JP2007234865A - ＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にＧａＮ系半導体を形成してなる積層体に導電性基板を接合し、その後積層体側の基板を除去してＧａＮ系半導体発光素子を製造する際に、接合強度を高くできかつ接合界面の抵抗成分も十分に低くできるようにする。
【解決手段】本発明は、ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子１において、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層１２が順に積層され、最上層に金属からなる第１の接合層１４を有する積層体１０Ａと、導電性基板３１上に形成されているとともに、その導電性基板３１が形成されている側とは反対側の面が第１の接合層１４と接合しその第１の接合層１４とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一である第２の接合層３３と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法に関する。

近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶をはじめとして、種々の酸化物基板やIII−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。

サファイア単結晶基板は、ＧａＮとは格子定数が１０％以上も異なるが、ＡｌＮやＡｌＧａＮなどのバッファ層を形成することにより、その上に良好な窒化物半導体を形成することができ、一般的に広く用いられている。サファイア単結晶基板を用いた場合、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が、この順で積層される。サファイア単結晶基板は絶縁体であるので、その素子構造は一般的に、ｐ型半導体層上に形成された正極とｎ型半導体層上に形成された負極が存在することになる。ＩＴＯなどの透明電極を正極に使用してｐ型半導体側から光を取り出すフェイスアップ方式、Ａｇなどの高反射膜を正極に使用してサファイア基板側から光を取り出すフリップチップ方式の２種類がある。

このように、サファイア単結晶基板は一般的に広く用いられているが、絶縁体であるためにいくつかの問題点がある。

第一に、ｎ型半導体層上に負極を形成するために発光層をエッチングなどにより除去しｎ型半導体層を露出させることから、負極を形成する部分だけ発光層の面積が減ってしまい、その分、出力が低下する。

第二に、正極と負極が基板に対して同一面側にあるために電流の流れが水平方向になってしまい、局部的に電流密度の高いところができ、素子が発熱してしまう。

第三に、サファイア単結晶基板の熱伝導率は低いので、発生した熱が拡散せず素子の温度が上昇してしまう。

以上の問題を解決するため、サファイア単結晶基板上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層がこの順で積層した積層体に導電性基板を接合し、その後、サファイア単結晶基板を除去して、正極と負極を上下に配置させて窒化物半導体発光素子を製造する方法が開示されている（下記の特許文献１参照）。
特許第３５１１９７０号公報

導電性基板を接合させる場合、接合強度や接合温度による基板の熱膨張率の問題、接合界面の抵抗の増加などさまざまな問題がある。

接合強度を高めるためには同一の半導体素子を結晶軸方向を一致させて接合する方法が開示されている（下記の特許文献２参照）。
特開平６−２９６０４０号公報

この方法をＧａＮ系半導体発光素子に適用する場合、接合する基板に、導電性を有する一軸方向に結晶面が揃った単結晶あるいは多結晶基板を用いなければならない。しかしながら金属基板の結晶面を一軸方向に揃えることは可能であるが、そのためにはコストが掛かってしまい安価に発光素子を提供する方法としては用いることができない。

ＧａＮ系半導体発光素子はサファイア単結晶基板上にＭＯＣＶＤ法を用いて作成されることが一般的であるが、ＡｕＳｎなどの共晶合金を用いて高温（３００℃付近）で接合させる場合、サファイア単結晶基板と接合基板（導電性基板）との熱膨張係数の差が大きいと熱応力が発生してしまい接合がうまくいかない。この問題に対しては、サファイア単結晶基板とほぼ同等の熱膨張係数を有するＣｕ−Ｗなどを接合基板に用いることが開示されている（下記の特許文献３参照）。
特開２００４−２６６２４０号公報

しかしながら、この方法では接合基板に使用する基板が限定されてしまうし、また接合に共晶金属を使用するために温度に対して弱いといった問題点がある。

基板の熱膨張率の差を回避するために、接合を常温付近で行う方法が開示されている（下記の特許文献４参照）。
特開２００４−３３７９２７

この方法は真空中において常温付近で不活性ガスイオンビームなどを照射して接合表面を洗浄し活性化させるために基板の熱膨張率の問題、接合界面の抵抗の増加の問題に対しては有効である。しかしながら、ＧａＮ系半導体発光素子の場合、この方法だけでは十分な接合強度は得られない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、基板上にＧａＮ系半導体を形成してなる積層体に導電性基板を接合し、その後積層体側の基板を除去してＧａＮ系半導体発光素子を製造する際に、接合強度を高くできかつ接合界面の抵抗成分も十分に低くできるＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、１）第１の発明は、ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子において、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層が順に積層され、最上層に金属からなる第１の接合層を有する積層体と、導電性基板上に形成されているとともに、その導電性基板が形成されている側とは反対側の面が上記第１の接合層と接合しその第１の接合層とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一である第２の接合層と、を有するものである。

２）第２の発明は、上記した１）項に記載の発明の構成において、上記積層体のｐ型半導体層と第１の接合層との間に第１アモルファス層が形成されているものである。

３）第３の発明は、上記した２）項に記載の発明の構成において、上記第１アモルファス層はＣｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むものである。

４）第４の発明は、上記した２）項に記載の発明の構成において、上記第１アモルファス層はＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むものである。

５）第５の発明は、上記した１）項から４）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記導電性基板と上記第２の接合層との間に第２アモルファス層が形成されているものである。

６）第６の発明は、上記した５）項に記載の発明の構成において、上記第２アモルファス層はＣｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むものである。

７）第７の発明は、上記した５）項に記載の発明の構成において、上記第２アモルファス層はＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むものである。

