(57)【要約】【課題】ダブルヘテロ構造での欠陥を減少させることで、ダブルヘテロ構造中にキャリアが拡散することを抑制して面内キャリア濃度分布を均一なものとでき、これによって発光寿命のバラツキが小さく、かつ長寿命な発光素子を製造することのできる化合物半導体基板とその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板であって、前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層同士が接する成長界面を少なくとも５以上有するものであることを特徴とする化合物半導体基板。【選択図】図１
2010141197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板であって、
前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層同士が接する成長界面を少なくとも５以上有するものであることを特徴とする化合物半導体基板。
【請求項２】
前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間の前記成長界面は、組成の異なる２つの層を交互に積層することによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体基板。
【請求項３】
前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間の前記成長界面を、少なくとも１９以上有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に記載の化合物半導体基板。
【請求項４】
前記ダブルヘテロ構造を構成する各層の格子定数は、前記ＧａＡｓ基板の格子定数との差が０．１５％以内であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の化合物半導体基板。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の化合物半導体基板から製造されたものであることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板を製造する方法であって、
前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層を少なくとも６層以上エピタキシャル成長させることを特徴とする化合物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記エピタキシャル成長は、組成の異なる２つの層を交互に積層するようにエピタキシャル成長させるものとすることを特徴とする請求項６に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシャル成長させる層の数を、少なくとも２０層以上とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記ダブルヘテロ構造を構成する各層を、該各層の格子定数が前記ＧａＡｓ基板の格子定数に対して０．１５％以内となるように前記ｘおよびｙを調整して（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰをエピタキシャル成長させることによって形成することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の化合物半導体基板の製造方法によって製造された化合物半導体基板から発光素子を製造することを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体基板および発光素子に関し、特には（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰの４元混晶からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板および発光素子ならびに化合物半導体基板の製造方法および発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば緑色から赤色の範囲にわたって比較的高輝度の発光が得られやすいことから、発光素子として、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（以下、単にＡｌＧａＩｎＰと記載することがある）４元混晶からなる発光層をエピタキシャル成長させた化合物半導体基板から製造されたものがよく利用されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、ＧａＡｓ基板に格子整合する条件でダブルヘテロ構造をエピタキシャル成長させているが、ダブルヘテロ構造中の活性層から光を取り出すためのＧａＰ窓層をＨＶＰＥ法によって成長させる際に加わる熱や、該窓層が厚膜であることによる応力の影響で、ＧａＡｓ基板側からダブルヘテロ構造側に欠陥が進行し、ダブルヘテロ構造に欠陥が発生する。
このような欠陥は基板外周部に特に発生しやすい。
【０００４】
そしてこのような欠陥を含む結晶性の悪い部分にＧａＰ窓層や後述の上クラッド層、ＧａＰ層からｐ型ドーパント、特にＭｇが拡散してくるため、ダブルヘテロ構造中のキャリア濃度分布が面内で不均一になり、特に基板外周部のキャリア濃度が高くなってしまい、基板外周部を用いて作製された発光素子の発光寿命（ライフ）が短くなるといった不良が発生していた。
