JP2005079263A - Light emitting element and method of manufacturing the same - Google Patents

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Kazunori Hagimoto
和徳 萩本
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element in which the oxidation of the Al component of an Al-containing compound semiconductor layer can be prevented effectively, furthermore, contact resistance between the element and an element substrate and, in addition, the forward voltage of the element can be reduced even when the compound semiconductor layer is disposed on the side of the surface of the element stuck to the element substrate. <P>SOLUTION: The light emitting element 100 has a compound semiconductor layer 50 having a light emitting layer 24 composed of a group III-V compound semiconductor, and the element substrate 7 stuck to the second principal surface side of the semiconductor layer 50. The semiconductor layer 50 has the Al-containing compound semiconductor layer 25 containing Al on its second principal surface side, and a laminated-side protective layer 26 composed of the group III-V compound semiconductor containing less Al than the compound semiconductor layer 25 between the compound semiconductor layer 25 and element substrate 7. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.

特開平７−６６４５５号公報JP-A-7-66455 特開２００１−３３９１００号公報JP 2001-339100 A

発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取出し効率が極めて重要となる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ（あるいはＧａＩｎＰ）活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなＡｌＧａＩｎＰダブルへテロ構造は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、ＧａＡｓ単結晶基板をそのまま素子基板として利用することも多い。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がＧａＡｓ基板に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。この問題を解決するために、半導体多層膜からなる反射層を基板と発光素子との間に挿入する方法（例えば特許文献１）も提案されているが、積層された半導体層の屈折率の違いを利用するため、限られた角度で入射した光しか反射されず、光取出し効率の大幅な向上は原理的に期待できない。   As a result of many years of progress in materials and element structures used in light-emitting elements such as light-emitting diodes and semiconductor lasers, the photoelectric conversion efficiency inside the elements is gradually approaching the theoretical limit. Therefore, when an element with higher luminance is to be obtained, the light extraction efficiency from the element is extremely important. For example, in a light emitting device having a light emitting layer portion formed of AlGaInP mixed crystal, a thin AlGaInP (or GaInP) active layer is sandwiched between an n-type AlGaInP clad layer and a p-type AlGaInP clad layer having a larger band gap. By adopting a sandwiched double hetero structure, a high-luminance element can be realized. Such an AlGaInP double heterostructure can be formed by epitaxially growing each layer of an AlGaInP mixed crystal on a GaAs single crystal substrate by utilizing the lattice matching of the AlGaInP mixed crystal with GaAs. When this is used as a light emitting element, a GaAs single crystal substrate is usually used as an element substrate as it is. However, since the AlGaInP mixed crystal constituting the light emitting layer has a larger band gap than GaAs, the emitted light is absorbed by the GaAs substrate, and it is difficult to obtain sufficient light extraction efficiency. In order to solve this problem, a method (for example, Patent Document 1) in which a reflective layer made of a semiconductor multilayer film is inserted between a substrate and a light emitting element has also been proposed. Therefore, only light incident at a limited angle is reflected, and a significant improvement in light extraction efficiency cannot be expected in principle.

そこで、特許文献２には、成長用のＧａＡｓ基板を剥離する一方、補強用の素子基板（導電性を有するもの）を、反射用の金属層を介して剥離面に貼り合わせる技術が開示されている。金属層は反射率が高く、また、反射率の入射角依存性が小さい利点がある。   Therefore, Patent Document 2 discloses a technique in which a growth GaAs substrate is peeled off while a reinforcing element substrate (having conductivity) is bonded to a peeled surface through a reflective metal layer. Yes. The metal layer is advantageous in that the reflectance is high and the dependency of the reflectance on the incident angle is small.

上記特許文献２の発光素子においては、発光層部を含む化合物半導体層に素子基板を貼り合せる際に、化合物半導体層の貼り合わせ面を大気中に露出させつつ貼り合わせのハンドリングを行なわなければならない。しかし、化合物半導体層の貼り合わせ面側がＡｌを含有した化合物半導体からなる場合、Ａｌの酸化により絶縁性被膜が形成されやすい。特に、化合物半導体層の貼り合わせ面が成長用基板の除去により形成される場合、成長用基板を除去する際の化学エッチング時にＡｌの酸化は一層進みやすくなり、絶縁性被膜形成による素子基板との間の接触抵抗ひいては発光素子の順方向電圧の上昇を招きやすくなる。   In the light-emitting element of Patent Document 2, when the element substrate is bonded to the compound semiconductor layer including the light-emitting layer portion, the bonding must be handled while the bonding surface of the compound semiconductor layer is exposed to the atmosphere. . However, when the bonding surface side of the compound semiconductor layer is made of a compound semiconductor containing Al, an insulating film is easily formed by oxidation of Al. In particular, when the bonding surface of the compound semiconductor layer is formed by removing the growth substrate, the oxidation of Al is further facilitated during chemical etching when removing the growth substrate, and the element substrate is formed with an insulating coating. The contact resistance between them and thus the forward voltage of the light emitting element is likely to increase.

本発明の課題は、素子基板との貼り合わせ面側にＡｌ含有化合物半導体層が配置される場合でも、該Ａｌ含有化合物半導体層のＡｌ成分が酸化されることが効果的に防止され、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減が容易な発光素子と、その製造方法とを提供することにある。   The problem of the present invention is that even when an Al-containing compound semiconductor layer is disposed on the bonding surface side with the element substrate, the Al component of the Al-containing compound semiconductor layer is effectively prevented from being oxidized, and thus the element An object of the present invention is to provide a light emitting element that can easily reduce the contact resistance between the substrate and the forward voltage, and a method for manufacturing the light emitting element.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有した化合物半導体層と、該化合物半導体層の第二主表面側に貼り合わされた素子基板とを有し、
化合物半導体層は、第二主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成され、かつ、該Ａｌ含有化合物半導体層と素子基板との間に、Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the light-emitting element of the present invention includes:
A compound semiconductor layer having a light emitting layer portion made of a III-V compound semiconductor, and an element substrate bonded to the second main surface side of the compound semiconductor layer;
In the compound semiconductor layer, an Al-containing compound semiconductor layer containing Al is formed on the second main surface side, and the Al content is higher than the Al-containing compound semiconductor layer between the Al-containing compound semiconductor layer and the element substrate. It has the bonding side protective layer which consists of a III-V group compound semiconductor with few.

上記本発明の発光素子によると、素子基板に貼り合わされる化合物半導体層の第二主表面（貼り合わせ側の主表面）側に、Ａｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成されている場合に、該Ａｌ含有化合物半導体層を、それよりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層にて覆い、当該貼り合わせ側保護層にて素子基板との貼り合わせを行なうようにした。これにより、Ａｌ含有化合物半導体層の表面酸化を効果的に防止でき、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減を図ることができる。   According to the light emitting device of the present invention, when the Al-containing compound semiconductor layer containing Al is formed on the second main surface (main surface on the bonding side) side of the compound semiconductor layer bonded to the element substrate. The Al-containing compound semiconductor layer is covered with a bonding-side protective layer made of a III-V group compound semiconductor having a lower Al content, and is bonded to the element substrate with the bonding-side protective layer. I did it. Thereby, the surface oxidation of the Al-containing compound semiconductor layer can be effectively prevented, and as a result, the contact resistance with the element substrate and thus the forward voltage can be reduced.

また、本発明の発光素子の製造方法は、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有し、少なくとも一方の主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層を有する化合物半導体層を成長用基板上にエピタキシャル成長するに際し、成長用基板上にＡｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量の少ない化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層をエピタキシャル成長し、該貼り合わせ側保護層に続く形で化合物半導体層の残余の部分をＡｌ含有化合物半導体層の側からエピタキシャル成長する化合物半導体層成長工程と、
貼り合わせ側保護層によりＡｌ含有化合物半導体層の酸化を抑制しつつ、化合物半導体層から成長用基板を化学エッチングにより除去する成長用基板除去工程と、
貼り合わせ側保護層を介してＡｌ含有化合物半導体層に素子基板を貼り合せる貼り合わせ工程と、を含むことを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing the light emitting device of the present invention includes:
When a compound semiconductor layer having a light emitting layer portion made of a III-V compound semiconductor and having an Al-containing compound semiconductor layer containing Al on at least one main surface side is epitaxially grown on the growth substrate, A bonded side protective layer made of a compound semiconductor having a lower Al content than the Al-containing compound semiconductor layer is epitaxially grown, and the remaining part of the compound semiconductor layer is formed on the Al-containing compound semiconductor layer in a form following the bonded side protective layer. A compound semiconductor layer growth step for epitaxial growth from the side;
A growth substrate removing step of removing the growth substrate from the compound semiconductor layer by chemical etching while suppressing oxidation of the Al-containing compound semiconductor layer by the bonding side protective layer;
A bonding step of bonding the element substrate to the Al-containing compound semiconductor layer through the bonding side protective layer.

上記の方法においては、化合物半導体層の貼り合わせ面側にＡｌ系化合物半導体層が位置し、かつ、成長用基板の化学エッチング除去により該側に貼り合わせ面が形成されるにもかかわらず、貼り合わせ側保護層によりＡｌ含有化合物半導体層の酸化が効果的に抑制される。その結果、貼り合わせ面側のＡｌ含有化合物半導体層の、基板除去時の表面酸化を効果的に防止でき、ひいては素子基板との間の接触抵抗ひいては順方向電圧の低減を図ることができる。貼り合わせ側保護層は、Ａｌを含有しない化合物半導体により構成することがより好ましい。   In the above method, the Al-based compound semiconductor layer is positioned on the bonding surface side of the compound semiconductor layer, and the bonding surface is formed on the side by chemical etching removal of the growth substrate. Oxidation of the Al-containing compound semiconductor layer is effectively suppressed by the mating side protective layer. As a result, it is possible to effectively prevent surface oxidation of the Al-containing compound semiconductor layer on the bonded surface side when the substrate is removed, and to reduce the contact resistance with the element substrate and thus the forward voltage. The bonding side protective layer is more preferably composed of a compound semiconductor not containing Al.

発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体においては、発光波長を短波長側に設定したい場合に、発光層部（活性層）にＡｌを添加してバンドギャップエネルギーを高めることが通常行なわれる。従って、Ａｌ含有量を低減する必要のある貼り合わせ側保護層は、発光層部からのピーク発光波長に対応したフォトンエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により構成されることも多い。この場合、貼り合わせ側保護層は、発光光束に対する吸収層として作用するため、その厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にて構成することが望ましい。貼り合わせ側保護層の厚さが１ｎｍ未満では、Ａｌ含有化合物半導体層に対する酸化防止効果が不十分となり、厚さが２０ｎｍを超えると発光光束に対する吸収が大きくなり、光取出し効率の低下につながる。なお、発光層部がＡｌＧａＩｎＰによるダブルへテロ構造にて構成される場合、Ａｌ酸化防止の機能を高め、かつ、成長用基板及び発光層部との格子整合性を考慮すれば、貼り合わせ側保護層をＧａＡｓにて構成することが最も望ましいといえる。なお、ダブルへテロ構造に含まれる活性層は単一層であってもよいし、量子井戸構造をなす複数層にて構成されていてもよい。   In a group III-V compound semiconductor such as AlGaInP constituting the light emitting layer portion, when it is desired to set the light emission wavelength to the short wavelength side, it is possible to increase the band gap energy by adding Al to the light emitting layer portion (active layer). Usually done. Therefore, the bonding side protective layer that needs to reduce the Al content is often composed of a compound semiconductor having a band gap energy smaller than the photon energy corresponding to the peak emission wavelength from the light emitting layer portion. In this case, since the bonding-side protective layer functions as an absorption layer for the emitted light flux, it is desirable that the thickness be 1 nm or more and 20 nm or less. If the thickness of the bonding-side protective layer is less than 1 nm, the antioxidant effect on the Al-containing compound semiconductor layer is insufficient, and if the thickness exceeds 20 nm, the absorption with respect to the luminous flux increases, leading to a decrease in light extraction efficiency. In addition, when the light emitting layer part is composed of a double heterostructure made of AlGaInP, the bonding side protection can be achieved by enhancing the function of preventing Al oxidation and considering the lattice matching between the growth substrate and the light emitting layer part. It can be said that the layer is most preferably composed of GaAs. Note that the active layer included in the double hetero structure may be a single layer or a plurality of layers having a quantum well structure.

なお、ＡｌＧａＩｎＰは、ＧａＡｓ単結晶基板上にエピタキシャル成長が可能な（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）混晶化合物のことであり、混晶比ｘ，ｙの選択によっては含有されないＩＩＩ族元素を生ずることもあるが、本明細書では、こうした場合も総称して「ＡｌＧａＩｎＰ」と記載するものとする（従って、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎの３つのＩＩＩ族元素を全て含有することを、必ずしも意味しない場合がある）。 AlGaInP is a mixed crystal compound of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) that can be epitaxially grown on a GaAs single crystal substrate. Depending on the selection of the mixed crystal ratio x, y, a group III element that is not contained may be generated, but in this specification, such a case is also collectively referred to as “AlGaInP” (thus, Al, Ga, and In). It may not necessarily mean that all three Group III elements are contained).

