WO2014061503A1 - 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

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light emitting
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篤 松村
悠 徳永
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Showa Denko KK
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Definitions

  • the present invention relates to a light-emitting diode, a light-emitting diode lamp, and a lighting device, and particularly to a light-emitting diode, a light-emitting diode lamp, and a lighting device that are suitable for high-luminance light emission.
  • a high-intensity light emitting diode (English abbreviation: LED) that emits red and infrared light
  • a light emitting layer made of aluminum arsenide (compositional formula Al X Ga 1-X As; 0 ⁇ X ⁇ 1)
  • a compound semiconductor light emitting diode having a light emitting layer made of indium gallium arsenide (compositional formula In X Ga 1-X As; 0 ⁇ X ⁇ 1) is known.
  • examples of high-intensity light-emitting diodes that emit red, orange, yellow, or yellow-green visible light include aluminum phosphide, gallium, indium (composition formula (Al X Ga 1-X ) Y In 1-Y P; 0
  • a compound semiconductor light-emitting diode having a light-emitting layer of ⁇ X ⁇ 1, 0 ⁇ Y ⁇ 1) is known.
  • a substrate material such as gallium arsenide (GaAs) that has been generally optically opaque to light emitted from the light emitting layer and not mechanically strong has been used. .
  • the surface electrode has a sufficiently large bonding pad so that a large current can be supplied to the surface electrode.
  • a bonding pad has a problem that it absorbs the light emitted from the light emitting portion and reduces the light extraction efficiency. The problem of light absorption at the pad portion of the surface electrode is particularly noticeable in high-intensity light emitting diodes.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and while reducing the light absorption in the surface electrode and improving the arrangement relationship of the ohmic electrode sandwiching the compound semiconductor layer, the low emission power is maintained. It is an object of the present invention to provide a light emitting diode, a light emitting diode lamp, and a lighting device that achieve a forward voltage.
  • a line in which a predetermined proportion of the ohmic contact electrodes are connected to the pad portion of the surface electrode in plan view The present invention has been completed by finding that the arrangement arranged at the position overlapping the shape portion achieves a low forward voltage while maintaining a high light emission output.
  • a plurality of discrete ohmic contact electrodes arranged on the semiconductor substrate side of a compound semiconductor layer including a light emitting layer are arranged at positions where they do not overlap with a linear part connected to a pad part of a surface electrode in plan view. The configuration was considered preferable because the current spreads over the entire device.
  • a light-emitting diode includes a bonding layer, a reflective structure including a metal reflective film, a light-emitting layer, a first cladding layer sandwiching the light-emitting layer, and a second layer on a semiconductor substrate.
  • a compound semiconductor layer including a cladding layer in order, and a plurality of dot-shaped ohmic contact electrodes are provided between the metal reflective film and the compound semiconductor layer, and the compound semiconductor layer is opposite to the semiconductor substrate.
  • an ohmic electrode, a pad part and a surface electrode composed of a plurality of linear parts connected to the pad part are provided, and the surface of the ohmic electrode is covered with the linear part,
  • the ohmic contact electrode and the ohmic electrode are formed at positions that do not overlap the pad portion in plan view, and of the plurality of ohmic contact electrodes, 5% or more 40% in plan view.
  • the pad portion may be circular in plan view.
  • the linear portion extends in a straight line direction from a peripheral end across a diameter on a straight line passing through the center of the pad portion. It may consist of two first straight portions and a plurality of second straight portions extending in a direction orthogonal to the first straight portions.
  • the linear portion includes two second linear portions extending in contact with a peripheral end of the circular pad portion. It may consist of.
  • the reflective structure portion may be composed of a transparent dielectric film and a metal film.
  • the thickness of the transparent dielectric film is 3/4 or 5/4 times the wavelength in the transparent dielectric film of the wavelength emitted by the light emitting diode. There may be.
  • the transparent dielectric film may be SiO 2 .
  • the pad portion may be composed of a plurality of circular pads.
  • the semiconductor substrate may be made of any one of Ge, Si, GaP, and GaAs.
  • the bonding layer may include any combination of an Au layer, an AuGe layer, an AuSn layer, an AuSi layer, and an AuIn layer. .
  • the light emitting layer may be made of any one of AlGaAs, InGaAs, GaInP, and AlGaInP.
  • a light-emitting diode lamp according to an aspect of the present invention includes the light-emitting diode according to any one of (1) to (11).
  • An illumination device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of light-emitting diodes according to any one of (1) to (11).
  • the light emitting diode of the present invention light absorption at the surface electrode is reduced, and a low forward voltage can be achieved while maintaining a high light emission output.
  • FIG. 1 is a cross-sectional model drawing of the light emitting diode which is the 1st Embodiment of this invention.
  • A is a plane schematic diagram of the surface electrode of the light emitting diode which is the first embodiment of the present invention
  • (b) is a plane schematic diagram of the ohmic electrode
  • (c) is the ohmic contact electrode
  • D is a schematic plan view depicting the surface electrode, ohmic electrode, and ohmic contact electrode in an overlapping manner.
  • It is a plane model diagram which shows other embodiment (only electrode arrangement structure) of the electrode structure of the light emitting diode of this invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the I F -Po characteristics of the light emitting diode with an electrode arrangement structure of the present invention shown in FIG. 2 (typeB).
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a conventional electrode arrangement structure. The relationship between the forward voltage (V F ) and the light emission output (Po) with respect to the ratio (ratio) of the ohmic contact electrodes arranged at the position overlapping the linear portion in the light emitting diode having the electrode arrangement structure of the present invention shown in FIG. It is a graph which shows.
  • the thickness of the transparent dielectric film made of SiO 2 is a graph showing the relationship between the reflectance (ordinate on the right) and intensity (vertical axis left).
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light-emitting diode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the light emitting diode 100 includes a bonding layer 2, a reflective structure 9 including a metal reflective film 4, a light emitting layer, a first cladding layer and a second cladding sandwiching the light emitting layer, on a semiconductor substrate 1.
  • an ohmic electrode 11 and a surface electrode 12 including a pad portion 12a see FIG.
  • the surface of the ohmic electrode 11 is covered with the linear portion 12b, and the ohmic contact electrode 7 and the ohmic electrode 11 do not overlap the pad portion 12a in plan view. It is formed, among the plurality of ohmic contact electrodes 7, in plan view, of 5% to 40% of the ohmic contact electrode, characterized in that arranged at a position overlapping the linear portion.
  • the ohmic contact electrode 7 is composed of a plurality of dot-like conductive members, and a transparent dielectric film 8 is filled between the conductive members. Further, a lower current diffusion layer 5 is provided on the transparent dielectric film 8 side of the compound semiconductor layer 20, and an upper current diffusion layer 6 is provided on the surface electrode side. Further, a diffusion preventing layer 3 is provided between the metal reflective film 4 and the bonding layer 2.
