JP2014082321A - 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】発光出力を維持したまま、低順方向電圧を達成された発光ダイオード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１００は、金属反射膜４と化合物半導体層２０との間には複数のドット状のオーミックコンタクト電極７が設けられ、化合物半導体層の前記半導体基板の反対側には順に、オーミック電極１１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１２とが設けられており、オーミック電極１１の表面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及び前記オーミック電極１１は平面視して、パッド部に重ならない位置に形成され、複数のオーミックコンタクト電極７のうち、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が線状部に重なる位置に配置することを特徴とする。
【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。

このため、最近では、より高輝度のＬＥＤ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、しかる後、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て、接合型ＬＥＤを構成する技術が開示されている（例えば、特許文献１〜７参照）。

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 特開２００６−３２９５２号公報

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。表面電極のパッド部での光の吸収の問題は高輝度発光ダイオードにおいては特に顕著になる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、表面電極における光吸収が低減されると共に、化合物半導体層を挟むオーミック電極の配置関係を改良することにより高発光出力を維持したまま、低順方向電圧を達成された発光ダイオード、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、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た。また、発光層を含む化合物半導体層の半導体基板側に配置する離散して配置する複数のオーミックコンタクト電極のうち、所定の割合のオーミックコンタクト電極が平面視して表面電極のパッド部に連結する線状部に重なる位置に配置する構成が高発光出力を維持したまま、低順方向電圧を達成することを見出し、本発明を完成した。従来、発光層を含む化合物半導体層の半導体基板側に配置する離散して配置する複数のオーミックコンタクト電極を、平面視して表面電極のパッド部に連結する線状部に重ならない位置に配置する構成とする方が、素子全体に電流が拡がり、好ましいと考えられていた。

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。
（１）半導体基板上に、接合層と、金属反射膜を含む反射構造部と、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とを順に備え、前記金属反射膜と前記化合物半導体層との間には、複数のドット状のオーミックコンタクト電極が設けられ、前記化合物半導体層の前記半導体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前記複数のオーミックコンタクト電極のうち、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が前記線状部に重なる位置に配置することを特徴とする発光ダイオード。
（２）前記パッド部は平面視して円形状であ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）前記線状部は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）前記線状部は、円形状の前記パッド部の周端に接して延在する２本の第２の直線部から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。
（５）前記反射構造部が、透明誘電体膜と金属膜とからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（６）前記透明誘電体膜の厚さが、発光ダイオードが発光する波長の透明誘電体膜中での波長の３／４倍または５／４倍であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
（７）前記透明誘電体膜がＳｉＯ_２であることを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の発光ダイオード。
（８）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１〜７のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（９）前記半導体基板がＧｅ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＧａＡｓのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１０）前記接合層がＡｕ層、ＡｕＧｅ層、ＡｕＳｎ層、ＡｕＳｉ層、ＡｕＩｎ層のいずれかの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１１）前記発光層が、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
（１２）請求項１〜１１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。
（１３）請求項１〜１１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。

本発明の発光ダイオードによれば、表面電極における光吸収が低減されると共に、高発光出力を維持したまま、低順方向電圧を達成することができる。

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。 （ａ）は本発明の第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り、（ｂ）はそのオーミック電極の平面摸式図であり、（ｃ）はそのオーミックコンタクト電極の平面摸式図であり、（ｄ）はその表面電極、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（電極配置構造のみ）を示す平面摸式図である。 本発明の発光ダイオードの電極構造の他の実施形態（電極配置構造のみ）を示す平面摸式図である。 本発明の発光ダイオードの電極構造の他の実施形態（電極配置構造のみ）を示す平面摸式図である。 本発明の発光ダイオードの電極構造の他の実施形態（電極配置構造のみ）を示す平面摸式図である。 本発明の発光ダイオードの電極構造の他の実施形態（電極配置構造のみ）を示す平面摸式図である。 （ａ）は図９に示す従来の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＡ）と、図２に示す本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＢ）のＩ_Ｆ−Ｖ_Ｆ特性を示すグラフであり、（ｂ）はそのＩ_Ｆ−Ｐｏ特性を示すグラフである。 従来の電極配置構造を示す平面摸式図である。 図２に示す本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオードについて、線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の割合（比率）に対する順方向電圧（Ｖ_Ｆ）及び発光出力（Ｐo）の関係を示すグラフである。 ＳｉＯ_２からなる透明誘電体膜の厚さと、反射率（縦軸右側）及び照度（縦軸左側）との関係を示すグラフである。 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。 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、半導体基板１上に、接合層２と、金属反射膜４を含む反射構造部９と、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２０とを順に備え、前記金属反射膜４と前記化合物半導体層２０との間には、複数のドット状のオーミックコンタクト電極７が設けられ、前記化合物半導体層の前記半導体基板の反対側には順に、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複数の線状部１２ｂからなる表面電極１２とが設けられており、前記オーミック電極１１の表面は前記線状部１２ｂにより覆われており、前記オーミックコンタクト電極７及び前記オーミック電極１１は平面視して、前記パッド部１２ａに重ならない位置に形成され、前記複数のオーミックコンタクト電極７のうち、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が前記線状部に重なる位置に配置することを特徴とする。