本発明の発光素子は以下のように構成することができる。すなわち、化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の第二主表面をなすＡｌ含有化合物半導体層を覆う形で貼り合わせ側保護層が形成され、該貼り合わせ側保護層の主表面に、発光層部からの光を光取出面側に反射させる反射面を有した金属層を介して素子基板を貼り合わせる。貼り合わせ側保護層と金属層との間には、両者の接触抵抗を減ずるための合金成分を含有した接合金属層を化合物半導体層と合金化させた貼り合わせ側接合合金化層が配置される。Ａｌ含有化合物半導体層は、発光層部からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層とされる。   The light emitting device of the present invention can be configured as follows. That is, the bonding side protective layer is formed so that the first main surface of the compound semiconductor layer is the light extraction surface and covers the Al-containing compound semiconductor layer forming the second main surface of the compound semiconductor layer. The element substrate is bonded to the main surface of the layer via a metal layer having a reflection surface that reflects light from the light emitting layer portion to the light extraction surface side. Between the bonding-side protective layer and the metal layer, a bonding-side bonding alloyed layer in which a bonding metal layer containing an alloy component for reducing contact resistance between the two and the compound semiconductor layer is alloyed is disposed. . The Al-containing compound semiconductor layer has a light-transmitting property with respect to the luminous flux from the light-emitting layer portion, and suppresses component diffusion from the bonding-side bonded alloyed layer to the light-emitting layer portion; Is done.

発光層部がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合、貼り合わせ側接合合金化層を構成するＧｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＢｅなどの成分は発光層部への拡散を生じやすいが、拡散ブロック用半導体層をＡｌ含有半導体層として構成すれば、貼り合わせ側接合合金化層に含有されるこれらの成分の拡散を効果的に抑制することができる。すなわち、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散が拡散ブロック用半導体層により妨げられ、ひいては該拡散の影響が発光層部に及びにくくなる。また、拡散ブロック用半導体層は発光層部からの発光光束に対して透光性を有するので、反射に関与する光束が該拡散ブロック用半導体層での吸収により減衰する心配もない。従って、発光層部の発光能力を十分に引き出すことができ、金属層の反射効果による光取出し効率も良好となって、発光強度が大幅に改善された発光素子が実現する。また、拡散ブロック用半導体層がＡｌ含有半導体層として形成されるが、本発明に従い、これを貼り合わせ側保護層にて覆うことにより、基板除去時等においてその表面が酸化される不具合も防止できる。   When the light emitting layer portion is made of a III-V group compound semiconductor, components such as Ge, Au, Ni, Zn and Be constituting the bonded side bonded alloyed layer are likely to diffuse into the light emitting layer portion, but the diffusion block If the semiconductor layer is configured as an Al-containing semiconductor layer, diffusion of these components contained in the bonded side bonded alloyed layer can be effectively suppressed. That is, the component diffusion from the bonded-side bonded alloyed layer to the light emitting layer portion is hindered by the diffusion block semiconductor layer, and the influence of the diffusion hardly reaches the light emitting layer portion. In addition, since the diffusion block semiconductor layer has translucency with respect to the luminous flux from the light emitting layer portion, there is no fear that the luminous flux involved in reflection is attenuated by absorption in the diffusion block semiconductor layer. Therefore, the light emitting ability of the light emitting layer portion can be fully exploited, the light extraction efficiency due to the reflection effect of the metal layer is improved, and a light emitting element with significantly improved light emission intensity is realized. In addition, the diffusion block semiconductor layer is formed as an Al-containing semiconductor layer. According to the present invention, by covering this with a protective layer on the bonding side, it is possible to prevent the surface from being oxidized when the substrate is removed. .

この場合、貼り合わせ側保護層のドーパント濃度を拡散ブロック用半導体層よりも高く設定しておけば、金属層と拡散ブロック用半導体層との接触抵抗の低減を図る上で有利である。該接触抵抗低減効果を高めるには、貼り合わせ側保護層のドーパント濃度は、具体的には５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満、より好ましくは８×１０１７／ｃｍ３以上５×１０１８／ｃｍ３以下に設定することが望ましい。貼り合わせ側保護層のドーパント濃度が１×１０１９／ｃｍ３以上になると、貼り合わせ側保護層による光の吸収が急激に増加する。 In this case, if the dopant concentration of the bonded protective layer is set higher than that of the diffusion block semiconductor layer, it is advantageous in reducing the contact resistance between the metal layer and the diffusion block semiconductor layer. In order to enhance the effect of reducing the contact resistance, the dopant concentration of the bonding-side protective layer is specifically 5 × 10 17 / cm 3 or more and less than 1 × 10 19 / cm 3 , more preferably 8 × 10 17 / cm. It is desirable to set it to 3 or more and 5 × 10 18 / cm 3 or less. When the dopant concentration of the bonding side protective layer becomes 1 × 10 19 / cm 3 or more, the absorption of light by the bonding side protective layer increases rapidly.

発光層部は、前述のごとく、導電型の異なる２つのクラッド層間に活性層を挟みこんだダブルへテロ構造を有するものとして構成できるが、この場合、拡散ブロック用半導体層が一方のクラッド層に接して配置されることが望ましい。ダブルへテロ構造の活性層は、発光再結合確率を向上させるために通常ノンドープにて構成され、貼り合わせ側接合合金化層からの成分拡散による発光効率の低下を特に生じやすい。従って、一方のクラッド層に接して拡散ブロック用半導体層を設けて、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部への成分拡散を抑制することが特に有効となる構造の一つである。また、クラッド層は、該クラッド層から活性層へのドーパント拡散が過度に進まないよう、ドーピングの濃度が比較的低めに設定される。このため、クラッド層の厚さは、直列抵抗の増加を軽減するためなるべく薄く設定することが望ましいが、クラッド層を経た活性層部までの成分拡散距離が短くなるので、貼り合わせ側接合合金化層からの成分拡散の影響をより受けやすくなる。従って、本発明のように拡散ブロック用半導体層を設けることは、クラッド層厚さが薄くなる場合（例えば、０．３μｍ以上２μｍ未満）に、より顕著な効果を発揮する。   As described above, the light emitting layer portion can be configured to have a double hetero structure in which an active layer is sandwiched between two clad layers having different conductivity types. In this case, the diffusion block semiconductor layer is formed on one clad layer. It is desirable to be placed in contact. The active layer having a double hetero structure is usually non-doped in order to improve the light emission recombination probability, and is particularly likely to cause a decrease in light emission efficiency due to component diffusion from the bonded side bonded alloyed layer. Therefore, it is one of particularly effective structures to provide a diffusion block semiconductor layer in contact with one of the cladding layers to suppress component diffusion from the bonded-side bonded alloyed layer to the light emitting layer. The cladding layer is set to have a relatively low doping concentration so that dopant diffusion from the cladding layer to the active layer does not proceed excessively. For this reason, it is desirable to set the thickness of the cladding layer as thin as possible in order to reduce the increase in series resistance. However, since the component diffusion distance to the active layer portion through the cladding layer is shortened, the bonded-side bonded alloy is formed. More susceptible to component diffusion from the layer. Accordingly, the provision of the diffusion block semiconductor layer as in the present invention exhibits a more remarkable effect when the thickness of the cladding layer is reduced (for example, 0.3 μm or more and less than 2 μm).

拡散ブロック用半導体層の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。拡散ブロック用半導体層の厚さが０．５μｍ未満では、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へ向かう成分拡散を妨害する効果が不十分となる。他方、拡散ブロック用半導体層の厚さが３μｍを超えると効果が飽和し、不必要に厚い拡散ブロック用半導体層をエピタキシャル成長させることによる無駄が多くなる。   The thickness of the diffusion block semiconductor layer is preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less. When the thickness of the semiconductor layer for diffusion block is less than 0.5 μm, the effect of hindering component diffusion from the bonded side bonded alloyed layer toward the light emitting layer is insufficient. On the other hand, when the thickness of the diffusion block semiconductor layer exceeds 3 μm, the effect is saturated, and waste due to epitaxial growth of an unnecessarily thick diffusion block semiconductor layer increases.

貼り合わせ側接合合金化層を発光層部のｎ型層側に形成する場合は、本発明の発光素子を次のように構成することができる。すなわち、拡散ブロック用半導体層をｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、発光層部を該拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、かつ発光層部のｎ型層側を、拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層を形成する接合金属層はＧｅを含有した合金にて構成することが、ｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と良好なオーミック接触を形成する上で有利である。そして、拡散ブロック用半導体層を、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へのＧｅ拡散を抑制するものとすれば、発光層部へのＧｅ拡散を阻止することができ、ひいてはＧｅ拡散による発光層部の発光効率低下を効果的に抑制することができる。   When the bonded side bonded alloyed layer is formed on the n-type layer side of the light emitting layer portion, the light emitting element of the present invention can be configured as follows. That is, the diffusion block semiconductor layer is composed of an n-type III-V group compound semiconductor, the light emitting layer portion is composed of a group III-V compound semiconductor lattice-matched with the diffusion block semiconductor layer, and the light emitting layer The n-type layer side of the part is disposed so as to be located on the diffusion block semiconductor layer side. In this case, it is advantageous to form a bonding metal layer forming the bonded side bonding alloyed layer with an alloy containing Ge in order to form good ohmic contact with the n-type III-V compound semiconductor. is there. If the diffusion blocking semiconductor layer suppresses Ge diffusion from the bonded-side bonded alloyed layer to the light emitting layer part, Ge diffusion to the light emitting layer part can be prevented, and as a result, due to Ge diffusion. A decrease in light emission efficiency of the light emitting layer portion can be effectively suppressed.

また、貼り合わせ側接合合金化層を発光層部のｐ型層側に形成する場合は、本発明の発光素子を次のように構成することができる。すなわち、拡散ブロック用半導体層をｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、発光層部は拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成し、かつそのｐ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層を形成する接合金属層はＢｅ又はＺｎを含有した合金にて構成することが、ｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と良好なオーミック接触を形成する上で有利である。そして、拡散ブロック用半導体層を、貼り合わせ側接合合金化層から発光層部へのＢｅ又はＺｎの拡散を抑制するものとすれば、発光層部へのＢｅ又はＺｎの拡散を阻止することができ、ひいてはＢｅ又はＺｎの拡散による発光層部の発光効率低下を効果的に抑制することができる。   Moreover, when forming a bonding side joining alloying layer in the p-type layer side of a light emitting layer part, the light emitting element of this invention can be comprised as follows. That is, the diffusion block semiconductor layer is composed of a p-type III-V group compound semiconductor, and the light emitting layer portion is composed of a III-V group compound semiconductor lattice-matched with the diffusion block semiconductor layer, and the p-type thereof. It arrange | positions so that a layer side may be located in this semiconductor layer side for diffusion blocks. In this case, in order to form a good ohmic contact with the p-type III-V compound semiconductor, it is preferable that the bonding metal layer forming the bonding-side bonding alloyed layer is composed of an alloy containing Be or Zn. It is advantageous. If the diffusion block semiconductor layer suppresses the diffusion of Be or Zn from the bonded-side bonded alloyed layer to the light emitting layer part, the diffusion of Be or Zn to the light emitting layer part can be prevented. As a result, a decrease in the luminous efficiency of the light emitting layer due to the diffusion of Be or Zn can be effectively suppressed.

そして、発光層部がＡｌＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有するものとして構成され、その一方の（ｎ型又はｐ型）クラッド層側に拡散ブロック用半導体層が接して配置されている場合に、とりわけ上記の効果は顕著である。すなわち、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部は、一般にＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法により成長されることが多いが、結晶欠陥等の少ない良質なＡｌＧａＩｎＰをＭＯＶＰＥにより厚膜に成長させることは非常に難しい。従って、そのクラッド層も通常、０．３μｍ以上２μｍ以下と、相当薄膜に形成される。また、ＡｌＧａＩｎＰ中のＧｅ（ｎ型コンタクト用）あるいはＢｅ（ｐ型コンタクト用）の拡散速度は、合金化熱処理を行なう３００℃以上６６０℃以下の温度域において比較的大きい。そのため、上記のようなＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層上にＧｅ、Ｂｅ又はＺｎを含有した貼り合わせ側接合合金化層が直接形成されていると、ＡｌＧａＩｎＰ活性層へのＧｅ、Ｂｅ又はＺｎの拡散が特に進みやすく、発光強度の低下を招きやすくなるが、貼り合わせ側接合合金化層とクラッド層との間に拡散ブロック用半導体層を配置することで、該不具合を効果的に防止ないし抑制することができる。この場合、拡散ブロック用半導体層をなすＡｌ系化合物半導体層は、具体的にはＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰにて構成できる。これら化合物半導体はＧｅ、Ｂｅ又はＺｎの拡散速度がＡｌＧａＩｎＰよりも小さく、かつ、ＡｌＧａＩｎＰ発光層部よりもバンドギャップが広いので、発光光束に対する透光性も良好であり、本発明に好適に採用することができる。   When the light emitting layer portion is configured to have a double heterostructure made of AlGaInP and the diffusion block semiconductor layer is disposed in contact with one (n-type or p-type) cladding layer side, The above effect is remarkable. That is, the light emitting layer portion made of AlGaInP is generally grown by the MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) method. It is very difficult to grow. Therefore, the clad layer is also usually formed as a thin film having a thickness of 0.3 μm to 2 μm. In addition, the diffusion rate of Ge (for n-type contact) or Be (for p-type contact) in AlGaInP is relatively high in a temperature range of 300 ° C. to 660 ° C. in which alloying heat treatment is performed. Therefore, when the bonded side bonded alloyed layer containing Ge, Be or Zn is directly formed on the cladding layer made of AlGaInP as described above, the diffusion of Ge, Be or Zn into the AlGaInP active layer is particularly It is easy to proceed, and the light emission intensity is likely to decrease. However, by disposing the diffusion block semiconductor layer between the bonding-side bonded alloyed layer and the clad layer, the problem can be effectively prevented or suppressed. it can. In this case, the Al-based compound semiconductor layer that forms the diffusion block semiconductor layer can be specifically composed of AlGaAs or AlInP. Since these compound semiconductors have a diffusion rate of Ge, Be, or Zn smaller than that of AlGaInP and a wider band gap than the AlGaInP light emitting layer portion, they have good translucency with respect to the emitted light flux, and are preferably used in the present invention. be able to.

ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する接合金属層としては、合金化の容易性と、接触抵抗の低減効果との両立が容易であることから、Ａｕを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｕＧｅＮｉ合金、又はＡｇを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｇＧｅＮｉ合金を、本発明に効果的に採用することができる。ＡｕＧｅＮｉ合金あるいはＡｇＧｅＮｉ合金の具体的な組成は、例えばＧｅ：０．１質量％以上２５質量％以下、Ｎｉ：０．１質量％以上２０質量％以下、残部Ａｕ又はＡｇとする組成を例示でき、この範囲外の組成では接触抵抗低減効果が十分に得られない場合がある。この場合、ＧｅとともにＮｉやＡｕ（ＡｕＧｅＮｉ合金の場合のみ）も発光層部への拡散を生じやすく、拡散ブロック用半導体層は、ＧｅとともにＮｉないしＡｕの拡散をブロックするものとして構成しておくことが望ましい。前述のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなる拡散ブロック用半導体層は、ＧｅとともにＡｕやＮｉの拡散をブロックする効果においても優れており、本発明に好適に採用できる。   The bonding metal layer for the n-type III-V compound semiconductor layer contains Ge and Ni containing Au as a main component because it is easy to achieve both alloying and contact resistance reduction effects. An AuGeNi alloy or an AgGeNi alloy mainly containing Ag and containing Ge and Ni can be effectively employed in the present invention. Specific examples of the composition of the AuGeNi alloy or the AgGeNi alloy include Ge: 0.1% by mass to 25% by mass, Ni: 0.1% by mass to 20% by mass, and the balance Au or Ag. If the composition is outside this range, the contact resistance reduction effect may not be sufficiently obtained. In this case, Ni and Au (only in the case of AuGeNi alloy) together with Ge are likely to diffuse into the light emitting layer portion, and the diffusion blocking semiconductor layer is configured to block diffusion of Ni or Au together with Ge. Is desirable. The aforementioned diffusion blocking semiconductor layer made of AlGaAs or AlInP is excellent in the effect of blocking the diffusion of Au and Ni together with Ge, and can be suitably employed in the present invention.

他方、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する接合金属層としては、ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の場合と同様の観点から、Ａｕを主成分としてＢｅ又はＺｎを含有するＡｕＢｅ又はＡｕＺｎ合金を、本発明に効果的に採用することができる。ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層合金の具体的な組成は、例えばＢｅ又はＺｎ：０．１質量％以上２５質量％以下、残部Ａｕ又はＡｇとする組成を例示でき、この範囲外の組成では接触抵抗低減効果が十分に得られない場合がある。この場合、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕも発光層部への拡散を生じやすく、拡散ブロック用半導体層は、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕの拡散をブロックするものとして構成しておくことが望ましい。前述のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなる拡散ブロック用半導体層は、Ｂｅ又はＺｎとともにＡｕの拡散をブロックする効果においても優れており、本発明に好適に採用できる。   On the other hand, the bonding metal layer for the p-type III-V compound semiconductor layer is AuBe or AuZn alloy containing Be or Zn containing Au as a main component from the same viewpoint as the case of the n-type III-V compound semiconductor layer. Can be effectively employed in the present invention. The specific composition of the p-type III-V compound semiconductor layer alloy can be exemplified by, for example, Be or Zn: 0.1% by mass or more and 25% by mass or less, and the balance Au or Ag. The contact resistance reduction effect may not be sufficiently obtained. In this case, Au together with Be or Zn is likely to diffuse into the light emitting layer portion, and the diffusion block semiconductor layer is preferably configured to block the diffusion of Au together with Be or Zn. The above-described semiconductor layer for diffusion block made of AlGaAs or AlInP is excellent in the effect of blocking the diffusion of Au together with Be or Zn, and can be suitably used in the present invention.

金属層の反射面を形成する部分は、Ａｕを主成分とするＡｕ系反射層とすることができる。Ａｕ系反射層は反射率が高く、また、反射率の入射角依存性が小さい利点がある。この場合、発光層部は、ピーク波長が５５０ｎｍ以上の可視光を発光するものであることが望ましい。Ａｕ層は、反射率の波長依存性において、波長５５０ｎｍより短波長側の可視光域に強い吸収がある。そこで、発光層部のピーク波長を５５０ｎｍ以上とすることで、反射率低下を効果的に抑制でき、発光強度を向上させることができる。また、取り出される光のスペクトルが、吸収により本来の発光スペクトルとは異なるものとなったり、発光色調が変化したりする不具合も生じにくい。この観点で、発光層部の発光の望ましい色調とピーク波長域は、以下の通りである：
・黄緑系：５５０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満
・黄色系：５８０ｎｍ以上５９５ｎｍ未満
・アンバー系：５９５ｎｍ以上６１０ｎｍ未満
・オレンジ系：６１０ｎｍ以上６３０ｎｍ未満
・赤色系：６３０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満 The portion of the metal layer on which the reflective surface is formed can be an Au-based reflective layer containing Au as a main component. The Au-based reflective layer has an advantage that the reflectivity is high and the dependency of the reflectivity on the incident angle is small. In this case, the light emitting layer part preferably emits visible light having a peak wavelength of 550 nm or more. The Au layer has strong absorption in the visible light region shorter than the wavelength of 550 nm in the wavelength dependency of the reflectance. Therefore, by setting the peak wavelength of the light emitting layer portion to 550 nm or more, it is possible to effectively suppress the decrease in reflectance and improve the light emission intensity. In addition, the extracted light spectrum is unlikely to be different from the original emission spectrum due to absorption, and the problem that the emission color tone changes is less likely to occur. From this point of view, desirable color tone and peak wavelength range of light emission of the light emitting layer portion are as follows:
・ Yellow green: 550 to 580 nm ・ Yellow: 580 to 595 nm ・ Amber: 595 to 610 nm ・ Orange: 610 to 630 nm ・ Red: 630 to 780 nm

なお、Ａｕ系金属層にて反射面を形成する場合、発光層部のピーク波長が望ましくは５８０ｎｍ以上、より望ましくは６００ｎｍ以上のとき反射率がさらに向上し、発光強度を高めることができる。この観点において、発光層部は、黄色系、アンバー系、オレンジ系あるいは赤色系のものを採用するとき、Ａｕ系金属層による反射率を特に高めることができ、発光強度向上効果が顕著となる。こうした色調の発光光束は、前述のＡｌＧａＩｎＰの混晶比調整により容易に実現できる。Ａｕ系反射層を用いる場合、貼り合わせ側接合合金化層は、例えばＡｕＧｅＮｉ合金にて構成することが、Ａｕ系反射層と貼り合わせ側接合合金化層との密着性を高める上で望ましい。   When the reflective surface is formed of an Au-based metal layer, the reflectance is further improved and the emission intensity can be increased when the peak wavelength of the light emitting layer is desirably 580 nm or more, more desirably 600 nm or more. In this respect, when the yellow, amber, orange or red light emitting layer is adopted, the reflectance of the Au metal layer can be particularly increased, and the light emission intensity improving effect becomes remarkable. The luminous flux of such a color tone can be easily realized by adjusting the mixed crystal ratio of the AlGaInP described above. In the case of using an Au-based reflective layer, it is desirable that the bonding-side bonded alloyed layer is composed of, for example, an AuGeNi alloy, in order to improve the adhesion between the Au-based reflective layer and the bonded-side bonded alloyed layer.

一方、金属層の反射面を形成する部分は、Ａｌを主成分とするＡｌ系反射層とすることもできる。Ａｌの場合は波長５５０ｎｍ未満の可視光域においても、Ａｕのような強い吸収はなく、また、Ａｕに比べるとはるかに安価であり、汎用の反射層として本発明に好適に使用できる。特に、波長４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の青色から緑色にかけての発光波長域に対しては、Ａｕよりも反射率が良好であり、光取出し効率の向上にも寄与する。この場合、貼り合わせ側接合合金化層は、例えばＡｕＧｅＮｉ合金、ＡｇＧｅＮｉ合金のほかＡｌＧｅＮｉ合金を用いて形成できる。   On the other hand, the portion of the metal layer on which the reflective surface is formed can be an Al-based reflective layer containing Al as a main component. In the case of Al, there is no strong absorption like Au even in the visible light region with a wavelength of less than 550 nm, and it is much cheaper than Au, and can be suitably used in the present invention as a general-purpose reflective layer. In particular, the reflectance is better than Au for the light emission wavelength range from 400 nm to 550 nm in the range from blue to green, which contributes to the improvement of light extraction efficiency. In this case, the bonded side bonded alloyed layer can be formed using, for example, an AlGeNi alloy in addition to an AuGeNi alloy and an AgGeNi alloy.

さらに、金属層の反射面を形成する部分は、Ａｇを主成分とするＡｇ系反射層とすることもできる。Ａｇ系反射層は、Ａｕ系反射層と比べれば安価であり、しかも可視光の略全波長域（３５０ｎｍ以上７００ｎｍ）に渡ってＡｕ系金属よりも良好な反射率を示し反射率の波長依存性が小さい。その結果、素子の発光波長によらず高い光取出効率を実現できる。またＡｌ系反射層と比較した場合、青色から緑色の発光に対しても、酸化皮膜等の形成による反射率低下も生じにくい。Ａｇの反射率は、３５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下（また、それより長波長側の赤外域）、特に、３８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下にて、可視光の反射率が特に良好である。当然、ピーク波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の青色から緑色の発光波長域においても良好な反射率が得られる。   Furthermore, the part which forms the reflective surface of a metal layer can also be made into Ag type reflective layer which has Ag as a main component. The Ag-based reflective layer is less expensive than the Au-based reflective layer, and exhibits better reflectivity than the Au-based metal over almost the entire wavelength range of visible light (350 nm to 700 nm). Is small. As a result, high light extraction efficiency can be realized regardless of the emission wavelength of the element. Further, when compared with the Al-based reflective layer, the reflectance is less likely to be reduced due to the formation of an oxide film or the like for blue to green light emission. The reflectance of Ag is particularly good at a reflectance of 350 nm to 700 nm (and an infrared region longer than that), particularly 380 nm to 700 nm. Naturally, a good reflectance can be obtained even in a blue to green emission wavelength region having a peak wavelength of 400 nm or more and 550 nm or less.

なお、前述のＡｌ系反射層はＡｇ系反射層と比較しても安価であるが、酸化皮膜形成による反射率低下があるため、可視光域での反射率は多少低い値（例えば８５〜９２％）に留まっている。他方、Ａｇ系反射膜はＡｌ系反射層よりは酸化皮膜が形成されにくいため、Ａｌよりも高い反射率を可視光域に確保できる。なお、青色系のピーク波長を有する発光層部としては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系発光層部を例示できる。なお、Ａｇ系反射層を用いる場合、貼り合わせ側接合合金化層はＡｇＧｅＮｉ合金を用いることが、Ａｇ系反射層との密着性も良好であり、本発明に好適である。   The Al-based reflective layer described above is less expensive than the Ag-based reflective layer, but the reflectance in the visible light region is somewhat low (for example, 85 to 92) because of the decrease in reflectance due to the formation of an oxide film. %). On the other hand, since an Ag-based reflective film is less likely to form an oxide film than an Al-based reflective layer, a higher reflectance than Al can be secured in the visible light region. In addition, as a light emitting layer part which has a blue system peak wavelength, an InGaAlN type light emitting layer part can be illustrated, for example. In addition, when using an Ag type reflection layer, it is favorable for this invention to use the AgGeNi alloy for a bonding side joining alloying layer, since adhesiveness with an Ag type reflection layer is also favorable.

金属層と拡散ブロック用半導体層との間に配置する貼り合わせ側接合合金化層は、金属層の主表面上に分散する形で配置することが好ましい。貼り合わせ側接合合金化層はオーミック接合確保のために必要な合金成分を比較的多量に配合する必要があり、かつ、拡散ブロック用半導体層との合金化を伴うので反射率が若干劣る。そこで、貼り合わせ側接合合金化層を金属層の主表面上に分散形成しておけば、貼り合わせ側接合合金化層の非形成領域で高い反射率を確保できる。なお、光取出効果を十分に高めるために、金属層に対する貼り合わせ側接合合金化層の形成面積率（金属層の全面積にて貼り合わせ側接合合金化層の形成面積を除した値である）は１％以上２５％以下とすることが望ましい。貼り合わせ側接合合金化層の形成面積率が１％未満では接触抵抗の低減効果が十分でなくなり、２５％を超えると反射強度が低下することにつながる。   The bonded side bonded alloyed layer disposed between the metal layer and the diffusion block semiconductor layer is preferably disposed in a form of being dispersed on the main surface of the metal layer. The bonding-side bonded alloyed layer needs to contain a relatively large amount of alloy components necessary for ensuring ohmic bonding, and is slightly inferior in reflectance because it is alloyed with the diffusion block semiconductor layer. Therefore, if the bonded side bonded alloyed layer is formed in a dispersed manner on the main surface of the metal layer, a high reflectance can be secured in the non-formed region of the bonded side bonded alloyed layer. In order to sufficiently enhance the light extraction effect, the formation area ratio of the bonding side bonded alloyed layer to the metal layer (the value obtained by dividing the formation area of the bonded side bonded alloyed layer by the total area of the metal layer). ) Is preferably 1% or more and 25% or less. If the formation area ratio of the bonding-side bonded alloyed layer is less than 1%, the effect of reducing the contact resistance is not sufficient, and if it exceeds 25%, the reflection strength decreases.

