JP2001339100A - Light emitting element and its manufacturing method - Google Patents

Light emitting element and its manufacturing method

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element excellent in convenience wherein light leading-out efficiency from an element is superior and terminal leading-out structure of the element is simple.
SOLUTION: A metal layer 3, a light emitting layer 4 and a first electrode 5 are formed in this order on the first main surface 7 side of a conductive substrate 2. A current is applied to the light emitting layer 4 through the first electrode 5 and the conductive substrate 2. By using reflection of the metal layer 3, superior light leading-out efficiency can be realized, and further electrodes or terminals can be formed on both sides of the light emitting element.
COPYRIGHT: (C)2001,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】この発明は発光素子とその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing the light emitting element.

【0002】 [0002]

【従来の技術】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は理論上の限界に次第に近づきつつある。 Materials and device structure is the use of the Prior Art Light emitting elements such as light emitting diodes and semiconductor lasers, the result of many years progress, the photoelectric conversion efficiency in the internal element is becoming increasingly closer to the theoretical limit. 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。 Therefore, when obtaining the elements of even higher brightness, the light extraction efficiency from the device is very important. 光取出し効率を向上させる方法としては、発光層部から基板側に向かう光も発光に寄与できるように、発光層部に光透過性の半導体基板を接合する方法が提案されている。 As a method of improving the light extraction efficiency, light directed toward the substrate from the light emitting layer portion is also so can contribute to light emission, a method of bonding the optically transparent semiconductor substrate in the light emitting layer portion have been proposed. しかしながら、光透過性の半導体基板を、発光層部に直接接合しようとした場合、一般にその工程は複雑なものとなりやすく、また高温での接合処理が必要となるため発光層部が劣化しやすい問題がある。 However, the light transmittance of the semiconductor substrate, when an attempt is made to directly bond the light emitting layer portion, generally the process is likely to become complicated, and the light emitting layer portion because it requires bonding treatment at a high temperature tends to deteriorate problem there is.

【0003】次に、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AlGaI [0003] Next, the light-emitting element emitting layer portion is formed by AlGaInP mixed crystal, a thin AlGaInP (or GaInP) an active layer, a large n-type AlGaInP cladding layer and a p-type AlGaI band gap than
nP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。 By employing the double hetero structure sandwiched sandwiched by the nP cladding layer, it can be realized element of high luminance. 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。 Such heterostructure AlGaInP double utilizes the AlGaInP mixed crystal lattice matched to GaAs can be formed by epitaxially growing the layers made of AlGaInP mixed crystal GaAs single crystal substrate. 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。 Then, when using it as a light emitting element is usually often utilizing GaAs single crystal substrate as it is as the device substrate. 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にくい難点がある。 However, AlGaInP mixed crystal constituting the light emitting layer portion, since the band gap is larger than the GaAs, sufficient light extraction efficiency emitted light is absorbed by the GaAs substrate has a drawback that difficult to obtain. 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(例えば特開平7− To solve this problem, a method of inserting a reflective layer of the semiconductor multilayer film between the substrate and the light emitting element (e.g., JP-A-7-
66455号公報)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。 Has also been proposed 66455 JP) but, in order to utilize the difference in refractive index of the stacked semiconductor layers, without being reflected only light incident at a limited angle, significant improvement in the light extraction efficiency is theoretically It can not be expected.

【0004】他方、最近の文献(Applied Physics Lett [0004] On the other hand, recent literature (Applied Physics Lett
ers, 75(1999)3054)には、図14に示すように、Al ers, the 75 (1999) 3054), as shown in FIG. 14, Al
GaInPダブルへテロ構造を有する発光層部とシリコン単結晶基板との間にAuを主体とした金属層を挿入する提案がなされている。 It proposed inserting a metal layer mainly composed of Au between the light emitting layer portion and a silicon single crystal substrate having a heterostructure GaInP double have been made. 具体的には、図14に示す発光素子100は、n型シリコン単結晶基板101を酸化して形成されるSiO 層102上に、AuBe層103 Specifically, the light emitting device 100 shown in FIG. 14, on the SiO 2 layer 102 which is formed by oxidizing the n-type silicon single crystal substrate 101, AuBe layer 103
及びAu層104が金属層110として形成され、さらにp型GaAsキャップ層105、ダブルへテロ構造をなすp型AlGaInPクラッド層106、AlGaI And an Au layer 104 is formed as a metal layer 110, further p-type GaAs cap layer 105, p-type AlGaInP cladding layer 106 forming a double heterostructure, AlGaI
nP活性層107及びn型AlGaInPクラッド層1 nP active layer 107 and the n-type AlGaInP cladding layer 1
08、ならびにAuGeNi/Au層からなる電極10 08, and electrode 10 made of AuGeNi / Au layer
9が形成されている。 9 is formed. 活性層107で発生した光は、図15に示すように、Au層104にて反射される。 Light generated in the active layer 107, as shown in FIG. 15, is reflected by the Au layer 104.

【0005】この構造によると、金属層110が反射鏡として機能するため入射角度に依存しない高い反射率が実現され、光取出し効率を大幅に高めることができる。 [0005] According to this structure, the metal layer 110 is realized a high reflectivity does not depend on the incident angle to function as a reflecting mirror, it is possible to increase the light extraction efficiency significantly.
ただし、この場合はAlGaInP混晶層を金属層上に直接成長させることは不可能であるから、次のような方法が採用されている。 However, since in this case it is not possible to directly grow an AlGaInP mixed crystal layer on the metal layer, the following method has been adopted. まず、蒸着により金属層110を形成したシリコン単結晶基板101と、AlGaInP First, a silicon single crystal substrate 101 provided with a metal layer 110 by vapor deposition, AlGaInP
ダブルへテロ構造106、107、108を有する発光層部及びGaAsキャップ層105をエピタキシャル成長させたGaAs単結晶基板とを別々に用意する。 To double the GaAs single crystal substrate of the light emitting layer section and a GaAs cap layer 105 was epitaxially grown with a heterostructure 106, 107 and 108 are prepared separately. 次いで、両基板を金属層110とキャップ層105との間で接合した後GaAs単結晶基板を除去し、必要な電極を形成して素子とする。 Then, the substrates were removed GaAs single crystal substrate after bonding between the metal layer 110 and the cap layer 105, the element to form the necessary electrodes.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】上記文献に開示された素子においては、金属層110の形成されるシリコン単結晶基板101として、SiO からなる厚い絶縁膜1 In THE INVENTION to be solved INVENTION disclosed in the above document elements, as the silicon single crystal substrate 101 formed of the metal layer 110, a thick insulating film composed of SiO 2 1
02にて被覆されたものが使用されており、図14に示すように、キャップ層105ならびに発光層部106〜 02 and those coated is used in, as shown in FIG. 14, the cap layer 105 and the light emitting layer portion 106 to
108への通電は、Au層104においてキャップ層1 Energization of the 108, a cap layer 1 in the Au layer 104
05ならびに発光層部106〜108の外側に露出した部分を電極として用い、前記Au層104と電極109 05 and using the exposed portion outside of the light emitting layer portion 106 to 108 as an electrode, the Au layer 104 and the electrode 109
との間で絶縁膜102を介さずに行なうようにしている。 And to carry out without the intervention of the insulating film 102 in between. 従って、この構造では、素子の端子取出し構造が複雑にならざるを得ず、製造工数の増加ひいては素子の価格上昇につながる欠点がある。 Thus, in this structure, terminal lead structure elements inevitably complicated, there is a disadvantage leading to higher prices increase thus element manufacturing steps.

【0007】本発明の課題は、素子からの光取出し効率が良好であり、加えて素子の端子取出し構造が単純で利便性に優れた発光素子とその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention has good light extraction efficiency from the device is to provide a light emitting device and a manufacturing method thereof terminal lead structure of the element is excellent in simplicity and convenient addition.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課題を解決するために本発明の発光素子は、導電性基板の第一主表面側に金属層と発光層部と第一電極とがこの順序にて形成され、第一電極と導電性基板とを通じて発光層部への通電が可能であることを特徴とする。 Light-emitting element of the present invention to solve the SUMMARY, and operations and effects of the Invention The aforementioned problems, the first main surface side of the conductive substrate and the metal layer and the first electrode the light emitting layer portion is formed in this order, characterized in that through the first electrode and the conductive substrate is capable of energizing the light emitting layer portion.