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明誘電体膜８が充填されている。また、化合物半導体層２０の透明誘電体膜８側には下部電流拡散層５が設けられ、表面電極側には上部電流拡散層６が設けられている。また、金属反射膜４と接合層２との間には拡散防止層３が設けられている。

＜化合物半導体層＞
化合物半導体層２０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２０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２０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２０の表面の極性はｐ型、ｎ型のどちらでもよい。

図１に示す例では、化合物半導体層２０は、例えば、コンタクト層２２ｃと、上部電流拡散層６と、クラッド層２３ａと、発光層２４と、クラッド層２３ｂと、下部電流拡散層５とからなる。上部電流拡散層６は、光取出しのために表面を粗面化させてもよい。また表面粗面化層を含む２層以上の構造としてもよい。

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２×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．０５μｍとする。

上部電流拡散層６は例えば、Ｓｉドープの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５．０μｍとする。

クラッド層２３ａは例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を２×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。

発光層２４としては例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなるものを用いることができる。
具体的には、例えば、井戸層としてアンドープのＩｎＧａＡｓ層を５層、バリア層として（Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５）Ａｓ層を４層の積層構造からなり、それぞれの層厚を０．００７μｍとする。発光層２４とクラッド層２３ａとの間にガイド層を備えてもよい。ガイド層は例えば、（Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．７５）Ａｓからなり、層厚を０．０５μｍ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ものとすることができる。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２０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、クラッド層２３ｂとしては例えば、Ｍｇをドープしたｎｐ型のＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。発光層２４とクラッド層２３ｂとの間にガイド層を備えてもよい。ガイド層は例えば、（Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．７５）Ａｓからなり、層厚を０．３μｍとする。

下部電流拡散層５は例えば、Ｍｇドープのｐ型のＧａＰからなり、５×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を２μｍとすることができる。
また、下部電流拡散層５として積層構造としてもよく、例えば、Ｍｇドープの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚０．０５μｍとする層と、ＭｇドープのＧａ_０．７Ｉｎ_０．３Ｐからなり、４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を０．０２μｍとする層と、ＭｇドープのＧａＰからなり、５×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を３．５μｍとする層との積層構造のものを用いることができる。

化合物半導体層２０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＞
図２（ａ）に示すように、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４本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ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から延在する。周端部１２ａｂａから延在する第２の直線部１２ｂｃａと、周端部１２ａｂｂから延在する第２の直線部１２ｂｃｂ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、４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＞
図２（ｂ）に示すように、オーミック電極１１は４本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂからなる。
本実施形態のオーミック電極１１は４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４本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ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２本の線状部位１１ｃａ、１１ｃｂはそれぞれ、第２の直線部１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ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。表面電極１２の材料は化合物半導体層と直接接触した場合にオーミック接合を形成しにくくショットキー接合を形成しやすい材料であるため、オーミック電極を介さずに接触しているパッド部１２ａの抵抗はオーミック電極１１の部分の抵抗に比べ大きい。それにより、電流はパッド部１２ａの下部には実質的に流れないで、オーミック電極１１に流れる。

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、例えば、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＞
図２（ｃ）に示すように、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、後述する透明誘電体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（すなわち、離散して配置する導電性部材）は、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が表面電極１２の線状部１２ｂに重なる位置に配置し、残りは表面電極の１２の線状部１２ｂに重ならない位置に配置する。
オーミックコンタクト電極７の形状は特に制限はなく、円柱状、楕円柱状、ドーナツ状、線状等でもよい。

図２に示す例では、複数のオーミックコンタクト電極７は、表面電極の１２の第１の直線部１２ｂａａ、１２ｂａｂに平行に並ぶオーミックコンタクト電極７の複数の列が、第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂに平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極７の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極７の個数は紙面の上から下へ順に、7個（第１列）、６個（第２列）、４個（第３列）、２個（第４列）、４個（第５列）、６個（第６列）、７個（第７列）となっており、第１列及び第7列は交互に３個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第３列及び第５列は２個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第２列、第６列及び第４列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。平面視して線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極は、表面電極の１２のパッド部１２ａを囲むように配置する構成となっている。
図２に示す例では、合計で３６個のオーミックコンタクト電極７のうち、１０個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約２８％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