次に、本発明の発光素子において、化合物半導体層は、発光層部の第一主表面側にＡｌを含有した化合物半導体からなるＡｌ含有電流拡散層が形成され、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面が該Ａｌ含有電流拡散層よりもＡｌ含有量の少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光取出面側保護層にて覆われ、当該光取出面側保護層の表面の一部を覆う形で光取出面側電極が配置され、該光取出電極の周囲領域が光取出領域とされてなるものとして構成できる。Ａｌ含有電流拡散層はバンドギャップエネルギーが比較的大きく、発光層部からの発光光束に対する吸収を抑制しつつ電流拡散効果を高め、ひいては発光効率及び光取出し効率の双方の改善に寄与できる利点がある。そして、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面を、Ａｌ含有量の少ない光取出面側保護層で覆うことにより、Ａｌ含有電流拡散層の酸化防止、ひいては光取出面側電極との接触抵抗増大の防止を図ることができる。なお、光取出面側保護層はＡｌを含有しない化合物半導体（例えばＧａＡｓ）にて構成することが望ましい。   Next, in the light emitting device of the present invention, the compound semiconductor layer includes an Al-containing current diffusion layer made of a compound semiconductor containing Al on the first main surface side of the light emitting layer portion, One main surface is covered with a light extraction surface side protective layer made of a III-V group compound semiconductor having a lower Al content than the Al-containing current diffusion layer, and covers a part of the surface of the light extraction surface side protection layer. The light extraction surface side electrode is arranged in a shape, and the area around the light extraction electrode can be configured as a light extraction area. The Al-containing current diffusion layer has a relatively large band gap energy and has an advantage of improving the current diffusion effect while suppressing absorption of the luminous flux from the light emitting layer portion, and thus contributing to improvement of both the light emission efficiency and the light extraction efficiency. . Then, the first main surface of the Al-containing current diffusion layer is covered with a light extraction surface side protective layer having a low Al content, thereby preventing the Al-containing current diffusion layer from being oxidized, and hence contact resistance with the light extraction surface side electrode. The increase can be prevented. The light extraction surface side protective layer is preferably composed of a compound semiconductor (eg, GaAs) that does not contain Al.

以下、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の適用対象となる発光素子の概念図である。該発光素子１００は、素子基板としてのＳｉ単結晶よりなるＳｉ基板７（本実施形態ではｎ型であるがｐ型でもよい）の第一主表面上に、金属層としてのＡｕ系金属層１０を介して発光層部２４を有する化合物半導体層５０が貼り合わされた構造を有してなる。化合物半導体層５０は、第二主表面側から貼り合わせ側保護層２６、拡散ブロック用半導体層２５、発光層部２４、電流拡散層２０及び光取出面側保護層２７がこの順序で積層形成されたものである。本実施形態において各層及び基板の主表面は、図１のごとく、発光素子１００の光取出面ＰＦを上側にした状態を正置状態として、該正置状態における図面上側に表れる面を第一主表面、下側に表れる面を第二主表面として統一的に記載する。従って、工程説明の都合上、上記正置状態に対し上下を反転した転置状態にて図示を行なう場合は、該図示における第一主表面と第二主表面の上下関係も反転する。   Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a light emitting element to which the present invention is applied. The light emitting element 100 includes an Au-based metal layer 10 as a metal layer on a first main surface of a Si substrate 7 (in this embodiment, n-type but may be p-type) made of Si single crystal as an element substrate. The compound semiconductor layer 50 having the light emitting layer portion 24 is bonded to each other through the structure. The compound semiconductor layer 50 is formed by laminating the bonding side protective layer 26, the diffusion block semiconductor layer 25, the light emitting layer 24, the current diffusion layer 20, and the light extraction surface side protective layer 27 in this order from the second main surface side. It is a thing. In the present embodiment, the main surfaces of the layers and the substrate, as shown in FIG. 1, are defined as a state where the light extraction surface PF of the light emitting element 100 is on the upper side, and a surface appearing on the upper side of the drawing in the normal state is a first main surface. The surface, the surface appearing on the lower side, is uniformly described as the second main surface. Therefore, for convenience of description of the process, when the drawing is performed in a transposed state that is upside down with respect to the normal state, the vertical relationship between the first main surface and the second main surface in the drawing is also reversed.

発光層部２４は、ノンドープの（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５、０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、第一導電型クラッド層、本実施形態ではｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６（ｐ型ドーパントは例えばＺｎあるいはＭｇ：他のｐ型層についても同じ）と、第一導電型クラッド層とは異なる第二導電型クラッド層、本実施形態ではｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントは例えばＳｉ、Ｓ、ＳｅあるいはＴｅ：他のｎ型層についても同じ）とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。 The light emitting layer portion 24 is an active layer 5 made of a non-doped (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 0.55, 0.45 ≦ y ≦ 0.55) mixed crystal. a first-conductivity-type cladding layer, p-type in this embodiment (Al z Ga 1-z) p -type cladding layer 6 made of y in 1-y P (except x <z ≦ 1) (p-type dopant, for example Zn or Mg: the same) for the other p-type layer, the second-conductivity-type cladding layer different from the first conductivity type cladding layer, n-type in this embodiment (Al z Ga 1-z) y in 1-y An active layer having a structure sandwiched between n-type clad layers 4 (wherein n <d ≦ 1 ≦ n) made of P (where n-type dopant is, for example, Si, S, Se or Te: the same applies to other n-type layers) Depending on the composition of 5, the emission wavelength is changed from green to red region (emission wavelength (peak Optical wavelength) can be adjusted at least 550 nm 670 nm or less).

ｎ型クラッド層４及びｐ型クラッド層６の厚さは、例えばそれぞれ０．８μｍ以上４μｍ
以下（望ましくは０．８μｍ以上２μｍ以下）であり、活性層５の厚さは例えば０．４μｍ以上２μｍ以下（望ましくは０．４μｍ以上１μｍ以下）である。発光層部２４全体の厚さは、例えば２μｍ以上１０μｍ以下（望ましくは２μｍ以上５μｍ以下）である。さらに、電流拡散層２０の厚さは、例えば５μｍ以上２８μｍ以下（望ましくは８μｍ以上１５μｍ以下）である。従って、化合物半導体層５０の厚さは、例えば７μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは５μｍ以上１５μｍ以下）である。電流拡散層２０の厚さが５μｍ未満では面内の電流拡散効果が低下して光取出し効率の低下を招く場合がある。他方、電流拡散層２０の厚さが２８μｍを超えると、該電流拡散層２０をエピタキシャル成長する際の熱履歴により活性層５へのドーパント拡散が進み、発光効率の低下につながる場合がある。 The thicknesses of the n-type cladding layer 4 and the p-type cladding layer 6 are, for example, 0.8 μm or more and 4 μm, respectively.
The thickness of the active layer 5 is, for example, not less than 0.4 μm and not more than 2 μm (desirably not less than 0.4 μm and not more than 1 μm). The total thickness of the light emitting layer portion 24 is, for example, 2 μm to 10 μm (desirably 2 μm to 5 μm). Furthermore, the thickness of the current spreading layer 20 is, for example, 5 μm or more and 28 μm or less (desirably 8 μm or more and 15 μm or less). Therefore, the thickness of the compound semiconductor layer 50 is, for example, 7 μm or more and 30 μm or less (desirably 5 μm or more and 15 μm or less). If the thickness of the current diffusion layer 20 is less than 5 μm, the in-plane current diffusion effect may be reduced and the light extraction efficiency may be reduced. On the other hand, if the thickness of the current diffusion layer 20 exceeds 28 μm, dopant diffusion to the active layer 5 may proceed due to the thermal history when the current diffusion layer 20 is epitaxially grown, leading to a decrease in light emission efficiency.

Ｓｉ基板７は、Ｓｉ単結晶インゴットをスライス・研磨して製造されたものであり、その厚みは例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。そして、発光層部２４に対し、Ａｕ系金属層１０を挟んで貼り合わされている。Ａｕ系金属層１０は、化合物半導体層５０と接する第一Ａｕ系金属層１０ａと、Ｓｉ基板７と接する第二Ａｕ系金属層１０ｂとが貼り合わせにより一体化したものであり、見かけ上は単一のＡｕ系金属層である。これら第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂ（ひいてはＡｕ系金属層１０）は、純ＡｕもしくはＡｕ含有率が９５質量％以上のＡｕ合金よりなる。   The Si substrate 7 is manufactured by slicing and polishing a Si single crystal ingot, and the thickness thereof is, for example, 100 μm or more and 500 μm or less. Then, it is bonded to the light emitting layer portion 24 with the Au-based metal layer 10 interposed therebetween. The Au-based metal layer 10 is formed by laminating a first Au-based metal layer 10a in contact with the compound semiconductor layer 50 and a second Au-based metal layer 10b in contact with the Si substrate 7, and is apparently simple. One Au-based metal layer. The first Au-based metal layer 10a and the second Au-based metal layer 10b (and thus the Au-based metal layer 10) are made of pure Au or an Au alloy having an Au content of 95% by mass or more.

金属層をなすＡｕ系金属層１０は、本実施形態では反射層も兼ねるものとなっている。発光層部２４からの光は、光取出面側に直接放射される光に、Ａｕ系金属層１０による反射光が重畳される形で取り出される。Ａｕ系金属層１０の厚さは、反射効果を十分に確保するため、８０ｎｍ以上とすることが望ましい。また、厚さの上限に制限は特にないが、反射効果が飽和するため、コストとの兼ね合いにより適当に定める（例えば１０μｍ以下）。   In this embodiment, the Au-based metal layer 10 that forms the metal layer also serves as a reflective layer. The light from the light emitting layer portion 24 is extracted in a form in which the light reflected directly from the Au-based metal layer 10 is superimposed on the light emitted directly to the light extraction surface side. The thickness of the Au-based metal layer 10 is desirably 80 nm or more in order to ensure a sufficient reflection effect. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of thickness, since a reflective effect is saturated, it determines suitably by balance with cost (for example, 10 micrometers or less).

化合物半導体層５０の第二主表面側には、発光層部２４からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、貼り合わせ側接合合金化層３１から発光層部２４への成分拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層２５がＡｌ含有化合物半導体として形成され、当該拡散ブロック用半導体層２５の第二主表面が、ＧａＡｓ層からなる貼り合わせ側保護層２６にて覆われている。   On the second main surface side of the compound semiconductor layer 50, the compound semiconductor layer 50 has translucency with respect to the luminous flux from the light emitting layer portion 24, and component diffusion from the bonded side bonded alloyed layer 31 to the light emitting layer portion 24. The diffusion block semiconductor layer 25 is suppressed as an Al-containing compound semiconductor, and the second main surface of the diffusion block semiconductor layer 25 is covered with a bonding-side protective layer 26 made of a GaAs layer.

拡散ブロック用半導体層２５は、ｎ型のＡｌＧａＡｓ、具体的にはｎ型クラッド層４に格子整合し（格子定数差にて１％以内）、かつ、活性層５よりもバンドギャップが広くなるように、ＡｌａＧａ１−ａＡｓのＡｌＡｓ混晶比ａが０．４以上１以下に調整されたＡｌＧａＡｓよりなる。なお、拡散ブロック用半導体層２５の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下である。また、貼り合わせ側保護層２６をなすＧａＡｓ層は、厚さが１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、拡散ブロック用半導体層２５よりもドーパント濃度が高く設定されている（ｎ型ドーパント濃度：５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満）。 The diffusion block semiconductor layer 25 is lattice-matched to n-type AlGaAs, specifically, the n-type cladding layer 4 (within a lattice constant difference of 1% or less), and has a wider band gap than the active layer 5. Further, the AlAs mixed crystal ratio a of Al a Ga 1-a As is made of AlGaAs adjusted to 0.4 or more and 1 or less. The diffusion block semiconductor layer 25 has a thickness of 0.5 μm or more and 3 μm or less. Further, the GaAs layer forming the bonded side protective layer 26 has a thickness of 1 nm or more and 20 nm or less, and is set to have a higher dopant concentration than the diffusion block semiconductor layer 25 (n-type dopant concentration: 5 × 10 17). / Cm 3 or more and less than 1 × 10 19 / cm 3 ).

化合物半導体層５０とＡｕ系金属層１０との間には、該Ａｕ系金属層１０と化合物半導体層６０との接触抵抗を減ずるために貼り合わせ側接合合金化層３１が配置されている。貼り合わせ側接合合金化層は、本実施形態ではＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１であり、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）を化合物半導体層５０と合金化したものである。ＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１はＡｕ系金属層１０の第一主表面上に分散形成され、その形成面積率（金属層１０の第一主表面全面積に対する接合合金化層３１の合計面積の比率で表す）は１％以上２５％以下である。   A bonded-side bonded alloyed layer 31 is disposed between the compound semiconductor layer 50 and the Au-based metal layer 10 in order to reduce the contact resistance between the Au-based metal layer 10 and the compound semiconductor layer 60. In this embodiment, the bonding-side bonded alloyed layer is an AuGeNi bonded alloyed layer 31, and an AuGeNi bonded metal layer (for example, Ge: 15 mass%, Ni: 10 mass%) is alloyed with the compound semiconductor layer 50. It is. The AuGeNi bonding alloyed layer 31 is formed in a dispersed manner on the first main surface of the Au-based metal layer 10, and the formation area ratio (the ratio of the total area of the bonding alloyed layer 31 to the total area of the first main surface of the metal layer 10). Represents 1% or more and 25% or less.

