(57)【要約】【課題】  格子定数の不整合や熱膨張係数の相違に基づく結晶欠陥や転位の発生を極力抑え、かつ、劈開することができる半導体発光素子の製法を提供する。【解決手段】  （Ａ）半導体単結晶基板１上にチッ化ガリウム系化合物半導体層３を成膜する工程および前記半導体単結晶基板１を除去する工程を経て、該半導体結晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物半導体層３を新たな基板として、チッ化ガリウム系化合物半導体からなるバッファ層４、５を形成する工程、および（Ｂ）少なくともｎ型層６およびｐ型層８を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層をさらに成長する工程を有している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）半導体単結晶基板上にチッ化ガリウム系化合物半導体層を成膜する工程および前記半導体単結晶基板を除去する工程を経て、該半導体結晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物半導体層を新たな基板として、チッ化ガリウム系化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程、および
（Ｂ）少なくともｎ型層およびｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層をさらに成長する工程
を有する半導体発光素子の製法。
【請求項２】
前記（Ａ）工程のバッファ層を形成する工程を、４００〜７００℃の低温でチッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層を成膜し、さらに７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリウム系化合物半導体からなる高温バッファ層を成膜する請求項１記載の半導体発光素子の製法。
【請求項３】
前記少なくともｎ型層およびｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層がｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層のサンドイッチ構造を有し、該ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、前記高温バッファ層および前記新たな基板を同一組成の半導体材料で形成する請求項２記載の半導体発光素子の製法。
【請求項４】
前記（Ａ）工程の残余したチッ化ガリウム系化合物半導体層が５０〜２００μｍの厚さである請求項１、２または３記載の半導体発光素子の製法。
【請求項５】
前記（Ａ）工程の低温バッファ層を０.０１〜０.２μｍの厚さに、高温バッファ層を１〜４０μｍの厚さに、それぞれ形成する請求項２、３または４記載の半導体発光素子の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子の製法に関する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子の製法に関する。
【０００２】
ここにチッ化ガリウム系化合物半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物からなる半導体をいう。
【０００３】
また、半導体発光素子とは、ｐｎ接合またはｐｉｎなどダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、スーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）または半導体レーザダイオード（ＬＤ）などの光を発生する半導体素子をいう。
【背景技術】
【０００４】
従来青色のＬＥＤは赤色や緑色に比べて輝度が小さく実用化に難点があったが、近年チッ化ガリウム系化合物半導体を用い、Ｍｇをドーパントした低抵抗のｐ型半導体層がえられたことにより、輝度が向上し脚光をあびている。
【０００５】
従来のチッ化ガリウム系のＬＥＤは、たとえば図５に示されるような構造になっている。このＬＥＤを製造するには、まずサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）基板２１に４００〜７００℃の低温で有機金属化合物気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）によりキャリアガスＨ2 とともに有機金属化合物ガスであるトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧという）、トリメチルアルミニウム（以下、ＴＭＡという）、トリメチルインジウム（以下、ＴＭＩという）およびアンモニア（ＮＨ3 ）を供給し、Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y （０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる低温バッファ層２２を０.０１〜０.２μｍ程度形成し、ついで７００〜１２００℃の高温で同じガスを供給し同じ組成のｎ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなる高温バッファ層２３を２〜４μｍ程度形成する。
