TWI394294B

TWI394294B - Light emitting element and manufacturing method thereof

Info

Publication number: TWI394294B
Application number: TW097103224A
Authority: TW
Inventors: Yukari Suzuki; Jun Ikeda
Original assignee: Shinetsu Handotai Kk
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2013-04-21
Also published as: WO2008091010A1; JP4973888B2; CN101589479B; JPWO2008091010A1; US20100032688A1; CN101589479A; US8008671B2; TW200832767A

Description

發光元件及其製造方法

本發明關於一種發光元件及其製造方法。

專利文獻1：日本特開2001-57441號公報

專利文獻2：日本特開2002-334816號公報

以(Al_x Ga₁ -_x )_y In₁ -_y P混晶(其中，O≦x≦1，0≦y≦1；以下，亦記載為AlGaInP混晶或僅記載為AlGaInP)形成發光層部之發光元件，可藉由採用以帶隙大於薄AlGaInP活性層之n型AlGaInP包覆層與p型AlGaInP包覆層，將薄AlGaInP活性層夾持成三明治狀之雙異質結構，來實現高輝度之元件。

AlGaInP發光元件之情形，發光層部之成長基板係使用GaAs基板，但GaAs在AlGaInP發光層部之發光波長區域光吸收大。因此，在專利文獻1及專利文獻2，揭示一種將GaAs基板加以剝離，而重新貼合為透明導電性半導體基板之GaP基板的方法(以下，將以此種方法所製造之發光元件稱為「直接接合型發光元件」)。

於上述直接接合型發光元件，在所使用之GaP基板等透明導電性半導體基板的表面，一般形成有厚度1.5~2nm左右之原生氧化膜，而成為使發光層部與透明導電性半導體基板之接合界面的電阻(以下，稱為界面電阻)增大的主要原因。因此，降低該界面電阻，係在製造直接接合型發光元件上的重要課題之一，減少該界面電阻之方法，例如在專利文獻1及2中，即揭示一種在接合後進行熱處理之技術。然而，從維持發光層部之摻雜分布(doping profile)的觀點，熱處理溫度並無法那樣地高溫化，在降低起因於原生氧化膜之界面電阻上具有一定的界限。

又，接合前之透明導電性半導體基板的洗淨，在降低界面電阻的觀點亦為重要。於專利文獻2中，揭示有一種對洗淨後之透明導電性半導體基板以旋轉式脫水機進行旋轉乾燥的技術，但在透明導電性半導體基板較薄，或產生有彎曲等情形時，會具有在對基板進行旋轉乾燥時容易產生龜裂等的問題。

並且，亦清楚曉得以貼合所得之發光元件的串聯電阻不僅只會增加，且隨著繼續通電，會發生串聯電阻容易隨著時間而逐漸降低等欠缺安定性之現象。當串聯電阻不在短時間降低至安定程度時，在藉由高速開關(PWM控制等)對發光元件進行調光驅動時，會有對該開關響應性造成重大影響的問題。

本發明之課題，在於提供一種可充分降低發光層部與透明導電性半導體基板之界面電阻，且亦可謀求開關響應性之提升的發光元件及其製造方法。

為了解決上述課題，本發明之發光元件，其特徵在於，在由具有發光層部之III-V族化合物半導體所構成之主化合物半導體層一方的主表面，具有直接貼合有透明導電性半導體基板之構造，且將主化合物半導體層與透明導電性半導體基板之貼合界面的鹼金屬原子濃度調整至1×10¹⁴ atoms/cm² 以上2×10¹⁵ atoms/cm² 以下。

