JP4225510B2 - 化合物半導体発光ダイオードおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とが備えられている化合物半導体発光ダイオードおよびその製造方法に関する。

従来から、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）として、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）から成る発光層を備えた化合物半導体ＬＥＤが知られている。この様なＬＥＤにあって、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層を備えた発光部は、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）等の基板材料上に形成されている。

このため、最近では、より高輝度の可視ＬＥＤを得るために、また、更なる素子の機械的強度の向上を目的として、ＧａＡｓの如くの不透明な基板材料を除去して、然る後、発光を透過でき、尚且つ従来に増してより機械強度的に優れる透明な材料からなる支持体層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、III−Ｖ族化合物半導体結晶基板等の透明な支持体層は、不透明な基板を除去することにより露呈した表面、例えば発光部を構成する層ではなく、バッファ（緩衝）層の表面に接合させて設けるのが通例である。

透明な支持板層の接着方法としては、従来から下記の（１）〜（５）が知られている。
（１）数百度の高温下で圧力を印加しつつ、半導体層に直接接合する方法（下記の特許文献１参照）
（２）ウエハーボンディング（ｗａｆｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ）と称される手段により接合させる方法（下記の特許文献２参照）
（３）エポキシ樹脂などの透明な粘着物質を利用する方法（下記の特開２００２−２４６６４０号公報参照）
（４）半導体層と支持体層との間にインジウム・錫複合酸化物（英略称：ＩＴＯ）などの透明導電薄膜を介在させて結合する方法（下記の特許文献４参照）
（５）半導体層と支持体層との双方を鏡面研磨、汚染物除去後に貼り合わせ、熱処理する方法（下記の特許文献５参照）
特許第３２３０６３８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

しかし、半導体表面に透明な支持体層を直接接合させようとする（１）の技術手段では、一般に、６００℃以上の高温において、尚且つ、圧力を印加する必要がある（G.B.Stringfellow and M. George Craford編著，”Semiconductors and Semimetals”, vol.48（1997年、Academic Press(U.S.A.)発行）、p.p.196-206.参照)。高温で且つ高圧下では、透明な支持体層を接合させようとすると、例えば脆性が有るIII―Ｖ族化合物半導体層にストレスがかかるため、結晶欠陥が入り易いという欠点がある。また、接合させる例えばIII−Ｖ族化合物半導体層の表面が平滑でないと、圧力が不均一に印加され、結局のところ、接合不良や接合強度の不足が多発してしまう。更に、高温・高圧下での従来の接合手段の難点は、熱膨張係数の差のある支持体層を接合させようとすると、機械的応力に因り反りが発生し、しいては、接合面での多量の結晶欠陥を発生させることである。

また、（２）のウエハーボンディング手段による接合では、透明な支持体層と、例えばIII−Ｖ族化合物半導体層との接合において、接合面の表面での酸化膜の存在、或いはボンディングに用いるペースト剤等に因る汚染が原因で接合強度の劣化や接合界面での電気抵抗の増大に帰結するという欠点がある。従って、ＬＥＤにあっては、例えば順方向電圧（Ｖｆ）を低下させるのに支障を来している。

また一方、（３）のエポキシ樹脂などの粘着性接着材料や（４）の透明導電薄膜を、接合させようとする半導体層との中間に塗布或いは挿入する接合手段では、接合のための温度を低くできるが、エポキシ樹脂層等の異種材料が接合界面に介在するため、III−Ｖ族化合物半導体層には、熱膨張率の差異によるストレス（歪）が生じ、しいては、歪に起因して発生した結晶粒界を介して、素子を動作させるための電流（素子動作電流）が漏洩（ｌｅａｋ）し、逆方向電圧の高い接合型化合物半導体ＬＥＤを充分に安定して得るのに妨げとなっている。

特に、化合物半導体ＬＥＤにあって、素子動作電流を通流させる方向に厚みを持たせた、素子動作電流を発光層の全般に亘り拡散させる作用を兼用する透明な支持体層を接合させて設ける場合、透明な支持体層と接着材料との熱膨張率の差異に因り、接着材料からの透明な支持体層の剥離が顕著に発生する。この接合手段では、接着材料を敢えて用いることなく、双方を直接接合する手段の場合と比較して、充分な強度で透明な支持体層を発光部に接合させることが出来ず、接合型ＬＥＤを充分に安定して製造できないことが問題となっている。

また、（５）の鏡面研磨、汚染物除去等の表面洗浄は、高度な洗浄技術とその後、再汚染をさせない清浄度の非常に高い環境が必要であり、安定生産するのが、困難である。また、環境を整えるには、コスト負担が大きくなる問題点もある。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、発光部にストレスを掛けず、結晶欠陥の発生も抑制でき、また発光部と支持体層との接合強度を向上させることができ、さらに接合界面での電気抵抗を低減して順方向電圧（Ｖｆ）を向上させることができ、逆方向電圧も高くなり、高輝度化を実現することができる化合物半導体発光ダイオードおよびその製造方法を提供することを目的とする。

１）上記目的を達成するために、第１の発明は、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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とを有する化合物半導体発光ダイオードにおいて、上記支持体層と上記発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における酸素原子の濃度が、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であり、上記支持体層および上記発光部の一方の最表層は、双方とも燐化ガリウム（ＧａＰ）からなる、ことを特徴としている。

２）第２の発明は、上記した１）項に記載の発明の構成に加えて、上記支持体層と上記発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における炭素原子の濃度が、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である、ことを特徴としている。

３）第３の発明は、上記した１）項または２）項に記載の発明の構成に加えて、上記発光部の一方の最表層は、発光部の他の構成層とは格子定数を異にし、層厚が０．５マイクロメートル（単位：μｍ）以上で２０μｍ以下である、ことを特徴としている。

４）第４の発明は、上記した１）項乃至３）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記接合層は、非化学量論的な組成であり、組成式がＧａ_XＰ_1-X；０．５＜Ｘ＜０．７である、ことを特徴としている。

５）第５の発明は、上記した１）項乃至４）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記接合層は、層厚が０．５ナノメータ（単位：ｎｍ）以上で５ｎｍ以下である、ことを特徴としている。