【0009】上記の構造によると、基板と発光層部との間に金属層を挿入した発光素子において、金属層での反射を利用することにより良好な光取出し効率を実現できることに加え、発光素子の両側に電極または端子を形成することが可能となる。 [0009] According to the above structure, the light emitting element inserting a metal layer between the substrate and the light emitting layer portion, in addition to being able to achieve good light extraction efficiency by utilizing the reflection of the metal layer, the light emitting element it is possible to both sides of the form the electrodes or terminals. すなわち、前記した文献の発光素子(図14)とは異なり、金属層を発光層部の側方に露出させて端子取出し部を形成するという複雑な構造にする必要がなくなる。 That is, unlike the light emitting element of the documents mentioned above (FIG. 14), it is not necessary to complicate a structure of exposing the metal layer on the side of the light emitting layer portion to form the terminal lead portion. 従って、素子の端子取出し構造が大幅に単純化され、チップサイズを縮小することができるとともに、利便性に優れた発光素子が実現される。 Therefore, the terminal out-coupling structure of the device is greatly simplified, it is possible to reduce the chip size, the light emitting device can be realized with excellent convenience.

【0010】図1に示すように、導電性基板2と金属層3と発光層部4からなる積層体9への通電方向は、 [0010] As shown in FIG. 1, the energization direction of the stack 9 of the conductive substrate 2 and the metal layer 3 composed of the light emitting layer section 4,
(a)に示すように、第一電極側が負となる極性でも、 (A), the even polarity first electrode side becomes negative,
また、(b)に示すように、第一電極側が正となる極性でも、いずれも可能である。 Further, (b), the even polarity first electrode side is positive, it is both possible. この場合、発光層部4におけるヘテロ接合構造の積層順序は、(a)と(b)とで逆となる。 In this case, the order of stacking the heterojunction structure in the light emitting layer portion 4 is opposite de (a) and (b).

【0011】導電性基板2は、シリコン単結晶等の半導体とすることもできるし、Al等の金属とすることもできる。 [0011] conductive substrate 2 can either be a semiconductor silicon single crystal or the like, it can also be a metal such as Al. 導電性基板2を半導体とする場合は、図1に示すように、導電性基板2の第二主表面側に第二電極6を形成し、該第二電極6に第二端子12をさらに形成する。 If the conductive substrate 2 and the semiconductor, as shown in FIG. 1, the second electrode 6 is formed on the second main surface side of the conductive substrate 2, the second terminal 12 further wherein the second electrode 6 formed to.
この場合、第一電極5と第二電極6との間で通電がなされる形となる。 In this case, the form of energization is made between the first electrode 5 and the second electrode 6. 他方、導電性基板2を金属とする場合は、第二端子12を導電性基板2に直接形成できるので、第二電極6は省略することも可能である。 On the other hand, when the conductive substrate 2 and the metal, since the second terminal 12 can be directly formed on the conductive substrate 2, the second electrode 6 can be omitted. なお、導電性基板2として半導体を採用する場合、導電性基板2 In the case of adopting the semiconductor as the conductive substrate 2, the conductive substrate 2
を介した通電を支障なく行なうこと、及び金属層3と導電性基板2との接合強度を高めることの2つの観点において、導電性基板2と金属層3とを直接接触させた構造を採用することが望ましい。 Be performed without trouble energized through, and in the two aspects of increasing the bonding strength between the metal layer 3 and the conductive substrate 2, employing a direct the contacted structure and conductive substrate 2 and the metal layer 3 it is desirable.

【0012】第一電極5は、発光層部4の表面の一部のみを覆う形にて形成することができる。 [0012] The first electrode 5 may be formed in a manner that covers only a portion of the surface of the light-emitting layer 4. この場合、発光層部4の活性層にて発生する光13,14のうち、金属層3側に向かう光14の少なくとも一部を該金属層3にて反射させ、その反射光15を、発光層部表面の第一電極5に覆われていない領域から漏出させることができる。 In this case, among the light 13 generated in the active layer of the light emitting layer portion 4, at least a portion of the light 14 towards the metal layer 3 side is reflected by the metal layer 3, the reflected light 15, the light emitting it can be leaked from an area which is not covered with the first electrode 5 of the layer surface. これにより、一層良好な光取出し効率を実現できる。 This realizes a better light extraction efficiency.

【0013】上記のような発光素子1は、導電性基板2 [0013] The light-emitting element 1 as described above, the conductive substrate 2
と発光層部4とを接合予定面にて金属層3を介して重ね合わせ、接合処理することにより製造することができる。 Superimposed over a metal layer 3 and a light emitting layer portion 4 at predetermined joining face and can be produced by joining process.

【0014】具体的には、以下に示す本発明の製造方法により製造することができる。 [0014] Specifically, it can be produced by the production method of the present invention described below. すなわち、本発明の製造方法は、半導体単結晶基板上に発光層部4をエピタキシャル成長させる工程と、導電性基板2の第一主表面と発光層部4の第一主表面とを金属層3のみを介して接合する接合処理工程と、前記半導体単結晶基板を分離又は除去する工程と、をこの順に行なうことを特徴とする。 That is, the production method of the present invention comprises the steps of the light-emitting layer 4 is epitaxially grown on the semiconductor single crystal substrate, a conductive first main surface of the substrate 2 and the first main surface of the light emitting layer portion 4 only the metal layer 3 a bonding step of bonding via, and performing the step of separating or removing the semiconductor single crystal substrate, in this order. 接合処理は、例えば加熱による接合処理とすることができる。 Bonding process may be a bonding process for example by heating.

【0015】上記の方法においては、導電性基板2と発光層部4とを金属層3のみを介して接合する。 [0015] In the above method, the conductive substrate 2 and the light emitting layer portion 4 is joined only through the metal layer 3. 導電性基板2と発光層部4とを、前記の文献とは異なりSiO The conductive substrate 2 and the light emitting layer portion 4, different from the literature SiO 2
等の絶縁被膜を介さずに金属層3のみで接合することで、接合強度を高めることができるばかりでなく、導電性基板2と金属層3との間の電気的導通状態も良好に確保することができる。 By joining without going through the insulating coating and the like metal layer 3 only, it is possible not only to increase the bonding strength, also secured satisfactorily electrically conductive state between the conductive substrate 2 and the metal layer 3 be able to. 特に、導電性基板2がシリコン単結晶や化合物半導体単結晶あるいは混晶である場合、基板と金属層の一部とを合金化させる形で接合を行なうようにすれば、接合強度を一層向上させることができる。 In particular, when the conductive substrate 2 is a silicon single crystal or compound semiconductor single crystal or mixed crystal, if a portion of the substrate and the metal layer to perform the bonding in a manner to be alloyed, thereby further improving the bonding strength be able to.

【0016】 [0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、添付の図面を用いて説明する。 The embodiment of the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 図1(a)は、本発明の一実施形態である発光素子1を示す概念図である。 Figure 1 (a) is a conceptual diagram showing a light emitting device 1 which is an embodiment of the present invention. 発光素子1には、導電性基板2の第一主表面7側に金属層3と発光層部4と第一電極5とがこの順序にて形成されている。 The light emitting element 1, the metal layer 3 on the first main surface 7 side of the conductive substrate 2 and the light emitting layer portion 4 and the first electrode 5 is formed in this order. 第一電極5は、発光層部4の表面の一部のみを覆う形にて形成されている。 The first electrode 5 is formed in the shape that covers only a portion of the surface of the light-emitting layer 4. また、導電性基板2の第二主表面8側には第二電極6が形成されており、発光層部4と金属層3とを挟んで第一電極5と第二電極6との間において(すなわち、第一電極5と導電性基板2を通じて) Further, the second main surface 8 side of the conductive substrate 2 is formed with a second electrode 6, between the first electrode 5 sandwiching the light emitting layer portion 4 and the metal layer 3 and the second electrode 6 (i.e., through the first electrode 5 and the conductive substrate 2)
発光層部4への通電が行なわれるようになっている。 Current supply to the light emitting layer portion 4 is adapted to be performed.