【０００５】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１（１５）（１９９２）、１７７５〜１７７７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、ダブルヘテロ構造での欠陥を減少させることで、ダブルヘテロ構造中にキャリアが拡散することを抑制して面内キャリア濃度分布を均一にでき、よって発光寿命の長い発光素子を製造することのできる化合物半導体基板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板であって、前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層同士が接する成長界面を少なくとも５以上有するものであることを特徴とする化合物半導体基板を提供する（請求項１）。
【０００８】
このように、ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層同士が接する成長界面を少なくとも５以上設けることによって、ＧａＡｓ基板からの欠陥（転位など）の進行を成長界面で止め、これら欠陥がダブルヘテロ構造に進行することを抑制することができる。
これによって、特にダブルヘテロ構造の外周部の欠陥量を低減させて、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からドーパントが拡散することが抑制される。そして面内キャリア濃度分布が不均一になることを防止することができる。従って、発光素子を作製した際に、基板外周部を用いて作製されたものと内周部を用いて作製されたものとの発光寿命の差を小さなものとすることができ、また発光寿命の短い発光素子が作製されることも抑制でき、寿命の長い発光素子を製造することができる。
【０００９】
ここで、前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間の前記成長界面は、組成の異なる２つの層を交互に積層することによって形成されたものとすることが好ましい（請求項２）。
このように、組成の異なる２つの層が互いに積層されたことによって成長界面が少なくとも５以上形成された化合物半導体基板であれば、組成の異なる２つの層を交互にエピタキシャル成長させることで容易に形成することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００１０】
また、前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間の前記成長界面を、少なくとも１９以上有するものとすることが好ましい（請求項３）。
このように、成長界面を１９以上有することによって、ＧａＡｓ基板からの欠陥の進行をより確実に抑制することができるため、より面内キャリア濃度分布が均一な化合物半導体基板とすることができる。
【００１１】
そして、前記ダブルヘテロ構造を構成する各層の格子定数は、前記ＧａＡｓ基板の格子定数との差が０．１５％以内とすることが好ましい（請求項４）。
このように、ダブルヘテロ構造を構成する各層の格子定数が、ＧａＡｓ基板の格子定数との差が０．１５％以下の化合物半導体基板は、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの格子定数の差が極めて小さいものであるため、格子定数の差を要因とする基板の輝度やライフ等の諸特性への影響を効果的に抑制することが可能である。従って、より高輝度で、かつ寿命がより長い化合物半導体基板とすることができる。
【００１２】
また、本発明に記載の化合物半導体基板から製造されたものであることを特徴とする発光素子であれば（請求項５）、ダブルヘテロ構造中の面内キャリア濃度分布が均一な化合物半導体を用いて製造されたものとなるため、すなわちライフ特性のバラツキが小さな発光素子とすることができる。
【００１３】
そして、本発明では、少なくとも、ＧａＡｓ基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造が形成された化合物半導体基板を製造する方法であって、前記ＧａＡｓ基板と前記ダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層を少なくとも６層以上エピタキシャル成長させることを特徴とする化合物半導体基板の製造方法を提供する（請求項６）。
【００１４】
このように、ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層を少なくとも６層以上エピタキシャル成長させることによって、ＧａＡｓ基板からの欠陥（転位など）の進行を阻止するための成長界面を十分に形成することができる。
これによって、ダブルヘテロ構造中、特に基板外周部にＧａＡｓ基板由来の欠陥が発生することを防止して、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からのドーパントの拡散を抑制することができる。このため、基板面内のキャリア濃度分布が不均一になることを防止することができ、よって発光素子とした際に発光寿命が短くなることを抑制することができる。従って、発光素子とした際に発光寿命のバラツキを小さくできる発光素子を製造できる化合物半導体基板を得ることとができる。
【００１５】
ここで、前記エピタキシャル成長は、組成の異なる２つの層を交互に積層するようにエピタキシャル成長させるものとすることが好ましい（請求項７）。
