(57)【要約】【課題】光反射層の成長中に成長炉内に残存したＡｓが、ｎ型クラッド層の成長中に当該クラッド層に混入するのを抑止し、これにより活性層の結晶性を良好にして、高出力、且つ低コストの半導体発光素子を製造する方法を提供することにある。【解決手段】ｎ型半導体基板１上に、低屈折率膜と高屈折率膜を複数ペア積層してｎ型光反射層３を形成し、該ｎ型光反射層の上に、ｎ型クラッド層４、活性層５及びｐ型クラッド層６で構成される発光部を形成し、その上にｐ型電流分散層を形成するIII−Ｖ族半導体発光素子の製造方法において、前記ｎ型光反射層３を構成する低屈折率膜及び高屈折率膜の双方にＡｓを含む材料を用い、且つｎ型光反射層３の成長温度を発光部４、５、６の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長法を用いて、第一導電型基板上に、低屈折率膜と高屈折率膜を複数ペア積層して第一導電型光反射層を形成し、該第一導電型光反射層の上に、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層で構成される発光部を形成し、その上に第二導電型の電流分散層を形成するIII−Ｖ族半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層を構成する低屈折率膜及び高屈折率膜の双方に砒素を含む材料を用い、且つ第一導電型光反射層の成長温度を発光部の成長温度よりも低い成長温度で成長させることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型クラッド層の膜厚を５００nmよりも薄く形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層の層数を３０層以上設けることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層を成長する際に成長炉内に供給する原料ガスのＶ／III比を５０以上とすることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層の一部或いは全ての材料にＡｌXＧａ1-XＡｓ（０≦Ｘ≦１）を用いることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型クラッド層、活性層、第二導電型クラッド層を形成する主たる材料に（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層の成長温度を６５０℃以下とすることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
前記第一導電型光反射層の成長温度を第一導電型クラッド層よりも１０℃以上低くすることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、第一導電型はｎ型、第二導電型はｐ型を意味することを特徴とする半導体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、低順方向電圧、高輝度、高信頼性の半導体発光素子を製造する方法、特に光反射層の成長温度を工夫して発光部へのＡｓの混入を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャルウエハを用いて製造する高輝度の赤色から緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の需要が大幅に伸びている。主な需要は、携帯電話の液晶用バックライト、表示灯、交通用信号灯、自動車のブレーキランプなどである。
【０００３】
ＡｌＧａＩｎＰは、窒化物を除くＶ／III族化合物半導体の中で最大のバンドギャップを有する直接遷移型半導体であり、従来のＧａＰや、ＡｌＧａＡｓなどの間接遷移型半導体を用いた発光ダイオードと比較して、赤色から緑色に相当する可視波長域において高輝度の発光が可能である。
【０００４】
また一般に製造販売されている高輝度発光ダイオードの内部量子効率は極めて高い値にあり、これまで以上の高輝度化を求めるには、内部量子効率を向上させるよりも、外部量子効率を向上させた方が効果的である。そこで、従来、この外部量子効率を向上させる方法がいくつか提案されている。すなわち、特開平３−１１４２７７号公報（特許文献１）には、基板と発光層との間に異なる組成の交互積層膜からなる光反射層を形成する技術が開示され、また特開平１１−８７７６７号公報（特許文献２）には、光反射多層膜を行使する２種類の材料から成る膜の厚みを活性層に近い層ほど厚くすることにより、結晶性の良い部分を活性層の近くに配置する技術が開示され、そして特開平７−８６６３８号公報（特許文献３）には、半導体多層反射膜を基板側の広反射帯域特性を有する第１のブラッグ型反射鏡と高反射率特性を有する第２のブラッグ型反射鏡によって構成する技術が開示されている。
【０００５】
上記特許文献に開示されている発光ダイオードの典型的な構造例を、図５に示す。この図５の全てのエピタキシャル層は、有機金属気相成長法（以降ＭＯＶＰＥ法と書く）によって成長されている。
