【事件の表示】
　特許第３３４９４０６号「半導体発光素子及びその製造方法」の請求項１ないし７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３４９４０６号の請求項１ないし４に係る特許を取り消す。
【理　由】
【1】手続の経緯
　特許第3349406号の請求項1〜7に係る発明についての出願は、平成9年8月29日に出願され、平成14年9月13日に設定登録され、その後、渡部千鶴子より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知に対して、平成15年10月6日に訂正請求がなされたものである。
　
【2】訂正の適否についての判断
【2-1】訂正の要旨
　特許権者が求めている訂正の内容は、明細書の特許請求の範囲の記載を、
「【特許請求の範囲】
【請求項1】 GaAs基板上に第1導電型の第1クラッド層と第2導電型の第2クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)系材料からなり、該活性層の導電型がp型であり、そのキャリア濃度が1×1017cm-3より大きく5×1017cm-3以下の発光ダイオードであり、
　前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられており、
　前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層と異なる導電型を有する電流阻止層が設けられている、半導体発光素子。
【請求項2】GaAs基板上に第1導電型の第1クラッド層と第2導電型の第2クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)系材料からなり、該活性層の導電型がp型であり、そのキャリア濃度が1×1017cm-3より大きく5×1017cm-3以下の発光ダイオードであり、
　前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられており、
　前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層が設けられている、半導体発光素子。
【請求項3】 前記活性層のキャリア濃度が、2×1017cm-3以上で5×1017cm-3以下である請求項1または2に記載の半導体発光素子。
【請求項4】 前記活性層のp型ドーパントが、Zn、Mg、Be、Hg、Cd、Si又はCからなる請求項1請求項1〜3のいずれかに記載の半導体発光素子。」
と訂正するものである。
　
【2-2】訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正された請求項1は、訂正前の請求項5(訂正前の請求項1を引用したもの)の構成とすることにより、特許請求の範囲を限定して減縮したものであり、訂正された請求項2は、訂正前の請求項6(訂正前の請求項1を引用したもの)の構成とすることにより、特許請求の範囲を限定して減縮したものであり、請求項3についての訂正は、訂正前の請求項6(訂正前の請求項2、4を引用したもの)の構成とすることにより、特許請求の範囲を限定して減縮したものであり、請求項4についての訂正は、訂正前の請求項5(訂正前の請求項3を引用したもの)の構成又は訂正前の請求項6(訂正前の請求項3を引用したもの)の構成とすることにより、特許請求の範囲を限定して減縮したものである。
　よって、上記訂正は特許請求の範囲を減縮することを目的として、特許明細書に記載された範囲内においてする訂正である。
　また、これらの訂正は実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　
【2-3】むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第120条の4第2項ただし書き、並びに第3項で準用する同法126条第2項及び第3項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
【3】特許異議の申立てについての判断
【3-1】特許異議申立ての概要
　異議申立人は、訂正前の本件の請求項1〜7に係る発明について、異議申立書に記載された理由により、本件の請求項1〜4、7に係る発明は、本件の出願前公知の刊行物1に記載された発明であり、また、異議申立書に記載された理由により、請求項1〜7に係る発明は、本件の出願前公知の刊行物1〜4に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件の訂正前の請求項1〜7に係る発明の特許は、特許法第113条第2号に該当するので取り消すべきものである旨主張している。
刊行物1:特開平6-90020号公報 
刊行物2:特開平2-257677号公報
刊行物3:特開平3-171679号公報
刊行物4:特開平4-212479号公報
　当審が通知した取消理由も、特許異議申立の理由と同趣旨である。
　
【3-2】本件発明
　本件の請求項1〜4に係る発明(以下、順に「本件発明1」〜「本件発明4」という。)は、前記「【2-1】訂正の要旨」に記載したとおりである。
　
【3-3】刊行物1、2、4の記載事項
刊行物1:特開平6-90020号公報
【特許請求の範囲】
「【特許請求の範囲】
【請求項1】 化合物半導体基板上にエピタキシャル成長発光層を積載した発光ダイオードにおいて、基板と反対側の発光層の上に電気抵抗の高いエピタキシャル成長層と電気抵抗の低いエピタキシャル成長層とを具備したことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項2】 高電気抵抗層と低電気抵抗層の抵抗率の比が50以上であることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード。
【請求項3】 GaAs基板上に、GaInPを活性層としAlGaInPをクラッド層とするダブルヘテロ構造の発光層を有し、該発光構造層の上に抵抗率1〜100Ω の高電気抵抗AlGaInP層と抵抗率が1〜1×10-3Ωcmの低電気抵抗AlGaInP層とを順次積層したことを特徴とする発光ダイオード。」
【0005】〜【0006】
　「【0005】その為このMOCVD成長法で得られた結晶性に優れたエピタキシャル成長膜を使用した発光ダイオードは、厚い電流拡散層が利用できず上部電極からの電流が発光ダイオードの発光層全体に拡散しないため、電極の周辺部しか発光しないという欠点があった。
【0006】【課題を解決するための手段】本発明では、化合物半導体基板上にエピタキシャル成長発光層を積載した発光ダイオードにおいて、発光層の上に電気抵抗の高い高抵抗層と電気抵抗の低い低抵抗層とを具備させて、上部電極からの電流が発光層全体に拡散するようにした。」
「【0009】図1の3と4は抵抗率の異なる電流拡散層であって、電極が形成し易やすくかつ発光した光を吸収しないものである必要がある。…」
【0016】〜【0017】
　「【0016】
【実施例】本発明の実施例を示して具体的に説明する。GaAs基板上にMOCVD法によりInGaPを活性層とし、AlInGaPをクラッド層とするダブルヘテロ構造と、これに隣接する電流拡散層を有するLED用エピタキシャルウェハーを作った。各層の構成は表1の通りである。又このウェハーの構造を図2に示す。41は低抵抗のp-AlInGaP層、31は高抵抗のp-AlInGaP層で、両者の抵抗率の比は200にしてある。
【0017】
【表1】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　」
　
刊行物2:特開平2-257677号公報
【特許請求の範囲】
　「GaAs基板上に、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層からなるIn1-y(Ga1-xAlx)yP系材(0≦x≦1、0≦y≦1)のダブルヘテロ接合部を積層してなる半導体発光素子において、前記活性層の導電型が基板の導電型と異なることを特徴とする半導体ダイオード。」
3頁右上欄1行〜13行
　「第1図に本発明の一実施例にかかるp型の活性層を用いる発光ダイオードの概略構造を断面図で示す。図中、1はn-GaAs基板…、膜厚0.5μmのp-In0.5(Ga0.55Al0.45)0.5P活性層4(Znドープ:5×1016cm-3)、…が順次積層形成されている。」
　
刊行物4:特開平4-212479号公報
【特許請求の範囲】
　「【特許請求の範囲】
【請求項1】 半導体基板上に形成された、InGaAlP系材料からなる活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上の一部に形成された第1の電極と、基板のダブルヘテロ構造部と反対側面に形成された第2の電極とを具備し、前記活性層はキャリア濃度1×1017cm-3以下のp型又はキャリア濃度5×1016cm-3以下のn型であり、且つ該活性層の厚さを0.15〜0.75μmの範囲に設定してなることを特徴とする半導体発光装置。」
【0030】〜【0031】
　「【0030】図5に示した構造において、31は第1導電型半導体基板であり、この基板31上には第1導電型のバッファ層32,反射層33及び透明バッファ層34が成長形成されている。透明バッファ層34上には、下部クラッド層(第1導電型クラッド層)35,活性層36及び上部クラッド層(第2導電型クラッド層)37からなるダブルヘテロ構造部が形成されている。
【0031】ダブルヘテロ構造部上には、第2導電型の電流拡散層38が成長形成され、電流拡散層38上の一部には第2導電型のコンタクト層39が形成されている。また、ダブルヘテロ構造部と電流拡散層38との界面には、コンタクト層39に対応する位置に第1導電型の電流阻止層40が形成されている。そして、コンタクト層39上に上部電極41が形成され、基板31の下面に下部電極42が形成されている。」
【0063】
　「【0063】電流拡散層38は、電極41によって光取り出しができない電極直下以外へ電流を広げるためのものである。電流拡散層38は発光波長に対し、吸収係数の十分小さい透明な材料からなる。例えばペレットの大きさを300μm角、電極を直径150μm程度の円形とし、発光波長を590nmとするとき、キャリア濃度3×1018cm-3のp-Ga0.3 Al0.7 Asを厚さ15μm設けることによって、電流の広がりはチップ全体に渡り、これを設けない場合の約30倍程度高い発光効率が得られた。」
【0073】〜【0077】
　「【0073】上部電極41はAuZn/Auからなり、ペレットに電流注入を行うと共に、ワイヤボンディングのためのパッドとなる。電極41はペレット全体に電流を広げるのに有効である、発光を遮断しないようにすることが重要である。
【0074】電流阻止層は40は、電極41によって光取り出しができない電極直下以外へ電流を広げるためのものである。即ち、電極41の直下の一部又は全部に電流注入を妨げる働きをする層を挿入することで、電極直下への無効な電流注入を回避するものである。電流阻止層40は、電極41と活性層36の間にあればよい。例えば、前記図5に示すように上部クラッド層37と電流拡散層38との間、また図20(a)に示すように電流拡散層38の内部、電流拡散層38とコンタクト39との間、さらに図20(b)に示すようにコンタクト層39と電極41との間いずれでもかまわない。このとき、電流阻止層40の直下へ回り込む電流を低減するためには、なるべく活性層36に近い位置にあることが望ましい。