  • the compound semiconductor layer 20 is a stacked structure of compound semiconductors including the light emitting layer 24, which is formed by stacking a plurality of epitaxially grown layers.
  • the compound semiconductor layer 20 for example, an AlGaInP layer or an AlGaInAs layer that has high light emission efficiency and has established a substrate bonding technique can be used.
  • the AlGaInP layer is a layer made of a material represented by the general formula (Al X Ga 1-X ) Y In 1-YP (0 ⁇ X ⁇ 1, 0 ⁇ Y ⁇ 1). This composition is determined according to the emission wavelength of the light emitting diode.
  • the composition of the constituent materials is determined according to the light emission wavelength of the light emitting diodes.
  • the compound semiconductor layer 20 is an n-type or p-type compound semiconductor, and a pn junction is formed therein.
  • AlGaInAs also includes AlGaAs, GaAs, and the like. Note that the polarity of the surface of the compound semiconductor layer 20 may be either p-type or n-type.
  • the compound semiconductor layer 20 includes, for example, a contact layer 22c, an upper current diffusion layer 6, a cladding layer 23a, a light emitting layer 24, a cladding layer 23b, and a lower current diffusion layer 5.
  • the upper current diffusion layer 6 may be roughened for light extraction. Moreover, it is good also as a structure of two or more layers containing a surface roughening layer.
  • the contact layer 22c is a layer for lowering the contact resistance of the ohmic electrode, and is made of, for example, Si-doped n-type GaAs, having a carrier concentration of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of 0. 05 ⁇ m.
  • the upper current diffusion layer 6 is made of, for example, Si-doped n-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, has a carrier concentration of 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and has a layer thickness. 5.0 ⁇ m.
  • the clad layer 23a is made of, for example, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As doped with Si, has a carrier concentration of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and a layer thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the light emitting layer 24 for example, a layer made of any one of AlGaAs, InGaAs, GaInP, or AlGaInP can be used. Specifically, for example, it has a laminated structure of five undoped InGaAs layers as well layers and four (Al 0.15 Ga 0.85 ) As layers as barrier layers, each layer having a thickness of 0.007 ⁇ m.
  • a guide layer may be provided between the light emitting layer 24 and the cladding layer 23a.
  • the guide layer is made of, for example, (Al 0.25 Ga 0.75 ) As and has a layer thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the light emitting layer 24 may have a structure such as a double hetero structure (DH), a single quantum well structure (single quantum well: SQW), or a multiple quantum well structure (multi-quantum well: MQW).
  • DH double hetero structure
  • SQW single quantum well
  • MQW multiple quantum well structure
  • the double heterostructure is a structure in which carriers responsible for radiative recombination can be confined.
  • the quantum well structure has a well layer and two barrier layers sandwiching the well layer.
  • the SQW has one well layer, and the MQW has two or more well layers.
  • an MOCVD method or the like can be used as a method for forming the compound semiconductor layer 20.
  • an MQW structure as the light emitting layer 24.
  • the clad layer 23b is made of, for example, p-type Al 0.45 Ga 0.55 As doped with Mg, has a carrier concentration of 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 , and a layer thickness of 0.5 ⁇ m.
  • a guide layer may be provided between the light emitting layer 24 and the cladding layer 23b.
  • the guide layer is made of, for example, (Al 0.25 Ga 0.75 ) As and has a layer thickness of 0.3 ⁇ m.
  • the lower current diffusion layer 5 is made of, for example, Mg-doped p-type GaP, and can be 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and the thickness can be 2 ⁇ m.
  • the lower current diffusion layer 5 may have a laminated structure, for example, made of Mg-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, and 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3.
  • a layered structure with a layer of 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of 3.5 ⁇ m can be used.
  • the configuration of the compound semiconductor layer 20 is not limited to the structure described above, and may include, for example, a current blocking layer or a current constricting layer for limiting a region through which an element driving current flows. .
  • FIG. 2A is a schematic plan view showing an example of the surface electrode of the present embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing an example of the ohmic electrode of the present embodiment.
  • FIG. 2C is a schematic plan view showing an example of the ohmic contact electrode of the present embodiment.
  • FIG. 2D is a schematic plan view depicting a surface electrode, an ohmic electrode, and an ohmic contact electrode.
  • the surface electrode 12 includes a pad portion 12 a and a linear portion 12 b connected to the pad portion 12.
  • the pad portion 12a has a circular shape in plan view, but may have a shape other than the circular shape.
  • the linear portion 12b includes two first linear portions 12baa extending in opposite directions from peripheral ends (peripheral end portions) 12aa and 12aab across the diameter on a straight line passing through the center of the circular pad portion 12a. , 12 bab and four second straight portions 12 bba, 12 bbb, 12 bca, 12 bcb extending in a direction orthogonal to the first straight portions 12 baa, 12 bab.
  • the second straight portions 12bba and 12bbb are connected to the ends of the first straight portions 12baa and 12ba opposite to the peripheral ends 12aa and 12aab, respectively, and are spaced apart from the pad portion 12a.
  • the second straight portions 12bca and 12bcb respectively extend from the two peripheral end portions 12aba and 12abb on the one arc side and the other arc side between the two peripheral end portions 12aa and 12aab, respectively.
  • the second straight line portion 12bca extending from the peripheral end portion 12aba and the second straight line portion 12bcb extending from the peripheral end portion 12abb are on a straight line, respectively, in the extending direction of the second straight line portions 12bba and 12bbb. Extend in parallel directions.
  • the linear portion 12b of the present embodiment is composed of two first straight portions and four second straight portions, but is not limited to this number.
  • the pad portion 12a has a diameter of, for example, about 50 to 150 ⁇ m.
  • the width of the linear portion 12b is, for example, about 2 to 20 ⁇ m so as to be wider than the width to cover the linear portion of the ohmic electrode 11.
  • the straight portions arranged at symmetrical positions have the same width from the viewpoint of uniform light extraction.
  • Au / Ti / Au As the material for the surface electrode, Au / Ti / Au, (Au / Pt / Au, Au / Cr / Au, Au / Ta / Au, Au / W / Au, Au / Mo / Au) or the like can be used. .
  • the ohmic electrode 11 includes four linear portions 11ba, 11bb, 11ca, and 11cb.
  • the ohmic electrode 11 of the present embodiment has a configuration including four linear portions, but is not limited to this number.
  • the ohmic electrode 11 may have a shape discontinuously arranged below the linear portion 12b of the surface electrode, for example, an array of dot-shaped electrodes.
