发光二极管和发光二极管灯的制作方法

专利名称：发光二极管和发光二极管灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管和发光二极管灯，特别地涉及高输出功率的红色发光二极管和使用它的发光二极管灯。本申请基于在2010年8月18日在日本申请的专利申请2010-183212号要求优先权，将其内容援引到本申请中。
背景技术：
近年来在研究采用人工光源的植物培养。特别是采用单色性优异、节能、长寿命、可小型化的发光二极管(英文简称:LED)的照明的栽培方法受到人们关注。另外，从迄今为止的研究结果，作为适合于植物培养(光合作用)用的光源的发光波长之一，确认了波长为600 700nm的区域的红色光的效果。特别是对于光合作用，波长为660 670nm左右的光的反应效率高，是优选的光源。对于该波长，在以往的红色发光二极管中，曾研讨了由AlGaAs以及InGaNP等构成的发光层，尚不能实现高输出功率化(例如，参照专利文献I 3。)。另一方面，已知具备由磷化铝镓铟(组成式(AlxGa1-X)YlrvYP ;0 ^ X ^ I, O < Y ^ I)构成的发光层的化合物半导体LED。在该LED中，具有Gaa5Ina5P的组成的发光层的波长最长，由该发光层得到的峰波长为650nm左右。因此，在比655nm长的波长的区域，实用化、高辉度化较困难。另外，具备由(AlxGag) YIrvYP (O彡X彡1，0<Y彡I)构成的发光层的发光部，一般地形成于相对于从发光层射出的发光在光学上不透明、机械强度也不那么高的砷化镓(GaAs)单晶基板上。 因此，为了得到高辉度的可见LED，还进行了以进一步提高元件的机械强度为目的的研究。S卩，公开了:除去了 GaAs之类的不透明的基板材料后，重新接合了可使发光透过，并且与以往相比机械强度更优异的透明材料构成的支持体层的、构成所谓的接合型LED的技术(例如，参照专利文献4 )。另一方面，对于发光机理不同的激光元件，对有应变的发光层进行了研讨，但在发光二极管中，对于有应变的发光层没有实用化是实际现状(例如，参照专利文献5)。另外，发光二极管的发光部中应用量子阱结构的研讨正被进行。但是，通过量子阱结构的应用而得到的量子效应，由于使发光波长短波长化，因此存在不能够应用于长波长化的技术的问题(例如，参照专利文献6 )。在先技术文献专利文献专利文献1:特开平9-37648号公报专利文献2:特开2002-27831号公报专利文献3:特开2004-221042号公报
专利文献4:日本专利第3230638号公报专利文献5:特开2000-151024号公报专利文献6:日本专利第3373561号公报

发明内容
但是，为了作为植物培养用的照明的光源而实用化，从节能、成本方面出发，需要使用发光效率高的LED，并削减使用电力和LED的使用数量。特别是为了植物培养用LED照明的实用化，强烈希望使用电力降低、紧凑化、成本降低，相对于以往的作为660nm的波带的发光二极管的AlGaAs系的LED，希望高输出功率化.高效率化、波长的偏差降低、高速化等的特性提高。另外，对于亮灯方法，也研讨了利用高速脉冲方式来削减使用电力，需要响应速度快的发光二极管。根据近年的研究确认出:植物培养用的照明，通过在将光放射后在光合作用的反应时间中灭灯，可实现节能化。但是，需要具有可与高速的脉冲通电对应的响应速度的发光二极管。具体地讲，发光二极管的响应速度为IOOOns以下较适宜，优选为IOOns以下。但是，在发光效率高的(AlxGa^) γΙηι_γΡ (O彡X彡1，0 < Y彡I)构成的发光层中，与用于外延生长的GaAs基板的晶格常数匹配的最长波长(带隙小)的发光层的组成为Ga0.5 In0.5Ρ。该发光层的发光波长为650nm,不能实现650nm以上的长波长化。这样,在发光层的650nm以上的长波长化上存在技术课题，因此不能够实用化？高效率化。特别是具有655nm以上的长波长的LED，存在高输出功率化的技术未被确立的问题。另外，发光二极管，为了提高发光二极管的发光效率，提高发出的光的利用效率，希望从光取出面向发光二极管的外部放射的光之中的、相对于光取出面正交的方向上的光的强度强。另外，作为植物培养的照明使用发光二极管的情况下，优选能够将发光部发光时的热效率好地放出到发光二极管的外部。而且，在植物培养用的照明时，存在发光波长700nm以上的光有抑制植物培养的效果的情况。因此，希望获得发光波长660nm左右的单色性优异的红色光。因此，作为植物培养用的照明，希望具有:700nm下的发光强度相对于峰发光波长的强度为低于10%的发光光谱。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供具有655nm以上的发光波长，单色性优异，并且为高输出功率.高辉度.高效率，响应速度快，具有从光取出面放射的光之中的、相对于光取出面正交的方向上的光的强度强的指向性，并且能够向外部效率好地放出热的发光二极管。另外，其特征在于，提供适合于植物培养用的照明的发光二极管灯。S卩，本发明涉及以下技术方案。(I) 一种发光二极管，其特征在于，具备至少含有pn结型的发光部和层叠于上述发光部的应变调整层 的化合物半导体层，上述发光部具有组成式为(AlxGag) YIrvYP(O 0.1,0.37 ^ 0.46)的应变发光层和势垒层的叠层结构，上述应变调整层相对于发光波长是透明的，并且具有比上述应变发光层和上述势垒层的晶格常数小的晶格常数，在上述化合物半导体层的与光取出面相反侧的面上隔着反射结构体接合有功能性基板。(2)根据前项(I)所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板是金属基板。(3)根据前项(2)所述的发光二极管，其特征在于，上述金属基板由所层叠了的多层的金属层构成。(4)根据前项(I)所述的发光二极管，其特征在于，上述功能性基板的材料为GaP、S1、Ge的任一种。(5)根据前项(I)至(4)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，在相对于上述光取出面形成90°的角度的方向所放射(辐射)的放射照度(辐射照度)，是在相对于上述光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍以上。(6)根据前项(I)至(5)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变发光层的组成式为GaxIrvxP (0.37彡X彡0.46)。(7)根据前项(I)至(6)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变发光层的厚度为8 30nm的范围。(8)根据前项(I)至(7)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，含有8 40层的上述应变发光层。(9)根据前项(I)至(8)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述势垒层的组成式为(Al5iGa1-X) YIrvYP (0.3 彡 X 彡 0.7,0.48 彡 Y 彡 0.52)。(10)根据前项(I)至(9)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述发光部，在上述应变发光层的上面和下面的一方或者两方具有覆盖层，上述覆盖层的组成式为(Al5iGa1-X) γΙη^γΡ (0.5 彡 X 彡 1、0.48 彡 Y 彡 0.52)。(11)根据前项(I)至(10)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变调整层的组成式为(AlxGa1^) γΙη^γΡ (O彡X彡1、0.6彡Y彡I)。(12)根据前项(I)至(10)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变调整层的组成式为AlxGagAs^PY (O彡X彡1,0.6彡Y彡I)。(13)根据前项(I)至(12)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变调整层是GaP层。(14)根据前项(I)至(13)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述应变调整层的厚度为0.5 20 μ m的范围。(15)根据前项(I)至(14)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述光取出面包含粗糙的面。(16)根据前项(I)至(15)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，是用于促进植物培养的光合作用的发光二极管，上述发光部的发`光光谱的峰发光波长为655 675nm的范围。(17)根据前项(16)所述的发光二极管，其特征在于，上述发光光谱的半值宽度为10 40nm的范围。(18)根据前项(16)或者(17)所述的发光二极管，其特征在于，上述发光光谱的发光波长700nm下的发光强度低于上述峰发光波长下的发光强度的10%。(19)根据前项(I)至(18)之中的任一项所述的发光二极管，其特征在于，上述发光部的响应速度(Tr)为IOOns以下。(20) 一种发光二极管灯，其特征在于，具备:在表面形成有电极端子的装配基板；和权利要求1至19之中的任一项所述的发光二极管，上述发光二极管安装于上述装配基板上，上述发光二极管与上述电极端子电连接。根据本发明的一观点，通过设置组成式为(AlxGa1^x) YIrvYP (O ^ X ^ 0.K0.37 ^ 0.46)的应变发光层，能够提高来自发光部的发光效率和响应速度。另外，通过将应变发光层的组成规定为上述范围，能够实现具有655nm以上的发光波长的发光二极管。另外，通过在发光部上设置使发光部的光透过的应变调整层，来自发光部的光不会被应变调整层吸收，因此能够实现高输出功率？高效率的发光二极管。而且，由于该应变调整层具有比应变发光层和势垒层的晶格常数小的晶格常数，因此能够抑制半导体化合物层的翘曲的发生。由此，可降低应变发光层的应变量的偏差，因此能够实现单色性优异的发光二极管。另外，通过在位于与化合物半导体层的光取出面相反的一侧的化合物半导体层的面上设置反射结构体，可增强从化合物半导体层的光取出面向发光二极管的外部放射的光之中的、相对于光取出面正交的方向上的光的强度，因此能够实现高辉度和高效率的发光