【0075】電流阻止層40としては、上部クラッド層37と反対の導電型を持つ半導体、例えばn-GaAs,n-GaAlAs,n-InGaP,n-InAlP,n-InGaAlPなど、或いは高抵抗の半導体、例えばGaAs,InGaP,GaAlAs,InGaAlP,InAlPなどを用いることができる。また、上部クラッド層37と同じ導電型を持ち、それと接する層との間にヘテロ接合による障壁を乗り越えるための過剰な電圧降下を必要とする構造をもつ半導体層、例えばp-GaAs/p-InGaAlP,p-GaAs/p-InAlP,p-GaAlAs/p-InGaAlP,p-GaAlAs/p-InAlPなど或いは絶縁物、例えばSiO2 ,Al2 O3 ,Si3 N4 などであれば使用することが可能である。
【0076】電流阻止層40を発光波長に対して透明な材料とすることで、発光をより有効に取り出すことができる。即ち、電極41の直下を含む領域に発光波長に対し透明な電流阻止層40を設けることによって電極直下への無効電流を減らし、また電流阻止層40の直下へ回り込んだ電流による発光を吸収の影響を受けること無く外部に取り出すことができる。
【0077】本実施例では例えばペレットの大きさを300μm角、電極を直径150μmの円形、発光波長を590nmとするときn-In1-Y (Ga1-XAlX)YPの組成表記(x,y)において、x=0.7,y=0.5を電流阻止層40として、上部クラッド層37と電流拡散層38の間に挿入した。電流阻止層40の濃度は1×1018cm-3、厚さは150nmとした。また、その形状は電極41を含む180μmの直径とした。このとき、電極41の直下へは電流は殆ど注入されず、ここでの発光が電極41に隠されても、発光効率には影響しなかった。また、電流阻止層40の直下へ回り込んだ電流による発光は、透明な電流阻止層40を通して外部に取り出されるため、無効電流にはならなかった。なお、電流阻止層40は、これを挿入しないことが発光効率に対し、大きなデメリットにならない場合は、特に設けなくてもよい。」
　
【3-4】対比・判断
【3-4-1】本件発明1
　刊行物1には、その記載からみて以下の技術事項(以下、「引用発明」という。)が記載されている。
　「GaAs基板1上にn-AlInGaPクラッド層21、p-AlInGaPクラッド層23とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層がp-InGaP系材料からなり、該活性層の導電型がp型であり、そのキャリア濃度が2×1017cm-3の発光ダイオードであり、
　前記ダブルヘテロ構造部上に電流拡散層として発光した光を吸収しない層41、31が設けられており、
　前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極5、6が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上にある半導体発光ダイオード。」
　ここで、引用発明における「電流拡散層として発光した光を吸収しない層41、31」は、発光した光を吸収しないから、発光層である活性層よりもバンドギャップが大きいことは明らかである。また、活性層InGaPにおけるIn、Ga、Pの組成比は、それらで3元系の化合物半導体を構成するように選ばれるから、GayIn1-yP(0＜y＜1)であることも明らかである。
　従って、両者は、「GaAs基板上に第1導電型の第1クラッド層と第2導電型の第2クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が(AlxGa1-x)yIn1-yP(x=0、0＜y＜1)系材料からなり、該活性層の導電型がp型であり、そのキャリア濃度が2×1017cm-3の発光ダイオードであり、
　前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられており、
　前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上にある、半導体発光素子。」の点で一致し、以下の点で相違する。
　
相違点1
　そこで、
相違点1
　そして、
相違点1
　よって、本件発明1は、刊行物1、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-4-2】本件発明2
　本件発明2は、本件発明1の構成である「電流拡散層と異なる導電型」の「電流阻止層」を、「電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層」に変更したものである。
　したがって、本件発明2と引用発明とを対比すると、以下の
相違点2
　
相違点2:
　そこで、
相違点2
　そして、
相違点2
　よって、本件発明2は、刊行物1、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-4-3】本件発明3
　本件発明3は、本件発明1又は2の活性層のキャリア濃度の範囲「1×1017cm-3より大きく5×1017cm-3以下」を「2×1017cm-3以上で5×1017cm-3以下」とさらに限定したものである。
　しかし、引用発明の活性層のキャリア濃度は2×1017cm-3であり、濃度2×1017cm-3の点で両者は一致する。
　したがって、本件発明3と引用発明とを比較すると、前記
相違点1
　よって、「【3-4-1】本件発明1」で説明した理由により、本件発明3は、刊行物1、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-4-4】本件発明4
　本件発明4は、本件発明1、2又は3の活性層のp型ドーパントを「Zn、Mg、Be、Hg、Cd、Si又はC」と限定したものである。
　したがって、本件発明4と引用発明とを比較すると、前記
相違点1
相違点3
　
相違点3
　そこで
相違点3
　なお、
相違点1
　そして、
相違点1、3
　よって、本件発明4は、刊行物1、2、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-5】むすび
　以上のとおり、本件の請求項1〜4に係る発明は、特許法第29条第2項の規定により特許を受けることができないものに対して特許されたものであるものであるから、特許法第113条第2号に該当し、取り消すべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年１１月２７日（２００３．１１．２７）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
半導体発光素子及びその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ＧａＡｓ基板上に第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料からなり、該活性層の導電型がｐ型であり、そのキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく５×１０１７ｃｍ−３以下の発光ダイオードで
あり、
　
前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられており、
　
前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層と異なる導電型を有する電流阻止層が設けられている、
　【請求項２】　ＧａＡｓ基板上に第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料からなり、該活性層の導電型がｐ型であり、そのキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく５×１０１７ｃｍ−３以下の発光ダイオードで
あり、
　
前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられており、
　
前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層が設けられている、
　【請求項３】　前記活性層のキャリア濃度が、２×１０１７ｃｍ−３以上で５×１０１７ｃｍ−３以下である
請求項１または２
　【請求項４】　前記活性層のｐ型ドーパントが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｓｉ又はＣからなる
請求項１〜３のいずれかに
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体材料を用いた半導体発光素子及びその製造方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】従来、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料を用いた半導体発光素子は可視領域用の発光素子として用いられている。その理由は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料においてはＧａＡｓ基板と格子整合が可能であること、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の中で最も直接遷移のバンドギャップが大きいこと等の特徴を有しているためである。特に、半導体レーザ及び発光ダイオードとして５５０ｎｍから６９０ｎｍの範囲で直接遷移型の発光を行うため、高い発光効率を得ることができる。
　【０００３】しかし、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子を短波長領域で用いるためには活性層のＡｌ組成を大きくする必要があり、高い発光効率を得ることが困難であった。このため、発光効率を向上させるべく活性層のキャリア濃度を最適化した半導体発光素子が報告されている。
　【０００４】例えば特公平５−７２１１８号には、活性層にＳｉをドーピングしてｎ導電型としたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子が報告されている。この第１の従来例は、成長中にｐ型クラッド層からのドーパントが活性層に拡散するのを低減することを目的としている。
　【０００５】しかし、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる活性層にＳｉをドーピングした場合、成長中にｐ型クラッド層からドーパントが活性層に拡散するのを低減することはできるものの活性層中のＳｉによりｎ導電型における深い準位が発生し、それに起因する非発光中心が増加すること、及び少数キャリアである正孔の拡散長が低下することなどにより、発光効率が低減するという問題があった。
　【０００６】この問題点を解決するために、例えば特開平４−２１２４７９号には、図１９に示すようなＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた発光ダイオードが記載されている。
　【０００７】この発光ダイオードは、ｎ型ＧａＡｓ基板１８１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１８３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１８４及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１８５からなるダブルヘテロ構造部が設けられ、その上にＰ型ＡｌＧａＡｓ電流拡散層１８７が設けられている。ｐ型ＡｌＧａＡｓ電流拡散層１８７の中央部上にはｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８８が設けられ、その上にｐ型電極１８１１が設けられている。ｎ型基板１８１側には全面にｎ型電極１８１０が設けられている。
