JP2007116065A - 発光素子および発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子において、容易かつ強固に貼り合わされ、また製造コストが抑えられた発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子であって、前記化合物半導体基板と、前記シリコン基板の貼り合わせ面は、一方の基板に形成されたＡｕ膜と、他方の基板に形成されたＡｇ膜とが固溶化されて貼り合わされた発光素子、および化合物半導体基板の貼り合わせ面と、シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にＡｕ膜を形成し、他方にＡｇ膜を形成し、前記Ａｕ膜とＡｇ膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせる発光素子の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光層と発光層の光を入射角度に依存せず、高効率で反射する反射層を導入した化合物半導体基板とシリコン基板とを貼り合わせて製造した発光素子およびその製造方法に関する。

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、発光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。

他方、非特許文献１では、発光層部とシリコン基板との間にＡｕを主体とした金属層を反射層として用いている。具体的にはシリコン基板を酸化しＳｉＯ_２上にＡｕＢｅ層及びＡｕ層が形成され、発光層で発生した光はＡｕ層で反射される。この構造は、入射角度に依存しない高い反射率が得られ、光取り出し効率を大幅に高めることが出来る。構造は、ＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ構造の発光層／ＧａＡｓキャップ層＋（貼り合わせ界面）金属反射層／酸化膜／シリコン基板の順になっている。
しかし、この製造法では縦方向に発光層、反射層、シリコン基板へ電流が流れない。このため、構造が複雑となり製造工程及びコストが増加する。

また、例えば特許文献２や特許文献３のように、発光層成長用のＧａＡｓ基板を成長させた発光層より剥離し、表面に金属層を形成したシリコン等の半導体基板に、前記発光層を反射層を兼ねたＡｕ層を介して前記剥離面で貼り合わせる技術が開示されている。また、反射層として、Ａｕ層ではなくＡｇ層を形成して貼り合わせた発光素子が特許文献４に開示されている。

しかしながら、上記貼り合わせにおいて、ＡｕとＡｕの貼り合わせの場合においては、Ａｕの使用量が多くなるためコストのかかる発光素子となってしまう。また、コスト低減を優先し、反射層としてＡｇ層を形成し、ＡｇとＡｇで貼り合わせた場合においては、ＡｕとＡｕの貼り合わせの場合と比較して貼り付きにくく、貼り合わせ不良が発生し易い。

特開平７−６６４５５号公報 特開２００２−２１７４５０号公報 特開２００３−２４３６９９号公報 特開２００４−２０７５０８号公報 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７５（１９９９）３０５４

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子において、容易かつ強固に貼り合わされ、また製造コストが抑えられた発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子であって、前記化合物半導体基板と、前記シリコン基板の貼り合わせ面は、一方の基板に形成されたＡｕ膜と、他方の基板に形成されたＡｇ膜とが固溶化されて貼り合わされたものであることを特徴とする発光素子を提供する（請求項１）

このように、化合物半導体基板と、シリコン基板の貼り合わせ面が、一方の基板に形成されたＡｕ膜と、他方の基板に形成されたＡｇ膜とが固溶化されて貼り合わされた発光素子であれば、前記貼り合わせ面におけるＡｕの量はＡｕとＡｕの貼り合わせによるものに比べて半分以下に抑えられ、製造コストが低減された発光素子とすることができる。また、ＡｕとＡｇが固溶化されて貼り合わされたものなので、ＡｇとＡｇの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に両基板が貼り合わされたものとすることができる。しかも、ＡｕとＡｕとの貼り合わせと同等の接合強度を得られる。

このとき、前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかよりなるものであるのが好ましい（請求項２）。
このように、反射層をＡｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかよりなるものとすることができる。このような材質からなる反射層により効率良く光の取り出しを実現することが可能である。

また、前記化合物半導体基板は、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたＡｕ膜またはＡｇ膜との間に拡散防止金属層を有しており、該拡散防止金属層は、前記反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止するものであるのが好ましい（請求項３）。

このように、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたＡｕ膜またはＡｇ膜との間に拡散防止金属層を有するものであれば、反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止することができる。このため、反射層において上記混入による反射率の低下を防ぐことが可能であり、光の取出し効率が高いものとすることができる。

このとき、前記拡散防止金属層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかよりなるものであるのが好ましい（請求項４）。
このように、拡散防止金属層を、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかよりなるものとすることができ、ＡｕまたはＡｇが反射層に混入するのを効果的に防止することができる。