【０００６】
図５に示すように、従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードは、ｎ型ＧａＡｓ基板（第一導電型基板）１上に、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓバッファ層（第一導電型バッファ層）２、ＤＢＲ層から成るｎ型光反射層（第一導電型光反射層）３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッド層）４、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層（活性層）５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッド層）６、ｐ型ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）８を順次積層し、ｐ型ＧａＰ電流分散層８の表面の一部に第一電極たる表面電極（ｐ側オーミック接触電極）９を、またｎ型基板１の裏面全面に第二電極たる裏面電極（ｎ側共通電極）１０を設けた構造となっている。４、５、６がＡｌＧａＩｎＰ４元ダブルヘテロ構造部分（発光部）をなす。
【０００７】
図５における発光ダイオードでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２が成長され、その上にｎ型光反射層３が積層されている。このｎ型光反射層３は、活性層５からｎ型ＧａＡｓ基板１に向かう光を反対方向へ反射させる役割を担い、これにより、光がｎ型ＧａＡｓ基板１に吸収されることなく発光ダイオードの外部に取り出される。
【０００８】
例えば上記特許文献の開示例では、ｎ型光反射層３を構成する２種類の半導体材料Ａ、Ｂの組み合わせとして、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層とＧａＡｓ層のペアとしたものと、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層と（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層のペアとしたものの、何れかが用いられている。
【０００９】
この第一導電型光反射層３での光反射率を良くするためには、異なる半導体材料Ａ及びＢの屈折率の差が大きければ大きいほど光反射の効果が大きい。つまり屈折率差を考慮すると、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層とＧａＡｓ層のペア、又は、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層のペアで製作した第一導電型光反射層の方が優れている（Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐの屈折率：約３．１８、ＡｌＡｓの屈折率：約３．１１、（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐの屈折率：約３．３８、ＧａＡｓの屈折率は約３．８５）。
【００１０】
しかし、ｎ型光反射層３としてＧａＡｓ層を用いると、発光波長に対して不透明な材料であることから、ＧａＡｓ層でＰＬ発光してしまい、赤外光が放出される。また光吸収により、発光出力の向上が少ないというような問題がある。そこでｎ型光反射層３には、発光波長に対して透明である材料（ＧａＡｓ以外）を選択して用いることが必要である。またｎ型光反射層３は、ＧａＡｓ基板に格子整合する材料である必要がある。
【００１１】
この様な状況下で、発光波長６３０nm帯の発光ダイオードのｎ型光反射層３として、最も屈折率差が大きく取れるのが、ＡｌＡｓとＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓの組み合わせである。
【００１２】
また、上記ｎ型光反射層３は、ペア数が多ければ多いほど、光反射効果は大きくなる。因みにｎ型光反射層３のｎ型ＡｌＡｓ層及びｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ層の各々の膜厚は、ｎ型ＡｌＡｓ層の屈折率をＣ、ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ層の屈折率をＤとすると、発光波長λに対して、λ／４×Ｃ、λ／４×Ｄと設計される。
【特許文献１】特開平３−１１４２７７号公報
【特許文献２】特開平１１−８７７６７号公報
【特許文献３】特開平７−８６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のＡｌＡｓ層とＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ層をペアとしたｎ型光反射層３には、大きな問題があった。それは、活性層５の結晶性を向上させるために、活性層５の下部にあたるｎ型光反射層３の結晶性をよくすべく、当該ｎ型光反射層のＶ／III比を高くして成長させると、発光出力が低くなってしまうと言う問題があった。
