(57)【要約】【課題】蓄積された製造技術やノウハウを活かしつつ、ｐ型不純物の拡散を抑えた発光素子用エピタキシャルウェハを提供する。【解決手段】ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、ｎ型クラッド層３、活性層５、ｐ型クラッド層７及びｐ型ＧａＡｓキャップ層８を有する発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、ｐ型クラッド層７は、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層７ａと、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層７ｂとを有し、かつｐ型クラッド層７は、Ｃドープ層７ａが活性層５に近い側に形成され、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８のｐ型不純物はＺｎであり、活性層５中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度は、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層したダブルヘテロ構造を有する発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記ｐ型クラッド層は、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層と、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層とを有し、かつ前記ｐ型クラッド層は、前記Ｃドープ層が前記活性層に近い側に形成され、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層のｐ型不純物はＺｎであり、前記活性層中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度は、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハ。
【請求項２】
前記Ｃドープ層のＣ原子濃度は、１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であり、前記Ｍｇドープ層のＭｇ原子濃度は、５．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下である請求項１に記載の発光素子用エピタキシャルウェハ。
【請求項３】
前記ｐ型クラッド層は、前記Ｃドープ層と前記Ｍｇドープ層とからなる２層構造であり、前記Ｃドープ層の厚さが前記Ｍｇドープ層の厚さに対して５％以上６０％以下である請求項１又は２に記載の発光素子用エピタキシャルウェハ。
【請求項４】
ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層したダブルヘテロ構造を有する発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記ｐ型クラッド層が、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層と、ＺｎをドーピングしたＺｎドープ層とからなる２層構造であることを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハ。
【請求項５】
加熱されたｎ型ＧａＡｓ基板に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を有するダブルヘテロ構造及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を有するエピタキシャル層を成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法において、
前記活性層に近い側から順にｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層を成長させて前記ｐ型クラッド層を形成し、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層のｐ型不純物をＺｎとして形成して、前記活性層中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度が、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下となるようにすることを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項６】
前記Ｃドープ層の成長時に、ドーパント原料ガスとしてＣＢｒ4を供給し、前記Ｍｇドープ層の成長時に、ドーパント原料ガスとしてＣｐ2Ｍｇを供給する請求項５に記載の発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にレーザーダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体を用いた赤色のＬＤは、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔａｉｌ  Ｄｉｓｃ）の読み書き用の光源として広く用いられている。
【０００３】
このＬＤに用いられるＡｌＧａＩｎＰ系の発光素子用エピタキシャルウェハは、図３に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層１０１、アンドープのガイド層１０２、アンドープの活性層１０３、アンドープのガイド層１０４、ｐ型クラッド層１０５及びｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６を順次積層して形成される。
【０００４】