【0017】図2は、発光素子1のより具体的な構成を示すものである。 [0017] Figure 2 shows a more detailed structure of the light-emitting element 1. 導電性基板2はn型Si(シリコン) Conductive substrate 2 is n-type Si (silicon)
単結晶基板とされ、金属層3は、Si単結晶基板2と接して形成される第一金属層31と、発光層部4側において該第一金属層31と接する中間金属層32と、発光層部4と接して形成される第二金属層33とを含む。 Is a single crystal substrate, a metal layer 3, a first metal layer 31 formed in contact with the Si single crystal substrate 2, an intermediate metal layer 32 in contact with said first metal layer 31 in the light emitting layer portion 4 side, the light emitting and a second metal layer 33 formed in contact with the layer 4. Si Si
単結晶基板2は、後述する加熱接合を行なう際にも熱応力等による変形を生じにくく、また、いくつかの特定の金属(例えばAu)と合金化しやすいため、強度の高い接合構造を実現しやすい利点がある。 Single-crystal substrate 2 is hardly deformed due to thermal stress or the like even when performing the heat-bonding to be described later, also, some specific metals (e.g., Au) and for easily alloyed to achieve high bonding structure strength there is an easy advantage. この場合、該第一金属層31を、中間金属層32の主成分となる金属成分よりもSiと合金化しやすい金属成分を主成分にして形成することにより、金属層3とSi単結晶基板2との合金化を主に第一金属層31内に留め、中間金属層32に及ぶことを抑制することが可能となる。 In this case, said first metal layer 31, by forming the main component of Si alloyed metal easily ingredients than the metal component as a main component of the intermediate metal layer 32, metal layer 3 and the Si single crystal substrate 2 mainly fastened to the first metal layer 31 to alloying with, it is possible to suppress that extends to the intermediate metal layer 32. これにより、金属層3と発光層部4との接合界面における金属相の面積率が高められ、また接合界面の平坦性を良好に保つことができる。 Thus, the area of ​​the metal phase is enhanced at a joint interface between the metal layer 3 and the light emitting layer portion 4, also can maintain a good flatness of the bonding interface. いずれも、接合界面における反射率の向上に寄与する。 Both contribute to the improvement of the reflectance at the bonding interface.

【0018】この場合、第一金属層31は、中間金属層32の主成分となる金属成分よりもSiとの共晶温度の低い金属成分を主成分に形成することができる。 [0018] In this case, the first metal layer 31 may form a low metal component of the eutectic temperature of Si than the metal component as a main component of the intermediate metal layer 32 as a main component. 融点の高いシリコンとの間で、比較的低温にて共晶を形成する成分を第一金属層31の主成分とすることで、加熱接合温度を低温化することができ、ひいては発光層部4の劣化等も生じにくくすることができる。 Between the high melting point of silicon, a component that forms a eutectic at a relatively low temperature that the main component of the first metal layer 31, it is possible to lower temperatures the heat-bonding temperature, thus emitting layer portion 4 it can be less likely to occur such as deterioration. 具体的な例としては、第一金属層31は、Au層あるいはAuGe合金(例えばGe含有率が12重量%程度のもの)層などA As a specific example, the first metal layer 31, Au layer or AuGe alloy (such as Ge content of about 12 wt%) layer, etc. A
uを主成分に構成することができ、中間金属層32はA Can configure u main component, the intermediate metal layer 32 is A
l層あるいはAl合金層など、Alを主成分に構成することができる。 Such as l layer or an Al alloy layer, it can be configured to mainly containing Al. AuとSiとの共晶温度は約363℃であり、AlとSiとの共晶温度は約577℃である。 Eutectic temperature of Au and Si is about 363 ° C., the eutectic temperature of Al and Si is about 577 ° C.. なお、中間金属層32はAuとの間で融点の低い共晶をなるべく形成しない金属を主成分に構成することが、中間金属層32とSi単結晶基板2との合金化の影響を中間金属層32に及びにくくする観点において望ましい。 Note that composing the metal intermediate metal layer 32 is not possible form low eutectic melting point between a Au as a main component is, intermediate metal effects of alloying the intermediate metal layer 32 and the Si single crystal substrate 2 desirable in terms of difficult Oyobi the layer 32. A
lは、この観点において中間金属層32の主成分として望ましいものである。 l is desirable as a main component of the intermediate metal layer 32 in this respect. また、Al以外では、Ag、C Further, in the non-Al, Ag, C
u、Ni、PdあるいはPtなどの成分も採用可能である。 u, Ni, also components such as Pd or Pt can be employed.

【0019】なお、Si単結晶基板2は、金属層3及び第二電極6とのオーミック接触性を高めるために、その第一主面側及び第二主面側に高濃度ドープ層2aを形成したもの(例えば高濃度のドーパントを熱拡散させた両面拡散ウェーハ)を採用することが望ましい。 [0019] Incidentally, Si single crystal substrate 2, in order to improve the ohmic contact between the metal layer 3 and the second electrode 6, forming a heavily doped layer 2a on the first main surface side and a second main surface it is desirable to employ the ones (e.g. double-sided diffusion wafer a high concentration of dopant is thermally diffused). あるいは、Si単結晶基板2として、例えばAsやBを高濃度にドープしたものを使用することが可能である。 Alternatively, a Si single crystal substrate 2, it is possible to use, for example, doped with As or B at a high concentration. この実施形態では、両面にn ドープ層2aを形成したn型S In this embodiments, n-type S forming the n + doped layer 2a on both sides
i単結晶基板2が使用されている。 i single-crystal substrate 2 is used.

【0020】次に、本実施形態では、中間金属層32と発光層部4との間に、n型AlGaInPクラッド層4 Next, in this embodiment, between the intermediate metal layer 32 and the light emitting layer portion 4, n-type AlGaInP cladding layer 4
1と接するとともに発光層部4からの光を反射する第二金属層33を形成している。 Forming a second metal layer 33 for reflecting light from the light emitting layer portion 4 with contact 1.

【0021】前記第二金属層33の材質として、例えばAuを主体に構成されるものを例示することができる。 [0021] As the material of the second metal layer 33, it can be exemplified for example those composed of Au mainly.
この実施形態では、Au−Ge合金により第二金属層3 In this embodiment, the second metal layer by Au-Ge alloy 3
3を形成している。 3 to form a. 使用するAu−Ge合金中のGe含有率は1〜3質量%とするのがよい。 Ge content of Au-Ge alloy used is preferably set to 1 to 3% by weight. また、第二金属層33はAu層とすることもできる。 The second metal layer 33 may be an Au layer.

【0022】次に、発光層部4は、第一電極5側に位置する第一導電型クラッド層43、金属層3側に位置する第二導電型クラッド層41、及び第一導電型クラッド層43と第二導電型クラッド層41との間に形成される活性層42からなるダブルへテロ構造層を有するものとすることができる。 Next, the light emitting layer portion 4, the first-conductivity-type cladding layer 43, the second-conductivity-type cladding layer 41, and the first-conductivity-type cladding layer located on the metal layer 3 side positioned on the first electrode 5 side 43 and can be made to have a double heterostructure layer composed of the active layer 42 formed between the second-conductivity-type cladding layer 41. このような構造を採用することにより、両クラッド層43,41から注入されたホールと電子とが活性層42の狭い空間内に閉じ込めらる形で効率よく再結合するので、高輝度の素子を実現できる。 By adopting such a structure, since the holes and electrons injected from both the cladding layer 43, 41 is effectively well recombine Tojikomeraru shaped into a narrow space active layer 42, an element of high luminance realizable. なお、反射による光取出し効率を高めるために、第二導電型クラッド層41と金属層3とは直接接して形成されているのがよい。 In order to increase the light extraction efficiency due to reflection, and the second-conductivity-type cladding layer 41 and the metal layer 3 may that is formed in direct contact. ただし、動作電圧を下げるために、第二導電型クラッド層41と金属層3との間に高濃度ドープの薄膜を挿入することも可能である。 However, in order to lower the operating voltage, it is also possible to insert a thin heavily doped between the second-conductivity-type cladding layer 41 and the metal layer 3.

