JP2005109220A - 発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属層を介して素子基板を発光層部に結合した発光素子において、金属層と素子基板との密着力を良好に確保でき、また、金属層と発光層部との接触抵抗も低減できる発光素子を提供する。
【解決手段】 発光素子１００は、発光層部２４を有した化合物半導体層５０の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層５０の第二主表面側に金属層１０を介して素子基板７が結合される。金属層１０は、化合物半導体層５０との接合界面ＲＰを含む表層部１０ｓにおいて、該化合物半導体層５０とのコンタクト抵抗を低減するためのコンタクト用合金成分の濃度が、発光層部からの光に対する前記接合界面の反射率が１０％以上５０％以下となるように調整されてなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は発光素子及びその製造方法に関する。

特開２００２−２１７４５０号公報 日経エレクトロニクス２００２年１０月２１日号１２４頁〜１３２頁

発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取出し効率が極めて重要となる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ（あるいはＧａＩｎＰ）活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなＡｌＧａＩｎＰダブルへテロ構造は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、ＧａＡｓ単結晶基板をそのまま素子基板として利用することも多い。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がＧａＡｓ基板に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。

そこで、特許文献１及び非特許文献１には、成長用のＧａＡｓ基板を剥離する一方、補強用の素子基板（導電性を有するもの）を、反射金属層を介して剥離面に貼り合わせる技術が開示されている。特許文献１及び非特許文献１の素子構造においては、発光層部とＳｉ基板からなる素子基板との間に、Ａｌ系金属からなる反射金属層が配置され、さらに、反射金属層とＳｉ基板との間には、Ｓｉ基板と発光層部との貼り合わせ接合を容易にするために、Ａｕ層を介在させている。具体的には、発光層部側に形成した反射金属層を覆うようにＡｕ層を形成し、他方シリコン基板側にもＡｕ層を形成して、それらＡｕ層同士を密着させて貼り合わせを行なうようにしている。

ところで、反射金属層を発光層部に導通確保した状態で接合するためには、反射金属層と発光層部との間に接触抵抗低減のために、コンタクト金属部を介挿する必要がある。具体的には、発光層部上にコンタクト金属部を蒸着等により形成した後、合金化熱処理（シンター処理とも称される）を行なう。上記非特許文献１では、コンタクト金属部を発光層部上に分散形成した後、コンタクト金属部を覆うように反射金属層を蒸着し、さらに反射金属層とＳｉ基板の貼り合わせ面の双方にＡｕ層を蒸着した後、Ａｕ層同士を重ね合わせて熱処理することにより貼り合わせを行っている。また、特許文献１においては、コンタクト金属部を形成後、さらに反射金属層を形成し、その後、貼り合わせを兼ねて合金化熱処理を行なう方法も開示されているが、その処理時間は１５秒〜３０秒と短く留められている。

非特許文献１の方法では、コンタクト金属部の合金化熱処理と、コンタクト金属部を覆う反射金属層形成との順序については、特に開示されていないが、コンタクト金属部を分散形成して先に合金化処理を行い、その後反射金属層及び貼り合わせ用のＡｕ層を形成して貼り合わせ熱処理を行なうと、Ａｕ層同士は強固に結合されるものの、貼り合わせ熱処理温度自体が３００℃以下と低いので、発光層部（ひいてはコンタクト金属部）と反射金属層との密着力が不足しやすい問題が生ずる。

コンタクト金属部と反射金属層とは金属同士の接触となるので、反射金属層と発光層部との接合面よりは結合の親和性は高いと考えられるが、コンタクト金属部の形成状態が疎であり、かつ貼り合わせ熱処理温度でのコンタクト金属の面内拡散もあまり進まないので、密着力不足の解決にはつながらない。他方、特許文献１のように、コンタクト金属を反射金属層で覆ってから、その後合金化熱処理を行なう方法を採用しても、その処理時間が１５秒〜３０秒程度では、コンタクト金属の面内拡散があまり進まない状況に変わりはなく、密着力の劇的な向上を期待することができない。また、コンタクト金属の成分が面内拡散せず、蒸着当初の領域近くに偏在した状況では、反射金属層と発光層部との接触抵抗を十分低減できない可能性もある。

