(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層（０≦ｘ≦１）からなる第一のクラッド層と、Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層（０≦ｙ≦１、ｙ＜ｘ）からなるｐ型の活性層と、Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ Ａｓ層（０≦ｚ≦１、ｙ＜ｚ）からなる第二のクラッド層とを接合した発光ダイオードにおいて、
上記ｐ型の活性層にドーパントとして、Ｚｎの元素を単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３となる量、Ｇｅの元素を単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２×１０１８ｃｍ−３となる量、ＺｎとＧｅとの双方が添加されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光ダイオードは基板の伝導型と逆伝導型であって、電流を阻止する役目を持つ電流阻止層を備えることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光ダイオードの素子を１つのチップに複数個備えたことを特徴とする、発光ダイオード。
【請求項４】
前記ｘ、ｙ、ｚが、それぞれ０．３、０．０３、０．３であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項５】
逆方向に５．６６×１０−２Ａ／ｃｍ２通電したときの逆電圧が８Ｖ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
第一のクラッド層とｐ型の活性層と第二のクラッド層とを接合した発光ダイオードの製造方法において、
上記第一のクラッド層としてＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層（０≦ｘ≦１）を成長させた後に、
Ｚｎの元素を、単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３となる量添加するとともに、Ｇｅの元素を、単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２×１０１８ｃｍ−３となる量添加して、上記ｐ型の活性層としてＡｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層（０≦ｙ≦１、ｙ＜ｘ）を成長させ、
上記活性層上に上記第二のクラッド層としてＡｌｚ Ｇａ１−ｚ Ａｓ層（０≦ｚ≦１、ｙ＜ｚ）を成長させることを特徴とする、発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
前記第一のクラッド層を成長させる前に、基板上に電流阻止層を成長させて、所定の箇所の電流阻止層を除去することを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記電流阻止層はＭＯＣＶＤ法で成長させ、前記第一のクラッド層、前記ｐ型活性層及び前記第二のクラッド層はＬＰＥ法で成長させることを特徴とする、請求項７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種光学センサ、各種光学情報処理装置、各種光ポインタなどに使用される発光ダイオードおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）においては、電流を特定の発光領域に集中させて点光源を得たり、発光効率を高めたりする電流阻止型の発光ダイオード、及びそれらを並べて配置した点光源アレイ型の発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１，２参照）。この電流阻止型の発光ダイオードは発光領域に印加される電流密度が高いため、例えば、千時間程度通電すると、素子が劣化して光出力強度が低下する。すなわち信頼性が悪いという問題点がある。
また、素子構造としては、例えばＡｌＧａＡｓ系の場合、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（ここで、０≦ｘ≦１である。）からなる第１のクラッド層と、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層（ここで、０≦ｙ≦１である。）からなる活性層と、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ層（ここで、０≦ｚ≦１である。）からなる第２のクラッド層の少なくとも３層から構成されるダブルヘテロ構造が一般的である。
