JP2012222082A - 発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光吸収が低減された電極構造を有すると共に、耐薬品性に優れた金属基板を用いることにより収率が向上し、特性が安定した発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の発光ダイオードは、金属基板１は一体とされた複数の金属層１ｂ、１ａ、１ｂと上面１ｂａ及び下面１ｂｂを覆うエッチャントに対して耐性を有する金属保護膜２とからなり、金属基板と化合物半導体層間には接合層４と反射層６とオーミックコンタクト電極７とが設けられ、化合物半導体層１０の金属基板の反対側１０ａにはオーミック電極１１と、パッド部１２ａ及び線状部１２ｂからなる表面電極１２とが設けられ、オーミック電極１１の表面１１ａは線状部により覆われ、オーミックコンタクト電極７及びオーミック電極１１はパッド部１２ａに重ならない位置に形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置に関するものであり、特に放熱性に優れ、高輝度発光に適した発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置に関する。

従来、赤色、赤外の光を発する高輝度の発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）としては例えば、砒化アルミニウム・ガリウム（組成式Ａｌ_ＸＧａ_１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層や砒化インジウム・ガリウム（組成式Ｉｎ_ＸＧａ_１−ＸＡｓ；０≦Ｘ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。一方、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する高輝度の発光ダイオードとしては例えば、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム（組成式（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_ＹＩｎ_１−ＹＰ；０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からなる発光層を備えた化合物半導体発光ダイオードが知られている。これら化合物半導体発光ダイオードの基板として、一般に、発光層から出射される発光に対し光学的に不透明であり、また機械的にもそれ程強度のない砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の基板材料が用いられてきた。

これに対して、より高輝度の発光ダイオードを得るために、また、更なる素子の機械的強度、放熱性の向上を目的として、発光光に対して不透明な基板材料を除去して、然る後、発光光を透過または反射し、尚且つ機械強度、放熱性に優れる材料からなる支持基板を改めて接合させる、接合型発光ダイオードを構成する技術が開示されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

基板接合技術の開発により、支持基板として適用できる基板の自由度が増え、コスト面、機械強度、放熱性等において大きなメリットを有する金属基板の適用が提案されている（例えば、特許文献６）。
特に、大電流で光らせる必要がある高輝度発光ダイオードは、従来のものに比べて発熱量が多く、放熱性の確保が課題となっている。金属基板は発光部（化合物半導体層）からの発熱を発光ダイオードの外部へ効率的に放出できるので、化合物半導体層に金属基板を接合させた金属基板接合型の発光ダイオードは、高出力化、長寿命化に有用として期待されている。

一方、高輝度発光ダイオードにおいて、表面電極に大電流を供給可能とするためには、表面電極は十分な大きさのボンディングパッドを有することが望ましいが、かかるボンディングパッドは発光部で発光した光を吸収して、光取り出し効率を低下させてしまうという問題がある。

特開２００１−３３９１００号公報 特開平６−３０２８５７号公報 特開２００２−２４６６４０号公報 特許第２５８８８４９号公報 特開２００１−５７４４１号公報 特開２００７−８１０１０号公報

特許文献６には金属基板が開示されているものの、金属基板は、半導体基板、セラミックス基板等と比較して製造プロセスで使用する化学薬品に反応、腐食等により品質劣化する問題がある。具体的には、アルカリ、酸の処理に対して、溶解、変色、腐食が発生し、特性不良や収率の低下してしまうという問題がある。特に、半導体層を成長させる砒化ガリウム基板を除去する為、アルカリや酸に長時間浸漬し、砒化ガリウム基板を全て溶解する工程が一般的であるが、金属基板がこの長時間の薬品処理に耐えられないという問題があり、かかる問題に対する対策については何ら開示・示唆はない。

また、発光ダイオードにおいては表面電極のパッド部での光の吸収が問題になっているが、高輝度発光ダイオードにおいてはその問題は特に顕著になる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、放熱性に優れているために大電流駆動が可能であり、それに加えて、表面電極における光吸収が低減された構成を有することにより、高輝度発光が可能とされていると共に、基板除去工程の薬品処理に耐えうる耐薬品性に優れた新しい構造の金属基板を用いることにより、収率が向上し、特性が安定した発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、大電流駆動の観点から金属基板を採用し、発光した光の吸収要因を排除する観点から、成長用基板を除去して光吸収のより少ない支持基板（金属基板）に貼り付ける構成を採用すると共に、表面電極の（ボンディング）パッド部での光の吸収を低減するために表面電極のパッド部の直下では発光が生じない構成を採用し、さらに、収率向上及び特性安定の観点から、金属基板について基板除去工程の薬品処理に耐えうる金属保護膜を備えた構成を採用した。

すなわち、上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１）成長用基板を用いて、発光層と該発光層を挟む第１のクラッド層及び第２のクラッド層とを含む化合物半導体層を成長させ、該化合物半導体層を支持する金属基板を接合した後に、前記成長用基板をエッチャントを用いて除去して製造される発光ダイオードであって、前記金属基板は、一体とされた複数の金属層と、その一体とされた複数の金属層の上面及び下面を覆う、前記エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜とからなり、前記金属基板と前記化合物半導体層との間には金属基板側から順に接合層と反射層とオーミックコンタクト電極とが設けられ、前記化合物半導体層の前記金属基板の反対側には順に、オーミック電極と、パッド部及び該パッド部に連結する線状部からなる表面電極とが設けられており、前記オーミック電極の表面は前記線状部により覆われており、前記オーミックコンタクト電極及び前記オーミック電極は、平面視して前記パッド部に重ならない位置に形成されている、ことを特徴とする発光ダイオード。
（２）前記一体とされた複数の金属層が、銅層とモリブデン層とが交互に積み重なってなることを特徴とする前項（１）に記載の発光ダイオード。
（３）前記金属保護膜が、前記一体とされた複数の金属層側から順に、ニッケル膜、金膜が積層されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（４）前記パッド部は、平面視して円形状であり、前記線状部は、円形状の前記パッド部の中心を通る直線上において直径を挟んだ周端から互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部と、該第1の直線部に対して直交する方向に延在する複数の第２の直線部とからなり、前記オーミックコンタクト電極は平面視して、隣接する前記第２の直線部の間にそれらの隣接する前記第２の直線部の各々からほぼ等距離の位置に、該第２の直線部の延在する方向に沿って離間して配置する複数の導電性部材からなることを特徴とする前項（１）から（３）のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（５）前記パッド部が複数の円形状パッドからなることを特徴とする前項（１）から（４）のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（６）前記オーミックコンタクト電極及び前記オーミック電極は平面視して、前記パッド部の外周から５μｍ以上離間して前記パッド部に重ならない位置に形成されていることを特徴とする前項（１）から（５）のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（７）前記金属保護膜はさらに前記一体とされた複数の金属層の側面を覆っていることを特徴とする前項（１）から（６）のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（８）前記発光層が、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなることを特徴とする前項（１）から（７）のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（９）前項（１）から（８）のいずれか一項に記載の発光ダイオードを備えることを特徴とする発光ダイオードランプ。
（１０）前項（１）から（８）のいずれか一項に記載の発光ダイオードを複数個搭載した照明装置。