前記発光層は、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであるのが好ましい（請求項５）。
このように、発光層が、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであれば、より高輝度の発光素子とすることができる。

また、本発明は、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせて発光素子を製造する方法であって、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面と、前記シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にＡｕ膜を形成し、他方にＡｇ膜を形成し、前記Ａｕ膜とＡｇ膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせることを特徴とする発光素子の製造方法を提供する（請求項６）。

このように、化合物半導体基板の貼り合わせ面と、シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にＡｕ膜を形成し、他方にＡｇ膜を形成し、前記Ａｕ膜とＡｇ膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせれば、Ａｕ膜を形成するのは一方の基板に対してだけなので、ＡｕとＡｕの貼り合わせの場合に比べてＡｕの使用量を抑え、コストをかけずに発光素子を製造することができる。また、Ａｇ膜とＡｕ膜とを固溶化させて接合するので、ＡｇとＡｇ貼り合わせの場合に比べて容易に貼り合わせることが可能である。しかも、ＡｕとＡｕとの貼り合わせと同等の接合強度が得られ、接合不良も発生しにくい。

このとき、前記反射層を、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかにより形成するのが好ましい（請求項７）。
このように、反射層をＡｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかによりなるものとすることができる。反射層にこれらのような材質を用いることで、より効率良く光の取り出しを実現することが可能である。

また、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面に、前記反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止するための拡散防止金属層を形成してから前記Ａｕ膜またはＡｇ膜を形成するのが好ましい（請求項８）。
このように、化合物半導体基板の貼り合わせ面に、拡散防止金属層を形成してからＡｕ膜またはＡｇ膜を形成すれば、反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止することが可能である。このため、反射層において上記混入による反射率の低下を防ぐことが可能であり、光の取出し効率を高くすることができる。

このとき、前記拡散防止金属層を、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかにより形成するのが好ましい（請求項９）。
このように、拡散防止金属層を、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかにより形成することができ、ＡｕまたはＡｇが反射層に混入するのを効果的に防止することができる。

そして、前記発光層を、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成するのが好ましい（請求項１０）。
このように、発光層が、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであれば、より高輝度の発光素子とすることができる。

本発明の発光素子および発光素子の製造方法によって、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを、ＡｇとＡｇの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に貼り合わされ、かつ、ＡｕとＡｕとの貼り合わせの場合に比べてコストを抑えて貼り合わされた発光素子を得ることが可能である。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、高輝度の素子を得るため、発光素子からの光取出し効率が重要視されている。この光取出し効率を良くするため、反射層を素子内部に設けている。また、発光素子の製造方法において、発光層成長用のＧａＡｓ基板を発光層から剥離する一方で、表面に金属層を形成したシリコン等の半導体基板を、反射層を兼ねたＡｕ層またはＡｇ層を介して上記発光層の剥離面に貼り合わせて製造する技術が開示されている。
しかしながら、この貼り合わせにおいて、シリコン基板表面の金属層をＡｕとし、ＡｕとＡｕによる貼り合わせたものではコストがかかってしまい、また、ＡｇとＡｇによる貼り合わせではＡｕ−Ａｕの貼り合わせの場合と比較して貼り付きにくいという問題があった。

そこで、本発明者は、光取出し効率を向上させるため、発光層とシリコン基板との間に反射層を有する貼り合わせ発光素子およびその製造方法について、鋭意研究を行った結果、少なくとも、発光層と反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせたもので、両基板の貼り合わせ面が、一方の基板に形成されたＡｕ膜と、他方の基板に形成されたＡｇ膜とが固溶化されて貼り合わされた発光素子であれば、ＡｕとＡｕによる貼り合わせよりもコストを抑え、ＡｇとＡｇによる貼り合わせに比べて容易かつ強固に貼り合わせ、ＡｕとＡｕとの貼り合わせと同程度の接合強度が得られ、接合不良を低減できることを見出して本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明に従う発光素子の構造の一例を示す概略図である。
本発明の発光素子１は、少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼りあわされたものであって、少なくとも、前記発光層２１、反射層１３、ＡｕとＡｇの固溶化層３０、シリコン基板部１９から構成されている。