また、ｐ型活性層に添加するドーパントを亜鉛（Ｚｎ）ではなくゲルマニウム（Ｇｅ）とすることで、千時間経過したときの初期出力に対する相対出力を８０％以上に維持することができ、信頼性を向上できることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９５４０号公報（段落［００４４］、図６及び図８）
【特許文献２】特許第３１８７２７９号公報（段落［００１３］、［００２２］）
【非特許文献１】今本  浩史、柳ケ瀬  雅司、高岡  元章著、「ＡｌＧａＩｎＰ点光源ＬＥＤの信頼性評価」、社団法人電子情報通信学会  信学技報、Ｒ９６−２１（１９９６―１１）ｐ．１１〜１６
【非特許文献２】加藤  俊宏、坂  貴、廣谷  真澄、曽根  豪紀著「ブラック反射鏡を用いた赤外点光源ＬＥＤの開発」、大同工業大学紀要  第３４巻（１９９８）ｐ．１０９〜１１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電流阻止型の発光ダイオードにおいては、ｐ型活性層のドーパントとしてＧｅなどの４族元素を用いた場合、光出力強度および逆電圧特性が不十分であるという課題がある。この課題に対して、ｐ型活性層に添加するＧｅなどの４族元素の量を制御することで、光出力強度は高められるが、通電中の素子の劣化による光出力の低下が大きくなる。すなわち信頼性が低下する。また、逆電圧特性はいずれに調整しても不充分である。
一方、ｐ型活性層のドーパントとしてマグネシウム（Ｍｇ）などの２Ａ族やＺｎなどの２Ｂ族元素を用いると、通電中の光出力の低下が大きい、すなわち信頼性が悪いという課題がある。この課題に対して、ｐ型活性層に添加するＭｇなどの２Ａ族やＺｎなどの２Ｂ族元素の量を制御することで、信頼性はある程度向上させることもできるが、光出力強度が低下する。
【０００５】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、ｐ型活性層のドーパント材料およびその量を制御することで、通電中の光出力強度の変動が少なく、かつ、光出力強度および逆電圧特性に優れた発光ダイオードおよび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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による発光ダイオードは、Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層（０≦ｘ≦１）からなる第一のクラッド層と、Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層（０≦ｙ≦１、ｙ＜ｘ）からなるｐ型の活性層と、Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ Ａｓ層（０≦ｚ≦１、ｙ＜ｚ）からなる第二のクラッド層とを接合した発光ダイオードにおいて、上記ｐ型の活性層にドーパントとして、Ｚｎの元素を単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３となる量、Ｇｅの元素を単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２×１０１８ｃｍ−３となる量、ＺｎとＧｅとの双方が添加されていることを特徴とする。
前記発光ダイオードは、好ましくは、基板の伝導型と逆伝導型であって、電流を阻止する役目を持つ電流阻止層を備える。
上記構成の何れかの発光ダイオードの素子を１つのチップに複数個備えていてもよい。
上記ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ０．３、０．０３、０．３である。
逆方向に５．６６×１０−２Ａ／ｃｍ２通電したときの逆電圧が８Ｖ以上である。
【０００７】