  • each linear portion of the ohmic electrode 11 is a position that does not overlap the pad portion 12a of the surface electrode 12 in plan view, and is the four second straight portions 12bba of the linear portion 12b of the surface electrode 12. , 12bbb, 12bca, and 12bcb. That is, the two long linear portions 11ba and 11bb are respectively disposed immediately below the second straight portions 12bba and 12bbb, and the two short linear portions 11ca and 11cb are respectively the second straight lines. It arrange
  • the ohmic electrode 11 when the ohmic electrode 11 is disposed in a position where it does not overlap the pad portion 12a of the surface electrode 12 in plan view, light is emitted directly below the pad portion when the ohmic electrode 11 is disposed at a position overlapping the pad portion 12a. This is because the rate at which light is absorbed by the pad portion increases and the light extraction efficiency decreases, and this is avoided.
  • the material of the surface electrode 12 is a material that is difficult to form an ohmic junction and easily forms a Schottky junction when in direct contact with the compound semiconductor layer, the resistance of the pad portion 12a that is in contact without going through the ohmic electrode is ohmic. It is larger than the resistance of the electrode 11 portion. As a result, current does not substantially flow under the pad portion 12a but flows to the ohmic electrode 11.
  • the width of the linear portion constituting the ohmic electrode 11 is, for example, about 1 to 10 ⁇ m so as to be narrower than the width so as to be covered with the linear portion of the surface electrode 12.
  • the widths do not have to be the same for all the linear parts, but from the viewpoint of uniform light extraction, the widths of the linear parts arranged at symmetrical positions are preferably the same.
  • the material of the ohmic electrode for example, AuGeNi, AuGe, AuNiSi, AuSi or the like can be used.
  • the ohmic contact electrode 7 is composed of a plurality of dot-like conductive members in plan view, and is embedded in a transparent dielectric film described later.
  • the dot-like conductive member constituting the ohmic contact electrode 7 (that is, the conductive member arranged in a discrete manner) is a linear portion of the surface electrode 12 having an ohmic contact electrode of 5% to 40% in plan view. It arrange
  • the shape of the ohmic contact electrode 7 is not particularly limited, and may be a columnar shape, an elliptical columnar shape, a donut shape, a linear shape, or the like.
  • the plurality of ohmic contact electrodes 7 includes a plurality of rows of ohmic contact electrodes 7 arranged in parallel with the first straight portions 12 baa and 12 bab of the surface electrode 12, and the second straight portions 12 bba and 12 bbb. , 12bca and 12bcb are arranged in a direction parallel to each other, and the plurality of rows of the ohmic contact electrodes 7 are alternately shifted by a half cycle. More specifically, the number of ohmic contact electrodes 7 in each row is 7 (first row), 6 (second row), 4 (third row), 2 in order from the top to the bottom of the page.
  • the first row and the seventh row are alternately arranged at positions where three of them overlap the linear portion in plan view.
  • the third row and the fifth row are arranged at positions where the two overlap the linear portions in plan view.
  • none of the second, sixth, and fourth columns has an ohmic contact electrode that overlaps the linear portion.
  • the ohmic contact electrode disposed at a position overlapping the linear portion in plan view is configured to surround the 12 pad portions 12a of the surface electrode. In the example shown in FIG.
  • the dot-like conductive member constituting the ohmic contact electrode 7 is, for example, a cylindrical member having a diameter of about 5 to 20 ⁇ m. In the group of dot-like conductive members arranged in a straight line, the distance between adjacent conductive members is, for example, about 5 to 40 ⁇ m.
  • the ohmic contact electrode 7 is arranged at a position where the ohmic contact electrode 7 does not overlap the pad portion 12a of the surface electrode 12 in a plan view.
  • the ohmic contact electrode 7 is arranged at a position overlapping the pad portion 12a, the light emitted immediately below the pad portion is emitted. This is because the ratio of light absorbed by the pad portion is increased and the light extraction efficiency is reduced, and this is avoided.
  • the material of the ohmic contact electrode for example, AuBe, AuZn, or the like can be used.
  • Light Emitting Diode (Other Embodiments)] 3 to 7 show an electrode arrangement structure according to another embodiment of the present invention, and correspond to FIG. 2D of the first embodiment.
  • the plurality of ohmic contact electrodes are arranged in parallel to the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment. Are arranged in a direction parallel to the linear portion corresponding to the second linear portion, and the plurality of rows of ohmic contact electrodes are alternately shifted by a half cycle. More specifically, the number of ohmic contact electrodes in each row is 11 (first row), 10 (second row), 8 (third row), 4 (in order from the top to the bottom of the page).
  • the first row and the seventh row are alternately arranged at positions where the five overlap the linear portions in plan view.
  • the third row and the fifth row are arranged at positions where four pieces overlap the linear portion in plan view.
  • the fifth row is arranged at a position where one piece overlaps the linear portion.
  • neither the second row nor the sixth row has an ohmic contact electrode overlapping the linear portion. In the example shown in FIG. 3, 18 out of a total of 62 ohmic contact electrodes are arranged at positions overlapping the linear portion in plan view, so that about 31% of ohmic contact electrodes are linear in plan view. It will be arranged at a position overlapping the part.
  • the plurality of ohmic contact electrodes are arranged in parallel to the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment. Are arranged in a direction parallel to the linear portion corresponding to the second linear portion, and the plurality of rows of ohmic contact electrodes are alternately shifted by a half cycle. More specifically, the number of ohmic contact electrodes in each row is 11 (first row), 10 (second row), 11 (third row), 8 (in order from the top to the bottom of the page).
  • the first, third, seventh, and ninth rows are alternately arranged at positions where five overlap the linear portion in plan view.
  • the fifth row is arranged at a position where six pieces overlap the linear portion in plan view.
  • the second, fourth, sixth, and eighth columns do not have ohmic contact electrodes that overlap the linear portion.
  • 26 are arranged at positions overlapping the linear portion in plan view, so about 30% of ohmic contact electrodes are linear in plan view. It will be arranged at a position overlapping the part.
  • the plurality of ohmic contact electrodes are arranged in parallel to the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment. Are arranged in a direction parallel to the linear portion corresponding to the second linear portion, and the plurality of rows of ohmic contact electrodes are alternately shifted by a half cycle. More specifically, the number of ohmic contact electrodes in each column is 15 (first column), 14 (second column), 15 (third column), 10 (in order from the top to the bottom of the page).
  • the first column, the third column, the seventh column, and the ninth column are alternately arranged at positions where the seven columns overlap the linear portion in plan view. Further, the fifth row is arranged at a position where eight pieces overlap the linear portion in plan view.