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、例えば、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎなどを用いることができる。

〔発光ダイオード（他の実施形態）〕
図３〜図７は、本発明の他の実施形態の電極配置構造を示すものであって、第１の実施形態の図２（ｄ）に相当する図である。

図３に示す実施形態では、第１の実施形態の、表面電極の第２の直線部に相当する線状部を８本備えている。すなわち、長い第２の直線部が４本、短い第２の直線部が６本備えている。
図３に示す実施形態でも第１の実施形態と同様に、複数のオーミックコンタクト電極は、第１の実施形態の表面電極の第１の直線部に相当する線状部に平行に並ぶオーミックコンタクト電極の複数の列が、第２の直線部に相当する線状部に平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極の個数は紙面の上から下へ順に、１１個（第１列）、１０個（第２列）、８個（第３列）、４個（第４列）、８個（第５列）、１０個（第６列）、１１個（第７列）となっており、第１列及び第７列は交互に５個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第３列及び第５列は４個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第５列は１個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第２列及び第６列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。
図３に示す例では、合計で６２個のオーミックコンタクト電極のうち、１９個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約３１％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

図４に示す実施形態では、第１の実施形態の、表面電極の第２の直線部に相当する線状部を６本備えている。すなわち、長い第２の直線部が４本、短い第２の直線部が２本備えている。
図４に示す実施形態でも第１の実施形態と同様に、複数のオーミックコンタクト電極は、第１の実施形態の表面電極の第１の直線部に相当する線状部に平行に並ぶオーミックコンタクト電極の複数の列が、第２の直線部に相当する線状部に平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極の個数は紙面の上から下へ順に、１１個（第１列）、１０個（第２列）、１１個（第３列）、８個（第４列）、８個（第５列）、８個（第６列）、１１個（第７列）、１０個（第８列）、１１個（第９列）となっており、第１列、第３列、第７列及び第９列は交互に５個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第５列は６個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第２列、第４列、第６列及び第８列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。
図４に示す例では、合計で８８個のオーミックコンタクト電極のうち、２６個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約３０％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

図５に示す実施形態では、第１の実施形態の、表面電極の第２の直線部に相当する線状部を１０本備えている。すなわち、長い第２の直線部が４本と、短い第２の直線部が６本備えている。
図５に示す実施形態でも第１の実施形態と同様に、複数のオーミックコンタクト電極は、第１の実施形態の表面電極の第１の直線部に相当する線状部に平行に並ぶオーミックコンタクト電極の複数の列が、第２の直線部に相当する線状部に平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極の個数は紙面の上から下へ順に、１５個（第１列）、１４個（第２列）、１５個（第３列）、１０個（第４列）、１０個（第５列）、１０個（第６列）、１５個（第７列）、１４個（第８列）、１５個（第９列）となっており、第１列、第３列、第７列及び第９列は交互に７個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第５列は８個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第２列、第４列、第６列及び第８列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。
図５に示す例では、合計で１１８個のオーミックコンタクト電極のうち、３６個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約３１％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

図６に示す実施形態は、表面電極のパッド部を２個備え、第１の実施形態の、表面電極の第１の直線部に相当する線状部をその２個のパッド部に共通する１本を含めて３本備えている。また、第１の実施形態の、表面電極の第２の直線部に相当する線状部を１２本備えている。すなわち、長い第２の直線部が８本、短い第２の直線部が４本備えている。図６に示す実施形態は、パッド部が複数の円形状パッドからなるものの一例であり、パッド部は３個以上でもよい。
図６に示す実施形態でも第１の実施形態と同様に、複数のオーミックコンタクト電極は、第１の実施形態の表面電極の第１の直線部に相当する線状部に平行に並ぶオーミックコンタクト電極の複数の列が、第２の直線部に相当する線状部に平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極の個数は紙面の上から下へ順に、２１個（第１列）、２０個（第２列）、２１個（第３列）、２０個（第４列）、２１個（第５列）、２０個（第６列）、２１個（第７列）、１６個（第８列）、１５個（第９列）、１６個（第１０列）、２１個（第１１列）、２０個（第１２列）、２１個（第１３列）、２０個（第１４列）、２１個（第１５列）、２０個（第１６列）、２１個（第１７列）となっており、第３列、第５列、第７列、第１１列、第１３列及び第１５列は交互に１０個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第９列は１３個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第１列、第２列、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列、第１４列及び第１６列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。
図４に示す例では、合計で３３５個のオーミックコンタクト電極のうち、７３個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約２２％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

