(57)【要約】【課題】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およびＧａＰからなる窓層がこの順に形成された化合物半導体基板であって、前記ダブルヘテロ構造は、少なくとも下クラッド層と活性層と上クラッド層からなり、前記活性層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を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
2010141195.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およびＧａＰからなる窓層がこの順に形成された化合物半導体基板であって、
前記ダブルヘテロ構造は、少なくとも下クラッド層と活性層と上クラッド層からなり、
前記活性層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を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】
前記セットバック層は、前記活性層の直上に設けら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】
前記上クラッド層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）からなるＡｌＧａＩｎＰ層を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】
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５】
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およびＧａＰからなる窓層がこの順に形成された化合物半導体基板を製造する方法であって、
前記ダブルヘテロ構造を、少なくとも下クラッド層と活性層と上クラッド層をエピタキシャル成長させることで形成し、
前記活性層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を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６】
前記セットバック層を、前記活性層のすぐ上にエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記上クラッド層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）からなるＡｌＧａＩｎＰ層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７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】
このような問題に対し、導電型がｐ型の上クラッド層のドーパント量を調整して拡散量を抑制することによって、寿命特性の悪化を防止してきた。
しかし、このような手法では基板の面内のキャリア濃度分布を均一にすることには限界があり、基板面内全体で寿命（ライフ）特性が改善されなかった。
【０００７】
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】
【０００８】
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およびＧａＰからなる窓層がこの順に形成された化合物半導体基板であって、前記ダブルヘテロ構造は、少なくとも下クラッド層と活性層と上クラッド層からなり、前記活性層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を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）。
【０００９】
このように、活性層とＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を設けることによって、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層にドープされたドーパントが活性層側へ拡散することを界面で止めることができる。これによって、ダブルヘテロ構造の基板内周部に比べて外周部に多い欠陥にキャリアが拡散することを防止でき、よっ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、また寿命の長い発光素子を製造することができる。
【００１０】
ここで、前記セットバック層は、前記活性層の直上に設けられたものとすることが好ましい（請求項２）。
このように、キャリアの拡散を止める界面を有するセットバック層を、活性層の直上に有した化合物半導体基板は、ドーパントの拡散停止源を活性層の近くに有するものであるため、キャリアが活性層に到達する危険性を十分に低くすることができる。よって、活性層のキャリア濃度が基板面内で不均一になることをより抑制することができる。
また、ＧａＰ窓層からのキャリアの拡散の抑制の他にも、上クラッド層からのドーパントの拡散を抑制することができ、活性層の面内キャリア濃度が不均一になることをより強く抑制することができる。
【００１１】
また、前記上クラッド層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）からなるＡｌＧａＩｎＰ層を有するものとすることが好ましい（請求項３）。
このように、上クラッド層とＧａＰ窓層の間にも、ドーパントの拡散を抑制する界面を有するＡｌＧａＩｎＰ層を有する化合物半導体基板であれば、ＧａＰ窓層から活性層へのドーパントの拡散をより強く抑制することができる。
【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４）、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およびＧａＰからなる窓層がこの順に形成された化合物半導体基板を製造する方法であって、前記ダブルヘテロ構造を、少なくとも下クラッド層と活性層と上クラッド層をエピタキシャル成長させることで形成し、前記活性層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層を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５）。