  • none of the second, fourth, sixth and eighth columns has an ohmic contact electrode overlapping the linear portion.
  • 36 are arranged at positions overlapping the linear portion in plan view, so about 31% of ohmic contact electrodes are linear in plan view. It will be arranged at a position overlapping the part.
  • the embodiment shown in FIG. 6 includes two pad portions of the surface electrode, and the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment is common to the two pad portions. There are three including the book. Further, twelve linear portions corresponding to the second straight portion of the surface electrode of the first embodiment are provided. In other words, eight long second straight portions and four short second straight portions are provided.
  • the embodiment shown in FIG. 6 is an example in which the pad portion is composed of a plurality of circular pads, and three or more pad portions may be provided. In the embodiment shown in FIG. 6, as in the first embodiment, the plurality of ohmic contact electrodes are arranged in parallel to the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment.
  • the number of ohmic contact electrodes in each column is 21 (first column), 20 (second column), 21 (third column), 20 (in order from the top to the bottom of the page). 4th column), 21 (5th column), 20 (6th column), 21 (7th column), 16 (8th column), 15 (9th column), 16 (10th column) Column), 21 (11th column), 20 (12th column), 21 (13th column), 20 (14th column), 21 (15th column), 20 (16th column) , 21 (17th column).
  • the third, fifth, seventh, eleventh, thirteenth, and fifteenth columns are alternately arranged at positions where 10 overlap the linear portions in plan view.
  • the ninth row is arranged at a position where 13 pieces overlap the linear portion in plan view.
  • none of the first, second, fourth, sixth, eighth, tenth, tenth, twelfth, fourteenth, and sixteenth columns has an ohmic contact electrode that overlaps the linear portion. .
  • 73 are arranged at positions overlapping the linear portion in plan view, so about 22% of ohmic contact electrodes are linear in plan view. It will be arranged at a position overlapping the part.
  • the linear portion is composed of two second linear portions extending in contact with the peripheral edge of the circular pad portion. That is, in the first embodiment, the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode is not provided, but the two linear portions corresponding to the second straight portion of the surface electrode are provided. .
  • the plurality of ohmic contact electrodes are arranged in parallel to the linear portion corresponding to the first straight portion of the surface electrode of the first embodiment. Are arranged in a direction parallel to the linear portion corresponding to the second linear portion, and the plurality of rows of ohmic contact electrodes are alternately shifted by a half cycle.
  • the number of ohmic contact electrodes in each column is five (first column), four (second column), four (third column), two (in order from the top to the bottom of the page).
  • (Fourth column), four (fifth column), four (sixth column), five (seventh column), the first column, the third column, the fifth column and the seventh column are respectively In plan view, the two are alternately arranged at positions where they overlap the linear portion.
  • the second row, the fourth row, and the sixth row do not have ohmic contact electrodes that overlap the linear portion.
  • eight of the 28 ohmic contact electrodes in total are arranged at positions overlapping the linear portion in plan view, so about 29% of ohmic contact electrodes are linear in plan view. It will be arranged at a position overlapping the part.
  • the conventional electrode arrangement structure means an electrode arrangement structure in which the ohmic contact electrode is formed only at a position where it does not overlap the linear portion of the surface electrode.
  • the electrode arrangement structure of the present invention shown in FIG. 2 about 28% of the ohmic contact electrodes are arranged at positions overlapping the linear portions in plan view.
  • the ohmic contact electrode is formed at a position where it does not overlap the pad portion of the surface electrode in plan view. This is different from the present invention in that the ohmic contact electrode is formed only at a position where it does not overlap the linear portion of the surface electrode.
  • the “type B” light emitting diodes are as follows.
  • As the support substrate a substrate provided with a Pt layer of 1 ⁇ m and an Au layer of 1 ⁇ m in this order on both sides of the Ge substrate was used.
  • An epitaxial wafer having an emission wavelength of 620 nm was fabricated by sequentially laminating compound semiconductor layers on a GaAs substrate made of n-type GaAs single crystal doped with Si.
  • a plane inclined by 15 ° from the (100) plane in the (0-1-1) direction was used as a growth plane, and the carrier concentration was set to 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 .
  • an n-type buffer layer made of GaAs doped with Si As the compound semiconductor layer, an n-type buffer layer made of GaAs doped with Si, an etching stop layer made of Si-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, and Si-doped GaAs N-type contact layer made of Si, n-type surface roughened layer made of Si-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, Si-doped Al 0.5 In 0.
  • N-type cladding layer composed of 5 P, 20 pairs of (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P / (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P
  • the buffer layer made of GaAs has a carrier concentration of about 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 0.5 ⁇ m.
  • the etching stop layer had a carrier concentration of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 0.5 ⁇ m.
  • the contact layer had a carrier concentration of about 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 0.05 ⁇ m.
  • the surface roughened layer had a carrier concentration of 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 3 ⁇ m.
  • the upper cladding layer had a carrier concentration of about 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 0.5 ⁇ m.
  • the well layer is undoped (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P with a thickness of about 5 nm
  • the barrier layer is undoped and has a thickness of about 5 nm (Al 0.5 Ga 0 .5 ) 0.5 In 0.5 P. Further, 20 pairs of well layers and barrier layers were alternately laminated.
  • the lower cladding layer had a carrier concentration of about 8 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 and a layer thickness of about 0.5 ⁇ m.
  • An ohmic contact electrode 7 made of a SiO 2 film 8 and an AuBe alloy was formed on the current diffusion layer 5.
  • the SiO 2 film 8 had a thickness of 0.3 ⁇ m
  • the cylindrical conductive member constituting the ohmic contact electrode 7 had a diameter of 9 ⁇ m
  • the spacing between adjacent conductive members on a straight line was 43 ⁇ m.
  • a metal reflective film 4 made of an Au film having a thickness of 0.7 ⁇ m was formed by vapor deposition.
  • a diffusion preventing layer 3 made of a Ti film having a thickness of 0.5 ⁇ m was formed by vapor deposition.
  • a structure in which a compound semiconductor layer, a metal reflection film, etc. are formed on a GaAs substrate and a support substrate are arranged so as to face each other and carried into a decompression device, heated at 400 ° C., and 500 kg weight They were joined with a load of to form a joined structure.
  • an ohmic electrode 11 made of an AuGeNi alloy having a thickness of 0.1 ⁇ m and having a pattern shown in FIG.
  • the widths of the four linear parts were all 4 ⁇ m, the lengths of the linear parts 11ba and 11bb were 270 ⁇ m, and the lengths of the linear parts 11ca and 11cb were 85 ⁇ m.
  • the closest distance between the linear portions 11ba and 11bb and the pad portion 12a of the surface electrode 12 was 45 ⁇ m, and the closest distance between the linear portions 11ca and 11cb and the pad portion 12a of the surface electrode 12 was 10 ⁇ m.