Ｓｉ基板７と第二Ａｕ系金属層１０ｂとの間には、基板側接合合金化層としてＡｕＳｂ接合合金化層３２（例えばＳｂ：５質量％）が介挿されている。なお、ＡｕＳｂ接合合金化層３２に代えてＡｕＳｎ接合合金化層を用いてもよい。そして、本実施形態においては、該ＡｕＳｂ接合金属層３２の全面が、後述の貼り合わせ熱処理時においてＳｉ基板７からのＳｉ成分がＡｕ系金属層１０へ拡散するのを防ぐ拡散阻止層（具体的にはＴｉ層である）１０ｃにより覆われている。拡散阻止層１０ｃの厚さは５０ｎｍ以上５μｍ以下（本実施形態では２００ｎｍ）である。なお、拡散阻止層はＴｉ層に代えてＮｉ層又はＣｒ層にて構成してもよい。また、Ａｕ系金属層１０（第二Ａｕ系金属層１０ｂ）は、該拡散阻止層１０ｃの全面を覆う形でこれと接するように配置されている。   An AuSb bonding alloyed layer 32 (for example, Sb: 5% by mass) is interposed between the Si substrate 7 and the second Au-based metal layer 10b as a substrate-side bonding alloyed layer. Instead of the AuSb bonding alloyed layer 32, an AuSn bonding alloyed layer may be used. In this embodiment, the entire surface of the AuSb bonding metal layer 32 is a diffusion blocking layer (specifically, a layer that prevents the Si component from the Si substrate 7 from diffusing into the Au-based metal layer 10 during the bonding heat treatment described later. Is a Ti layer). The thickness of the diffusion blocking layer 10c is not less than 50 nm and not more than 5 μm (200 nm in this embodiment). The diffusion blocking layer may be composed of a Ni layer or a Cr layer instead of the Ti layer. Further, the Au-based metal layer 10 (second Au-based metal layer 10b) is disposed so as to be in contact with the entire surface of the diffusion blocking layer 10c.

他方、発光層部２４の第一主表面上には、ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０が形成され、その第一主表面がＧａＡｓ層からなる光取出面側保護層２７（ｐ型ドーパント濃度：５×１０１７／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３未満）にて覆われている。光取出面側保護層２７の厚さは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。そして、その光取出面側保護層２７の第一主表面の略中央に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取出面側電極（例えばＡｕ電極）９が、該主表面の一部を覆うように形成されている。なお、光取出面側保護層２７上には、ＡｕＢｅ合金等を用いて形成された光取出面側接合合金化層９ａが形成され、その上に光取出面側電極９が配置されている。光取出面側電極９の全体をＡｕＢｅ合金にて構成することも可能である。そして、光取出面側電極９の周囲の領域が、発光層部２４からの光取出領域をなしている。 On the other hand, a current diffusion layer 20 made of AlGaAs is formed on the first main surface of the light emitting layer portion 24, and the light extraction surface side protective layer 27 (p-type dopant concentration: 5) whose first main surface is made of a GaAs layer. × 10 17 / cm 3 or more and less than 1 × 10 19 / cm 3 ). The thickness of the light extraction surface side protective layer 27 is 1 nm or more and 20 nm or less. A light extraction surface side electrode (for example, an Au electrode) 9 for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 24 is provided at the center of the first main surface of the light extraction surface side protective layer 27. It is formed so as to cover a part. On the light extraction surface side protective layer 27, a light extraction surface side bonded alloyed layer 9a formed using an AuBe alloy or the like is formed, and the light extraction surface side electrode 9 is disposed thereon. The entire light extraction surface side electrode 9 can be made of an AuBe alloy. A region around the light extraction surface side electrode 9 forms a light extraction region from the light emitting layer portion 24.

また、Ｓｉ基板７の裏面にはその全体を覆うように裏面電極（例えばＡｕ電極である）１５が形成されている。裏面電極１５がＡｕ電極である場合、裏面電極１５とＳｉ基板７との間には基板側接合合金化層として、ＡｕＳｂ接合合金化層１６が介挿される。なお、ＡｕＳｂ接合合金化層１６に代えてＡｕＳｎ接合合金化層を基板側接合合金化層として用いてもよい。   Further, a back electrode (for example, an Au electrode) 15 is formed on the back surface of the Si substrate 7 so as to cover the entire surface thereof. When the back electrode 15 is an Au electrode, an AuSb bonding alloyed layer 16 is interposed between the back electrode 15 and the Si substrate 7 as a substrate side bonding alloyed layer. Instead of the AuSb bonding alloyed layer 16, an AuSn bonding alloyed layer may be used as the substrate side bonding alloyed layer.

以下、上記発光素子１００の製造方法の具体例について説明する。
まず、図２の工程１に示すように、成長用基板をなすＧａＡｓ単結晶基板１の主表面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、ＡｌＡｓからなる剥離層３を例えば０．５μｍ、この順序にてエピタキシャル成長させる。その後、厚さ例えば５ｎｍのＧａＡｓ層からなる光取出面側保護層２６、及び厚さ例えば２μｍのＡｌＧａＡｓよりなる拡散ブロック用半導体層２５、さらに、発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４（厚さ：例えば１μｍ）、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５（厚さ：例えば０．６μｍ）、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（厚さ：例えば１μｍ）を、この順序にエピタキシャル成長させる。発光層部２４の全厚は２．６μｍである。その後、ｐ型ＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層２０を例えば５μｍエピタキシャル成長させ、さらにＧａＡｓからなる光取出面側保護層２７（厚さ例えば５ｎｍ）をエピタキシャル成長させる。これら各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なうことができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ及びＡｓの各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる；
・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；
・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など；
・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
・Ｐ源ガス；ターシャルブチルホスフィン（ＴＢＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
・Ａｓ源ガス；ターシャルブチルアルシン（ＴＢＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）など。 Hereinafter, a specific example of the method for manufacturing the light emitting device 100 will be described.
First, as shown in step 1 of FIG. 2, an n-type GaAs buffer layer 2 is 0.5 μm, for example, and a release layer 3 made of AlAs is 0.5 μm, for example, on the main surface of a GaAs single crystal substrate 1 that is a growth substrate. Then, epitaxial growth is performed in this order. After that, the light extraction surface side protective layer 26 made of a GaAs layer with a thickness of, for example, 5 nm, the diffusion block semiconductor layer 25 made of AlGaAs with a thickness of, for example, 2 μm, and the light emitting layer portion 24 include an n-type AlGaInP cladding layer 4 A thickness: for example 1 μm), an AlGaInP active layer (non-doped) 5 (thickness: for example 0.6 μm), and a p-type AlGaInP cladding layer 6 (thickness: for example 1 μm) are epitaxially grown in this order. The total thickness of the light emitting layer portion 24 is 2.6 μm. Thereafter, the current diffusion layer 20 made of p-type AlGaAs is epitaxially grown, for example, by 5 μm, and the light extraction surface side protective layer 27 (thickness, eg, 5 nm) made of GaAs is epitaxially grown. Epitaxial growth of each of these layers can be performed by a known MOVPE method. The following can be used as a source gas that is a component source of Al, Ga, In, P, and As;
Al source gas; trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), etc .;
Ga source gas; trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa), etc .;
In source gas; trimethylindium (TMIn), triethylindium (TEIn), etc.
P source gas; tertiary butyl phosphine (TBP), phosphine (PH 3 ), etc.
As source gas; tertiary butyl arsine (TBA), arsine (AsH 3 ), etc.

また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）など。
・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
・Ｓｉ源：モノシランなどのＳｉ水素化物など。 Moreover, as a dopant gas, the following can be used;
(P-type dopant)
Mg source: biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg), etc.
Zn source: dimethyl zinc (DMZn), diethyl zinc (DEZn), etc.
(N-type dopant)
Si source: Si hydride such as monosilane.

これによって、ＧａＡｓ単結晶基板１上には、光取出面側保護層２６、拡散ブロック用半導体層２５、発光層部２４、電流拡散層２０及び光取出面側保護層２７からなる化合物半導体層５０が形成される。化合物半導体層５０の厚さは約９．６μｍであり、ＧａＡｓ単結晶基板１を除去した場合、これを単独で無傷にハンドリングすることは事実上不可能である。なお、化合物半導体層５０の第一主表面には、この段階でＡｕＢｅ接合金属層９ａ’とこれを覆う光取出面側電極９をパターニング形成する。このＡｕＢｅ接合金属層９ａ’及び光取出面側電極９の蒸着形成に際したハンドリングのため、Ａｌ含有化合物半導体からなる電流拡散層２０は大気中に曝される場合があるが、光取出面側保護層２７により覆われているため、電流拡散層２０のＡｌ成分の酸化を防止することができる。このあと引き続き光取出側合金化熱処理を行ってＡｕＢｅ接合金属層９ａ’を光取出面側接合合金化層９ａとしてもよいが、本実施形態では該光取出側合金化熱処理を、後述の第一Ａｕ系金属層１０ａ側のＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１を形成する際の、貼り合わせ側合金化熱処理に兼用させている。   Thus, on the GaAs single crystal substrate 1, the compound semiconductor layer 50 including the light extraction surface side protective layer 26, the diffusion block semiconductor layer 25, the light emitting layer portion 24, the current diffusion layer 20, and the light extraction surface side protective layer 27. Is formed. The thickness of the compound semiconductor layer 50 is about 9.6 μm, and when the GaAs single crystal substrate 1 is removed, it is practically impossible to handle it alone without being damaged. Note that the AuBe bonding metal layer 9a 'and the light extraction surface side electrode 9 covering the AuBe bonding metal layer 9a' are formed on the first main surface of the compound semiconductor layer 50 at this stage by patterning. The current diffusion layer 20 made of an Al-containing compound semiconductor may be exposed to the atmosphere for handling during vapor deposition formation of the AuBe bonded metal layer 9a ′ and the light extraction surface side electrode 9, but the light extraction surface side protection may occur. Since it is covered with the layer 27, the oxidation of the Al component of the current diffusion layer 20 can be prevented. Thereafter, the light extraction side alloying heat treatment may be continued to make the AuBe bonded metal layer 9a ′ as the light extraction surface side bonding alloyed layer 9a. In this embodiment, the light extraction side alloying heat treatment is performed in the first described later. This is also used for the bonding-side alloying heat treatment when forming the AuGeNi bonding alloyed layer 31 on the Au-based metal layer 10a side.

次に、工程２に示すように、化合物半導体層５０の第一主表面に高分子材料結合層１１１を、光取出面側電極９を覆う形態で塗付形成し、工程３に示すように、高分子材料結合層１１１を加熱軟化させた状態で、別途用意した仮支持基板１１０を重ね合わせて密着させ、その後冷却して該高分子材料結合層１１１を硬化させることにより、化合物半導体層５０と仮支持基板１１０とを高分子材料結合層１１１を介して貼り合わせた仮支持貼り合わせ体１２０を作成する（工程３）。この時点では、化合物半導体層５０の第二主表面側には、成長用基板であるＧａＡｓ単結晶基板１が付随した状態となっている。   Next, as shown in step 2, the polymer material bonding layer 111 is applied and formed on the first main surface of the compound semiconductor layer 50 so as to cover the light extraction surface side electrode 9, and as shown in step 3, In a state where the polymer material bonding layer 111 is heated and softened, a separately prepared temporary support substrate 110 is superposed and adhered, and then cooled to cure the polymer material bonding layer 111, whereby the compound semiconductor layer 50 and A temporary support bonded body 120 is prepared by bonding the temporary support substrate 110 to the polymer material bonding layer 111 (step 3). At this time, the GaAs single crystal substrate 1 as a growth substrate is attached to the second main surface side of the compound semiconductor layer 50.

仮支持基板１１０の材質は、後述の合金化熱処理時においても剛性を保ち、かつ、ガス発生等が少ない材料で構成する。具体的には、Ｓｉ基板やセラミック板（例えばアルミナ板）、あるいは金属板等で構成することができる。その厚さは、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であるが、もっと厚くてもよい。他方、高分子材料結合層１１１としては、ホットメルト型接着剤やワックス類を用いることができ、具体的には、不活性ガス雰囲気中にて３００℃以上４５０℃以下の温度範囲で後述の合金化熱処理を行なう際に、該３００℃以上４５０℃以下の温度域での蒸気圧（定容積条件で測定した平衡蒸気圧とする）が１０ｔｏｒｒ以下のものを使用する。   The material of the temporary support substrate 110 is made of a material that maintains rigidity even during an alloying heat treatment described later and that generates less gas. Specifically, it can be composed of a Si substrate, a ceramic plate (for example, an alumina plate), a metal plate, or the like. The thickness is, for example, 100 μm or more and 500 μm or less, but may be thicker. On the other hand, hot-melt adhesives and waxes can be used as the polymer material bonding layer 111. Specifically, an alloy described later in a temperature range of 300 ° C. to 450 ° C. in an inert gas atmosphere. When performing the chemical heat treatment, a vapor pressure in the temperature range of 300 ° C. to 450 ° C. (equilibrium vapor pressure measured under a constant volume condition) is 10 torr or less.