一方、本発明による発光ダイオードの製造方法は、第一のクラッド層とｐ型の活性層と第二のクラッド層とを接合した発光ダイオードの製造方法において、上記第一のクラッド層としてＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層（０≦ｘ≦１）を成長させた後に、Ｚｎの元素を、単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３となる量添加するとともに、Ｇｅの元素を、単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２×１０１８ｃｍ−３となる量添加して、上記ｐ型の活性層としてＡｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層（０≦ｙ≦１、ｙ＜ｘ）を成長させ、上記活性層上に上記第二のクラッド層としてＡｌｚ Ｇａ１−ｚ Ａｓ層（０≦ｚ≦１、ｙ＜ｚ）を成長させることを特徴とする。
好ましくは、前記第一のクラッド層を成長させる前に、基板上に電流阻止層を成長させて、所定の箇所の電流阻止層を除去する。電流阻止層はＭＯＣＶＤ法で成長させ、第一のクラッド層、ｐ型活性層及び第二のクラッド層はＬＰＥ法で成長させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ｐ型活性層のドーパントとして４族元素と２Ａ族または２Ｂ族の元素とを所定量ずつ添加しており、通電中の光出力強度の変動を抑制し、かつ逆電圧特性が高く、光出力強度も高く、ＬＥＤ特性として好ましい特性を発揮する発光ダイオードを提供することができる。特性が向上する理由としては、双方の各元素による効果、すなわち、４族元素のドーパントによる通電中の光出力強度の変動を抑える効果と、２Ａ族または２Ｂ族元素のドーパントによる光出力強度および逆電圧特性が向上する効果とが、互いに補足しあっているものと推察される。また、それぞれを単独で添加したときよりも両方を添加したときの方が通電中の光出力強度の変動が少ない、すなわち信頼性が向上することから、信頼性については何らかの相乗効果もあるものと推察される。さらに、ＬＥＤ構造を電流阻止層上に設け、電流阻止型のＬＥＤとすることで、点光源を得ることができる。
【０００９】
本発明による発光ダイオードの製造方法は、ｐ型活性層を成長させる際に、ドーパントとして、４族元素と、２Ａ族または２Ｂ族の元素とを、それぞれ所定量添加するようにする。これにより、各ドーパントによる相乗効果を奏する発光ダイオードを製造することができる。また、第一のクラッド層、活性層、第二クラッド層を順次成長させる前に、基板にＭＯＣＶＤ法などにより電流阻止層を成長させ、所定の箇所の電流阻止層を除去してから、第一のクラッド層を成長させるので、製造された発光ダイオードは点光源として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
以下では、本発明に係る発光ダイオードとして、電流阻止型の点光源アレイ型発光ダイオードを例にとって説明する。
図１（Ａ）はその点光源アレイ型発光ダイオードの断面構造を示す図で、図１（Ｂ）はその平面図である。即ち、図１（Ｂ）のＸ―Ｘ線に沿った断面図が図１（Ａ）である。点光源アレイ型発光ダイオード２０の各素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、図１に示すように、電流の通路となる凹部４を有する基板１と、基板１の伝導型と逆伝導型で電流を阻止する役目を持つ電流阻止層２と、基板１と同一伝導型のクラッド層５、活性層６、基板１と逆伝導型のクラッド層７のダブルヘテロ接合のＬＥＤ構造とを有する。各素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおいて、基板１上の電流阻止層２のない所定のＬＥＤ構造領域からの発光が、所定の大きさ（Ｌ）の発光部１７から外部へ出射される（図１の上矢印↑参照）。
【００１１】
ここで、点光源アレイ型発光ダイオード２０の各素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、基板１に達する深さまで分離溝８により分離されており、各素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのリーク電流を減少させる構造となっている。この分離溝８は電極１５，１６間の分離も兼ねており、これにより、Ｎ電極１５、Ｐ電極１６の両電極を同一面内に形成することができるため、点光源アレイ型発光ダイオード２０を回路基板にフリップチップ実装することが可能となる。なお、９は酸化膜の層であり、１１は基板１まで貫通した拡散領域のＰコンタクト部で、Ｐ電極１６からの電流を基板１まで通過させる機能を有する。
【００１２】