在包含發光層部之主化合物半導體層貼合有透明導電性半導體基板之構造的發光元件，藉由使貼合界面之鹼金屬原子濃度在上述濃度範圍，可謀求發光元件之界面電阻的降低。又，如上述之貼合型發光元件，發光驅動時之順向電壓，具有被認為是來自貼合界面之寄生電容成分之較顯著的暫態特性。具體而言，令剛開始通電後之順向電壓為初始值Vf0，該順向電壓會因繼續通電而漸減至某安定值Vf。令自該初始值Vf0至上述安定值Vf之順向電壓減少量為安定化電壓降△Vf時(亦即，△Vf≡Vf0－Vf)，藉由使貼合界面之鹼金屬原子在上述濃度範圍，可大幅降低此安定化電壓降△Vf。安定化電壓降△Vf小的發光元件，即使在藉由高速開關進行調光驅動之用途等，亦具有可大幅改善其開關響應性之優點。又，開始通電後，元件兩端之順向電壓由於會在短時間內安定化，因此在使驅動電源電壓為固定進行發光驅動時，可提高對應於作用比(duty ratio)之發光輝度特性之線性及安定性。

若主化合物半導體層與透明導電性半導體基板之貼合界面的鹼金屬原子濃度未達1×10¹⁴ atoms/cm² ，則發光元件之界面電阻的降低效果及安定化電壓降△Vf的低減效果不顯著，批次間晶圓面內的參差不一亦變大，導致良率的降低。又，貼合界面的鹼金屬原子濃度超過2×10¹⁵ atoms/cm² 時，該效果呈飽和，用以使鹼金屬原子高濃度地介於貼合界面之步驟上的需要將大大降低。貼合界面之鹼金屬原子濃度，更佳在3×10¹⁴ atoms/cm² 以上、1.5×10¹⁵ atoms/cm² 以下。

又，本發明之發光元件之製造方法，係為了製造上述本發明之發光元件，其特徵在於，包含下列步驟：主化合物半導體層成長步驟，係將主化合物半導體層磊晶生長在成長用基板的第一主表面上；從主化合物半導體層將成長用基板加以去除之步驟；原生氧化膜去除步驟，係將形成於透明導電性半導體基板之對該主化合物半導體層之貼合面的原生氧化膜加以去除；有機溶劑接觸步驟，係使含鹼之有機溶劑與經去除該原生氧化膜之透明導電性半導體基板之貼合面接觸；及貼合步驟，係將有機溶劑接觸步驟結束後之透明導電性半導體基板之貼合面疊合於主化合物半導體層之貼合面加以貼合。

在將透明導電性半導體基板貼合於含有發光層部之主化合物半導體層前，必須將形成於透明導電性半導體基板之表面的原生氧化膜加以去除(此處所謂「原生氧化膜之去除」，係指去除原生氧化膜的至少一部分使厚度降低即可，非指一定必須要完全加以去除)。然而，若將原生氧化膜去除後之透明導電性半導體基板放置於大氣中，則原生氧化膜將會直接在這樣的狀態下，於較短時間發生再成長，界面電阻降低效果會馬上受到影響。因此，實施使有機溶劑與經去除原生氧化膜後之透明導電性半導體基板表面接觸之有機溶劑接觸步驟。藉此，可抑制原生氧化膜的再成長，有助於界面電阻及安定化電壓降△Vf的降低。又，藉由使該有機溶劑為含鹼之有機溶劑，使來自於含鹼之有機溶劑的鹼金屬成分以上述濃度範圍殘留在貼合面上，界面電阻及安定化電壓降△Vf的低減效果將更加顯著。此時，於貼合界面，形成於主化合物半導體層側與上述透明導電性半導體基板側之氧化膜的合計厚度較佳在1.3nm以下，更佳在0.8nm以下。

於上述本發明之發光元件之製造方法中，可使原生氧化膜去除步驟為鹼洗淨步驟，在該鹼洗淨步驟之後，進行透明導電性半導體基板的水洗步驟，於該水洗步驟結束後，可以將該透明導電性半導體基板之貼合面浸漬於有機溶劑，或是使有機溶劑之蒸氣接觸於該貼合面然後進行乾燥的方式，來實施有機溶劑接觸步驟。

亦即，原生氧化膜去除步驟，可藉由為例如使用氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液等鹼蝕刻液之鹼洗淨步驟，來迅速去除原生氧化膜。此時，被賦予於貼合界面之鹼金屬原子，在前者時為鉀原子，後者時則為鈉原子。