【0023】ダブルへテロ構造層は、具体的にはAlG [0023] hetero structure layer to the double, specifically AlG
aInP混晶にて構成することができる。 It can be configured by aInP mixed crystal. 具体的には、 In particular,
AlGaInP混晶あるいはGaInP混晶からなる活性層42を、p型AlGaInPクラッド層43とn型AlGaInPクラッド層41とにより挟んだ構造とすることができる。 The active layer 42 made of AlGaInP mixed crystal or GaInP mixed crystal, it is possible to sandwiched by a p-type AlGaInP cladding layer 43 and the n-type AlGaInP cladding layer 41. AlGaInPは直接遷移型で大きなバンドギャップを有する半導体であり、活性層42の両側に形成されるクラッド層43,41とのバンドギャップ差に起因したエネルギー障壁により、注入されたホールと電子とが狭い活性層42中に閉じ込められて効率よく再結合するので、非常に高い発光効率を実現できる。 AlGaInP is a semiconductor having a band gap in direct transition, the energy barrier due to band gap difference between the cladding layers 43, 41 formed on both sides of the active layer 42, is narrow and injected holes and electrons since confined in the active layer 42 efficiently recombine, it can achieve very high luminous efficiency.
さらに、活性層42の組成調整により、緑色から赤色領域にかけて広範囲の発光波長を実現することができる。 Furthermore, the composition adjustment of the active layer 42, it is possible to realize a wide range of emission wavelength from green to red region.
図2の発光素子1では、第一電極5側にp型AlGaI In the light-emitting element 1 in FIG. 2, p-type AlGaI the first electrode 5 side
nPクラッド層43が配置されており、通電極性は第一電極5側が正である。 nP and cladding layer 43 is disposed energized polarity is the first electrode 5 side positive.

【0024】次に、第一電極5と第一導電型クラッド層43との間には、該第一導電型クラッド層43と同一導電型の電流拡散層44が形成されている。 Next, between the first electrode 5 and the first-conductivity-type cladding layer 43, said one conductivity type cladding layer 43 having the same conductivity type current diffusion layer 44 is formed. 第一電極5 The first electrode 5
は、発光層部4の表面の一部のみを覆う形にて形成されているので、電流拡散層44を形成することでダブルへテロ構造層41,42,43に対し面内方向に均一になるように電流を拡散することが可能となり、第一電極5 Since being formed in the shape that covers only a portion of the surface of the light emitting layer portion 4, uniform in-plane direction relative to heterostructure layers 41, 42 and 43 to double by forming a current spreading layer 44 so as it becomes possible to diffuse the current, the first electrode 5
に覆われていない領域においても高輝度な発光状態を得ることができる。 It can be obtained a high-luminance light emission state in the region not covered with the. その結果、当該領域における直接光はもとより金属層3による反射光の強度も強まり、さらに第一電極5に邪魔されずに効率的にその光を取り出すことができるから、素子全体の発光輝度を大幅に高めることができる。 As a result, direct light can be strengthened intensity of the reflected light by the well metal layer 3 in the area, because it is possible to take out efficiently the light without being further obstructed by the first electrode 5, significant emission luminance of the entire device it can be increased to.

【0025】電流拡散層44は、AlGaAs混晶又はAlGaAsP混晶にて構成することができる。 The current spreading layer 44 may be composed of AlGaAs mixed crystal or AlGaAsP mixed crystals. AlG AlG
aAs混晶あるいはAlGaAsP混晶は、GaAsとの格子定数差が小さく、GaAs単結晶基板との格子整合性が高いので、その上にさらにAlGaInP混晶をエピタキシャル成長させても良好な整合性を維持しやすい利点がある。 aAs mixed or AlGaAsP mixed crystals, small difference in lattice constant between the GaAs, there is a high lattice matching with the GaAs single crystal substrate, further maintained good integrity even when the AlGaInP mixed crystal is epitaxially grown thereon there is an easy advantage. 図2の実施形態では、高濃度に不純物をドープしたp 型AlGaAsP混晶により、電流拡散層44を形成している。 In the embodiment of FIG. 2, the p + -type AlGaAsP mixed crystal doped with impurity at a high concentration, to form a current spreading layer 44.

【0026】なお、図2の発光素子1において、各層の厚さの実例として以下のような数値を例示できる:第一金属層31=200nm、中間金属層32=100n [0026] Note that in the light-emitting element 1 in FIG. 2, may be exemplified numerical values ​​the following Illustrative of thickness of each layer: the first metal layer 31 = 200 nm, the intermediate metal layer 32 = 100n
m、第二金属層33=200nm、n型AlGaInP m, the second metal layer 33 = 200 nm, n-type AlGaInP
クラッド層41=1000nm、AlGaInP活性層42=600nm、p型AlGaInPクラッド層41 Cladding layer 41 = 1000 nm, AlGaInP active layer 42 = 600 nm, p-type AlGaInP cladding layer 41
=1000nm、p 型AlGaAsP電流拡散層44 = 1000 nm, p + -type AlGaAsP current spreading layer 44
=1000nm。 = 1000nm. また、例えば、第一電極5はAu層とAuBe層、第二電極6はNi層により構成することができ、厚さをそれぞれ1000nm程度とすることができる。 Further, for example, the first electrode 5 is the Au layer and the AuBe layer, the second electrode 6 can be constituted by Ni layer, it is possible to 1000nm about the thickness, respectively.

【0027】以下、図1の発光素子1の製造方法について説明する。 [0027] Hereinafter, a method for manufacturing the light emitting device 1 of FIG. まず、図3(a)に示すように、半導体単結晶基板であるGaAs単結晶基板61の第一主表面8 First, the first main surface 8 of FIG. 3, as shown in (a), GaAs single crystal substrate 61 is a semiconductor single crystal substrate
1に、発光層部4として、p 型AlGaAsP電流拡散層44、p型AlGaInPクラッド層43、AlG 1, as the light emitting layer portion 4, p + -type AlGaAsP current spreading layer 44, p-type AlGaInP cladding layer 43, AlGaAs
aInP活性層42及びn型AlGaInPクラッド層41をこの順序にエピタキシャル成長させる。 The aInP active layer 42 and the n-type AlGaInP cladding layer 41 in this order by epitaxial growth. これら各層のエピタキシャル成長は、有機金属気相エピタキシャル成長(MetalorganicVapor Phase Epitaxy:MOVP Epitaxial growth of these layers, the metal organic vapor phase epitaxial growth (MetalorganicVapor Phase Epitaxy: MOVP
E)法により行なうことができる。 E) can be carried out by method.

【0028】次に、図3(b)に示すように、発光層部4のn型AlGaInPクラッド層41の上に金属層3 Next, FIG. 3 (b), the metal layer 3 on the n-type AlGaInP cladding layer 41 of the light emitting layer portion 4
として、AuGe層(第二金属層)33、Al層(中間金属層)32及びAu層(第一金属層)31をこの順序にて形成する。 As, AuGe layer (second metal layer) 33, Al layer (intermediate metal layer) 32 and the Au layer (first metal layer) 31 to form in this order. 各層の形成は、例えば真空蒸着法あるいはスパッタ法等の公知の物理蒸着法により行なうことができる。 Formation of each layer can be carried out, for example, by a known physical vapor deposition method such as vacuum deposition or sputtering. そして、このようにして金属層3を形成した多層基板63の金属層3の側をSi単結晶基板2の第一主表面7に重ね合わせ(図3(c))、300℃〜500 Then, in this way the side of the metal layer 3 of the multilayer substrate 63 formed of metal layer 3 superposed on the first main surface 7 of the Si single crystal substrate 2 (FIG. 3 (c)), 300 ℃ ~500
℃に加熱することにより接合処理を行なう。 ℃ performing bonding process by heating the. 加熱は、例えば窒素雰囲気中で行なう。 Heating is carried out for example in a nitrogen atmosphere. これにより、Au層31はSi単結晶基板2の主表面7に接合される。 Thus, Au layer 31 is bonded to the main surface 7 of the Si single crystal substrate 2. 接合処理は、例えばAu−Si共晶温度の直上(例えば370℃ Bonding process, for example just above the Au-Si eutectic temperature (eg 370 ° C.
〜400℃前後)にて行なうことがより望ましい。 It is more desirable to perform at to 400 ° C. so).