【０００６】
ついで前述と同じ比率のガスを供給して同じ組成のｎ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層２４を０.１〜０.３μｍ程度形成し、ダブルヘテロ接合形成のためのｎ型クラッド層を形成する。これらのｎ型層を形成するには、チッ化ガリウム系化合物半導体のばあい、ｎ型不純物をドープしなくてもｎ型になるという性質を利用している。
【０００７】
つぎに、クラッド層の組成よりＡｌの量を減らしＩｎの量を多くしてバンドギャップエネルギーがクラッド層のそれより小さくなる材料Ａｌp Ｇａq Ｉｎ1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、ｐ＋ｑ≦１、ｐ＜ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層２５を形成する。
【０００８】
ついで、ｎ型クラッド層の形成と同じ原料ガスにさらにｐ型不純物としてのＭｇまたはＺｎのためのビスシクロペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ2 Ｍｇという）またはジメチル亜鉛（以下、ＤＭＺｎという）の有機金属化合物ガスを加えて反応管に導入し、ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｐ型クラッド層２６を形成する。
【０００９】
さらにキャップ層２７とするため、前述と同様のガスを供給してｐ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層を気相成長させる。
【００１０】
そののち、ＳｉＯ2 などの保護膜を半導体の成長層表面全面に設け、４００〜８００℃、２０〜６０分間程度のアニールを行い、ｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｐ型クラッド層２６の活性化を図る。ついで保護膜を除去したのちｎ型の電極を形成するため、レジストを塗布しパターニングして、図５に示されるように、成長した各半導体層の一部を塩素プラズマなどによるドライエッチングを行ってｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層２３を露出させる。ついでＡｕ、Ａｌなどの金属膜をスパッタリングなどにより形成して両電極２８、２９を形成し、ダイシングすることによりＬＥＤチップを形成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子は裏面側がサファイア基板で絶縁体であるため、裏面側の電極をとるためにエッチングなどの複雑なプロセスが必要となる。
【００１２】
また、サファイア基板は高温に耐えることができ、比較的種々の結晶面に合わせることができるため有利に用いられているが、サファイア基板とチッ化ガリウム系半導体結晶との格子定数はそれぞれ４.７５８Åと３.１８９Åで相当異なり、さらに熱膨脹係数も異なるため、図６のＡに示されるように、サファイア基板と接するバッファ層に転位や結晶欠陥が発生し、その結晶欠陥が動作層であるチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層にも進展し動作領域が狭くなるとともに、半導体層の光学的品質も低下するという問題がある。
【００１３】
さらに、サファイア基板を劈開することはできず、前述の構造では劈開により半導体発光素子チップを製造することができないため、半導体レーザのように端面が精度のよい平行な２つの鏡面を必要とするデバイスには不向きであるという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような問題を解決し、格子定数の不整合や熱膨張係数の相違に基づく結晶欠陥や転位の発生を極力抑えた半導体発光素子の製法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は半導体レーザのように端面に平行な２つの鏡面を必要とする半導体発光素子にもチッ化ガリウム系化合物半導体を用いて劈開により端面の鏡面をうることができる半導体発光素子の製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】
