导电性半导体基板的贴合面叠合于主化合物半导体层的贴合面加以贴合。

在将透明导电性半导体基板贴合于含有发光层部的主化合物半导体层前，必须将形成于透明导电性半导体基板的表面的自然氧化膜加以去除(此处所谓自然氧化膜的去除，是指去除自然氧化膜的至少一部分使厚度降低即可，非指一定必须要完全加以去除)。然而，若将自然氧化膜去除后的透明导电性半导体基板放置于大气中，则自然氧化膜将会直接在这样的状态下，于较短时间发生再成长，界面电阻降低效果会马上受到影响。因此，实施使有机溶剂与经去除自然氧化膜后的透明导电性半导体基板表面接触的有机溶剂接触步骤。由此，可抑制自然氧化膜的再成长，有助于界面电阻及安定化电压降ΔVf的降低。又，通过使该有机溶剂为含碱的有机溶剂，使来自于含碱的有机溶剂的碱金属成分以上述浓度范围残留在贴合面上，界面电阻及安定化电压降ΔVf的低减效果将更加显着。此时，于贴合界面，形成于主化合物半导体层侧与上述透明导电性半导体基板侧的氧化膜的合计厚度较佳在小于或等于1.3nm，更佳在小于或等于0.8nm。

于上述本发明的发光元件的制造方法中，可使自然氧化膜去除步骤为碱洗净步骤，在该碱洗净步骤的后，进行透明导电性半导体基板的水洗步骤，于该水洗步骤结束后，可以将该透明导电性半导体基板的贴合面浸渍于有机溶剂，或是使有机溶剂的蒸气接触于该贴合面然后进行干燥的方式，来实施有机溶剂接触步骤。

也即，自然氧化膜去除步骤，可由例如使用氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液等碱蚀刻液的碱洗净步骤，来迅速去除自然氧化膜。此时，被赋予于贴合界面的碱金属原子，在前者时为钾原子，后者时则为钠原子。

若以上述湿式蚀刻方式来进行自然氧化膜去除，则蚀刻后的水洗步骤干燥步骤为当然需要。此时，若在该水洗后，马上进行上述有机溶剂接触步骤，将水分置换成有机溶剂并进行干燥，则干燥后的自然氧化膜的成长速度将大幅减小，有助于界面电阻降低。又，自然氧化膜去除后，将透明导电性半导体基板贴合于主化合物半导体层止的保管间隔也可获得较长的确保，也有助于提升直接接合型发光元件的生产性。

此时含碱的有机溶剂，在将贴合界面的碱金属原子浓度提高至上述范围时，更佳为使用含有碱成分浓度高于每一次洗净步骤经水洗步骤后洗净液所带入的碱成分浓度者(也即，使用积极添加有碱成分在洗净步骤所带入的量以上的含碱的有机溶剂)。

有机溶剂接触步骤所使用的有机溶剂，较佳为使用与水自由混合者，也使得在水洗后容易与残留在贴合面的水滴进行置换(例如，醇或酮类等)。又，为了藉共沸有效率地与有机溶剂一起使水分蒸发，更佳为使用与水自由混合的有机溶剂，且在20℃与水的蒸气压差在100hPa以下者。此种有机溶剂，具体而言，可适合使用异丙醇(沸点：82.4℃，在20℃与水的蒸气压差：20hPa)或乙醇(沸点：78.3℃，在20℃与水的蒸气压差：36hPa)等的醇类。又，醇，在容易溶解碱金属氢氧化物，容易调制含碱的有机溶剂的观点下也有用(亦即，含碱的有机溶剂，可制成为溶解有碱金属氢氧化物的醇)。