図７に示す実施形態は、線状部が円形状のパッド部の周端に接して延在する２本の第２の直線部からなるである。すなわち、第１の実施形態の、表面電極の第１の直線部に相当する線状部を備えないが、表面電極の第２の直線部に相当する線状部を２本備えた構成である。
図７に示す実施形態でも第１の実施形態と同様に、複数のオーミックコンタクト電極は、第１の実施形態の表面電極の第１の直線部に相当する線状部に平行に並ぶオーミックコンタクト電極の複数の列が、第２の直線部に相当する線状部に平行な方向に並んでおり、オーミックコンタクト電極の複数の列は交互に半周期ずれている。
より具体的には、各列におけるオーミックコンタクト電極の個数は紙面の上から下へ順に、５個（第１列）、４個（第２列）、４個（第３列）、２個（第４列）、４個（第５列）、４個（第６列）、５個（第７列）となっており、第１列、第３列、第５列及び第７列は交互に２個が平面視して、線状部に重なる位置に配置しており、第２列、第４列及び第６列は線状部と重なるオーミックコンタクト電極はない。
図７に示す例では、合計で２８個のオーミックコンタクト電極のうち、８個が平面視して線状部に重なる位置に配置するので、約２９％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置することになる。

図８（ａ）及び（ｂ）に、図９に示す従来の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＡ）と、図２に示す本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＢ）の、Ｉ_Ｆ−Ｖ_Ｆ特性、Ｉ_Ｆ−Ｐｏ特性を示す。本明細書において、従来の電極配置構造とは、オーミックコンタクト電極が表面電極の線状部に重ならない位置にのみ形成されている電極配置構造を意味する。
なお、上述の通り、図２に示す本発明の電極配置構造では、約２８％のオーミックコンタクト電極が平面視して線状部に重なる位置に配置する。
図９に示す従来の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＡ）は、オーミックコンタクト電極が平面視して表面電極のパッド部に重ならない位置に形成されている点は本発明と共通であるが、オーミックコンタクト電極が表面電極の線状部に重ならない位置にのみ形成されている点が本発明と異なる。

「typeＢ」の発光ダイオードは以下の通りのものである。
支持基板としては、Ｇｅ基板の両面に順にＰｔ層１μｍ、Ａｕ層１μｍを備えたものを用いた。
Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓ単結晶からなるＧａＡｓ基板上に、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、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、ＳｉドープのＧａＡｓからなるｎ型のコンタクト層、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、ＳｉドープのＡｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるｎ型のクラッド層、（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、Ａｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなるｐ型のクラッド層２３ｂ、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰからなる電流拡散層５である。
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。
電流拡散層５上にＳｉＯ_２膜８及び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４３μｍとした。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膜からなる金属反射膜４を形成した。金属反射膜４上に、蒸着法を用いて、厚さ０．５μｍのＴｉ膜からなる拡散防止層３を形成した。拡散防止層３上に、蒸着法を用いて、厚さ１．０μｍのＡｕＧｅからなる接合層２を形成した。
ＧａＡｓ基板上に化合物半導体層及び金属反射膜等を形成した構造体と、支持基板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。
化合物半導体層２０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。
４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。
化合物半導体層２０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の長さは１００μｍとした。

「typeＡ」の発光ダイオードは、「typeＢ」の発光ダイオードとオーミックコンタクト電極の配置構成が異なるだけである。
列状に並ぶオーミックコンタクト電極の隣接する電極間の距離は１２μｍであった。

図８（ｂ）に示されている通り、発光出力（Ｐo）については、順方向電流（Ｉ_Ｆ）が３００ｍＡまで、本発明の発光ダイオード（typeＢ）と従来の発光ダイオード（typeＡ）との間でほとんど差がない。
これに対して、図８（ａ）に示されている通り、順方向電圧（Ｖ_Ｆ）については、順方向電流（Ｉ_Ｆ）が２０ｍＡを超えるあたりから、本発明の発光ダイオード（typeＢ）は従来の発光ダイオード（typeＡ）に対して明確に優位性を示すようになり、順方向電流（Ｉ_Ｆ）が１５０ｍＡでは本発明の発光ダイオード（typeＢ）のＶ_Ｆは従来の発光ダイオード（typeＡ）のＶ_Ｆに比べて７％程度低く、さらに順方向電流（Ｉ_Ｆ）が３００ｍＡでは本発明の発光ダイオード（typeＢ）のＶ_Ｆは従来の発光ダイオード（typeＡ）のＶ_Ｆに比べて１０％程度低くなっている。
以上の通り、本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＢ）は、従来の電極配置構造を備えた発光ダイオード（typeＡ）よりも順方向電圧（Ｖ_Ｆ）特性が優れている。