　【０００８】この第２の従来例においては、活性層１８４を、キャリア濃度１×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型、又はキャリア濃度５×１０１６ｃｍ−３以下のｎ型に設定してある。
　【０００９】その理由として、活性層１８４をキャリア濃度１×１０１７ｃｍ−３以上のｐ型、又はキャリア濃度５×１０１６ｃｍ−３以上のｎ型となるようにドーピングした場合、非発光中心が形成されて発光効率が低下するため、活性層のキャリア濃度をこの範囲に限定する必要があるとしている。
　【００１０】このように活性層のキャリア濃度を設定することにより、活性層のＡｌ組成比ｘ＝０．５とした発光波長５６５ｎｍ（緑）の発光ダイオードにおいて、ＤＣ２０ｍＡで発光効率が０．７％程度であり、従来の１０倍の発光効率が得られたと記載されている。
　【００１１】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年においてはさらなる高輝度化が要求されており、上記第２の従来例においても発光効率が不十分で輝度が低いという問題点があった。その理由として、キャリア濃度を低減することで非発光中心を低減することができるものの発光再結合中心も増加しないため、発光効率を増加できないことが考えられる。
　【００１２】例えば、発光波長５６５ｎｍ（緑）の発光ダイオードでは発光効率がたかだか０．７％程度であり、無効電流を減らす構造を採用して実際にモールドした素子においても光度１カンデラ程度で充分な輝度ではなく、さらなる発光効率及び輝度の改善が求められている。なお、上記第２の従来例のように活性層のキャリア濃度を設定した場合、無効電流を減らす構造を採用して実際にモールドした素子において、発光波長５５５ｎｍ（緑色）では光度１カンデラ、発光波長５７０ｎｍ（黄緑色）では光度３カンデラ、発光波長５９０ｎｍ（黄色）では光度７カンデラ、発光波長６１０ｎｍ（オレンジ色）では光度１０カンデラ程度であった。
　【００１３】また、上記第１及び第２の従来例のいずれにおいても素子の信頼性が充分に得られていないという問題点がある。
　【００１４】例えば、活性層のキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３程度に低いと、通電中に活性層のキャリア濃度による発光再結合寿命が変化して非発光再結合として作用するようになるため、初期に比べて光度が劣化傾向になる。また、活性層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３程度に高いと、非発光中心として働いていたｐ型ドーパントが発光再結合として作用するようになるため、初期に比べて通電により光度が良化傾向になる。よって、素子の信頼性を充分に得るためにキャリア濃度を一定の範囲に設定することが求められている。
　【００１５】さらに、通信等の用途で必要とされる半導体発光素子においては、その応答性についても問題点がある。例えばＡｌＧａＩｎＰ系材料の場合、活性層のキャリア濃度が１×１０１６ｃｍ−３程度であると再結合確率が１×１０−１０ｃｍ３ｓｅｃ−１程度であるので、発光再結合による再結合寿命が約３０ｎｓｅｃ程度にしかならなず、応答特性もそれにつれて遅くなる。このため、近年の高速光通信の用途に用いるのには問題があった。
　【００１６】本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、発光効率、信頼性及び応答性を大幅に改善することができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
　【００１７】
　【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子は、ＧａＡｓ基板上に第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層とで活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子であって、該活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料からなり、該活性層の導電型がｐ型であり、そのキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく５×１０１７ｃｍ−３以下の発光ダイオードであり、そのことにより上記目的が達成される。
　【００１８】前記活性層のキャリア濃度が、２×１０１７ｃｍ−３以上で５×１０１７ｃｍ−３以下であってもよい。
　【００１９】
　【００２０】
　【００２１】前記活性層のｐ型ドーパントが、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｓｉ又はＣからなってもよい。
　【００２２】前記ダブルヘテロ構造部上に前記活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層が設けられている構成としてもよい。
　【００２３】前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層と異なる導電型を有する電流阻止層が設けられている構成としてもよい。
　【００２４】前記基板、前記ダブルヘテロ構造部及び前記電流拡散層を挟んで一対の電極が設けられ、該電流拡散層側の電極が該電流拡散層の中央部上又は周縁部上にあり、該ダブルヘテロ構造部上に該電流拡散層を挟んで該電流拡散層側の電極と対向するように、該電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層が設けられている構成としてもよい。
　【００２５】本発明の半導体発光素子の製造方法は、ＧａＡｓ基板上に第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層とで、導電型がｐ型であり、そのキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下である活性層を挟んだダブルヘテロ構造部を有する半導体発光素子を製造する方法であって、該活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料からなり、ＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するｐ型ドーパントの供給モル流量の比を０．００１以上にしたＭＯＣＶＤ法により該活性層を成長させる工程を含み、そのことにより上記目的が達成される。
　【００２６】以下、本発明の作用について説明する。
　【００２７】本発明にあっては活性層がｐ型であるので、後述する図２に示すように、Ｓｉドーピングによりｎ型とした従来例の半導体発光素子のように非発光中心濃度が増加することなくドーパントが活性化し、キャリア濃度を増加させることができる。また、ｐ型活性層のキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下であることにより、後述する図２、図６および図９に示すように発光効率が向上する。
　【００２８】ｐ型活性層のキャリア濃度を２×１０１７ｃｍ−３以上で５×１０１７ｃｍ−３以下にすることにより発光再結合中心の濃度が通電中に変動しないため、後述する図４、図７および図１０に示すように素子の信頼性が改善される。
　【００２９】ｐ型活性層のキャリア濃度が５×１０１７ｃｍ−３以上で２×１０１８ｃｍ−３以下であれば、再結合確率が１×１０−１０ｃｍ３ｓｅｃ−１程度であっても後述する図１２に示すように発光再結合による再結合寿命が２０ｎｓｅｃ〜５ｎｓｅｃに向上するので、光通信用発光ダイオードとして充分な応答特性が得られる。また、この程度のキャリア濃度であればドーピングによる非発光再結合濃度もそれほど増加せず、輝度が減少することはない。
　【００３０】活性層のｐ型ドーパントとしては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｓｉ又はＣなど、ｐ型の導電性となるドーパントであればいずれも使用可能である。
　【００３１】活性層としては（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系材料を用いることができる。
　【００３２】ダブルヘテロ構造部上に活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層を設けることにより、電流を広い領域に拡散させて発光領域を広げることができるので、さらに発光効率が改善される。
　【００３３】電流拡散層とは異なる導電型の電流阻止層又は電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層を、電流拡散層を挟んで電流拡散層側の電極と対向するように設けると、電流拡散層において電流阻止層の非形成部に電流が導かれるので発光効率が向上する。例えば、電極を電流拡散層の中央部上に設けてその電極に対向するように電流阻止層を設けると、活性層の周縁部の広い領域に電流が導かれて発光領域が広がるので発光効率が改善されると共に、電極の非形成部である周縁部からの光の取り出し効率が向上する。また、電極を電流拡散層の周縁部上に設けてその電極に対向するように電流阻止層を設けると、活性層の中央部に電流が導かれて電流密度が増加するので発光効率が改善されると共に、電極の非形成部である中央部からの光の取り出し効率が向上する。
　【００３４】本発明において、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により活性層を成長させる場合、ＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するｐ型ドーパントの供給モル流量の比を０．００１以上にすることにより、キャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下のｐ型活性層を成長させることができる。また、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法によっても、キャリア濃度１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下のｐ型活性層を成長させることができる。
　【００３５】
　【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　【００３６】（実施形態１）この実施形態１では、活性層のｐ型ドーパントとしてＺｎを用いたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体発光素子について説明する。
　【００３７】図１に、実施形態１の半導体発光素子の断面図を示す。
　【００３８】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。その上にｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層６が設けられている。ｐ型電流拡散層６の中央部上にはｐ型電極１１が設けられ、ｎ型基板１側には全面にｎ型電極１０が設けられている。
　【００３９】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【００４０】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５及びｐ型ＧａＰ電流拡散層６を順次積層成長する。
　【００４１】ここで、活性層４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を５×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を０．２に設定して成長を行った。