このように、組成の異なる２つの層を交互に積層するようにエピタキシャル成長させることによって、例えば原料ガスの一種類を導入したりしないことによって形成することができるため、容易にエピタキシャル成長させることができ、低コストで面内キャリア濃度が均一な化合物半導体基板を製造することができる。
【００１６】
また、前記エピタキシャル成長させる層の数を、少なくとも２０層以上とするとが好ましい（請求項８）。
このように、組成の異なる層を少なくとも２０層以上積層させることによって、ＧａＡｓ基板からの欠陥の進行を阻止するための成長界面を十分に多く形成することができるため、より面内キャリア濃度分布が均一な、すなわちライフ特性が面内で均一な化合物半導体基板を製造することができる。
【００１７】
そして、前記ダブルヘテロ構造を構成する各層を、該各層の格子定数が前記ＧａＡｓ基板の格子定数に対して０．１５％以内となるように前記ｘおよびｙを調整して（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰをエピタキシャル成長させることによって形成することが好ましい（請求項９）。
このように、発光層であるダブルヘテロ構造を構成する各層を、その格子定数とＧａＡｓ基板の格子定数との差が０．１５％以内となるようにｘおよびｙを調整して（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰをエピタキシャル成長させることによって形成すれば、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの格子定数の差を極めて小さくすることができる。よって、格子定数の差を要因とする影響を効果的に抑制でき、より高輝度かつ長寿命の化合物半導体基板を得ることができる。
【００１８】
更に、本発明に記載の化合物半導体基板の製造方法によって製造された化合物半導体基板から発光素子を製造することを特徴とする発光素子の製造方法によれば（請求項１０）、ダブルヘテロ構造中の面内キャリア濃度分布が均一な化合物半導体から発光素子を製造することができるため、ライフ特性のバラツキが小さな発光素子を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、ダブルヘテロ構造での欠陥を減少させることで、ダブルヘテロ構造中にキャリアが拡散することを抑制して面内キャリア濃度分布を均一なものとでき、よって発光寿命のバラツキが小さく、且つ長寿命の発光素子を製造することのできる化合物半導体基板とその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、発光層であるダブルヘテロ構造中の面内キャリア濃度が均一な、すなわち発光寿命のバラツキが小さく、且つ長寿命の発光素子を製造することができる化合物半導体基板とその製造方法の開発が待たれていた。
【００２１】
そこで、本発明者らは、ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造の間に組成の異なる層同士が接する成長界面を形成することで、ＧａＡｓ基板からの欠陥の進行を該成長界面でストップさせ、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からのドーパントの拡散を防止することで上記目的を達成できないか鋭意検討を重ねた。
【００２２】
その結果、ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造との間に成長界面を少なくとも５以上、言い換えれば組成の異なる層を少なくとも６層以上エピタキシャル成長させた化合物半導体基板であれば、成長界面が欠陥の進行を十分に抑制できることを発見し、本発明を完成させた。
【００２３】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は本発明の化合物半導体基板の概略の一例を示した図である。
本発明の化合物半導体基板１０は、少なくとも、ＧａＡｓ基板１１上に、ＧａＡｓからなるＧａＡｓバッファ層１２、組成の異なる薄膜からなる層１３ａや１３ｂ、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなるダブルヘテロ構造１５、ＧａＰ窓層の下地となるＧａＰ層１６およびＧａＰ窓層１７が形成されたものである。
そしてＧａＡｓ基板１１とダブルヘテロ構造１５との間に、組成の異なる薄膜層１３ａ、１３ｂ同士が接する成長界面１４を、少なくとも５以上有するものである。すなわち互いに組成の異なる薄膜層１３ａ、１３ｂを少なくとも６層以上形成すればよい。
またダブルヘテロ構造は、例えば、下クラッド層１５ａ、活性層１５ｂ、上クラッド層１５ｃで構成された発光層であり、それぞれの層は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）からなっている。
【００２４】
このように、ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造との間に、組成の異なる層同士が接する成長界面を少なくとも５以上設けられた化合物半導体基板は、ＧａＡｓ基板からの欠陥（転位など）の進行を成長界面で止めることができ、欠陥がダブルヘテロ構造に到達することが抑制されたものとすることができる。これによって、ダブルヘテロ構造の欠陥量、特に基板外周部の欠陥の量が大幅に低減されたものとなり、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からドーパントが拡散することが抑制されたものとなっている。そして面内キャリア濃度分布が均一な化合物半導体基板となり、従って、発光寿命のバラツキが小さく、かつ長寿命の発光素子を製造することのできる化合物半導体基板とすることができる。