６）第６の発明は、上記した１）項乃至５）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記発光部の他方の最表層に第１の電極が形成され、上記支持体層の表面に第２の電極が形成され、第１の電極は、オーミック電極の上に形成された透明導電膜と、その透明導電膜の上に形成されたボンディング用電極とから構成されている、ことを特徴としている。

７）第７の発明は、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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とを有する化合物半導体発光ダイオードの製造方法において、上記発光部の各構成層を基板上に成長させる発光部形成工程と、上記発光部の最表層の表面を平均粗さ０．３ｎｍ以下に鏡面研磨する発光部研磨工程と、上記支持体層を発光部とは別に準備する支持体層準備工程と、上記発光部の最表層表面および上記支持体層表面の少なくとも一方に真空中で５０エレクトロンボルト（単位：ｅＶ）以上のエネルギーを有する原子またはイオンを照射する照射工程と、上記発光部の最表層表面と上記支持体層表面とを、室温以上１００℃以下の温度で接合する接合工程と、上記発光部から基板を除去する除去工程と、を備えることを特徴としている。

８）第８の発明は、上記した７）項に記載の発明の構成に加えて、上記支持体層の表面を２乗平均平方根値にして０．３ｎｍ以下に鏡面研磨する、ことを特徴としている。

９）第９の発明は、上記した７）項または８）項に記載の発明の構成に加えて、上記照射工程において照射する原子またはイオンは、水素原子（元素記号：Ｈ）、水素分子（分子式：Ｈ₂）、水素イオン（プロトン；Ｈ⁺）の何れか１種である、ことを特徴としている。

１０）第１０の発明は、上記した７）項または８）項に記載の発明の構成に加えて、上記照射工程において照射する原子またはイオンは、ヘリウム（元素記号：Ｈｅ）、ネオン（元素記号：Ｎｅ）、アルゴン（元素記号：Ａｒ）またはクリプトン（元素記号：Ｋｒ）の何れか１種以上である、ことを特徴としている。

１１）第１１の発明は、上記した７）項乃至１０）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記照射工程の前に、上記発光部の最表層表面および上記支持体層表面の少なくとも一方に湿式あるいは乾式のエッチング処理を行う、ことを特徴としている。

１２）第１２の発明は、上記した７）項乃至１１項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記発光部から基板を除去する除去工程を有する、ことを特徴としている。

本発明によれば、支持体層と発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における酸素原子の濃度を、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下としたので、支持体層と発光部の一方の最表層との間を強固に接合することができる。また発光部での結晶欠陥の導入を抑制でき、それによって素子駆動電流の通流方向における電気抵抗の徒な増大を回避できる。従って、例えば、順方向電圧（Ｖｆ）が低く、且つ結晶欠陥を介しての漏洩電流の少ない、逆方向電圧の高い化合物半導体発光ダイオードを構成することができる。

本発明によれば、支持体層と発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における炭素原子の濃度を、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下としたので、支持体層と発光部の一方の最表層との間を強固に接合することができる。また発光部での結晶欠陥の導入を抑制でき、それによって素子駆動電流の通流方向における電気抵抗の徒な増大を回避できる。従って、例えば、順方向電圧（Ｖｆ）が低く、且つ結晶欠陥を介しての漏洩電流の少ない、逆方向電圧の高い化合物半導体発光ダイオードを構成することができる。

本発明によれば、発光部の一方の最表層を、発光部の他の構成層とは格子定数を異にし、層厚が０．５μｍ以上で２０μｍ以下となるようにしたので、この最表層の応力緩和作用により、発光部を構成するその他の構成層に歪を与えることを防止することができる。

本発明によれば、支持体層および発光部の一方の最表層を、双方とも燐化ガリウム（ＧａＰ）からなるようにしたので、材質が等しくて接合強度が強くなり、また発光層からの発光を透過することができ、外部への発光の取り出し効率に優れた高輝度の化合物半導体発光ダイオードを提供することができる。

本発明によれば、発光部の一方の最表層の燐化ガリウム（ＧａＰ）の組成を、非化学量論的な組成とし、組成式がＧａ_XＰ_1-X；０．５＜Ｘ＜０．７となるようにしたので、発光部への歪の導入を回避しつつ、支持体層と発光部の一方の最表層との間を強固に接合することができる。

本発明によれば、接合層を、燐化ガリウム（ＧａＰ）とは異なる組成を有し、層厚を０．５ナノメータ以上で５ｎｍ以下としたので、支持体層と発光部の一方の最表層との間を強固に接合することができる。

本発明によれば、発光部の他方の最表層に第１の電極を形成し、支持体層の表面に第２の電極を形成し、第１の電極を、オーミック電極の上に形成された透明導電膜と、その透明導電膜の上に形成されたボンディング用電極とから構成するようにしたので、高輝度な化合物半導体発光ダイオードを簡便に提供することができる。

本発明によれば、発光部の最表層の表面を平均粗さ０．３ｎｍ以下に鏡面研磨した上で、その発光部の最表層表面および支持体層表面の少なくとも一方に真空中で５０エレクトロンボルト以上のエネルギーを有する原子またはイオンを照射して発光部の最表層表面と支持体層表面とを接合するようにしたので、研磨された平滑な表面を相互に接合させることで強固な接合を形成できるとともに、その平滑な表面に原子またはイオンが照射されて、接合させる表面が活性化されて接合させる表面に存在する不純物層や汚染層などを除去することができ、従って発光部に直接透明な支持体層を強固に結合することができる。

本発明によれば、支持体層の表面を２乗平均平方根値にして０．３ｎｍ以下に鏡面研磨するので、支持体層の表面をより平滑にすることができ、発光部の最表層との接合をより強固なものとすることができる。

本発明によれば、接合工程における接合を室温以上１００℃以下の温度で行うようにしたので、徒に歪を与えることなく、透明な支持体層を発光部に直接接合させることができるため、高輝度の化合物半導体発光ダイオードを安定して製造することができる。

また、本発明によれば、発光部の最表層表面および支持体層表面の少なくとも一方に湿式あるいは乾式のエッチング処理を行うようにしたので、尚一層、表面の平滑度を向上させられると共に、表面への異物や汚染物を除去して、清浄な表面を得るのに貢献できる。