【００１４】
また、ｎ型光反射層３のペア数を多くすると、本来ならば発光出力が高くなるはずであるが、逆に発光出力が低くなるという問題があった。
【００１５】
本発明者等が鋭意研究努力した結果、上記のＶ／III比を高くして光反射層を成長すると発光出力が低下するという事象は、次のことが原因で生じることが判った。すなわち、従来の構成では、ｎ型光反射層３の成長中に成長炉内にＡｓが残存し、この残存したＡｓが、次のｎ型クラッド層４の成長中に当該ｎ型クラッド層４に混入し、ｎ型クラッド層４の結晶性が悪くなる。このｎ型クラッド層４の結晶性悪化により、その上の活性層５の結晶性が悪化し、これにより結晶中に欠陥を作り、発光出力が低下する。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、光反射層の成長中に成長炉内に残存したＡｓが、ｎ型クラッド層の成長中に当該クラッド層に混入するのを抑止し、これにより活性層の結晶性を良好にして、高出力、且つ低コストの半導体発光素子を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１８】
請求項１の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、気相成長法を用いて、第一導電型基板上に、低屈折率膜と高屈折率膜を複数ペア積層して第一導電型光反射層を形成し、該第一導電型光反射層の上に、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層で構成される発光部を形成し、その上に第二導電型の電流分散層を形成するIII−Ｖ族半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層を構成する低屈折率膜及び高屈折率膜の双方に砒素（Ａｓ）を含む材料を用い、且つ第一導電型光反射層の成長温度を発光部の成長温度よりも低い成長温度で成長させることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型クラッド層の膜厚を５００nmよりも薄く形成することを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層の層数を３０層以上設けることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層を成長する際に成長炉内に供給する原料ガスのＶ／III比を５０以上とすることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層の一部或いは全ての材料にＡｌXＧａ1-XＡｓ（０≦Ｘ≦１）を用いることを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型クラッド層、活性層、第二導電型クラッド層を形成する主たる材料に（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層の成長温度を６５０℃以下とすることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層の成長温度を第一導電型クラッド層よりも１０℃以上低くすることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、第一導電型はｎ型、第二導電型はｐ型を意味することを特徴とする。
【００２７】
＜発明の要点＞
発明者等は上記課題を解決するべく鋭意努力し研究を行った結果、本発明に到達した。即ち本発明は、第一導電型光反射層３の成長温度を発光部４、５、６よりも低温で成長することにより、当該第一導電型クラッド層４中へのＡｓの混入を低減できることを見出した。
【００２８】
この理由は次のように考えられる。
【００２９】
Ａｓを含む材料から成る第一導電型光反射層を気相成長させる際、その成長材料中のＡｓが炉内に残留する量は、そのときの成長温度が高くなるほど、多くなり、また、成長時間（成長する膜厚）、成長炉内に供給する原料ガスのＶ／III比が多くなるほど、或いは第一導電型光反射層の層数が多くなるほど、多くなる。
【００３０】
そこで、Ａｓを含む材料から成る第一導電型光反射層を、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層で構成される発光部の成長温度よりも低い成長温度（６５０℃以下が好ましい）で成長させると、発光部と同じ成長温度で成長させた場合に較べ、第一導電型光反射層の成長時にその成長材料のＡｓが炉内に残留する量が少なくなる。このため、次の発光部の第一導電型クラッド層４の成長時において、当該第一導電型クラッド層４にＡｓが混入する度合いが少なくなり、第一導電型クラッド層４の結晶性が向上する。この結果、その上に成長する活性層５の結晶性も良くなって、内部量子効率が良くなる。
【００３１】
この作用効果は、第一導電型光反射層を発光部より１０℃以上低い成長温度（６５０℃以下が好ましい）で成長させた場合に顕著となる。
【００３２】
