(57)【要約】【課題】安定な高出力動作及び高温動作が可能で、且つ高信頼なＬＤが得られるエピタキシャルウェハを提供することにあり、活性層のＰＬ半値幅の増大を抑制しつつｐ型クラッド層のキャリア濃度を高くしたエピタキシャルウェハを提供すること。【解決手段】ｎ型（第１導電型）ＧａＡｓ基板１上に、少なくともｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ型（第２導電型）ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層９を順次積層し、ｐ型第１クラッド層５、ｐ型エッチング停止層６、及びｐ型第２クラッド層７のｐ型不純物がＭｇであり、且つｐ型コンタクト層９のｐ型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、上記ｐ型コンタクト層９を、ｐ型第２クラッド層７側の低キャリア濃度ｐ型コンタクト層９１と、表面層側の高キャリア濃度ｐ型コンタクト層９２の少なくとも２層で構成する。【選択図】      図１
2005209688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型基板上に、少なくとも第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層、及び第２導電型コンタクト層を順次積層し、第２導電型クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型コンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記第２導電型コンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されてい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】
第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、及び第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層し、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型ＧａＡｓコンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されてい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３】
第１導電型基板上に、少なくとも第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチング停止層、第２導電型第２クラッド層、及び第２導電型コンタクト層を順次積層し、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチング停止層、及び第２導電型第２クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型コンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記第２導電型コンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されてい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４】
第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰエッチング停止層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、及び第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層し、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰエッチング停止層、及び第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型ＧａＡｓコンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されてい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】
請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記コンタクト層の低キャリア濃度層がアンドープ層で構成されてい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６】
請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、
前記第２導電型のクラッド層のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子（発光ダイオード、半導体レーザ）用エピタキシャルウェハ、特にｐ型不純物としてＭｇ（マグネシウム）を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光素子に適したエピタキシャルウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＶＰＥ法を用いた光デバイス用のＡｌＧａＩｎＰ系結晶成長では、従来、ｎ型不純物としてＳｉ（ケイ素）、Ｓｅ（セレン）、ｐ型不純物としてＺｎ（亜鉛）、Ｍｇを用いるのが一般的である。半導体レーザの用途におけるエピタキシャルウェハでは、ｐ型不純物としてＺｎを用いた場合のｐ型クラッド層のキャリア濃度は、通常４×１０17cm-3程度と比較的低濃度に設定されている。
【０００３】
近年、半導体レーザの中でも、ＡｌＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザを光源に用いた高密度光ディスク装置等が積極的に開発されている。この高密度光ディスク装置におけるピックアップ装置の読み取り・書き込み用光源としては安定な高出力・高温動作が要求されており、そのためにはｐ型クラッド層のキャリア濃度を更に高濃度化する必要がある。
【０００４】