此时含碱的有机溶剂，在将贴合界面的碱金属原子浓度提高至上述范围时，更佳为含有碱金属氢氧化物及水。

所使用的醇，尤其是异丙醇，由于干燥后抑制自然氧化膜再成长的效果大，因此对本发明是有效的。又，添加于含碱的有机溶剂的碱金属氢氧化物，较佳为使用氢氧化钾或氢氧化钠。

此时，含碱的有机溶剂，较佳为使用含有大于或等于5×10^-6mol/L、小于或等于3×10^-4mol/L的范围的氢氧化钾或氢氧化钠(也可复合添加两者，此时为合计)者。该碱含量若未达5×10^-6mol/L时，则界面电阻降低效果将不充分，若超过3×10^-4mol/L时，则所添加的碱成分会产生凝集等，含碱的有机溶剂会不安定化而无法进行均匀的处理。该碱含量，更佳为大于或等于1×10^-5mol/L、小于或等于3×10^-4mol/L以下。又，含碱的有机溶剂，较佳为含有大于或等于1×10^-4mol/L、小于或等于5mol/L的范围的水分。若水分含量未达1×10^-4mol/L，则难以将贴合界面的碱金属原子浓度提高至上述范围。又，若超过5mol/L时，水分易残留于贴合面，自然氧化膜会发生再成长，导致无界面电阻降低效果，安定化电压降ΔVf的降低效果反而减小。上述水分的含有范围，更佳为大于或等于0.05mol/L、小于或等于5mol/L。

另，上述有机溶剂接触步骤(或者，通过碱洗净的自然氧化膜去除步骤及水洗步骤，与的后的有机溶剂接触步骤)，可同样对主化合物半导体层的贴合面加以实施，可进一步有助于使界面电阻消失，降低安定化电压降ΔVf。

附图说明

图1，显示为本发明适用对象的发光元件一例的示意图。

图2，显示本发明的发光元件制造方法一例的步骤说明图。

图3，接续图2的步骤说明图。

图4，界面碱原子浓度的算出方法的说明图。

图5，显示含碱的有机溶剂中的K浓度，与贴合界面的K浓度的关系的图。

图6，显示贴合界面的K浓度与ΔVf的关系的图。

图7，显示贴合界面的K浓度与Vf的关系的图。

附图编号说明

1    GaAs单结晶基板      2    n型GaAs缓冲层

3    剥离层              4    n型包覆层

5    活性层              6    p型包覆层

9    光取出面侧电极      9a   AuBe接合合金化层

16   AuGeNi接合合金化层  20   电流扩散层

23   接着剂层            24   发光层部

50   主化合物半导体层    70   GaP基板

70i  自然氧化膜          70j  氧化膜

100  发光元件            110  临时支持基板

120   临时支持贴合体    PF    光取出面

具体实施方式

以下，参照图式来说明本发明的发光元件制造方法的实施形态。图1为本发明适用对象的发光元件的概念图。该发光元件100，是在作为透明导电性半导体基板的GaP基板70(于本实施形态中虽为n型，但在主化合物半导体层50的各层的积层顺序与上述为p/n互换时，则为p型，又，也可使用GaAsP、AlGaAs等的其它透明导电性半导体基板)的第一主表面上，具有直接贴合有发光层部24的构造。于本实施形态中，各层及基板的主表面，如图1所示，系使发光元件100的光取出面PF在上侧的状态为正置状态，统一将该正置状态的图式上侧的面记载为第一主表面，而下侧的面则记载为第二主表面。因此，在方便说明步骤上，相对于上述正置状态，以将上下倒转的反置状态加以图标时，该图式的第一主表面与第二主表面的上下关系也倒转。

发光层部24，具有以p型(Al_zGa_1-z)_yIn_1-yP(其中，x＜z≤1)所构成的p型包覆层6、与n型(Al_zGa_1-z)_yIn_1-yP(其中，x＜z≤1)所构成的n型包覆层4，将无掺杂的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP(其中，0≤x≤0.55，0.45≤y≤0.55)混晶所构成的活性层5夹持的构造，可根据活性层5的组成，将发光波长在绿色至红色区域(发光波长(波峰发光波长)为大于或等于550nm、小于或等于670nm)加以调整。另，发光层部24，也可由In_xGa_yAl_1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)来构成。