二极管。另外，通过增强相对于光取出面正交的方向上的光的强度，在相对于光取出面正交的方向上得到与不具备反射结构体的发光二极管的光的强度相同的强度的光强度的情况下，能够使消耗电力小于不具备反射结构体`的发光二极管。另外，作为在位于光取出面的相反侧的化合物半导体层的面上隔着反射结构体而接合的功能性基板，例如使用热导率好的基板，由此能够将发光部发光时的热经由功能性基板向发光二极管的外部效率好地放出。具备这样的功能性基板的发光二极管，作为特别是发热成为问题的植物培养用的照明使用的情况下是有效的。如上述说明那样，根据本发明的发光二极管，能够提供具有655nm以上的红色光的发光波长，单色性优异，并且为高输出功率.高辉度.高效率，响应速度快、并且散热性优异的发光二极管。另外，通过作为功能性基板使用散热性优异的基板，能够将发光部发光时的热向发光二极管的外部放出。另外，根据本发明的发光二极管，能够提供与以往的AlGaAs系的发光二极管比较具有约4倍以上的发光效率的高输出功率发光二极管。另外，由于在化合物半导体层的与光取出面相反侧的面上隔着反射结构体接合有功能性基板，因此能够提供具有从光取出面放射的光之中的、相对于光取出面正交的方向上的光的强度强的指向性的发光二极管。另外，根据具备上述发光二极管的本发明的发光二极管灯，能够提供适合于植物培养用的照明的发光二极管灯。


图1是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的一例的截面图。
图2是用于说明本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的发光部的构成的放大截面图。图3是表示不具备反射结构体的发光二极管和具备反射结构体的发光二极管的放射照度的图。图4A是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其1)，是表示使第I和第2金属层对向配置的状态的图。图4B是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其1)，是表示第I和第2金属层被压接，形成了由第I和第2金属层构成的功能性基板的状态的图。图5是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其2)。图6是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其3 )。图7是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其4)。图8是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其5 )。图9是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其6 )。图10是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图(其7)。图11是具备图1所示的发光二极管的发光二极管灯的截面模式图。图12A是用于说明本发明的第2实施方式涉及的发光二极管的图，是第2实施方式的发光二极管的平面图。图12B是用于说明本发明的第2实施方式涉及的发光二极管的图，是图12A所示的发光二极管的A-A’线方向的概略截面图。图13是表示本发明的第I实施例的发光二极管灯的发光光谱的图。
具体实施例方式以下对于作为应用了本发明的实施方式的发光二极管、和具备该发光二极管的发光二极管灯，参照附图来详细说明。再者，在以下的说明中使用的附图，为了容易明白特征，为方便起见，有时将成为特征的部分放大地表示，各构成要素的尺寸比率等未必与实际的发光二极管和发光二极管灯相同。以下对于实施本发明的方式进行说明。(第I实施方式)<发光二极管>图1是表示作为本发明的第I实施方式的发光二极管的一例的图。参照图1，作为本发明的实施方式的发光二极管(LED) 1，具有:至少包含含有发光层2的发光部3和应变调整层13的化合物半导体层11 ;和隔着反射结构体4而与发光部3接合的功能性基板5即金属基板。另外，在发光部3的与反射结构体4相反侧的面3a上具有第I电极6，在发光部3的反射结构体4侧的面3b上隔着应变调整层13具有第2电极8。<发光部>发光部3是在应变调整层13上至少依次层叠P型的下部覆盖层10b、发光层2、η型的上部覆盖层IOa而构成。即，发光部3，为了将带来辐射再结合的载流子(carrier)和发光“关入(封入)”发光层10中，设为包含在发光层2的下侧和上侧对峙地配置的下部覆盖(clad)层IOb和上部覆盖层IOa的、所谓的双异质(英文简称:DH)结构，这在得到高强度的发光方面是优选的。图2是用于说明本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的发光部的构成的放大截面图。参照图2，发光层2优选是应变发光层31和势垒层32的多层结构。发光层2的层厚优选为0.02 2μπι的范围。另外，发光层2的传导类型并不特别限定，未掺杂、P型和η型的任一种都可以选择。为了提高发光效率，优选为结晶性良好的未掺杂、或低于3 X IO17CnT3的载流子浓度。应变发光层31具有(AlxGa1-X)Yln1-YP (O彡X彡1，0< Y彡I)的组成。上述X优选为0.1以下，更优选为O。另外，上述Y优选为0.37 0.46的范围，更优选为0.38
0.46的范围，进一步优选为0.39 0. 45的范围。通过将应变发光层31的材质规定在上述范围，能够使发光波长为655 675nm的范围。但是，该情况下，应变发光层31成为晶格常数与其以外的结构部分不同的构成，化合物半导体层2中发生应变。因此，有可能产生下述弊害:发生结晶缺陷。应变发光层31的层厚优选为8nm以上且低于30nm的范围。在此，应变发光层31为层厚低于约6nm的薄膜的情况下，由于阱结构的量子效应，发光波长变短，变得得不到所希望的655nm以上。因此，应变发光层31的层厚，优选为加上层厚的波动而不呈现量子效应的8nm以上。低于8nm的情况下，即使应变发光层31的(AlxGa卜χ)γΙηι_γΡ (O彡X彡1，0 < Y彡I)的组成在上述的优选的范围，有时也得不到655nm以上的发光波长。另外，如果考虑层厚的控制的容易度，则优选为IOnm以上。另一方面，应变发光层31的层厚为30nm以上时，应变量过于变大，因此容易发生结晶缺陷、表面异常，因此不优选。势垒层32具有(AlxGa1-X)Yln1-YP (O彡X彡1，0< Y彡I)的组成。上述X优选在
0.3 0.7的范围，更优选在0.4 0.6的范围。另外，上述Y优选在0.48 0.52的范围，更优选在0.49 0.51的范围。另外，势垒层32的晶格常数，可以与GaAs基板同等或者更小。势垒层32的层厚，优选比应变发光层31的层厚厚。由此，可提高应变发光层31的发光效率。另外，需要利用势垒层33将发光效率最佳化的同时，缓和应变发光层31发生的应变。因此，势垒层32，优选为至少15nm以上的层厚，更优选为20nm以上的层厚。另一方面，势垒层32的层厚超过50nm时，变得接近于发光波长的波长，会出现光的干涉、布拉格反射等光学的影响。因此，势垒层32优选为50nm以下的层厚，更优选为40nm以下的层厚。如上述那样，应变发光层31的层厚较薄、势垒层32的层厚较厚时，可得到由势垒层32吸收应变发光层31的应变的效果，并且得到应变发光层31难以产生结晶缺陷的效果O在应变发光层31和势垒层32的多层结构中，将应变发光层31和势垒层32交替地层叠的对数并不特别限定，但优选为8对以上40对以下。S卩，优选:发光层2中含有8 40层的应变发光层31。在此，作为使发光层2的发光效率合适的范围，应变发光层31优选为8层以上。另一方面，应变发光层31和势垒层32由于载流子浓度低因此设为较多的对时，正向电压(VF)增大。因此，优选为40对以下，更优选为30对以下。另外，应变发光层31具有的应变，是由于GaAs基板(未图示)和发光层2的晶格常数不同而在发光层2中发生的应力(stress)。因此，将应变发光层31和势垒层32交替地层叠的对数、即发光层2中所包含的应变发光层31的层数超过上述范围时，发光层2不能耐受应变而发生结晶缺陷，产生表面状态恶化和发光效率降低等的问题。发光层2 (发光部3)·，优选通过将应变发光层31的材质规定在上述范围，其发光光谱的峰发光波长为655 675nm的范围，在该范围内更优选为光合作用的效率更高的660 670nm的范围。上述范围的发光波长是适合于植物培养(光合作用)用的光源的发光波长之一，对于光合作用，反应效率高，因此优选。另一方面，若利用700nm以上的长波长区域的光，则引起抑制植物的培养的反应，因此优选长波长区域的光量少。因此，为了高效率地进行植物培养，最优选对于光合作用反应最佳的655 675nm的波长区域的光较强、且不含700nm以上的超波长区域的光的红色光源。另外，为了制成为上述的优选的红色光源，需要半值宽度窄。另一方面，若近于具有波长偏差变大的可能性的量子化条件，则半值宽度变窄，因此在结果上，优选发光光谱的半值宽度为10 40nm的范围。而且,优选:上述发光光谱的发光波长700nm下的发光强度低于上述峰发光波长下的发光强度的10%。另外，优选发光层2的响应速度(上升时间:Tr)为IOOns以下。具有这样特性的发光层2的发光二极管1，能够作为用于促进植物培养的光合作用的照明(发光二极管灯)很合适地使用。另外，发光层2的构成，可以适当选择组成、层厚、层数以使上述特性充足。参照图1，下部覆盖层IOb以及上部覆盖层IOa,设置于发光层2的^任一个面上。具体地讲，在发光层2的下面设置有下部覆盖层10b，在发光层2的上面设置有上部覆盖层IOa0作为下部覆盖层IOb和上部覆盖层IOa的材质，优选带隙比应变发光层31大的材质，更优选带隙比势垒层32大的材质。作为上述材质，例如，可举出具有AlxGagAs的组成的化合物、具有(AlxGag)Yln1^P (O彡X彡1，0 < Y彡I)的组成的化合物。上述X的值，下限值优选为0.3以上，更优选为0.5以上。另外，上述Y的值，优选为0.48 0.52的范围，更优选为0.49 0.51的范围。下部覆盖层IOb和上部覆盖层10a，以极性不同的方式构成。另外，下部覆盖层IOb和上部覆盖层IOa的载流子浓度和厚度，可采用公知的合适范围，优选将条件最佳化以使得发光层2的发光效率提高。另外，通过控制下部覆盖层IOb和上部覆盖层IOa的组成，可降低化合物半导体层11的翘曲。