さらに、本発明によれば、透明な支持体層を発光部に直接接合させた後、以前に発光部を設けるために用いた基板を除去することとしたので、基板による発光層からの発光の吸収が回避され、従って、高輝度の化合物半導体発光ダイオードを製造することができる。

本発明に係る発光部は、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層を含む発光を担う部位である。発光層はｎ形またはｐ形の何れの伝導形の（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）からも構成できる。発光層は、単一（ｓｉｎｇｌｅ）量子井戸（英略称：ＳＱＷ）または多重（ｍｕｌｔｉ）量子井戸（英略称：ＭＱＷ）の何れの構造であっても良いが、単色性に優れる発光を得るためにはＭＱＷ構造とするのが好適である。量子井戸（英略称：ＱＷ）構造をなす障壁（ｂａｒｒｉｅｒ）層及び井戸（ｗｅｌｌ）層を構成する（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）の組成は、所望の発光波長を帰結する量子準位が井戸層内に形成される様に決定する。

発光部は、上記の発光層と、放射再結合をもたらすキャリア（担体；ｃａｒｒｉｅｒ）及び発光を発光層に「閉じ込める」ために、発光層の両側に対峙して配置したクラッド（ｃｌａｄ）層とからなる、所謂、ダブルヘテロ（英略称：ＤＨ）構造とするのが高強度の発光を得る上で最も好ましい。クラッド層は、発光層を構成する（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）よりも禁止帯幅が広く、且つ、屈折率の高い半導体材料から構成するが好ましい。例えば、波長が約５７０ｎｍの黄緑色を発する（Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから構成される発光層について、クラッド層を（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから構成する（Y. Hosakawa et.al., J. Crystal Growth、221（2000）,652-656.）。発光層とクラッド層との間に、両層間におけるバンド（ｂａｎｄ）不連続性を緩やかに変化させるための中間層を設けても構わない。この場合、中間層は、発光層とクラッド層の中間の禁止帯幅を有する半導体材料から構成するのが望ましい。

本発明では、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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とを有する化合物半導体発光ダイオードにおいて、支持体層と発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における酸素原子の濃度を、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下とし、またその接合層における炭素原子の濃度を、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下とする。

これらの発光部を構成する層（発光部の構成層）であるIII−Ｖ族化合物半導体層の最表層に、透明な支持体層を接合させる場合に先ず肝要なのは、支持体層を接合させようとする発光部側の最表層の表面処理である。特に、酸化膜を除去するための表面処理手段を必要とする。例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）についての表面処理方法として、ＧａＰを塩酸（ＨＣｌ）、フッ酸（ＨＦ）に浸漬する湿式処理法を例示できる。また、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）や燐酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を含む混合液に浸漬した後、ＨＣｌを含む溶液で最終的な表面処理を行う手法を例示できる。また、アルゴン(元素記号：Ａｒ)等の不活性ガスを用いる乾式（ドライ）エッチング法により、例えばＧａＰの表面に在る酸化膜を除去する手段がある。例えば、ＧａＰでは、ガリウム（元素記号：Ｇａ）と酸素（元素記号：Ｏ）或いは燐（元素記号：Ｐ）と酸素との化学結合に起因する信号の有無を赤外（英略称：ＩＲ）吸収分析法や光電子分光法（英略称：ＥＳＣＡ）等の分析手段により調査できる。

発光部の最表層と、その表面に接合させる透明な支持体層との接合強度は、接合層における酸素の濃度に極めて顕著に依存する。接着強度は、その接合層での酸素原子の濃度が高い場合ほど、弱くなる。個別の素子に裁断するのに際し、接合層からの剥離を生ぜずにチップ（ｃｈｉｐ）化に耐え得るものとするには、接合層での酸素原子濃度は、１×１０²⁰原子／ｃｍ³以下とするのが好ましい。上記の如くの手法で発光部の最表層の表面を処理すれば、接合層での酸素濃度を安定的に上記の原子濃度以下とするに効果を奏する。接合層での酸素原子濃度が１×１０²⁰原子／ｃｍ³を超えて多量に存在すると接合強度は顕著に低下する。このため、例えば、個別の素子へ裁断する際に、発光部の最表層から透明な支持体層が剥離し、正常に素子を製造できないなどの不都合を生ずる。

更に、上記の湿式、或いは乾式処理法により、酸化膜等を除去するための処理を施した発光部の最表層の表面に、同じく酸化膜等を除去するための表面処理を施した透明な支持体層、例えば、ＧａＰ結晶体を高真空中で接合させることとすると、それらの接合層の酸素の原子濃度を更に、１×１０¹⁹原子／ｃｍ³以下に再現性良く低減できる。即ち、発光部の最表層と透明な支持体層とで強固な接合強度を有する接合層が形成できる。また、真空中で接合させることにより、空気中で接合させる場合に必要となる清浄度の非常に高い環境も不要であり、安定して低コストで製造することができる。

酸素濃度の低減に加えて、発光部の最表層と透明な支持体層とを、その双方の接合させる表面（接合面）に炭素（元素記号：Ｃ）或いは炭素を含む不純物を残存させない様にして接合させると、双方を強固に接合できる。例えば、上記の酸化膜等を除去する表面処理を施した後、接合させる表面について、メタノール（示性式：ＣＨ₃ＯＨ）、エタノール（分子式：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ）やアセトン（示性式：ＣＨ₃ＣＯＣＨ₃）等の有機溶媒を用いた最終的な洗浄を行わずに接合させれば、接合層での炭素原子の濃度を低減できる。また、接合させる表面に、四塩化炭素（分子式：ＣＣｌ₄）等の炭素含有物質を用いた気相エッチングを最終的に施すことなく接合させることにより、優れた強度の接合を形成できる。