本発明の課題は、金属層を介して素子基板を発光層部に結合した発光素子において、金属層と素子基板との密着力を良好に確保でき、また、金属層と発光層部との接触抵抗も低減できる発光素子を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の発光素子は、
発光層部を有した化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面側に金属層を介して素子基板が結合された発光素子であって、
金属層の、化合物半導体層との接合界面を含む表層部において、該化合物半導体層とのコンタクト抵抗を低減するためのコンタクト用合金成分の濃度が、発光層部からの光に対する前記接合界面の反射率が１０％以上５０％以下となるように調整されてなることを特徴とする。

特許文献１あるいは非特許文献１において、反射用の金属層と発光層部との密着力が不足したり、あるいは接触抵抗が十分にできなくなったりする不具合が生じやすい原因は、コンタクト用合金成分が低濃度となる領域が金属層の面内に過剰に形成されているためであると考えられる。この場合、金属層表層部のコンタクト用合金成分の濃度が一様に低い場合は、密着力及び接触抵抗の改善は当然望めない。しかし、金属層表層部のコンタクト用合金成分の平均的な濃度が高い場合においても、上記両特性は常に改善されるとは限らない。すなわち、単位面積当たりの密着力ないし接触抵抗の改善効果は、コンタクト用合金成分の濃度が一定以上に増加すれば飽和するので、例えば、一部の小さな領域においてのみコンタクト用合金成分の濃度が極端に高く、残余の広い領域でコンタクト用合金成分が極端に不足していれば、金属層全体でみたとき、密着力ないし接触抵抗を改善できることにはならないのである。

この場合、コンタクト用合金成分の濃度分布を一定以上に高めた領域の面積を、金属層表層部の面内になるべく広く確保することが重要である。しかし、電子線プローブ微小分析（Electron Probe Micro Analysis：ＥＰＭＡ）等の微小分析法を用いて濃度分布の測定を行なうには、分析面である金属層表層を露出させなければならず、発光素子の製造工程において濃度分布発光層部をなす化合物半導体層を剥離するなど、破壊検査が必要となり、測定も面倒である。

そこで、本発明者らは、金属層表層部のコンタクト用合金成分の濃度が高くなった領域では、金属層と化合物半導体層との接合界面（つまり、反射面）の反射率が下がることに着目した。この反射率の低下は、コンタクト用合金成分の濃度が一定以上に増加すれば飽和する傾向にあり、当該領域の密着力ないし接触抵抗の改善効果を良好に反映したパラメータとなる。従って、接合界面全体の反射率を測定すれば、その測定値は、化合物半導体層に対する金属層全体の総合的な密着力ないし接触抵抗を的確に反映したパラメータとして利用できる。

本発明においては、金属層の表層部において、化合物半導体層とのコンタクト抵抗を低減するためのコンタクト用合金成分の濃度を、発光層部からの光に対する接合界面の反射率が１０％以上５０％以下となるように調整する。これにより、金属層と化合物半導体層との密着力を良好に確保でき、また、接触抵抗も十分に低減できる。接合界面の反射率が５０％を超えると、コンタクト用合金成分の濃度が過度に不足した領域が増加し、金属層と化合物半導体層との密着力を十分に確保できなくなることにつながる。他方、接合界面の反射率が１０％未満になると、接合界面での光反射による光取出効率改善効果を十分に期待できなくなる。接合界面の反射率は、より望ましくは２０％以上４５％以下とすることが望ましい。また、上記の反射率範囲を実現するには、金属層の最表面（接合界面）において、コンタクト用合金成分の濃度が５質量％以上となる領域の面積率が９０％以上確保されていることが望ましい。