【００１６】
本発明の半導体発光素子の製法は、（Ａ）半導体単結晶基板上にチッ化ガリウム系化合物半導体層を成膜する工程および前記半導体単結晶基板を除去する工程を経て、該半導体結晶基板を除去して残余した前記チッ化ガリウム系化合物半導体層を新たな基板として、チッ化ガリウム系化合物半導体からなるバッファ層を形成する工程、および（Ｂ）少なくともｎ型層およびｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層をさらに成長する工程を有する。
【００１７】
前記（Ａ）工程のバッファ層を形成する工程を、４００〜７００℃の低温でチッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層を成膜し、さらに７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリウム系化合物半導体からなる高温バッファ層を成膜することにより形成することができる。
【００１８】
前記少なくともｎ型層およびｐ型層を含むチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層がｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層のサンドイッチ構造を有し、該ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、前記高温バッファ層および前記新たな基板を同一組成の半導体材料で形成することにより、半導体発光素子を形成する厚い層がすべて同じ組成となり、結晶がきれいに揃ってきれいな劈開面が得られ、鏡面が得られやすくなる。
【００１９】
前記（Ａ）工程の残余したチッ化ガリウム系化合物半導体層が５０〜２００μｍの厚さであることが、半導体結晶基板を除去しても安定した基板として用いることができ、応力がかかりにくく結晶欠陥の少ない新たな基板とすることができるため好ましい。
【００２０】
前記（Ａ）工程の低温バッファ層を０.０１〜０.２μｍの厚さに、高温バッファ層を１〜４０μｍの厚さに、それぞれ形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、新たな基板と成長する半導体層が共にチッ化ガリウム系化合物半導体でありながら、新たな基板の表面にバッファ層が形成されているため、半導体結晶基板上にエピタキシャル成長して、半導体結晶基板を除去することにより形成した新たな基板に僅かな結晶欠陥や歪みなどが発生していても、このバッファ層により吸収して、発光層を形成する半導体積層部での結晶欠陥の発生を抑制することができる。さらに、この方法により形成される半導体発光素子は、絶縁基板でないため、下部側の電極を基板の裏面に形成すればよく、従来のように上面側からエッチングして下部の導電型層を露出させて電極を形成する必要がない。そのため、ドライエッチング工程が不要になり、構造プロセスが簡単になるとともにエッチング時に発生しやすいコンタミネーションによる抵抗に基因する特性劣化も生じない。
【００２２】
さらに基板もクラッド層などの厚い層と同じチッ化ガリウム系化合物半導体層からなっているため、同種の結晶が揃うことになり容易に劈開することができ、簡単に鏡面をうることができる。この厚い層をすべて同じ組成にすることにより、さらに劈開面をきれいな鏡面にすることができる。その結果、青色の半導体レーザも容易にうることができる。
【００２３】
また基板もチッ化ガリウム系化合物半導体層からなっているため、動作層と同種の半導体層であり、格子定数などが一致して格子整合がとれ、結晶欠陥や転位の発生を防止できる。その結果、半導体層が高品質になり、素子の発光効率や寿命が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体発光素子の製法について説明する。図１は本発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の工程断面説明図、図２〜４は本発明の製法により製造された半導体発光素子の例の断面説明図である。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示されるように、半導体単結晶基板１の表面にＭＯＣＶＤ法によりチッ化ガリウム系化合物半導体層からなる低温バッファ層２および高温バッファ層３を成長する。
【００２６】
半導体単結晶基板１としては、たとえば結晶面がそれぞれ（１１１）面であるＧａＡｓ単結晶基板、ＧａＰ単結晶基板、ＩｎＰ単結晶基板またはＳｉ単結晶基板を使用することができる。結晶面が（１１１）面の半導体単結晶基板を使用するのは、チッ化ガリウム系化合物半導体層の結晶品質のためである。またＧａＡｓなど前述の半導体単結晶基板を使用するのは、他の材料と比較してチッ化ガリウム系化合物半導体と格子定数などが比較的近く、チッ化ガリウム系化合物半導体層にかかる歪を小さくできるためである。