なお、本発明において、「金属基板」と「接合層」の間や他の層間に公知の機能層を適宜加えることができる。
また、「金属層」は、金属からなる薄板も含む。

本発明の発光ダイオードによれば、金属基板は、一体とされた複数の金属層と、その一体とされた複数の金属層の上面及び下面を覆う、エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜とからなる構成としたので、放熱性に優れ大電流駆動によって高輝度発光が可能であり、また、成長用基板除去工程の薬品処理の際にも腐食による品質劣化が低減され、収率が向上し、発光ダイオードの特性が安定する。また、オーミックコンタクト電極及びオーミック電極は平面視して、前記パッド部に重ならない位置に形成されている構成としたので、パッド部の直下では発光が生じないのでパッド部における光吸収が低減され、光取り出し効率が向上する。また、金属基板を構成する金属層に熱伝導率が高い材料を採用することにより、金属基板の放熱性をより高くして、より高輝度発光を可能とすると共に、発光ダイオードの寿命を長寿命化できる。また、金属基板として一体とされた複数の金属層を備えた構成を採用したので、例えば、化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料からなる金属層と、化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料からなる金属層とを採用することにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができる。

本発明の発光ダイオードによれば、一体とされた複数の金属層が、銅層とモリブデン層とが交互に積み重なってなる構成例えば、銅層／モリブデン層／銅層を採用することにより、機械的強度が高いＭｏを加工しやすいＣｕで挟んだ構成となるため、切断等の加工が容易であり、寸法精度の高い発光ダイオードとなっている。

本発明の発光ダイオードによれば、金属保護膜が一体とされた複数の金属層側から順に、ニッケル膜、金膜が積層されてなる構成を採用することにより、ニッケルに起因して密着性がよく、金に起因して耐薬品に非常に優れているため、成長用基板除去工程の薬品処理の際の品質劣化の低減効果が大きい。また、化合物半導体層側の接合層に、共晶金属のＡｕＧｅ層を採用することにより、金属基板との接合が非常に強固なものとなる。

本発明の第１の実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。 本発明の第１の実施形態である発光ダイオードの表面電極の平面摸式図である。 本発明の第１の実施形態である発光ダイオードのオーミック電極の平面摸式図である。 本発明の第１の実施形態である発光ダイオードのオーミックコンタクト電極の平面摸式図である。 本発明の第１の実施形態である発光ダイオードの表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。 本発明の発光ダイオードの電極構造の他の実施形態を示す平面摸式図である。 金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図であって、（ａ）第1の工程、（２）第２の工程、（３）第３の工程を示すものである。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。 本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。

以下、本発明を適用した実施形態の発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置について、図を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

〔発光ダイオード（第１の実施形態）〕
図１は、本発明を適用した一実施形態の発光ダイオードの一例を示す断面模式図である。
本実施形態の発光ダイオード１００は、成長用基板２１（図４参照）を用いて、活性層と該活性層を挟む第１のクラッド層及び第２のクラッド層とを含む化合物半導体層１０を成長させ、該化合物半導体層を支持する金属基板１を接合した後に、成長用基板をエッチャントを用いて除去して製造される発光ダイオードであって、金属基板１は、一体とされた複数の金属層１ｂ、１ａ、１ｂと、その一体とされた複数の金属層の上面１ｂａ及び下面１ｂｂを覆う、前記エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜２とからなり、金属基板と化合物半導体層との間には金属基板側から順に接合層４と反射層６とオーミックコンタクト電極７とが設けられ、化合物半導体層１０の金属基板の反対側１０ａには順に、オーミック電極１１と、パッド部１２ａ及び該パッド部に連結する線状部１２ｂからなる表面電極１２とが設けられており、オーミック電極１１の表面１１ａは線状部により覆われており、オーミックコンタクト電極７及びオーミック電極１１は平面視して、パッド部１２ａに重ならない位置に形成されている、ことを特徴とする。
なお、本実施形態では、コンタクト層２２ｃを平面視してオーミック電極１１と同じ形状としたので、オーミック電極１１と表面電極１２とが設けられた面はクラッド層２３ａの表面であるが、コンタクト層２２ｃをクラッド層２３ａと同じ形状に形成した場合にはオーミック電極１１と表面電極１２とが設けられる面はコンタクト層２２ｃの表面となる。

図１で示す例では、オーミックコンタクト電極７は複数のドット状の導電性部材からなり、その導電性部材間には透光膜８が充填されている。また、化合物半導体層１０において、透光膜８側には電流拡散層２５が設けられ、反射層６と接合層４との間にはバリア層５が設けられている。

＜化合物半導体層＞
化合物半導体層１０は、複数のエピタキシャル成長させた層を積層してなる、発光層２４を含む化合物半導体の積層構造体である。
化合物半導体層１０としては、例えば、発光効率が高く、基板接合技術が確立されているＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＩｎＡｓ層などを利用できる。ＡｌＧａＩｎＰ層は、一般式（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_ＹＩｎ_１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）で表される材料からなる層である。この組成は、発光ダイオードの発光波長に応じて、決定される。赤および赤外発光の発光ダイオードを作製する際に用いられるＡｌＧａＩｎＡｓ層の場合も同様に、構成材料の組成は発光ダイオードの発光波長に応じて決定される。
化合物半導体層１０は、ｎ型またはｐ型の何れか一の伝導型の化合物半導体であり、内部でｐｎ接合が形成される。ＡｌＧａＩｎＡｓにはＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ等も含まれる。
なお、化合物半導体層１０の表面の極性はｐ型、ｎ型のどちらでもよい。

図１に示すように、化合物半導体層１０は、例えば、コンタクト層２２ｃと、クラッド層２３ａと発光層２４と、クラッド層２３ｂと、電流拡散層２５とからなる。クラッド層２３aは、光取り出し向上の為に表面を粗面化させる表面粗面化層２３ａａと、ダブルへテロ構造の要素となるクラッド層２３ａｂの２層構造としてもよい。

コンタクト層２２ｃは、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極の接触抵抗を下げるための層であり、例えば、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなり、キャリア濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．０５μｍとする。

表面粗面化層２３ａａは、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、キャリア濃度を３×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を３μｍとする。

クラッド層２３ａｂは、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、キャリア濃度を３×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。

発光層２４は、例えば、アンドープの（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ／（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐの２０対の積層構造からなり、層厚を０．２μｍとする。
発光層２４は、ダブルへテロ構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ：ＤＨ）、単一量子井戸構造（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）などの構造を有する。ここで、ダブルへテロ構造は、放射再結合を担うキャリアを閉じ込められる構造である。また、量子井戸構造は、井戸層と井戸層を挟む２つの障壁層とを有する構造であって、ＳＱＷは井戸層が１つのものであり、ＭＱＷは井戸層が２以上のものである。化合物半導体層１０の形成方法としては、ＭＯＣＶＤ法などを用いることができる。
発光層２４から単色性に優れる発光を得るためには、発光層２４としてＭＱＷ構造を用いることが好ましい。