８）第８の発明は、上記した１）項から７）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記第１の接合層および第２の接合層は、面心立方構造を有し、接合面直方向の結晶方位を（１１１）とするものである。

９）第９の発明は、上記した８）項に記載の発明の構成において、上記第１の接合層および第２の接合層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒの何れかから形成されているものである。

１０）第１０の発明は、上記した１）項から７）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記第１の接合層および第２の接合層は、六方最密充填構造を有し、接合面直方向の結晶方位を（００・１）とするものである。

１１）第１１の発明は、上記した１０）項に記載の発明の構成において、上記第１の接合層および第２の接合層は、ＲｕまたはＲｅから形成されているものである。

１２）第１２の発明は、上記した１）項から１１）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記導電性基板をシリコンとするものである。

１３）第１３の発明は、上記した１）項から１１）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記導電性基板を金属とするものである。

１４）第１４の発明は、上記した１３）項に記載の発明の構成において、上記導電性基板をＣｕ系合金とするものである。

１５）第１５の発明は、ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子の製造方法において、基板上に少なくともｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層を順に積層させ、最上層に金属からなる第１の接合層を有する第１の積層体を形成する工程と、導電性基板上に少なくとも、上記第１の接合層とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一である第２の接合層を有する第２の積層体を形成する工程と、上記第１の積層体と上記第２の積層体とを、第１の接合層と第２の接合層同士を接合させることにより一体化させる工程と、上記第１の積層体から基板を除去する工程と、を有するものである。

１６）第１６の発明は、上記した１５）項に記載の発明の構成において、上記第１の接合層と第２の接合層同士の接合は、各接合層の接合面に真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射して行うものである。

１７）第１７の発明は、上記した１５）項または１６）項に記載の発明の構成において、上記基板をサファイアとするものである。

本発明によれば、積層体側の接合層と、導電性基板側の接合層とを、実質的に同一物質で形成し、かつ接合面直方向の結晶方位を互いに同一としたので、接合層同士の接合強度を高くでき、接合界面の抵抗成分も十分に低くすることができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法の説明図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は製造手順のステップを示している。

図１において、ステップ（Ａ）では、基板１１上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層１２を順に積層させ、さらに介在層１３を形成した後、最上層に金属からなる第１接合層１４を形成し、第１積層体１０とする。

また、導電性基板３１上に、中間層３２を形成した後、その中間層３２上に第２接合層３３を形成し、第２積層体３０とする。この第２接合層３３は、第１接合層１４とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一のものである。

次のステップ（Ｂ）では、第１積層体１０と第２積層体３０とを、第１接合層１４と第２接合層３３同士を接合させることにより一体化させる。

続いてステップ（Ｃ）では、第１積層体１０から基板１１を除去した後、電極（図示省略）を設け、ＧａＮ系半導体発光素子１とする。

なお、ここでは、第１積層体１０に介在層１３を設け、第２積層体３０に中間層３２を設けるようにしたが、介在層１３および中間層３２は、省くこともできる層である。後述するように、介在層１３としてはオーミックコンタクト層、反射層、相互拡散防止層、アモルファス層を用いることができる。アモルファス層は第１接合層１４に接して、または結晶性向上層（結晶性配向層）を介して設けられる。中間層３２としてはアモルファス層、結晶性向上層などを用いることができる。

上記手順で製造されたＧａＮ系半導体発光素子１は少なくとも、図１（Ｃ）に示すように、ＧａＮ系半導体からなる各層１２が順に積層され最上層に金属からなる第１接合層１４を有する積層体１０Ａと、その第１接合層１４に接合する第２接合層３３とを有している。この第２接合層３３は、導電性基板３１上に形成されているとともにその導電性基板３１が形成されている側とは反対側の面が第１接合層１４と接合している。第１接合層１４と第２接合層３３とは、実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一のものである。

次に図２〜図７
を用いて本発明のＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法をより詳細に説明する。

図２は第１積層体の構成例の断面を模式的に示す図である。図中、基板１０１上には、順にＧａＮ層１０２、ｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５、オーミックコンタクト層１０６、反射層１０７、アモルファス層１０８および第１接合層１０９が積層されて、第１積層体１００を構成している。

（基板） 基板１０１としては、サファイア単結晶（Ａｌ₂Ｏ₃；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ₂単結晶、ＬｉＧａＯ₂単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶およびＺｒＢ₂などのホウ化物単結晶などの基板材料が周知である。本発明においても、これら周知の基板材料を含めて、如何なる基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でもサファイア単結晶およびＳｉＣ単結晶が好ましい。なお、基板１０１の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。

（ＧａＮ層） 基板１０１上には、通常、バッファ層としてのＧａＮ層１０２を介して、ＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層される。使用する基板やエピタキシャル層の成長条件によっては、バッファ層が不要である場合がある。

（ＧａＮ系半導体（ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層）） ＧａＮ系半導体としては、例えば一般式Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ_1-AＭ_A（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるＧａＮ系半導体が多数知られており、本発明においても、それら周知のＧａＮ系半導体を含めて一般式Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ_1-AＭ_A（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるＧａＮ系半導体を何ら制限なく用いることができる。

ＧａＮ系半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のIII族元素を含有することができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、ＡｓおよびＢなどの元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。

ＧａＮ系半導体の成長方法は特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）などＧａＮ系半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。

ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ₂）または窒素（Ｎ₂）、III族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ₃）、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ₄）またはジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）を、Ｇｅ原料としてゲルマンガス（ＧｅＨ₄）や、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ₃）₄Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｇｅ）等の有機ゲルマニウム化合物を利用できる。

ＭＢＥ法では、元素状のゲルマニウムもドーピング源として利用できる。ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ₂Ｍｇ）を用いる。