  • the closest distance between the linear portions 11ba and 11bb and the pad portion 12a of the surface electrode 12 is equal to the length of the first straight portions 12baa and 12bab of the surface electrode 12.
  • a pad portion 12a having a thickness of 1.6 ⁇ m and a line having a pattern shown in FIG. 2A are formed by vapor deposition so as to cover the ohmic electrode 11 on the surface opposite to the ohmic contact electrode 7 of the compound semiconductor layer 20.
  • the surface electrode 12 consisting of the shaped portion 12b was formed.
  • the pad portion 12a had a diameter of 100 ⁇ m, and the width of the linear portion 12b was 8 ⁇ m for both the first straight portion and the second straight portion.
  • the length of the first straight portions 12baa and 12bab was 43 ⁇ m
  • the length of the second straight portions 12bba and 12bbb was 270 ⁇ m
  • the length of the second straight portions 12bca and 12bcb was 100 ⁇ m.
  • the “type A” light emitting diode is different from the “type B” light emitting diode only in the arrangement of the ohmic contact electrodes.
  • the distance between adjacent electrodes of the ohmic contact electrodes arranged in a row was 12 ⁇ m.
  • the forward current (I F ) is up to 300 mA, and there is almost no difference between the light emitting diode of the present invention (type B) and the conventional light emitting diode (type A). There is no.
  • the forward voltage (V F ) has a forward current (I F ) exceeding 20 mA.
  • V F of the light-emitting diode (typeB) of forward current (I F) is the invention at 150mA to V F of a conventional light emitting diode (typeA) compared to about 7% lower, and further become forward current (I F) is about 10% as compared with the V F of the V F is conventional LED light emitting diode (typeB) (typeA) of the present invention in 300mA low .
  • the light emitting diode (type B) having the electrode arrangement structure of the present invention is superior in forward voltage (V F ) characteristics than the light emitting diode (type A) having the conventional electrode arrangement structure.
  • FIG. 10 shows the ratio of the ohmic contact electrodes arranged in positions overlapping the linear portion in plan view of the ohmic contact electrodes in the light emitting diode having the electrode arrangement structure of the present invention shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between forward voltage (V F ) and light emission output (Po).
  • V F forward voltage
  • Po light emission output
  • the forward voltage (V F ) is a value when the forward current (I F ) is 300 mA, and the light emission output (Po) is expressed as a ratio of the value at 300 mA to the value at 20 mA. .
  • the higher the ratio of the ohmic contact electrodes arranged at the position overlapping the linear portion the lower the forward voltage (V F ), but the lower the light emission output (Po).
  • the decrease in the light emission output (Po) is small until the ratio of the ohmic contact electrodes arranged at the position overlapping the linear portion is about 40%.
  • the transparent dielectric film 8 is formed so as to be filled between the dot-like conductive members constituting the ohmic contact electrode 7.
  • a material of the transparent dielectric film 8 for example, ITO, SiO 2 , IZO, Si 3 N 4 , TiO 2 , TiN or the like can be used.
  • the thickness of the transparent dielectric film 8 can be set to 0.05 to 1.0 ⁇ m, for example.
  • FIG. 11 shows the relationship between the thickness of the transparent dielectric film made of SiO 2 , the reflectance (right side of the vertical axis), and the illuminance (left side of the vertical axis).
  • the horizontal axis is the thickness of the transparent dielectric film, and is shown by the length with respect to 1 / 4n of the emission wavelength (using 620 nm) (n is the refractive index of the transparent dielectric film).
  • the reflectance is a result calculated by computer simulation, and the illuminance is an experimental result when the forward current (I F ) is 20 mA, and is converted to a wavelength of 620 nm.
  • the computer simulation was performed under the condition that the refractive index of SiO 2 was 1.474 and the wavelength of reflected light was 630 nm.
  • the reflectance is high when the thickness of the transparent dielectric film is ⁇ / 4n (nm), and the reflectance is further increased when the thickness is 3 ⁇ / 4n (nm) and 5 ⁇ / 4n (nm). It turns out that becomes high. It was also found that the illuminance was high in the case of ⁇ / 4n (nm) and further increased in the case of 3 ⁇ / 4n (nm) and 5 ⁇ / 4n (nm). Thus, the illuminance was higher when the thickness of the transparent dielectric film was 3 ⁇ / 4n (nm) and 5 ⁇ / 4n (nm) than when the thickness was ⁇ / 4n (nm). Therefore, the thickness of the transparent dielectric film is preferably larger than ⁇ / 4n (nm) and 3 ⁇ / 4n (nm) or 5 ⁇ / 4n (nm).
  • the ohmic contact electrode arranged at a position overlapping (approximately directly below) the linear portion of the surface electrode is present at 5% or more and 40% or less, and the ohmic contact on the element surface side is directly below the linear portion.
  • An electrode is placed. Therefore, in the light emitting diode having the electrode arrangement structure of the present invention, the ohmic contact electrode and the ohmic electrode are orthogonal to the element surface (a direction parallel to the thickness direction of the transparent dielectric film (hereinafter simply referred to as “thickness”).
  • the ratio of the currents flowing in the thickness direction of the transparent dielectric film between the ohmic contact electrode and the ohmic electrode is higher than that of the conventional electrode arrangement structure.
  • the ratio of the current flowing between the ohmic contact electrode and the ohmic electrode arranged in the thickness direction of the transparent dielectric film is higher than that of the light emitting diode having the conventional electrode arrangement structure. This means that the proportion of light emitted between the ohmic contact electrode and the ohmic electrode arranged in a row increases. The emitted light between the ohmic contact electrodes arranged in the thickness direction of the transparent dielectric film and the ohmic electrode hits the ohmic contact electrode when traveling to the metal reflective film side in the thickness direction of the transparent dielectric film, It is considered that the proportion of light traveling in the thickness direction of the transparent dielectric film decreases.
  • the proportion of light traveling through the transparent dielectric film in an oblique direction with respect to the thickness direction of the transparent dielectric film is considered to increase.
  • the rate of change in reflectance is smaller than the change in SiO 2 film thickness.
  • the film thickness of the transparent dielectric layer is 3 ⁇ / 4n (nm). And 5 ⁇ / 4n (nm) is more advantageous.
  • the electrode arrangement structure and the thickness of the transparent dielectric film have a synergistic effect.
  • the experimental results show that the thickness of the transparent dielectric film is longer than ⁇ / 4n (nm), and that 3 ⁇ / 4n (nm) and 5 ⁇ / 4n (nm) have better light emission characteristics. It was.