具体地讲，作为下部覆盖层10b，优选使用例如掺杂了 Mg的P型的(ΑΙ^^γΙινγΡ(0.3≤X≤1，0<Y<1)构成的半导体材料。另外，载流子浓度优选为2 X IO17 2 X 1018cm_3的范围，层厚优选为0.5 5μ m的范围。另一方面，作为上部覆盖层10a，优选使用例如掺杂了 Si的η型的(ΑΙ^^γΙινγΡ(0.3≤X≤1，0 < Y≤I)构成的半导体材料。另外，载流子浓度优选为I X IO17 I X IO18cnT3的范围，厚度优选为0.5 2 μ m的范围。再者，下部覆盖层IOb和上部覆盖层IOa的极性，可以考虑化合物半导体层11的元件结构而选择。上部覆盖层IOa的与接触层12b接触的面，是作为光取出面Ila发挥功能的面，已被粗糙化(换言之，包含粗糙的面)。这样，通过将光取出面Ila粗糙化，可抑制在光取出面Ila的全反射，能够提高光取出效率。另外，在下部覆盖层IOb和发光层2之间、发光层2和上部覆盖层IOa之间、以及上部覆盖层IOa和应变调整层13之间，也可以设置用于使两层间的带(band)不连续性平缓地变化的中间层。该情况下，各中间层优选由具有上述两层的中间的禁带宽度的半导体材料分别构成。另外，在发光部3的构成层的最上层，可以设置用于降低欧姆(Ohmic)电极的接触电阻的接触层12b。再者，除了接触层12b以外，还可以设置用于使元件驱动电流在整个发光部平面性地扩散的电流扩散层、相反地用于限制元件驱动电流流通的区域的电流阻止层、电流狭窄层等公知的层结构。<应变调整层>参照图1，应变调整层13设置于发光部3的下方。该应变调整层13，是用于在GaAs基板(未图示)上外延生长化合物半导体层11时缓和因应变发光层31而产生的应变的层。另外，应变调整层13相对于发光部3 (发光层2)的发光波长是透明的。而且，应变调整层13具有比应变发光层31和势垒层32的晶格常数小的晶格常数。另外，应变调整层13具有比化合物半导体层11的形成(通过外延生长进行的形成)中所用的GaAs基板(未图示)的晶格常数小的晶格常数。更具体地讲，在将由后述的组成得到的应变调整层13的晶格常数设为A、势垒层32的晶格常数设为B、应变发光层31的晶格常数设为C的情况下，具有A < B < C的关系。作为应变调整层13，可应用具有(AlxGahx)YlrvYP (O彡X彡1,0.6彡Y彡I)的组成的材料。上述X也取决于化合物半导体层11的元件结构，但由于Al浓度低的材料在化学上稳定，因此优选为0.5以下，更优选为O。另外，上述Y的下限值优选为0.6以上。在此，比较发光层2 (应变发光层31)具有的应变量相同的情况，上述Y的值小时应变调整层13的应变调整效果变小。因此，需要将应变调整层13的层厚增厚。由此，应变调整层13的成膜时的生长时间和成本上升，因此上述Y的值优选为0.6以上，更优选为0.8以上。另外，作为应变调整层13，是相对于发光部3的发光波长透明的层，也可以优选使用具有AlxGai_xASl_YPY (O≤X≤1、0.6≤Y≤1)的组成的II1- V族半导体材料。
在具有上述组成的应变调整层13中，晶格常数根据Y的值而变化。上述Y的值大时，晶格常数变小。另外，是否能使发光部3的光透过，与上述X和Y的值这两方相关联，因此只要选择X和Y的值使得相对于发光部3的发光波长透明即可。而且，作为应变调整层13，优选使用GaP层，更优选使用例如Mg掺杂的p型的GaP层。GaP层，不需要组成的调整，并且应变调整效果大，因此从生产性和稳定性的方面来看也最适合作为应变调整层13。应变调整层13具有比外延生长发光部3时所使用的基板即GaAs基板(未图示)的晶格常数小的晶格常数，因此具有缓和应变发光层31包含的应变量的偏差的功能。因此，通过设置应变调整层13，具有使发光波长等的特性均一化、防止裂纹等结晶缺陷的发生的效果。在此，应变调整层13的厚度优选为0.5 20 μ m的范围，更优选为3 15 μ m的范围。层厚小于0.5μπι时，在缓和应变发光层31的应变量的偏差上不充分，层厚大于20 μ m时，生长时间变长，因此制造成本增加，因此不优选。这样，通过控制应变调整层13的组成，能够降低化合物半导体层11的翘曲，因此能够制作面内波长分布小的发光二极管I。进而，如本实施方式那样，具有隔着反射结构体4进行功能性基板5与化合物半导体层11的接合的结构的情况下，化合物半导体层11的翘曲大时，也产生开裂等的问题，因此希望减小化合物半导体层11的翘曲。<第I电极、第2电极>第I电极6以及第2电极8分别是欧姆电极，它们的形状和配置，只要是使电流在发光部3均匀地扩散即可，没有特别的限定。例如，可以使用俯视时为圆形或者矩形的电极，可以作为一个电极配置，也可以将多个电极配置成格状。作为第I电极6的材料，在作为接触层12b使用了 η型的化合物半导体的情况下，可以使用例如AuGe层、AuSi层等，在作为接触层12b使用了 p型的化合物半导体的情况下，可以使用例如AuBe层、AuZn层等。另外，通过进一步在其上层叠Au层等，能够防止氧化，并且提高线接合的连接可靠性。作为第2电极8的材料，在作为应变调整层13使用了 η型的化合物半导体的情况下，可以使用例如AuGe层、AuSi层等，在作为应变调整层13使用了 ρ型的化合物半导体的情况下，可以使用例如AuBe层、AuZn层等。<反射结构体>参照图1，反射结构体4以覆盖第2电极8的方式形成于应变调整层13的面13a上。反射结构体4为依次层叠有透明导电膜14和反射层15的构成。透明导电膜14以覆盖第2电极8的方式形成于应变调整层13的面13a (形成有第2电极8的应变调整层13的面)上。作为透明导电膜14，可以使用例如ITO膜、IZO膜
坐寸ο另外，也可以代替透明导电膜14，或者与透明导电膜14 一同地，使用利用了透明材料的折射率差的所谓的冷光镜(Cold Mirror)，例如氧化钛膜、氧化硅膜的多层膜和/或白色的氧化铝、A1N，与反射层15组合。
参照图1，反射层15与透明导电膜14层叠着。反射层15由铜、银、金、铝等的金属以及它们的合金等的材料构成。这些材料光反射率高，可使来自反射结构体4的光的反射率为90%以上。通过设置这样的反射层15，使来自发光层2的光由反射层15向正面方向f反射，可以提高在正面方向f的光取出效率。由此，可将发光二极管I更高辉度化。再者，所谓这里的正面方向f，是指与化合物半导体层11的光取出面Ila (本实施方式的情况下，为发光部3的面3a)形成的角度为90°的方向，并且是从发光二极管I离开的方向。再者，反射结构体4，也可以不设置透明导电膜14而只由反射层15构成。另外，反射结构体4，优选构成为:在相对于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的放射照度，比在相对于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的
1.0倍大。这样，通过使在相对于光取出面Ila形成90°的角度的方向(相对于光取出面Ila正交的方向)放射的放射照度大于在相对于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍，能够实现高辉度和高效率的发光二极管I。另外，通过增强在相对于光取出面Ila正交的方向上的光的强度，在相对于光取出面Ila正交的方向上得到与不具有反射结构体4的发光二极管的光的强度相同的强度的光强度的情况下，能够使消耗电力比不具有反射结构体4的发光二极管小。图3是表示不具备反射结构体的发光二极管和具备反射结构体的发光二极管的放射照度的图。在图3中，示出从光取出面Ila照射的光的放射照度。另外，在图3中，相对于光取出面Ila正交的方向的照射角度设为90°，相对于光取出面Ila平行的方向的照射角度设为O °。参照图3可确认出，不具备反射结构体4的发光二极管，在斜向(具体地讲，放射角度为15 55°的方向)上，放射照度大，随着放射角度从60°向90°靠近，放射照度变小。另一方面，可确认出，具备反射结构体4的发光二极管1，在放射角度为60°以下时，放射照度比不具备反射结构体4的发光二极管小，在放射角度为60° 90°的范围内时，照射照度比不具备反射结构体4的发光二极管大。由此可确认出，通过设置反射结构体4，能够增强在相对于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的光的放射照度。具体地讲，作为反射层15，例如，可以使用由从透明导电膜14侧起的Ag合金层/W层/Pt层/Au层/连接用金属层构成的叠层膜。作为在位于和与透明导电膜14接触的面相反的一侧的反射层15的面15b上形成的上述连接用金属，优选使用电阻低、在低温下熔融的金属。通过使用这样的连接用金属，不会对发光部3给予热应力而能够连接功能性基板5。作为上述连接用金属，优选使用化学稳定、熔点低的Au系的共晶金属等。作为上述Au系的共晶金属,可举出例如AuSn、AuGe、AuSi等的合金的共晶组成(Au系的共晶金属)。另外，优选向连接用金属中添加钛、铬、钨等的金属。作为连接用金属，通过添加钛、铬、钨等的金属，该金属作为阻挡金属发挥功能，因此可以抑制:功能性基板5中所含的杂质等向反射层15侧扩散并进行反应。<功能性基板(金属基板)>参照图1，功能性基板5，隔着反射结构体4而贴附于化合物半导体层11的面Ilb(具体地讲，为应变调整层13的面13a)。具体地讲，在位于和与发光部3对向的反射结构体4的面相反的一侧的反射结构体4的面15b上，接合了功能性基板5的接合面5a。在第I实施方式中，作为功能性基板5使用金属基板。也就是说，在第I实施方式中，隔着反射结构体4而在化合物半导体层11的面Ilb (具体地讲，应变调整层13的面13a)上贴附了金属基板。以下列举作为功能性基板5使用金属基板的情况为例进行说明。功能性基板5，可以使用由多层的金属层构成的基板。进而优选功能性基板5是将两种金属层交替地层叠而构成。另外，上述两种金属层的合计的层数优选为奇数。该情况下，从功能性基板5的翘曲和开裂的观点来看，在作为第2金属层22使用热膨胀系数比化合物半导体层11小的材料的情况下，优选由热膨胀系数比化合物半导体层11大的材料构成第I金属层21。由此，作为功能性基板5整体的热膨胀系数变得与化合物半导体层11的热膨胀系数接近，因此，能够抑制将化合物半导体层11与功能性基板5接合时的功能性基板5的翘曲和开裂，因此能提高发光二极管I的成品率。另外，在作为第2金属层22使用热膨胀系数比化合物半导体层11大的材料的情况下，优选由热膨胀系数比化合物半导体层11小的材料构成第I金属层21。由此，作为功能性基板5整体的热膨胀系数，变得与化合物半导体层11的热膨胀系数接近，因此能够抑制将化合物半导体层11与功能性基板5接合时的功能性基板5的翘曲和开裂，能够提高发光二极管I的成品率。如以上说明那样构成功能性基板5的第I和第2金属层21、22的位置可以替换。也就是说，在图1中，通过2个第I金属层21夹着I个第2金属层来构成了功能性基板5，但也可以通过由2个第2金属层22夹着I个第I金属层21来构成功能性基板5 (金属基板)。由第I和第2金属层21、22构成的功能性基板5，例如，可以采用由银(热膨胀系数=18.9ppm/K)、铜(热膨胀系数=16.5ppm/K)、金(热膨胀系数=14.2ppm/K)、招(热膨胀系数=23.lppm/K)、镍(热膨胀系数=13.4ppm/K)以及它们的合金之中的任一种的材料构成的金属层、与由钥(热膨胀系数=5.lppm/K)、钨(热膨胀系数=4.3ppm/K)、铬(热膨胀系数=4.9ppm/K)以及它们的合金之中的任一种的材料构成的金属层的组合构成。