　【００４２】次に、ｐ型電流拡散層６の中央部上にｐ型電極１１を形成し、ｎ型基板１側に全面にｎ型電極１０を形成することにより、発光波長５５５ｎｍの緑色発光ダイオードが完成する。
　【００４３】本実施形態においては、活性層４のキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を５×１０１７ｃｍ−３にしているため、発光効率を向上させることができる。このことについて図２および図３を参照しながら説明する。
　【００４４】図２は、活性層にＺｎをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する発光効率（％）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＺｎ濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲では、発光効率が１．２％を上回っており、第２の従来例の半導体発光素子に比べて約２倍の発光効率が得られることがわかる。
　【００４５】ここで、活性層にＺｎをドーピングすることによって発光効率が増加する理由について説明する。
　【００４６】図３は、活性層にＳｉをドーピングしてｎ型にした発光ダイオードとＺｎをドーピングしてｐ型にした発光ダイオードについて、活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する非発光中心濃度ＮＴ（ｃｍ−３）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層にＳｉをドーピングしてｎ型とした場合、Ｓｉ濃度が１×１０１７ｃｍ−３近くになるとＳｉによる深い準位が発生し、それに起因する非発光再結合が増加する。これに対して、活性層にＺｎをドーピングしてｐ型とした場合、Ｚｎ濃度が１×１０１８ｃｍ−３近くになるまで深い準位の発生に起因する非発光再結合が増加していない。
　【００４７】よって、第１の従来例のように、活性層にＳｉをドーピングしてｎ型とした場合、深い準位の発生に起因する非発光再結合が増加して発光効率が減少するが、活性層にＺｎをドーピングしてｐ型とした場合、深い準位の発生に起因する非発光再結合があまり増加しないため、キャリア濃度（Ｚｎ濃度）を１×１０１８ｃｍ−３近くまで増加させて発光中心を増加させることができ、発光効率を向上させることができると考えられる。
　【００４８】また、第２の従来例のように、活性層１８４のキャリア濃度を１×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型又は５×１０１６ｃｍ−３以下のｎ型とした場合には、キャリア濃度が低いので非発光再結合中心は増加しないが、発光再結合中心も増加しないので、発光効率を増加できないと考えられる。
　【００４９】なお、図２に示したように、活性層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３より大きくなると、やや発光効率が減少するが、その理由は、非発光中心が大幅に増加するためと考えられる。
　【００５０】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５５５ｎｍの緑色で光度２カンデラと従来の２倍の光度が得られた。
　【００５１】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、発光効率が増減するだけで、全てのＡｌ組成で発光効率を向上させる効果があった。例えば、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）活性層のＡｌ組成ｘ＝０．４とした発光波長５７０ｎｍの黄緑色で光度５カンデラ、Ａｌ組成ｘ＝０．３とした発光波長５９０ｎｍの黄色で光度１５カンデラ、Ａｌ組成ｘ＝０．２とした発光波長６１０ｎｍのオレンジ色で光度２０カンデラ、Ａｌ組成ｘ＝０とした発光波長６４５ｎｍの赤色で光度３０カンデラと、全ての発光色で従来のほぼ２倍の光度が得られた。
　【００５２】また、本実施形態においては、活性層４のキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を５×１０１７ｃｍ−３にしているため、信頼性を向上させることができる。このことについて図４を参照しながら説明する。
　【００５３】図４は、活性層にＺｎをドーピングした場合について、駆動電流３０ｍＡ、６０℃の条件下で５０００時間経過後の活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する光度劣化率（％）の関係を示すグラフである。ここで、光度劣化率は、初期光度に対する５０００時間経過後の光度の比を示し、光度劣化率が１００％未満では５０００時間経過後の光度が初期光度よりも減少し、光度劣化率が１００％超では５０００時間経過後の光度が初期光度よりも増加しているものとする。この図からわかるように、活性層のＺｎ濃度が２×１０１７ｃｍ−３以上５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲では、光度劣化率が８０％を上回っており、信頼性が大幅に改善されていることがわかる。
　【００５４】その理由は、以下の通りである。すなわち、活性層のキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３程度に低いと、通電中に活性層のキャリア濃度による発光再結合寿命が変化し、非発光再結合として作用するようになるために劣化傾向を示す。これに対して、活性層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３程度に高いと、非発光中心として働いていたｐ型ドーパントが逆に発光再結合として作用するようになるため良化傾向を示す。従って、活性層のＺｎ濃度を２×１０１７ｃｍ−３以上５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲に設定することで、発光再結合寿命が通電中に変動せず、信頼性が大幅に改善されるのである。
　【００５５】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、全てのＡｌ組成で信頼性を向上させる効果があった。例えば、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）活性層のＡｌ組成ｘ＝０．４とした発光波長５７０ｎｍの黄緑色、Ａｌ組成ｘ＝０．３とした発光波長５９０ｎｍの黄色、Ａｌ組成ｘ＝０．２とした発光波長６１０ｎｍのオレンジ色、Ａｌ組成ｘ＝０とした発光波長６４５ｎｍの赤色と、全ての発光色で５０００時間経過後に８０％以上の光度劣化率が得られた。
　【００５６】なお、本実施形態において、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰの組成比ｘ及びｙは適宜変更しても本発明の効果を充分に得ることができた。このことは以下の実施形態についても同様である。
　【００５７】また、半導体発光素子の構造は本実施形態に示したものに限られず、種々の構造の半導体発光素子に適用可能であることは言うまでもない。このことは以下の実施形態についても同様である。
　【００５８】（実施形態２）この実施形態２では、活性層のｐ型ドーパントとしてＭｇを用いたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体発光素子について説明する。
　【００５９】図５に、実施形態２の半導体発光素子の断面図を示す。
　【００６０】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層２２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．７、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層２３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．３、ｙ＝０．５、Ｍｇ濃度３×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層２４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．７、ｙ＝０．５、Ｍｇ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層２５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。その上にｐ型ＧａＰ（例えばＭｇ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層２６が設けられている。ｐ型電流拡散層２６の中央部上にはｐ型電極２１１が設けられ、ｎ型基板２１側には全面にｎ型電極２１０が設けられている。
　【００６１】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【００６２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層２２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層２３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層２４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層２５及びｐ型ＧａＰ電流拡散層２６を順次積層成長する。
　【００６３】ここで、活性層２４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｍｇ濃度）を３×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＭｇの供給モル流量の比を０．１に設定して成長を行った。
　【００６４】次に、ｐ型電流拡散層２６の中央部上にｐ型電極２１１を形成し、ｎ型基板２１側に全面にｎ型電極２１０を形成することにより、発光ダイオードが完成する。
　【００６５】本実施形態においては、活性層２４のキャリア濃度（Ｍｇ濃度）を３×１０１７ｃｍ−３にしているため、発光効率を向上させることができる。このことについて図６を参照しながら説明する。
　【００６６】図６は、活性層にＭｇをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する発光効率（％）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＭｇ濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲では、発光効率が１．２％を上回っており、従来の半導体発光素子に比べて約２倍の発光効率が得られることがわかる。また、活性層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３より大きくなると、やや発光効率が減少する。このような発光効率が得られる理由は、活性層にＺｎをドーピングした場合と同様である。
　【００６７】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５９０ｎｍの黄色で光度１５カンデラと従来のほぼ２倍の光度が得られた。
　【００６８】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、発光効率が増減するだけで、全てのＡｌ組成で発光効率を向上させる効果があった。