また、上記の作用効果に基づき内部量子効率が良くなることは、次のように、第一導電型クラッド層の膜厚を５００nmよりも薄く形成して、製造コストを下げられることを意味する。すなわち、第一導電型光反射層の成長温度を発光部と同じ成長温度とする従来技術の下では、第一導電型クラッド層の膜厚が５００nmより薄いと、当該第一導電型クラッド層から活性層へのＡｓの混入を抑制することができず、発光出力が低下してしまうため、５００nm以上とする必要がある。しかし本発明では、第一導電型光反射層の成長温度を発光部よりも低温で成長することから、第一導電型クラッド層中へのＡｓ混入を低減し、第一導電型クラッド層の結晶性を向上させ、ひいては活性層の結晶性を向上させて、内部量子効率を良くすることができるので、これにより上記欠点をカバーして発光出力の低下をなくし、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
更にまた、光反射層の成長に用いたＡｓが炉内に残留する程度は、次のように光反射層成長時にＡｓを多量に用いた場合に強くなる。
【００３４】
（１）反射効率を高めるために第一導電型光反射層の層数を３０層以上設けようとして、Ａｓを含む材料から成る低屈折率膜と高屈折率膜の成長を連続して繰り返した場合。
【００３５】
（２）第一導電型光反射層の成長原料ガスのＶ／III比を５０以上としてＶ族元素のＡｓを含む原料ガスを多くした場合。つまり、反応炉内における基板及びサセプタ、更にはその周囲の酸素濃度を、局所的に一段低いレベルまで低減することで、高輝度な半導体発光素子を得ることを目的として、第一導電型光反射層を成長する原料ガスのＶ／III比を、第一導電型クラッド層を成長する原料ガスのＶ／III比よりも低くした場合。
【００３６】
これらの場合においても、本発明に従い、第一導電型光反射層の成長温度を発光部よりも低温で成長することにより、当該発光部の第一導電型クラッド層中へのＡｓ混入を低減できることから、第一導電型クラッド層の結晶性を向上させ、ひいては活性層の結晶性を向上させて、内部量子効率を良くすることができる。
【００３７】
要するに、本発明等は、第一導電型光反射層３の成長温度を発光部を構成する各層４、５、６よりも低温で成長することにより、当該第一導電型クラッド層４中へのＡｓ混入を低減できることを見出した。これにより第一導電型クラッド層４の結晶性が向上し、よって活性層５の結晶性も良くなって、内部量子効率が良くなった。
【００３８】
また、前記してきた製造方法を見出したことにより、第一導電型クラッド層４の膜厚を厚くすることなく、発光出力を高くすることができた。このためコストを上げることなく、高輝度の発光ダイオードを作製できるようになった。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、気相成長法を用いて、第一導電型基板上に、低屈折率膜と高屈折率膜を複数ペア積層して第一導電型光反射層を形成し、該第一導電型光反射層の上に、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層で構成される発光部を形成し、その上に第二導電型電流分散層を形成するIII−Ｖ族半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型光反射層を構成する低屈折率膜及び高屈折率膜の双方にＡｓを含む材料を用い、且つ第一導電型光反射層の成長温度を発光部の成長温度よりも低い成長温度で成長させるので、その成長材料のＡｓが炉内に残留する量が少なくなる。このため、次の発光部の第一導電型クラッド層の成長時において、当該第一導電型クラッド層にＡｓが混入する度合いが少なくなり、第一導電型クラッド層の結晶性が向上する。この結果、その上に成長する活性層の結晶性も良くなって、内部量子効率が良くなる。
【００４０】
また本発明では、上記の如く第一導電型光反射層の成長温度をその他の層の成長温度よりも低くして成長させることにより、内部量子効率が良くなることから、第一導電型クラッド層の膜厚を５００nmより薄くしても発光出力の低下を伴うことが無い。従って第一導電型クラッド層の膜厚を５００nmより薄くして低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００４２】
［実施例］
本発明の一実施例にかかる、図２のような構造の発光波長６３０nm付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウエハを作製した。
【００４３】
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層（膜厚４００nm、キャリア濃度１×１０18cm-3）２、ｎ型光反射層３、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（膜厚４００nm、キャリア濃度１×１０18cm-3）４、アンドープ（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層（膜厚５００nm）５、ｐ型（Ｚｎドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（膜厚３００nm、キャリア濃度５×１０17cm-3）６、ｐ型（Ｚｎドープ）（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ接続層（膜厚７５nm、キャリア濃度４×１０18cm-3）７、ｐ型（Ｚｎドープ）ＧａＰ電流分散層（厚さ１４０００nm、キャリア濃度３×１０18cm-3）８を、ＭＯＶＰＥ法で、順次積層成長させた。因みに前記ｎ型光反射層３は、ＡｌＡｓとＡｌ0.4ＧａＡｓを一対とし、ペア数は２０とした。