クラッド層２３ｂは、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、キャリア濃度を８×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。

電流拡散層２５は、例えば、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＰ層であり、キャリア濃度を５×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を２μｍとする。

化合物半導体層１０の構成は、上記に記載した構造に限られるものではなく、例えば、素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層または電流狭窄層などを有していてもよい。

（電極構造）
図２（ａ）は、本実施形態の表面電極の一例を示す平面摸式図である。図２（ｂ）は、本実施形態のオーミック電極の一例を示す平面摸式図である。図２（ｃ）は、本実施形態のオーミックコンタクト電極の一例を示す平面摸式図である。図２（ｄ）は、表面電極、オーミック電極、オーミックコンタクト電極を重ねて描いた平面摸式図である。

＜表面電極＞
表面電極１２は、パッド部１２ａとパッド部１２に連結する線状部１２ｂとからなる。
本実施形態では、パッド部１２ａは平面視して円形状であるが、円形状以外の他の形状でもよい。

線状部１２ｂは、円形状のパッド部１２ａの中心を通る直線上において直径を挟んだ周端（周端部）１２ａａａ、１２ａａｂから互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂに対して直交する方向に延在する６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる。

第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂはそれぞれ、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂの周端部１２ａａａ、１２ａａｂとは反対側の端部に接続し、パッド部１２ａから離間して配置する。他方、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄはそれぞれ、２つの周端部１２ａａａ、１２ａａｂの間の一方の円弧側と他方の円弧側のそれぞれ２個の周端部１２ａｂａ、１２ａｂｂ、１２ａｂｃ、１２ａｂｄから延在する。周端部１２ａｂａ、１２ａｂｂから延在する２本の第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂと、周端部１２ａｂｃ、１２ａｂｄから延在する２本の第２の直線部１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとはそれぞれ一直線上に、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂの延在方向に平行な方向に延在する。

本実施形態の線状部１２ｂは、２本の第1の直線部と、６本の第２の直線部とからなる構成であるが、この本数には限らない。

パッド部１２ａのサイズは、円形状の場合、直径を例えば、５０〜１５０μｍ程度とする。
また、線状部１２ｂの幅はオーミック電極１１の線状部位を覆うためにその幅より幅広となるように、例えば、２〜２０μｍ程度とする。第1の直線部及び第２の直線部のすべてについて同じ幅にする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する直線部の幅は同じであるのが好ましい。

表面電極の材料としては、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ、（Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕ、Ａｕ／Ｔａ／Ａｕ、Ａｕ／Ｗ／Ａｕ、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ）などを用いることができる。

＜オーミック電極＞
オーミック電極１１は６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなる。
本実施形態のオーミック電極１１は６本の線状部位からなる構成であるが、この本数には限らない。オーミック電極１１は表面電極の線状部１２ｂ下に不連続に配列されている形状、たとえばドット形状電極の配列としてもよい。

また、オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂの６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれに覆われる位置に配置する。
すなわち、長い２本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂのそれぞれの直下に配置しており、短い４本の線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれの直下に配置する。

このように、オーミック電極１１が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミック電極１１がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなって、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。

オーミック電極１１を構成する線状部位の幅は、表面電極１２の線状部で覆われるようにその幅より幅狭となるよう、例えば、１〜１０μｍ程度とする。幅はすべての線状部位について同じにする必要はないが、均一な光取り出しの観点から、対称な位置に配置する線状部位の幅は同じであるのが好ましい。

オーミック電極の材料としては、ＡｕＧｅＮｉ、ＡｕＧｅ、ＡｕＮｉＳｉ、ＡｕＳｉなどを用いることができる。

＜オーミックコンタクト電極＞
オーミックコンタクト電極７は平面視してドット状の複数の導電性部材からなり、後述する透光膜内に埋め込まれている。

オーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は、平面視して表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置であって、オーミック電極１１の線状部位間の中間位置上に、又は、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に、直線状に並ぶように配置する。オーミックコンタクト電極７の形状は、円柱状、楕円柱状、ドーナツ状、線状等でもよい。

具体的には、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｂａは平面視して、オーミック電極１１の線状部位１１ｂａと線状部位１１ｃａとの間の中間位置上に配置し、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｂｃはオーミック電極１１の線状部位１１ｂａと線状部位１１ｃｃとの間の中間位置上に配置し、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｂｂは平面視して、オーミック電極１１の線状部位１１ｂｂと線状部位１１ｃｂとの間の中間位置上に配置し、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｂｄはオーミック電極１１の線状部位１１ｂｂと線状部位１１ｃｄとの間の中間位置上に配置する。また、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｃａは平面視して、オーミック電極１１の線状部位１１ｂａと線状部位１１ｃｂとの間の中間位置上に配置し、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ｃｂはオーミック電極１１の線状部位１１ｃｃと線状部位１１ｃｄとの間の中間位置上に配置する。
また、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ａａは平面視して、オーミック電極１１の左端の線状部位１１ｂａの外側の、その線状部位１１ｂａからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に配置し、直線状に並んだドット状の導電性部材の群７ａｂは平面視して、オーミック電極１１の左端の線状部位１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂｂからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に配置する。

オーミック電極１１の線状部位間の中間位置までの距離ｄ１、ｄ３と、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２とは、電流が均一に拡散するように等しい距離に構成するのが好ましい。

オーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材は例えば、直径を５〜２０μｍ程度とする円柱状部材とする。
また、直線状に並ぶドット状の導電性部材の群において、隣接する導電性部材間の距離は例えば、５〜４０μｍ程度とする。

オーミックコンタクト電極７が平面視して、表面電極１２のパッド部１２ａに重ならない位置に配置するのは、オーミックコンタクト電極７がパッド部１２ａに重なる位置に配置するとパッド部の直下で発光した光がパッド部で吸収される割合が高くなってしまい、光取り出し効率が低下してしまうからであり、それを回避するためである。

オーミックコンタクト電極の材料としては、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎなどを用いることができる。

図２（ｄ）を参照して、オーミック電極１１を構成する線状部位のうち、表面電極１２のパッド部１２ａに最近接する線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄとパッド部１２ａとの最短距離ｄ４は５μｍ以上であることが好ましい。また、オーミックコンタクト電極７を構成する導電性部材のうち、表面電極１２のパッド部１２ａに最近接する導電性部材とパッド部１２ａとの最短距離ｄ５及びｄ６も５μｍ以上であることが好ましい。これらの距離ｄ４、ｄ５及びｄ６が５μｍ未満の場合は、パッド部の下方で発光した光のパッド部における光吸収低減が十分でなく、光取り出し効率の向上の十分な効果が望めないからである。
これらの距離ｄ４、ｄ５及びｄ６は、１００μｍ以下であるのが好ましい。これを超える場合は発光ダイオード（チップ）のサイズが大きくなりすぎるからである。