作为功能性基板5 (金属基板)的适合的例子，可举出由Cu层/Mo层/Cu层这3层构成的金属基板。如先前说明的那样，即使是由Mo层/Cu层/Mo层这3层构成的金属基板，也可得到与由Cu层/Mo层/Cu层这3层构成的金属基板同样的效果。另一方面，由Cu层/Mo层/Cu层这3层构成的金属基板，是用容易加工的Cu夹着机械强度高的Mo的结构，因此具有相比于由Mo层/Cu层/Mo层这3层构成的金属基板，可容易地进行金属基板的切断等加工的优点。作为功能性基板5整体的热膨胀系数，例如，在作为功能性基板5使用由Cu层(30 μ m)/Mo层(25 μ m)/Cu层(30 μ m)构成的金属基板的情况下,变为6.lppm/K。另外,在作为功能性基板5使用由Mo层(25 μ m) /Cu层(70 μ m) /Mo层(25 μ m)构成的金属基板的情况下，例如，作为功能性基板5整体的热膨胀系数变为5.7ppm/K。另外，从散热的观点考虑，优选:构成功能性基板5的金属层由热导率高的材料构成。通过使用这样的材料，可提高功能性基板5的散热性，能够使发光二极管I以高辉度发光，并且可使发光二极管I的寿命变为长寿命。作为上述热导率高的材料，优选使用例如银(热导率=420W/m.K )、铜(热导率=398ff/m.K)、金(热导率=320W/m.K)、铝(热导率=236W/m.K)、钥(热导率=138W/m.K)、钨(热导率=174W/m.K)、以及它们的合金等。进而，优选构成功能性基板5的金属层由热膨胀系数与化合物半导体层11的热膨胀系数大致相等的材料构成。特别地优选:构成功能性基板5的金属层的材料的热膨胀系数，为化合物半导体层11的热膨胀系数±1.5ppm/K以内。由此，能够减小功能性基板5与化合物半导体层11接合时发生的对发光部3的应力(起因于热的应力)，能够抑制功能性基板5与化合物半导体层11连接了时的热所致的功能性基板5的开裂，因此能够提高发光二极管I的成品率。在作为功能性基板5使用了由Cu层(30 μ m) /Mo层(25 μ m) /Cu层(30 μ m)构成的金属基板的情况下，功能性基板5的热导率变为250W/m.K。另外，在作为功能性基板5使用由Mo层(25 μ m) /Cu层(70 μ m) /Mo层(25 μ m)构成的金属基板的情况下，功能性基板5的热导率变为220W/m.K。由金属基板构成的功能性基板5的厚度优选为50 μ m以上150 μ m以下。在功能性基板5的厚度比150 μ m厚的情况下，发光二极管的制造成本上升，故不优选。另外，在功能性基板5的厚度比50 μ m薄的情况下，操作时容易产生开裂、缺损、翘曲等，有可能降低发光二极管的成品率。构成I枚功能性基板5的第I金属层21和第2金属层22的层数，合计优选为3 9层,更优选为3 5层。在第I金属层21和第2金属层22的层数合计为2层的情况下，在厚度方向的热膨胀变得不均衡，担心功能性基板5产生开裂。相反，在第I金属层21和第2金属层22的层数合计大于9层的情况下，产生将第I金属层21和第2金属层22的层厚度分别减薄的必要。但是，将第I和第2金属层21、22的厚度制作得较薄是非常困难的，因此在将第I金属层21或者第2金属层22的厚度减薄，形成了单层的金属基板的情况下，各层的厚度变得不均匀，有可能使发光二极管的特性产生偏差。而且，减薄了层厚度的上述单层的金属基板，容易发生基板的开裂。另外，在使用薄膜化了的单层的金属基板的情况下，由于金属基板的制造较困难，因此有可能使发光二极管的制造成本增加。再者，在功能性基板5的接合面5a，也可以形成使电接触稳定化的接合辅助膜、或芯片焊接(die bond)用的共晶金属。由此，可以简便地进行接合工序。作为上述接合辅助膜，可使用Au膜、AuSn膜等。再者，发光部3接合功能性基板5的方法，并不限于上面所记载的方法，也可以应用例如扩散接合、粘接剂、常温接合方法等公知的技术。根据第I实施方式的发光二极管1，具备至少包含pn结型的发光部3和层叠于发光部3的应变调整层8的化合物半导体层11，并使发光部3为组成式为(AlxGag) γΙι^γΡ(O ≤x ≤0.1,0.37 ≤ Y ≤ 0.46)的应变发光层31和势垒层32的叠层结构，由此能够提高从发光部3放射的光的发光效率和响应速度。
另外，通过将应变发光层31的组成规定为上述范围，能够实现具有655nm以上的发光波长的发光二极管I。另外，通过在发光部3上设置使发光部3的光透过的应变调整层13，来自发光部3的光不会被应变调整层13吸收，因此能够实现高输出功率.高效率的发光二极管I。而且，该应变调整层13具有比应变发光层31和势垒层32的晶格常数小的晶格常数，因此可以抑制化合物半导体层11的翘曲的发生。由此，可降低应变发光层31的应变量的偏差，因此能够实现单色性优异的发光二极管I。另外，通过在位于与化合物半导体层11的光取出面Ila相反的一侧的化合物半导体层11的面Ilb设置反射结构体4，可增强从化合物半导体层11的光取出面Ila向发光二极管I的外部放射的光之中的、与光取出面Ila正交的方向(具体地讲，正面方向f)上的光的强度，因此能够实现高辉度和高效率的发光二极管I。另外，通过增强与光取出面Ila正交的方向上的光的强度，在与光取出面Ila正交的方向上得到与不具备反射结构体4的发光二极管的光的强度相同的强度的光强度的情况下，可以使消耗电力比不具备反射结构体4的发光二极管小。另外，例如，通过作为在化合物半导体层11的面Ilb隔着反射结构体4而接合的功能性基板5使用金属基板，能够将发光部3发光了时的热通过功能性基板5向发光二极管I的外部效率好地放出。进而，通过由热导率为130W/m.K以上的第I和第2金属层21、22构成功能性基板5，功能性基板5的散热性变高，因此能够使发光二极管I以高辉度发光，并且能够使发光二极管I的寿命为长寿命。另外，在作为功能性基板5使用透过光的基板，并利用Ar束进行接合的情况下，接合面变为高电阻，向基板侧流通电流较难，因此通过作为功能性基板5使用金属基板，并将该金属基板进行共晶接合，可以制成一线结构。也就是说，根据第I实施方式的发光二极管，能够实现具有655nm以上的红色光的发光波长，单色性优异，为高输出功率.高效率，响应速度快，并且在与光取出面正交的方向上的光强度强，而且散热特性优异的发光二极管I。<发光二极管的制造方法>接着，对于第I实施方式的发光二极管I的制造方法进行说明。第I实施方式的发光二极管I的制造方法，具有:形成功能性基板5的工序；接着，在半导体基板33上隔着接触层12b形成包含发光层2的发光部3后，在发光部3的与半导体基板33相反的一侧的面上形成第2电极8的工序；在发光部3的与半导体基板相反的一侧的面上隔着第2电极8形成反射结构体4的工序；在发光部3隔着反射结构体4接合功能性基板5的工序；除去半导体基板33、和接触层12b的一部分的工序；和在发光部3的与功能性基板5相反的一侧的面上形成第I电极6的工序。图4A 图10是表示本发明的第I实施方式涉及的发光二极管的制造工序的截面图。在图4A 图10中，与图1所示的发光二极管I相同的构成部分附带相同的标记。参照图4A 图10，对于第I实施方式的发光二极管I的制造方法进行说明。首先，对于功能性基板5的制造工序进行说明。<功能性基板的制造工序>
如图4A和图4B所示，功能性基板5，是通过将热导率为130W/m K以上的第I和第2金属层21、22热压来形成。具体地讲，首先，准备2枚大致平板状的第I金属层21和I枚大致平板状的第2金属层22。例如，作为第I金属层21使用厚度30 μ m的Cu层，作为第2金属层22使用厚度2 5 u rn的Mo层。接着，如图4A所示，在2枚第I金属层21之间插入第2金属层22，将它们重叠配置。接着，在规定的加压装置内配置重叠有第I和第2金属层21、22的叠层板，在高温下沿箭头的方向(参照图4A)对第I金属层21和第2金属层22施加载荷，进行压接。由此，如图4B所不，形成弟I金属层21为Cu层，弟2金属层22为Mo层，由Cu层(30 μ m) /Mo层(25 μ m) /Cu层(30 μ m)这3层构成的功能性基板5。上述构成的功能性基板5的热膨胀系数为6.lppm/K，热导率为250W/m.K。再者，此后，相应于发光部3 (晶片)的接合面的大小进行切断后，也可以对表面进行镜面加工。另外，在功能性基板5的接合面5a，为了使电接触稳定化，也可以形成接合辅助膜。作为该接合辅助膜，可以使用金膜、钼膜、镍膜等。例如，首先，形成0.1 μπι的镍膜后，在镍膜上形成0.5 μ m的金膜。进而，也可以代替上述接合辅助膜，形成芯片焊接用的AuSn膜等的共晶金属膜。由此，可使接合工序简便。 <发光部和第2电极形成工序>首先，如图5所示，在半导体基板33的表面33a上，生长多层的外延层，形成化合物半导体层11。再者，在该阶段，构成化合物半导体层11的接触层12b未被图案化。半导体基板33，是用于形成化合物半导体层11的基板，例如是表面33a为从
(100)面倾斜了 15°的面、并且掺杂Si的η型的GaAs单晶基板。这样，在作为化合物半导体层11使用AlGaInP层或AlGaAs层的情况下，作为用于形成化合物半导体层11的基板，优选使用神化嫁(GaAs)单晶基板。化合物半导体层11，是在作为半导体基板33的GaAs基板上，依次层叠由GaAs构成的缓冲层12a、为在选择蚀刻中利用而设置的蚀刻停止层(未图示)、由掺杂Si的η型的AlGaInP构成的接触层12b、η型的上部復盖层10a、发光层2、ρ型的下部復盖层10b、和由掺杂Mg的ρ型GaP构成的应变调整层13而制作。GaAs基板，可以使用由公知的制法制作的市售品的单晶基板。GaAs基板的用于外延生长的表面优选是平滑的。GaAs基板的表面的面取向，从品质的稳定性方面出发，优选容易外延生长、并被量产了的(100)面和从(100)在±20°以内偏离了的基板。进而，GaAs基板的面取向的范围更优选为从(100)方向向(0_1_1)方向偏离
15。±5。。GaAs基板的位错密度，为了使化合物半导体层11的结晶性良好，优选为较低。具体地讲，例如为10000个cm_2以下，优选为1000个cm_2以下。GaAs基板可以是η型也可以是ρ型。GaAs基板的载流子浓度，可以根据所希望的电导度和元件结构进行适宜选择。