上記のように、化合物半導体基板は、少なくとも、発光層２１と反射層１３を有しており、まず、発光層２１としては、例えば、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであるのが好ましい。このようなダブルへテロ構造のものとして、ＡｌＧａＩｎＰから成る活性層８を、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層９とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７により挟んだＡｌＧａＩｎＰ混晶が挙げられる。また、ＧａＩｎＰ混晶等も挙げられる。このような構造を採用することにより、両クラッド層から注入されたホールと電子とが活性層の狭い空間内に閉じ込められる形で効率良く再結合するので、高輝度の発光素子とすることができる。

また、反射層１３としては、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕなどのいずれかより成るものが挙げられる。これらから成る反射層によって、前記発光層からの光を効果的に反射させることにより、効率良く光の取出しを行うことができる。なお、取り出す光の波長によって反射層１３の材質を適宜選択すれば良い。

上述したように、本発明は、化合物半導体基板とシリコン基板とを貼り合わせたものであり、したがって、化合物半導体基板部とシリコン基板部との間に貼り合わせ面があり、その貼り合わせ面は、ＡｕとＡｇの固溶化層３０でできている。
これは、化合物半導体基板とシリコン基板の貼り合わせにあたり、一方の基板に形成したＡｕ膜と、他方の基板に形成したＡｇ膜とが固溶化して形成された層であり、ナノレベルでの結合力により、ＡｕとＡｇの微粒子が結合してできている。ＡｕとＡｇが全率固溶化したものであり、ＡｕとＡｕの貼り合わせと同程度の接合強度を有している。
なお、シリコン基板と貼り合せることにより、それ自体を、発光素子を駆動するための導通路の一部として利用でき、素子構造の簡略化を図ることができる。そして、特に安価なシリコン基板を用いることにより、コストを抑えて製造された発光素子とすることができる。

さらに、この固溶化層３０と反射層１３との間に拡散防止金属層１４が設けられている。この拡散防止金属層１４は、例えばＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかから構成することができる。このような拡散防止金属層１４を設けることにより、Ａｇ膜とＡｕ膜を固溶して貼り合わせる際に、固溶化層からＡｕまたはＡｇが反射層に混入することを防止することができる。例えば、反射層１３がＡｕからなる場合、その反射層にＡｇが混入してしまうと反射率が低下してしまうが、上記のような拡散防止金属層１４を設けることにより、上記混入を防ぎ、反射率を悪化させず、効率良く光を反射させることが可能である。

また、図１に示すように、ダブルへテロ構造を有する発光層２１上には、電流拡散層６（ｐ−ＡｌＧａＡｓ）、コンタクト層および酸化防止キャップ層５（ｐ−ＧａＡｓ）、電極２２が形成されている。なお、電極２２は、発光層２１の表面の一部のみを覆う形にて形成されているので、電流拡散層６を形成することでダブルへテロ構造に対し面内方向に均一になるように電流を拡散することが可能となり、電極２２に覆われていない領域においても高輝度な発光状態を得ることができる。

そして、発光層２１と反射層１３との間には、電流拡散層１０（ｎ−ＧａＡｓ）、エッチングストップ層１１（ｎ＋ＧａＡｓ）、オーミック電極１２（ＡｕＧｅＮｉ）が形成されている。エッチングストップ層１１は、発光素子１を製造する際、後述する成長用基板を取り除く工程のために形成されたものである。また、オーミック電極１２を形成することにより、素子の直列抵抗低減に貢献することができる。

さらに、固溶化層３０を介して反対側のシリコン基板側には、シリコン基板部１９からのシリコンの混入を防止するためのシリコン拡散防止層１７、シリコン基板とシリコン拡散防止層１７との接合層１８とが設けられている。シリコン拡散防止層１７には、例えばＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｕＳｎ、ＡｕＩｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＰｂのいずれかから構成することが可能である。また接合層１８としては、ＡｕＳｂやＡｇＳｂが挙げられる。
そして、さらにシリコン基板部１９、接合層１８、シリコン拡散防止層１７、電極２０（Ａｕ）と続いて構成されている。

このような発光素子１であれば、上記化合物半導体基板とシリコン基板との貼り合わせにおいて、ＡｇとＡｇの貼り合わせに比べて容易かつ強固に貼り合わせることが可能であり、貼り合わせ不良も生じ難く、しかも、ＡｕとＡｕとの貼り合わせと同等の接合強度を得られる。また、ＡｕとＡｕの貼り合わせの場合に比べてＡｕの使用量が抑制されてコストが抑えられた発光素子とすることができる。