在发光层部24的第一主表面上，形成有GaP电流扩散层20，与发光层部24一起构成主化合物半导体层50。在电流扩散层20的第一主表面的大略中央处，形成有用以将发光驱动电压施加于发光层部24的光取出面侧电极9(例如，Au电极)。在该光取出面侧电极9与GaP电流扩散层20的间，设置有作为光取出侧接合合金化层的AuBe接合合金化层9a(例如，Be：2质量％)。又，电流扩散层20的第一主表面的光取出面侧电极9周围的区域，形成有光取出区域PF(从发光层部24射出)。又，于本实施形态中，虽然为p型包覆层6位于光取出面侧的积层形态，但是也可为n型包覆层4位于光取出面侧的积层形态(此时，电流扩散层20必须为n型，又，接合合金化层9a以AuGeNi等所构成)。

n型包覆层4及p型包覆层6的厚度，例如，分别在大于或等于0.8μm、小于或等于4μm(较佳在大于或等于0.8μm、小于或等于2μm)，活性层5的厚度，例如在大于或等于0.4μm、小于或等于2μm(较佳在大于或等于0.4μm、小于或等于1μm)。发光层部24全体的厚度，例如在大于或等于2μm、小于或等于10μm(较佳在大于或等于2μm、小于或等于5μm)。并且，GaP电流扩散层20的厚度，例如在大于或等于5μm、小于或等于200μm(较佳在大于或等于5μm、小于或等于28μm，更佳在大于或等于8μm、小于或等于15μm)。因此，主化合物半导体层50的厚度，例如在大于或等于7μm、小于或等于210μm(较佳在大于或等于7μm、小于或等于38μm，更佳在大于或等于10μm、小于或等于20μm)。

GaP基板70，是将GaP单结晶锭加以切片、研磨所制得者，其厚度例如在大于或等于50μm、小于或等于500μm。另，GaP基板，也可使用将GaP单结晶锭加以切片、研磨所制得的单结晶基板其与主化合物半导体层50的贴合面侧的主表面外延生长有GaP或InGaP的单结晶层的GaP磊晶晶圆(在此情况，当使用外延生长有InGaP层的基板时，若InGaP层的厚度小于GaP单结晶基板，则该磊晶晶圆广义地视为属于GaP基板的概念者)。在GaP基板70的背面，分散形成有作为基板侧接合合金化层的AuGeNi接合合金化层16(例如Ge：15质量％，Ni：10质量％)。接合合金化层16，例如可由银胶层等接着于未图标的金属台(metal stage)。

GaP基板70与主化合物半导体层50的界面成为贴合界面，该贴合界面的碱金属原子浓度调整在大于或等于1×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于2×10¹⁵atoms/cm²(较佳在大于或等于3×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于1.5×10¹⁵atoms/cm²)。碱金属原子，于本实施形态中为钾原子，但也可为钠原子，或也可混合钾原子与钠原子。

此界面的碱金属原子浓度，可以下述方式来进行测量。亦即，从第一主表面侧或第二主表面侧于深度方向(x)对电流扩散层7进行SIMS分析，如图4所示，测量显示各深度位置的每单位体积的碱金属原子浓度的深度方向浓度曲线C(x)。另，深度方向的SIMS分析，可由一边将所照射的一次离子束兼用为试料表面的深度方向蚀刻束，一边进行二次离子质量分析的D-SIMS(Dynamic SIMS)来进行。将此深度方向浓度曲线C(x)在对应于上述界面的含有碱金属原子浓度波峰位置的区间对深度方向距离x进行积分，将所得的值采用作为界面碱金属原子浓度。深度方向浓度曲线C(x)，随着远离界面位置(浓度波峰位置)急速减小，形成显示背景碱金属原子浓度的基线。可将此基线上的波峰所在位置作为积分区间的边界，但由于基线上的碱金属原子浓度，通常低于波峰位置的碱金属原子浓度好几位数，故即使将积分区间设定为超出上述所在位置至波峰外侧，也不会有不良影响，几乎不会对以此方式所得的界面碱金属原子浓度的计算值造成影响。

回到图1，在GaP基板70与主化合物半导体层50的贴合界面，形成有氧化膜70j。此氧化膜70j，系来自在贴合阶段于GaP基板70与主化合物半导体层50的各贴合面各别所形成的自然氧化膜，其厚度在小于或等于1.3nm(较佳在小于或等于0.8nm)。氧化膜70j的厚度，例如可使用光谱椭圆偏光法来加以测量。