特に、接合層での炭素原子濃度を、１×１０²⁰原子／ｃｍ³以下とすると強固な接合を形成できる。また、発光部の最表層と透明な支持体層とを、例えば、１×１０^-4パスカル（圧力単位：Ｐａ）以下の高真空中で接合させると、接合層での炭素原子濃度を１×１０¹⁹原子／ｃｍ³以下とした、強い接合強度を有する接合がもたらされる。接合層での酸素、炭素の原子濃度を低下させると強固な接合が形成できるばかりでなく、接合層での結晶欠陥の導入を抑制でき、しいては、素子を駆動させるための電流（素子駆動電流）の通流方向における電気抵抗の徒な増大を回避できる。従って、例えば、順方向電圧（Ｖｆ）が低く、且つ結晶欠陥を介しての漏洩（ｌｅａｋ）電流が少ない逆方向電圧の高い化合物半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成できる。酸素および炭素の原子濃度は、２次イオン質量分析法（英略称：ＳＩＭＳ）やオージェ（Ａｕｇｅｒ）電子分光法（英略称：ＡＥＳ）等の分析手段により定量できる。

発光部の最表層に接合させる透明な支持体層は、発光部を機械的に支持するのに充分な強度を有し、且つ、発光部から出射される発光を透過できる禁止帯幅が広く、光学的に透明な材料から構成する。例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のIII−Ｖ族化合物半導体結晶体、硫化亜鉛（ＺｎＳ）やセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等のII−VI族化合物半導体結晶体、或いは六方晶或いは立方晶の炭化珪素（ＳｉＣ）等のIV族半導体結晶体などから構成できる。透明な支持体層は、発光部を機械的に充分な強度で支持できる様に凡そ、５０μｍ以上の厚みであるのが望ましい。また、接合後に透明な支持体層への機械的な加工を施し易くするため、約３００μｍの厚さを超えないものとするのが望ましい。（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層を備えた化合物半導体ＬＥＤにあって、透明な支持体層を、厚さを約５０μｍ以上で約３００μｍ以下とするＧａＰ単結晶体から構成するのが最適である。

例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）からなる透明な支持体層を発光部の最表層に接合させて設ける場合、その発光部の最表層を、発光部を構成するその他のIII−Ｖ族化合物半導体層とは格子定数を異にするIII―Ｖ族化合物半導体材料から構成すると、透明な支持体層を接合させるのに際して発光部へ印加される応力を緩和する作用を発揮できる。これにより、接合時における発光層の損傷を防止でき、例えば、所望の波長の光を出射できる化合物半導体ＬＥＤを安定して提供するのに貢献できる。発光部の最表層の層厚は、透明な支持体層の接合時に、発光部へ印加される応力を充分に緩和するために０．５μｍ以上とするのが好適である。一方で、その最表層の層厚を極端に厚くすると、他の発光部構成層とは格子定数を相違する関係から、最表層を設ける段階で発光層に応力が印加されてしまう。これを避けるために最表層の層厚は２０μｍ以下とするのが好適である。

特に、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層から出射される発光を外部へ透過させるのに好都合な透明な支持体層として、燐化ガリウム（ＧａＰ）を選択した場合、発光部の最表層をガリウム（Ｇａ）と燐（Ｐ）とを構成元素として含み、且つ、ＧａをＰより多く含む半導体材料から構成すると強固な接合を形成することができる。特に、最表層を非化学量論的な組成のＧａ_XＰ_1-X（０．５＜Ｘ＜０．７）から構成するのが好適である。

接合させようとする透明な支持体層の表面、及び発光部の最表層の表面は、単結晶からなる表面であり、且つ、それらの面方位は同一とするのが好ましい。例えば、表面は、双方共に（００１）面とするのが望ましい。表面を（００１）面とする発光部の最表層を得るのには、発光部の最表層を基板上に形成するのに際し、表面を（００１）面とする基板を用いれば事足りる。例えば、表面を（００１）面とする砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶を基板として用いれば、表面を（００１）面とする発光部の最表層を形成できる。

発光部は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）や、燐化インジウム（ＩｎＰ）、燐化ガリウム（ＧａＰ）などのIII−Ｖ族化合物半導体単結晶基板や、シリコン（Ｓｉ）基板などの表面上に形成できる。発光部は、上記したように、放射再結合を担うキャリア（担体）と発光を「閉じ込め」られるダブルヘテロ（英略称：ＤＨ）構造とするのが好適である。また、発光層は単色性に優れる発光を得るため、単一（ｓｉｎｇｌｅ）量子井戸構造（英略称：ＳＱＷ）や多重（ｍｕｌｔｉ）量子井戸（英略称：ＭＱＷ）構造とするのが好適である。発光部の構成層の形成手段としては、有機金属化学的気相成長（英略称：ＭＯＣＶＤ）手段、分子線エピタキシャル（英略称：ＭＢＥ）手段や液相エピタキシャル（英略称：ＬＰＥ）手段を例示できる。

基板と発光部との中間には、基板材料と発光部の構成層との格子ミスマッチの緩和等の作用を担う緩衝（ｂｕｆｆｅｒ）層、発光層からの発光を素子外部へ反射させるためのブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射層、選択エッチングに利用するエッチングストップ層等が設けられる。また、発光部の構成層の上方には、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極の接触抵抗を下げるためのコンタクト層、素子駆動電流を発光部の全般に平面的に拡散させるための電流拡散層、逆に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や電流狭窄層などを設けることができる。

接合させようとする透明な支持体層の表面、及び発光部の最表層の表面の面方位は同一とした上で、更に、特定の結晶方向についての平面的な方位差を角度にして２０度以内として接合させると強固な結合を形成できる。例えば、透明な支持体層として用いる燐化ガリウム（ＧａＰ）単結晶体の＜１１０＞方向と、例えば、発光部の最表層をなす非化学量論的な組成のＧａ_XＰ_1-X（０．５＜Ｘ＜０．７）の＜１１０＞方向とを平行（方位角度差＝０度）として接合させるのが好ましい。この様に、特定の結晶方向に対し、方位角の差異を生じないように接合させるのが界面の電気抵抗を低くするのに最も好都合である。一平面上における方位角の差異が２０度を越えて大となると、抵抗が増大する。