例えば、ホットメルト型接着剤を用いる場合、硬化状態にて高分子材料結合層１１１の保形性を確保する基材樹脂と、昇温により軟化した基材樹脂に、貼り合わせに必要な粘着力を付与する粘着付与高分子材とを配合したものを使用する。基材樹脂の材質としては、設定される合金化熱処理温度よりも熱分解温度が高いものを使用する必要があり、該合金化熱処理温度が３００℃以上４５０℃以下に設定されることを考慮すれば、ポリプロピレンないしポリエチレン（熱分解温度：３３０℃以上４５０℃以下）、ポリスチレン（熱分解温度：３００℃以上４００℃以下）、ナイロン（熱分解温度：３１０℃以上３８０℃以下）などを例示でき、この他、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの使用も可能である。他方、粘着付与高分子材としては、種々のテルペン系樹脂（テルペン重合体、芳香族変性テルペン重合体、テルペン系水素添加樹脂、テルペンフェノール共重合体など）やαピネン樹脂、βピネン樹脂などを使用できる。接着剤全体としての熱処理温度での蒸気圧を低く保つには、粘着付与高分子材として分子量のなるべく大きいものを使用することが望ましいが、反面、分子量が大きくなりすぎると粘着性付与力が低くなり、高分子材料結合層１１１としての機能に支障をきたす。従って、使用する粘着付与高分子材の分子量と基材樹脂に対する配合量は、蒸気圧と粘着力とのバランスを考慮して適性に選定する必要がある。高分子材料結合層に対し、貼り合わせに必要な適度な粘着力を付与するには、粘着付与高分子材として基材樹脂よりも熱分解温度が低いものを選定しなければならないことも多く、基材樹脂と粘着付与高分子材との合計量に対する粘着付与高分子材の含有比率は、必要最小限（例えば１質量％以上３０質量％以下）に留めることが望ましい。   For example, when a hot-melt adhesive is used, the adhesive force required for bonding to the base resin that ensures the shape retention of the polymer material bonding layer 111 in the cured state and the base resin that has been softened by increasing the temperature. A blended material with a tackifying polymer material that imparts odor is used. As the material of the base resin, it is necessary to use a material having a thermal decomposition temperature higher than the set alloying heat treatment temperature, considering that the alloying heat treatment temperature is set to 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. Examples include polypropylene or polyethylene (thermal decomposition temperature: 330 ° C. to 450 ° C.), polystyrene (thermal decomposition temperature: 300 ° C. to 400 ° C.), nylon (thermal decomposition temperature: 310 ° C. to 380 ° C.), and the like. In addition, polyester resins, polyolefin resins, and the like can be used. On the other hand, as tackifying polymer materials, various terpene resins (terpene polymers, aromatic modified terpene polymers, terpene hydrogenated resins, terpene phenol copolymers, etc.), α-pinene resins, β-pinene resins, etc. Can be used. In order to keep the vapor pressure at the heat treatment temperature as a whole of the adhesive, it is desirable to use a tackifying polymer material having a molecular weight as large as possible. On the other hand, if the molecular weight is too large, the tackiness imparting power is low. Thus, the function as the polymer material bonding layer 111 is hindered. Accordingly, the molecular weight of the tackifying polymer material to be used and the blending amount with respect to the base resin need to be appropriately selected in consideration of the balance between vapor pressure and adhesive strength. In order to give a suitable adhesive force necessary for bonding to the polymer material binding layer, it is often necessary to select a tackifying polymer material having a lower thermal decomposition temperature than the base resin, The content ratio of the tackifying polymer material to the total amount of the base resin and the tackifying polymer material is desirably kept to a necessary minimum (for example, 1% by mass to 30% by mass).

本発明に適した高分子材料結合層１１１を形成するためのワックスの市販品（商品名）としては、アピエゾン・ワックスＷ（M&I Materials Ltd.社製）、スペースリキッド（日化精工社製）あるいはプロテクトワックス等を例示することができる。これらのワックスは、いずれもガラス転移温度が８０℃以上９０℃以下（例えば８５℃）である。
※商標名かどうかは確認できませんでした。とりあえず、商品名としておきました。 As a commercially available product (trade name) of wax for forming the polymer material binding layer 111 suitable for the present invention, Apiezon Wax W (manufactured by M & I Materials Ltd.), Space Liquid (manufactured by Nikka Seiko Co., Ltd.) or Protect wax etc. can be illustrated. All of these waxes have a glass transition temperature of 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower (for example, 85 ° C.).
* We could not confirm whether it was a trade name. For the time being, it was set as the product name.

次に、図３の工程４に示すように、仮支持貼り合わせ体１２０に付随している成長用基板としてのＧａＡｓ単結晶基板１を除去する。該除去は、例えば仮支持貼り合わせ体１２０（工程３参照）をＧａＡｓ単結晶基板１とともにエッチング液（例えば１０％フッ酸水溶液）に浸漬し、バッファ層２と発光層部２４との間に形成したＡｌＡｓ剥離層３を選択エッチングすることにより、該ＧａＡｓ単結晶基板１を仮支持貼り合わせ体１２０から剥離する形で実施することができる。なお、ＡｌＡｓ剥離層３に代えてＡｌＩｎＰよりなるエッチストップ層を形成しておき、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いてＧａＡｓ単結晶基板１をＧａＡｓバッファ層２とともにエッチング除去し、次いでＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてエッチストップ層をエッチング除去する工程を採用することもできる。なお、高分子材料結合層１１１は、上記のエッチング液に対し耐腐食性を有したものを用いることが望ましい。   Next, as shown in step 4 of FIG. 3, the GaAs single crystal substrate 1 as a growth substrate attached to the temporary support bonded body 120 is removed. For this removal, for example, the temporary support bonded body 120 (see step 3) is immersed in an etching solution (for example, a 10% aqueous hydrofluoric acid solution) together with the GaAs single crystal substrate 1 and formed between the buffer layer 2 and the light emitting layer portion 24. The GaAs single crystal substrate 1 can be peeled from the temporary support bonded body 120 by selectively etching the AlAs release layer 3 thus formed. It should be noted that an etch stop layer made of AlInP is formed in place of the AlAs release layer 3, and a GaAs single crystal is used by using a first etching solution (for example, ammonia / hydrogen peroxide mixed solution) having selective etching properties with respect to GaAs. Etch and remove the substrate 1 together with the GaAs buffer layer 2 and then etch stop using a second etchant that has selective etching properties with respect to AlInP (for example, hydrochloric acid: hydrofluoric acid may be added to remove the Al oxide layer) A step of etching away the layer can also be employed. Note that it is desirable to use a polymer material bonding layer 111 that has corrosion resistance to the etching solution.

ここで、このＧａＡｓ単結晶基板１を除去する際の化学エッチングに際して、該エッチングにより露出形成される貼り合わせ面側には、Ａｌ含有化合物半導体層（具体的にはＡｌＡｌＧａＡｓ層）からなる拡散ブロック用半導体層２５が位置している。しかし、Ａｌを含有しないＧａＡｓからなる光取出面側保護層２６により該拡散ブロック用半導体層２５が覆われているので、上記エッチングに際して拡散ブロック用半導体層２５のＡｌ成分が酸化される不具合が効果的に防止される。   Here, in the chemical etching for removing the GaAs single crystal substrate 1, a diffusion block made of an Al-containing compound semiconductor layer (specifically, an AlAlGaAs layer) is formed on the bonding surface exposed by the etching. The semiconductor layer 25 is located. However, since the diffusion block semiconductor layer 25 is covered with the light extraction surface side protective layer 26 made of GaAs not containing Al, there is an effect that the Al component of the diffusion block semiconductor layer 25 is oxidized during the etching. Is prevented.

ＧａＡｓ単結晶基板１が除去された化合物半導体層５０は、高分子材料結合層１１１を介して仮支持基板１１０と貼り合わされ、仮支持貼り合わせ体１２０を形成している。これにより、化合物半導体層５０はごく薄いにもかかわらず、ＧａＡｓ単結晶基板１のエッチング除去時に泡等の衝撃で破壊される不具合を生じにくく、かつ、ＧａＡｓ単結晶基板１の除去後も仮支持貼り合わせ体１２０の形で補強されているために、以降の工程に供する際のハンドリングを容易に行なうことが可能となる。   The compound semiconductor layer 50 from which the GaAs single crystal substrate 1 has been removed is bonded to the temporary support substrate 110 via the polymer material bonding layer 111 to form a temporary support bonded body 120. As a result, even though the compound semiconductor layer 50 is very thin, it is difficult to cause a problem of being broken by an impact such as bubbles when the GaAs single crystal substrate 1 is removed by etching, and is temporarily supported even after the GaAs single crystal substrate 1 is removed. Since it is reinforced in the form of the bonded body 120, it is possible to easily handle when it is used in the subsequent steps.

次に、工程５に示すように、上記仮支持貼り合わせ体１２０の状態で、ＧａＡｓ単結晶基板１の除去により露出した化合物半導体層５０の第二主表面（光取出面側保護層２６により覆われている）にＡｕＧｅＮｉ接合金属層を分散形成し、さらに該ＡｕＧｅＮｉ接合金属層をＡｕＧｅＮｉ接合合金化層３１とするための貼り合わせ側合金化熱処理を行なう。このとき、光取出面側電極９に対するＡｕＢｅ接合金属層９ａ’の合金化も同時に行なうことができる（つまり、光取出側合金化熱処理にも兼用されている）。ここで、ＡｕＧｅＮｉ接合金属層が形成される光取出面側保護層２６は、ドーパント濃度を高めたＧａＡｓ層にて形成されているので、接触抵抗低減効果が一層高められている。   Next, as shown in Step 5, in the state of the temporary support bonded body 120, the second main surface of the compound semiconductor layer 50 exposed by the removal of the GaAs single crystal substrate 1 (covered by the light extraction surface side protective layer 26). In addition, an AuGeNi bonding metal layer is dispersedly formed, and a bonding-side alloying heat treatment is performed so that the AuGeNi bonding metal layer becomes the AuGeNi bonding alloyed layer 31. At this time, the AuBe bonding metal layer 9a 'can be alloyed with the light extraction surface side electrode 9 at the same time (that is, also used for light extraction side alloying heat treatment). Here, since the light extraction surface side protective layer 26 on which the AuGeNi bonding metal layer is formed is formed of a GaAs layer with an increased dopant concentration, the effect of reducing the contact resistance is further enhanced.

ＡｕＧｅＮｉ接合金属層の成膜は、真空雰囲気にてスパッタリングあるいは真空蒸着等により行なわれる。具体的には該成膜を、温度６０℃以上１５０℃以下、真空度（圧力）１×１０−６ｔｏｒｒ以上１×１０−４ｔｏｒｒ以下の条件下で行なう（必要であれば、仮支持貼り合わせ体１２０を図示しないヒータにより加熱することができる）。高分子材料結合層１１１として、上記温度範囲での蒸気圧が１×１０−６ｔｏｒｒ以下のものを採用することで（前述の市販品はこの条件も満たす）、高分子材料結合層１１１からのガスにより、成膜される接合金属層の品質が低下する不具合を効果的に防止できる。 The AuGeNi bonding metal layer is formed by sputtering or vacuum deposition in a vacuum atmosphere. Specifically, the film formation is performed under the conditions of a temperature of 60 ° C. or more and 150 ° C. or less and a degree of vacuum (pressure) of 1 × 10 −6 torr or more and 1 × 10 −4 torr or less (if necessary, temporary support bonding is performed) The laminated body 120 can be heated by a heater (not shown)). By adopting a polymer material bonding layer 111 having a vapor pressure of 1 × 10 −6 torr or less in the above temperature range (the above-mentioned commercial product also satisfies this condition), The gas can effectively prevent a problem that the quality of the bonding metal layer to be formed is deteriorated.

また、合金化熱処理は、３００℃以上４５０℃以下の温度の不活性ガス雰囲気下で実施され、具体的には、大気圧と同程度のＮ２等の不活性ガス雰囲気下で行なうことができる。使用する高分子材料結合層１１１は、上記温度範囲での蒸気圧が１０ｔｏｒｒ以下であるので、高分子材料結合層１１１の急激な気化により化合物半導体層５０が破損する不具合を効果的に防止できる。なお、合金化熱処理の上記温度は、高分子材料結合層１１１のガラス転移温度（８０〜９０℃程度）よりも高いので、処理中に高分子材料結合層１１１は軟化する。そこで、合金化熱処理中においては滑り防止のため、仮支持貼り合わせ体１２０を、化合物半導体層５０側を上側、仮支持基板１１０側を下側となるように（つまり、図３の工程５とは上下反対の状態）水平配置し、さらに、セラミック基板やＳｉ基板などの荷重付与体を載置することが望ましい。 The alloying heat treatment is performed in an inert gas atmosphere at a temperature of 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. Specifically, the alloying heat treatment can be performed in an inert gas atmosphere such as N 2 at the same level as atmospheric pressure. . Since the polymer material bonding layer 111 to be used has a vapor pressure of 10 torr or less in the above temperature range, the compound semiconductor layer 50 can be effectively prevented from being damaged due to rapid vaporization of the polymer material bonding layer 111. In addition, since the said temperature of alloying heat processing is higher than the glass transition temperature (about 80-90 degreeC) of the polymeric material coupling layer 111, the polymeric material coupling layer 111 softens during a process. Therefore, in order to prevent slipping during the alloying heat treatment, the temporary support bonded body 120 is placed so that the compound semiconductor layer 50 side is on the upper side and the temporary support substrate 110 side is on the lower side (that is, step 5 in FIG. It is desirable to place them horizontally, and to place a load applying body such as a ceramic substrate or Si substrate.