ｎ型半導体層１０３は、通常、下地層、ｎコンタクト層およびｎクラッド層から構成される。下地層は上記のＧａＮ層１０２上に形成され、ｎクラッド層上には発光層１０４が形成される。

ｎコンタクト層は下地層および／またはｎクラッド層を兼ねることができる。下地層はＡｌ_XＧａ_1-XＮ層（０≦Ｘ≦１、好ましくは０≦Ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦Ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。その膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌ_XＧａ_1-XＮ層が得られやすい。

下地層にはｎ型不純物を１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹／ｃｍ³の範囲内であればドープしても良いが、アンドープ（＜１×１０¹⁷／ｃｍ³）の方が良好な結晶性の維持という点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。

下地層を成長させる際の成長温度は、８００〜１２００℃が好ましく、さらに好ましくは１０００〜１２００℃の範囲に調整する。この成長温度範囲内で成長させれば結晶性の良いものが得られる。また、ＭＯＣＶＤ成長炉内の圧力は１５〜４０ｋＰａに調整する。

ｎコンタクト層としては、下地層と同様にＡｌ_XＧａ_1-XＮ層（０≦Ｘ≦１、好ましくは０≦Ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦Ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。また、ｎコンタクト層にはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹／ｃｍ³、好ましくは１×１０¹⁸〜１×１０¹⁹／ｃｍ³の濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。成長温度は下地層と同様である。

ｎコンタクト層を構成するＧａＮ系半導体は、下地層と同一組成であることが好ましく、ｎコンタクト層と下地層との合計の膜厚を１〜２０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。ｎコンタクト層と下地層との合計の膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。

ｎコンタクト層と発光層１０４との間には、ｎクラッド層を設けることが好ましい。ｎコンタクト層の表面に生じた平坦性の悪化を埋めることできるからである。ｎクラッド層はＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層をＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０４のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。

ｎクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層のｎ型ドープ濃度は１×１０¹⁷〜１×１０²⁰／ｃｍ³が好ましく、より好ましくは１×１０¹⁸〜１×１０¹⁹／ｃｍ³である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。

ｎ型半導体層１０３の上に積層される発光層１０４としては、ＧａＮ系半導体、好ましくはＧａ_1-SＩｎ_SＮ（０＜Ｓ＜０．４）のＧａＮ系半導体からなる発光層が本発明では通常用いられる。発光層１０４の膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚が挙げられ、例えば好ましくは１〜１０ｎｍであり、より好ましくは２〜６ｎｍである。発光層の膜厚が上記範囲であると発光出力の点で好ましい。

また、発光層１０４は、上記のような単一量子井戸（ＳＱＷ）構造の他に、上記Ｇａ_1-SＩｎ_SＮを井戸層として、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_CＧａ_1-CＮ（０≦Ｃ＜０．３）障壁層とからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としてもよい。また、井戸層および障壁層には、不純物をドープしてもよい。

Ａｌ_CＧａ_1-CＮ障璧層の成長温度は７００℃以上とすることが好ましく、さらに好ましくは８００〜１１００℃で成長させると結晶性が良好になるため好ましい。ＧａＩｎＮ井戸層は６００〜９００℃、好ましくは７００〜９００℃で成長させる。すなわちＭＱＷの結晶性を良好にするためには層間で成長温度を変化させることが好ましい。

ｐ型半導体層１０５は、通常、ｐクラッド層およびｐコンタクト層から構成される。ｐクラッド層は発光層１０４上に形成され、ｐコンタクト層上にオーミックコンタクト層１０６が形成される。しかし、ｐコンタクト層がｐクラッド層を兼ねてもよい。

ｐクラッド層としては、発光層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０４へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、Ａｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）のものが挙げられる。ｐクラッド層が、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐクラッド層のｐ型ドープ濃度は、１×１０¹⁸〜１×１０²¹／ｃｍ³が好ましく、より好ましくは１×１０¹⁹〜１×１０²⁰／ｃｍ³である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。

ｐコンタクト層は、少なくともＡｌ_eＧａ_1-eＮ（０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含んでなるＧａＮ系半導体層である。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０¹⁸〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度で、好ましくは５×１０¹⁹〜５×１０²⁰／ｃｍ³の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。

（オーミックコンタクト層） オーミックコンタクト層１０６に要求される性能としては、ｐ型半導体層１０５との接触抵抗が小さいことが必須である。オーミックコンタクト層１０６の材料はｐ型半導体層１０５との接触抵抗の観点から、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の白金族またはＡｇが好ましい。さらに好ましくはＰｔ，Ｉｒ，ＲｈおよびＲｕである。Ｐｔが特に好ましい。Ａｇを用いることは良好な反射を得るためには好ましいが、接触抵抗はＰｔよりも低い。したがって、接触抵抗がそれほど要求されない用途にはＡｇを用いることも可能である。

オーミックコンタクト層１０６の厚さは、低接触抵抗を安定して得るために０．１ｎｍ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ以上であり、均一な接触抵抗が得られる。

（反射層） オーミックコンタクト層１０６上の反射層１０７にはＡｇ合金などを用いることができる。Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ、Ｒｕ、ＯＳ，ＰｄなどはＡｇ合金と比較すると可視光から紫外領域の反射率が低い。したがって、発光層１０４からの光が十分に反射せずに出力の高い発光素子を得ることが難しい。この場合、オーミックコンタクト層１０６を光が十分に透過するほどに薄く形成し、Ａｇ合金などの反射層１０４を形成して反射光を得る方が、良好なオーミック接触が得られ、かつ出力の高い発光素子を作成することができる。この場合、オーミックコンタクト層１０６の膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。