【0029】上記接合処理温度においては、Au層31 [0029] In the bonding process temperature, Au layer 31
の一部又は全体が接合の際にSi単結晶基板2のSiと共晶反応してAu−Si合金層となる。 Part or the whole is Au-Si alloy layer and Si eutectic reaction of Si single crystal substrate 2 during the bonding. 形成されるAu Au is formed
−Si合金層の組成は、例えばAu−2〜6質量%Si The composition of -Si alloy layer, for example, Au-2 to 6 wt% Si
である。 It is. 他方、Al層32を構成するAlはAuとの間で種々の組成の金属間化合物を生成するが、それら金属間化合物はいずれも、接合温度である300℃〜500 On the other hand, although Al constituting the Al layer 32 produces an intermetallic compound having various compositions with the Au, any one of which intermetallic compounds, a bonding temperature 300 ° C. to 500
℃で共晶反応による液相を生成しないため、Alとの間での合金化は比較的起こしにくい。 Since ℃ by not generating liquid phase by eutectic reaction, alloying between Al is relatively less prone. その結果、接合処理時のAu層31とSiとの合金化の影響が、第二金属層をなすAu−Ge層33に及びにくくなり、Au−Ge As a result, the influence of alloying with Au layer 31 and the Si at the time of bonding processes, hardly Oyobi the Au-Ge layer 33 forming the second metal layer, Au-Ge
層33の光反射能を高めることができる。 It is possible to increase the light reflectivity of the layer 33.

【0030】接合処理が終了すれば、図3(d)に示すように、GaAs単結晶基板61を除去することにより、多層構造の発光素子基板1aが得られる。 [0030] If the bonding process is completed, as shown in FIG. 3 (d), by removing the GaAs single crystal substrate 61, the light emitting element substrate 1a of the multi-layer structure is obtained. GaAs GaAs
単結晶基板61の除去は、例えばケミカルエッチングにより行なうことができる。 Removal of the single-crystal substrate 61 can be carried out, for example, by chemical etching. 他方、図5(a)に示すように、発光層部4と半導体単結晶基板としてのGaAs単結晶基板61との間に分離用成長層62を予め形成し、 On the other hand, as shown in FIG. 5 (a), the separation growth layer 62 previously formed between the light-emitting layer 4 and the GaAs single crystal substrate 61 as a semiconductor single crystal substrate,
発光層部4を、(b)に示すように金属層3を介して導電性基板であるSi単結晶基板2に接合した後、(c) After the light emitting layer portion 4, and bonded to the Si single crystal substrate 2 is a conductive substrate through the metal layer 3 as shown in (b), (c)
に示すように分離用成長層62を選択的に除去することにより、発光層部4とGaAs単結晶基板61とを分離するようにしてもよい。 The separation growth layer 62 as shown in by the selective removal may be separate the light emitting layer portion 4 and the GaAs single crystal substrate 61. この場合、分離用成長層62 In this case, the separation growth layer 62
は、GaAs単結晶基板61上にエピタキシャル成長可能であり、かつ発光層部4よりも特定のエッチング液に対する溶解性の高い材質にて構成しておくことが望ましい。 It is epitaxially be grown on the GaAs single crystal substrate 61, and it is preferable to constitute at highly soluble material for a particular etching solution than the light emitting layer section 4.

【0031】例えば、電流拡散層44がAlGaAs混晶にて構成される場合、分離用成長層62はAlAs単結晶層にて構成することができる。 [0031] For example, when the current spreading layer 44 composed of at AlGaAs mixed crystal, the separation growth layer 62 may be composed of AlAs single crystal layer. この場合、エッチング液として硫酸/過酸化水素水(H SO /H In this case, sulfuric acid / hydrogen peroxide as an etchant (H 2 SO 4 / H 2 O 2
/H O)を用いるとよい。 / H 2 O) preferably used. このエッチング液は、電流拡散層44をなすAlGaAs混晶あるいはダブルへテロ構造層41,42,43をなすAlGaInP混晶に対する腐食性はほとんどないが、AlAs単結晶層に対しては顕著な腐食性を有する。 The etching solution is hardly corrosive to AlGaInP mixed crystal constituting the heterostructure layers 41, 42 and 43 to the AlGaAs mixed crystal or a double forming the current spreading layer 44, significant corrosion resistance against AlAs single crystal layer having. 従って、分離用成長層6 Thus, separating the growth layer 6
2を含んで形成された多層接合基板67を該エッチング液に浸漬することにより、分離用成長層62が選択的に溶解・除去され、GaAs単結晶基板61を容易に分離することができる。 By the multi-layer bonded substrate 67 formed include 2 is immersed in the etching liquid separation growth layer 62 is selectively dissolved and removed, it is possible to easily separate the GaAs single crystal substrate 61.

【0032】GaAs単結晶基板61を除去ないし分離した発光素子基板1aは、その電流拡散層44側に第一電極5を、Si単結晶基板2の第二主表面8側に第二電極6をそれぞれ形成してダイシング後、その半導体チップを支持体に固着し、さらにリード線をワイヤボンディングして樹脂封止することにより図2に示す発光素子1 The GaAs light emitting element substrate 1a of the single crystal substrate 61 is removed or separated, a first electrode 5 to the current diffusion layer 44 side, the second electrode 6 on the second main surface 8 side of the Si single crystal substrate 2 after dicing to form each light-emitting element 1 shown in FIG. 2 by the semiconductor chip is fixed to the support member, further sealed with resin wire bonding leads
が得られる。 It is obtained.

【0033】図3に示す実施の形態において接合処理は、発光層部4の第一主表面側に接して形成された金属層3を、導電性基板2の第一主表面7に接合する形で行なわれていた。 The bonding process in the embodiment shown in Figure 3, the form of joining a metal layer 3 formed in contact with the first main surface side of the light emitting layer portion 4, the first main surface 7 of the conductive substrate 2 It had been done in. 他方、接合処理は、図4(a)に示すように、導電性基板2の第一主表面7に接して形成された金属層3を、発光層部4の第一主表面82側に接合する形で行なってもよい。 On the other hand, the bonding process, as shown in FIG. 4 (a), a metal layer 3 formed in contact with the first main surface 7 of the conductive substrate 2, bonded to the first main surface 82 side of the light emitting layer portion 4 it may be carried out in the form of. この実施の形態では、Si単結晶基板2の第一主表面7上に金属層3として、Au層3 In this embodiment, the metal layer 3 on the first major surface 7 of the Si single crystal substrate 2, Au layer 3
1、Al層32及びAuGe層33をこの順序にて積層形成しておき、発光層部4の第一主表面82にその金属層3を直接接触させて加熱することにより接合処理を行なうようにしている。 1, an Al layer 32 and the AuGe layer 33 leave laminated in this order, to perform the bonding process by heating the metal layer 3 in direct contact with the first main surface 82 of the light emitting layer portion 4 ing.

【0034】さらに、接合処理は、図4(b)に示すように、発光層部4の第一主表面82に接して形成された金属層32,33を、導電性基板であるSi単結晶基板2の第一主表面7に接して形成された金属層31に接合する形で行なうこともできる。 Furthermore, the bonding process, as shown in FIG. 4 (b), the metal layers 32 and 33 formed in contact with the first main surface 82 of the light emitting layer portion 4, Si single crystal is a conductive substrate It may be performed in a manner of joining the first main surface 7 metal layer 31 formed in contact with the substrate 2. 図に示した実施形態では、中間層となるAl層32と、第一金属層となるAu In the embodiment shown, the Al layer 32 serving as the intermediate layer, the first metal layer Au
層31との間に接合界面が形成されるようにしている。 So that the bonding interface is formed between the layer 31.
例えば接合処理温度において、Au層31のAuをSi For example, in the bonding process temperature, the Au of the Au layer 31 Si
単結晶基板2のSiと反応させて共晶融液を発生させ、 Is reacted with Si single crystal substrate 2 to generate eutectic melt,
その共晶融液をAl層32と濡れ接触させることにより良好な接合状態を得ることができる。 It is possible to obtain a good bonding state by contacting wet the eutectic melt the Al layer 32.