若以上述濕式蝕刻方式來進行原生氧化膜去除，則蝕刻後之水洗步驟乾燥步驟為當然需要。此時，若在該水洗後，馬上進行上述有機溶劑接觸步驟，將水分置換成有機溶劑並進行乾燥，則乾燥後之原生氧化膜的成長速度將大幅減小，有助於界面電阻降低。又，原生氧化膜去除後，將透明導電性半導體基板貼合於主化合物半導體層止的保管間隔亦可獲得較長的確保，亦有助於提升直接接合型發光元件之生產性。

此時含鹼之有機溶劑，在將貼合界面之鹼金屬原子濃度提高至上述範圍時，更佳為使用含有鹼成分濃度高於每一次洗淨步驟經水洗步驟後洗淨液所帶入之鹼成分濃度者(亦即，使用積極添加有鹼成分在洗淨步驟所帶入之量以上的含鹼之有機溶劑)。

有機溶劑接觸步驟所使用之有機溶劑，較佳為使用與水自由混合者，亦使得在水洗後容易與殘留在貼合面之水滴進行置換(例如，醇或酮類等)。又，為了藉共沸有效率地與有機溶劑一起使水分蒸發，更佳為使用與水自由混合之有機溶劑，且在20℃與水之蒸氣壓差在100hPa以下者。此種有機溶劑，具體而言，可適合使用異丙醇(沸點：82.4℃，在20℃與水之蒸氣壓差：20hPa)或乙醇(沸點：78.3℃，在20℃與水之蒸氣壓差：36hPa)等之醇類。又，醇，在容易溶解鹼金屬氫氧化物，容易調製含鹼之有機溶劑之觀點下亦有用(亦即，含鹼之有機溶劑，可製成為溶解有鹼金屬氫氧化物之醇)。

此時含鹼之有機溶劑，在將貼合界面之鹼金屬原子濃度提高至上述範圍時，更佳為含有鹼金屬氫氧化物及水。

所使用之醇，尤其是異丙醇，由於乾燥後抑制原生氧化膜再成長的效果大，因此對本發明是有效的。又，添加於含鹼之有機溶劑的鹼金屬氫氧化物，較佳為使用氫氧化鉀或氫氧化鈉。

此時，含鹼之有機溶劑，較佳為使用含有5×10^-6 mol/L以上3×10^-4 mol/L以下之範圍的氫氧化鉀或氫氧化鈉(亦可複合添加兩者，此時為合計)者。該鹼含量若未達5×10^-6 mol/L時，則界面電阻降低效果將不充分，若超過3×10^-4 mol/L時，則所添加之鹼成分會產生凝集等，含鹼之有機溶劑會不安定化而無法進行均勻之處理。該鹼含量，更佳為1×10^-5 mol/L以上3×10^-4 mol/L以下。又，含鹼之有機溶劑，較佳為含有1×10^-4 mol/L以上5mol/L以下之範圍的水分。若水分含量未達1×10^-4 mol/L，則難以將貼合界面之鹼金屬原子濃度提高至上述範圍。又，若超過5mol/L時，水分易殘留於貼合面，原生氧化膜會發生再成長，導致無界面電阻降低效果，安定化電壓降△Vf之降低效果反而減小。上述水分之含有範圍，更佳為0.05mol/L以上5mol/L以下。

另，上述有機溶劑接觸步驟(或者，藉由鹼洗淨之原生氧化膜去除步驟及水洗步驟，與之後之有機溶劑接觸步驟)，可同樣對主化合物半導體層之貼合面加以實施，可進一步有助於使界面電阻消失，降低安定化電壓降△Vf。