しかし、Ｚｎを高濃度ドーピングすると、エピタキシャル成長中にＺｎが活性層まで拡散してしまい、素子特性と信頼性の劣化を招くという問題が生じる。このため、Ｚｎを低濃度ドーピングせざるを得なかった。最近では、ｐ型不純物として、Ｚｎに比べ拡散定数が小さいＭｇを用いてｐ型クラッド層を高キャリア濃度化するようになってきた。
【０００５】
従来、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層及びｎ型ＧａＡｓ電流阻止層が形成されている半導体レーザ（ＬＤ）において、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層にドープされたＺｎやＭｇが活性層方向に向かって拡散してしまうという問題が指摘され、その解決策として、ＺｎやＭｇに較べて拡散係数の小さいＣ（炭素）をｐ型不純物として用いる方法が提案された。しかし、この場合には結晶成長条件を通常条件から大幅に変化させる必要がある。そこで、ＺｎやＭｇ等の異常拡散が生じるのは、その上に積層されたｎ型ＧａＡｓ電流阻止層で生成された格子間Ｇａがｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層に拡散することに起因するとの見地から、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とｎ型ＧａＡｓ電流阻止層との間に、不純物としてＣをドープした半導体層を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ｐ型基板の上に、ｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層、ｎ型電流拡散層が順番に積層したｎアップ構造の発光ダイオード（ＬＥＤ）において、ＧａＰ基板のｐ型不純物であるＺｎが活性層まで拡散してしまい、非発光センターを形成して輝度の低下を招くという問題を解決するため、ｐ型クラッド層と基板との間、又はｐ型クラッド層の一部にＺｎ拡散防止層を形成することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−６９６６７号公報（図１、Ｃドープ層１０６）
【特許文献２】特開２００２−１１１０５２号公報（図１、Ｚｎ拡散防止層１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＬＥＤ及びＬＤの高出力動作時や高温動作時には、活性層からｐ型クラッド層への電子のオーバーフローによるリーク電流が大きくなり、閾電流や動作電流が増大することが知られている。安定な高温動作・高出力動作を達成するためには、ｐ型クラッド層を極力高キャリア濃度化することが望ましいが、従来のように、ｐ型不純物としてＺｎを用いた場合、ｐ型クラッド層の高キャリア濃度化とともにＺｎが活性層中に拡散してしまい、活性層のフォトルミネッセンス・スペクトルの半値幅（以下、ＰＬ半値幅という）が大きくなるなど、活性層の結晶品質を損なうことが閾電流や動作電流の増大と信頼性低下の原因となっていた。
【０００８】
その対策として、本出願人は、先願として、結晶成長手段としてＭＯＶＰＥ法を用い、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層したＬＤ用エピタキシャルウェハにおいて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング層、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層のｐ型不純物がＭｇであり、且つｐ型ＧａＡｓコンタクト層のｐ型不純物がＺｎであり、且つｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層のうち、少なくともｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層のキャリア濃度が８×１０17cm-3から１．３×１０18cm-3の範囲にある構造とすることを提案している。
【０００９】
このように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層のｐ型不純物にはＭｇを用い、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層のｐ型不純物には、１×１０19cm-3以上のキャリア濃度が比較的容易に得られ、且つ充分小さなコンタクト抵抗を得ることができるＺｎを用いることが有効である。これによりｐ型クラッド層のキャリア濃度を１×１０18cm-3程度にまで高濃度化することが可能となった。
【００１０】
しかしながら、問題点として、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を１×１０18cm-3よりも高濃度にドーピングすると、ＺｎとＭｇの相互拡散が顕著になり、ｐ型コンタクト層のＺｎが、全くＺｎをドーピングしていないｐ型クラッド層や活性層にまで拡散してしまう現象が生じることが分かった。したがって、１×１０18cm-3よりも更に高濃度にドーピングすると、ｐ型不純物としてＺｎのみを用いた場合と同様に、活性層のＰＬ半値幅が大きくなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、安定な高出力動作及び高温動作が可能で、且つ高信頼なＬＥＤ及びＬＤが得られる発光素子用エピタキシャルウェハを提供することにあり、更には、活性層のＰＬ半値幅の増大を抑制しつつｐ型クラッド層のキャリア濃度を高くした発光素子用エピタキシャルウェハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