更にまた、透明な支持体層或いはそれを接合させる発光部の最表層の表面が、２乗平均平方根（英略称：ｒｍｓ）値にして０．３ｎｍ以下と平滑である場合、特に強度な接合が果たせる。この様な平滑な表面は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）系微粉やセリウム（元素記号：Ｃｅ）微粉を含む研磨剤を用いる化学的機械研磨（英略称：ＣＭＰ）手段により得ることができる。化学的機械研磨した後、研磨した表面を更に、酸溶液或いはアリカリ溶液で処理すれば、尚一層、表面の平滑度を向上させられると共に、研磨工程での表面への異物や汚染物を除去して、清浄な表面を得るのに貢献できる。

透明な支持体層または発光部の最表層は、圧力にして1×１０^-2パスカル（圧力単位：Ｐａ）以下、望ましくは、1×１０^-3Ｐａ以下の真空中で接合させる。特に、上記の如く、研磨された平滑な表面を相互に接合させることとすると強固な接合を形成できる。双方を接合させるのに際し、５０エレクトロンボルト（単位：ｅＶ）以上のエネルギーを有する原子のビーム（ｂｅａｍ）またはイオンビームを接合させようとする表面の各々に照射し、接合させる表面を活性化させるのが肝要である。活性化とは、接合させる表面に存在する酸化膜、炭素等を含む不純物層や汚染層などが除去された清浄な状態の表面を創出することを云う。この照射を、透明な支持体層または発光部の構成層の何れかの表面に行えば、双方を強固に確実に接合させられる。また、双方の表面に行うと、より強固な強度で双方を結合させることができる。

強固な接合をもたらすに有効となる照射種としては、水素（元素記号：Ｈ）原子、水素分子（分子式：Ｈ₂）、または水素イオン（プロトン；Ｈ₊）ビームを例示できる。また、接合させようとする表面領域に存在する元素を含むビームを照射すると、強度的に優れる接合を形成できる。例えば、透明な支持体層として亜鉛（元素記号：Ｚｎ）が添加された燐化ガリウム（ＧａＰ）を用いるのに際し、ガリウム（Ｇａ）、燐（Ｐ）、または亜鉛（Ｚｎ）を含む原子やイオンビームを接合させる表面に照射すると、強固な接合を形成できる。しかし、透明な支持体層や発光層の最表層の表面の電気抵抗が高いと、イオンを主体的に含むビームを表面に照射すると、表面が帯電する場合がある。この表面の帯電に因る電気的な反発が起こると強固な接合を形成できないため、イオンビームの照射による表面の活性化は導電性に優れる表面の活性化のために利用するのが好ましい。

また、透明な支持体層または発光部の構成層の表面領域において、それらの組成等に顕著な変化を及ぼさないヘリウム（元素記号：Ｈｅ）、ネオン（元素記号：Ｎｅ）、アルゴン（元素記号：Ａｒ）、及びクリプトン（元素記号：Ｋｒ）等の不活性ガスのビームを用いると表面の活性化を安定して果たせる。中でも、アルゴン（Ａｒ）原子（一原子分子）ビームを用いると、表面を短時間に簡便に活性化でき利便でする。ヘリウム（Ｈｅ）は、アルゴン（Ａｒ）よりも原子量が小さく、このため、Ｈｅビームでは接合させようとする表面の活性化に時間が浪費される欠点がある。一方、アルゴンよりは原子量が大きいクリプトン（Ｋｒ）のビームを用いると、表面に衝撃損傷を与えかねず不都合である。

透明な支持体層と発光部の最表層との表面を対向させて重ね合わせて接合させるのに際し、接合面の全般に機械的圧力が及ぶ様にすると、双方を強固に接合させるのに好都合となる。具体的には、接合面に対して垂直方向に（鉛直に）、５グラム（ｇ）・ｃｍ^-2以上で１００ｇ・ｃｍ^-2以下の範囲の圧力を加える。この手法によれば、透明な支持体層または発光部の最表層、或いはその双方が例えば、反っていても、その反りを解消して、均一な強度で接合させるのに効果を上げられる。

透明な支持体層と発光部とは、上記の望ましい真空度の真空中において、支持体層または発光部の最表層、或いは、それらの双方の接合させる表面の温度を、１００℃以下、望ましくは５０℃以下、更に、望ましくは室温として接合させる。約５００℃を超える高温環境下で接合させると、発光部に備えられている（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成る発光層が熱的に変性して、このため、所望の波長の発光を出射する化合物半導体ＬＥＤを安定して得るのに不都合となる。

発光部の最表層に支持体層を接合させて、発光部を機械的に支持できる状態とした後、その発光部を形成するために利用した基板を除去すると、発光の外部への取り出し効率を向上させられ、従って、高輝度の化合物半導体ＬＥＤを構成できる。特に、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_YＩｎ_1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）発光層からの発光を吸収してしまう光学的に不透明な材料を基板として利用している場合、この様に基板を除去する手段は、高輝度のＬＥＤを安定して製造するのに貢献できる。基板と発光部との中間の位置に、発光層から出射される光を吸収する材料から成る層、例えば、バッファ層が存在する場合、基板と併せてそれを除去するとＬＥＤの高輝度化にとって有利となる。基板は、機械的切削加工、研磨、物理的乾式または化学的湿式エッチング等、及びそれらを併用して除去できる。特に、材質によるエッチング速度の差を利用した選択エッチング手段によれば、基板のみを選択的に除去することが可能とあり、再現性良く、且つ、均一に基板を除去できる。

発光部が、発光層から出射される光を吸収しない、光学的に透明であるが、電気的に絶縁性の材料から成る基板上に形成されている場合、その絶縁性の基板を除去することにより、素子駆動電流を上下（鉛直）方向に通流できる簡易な構造の化合物半導体ＬＥＤを構成できる。例えば、透明な支持体層を接合させて、発光部を機械的に支持した後、例えば、絶縁性の基板とその基板表面の直上の半導体層との界面に、例えばレーザー光を集中的に照射することにより、直上の半導体層から基板を剥離する。次に、基板の剥離に因り露呈された導電性の半導体層の表面に一極性のオーミック（Ｏｈｍｉｃ）性電極を形成する。一方、他の極性のオーミック性電極は、発光部を支持する様に接合された支持体層の表面に設ける。この様にオーミック性電極を配置すれば、双方の極性の電極を同一の面側に配置させるため発光部を除去する必要が無くなるため、発光面積が広く、従って、高輝度の発光をもたらすに好都合な化合物半導体ＬＥＤを製造するのに貢献できる。