以下，參照圖式來說明本發明之發光元件製造方法之實施形態。圖1，係為本發明適用對象之發光元件的概念圖。該發光元件100，係在作為透明導電性半導體基板之GaP基板70(於本實施形態中雖為n型，但在主化合物半導體層50之各層的積層順序與上述為p/n互換時，則為p型，又，亦可使用GaAsP、AlGaAs等之其他透明導電性半導體基板)的第一主表面上，具有直接貼合有發光層部24之構造。於本實施形態中，各層及基板之主表面，如圖1所示，係使發光元件100之光取出面PF在上側之狀態為正置狀態，統一將該正置狀態之圖式上側之面記載為第一主表面，而下側之面則記載為第二主表面。因此，在方便說明步驟上，相對於上述正置狀態，以將上下倒轉之反置狀態加以圖示時，該圖式之第一主表面與第二主表面的上下關係亦倒轉。

發光層部24，具有以p型(Al_z Ga_1－z )_y In_1－y P(其中，x<z≦1)所構成之p型包覆層6、與n型(Al_z Ga_1－z )_y In_1－y P(其中，x<z≦1)所構成之n型包覆層4，將無摻雜之(Al_x Ga_1－x )_y In_1－y P(其中，O≦x≦0.55，0.45≦y≦0.55)混晶所構成之活性層5夾持之構造，可根據活性層5之組成，將發光波長在綠色至紅色區域(發光波長(波峰發光波長)為55Onm以上670nm以下)加以調整。另，發光層部24，亦可由In_x Ga_y Al_1－x－y N(0≦x≦1，0≦y≦1，x＋y≦1)來構成。

在發光層部24之第一主表面上，形成有GaP電流擴散層20，與發光層部24一起構成主化合物半導體層50。在電流擴散層20之第一主表面的大略中央處，形成有用以將發光驅動電壓施加於發光層部24之光取出面側電極9(例如，Au電極)。在該光取出面側電極9與GaP電流擴散層20之間，設置有作為光取出側接合合金化層之AuBe接合合金化層9a(例如，Be：2質量%)。又，電流擴散層20之第一主表面之光取出面側電極9周圍的區域，形成有光取出區域PF(從發光層部24射出)。又，於本實施形態中，雖然為p型包覆層6位於光取出面側之積層形態，但是亦可為n型包覆層4位於光取出面側之積層形態(此時，電流擴散層20必須為n型，又，接合合金化層9a以AuGeNi等所構成)。

n型包覆層4及p型包覆層6之厚度，例如，分別在0.8 μm以上4 μm以下(較佳在0.8 μm以上2 μm以下)，活性層5之厚度，例如在0.4 μm以上2 μm以下(較佳在0.4 μm以上1 μm以下)。發光層部24全體之厚度，例如在2 μm以上10 μm以下(較佳在2 μm以上5 μm以下)。並且，GaP電流擴散層20之厚度，例如在5 μm以上200 μm以下(較佳在5 μm以上28 μm以下，更佳在8 μm以上15 μm以下)。因此，主化合物半導體層50之厚度，例如在7 μm以上210 μm以下(較佳在7 μm以上38 μm以下，更佳在10 μm以上20 μm以下)。

GaP基板70，係將GaP單結晶錠加以切片、研磨所製得者，其厚度例如在50 μm以上500 μm以下。另，GaP基板，亦可使用將GaP單結晶錠加以切片、研磨所製得之單結晶基板其與主化合物半導體層50之貼合面側的主表面磊晶生長有GaP或InGaP之單結晶層的GaP磊晶晶圓(在此情況，當使用磊晶生長有InGaP層之基板時，若InGaP層之厚度小於GaP單結晶基板，則該磊晶晶圓廣義地視為屬於GaP基板之概念者)。在GaP基板70之背面，分散形成有作為基板側接合合金化層的AuGeNi接合合金化層16(例如Ge：15質量%，Ni：10質量%)。接合合金化層16，例如可藉由銀膠層等接著於未圖示之金屬台(metal stage)。