例えば、化合物半導体層の第二主表面側にコンタクト用合金成分を含有したコンタクト金属部を分散形成する場合、該コンタクト金属部を金属層で覆った後、コンタクト金属部と化合物半導体層との合金化熱処理を十分長時間（例えば１分以上３０分以下）行なうことが、接合界面の反射率を上記範囲に調整し、ひいては金属層全体の化合物半導体層に対する総合的な密着力ないし接触抵抗を高める上で望ましい。なお、コンタクト金属部の合金化熱処理を先に行ってから金属層で被覆し、その後、合金化熱処理と同程度の温度にて、コンタクト用合金成分の面内拡散処理を追加実施することもできるが、金属層で覆った後で合金化熱処理を行なうほうが、金属層と化合物半導体層との界面では、最初に形成したコンタクト金属部の周囲においてコンタクト用合金成分の拡散が進みやすくなり、密着力向上及び接触抵抗低減の効果をより高めることができる。この場合、金属層の表層部は、コンタクト用合金成分の濃化した濃化領域が面内に分散形成されてなり、該濃化領域の周囲部分が、濃化領域からのコンタクト用合金成分の拡散領域とされた構造を有するものとなる。また、コンタクト用合金成分の拡散は金属層の厚さ方向にも進むが、密着力向上及び接触抵抗低減の効果を高めるためには、コンタクト用合金成分の接合界面における最大濃度値を基準濃度として、該基準濃度の１０％以上となる拡散深さが、金属層全厚の２０％以上に達していることが望ましい。

上記接合界面での反射率を１０％以上に確保するには、金属層の表層部を、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのいずれかを主成分（５０質量％以上のことである）とするものとして構成することが望ましい。また、金属層の、上記表層部と素子基板との間に位置する部分は、Ａｕを主成分とする金属により形成しておくことが、貼り合わせ工程の利便性を向上させる上で望ましい。例えば、素子基板側と化合物半導体側の双方にＡｕを主成分とする層（以下、Ａｕ系層という）を形成し、これらを重ね合わせて熱処理すれば貼り合わせを確実に行なうことができる。この場合、化合物半導体側のＡｕ系層を形成した後、前述のコンタクト金属部の合金化熱処理を行ってもよいし、該貼り合わせ熱処理をコンタクト金属部の合金化熱処理に兼用させてもよい。

素子基板としてはＳｉ基板が比較的安価であり、導電性も良好なので本発明に好適に使用できる。Ｓｉ基板を用い、金属層の表層部以外の残余の部分をＡｕ系層として構成する場合、貼り合わせ熱処理が高温（例えば、前述の合金化熱処理（例えば３５０℃以上５５０℃以下）に貼り合わせ熱処理が兼用される場合）であると、基板からのＳｉがＡｕ系層側に多量に拡散する可能性がある。この拡散を積極的に防ぎたい場合は、基板金属層と該Ｓｉ基板との間に、素子基板からのＳｉがＡｕ系層側に拡散することを防止する拡散ブロック層が介挿しておくと、Ｓｉ基板とＡｕ系層との拡散反応を効果的に抑制することができる。拡散ブロック層は、Ｔｉ、Ｎｉ又はＣｒを主成分（５０質量％以上）とする金属層、あるいは導電性酸化物層として構成できる。

一方、Ｓｉ基板からのＳｉ拡散を貼り合わせ結合力の向上に積極利用し、また、Ｓｉ拡散を基板表層部にまで及ばせて、化合物半導体層と金属層との密着力向上に寄与させること（つまり、接合界面の反射率調整に寄与させること）も可能である。この場合の発光素子は、素子基板がＳｉ基板であり、金属層に該Ｓｉ基板からのＳｉ成分が拡散したものとなる。

なお、化合物半導体層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である場合、コンタクト用合金成分は、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｂｅ及びＳｂの１種又は２種以上を使用することができる。特に、Ｇｅ、Ｎｉ及びＳｎはｎ型半導体層との接触抵抗低減効果に優れ、Ｂｅ及びＳｂはｎ型半導体層との接触抵抗低減効果に優れる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明において基板あるいは層の主表面については、光取出面側を第一主表面、反対側を第二主表面として定める。図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００を示す概念図である。発光素子１００は、素子基板をなす導電性基板であるｎ型Ｓｉ（シリコン）単結晶よりなるＳｉ基板７の第一主表面上に、金属層１０を介して発光層部２４を有する化合物半導体層５０が貼り合わされた構造を有してなる。

発光層部２４は、ノンドープ（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、第一導電型クラッド層、本実施形態ではｐ型（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６と、前記第一導電型クラッド層とは異なる第二導電型クラッド層、本実施形態ではｎ型（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。発光素子１００においては、金属電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、主金属層１０側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は金属電極９側が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０^１３〜１０^１６／ｃｍ^３程度を上限とする）をも排除するものではない。