例如，在GaAs基板为硅掺杂的η型的情况下，载流子浓度优选为IX IO17 5Χ IO18CnT3的范围。与此相对，在GaAs基板为掺杂锌的ρ型的情况下，载流子浓度优选为2 X IO18 5 X IO19CnT3 的范围。GaAs基板的厚度，根据基板的尺寸有适当的范围。GaAs基板的厚度比适当的范围薄时，有可能在化合物半导体层11的制造过程中开裂。另一方面，GaAs基板的厚度比适当的范围厚时，材料成本会增加。因此，在GaAs基板的基板尺寸大的情况、例如直径75mm的情况下，为了防止操作时的开裂，优选为250 500 μπι的厚度。同样地,在直径50mm的情况下,优选为200 400 μ m的厚度,在直径IOOmm的情况下，优选为350 600 μ m的厚度。这样，通过根据GaAs基板的基板尺寸来加厚基板的厚度，能够降低化合物半导体层11的翘曲。由此，外延生长中的温度分布变得均匀，因此能够减小发光层2的面内的波长分布。再者，GaAs基板的形状并不特别地限定为圆形，即使是矩形等也没有问题。缓冲层12a，是为了缓和半导体基板33与发光部3的构成层的晶格错配而设置。因此，如果选择基板的品质、外延生长条件，则缓冲层12a未必需要。另外，缓冲层12a的材质，优选为与用于外延生长的基板相同的材质。因此，在本实施方式中，缓冲层12a，优选使用由与GaAs基板相同的材料构成的GaAs层。另外，在缓冲层12a中，为了降低缺陷的传播，也可以使用由与GaAs基板不同的材质构成的多层膜。缓冲层12a的厚度优选为0.Ιμπι以上，更优选为0.2μπι以上。

接触层12b，是为了降低与电极的接触电阻而设置。接触层12b的材质，优选是带隙比应变发光层31大的材质，优选AlxGai_xAs、(AlxGaH)Yln1-YP (O彡X彡1，0 < Y彡I)。另外，接触层12b的载流子浓度的下限值，为了降低与电极的接触电阻，优选为5X IO17CnT3以上，更优选为IXlO18Cnr3以上。载流子浓度的上限值，优选为变得容易引起结晶性降低的2X IO19CnT3以下。接触层12b的厚度优选为0.5 μ m以上，最优选为I μ m以上。接触层12b的厚度的上限值没有特别限定，但为了使外延生长所涉及的成本在适当的范围，优选为5μπι以下。本实施方式的化合物半导体层11，可以采用分子束外延法(ΜΒΕ)、减压有机金属化学气相沉积法(M0CVD法)等的公知的生长方法形成。其中，优选应用量产性优异的MOCVD法。具体地讲，化合物半导体层11的外延生长所使用的GaAs基板(半导体基板33)，优选在生长前实施洗涤工序和热处理等的预处理来除去表面的污染和自然氧化膜。构成上述化合物半导体层11的各层，是将直径50 150mm的GaAs基板14在MOCVD装置内安置8枚以上，同时地进行外延生长而层叠。另外，作为MOCVD装置，可应用自公转型、高速旋转型等的市售的大型装置。在外延生长上述化合物半导体层11的各层时，作为III族构成元素的原料，可使用例如三甲基铝((CH3) 3A1)、三甲基镓((CH3) 3Ga)和三甲基铟((CH3) 3In)。另外，作为Mg的掺杂原料，可使用例如双(环戊二烯基)镁(bis- (C5H5)2Mg)等。另外，作为Si的掺杂原料，可使用例如乙硅烷(Si2H6)等。另外，作为V族构成元素的原料，可使用膦(PH3)、胂(AsH3)等。另外，作为各层的生长温度，作为应变调整层13使用ρ型GaP的情况下可应用720 770°C，其他的各层可应用600 700°C。而且，各层的载流子浓度和层厚、温度条件可适宜选择。这样制造的化合物半导体层11，尽管具有应变发光层31，也可得到结晶缺陷少的良好的表面状态。接着，将应变调整层13的与半导体基板33相反侧的面13a，从表面进行镜面研磨到达到I μ m的深度，使表面的粗糙度为例如0.18nm以内。接着，如图6所示，在应变调整层13的面13a上形成第2电极8 (欧姆电极)。第2电极8，例如是在0.4μπι的厚度的AuBe层上层叠0.2μπι的厚度的Au层而成。第2电极
8,例如,俯视时为20 μ ι Φ的圆形，以60 μ m的间隔形成。<反射结构体形成工序>接着，如图7所示，以覆盖应变调整层13的与半导体基板33相反侧的面13a和第2电极8的方式，形成由ITO膜构成的透明导电膜14。接着，实施450°C的热处理，在第2电极8和透明导电膜14之间形成欧姆接触。接着，如图8所示，在透明导电膜14的与化合物半导体层11相反侧的面14a上，采用蒸镀法形成了反射层15。具体地讲，通过依次形成由银(Ag)合金构成的膜(厚度0.5 μπι)、钨(W)膜(厚度
0.1ynOJS(Pt)膜(厚度0.Ιμπι)、金(Au)膜(厚度0.5 μ m)、和由AuGe共晶金属(熔点386°C)构成的膜(厚度Ιμπι)，来形成反射层15。由此，形成由反射层15和透明导电膜14构成的反射结构体4。<功能性基板接合工序>接着，如图9所示，将形成有反射结构体4和化合物半导体层11的半导体基板33(图8所示的结构体)、和图4Β所示的功能性基板5运入减压装置(未图示)内，以反射结构体4的接合面4a与功能性基板5的接合面5a对向的方式重合配置。接着，将减压装置内排气到3X10_5Pa后，在将半导体基板33和功能性基板5加热至400°C的状态下施加100g/cm2的载荷，将反射结构体4的接合面4a与功能性基板5的接合面5a接合,形成接合结构体18。<半导体基板和缓冲层除去工序>接着，如图10所示，利用氨系蚀刻剂从接合结构体18选择性地除去半导体基板33和缓冲层12a。由此，形成具有发光层2的发光部3。<第1电极形成工序>接着，使用真空蒸镀法，在发光部3的与反射结构体4相反侧的面3a上形成成为第I电极6 (η型欧姆电极)的母材的电极用导电膜。作为该电极用导电膜，可以使用例如由AuGe层/Ni层/Au层构成的金属层结构。该情况下，例如，以0.15 μ m的厚度形成AuGe层(Ge质量比12%)后，以0.05 μ m的厚度形成Ni层,进而以Iym的厚度形成Au层。接着，利用一般的光刻手段，将电极用导电膜图案化成为俯视圆形，形成第I电极6。其后，将接触层12b图案化使得与第I电极6的形状对应，由此制成图1所示的发光二极管I。
再者，优选:在将电极用导电膜图案化后，例如在420° C进行3分钟的热处理，将构成第I电极6的各金属进行合金化。由此，能够将作为η型欧姆电极的第I电极6低电阻化。其后，通过蚀刻除去将发光二极管I划分成所希望的大小的切断部分的发光部3后，以0.8mm间距使用激光将上述切断部分的基板和连接层切断成所希望的大小的发光二极管芯片(LED芯片)。发光二极管的大小，例如，将俯视时为大致矩形的发光部3的对角线的长度设定为1.1mm。其后，用胶粘片保护发光部3的露出面，洗涤切截面。<发光二极管灯>图11是具备图1所示的发光二极管的发光二极管灯的截面模式图。在图11中，与图1所示的发光二极管灯I相同的构成部分附带相同的标记。参照图11，第I实施方式的发光二极管灯40，具有:封装基板45 ;在封装基板45上形成的2个电极端子43、44 ;搭载于电极端子44上的发光二极管I ;和以覆盖发光二极管I的方式形成的由硅等构成、并且具有透光性的密封树脂41。发光二极管1，如先前说明的那样，具有:发光部3 ;反射结构部4 ;功能性基板5 ；第I电极6 ;和第2电极8，功能性基板5以与电极端子43连接的方式配置。另外，第I电极6，与电极端子44线接合连接。上述构成的发光二极管1，施加于电极端子43、44的电压，经由第I电极6和第2电极8施加于发光部3，由此构成发光部3的发光层2进行发光。发出的光，经由发光二极管I的光取出面Ila沿正面方向f被取出。封装基板45，其热电阻被设为10°C /ff以下。由此，即使对发光层2施加IW以上的电力使其发光时，也能够利用封装基板45作为散热用的基板，能够更加提高发光二极管I的散热性。再者，封装基板45的形状，不限于图11所示的形状，也可以设为其他的形状。在使用了其他形状的封装基板的LED灯制品中也能够充分确保散热性，因此能够形成为高输出功率、高辉度的发光二极管灯。根据第I实施方式的发光二极管灯，通过具备:在位于与化合物半导体层11的光取出面Ila相反的一侧的化合物半导体层11的面Ilb具有反射光的反射结构体4的发光二极管1，能够使在相对于光取出面Ila形成90°的角度的方向所放射的放射照度大于在相对于光取出面Ila形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍，因此能够实现高辉度和高效率的发光二极管灯40。另外，通过使构成发光二极管I的功能性基板5，与形成于作为散热用的基板发挥功能的封装基板45的电极端子43连接，能够经由电极端子43和封装基板45效率好地放出发光二极管I的热。另外，发光二极管灯40通过具备热电阻为10°C /ff以下的封装基板45，散热性优异，施加高电压能够以高辉度进行发光。另外，发光二极管灯40是对发光二极管I的发光层2施加IW以上的电力而使其发光的构成，因此散热性优异，施加高电压，能够以高辉度进行发光。(第2实施方式)图12A和12B是用于说明本发明的第2实施方式涉及的发光二极管的图，图12A是第2实施方式的发光二极管的平面图，图12B是图12A所示的发光二极管的A-A’线方向的概略截面图。参照图12A和12B，第2实施方式的发光二极管50，代替设置于第I实施方式的发光二极管I中的功能性基板5 (金属基板)，设置了采用与功能性基板5 (金属基板)不同的材料构成的功能性基板51，并且还设置了金属层52、53，并以覆盖上部覆盖层IOa的上面的方式配置了接触层12b，除此以外与第I实施方式的发光二极管I同样地构成。也就是说，第2实施方式的发光二极管50和第I实施方式的发光二极管I的大的不同点是功能性基板的材料不同这一点。功能性基板51，经由金属层52与设置有化合物半导体层11的反射结构体4(具体地讲，反射层15)接合。作为功能性基板51的材料，可以使用GaP、S1、Ge的任一种材料。这样，通过设置由GaP、S1、Ge的任一种材料构成的功能性基板51，与不具备功能性基板51的发光二极管比较，能够将发光部3发光时的热效率好地向发光二极管50的外部散热。另外，通过使用难以腐蚀的材料S1、Ge等作为功能性基板51的材料，能够提高功能性基板51的耐湿性。金属层52，设置于构成反射结构体4的反射层15与功能性基板51的上面51a之间。金属层52,是用于将反射层15和功能性基板51的上面51a接合的层。作为金属层52,例如可以使用依次层叠有In层、Au层和Ti层的叠层膜。金属层53设置于功能性基板51的下面51b。作为金属层53,例如,可以使用依次层叠有Au层和Ti层的叠层膜。根据第2实施方式的发光二极管，通过设置经由金属层52与设有化合物半导体层11的反射结构体4接合，并且由GaP、S1、Ge的任一种材料构成的功能性基板51，与不具备功能性基板51的发光二极管比较,能够将发光部3发光时的热效率好地向发光二极管50的外部散热。另外，通过使用难以腐蚀的材料S1、Ge等作为功能性基板51的材料，能够提高功能性基板51的耐湿性。另外，通过在位于与化合物半导体层11的光取出面Ila相反的一侧的化合物半导体层11的面Ilb设置反射结构体4，能够增强从化合物半导体层11的光取出面Ila向发光二极管I的外部放射的光之中的、相对于光取出面Ila正交的方向(具体地讲，正面方向f)上的光的强度，因此能够实现高辉度和高效率的发光二极管50。另外，第2实施方式的发光二极管50，具备被设定为组成式为(AlxGag) γΙινγΡ(O ^ 0.1,0.37 ^ Y ^ 0.46)的应变发光层31和势垒层32的叠层结构的发光部3，因此能够提高从发光部3放射的光的发光效率和响应速度。另外，通过将应变发光层31的组成规定为上述范围，能够实现具有655nm以上的发光波长的发光二极管I。而且，通过在发光部3上具备使发光部3的光透过的应变调整层13，来自发光部3的光不会被应变调整层13吸收，因此能够实现高输出功率.高效率的发光二极管50。另外，由于上 述应变调整层13具有比应变发光层31和势垒层32的晶格常数小的晶格常数，因此能够抑制半导体化合物层11的翘曲的发生。由此，应变发光层31的应变量的偏差降低，因此能够实现单色性优异的发光二极管50。以下使用实施例具体说明本发明的效果。再者，本发明并不被这些实施例限定。在本实施例中，具体说明制作本发明涉及的发光二极管的例子。制作发光二极管之后，为了特性评价，制作了将发光二极管芯片安装于基板上的发光二极管灯。(实施例1)