以下，说明上述发光元件100的制造方法的具体例。

首先，如图2的步骤1所示，在作为GaAs基板的GaAs单结晶基板1的主表面，依序外延生长n型GaAs缓冲层2例如0.5μm、AlAs所构成的剥离层3例如0.5μm。然后，依序外延生长n型包覆层4(厚度：例如1μm)、AlGaInP活性层(无掺杂)5(厚度：例如0.6μm)、及p型包覆层6(厚度：例如1μm)作为发光层部24。发光层部24的全体厚度为2.6μm。又，进一步外延生长由p型GaP所构成的电流扩散层20例如17μm。上述各层的外延生长，可由公知的MOVPE法来进行。由此，在GaAs单结晶基板1上形成由发光层部24及GaP电流扩散层20所构成的主化合物半导体层50。

接着，如步骤2所示，在主化合物半导体层50的第一主表面形成蜡等所构成的接着剂层23，如步骤3所示，接着Si基板等所构成的临时支持基板110，制作临时支持贴合体120。然后，如图3的步骤4所示，将附着于临时支持贴合体120的作为GaAs基板的GaAs单结晶基板1去除。该去除，例如可由以将临时支持贴合体120(参照步骤3)与GaAs单结晶基板1一起浸渍于蚀刻液(例如10％氢氟酸水溶液)，对形成在缓冲层2与发光层部24的间的AlAs剥离层3进行选择蚀刻，以将该GaAs单结晶基板1从临时支持贴合体120加以剥离的方式来实施。另，也可采用下述步骤：预先形成AlInP所构成的蚀刻中止层来代替AlAs剥离层3，使用对GaAs具有选择蚀刻性的第一蚀刻液(例如氨/过氧化氢混合液)，将GaAS单结晶基板1与GaAs缓冲层2一起加以蚀刻去除，接着，使用对AlInP具有选择蚀刻性的第二蚀刻液(例如盐酸：为了去除Al氧化层也可添加氢氟酸)，来将蚀刻中止层加以蚀刻去除。

然后，如步骤5所示，以氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液所构成的碱蚀刻液，将另外所准备的n型GaP基板70的第一主表面(贴合面)加以洗净，将形成在n型GaP基板70的第一主表面的自然氧化膜70i加以去除。具体而言，形成为1.5～2nm左右的自然氧化膜，通过此洗净，厚度将大幅地降低(例如未达1nm)。又，洗净后，进一步对n型GaP基板70的第一主表面进行水洗，接着如步骤6所示，将该第一主表面浸渍于含碱的有机溶剂，以将水滴去除(有机溶剂接触处理)，然后，再进行干燥。所使用的含碱的有机溶剂，具体而言系使用异丙醇作为有机溶剂，使用含有大于或等于5×10^-6mol/L、小于或等于3×10^-4mol/L(较佳为大于或等于5×10^-5mol/L、小于或等于3×10^-4mol/L以下)的范围的氢氧化钾或氢氧化钠(也可复合添加两者，该场合为合计)、大于或等于1×10^-4mol/L、小于或等于5mol/L(较佳为大于或等于0.05mol/L、小于或等于5mol/L)的范围的水分者。

上述含碱的有机溶剂，可对异丙醇添加大于或等于0.01体积％、小于或等于0.2体积％的范围的水溶液(是将氢氧化钾或氢氧化钠在大于或等于1质量％、小于或等于30质量％的范围溶解于水所得)进行调制。