また、化合物半導体層５０においては、発光層部２４の第一主表面上に、ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０が形成され、該電流拡散層２０の第一主表面の略中央に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための金属電極（例えばＡｕ電極）９が形成されている。電流拡散層２０の第一主表面における、金属電極９の周囲の領域は、発光層部２４からの光取出領域をなす。また、Ｓｉ基板７の第二主表面にはその全体を覆うように金属電極（裏面電極：例えばＡｕ電極である）１５が形成されている。金属電極１５がＡｕ電極である場合、金属電極１５とＳｉ基板７との間には、ＡｕＳｂ合金（ＡｕＳｎ合金でもよい）からなるコンタクト用金属部１６が介挿される。

Ｓｉ基板７は、Ｓｉ単結晶インゴットをスライス・研磨して製造されたものであり、その厚みは例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。そして、発光層部２４に対し、金属層１０を挟んで貼り合わされている。金属層１０は全体がＡｕを主成分とするＡｕ系層として構成されている。

金属層１０は、化合物半導体層５０との接合界面ＲＰ（第一主表面：反射面をなす）を含む表層部１０ｓに、該化合物半導体層５０とのコンタクト抵抗を低減するためのコンタクト用合金成分が含有されている。表層部１０ｓのコンタクト用合金成分の濃度（あるいは濃度分布）は、発光層部２４からの光に対する接合界面ＲＰ全体の反射率が、１０％以上５０％以下となるように調整されてなる。この反射率は、測定用レーザービームＩＢを光取出面側から金属層１０に向けて入射し、その反射光ＲＢの強度により測定することができる。必要に応じて測定位置を金属層１０の面内に走査し、平均値にて反射率を求めるとよい。

金属層１０の表層部１０ｓには、コンタクト用合金成分の濃化した濃化領域３２（後述のコンタクト金属部３２’に由来するものである）が面内に分散形成されている。また、濃化領域３２の周囲部分は、該濃化領域３２からのコンタクト用合金成分の拡散領域１０ｅとなっている。また、濃化領域３２には、金属層１０の厚さ方向にもコンタクト用合金成分の拡散領域１０ｄが形成されている。

本実施形態においては、コンタクト用合金成分はｎ型クラッド層４との接触抵抗を下げるために、ＧｅとＮｉとが使用されている。金属層１０の第一主表面、つまり接合界面ＲＰは、その全面積に対する９０％以上が、コンタクト用合金成分の濃度が５質量％以上の領域となっている。また、コンタクト用合金成分の接合界面ＲＰにおける最大濃度値（濃化領域３２内に存在する）を基準濃度としたとき、該基準濃度の１０％以上となる拡散深さｔ１は、金属層１０の全厚の２０％以上（望ましくは３０％以上：金属層１０の全体が該基準濃度の１０％以上となっていてもよい）に及ぶものとなっている。

他方、Ｓｉ基板７と金属層１０との間には、Ｓｉ基板７の第一主表面と接する形で、ＡｕＳｂ合金（ＡｕＳｎ合金であってもよい）からなるコンタクト金属部３１（例えばＳｂ：５質量％）が形成されている。また、該コンタクト金属部３１の全面が、拡散ブロック層１０ｃ（例えば酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性酸化物からなる）により覆われている。そして、該拡散ブロック層１０ｃの全面を覆う形で、これと接するように金属層１０が配置されている。拡散ブロック層１０ｃにて拡散ブロックされることにより、金属層１０側へのＳｉ成分の拡散は小さく留められている。なお、本実施形態において金属層１０をなすＡｕ系層は、純ＡｕもしくはＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ合金よりなる。

発光層部２４からの光は、光取出面側に直接放射される光に、主金属層１０による反射光が重畳される形で取り出される。金属層１０の厚さは、反射効果を十分に確保するため、８０ｎｍ以上とすることが望ましい。また、厚さの上限には制限は特にないが、反射効果が飽和するため、コストとの兼ね合いにより適当に定める（例えば１μｍ以下）。該金属層１０は、表層部１０ｓにおいてコンタクト用合金成分の濃度が、発光層部２４からの光に対する接合界面の反射率が１０％以上５０％以下となるように調整されており、金属層１０と化合物半導体層５０との密着力を良好に確保でき、接触抵抗もより低減できる。