例えば、光取り出し面を透明基板とし、基板を除去した半導体層表面に第１の電極と半導体層の一部を除去して、第２極性の半導体層上に電極を形成し、更に、第１の電極と半導体層表面を覆う金属反射層を設ける、所謂、フリップチップ型のダイオード構造とし、反射層により光の取り出し効率を向上させた構造が最適である。この構造の発光ダイオードをパッケージに組込めが、高輝度のＬＥＤランプを製造できる。

（実施例） 本実施例では、ＧａＡｓ基板上に設けたエピタキシャル積層構造体とＧａＰ支持体層とを接合させて発光ダイオードを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。

図１および図２は、本実施例で作製した半導体発光ダイオードを示す模式図で、図１はその平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図３は、半導体発光ダイオードに用いられるエピタキシャル積層構造体の層構造の模式図、図４は支持体層を接合した状態のエピタキシャル積層構造体の層構造の模式図である。

本実施例で作製したのは、ＡｌＧａＩｎＰ赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

図１および図２に示すＬＥＤ（ＬＥＤチップ）１０は、図４に示す、Ｓｉをドープしたｎ形の（１００）面から１５°傾けた面を有するＧａＡｓ単結晶からなる半導体基板１１上に順次積層した半導体層１３および接合したｐ型ＧａＰ基板（透明な支持体層）１４を備えたエピタキシャル積層構造体１０１を使用して作製した。

先ず図３に示すようなエピタキシャル積層構造体１００を製造した。このエピタキシャル積層構造体１００は、基板１１と、積層した半導体層１３とから構成されている。

積層した半導体層１３とは、Ｔｅをドープしたｎ形のＧａＡｓからなる緩衝層１３０、Ｔｅをドープしたｎ形の（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるコンタクト層１３１、Ｔｅをドープしたｎ形の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる下部クラッド層１３２、アンドープの（Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ／Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐの２０対からなる発光層１３３、およびＭｇをドープしたｐ形の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる上部クラッド層１３４、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰ層１３５である。上部クラッド層１３４はその上層に（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる薄膜を有している。ＬＥＤ１０の発光部１２は、下部クラッド層１３２、発光層１３３、及び上部クラッド層１３４から構成されているｐｎ接合型ダブルヘテロ接合構造となっている。

本実施例では、上記の半導体層１３０〜１３５各層は、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ₃）₃Ｉｎ）をIII族構成元素の原料に用いた減圧有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａＡｓ基板１１上に積層して、エピタキシャルウェーハを形成した。Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエチルメグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｍｇ）を使用した。Ｔｅのドーピング原料にはジメチルテルル（（ＣＨ₃）₂Ｔｅ）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（ＰＨ₃）またはアルシン（ＡｓＨ₃）を用いた。ＧａＰ層１３５は７５０℃で成長させ、半導体層１３をなすその他の半導体層１３０〜１３４は７３０℃で成長させた。

ＧａＡｓ緩衝層１３０のキャリア濃度は約５×１０¹⁸ｃｍ^-3、また、層厚は約０．２μｍとした。コンタクト層１３１は、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから構成し、キャリア濃度は約２×１０¹⁸ｃｍ^-3、層厚は、約１．５μｍとした。ｎ−クラッド層１３２のキャリア濃度は約８×１０¹⁷ｃｍ^-3、また、層厚は約１μｍとした。発光層１３３は、アンドープの０．８μｍとした。ｐ−クラッド層１３４のキャリア濃度は約２×１０¹⁷ｃｍ^-3とし、また、層厚は１μｍとした。ＧａＰ層１３５のキャリア濃度は約３×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、層厚は９μｍとした。発光部１２の最表層としてのｐ型ＧａＰ層１３５は、表面から約１μｍの深さに至る領域を研磨し、鏡面加工した。鏡面加工により、ｐ型ＧａＰ層１３５の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。

一方、上記のｐ型ＧａＰ層１３５の鏡面研磨した表面に貼付する、透明な支持体層としてのｐ型ＧａＰ基板１４（図４）を用意した。この貼付用ＧａＰ基板１４には、キャリア濃度が約２×１０¹⁸ｃｍ^-3となる様にＺｎを添加した、面方位を（１００）１５°オフとする単結晶を用いた。貼付用ＧａＰ基板１４の直径は５０ミリメートル（ｍｍ）で、厚さは２５０μｍであった。このＧａＰ基板１４の表面は、ｐ型ＧａＰ層１３５に接合させる以前に鏡面に研磨し、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして０．１２ｎｍに仕上げておいた。

一般の半導体材料貼付装置に、上記のＧａＰ基板１４及びエピタキシャル積層構造体１００を搬入し、３×１０^-5Ｐａまで半導体材料貼付装置内を真空に排気した。その後、炭素等の汚染を回避するために炭素（カーボン）材料からなる部材を排除した半導体材料貼付装置内に載置したＧａＰ基板１４およびエピタキシャル積層構造体１００の温度を真空中で約８００℃の温度に加熱しつつ、８００ｅＶのエネルギーに加速されたＡｒイオンを、ＧａＰ基板１４の表面に照射した。これにより、ＧａＰ基板１４およびエピタキシャル積層構造体１００の表面に、非化学量論的な組成からなる接合層１４１を形成した。接合層１４１を形成した後、上記のＡｒイオンの照射を停止し、ＧａＰ基板１４の温度を室温迄、降下させた。

次に、表面領域に非化学量論的な組成からなる接合層１４１を有するＧａＰ基板１４、及びＧａＰ層１３５の双方の表面に、電子を衝突させて中性（ニュートラル）化した中性のＡｒビームを３分間に亘り照射した。然る後、図４に示すように、真空に維持した半導体材料貼付装置内で、双方１３５，１４の表面を重ね合わせ、各々の表面での圧力が２０ｇ／ｃｍ²となる様に荷重を掛け、双方を室温で接合した。接合したウェーハを半導体材料貼付装置の真空チャンバーから取り出し、接合界面を分析した結果、接合部分には、非化学量論的な組成を有するＧａ_0.6Ｐ_0.4からなる接合層１４１が存在した。接合層１４１の厚さは約３ｎｍで、接合層１４１の酸素原子の濃度は、一般的なＳＩＭＳ分析法によれば７×１０¹⁸ｃｍ^-3であり、炭素の原子濃度は、９×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。