次に、本発明の発光素子の製造方法について具体的に説明をする。図２は、図１の発光素子の製造工程の一例を示す概略説明図である。
最初に、発光層成長用基板として半導体結晶基板であるＧａＡｓ単結晶基板２５を用意し、該ＧａＡｓ基板上に発光層を形成する工程について説明する（図２（Ａ））。まず、表面にＧａＡｓバッファ層２４を例えば０．５μｍ、エッチングストップのためのＡｌＩｎＰ層２３、ＧａＡｓ層１１をそれぞれ５ｎｍ、さらにｎ型ＡｌＧａＡｓ層よりなる電流拡散層１０を例えば２μｍ、この順序にてエピタキシャル成長させる。

また、さらにその上にダブルへテロ構造となるように、１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層９、０．６μｍのノンドープのＡｌＧａＩｎＰ活性層８、１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７を順次エピタキシャル成長して発光層２１を形成する。
このように、発光層２１を上記ダブルへテロ構造で構成すれば、高輝度の発光素子を製造することが可能であり、効果的に光を取り出すことができる。

この後さらに、電流拡散層としてＡｌＧａＡｓ層６（またはＧａＰ層）を１μｍ、コンタクト層および酸化防止キャップ層としてＧａＡｓ層５を５ｎｍエピタキシャル成長し、その後、Ｐ電極２２としてＡｕＺｎまたはＡｕＢｅ層４を蒸着、さらにＴｉ層３、Ａｕ層２を蒸着する。

次に、後の工程でシリコン基板２９と貼り合わせることになる化合物半導体基板２８を製造する工程について説明する。まず、化合物半導体基板の支持部となる支持基板２６を用意する。この支持基板と上記の発光層を形成した基板とを、スピンコートしたワックス２７を介して重ね合せ、加熱圧着を施すことにより両基板を貼り合わせる（図２（Ｂ））。
この後、発光層成長用基板のＧａＡｓ基板部２５、ＧａＡｓ層２４、ＡｌＩｎＰ層２３の順に選択エッチングを行うことにより除去する。ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有するエッチング液として、例えばアンモニア／過酸化水素混合液を用いてＧａＡｓ基板２５、ＧａＡｓバッファ層２４をともにエッチング除去し、次いで、例えば塩酸を用いてＡｌＩｎＰ層２３をエッチング除去する（図２（Ｃ））。

次に、上記のエッチングストップ層であるＧａＡｓ層１１の表面にＡｕＧｅＮｉまたはＡｇＧｅＮｉのドット電極を、蒸着またはスパッタリングで成膜し、オーミック電極１２になるように４５０℃の温度で５分の熱処理を施し、ｐ電極２２のシンター処理を同時に行う（図２（Ｄ））。

この後、反射層１３を形成する。反射層１３としては、上記したように、例えばＡｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかより形成することができる。このような反射層を形成することにより、効率良く光を反射して、光の取出しを実現することが可能である。このようにして化合物半導体基板２８を製造することができる。

そして、この反射層１３の表面に拡散防止金属層１４を設け、さらにシリコン基板との貼り合わせのためにＡｕ膜またはＡｇ膜（ここではＡｕ膜１５とする）を形成する（図２（Ｅ））。このように、拡散防止金属層１４を形成してからＡｕ膜またはＡｇ膜を形成することにより、固溶した時に反射層１３にＡｕまたはＡｇが混入することを防ぐことが可能である。拡散防止金属層１４は、例えばＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかより形成することができる。このような拡散防止金属層１４によって、Ａｕ、Ａｇの混入による反射率の低下を防止し、効果的に光を取出すことが可能となる。
なお、上記反射層１３、拡散防止金属層１４、Ａｕ膜１５（またはＡｇ膜）は、例えば蒸着やスパッタリングにより形成することができる。

ここで、化合物半導体基板２８と貼り合せるシリコン基板２９を用意する（図２（Ｅ）下）。シリコン基板をＨＦにより洗浄した後、該シリコン基板上にＡｕＳｂ層またはＡｇＳｂ層１８を形成し、さらにその表面にシリコン基板からのシリコンの拡散防止のために、シリコン拡散防止層１７としてＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｕＳｎ、ＡｕＩｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＰｂのいずれかを蒸着する。そして貼り合わせ面にＡｇ膜またはＡｕ膜（ここではＡｇ膜１６とする）を形成する。その反対側の面には、電極２０となるＡｕを形成する。その後、２００〜３６４℃未満でオーミック電極を形成する。これらのＡｕＳｂ層１８、シリコン拡散防止層１７、Ａｇ膜１６、電極２０となるＡｕ等は、蒸着やスパッタリングにより形成することができる。