【００４４】
図１に成長温度プロファイルを示す。図示するように、ＭＯＶＰＥ成長での成長温度は、前記ｎ型ＧａＡｓバッファ層２からｎ型光反射層３まで（図１の区間Ａ１）の成長温度Ｔ１を６４０℃とし、また前記活性層５からｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ接続層７まで（図１の区間Ａ２）の成長温度Ｔ２は６５０℃とし、そして前記ｐ型ＧａＰ電流分散層８を成長する区間Ｃの成長温度Ｔ３は６６０℃とした。
【００４５】
また温度Ｔ１からＴ２、及び温度Ｔ２からＴ３への昇温区間においては、図１に区間ａ、Ｂとして示す温度安定時間（約５分）を設けた。
【００４６】
その他の成長条件は、成長圧力５０Ｔｏｒｒ、各層の成長速度は０．３〜１．０nm／ｓ、Ｖ／III比は２００で行った。但し、ｎ型光反射層３の成長原料ガスのＶ／III比は１５０とし、ｐ型ＧａＰ電流分散層８の成長原料ガスのＶ／III比は１０とした。
【００４７】
ＭＯＶＰＥ成長において用いる原料としては、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等の有機金属や、アルシン（ＡｓＨ3）、ホスフィン（ＰＨ3）等の水素化物ガスを用いた。
【００４８】
例えばｎ型ＧａＡｓバッファ層２の様なｎ型層の添加物原料としては、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を用いた。またｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層６の様なｐ型層の添加物原料としては、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いた。前記ＤＥＺｎの恒温槽温度は、１０℃とした。その他にｎ型層添加物原料として、シラン（ＳｉＨ4）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、ジメチルテルル（ＤＭＴｅ）を用いることもできる。その他にｐ型層添加物原料として、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用いることもできる。
【００４９】
上記のような成長条件で製造されたエピタキシャルウエハの上面には、第一電極である直径１１０μｍの円形電極（表面電極）９を、マトリックス状に蒸着で形成した。この表面電極９は、ＡｕＢｅ、Ｎｉ、Ａｕを、それぞれ５０nm、１０nm、７００nmの順に蒸着した。更にエピタキシャルウエハ底面には、全面に第二電極である裏面電極１０を形成した。前記裏面電極１０は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ６０nm、１０nm、４００nmの順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイを、窒素ガス雰囲気中４００℃で５分行った。
【００５０】
その後、上記の様にして構成された電極付きＬＥＤ用エピタキシャルウエハを円形の表面電極９が中心になる様に切断し、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードベアチップを作製した。更にこの発光ダイオードベアチップをＴＯ−１８ステム上にマウント（ダイボンディング）し、その後更にマウントされた該発光ダイオードベアチップに、ワイヤボンディングを行い、ＬＥＤ素子（該発光ダイオード）を作製した。
【００５１】
このときのＬＥＤ素子の発光出力は、２．１０ｍＷ（２０ｍＡ通電時）であり、順方向電圧は１．９３Ｖであった。
【００５２】
因みに光反射層３のペア数を１０、１５にしたＬＥＤも作製した。光反射層３のペア数以外は全て上記ＬＥＤと同じである。この光反射層３のペア数と発光出力の関係を、図３に示す。図３から、ペア数増加により、発光出力が向上していることが解る。
【００５３】
［比較例］
比較例として、図２に示した構造の発光波長６３０nm付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウエハを作製した。
【００５４】
エピタキシャル成長方法、エピタキシャル層膜厚、エピタキシャル構造や電極形成方法及びＬＥＤ素子製作方法は、基本的に上記実施例と同じにした。但しｎ型光反射層３の成長温度は６５０℃であり、ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ接続層７までも６５０℃で、一定である。前記ｐ型ＧａＰ電流分散層８は、６６０℃で成長した。つまりｎ型光反射層３と前記ｎ型クラッド層４の成長温度が一定である。