例えば、基板１として３−５族の基板のうちｐ型のＧａＡｓ基板を用いた場合には、基板１上面に、ｎ型のＡｌa Ｇａ1-a Ａｓ層（０≦ａ≦１）の電流を阻止する役目を持つ電流阻止層２を有している。そして、電流阻止層２を基板１に達するまでエッチングして一部円筒状に形成された凹部４に、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（０≦ｘ≦１）のクラッド層５、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層（０≦ｙ≦１）の活性層６、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ層（０≦ｚ≦１）のクラッド層７のダブルヘテロ接合のＬＥＤ構造を結晶成長させ、Ｎ電極１５を形成して発光部１７が形成されている。そして、このような素子が一次元あるいは二次元に配置されたものがアレイ型発光ダイオードである。
【００１３】
本発明においては、ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層（０≦ｙ≦１）の活性層６には、ドーパントとして、２Ａ族または２Ｂ族の元素と４族元素との双方、すなわち、２Ａ族の元素と４族元素の双方、または２Ｂ族の元素と４族元素の双方を添加している。ここで、２Ａ族の元素としては、マグネシウム（Ｍｇ）やベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられ、２Ｂ族の元素としては、亜鉛（Ｚｎ）やカドミウム（Ｃｄ）などが挙げられる。また４族元素としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）などが挙げられる。また、活性層６への各元素の添加は、例えばＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：液相成長）法により活性層６を成長させる場合、ガリウム（Ｇａ）融液中に各元素を添加することで可能である。
また、活性層６への添加量は、元素毎に定められた所定量である。例えばＬＰＥ法を用いた場合、溶液中から活性層６へ取りこまれる割合は、成長温度、成長層の組成などにより変化するので、その所定量はそれぞれを単独のドーパントとして添加したときのｐ型活性層中の有効アクセプタ密度で示すと、次の通りである。
４族元素の場合、４族元素単独で添加したときにｐ型活性層６の有効アクセプタ密度が、１×１０18〜２×１０19ｃｍ-3となるようにする。この有効アクセプタ密度の好ましい値としては２×１０18〜８×１０18ｃｍ-3、最適値としては２×１０18ｃｍ-3である。
また、２Ａ族または２Ｂ族の元素の場合、その元素単独で添加したときにｐ型活性層６の有効アクセプタ密度が１×１０17〜２×１０18ｃｍ-3となるようにする。この有効アクセプタ密度の最適値としては、１×１０17〜１×１０18ｃｍ-3である。
この範囲において、通電中の光出力強度の変動が少なく、かつ逆電圧特性が良く、光出力強度が高い発光ダイオードを得ることができる。
【００１４】
次に、本発明の発光ダイオードの製造方法を、一例として図１の電流阻止型の点光源アレイ型発光ダイオード２０を製造する工程を示した図２〜図６を参照しながら説明する。図５（Ａ）〜（Ｃ），図６（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、図２（Ｂ），（Ｄ），図３（Ｂ），（Ｃ），図４（Ｃ）の平面図である。例えば、図５（Ａ）のＹ１−Ｙ１線に沿う断面図が図２（Ｂ）である。以下の説明においては、Ｐ型基板を使用した場合の製造方法を例にとって説明する。
【００１５】
第１工程として、図２（Ａ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓの基板１上に例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でｎ型Ａｌa Ｇａ1-a Ａｓ層（ここで、０≦ａ≦１）からなる電流阻止層２を厚さ数μｍ程度（例えば１〜５μｍ）に成長させる。
【００１６】
第２工程として、図２（Ｂ），図５（Ａ）に示すように、フォトリソグラフィー法により、エピタキシャル成長面上に発光部となる部分である凹部４とＰコンタクト部となる部分４’のパターンを形成する。即ち、フォトリソグラフィー法により電流阻止層２上にレジスト３を形成した後に、表面にレジスト３の無い箇所をエッチングして、発光部となる部分である凹部４とＰコンタクト部となる部分４’とを形成する。これにより、電流阻止層２のない部分、即ち領域が存在することになる。ここで、発光部となる凹部４は直径Ｌ１の円形、Ｐコンタクト部となる部分４’は幅Ｌ２のストライプ状とすることができる。なお、レジスト３は後で除去する。
【００１７】