従来ｐ型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）１０５の成長時には、ｎ型ＧａＡｓ基板１００に、ＤＥＺ（ジエチル亜鉛）、ＤＭＺ（ジメチル亜鉛）などをドーピング原料（ドーパント原料ガス）として流し、ｐ型不純物であるＺｎ（亜鉛）を含有させてｐ型クラッド層１０５を成長させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、従来の発光素子用エピタキシャルウェハにおいては、ｐ型クラッド層１０５にｐ型不純物としてＺｎを含有させていたが、Ｚｎは拡散性が高く、近傍層に拡散してしまう。
【０００６】
Ｚｎが拡散すると、（１）ｐ型クラッド層１０５の深さ方向のキャリア濃度（Ｚｎ濃度）が不均一になる、（２）近傍層にあたる活性層１０３にＺｎが入り込んでしまう、といった問題が生じるため、（１）、（２）の状態のエピタキシャルウェハをデバイス加工してＬＤを作製すると、ＬＤの特性が悪化し、例えば、重要なデバイス特性である動作電流値Ｉopが上昇してしまう。
【０００７】
動作電流値Ｉopが上昇するとＬＤの信頼性の低下、寿命の低下を引き起こすおそれがあるので大きな問題である。
【０００８】
この問題を低減させるために、ｐ型クラッド層１０５のｐ型不純物として、比較的拡散が小さいＭｇ（マグネシウム）を用いた発光素子用エピタキシャルウェハが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、本発明者は、ｐ型不純物として、さらに拡散が小さいＣ（炭素）を用いた発光素子用エピタキシャルウェハを提案した（特願２００７−２８１９４１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５９２０号公報
【特許文献２】特開２００７−９６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
拡散の度合いは、Ｃ＜Ｍｇ＜Ｚｎである。よって活性層１０３へのｐ型不純物の拡散を抑制する意味ではＣが最適であるが、従来Ｍｇ又はＺｎを用いた発光素子用エピタキシャルウェハから製造される発光素子において、ある程度活性層１０３へのｐ型不純物の拡散があることを前提に素子化プロセスが設定されているため、極端に拡散がなくなると従来のプロセス設定が使用できなくなる問題があった。
【００１１】
すなわち、蓄積された製造技術やノウハウを活用するためには、ｐ型不純物の拡散を抑制しつつも、ある程度ｐ型不純物を拡散させる必要がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、蓄積された製造技術やノウハウを活かしつつ、ｐ型不純物の拡散を抑えた発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層したダブルヘテロ構造を有する発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記ｐ型クラッド層は、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層と、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層とを有し、かつ前記ｐ型クラッド層は、前記Ｃドープ層が前記活性層に近い側に形成され、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層のｐ型不純物はＺｎであり、前記活性層中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度は、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下である発光素子用エピタキシャルウェハである。
【００１４】
請求項２の発明は、前記Ｃドープ層のＣ原子濃度は、１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であり、前記Ｍｇドープ層のＭｇ原子濃度は、５．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下である請求項１に記載の発光素子用エピタキシャルウェハである。
【００１５】
請求項３の発明は、前記ｐ型クラッド層は、前記Ｃドープ層と前記Ｍｇドープ層とからなる２層構造であり、前記Ｃドープ層の厚さが前記Ｍｇドープ層の厚さに対して５％以上６０％以下である請求項１又は２に記載の発光素子用エピタキシャルウェハである。
【００１６】
請求項４の発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層したダブルヘテロ構造を有する発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記ｐ型クラッド層が、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層と、ＺｎをドーピングしたＺｎドープ層とからなる２層構造である発光素子用エピタキシャルウェハである。
【００１７】
請求項５の発明は、加熱されたｎ型ＧａＡｓ基板に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を有するダブルヘテロ構造及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を有するエピタキシャル層を成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法において、前記活性層に近い側から順にｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層を成長させて前記ｐ型クラッド層を形成し、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層のｐ型不純物をＺｎとして形成して、前記活性層中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度が、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下となるようにする発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１８】