また、Ｓｉ基板７を別途用意し、その両主表面にＡｕＳｂ接合金属層を形成して、さらに２５０℃以上３６０℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、それぞれＡｕＳｂ接合合金化層３２，１６とする。このうち、ＡｕＳｂ接合合金化層３２上には、続く素子基板貼り合わせ工程においてＳｉ基板７の成分が第二Ａｕ系金属層１０ｂへ拡散するのを阻止する拡散阻止層１０ｃを形成しておく。他方、ＡｕＳｂ接合合金化層１６上には裏面電極１５を形成する。   Further, by separately preparing the Si substrate 7, forming AuSb bonding metal layers on both main surfaces thereof, and further performing alloying heat treatment in a temperature range of 250 ° C. or higher and 360 ° C. or lower, respectively, the AuSb bonding alloyed layer 32 is obtained. , 16. Among these, on the AuSb bonding alloying layer 32, a diffusion blocking layer 10c is formed that prevents the components of the Si substrate 7 from diffusing into the second Au-based metal layer 10b in the subsequent element substrate bonding step. On the other hand, the back electrode 15 is formed on the AuSb bonding alloying layer 16.

次に、素子基板貼り合わせ工程を行なう。具体的には、図３の工程６に示すように、仮支持貼り合わせ体１２０の状態で、化合物半導体層５０の第二主表面に第一Ａｕ系金属層１０ａを形成し、他方、素子基板７の第一主表面側に第二Ａｕ系金属層１０ｂを形成する。なお、各Ａｕ系金属層の形成は、真空雰囲気（スパッタリングあるいは真空蒸着等により）にて行なうことができる。具体的には、温度６０℃以上１５０℃以下、真空度（圧力）１×１０−６ｔｏｒｒ以上１×１０−４ｔｏｒｒ以下の条件にて成膜を行なう。仮支持貼り合わせ体１２０側の第一Ａｕ系金属層１０ａを形成する場合は、高分子材料結合層１１１として、上記温度域での蒸気圧が１×１０−６ｔｏｒｒ以下のものを採用することにより、高分子材料結合層１１１からのガスにより、成膜されるＡｕ系金属層の品質が低下する不具合を効果的に防止できる。 Next, an element substrate bonding step is performed. Specifically, as shown in Step 6 of FIG. 3, the first Au-based metal layer 10a is formed on the second main surface of the compound semiconductor layer 50 in the state of the temporary support bonded body 120, while the element substrate. A second Au-based metal layer 10 b is formed on the first main surface side of 7. Each Au-based metal layer can be formed in a vacuum atmosphere (by sputtering or vacuum vapor deposition). Specifically, film formation is performed under conditions of a temperature of 60 ° C. or more and 150 ° C. or less and a degree of vacuum (pressure) of 1 × 10 −6 torr or more and 1 × 10 −4 torr or less. When the first Au-based metal layer 10a on the temporary support bonded body 120 side is formed, a polymer material bonding layer 111 having a vapor pressure of 1 × 10 −6 torr or less in the above temperature range is adopted. Therefore, it is possible to effectively prevent a problem that the quality of the Au-based metal layer formed by the gas from the polymer material bonding layer 111 is deteriorated.

次に、図４の工程７に示すように、化合物半導体層５０側に形成された第一Ａｕ系金属層１０ａを、Ｓｉ基板７側に形成された第二Ａｕ系金属層１０ｂに重ね合わせて圧迫し、１８０℃以上３６０℃以下（前述の合金化熱処理よりも低温とする）、例えば２５０℃にて貼り合わせ熱処理する。これにより、第一Ａｕ系金属層１０ａと第二Ａｕ系金属層１０ｂとが十分な強度にて貼り合わされ、Ａｕ系金属層１０となる。また、化合物半導体層５０とＳｉ基板７とは、Ａｕ系金属層１０を介して貼り合わされ、貼り合わせ結合体１３０となる。第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂとは、いずれも酸化しにくいＡｕを主体に構成されているので、上記貼り合わせ熱処理は、例えば大気中でも問題なく行なうことができる。この段階で既に光取出側及び貼り合わせ側の各合金化熱処理が既に終わっており、貼り合わせ熱処理がそれよりも低温で実施されることにより、接合合金化層からの合金成分がＡｕ系金属層１０からなる反射面の面内に拡散することが効果的に抑制され、ひいてはより反射率の高い反射面を得ることができる。   Next, as shown in Step 7 of FIG. 4, the first Au-based metal layer 10a formed on the compound semiconductor layer 50 side is overlaid on the second Au-based metal layer 10b formed on the Si substrate 7 side. Bonding heat treatment is performed at 180 ° C. or higher and 360 ° C. or lower (lower temperature than the above alloying heat treatment), for example, 250 ° C. As a result, the first Au-based metal layer 10 a and the second Au-based metal layer 10 b are bonded together with sufficient strength to form the Au-based metal layer 10. The compound semiconductor layer 50 and the Si substrate 7 are bonded together via the Au-based metal layer 10 to form a bonded bonded body 130. Since both the first Au-based metal layer 10a and the second Au-based metal layer 10b are mainly composed of Au that is not easily oxidized, the bonding heat treatment can be performed without any problem even in the atmosphere, for example. At this stage, the alloying heat treatment on the light extraction side and the bonding side has already been completed, and the bonding heat treatment is performed at a temperature lower than that, so that the alloy component from the bonded alloying layer becomes the Au-based metal layer. Accordingly, it is possible to effectively suppress the diffusion within the surface of the reflection surface made of 10 and to obtain a reflection surface with higher reflectivity.

貼り合わせ熱処理が完了したら仮支持基板分離工程を行なう。仮支持基板分離工程は、図４の工程８に示すように、高分子材料結合層１１１を加熱・軟化させ、仮支持基板１１０を分離・除去する。なお、この分離は、工程７の貼り合わせ熱処理の際に同時に行なうことも可能である。その後、工程９に示すように、化合物半導体層５０の第一主表面上に残存している高分子材料結合層１１１を、トルエンやメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を用いて溶解・除去する。   When the bonding heat treatment is completed, a temporary support substrate separation step is performed. In the temporary support substrate separation step, as shown in Step 8 of FIG. 4, the polymer material bonding layer 111 is heated and softened, and the temporary support substrate 110 is separated and removed. Note that this separation can be performed simultaneously with the bonding heat treatment in step 7. Thereafter, as shown in Step 9, the polymer material bonding layer 111 remaining on the first main surface of the compound semiconductor layer 50 is dissolved and removed using an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone (MEK).

以上においては、理解を容易にする便宜上、貼り合わせ結合体１３０を作る工程を素子単体の積層形態にて図示しつつ説明していたが、実際は、複数の素子チップがマトリックス状に配列した形で一括形成された貼り合わせウェーハが作成される。そして、この貼り合わせウェーハを通常の方法によりダイシングして素子チップとし、これを支持体に固着してリード線のワイヤボンディング等を行った後、樹脂封止をすることにより最終的な発光素子が得られる。   In the above, for the purpose of facilitating understanding, the process of forming the bonded assembly 130 has been described in the form of a single element stack, but in practice, a plurality of element chips are arranged in a matrix. A bonded wafer formed in a lump is created. Then, the bonded wafer is diced by an ordinary method to form an element chip, which is fixed to a support and subjected to wire bonding of a lead wire, etc., and then sealed with a resin to obtain a final light emitting element. can get.

以下、本発明の発光素子の変形例について説明する。
図１の発光素子１００は、図５の発光素子２００のように、拡散ブロック用半導体層２５を、ｎ型ＡｌＧａＡｓに代えて、ｎ型ＡｌＩｎＰにより構成することもできる。この場合、ＡｌＧａＩｎＰよりなるｎ型クラッド層４に格子整合し（格子定数差にて１％以内）、かつ、活性層５よりもバンドギャップが広くなるように、ＡｌｂＩｎ１−ｂＰのＡｌＰ混晶比ｂを、０．５以上１以下に調整することが望ましい。 Hereinafter, modifications of the light emitting device of the present invention will be described.
In the light emitting device 100 of FIG. 1, as in the light emitting device 200 of FIG. 5, the diffusion block semiconductor layer 25 can be made of n type AlInP instead of n type AlGaAs. In this case, Al b In 1-b P AlP is lattice-matched to the n-type cladding layer 4 made of AlGaInP (with a lattice constant difference of 1% or less) and the band gap is wider than that of the active layer 5. It is desirable to adjust the mixed crystal ratio b to 0.5 or more and 1 or less.

また、図６の発光素子３００は、金属層１１０を、Ａｇを主成分とするＡｇ系金属層（例えば、Ａｇを９５質量％以上含有するもの：本実施形態では純Ａｇ）とした例であり、コンタクト金属層をＡｇＧｅＮｉ層１３１（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％）として構成している。製造方法は、図２〜図４の工程と略同様であるが、工程５において第一Ａｕ系金属層１０ａ及び第二Ａｕ系金属層１０ｂに代えて第一Ａｇ系金属層１１０ａ及び第二Ａｇ系金属層１１０ｂ（図４）を用い、ＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｇＧｅＮｉ層１３１（図６）を形成するようにする。合金化熱処理温度は例えば３００℃以上６６０℃以下である。また、第一Ａｇ系金属層１１０ａ及び第二Ａｇ系金属層１１０ｂの貼り合わせ熱処理温度は、Ａｕ系金属層の場合と略同じ温度域を採用できる。   6 is an example in which the metal layer 110 is an Ag-based metal layer containing Ag as a main component (for example, containing 95% by mass or more of Ag: pure Ag in this embodiment). The contact metal layer is configured as an AgGeNi layer 131 (for example, Ge: 15 mass%, Ni: 10 mass%). The manufacturing method is substantially the same as the steps of FIGS. 2 to 4, but the first Ag-based metal layer 110 a and the second Ag are used instead of the first Au-based metal layer 10 a and the second Au-based metal layer 10 b in Step 5. An AgGeNi layer 131 (FIG. 6) is formed in place of the AuGeNi layer 31 using the system metal layer 110b (FIG. 4). The alloying heat treatment temperature is, for example, 300 ° C. or more and 660 ° C. or less. Further, as the bonding heat treatment temperature for the first Ag-based metal layer 110a and the second Ag-based metal layer 110b, substantially the same temperature range as that for the Au-based metal layer can be employed.

また、図７の発光素子４００においては、金属層１０のうち、反射面を形成する部分をＡｇ系の反射金属層１０ｒとして形成し、残余の部分をＡｕ系金属層（１０ａ，１０ｂ）として構成した例である。コンタクト金属層はＡｇＧｅＮｉ層１３１により構成している。この場合の製造工程は、図３において、ＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｇＧｅＮｉ層１３１（図７）を形成し、これを覆うように先に反射金属層１０ｒを形成した後、第一Ａｕ系金属層１０ａを形成する。以降の工程は、図３及び図４と全く同じである。なお、図５において、反射金属層１０ｒはＡｌ系金属層として形成してもよく、この場合はＡｕＧｅＮｉ層３１に代えてＡｌＧｅＮｉ層を形成する。   Further, in the light emitting device 400 of FIG. 7, a portion of the metal layer 10 where the reflective surface is formed is formed as an Ag-based reflective metal layer 10r, and the remaining portion is configured as an Au-based metal layer (10a, 10b). This is an example. The contact metal layer is composed of an AgGeNi layer 131. The manufacturing process in this case is as follows. In FIG. 3, an AgGeNi layer 131 (FIG. 7) is formed instead of the AuGeNi layer 31, and the reflective metal layer 10r is first formed so as to cover it, and then the first Au-based metal layer is formed. 10a is formed. The subsequent steps are exactly the same as those in FIGS. In FIG. 5, the reflective metal layer 10 r may be formed as an Al-based metal layer. In this case, an AlGeNi layer is formed instead of the AuGeNi layer 31.

さらに、図８の発光素子５００は、発光層部２４におけるｐ型クラッド層６、活性層５及びｎ型クラッド層４の積層順序を図１とは逆順とし、拡散ブロック用半導体層２２５をｐ型ＡｌＧａＡｓ層とし、貼り合わせ側保護層２２６をｐ型ＧａＡｓ層とし、コンタクト金属層としてＡｕＢｅ層２３１を形成した例である。拡散ブロック用半導体層２２５は、ＡｕＢｅ層２３１からのＡｕないしＢｅがｐ型クラッド層６側に拡散することを抑制する働きをなす。なお、ＡｕＢｅ層２３１に代えてＡｕＺｎ層を用いた場合も同様の効果が得られる。また、電流拡散層はｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２０とされている。   Further, in the light emitting device 500 of FIG. 8, the stacking order of the p-type cladding layer 6, the active layer 5 and the n-type cladding layer 4 in the light emitting layer portion 24 is reversed to that in FIG. 1, and the diffusion block semiconductor layer 225 is p-type. In this example, an AlGaAs layer is used, the bonding-side protective layer 226 is a p-type GaAs layer, and an AuBe layer 231 is formed as a contact metal layer. The diffusion block semiconductor layer 225 functions to suppress diffusion of Au or Be from the AuBe layer 231 to the p-type cladding layer 6 side. The same effect can be obtained when an AuZn layer is used instead of the AuBe layer 231. The current diffusion layer is an n-type AlGaAs layer 220.

上記いずれの実施形態においても、素子基板としてＳｉ基板を使用する以外に、他の導電性基板、例えばＡｌ（合金含む）などの金属基板を用いることも可能である。   In any of the above embodiments, in addition to using the Si substrate as the element substrate, another conductive substrate, for example, a metal substrate such as Al (including an alloy) can be used.