以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。まず、図２の工程１に示すように、発光層成長用基板をなす半導体単結晶基板であるＧａＡｓ単結晶基板１の第二主表面に、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、ＡｌＡｓからなる剥離層３を例えば０．５μｍ、さらにｐ型ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０を例えば５μｍ、この順序にてエピタキシャル成長させる。また、その後、発光層部２４として、１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、０．６μｍのＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５、及び１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４を、この順序にエピタキシャル成長させる。

次に、工程２に示すように、化合物半導体層５０の第二主表面（図１の接合界面ＲＰとなる）に、ＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）からなるコンタクト金属部３２’を分散形成する。コンタクト金属部３２’の、第二主表面の全面積に対する形成面積率は２５％以上１００％以下であり、その厚さは０．１μｍ以上２μｍ以下である。その後、コンタクト金属部３２’を覆うように第一Ａｕ系層１０ａを形成する。他方、工程３に示すように、別途用意したＳｉ基板７（ｎ型）の両方の主表面に、ＡｕＳｂ合金からなるコンタクト金属部３１，１６（前述の通りＡｕＳｎ接合金属層でもよい）を形成し、１００℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なう。そして、コンタクト金属部３１上には、拡散ブロック層１０ｃ（厚さ：例えば６００ｎｍ）及び第二Ａｕ系層１０ｂをこの順序にて形成する。また、コンタクト金属部１６上には裏面電極層１５（例えばＡｕ系金属よりなるもの）を形成する。以上の工程で各金属層は、スパッタリングあるいは真空蒸着等を用いて行なうことができる。

そして、工程４に示すように、Ｓｉ基板７側の第二Ａｕ系層１０ｂを、発光層部２４上に形成された第一Ａｕ系層１０ａに重ね合わせて圧迫して、３５０℃以上５００℃以下の温度（例えば４００℃）にて１分以上３０分以下保持することにより熱処理を行なう。この熱処理により、第一Ａｕ系層１０ａと第二Ａｕ系層１０ｂとは一体化して金属層１０となり、Ｓｉ基板７は該金属層１０を介して発光層部２４に貼り合わされる。また、コンタクト金属部３２’中のＧｅ及びＮｉからなるコンタクト用合金成分は、金属層１０の表層部にて面内方向に拡散することにより拡散領域１０ｅを形成する。さらに、金属層１０の厚さ方向にも拡散して拡散領域１０ｄを形成する。コンタクト金属部３２’は、この拡散によりコンタクト用合金成分の濃度が処理前よりも減じられるが、周囲の拡散領域１０ｅよりはコンタクト用合金成分を高濃度に含有した、濃化領域３２として残留する。そして、金属層１０の最表面をなす接合界面ＲＰは、このコンタクト用合金成分の拡散により反射率が１０％以上５０％以下の範囲に調整され、化合物半導体層５０と強固に結合される。なお、第二Ａｕ系層１０ｂとＳｉ基板７（コンタクト用金属部３１）との間には、拡散ブロック層１０ｃが介挿されているので、Ｓｉ基板７から第二Ａｕ系層１０ｂに向けたＳｉ成分の拡散が上記拡散ブロック層１０ｃによりブロックされ、第二Ａｕ系層１０ｂひいては貼り合わせにより一体化した金属層１０側へのＳｉ成分の拡散による沸き上がりが抑制される。

次に、工程５に進み、上記基板貼り合わせ体５０を、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬し、バッファ層２と発光層部２４との間に形成したＡｌＡｓ剥離層３を選択エッチングすることにより、ＧａＡｓ単結晶基板１（発光層部２４からの光に対して不透明である）を、発光層部２４とこれに接合されたＳｉ基板７との積層体から剥離する。なお、ＡｌＡｓ剥離層３に代えてＡｌＩｎＰよりなるエッチストップ層を形成しておき、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いてＧａＡｓ単結晶基板１をＧａＡｓバッファ層２とともにエッチング除去し、次いでＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてエッチストップ層をエッチング除去する工程を採用することもできる。