第３工程として、図２（Ｃ）に示すように、このパターンを形成したエピタキシャル成長面上にＬＥＤ構造、例えば、順にｐクラッド層５（ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層）、活性層６（ｐ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層）、ｎクラッド層７（ｎ型Ａｌz Ｇａ1- zＡｓ層）のサンドイッチ構造を、例えばＬＰＥ法によりそれぞれ成長させる。ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｙ＜ｘ，ｚである。ＬＥＤ構造の各層を例えばＬＰＥ法で成長させる場合には、エピタキシャル成長させるのに必要となる組成およびドーパントを各成長溶液溜に入れ、それらの溶液を基板に接触させて温度降下により基板上にエピタキシャル成長をさせる操作を各層毎に順次繰り返す。
【００１８】
第４工程として、図２（Ｄ），図５（Ｂ）に示すように、エピタキシャル層に基板１に達する深さの電極及び素子分離用のエッチング溝８を形成する。
第５工程として、酸化膜（ＳｉＯ2 ）の層９をスパッタ法やＣＶＤ法などによりエピタキシャル層上に形成し、その後、図３（Ａ）に示すように、Ｐコンタクト部となる部分１０の酸化膜（ＳｉＯ2 ）の層をエッチングにより除去する。
そして、第６工程として、第５工程を経た基板１を亜鉛（Ｚｎ）雰囲気中で熱処理することにより、図３（Ｂ），図５（Ｃ）に示すように、第５工程でエッチングにより除去した部分１０からＺｎを拡散させることで、Ｐ型の拡散領域を形成し、Ｐコンタクト部１１とする。この場合、酸化膜（ＳｉＯ2 ）層９はＺｎの拡散の領域を制限するマスクの役割を果たす。
第７工程として、図３（Ｃ），図６（Ａ）に示すように、Ｎコンタクト部となる部分１２をエッチングにより形成する。
第８工程として、フォトリソグラフィー法により図４（Ａ）に示すようなレジスト１３のパターンを形成し電極材料１４を蒸着後（図４（Ｂ））、リフトオフによりレジストを剥離し、図４（Ｃ），図６（Ｂ）に示すような電極のパターンを形成し、それぞれＮ電極１５、Ｐ電極１６とする。
最後に、第９工程として、例えば図４（Ｄ）に示すような配線１８を、例えばアルミニウム（Ａｌ）などにより形成してフリップチップタイプの一次元点光源のアレイ型ＬＥＤチップ２１を製造する。図４（Ｄ）では、３個の発光部１７を有する一次元点光源アレイ型ＬＥＤチップ２１を示している。ここで、本発明において、チップとは、複数個の素子を一次元、または二次元に配列したものである。
【００１９】
（実施例）
以下、実施例を説明する。
図７は、この実施例における点光源アレイ型発光ダイオードの各組成及びドーパントの種類を示した表である。
製造の第１工程として、キャリア密度２×１０19ｃｍ-3のｐ型ＧａＡｓの基板１上にＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ層からなる電流阻止層２を成長させた。ＭＯＣＶＤ法のキャリアガスとしては水素を用い、このときの成長温度は７００℃、成長圧力は７５Ｔｏｒｒ（約１×１０4 Ｐａ）とした。また、ＧａＡｓ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びアルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、それぞれの流量を０．１３ｍｍｏｌ（ミリモル）／分、１．３ｍｍｏｌ／分とした。ｎ型のドーパントには硫黄（Ｓ）を用い、その供給源を硫化水素（Ｈ2 Ｓ）とし、成長中このＨ2 Ｓガスを１００００ｐｐｍの濃度で流した。このようにしてキャリア密度１×１０19ｃｍ-3、厚さ２μｍのｎ型ＧａＡｓ層よりなる電流阻止層２を成長させた（図２（Ａ）参照）。なお、ｎ型のドーパントにはセレンを用い、その供給源としてセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用いることや、ｎ型のドーパントにテルル（Ｔｅ）を用い、その供給源としてジエチルテルル（ＤＥＴｅ）を用いることや、ｎ型のドーパントにシリコン（Ｓｉ）を用い、その供給源としてシラン（ＳｉＨ4 ）やジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いることや、ｎ型のドーパントに錫（Ｓｎ）を用い、その供給源としてトリエチル錫（ＴＥＳｎ）やトリメチル錫（ＴＭＳｎ）を用いることも可能である。
【００２０】