【００１４】
このように、活性層とＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層をエピタキシャル成長させることによって、ドーパントの拡散を界面で止め、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層に高濃度にドープされたドーパントが拡散して活性層に到達することを抑制することができる。
これによって、ダブルヘテロ構造中、特に基板外周部のキャリア濃度が基板内周部に比べて高くなること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の小さな発光素子を製造できる化合物半導体基板を得ることができる。
【００１５】
ここで、前記セットバック層を、前記活性層のすぐ上にエピタキシャル成長させることが好ましい（請求項６）。
このように、活性層上にセットバック層をエピタキシャル成長させれば、ドーパントの拡散を止めるための界面を活性層のすぐ近くに形成することができ、また更に上クラッド層からのドーパントの拡散も抑制することができる。このため、活性層にドーパントが拡散することを強く抑制することができ、活性層中のキャリア濃度が基板面内で不均一になることをより抑制することができる。
【００１６】
また、前記上クラッド層と前記ＧａＰ窓層との間に、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）からなるＡｌＧａＩｎＰ層をエピタキシャル成長させることが好ましい（請求項７）。
このように、上クラッド層とＧａＰ窓層との間にも、ドーパントの拡散を抑制する界面を有するＡｌＧａＩｎＰ層をエピタキシャル成長させることによって、より強くＧａＰ窓層からのドーパントの拡散を抑制することができる。
【００１７】
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８）、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】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ダブルヘテロ構造中の活性層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】
【００１９】
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。
【００２０】
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、組成の異なる層同士が接する面である界面でドーパントの拡散を止めることによって、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からのドーパントの拡散を防止し、そのような界面を少なくとも２以上有するセットバック層を活性層とＧａＰ窓層の間に設けることによって、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層から活性層へのドーパントとの拡散を防止でき、これによって活性層の面内キャリア濃度を均一に保つことができることを発見し、本発明を完成させた。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明の化合物半導体基板１０は、例えば、ＧａＡｓ基板１１上に、ＧａＡｓからなるＧａＡｓバッファ層１２、（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。
そしてダブルヘテロ構造は、少なくとも、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。
また活性層１５ｂとＧａＰ窓層１７との間、例えば活性層１５ｂと上クラッド層１５ｃとの間に、セットバック層１３を有するものである。
このセットバック層１３は、例えば、組成の異なる薄膜層１３ａ、１３ｂ同士が接する界面１４を、少なくとも２以上有するものである。すなわち組成の異なる薄膜層を少なくとも３層以上有すればよい。
【００２３】
このように、活性層とＧａＰ窓層との間に、組成の異なる層同士が接する界面を少なくとも２以上有するセットバック層が設けられた化合物半導体基板は、ダブルヘテロ構造、特に基板外周部に多く存在する欠陥に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を抑制されたものとなっている。
これは、活性層とＧａＰ窓層の間に設けられたセットバック層中の界面にドーパントを留めさせることによるものであり、このため、本発明の化合物半導体基板はダブルヘテロ構造の活性層へドーパントが拡散することが抑制されたものとなる。これによって活性層のキャリア濃度が面内で不均一になることを抑制することができ、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することができる。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。
【００２４】
ここでセットバック層とは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１）からなり、上クラッド層や下クラッド層よりＡｌ比ｘが同じか小さい層のことをいう。
【００２５】
このセットバック層１３は、活性層１５ｂの直上に設けられたもの、つまり活性層１５ｂと上クラッド層１５ｃとの間に形成されたものとすることができる。
このように、セットバック層を活性層の直上に設けることによって、上クラッド層から活性層へのドーパントの拡散も抑制することができ、よって活性層のキャリア濃度が均一な化合物半導体基板とすることができる。
【００２６】
このセットバック層１３に少なくとも２以上の界面１４を形成するためには、組成の異なる２つの層を１ペアとして、複数ペア形成することによって形成することが望ましい。
このように、組成の異なる２つの層を交互に積層させることで形成されたものとすれば、容易に製造することができ、低コストで製造でき、安価な化合物半導体基板とすることができる。
【００２７】