GaP基板70與主化合物半導體層50之界面成為貼合界面，該貼合界面之鹼金屬原子濃度係調整在1×10¹⁴ atoms/cm² 以上2×10¹⁵ atoms/cm² 以下(較佳在3×10¹⁴ atoms/cm² 以上1.5×10¹⁵ atoms/cm² 以下)。鹼金屬原子，於本實施形態中為鉀原子，但亦可為鈉原子，或亦可混合鉀原子與鈉原子。

此「界面之鹼金屬原子濃度」，可以下述方式來進行測量。亦即，從第一主表面側或第二主表面側於深度方向(x)對電流擴散層7進行SIMS分析，如圖4所示，測量顯示各深度位置之每單位體積之鹼金屬原子濃度的深度方向濃度曲線C(x)。另，深度方向之SIMS分析，可藉由一邊將所照射之一次離子束兼用為試料表面之深度方向蝕刻束，一邊進行二次離子質量分析之D－SIMS(Dynamic SIMS)來進行。將此深度方向濃度曲線C(x)在對應於上述界面之含有鹼金屬原子濃度波峰位置的區間對深度方向距離x進行積分，將所得之值採用作為界面鹼金屬原子濃度。深度方向濃度曲線C(x)，隨著遠離界面位置(濃度波峰位置)急速減小，形成顯示背景鹼金屬原子濃度之基線。可將此基線上之波峰所在位置作為積分區間的邊界，但由於基線上的鹼金屬原子濃度，通常低於波峰位置之鹼金屬原子濃度好幾位數，故即使將積分區間設定為超出上述所在位置至波峰外側，亦不會有不良影響，幾乎不會對以此方式所得之界面鹼金屬原子濃度的計算值造成影響。

回到圖1，在GaP基板70與主化合物半導體層50之貼合界面，形成有氧化膜70j。此氧化膜70j，係來自在貼合階段於GaP基板70與主化合物半導體層50之各貼合面各別所形成之原生氧化膜，其厚度在1.3nm以下(較佳在0.8nm以下)。氧化膜70j的厚度，例如可使用光譜橢圓偏光法來加以測量。

以下，說明上述發光元件100之製造方法的具體例。

首先，如圖2之步驟1所示，在作為GaAs基板之GaAs單結晶基板1的主表面，依序磊晶生長n型GaAs緩衝層2例如0.5μm、AlAs所構成之剝離層3例如0.5μm。然後，依序磊晶生長n型包覆層4(厚度：例如1μm)、AlGaInP活性層(無摻雜)5(厚度：例如0.6μm)、及p型包覆層6(厚度：例如1μm)作為發光層部24。發光層部24之全體厚度為2.6μm。又，進一步磊晶生長由p型GaP所構成之電流擴散層20例如17μm。上述各層之磊晶生長，可藉由公知的MOVPE法來進行。藉此，在GaAs單結晶基板1上形成由發光層部24及GaP電流擴散層20所構成之主化合物半導體層50。

接著，如步驟2所示，在主化合物半導體層50的第一主表面形成蠟等所構成之接著劑層23，如步驟3所示，接著Si基板等所構成之臨時支持基板110，製作臨時支持貼合體120。然後，如圖3之步驟4所示，將附著於臨時支持貼合體120之作為GaAs基板的GaAs單結晶基板1去除。該去除，例如可藉由以將臨時支持貼合體120(參照步驟3)與GaAs單結晶基板1一起浸漬於蝕刻液(例如10%氫氟酸水溶液)，對形成在緩衝層2與發光層部24之間的AlAs剝離層3進行選擇蝕刻，以將該GaAs單結晶基板1從臨時支持貼合體120加以剝離之方式來實施。另，亦可採用下述步驟：預先形成AlInP所構成之蝕刻中止層來代替AlAs剝離層3，使用對GaAs具有選擇蝕刻性之第一蝕刻液(例如氨/過氧化氫混合液)，將GaAS單結晶基板1與GaAs緩衝層2一起加以蝕刻去除，接著，使用對AlInP具有選擇蝕刻性之第二蝕刻液(例如鹽酸：為了去除Al氧化層亦可添加氫氟酸)，來將蝕刻中止層加以蝕刻去除。