図３は、電極構造の他の実施形態（第２の実施形態）を示すものであり、表面電極を描いた平面摸式図である。
第２の実施形態の電極構造では、表面電極４２は平面視して円形状の２個のパッド部４２ａａ、４２ａｂを備え、パッド部４２ａａ、４２ａｂに連結する線状部４２ｂは、パッド部４２ａａの中心を通る直線上において直径を挟んだ周端から互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部４２ｂａａ、４２ｂａｂと、パッド部４２ａｂの中心を通る直線上において直径を挟んだ周端から互いに逆方向に延在する２本の第1の直線部４２ｂａｃ、４２ｂａｄと、該第1の直線部４２ｂａａ、４２ｂａｂ、４２ｂａｃ、４２ｂａｄに対して直交する方向に延在する複数の第２の直線部４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄ、４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈとからなる。
また、第２の直線部４２ｂｃａと４２ｂｃｃはパッド部４２ａａに直接連結し、第２の直線部４２ｂｃｂと４２ｂｃｄはパッド部４２ａｂに直接連結する。

第２の実施形態の電極構造においても、オーミック電極が複数の線状部位からなり、それぞれの線状部位が、平面視して表面電極４２のパッド部４２ａａ、４２ａｂに重ならない位置であって、表面電極４２の線状部４２ｂの第２の直線部４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄ、４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈのそれぞれに覆われる位置に配置する点は、第１の実施形態の場合と同様である。
また、オーミックコンタクト電極が平面視してドット状の複数の導電性部材からなり、それらのドット状の導電性部材が、平面視して表面電極１２のパッド部４２ａａ、４２ａｂに重ならない位置であって、オーミック電極の線状部位間の中間位置上に、又は、オーミック電極の両端の線状部位の外側の、その線状部位からの距離が線状部位間の中間位置までの距離と同程度の位置に、直線状に並ぶように配置する点も、第１の実施形態の場合と同様である。

オーミック電極を構成する線状部位のうち、表面電極４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂに最近接する線状部位とパッド部又はとの最短距離は５μｍ以上であることが好ましい。また、オーミックコンタクト電極を構成する導電性部材のうち、表面電極４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂに最近接する導電性部材と４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂとの最短距離も５μｍ以上であることが好ましい。
これらの距離が５μｍ未満の場合は、パッド部の下方で発光した光のパッド部における光吸収低減が十分でなく、光取り出し効率の向上の十分な効果が望めないからである。

＜透光層＞
透光層８は、オーミックコンタクト電極７を構成するドット状の導電性部材間に充填するように形成されている。
透光層８の材料としては、ＩＴＯ、ＳｉＯ_２、ＩＺＯ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ_２、ＴｉＮなどを用いることができる。

＜反射層＞
反射層６は、発光層２４からの光を反射層６で正面方向ｆへ反射させて、正面方向ｆでの光取り出し効率を向上させることができ、これにより、発光ダイオードをより高輝度化できる。
反射層６の材料としては、ＡｇＰｄＣｕ合金（ＡＰＣ）、金、銅、銀、アルミニウムなどの金属およびそれらの合金等を用いることができる。これらの材料は光反射率が高く、光反射率を９０％以上とすることができる。

＜バリア層＞
バリア層５は、金属基板に含まれる金属が拡散して、反射層６と反応するのを抑制することができる。
バリア層５の材料としては、ニッケル、チタン、白金、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
バリア層は、２種類以上の金属の組み合わせ、たとえば白金とチタンの組み合わせなどにより、バリアの性能を向上させることができる。
なお、バリア層を設けなくても、接合層にそれらの材料を添加することにより接合層にバリア層と同様な機能を持たせることもできる。

＜接合層＞
接合層４は、発光層２４を含む化合物半導体層１０等を金属基板１に接合するための層である。
接合層４の材料としては、化学的に安定で、融点の低いＡｕ系の共晶金属などを用いられる。Ａｕ系の共晶金属としては、例えば、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＩｎなどの合金の共晶組成を挙げることができる。

＜金属基板＞
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
本実施形態の金属基板１は３層の金属層１ａ，１ｂ，１ａと、その上面１ｂａ及び下面１ｂｂを覆う、エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜２とからなる。さらに、金属基板１の側面を金属保護膜２で覆うのが好ましい。

金属基板１と化合物半導体層１０との接合は、金属基板１の接合面（上面）１ｂａに、金属保護膜２を介して接合層４が接合されることによって行われている。

金属保護膜２の材料としては、密着性に優れるクロム、ニッケル、化学的に安定な白金、又は金の少なくともいずれか一つを含む金属からなるものであるのが好ましい。
金属保護膜２は密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層からなるのが最適である。
金属保護膜の厚さは特に制限はないが、エッチャントに対する耐性とコストのバランスから、０．２〜５μｍ、好ましくは、０．５〜３μｍが適正な範囲である。高価な金の場合は、厚さは２μｍ以下が望ましい。

金属基板１の厚さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましい。
金属基板１の厚さが１５０μｍより厚い場合には、発光ダイオードの製造コストが上昇して好ましくない。また、金属基板１の厚さが５０μｍより薄い場合には、ハンドリング時に割れ、かけ、反りなどが容易に生じて、製造歩留まりを低下させるおそれが発生する。

複数の金属層の構成としては、２種類の金属層すなわち、第１の金属層と第２の金属層とが交互に積層されてなるものが好ましい。
金属基板１枚あたりの第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて３〜９層とすることが好ましく、３〜５層とすることがより好ましい。
第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて２層とした場合には、厚さ方向での熱膨張が不均衡となり、金属基板１の反りが発生する。逆に、第１の金属層と第２の金属層の層数を合わせて９層より多くした場合には、第１の金属層と第２の金属層の層厚をそれぞれ薄くする必要が生じる。第１の金属層または第２の金属層からなる単層基板の層厚を薄くして作製することは困難であり、各層の層厚を不均一にして、発光ダイオードの特性をばらつかせるおそれが発生する。さらに、単層基板の製造が困難であることから、発光ダイオードの製造コストを悪化させるおそれも生じる。

第１の金属層と第２の金属層の層数は、合わせて奇数とすることがより好ましい（この場合、最外側の層が第１の金属層）。
特に３層として、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなるものとすることが好ましい。この場合、挟む二層の金属層を同じエッチャントを用いて湿式エッチングで切断予定ラインに相当する部分を除去することができる。

金属基板の表面は、上述の通り金属保護膜２があるが、この金属保護膜が金属基板１側からＮｉ膜、Ａｕ膜の順に形成されていると、接合層としてＡｕ−Ｓｉを用いる場合に好ましい。また、金属基板の表面にダイボンド用の共晶金属を形成しても良い。ダイボンドの接合を電気的接触が安定な共晶接合とすることができる。
化合物半導体層１０に金属基板１を接合する方法は、上記の共晶接合の他、拡散接合、接着剤、常温接合などの公知の技術を適用してもよい。

＜第１の金属層＞
第１の金属層は、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第２の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、第１の金属層は少なくとも化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。