实施例1的发光二极管(第I实施方式)，首先，在掺杂了 Si的η型的GaAs单晶构成的GaAs基板(厚度约0.5 μ m)上依次层叠化合物半导体层,制作了外延晶片。GaAs基板，将从(100)面向(0-1-1)方向倾斜了 15°的面作为生长面，载流子浓度设定为2X1018cm_3。另外，作为化合物半导体层，在GaAs基板上依次形成了:由掺杂了 Si的GaAs构成的η型的缓冲层；由掺杂了 Si的(Alci 7Gaci 3)a5Inci 5P构成的η型的接触层；由掺杂了 Si的(Ala7Gaa3)a5Ina5P 构成的 η 型的上部覆盖层;由未掺杂的 Gaa44Ina,/(Ala53Gaa47)a5Ιηα5Ρ的对构成的应变发光层/势垒层；由掺杂了 Mg的(Ala7Gaa3) α5Ιηα5Ρ构成的ρ型的下部覆盖层；由(Ala5Gaa5)a5Ina5P构成的薄膜的中间层；由掺杂了 Mg的ρ型GaP构成的应变调整层。在实施例1中，采用减压有机金属化学气相沉积装置法(M0CVD装置)，在直径76mm、厚度350 μ m的GaAs基板上外延生长化合物半导体层,形成了外延晶片。在使外延生长层生长时，作为III族构成元素的原料，使用了三甲基铝((CH3) 3A1)、三甲基镓((CH3) 3Ga)和三甲基铟((CH3) 3In )。另外，作为Mg的掺杂原料，使用了双(环戊二烯基)镁(bis- (C5H5)2MgX另外，作为Si的掺杂原料，使用了乙硅烷(Si2H6)15另外，作为V族构成元素的原料，使用了膦(PH3)、胂(AsH3)。另外，作为各层的生长温度，由P型GaP构成的应变调整层在750°C生长。其他的各层在700°C生长。由GaAs构成的缓冲层，载流子浓度设为约2 X 1018cm_3，层厚设为约0.5 μπι。接触层，载流子浓度设为约2Χ 1018cnT3，层厚设为约3.5 μ m。上部覆盖层，载流子浓度设为约
IX IO18CnT3,层厚设为约 0.5 μ m。在实施例1中，通过将未掺杂的Gaa44Ina56P构成的23层的应变发光层(单层的厚度为17nm)和组成为(Ala53Gaa47)a5Ina5P的22层的势垒层(单层的厚度为19nm)交替地层叠，形成了发光层。下部覆盖层，载流子浓度设为约8父1017(^_3、层厚设为约0.5 4111。中间层，载流子浓度设为约8X 1017cm_3、层厚设为约0.05 μ m。由GaP构成的应变调整层，载流子浓度设为约3 X 1018cm_3，层厚设为约9 μ m。接着，将应变调整层从表面研磨到达到约Iym的深度的区域，进行了镜面加工。通过该镜面加工，使应变调整层的表面的粗糙度为0.18nm。接着，通过在应变调整层上依次成膜出AuBe层(厚度IOOnm)和Au层(厚度150nm),形成AuBe/Au叠层膜,其后，通过利用一般的光刻技术和蚀刻技术将AuBe/Au叠层膜图案化，形成了第2电极。接着，通过在应变调整层上依次成膜出作为覆盖第2电极的透明导电膜的ITO膜(厚度300nm)、和作为反射层的Ag合金(厚度500nm) /ff (厚度IOOnm) /Pt (厚度200nm) /Au (厚度500nm)/AuGe (厚度IOOOnm)叠层膜,形成反射结构体。接着，使用在第I实施方式中说明的方法，制造了由Cu (30 μπι)/Mo (25 μπι)/Cu(30 μ m)的3层结构(厚度85 μ m)构成的功能性基板(金属基板(热导率250W/mK))。实施例1的功能性基板的热膨胀系数为6.lppm/K,热导率为250W/m.Κ。另外，功能性基板的直径为76mm，厚度为250 μ m。接着，将减压装置内排气到3X 10_5Pa后，在将GaAs基板和功能性基板加热至400°C的状态下施加100g/cm2的载荷，将反射结构体和功能性基板接合，形成了接合结构体。接着，利用氨系蚀刻剂从上述接合结构体选择性地除去GaAs基板和GaAs缓冲层。接着，利用真空蒸镀法在接触层的表面依次成膜出厚度为0.5 μ m的Au-Ge-Ni合金膜、厚度为0.2 μ m的Pt膜和厚度为I μ m的Au膜。其后，通过利用一般的光刻技术和蚀刻技术将上述Au-Ge-Ni合金膜、Pt膜和Au膜图案化，形成了作为第I电极的η型欧姆电极。其后，采用众所周知的手法将接触层图案化以使得与第I电极的形状对应。接着，对除去了 GaAs基板的面即光取出面的表面实施了粗糙化处理。接着，选择性地除去用于形成作为第2电极的ρ型欧姆电极的区域的外延层，使应变调整层露出。在该露出的应变调整层的表面，利用真空蒸镀法依次成膜出厚度0.2 μ m的AuBe膜和厚度I μ m的Au膜，其后通过将AuBe膜和Au膜图案化，形成了第2电极(ρ型欧姆电极)。其后，在450°C进行10分钟热处理来合金化，形成了低电阻的第I和第2电极(η型和P型欧姆电极)。接着,使用切割锯(切片机:dicing saw)切断形成有第I和第2电极的接合结构体，从而芯片化。由此，制作了实施例1的发光二极管。组装了 100个在装配基板上安装了由上述方法制作的实施例1的发光二极管芯片的发光二极管灯。该发光二极管灯，装配是采用共晶芯片接合机进行加热连接从而支持(装配)，将发光二极管的η型欧姆电极和设置于装配基板的表面的η电极端子用金线进行线接合，将P型欧姆电极和P电极端子用金线进行线接合后，用一般的环氧树脂密封从而制作出。实施例1的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例1的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通电流的结果，射出了峰发光波长661.2nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。正向电流设为20mA时的发光输出功率为4.1mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.lnm，得到了良好的结果。再者，只要峰发光波长的偏差(最大-最小)为3nm以下即可。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为72ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另夕卜，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为1.43(比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E变强。另外，实施例1的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。图13是表示本发明的第I实施例的发光二极管灯的发光光谱的图。如图13所示，实施例1的发光二极管灯的发光光谱，半值宽度为18nm，波长700nm下的发光强度大致为O。从上述结果可确认出，根据实施例1的发光二极管和发光二极管灯，能够形成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为72ns)。另外，根据实施例1的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.43(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(实施例2)实施例2的发光二极管(第2实施方式)，代替设置于实施例1的发光二极管中的发光层，交替地层叠由未掺杂的Gaa42Ina58P构成的21层的应变发光层(单层的厚度IOnm)和组成为(Ala53Gaa47)a5Ina5P的20层的势垒层(单层的厚度为30nm)，形成发光层，并且作为功能性基板使用了厚度为150μπι的GaP层(热导率110W/mK)，除此以外与实施例1的发光二极管同样地制造出。实施例2的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例2的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长660.7nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.6mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.3nm，得到了良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为70ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为
1.17 (比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E变强。另外，实施例2的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果可确认出，根据实施例2的发光二极管和发光二极管灯，能够构成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为70ns)。另外，根据实施例2的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.17(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(实施例3)实施例3的发光二极管(第2实施方式)，代替设置于实施例2的发光二极管中的应变发光层，形成由未掺杂的Gaa41Ina59P构成的21层的应变发光层(单层的厚度为15nm)，并且作为功能性基板使用了厚度为IOOym的Ge层(热导率60W/mK)，除此以外与实施例2的发光二极管同样地制造出。实施例3的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例3的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长