  • the metal reflection film 4 can reflect the light from the light emitting layer 24 in the front direction f by the metal reflection film 4 and improve the light extraction efficiency in the front direction f, thereby making the light emitting diode more bright.
  • the thickness of the metal reflection film 4 can be set to 0.1 to 1.0 ⁇ m, for example.
  • the diffusion preventing layer 3 can suppress the metal from diffusing from the substrate side and reacting with the metal reflection film 4.
  • nickel, titanium, platinum, chromium, tantalum, tungsten, molybdenum, or the like can be used.
  • the diffusion prevention layer may use a combination of two or more kinds of metals. For example, as shown in FIG. 1, the barrier performance can be improved by combining a platinum layer and a titanium layer as the first diffusion preventing layer 3a and the second diffusion preventing layer 3b, respectively. Even if the diffusion preventing layer is not provided, the bonding layer can have the same function as the diffusion preventing layer by adding these materials to the bonding layer.
  • the thickness of the diffusion preventing layer 3 can be set to 0.02 to 0.5 ⁇ m, for example.
  • the bonding layer 2 is a layer for bonding a structure such as the compound semiconductor layer 20 including the light emitting layer 24 to the support substrate 10.
  • a material of the bonding layer 2 for example, chemically stable Au having a low melting point, Au-based eutectic metal, or the like is used.
  • the Au-based eutectic metal include eutectic compositions of alloys such as AuGe, AuSn, AuSi, and AuIn.
  • a combination of two or more kinds of metals, for example, as shown in FIG. 1, a combination of an AuGe layer and an Au layer can be used as the first bonding layer 2a and the second bonding layer 2b, respectively.
  • the thickness of the bonding layer 2 can be set to, for example, 0.3 to 3.0 ⁇ m.
  • ⁇ Semiconductor substrate> For example, a Ge substrate, a Si substrate, a GaP substrate, a GaAs substrate, or the like can be used as the semiconductor substrate constituting the support substrate.
  • the light-emitting diode lamp is a lamp in which one or more light-emitting diodes 1 are mounted on the surface of a mount substrate. More specifically, an n electrode terminal and a p electrode terminal are provided on the surface of the mount substrate.
  • the n-type ohmic electrode that is the first electrode of the light emitting diode and the n-electrode terminal of the mount substrate are connected using, for example, a gold wire (wire bonding).
  • the p-type ohmic electrode that is the second electrode of the light emitting diode and the p-electrode terminal of the mount substrate are connected using, for example, a gold wire.
  • the surface of the mounting substrate on which the light emitting diode is mounted may be sealed with an epoxy resin or the like.
  • the lighting device has a substrate with wiring and through holes formed therein, a plurality of light emitting diode lamps attached to the substrate surface, and a concave cross-sectional shape, and emits light at the bottom inside the recess.
  • a lighting device including at least a reflector or a shade configured to be attached with a diode lamp.
  • a semiconductor substrate that supports a structure including a bonding layer, a metal reflective film, and a compound semiconductor layer supports the structure after forming a layer suitable for bonding to the structure.
  • a substrate on which a layer related to a semiconductor substrate is formed is referred to as a “support substrate”.
  • Au / Pt is formed by sequentially laminating a Pt layer 10a and an Au layer 10b on a front surface 1A of a Ge substrate (semiconductor substrate) 1, for example.
  • a Pt / Au layer in which a Pt layer 10a and an Au layer 10b are sequentially stacked is formed on the back surface of the Ge substrate 1 to support the structure including the compound semiconductor layer 20.
  • the substrate 10 is produced.
  • the layer made of Au / Pt is not limited to these materials, and can be selected within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • a Si substrate As a semiconductor substrate
  • a layer made of, for example, Au / Pt is formed on the front surface of the Si substrate,
  • a layer made of Pt / Au is formed on the back surface of the substrate, and the support substrate 10 is manufactured.
  • the layer made of Au / Pt is not limited to these materials, and can be selected within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • a layer made of, for example, Au / Pt is formed on the front surface of the GaP substrate.
  • a layer made of Pt / Au is formed on the back surface of the substrate, and the support substrate 10 is manufactured.
  • the layer made of Au / Pt is not limited to these materials, and can be selected within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • a GaAs substrate is used as a semiconductor substrate
  • a layer made of, for example, Au / Pt is formed on the front surface of the GaAs substrate in the same manner as the Ge substrate.
  • a layer made of Pt / Au is formed on the back surface of the substrate, and the support substrate 10 is manufactured.
  • the layer made of Au / Pt is not limited to these materials, and can be selected within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • ⁇ Step of forming compound semiconductor layer> First, as shown in FIG. 13, on one surface 21 ⁇ / b> A of the growth substrate 21, a plurality of epitaxial layers are grown to form an epitaxial stacked body 30 including the compound semiconductor layer 20.
  • the semiconductor substrate 21 is a substrate for forming the epitaxial stacked body 30.
  • the semiconductor substrate 21 is a Si-doped n-type GaAs single crystal substrate whose one surface 21A is inclined by 15 ° from the (100) plane.
  • a gallium arsenide (GaAs) single crystal substrate can be used as a substrate on which the epitaxial stacked body 30 is formed.
  • a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method As a method for forming the compound semiconductor layer 20, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or a liquid phase epitaxy (Liquid Phase EpiLex) method is used. Etc. can be used.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • Liquid Phase EpiLex Liquid Phase EpiLex
  • Each layer is epitaxially grown using Note that biscyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used as a Mg doping material. Further, disilane (Si 2 H 6 ) is used as a Si doping raw material. Further, phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ) is used as a raw material for the group V constituent element.
  • the lower current diffusion layer (GaP layer) 5 is grown at 750 ° C., for example, and the other epitaxial growth layers are grown at 730 ° C., for example.
  • a buffer layer 22 a is formed on one surface 21 ⁇ / b> A of the semiconductor substrate 21.
  • the buffer layer 22a for example, n-type GaAs doped with Si is used, the carrier concentration is 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and the layer thickness is 0.5 ⁇ m.
  • the etching stop layer 22b is formed on the buffer layer 22a.
  • the etching stop layer 22b is a layer for preventing the cladding layer and the light emitting layer from being etched when the semiconductor substrate is removed by etching.
  • the contact layer 22c is made of, for example, Si-doped n-type GaAs and has a carrier concentration of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and a layer thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the upper current diffusion layer 6 is formed on the contact layer 22c.
  • the upper current diffusion layer 6 is made of, for example, Si-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, has a carrier concentration of 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and a layer thickness of 5.0 ⁇ m.
  • the clad layer 23 a is made of, for example, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As doped with Si, has a carrier concentration of 2 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and a layer thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the light emitting layer 24 is formed on the clad layer 23a.