第１の金属層としては、例えば、銀（熱膨張係数＝１８．９ｐｐｍ／Ｋ）、銅（熱膨張係数＝１６．５ｐｐｍ／Ｋ）、金（熱膨張係数＝１４．２ｐｐｍ／Ｋ）、アルミニウム（熱膨張係数＝２３．１ｐｐｍ／Ｋ）、ニッケル（熱膨張係数＝１３．４ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。
なお、第１の金属層の層厚と第２の金属層の層厚とは異なっていてもよい。さらに、金属基板１が複数の第１の金属層と第２の金属層により形成される場合に、各層の層厚はそれぞれ異なっていてもよい。

第１の金属層の合計の厚さは、金属基板１の厚さの５％以上５０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。第１の金属層の合計の厚さが金属基板１の厚さの５％未満の場合は、熱膨張係数が高い第１の金属層の効果が小さくなり、ヒートシンク機能が低下する。逆に、第１の金属層の厚さが金属基板１の厚さの５０％を超える場合は、金属基板１を化合物半導体層１０と接続させたときの熱による金属基板１の割れを抑制できない。つまり、第１の金属層と化合物半導体層１０との間の大きな熱膨張係数の差により、熱による金属基板１の割れを発生させて、接合不良発生を招く場合が生じる。
特に、第１の金属層として銅を用いた場合には、銅の合計の厚さが、金属基板１の厚さの５％以上４０％以下であることが好ましく、１０％以上３０％以下であることがより好ましく、１５％以上２５％以下であることが更に好ましい。
第１の金属層の層厚は、５μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下とすることがより好ましい。

＜第２の金属層＞
第２の金属層は、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、その熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より小さい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第１の金属層として化合物半導体層より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、第２の金属層はその熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数より大きい材料からなることが好ましい。

例えば、化合物半導体層としてＡｌＧａＩｎＰ層（熱膨張係数＝約５．３ｐｐｍ／Ｋ）を用いた場合には、第２の金属層としてモリブデン（熱膨張係数＝５．１ｐｐｍ／Ｋ）、タングステン（熱膨張係数＝４．３ｐｐｍ／Ｋ）、クロム（熱膨張係数＝４．９ｐｐｍ／Ｋ）およびこれらの合金などを用いることが好ましい。

本発明の一実施形態の発光ダイオード１００として、発光層２４を含む化合物半導体層１０に金属基板１が接合された発光ダイオード１００であって、金属基板１は、第１の金属層と第２の金属層とが交互に積層されてなり、第１の金属層は、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より大きく、第２の金属層は、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より小さい材料からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。

本発明の一実施形態の発光ダイオード１００として、第２の金属層の材料が、化合物半導体層１０の熱膨張係数の±１．５ｐｐｍ／Ｋ以内となる熱膨張係数を有する材料である構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。

本発明の一実施形態の発光ダイオード１００として、第１の金属層が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケルまたはこれらの合金からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。

本発明の一実施形態の発光ダイオード１００として、第２の金属層が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。

本発明の一実施形態の発光ダイオード１００として、第１の金属層が銅からなり、第２の金属層がモリブデンからなり、第１の金属層と第２の金属層との層の数が合わせて３層以上９層以下とされている構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。

［発光ダイオードの製造方法］
次に、本発明の一実施形態である発光ダイオードの製造方法について説明する。

＜金属基板の製造工程＞
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、金属基板の製造工程を説明するための金属基板の一部の断面模式図である。
金属基板１として、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より大きい第１の金属層１ｂと、熱膨張係数が化合物半導体層１０の材料より小さい第２の金属層１ｂとを採用して、ホットプレスして形成する。

具体的にはまず、２枚の略平板状の第１の金属層１ｂと、１枚の略平板状の第２の金属層１ａを用意する。例えば、第１の金属層１ｂとしては厚さ１０μｍのＣｕ、第２の金属層１ａとしては厚さ７５μｍのＭｏを用いる。
次に、図４（ａ）に示すように、２枚の第１の金属層１ｂの間に第２の金属層１ａを挿入してこれらを重ねて配置する。

次に、重ね合わせたそれらの金属層を所定の加圧装置に配置して、高温下で第１の金属層１ｂと第２の金属層１ａに矢印の方向に荷重をかける。これにより、図４（ｂ）に示すように、第１の金属層２１がＣｕであり、第２の金属層２２がＭｏであり、Ｃｕ（１０μｍ）／Ｍｏ（７５μｍ）／Ｃｕ（１０μｍ）の３層からなる金属基板１を形成する。
金属基板１は、例えば、熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／Ｋとなり、熱伝導率は２２０Ｗ／ｍ・Ｋとなる。

次に、図４（ｃ）に示すように、金属基板１の全面すなわち、上面、下面及び側面を覆う金属保護膜２を形成する。このとき、金属基板は各発光ダイオードに個片化のために切断される前なので、金属保護膜が覆う側面とは金属基板（プレート）の外周側面である。従って、個片化後の各発光ダイオードの金属基板１の側面を金属保護膜２で覆う場合には別途、金属保護膜で側面を覆う工程を実施する。
図４（ｃ）は、金属基板（プレート）の外周端側でない箇所の一部を示しているものであり、外周側面の金属保護膜は図に表れていない。

金属保護膜は公知の膜形成方法を用いることができるが、側面を含めた全面に膜形成が
できるめっき法が最も好ましい。
例えば、無電解めっき法では、ニッケルその後、金をめっきし、金属基板の上面、側面、
下面をニッケル膜及び金膜（金属保護膜）で覆われた金属基板６を作製できる。
めっき材質は、特に制限はなく、銅、銀、ニッケル、クロム、白金、金など公知の材質
が適用できるが、密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層が最適であ
る。
めっき法は、公知の技術、薬品が使用できる。電極が不要な無電解めっき法が、簡便で
望ましい。

＜化合物半導体層の形成工程＞
まず、図５に示すように、半導体基板（成長用基板）２１の一面２１ａ上に、複数のエピタキシャル層を成長させて化合物半導体層１０を含むエピタキシャル積層体３０を形成する。
半導体基板２１は、エピタキシャル積層体３０形成用基板であり、例えば、一面２１ａが（１００）面から１５°傾けた面とされた、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶基板である。エピタキシャル積層体３０としてＡｌＧａＩｎＰ層またはＡｌＧａＡｓ層を用いる場合、エピタキシャル積層体３０を形成する基板として砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板を用いることができる。

化合物半導体層１０の形成方法としては、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシャル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＭＢＥ）法や液相エピタキシャル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｉｃｙ：ＬＰＥ）法などを用いることができる。

本実施形態では、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ_３）_３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ_３）_３Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、各層をエピタキシャル成長させる。
なお、Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ_５Ｈ_５）_２Ｍｇ）を用いる。また、Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を用いる。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ_３）又はアルシン（ＡｓＨ_３）を用いる。
なお、ｐ型の電流拡散層（ＧａＰ層）２５は、例えば、７５０°Ｃで成長させ、その他のエピタキシャル成長層は、例えば、７３０°Ｃで成長させる。