【００２７】
またＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長させるには、反応炉内に基板を配設し、気相成長のための原料ガス、たとえばＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ層を成長させるにはキャリアガスのＨ2 にＡｌの原料ガスとして有機金属ガスであるＴＭＡ、Ｇａの原料ガスとして有機金属ガスであるＴＭＧ、Ｉｎの原料ガスとして有機金属ガスであるＴＭＩ、およびＮの原料ガスとしてＮＨ3 を所望の比率になるようにそれぞれの流量で導入して炉内で反応させる。異なる組成の半導体層を成長させるばあいは、その導入比率を変えるか、またはその組成の元素に必要な原料ガスを導入して反応させることにより所望の組成の半導体層を成長させることができる。
【００２８】
チッ化ガリウム系化合物半導体を成長させる際の成長温度は単結晶を成長させるには７００〜１２００℃の高温で反応させて成長させるが、格子定数などが異なる異種材料の基板上に直接成長させるばあいは完全には単結晶の結晶方向が一致しないため４００〜７００℃の低温で多結晶膜として成長させる低温バッファ層２を０.０１〜０.２μｍ程度介在させ、その上に７００〜１２００℃の高温で５０〜２００μｍ程度の高温バッファ層３を成長させることが好ましい。この高温バッファ層３を成長させる際に低温で多結晶膜として成長した低温バッファ層２も単結晶化し、高温バッファ層３と整合化される。
【００２９】
つぎに図１（ｂ）に示されるように、半導体単結晶基板１の裏面側から機械的研磨または化学的研磨をし、半導体結晶基板１および低温バッファ層２を除去する。この機械的研磨は、たとえばダイヤモンド粉を使用する研磨装置により行い、化学的研磨は、たとえば硫酸と過酸化水素の混合液により行う。
【００３０】
つぎに図１（ｃ）に示されるように、残されたチッ化ガリウム系化合物半導体層からなる高温バッファ層（チッ化ガリウム系化合物半導体層）３を新たな基板として反応炉内に配設し、前述と同様の方法でチッ化ガリウム系化合物半導体からなる低温バッファ層４を０.０１〜０.２μｍ程度、高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度設ける。チッ化ガリウム系化合物半導体を成長する基板は同種のチッ化ガリウム系単結晶層であるため、低温バッファ層４および高温バッファ層５を設けないで直接つぎのクラッド層や活性層とするチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶を成長させてもよいが、ここで新たに基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層基板３は異種の半導体結晶基板１上に形成されたもので、格子不整合に基づく結晶欠陥や転位が発生している可能性があり、そのばあい、その上に成膜されるチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層にも結晶欠陥や転位が進む可能性がある。そのため、再度低温バッファ層４および高温バッファ層５を設けることが好ましい。この低温バッファ層４および高温バッファ層５の成長方法や効用などは図１（ａ）の低温バッファ層２および高温バッファ層（チッ化ガリウム系化合物半導体層基板）３と同様である。
【００３１】
つぎに図１（ｄ）に示されるように、ｎ型クラッド層６、ノンドープまたはｎ型もしくはｐ型の活性層７、ｐ型クラッド層８、キャップ層９を順次形成する。クラッド層６、８は通常０.１〜２μｍ程度の厚さに形成され、活性層７は０.０５〜０.１μｍ程度の厚さに形成される。活性層７は結晶欠陥や転位が発生しえない程度に非常に薄く形成されるが、クラッド層は薄くするのに限界があり、厚いため、これらが異種材料で構成されると歪みが入り易く、高温バッファ層５とともに厚い層は同じ組成の材料で形成されることが好ましい。
【００３２】
前述のクラッド層などの半導体層でｎ型層にするためには、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎをＳｉＨ4 、ＧｅＨ4 、ＳｎＨ4 などのガスとして反応ガス内に混入することによりえられる。またｐ型層を形成するためには、ＭｇやＺｎをＣｐ2 ＭｇやＤＭＺｎの有機金属ガスとして原料ガスに混入することによりｐ型層とすることができる。このｐ型層はキャップ層９上にＳｉＯ2 などからなる保護膜を設けて４００〜８００℃でアニール処理をすることにより、または電子線を照射することによりＭｇと化合したＨ（キャリアガスとしてのＨ2 や反応ガスであるＮＨ3 ガスのＨが化合する）を切り離してＭｇを動き易くし、低抵抗化することができる。
【００３３】