【００２５】
尚、成長界面数が４以下の場合、ＧａＡｓ基板からの欠陥（転位など）の進行を抑制することが十分にできないため、成長界面数は５以上必要である。
【００２６】
ここで、ダブルヘテロ構造１５を構成する各層の格子定数を、ＧａＡｓ基板１１の格子定数との差が０．１５％以内とすることができる。
ＧａＡｓ基板とダブルヘテロ構造を構成する各層の格子定数の差が０．１５％以内の化合物半導体基板であれば、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの格子定数の差を極めて小さいものとすることができ、このため、格子定数の差を要因とする輝度やライフ等の諸特性が悪化することを抑制することができる。よって長寿命且つ高輝度の発光素子とできる化合物半導体基板とすることができる。
【００２７】
また、ＧａＡｓ基板１１とダブルヘテロ構造１５との間の成長界面１４を、少なくとも１９以上有するものとすることができる。
このように、成長界面を１９以上有した化合物半導体基板であれば、ＧａＡｓ基板由来の欠陥がダブルヘテロ構造まで進行することを成長界面によって確実に抑制することができる。これによってドーパントの拡散をより確実に抑制することができ、ダブルヘテロ構造中の面内キャリア濃度がより均一な化合物半導体基板とすることができる。
【００２８】
更に、ＧａＡｓ基板１１とダブルヘテロ構造１５との間の成長界面１４は、組成の異なる２つの層を交互に積層することによって形成されたものとすることができる。
組成の異なる２つの層が互いに積層された、つまり組成の異なる２つの層の組み合わせを３ペア以上設けられた化合物半導体基板は、組成の異なる２つの層を交互にエピタキシャル成長させることで容易に形成することができる。このため、容易に製造することができ、安価な化合物半導体基板とすることができる。
【００２９】
上述の図１では、組成の異なる薄膜層１３ａ、１３ｂが交互に積層された場合について説明したが、もちろんこれに限定されるものではなく、成長界面１４は、界面で互いに組成の異なる層が少なくとも６層以上形成されたものであれば、本発明の目的を達成することができる。この場合、それぞれの界面で組成が異なっていればよく、同じ組成の層が交互に形成されても良いし、全ての層の組成が異なるものとしても良い。
【００３０】
そしてこのような本発明の化合物半導体基板の製造方法の一例について図を参照して以下に説明するが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００３１】
まず、ＧａＡｓ基板１１を用意する。このＧａＡｓ基板１１は、その厚さやドーパントの種類、濃度等は特に限定されず、所望の化合物半導体基板１０を得られるよう適宜選択することができる。
そして、このＧａＡｓ基板１１の上に、ＧａＡｓバッファ層１２をエピタキシャル成長させる。このようなＧａＡｓバッファ層１２を、後述のダブルヘテロ構造１５に先駆けて形成しておくことにより、転位の発生をより抑制することができるとともに、例えばＧａＡｓ基板１１からの不純物の拡散を効果的に防止することができ、有効である。
ここで、ＧａＡｓ基板１１とダブルヘテロ構造１５との間に成長界面１４を５以上、つまり隣接する層同士では組成の異なる層を６層以上形成する際に、ＧａＡｓ基板１１上にまず形成されたＧａＡｓバッファ層１２はこの組成の異なる層としてカウントしない。
【００３２】
そして、ＧａＡｓバッファ層１２の上に、隣接する層同士では組成の異なる薄膜層１３ａや１３ｂを少なくとも６層以上エピタキシャル成長させて、成長界面１４を少なくとも５以上形成する。
【００３３】
ここで、図２に示すように、化合物半導体基板１０’において、組成の異なる薄膜層１３ａ’や１３ｂ’を少なくとも２０層以上形成し、成長界面１４’を少なくとも１９以上形成することができる（図中、層の数は省略して記載してある。）。
このように、隣接する層同士では組成の異なる層を少なくとも２０層以上積層させることによって、成長界面を十分に多く形成することができ、ＧａＡｓ基板からの欠陥の進行をより効果的に抑制することができる。これによりダブルヘテロ構造を構成する各層の欠陥の量をより少なくすることができ、従ってドーパントが活性層中へ拡散することを抑制できる。このため、面内キャリア濃度分布が均一な、すなわちライフ特性が面内で均一な化合物半導体基板を製造することができる。
【００３４】
また、この隣接する層同士では組成の異なる薄膜層を、組成の異なる２つの層１３ａ、１３ｂを交互に積層するようにエピタキシャル成長させることによって形成することができる。
このように、組成の異なる層をエピタキシャル成長させる際に、組成の異なる２つの層を交互に積層するようにエピタキシャル成長させれば、例えば原料ガスの一種類を導入したりしないことによって形成することができる。これによって、容易に成長界面を形成することができ、従って低コストで面内キャリア濃度が均一な化合物半導体基板を製造することができる。
【００３５】
更に、この組成の異なる薄膜層１３ａ、１３ｂを、ダブルヘテロ構造１５で発生した光を吸収しないような組成とすることができ、これによって、より高輝度の発光素子を形成することのできる化合物半導体基板を得ることができる。
【００３６】