然後，如步驟5所示，以氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液所構成之鹼蝕刻液，將另外所準備的n型GaP基板70的第一主表面(貼合面)加以洗淨，將形成在n型GaP基板70之第一主表面的原生氧化膜70i加以去除。具體而言，形成為1.5~2nm左右的原生氧化膜，藉由此洗淨，厚度將大幅地降低(例如未達1nm)。又，洗淨後，進一步對n型GaP基板70之第一主表面進行水洗，接著如步驟6所示，將該第一主表面浸漬於含鹼之有機溶劑，以將水滴去除(有機溶劑接觸處理)，然後，再進行乾燥。所使用之含鹼之有機溶劑，具體而言係使用異丙醇作為有機溶劑，使用含有5×10^-6 mol/L以上3×10^-4 mol/L以下(較佳為5×10^-5 mol/L以上3×10^-4 mol/L以下)之範圍的氫氧化鉀或氫氧化鈉(亦可複合添加兩者，該場合為合計)、1×10^-4 mol/L以上5mol/L以下(較佳為0.05mol/L以上5mol/L以下)之範圍的水分者。

上述含鹼之有機溶劑，係可對異丙醇添加0.01體積%以上0.2體積%以下之範圍的水溶液(係將氫氧化鉀或氫氧化鈉在1質量%以上30質量%以下之範圍溶解於水所得)進行調製。

另，較佳為，亦對藉由實施步驟4所露出之主化合物半導體層50的第二主表面(貼合面)，完全同樣進行上述之原生氧化膜去除、水洗、有機溶劑接觸處理及乾燥。

然後，如步驟7所示，在上述臨時支持貼合體120之狀態下，將另外所準備之n型GaP基板70的第一主表面疊合在將GaAs單結晶基板1去除後所露出之主化合物半導體層50的第二主表面，並加以壓緊，然後進一步升溫至400℃以上700℃以下進行貼合熱處理。如上述，以鹼洗淨將原生氧化膜去除之n型GaP基板70的第一主表面(或主化合物半導體層50的第二主表面)，水洗後，可藉由進行含鹼之有機溶劑接觸處理並加以乾燥，使所去除之原生氧化膜70i難以再成長，使貼合後之界面的氧化膜70j的厚度保持在前述範圍。並且，來自含鹼之有機溶劑的鹼金屬成分會以上述濃度範圍微量殘留在貼合面上。又，原生氧化膜去除後的保管時間即使增加，亦可將原生氧化膜保持在低厚度，因此可增加步驟排程的柔軟性，且亦有助於提升生產性。又，由於可使貼合所得之發光元件的貼合界面電阻保持在低值，因此可減小順向電壓Vf。又，在開始通電後之串聯電阻的變化量，亦即安定化電壓降△Vf亦小且安定，例如，即使在藉由高速開關對發光元件進行調光驅動之用途等，亦可大幅改善其開關響應性。

上述貼合熱處理結束後，如步驟8所示，藉由有機溶劑等將接著劑層23加以溶解，以將臨時支持基板110分離。接著，如步驟9所示，在藉由將臨時支持基板110分離、去除所露出之主化合物半導體層50的第一主表面，亦即，GaP電流擴散層20的第一主表面，以覆蓋其一部分的方式，形成AuBe光取出側接合金屬層，並且，以300℃以上500℃以下的溫度來進行合金化熱處理，藉此製成AuBe接合合金化層(光取出側接合合金化層)9a。然後，形成由Au等所構成之光取出側電極9來覆蓋該AuBe接合合金化層9a。又，在GaP基板70的第二主表面，藉由蒸鍍分散形成AuGeNi接合金屬層，並且以300℃以上500℃以下之溫度進行合金化熱處理，藉此製成AuGeNi接合合金化層(基板側接合合金化層)16。

以上，係為了易於理解，一邊以元件單體的積層形態圖示步驟，一邊加以說明，但實際上，係製作複數元件晶片以排列成矩陣狀之形式總括形成之貼合晶圓。又，藉由通常之方法將此貼合晶圓加以切割，製成元件晶片，並將其固定於支持體，進行導線之打線連接等後，進行樹脂密封，藉此得到最後的發光元件。