この例では、活性層７の両側をｐ型層とｎ型層の両クラッド層６、８により挟むダブルヘテロ接合構造とされ、クラッド層６、８は活性層７のバンドギャップエネルギーより大きなバンドギャップエネルギーを有する材料で構成されている。前述のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎの材料でバンドギャップエネルギーを大きくするには、ｘを大きくし、１−ｘ−ｙを小さくすることによりえられる。このようなバンドギャップエネルギーを有するクラッド層６、８でサンドイッチ構造とすることにより、活性層に注入されたキャリアが発光層である活性層とクラッド層のあいだにできるエネルギー障壁で閉じ込められるため、単純な同一材料でｐｎ接合を作ったホモ接合構造より発光再結合の確立が格段に向上し、発光効率も高くなる。しかし本発明の製法はこのようなダブルヘテロ接合構造に限定されることはなく、ホモ接合やヘテロ接合のｐｎ接合でも成長する半導体層の組成を変えるだけで同様に適用される。また、半導体レーザでストライプ溝を形成することにより屈折率導波構造とする半導体発光素子なども同様に製造できる。なお、キャップ層９は電極金属１０との接触抵抗の低下のためのもので、０.２μｍ以下程度の厚さに形成される。
【００３４】
つぎに、前述のように、半導体層の表面にＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 などの保護膜を設けて４００〜８００℃で２０〜６０分間程度のアニール処理を行うか、保護膜を設けないで、直接表面から３〜２０ｋＶ程度の加速電圧で電子線照射をする。その結果、ｐ型層のドーパントであるＭｇとＨとの接合が切られ、活性化が達成され、ｐ型層の低抵抗化が図られる。
【００３５】
ついで、Ａｕ、Ａｌなどの電極材料を蒸着やスパッタ法などにより成膜し、裏面側には全面に下部（ｎ側）電極１１が形成され、表面側はＬＥＤのばあいは発光領域を確保するため、または半導体レーザのばあいは電流注入領域を規制するため、中心部のみに残るようにパターニングして上部（ｐ側）電極１０が形成され、そののち各チップに劈開することにより、図１（ｅ）に斜視図で示されるように半導体発光素子チップが形成される。
【００３６】
この半導体発光素子チップをリードフレームに載置し、ワイヤボンディングしたのちエポキシ樹脂でモールドすることによりＬＥＤが、またチップをステムに載置し、ワイヤボンディングしたのちキャップでシールすることによりレーザダイオードが完成する。
【００３７】
本発明によれば、半導体単結晶基板上にチッ化ガリウム系化合物半導体層を成長させたのち、半導体単結晶基板を除去し、チッ化ガリウム系化合物半導体層を新たな基板としてその上に動作層のチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層を成長しているため、格子定数や熱膨張係数は非常に近くなり、格子欠陥や転位は発生しにくい。
【００３８】
一方、半導体単結晶基板上に成長させた新たな基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層と半導体単結晶基板とのあいだの格子不整合に基因して新たな基板とするチッ化ガリウム系化合物半導体層に結晶欠陥が発生し、その結晶欠陥が動作層とするチッ化ガリウム系化合物半導体単結晶層へ広がり、転位や結晶欠陥が発生することが懸念されるが、その転位や欠陥については、その間に低温バッファ層および高温バッファ層を設けることにより有効に防止することができる。
【００３９】
さらに、バッファ層とクラッド層の１μｍ以上に厚く形成される層の半導体単結晶層の組成を同じにすることにより、きれいな劈開面がえられ、鏡面がえられ易くなる。
【００４０】
つぎに、さらに具体的な発光素子により本発明の製法を詳細に説明する。
【実施例】
【００４１】
実施例１
図２は本発明の製法により製造したチッ化ガリウム系ダブルヘテロ接合ＬＥＤの断面説明図である。チッ化ガリウム系化合物半導体としてＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を用い、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの比率を変えることによりダブルヘテロ接合を形成したものである。
【００４２】