【００５５】
上記のような成長条件で製造されたエピタキシャルウエハに電極を付けてＬＥＤ素子を製作したところ、発光出力は、２０ｍＡ通電時で１．３９ｍＷであった。また順方向電圧は１．９３Ｖであった。
【００５６】
因みに光反射層３のペア数を１０、１５にしたＬＥＤも作製した。該光反射層３のペア数以外は全て、上記と同じである。この例での光反射層３のペア数と発光出力の関係を、図４に示す。図４から、ペア数が増加しても、発光出力が向上しない。逆に、ペア数が１５を超えると、発光出力が低下する。つまりＡｓ量が多くなったことで、炉内残存Ａｓによって、発光出力が低下したことが解る。
【００５７】
このため高輝度のＬＥＤ素子を製作することができなかった。
【００５８】
＜最適条件に付いて＞
第一に、前記ｎ型光反射層３であるが、成長時に供給する原料ガスのＶ／III比が５０より低くなると、結晶性が悪くなるため、５０以上であることが好ましい。また成長温度も６００℃より低くなると、結晶性が悪くなる。このため６００℃以上が、好ましい。
【００５９】
更に前記ｎ型クラッド層４との温度差であるが、１０℃以上あることが好ましい。１０℃より差が少なくなると、Ａｓの影響が現れて発光出力が低下するからである。
【００６０】
よってｎ型光反射層３は、Ｖ／III比５０以上、成長温度６００℃以上、前記ｎ型クラッド層４との成長温度差が１０℃以上であることが好ましい。より好ましくは、Ｖ／III比１００以上、成長温度６２０℃以上、該ｎ型クラッド層４との成長温度差が１５℃以上である。
【００６１】
またｎ型クラッド層４から前記ＧａＰ電流分散層８までの成長温度は、６５０℃以上が好ましい。その訳は、６５０℃以上の方が結晶性が良くなり、発光出力が高くなるからである。
【００６２】
本発明では成長温度を規定したが、成長温度は、装置構成より最適値が変わる。このため成長温度は、一義的に決めることは難しい。
【００６３】
第二に、発光部のｎ型クラッド層４であるが、このｎ型クラッド層４の膜厚を５００nm以上と厚くして行くことにより、活性層５へのＡｓの影響が薄れて行く。このためｎ型クラッド層４の膜厚は、厚くすれば厚くするほど発光出力が向上して行く。しかしこのｎ型クラッド層４の膜厚を厚くすればする程、製造コストが高くなる。よってｎ型クラッド層の膜厚は、従来と同等であることが良い。
【００６４】
＜他の実施例、変形例＞
［変形例１］
本実施例では、発光波長６３０nm帯の赤色ＬＥＤとしたが、同じＡｌＧａＩｎＰ系の材料で製作される発光波長５６０〜６５０nmのＬＥＤでも、同様な効果が得られる。
【００６５】
［変形例２］
実施例では第二導電型決定不純物をＺｎとしたが、Ｍｇにしても同様の効果が得られる。
【００６６】
［変形例３］
実施例では、活性層をバルク構造としたが、多重量子井戸構造でも同様の効果が得られる。
【００６７】
［変形例４］
実施例では、表面電極と金属層の形状は、円形であるが、異形状、例えば四角、菱形、多角形等でも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの成長温度プログラムを示した図である。
【図２】本発明の一実施例及び比較例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの断面構造を示した図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる、光反射層のペア数と発光出力の関係を示した図である。
【図４】比較例１にかかる光反射層のペア数と発光出力の関係を示した図である。
【図５】従来技術にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面構造を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板（第一導電型基板）
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層（第一導電型バッファ層）
３  ｎ型光反射層（第一導電型光反射層）
４  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッド層）
５  アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層（活性層）
６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッド層）
７  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ接続層（第二導電型接続層）
８  ｐ型ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）
９  表面電極（ｐ側オーミック接触電極）
１０  裏面電極（ｎ側共通電極）
【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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