その後、この薄膜層１３ａ、または１３ｂの上に、発光層となるダブルヘテロ構造１５をエピタキシャル成長させる。
上述したように、このダブルヘテロ構造１５は、下クラッド層１５ａ、活性層１５ｂ、上クラッド層１５ｃで構成されており、各層は、いずれも（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰから成っている。
【００３７】
ここで、ＧａＡｓ基板１１の格子定数とダブルヘテロ構造を構成する下クラッド層１５ａ、活性層１５ｂ、上クラッド層１５ｃの格子定数の差が０．１５％以内になるように、この（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰのｘおよびｙの値を調整して（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰをエピタキシャル成長させて、上記各層１５ａ、１５ｂ、１５ｃを形成することができる。
このように、発光層であるダブルヘテロ構造を構成する各層の格子定数とＧａＡｓ基板の格子定数との差が０．１５％以内となるようにｘおよびｙを調整して（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰをエピタキシャル成長させることによって、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの格子定数の差を極めて小さくすることができる。これによって、格子定数の差によって発生する輝度やライフ特性の劣化を効果的に抑制することでき、より高輝度かつ長寿命の化合物半導体基板を得ることができる。
【００３８】
次に、上述したように、上クラッド層１５ｃの上には、電流を十分に拡散させて、効率よく発光させるために、ＧａＰ層１６を形成することができる。
また、さらにこのＧａＰ層１６の上にＧａＰ窓層１７を形成して、より広い範囲で効率よく発光させることができる。
【００３９】
なお、上記のＧａＡｓ基板１１の上に形成するＧａＡｓバッファ層１２、下クラッド層１５ａ、活性層１５ｂ、上クラッド層１５ｃ、ＧａＰ層１６、ＧａＰ窓層１７等の形成方法は特に限定されないが、例えば従来と同様にして、ＭＯＶＰＥ法、ＨＶＰＥ法によってエピタキシャル成長して形成することができる。各層の形成のときに使用する装置も、従来と同様の装置を用いることができる。
そして、その各層の厚さやドーパントの種類、濃度、あるいは形成時の温度や時間といった形成条件も特に限定されることなく、所望の化合物半導体基板１０が得られるよう適宜設定することができる。
【００４０】
このとき、前述したように、化合物半導体基板１０に反りや割れが生じるのを防ぐために、化合物半導体基板１０が十分な厚さを持つように各層の形成条件を設定すると良い。
例えば、化合物半導体基板１０の全体が２００から５００μｍの厚さになるように、ＧａＡｓ基板１１の厚さやＧａＰ窓層１７等の厚さを調整することができる。
【００４１】
以上のような製造方法によって、目標とする発光波長を有する光を取り出すことができ、かつ、輝度やライフ等の特性が優れた化合物半導体基板１０を製造することができる。
そして、図４のように上記のようにして得られた化合物半導体基板１０のさらに上に電極２を形成して、ダイシング等の工程を施して素子化することによって、本発明の発光素子１を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、直径２インチ（５ｃｍ）、厚さ２８０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板を用意した。
このＧａＡｓ基板上にＭＯＶＰＥ法によって、シリコンドープ、厚さ０．５μｍのＧａＡｓバッファ層をエピタキシャル成長させた。
【００４３】
次に、成長界面を形成するために、ＭＯＶＰＥ法によってＧａＡｓバッファ層上にｎ型のＡｌ０．１ＧａＩｎＰからなる層とｎ型のＡｌＩｎＰからなる層を交互に積層させ、計６層（成長界面数で５）エピタキシャル成長させた。この時の各層の厚さは全て０．０３μｍとした。
【００４４】
次に、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰから成るダブルヘテロ構造をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成長させた。
まず下クラッド層としてシリコンをドープしたＡｌＧａＩｎＰからなる層をエピタキシャル成長させ、その後、スペーサー層としてノンドープのＡｌＧａＩｎＰ層を形成した後に、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる層を活性層としてエピタキシャル成長させた。またセットバック層としてノンドープのＡｌＧａＩｎＰ層を、そして上クラッド層としてＭｇをドープしたＡｌＧａＩｎＰ層を形成した。
【００４５】
なお、原料ガスには、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、Ｃｐ２Ｍｇ（又はＤＥＺｎ）、アルシン、ホスフィン、モノシランを用いた。また、炉内圧力を２００ｈＰａ以下に減圧して行い、エピタキシャル成長温度は７００℃とした。
【００４６】
以上のようにしてダブルヘテロ構造を形成した後、この上にｐ型ＧａＰ層をＭＯＶＰＥ法により形成した。
このｐ型ＧａＰ層は、Ｍｇドープで厚さは２．５μｍとした。
さらに、ＨＶＰＥ法によって電流拡散層としてＺｎをドープしてｐ型ＧａＰ窓層をエピタキシャル成長させて、化合物半導体基板を製造した。
【００４７】