請求項６の発明は、前記Ｃドープ層の成長時に、ドーパント原料ガスとしてＣＢｒ4を供給し、前記Ｍｇドープ層の成長時に、ドーパント原料ガスとしてＣｐ2Ｍｇを供給する請求項５に記載の発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来の製造技術を活かしつつ、ｐ型不純物の拡散を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の発光素子用エピタキシャルウェハの一例を示す概略的な断面構造図である。
【図２】実施例及び比較例の発光素子用エピタキシャルウェハのｐ型クラッド層から活性層付近のドーパント原料濃度分布を示す図である。
【図３】従来の発光素子用エピタキシャルウェハの概略的な断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２２】
図１は、本発明の発光素子用エピタキシャルウェハの一例を示す概略的な断面構造図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明の発光素子用エピタキシャルウェハ１は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層３、アンドープのガイド層４、アンドープの活性層５、アンドープのガイド層６、ｐ型クラッド層７及びｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順次積層したダブルヘテロ構造を有する。また、図示していないが、エッチングや蒸着などにより、例えば、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８上の一部にｐ側電極が、またｎ型ＧａＡｓ基板２側にｎ側電極がそれぞれ形成される。ｎ型クラッド層３には、ｎ型不純物としてＳｉ（シリコン）がドープされており、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８には、ｐ型不純物としてＺｎ（亜鉛）がドープされている。このとき、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８のｐ型不純物としてＺｎと共にＣ（炭素）を混合添加するとよい。これにより、ｐ型不純物であるＺｎの絶対量が少なくて済み、またＭｇとＺｎの相互拡散を抑制することができる。
【００２４】
活性層５中のＣ原子濃度、Ｍｇ原子濃度、Ｚｎ原子濃度は、それぞれ５．０×１０15ｃｍ-3以下、１．０×１０16ｃｍ-3以上１．６×１０16ｃｍ-3以下、１．１×１０16ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であるとよい。
【００２５】
ｐ型クラッド層７は、ｐ型不純物としてＣをドーピングしたＣドープ層７ａと、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層７ｂとからなる２層構造に構成される。
【００２６】
このとき、Ｃドープ層７ａが活性層５に近い側に形成されるようにするとよい。これは、Ｃドープ層７ａが活性層５に近い側に形成されるようにすることで、Ｃドープ層７ａが活性層５へのＭｇの拡散を防止するバリア層として働き、Ｍｇの拡散によってよりデバイス特性に影響を与えやすい活性層５へのＭｇの拡散を防ぎ、デバイス特性の低下を最小限に抑制することができるからである。
【００２７】
また、Ｃドープ層７ａのＣ原子濃度が１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であるとよく、Ｍｇドープ層７ｂのＭｇ原子濃度が５．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下であるとよい。
【００２８】
さらに、Ｃドープ層７ａの厚さがＭｇドープ層７ｂの厚さ（例えば１６μｍ）に対して５％以上６０％以下であるとよい。これは、Ｃドープ層７ａの厚さがＭｇドープ層７ｂの厚さに対して５％よりも薄いと、Ｍｇの拡散を十分に抑制することができず、また６０％よりも厚いと、Ｍｇの拡散がほぼなくなってしまい、従来用いていた素子化プロセスのプロセス設定を変更しなければならない場合があるからである。
【００２９】
この発光素子用エピタキシャルウェハ１の製造には、ＭＯＶＰＥ法が用いられる。すなわち、気相成長装置内に設置したｎ型ＧａＡｓ基板２を加熱し、加熱したｎ型ＧａＡｓ基板２に、各エピタキシャル層に必要なIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス及びドーパント原料ガスを適宜供給し、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、III−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル層を順次成長させて形成する。
【００３０】
III族原料ガスとしては、例えば、Ａｌ（ＣＨ3）3（ＴＭＡ：トリメチルアルミニウム）、Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3、Ｇａ（ＣＨ3）3（ＴＭＧ：トリメチルガリウム）、Ｇａ（Ｃ2Ｈ5）3、Ｉｎ（ＣＨ3）3（ＴＭＩ：トリメチルインジウム）、Ｉｎ（Ｃ2Ｈ5）3を用い、又はこれらを組み合わせて用いる。
【００３１】
また、Ｖ族原料ガスとしては、例えば、ＰＨ3（フォスフィン）、ＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィン）、ＡｓＨ3（アルシン）、Ａｓ（ＣＨ3）3、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）、ＮＨ3（アンモニア）を用い、又はこれらを組み合わせて用いる。
【００３２】
キャリアガスとしては、Ｈ2（水素）、Ｎ2（窒素）もしくはＡｒ（アルゴン）を用い、又はこれらを組み合わせて用いる。
【００３３】