そして、工程６に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の剥離により露出した電流拡散層２０の主表面の一部を覆うように、ワイヤボンディング用の電極９（ボンディングパッド：図１）を形成する。以下、通常の方法によりダイシングして半導体チップとし、これを支持体に固着してリード線のワイヤボンディング等を行なった後、樹脂封止をすることにより最終的な発光素子が得られる。

以上の実施形態では、第一Ａｕ系層１０ａの表面が接合界面ＲＰ（反射面）を形成していたが、図３の発光素子２００のごとく、第一Ａｕ系層１０ａと化合物半導体層５０との間に、Ａｇ系層あるいはＡｌ系層からなる反射用金属層１０ｒを介挿することもできる。製造工程は図２と略同じであるが、工程２では、コンタクト金属部３２を反射用金属層１０ｒで覆った後、さらに第一Ａｕ系層１０ａで覆う点が相違する。また、コンタクト金属部３２の合金化熱処理は、反射用金属層１０ｒの形成後において、第一Ａｕ系層１０ａの形成前に行なってもよいし、第一Ａｕ系層１０ａの形成後に、貼り合わせ熱処理を兼ねて行なっても、いずれでもよい。

また、図４の発光素子３００のように、拡散ブロック層１０ｃを省略してもよい。この場合、Ｓｉ基板７からのＳｉ成分が金属層１０側へ沸き上がるが、これを、Ｓｉ基板７と金属層１０との貼り合わせ結合力の向上に積極利用することも可能である。さらに、Ｓｉ成分の拡散を接合界面ＲＰに到達させれば、金属層１０と化合物半導体層５０との結合力向上にも寄与する。Ｓｉ成分の拡散量は、接合界面ＲＰの反射率が１０％以上５０％以下の範囲を逸脱しない範囲にて調整する。

なお、発光層部２４の各層は、上記実施形態では、基板側からｎ型クラッド層４、活性層５及びｐ型クラッド層６の順になっていたが、これを反転させ、基板側からｐ型クラッド、活性層及びｎ型クラッド層の順に形成してもよい。この場合、金属層１０の表層部に含有させるコンタクト用合金成分としてはＢｅを使用することができる。

本発明の発光素子の第一実施形態を積層構造にて示す模式図。 図１の発光素子の、製造工程の一例を示す説明図。 本発明の発光素子の第二実施形態を積層構造にて示す模式図。 本発明の発光素子の第三実施形態を積層構造にて示す模式図。

符号の説明

４ ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
５ 活性層
６ ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
７ Ｓｉ基板（素子基板）
９ 金属電極
１０ａ 第一Ａｕ系層
１０ｂ 第二Ａｕ系層
１０ｃ 拡散ブロック層
１０ｄ，１０ｅ 拡散領域
２４ 発光層部
３２ 濃化領域
５０ 化合物半導体層
１００，２００，３００ 発光素子

Claims (7)

1. 発光層部を有した化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面側に金属層を介して素子基板が結合された発光素子であって、
   前記金属層の、前記化合物半導体層との接合界面を含む表層部において、該化合物半導体層とのコンタクト抵抗を低減するためのコンタクト用合金成分の濃度が、前記発光層部からの光に対する前記接合界面の反射率が１０％以上５０％以下となるように調整されてなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
2. 前記金属層の前記表層部において、前記コンタクト用合金成分の濃化した濃化領域が面内に分散形成されてなり、該濃化領域の周囲部分が、前記濃化領域からの前記コンタクト用合金成分の拡散領域とされてなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
3. 前記金属層の前記表層部が、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのいずれかを主成分とする金属により構成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
4. 前記金属層の前記表層部と前記素子基板との間に位置する部分が、Ａｕを主成分とする金属により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光素子。
5. 前記素子基板がＳｉ基板であり、前記金属層と該Ｓｉ基板との間に、前記素子基板からのＳｉがＡｕ系層側に拡散することを防止する拡散ブロック層が介挿されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
6. 前記素子基板がＳｉ基板であり、前記金属層に該Ｓｉ基板からのＳｉ成分が拡散してなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
7. 前記コンタクト用合金成分は、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｓｎ及びＳｂの１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。

Images