具体的には、まず、半導体基板２１の一面２１ａ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなる緩衝層２２ａを成膜する。緩衝層２２ａとしては、例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓを用い、キャリア濃度を２×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．２μｍとする。

次に、本実施形態では、緩衝層２２ａ上に、Ｓｉドープしたｎ型の（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂを成膜する。
エッチングストップ層２２ｂは、半導体基板をエッチング除去する際、クラッド層および発光層までがエッチングされてしまうことを防ぐための層であり、例えば、Ｓｉドープの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、層厚を０．５μｍとする。

次に、エッチングストップ層２２ｂ上に、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなるコンタクト層２２ｃを成膜する。

次に、コンタクト層２２ｃ上に、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる表面粗面化層２３ａａを成膜する。

次に、コンタクト層２２ｃ上に、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるクラッド層２３ａｂを成膜する。

次に、クラッド層２３ａ上に、アンドープの（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ／（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐの２０対の積層構造からなる発光層２を成膜する。

次に、発光層２４上に、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるクラッド層２３ｂを成膜する。

次に、クラッド層２３ｂ上に、Ｍｇドープしたｐ型のＧａＰ層２５を成膜する。

次に、ｐ型のＧａＰ層２５の半導体基板２１と反対側の面２５ａを、表面から１μｍの深さに至るまで鏡面研磨して、表面の粗さを、例えば、０．１８ｎｍ以内とする。

なお、クラッド層と発光層との間にガイド層を設けてもよい。

＜オーミックコンタクト電極の形成工程＞
次に、図６に示すように、ｐ型のＧａＰ層２５上にオーミックコンタクト電極７を形成する。
まず、ｐ型のＧａＰ層２５全面に、例えば、ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ_２膜（透光膜）８を形成する。

次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、ＳｉＯ_２膜８に、オーミックコンタクト電極７を構成する導電性部材を埋め込むための複数の貫通孔を形成する。この複数の貫通孔は、後の工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置であって、後の工程で形成するオーミック電極１１の線状部位間の中間位置上に、又は、オーミック電極１１の両端の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの外側の、その線状部位１１ｂａ、１１ｂｂからの距離ｄ２が線状部位間の中間位置までの距離ｄ１と同程度の位置に、直線状に並ぶように形成する。

直線状に並ぶ複数の貫通孔の群において、隣接する貫通孔間の距離は例えば、５〜４０μｍ程度とする。
また、貫通孔のうち、後の工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａとの最短距離は５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。

具体的には、それらの貫通孔に対応する孔を有するフォトレジストパターンをＳｉＯ_２膜８上に形成し、フッ酸系のエッチャントを用いて貫通孔に対応する箇所のＳｉＯ_２膜８を除去することにより、ＳｉＯ_２膜８に複数の貫通孔を形成する。

次に、例えば、蒸着法を用いて、ＳｉＯ_２膜８の複数の貫通孔にオーミックコンタクト電極７の材料であるＡｕＢｅ合金を形成する。

＜反射層の形成工程＞
次に、図７に示すように、オーミックコンタクト電極７及びＳｉＯ_２膜８上に反射層６を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ＡＰＣ若しくはＡｕからなる反射層６をオーミックコンタクト電極７及びＳｉＯ_２膜８上に形成する。

＜バリア層の形成工程＞
次に、図７に示すように、反射層６上にバリア層５を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、ニッケルからなるバリア層５を反射層６上に形成する。

＜接合層の形成工程＞
次に、図７に示すように、バリア層５上に接合層４を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、Ａｕ系の共晶金属であるＡｕＧｅからなる接合層４をバリア層５上に形成する。

＜金属基板の接合工程＞
次に、図８に示すように、エピタキシャル積層体３０や反射層６等を形成した半導体基板２１と、金属基板の製造工程で形成した金属基板１とを減圧装置内に搬入して、その接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとが対向して重ね合わされるように配置する。
次に、減圧装置内を３×１０^−５Ｐａまで排気した後、重ね合わせた半導体基板２１と金属基板１とを４００℃に加熱した状態で、５００ｋｇの荷重を印加して接合層４の接合面４ａと金属基板１の接合面１ａとを接合して、接合構造体４０を形成する。

＜半導体基板および緩衝層除去工程＞
次に、図９に示すように、接合構造体４０から、半導体基板２１及び緩衝層２２ａをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去する。
このとき、本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。

＜エッチングストップ層除去工程＞
次に、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去する。これにより、発光層２４を含む化合物半導体層１０が形成される。
本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。

＜オーミック電極の形成工程＞
次に、図１０に示すように、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金を全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、ＡｕＧｅＮｉ合金からなる膜をパターニングして、図２（ｂ）に示すような６本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄからなるオーミック電極１１を形成する。

上記オーミック電極形成工程のパターニングで用いたマスクを用いて、コンタクト層１２ｃのうち、例えば、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）／過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）／純水（Ｈ2０）混合液により、オーミック電極１１の下以外の部分をエッチングで除去する。これにより、オーミック電極１１とコンタクト層１２ｃの平面形状は図１０に示すように、実質的に同一の形状となる。

オーミック電極１１のそれぞれの線状部位は、後述する工程で形成する表面電極１２のパッド部１２ａに平面視して重ならない位置であって、表面電極１２の線状部１２ｂの６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄのそれぞれに覆われる位置に形成する。
また、オーミック電極１１を構成する線状部位のうち、表面電極１２のパッド部１２ａに最近接する線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄとパッド部１２ａとの最短距離は５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。

＜表面電極の形成工程＞
次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、オーミック電極１１を覆うように、パッド部１２ａ及び該パッド部に連結する線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成する。
具体的には例えば、蒸着法を用いて、厚さ０．３μｍのＡｕ層、厚さ０．３μｍのＴｉ層、厚さ１μｍのＡｕ層を順に全面に成膜し、次に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ膜をパターニングして、図２（ａ）に示すようなパッド部１２ａと該パッド部に連結する２本の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂと、６本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄとからなる線状部１２ｂとからなる表面電極１２を形成する。

第２の直線部のそれぞれは、オーミック電極１１を構成する６本の線状部位のそれぞれを覆う位置に形成する。

＜個片化工程＞
次に、ウェハ上の発光ダイオードを個片化する。
切断する領域の半導体層を除去した後に、以上の工程で形成された金属基板を含む構造
体をレーザで例えば、３５０μm間隔で切断し、発光ダイオード１００を作製する。

＜金属基板側面の金属保護膜形成工程＞
個片化された各発光ダイオード１００では、金属基板の側面には金属保護膜は形成されていないが、上面及び下面の金属保護膜の形成条件と同様な条件で、切断された金属基板の側面に金属保護膜を形成してもよい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
本実施例では、特性評価のために発光ダイオードランプを作製して、特性評価を行った。