另，亦可使GaP電流擴散層20與發光層部24之界面形成為滿足上述所說明之條件的貼合界面。

為了確認本發明的效果，係進行以下之實驗。亦即，準備水中溶解有氫氧化鉀22質量%之水溶液，然後對異丙醇添加該水溶液使氫氧化鉀濃度成為圖5之各濃度，調整成含鹼之有機溶劑。然後，如圖3所示，在去除原生氧化膜及水洗後，浸漬於上述含鹼之有機溶劑，上提後，進行自然乾燥。然後，以使用SIMS之上述方法各別對該乾燥後進行貼合步驟所得之發光元件樣品之貼合界面的K濃度進行測量。結果示於圖5。

參照圖5之結果，製成將貼合界面之K濃度調整成各種濃度之發光元件樣品，然後通電20mA，分別測量剛開始通電後的順向電壓Vf與安定化電壓降△Vf(亦即以該剛開始通電後的順向電壓Vf作為初始值，而在之後繼續通電時逐漸減少之至Vf安定值為止的順向電壓Vf的減少量)(各個樣品數分別為5)。以對貼合界面之K濃度作圖之方式，將以上之結果顯示於圖6(△Vf)及圖7(Vf)。

從該結果即可知，貼合界面的K濃度在1×10¹⁴ atoms/cm² 以上(尤其是在3×10¹⁴ atoms/cm² 以上)時，Vf及△Vf之值顯著變小，可得到良好的結果。另一方面，可知若貼合界面的K濃度未達1×10¹⁴ atoms/cm² 時，則Vf及△Vf任一者皆急速增大，亦明顯變得參差不一。

例如，在使用下述方法所製成之含鹼之有機溶劑時，貼合界面之K濃度為6.24×10¹⁴ /cm² 。該方法係準備水中溶解有氫氧化鉀22質量%之水溶液，並且以水將該水溶液稀釋成750倍後，添加於異丙醇，進行調整使氫氧化鉀濃度成為1.486×10^－4 mol/L。又，對Vf及△Vf進行測量後，分別得到1.98~1.99V及20~50mV極為良好的Vf/△Vf特性。又，於使用對異丙醇進行調整使氫氧化鉀濃度成為2.983×10^－4 mol/L之含鹼之有機溶劑時，貼合界面的K濃度為9.90×10¹⁴ /cm² 。又，對Vf及△Vf進行測量後，分別為1.92~1.93V及0(測量下限)~10mV，得到極為良好的Vf/△Vf特性。又藉由SIMS測量，來確認即使進行高溫長時間熱處理，K等之界面金屬亦不會移動，並且可確認即使長時間通電後，對Vf及△Vf以外之特性之添加的影響亦無。

另一方面，於使用對異丙醇進行調整使氫氧化鉀濃度成為3×10^－6 mol/L之含鹼之有機溶劑時，貼合界面之K濃度為7.16×10¹³ /cm² 。又，對Vf及△Vf進行測量後，只能分別得到2.05V及180~220mV之不充分之值。