ところで、ＧａＮ層１０２、ｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５は何れもＧａＮ系単結晶である。このＧａＮの結晶構造はウルツ鉱構造であり、格子定数はａ＝３．１６Å、ｃ＝５．１３Åである。オーミックコンタクト層１０６が接するｐ型半導体層１０５はＡｌが添加されているので格子定数は変動するが、その添加量は多くとも１０％程度であるので、格子定数はほぼａ＝３．１６Åといえる（ＡｌＮの結晶構造もウルツ鉱構造であり、格子定数はａ＝３．０８Å、ｃ＝４．９３Åであるので１０％程度の添加量では格子定数はほとんど同じである。）。

基板１０１をサファイア単結晶としたとき、その基板１０１上に積層されたＧａＮ系単結晶（ＧａＮ層１０２、ｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５）は（００・１）配向であるので、その上に積層されるオーミックコンタクト層１０６、反射層１０７も（００・１）配向、あるは（１１１）配向していると考えられるが、このオーミックコンタクト層１０６、反射層１０７は（００・１）配向、あるいは（１１１）配向しない場合が生じることがある。

特にオーミックコンタクト層１０６は、ｐ型半導体層１０３との接触抵抗低減と結晶配向性を両立しなければならないが、接触抵抗を低減させるためには、ｐ型半導体層１０３にダメージが少ない方が好ましいのでスパッタや蒸着時の粒子のもつエネルギーは小さいほうが好ましい。一方、結晶性を向上させるためには、スパッタや蒸着時の粒子のもつエネルギーは大きいほうが好ましい。このために接触抵抗の改善のためには、オーミックコンタクト層１０６が（００・１）配向、あるいは（１１１）配向しない場合が生じることがある。

そこで、本発明では、アモルファス層をオーミックコンタクト層１０６と第１接合層１０９との間に挿入することにより、オーミックコンタクト層１０６の結晶配向性の如何に関わらず、第１接合層１０９の結晶配向性を所望の方向に制御できるようにしている。

なお、結晶面表記の中の「・」は、結晶面を表すミラ−ブラベ−指数の省略形を示す。すなわち、結晶面を表わすのにＧａＮのような六方晶系では、通常（ｈｋｉｌ）と４つの指数で表わすが、この中で「ｉ」に関してはｉ＝−（ｈ＋ｋ）と定義されており、この「ｉ」の部分を省略した形式では、（ｈｋ・ｌ）と表記する。

（アモルファス層） アモルファス層１０８はｐ型半導体層１０５上と第１接合層１０９との間であれば、どのような位置においても構わないが、反射率は反射層１０７と比較すると高くないので、反射層１０７と第１接合層１０９との間に形成することが好ましい。

アモルファス層１０８には、アモルファス化する金属であればどのような物質を使用することも可能であるが、第１接合層１０９の結晶面が面直方向に一軸に揃っていることが好ましい。特にアモルファス層１０８上に六方晶系の（００・１）面、または面心立方晶系の（１１１）面、または体心立方晶系の(００１)面を優先的に成長させる特性を有していることが好ましい。

具体的には、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むこと金属であるか、ＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むこと金属であることが好ましい。

さらに具体的は、ＣｏＷ系合金、ＣｏＭｏ系合金、ＣｏＴａ系合金、ＣｏＮｂ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＭｏ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＮｂ系合金、ＦｅＷ系合金、ＦｅＭｏ系合金、ＦｅＴａ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＲｕＷ系合金、ＲｕＭｏ系合金、ＲｕＴａ系合金、ＲｕＮｂ系合金、ＲｅＷ系合金、ＲｅＭｏ系合金、ＲｅＴａ系合金、ＲｅＮｂ系合金であることが好ましい。

上記のアモルファス化する金属を用いると、真空中でアモルファス金属成膜後に、続けて、六方晶系、または面心立方晶系の金属を成膜すると六方晶系の（００・１）面、または面心立方晶系の（１１１）面を優先的に成長させることができる。また、真空中でアモルファス金属成膜後に、アモルファス表面を酸素ガスにより酸化し、続けて、体心立方晶系の金属を成膜すると体心立方晶系の(００１)面を優先的に成長させることができる。

アモルファス層１０８と第１接合層１０９との間には、第１接合層１０９の結晶性を高めるために、結晶性向上層を設けても良い。結晶性向上層にはＰｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒなどを用いることができるが、特にＰｔを用いることが良好な（１１１）が得られるので好ましい。

（第１接合層） 第１接合層１０９には、どのような単体金属あるいは合金を使用しても構わないが、接合時に真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射して容易に表面が活性化する金属であることが好ましい。なお、活性化するとは表面の不純物が取れダングリングボンドが剥き出しになっている状態を示す。金属は大気中では表面が酸化されていることが多いために、酸素との親和力が小さい方が容易に酸化皮膜を除去できる。したがって、貴金属を用いることが好ましい。

第１接合層１０９に用いられる金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ，Ｒｅ、Ｃｕなどの単体金属、あるいはこれらの金属をすくなくとも２種類以上含む合金であることが好ましい。

オーミックコンタクト層１０６、反射層１０７、アモルファス層１０８、結晶性向上層、第１接合層１０９の成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など公知の成膜方法を用いることができるが、良好な結晶得るためには、成膜時のエネルギーの大きいスパッタ法を用いることが好ましい。

反射層１０７、アモルファス層１０８、結晶性向上層、第１接合層１０９の膜厚は特には限定されないが、良好な結晶性を得るためには１ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚が厚くなって結晶性が劣化することは特にないので、上限は限定されないが、生産性の観点から１０μｍ以下であることが好ましい。