ｎ型ドーパント原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）、ＳｉＨ4（シラン）、Ｈ2Ｓｅ、Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）2を用い、又はこれらを組み合わせて用いる。
【００３４】
ｐ型ドーパントのＣのドーピングとしては、III族原料ガスとＶ族原料ガスとのＶ／III比の調整による有機金属原料からのオートドーピング、又は成長温度の調整による有機金属原料からのオートドーピング、又はＣＢｒ4（四臭化炭素）ガスを用いる方法がある。
【００３５】
ｐ型ドーパントのＭｇのドーピングとしては、Ｃｐ2Ｍｇを用いる。ｐ型ドーパントのＺｎのドーピングとしては、ＤＥＺ（ジエチル亜鉛）、ＤＭＺ（ジメチル亜鉛）を用いる。
【００３６】
本発明では、ｐ型クラッド層７がＣをドーピングしたＣドープ層７ａと、ＭｇをドーピングしたＭｇドープ層７ｂとの２層構造としている。ＣはＭｇよりも拡散が少ないため、Ｍｇドーピングのみに比べて、ｐ型クラッド層７の近傍層である活性層５への拡散を低減できる。
【００３７】
本発明の発光素子用エピタキシャルウェハ１では、ｐ型クラッド層７を、拡散しやすいＭｇをドーピングしたＭｇドープ層７ｂと拡散しにくいＣをドーピングしたＣドープ層７ａとの２層構造にすることで、ｐ型クラッド層７からのＭｇの拡散を抑えて、ｐ型クラッド層７におけるキャリア濃度の均一性を保つようにしている。
【００３８】
特に、Ｃドープ層７ａが活性層５に近い側に形成されるようにすることで、Ｃドープ層７ａが活性層５へのＭｇの拡散を抑止するバリア層として働き、Ｍｇの拡散によってよりデバイス特性に影響を与えやすい活性層５へのＭｇの拡散を抑制し、デバイス特性の低下を最小限に抑えることができる。
【００３９】
また、発光素子用エピタキシャルウェハ１では、Ｃドープ層７ａのＣ原子濃度を１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下、Ｍｇドープ層７ｂのＭｇ原子濃度を５．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０18ｃｍ-3以下とし、Ｃドープ層７ａの厚さをＭｇドープ層７ｂの厚さに対して５％以上６０％以下にすることで、ｐ型クラッド層７からの活性層５へのＭｇの拡散を所望の範囲にすることができる。
【００４０】
例えば、適度に拡散させたい場合（つまり、活性層５中のＭｇ原子濃度を高くする場合）は、Ｃドープ層７ａの厚さや原子濃度を小さくするように調整すればよい。すなわち、従来の素子化プロセスを用いるためには活性層５へのＭｇの拡散を調整する必要があるが、Ｃドープ層７ａの厚さや原子濃度を小さくするように調整することで調整すればよい。
【００４１】
よって、本発明の発光素子用エピタキシャルウェハ１を用いることにより、従来の素子化プロセスを大きく変更することなく、動作電流値Ｉopが低く、信頼性が高い高寿命の発光素子を得ることができる。
【００４２】
また、従来のようにｐ型クラッド層のｐ型不純物にＺｎ又はＭｇを用いた場合には、Ｚｎ又はＭｇの活性層への拡散によって結晶性が悪化し、その結果、フォトルミネッセンス（ＰＬ）測定を行って評価すると、Ｚｎ又はＭｇドーピング量の増加に伴って発光スペクトルの半値幅が急激に増大してしまう。
【００４３】
従来にあっては、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を４．０×１０17ｃｍ-3程度に低く抑えていた。しかし、ｐ型クラッド層のキャリア濃度が低いと、動作電流値Ｉopが悪化してしまう。
【００４４】
これに対して、本発明では、ｐ型クラッド層７のキャリア濃度を９．０×１０17ｃｍ-3以上としても、Ｃドープ層７ａ内で拡散の多くを終息させることができる。よって、活性層５への拡散が少なく、拡散による結晶性の悪化を抑制でき、ＰＬ発光の半値幅を低く維持することができる。
【００４５】
本実施の形態においては、ｐ型クラッド層７を、Ｃドープ層７ａとＭｇドープ層７ｂの２層構造としたが、Ｃドープ層７ａとｐ型不純物としてＺｎをドーピングしたＺｎドープ層の２層構造としてもよい。
【００４６】
また、ｐ型クラッド層７のＣドープ層７ａとＭｇドープ層７ｂとの間にアンドープ層を設けてもよいし、Ｍｇドープ層７ｂを、Ｃ＋Ｍｇの混合添加により形成してもよい。
【００４７】
また、本実施の形態において、ｎ型ＧａＡｓ基板２とｎ型クラッド層３との間にバッファ層を設けたり、ガイド層４、６を省いたり、活性層５を多重量子井戸構造に変更したり、あるいはｐ型ＧａＡｓキャップ層８をＡｌＧａＡｓ、ＧａＰなどの他のｐ型半導体層に変更したりするなど種々に変更可能である。
【実施例】
【００４８】
（実施例）
本実施例では、一例としてＤＶＤの読み書き用の光源として用いられる赤色レーザーダイオード用のＬＤ用エピタキシャルウェハを作製した。その構造は図１に示した発光素子用エピタキシャルウェハ１の構造と同様である。
【００４９】
本実施例のＬＤ用エピタキシャルウェハは、ｎ型ＧａＡｓ基板２（厚さ５００μｍ、目標とするキャリア濃度８．０×１０17ｃｍ-3）上に、Ｓｉドープのｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるｎ型クラッド層３（厚さ２．５μｍ、目標とするキャリア濃度８．０×１０17ｃｍ-3）、アンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるガイド層４（厚さ０．０２μｍ）、アンドープ（Ａｌ0.05Ｇａ0.95）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる活性層５、アンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるガイド層６（厚さ０．０２μｍ）、Ｃドープのｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5ＰからなるＣドープ層７ａ（厚さ０．４μｍ、目標とするキャリア濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、Ｍｇドープのｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5ＰからなるＭｇドープ層７ｂ（厚さ１．６μｍ、目標とするキャリア濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、Ｃ及びＺｎドープのｐ型ＧａＡｓキャップ層８（厚さ１．５μｍ、目標とするキャリア濃度３．０×１０19ｃｍ-3）のエピタキシャル層を順次積層したものである。