另，较佳为，也对通过实施步骤4所露出的主化合物半导体层50的第二主表面(贴合面)，完全同样进行上述的自然氧化膜去除、水洗、有机溶剂接触处理及干燥。

然后，如步骤7所示，在上述临时支持贴合体120的状态下，将另外所准备的n型GaP基板70的第一主表面叠合在将GaAs单结晶基板1去除后所露出的主化合物半导体层50的第二主表面，并加以压紧，然后进一步升温至大于或等于400℃、小于或等于700℃进行贴合热处理。如上述，以碱洗净将自然氧化膜去除的n型GaP基板70的第一主表面(或主化合物半导体层50的第二主表面)，水洗后，可由进行含碱的有机溶剂接触处理并加以干燥，使所去除的自然氧化膜70i难以再成长，使贴合后的界面的氧化膜70j的厚度保持在前述范围。并且，来自含碱的有机溶剂的碱金属成分会以上述浓度范围微量残留在贴合面上。又，自然氧化膜去除后的保管时间即使增加，也可将自然氧化膜保持在低厚度，因此可增加步骤排程的柔软性，且也有助于提升生产性。又，由于可使贴合所得的发光元件的贴合界面电阻保持在低值，因此可减小顺向电压Vf。又，在开始通电后的串联电阻的变化量，也即安定化电压降ΔVf也小且安定，例如，即使在通过高速开关对发光元件进行调光驱动的用途等，也可大幅改善其开关响应性。

上述贴合热处理结束后，如步骤8所示，通过有机溶剂等将接着剂层23加以溶解，以将临时支持基板110分离。接着，如步骤9所示，在通过将临时支持基板110分离、去除所露出的主化合物半导体层50的第一主表面，也即，GaP电流扩散层20的第一主表面，以覆盖其一部分的方式，形成AuBe光取出侧接合金属层，并且，以大于或等于300℃、小于或等于500℃的温度来进行合金化热处理，由此制成AuBe接合合金化层(光取出侧接合合金化层)9a。然后，形成由Au等所构成的光取出侧电极9来覆盖该AuBe接合合金化层9a。又，在GaP基板70的第二主表面，通过蒸镀分散形成AuGeNi接合金属层，并且以大于或等于300℃、小于或等于500℃的温度进行合金化热处理，由此制成AuGeNi接合合金化层(基板侧接合合金化层)16。

以上，为了易于理解，一边以组件单体的积层形态图标步骤，一边加以说明，但实际上，系制作复数组件芯片以排列成矩阵状的形式总括形成的贴合晶圆。又，通过通常的方法将此贴合晶圆加以切割，制成组件芯片，并将其固定于支持体，进行导线的打线连接等后，进行树脂密封，由此得到最后的发光元件。

另，也可使GaP电流扩散层20与发光层部24的界面形成为满足上述所说明的条件的贴合界面。

为了确认本发明的效果，进行以下的实验。也即，准备水中溶解有氢氧化钾22质量％的水溶液，然后对异丙醇添加该水溶液使氢氧化钾浓度成为图5的各浓度，调整成含碱的有机溶剂。然后，如图3所示，在去除自然氧化膜及水洗后，浸渍于上述含碱的有机溶剂，上提后，进行自然干燥。然后，以使用SIMS的上述方法各别对该干燥后进行贴合步骤所得的发光元件样品的贴合界面的K浓度进行测量。结果示于图5。

参照图5的结果，制成将贴合界面的K浓度调整成各种浓度的发光元件样品，然后通电20mA，分别测量刚开始通电后的顺向电压Vf与安定化电压降ΔVf(也即以该刚开始通电后的顺向电压Vf作为初始值，而在的后继续通电时逐渐减少的至Vf安定值为止的顺向电压Vf的减少量)(各个样品数分别为5)。以对贴合界面的K浓度作图的方式，将以上的结果显示于图6(ΔVf)及图7(Vf)。

从该结果即可知，贴合界面的K浓度在大于或等于1×10¹⁴atoms/cm²(尤其是在大于或等于3×10¹⁴atoms/cm²)时，Vf及ΔVf的值显着变小，可得到良好的结果。另一方面，可知若贴合界面的K浓度未达1×10¹⁴atoms/cm²时，则Vf及ΔVf任一者皆急速增大，也明显变得参差不一。