図３は第２積層体の構成例の断面を模式的に示す図である。図中、導電性基板３０１上には、アモルファス層３０２、第２接合層３０３が順に積層されて、第２積層体３００を構成している。

導電性基板３０１には導電性を有すればどのような物質でも用いることができるが、金属または導電性を有するシリコンを用いることが好ましい。金属であればどのような物質でも用いることができるが、熱伝導率の高いＣｕまたはＣｕ合金を用いることが好ましい。シリコンは熱伝導率ではＣｕなどの金属に劣るが、ＧａＮ系半導体発光素子を素子に分割する際の加工性の良さなどの利点を有している。

導電性基板３０１に金属単結晶基板を用いることも可能であるが、コストが高くなってしまう。したがって、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板を使用することが好ましい。しかしながら、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板に直接、第２接合層３０３を形成すると金属の結晶面の影響をうけてしまい、結晶面を面直方向に一軸に揃えることができない。

多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板（導電性基板）の影響を抑えるためには、第２接合層３０３を形成する前にアモルファス層３０２を形成することが好ましい。アモルファス層３０２には、アモルファス化する金属であればどのような物質を使用することも可能であるが、アモルファス層１０８の場合と同様に、ＣｏＷ系合金、ＣｏＭｏ系合金、ＣｏＴａ系合金、ＣｏＮｂ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＭｏ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＮｂ系合金、ＦｅＷ系合金、ＦｅＭｏ系合金、ＦｅＴａ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＲｕＷ系合金、ＲｕＭｏ系合金、ＲｕＴａ系合金、ＲｕＮｂ系合金、ＲｅＷ系合金、ＲｅＭｏ系合金、ＲｅＴａ系合金、ＲｅＮｂ系合金を用いることがより好ましい。

アモルファス層３０２と第２接合層３０３との間には、第２接合層３０３の結晶性を高めるために、結晶性向上層を設けても良い。結晶性向上層にはＰｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒなどもちいることができるが、特にＰｔを用いることが良好な（１１１）面が得られるので好ましい。

アモルファス層３０２、結晶性向上層、第２接合層３０３の成膜方法は、上記のオーミックコンタクト層１０６等の場合と同様に、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など公知の成膜方法を用いることができるが、良好な結晶を得るためには、成膜時のエネルギーの大きいスパッタ法を用いることが好ましい。

アモルファス層３０２、結晶性向上層、第２接合層３０３の膜厚は特には限定されないが、上記の反射層１０７等の場合と同様に、良好な結晶性を得るためには１ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚が厚くなって結晶性が劣化することは特にないので、上限は限定されないが、生産性の観点から１０μｍ以下であることが好ましい。

図４は第１積層体と第２積層体を接合するときの模式図である。２つの基板ホルダー４０１の各々に接合させようとする接合サンプル４０２（第１積層体１００、第２積層体３００）を添着し、その接合サンプル４０２の表面（第１接合層１０９の接合面、第２接合層３０３の接合面）に向けて、不活性ガスイオンビーム源４０３からの不活性ガスイオンビーム、または不活性ガス中性原子ビーム源４０３からの不活性ガス中性原子ビームを照射し（図４（Ａ））、その後接合サンプル４０２の各々の接合面を重ね合わせる（図４（Ｂ））。

接合方法は真空中で接合層表面が活性化された状態（ダングリングボンドが剥き出しになった状態）で接合する方法であれば、どのような方法を用いることも可能であるが、上記のように、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせることが好ましい。

不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせるまでには一定時間（例えば１秒〜６０秒）を要するので、ガスの再付着による接合層表面の汚染が心配される。このために、真空装置内の到達真空度は、１０^-4Ｐａ以下として不純物ガス量を低減させることが好ましい。さらに好ましくは１０^-5Ｐａ以下である。

接合時には加圧することが接合強度を向上させるので好ましい。加圧の圧力は０．１〜１００ＭＰａであることが好ましい。０．１ＭＰａ未満では圧力が弱すぎて十分な接合強度を得られない。１００ＭＰａを超えると、基板を損傷する恐れがある。さらに好ましくは１〜１０ＭＰａである。

不活性ガスには、不活性であればどのようなガスを使用することも可能であるが、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ、Ｋｒ，Ｘｅを用いることが好ましい。特にＡｒは低コストで入手できるので、さらに好ましい。

接合時、あるいは接合後に加温することは接合強度を上げるために好ましい。但し、この場合は基板１０１と導電性基板３０１との熱膨張係数差は小さくしければならない。例えば、基板１０１にサファイア単結晶を用いる場合、導電性基板３０１にＣｕＷなどのサファイア単結晶との熱膨張係数が小さい物質を用いるほうが好ましい。

接合時の接合強度および接合界面の抵抗成分を低くするためには、第１接合層１０９と第２接合層３０３が実質的に同一物質であり、かつ、接合面直方向の結晶方位が同一であることことが好ましい。例えば、第１接合層１０９がＡｕからなり、接合面直方向の結晶方位が（１１１）であれば、第２接合層３０３もＡｕからなり、接合面直方向の結晶方位が（１１１）であることが好ましい。

本発明において、実質的に同一物質とは、第１接合層１０９および第２接合層３０３における同一物質の濃度が５０原子％以上であり、かつ、同じ結晶構造を有し、その格子定数差が５％以内であると定義される。

第１積層体１００と第２積層体３００とを接合させた後、第１積層体１００の基板１０１を剥離させる。その基板剥離の方法としては、研磨法、エッチング法、レーザリフトオフ法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。レーザリフトオフ法を用いる場合は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いることが好ましい。