（実施例１）
まず、厚さ７５μｍのＭｏ層（箔、板）、２枚の厚さ１０μｍのＣｕ層（箔、板）で挟み、加熱圧着して厚さ９５μｍの金属板プレート（個片化の切断前）を形成した。この金属板プレートの上面と下面を研磨し、上面を光沢面とした後に、有機溶剤で洗浄し、汚れを除去した。次に、この金属板プレートの全面に、無電解めっき法により金属保護膜として２μｍのＮｉ層、１μｍのＡｕ層を順に形成して金属基板（個片化の切断前の金属基板）１を作製した。

次に、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶からなるＧａＡｓ基板２１上に、化合物半導体層を順次積層して発光波長６２０ｎｍのエピタキシャルウェーハを作製した。
ＧａＡｓ基板２１は、（１００）面から（０−１−１）方向に１５°傾けた面を成長面とし、キャリア濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３とした。化合物半導体層としては、ＳｉをドープしたＧａＡｓからなるｎ型の緩衝層２２ａ、Ｓｉドープの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるエッチングストップ層２２ｂ、ＳｉドープのＧａＡｓからなるｎ型のコンタクト層２２ｃ、Ｓｉドープの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるｎ型の表面粗面化層２３ａａ、ＳｉドープのＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるｎ型の上部クラッド層２３ａｂ、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ／（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐの２０対からなる井戸層／バリア層の発光層２４、Ａｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるｐ型の下部クラッド層２３ｂ、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰからなる電流拡散層２５である。

本実施例では、減圧有機金属化学気相堆積装置法（ＭＯＣＶＤ装置）を用い、直径５０ｍｍ、厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板に化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、エピタキシャルウェーハを形成した。エピタキシャル成長層を成長させる際、ＩＩＩ族構成元素の原料としては、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ_３）_３Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ_３）_３Ｉｎ）を使用した。また、Ｍｇのドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ_５Ｈ_５）_２Ｍｇ）を使用した。また、Ｓｉのドーピング原料としては、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ_３）、アルシン（ＡｓＨ_３）を使用した。また、各層の成長温度としては、ｐ型ＧａＰからなる電流拡散層は、７５０℃で成長させた。その他の各層では７００℃で成長させた。

ＧａＡｓからなる緩衝層は、キャリア濃度を約１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約０．５μｍとした。エッチングストップ層は、キャリア濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約０．５μｍとした。コンタクト層は、キャリア濃度を約１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約０．０５μｍとした。表面粗面化層は、キャリア濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約３μｍとした。上部クラッド層は、キャリア濃度を約２×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約０．５μｍとした。井戸層は、アンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐとし、バリア層はアンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐとした。また、井戸層とバリア層とを交互に２０対積層した。下部クラッド層は、キャリア濃度を約８×１０^１７ｃｍ^−３、層厚を約０．５μｍとした。ＧａＰからなる電流拡散層は、キャリア濃度を約５×１０^１８ｃｍ^−３、層厚を約３μｍとした。

次に、電流拡散層２５を表面から約２μｍの深さに至る領域まで研磨して、鏡面加工した。この鏡面加工によって、電流拡散層の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。

次に、電流拡散層２５上に、ＳｉＯ_２膜８及び図２（ｃ）に示したパターンのＡｕＢｅ合金からなるオーミックコンタクト電極７を形成した。
ＳｉＯ_２膜８は厚さ０．３μｍとして、オーミックコンタクト電極７を構成する円柱状の導電性部材は直径９μｍとし、直線上に隣接する導電性部材の間隔１０μｍとした。

次に、ＳｉＯ_２膜８及びオーミックコンタクト電極７上に、蒸着法を用いて、厚さ０．７μｍのＡｕ膜からなる反射層６を形成した。
次に、反射層６上に、蒸着法を用いて、厚さ０．５μｍのＴｉ膜からなるバリア層５を形成した。
次に、バリア層５上に、蒸着法を用いて、厚さ１．０μｍのＡｕＧｅからなる接合層４を形成した。

次に、ＧａＡｓ基板上に化合物半導体層及び反射層６等を形成した構造体（図７参照）と、金属基板１とを対向して重ね合わせるように配置して減圧装置内に搬入し、４００℃で加熱した状態で、５００ｋｇ重の荷重でそれらを接合して接合構造体を形成した。

次に、接合構造体から、化合物半導体層の成長基板であるＧａＡｓ基板２１と緩衝層２２ａとをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去し、さらに、エッチングストップ層２２ｂを塩酸系エッチャントにより選択的に除去した。

次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面に、蒸着法を用いて、図２（ｂ）に示したパターンの厚さ０．１μｍのＡｕＧｅＮｉ合金からなるオーミック電極１１を形成した。
６本の線状部位の幅はいずれも４μｍとし、線状部位１１ｂａ、１１ｂｂの長さは２７０μｍ、線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄの長さは８５μｍとした。
また、線状部位１１ｂａ、１１ｂｂと表面電極１２のパッド部１２ａとの最近接距離は４５μｍとし、線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄと表面電極１２のパッド部１２ａとの最近接距離は１０μｍとした。
なお、線状部位１１ｂａ、１１ｂｂと表面電極１２のパッド部１２ａとの最近接距離は表面電極１２の第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂの長さに一致する。

次に、化合物半導体層１０のオーミックコンタクト電極７と反対側の面にオーミック電極１１を覆うように、蒸着法を用いて、図２（ａ）に示したパターンの厚さ１．６μｍのパッド部１２ａ及び線状部１２ｂからなる表面電極１２を形成した。
パッド部１２ａは直径１００μｍとし、線状部１２ｂの幅は第1の直線部及び第２の直線部共に８μｍとした。
また、第1の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂの長さは４３μｍとし、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂの長さは２７０μｍとし、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄの長さは１００μｍとした。

オーミック電極１１を構成する線状部位のうち、表面電極１２のパッド部１２ａに最近接する線状部位１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄとパッド部１２ａとの最短距離ｄ４（図２（ｄ）参照）は、１０μｍとした。また、オーミックコンタクト電極７を構成する導電性部材のうち、表面電極１２のパッド部１２ａに最近接する導電性部材とパッド部１２ａとの最短距離ｄ５及びｄ６はそれぞれ１０μｍ、１３μｍとした。

次に、チップに分離する為の切断予定部分を化合物半導体層１０から接合層４まで除去し、金属基板１をレーザーダイシングにより、３５０μｍピッチで正方形に切断した。
次に、上述のように作製した実施例１の発光ダイオードチップをマウント基板上に実装して発光ダイオードランプを組み立てた。

この発光ダイオード（発光ダイオードランプ）の特性を評価した結果、ｎ型及びｐ型オーミック電極間に電流を流したところ、ドミナント波長６２０ｎｍとする赤色光が出射された。順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖ_Ｆ）は１．９５Ｖであった。順方向電流を２０ｍＡとした際の発光出力は８．５ｍＷであった。
このランプ２０個を、温度６０℃、湿度９０％の高温高湿環境下で、通電試験（３０ｍＡ通電）を１０００時間実施した。その発光出力の残存率の平均は９８％、Ｖ_Ｆの変動はほとんどなく９９％であった。