図１０は、図２に示す本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオードについて、オーミックコンタクト電極のうちの、平面視して線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の割合（比率）に対する順方向電圧（Ｖ_Ｆ）及び発光出力（Ｐo）の関係を示すグラフである。表面電極及びオーミック電極の構成、並びにドット状のオーミックコンタクト電極の数は変えずに、線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の比率が変わるようにオーミックコンタクト電極の配置構成を変えたものである。
なお、順方向電圧（Ｖ_Ｆ）は順方向電流（Ｉ_Ｆ）が３００ｍＡのときの値であり、また、発光出力（Ｐo）は２０ｍＡのときの値に対する３００ｍＡのときの値の比で示した。
図１０に示されている通り、線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の比率が高くなるほど、順方向電圧（Ｖ_Ｆ）は低下するが、発光出力（Ｐo）も低下してしまう。しかし、線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の比率が４０％程度までは発光出力（Ｐo）の低下は小さい。
線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極がない場合（図１０の横軸が０％の場合）の発光出力（Ｐo）の９０％以上を確保しつつ、３％程度以上の順方向電圧（Ｖ_Ｆ）の低下の効果を得るためには、線状部に重なる位置に配置するオーミックコンタクト電極の比率は５％以上４０％以下であることが必要である。

＜透明誘電体膜＞
透明誘電体膜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。
透明誘電体膜８の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＳｉＯ_２、ＩＺＯ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ_２、ＴｉＮなどを用いることができる。
透明誘電体膜８の厚さとしては、例えば、０．０５〜１．０μｍとすることができる。

図１１は、ＳｉＯ_２からなる透明誘電体膜の厚さと、反射率（縦軸右側）及び照度（縦軸左側）との関係を示す。横軸は透明誘電体膜の厚さであり、発光波長（６２０ｎｍを用いた）の１/４ｎ（ｎは透明誘電体膜の屈折率）に対する長さで示している。
反射率はコンピュータシミュレーションによって計算した結果であり、照度は順方向電流（Ｉ_Ｆ）が２０ｍＡのときの実験結果であり、６２０ｎｍの波長に換算した。
コンピュータシミュレーションは、ＳｉＯ_２の屈折率を１．４７４、反射光の波長を６３０ｎｍという条件で行った。

図１１に示されている通り、透明誘電体膜の厚さがλ／４ｎ（ｎｍ）の場合に反射率が高く、３λ／４ｎ（ｎｍ）及び５λ／４ｎ（ｎｍ）の場合にさらに反射率が高くなることがわかる。
また、照度についても、λ／４ｎ（ｎｍ）の場合に高く、３λ／４ｎ（ｎｍ）及び５λ／４ｎ（ｎｍ）の場合にさらに高くなることがわかった。このように、透明誘電体膜の厚さがλ／４ｎ（ｎｍ）の場合も厚い３λ／４ｎ（ｎｍ）及び５λ／４ｎ（ｎｍ）の場合の方が照度が高かった。
従って、透明誘電体膜の厚さとしては、λ／４ｎ（ｎｍ）よりも厚く、３λ／４ｎ（ｎｍ）又は５λ／４ｎ（ｎｍ）であることが好ましい。

本発明の電極配置構造では、表面電極の線状部に重なる位置（ほぼ直下）に配置するオーミックコンタクト電極が５％以上４０％以下で存在し、線状部の直下には素子表面側のオーミック電極が配置する。従って、本発明の電極配置構造を備えた発光ダイオードではオーミックコンタクト電極とオーミック電極とが素子表面に対して直交する方向（透明誘電体膜の厚さ方向に平行な方向（以下、単に「厚さ方向」という）に並ぶ関係にある比率が従来の電極配置構造のものより高い。そのため、オーミックコンタクト電極とオーミック電極との間を透明誘電体膜の厚さ方向に流れる電流の比率が従来の電極配置構造のものより高い。オーミックコンタクト電極とオーミック電極との間を流れる電流が透明誘電体膜の厚さ方向に流れる場合、電流は化合物半導体層を最短距離で流れることになり、順方向電圧（Ｖ_Ｆ）を低下させることにつながるから、透明誘電体膜の厚さ方向に流れる電流の比率が高いことは望ましい。