基板剥離の後、研磨法、エッチング法などによりバッファ層（ＧａＮ層１０２）を除去しｎ型半導体層１０３を露出させる。

次にｎ型半導体層１０３上には、図５に示すように、負極５０２を形成し、導電性基板３０１の裏面には、正極５０１を形成する。

負極５０２としては、各種組成および構造の負極が公知であり、これら公知の負極を何ら制限なく用いることが出来る。

正極５０１はＡｕ，Ａｌ，ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いた各種構造が公知であり、これら公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。

負極５０２、正極５０１を形成したのち、素子は分割され最終的に、図６に示すような本発明のＧａＮ系半導体発光素子１Ａが得られる。分割方法としてはレーザスクライブ法、ダイシング法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。

次に、上記のＧａＮ系半導体発光素子１Ａを用いてランプを構成した場合について説明する。

図７は本発明のランプの一例を模式的に示した断面図である。図７に示すランプ８０は、図６に示す本発明の上下電極型のＧａＮ系半導体素子１Ａを砲弾型（テーパ状）に加工して実装したものであり、従来公知の方法により製造することができる。具体的には、例えば２本のフレーム８１，８２のうち、フレーム８１にＧａＮ系半導体発光素子１Ａの正極５０１を銀ペーストなどの導電性接着材で接着し、ＧａＮ系半導体発光素子１Ａの負極５０２を金からなるワイヤー８３でフレーム８２に接合した後、透明な樹脂からなるモールド８４でＧａＮ系半導体発光素子１Ａの周辺をモールドすることにより作成することができる。

次に、図８〜図１２、表１を用いて本発明の実施例をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１） （作製方法）図８に示すように、サファイア単結晶からなる基板１１１上に、ＡｌＮからなるバッファ層１１２−１を介して、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体層を積層した。この窒化ガリウム系化合物半導体層は、厚さ４μｍのアンドープＧａＮからなる下地層１１２−２、厚さ２μｍのＧｅドープｎ型ＧａＮコンタクト層および厚さ０．０２μｍのｎ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層がこの順序で積層されたｎ型半導体層１１３、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ_0.06Ｇａ_0.94Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層１１４、および厚さ０．０１μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層と厚さ０．１８μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ_0.02Ｇａ_0.98Ｎコンタクト層がこの順序で積層されたｐ型半導体層１１５からなり、各層をこの順で積層して形成した。

この構造において、ｎ型ＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は１×１０¹⁹ｃｍ^-3であり、ＧａＮ障壁層のＳｉドープ量は１×１０¹⁷ｃｍ^-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＭｇドープ量は５×１０¹⁹ｃｍ^-3であった。

また、ＧａＮ系化合物半導体層の各層１１２−２，１１３，１１４，１１５の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。

次に、ｐ型半導体層１１５上に、厚さ１．５ｎｍのＰｔ層を、オーミックコンタクト層１１６としてスパッタ法により成膜した。

次に、反射層１１７としてＡｇを２０ｎｍ、アモルファス層１１８としてＣｏＷ合金（Ｃｏ：５０原子％，Ｗ：５０原子％）を２０ｎｍ、結晶性向上層１１９−１としてＰｔを２０ｎｍ、第１接合層１１９−２としてＡｕを２０ｎｍ、この順番でスパッタ法により成膜し、第１積層体１１０を形成した。

次に、図９に示すようにＣｕからなる導電性基板３１１に、アモルファス層３１２としてＣｏＷ合金（Ｃｏ：５０原子％，Ｗ：５０原子％）を２０ｎｍ、結晶性向上層３１３−１としてＰｔを２０ｎｍ、第２接合層３１３−２としてＡｕを２０ｎｍ、この順番でスパッタ法により成膜し、第２積層体３１０を形成した。

次に、第１積層体１１０と第２積層体３１０とを真空装置内で、第１接合層１１９−２と第２接合層３１３−２との各接合面を重ね合わせて接合させた。このときの、真空装置内の到達真空度は１．０×１０^-5Ｐａとし、各接合面にＡｒガス中性原子ビームを１分間照射した後、５ＭＰａの圧力で加圧して接合させた。なお、接合時および接合前後には加温処理は施さなかった。

次に、第１積層体１１０と第２積層体３１０との接合体からレーザリフトオフ法を用い、基板１１１を除去した。レーザリフトオフにはＡｒＦエキシマレーザを用い、１ショットあたりのレーザ照射面積を７００μｍ×７００μｍとして、１０００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー密度で実施した。

次に、ドライエッチング法により、ＡｌＮからなるバッファ層１１２−１、およびアンドープＧａＮからなる下地層１１２−２を除去し、ｎ型半導体層１１３を露出させた。

次いで、ｎ型半導体層１１３の表面に、ＩＴＯ（ＳｎＯ₂：１０質量％）５１２−１を４００ｎｍ、蒸着により成膜した。次いで、ＩＴＯ５１２−１表面上の中央部に、Ｃｒ（４０ｎｍ）、Ｔｉ（１００ｎｍ）、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる負極５１２−２を蒸着法により成膜した。負極５１２−２のパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いた。

また、導電性基板３１１表面上には、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる正極５１１を蒸着法により成膜した。

次いで、ダイシングにより分割し、図１０に示すような３５０μｍ角のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂとした。

（評価方法）得られたＧａＮ系半導体発光素子１Ｂについて、ＴＯ−１８缶パッケージに実装して、テスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力を測定した。

密着性を評価するため、ダイシングによりＧａＮ系半導体発光素子に分割する前に、膜剥離試験を実施した。剥離試験はＪＩＳに規定された方法（ＪＩＳ Ｈ８０６２−１９９２）に、ヒートショック試験を組み合わせた加速試験を採用した。