　【００６９】また、本実施形態においては、活性層４のキャリア濃度（Ｍｇ濃度）を３×１０１７ｃｍ−３にしているため、信頼性を向上させることができる。このことについて図７を参照しながら説明する。
　【００７０】図７は、活性層にＭｇをドーピングした場合について、駆動電流３０ｍＡ、６０℃の条件下で５０００時間経過後の活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する光度劣化率（％）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＭｇ濃度が２×１０１７ｃｍ−３以上５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲では、光度劣化率が８０％を上回っており、信頼性が大幅に改善されていることがわかる。このように信頼性を改善できる理由は、活性層にＺｎをドーピングした場合と同様である。
　【００７１】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、全てのＡｌ組成で信頼性を向上させる効果があった。
　【００７２】（実施形態３）この実施形態３では、活性層のｐ型ドーパントとしてＢｅを用いたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体発光素子について説明する。
　【００７３】図８に、実施形態３の半導体発光素子の断面図を示す。
　【００７４】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層３２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．７、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層３３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．０５、ｙ＝０．５、Ｂｅ濃度１．２×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層３４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．７、ｙ＝０．５、Ｂｅ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層３５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。その上にｐ型ＧａＰ（例えばＢｅ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層３６が設けられている。ｐ型電流拡散層３６の中央部上にはｐ型電極３１１が設けられ、ｎ型基板３１側には全面にｎ型電極３１０が設けられている。
　【００７５】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【００７６】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、例えばＭＢＥ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層３４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３５及びｐ型ＧａＰ電流拡散層３６を順次積層成長する。
　【００７７】ここで、活性層３４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｂｅ濃度）を１．２×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＢｅの供給モル流量の比を０．００８に設定して成長を行った。
　【００７８】次に、ｐ型電流拡散層３６の中央部上にｐ型電極３１１を形成し、ｎ型基板３１側に全面にｎ型電極３１０を形成することにより、発光ダイオードが完成する。
　【００７９】本実施形態においては、活性層３４のキャリア濃度（Ｂｅ濃度）を１．２×１０１７ｃｍ−３にしているため、発光効率を向上させることができる。このことについて図９を参照しながら説明する。
　【００８０】図９は、活性層にＢｅをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する発光効率（％）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＢｅ濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲では、発光効率が１．２％を上回っており、従来の半導体発光素子に比べて約２倍の発光効率が得られることがわかる。このような発光効率が得られる理由は、活性層にＺｎをドーピングした場合と同様である。
　【００８１】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長６４５ｎｍの赤色で光度３０カンデラの光度が得られた。
　【００８２】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、発光効率が増減するだけで、全てのＡｌ組成で発光効率を向上させる効果があった。
　【００８３】また、本実施形態においては、活性層４のキャリア濃度（Ｂｅ濃度）を１．２×１０１７ｃｍ−３にしているが、Ｂｅ濃度を２×１０１７ｃｍ−３以上５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲では、以下のように信頼性を向上させることができる。このことについて図１０を参照しながら説明する。
　【００８４】図１０は、活性層にＢｅをドーピングした場合について、駆動電流３０ｍＡ、６０℃の条件下で５０００時間経過後の活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する光度劣化率（％）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＢｅ濃度が２×１０１７ｃｍ−３以上５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲では、光度劣化率が８０％を上回っており、信頼性が大幅に改善されていることがわかる。このように信頼性を改善できる理由は、活性層にＺｎをドーピングした場合と同様である。
　【００８５】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、全てのＡｌ組成で信頼性を向上させる効果があった。
　【００８６】なお、上記実施形態１〜３では、ｐ型ドーパントとしてＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅを用いた場合について説明したが、ｐ型の導電性となるドーパントであればいずれを用いても上記実施形態で説明したような発光効率の向上や信頼性の改善効果が得られ、例えば、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｓｉ、Ｃ等のドーパントを用いてもよい。このことは、以下の実施形態でも同様である。
　【００８７】（実施形態４）この実施形態４では、ｐ型活性層のキャリア濃度を５×１０１７ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下としたＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体発光素子について説明する。
　【００８８】図１１に、実施形態４の半導体発光素子の断面図を示す。
　【００８９】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層４２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層４３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．０５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度２×１０１８ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層４４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層４５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。その上にｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層４６が設けられている。ｐ型電流拡散層４６の中央部上にはｐ型電極４１１が設けられ、ｎ型基板４１側には全面にｎ型電極４１０が設けられている。
　【００９０】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【００９１】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層４２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層４３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層４４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層４５及びｐ型ＧａＰ電流拡散層４６を順次積層成長する。
　【００９２】ここで、活性層４４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を２×１０１８ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を２に設定して成長を行った。
　【００９３】次に、ｐ型電流拡散層４６の中央部上にｐ型電極４１１を形成し、ｎ型基板４１側に全面にｎ型電極４１０を形成することにより、発光波長６４５ｎｍの赤色発光ダイオードが完成する。
　【００９４】本実施形態においては、活性層４４のキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を２×１０１８ｃｍ−３にしているので、発光効率を向上させることができる。図２に示したように、活性層のＺｎ濃度が１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲では、発光効率が１．２％を上回っており、従来の半導体発光素子に比べて約２倍の発光効率を得ることができる。
　【００９５】また、本実施形態においては、活性層４４のキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を２×１０１８ｃｍ−３にしているため、応答速度を大幅に改善させることができる。このことについて図１２を参照しながら説明する。
　【００９６】図１２は、活性層にＺｎをドーピングした場合について、駆動電流５０ｍＡ、光出力１ｍＷの条件下での活性層のキャリア濃度（ｃｍ−３）に対する立ち上がり時間（ｎｓｅｃ）の関係を示すグラフである。この図からわかるように、活性層のＺｎ濃度が５×１０１７ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下の範囲では、立ち上がり時間が１５ｎｓｅｃ以下と大幅に速くなり、応答速度が大幅に改善されていることがわかる。
　【００９７】その理由は、以下の通りである。すなわち、活性層のキャリア濃度が増加することにより、再結合確率が１×１０１０ｃｍ３ｓｅｃ−１程度であっても、発光再結合による再結合寿命が２０〜５ｎｓｅｃに向上し、それに伴って立ち上がり時間が改善されるのである。