【0035】なお、図6及び図7に示すように、金属層3の構成には種々の変形を加えることができる。 [0035] Incidentally, as shown in FIGS. 6 and 7, it is possible to make various modifications to the structure of the metal layer 3. 図6の発光素子200においては、金属層3はAu層33のみにより形成されている。 In the light emitting device 200 of FIG. 6, the metal layer 3 is formed only by the Au layer 33. ただし、Au層33は、少なくともその一部がAu−Si合金となる。 However, Au layer 33 are at least partially the Au-Si alloy. また、図7の発光素子210は、金属層3を、発光層部4側に位置するAuGe合金層33と、Si単結晶基板2側に位置するAu層31との2層により形成した例である。 The light emitting element 210 in FIG. 7, the metal layer 3, an AuGe alloy layer 33 located in the light emitting layer section 4 side, in the example formed by two layers of the Au layer 31 positioned Si single crystal substrate 2 is there. いずれの場合も、処理温度をSi−Auの共晶温度付近かそれよりも若干低く設定する形で接合処理を行なうことが望ましい。 In any case, it is desirable to perform the bonding process in a manner of setting the processing temperature Si-Au slightly eutectic temperature near to or than even the low.

【0036】また、図2、図6及び図7の発光素子1, Further, the light-emitting element 1 of FIG. 2, 6 and 7,
200,210では、第一導電型クラッド層と電流拡散層とがいずれもp型である例を示していたが、図11に示すように、第一導電型クラッド層と電流拡散層とをn In 200, 210, but a first-conductivity-type cladding layer and the current diffusion layer had an example a p-type either, as shown in FIG. 11, a first-conductivity-type cladding layer and the current diffusion layer n
型とする構成も可能である。 Structure of type is also possible. この発光素子230では、 In the light emitting element 230,
Si単結晶基板2の第一主表面7上に、金属層3'として、Au層(第一金属層)31、Al層(中間金属層) On the first major surface 7 of the Si single crystal substrate 2, a metal layer 3 ', Au layer (first metal layer) 31, Al layer (intermediate metal layer)
32及びAuBe層(第二金属層)33'がこの順序にて形成されている。 32 and AuBe layer (second metal layer) 33 'are formed in this order. また、発光層部4'として、金属層3'側からp型AlGaInPクラッド層43、AlG Further, 'a, the metal layer 3' emitting layer portion 4 p-type AlGaInP cladding layer 43 from the side, AlGaAs
aInP活性層42、n型AlGaInPクラッド層4 aInP active layer 42, n-type AlGaInP cladding layer 4
1及びn 型AlGaAs電流拡散層44'が形成されている。 1 and n + -type AlGaAs current diffusing layer 44 'is formed. この発光素子230の層41、42及び43の積層順序は、図1の発光素子1と全く逆であり、通電極性は第一電極5側が負である。 Stacking order of the layers 41, 42 and 43 of the light emitting element 230 is a completely reverse the light emitting element 1 of FIG. 1, current polarity is negative first electrode 5 side.

【0037】この構造を採用することによる利点は以下の通りである。 The advantage of adopting this structure is as follows. すなわち、図9に示すように、GaAs That is, as shown in FIG. 9, GaAs
単結晶基板61上に発光層部4をエピタキシャル成長させたものを、金属層3を介してSi単結晶基板2と接合し、その後GaAs単結晶基板61を除去すると、図9 Those of the light-emitting layer 4 is epitaxially grown on the single crystal substrate 61, bonded to the Si single crystal substrate 2 via a metal layer 3, when then removing the GaAs single crystal substrate 61, FIG. 9
(b)に示すように、得られる発光素子基板に反りが生じてしまうことがある。 (B), the sometimes warped light-emitting device substrate obtained occurs. この反りが生ずる原因は次の通りである。 Cause of this warpage occurs is as follows. すなわち、図10に示すように、GaAs単結晶基板61上にエピタキシャル成長させたAlGaA That is, as shown in FIG. 10, it is epitaxially grown on the GaAs single crystal substrate 61 AlGaAs
s電流拡散層44には、GaAs単結晶基板61と格子整合するための弾性整合歪が生じている。 The s current spreading layer 44, elastic coherent strain for lattice matching with the GaAs single crystal substrate 61 is generated. 具体的にいえば、AlAsの格子定数がGaAsの格子定数よりも少し大きいので、AlGaAs電流拡散層44側には面内圧縮方向の弾性歪が生じた状態になっている。 Specifically, the lattice constant of AlAs is because slightly larger than the lattice constant of GaAs, the AlGaAs current diffusing layer 44 side in a state in which the elastic strain plane compressive direction is generated. そして、 And,
GaAs単結晶基板61を除去すると、AlGaAs電流拡散層44の弾性歪は面内方向に伸張する形で解放され、結果として、図9(b)に示すようにAlGaAs Removal of the GaAs single crystal substrate 61, the elastic strain of the AlGaAs current diffusing layer 44 is released in the form of extending in the plane direction, as a result, AlGaAs as shown in FIG. 9 (b)
電流拡散層44側が凸となる形で、発光素子基板に反りが発生することになる。 In the form of a current diffusion layer 44 side has a convex shape, warping is generated in the light emitting element substrate. このような反りが発生すると、 When such a warp occurs,
発光層にクラックが導入されることがあり好ましくない。 Not preferable because cracks are introduced into the light emitting layer.

【0038】ところで、電流拡散層44は、一般には多数キャリアが電子となるn型のほうが、有効質量の大きいホールが多数キャリアとなるp型のものよりも少ない厚みで十分な電流拡散効果が得られる。 By the way, the current diffusion layer 44 is generally sufficient current spreading effect with less thickness than that of the better of the n-type majority carriers becomes electronic, p-type effective mass of large holes is majority carriers in the obtained It is. 従って、GaA Therefore, GaA
s単結晶基板61にエピタキシャル成長させるAlGa AlGa is epitaxially grown on s single crystal substrate 61
As電流拡散層は、図10(b)に示すように、n型のもの(44')のほうが、(a)に示すp型のもの(4 As current spreading layer, as shown in FIG. 10 (b), those of n-type is better (44 '), those of the p-type shown in (a) (4
4)よりも薄くすることができる。 4) it can be made thinner than. AlGaAs電流拡散層の厚みが小さくなれば、GaAs単結晶基板61を除去したときに解放される弾性歪エネルギも小さくなり、その解放されたエネルギーが行なう仕事として現れる基板の反りも小さくすることができる。 The smaller the thickness of the AlGaAs current diffusing layer, elastic strain energy released when removing the GaAs single crystal substrate 61 is also reduced, it is possible to reduce warp of the substrate appears as work the released energy is carried out . すなわち、図11に示すように、第一導電型クラッド層と電流拡散層とをn型とする構造を採用することにより、発光素子基板に生ずる反りを軽減することができる。 That is, as shown in FIG. 11, a first-conductivity-type cladding layer and the current diffusion layer by employing a structure in which an n-type, it is possible to reduce the warp occurring to the light emitting element substrate.

【0039】なお、高濃度にドープしたn 型のAlG [0039] In addition, the n + type doped to a high concentration AlG
aAs混晶又はAlGaAsP混晶からなる電流拡散層44'の厚さは、10nm〜1000nmとするのがよい。 The thickness of aAs mixed crystal or a current diffusion layer 44 made of AlGaAsP mixed crystal 'is preferably set to 10 nm to 1000 nm. また、これ以外の各層の厚さは図2の発光素子1と同様のものを採用できる。 The thickness of the other of the layers can be adopted similar to the light emitting element 1 of FIG.

【0040】なお、電流拡散層44の組成を適切に選択して、該電流拡散層44が接するクラッド層とのバンド不連続量を大きくすることにより、発光層部4におけるヘテロ接合界面での電流拡散効果を高めることができる。 [0040] Incidentally, by selecting the composition of the current spreading layer 44 properly, by increasing the amount of band discontinuity between the cladding layer is the current spreading layer 44 in contact, the current at the heterojunction interface in the light emitting layer section 4 it is possible to enhance the diffusion effect. この場合、電流拡散層44の厚さを小さくすることも可能となり、得られる発光素子基板の反り防止を図る上で有効である。 In this case, it becomes possible to reduce the thickness of the current spreading layer 44 is effective in achieving anti-curl of the light emitting element substrate obtained.