まず、ダイシングにより分割する前のＧａＮ系半導体発光素子にカッターナイフを用いて直線状の引っかき傷を１ｍｍ間隔の碁盤目状に入れた。この引っかき傷の深さは、導電性基板３１１表面に到達する深さとした。次いで、これを４００℃のオーブン内で３０分加熱した後に、温度２０℃に水中で急冷、乾燥させた。

次いで、引っかき傷を入れた、ダイシングにより分割する前のＧａＮ系半導体発光素子の表面部分に粘着テープ（ニチバン製、セロハンテープ、幅１２ｍｍ）を貼り付け、これを隙間無く密着させた後、テープを表面から引き剥がした。この際、引っかき傷によって区画された１ｍｍ四方の発光素子表面区画１００個の内、引き剥がされずに残った区画を計数した。即ち、残った区画が１００個であれば、膜剥がれが無いものと判断できる。

（実施例２） 実施例１と同様に、サファイア単結晶からなる基板１１１上に、バッファ層１１２−１、下地層１１２−２、ｎ型半導体層１１３、発光層１１４、およびｐ型半導体層１１５からなる各層をこの順で積層して形成した。

次いで、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、ドライエッチングによりｐ型半導体層１１５からバッファ層１１２−１に至るまでＧａＮ系半導体各層を掘り、図１１に示すように分割した。このとき、レジストをテーパ状にすることにより、基板１１１上の各層の側面もテーパ形状とし、テーパ層１９０とした。

ＧａＮ系半導体各層をテーパ形状にすることは光取り出し効率の向上に有効であるが、接合後にテーパ形状を形成することは加工面側から見た場合、逆テーパ加工をしなければならなくなるので困難である。したがって、接合前にテーパ形状に加工することが好ましい。テーパ形状を形成するためには、上記のフォトリソグラフィーによるエッチング法の他に、ブラスト加工、レーザ加工などを用いることができる。

次に、テーパ層１９０の表面をなすｐ型半導体層１１５上に、実施例１と同様に、厚さ１．５ｎｍのＰｔ層をオーミックコンタクト層１１６としてスパッタ法により成膜し、また反射層１１７としてＡｇを２０ｎｍ、アモルファス層１１８としてＣｏＷ合金（Ｃｏ：５０原子％，Ｗ：５０原子％）を２０ｎｍ、結晶性向上層１１９−１としてＰｔを２０ｎｍ、第１接合層１１９−２としてＡｕを２０ｎｍ、この順番でスパッタ法により成膜した。

オーミック接触層１１６、反射層１１７、アモルファス層１０８、結晶性向上層１１９−１、第１接合層１１９−２は公知のフォトリソグラフィー法を用いてｐ型半導体層１１５上に成膜し、第１積層体とした。

したがって、実施例２の第１積層体が実施例１の第１積層体１１０と相違しているのは、バッファ層１１２−１からｐ型半導体層１１５までをテーパ層１９０とした点である。

第２積層体についても上記の実施例１と同様にして作成し、またその後の第１積層体と第２積層体との接合、第１積層体からの基板、バッファ層および下地層の除去（ｎ型半導体層の露出）、および電極の形成も上記の実施例１と同様に行った。そして、図１２に示すように、最終的に３５０μｍ角のＧａＮ系半導体発光素子１Ｃを製造した。

（評価方法） 得られたＧａＮ系半導体発光素子１Ｃについて、上記の実施例１と同じ評価方法で、発光出力の測定および密着性の評価を行った。

実施例１、実施例２の主な製造条件、および評価結果（発光出力、駆動電圧、剥離試験残留区画数）を表１に示す。

（実施例３〜３４） 第１積層体のアモルファス層、結晶性向上層、第１接合層、第２積層体の第２接合層、結晶性向上層、アモルファス層を表１に示す条件で変化させた以外は、実施例２と同様にしてＧａＮ系半導体発光素子を作製し、実施例２と同様に評価した。

（実施例３５） 第２積層体の導電性基板にシリコンを使用した以外は、実施例２と同様にしてＧａＮ系半導体発光素子を作製し、実施例２と同様に評価した。

（比較例１〜４） 第１積層体のアモルファス層、結晶性向上層、第１接合層、第２積層体の第２接合層、結晶性向上層、アモルファス層を表１に示す条件で変化させた以外は、実施例２と同様にしてＧａＮ系半導体発光素子を作製し、実施例２と同様に評価した。

実施例１に示すように、第１接合層、第２接合層に同一物質、同一配向のＡｕを用いることにより剥離がなく駆動電圧が低いＧａＮ系半導体発光素子が得られる。実施例１と実施例２はＧａＮ系半導体発光素子にテーパ加工が施されているか、いないかの違いであるが、出力向上のためにはテーパ加工が施されているほうが好ましいことが実施例１と実施例２との比較から分かる。ただし、テーパを施すことにより工程が増えるので目的に応じて使い分けることができる。

実施例２と実施例３，４，５との比較から結晶性向上層を入れたほうが駆動電圧が低減していることが分かる。

実施例６〜１３から、第１、第２接合層にＡｕ以外のＡｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｅを用いてもＡｕの場合と同様の効果があることが分かる。

実施例１４〜３４から、第１積層体のアモルファス層にＣｏＷ合金以外のＣｏＭｏ系合金、ＣｏＴａ系合金、ＣｏＮｂ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＭｏ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＮｂ系合金、ＦｅＷ系合金、ＦｅＭｏ系合金、ＦｅＴａ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＲｕＷ系合金、ＲｕＭｏ系合金、ＲｕＴａ系合金、ＲｕＮｂ系合金、ＲｅＷ系合金、ＲｅＭｏ系合金、ＲｅＴａ系合金、ＲｅＮｂ系合金を用いてもＣｏＷ合金の場合と同様の効果があることが分かる。