また、透明誘電体膜の厚さ方向に並ぶオーミックコンタクト電極とオーミック電極との間を流れる電流の比率が従来の電極配置構造の発光ダイオードに比べて高いことは、透明誘電体膜の厚さ方向に並ぶオーミックコンタクト電極とオーミック電極との間で発光する光の割合が多くなることを意味する。透明誘電体膜の厚さ方向に並ぶオーミックコンタクト電極とオーミック電極との間の発光光は透明誘電体膜の厚さ方向で金属反射膜側に進んだ場合、オーミックコンタクト電極に当たることになり、透明誘電体膜の厚さ方向に進む光の割合が少なくなり、言い換えると、透明誘電体膜の厚さ方向に対して斜め方向に透明誘電体膜を進む光の割合が多くなると考えられる。図１１の透明誘電体層（SiO₂）層の厚さと反射率の関係では、λ／４ｎ（ｎｍ）の場合は、SiO₂膜厚の変化に対して反射率の変化の割合は大きい。一方、３λ／４ｎ（ｎｍ）及び５λ／４ｎ（ｎｍ）の場合は、SiO₂膜厚の変化に対して反射率の変化の割合はより小さい。したがって、透明誘電体膜の厚さ方向に対して斜め方向に透明誘電体膜を進む光の割合が多くなる本願の構造に対しては、透明誘電体層の膜厚が３λ／４ｎ（ｎｍ）及び５λ／４ｎ（ｎｍ）の方が有利である。このように、電極配置構造と透明誘電体膜の厚さとは相乗効果を奏するものであり、実験結果は、透明誘電体膜の厚さがλ／４ｎ（ｎｍ）よりも長く、３λ／４ｎ（ｎｍ）、５λ／４ｎ（ｎｍ）の方が発光特性を良好にするものであることがわかった。

＜金属反射膜＞
金属反射膜４は、発光層２４からの光を金属反射膜４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。
金属反射膜４の材料としては、金、ＡｇＰｄＣｕ合金（ＡＰＣ）、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。
金属反射膜４の厚さとしては、例えば、０．１〜１．０μｍとすることができる。

＜拡散防止層＞
拡散防止層３は、基板側から金属が拡散して、金属反射膜４と反応するのを抑制することができる。
拡散防止層３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。
拡散防止層は、２種類以上の金属の組み合わせを用いてもよい。たとえば、図１に示すように第１拡散防止層３ａと第２拡散防止層３ｂとしてそれぞれ白金層、チタン層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、拡散防止層を設けなくても、接合層にそれらの材料を添加することにより接合層に拡散防止層と同様な機能を持たせることもできる。
拡散防止層３の厚さとしては、例えば、０．０２〜０．５μｍとすることができる。

＜接合層＞
接合層２は、発光層２４を含む化合物半導体層２０等の構造体を支持基板１０に接合するための層である。
接合層２の材料としては、例えば、化学的に安定で融点の低いＡｕや、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。２種類以上の金属の組み合わせ、たとえば、図１に示すように、第１接合層２ａと第２接合層２ｂとしてそれぞれＡｕＧｅ層、Ａｕ層の組み合わせを用いることができる。
接合層２の厚さとしては、例えば、０．３〜３．０μｍとすることができる。

＜半導体基板＞
支持基板を構成する半導体基板としては例えば、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板、ＧａＰ基板、ＧａＡｓ基板などを用いることができる。

＜発光ダイオードランプ＞
発光ダイオードランプとは、図示しないが、マウント基板の表面に１以上の発光ダイオード１が実装されたものをいう。より具体的には、マウント基板の表面には、ｎ電極端子とｐ電極端子とが設けられている。また、発光ダイオードの第１の電極であるｎ型オーミック電極とマウント基板のｎ電極端子とが例えば、金線を用いて接続されている（ワイヤボンディング）。一方、発光ダイオードの第２の電極であるｐ型オーミック電極とマウント基板のｐ電極端子とが例えば、金線を用いて接続されている。マウント基板の発光ダイオードが実装された表面はエポキシ樹脂等によって封止されていてもよい。

＜照明装置＞
照明装置とは、図示しないが、配線やスルーホール等が形成された基板と、基板表面に取り付けられた複数の発光ダイオードランプと、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に発光ダイオードランプが取り付けられるように構成されたリフレクタ又はシェードとを少なくとも備えた照明装置をいう。