　【００９８】また、図３に示したように、この程度のキャリア濃度であればドーピングによる非発光再結合もそれほど増加しないため、輝度が減少することはない。
　【００９９】本実施形態の半導体発光素子においては、従来の半導体発光素子に比べて応答速度を大幅に速くすることができ、通信用途等に用いることが可能な大幅に改善された応答特性を得ることができた。
　【０１００】このことは、活性層のＡｌ組成を変化させても変わらず、全てのＡｌ組成で発光効率を向上させると共に応答速度を改善させる効果が得られた。また、ｐ型ドーパントを変化させても変わらず、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｓｉ又はＣ等、ｐ型の導電性となる全てのドーパントで発光効率を向上させると共に応答速度を改善させる効果が得られた。
　【０１０１】（実施形態５）この実施形態５では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の中央部にｎ型電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１０２】図１３に、実施形態５の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１０３】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１２１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１２２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１２３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．４、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度１．０５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１２４及びＰ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１２５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の中央部上にｎ型ＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１２７が設けられ、その上に電流阻止層１２７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１２６が設けられている。ｐ型電流拡散層１２６の中央部上には電流阻止層１２７と対向するようにｐ型電極１２１１が設けられ、ｎ型基板１２１側には全面にｎ型電極１２１０が設けられている。
　【０１０４】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１０５】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１２１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１２２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１２３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１２４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１２５、及び電流阻止層１２７となるｎ型ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１０６】ここで、活性層１２４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を１．０５×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を０．００４に設定して成長を行った。
　【０１０７】次に、ｎ型ＧａＰ層の中央部を残して周縁部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の中央部上にｎ型電流阻止層１２７を形成する。
　【０１０８】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１２７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１２６を成長する。
　【０１０９】その後、ｐ型電流拡散層１２６の中央部上にｐ型電極１２１１を形成し、ｎ型基板１２１側に全面にｎ型電極１２１０を形成することにより、発光波長５７０ｎｍの黄緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１１０】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１２５とｐ型電流拡散層１２６との間の中央部にｎ型ＧａＰ電流阻止層１２７を設けているので、ｐ型電極１２１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１２６においてｎ型電流阻止層１２７の設けられていない周縁部まで広げられる。これによって、発光領域である活性層１２４の広い領域で発光を得ることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。
　【０１１１】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５７０ｎｍの黄緑色で光度９カンデラと従来の３倍の光度が得られた。
　【０１１２】（実施形態６）この実施形態６では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の中央部に高抵抗の電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１１３】図１４に、実施形態６の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１１４】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１３１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１３２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１３３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．４、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度１．５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１３４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１３５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の中央部上に高抵抗のＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１３７が設けられ、その上に電流阻止層１３７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１３６が設けられている。ｐ型電流拡散層１３６の中央部上には電流阻止層１３７と対向するようにｐ型電極１３１１が設けられ、ｎ型基板１３１側には全面にｎ型電極１３１０が設けられている。
　【０１１５】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１１６】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１３１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１３２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１３３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１３４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１３５、及び電流阻止層１３７となる高抵抗ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１１７】ここで、活性層１３４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を１．５×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を０．００５に設定して成長を行った。また、電流阻止層１３７は、ｐ、ｎの導電型に関わらず高抵抗層に設定することができ、例えば、ｐ型又はｎ型のキャリア濃度を低濃度にしてドーピングしたり、ｐ型及びｎ型のドーパントを同時にドーピングしたりすることにより成長させることができる。
　【０１１８】次に、高抵抗ＧａＰ層の中央部を残して周縁部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の中央部上に電流阻止層１３７を形成する。
　【０１１９】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１３７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１３６を成長する。
　【０１２０】その後、ｐ型電流拡散層１３６の中央部上にｐ型電極１３１１を形成し、ｎ型基板１３１側に全面にｎ型電極１３１０を形成することにより、発光波長５７０ｎｍの黄緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１２１】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１３５とｐ型電流拡散層１３６との間の中央部に高抵抗ＧａＰ電流阻止層１３７を設けているので、ｐ型電極１３１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１３６において高抵抗電流阻止層１３７の設けられていない周縁部まで広げられる。これによって、発光領域である活性層１３４の広い領域で発光を得ることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。
　【０１２２】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、実施形態６と同様に、発光波長５７０ｎｍの黄緑色で光度９カンデラと従来の３倍の光度が得られた。