1．．．GaAs單結晶基板

2．．．n型GaAs緩衝層

3．．．剝離層

4．．．n型包覆層

5．．．活性層

6．．．p型包覆層

9．．．光取出面側電極

9a．．．AuBe接合合金化層

16．．．AuGeNi接合合金化層

20．．．電流擴散層

23．．．接著劑層

24．．．發光層部

50．．．主化合物半導體層

70．．．GaP基板

70i‧‧‧原生氧化膜

70j‧‧‧氧化膜

100‧‧‧發光元件

110‧‧‧臨時支持基板

120‧‧‧臨時支持貼合體

PF‧‧‧光取出面

圖1，係顯示為本發明適用對象之發光元件一例之示意圖。

圖2，係顯示本發明之發光元件製造方法一例之步驟説明圖。

圖3，係接續圖2之步驟説明圖。

圖4，係界面鹼原子濃度之算出方法之説明圖。

圖5，係顯示含鹼之有機溶劑中之K濃度，與貼合界面之K濃度之關係之圖。

圖6，係顯示貼合界面之K濃度與△Vf之關係之圖。

圖7，係顯示貼合界面之K濃度與Vf之關係之圖。

4‧‧‧n型包覆層

5‧‧‧活性層

6‧‧‧p型包覆層

9‧‧‧光取出面側電極

9a‧‧‧AuBe接合合金化層

16‧‧‧AuGeNi接合合金化層

20‧‧‧電流擴散層

23‧‧‧接著劑層

24‧‧‧發光層部

50‧‧‧主化合物半導體層

70‧‧‧GaP基板

70i‧‧‧原生氧化膜

110‧‧‧臨時支持基板

120‧‧‧臨時支持貼合體

PF‧‧‧光取出面

Claims

一種發光元件，其特徵在於：在具有發光層部之由III-V族化合物半導體所構成之主化合物半導體層一方的主表面，具有將透明導電性半導體基板直接貼合之構造，且將該主化合物半導體層與該透明導電性半導體基板之貼合界面的鹼金屬原子濃度調整在1×1O¹⁴ atoms/cm² 以上2×10¹⁵ atoms/cm² 以下。
如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該鹼金屬原子為鉀原子或鈉原子。
如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，形成在該貼合界面之氧化膜的厚度在1.3nm以下。
一種發光元件之製造方法，係用以製造申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其特徵在於，包含下列步驟：主化合物半導體層成長步驟，係將該主化合物半導體層磊晶生長在成長用基板的第一主表面上；從該主化合物半導體層將該成長用基板加以去除之步驟；原生氧化膜去除步驟，係將形成於該透明導電性半導體基板之對該主化合物半導體層之貼合面的原生氧化膜加以去除；有機溶劑接觸步驟，係使含鹼之有機溶劑與經去除該原生氧化膜之該透明導電性半導體基板之該貼合面接觸；及貼合步驟，係將該有機溶劑接觸步驟結束後之該透明導電性半導體基板之該貼合面疊合於該主化合物半導體層之貼合面加以貼合。
如申請專利範圍第4項之發光元件之製造方法，其中，該原生氧化膜去除步驟為鹼洗淨步驟，於該鹼洗淨步驟後，進行該透明導電性半導體基板之水洗步驟，於該水洗步驟結束後，以將該透明導電性半導體基板之該貼合面浸漬於該含鹼之有機溶劑，然後進行乾燥的方式，來實施該有機溶劑接觸步驟。
如申請專利範圍第5項之發光元件之製造方法，其中，該含鹼之有機溶劑，係使用含有鹼成分濃度高於每一次該洗淨步驟經該水洗步驟後洗淨液所帶入之鹼成分濃度者。
如申請專利範圍第4項之發光元件之製造方法，其中，該含鹼之有機溶劑為溶解有鹼金屬氫氧化物之醇。
如申請專利範圍第7項之發光元件之製造方法，其中，該含鹼之有機溶劑含有該鹼金屬氫氧化物及水。
如申請專利範圍第7項之發光元件之製造方法，其中，該醇係使用異丙醇。
如申請專利範圍第7項之發光元件之製造方法，其中，該鹼金屬氫氧化物係使用氫氧化鉀或氫氧化鈉。
如申請專利範圍第10項之發光元件之製造方法，其中，該含鹼之有機溶劑，含有5×10^-6 mol/L以上3×10^-4 mol/L以下之範圍的氫氧化鉀或氫氧化鈉。
如申請專利範圍第10項之發光元件之製造方法，其中，該含鹼之有機溶劑，含有1×10^－4 mol/L以上5mol/L以下之範圍的水分。
如申請專利範圍第4項之發光元件之製造方法，其中，亦對該主化合物半導體層之貼合面實施該有機溶劑接觸步驟。