製造の第２工程として、第１工程で得られた電流阻止層２の上にフォトリソグラフィー法により直径Ｌ１＝１５μｍの円形のパターンと幅Ｌ２＝１００μｍのストライプ状のパターンを形成し、この部分をエッチングすることにより電流阻止層２の一部に穴を空けて凹部を形成して、後の製造の第３工程でＬＥＤ構造を成長させた際の電流通路となる部分を設けた（図２（Ｂ），図５（Ａ）参照）。ここでは、リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）―Ｈ2 Ｏ2 ―Ｈ2 Ｏ系のエッチング液によりエッチングした。
製造の第３工程として、第２工程にて得られた電流阻止層２付きの基板１の上にＬＰＥ法の徐冷法により、順に、ｐクラッド層５としてのｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層を８０２〜８００℃下で約２μｍ成長させ、活性層６としてのｐ型Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ａｓ層を８００℃下で約１μｍ成長させ、ｎクラッド層７としてのｎ型Ａｌ 0.3Ｇａ0.7 Ａｓ層を８００〜７９５℃下で約２μｍ成長させて、ダブルヘテロ型のＬＥＤ構造を形成した（図２（Ｃ）参照）。このＬＥＤ構造におけるドーピングは、Ｇａ融液にドーパントとなる元素を添加することで行った。ｐクラッド層５のドーパントとしてはマグネシウム（Ｍｇ）または亜鉛（Ｚｎ）を用い、ｎクラッド層７のドーパントとしてテルル（Ｔｅ）を用いた。また、活性層６のドーパントには、本実施例では、ゲルマニウム（Ｇｅ）と亜鉛（Ｚｎ）の双方を用い、成長温度、層の組成などを考慮して、それぞれ所定量ずつ活性層６に取り込まれるようにした。すなわち、Ｇｅを単独で添加したときに有効アクセプタ密度が２．０×１０18、８．０×１０18、１．５×１０19ｃｍ-3の何れかとなる量で、Ｚｎを単独で添加したときに有効アクセプタ密度が１．０×１０17、２．５×１０17、５．０×１０17、１．０×１０18、２．０×１０18ｃｍ-3の何れかとなる量を添加して、活性層６を成長させた。
【００２１】
製造の第４工程として、製造の第３工程で成長させたエピタキシャル層に、電極および素子分離用のエッチング溝８を幅５０μｍで形成した（図２（Ｄ），図５（Ｂ）参照）。  製造の第５工程として、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4 ）ガスと一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）ガスとを流し、基板温度３５０℃、圧力０．５Ｔｏｒｒ（約６．７×１０Ｐａ）で高周波電力５００Ｗで厚み０．３μｍの酸化膜（ＳｉＯ2 ）をエピタキシャル層上に堆積させた。その後、Ｐコンタクト部となる部分１０の酸化膜（ＳｉＯ2 ）層をフッ素系のエッチング液によりエッチングして除去した（図３（Ａ）参照）。
製造の第６工程として、石英製容器中にウエハーとＺｎＡｓ2 （二砒化亜鉛）とをセットし、水素雰囲気中温度６００℃で２時間熱処理して、製造の第５工程でエッチングにより除去した部分１０から亜鉛（Ｚｎ）を拡散させて、Ｐコンタクト部１１としてＰ型の領域を形成した（図３（Ｂ），図５（Ｃ）参照）。
製造の第７工程として、Ｎコンタクト部となる部分１２をエッチングにより形成した（図３（Ｃ），図６（Ａ）参照）。
製造の第８工程として、フォトリソグラフィー法によりレジスト１３のパターンを形成し（図４（Ａ）参照）、電極材料１４を蒸着後（図４（Ｂ）参照）、アセトン中で煮沸することでレジストを剥離する、所謂リフトオフ法により、Ｎ電極１５とＰ電極１６を形成した（図４（Ｃ），図６（Ｂ）参照）。
製造の第９工程として、Ａｌで配線１８を形成してフリップチップタイプの一次元のアレイ型ＬＥＤチップを製造した（図４（Ｄ）参照）。
【００２２】
図８は、ｐ型活性層６へのＧｅおよびＺｎの各ドーピング量における発光ダイオードの特性結果を示す表であり、（ａ）は信頼性、（ｂ）は逆電圧特性、（ｃ）は光出力強度の各平均値を示した表である。ここで、信頼性とは、２５℃における２８３Ａ／ｃｍ2 通電で１０００時間経過したときの初期出力に対する出力の相対値である。逆電圧は、２５℃でｐｎ接合の逆方向に５．６６×１０-2Ａ／ｃｍ2 通電したときの印加電圧である。光出力強度は、２５℃における９０．６Ａ／ｃｍ2 通電時の光出力強度であり、基準強度に対する相対値で表記している。何れの値も高い方が発光ダイオードとしての特性がよい。なお、図８には、後述する比較例の結果、すなわち、Ｇｅのみドーピングさせた場合とＺｎのみドーピングさせた場合とにおける結果も入れてある。
【００２３】