　【０１２３】（実施形態７）この実施形態７では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の周縁部にｎ型電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１２４】図１５に、実施形態７の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１２５】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１４１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１４２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１４３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１４４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１４５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の周縁部上にｎ型ＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１４７が設けられ、その上に電流阻止層１４７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１４６が設けられている。ｐ型電流拡散層１４６の周縁部上には電流阻止層１４７と対向するようにｐ型電極１４１１が設けられ、ｎ型基板１４１側には全面にｎ型電極１４１０が設けられている。
　【０１２６】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１２７】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１４１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１４２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１４３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１４４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１４５、及び電流阻止層１４７となるｎ型ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１２８】ここで、活性層１４４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を５×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を０．２に設定して成長を行った。
　【０１２９】次に、ｎ型ＧａＰ層の周縁部を残して中央部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の周縁部上にｎ型電流阻止層１４７を形成する。
　【０１３０】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１４７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１４６を成長する。
　【０１３１】その後、ｐ型電流拡散層１４６の周縁部上にｐ型電極１４１１を形成し、ｎ型基板１４１側に全面にｎ型電極１４１０を形成することにより、発光波長５５５ｎｍの緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１３２】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１４５とｐ型電流拡散層１４６との間の周縁部にｎ型ＧａＰ電流阻止層１４７を設けているので、ｐ型電極１４１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１４６においてｎ型電流阻止層１４７の設けられていない中央部に集中する。これによって、発光領域である活性層１４４の中央部で電流密度を増加させることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。
　【０１３３】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５５５ｎｍの緑色で光度３．５カンデラと従来の３．５倍の光度が得られた。
　【０１３４】（実施形態８）この実施形態８では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の周縁部に高抵抗の電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１３５】図１６に、実施形態８の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１３６】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１５１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１５２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１５３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度２×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１５４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１５５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の周縁部上に高抵抗のＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１５７が設けられ、その上に電流阻止層１５７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１５６が設けられている。ｐ型電流拡散層１３６の周縁部上には電流阻止層１５７と対向するようにｐ型電極１５１１が設けられ、ｎ型基板１５１側には全面にｎ型電極１５１０が設けられている。
　【０１３７】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１３８】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１５１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１５２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１５３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１５４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１５５、及び電流阻止層１５７となる高抵抗ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１３９】ここで、活性層１５４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を２×１０１７ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を０．０５に設定して成長を行った。また、電流阻止層１５７は、ｐ、ｎの導電型に関わらず高抵抗層に設定することができ、例えば、ｐ型又はｎ型のキャリア濃度を低濃度にしてドーピングしたり、ｐ型及びｎ型のドーパントを同時にドーピングしたりすることにより成長させることができる。
　【０１４０】次に、高抵抗ＧａＰ層の周縁部を残して中央部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の周縁部上に電流阻止層１５７を形成する。
　【０１４１】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１５７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１５６を成長する。
　【０１４２】その後、ｐ型電流拡散層１５６の周縁部上にｐ型電極１５１１を形成し、ｎ型基板１５１側に全面にｎ型電極１５１０を形成することにより、発光波長５５５ｎｍの緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１４３】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１５５とｐ型電流拡散層１５６との間の周縁部に高抵抗のＧａＰ電流阻止層１５７を設けているので、ｐ型電極１５１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１５６において高抵抗電流阻止層１５７の設けられていない中央部に集中する。これによって、発光領域である活性層１５４の中央部で電流密度を増加させることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。
　【０１４４】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、実施形態７と同様に、発光波長５５５ｎｍの緑色で光度３．５カンデラと従来の３．５倍の光度が得られた。
　【０１４５】（実施形態９）この実施形態９では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の中央部にｎ型電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１４６】図１７に、実施形態９の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１４７】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１６１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１６２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１６３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度１×１０１８ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１６４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１６５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の中央部上にｎ型ＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１６７が設けられ、その上に電流阻止層１６７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１６６が設けられている。ｐ型電流拡散層１６６の中央部上には電流阻止層１６７と対向するようにｐ型電極１６１１が設けられ、ｎ型基板１６１側には全面にｎ型電極１６１０が設けられている。
　【０１４８】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１４９】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１６１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１６２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１６３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１６４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１６５、及び電流阻止層１６７となるｎ型ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１５０】ここで、活性層１６４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を１×１０１８ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を１に設定して成長を行った。