【００５０】
このＬＤ用エピタキシャルウェハは、気相成長装置の反応炉内にｎ型ＧａＡｓ基板２を設置し、ＭＯＶＰＥ法を用いて作製した。成長温度（ｎ型ＧａＡｓ基板２に対向する面に設置した放射温度計で測定したｎ型ＧａＡｓ基板２の表面温度）は８００℃、成長圧力（反応炉内の圧力）は約１０６６６Ｐａ（８０Ｔｏｒｒ）、キャリアガスは水素である。
【００５１】
各エピタキシャル層の成長時に供給した原料流量は次の通りである。
【００５２】
ｎ型クラッド層３では、ＴＭＧ：０．０１２（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００４（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２（Ｌ／分）、Ｓｉ2Ｈ6：０．５１（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５３】
ガイド層４では、ＴＭＧ：０．０１４（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００３（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５４】
活性層５では、ＴＭＧ：０．０１６（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００２（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２４（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５５】
ガイド層６では、ＴＭＧ：０．０１４（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００３（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５６】
Ｃドープ層７ａでは、ＴＭＧ：０．０１２（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００４（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２（Ｌ／分）、ＣＢｒ4：０．０５５（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５７】
Ｍｇドープ層７ｂでは、ＴＭＧ：０．０１（Ｌ／分）、ＴＭＡ：０．００５（Ｌ／分）、ＴＭＩ：０．０２（Ｌ／分）、Ｃｐ2Ｍｇ：０．０６５（Ｌ／分）、ＰＨ3：１．８（Ｌ／分）である。
【００５８】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層８では、ＴＭＧ：０．０１２（Ｌ／分）、ＣＢｒ4：０．０５（Ｌ／分）、ＤＥＺ：０．２（Ｌ／分）、ＡｓＨ3：２（Ｌ／分）である。
【００５９】
（比較例）
比較例として、ｐ型クラッド層を、Ｍｇドープのｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるｐ型クラッド層に変更したＬＤ用エピタキシャルウェハを作製した。実施例との相違点は、ｐ型クラッド層の構造のみであり、他の成長条件は全て同じである。
【００６０】
（実施例と比較例の比較検討）
実施例及び比較例のＬＤ用エピタキシャルウェハに対して、ｐ型クラッド層から活性層にかけてドーパント原料濃度分布を測定した。その結果を図２に示す。
【００６１】
図２に示すように、実施例では比較例よりも活性層でのＭｇ濃度が低くなっている。
【００６２】
実施例も比較例もｐ型クラッド層の目標とするキャリア濃度は１．０×１０18ｃｍ-3としたが、比較例のｐ型クラッド層では、ガイド層に接して設けられる位置までＭｇをドーピングしているため、拡散により活性層まで多くのＭｇが到達している。
【００６３】
これに対し実施例では、ガイド層６の手前１５ｎｍでＭｇドーピングからＣドーピングに切り替えているため、Ｃドープ層７ａ中でＭｇは十分に減衰し、活性層５への到達が制御される。
【００６４】
実施例と比較例のＬＤ用エピタキシャルウェハからＬＤを作製し、動作電流値Ｉopを測定したところ、実施例のＬＤ用エピタキシャルウェハから作製したＬＤの動作電流値Ｉopは６７（ｍＡ）、比較例のＬＤ用エピタキシャルウェハから作製したＬＤの動作電流値Ｉopは８０（ｍＡ）であった。
【００６５】
以上より、実施例のＬＤ用エピタキシャルウェハでは、ＬＤの動作電流値Ｉopを低く抑えることができ、ＬＤの信頼性・長寿命化が図れることが確認された。
【００６６】
また、実施例のＬＤ用エピタキシャルウェハでは、Ｃドープ層７ａの厚さやキャリア濃度をＭｇの拡散が最適となるように調整しているため、素子化プロセスのプロセス設定に変更の必要はなく、蓄積された製造技術やノウハウを活かしつつ、ｐ型不純物の拡散を抑えることができた。
【００６７】
本実施例では、ＬＤ用エピタキシャルウェハについて述べたが、本発明を他の発光素子用エピタキシャルウェハ、例えばＬＥＤ用エピタキシャルウェハなどに適用しても同様に、発光素子の信頼性・長寿命化が図れる。
【符号の説明】
【００６８】
１  発光素子用エピタキシャルウェハ
２  ｎ型ＧａＡｓ基板
３  ｎ型クラッド層
５  活性層
７  ｐ型クラッド層
７ａ  Ｃドープ層
７ｂ  Ｍｇドープ層
８  ｐ型ＧａＡｓキャップ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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