ドーパントとしてＧｅおよびＺｎの双方を用いると、信頼性は、図８（ａ）から明らかなように、実施例として行ったドーピング条件下全てにおいて、平均約９５．５％前後であり、最低でも約９０％という十分高い値を得た。かかる値は、後述する比較例２、すなわち、活性層６に添加するドーパントにＺｎのみを用いた場合と比べて高いといえる。
また、逆電圧は、図８（ｂ）から明らかなように、Ｇｅを単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２．０×１０18ｃｍ-3でかつＺｎを単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１．０×１０17〜１．０×１０18ｃｍ-3では、約９〜１０Ｖであり、ＬＥＤ特性としては十分といえる。活性層６に添加しているドーパントをＧｅおよびＺｎの双方とし、かつこれらを単独で添加したときの有効アクセプタ密度がかかる範囲であれば、後述する比較例１と比べると、活性層６のドーパントにＧｅのみを用いた場合には得られなかった逆電圧特性を得ることができる。
また、光出力強度は、図８（ｃ）から明らかなように、Ｇｅを単独で添加したときの有効アクセプタ密度が２．０×１０18ｃｍ-3でかつＺｎを単独で添加したときの有効アクセプタ密度が１．０×１０17〜１．０×１０18ｃｍ-3では、約０．５前後であり、ＬＥＤ特性としては十分といえる。活性層６に添加しているドーパントをＧｅおよびＺｎとし、かつこれらを単独で添加したときの有効アクセプタ密度がかかる範囲であれば、後述する比較例１と比べると、活性層６のドーパントにＧｅのみを用いた場合には得られなかった光出力強度を得ることができる。
以上の各特性を総合的に考慮して、活性層６へのドーパントとしてＧｅとＺｎの双方を用い各添加量を調整することにより、十分な信頼性、逆電圧特性、光出力強度を得ることができる。すなわち、Ｇｅを単独で添加したときの有効アクセプタ密度を約２×１０18〜８×１０18ｃｍ-3で、Ｚｎを単独で添加したときの有効アクセプタ密度を１×１０17〜２×１０18ｃｍ-3前後とすることで、信頼性、逆電圧特性、光出力強度の各特性について良好な値を得た。特に、Ｇｅを単独で添加したときの有効アクセプタ密度を約２．０×１０18ｃｍ-3、Ｚｎを単独で添加したときの有効アクセプタ密度を１×１０17〜１×１０18ｃｍ-3の範囲で、信頼性が９０％以上、逆電圧が８Ｖ以上、光出力強度が０．４５以上全てを満たす。
【００２４】
（比較例１）
比較例１は、製造の第３工程におけるｐ型活性層６へのドーパントとして、Ｇｅのみを用いた。その他の工程や特性評価については、実施例と同様である。
信頼性は、図８（ａ）から明らかなように、有効アクセプタ密度が約８×１０18ｃｍ-3以上で、９６．８％、９５．５％と本実施例と同様の値を得ているが、その有効アクセプタ密度が２．０×１０18ｃｍ-3では、約７５％であり、ＬＥＤ特性として不十分である。  また、逆電圧は、図８（ｂ）から明らかなように、有効アクセプタ密度の量に拘わらず、約６〜８Ｖと低く、ＬＥＤ特性としては不十分である。
また、光出力強度は、図８（ｃ）から明らかなように、有効アクセプタ密度が２．０×１０18ｃｍ-3では０．４９であるが、有効アクセプタ密度を増加すると０．３１に大幅に減少する。
以上、各特性を総合判断すると、Ｇｅの添加量を増やして、ｐ型活性層６の有効アクセプタ密度を８．０×１０18ｃｍ-3とすると、信頼性は９６．８％まで向上しＬＥＤ特性として満足できる値となるが、一方で、光出力強度が０．４９から０．３９に低下してしまう。さらに、Ｇｅの添加量を増やしても同様で、信頼性は略同程度の９５．５％であるが、光出力強度はさらに低下する。つまり、ｐ型の活性層６へのドーパントとしてＧｅのみを用いた場合には、添加量を適宜選択することで、通電中光出力強度が低下しないという信頼性の十分な発光ダイオードを得られるが、逆電圧特性および光出力強度が十分ではない。
【００２５】
（比較例２）
比較例２は、製造の第３工程におけるｐ型活性層６のドーパントとして、Ｚｎのみを用いた。その他の工程や特性評価については、実施例と同様である。
信頼性は、図８（ａ）から明らかなように、有効アクセプタ密度が約２×１０18ｃｍ-3において９２．９％と本実施例での最低値をクリアするが、その有効アクセプタ密度が１．０×１０18ｃｍ-3以下では、８１．６％、４２．４％であり、ＬＥＤ特性として不十分である。
また、逆電圧は、図８（ｂ）から明らかなように、有効アクセプタ密度の量に拘わらず、約９〜１１Ｖ前後で、ＬＥＤ特性としては十分である。