【0041】次に、図8に示すように、導電性基板はS Next, as shown in FIG. 8, the conductive substrate S
i単結晶等の半導体に代えて、金属を用いることも可能である。 i instead of the semiconductor single crystal such, it is also possible to use a metal. 図8に示す発光素子220では、導電性基板2 In the light emitting device 220 shown in FIG. 8, the conductive substrate 2
としてAl基板21が使用されている。 Al substrate 21 is used as. 金属層3としては、Al基板21側にAu層31を、発光層部4側にA As the metal layer 3, an Au layer 31 on the Al substrate 21, the light emitting layer portion 4 side A
u−Ge合金層33を配置した2層構造のものを採用している。 Is adopted a two-layer structure in which the u-Ge alloy layer 33. 導電性基板2に金属を使用することで第二電極を省略することが可能となる。 The conductive substrate 2 can be omitted and the second electrode by using a metal. なお、導電性基板2として用いる金属の材質としては、Al以外にSnを使用することも可能である。 As the material of the metal used as the conductive substrate 2, it is also possible to use Sn in addition to Al.

【0042】なお、図4〜図11に示した実施形態では、電流拡散層をAlGaAs混晶により形成しているが、図2と同様にAlGaAsP混晶を用いてもよい。 [0042] In the embodiment shown in FIGS. 4 to 11, but to form a current spreading layer by AlGaAs mixed crystal, it may be used similarly AlGaAsP mixed crystal and FIG.

【0043】また、以上説明した実施の形態では、導電性基板2はSi単結晶あるいは金属など、実質的に透光性を有さない材質にて構成していたが、図12に示す発光素子240のように、透光性を有する材質にて形成することも可能である。 [0043] Further, in the above the embodiment described, the conductive substrate 2 such as Si single crystal or metal, which had been constructed by a material having substantially no light-transmitting property, light-emitting element shown in FIG. 12 as in 240, it is also possible to form in a material having translucency. この場合、金属層3には光通過部141を形成することができる。 In this case, it is possible to form the light-passing section 141 on the metal layer 3. このようにすることで、金属層3による反射光と、光通過部141を経て透光性の導電性基板22側に入射した透過光との双方の寄与により、光取出し効率を高めることができるようになる。 In this way, it is possible to increase the light reflected by the metal layer 3, due to the contribution of both the through light passage portion 141 is incident on the conductive substrate 22 side of the translucent transmitted light, the light extraction efficiency so as to. この場合、金属製の第二電極6により透光性の導電性基板22の第二主表面8を覆っておけば、第二電極6 In this case, if over the second main surface 8 of the transparent conductive substrate 22 by a second electrode 6 made of metal, the second electrode 6
の表面での反射光による光取出し効率向上への寄与も期待できる。 Contribution to the light extraction efficiency due to the light reflected by the surface of the can also be expected. 透光性の導電性基板22としては、例えばG The transparent conductive substrate 22, for example, G
aP基板を使用することができる。 It is possible to use the aP board. また、発光層部4と金属層3との積層構造は、金属層3に光通過部141を形成する点を除き、図2、図7、図11等と同様のものを採用できる。 The stacked structure of the light-emitting layer 4 and the metal layer 3, except for forming the light passing portion 141 in the metal layer 3, 2, 7, can be adopted similar to the FIG. 11 or the like.

【0044】また、金属層3に光通過部141を形成するために、層形成時にマスキング等により金属層3をパターニングする方法を採用できる。 [0044] In order to form the light-passing section 141 to the metal layer 3, it can be adopted a method of patterning the metal layer 3 by a masking or the like at the time of layer formation. 例えば図13(a) For example, FIG. 13 (a)
に示すように、金属層3を線状にパターンニングし、隣接する線状の金属層領域間に光通過部141をスリット状に形成することができる。 As shown in the metal layer 3 was patterned in a linear shape, it is possible to form the light-passing section 141 like a slit between adjacent linear metal layer area. また、図13(b)に示すように、金属層3を網状にパターンニングし、その網目を光通過部141とすることもできる。 Further, as shown in FIG. 13 (b), the metal layer 3 was patterned in a mesh, it is also possible to the mesh and light passing portion 141. さらに、図13 Further, FIG. 13
(c)に示すように、金属層3を散点状あるいは島状にパターンニングすれば、個々の金属層領域の背景部分を光通過部141として活用することができる。 (C), the if patterned metal layer 3 in the scattered point-like manner, or islands, it is possible to utilize the background portion of each of the metal layer region as the light passage portion 141.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の発光素子の、概略構造の例をいくつか示す模式図。 [1] of the light-emitting device of the present invention, schematic views showing several examples of a schematic structure.

【図2】図1(a)の発光素子の具体的な積層構造の例を示す模式図。 Figure 2 is a schematic view showing an example of a specific laminated structure of the light emitting device of FIG. 1 (a).

【図3】図2の発光素子の、製造工程の第一例を示す説明図。 [Figure 3] of the light-emitting element in FIG. 2, explanatory view showing a first example of a manufacturing process.

【図4】同じく第二例を示す説明図。 [4] Also explanatory view showing a second example.

【図5】同じく第三例を示す説明図。 [5] Also explanatory view showing a third example.

【図6】図2の発光素子における、金属層の第一変形例を示す模式図。 [6] in the light-emitting element in FIG. 2, a schematic diagram showing a first modified example of the metal layer.

【図7】同じく第二変形例を示す模式図。 [7] Similarly schematic view showing a second modification.

【図8】金属基板を用いた発光素子の例を示す模式図。 Figure 8 is a schematic view showing an example of a light-emitting element using a metal substrate.

【図9】接合後に半導体単結晶基板を除去することにより、得られる発光素子基板に反りが発生する様子を説明する図。 [9] by removing the semiconductor single crystal substrate after the bonding, the diagram for explaining a state where warpage occurs in the light emitting element substrate obtained.

【図10】電流拡散層の導電型をp型とする場合とn型とする場合との、層厚さの違いを説明する図。 [10] The conductivity type of the current diffusion layer and the case where the case and the n-type to p-type, diagram for explaining the difference in layer thickness.

【図11】第一電極側のクラッド層と電流拡散層とをn [11] The first electrode side and the cladding layer and the current diffusion layer n
型とした発光素子の例を示す模式図。 Schematic diagram illustrating an example of a light-emitting element and the mold.

【図12】透光性の導電性基板基板を使用し、金属層に光通過部を形成する発光素子の例を、その作用とともに示す模式図。 [12] Using the transparent conductive substrate substrate, an example of a light-emitting element forming the light-passing section in the metal layer, schematic diagram showing together with its effects.

【図13】金属層に形成する光通過部の種々のパターンを示す模式図。 Figure 13 is a schematic view showing various patterns of light passing portion for forming the metal layer.

【図14】従来の発光素子の構造を示す模式図。 Figure 14 is a schematic view showing a structure of a conventional light emitting element.

【図15】図14の発光素子による光の反射経路を示す模式図。 Figure 15 is a schematic view showing the reflection paths of light by the light emitting device of FIG. 14.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1,100,200,210,220,240 発光素子 2 導電性基板 3 金属層 4 発光層部 5 第一電極 6 第二電極 21 金属基板(導電性基板) 31 第一金属層 32 中間金属層 33 第二金属層 41 n型AlGaInPクラッド層 42 AlGaInP活性層 43 p型AlGaInPクラッド層 44 電流拡散層 61 半導体単結晶基板 141 光通過部 1,100,200,210,220,240 emitting element 2 conductive substrate 3 metal layer 4 the light-emitting layer portion 5 first electrode 6 second electrode 21 metal substrate (conductive substrate) 31 first metal layer 32 intermediate metal layer 33 The second metal layer 41 n-type AlGaInP cladding layer 42 AlGaInP active layer 43 p-type AlGaInP cladding layer 44 current spreading layer 61 a semiconductor single crystal substrate 141 light-passing section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能登 宣彦 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 Fターム(参考) 5F041 AA03 CA04 CA33 CA34 CA35 CA74 CA77 CA85 CA91 CA92 CA98 CA99 CB15 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Nobuhiko Noto Gunma Prefecture Annaka Isobe 2-chome 13th No. 1 Shin-Etsu and a half conductor Co., Ltd. semiconductor Isobe Institute in the F-term (reference) 5F041 AA03 CA04 CA33 CA34 CA35 CA74 CA77 CA85 CA91 CA92 CA98 CA99 CB15