ＧａＡｓ基板２１、ＧａＡｓ緩衝層２２ａ及びエッチングストップ層２２ｂを溶解除去後、接合収率を測定した結果、収率は理論面積に対して、９７％が正常であった。
ここで、理論面積（Ｓ）とは、接合前の実効的な面積として円形からオリフラ部分と周辺のべべリング領域を差し引いた面積で、５０ｍｍφウエハの場合Ｓ＝１９．５ｃｍ^２となる。
また、接合収率は、接合後に測定した接合部分の面積Ｘの理論面積Ｓに対するもので、接合収率＝Ｘ／Ｓ×100（％）で算出する。接合部の面積は、たとえば接合部分を除去した後に面積計で測定するなどして求めることができる。

（実施例２）
実施例２は、実施例１と比較すると、第２の実施形態（図３参照）の電極構造を備える点が異なり、他の構成は同じである。電極の層厚及び材料は実施例１と同じである。

実施例２では、表面電極４２のパッド部パッド部４２ａａ及び４２ａｂの直径は１２０μｍとし、表面電極４２の線状部の幅はすべて８μｍとした。また、第1の直線部の長さは１３５μｍとした。第２の直線部１２の長さは１０００μｍとし、第２の直線部１２のそれぞれの間隔は９２μｍとした。
また、オーミック電極の線状部位の幅はすべて４μｍとし、長さについては、表面電極４２の第２の線状部４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄの直下の線状部位は４００μｍとし、第２の線状部４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈの直下は９８０μｍとした。
また、オーミックコンタクト電極を構成する円柱状の導電性部材は直径９μｍとし、直線上に隣接する導電性部材の間隔は２６μｍとした。

オーミック電極を構成する線状部位のうち、表面電極４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂに最近接する線状部位とパッド部４２ａａ又は４２ａｂとの最短距離（図２（ｄ）の「ｄ４」に相当）は、３０μｍとした。また、オーミックコンタクト電極を構成する導電性部材のうち、表面電極４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂに最近接する導電性部材とパッド部４２のパッド部４２ａａ又は４２ａｂとの最短距離（図２（ｄ）の「ｄ５」、「ｄ６」に相当）は、２１μｍとした。

次に、チップに分離する為の切断予定部分を化合物半導体層１０から接合層４まで除去し、金属基板１をレーザーダイシングにより、１１００μｍピッチで正方形に切断した。
次に、上述のように作製した実施例１の発光ダイオードチップをマウント基板上に実装して発光ダイオードランプを組み立てた。

この発光ダイオード（発光ダイオードランプ）の特性を評価した結果、ｎ型及びｐ型オーミック電極間に電流を流したところ、ドミナント波長６２０ｎｍとする赤色光が出射された。順方向に３５０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖ_Ｆ）は２．０５Ｖであった。順方向電流を３５０ｍＡとした際の発光出力は１７０ｍＷであった。
このランプ２０個を、温度６０℃、湿度９０％の高温高湿環境下で、通電試験（１００ｍＡ通電）を１０００時間実施した。その発光出力の残存率の平均は９６％、Ｖ_Ｆの変動はほとんどなく９９％であった。

ＧａＡｓ基板、ＧａＡｓ緩衝層２２ａ及びエッチングストップ層２２ｂを溶解除去後、接合収率を測定した結果、収率は理論面積に対して、９７％が正常であった。

１ 金属基板
１ａ、１ｂ 金属層
１ｂａ 上面
１ｂｂ 下面
２ 金属保護膜
４ 接合層
６ 反射層
７ オーミックコンタクト電極
７ａａ、７ａｂ、７ｂａ、７ｂｂ、７ｂｃ、７ｂｄ、７ｃａ、７ｃｂ ドット状の導電性部材の群
１０ 化合物半導体層
１１ オーミック電極
１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ、１１ｃｃ、１１ｃｄ 線状部位
１２ 表面電極
１２ａ パッド部
１２ｂ 線状部
１２ｂａａ、１２ｂａｂ 第1の直線部
１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ、１２ｂｃｃ、１２ｂｃｄ 第２の直線部
２１ 半導体基板（成長用基板）
４２ 表面電極
４２ａａ、４２ａｂ パッド部
４２ｂ 線状部
４２ｂａａ、４２ｂａｂ、４２ｂａｃ、４２ｂａｄ 第1の直線部
４２ｂｃａ、４２ｂｃｂ、４２ｂｃｃ、４２ｂｃｄ、４２ｂｂａ、４２ｂｂｂ、４２ｂｂｃ、４２ｂｂｄ、４２ｂｂｅ、４２ｂｂｆ、４２ｂｂｇ、４２ｂｂｈ 第２の直線部
１００ 発光ダイオード

Claims (10)

1. 成長用基板を用いて、発光層と該発光層を挟む第１のクラッド層及び第２のクラッド層とを含む化合物半導体層を成長させ、該化合物半導体層を支持する金属基板を接合した後に、前記成長用基板をエッチャントを用いて除去して製造される発光ダイオードであって、
   前記金属基板は、一体とされた複数の金属層と、その一体とされた複数の金属層の上面及び下面を覆う、前記エッチャントに対して耐性を有する金属保護膜とからなり、
   前記金属基板と前記化合物半導体層との間には金属基板側から順に接合層と反射層とオーミックコンタクト電極とが設けられ、
   前記化合物半導体層の前記金属基板の反対側には順に、オーミック電極と、パッド部及び該パッド部に連結する複数の線状部からなる表面電極とが設けられており、
   前記オーミック電極の表面は前記線状部により覆われており、
   前記オーミックコンタクト電極及び前記オーミック電極は平面視して、前記パッド部に重ならない位置に形成されている、ことを特徴とする発光ダイオード。
2. 前記一体とされた複数の金属層が、銅層とモリブデン層とが交互に積み重なってなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
3. 前記金属保護膜が、前記一体とされた複数の金属層側から順に、ニッケル膜、金膜が積層されてなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発光ダイオード。
4. 前記パッド部は、平面視して円形状であり、
   前記線状部は、円形状の前記パッド部の中心を通る直線上に直径を挟んで周端からその直線方向に延在する２本の第1の直線部と、該第1の直線部に対して直交する方向に延在する複数の第２の直線部とからなり、
   前記オーミックコンタクト電極は平面視して、隣接する前記第２の直線部の間にそれらの隣接する前記第２の直線部の各々からほぼ等距離の位置に、該第２の直線部の延在する方向に沿って離間して配置する複数の導電性部材からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
5. 前記パッド部が複数の円形状パッドからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
6. 前記オーミックコンタクト電極及び前記オーミック電極は、平面視して前記パッド部の外周から５μｍ以上離間して前記パッド部に重ならない位置に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
7. 前記金属保護膜はさらに前記一体とされた複数の金属層の側面を覆っていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
8. 前記発光層が、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の発光ダイオードを備えることを特徴とする発光ダイオードランプ。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の発光ダイオードを複数個搭載した照明装置。

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