このとき、本例のように、上述した化合物半導体基板２８の貼り合わせ面に形成した膜がＡｕ膜であれば、上記シリコン基板２９の貼り合わせ面に形成するのはＡｇ膜とする。両基板の貼り合わせ面に形成するＡｕ膜またはＡｇ膜はその逆であっても良い。Ａｕ膜とＡｇ膜とで両基板を重ね合わせて固溶して貼り合わせる形になるように、両基板の貼り合わせ面にＡｕ膜またはＡｇ膜を形成する。

次に、上記の化合物半導体基板２８とシリコン基板２９とを貼り合わせる（図２（Ｆ））。上述のように、化合物半導体基板２８の貼り合わせ面に形成したＡｕ膜１５（またはＡｇ膜）と、シリコン基板２９の貼り合わせ面に形成したＡｇ膜１６（またはＡｕ膜）とを重ね合わして圧迫して、１８０〜３６０℃の温度、１ｋＰａ〜５０００ｋＰａの圧力下、２０分の熱処理を施す。
このとき、両基板に形成したＡｕ膜１５とＡｇ膜１６とにおいて、ナノレベルでの結合力により低温、低圧でＡｕの微粒子とＡｇの微粒子同士が結合し、ＡｕとＡｇの固溶化が生じ、固溶化層３０が形成されて両基板を貼り合わすことができる。この場合、両金属は全率固溶化されており、ＡｕとＡｕの貼り合わせと同程度に強固に貼り合わせることができる。
なお、この貼り合わせ工程は、例えば不二越機械工業社製ウエーハ貼り合わせ機（ＨＰＦ−７５）を用いて行うことができる。

この後、支持基板２６およびワックス２７を除去し、通常の方法によりダイシングして半導体チップとし、台座に乗せて、リード線のワイヤボンディング等を行った後、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂にて樹脂封止をすることにより発光素子１を得ることができる（図２（Ｇ））。なお、発光層２１に対してｐ電極２２側の電流拡散層６としてＧａＰ層を形成した場合は、発光層２１からの光を多く取出すために、ダイシング後にフロスト処理をするのが好ましい。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例１）
まず、発光層成長用基板としてＧａＡｓ単結晶基板を用意し、それぞれの基板上に、バッファ層（ＧａＡｓ層）、エッチングストップ層（ＡｌＩｎＰ層とＧａＡｓ層）、電流拡散層（ＡｌＧａＡｓ層）、発光層（ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）、電流拡散層（ＡｌＧａＡｓ層）、コンタクト層および酸化防止キャップ層（ＧａＡｓ層）をエピタキシャル成長させる。その後、Ｐ電極としてＡｕＢｅを蒸着し、ＡｕＢｅ層上にＴｉ、Ａｕを蒸着する。

そして、ワックスを介して支持基板と上記の発光層を形成した基板とを重ね合せ、加熱圧着して貼り合わせ、ＧａＡｓ基板、ＧａＡｓ層、ＡｌＩｎＰ層の順に、アンモニア／過酸化水素混合液や塩酸を用いて選択エッチングを行い、これらの基板および層を除去する。
次に、エッチングストップ層のＧａＡｓ層上にＡｕＧｅＮｉのドット電極を蒸着し、オーミック電極になるように４５０℃で５分の熱処理を施し、同時にＰ電極のシンター処理も行う。
この後、その上に反射層であるＡｕを蒸着し、金属拡散防止層としてＴｉを蒸着する。さらに、貼り合わせ面にＡｕ膜を形成する。
このようにして、貼り合わせ面にＡｕ膜が形成された化合物半導体基板を作製した。

一方で、化合物半導体基板と貼り合わせるシリコン基板を用意した。まず、基板をフッ酸で洗浄した後、表裏面に接合層としてＡｕＳｂを、シリコン拡散防止層としてＴｉを蒸着した。さらに、貼り合わせ面にはＡｇ膜を形成し、反対側の面にはＡｕを蒸着して２００℃でオーミック電極を形成した。