［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。

＜支持基板の製造工程＞
接合層と、金属反射膜と、化合物半導体層とを含む構造体を支持する半導体基板は、この構造体と接合させるのに適した層などを形成した上で、当該構造体を支持する。本明細書では半導体基板にかかる層を形成した基板を「支持基板」という。
〔１〕半導体基板としてＧｅ基板を用いる場合
図１２に示すように、Ｇｅ基板（半導体基板）１のおもて面１Ａに例えば、Ｐｔ層１０ａ、Ａｕ層１０ｂを順に積層したＡｕ／Ｐｔでなる層を形成し、Ｇｅ基板１の裏面にも同様に例えば、Ｐｔ層１０ａ、Ａｕ層１０ｂを順に積層したＰｔ／Ａｕでなる層を形成して、化合物半導体層２０を含む構造体を支持する支持基板１０を作製する。
なお、Ａｕ／Ｐｔでなる層はこれらの材料に限らず、本発明の効果を損なわない範囲において選択することができる。

〔２〕半導体基板としてＳｉ基板を用いる場合
Ｓｉ基板（半導体基板）を用いる場合にもＧｅ基板と同様に、Ｓｉ基板のおもて面に例えば、Ａｕ／Ｐｔでなる層を形成し、Ｓｉ基板の裏面に例えば、Ｐｔ／Ａｕでなる層を形成して、支持基板１０を作製する。
なお、Ａｕ／Ｐｔでなる層はこれらの材料に限らず、本発明の効果を損なわない範囲において選択することができる。

〔３〕半導体基板としてＧａＰ基板を用いる場合
ＧａＰ基板（半導体基板）を用いる場合にもＧｅ基板と同様に、ＧａＰ基板のおもて面に例えば、Ａｕ／Ｐｔでなる層を形成し、ＧａＰ基板の裏面に例えば、Ｐｔ／Ａｕでなる層を形成して、支持基板１０を作製する。
なお、Ａｕ／Ｐｔでなる層はこれらの材料に限らず、本発明の効果を損なわない範囲において選択することができる。

〔４〕半導体基板としてＧａＡｓ基板を用いる場合
ＧａＡｓ基板（半導体基板）を用いる場合にもＧｅ基板と同様に、ＧａＡｓ基板のおもて面に例えば、Ａｕ／Ｐｔでなる層を形成し、ＧａＡｓ基板の裏面に例えば、Ｐｔ／Ａｕでなる層を形成して、支持基板１０を作製する。
なお、Ａｕ／Ｐｔでなる層はこれらの材料に限らず、本発明の効果を損なわない範囲において選択することができる。

＜化合物半導体層の形成工程＞
まず、図１３に示すように、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２０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２０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、下部電流拡散層（ＧａＰ層）５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、緩衝（バッファ）層２２ａを形成する。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０．５μｍとする。

次に、本実施形態では、緩衝層２２ａ上に、エッチングストップ層２２ｂを形成する。
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、キャリア濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。

次に、エッチングストップ層２２ｂ上に、コンタクト層２２ｃを形成する。コンタクト層２２ｃは例えば、Ｓｉドープしたｎ型のＧａＡｓからなり、キャリア濃度を２×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．０５μｍとする。

次に、コンタクト層２２ｃ上に、上部電流拡散層６を形成する。上部電流拡散層６は例えば、Ｓｉドープの（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５．０μｍとする。

次に、ｎ型電流拡散層６上に、クラッド層２３ａを形成する。クラッド層２３ａとしては例えば、Ｓｉをドープしたｎ型のＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を２×１０^１８ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。

次に、クラッド層２３ａ上に、発光層２４を形成する。発光層２４としては例えば、井戸層としてアンドープのＩｎＧａＡｓ層を５層、バリア層として（Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５）ＡＳ層を４層の積層構造からなり、それぞれの層厚を０．００７μｍとする。発光層２４とクラッド層２３ａとの間にガイド層を備えてもよい。ガイド層は例えば、（Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．７５）Ａｓからなり、層厚を０．０５μｍとする。

次に、発光層２４上に、クラッド層２３ｂを形成する。クラッド層２３ｂとしては例えば、Ｍｇをドープしたｎ型のＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を０．５μｍとする。発光層２４とクラッド層２３ｂとの間にガイド層を備えてもよい。ガイド層は例えば、（Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．７５）Ａｓからなり、層厚を０．３μｍとする。

次に、クラッド層２３ｂ上に、下部電流拡散層５を形成する。下部電流拡散層５は例えば、Ｍｇドープの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚０．０５μｍとする層と、ＭｇドープのＧａ_０．７Ｉｎ_０．３Ｐからなり、４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を０．０２μｍとする層と、ＭｇドープのＧａＰからなり、４×１０^１７ｃｍ^−３とし、層厚を３．５μｍとする層との積層構造のものを用いることができる。