請求項１の発明に係る発光素子用エピタキシャルウェハは、第１導電型基板上に、少なくとも第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層、及び第２導電型コンタクト層を順次積層し、第２導電型クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型コンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記第２導電型コンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明に係る発光素子用エピタキシャルウェハは、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、及び第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層し、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型ＧａＡｓコンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明に係る発光素子用エピタキシャルウェハは、第１導電型基板上に、少なくとも第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチング停止層、第２導電型第２クラッド層、及び第２導電型コンタクト層を順次積層し、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチング停止層、及び第２導電型第２クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型コンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記第２導電型コンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明に係る発光素子用エピタキシャルウェハは、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰエッチング停止層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、及び第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層し、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰエッチング停止層、及び第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層の第２導電型不純物がＭｇであり、且つ第２導電型ＧａＡｓコンタクト層の第２導電型不純物がＺｎである発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が低キャリア濃度層及び高キャリア濃度層の少なくとも２層で構成され、且つ第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記コンタクト層の低キャリア濃度層がアンドープ層で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、前記第２導電型のクラッド層のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上であることを特徴とする。
【００１９】
なお、前記活性層としては、さらなる発光出力の向上が望めるＭＱＷ（多重量子井戸）活性層が好適である。
【００２０】
＜発明の要点＞
上記目的を達成するために、本発明では、結晶成長手段としてＭＯＶＰＥ法を用い、更には活性層に隣接するｐ型クラッド層のｐ型不純物として従来のＺｎに代わり拡散定数が小さいＭｇを用いた。また、本発明のｐ型コンタクト層のｐ型不純物は、先願と同様に、１×１０19cm-3以上のドーピングが比較的容易なＺｎを用いるが、ｐ型クラッド層及び活性層へのＺｎの拡散を抑制するためｐ型コンタクト層を低キャリア濃度層と高キャリア濃度層で構成し、低キャリア濃度層をＭｇドープｐ型クラッド層に隣接するように配置した。また、低キャリア濃度層に変わり、薄いアンドープ層を導入することによってもＺｎの拡散を抑制した。これらにより、従来、活性層の品質を損なうことなく高濃度化することが困難であったｐ型クラッド層のキャリア濃度を、１×１０18cm-3以上の高濃度領域においても、活性層のＰＬ半値幅がほとんど増加せず、高出力動作及び高温動作が可能なＬＥＤ及びＬＤが得られるエピタキシャルウェハの作製が可能となった。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明では、結晶成長手段としてＭＯＶＰＥ法を用い、更には活性層に隣接するｐ型第１クラッド層、ｐ型エッチング停止層及びｐ型第２クラッド層のｐ型不純物として、従来のＺｎに代わり、拡散定数が小さいＭｇを用いた。また、本発明のｐ型コンタクト層のｐ型不純物は、先願と同様に、１×１０19cm-3以上のドーピングが比較的容易なＺｎを用いるが、ｐ型クラッド層及び活性層へのＺｎの拡散を抑制するため、ｐ型コンタクト層を低キャリア濃度層と高キャリア濃度層で構成し、低キャリア濃度層をＭｇドープｐ型第２クラッド層に隣接するように配置した。また、低キャリア濃度層に変わり、薄いアンドープ層を導入することによってもＺｎの拡散を抑制した。これらにより、従来、活性層の品質を損なうことなく高濃度化することが困難であったｐ型のクラッド層のキャリア濃度を、１×１０18cm-3以上の高濃度領域においても活性層のＰＬ半値幅がほとんど増加せず、高出力動作及び高温動作が可能なＬＤが得られるエピタキシャルウェハの作製が可能となった。
【００２２】
このように、ｐ型クラッド層及び活性層へのＺｎの拡散を抑制するため、コンタクト層を、低キャリア濃度層と高キャリア濃度層で構成し、低キャリア濃度層をＭｇドープｐ型クラッド層に隣接するように配置する考え方は、上記した特許文献１、２のいずれにも存在しないものである。
【００２３】
補足説明するに、ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII−Ｖ族化合物半導体中でのＭｇの拡散定数は、Ｚｎの拡散定数に比べて２桁程度小さい。例えば、ＩｎＰ中でのそれぞれの拡散定数を比較すると、Ｚｎ：１〜６×１０-13cm2・ｓ-1に対しＭｇ：２〜４×１０-15cm2・ｓ-1程度である。
【００２４】
ＬＥＤ構造エピタキシャルウェハ及びＬＤ構造エピタキシャルウェハにおいて活性層に隣接する、あるいは、その近傍のｐ型クラッド層のｐ型不純物としてＺｎを用いると、成長中やその後の熱処理等により活性層内にＺｎの拡散が起こり、活性層のＰＬ半値幅が大きくなる。８×１０17cm-3程度までキャリア濃度を高めると半値幅は４×１０17cm-3の場合に比べ４nm程度も増加し、活性層の結晶性が劣化する。このことは、ｐ型不純物としてＺｎを用いることにより、高出力・高信頼なＬＥＤ特性及びＬＤ特性を得ることは難しいことを示している。したがってｐ型クラッド層のキャリア濃度としては、従来、４×１０17cm-3程度の比較的低濃度のものが用いられてきた。
【００２５】