668.5nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.7mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.5nm，得到了良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为73ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为1.22(比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E变强。另外，在实施例3的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果可确认出，根据实施例3的发光二极管和发光二极管灯，能够构成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为73ns)。另外，根据实施例3的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.22(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(实施例4)实施例4的发光二极管(第2实施方式)，代替设置于实施例2的发光二极管中的应变发光层，形成由未掺杂的Gaa45Ina55P构成的21层的应变发光层(单层的厚度为25nm)，作为功能性基板使用了厚度为IOOym的Si层(热导率126W/mK)，除此以外，与实施例2的发光二极管同样地制造出。实施例4的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例4的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长657.0nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。正向电流设为20mA时的发光输出功率为4.0mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.lnm，得到了良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为64ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度(=E/F)为1.33(比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E变强。另外，在实施例4的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果可确认出，根据实施例4的发光二极管和发光二极管灯，能够构成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为64ns)。另外，根据实施例4的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.33(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(实施例5)实施例5的发光二极管(第I实施方式)，将实施例2的发光二极管中所设置的应变发光层的组成变更为Gaa39Ina61P,并且使用了由Cu (30 μπι)/Mo (25 μπι)/Cu (30 μπι)的3层结构(厚度85 μ m)构成的功能性基板(金属基板(热导率250W/mK))，除此以外与实施例2的发光二极管同样地制造出。实施例5的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例5的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长
669.8nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.9mff (3mff以上)，得到了良好的结果。
组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.9nm，得到了良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为63ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为1.41(比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E变强。另外，在实施例5的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果可确认出，根据实施例5的发光二极管和发光二极管灯，能够构成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为63ns)。另外，根据实施例5的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.41(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(实施例6)实施例6的发光二极管(第I实施方式)，除了将设置于实施例5的发光二极管中的应变发光层的组成变更为Gaa38Ina62P以外，与实施例5的发光二极管同样地制造出。实施例6的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了实施例6的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长675.1nm (655nm以上的值)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.1伏特(V)。正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.6mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.9nm，得到了良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为65ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为
1.36(比1.0大的值)，可确认出在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照
度E变强。另外，在实施例6的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果可确认出，根据实施例6的发光二极管和发光二极管灯，能够构成发出具有655nm以上的发光波长的光的发光层，并且能够实现IOOns以下的响应速度(该情况下为65ns)。
另外，根据实施例6的发光二极管和发光二极管灯，放射照度之比(=E/F)为1.36(比1.0大的值)，因此可确认出能够实现高辉度和高效率的发光二极管。而且可确认出，由于功能性基板的散热效果，能够实现散热特性优异的发光二极管。(参考例I)参考例I的发光二极管，从实施例2的发光二极管的构成中除去反射构结构体，并且代替实施例2的发光二极管中所设置的应变发光层，形成了由Gaa38Ina62P构成的21层的应变发光层(单层的厚度5nm)，除此以外与第2实施例的发光二极管同样地制造出。也就是说，参考例I的发光二极管不具有反射结构体。参考例I的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了参考例I的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长651.5nm (655nm以下)的红色光。也就是说，不能够满足作为目标的峰发光波长655nm以上。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.0伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.1mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为5.lnm(3nm以上)，为差的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为42ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为0.83 (比1.0小的值)，可确认出与实施例1 5的发光二极管比较，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E较弱(换言之，可确认出反射结构体的效果。)。另外，在参考例I的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果看，参考例I的发光二极管和发光二极管灯，在峰发光波长、峰发光波长的偏差、以及放射照度之比(=E/F)方面不能够满足作为目标的数值。(参考例2)参考例2的发光二极管，从实施例2的发光二极管的构成中除去反射构结构体，并且代替实施例2的发光二极管中所设置的应变发光层，形成了由Gaa 37In0.63P构成的21层的应变发光层(单层的厚度为10nm)，除此以外与第2实施例的发光二极管同样地制造出。也就是说，参考例2的发光二极管不具有反射结构体。参考例2的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了参考例2的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长677.7nm (655nm以上)的红色光。