また、上クラッド層１５ｃとＧａＰ窓層１７との間に、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）層を有するものとすることができる。
このように、上クラッド層とＧａＰ窓層の間にも、少なくとも２以上の界面を有するＡｌＧａＩｎＰ層を設けることによって、ＧａＰ窓層からのドーパントの拡散をより抑制することができる。
【００２８】
そして、界面１４は、少なくとも１９以上あることが望ましい。
このように、界面を少なくとも１９以上有したものであれば、セットバック層中の界面によってドーパントの拡散を強力に抑制することができるため、活性層へドーパントが拡散することをより確実に抑制することができる。従って、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。
【００２９】
上記例示では、セットバック層１３を組成の異なる２つの薄膜層１３ａ、１３ｂを交互に積層させた場合について示したが、もちろんこれに限定されるものではなく、組成の異なる薄膜層が少なくとも３層以上形成された化合物半導体基板であれば、界面が２以上となり本発明の目的を達成することができる。
【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。
【００３２】
その後、このＧａＡｓバッファ層１２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。
【００３３】
そして、活性層１５ｂをエピタキシャル成長した後、ＧａＰ窓層１７をエピタキシャル成長させる前に、所望の位置に、少なくとも２以上の界面を有するセットバック層１３をエピタキシャル成長させる。
このように、活性層とＧａＰ窓層との間に、ドーパントの拡散を止めるための界面を少なくとも２以上有するセットバック層をエピタキシャル成長させることによって、ドーパントが高濃度にドープされたＧａＰ窓層から、ダブルヘテロ構造、特に活性層の基板外周部に存在する欠陥にドーパントが拡散することを抑制することができる。これによって活性層のキャリア濃度が面内で不均一になることを防止することができ、従って発光特性が良好な発光素子を製造することのできる半導体基板を得ることができる。
【００３４】
ここで、この複数界面を有するセットバック層の形成には、組成の異なる２つの層を１ペアとして、複数ペア形成することによって形成することが望ましい。
このように、組成の異なる２つの層を交互に積層させたことで形成されたものとすれば、容易に製造することができ、低コストで製造でき、安価な化合物半導体基板とすることができる。
【００３５】
また、ドーパントの拡散を止めるためのセットバック層１３の界面１４の数は、ＧａＰ窓層１７や上クラッド層１５ｃのキャリア濃度によって必要な界面の数が異なる。
例えば、ＧａＰ窓層１７のキャリア濃度が高ければ（３×１０１８／ｃｍ３以上）、ドーパントの拡散を抑制するために、少なくとも界面が１９以上あることが望ましい。これに対してキャリア濃度が低い場合（３×１０１７／ｃｍ３以下）、少なくとも２以上あればドーパントの拡散を十分に抑制することができる。
【００３６】
更に、セットバック層１３を活性層１５ｂのすぐ上にエピタキシャル成長させることができる。
このように、セットバック層を活性層に隣接するように形成することによって、セットバック層の上に上クラッド層を形成することになる。これによって、ＧａＰ窓層のみならず、上クラッド層にドープされたドーパントが活性層へ拡散することも抑制することができる。従って、活性層のキャリア濃度を面内で不均一になることをより強く抑制することができる。
【００３７】
そして、図２に示すように、少なくとも２以上の界面を有する（ＡｌｘａＧａ１−ｘａ）ｙａＩｎ１−ｙａＰ（ただし、０≦ｘａ≦１、０＜ｙａ＜１）層１８を、上クラッド層１５ｃとＧａＰ窓層１７の間にエピタキシャル成長させることができる。
このように、上クラッド層とＧａＰ窓層との間にも界面を有するＡｌＧａＩｎＰ層を設けた化合物半導体基板１０’であれば、ＧａＰ窓層から活性層へのドーパントの拡散をより強く抑制することができる。
【００３８】
またこの２以上の界面を有するＡｌＧａＩｎＰ層の形成も、前述のように、組成の異なる２つの層１８ａ、１８ｂを交互に積層させることが望ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
このとき、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。
【００４２】
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、こ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】
【００４３】
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。
【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。
まずシリコンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる層を下クラッド層として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層をエピタキシャル成長させた。
その後、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。
【００４５】
そして、セットバック層として、ＭＯＶＰＥ法によって、活性層上に、ノンドープ、厚さ０．０４μｍのＡｌ０．７ＧａＩｎＰからなる層と、ノンドープ、厚さ０．０４μｍのＡｌ０．５ＧａＩｎＰからなる層を、交互に積層させ、計２０層エピタキシャル成長させた。この時の各層の厚さは全て０．０４μｍとした。
そしてＭｇドープのＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層を形成した。
【００４６】
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。
【００４７】
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Ｍｇドープ、厚さ２．５μｍのｐ型ＧａＰ層を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。