貼付したＧａＰ基板１４の接合させた面とは反対側の裏面には、一般的な真空蒸着法により、厚さ０．２μｍの金・ベリリウム（Ａｕ・Ｂｅ）合金膜及び厚さ０．８μｍのＡｕ膜との重層膜を被着した。次に、一般的なフォトリソグラフィー手段を利用して重層膜をパターニングし、直径５０μｍの平面視円形の重層膜を、距離にして、１５０μｍの間隔で格子点状に規則的に配置させた。次に、これらの円形にパターニング加工した重層膜に、４５０℃で１０分間の熱処理を施し、合金化して低接触抵抗のｐ形オーミック電極１６を形成した。

次に、ＧａＡｓ基板１１およびＧａＡｓ緩衝層１３０をアンモニア系エッチャントにより選択的に除去した。露出させたコンタクト層１３１の表面には、厚さを０．２μｍとするＡｕＧｅ／Ｎｉ合金膜、及び厚さが０．１μｍのＡｕ膜を真空蒸着法により堆積した。一般的なフォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施し、ｎ形オーミック電極１５を形成した。次に、コンタクト層１３１の表面及びｎ形オーミック電極１５の表面を、一般的なスパッタ装置を利用して形成した厚さ０．５μｍのインジウム・錫複合酸化（ＩＴＯ）膜（透明導電膜）１７で被覆した。更に、ＩＴＯ表面に、スパッタ法で厚さ０．０３μｍのクロム（Ｃｒ）薄膜、及び厚さ１μｍの金（Ａｕ）薄膜を順次、重層させてから、直径１１０μｍのボンディング電極１８を形成した。

次に、一般的なダイシングソーを利用して、２５０μｍの間隔で裁断を施し、平面視で略正方形に切断して、ＬＥＤチップ１０となした。尚、ダイシング後、裁断に因って、エピタキシャル積層構造体をなす半導体層の裁断した側面に発生した破砕層を除去するため、硫酸・過酸化水素混合液でその側面部をエッチングした。

上記の様にして作製したＬＥＤチップ１０を、図５及び図６に模式的に示す如く発光ダイオードランプ４２に組み立てた。このＬＥＤランプ４２は、ＬＥＤチップ１０のｐ形オーミック電極１６とマウント用基板４５の表面に設けたｐ形電極端子４４とを銀（Ａｇ）ペーストで接着してＬＥＤチップ１０を支持（マウント）し、また、ボンディング電極１８とマウント用基板４５の表面に設けたｎ形電極端子４３とを金線４６で、ワイヤボンディングした後、一般的なエポキシ樹脂４１で封止して作製した。マウント用基板４５の表面に設けたｐ形電極端子４４とＬＥＤチップ１０との接合面に係わるシエア強度は、約３００ｇ以上であった。破壊モードはＬＥＤチップ１０の割れであったことから、接合面の接合強度は、エピタキシャルウェハを構成する結晶層の破壊強度以上であると解釈された。

マウント用基板４５の表面に設けられたｎ形電極端子４３とｐ形電極端子４４とを介してｎ形及びｐ形オーミック電極１５，１６間に電流を流したところ、主波長を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（Ｖｆ）は、ＧａＰ層１３５及びＧａＰ基板１４との接合界面での抵抗の低さ、及び各オーミック電極１５、１６の良好なオーミック特性を反映し、約２．２ボルト（Ｖ）となった。また、順方向電流を２０ｍＡとした際の発光強度は、発光効率の高い発光部の構成及びチップへの裁断時に発生する破砕層を除去するなど外部への取り出し効率も向上させている事を反映して５２０ｍｃｄの高輝度となった。

尚、本実施例では、図１に例示した如くの単純な構成から例えば、オーミック電極１５を構成したが、図７乃至図１１に例示する如く、電極の形状は、平面視で例えば、点（ドット）、格子、円、四角形状やそれらの組み合わた形状等、電流拡散に適する電極のパターンを選択しても、本実施例に記す特性のＬＥＤを得るのに貢献できる。

（比較例１）

ｐ形ＧａＰ層へ、表面に接合層を形成していないｐ形ＧａＰ基板を、上記の実施例とは異なる条件で貼付してＡｌＧａＩｎＰＬＥＤチップを作製した。本比較例１では、ｐ形ＧａＰ基板は、窒素雰囲気下で８００℃に温度を維持しつつ、接合表面での圧力が２００ｇ／ｃｍ²となる様に荷重を１時間に亘り継続して加え、ｐ形ＧａＰ基板とｐ形ＧａＰ層の表面とを大気圧の高温下で接合させた。この比較例に記す条件下での接合では、ｐ形ＧａＰ基板とｐ形ＧａＰ層との接合界面には、結晶欠陥が多量に存在するのが認められた。

また、界面領域での酸素原子濃度は２．０×１０²⁰ｃｍ^-3であり、また炭素原子濃度は１．１×１０²⁰ｃｍ^-3と何れも高濃度であった。更に、シエア強度は１８０ｇと低く、このため、チップ化のためのダイシング工程で、接合面の表面積の約１０％に相当する領域で接合からの剥離が生じた。

剥離を生ぜずにダイシングできた発光ダイオードチップを使用して、ＬＥＤの特性を評価した。ＬＥＤからは、主波長を６２０ｎｍとする赤色光が出射されたが、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（Ｖｆ）は２．６ボルト（Ｖ）の高値となった。反面、順方向電流を２０ｍＡとした際の発光強度は、２７０ｍｃｄの低値となった。接合時に接合界面に発生した結晶欠陥や高温での接合処理が発光部の品質を悪化させ、輝度の低下を招いたと考えられる。