以上のように、貼り合わせ面にＡｕ膜が形成された化合物半導体基板と、貼り合わせ面にＡｇ膜が形成されたシリコン基板とを用意し、不二越機械工業社製ウエーハ貼り合わせ機（ＨＰＦ−７５）を用いて、温度２６０℃、圧力２００ｋＰａで両基板を貼り合わせた。この後ダイシングして半導体チップを得た。

このようにして得られた半導体チップは、貼り合わせ面に形成したＡｕ膜とＡｇ膜は固溶化してＡｕ／Ａｇ固溶化層を形成していた。また、これらの半導体チップの接合不良率を調査したところ、２％にとどまった。

（実施例２）
化合物半導体基板の貼り合わせ面にＡｇ膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にＡｕ膜を形成して、それ以外は実施例１と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップはＡｇ膜とＡｕ膜の固溶化層が形成されており、接合不良率は２％であった。

（比較例１）
化合物半導体基板の貼り合わせ面にＡｕ膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にＡｕ膜を形成して、それ以外は実施例１と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップは貼り合わせ面にＡｕ層が形成されており、接合不良率は２％であった。

（比較例２）
化合物半導体基板の貼り合わせ面にＡｇ膜を形成し、シリコン基板の貼り合わせ面にＡｇ膜を形成して、それ以外は実施例１と同様の手順により半導体チップを作製した。
得られた半導体チップは貼り合わせ面にＡｇ層が形成されており、接合不良率は８％であった。

実施例１および２、比較例１および２から判るように、本発明の発光素子の製造方法により、ＡｇとＡｇの貼り合わせの場合に比べて容易かつ強固に貼り付けることができることが判る。しかも、ＡｕとＡｕとの貼り合わせと同等の接合強度が得られる。
また、ＡｕとＡｕの貼り合わせの場合に比べてＡｕの使用量を抑制することができることからコストを低減することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明に従う発光素子の構造の一例を示す概略図である。 本発明の発光素子を製造する工程の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１…発光素子、 ２…Ａｕ層、 ３…Ｔｉ層、 ４…ＡｕＢｅ（ＡｕＺｎ）層、
５…コンタクト層および酸化防止キャップ層、 ６、１０…電流拡散層、
７、９…クラッド層、 ８…活性層、 １１、２３…エッチングストップ層、
１２、２０、２２…電極、 １３…反射層、１４…拡散防止金属層、
１５…Ａｕ膜、 １６…Ａｇ膜、 １７…シリコン拡散防止層、 １８…接合層、
１９…シリコン基板部、 ２１…発光層、 ２４…ＧａＡｓバッファ層、
２５…ＧａＡｓ単結晶基板、 ２６…支持基板、 ２７…ワックス、
２８…化合物半導体基板、 ２９…シリコン基板、 ３０…Ａｕ／Ａｇ固溶化層。

Claims (10)

1. 少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とが貼り合わされてなる発光素子であって、前記化合物半導体基板と、前記シリコン基板の貼り合わせ面は、一方の基板に形成されたＡｕ膜と、他方の基板に形成されたＡｇ膜とが固溶化されて貼り合わされたものであることを特徴とする発光素子。
2. 前記反射層は、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかよりなるものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 前記化合物半導体基板は、前記反射層と、前記貼り合わせ面に形成されたＡｕ膜またはＡｇ膜との間に拡散防止金属層を有しており、該拡散防止金属層は、前記反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
4. 前記拡散防止金属層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかよりなるものであることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
5. 前記発光層は、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光素子。
6. 少なくとも、発光層と該発光層からの光を反射するための反射層とを有する化合物半導体基板と、シリコン基板とを貼り合わせて発光素子を製造する方法であって、前記化合物半導体基板の貼り合わせ面と、前記シリコン基板の貼り合せ面のいずれか一方にＡｕ膜を形成し、他方にＡｇ膜を形成し、前記Ａｕ膜とＡｇ膜とを重ね合わせ、固溶化させて貼り合わせることを特徴とする発光素子の製造方法。
7. 前記反射層を、Ａｕ、Ａｇ、ＡｇＰｄＣｕのいずれかにより形成することを特徴とする請求項６に記載の発光素子の製造方法。
8. 前記化合物半導体基板の貼り合わせ面に、前記反射層にＡｕまたはＡｇが混入するのを防止するための拡散防止金属層を形成してから前記Ａｕ膜またはＡｇ膜を形成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光素子の製造方法。
9. 前記拡散防止金属層を、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉのいずれかにより形成することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
10. 前記発光層を、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造で構成することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。

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