本発明の発光素子の一実施形態を積層構造にて示す模式図。The schematic diagram which shows one Embodiment of the light emitting element of this invention by laminated structure. 本発明の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。Process explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting element of this invention. 図２に続く工程説明図。Process explanatory drawing following FIG. 図３に続く工程説明図。Process explanatory drawing following FIG. 本発明の発光素子の第一変形例を積層構造にて示す模式図。The schematic diagram which shows the 1st modification of the light emitting element of this invention by laminated structure. 本発明の発光素子の第二変形例を積層構造にて示す模式図。The schematic diagram which shows the 2nd modification of the light emitting element of this invention by laminated structure. 本発明の発光素子の第三変形例を積層構造にて示す模式図。The schematic diagram which shows the 3rd modification of the light emitting element of this invention by laminated structure. 本発明の発光素子の第四変形例を積層構造にて示す模式図。The schematic diagram which shows the 4th modification of the light emitting element of this invention by laminated structure.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＧａＡｓ単結晶基板（発光層成長用基板）
４ ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
５ 活性層
６ ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
７ Ｓｉ単結晶基板（素子基板）
９ 金属電極
２４ 発光層部
２５ 拡散ブロック用半導体層（Ａｌ含有化合物半導体層）
２６ 貼り合わせ側保護層
２７ 光取出面側保護層
５０ 化合物半導体層
１０，１１０ 金属層
１０ａ 第一Ａｕ系金属層
１０ｂ 第二Ａｕ系金属層
１１０ａ 第一Ａｇ系金属層
１１０ｂ 第二Ａｇ系金属層
３１ ＡｕＧｅＮｉ接合合金化層（貼り合わせ側接合合金化層）
１３１ ＡｇＧｅＮｉ接合合金化層（貼り合わせ側接合合金化層）
１００，２００，３００，４００，５００ 発光素子 1 GaAs single crystal substrate (light emitting layer growth substrate)
4 n-type cladding layer (second conductivity type cladding layer)
5 active layer 6 p-type cladding layer (first conductivity type cladding layer)
7 Si single crystal substrate (element substrate)
9 Metal electrode 24 Light emitting layer part 25 Diffusion block semiconductor layer (Al-containing compound semiconductor layer)
26 Bonding side protective layer 27 Light extraction surface side protective layer 50 Compound semiconductor layer 10, 110 Metal layer 10a First Au-based metal layer 10b Second Au-based metal layer 110a First Ag-based metal layer 110b Second Ag-based metal layer 31 AuGeNi bonding alloying layer (bonding side bonding alloying layer)
131 AgGeNi bonding alloyed layer (bonding side bonded alloyed layer)
100, 200, 300, 400, 500 Light emitting element

Claims (16)

ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有した化合物半導体層と、該化合物半導体層の第二主表面側に貼り合わされた素子基板とを有し、
前記化合物半導体層は、前記第二主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層が形成され、かつ、該Ａｌ含有化合物半導体層と前記素子基板との間に、前記Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量が少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層を有することを特徴とする発光素子。 A compound semiconductor layer having a light emitting layer portion made of a III-V compound semiconductor, and an element substrate bonded to the second main surface side of the compound semiconductor layer;
In the compound semiconductor layer, an Al-containing compound semiconductor layer containing Al is formed on the second main surface side, and the Al-containing compound semiconductor layer is interposed between the Al-containing compound semiconductor layer and the element substrate. A light-emitting element having a bonded side protective layer made of a III-V group compound semiconductor having a low Al content. 前記貼り合わせ側保護層はＡｌを含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。 2. The light emitting device according to claim 1, wherein the bonding side protective layer is made of a III-V group compound semiconductor not containing Al. 前記貼り合わせ側保護層は、前記発光層部からのピーク発光波長に対応したフォトンエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により、厚さ１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にて構成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。 The bonding-side protective layer is composed of a compound semiconductor having a band gap energy smaller than a photon energy corresponding to a peak emission wavelength from the light emitting layer portion, and having a thickness of 1 nm to 20 nm. The light emitting device according to claim 1 or 2. 前記発光層部は、ＡｌＧａＩｎＰによりダブルへテロ構造を有するものとして構成され、前記貼り合わせ側保護層はＧａＡｓにて構成されることを特徴とする請求項３記載の発光素子。 4. The light emitting device according to claim 3, wherein the light emitting layer portion is configured to have a double hetero structure by AlGaInP, and the bonding side protective layer is formed of GaAs. 前記化合物半導体層の第一主表面を光取出面とし、該化合物半導体層の前記第二主表面側において前記Ａｌ含有化合物半導体層が前記貼り合わせ側保護層により覆われてなり、該貼り合わせ側保護層の主表面に、前記発光層部からの光を前記光取出面側に反射させる反射面を有した金属層を介して前記素子基板が貼り合わされてなり、
前記化合物半導体層と前記金属層との間に、両者の接触抵抗を減ずるための合金成分を含有した接合金属層を前記化合物半導体層と合金化させた貼り合わせ側接合合金化層が配置され、
前記Ａｌ含有化合物半導体層は、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有し、かつ、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部への、該貼り合わせ側接合合金化層に含有されるＧｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＢｅの少なくともいずれかの拡散を抑制する拡散ブロック用半導体層とされてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。 The first main surface of the compound semiconductor layer is a light extraction surface, and the Al-containing compound semiconductor layer is covered with the bonding side protective layer on the second main surface side of the compound semiconductor layer, and the bonding side The element substrate is bonded to the main surface of the protective layer via a metal layer having a reflective surface that reflects light from the light emitting layer part to the light extraction surface side,
Between the compound semiconductor layer and the metal layer, a bonded side bonded alloyed layer in which a bonded metal layer containing an alloy component for reducing the contact resistance of both is alloyed with the compound semiconductor layer is disposed,
The Al-containing compound semiconductor layer has translucency with respect to the luminous flux from the light emitting layer portion, and the bonded side bonding alloy from the bonded side bonding alloyed layer to the light emitting layer portion. 5. The semiconductor layer for diffusion block which suppresses diffusion of at least one of Ge, Au, Ni, Zn and Be contained in the conversion layer. 6. The light emitting element as described in. 前記貼り合わせ側保護層のドーパント濃度が前記拡散ブロック用半導体層よりも高くかつ１×１０１９／ｃｍ３未満に設定されてなることを特徴とする請求項５記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 5, wherein a dopant concentration of the bonding-side protective layer is set to be higher than that of the diffusion block semiconductor layer and less than 1 × 10 19 / cm 3 . 前記発光層部はダブルへテロ構造を有するものとして構成され、前記Ａｌ含有化合物半導体層をなす前記拡散ブロック用半導体層が一方のクラッド層に接して配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の発光素子。 6. The light-emitting layer portion is configured to have a double hetero structure, and the diffusion block semiconductor layer forming the Al-containing compound semiconductor layer is disposed in contact with one clad layer. Or the light emitting element of Claim 6. 前記拡散ブロック用半導体層の厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。 8. The light emitting device according to claim 5, wherein a thickness of the semiconductor layer for diffusion block is 0.5 μm or more and 3 μm or less. 前記拡散ブロック用半導体層はｎ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記発光層部は前記拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成され、かつ前記発光層部のｎ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置されてなり、
前記貼り合わせ側接合合金化層を形成する前記接合金属層はＧｅを含有した合金からなり、前記拡散ブロック用半導体層は、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部へのＧｅ拡散を抑制するものであることを特徴とする請求項８記載の発光素子。 The diffusion block semiconductor layer is made of an n-type III-V group compound semiconductor, the light emitting layer portion is composed of a group III-V compound semiconductor lattice-matched with the diffusion block semiconductor layer, and the light emitting layer portion Are arranged so that the n-type layer side is positioned on the diffusion block semiconductor layer side,
The bonding metal layer forming the bonded side bonded alloyed layer is made of an alloy containing Ge, and the diffusion block semiconductor layer is configured to diffuse Ge from the bonded side bonded alloyed layer to the light emitting layer. The light-emitting element according to claim 8, wherein the light-emitting element is suppressed. 前記接合金属層は、Ａｕを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｕＧｅＮｉ合金、又はＡｇを主成分としてＧｅとＮｉとを含有するＡｇＧｅＮｉ合金であることを特徴とする請求項９記載の発光素子。 10. The light emitting device according to claim 9, wherein the bonding metal layer is an AuGeNi alloy containing Ge and Ni containing Au as a main component, or an AgGeNi alloy containing Ge and Ni containing Ag as a main component. . 前記拡散ブロック用半導体層はｐ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記発光層部は前記拡散ブロック用半導体層と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成され、かつそのｐ型層側が、該拡散ブロック用半導体層側に位置するように配置されてなり、
前記貼り合わせ側接合合金化層を形成する前記接合金属層はＢｅ又はＺｎを含有した合金からなり、前記拡散ブロック用半導体層は、前記貼り合わせ側接合合金化層から前記発光層部へのＢｅ又はＺｎ拡散を抑制するものであることを特徴とする請求項８記載の発光素子。 The semiconductor layer for diffusion block is made of a p-type III-V compound semiconductor, the light emitting layer portion is made of a group III-V compound semiconductor lattice-matched with the semiconductor layer for diffusion block, and the p-type layer The side is disposed so as to be located on the diffusion block semiconductor layer side,
The bonding metal layer forming the bonding side bonding alloyed layer is made of an alloy containing Be or Zn, and the diffusion block semiconductor layer is formed of Be from the bonding side bonding alloyed layer to the light emitting layer portion. 9. The light emitting device according to claim 8, wherein the light emitting device suppresses Zn diffusion. 前記接合金属層は、Ａｕを主成分としてＢｅ又はＺｎを含有するＡｕＢｅ合金又はＡｕＺｎ合金であることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 11, wherein the bonding metal layer is an AuBe alloy or AuZn alloy containing Au or Be as a main component. 前記発光層部がＡｌＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有し、前記拡散ブロック用半導体層がＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＰからなることを特徴とする請求項５ないし請求項１２のいずれか１項に記載の発光素子。 13. The light emitting device according to claim 5, wherein the light emitting layer portion has a double heterostructure made of AlGaInP, and the semiconductor layer for diffusion block is made of AlGaAs or AlInP. . 前記化合物半導体層は、前記発光層部の第一主表面側にＡｌを含有した化合物半導体からなるＡｌ含有電流拡散層が形成され、該Ａｌ含有電流拡散層の第一主表面が該Ａｌ含有電流拡散層よりもＡｌ含有量の少ないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光取出面側保護層にて覆われ、当該光取出面側保護層の表面の一部を覆う形で光取出面側電極が配置され、該光取出電極の周囲領域が光取出領域とされてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の発光素子。 In the compound semiconductor layer, an Al-containing current diffusion layer made of a compound semiconductor containing Al is formed on the first main surface side of the light emitting layer portion, and the first main surface of the Al-containing current diffusion layer is the Al-containing current. The light extraction surface side electrode is covered with a light extraction surface side protective layer made of a III-V group compound semiconductor having a lower Al content than the diffusion layer, and covers a part of the surface of the light extraction surface side protection layer. The light emitting device according to any one of claims 1 to 13, wherein the light emitting element is arranged and a peripheral region of the light extraction electrode is a light extraction region. 前記貼り合わせ側保護層はＡｌを含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１４記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 14, wherein the bonding-side protective layer is made of a group III-V compound semiconductor containing no Al. ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部を有し、少なくとも一方の主表面側にＡｌを含有したＡｌ含有化合物半導体層を有する化合物半導体層を成長用基板上にエピタキシャル成長するに際し、前記成長用基板上に前記Ａｌ含有化合物半導体層よりもＡｌ含有量の少ない化合物半導体からなる貼り合わせ側保護層をエピタキシャル成長し、該貼り合わせ側保護層に続く形で前記化合物半導体層の残余の部分を前記Ａｌ含有化合物半導体層の側からエピタキシャル成長する化合物半導体層成長工程と、
前記貼り合わせ側保護層により前記Ａｌ含有化合物半導体層の酸化を抑制しつつ、前記化合物半導体層から前記成長用基板を化学エッチングにより除去する成長用基板除去工程と、
前記貼り合わせ側保護層を介して前記Ａｌ含有化合物半導体層に素子基板を貼り合せる貼り合わせ工程と、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。 When the compound semiconductor layer having a light-emitting layer portion made of a III-V compound semiconductor and having an Al-containing compound semiconductor layer containing Al on at least one main surface side is epitaxially grown on the growth substrate, the growth substrate A bonded protective layer made of a compound semiconductor having a lower Al content than the Al-containing compound semiconductor layer is epitaxially grown thereon, and the remaining portion of the compound semiconductor layer is added to the Al in a form following the bonded protective layer. A compound semiconductor layer growth step of epitaxial growth from the compound semiconductor layer side;
A growth substrate removing step of removing the growth substrate from the compound semiconductor layer by chemical etching while suppressing oxidation of the Al-containing compound semiconductor layer by the bonding side protective layer;
A bonding step of bonding an element substrate to the Al-containing compound semiconductor layer via the bonding-side protective layer;
A method for manufacturing a light emitting element comprising:
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KR101047756B1 (en) 2005-06-16 2011-07-07 엘지이노텍 주식회사 Method of manufacturing light emitting diode using silicon nitride (SiN) layer
KR101423908B1 (en) * 2012-12-11 2014-07-28 광전자 주식회사 Fabrication of wafer bonded AlGaInP light emitting diode with textured n-type AlAs current spreading layer

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