Claims (20)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 導電性基板の第一主表面側に金属層と発光層部と第一電極とがこの順序にて形成され、前記第一電極と前記導電性基板を通じて前記発光層部への通電が可能であることを特徴とする発光素子。 [Claim 1] A first main surface side of the conductive substrate and the metal layer and the light emitting layer portion and the first electrode is formed in this order, through the conductive substrate and the first electrode to the light emitting layer portion emitting element, wherein the energization is possible.
  2. 【請求項2】 前記導電性基板がシリコン単結晶基板であり、該シリコン単結晶基板の第二主表面側に第二電極を形成したことを特徴とする請求項1記載の発光素子。 Wherein said conductive substrate is a silicon single crystal substrate, the light emitting device of claim 1, wherein the forming the second electrode on the second main surface side of the silicon single crystal substrate.
  3. 【請求項3】 前記金属層が前記シリコン単結晶基板に直接接して形成されていることを特徴とする請求項2記載の発光素子。 3. A light emitting device according to claim 2, wherein said metal layer is formed in direct contact with the silicon single crystal substrate.
  4. 【請求項4】 前記金属層は、Auを主成分に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。 Wherein said metal layer is the light emitting device according to claim 3, characterized in that it is formed of Au as a main component.
  5. 【請求項5】 前記金属層は、前記シリコン単結晶基板と接する第一金属層と、前記発光層部と接する第二金属層とを含むことを特徴とする請求項3記載の発光素子。 Wherein said metal layer is the light emitting device according to claim 3, characterized in that it comprises a first metal layer in contact with the silicon single crystal substrate, and a second metal layer in contact with the light emitting layer portion.
  6. 【請求項6】 前記金属層は、前記第一金属層と前記第二金属層との間に、前記第一金属層と接する中間金属層をさらに含み、前記第一金属層は、前記中間金属層の主成分となる金属成分よりもシリコンと合金化しやすい金属成分を主成分に形成されていることを特徴とする請求項5記載の発光素子。 Wherein said metal layer, said between the first metal layer and said second metal layer further comprises an intermediate metal layer in contact with said first metal layer, said first metal layer, the intermediate metal emitting device according to claim 5, characterized in that it is formed mainly of silicon alloyed metal easily ingredients than the metal component as a main component of the layer.
  7. 【請求項7】 前記第一金属層は、前記中間金属層の主成分となる金属成分よりもシリコンとの共晶温度の低い金属成分を主成分に形成されていることを特徴とする請求項6記載の発光素子。 Wherein said first metal layer, claims, characterized in that it is formed mainly of low metal components of the eutectic temperature of the silicon than the metal component as a main component of the intermediate metal layer light emitting device 6 according.
  8. 【請求項8】 前記第一金属層はAuを主成分に形成され、前記中間金属層はAlを主成分に形成されていることを特徴とする請求項7記載の発光素子。 Wherein said first metal layer is formed mainly of Au, the intermediate metal layer is the light emitting element according to claim 7, characterized in that it is formed mainly of Al.
  9. 【請求項9】 前記第二金属層はAuを主体に構成されることを特徴とする請求項5又は6記載の発光素子。 Wherein said second metal layer is the light emitting device according to claim 5 or 6, characterized in that it is mainly composed of Au.
  10. 【請求項10】 前記導電性基板が透光性を有する材質にて形成されており、かつ前記金属層に光通過部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 10. A light emitting device according to claim 1, wherein the conductive substrate is formed by a material having translucency, and the metal layer light passage portion is formed.
  11. 【請求項11】 前記透光性の導電性基板は、GaP基板であることを特徴とする請求項10記載の発光素子。 Wherein said transparent conductive substrate, the light emitting device according to claim 10, wherein it is a GaP substrate.
  12. 【請求項12】 前記発光層部は、前記第一電極側に位置する第一導電型クラッド層、前記金属層側に位置する第二導電型クラッド層、及び前記第一導電型クラッド層と前記第二導電型クラッド層との間に形成される活性層からなるダブルへテロ構造層を有し、さらに、前記第一電極と前記第一導電型クラッド層との間に形成される第一導電型電流拡散層を有することを特徴とする請求項1 12. The method of claim 11, wherein the light emitting layer portion, the first-conductivity-type cladding layer located on the first electrode side, the second-conductivity-type cladding layer located on the metal layer side, and said first conductivity type cladding layer wherein has a hetero structure layer into a double composed of the active layer formed between the second conductivity type cladding layer, further, a first conductivity formed between the first electrode and the first-conductivity-type cladding layer claim characterized by having a type current spreading layer 1
    に記載の発光素子。 The light emitting device according to.
  13. 【請求項13】 前記第一導電型クラッド層と前記電流拡散層とがp型であることを特徴とする請求項12記載の発光素子。 13. The light emitting device according to claim 12, wherein said first conductivity type cladding layer and the current diffusion layer is characterized in that it is a p-type.
  14. 【請求項14】 前記ダブルへテロ構造層はAlGaI 14. The heterostructure layers to the double is AlGaI
    nP混晶にて構成され、前記電流拡散層はAlGaAs Is constituted by nP mixed crystal, the current diffusion layer is AlGaAs
    混晶又はAlGaAsP混晶にて構成されることを特徴とする請求項12又は13に記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 12 or 13, characterized in that it is composed of mixed crystals or AlGaAsP mixed crystals.
  15. 【請求項15】 半導体単結晶基板上に発光層部をエピタキシャル成長させる工程と、 導電性基板の第一主表面と前記発光層部の第一主表面とを金属層のみを介して接合する接合処理工程と、 前記半導体単結晶基板を分離又は除去する工程と、 をこの順に行なうことを特徴とする発光素子の製造方法。 15. A semiconductor and epitaxially growing a light emitting layer portion on the single crystal substrate, the bonding process of the conductive first main surface of the substrate and the first main surface of the light emitting layer portion is joined only through the metal layer process and method for manufacturing a light-emitting device which is characterized by performing the step of separating or removing the semiconductor single crystal substrate, in this order.
  16. 【請求項16】 前記発光層部と前記半導体単結晶基板との間に分離用成長層を予め形成し、前記発光層部を、 16. The separation growth layer previously formed between said light emitting layer portion of the semiconductor single crystal substrate, the light emitting layer portion,
    前記金属層を介して前記導電性基板に接合後、前記分離用成長層を選択的に除去することにより、前記発光層部から前記半導体単結晶基板を分離することを特徴とする請求項15記載の発光素子の製造方法。 After bonding to the conductive substrate via the metal layer, by selectively removing the separation growth layer, according to claim 15, wherein the separating the semiconductor single crystal substrate from the light emitting layer portion the method of manufacturing the light emitting element.
  17. 【請求項17】 前記接合処理は、加熱による接合処理であることを特徴とする請求項15又は16に記載の発光素子の製造方法。 17. The bonding process is a manufacturing method of a light emitting device according to claim 15 or 16, characterized in that a bonding process by heating.
  18. 【請求項18】 前記接合処理は、前記導電性基板の第一主表面に接して形成された金属層を、前記発光層部の第一主表面に接合することを特徴とする請求項17記載の発光素子の製造方法。 18. The bonding process, the metal layer formed in contact with the first main surface of the conductive substrate, according to claim 17, wherein the joining the first main surface of the light emitting layer portion the method of manufacturing the light emitting element.
  19. 【請求項19】 前記接合処理は、前記発光層部の第一主表面に接して形成された金属層を、前記導電性基板の第一主表面に接合することを特徴とする請求項17記載の発光素子の製造方法。 19. The bonding process, the metal layer formed in contact with the first main surface of the light emitting layer portion, according to claim 17, characterized in that joined to the first main surface of the conductive substrate the method of manufacturing the light emitting element.
  20. 【請求項20】 前記接合処理は、前記発光層部の第一主表面に接して形成された金属層を、前記導電性基板の第一主表面に接して形成された金属層に接合することを特徴とする請求項17記載の発光素子の製造方法。 20. The bonding process is joining the metal layer formed in contact with the first main surface of the light emitting layer portion, a metal layer formed in contact with the first main surface of the conductive substrate method of manufacturing a light emitting device according to claim 17, wherein.
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