（比較例２）

ｐ形ＧａＰ層へ、表面に接合層を形成していないｐ形ＧａＰ基板を、上記の実施例及び比較例１の双方と異なる条件で貼付してＡｌＧａＩｎＰＬＥＤチップを作製した。本比較例２では、ｐ形ＧａＰ基板と接合させるｐ形ＧａＰ層の層厚は０．３μｍとした。このｐ形ＧａＰ層の表面をフッ酸（ＨＦ）で洗浄し、ｐ形ＧａＰ基板と貼り合わせ、その後、５００℃で熱処理し接合させた。接合界面の酸素原子濃度は３×１０²⁰ｃｍ^-3で、炭素原子濃度は２×１０²⁰ｃｍ^-3と何れも高濃度であった。シエア強度は、１００ｇと低く、このため、チップ化のためのダイシング工程では、接合面の表面積の約４０％に相当する領域で接合面の剥がれが発生した。

ＬＥＤからは、主波長を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（Ｖｆ）は、接合界面での抵抗が高くなっているため、３．７ボルト（Ｖ）の高Ｖｆとなった。順方向電圧を２０ｍＡとした際の発光強度は、３９０ｍｃｄであった。Ｖｆ及び発光強度共に実施例に記載のＬＥＤより優れることはなかった。

本実施例で作製した半導体発光ダイオードを模式的に示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 半導体発光ダイオードに用いられるエピタキシャル積層構造体の層構造の模式図である。 支持体層を接合した状態のエピタキシャル積層構造体の層構造の模式図である。 ＬＥＤランプの構造を示す平面模式図である。 ＬＥＤランプの断面構造を示す断面模式図である。 オーミック電極の形状を例示する平面模式図である。 オーミック電極の形状を例示する平面模式図である。 オーミック電極の形状を例示する平面模式図である。 オーミック電極の形状を例示する平面模式図である。 オーミック電極の形状を例示する平面模式図である。

符号の説明

１０ ＬＥＤチップ
１１ 半導体基板
１２ 発光部
１３ 積層した半導体層
１４ ｐ型ＧａＰ基板（透明な支持体層）
１５ ｎ形オーミック電極
１６ ｐ形オーミック電極
１８ ボンディング電極
４１ エポキシ樹脂
４２ 発光ダイオードランプ
４３ ｎ形電極端子
４４ ｐ形電極端子
４５ マウント用基板
４６ 結線用金線
１００ エピタキシャル積層構造体
１０１ エピタキシャル積層構造体
１３０ 緩衝層
１３０〜１３４ 半導体層
１３０〜１３５ 半導体層
１３１ コンタクト層
１３２ クラッド層
１３２ 下部クラッド層
１３３ 発光層
１３４ 上部クラッド層
１３５ 発光部の最表層（ＧａＰ層）
１４１ 接合層

Claims (12)

1. 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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とを有する化合物半導体発光ダイオードにおいて、
   上記支持体層と上記発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における酸素原子の濃度が、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であり、
   上記支持体層および上記発光部の一方の最表層は、双方とも燐化ガリウム（ＧａＰ）からなる、
   ことを特徴とする化合物半導体発光ダイオード。
2. 上記支持体層と上記発光部の一方の最表層との間に形成される接合層における炭素原子の濃度が、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下である、請求項１に記載の化合物半導体発光ダイオード。
3. 上記発光部の一方の最表層は、発光部の他の構成層とは格子定数を異にし、層厚が０．５マイクロメートル（単位：μｍ）以上で２０μｍ以下である、請求項１または２に記載の化合物半導体発光ダイオード。
4. 上記接合層は、非化学量論的な組成であり、組成式がＧａ_XＰ_1-X；０．５＜Ｘ＜０．７である、請求項１乃至３の何れか１項に記載の化合物半導体発光ダイオード。
5. 上記接合層は、層厚が０．５ナノメータ（単位：ｎｍ）以上で５ｎｍ以下である、、請求項１乃至４の何れか１項に記載の化合物半導体発光ダイオード。
6. 上記発光部の他方の最表層に第１の電極が形成され、上記支持体層の表面に第２の電極が形成され、第１の電極は、オーミック電極の上に形成された透明導電膜と、その透明導電膜の上に形成されたボンディング用電極とから構成されている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の化合物半導体発光ダイオード。
7. 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）から成る発光層を含むとともに各構成層がIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光部と、発光部の一方の最表層に接合され発光層から出射される発光を透過する透明な支持体層とを有する化合物半導体発光ダイオードの製造方法において、
   上記発光部の各構成層を基板上に成長させる発光部形成工程と、
   上記発光部の最表層の表面を平均粗さ０．３ｎｍ以下に鏡面研磨する発光部研磨工程と、
   上記支持体層を発光部とは別に準備する支持体層準備工程と、
   上記発光部の最表層表面および上記支持体層表面の少なくとも一方に真空中で５０エレクトロンボルト（単位：ｅＶ）以上のエネルギーを有する原子またはイオンを照射する照射工程と、
   上記発光部の最表層表面と上記支持体層表面とを、室温以上１００℃以下の温度で接合する接合工程と、
   を備えることを特徴とする化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
8. 上記支持体層の表面を２乗平均平方根値にして０．３ｎｍ以下に鏡面研磨する、請求項７に記載の化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
9. 上記照射工程において照射する原子またはイオンは、水素原子（元素記号：Ｈ）、水素分子（分子式：Ｈ₂）、水素イオン（プロトン；Ｈ⁺）の何れか１種である、請求項７または８に記載の化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
10. 上記照射工程において照射する原子またはイオンは、ヘリウム（元素記号：Ｈｅ）、ネオン（元素記号：Ｎｅ）、アルゴン（元素記号：Ａｒ）またはクリプトン（元素記号：Ｋｒ）の何れか１種以上である、請求項７または８に記載の化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
11. 上記照射工程の前に、上記発光部の最表層表面および上記支持体層表面の少なくとも一方に湿式あるいは乾式のエッチング処理を行う、請求項７乃至１０の何れか１項に記載の化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
12. 上記発光部から基板を除去する除去工程を有する、請求項７乃至１１の何れか１項に記載の化合物半導体発光ダイオードの製造方法。

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