まず、前述の図１（ｂ）に示されるような５０〜２００μｍの厚さに形成されたｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎの半導体層からなる新たな基板とされたチッ化ガリウム系化合物半導体層基板３の表面に４００〜７００℃の低温でｎ型Ａｌv Ｇａw Ｉｎ1-v-w Ｎ（０≦ｖ＜１、０＜ｗ≦１、０＜ｖ＋ｗ≦１、ｖ≦ｘ、１−ｘ−ｙ≦１−ｖ−ｗ）からなる低温バッファ層４を０.０１〜０.２μｍ程度ＭＯＣＶＤ法により成長し、ついで７００〜１２００℃の高温でチッ化ガリウム系化合物半導体層基板３と同じ組成のｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さに設けた。さらに７００〜１２００℃でｎ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｎ型クラッド層６を０.１〜２μｍ程度の厚さに設け、ノンドープのＡｌp Ｇａq Ｉｎ1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１、ｐ＜ｘ、１−ｐ−ｑ＞１−ｘ−ｙ）からなる活性層７を０.０５〜０.１μｍ程度の厚さに成長させ、さらにｐ型Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎからなるｐ型クラッド層８を１〜２μｍ成長させた。その上にＡｌr Ｇａs Ｉｎ1-r-s Ｎ（０≦ｒ＜１、０＜ｓ≦１、０＜ｒ＋ｓ≦１、ｒ≦ｘ、１−ｘ−ｙ≦１−ｒ−ｓ）からなるキャップ層９を０.２μｍ程度の厚さ設ける。
【００４３】
前記構造で、両クラッド層６、８は同じ組成で、かつ、これらの層は活性層７の組成よりバンドギャップエネルギーが大きい組成で形成されている。すなわち、Ａｌの量を多くして、Ｉｎの量を少なくすることによりバンドギャップエネルギーの大きい材料がえられ、バンドギャップエネルギーの大きい材料からなるクラッド層６、８によりバンドギャップエネルギーが小さい材料からなる活性層７がサンドイッチされる構造になっており、活性層に注入されたキャリアをエネルギー障壁で閉じ込め、発光効率を高くしている。
【００４４】
そののち前述のように電子線照射によりｐ型層の低抵抗化を図り、電極を形成して劈開することにより０.５カンデラ（ｃｄ）程度の輝度のダブルヘテロ接合の青色ＬＥＤがえられた。
【００４５】
本実施例によれば、バンドギャップエネルギーの小さい材料からなる活性層をサンドイッチ構造とするダブルヘテロ接合としているため、発光効率を高めることができるとともに、クラッド層やバッファ層などの厚い半導体層は同じ組成の材料で構成し、異なる組成の半導体層は結晶欠陥が生じない程度の薄さに形成されているため、欠陥のない膜質の優れた半導体層がえられ、さらに劈開が容易となる。
実施例２
図３は半導体レーザ型発光素子の実施例で、各層の形成および電極の形成までは実施例１と全く同様に形成し、電極形成後に上部電極１１の両側のキャップ層９およびｐ型クラッド層８の上部をエッチングしてメサ型形状にしたものである。このような構造にすることにより電流を活性層の中心部だけに集中させることができ、しかも劈開により端面が鏡面になっているため、端面で反射させて発振させることができ、出力が０.２ｍＷ程度の青色半導体レーザ型発光素子がえられた。
実施例３
図４はｐｎ接合のＬＥＤの実施例で、チッ化ガリウム系化合物半導体層基板３にｎ型ＧａＮからなる低温バッファ層４を０.０１〜０.２μｍ程度、ｎ型ＧａＮからなる高温バッファ層５を１〜４０μｍ程度の厚さだけ実施例１と同様の条件で成長し、そののちｎ型Ａｌt Ｇａ1-t Ｎ（０≦ｔ＜１）からなるｎ型層１２を１〜２μｍ程度、ｐ型Ｉｎu Ｇａ1-u Ｎ（０≦ｕ＜１）からなるｐ型層１３を０.１〜０.３μｍ程度、それぞれ成膜し、ついでｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ（０≦ｚ＜１）からなるキャップ層１４を成膜し、ｐ型層１３に３〜２０ｋＶ程度の加速電圧で電子線照射をし、アニールを行ったのち、下部（ｎ側）電極１１および上部（ｐ側）電極１０を形成し、ヘテロ接合のｐｎ接合ＬＥＤを製造した。このヘテロ接合構造とすることにより発光効率が増加し、０.２カンデラ（ｃｄ）程度の輝度の青色ＬＥＤがえられた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の製法の一実施例により製造したＬＥＤの断面説明図である。
【図３】本発明の製法一実施例により製造した半導体レーザの断面説明図である。
【図４】本発明の製法の一実施例により製造したＬＥＤの断面説明図である。
【図５】従来のＧａＮ系ＬＥＤの断面説明図である。
【図６】従来のサファイア基板上に形成されたバッファ層に発生する転位の状況を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体単結晶基板
３  チッ化ガリウム系化合物半導体層（新たな基板）
４  低温バッファ層
５  高温バッファ層
６  ｎ型クラッド層
７  活性層
８  ｐ型クラッド層
【図１】
2005094037.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005094037.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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