另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.3伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为1.3mff (3mff以下)，为差的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为3.8nm(3nm以上)，为差的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为45ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，可确认有表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为0.76 (比1.0小的值)，可确认出与实施例1 5的发光二极管比较，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E较弱。另外，在参考例2的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果看，参考例2的发光二极管和发光二极管灯，在正向电流设为20mA时的发光输出功率、峰发光波长的偏差、表面缺陷、以及放射照度之比(=E/F)方面不能够得到良好的结果。(参考例3)参考例3的发光二极管，从实施例2的发光二极管的构成中除去反射构结构体，并且代替实施例2的发光二极管中所设置的应变发光层，形成了由Gatl48Ina52P构成的23层的应变发光层(单层的厚度17nm)，并且将势垒层的厚度变更为19nm，且将势垒层的层数变更为22层，除此以外与第2实施例的发光二极管同样地制造出。也就是说，参考例3的发光二极管不具有反射结构体。参考例3的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了参考例3的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长为647.7nm (655nm以下)的红色光。也就是说，不能够满足作为目标的峰发光波长655nm以上。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.0伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为3.3mff (3mff以上)，得到了良好的结果。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为2.7nm(3nm以下)，为良好的结果。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为62ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另外，在表面缺陷的检查中，未观察到表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为0.80 (比1.0小的值)，可确认出与实施例1 5的发光二极管比较，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E较弱。
另外，在参考例3的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果看，参考例3的发光二极管和发光二极管灯，在峰发光波长以及放射照度之比(=E/F)方面不能够得到良好的结果。(参考例4)参考例4的发光二极管，从实施例2的发光二极管的构成中除去反射构结构体，并且代替实施例2的发光二极管中所设置的应变发光层，形成由Gatl44Ina56P构成的13层的应变发光层(单层的厚度30nm)，并且将势垒层的层数变更为12层，除此以外与第2实施例的发光二极管同样地制造出。也就是说，参考例4的发光二极管不具有反射结构体。参考例4的发光二极管的构成要素的一部分示于表1，评价安装了参考例4的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果示于表2。如表2所示，在η型和ρ型欧姆电极间流通了电流的结果，射出了峰发光波长668.9nm (655nm以上)的红色光。另外，正向流通了 20毫安(mA)的电流时的正向电压(Vf)，反映在构成化合物半导体层的应变调整层与功能性基板的接合界面的电阻之低和各欧姆电极的良好的欧姆特性，为2.3伏特(V)。另外，正向电流设为20mA时的发光输出功率为1.1mff,不能够得到作为目标的3mW以上的值。组装的全部的发光二极管的峰发光波长的偏差(最大-最小)为4.1nm,不能够得至IJ作为目标的3nm以下的值。另外，发光的上升的响应速度(Tr)为43ns，得到了 IOOns以下的良好的结果。另夕卜，在表面缺陷的检查中，可确认有表面缺陷。另外，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E除以在相对于光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度F所得的放射照度之比(=E/F)为
0.77 (比1.0小的值)，可确认出与实施例1 5的发光二极管比较，在相对于光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度E较弱。另外，在参考例4的发光二极管发光时，由于功能性基板的散热效果，未观察到起因于温度上升的发光效率的降低。从上述结果看，参考例4的发光二极管和发光二极管灯，在正向电流设为20mA时的发光输出功率、峰发光波长的偏差、表面缺陷、以及放射照度之比(=E/F)方面不能够得到良好的结果。
权利要求
1.一种发光二极管，其特征在于， 具备化合物半导体层，所述化合物半导体层至少含有Pn结型的发光部和层叠于所述发光部的应变调整层， 所述发光部具有组成式为(AlxGa1I) YIrvYP的应变发光层和势垒层的叠层结构，其中，O彡 X 彡 0.1,0.37 彡 Y 彡 0.46， 所述应变调整层，相对于发光波长是透明的，并且具有比所述应变发光层和所述势垒层的晶格常数小的晶格常数， 在所述化合物半导体层的与光取出面相反侧的面上隔着反射结构体接合有功能性基板。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板是金属基板。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述金属基板由所层叠了的多层的金属层构成。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述功能性基板的材料为GaP、S1、Ge的任一种。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，在相对于所述光取出面形成90°的角度的方向所放射的放射照度，是在相对于所述光取出面形成45°的角度的方向所放射的放射照度的1.0倍以上。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变发光层的组成式为GaxIrvxP,其中，0.37 彡 X 彡 0.46。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变发光层的厚度为8 30nm的范围。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，含有8 40层的所述应变发光层。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述势垒层的组成式为(AlxGag)γΙη^Ρ，其中，0.3 彡 X 彡 0.7,0.48 彡 Y 彡 0.52。
10.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于， 所述发光部，在所述应变发光层的上面和下面的一方或者两方具有覆盖层， 所述覆盖层的组成式为(Al5iGa1-X) γΙινγΡ，其中，0.5彡X彡1、0.48彡Y彡0.52。
11.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变调整层的组成式为(AlxGa1-X)Yln1-YP,其中，O 彡 X 彡 1、0.6 彡 Y 彡 I。
12.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变调整层的组成式为AlxGa1-XAs1-YPY,其中，O ^ X ^ 1,0.6 ^ Y ^ 10
13.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变调整层是GaP层。
14.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述应变调整层的厚度为0.5 20 μ m的范围。
15.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述光取出面包含粗糙的面。
16.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于， 是用于促进植物培养的光合作用的发光二极管， 所述发光部的发光光谱的峰发光波长为655 675nm的范围。
17.根据权利要求16所述的发光二极管，其特征在于，所述发光光谱的半值宽度为10 40nm的范围。
18.根据权利要求16所述的发光二极管,其特征在于,所述发光光谱的发光波长700nm下的发光强度低于所述峰发光波长下的发光强度的10%。
19.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光部的响应速度Tr为IOOns以下。
20.一种发光二极管灯，其特征在于，具备: 在表面形成有电极端子的装配基板；和 权利要求1至19之中的任一项所述的发光二极管， 所述发光二极管安装于所述装配基板上， 所述发光二极管与所述电极端子电连接着。
全文摘要
本发明提供一种具有655nm以上的发光波长，单色性优异，并且具有高输出功率、高辉度、高效率，响应速度快，具有从光取出面放射的光之中的与光取出面正交的方向上的光的强度较强的指向性，且能够向外部效率好地散出热的发光二极管和发光二极管灯。具备至少含有pn结型的发光部(3)和与发光部(3)层叠的应变调整层(13)的化合物半导体层(11)，发光部(3)具有组成式为(AlXGa1-X)YIn1-YP的应变发光层和势垒层的叠层结构，其中，0≤X≤0.1、0.37≤Y≤0.46，应变调整层(13)能够透过发光部(3)的光，并且具有比应变发光层和势垒层的晶格常数小的晶格常数，在位于光取出面(11a)的反对侧的化合物半导体层(11)的面(11b)上具有隔着反射结构体(4)而接合的功能性基板(5)。
文档编号H01L33/30GK103155181SQ201180048839
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月18日
发明者濑尾则善, 松村笃 申请人:昭和电工株式会社