　【０１５１】次に、ｎ型ＧａＰ層の中央部を残して周縁部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の中央部上にｎ型電流阻止層１６７を形成する。
　【０１５２】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１６７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１６６を成長する。
　【０１５３】その後、ｐ型電流拡散層１６６の中央部上にｐ型電極１６１１を形成し、ｎ型基板１６１側に全面にｎ型電極１６１０を形成することにより、発光波長５５５ｎｍの緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１５４】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１６５とｐ型電流拡散層１６６との間の中央部にｎ型ＧａＰ電流阻止層１６７を設けているので、ｐ型電極１６１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１６６においてｎ型電流阻止層１６７の設けられていない周縁部まで広げられる。これによって、発光領域である活性層１６４の広い領域で発光を得ることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。また、ｐ型活性層のキャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３にしてあるので、実施形態５に比べて応答速度をさらに速くすることができる。
　【０１５５】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５５５ｎｍの緑色で光度４カンデラと従来の４倍の光度を有する半導体発光素子を安定して製造することができた。
　【０１５６】（実施形態１０）この実施形態１０では、ｐ型クラッド層とｐ型電流拡散層との間の周縁部にｎ型電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子について説明する。
　【０１５７】図１８に、実施形態１０の半導体発光素子の断面図を示す。
　【０１５８】この半導体発光素子は発光ダイオードであり、ｎ型ＧａＡｓ基板１７１上にｎ型ＧａＡｓ（例えばＳｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）バッファ層１７２が設けられ、その上にｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｓｉ濃度５×１０１７ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１７３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．５、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度１×１０１８ｃｍ−３、厚み０．５μｍ）活性層１７４及びｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝１．０、ｙ＝０．５、Ｚｎ濃度１×１０１８ｃｍ−３、厚み１．０μｍ）クラッド層１７５からなるダブルヘテロ構造部が設けられている。そのダブルヘテロ構造部の周縁部上にｎ型ＧａＰ（例えば厚み０．５μｍ）電流阻止層１７７が設けられ、その上に電流阻止層１７７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎ濃度５×１０１８ｃｍ−３、厚み５．０μｍ）電流拡散層１７６が設けられている。ｐ型電流拡散層１７６の周縁部上には電流阻止層１７７と対向するようにｐ型電極１７１１が設けられ、ｎ型基板１７１側には全面にｎ型電極１７１０が設けられている。
　【０１５９】この発光ダイオードは、例えば以下のようにして製造することができる。
　【０１６０】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１７１上に、第１回目の成長工程として、例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓバッファ層１７２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１７３、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ活性層１７４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層１７５、及び電流阻止層１７７となるｎ型ＧａＰ層を順次積層成長する。
　【０１６１】ここで、活性層１７４の成長時には、そのキャリア濃度（Ｚｎ濃度）を１×１０１８ｃｍ−３にするためにＩＩＩ族材料の供給モル流量に対するＺｎの供給モル流量の比を１に設定して成長を行った。
　【０１６２】次に、ｎ型ＧａＰ層の周縁部を残して中央部をエッチング除去することによりダブルヘテロ構造部の周縁部上にｎ型電流阻止層１７７を形成する。
　【０１６３】続いて、第２回目の成長工程として、電流阻止層１７７の形成部及び非形成部にわたってｐ型ＧａＰ電流拡散層１７６を成長する。
　【０１６４】その後、Ｐ型電流拡散層１７６の周縁部上にｐ型電極１７１１を形成し、ｎ型基板１７１側に全面にｎ型電極１７１０を形成することにより、発光波長５５５ｎｍの緑色発光ダイオードが完成する。
　【０１６５】本実施形態においては、ｐ型クラッド層１７５とｐ型電流拡散層１７６との間の周縁部にｎ型ＧａＰ電流阻止層１７７を設けているので、ｐ型電極１７１１から注入された電流がｐ型電流拡散層１７６においてｎ型電流阻止層１７７の設けられていない中央部に集中する。これによって、発光領域である活性層１７４の中央部で電流密度を増加させることができるので、さらに発光効率を向上させることができ、実施形態１の効果をさらに向上させることができる。また、ｐ型活性層のキャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３にしてあるので、実施形態７に比べて応答速度をさらに速くすることができる。
　【０１６６】上記発光ダイオードを樹脂でモールドしたところ、発光波長５５５ｎｍの緑色で光度５カンデラと従来の５倍の光度を有する半導体発光素子を安定して製造することができた。
　【０１６７】
　【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、ｐ型活性層のキャリア濃度を１×１０１７ｃｍ−３より大きく３×１０１８ｃｍ−３以下にすることにより、半導体発光素子の発光効率を向上させて輝度を大幅に改善することができる。
　【０１６８】特に、請求項２に記載の半導体発光素子によれば、ｐ型活性層のキャリア濃度を２×１０１７ｃｍ−３以上で５×１０１７ｃｍ−３以下にしているので、半導体発光素子の発光効率を向上できると共に素子の信頼性を大幅に改善することができる。
　【０１６９】また、請求項３に記載の半導体発光素子によれば、ｐ型活性層のキャリア濃度を５×１０１７ｃｍ−３以上で２×１０１８ｃｍ−３以下にしているので、半導体発光素子の発光効率を向上できると共に応答特性を大幅に改善して、光通信用用途にも用いることができる半導体発光素子を得ることができる。
　【０１７０】本発明において、ダブルヘテロ構造部上に活性層よりもバンドギャップが大きい電流拡散層を設けることにより、さらに発光効率を改善することができる。
　【０１７１】また、電流拡散層とは異なる導電型の電流阻止層又は電流拡散層よりも抵抗の大きい電流阻止層を、電流拡散層を挟んで電流拡散層側の電極と対向するように設けると、電流拡散層において電流阻止層の非形成部に電流が導かれるのでさらに発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】実施形態１の半導体発光素子の断面図である。
　【図２】活性層にＺｎをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する発光効率の関係を示すグラフである。
　【図３】活性層にＳｉをドーピングしてｎ型にした場合とＺｎをドーピングしてｐ型にした場合とについて、活性層のキャリア濃度に対する非発光中心濃度ＮＴの関係を示すグラフである。
　【図４】活性層にＺｎをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する光度劣化率の関係を示すグラフである。
　【図５】実施形態２の半導体発光素子の断面図である。
　【図６】活性層にＭｇをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する発光効率の関係を示すグラフである。
　【図７】活性層にＭｇをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する光度劣化率の関係を示すグラフである。
　【図８】実施形態３の半導体発光素子の断面図である。
　【図９】活性層にＢｅをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する発光効率の関係を示すグラフである。
　【図１０】活性層にＢｅをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する光度劣化率の関係を示すグラフである。
　【図１１】実施形態４の半導体発光素子の断面図である。
　【図１２】活性層にＺｎをドーピングした場合について、活性層のキャリア濃度に対する立ち上がり時間の関係を示すグラフである。
　【図１３】実施形態５の半導体発光素子の断面図である。
　【図１４】実施形態６の半導体発光素子の断面図である。
　【図１５】実施形態７の半導体発光素子の断面図である。
　【図１６】実施形態８の半導体発光素子の断面図である。
　【図１７】実施形態９の半導体発光素子の断面図である。
　【図１８】実施形態１０の半導体発光素子の断面図である。
　【図１９】従来の半導体発光素子の断面図である。
　【符号の説明】
　１、２１、３１、４１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１基板
　２、２２、３２、４２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２バッファ層
　３、２３、３３、４３、１２３、１３３、１４３、１５３、１６３、１７３ｎ型クラッド層
　４、２４、３４、４４、１２４、１３４、１４４、１５４、１６４、１７４活性層
　５、２５、３５、４５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５、１７５ｐ型クラッド層
　６、２６、３６、４６、１２６、１３６、１４６、１５６、１６６、１７６電流拡散層
　１２７、１３７、１４７、１５７、１６７、１７７　電流阻止層
　１０、２１０、３１０、４１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１７１０　ｎ型電極
　１１、２１１、３１１、４１１、１２１１、１３１１、１４１１、１５１１、１６１１、１７１１　ｐ型電極