この後、（Ａｕ−Ｂｅ）／Ａｕを蒸着してオーミック電極を形成した。また、ＧａＡｓ基板側にも（Ａｕ−Ｇｅ）／Ａｕを蒸着してオーミック電極を形成し、ダイシング等の工程を経て、チップサイズ２８０μｍ角の発光素子を製造した。
【００４８】
そして製造した発光素子のダブルヘテロ構造のキャリア濃度を、切り出したチップの四隅に電極を取り付け、Ｈａｌｌ測定によって評価した。その結果を図５に示す。横軸は基板の面内位置であり、ＯＦから直径方向に向かって１〜５と番号をつけた。また縦軸は、３の位置の発光素子のキャリア濃度を１としたときの各位置のキャリア濃度の相対値とした。
また実際に発光素子に５０ｍＡで１００ｈｒ通電し、通電開始からの発光輝度の劣化の度合いを評価し、化合物半導体基板の面内位置と発光輝度の劣化の度合いの関係を図６に示した。図６において、横軸は基板の面内位置であり、ＯＦから直径方向に向かって１〜５と番号をつけた。また縦軸は、３の位置の発光素子の発光輝度の初期値に対する１００ｈｒ通電後の発光輝度の割合とした。
【００４９】
（比較例１，２）
図３に示すように、成長界面３４を４つ形成（図３（ａ）：比較例１）、成長界面なし（図３（ｂ）：比較例２）とした以外は実施例１と同様の条件で化合物半導体基板を製造した。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板３１を用意し、その上にＭＯＶＰＥ法によってＧａＡｓバッファ層３２をエピタキシャル成長させた。この時の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５０】
次に、比較例１ではＭＯＶＰＥ法によってＧａＡｓバッファ層３２上にｎ型のＡｌ０．１ＧａＩｎＰからなる薄膜層３３ａとｎ型のＡｌＩｎＰからなる薄膜層３３ｂを交互に積層させ、計５層（成長界面数で４）エピタキシャル成長させた。この時の各層の厚さは全て０．０３μｍとした。
また比較例２ではこの工程を省略した。
【００５１】
次に、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰから成るダブルヘテロ構造３５をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成長させ、この上にｐ型ＧａＰ層３６をＭＯＶＰＥ法により形成した。
さらに、ＨＶＰＥ法によって電流拡散層としてＺｎをドープしてｐ型ＧａＰ窓層３７をエピタキシャル成長させて、化合物半導体基板３０，３０’を製造した。この時の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５２】
この後、オーミック電極を形成し、ダイシング等の工程を経て、チップサイズ２８０μｍ角の発光素子を製造し、実施例１と同様の評価を行った。その結果も図５、図６に示す。
【００５３】
図５に示すように、成長界面を５以上形成した実施例１の発光素子では、ダブルヘテロ構造中のキャリア濃度が、比較例１（成長界面数４）や比較例２（成長界面数０）の発光素子に比べて面内で均一になっており、基板外周部のキャリア濃度が内周部に比べてさほど高くないことが判った。
【００５４】
そして図６に示すように、実施例１の発光素子では、基板外周部の発光素子であっても基板内周部に比べて寿命がさほど劣化せず、バラツキを小さくできることが判った。
これに対し比較例１，２の発光素子の結果が示すように、成長界面の数が少ないほど基板内周部と外周部の発光寿命の差が大きくなり、バラツキが大きくなってしまった。
【００５５】
（実施例２）
図２に示すように、成長界面を１９、すなわち組成の異なる２種類の薄膜層を交互に積層（１０ペア）するように２０層形成した以外は実施例１と同様の条件で化合物半導体基板を製造し、同様の評価を行った。
その結果、面内のキャリア濃度分布は実施例１の発光素子より更に均一になっており、また発光寿命の面内分布もより均一となっていた。
【００５６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の化合物半導体基板の一例の概略を示した図である。
【図２】本発明の化合物半導体基板の他の一例の概略を示した図である。
【図３】従来の化合物半導体基板の一例の概略を示した図である。
【図４】本発明の発光素子の概略の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施例１と比較例１，２の発光素子の化合物半導体基板における面内位置とダブルヘテロ構造のキャリア濃度の関係を示した図である。
【図６】本発明の実施例１と比較例１，２の発光素子の化合物半導体基板における面内位置と発光寿命の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…発光素子、  ２…電極、
１０，１０’，３０，３０’…化合物半導体基板、
１１，３１…ＧａＡｓ基板、
１２，３２…ＧａＡｓバッファ層、
１３ａ，１３ｂ，１３ａ’，１３ｂ’，３３ａ，３３ｂ…薄膜層、
１４，１４’，３４…成長界面、
１５，３５…ダブルヘテロ構造
１５ａ…下クラッド層
１５ｂ…活性層
１５ｃ…上クラッド層、
１６，３６…ＧａＰ層、
１７，３７…ＧａＰ窓層。
【図１】
2010141197.tif 000003
【図２】
2010141197.tif 000004
【図３】
2010141197.tif 000005
【図４】
2010141197.tif 000006
【図５】
2010141197.tif 000007
【図６】
2010141197.tif 000008