また、光出力強度は、図８（ｃ）から明らかなように、有効アクセプタ密度が５．０×１０17ｃｍ-3では０．５６で十分な値であるが、有効アクセプタ密度を増加すると０．４２に減少する。
以上、各特性を総合判断すると、ｐ型活性層６中での有効アクセプタ密度が５．０×１０17ｃｍ-3では、逆電圧は１０．５Ｖで、光出力強度は０．５６であり、Ｇｅのみを用いた場合（比較例１）と比べて両値は高いが、信頼性は約４０％台で、非常に低い。
また、Ｚｎの添加量を増やして、ｐ型活性層６中での有効アクセプタ密度を１．０×１０18ｃｍ-3とすると、信頼性は８１．６％に向上する一方で、光出力強度が約１割低下してしまう。さらに、Ｚｎの添加量を増やすと、信頼性は更に９２．９％まで向上するが、光出力強度がさらに低下してしまう。
つまり、ｐ型の活性層６へドーパントとしてＺｎのみを用いた場合には、概ね逆電圧特性はよいが、光出力強度と信頼性とを同時に高めることができない。
【００２６】
ここで、実施例を比較例１および２と比べると、ｐ型の活性層６のドーパントとしてＺｎまたはＧｅの何れかを用いた場合には、信頼性、逆電圧特性および光出力強度の全てを満足するＬＥＤ特性を得ることはできないが、ＺｎとＧｅの双方を用いた場合には、信頼性、逆電圧特性および光出力強度の全てを満足するＬＥＤ特性を得ることができる。
また、信頼性については、概ね、Ｇｅ、Ｚｎをそれぞれ単独で添加させた場合よりも、双方を添加することで通電中の光出力強度の変動を抑えることができる。
【００２７】
以上のように、本発明によれば、ｐ型の活性層に、２Ａ族または２Ｂ族の何れかの元素と４族元素との双方の元素を添加していることで、信頼性、逆電圧および光出力強度の各特性の全てについて良好な発光ダイオードを得ることができる。
また、本発明によれば、ｐ型活性層に２Ａ族か２Ｂ族の何れかの元素と４族元素との双方の元素を添加して成長させることで、信頼性、逆電圧および光出力強度の各特性の全てについて良好な発光ダイオードを製造することができる。
また、本発明は、図１の一次元の点光源アレイ型ＬＥＤチップに限定されることなく、二次元の点光源アレイ型ＬＥＤチップや単一素子のＬＥＤチップなど、またフリップチップ型に限らず、ダイボンド型など、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。また、図１や実施例では電流阻止層を設けた場合で説明したが、あくまでも好ましい形態で説明したに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの構造を有する電流阻止型の点光源アレイ型発光ダイオードの構造を示す図である。
【図２】図１の点光源アレイ型発光ダイオードの製造工程のうち、第１〜第４工程を順次示す図である。
【図３】図１の点光源アレイ型発光ダイオードの製造工程のうち、第５〜第７工程を順次示す図である。
【図４】図１の点光源アレイ型発光ダイオードの製造工程のうち、第８〜第９工程を順次示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ｂ），（Ｄ），図３（Ｂ）の各平面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ｃ），図４（Ｃ）の各平面図である。
【図７】実施例と比較例における点光源アレイ型発光ダイオードの各組成及びドーパントの種類を示したテーブルである。
【図８】各ドーピング条件における発光ダイオードの特性結果（逆電圧、光出力強度、信頼性）を示すテーブルである。
【符号の説明】
【００２９】
１                基板
２                電流阻止層
３                レジスト
５，７            クラッド層
６                活性層
１５，１６        電極
１７              発光部
８                分離溝
２０              点光源アレイ型発光ダイオード
２０ａ〜２０ｃ    点光源アレイ型発光ダイオードの素子
２１              一次元点光源アレイ型ＬＥＤチップ
【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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【図７】
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【図８】
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