例如，在使用下述方法所制成的含碱的有机溶剂时，贴合界面的K浓度为6.24×10¹⁴/cm²。该方法是准备水中溶解有氢氧化钾22质量％的水溶液，并且以水将该水溶液稀释成750倍后，添加于异丙醇，进行调整使氢氧化钾浓度成为1.486×10^-4mol/L。又，对Vf及ΔVf进行测量后，分别得到1.98～1.99V及20～50mV极为良好的Vf/ΔVf特性。又，于使用对异丙醇进行调整使氢氧化钾浓度成为2.983×10^-4mol/L的含碱的有机溶剂时，贴合界面的K浓度为9.90×10¹⁴/cm²。又，对Vf及ΔVf进行测量后，分别为1.92～1.93V及0(测量下限)～10mV，得到极为良好的Vf/ΔVf特性。又通过SIMS测量，来确认即使进行高温长时间热处理，K等的界面金属也不会移动，并且可确认即使长时间通电后，对Vf及ΔVf以外的特性的添加的影响也无。

另一方面，于使用对异丙醇进行调整使氢氧化钾浓度成为3×10^-6mol/L的含碱的有机溶剂时，贴合界面的K浓度为7.16×10¹³/cm²。又，对Vf及ΔVf进行测量后，只能分别得到2.05V及180～220mV的不充分的值。

Claims (13)

1.一种发光元件，其特征在于：

在具有发光层部的由III-V族化合物半导体所构成的主化合物半导体层一方的主表面，具有将透明导电性半导体基板直接贴合的构造，且将上述主化合物半导体层与该透明导电性半导体基板的贴合界面的碱金属原子浓度调整在大于或等于1×10¹⁴atoms/cm²、小于或等于2×10¹⁵atoms/cm²的范围。

2.根据权利要求1所述的发光元件，其中上述碱金属原子为钾原子或钠原子。

3.根据权利要求1或2所述的发光元件，其中形成在上述贴合界面的氧化膜的厚度小于或等于1.3nm。

4.一种发光元件的制造方法，用于制造权利要求1-3任意一项中记载的发光元件，其特征在于，包含下列步骤：

主化合物半导体层成长步骤，是将该主化合物半导体层外延生长在成长用基板的第一主表面上；

从上述主化合物半导体层中去除上述成长用基板的步骤；

自然氧化膜去除步骤，是将形成于上述透明导电性半导体基板的对上述主化合物半导体层的贴合面的自然氧化膜加以去除的步骤；

有机溶剂接触步骤，即使含碱的有机溶剂与经去除上述自然氧化膜的上述透明导电性半导体基板的该贴合面接触的步骤；

贴合步骤，即将上述有机溶剂接触步骤结束后的上述透明导电性半导体基板的上述贴合面叠合于上述主化合物半导体层的贴合面加以贴合的步骤。

5.根据权利要求4所述的发光元件的制造方法，其中，上述自然氧化膜去除步骤为碱洗净步骤，于该碱洗净步骤后，进行上述透明导电性半导体基板的水洗步骤，于该水洗步骤结束后，将上述透明导电性半导体基板的上述贴合面浸渍于上述含碱的有机溶剂，然后进行干燥的方式，来实施该有机溶剂接触步骤。

6.根据权利要求5所述发光元件的制造方法，其中，上述含碱的有机溶剂使用的是比，经过相当于每一次上述洗净步骤的上述水洗步骤后洗净液所带入的碱浓度，高的含有碱成分的溶剂。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的发光元件的制造方法，其中，上述含碱的有机溶剂为溶解有碱金属氢氧化物的醇。

8.根据权利要求7所述发光元件的制造方法，其中，上述含碱的有机溶剂含有上述碱金属氢氧化物及水。

9.根据权利要求7或8所述发光元件的制造方法，其中，上述醇使用异丙醇。

10.根据权利要求所述7-9中任意一项所述发光元件的制造方法，其中，上述碱金属氢氧化物使用氢氧化钾或氢氧化钠。

11.根据权利要求10所述发光元件的制造方法，其中，上述含碱的有机溶剂，含有大于或等于5×10^-6mol/L、小于或等于3×10^-4mol/L的范围的氢氧化钾或氢氧化钠。

12.根据权利要求10或11所述发光元件的制造方法，其中，上述含碱的有机溶剂，含有大于或等于1×10^-4mol/L、小于或等于5mol/L的范围的水分。

13.根据权利要求4-12中任意一项所述发光元件的制造方法，其中，也对上述主化合物半导体层的贴合面实施上述有机溶剂接触步骤。

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