【００４８】
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。
【００４９】
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（オリフラ）の反対に位置するＯＵＴからの距離とした。また縦軸は、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を８５℃の雰囲気に設置し、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とした。また縦軸は、発光素子に通電を開始した直後のＣＥＮＴＥＲの位置の発光素子の輝度を１００としたときの１００ｈｒ後の発光輝度の割合とした。
【００５０】
（実施例２）
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。
【００５１】
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。
まずシリコンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる層を下クラッド層として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層をエピタキシャル成長させた。その後、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。
【００５２】
そして、ＭＯＶＰＥ法によって、活性層上に、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる層をエピタキシャル成長させた。
そしてＭｇドープのＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層を形成した。
【００５３】
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。
【００５４】
以上のようにしてダブルヘテロ構造を形成した後、セットバック層として、ノンドープ、０．０３μｍのＡｌ０．６ＧａＩｎＰからなる層と、ノンドープ、０．０３μｍのＡｌＩｎＰからなる層の１ペアを計１０ペアで構成されたＡｌＧａＩｎＰ層をエピタキシャル成長させ、更にこの上にＭｇドープ、厚さ２．４４μｍのｐ型ＧａＰ層を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。
【００５５】
この後、実施例１と同様に発光素子を作製して同様の評価を行った。その結果も図５、６に示す。
【００５６】
（比較例）
図３に示すように、セットバック層２３をＡｌ０．６ＧａＩｎＰからなる単層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２０を製造した。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２１を用意し、その上にＭＯＶＰＥ法によってＧａＡｓバッファ層２２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。
【００５７】
次に、ＭＯＶＰＥ法によってＧａＡｓバッファ層２２上に、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰから成るダブルヘテロ構造２５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２６をＭＯＶＰＥ法により形成した。
また、活性層と上クラッド層を形成する間に、ノンドープ、厚さ０．７μｍのＡｌ０．６ＧａＩｎＰからなるセットバック層２３をエピタキシャル成長させた。
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２７をエピタキシャル成長させて、化合物半導体基板２０を製造した。この時の成長条件は実施例１と同様とした。
【００５８】
この後、実施例１同様に発光素子を製造し、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。
【００５９】
図５に示すように、比較例１の化合物半導体基板に比べ、実施例１，２の化合物半導体基板は活性層中のキャリア濃度が均一であることが判った。つまり界面を有するセットバック層の存在によって、ＧａＰ窓層や上クラッド層、ＧａＰ層からのドーパントの拡散が抑制されていることが判った。
【００６０】
そして図６に示すように、実施例１の発光素子は、化合物半導体基板の内周部と外周部から作製されたものの差が比較例の発光素子に比べて小さいことが判った。つまり活性層面内のキャリア濃度が均一であるために、発光寿命も均一な発光素子を製造することのできる化合物半導体基板であることが判った。しかも、内周部と外周部共に長寿命であった。
また実施例２の発光素子も比較例の発光素子に比べて発光寿命（ライフ）が均一であり、実施例１同様、面内のキャリア濃度が均一であり、従って発光寿命も均一な発光素子であることが判った。
【００６１】
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】
【００６２】
【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】実施例１，２と比較例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】実施例１，２と比較例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】
【００６３】
１…発光素子、  ２…電極、
１０，１０’，２０…化合物半導体基板、
１１，２１…ＧａＡｓ基板、
１２，２２…ＧａＡｓバッファ層、
１３，２３…セットバック層
１３ａ，１３ｂ…薄膜層、
１４…界面、
１５，２５…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、
１６，２６…ＧａＰ層、
１７，２７…ＧａＰ窓層、
１８…ＡｌＧａＩｎＰ層、
１８ａ，１８ｂ…薄膜層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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