下部電流拡散層５上にキャップ層を設けてもよい。キャップ層としては例えば、アンドープのＧａＡｓからなるものを用いることができる。キャップ層は、下部電流拡散層５の表面を一時的に保護する目的で設け、オーミックコンタクト電極の形成の前に除去をする。

＜オーミックコンタクト電極の形成工程＞
次に、図１４に示すように、下部電流拡散層５上にオーミックコンタクト電極７を形成する。
まず、下部電流拡散層５全面に透明誘電体膜８を形成する。透明誘電体膜８の形成は、例えば、ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ_２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、透明誘電体膜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、複数のオーミックコンタクト電極７のうち、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が線状部に重なる位置に配置するように形成する。

より具体的には、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。

＜金属反射膜の形成工程＞
次に、図１５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上に金属反射膜４を形成する。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、Ａｕからなる金属反射膜４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。

＜拡散防止層の形成工程＞
次に、図１５に示すように、金属反射膜４上に拡散防止層３を形成する。図１４に示すように、拡散防止層３は複数の層（３ａ、３ｂ）によって形成してもよい。
具体的には、例えば、蒸着法を用いて、Ｐｔ層３ａ、Ｔｉ層３ｂからなる拡散防止層３を金属反射膜４上に形成する。

＜接合層の形成工程＞
次に、図１５に示すように、拡散防止層３上に接合層２を形成する。図１４に示すように、接合層２は複数の層（２ａ、２ｂ）によって形成してもよい。
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層２ａ、Ａｕ２ｂからなる接合層２を拡散防止層３上に形成する。

＜支持基板の接合工程＞
次に、図１６に示すように、エピタキシャル積層体３０や金属反射膜４等を形成した構造体４０と、支持基板の製造工程で形成した支持基板１０とを減圧装置内に搬入して、その接合層２の接合面２Ａと支持基板１０の接合面１０Ａ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、重ね合わせた構造体と支持基板１０とを４００℃に加熱した状態で、５００ｋｇの荷重を印加して接合層２の接合面２Ａと支持基板１０の接合面１０Ａとを接合して、接合構造体５０を形成する。

＜半導体基板および緩衝層除去工程＞
次に、図１７に示すように、接合構造体５０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。

＜エッチングストップ層除去工程＞
次に、図１８に示すように、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２０が形成される。

＜オーミック電極の形成工程＞
次に、図１９に示すように、化合物半導体層２０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４本の線状部位１１ｂａ、１１ｂｂ、１１ｃａ、１１ｃｂ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２２ｃ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２２ｃの平面形状は図１に示すように、実質的に同一の形状とすることができる。

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４本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃのそれぞれに覆われる位置に形成する。

＜表面電極の形成工程＞
次に、化合物半導体層２０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、４本の第２の直線部１２ｂｂａ、１２ｂｂｂ、１２ｂｃａ、１２ｂｃｂ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４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半導体基板を含む構造体をブレードダイサーで例えば、３５０μm間隔で切断し、発光ダイオード１００を作製する。

１ 半導体基板
２ 接合層
４ 金属反射膜
７ オーミックコンタクト電極
８ 透明誘電体膜
９ 反射構造部
１０ 支持基板
１１ オーミック電極
１２ 表面電極
１２ａ パッド部
１２ｂ 線状部
２０ 化合物半導体層
２１ 成長用基板
１００ 発光ダイオード

Claims (13)

1. 半導体基板上に、接合層と、金属反射膜を含む反射構造部と、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とを順に備え、前記金属反射膜と前記化合物半導体層との間には、複数のドット状のオーミックコンタクト電極が設けられ、前記化合物半導体層の前記半導体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前記複数のオーミックコンタクト電極のうち、平面視して、５％以上４０％以下のオーミックコンタクト電極が前記線状部に重なる位置に配置することを特徴とする発光ダイオード。
2. 前記パッド部は平面視して円形状であ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. 前記線状部は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. 前記線状部は、円形状の前記パッド部の周端に接して延在する２本の第２の直線部から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。
5. 前記反射構造部が、透明誘電体膜と金属膜とからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
6. 前記透明誘電体膜の厚さが、発光ダイオードが発光する波長の透明誘電体膜中での波長の３／４倍または５／４倍であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
7. 前記透明誘電体膜がＳｉＯ_２であることを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の発光ダイオード。
8. 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１〜７のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
9. 前記半導体基板がＧｅ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＧａＡｓのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
10. 前記接合層がＡｕ層、ＡｕＧｅ層、ＡｕＳｎ層、ＡｕＳｉ層、ＡｕＩｎ層のいずれかの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
11. 前記発光層が、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
12. 請求項１〜１１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。
13. 請求項１〜１１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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