  • the light emitting layer 24 has a laminated structure of five undoped InGaAs layers as well layers and four (Al 0.15 Ga 0.85 ) As layers as barrier layers, each layer having a thickness of 0.007 ⁇ m.
  • a guide layer may be provided between the light emitting layer 24 and the cladding layer 23a.
  • the guide layer is made of, for example, (Al 0.25 Ga 0.75 ) As and has a layer thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the cladding layer 23 b is formed on the light emitting layer 24.
  • the cladding layer 23b is made of, for example, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As doped with Mg, has a carrier concentration of 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 , and a layer thickness of 0.5 ⁇ m.
  • a guide layer may be provided between the light emitting layer 24 and the cladding layer 23b.
  • the guide layer is made of, for example, (Al 0.25 Ga 0.75 ) As and has a layer thickness of 0.3 ⁇ m.
  • the lower current diffusion layer 5 is formed on the cladding layer 23b.
  • the lower current diffusion layer 5 is made of, for example, Mg-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, a layer having a thickness of 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 and a layer thickness of 0.05 ⁇ m. Made of Mg-doped Ga 0.7 In 0.3 P, 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 and a layer thickness of 0.02 ⁇ m, and Mg-doped GaP, 4 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 And a layered structure with a layer having a layer thickness of 3.5 ⁇ m can be used.
  • a cap layer may be provided on the lower current diffusion layer 5.
  • the cap layer for example, a layer made of undoped GaAs can be used.
  • the cap layer is provided for the purpose of temporarily protecting the surface of the lower current diffusion layer 5 and is removed before the ohmic contact electrode is formed.
  • the ohmic contact electrode 7 is formed on the lower current diffusion layer 5.
  • the transparent dielectric film 8 is formed on the entire surface of the lower current diffusion layer 5.
  • the transparent dielectric film 8 is formed by, for example, forming the SiO 2 film 8 using the CVD method.
  • a plurality of through holes for embedding a conductive member constituting the ohmic contact electrode 7 are formed in the transparent dielectric film 8 by using a photolithography technique and an etching technique.
  • the plurality of through holes are positions that do not overlap with the pad portion 12a of the surface electrode 12 to be formed in a later step in a plan view, and among the plurality of ohmic contact electrodes 7, 5% or more 40% in a plan view. % Or less ohmic contact electrodes are formed so as to overlap with the linear portions.
  • a photoresist pattern having a hole corresponding to those of the through holes on the SiO 2 film 8, the SiO 2 film 8 of a portion corresponding to the through hole by using a hydrofluoric acid etchant removal By doing so, a plurality of through holes are formed in the SiO 2 film 8.
  • an AuBe alloy that is a material of the ohmic contact electrode 7 is formed in the plurality of through holes of the SiO 2 film 8 by using, for example, a vapor deposition method.
  • the metal reflective film 4 is formed on the ohmic contact electrode 7 and the SiO 2 film 8.
  • the metal reflective film 4 made of Au is formed on the ohmic contact electrode 7 and the SiO 2 film 8 by using an evaporation method.
  • the diffusion preventing layer 3 is formed on the metal reflective film 4.
  • the diffusion preventing layer 3 may be formed of a plurality of layers (3a, 3b). Specifically, for example, the diffusion prevention layer 3 composed of the Pt layer 3a and the Ti layer 3b is formed on the metal reflection film 4 by vapor deposition.
  • the bonding layer 2 is formed on the diffusion preventing layer 3.
  • the bonding layer 2 may be formed of a plurality of layers (2a, 2b).
  • the structure 40 in which the epitaxial laminate 30 and the metal reflective film 4 are formed, and the support substrate 10 formed in the support substrate manufacturing process are carried into a decompression device,
  • the bonding surface 2 ⁇ / b> A of the bonding layer 2 and the bonding surface 10 ⁇ / b> A of the support substrate 10 are disposed so as to face each other.
  • a 500 kg load is applied to the bonded surface of the bonding layer 2 in a state where the stacked structure and the support substrate 10 are heated to 400 ° C. 2A and the bonding surface 10A of the support substrate 10 are bonded to form a bonded structure 50.
  • the ohmic electrode 11 is formed on the surface of the compound semiconductor layer 20 opposite to the ohmic contact electrode 7.
  • a vapor deposition method is used to form an AuGeNi alloy with a thickness of 0.1 ⁇ m on the entire surface, and then a film made of an AuGeNi alloy is patterned using a photolithography technique and an etching technique.
  • An ohmic electrode 11 composed of four linear portions 11ba, 11bb, 11ca, 11cb as shown in FIG. 2B is formed.
  • the contact layer 22c for example, a mixed solution of ammonia water (NH 4 OH) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) / pure water (H 20 ),
  • NH 4 OH ammonia water
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide
  • H 20 pure water
  • Each of the linear portions of the ohmic electrode 11 is a position that does not overlap with the pad portion 12a of the surface electrode 12 formed in a process described later in plan view, and is the four second portions of the linear portion 12b of the surface electrode 12.
  • the straight portions 12bba, 12bbb, 12bca, and 12bc are covered with each other.
  • the surface electrode 12 including the pad portion 12a and the linear portion 12b connected to the pad portion is formed on the surface of the compound semiconductor layer 20 opposite to the ohmic contact electrode 7 so as to cover the ohmic electrode 11.
  • a 0.3 ⁇ m thick Au layer, a 0.3 ⁇ m thick Ti layer, and a 1 ⁇ m thick Au layer are sequentially formed on the entire surface by vapor deposition, and then photolithography technology is used.
  • the surface electrode 12 including the linear portion 12b including the four second straight portions 12bba, 12bbb, 12bca, and 12bcb is formed.
  • Each of the second straight portions is formed at a position covering each of the four linear portions constituting the ohmic electrode 11.
  • the light emitting diodes on the wafer are separated.
  • the structure including the semiconductor substrate formed in the above steps is cut with a blade dicer at, for example, 350 ⁇ m intervals, and the light emitting diode 100 is manufactured.
  • the light emitting diode of the present invention it is possible to provide a light emitting diode in which a low forward voltage is achieved while maintaining a light emission output.