実施例３５から導電性基板がシリコンの場合でも、良好な駆動電圧、密着性が得られていることが分かる。

比較例１〜４から第１接合層または第２接合層の何れかにもアモルファス層が無い場合は一軸の配向性が得られず、密着性が悪いことが分かる。

本発明のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法の説明図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は製造手順のステップを示す。 第１積層体の構成例の断面を模式的に示す図である。 第２積層体の構成例の断面を模式的に示す図である。 第１積層体と第２積層体を接合するときの模式図である。 基板剥離後、接合体に正極と負極を形成したときの断面を模式的に示す図である。 最終的なＧａＮ系半導体発光素子の断面を模式的に示す図である。 本発明のランプの一例を模式的に示した断面図である。 実施例１の第１積層体の断面を模式的に示す図である。 実施例１の第２積層体の断面を模式的に示す図である。 実施例１の最終的なＧａＮ系半導体発光素子の断面を模式的に示す図である。 実施例２におけるテーパ加工の説明図である。 実施例２の最終的なＧａＮ系半導体発光素子の断面を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ＧａＮ系半導体発光素子
１Ａ ＧａＮ系半導体発光素子
１Ｂ ＧａＮ系半導体発光素子
１Ｃ ＧａＮ系半導体発光素子
１０ 第１積層体
１０Ａ 積層体
１１ 基板
１２ ＧａＮ系半導体各層
１３ 介在層
１４ 第１接合層
３０ 第２積層体
３１ 導電性基板
３２ 中間層
３３ 第２接合層
８０ ランプ
８１ フレーム
８２ フレーム
８３ ワイヤー
８４ モールド
１００ 第１積層体
１０１ 基板
１０２ ＧａＮ層
１０３ ｎ型半導体層
１０４ 発光層
１０５ ｐ型半導体層
１０６ オーミックコンタクト層
１０７ 反射層
１０８ アモルファス層
１０９ 第１接合層
１１０ 第１積層体
１１１ 基板
１１２−１ バッファ層
１１２−２ 下地層
１１３ ｎ型半導体層
１１４ 発光層
１１５ ｐ型半導体層
１１６ オーミックコンタクト層
１１７ 反射層
１１８ アモルファス層
１１９−１ 結晶性向上層
１１９−２ 第１接合層
１９０ テーパ層
３００ 第２積層体
３０１ 導電性基板
３０２ アモルファス層
３０３ 第２接合層
３１０ 第２積層体
３１１ 導電性基板
３１２ アモルファス層
３１３−１ 結晶性向上層
３１３−２ 第２接合層
４０１ 基板ホルダー
４０２ 接合サンプル
４０３ 不活性ガスイオンビーム源または不活性ガス中性原子ビーム源
５０１ 正極
５０２ 負極
５１１ 正極
５１２−１ ＩＴＯ
５１２−２ 負極

Claims (17)

1. ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子において、
   ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層が順に積層され、最上層に金属からなる第１の接合層を有する積層体と、
   導電性基板上に形成されているとともに、その導電性基板が形成されている側とは反対側の面が上記第１の接合層と接合しその第１の接合層とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一である第２の接合層と、
   を有することを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子。
2. 上記積層体のｐ型半導体層と第１の接合層との間に第１アモルファス層が形成されている、請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
3. 上記第１アモルファス層はＣｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含む、請求項２に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
4. 上記第１アモルファス層はＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含む、請求項２に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
5. 上記導電性基板と上記第２の接合層との間に第２アモルファス層が形成されている、請求項１から４の何れかに記載のＧａＮ系半導体発光素子。
6. 上記第２アモルファス層はＣｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含む、請求項５に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
7. 上記第２アモルファス層はＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含む、請求項５に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
8. 上記第１の接合層および第２の接合層は、面心立方構造を有し、接合面直方向の結晶方位が（１１１）である、請求項１から７の何れかに記載のＧａＮ系半導体発光素子。
9. 上記第１の接合層および第２の接合層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒの何れかから形成されている、請求項８に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
10. 上記第１の接合層および第２の接合層は、六方最密充填構造を有し、接合面直方向の結晶方位が（００・１）である、請求項１から７の何れかに記載のＧａＮ系半導体発光素子。
11. 上記第１の接合層および第２の接合層は、ＲｕまたはＲｅから形成されている、請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
12. 上記導電性基板はシリコンである、請求項１から１１の何れかに記載のＧａＮ系半導体発光素子。
13. 上記導電性基板は金属である、請求項１から１１の何れかに記載のＧａＮ系半導体発光素子。
14. 上記導電性基板はＣｕ系合金である、請求項１３に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
15. ＧａＮ系半導体からなる各層を備えるＧａＮ系半導体発光素子の製造方法において、
    基板上に少なくともｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層のＧａＮ系半導体からなる各層を順に積層させ、最上層に金属からなる第１の接合層を有する第１の積層体を形成する工程と、
    導電性基板上に少なくとも、上記第１の接合層とは実質的に同一物質からなりかつ接合面直方向の結晶方位が互いに同一である第２の接合層を有する第２の積層体を形成する工程と、
    上記第１の積層体と上記第２の積層体とを、第１の接合層と第２の接合層同士を接合させることにより一体化させる工程と、
    上記第１の積層体から基板を除去する工程と、
    を有することを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
16. 上記第１の接合層と第２の接合層同士の接合は、各接合層の接合面に真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射して行う、請求項１５に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
17. 上記基板はサファイアである、請求項１５または１６に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。

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