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Abstract

　本発明は、金属反射膜と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、化合物半導体層の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、オーミック電極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及び前記オーミック電極は平面視して、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。本発明は、発光出力を維持したまま、低順方向電圧が達成された発光ダイオードを提供できる。

Description

発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置
　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。
　本願は、２０１２年１０月１６日に、日本に出願された特願２０１２－２２９１８３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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ＡｌＸＧａ１－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ＩｎＸＧａ１－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（ＡｌＸＧａ１－Ｘ）ＹＩｎ１－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、接合型ＬＥＤを構成する技術が開示されている。この技術は、発光光に対して不透明な基板材料を除去した後、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を構成するというものである（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。しかしながら、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した。また、その観点から、表面電極のパッド（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）本発明の一態様に係る発光ダイオードは、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。
（２）上記（１）に記載の発光ダイオードでは、前記パッド部は平面視して円形状であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の発光ダイオードでは、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の直線部とからなってもよい。
（４）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の発光ダイオードでは、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の直線部からなってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一つに記載の発光ダイオードでは、前記反射構造部が、透明誘電体膜と金属膜とからなってもよい。
（６）上記（５）に記載の発光ダイオードでは、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倍であってもよい。
（７）上記（５）又は（６）のいずれかに記載の発光ダイオードでは、前記透明誘電体膜がＳｉＯ２であってもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか一つに記載の発光ダイオードでは、前記パッド部が複数の円形状パッドからなってもよい。
（９）上記（１）～（８）のいずれか一つに記載の発光ダイオードでは、前記半導体基板がＧｅ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＧａＡｓのいずれかからなってもよい。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか一つに記載の発光ダイオードでは、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んでもよい。
（１１）上記（１）～（１０）のいずれか一つに記載の発光ダイオードでは、前記発光層が、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、又は、ＡｌＧａＩｎＰのいずれかからなってもよい。
（１２）本発明の一態様に係る発光ダイオードランプは、上記（１）～（１１）のいずれか一つに記載の発光ダイオードを備えている。
（１３）本発明の一態様に係る照明装置は、上記（１）～（１１）のいずれか一つに記載の発光ダイオードを複数個搭載されている。
　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。 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ＩＦ－ＶＦ特性を示すグラフである。 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）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ＩＦ－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（ＶＦ）及び発光出力（Ｐo）の関係を示すグラフである。 ＳｉＯ２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（図２参照）及び該パッド部に連結する複数の線状部１２ｂ（図２参照）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に示す例では、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（ＡｌＸＧａ１－Ｘ）ＹＩｎ１－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２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、キャリア濃度を３×１０１８ｃｍ－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Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）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、（Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５）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は例えば、Ｍｇをドープしたｐ型のＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を４×１０１７ｃｍ－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、（Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５）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、５×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、４×１０１７ｃｍ－３とし、層厚０．０５μｍとする層と、ＭｇドープのＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｐからなり、４×１０１７ｃｍ－３とし、層厚を０．０２μｍとする層と、ＭｇドープのＧａＰからなり、５×１０１８ｃｍ－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）である。ここで、第１列及び第7列はそれぞれ平面視して、交互に３個が線状部に重なる位置に配置している。また、第３列及び第５列はそれぞれ平面視して、２個が線状部に重なる位置に配置している。一方、第２列、第６列及び第４列はいずれも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の直線部を２本、短い第２の直線部を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）である。ここで、第１列及び第７列はそれぞれ平面視して、交互に５個が線状部に重なる位置に配置している。また、第３列及び第５列はそれぞれ平面視して、４個が線状部に重なる位置に配置している。また、第５列は１個が線状部に重なる位置に配置している。一方、第２列及び第６列はいずれも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、１８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）である。また、第１列、第３列、第７列及び第９列はそれぞれ平面視して、交互に５個が線状部に重なる位置に配置している。また、第５列は平面視して、６個が線状部に重なる位置に配置している。一方、第２列、第４列、第６列及び第８列はいずれも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）である。ここで、第１列、第３列、第７列及び第９列はそれぞれ平面視して、交互に７個が線状部に重なる位置に配置している。また、第５列は平面視して、８個が線状部に重なる位置に配置している。一方第２列、第４列、第６列及び第８列はいずれも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）である。また、第３列、第５列、第７列、第１１列、第１３列及び第１５列はそれぞれ平面視して、交互に１０個が線状部に重なる位置に配置している。また、第９列は平面視して、１３個が線状部に重なる位置に配置している。一方、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列はいずれも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列はそれぞれ平面視して、交互に２個が線状部に重なる位置に配置している。一方、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８Ａ及び図８Ｂ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、ＩＦ－ＶＦ特性、ＩＦ－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１×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型の表面粗面化層、ＳｉドープのＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型のクラッド層、（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの２０対からなる井戸層／バリア層の発光層、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ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１×１０１８ｃｍ－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１×１０１８ｃｍ－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１×１０１８ｃｍ－３、層厚を約０．０５μｍとした。表面粗面化層は、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ－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２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐとし、バリア層はアンドープで層厚が約５ｎｍの（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ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８×１０１７ｃｍ－３、層厚を約０．５μｍとした。
　電流拡散層５上にＳｉＯ２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。ＳｉＯ２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。ＳｉＯ２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８Ｂに示されている通り、発光出力（Ｐo）については、順方向電流（ＩＦ）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８Ａに示されている通り、順方向電圧（ＶＦ）については、順方向電流（ＩＦ）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（ＩＦ）が１５０ｍＡでは本発明の発光ダイオード（typeＢ）のＶＦは従来の発光ダイオード（typeＡ）のＶＦに比べて７％程度低く、さらに順方向電流（ＩＦ）が３００ｍＡでは本発明の発光ダイオード（typeＢ）のＶＦは従来の発光ダイオード（typeＡ）のＶＦ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（ＶＦ）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（ＶＦ）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（ＶＦ）は順方向電流（ＩＦ）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（ＶＦ）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（ＶＦ）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、ＳｉＯ２、ＩＺＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、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、ＳｉＯ２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（ＩＦ）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、ＳｉＯ２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）の場合よりも厚い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る。これは、順方向電圧（ＶＦ）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ると考えられる。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る。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（（ＣＨ３）３Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）及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（（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を用いる。また、Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いる。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡｓＨ３）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２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、キャリア濃度を１×１０１８ｃｍ－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２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、キャリア濃度を３×１０１８ｃｍ－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Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を２×１０１８ｃｍ－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（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）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、（Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５）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Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなり、キャリア濃度を４×１０１７ｃｍ－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、（Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５）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（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、４×１０１７ｃｍ－３とし、層厚０．０５μｍとする層と、ＭｇドープのＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｐからなり、４×１０１７ｃｍ－３とし、層厚を０．０２μｍとする層と、ＭｇドープのＧａＰからなり、４×１０１７ｃｍ－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ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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ＳｉＯ２膜８を除去することにより、ＳｉＯ２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、ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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（ＮＨ４ＯＨ）／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。
　本発明の発光ダイオードによれば、発光出力を維持したまま、低順方向電圧が達成された発光ダイオードを提供できる。
　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ＳｉＯ２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。
  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に記載の発光ダイオード。
  12. 請求項１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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