しかしながら、ＬＥＤ及びＬＤの高出力化においては、ｐ型クラッド層のキャリア濃度の高濃度化は避けられない課題である。ｐ型クラッド層のｐ型不純物としてＭｇを用いただけでも、上述のように拡散定数が２桁程度小さいため活性層への拡散は起こり難く、ｐ型クラッド層のキャリア濃度が１×１０18cm-3程度までは、活性層のＰＬ半値幅の増大に象徴される活性層における結晶性の劣化の少ない、良好なエピタキシャルウェハが得られた。しかし、この場合でも、前述のようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層からのＺｎの拡散が起きており、更に、１×１０18cm-3以上に高濃度化する場合、Ｚｎの拡散によって活性層のＰＬ半値幅は徐々に増加する傾向にある。
【００２６】
本発明のように、コンタクト層のＭｇドープｐ型クラッド層に隣接する部分に、低キャリア濃度層またはアンドープ層を設けることにより、活性層へのＺｎの拡散が低減され、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を１×１０18cm-3以上に高濃度化しても、活性層のＰＬ半値幅の増加がほとんど無い、良好なエピタキシャルウェハが得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の発光素子用エピタキシャルウェハによれば、第２導電型、例えばｐ型のＧａＡｓコンタクト層を低キャリア濃度層と高キャリア濃度層の２層構造とし、Ｍｇドープｐ型クラッド層側に低キャリア濃度層を形成するか、または、Ｍｇドープｐ型クラッド層側に、低キャリア濃度層の代わりとしてアンドープ層を挿入する構造としたので、これによって、コンタクト層からクラッド層あるいは活性層へのＺｎの拡散が低減される。したがって、ｐ型クラッド層のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上であり、且つ活性層のＰＬ半値幅の小さい良好なエピタキシャルウェハが達成可能なため、リーク電流が少なく、高出力動作及び高温動作が可能な高信頼性のＬＥＤ及びＬＤを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を、実施例を中心にして説明する。
【００２９】
図１に示すＬＤ用エピタキシャルウェハは、ｎ型（第１導電型）ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ型（第２導電型）ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層９を順次積層し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７のｐ型不純物がＭｇであり、且つｐ型ＧａＡｓコンタクト層９のｐ型不純物がＺｎであるIII−Ｖ族化合物半導体からなるＬＤ用エピタキシャルウェハである。このエピタキシャルウェハにおいて、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９は低キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（低キャリア濃度層）９１及び高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（高キャリア濃度層）９２の少なくとも２層で構成され、且つｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層側に低キャリア濃度層、表面側に高キャリア濃度層が配置されている。
【実施例１】
【００３０】
以下に、本発明による実施例を図１により説明する。
【００３１】
ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１上にＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層２（キャリア濃度ｎ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝０．３μｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３（キャリア濃度ｎ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝２．０μｍ）を順次成長した後、アンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層（厚さｄ＝３０nm）を前後に配置したアンドープ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４（ＧａＩｎＰウエル：厚さｄ＝５nm、及び（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア：厚さｄ＝５nm、からなる３周期）を成長し、続いてＭｇドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層５（キャリア濃度ｐ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝０．２μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６（キャリア濃度ｐ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝５nm）、Ｍｇドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層７（キャリア濃度ｐ＝１．５×１０18cm-3、厚さｄ＝１．５μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＩｎＰ中間層８（キャリア濃度ｐ＝１．５×１０18cm-3、厚さｄ＝３０nm）を順次積層した。
【００３２】
その後、続いてＺｎドープ低キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９１（キャリア濃度ｐ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝０．２μｍ）およびＺｎドープ高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９２（キャリア濃度ｐ＝１×１０19cm-3以上、厚さｄ＝０．３μｍ）を順次積層した。
【００３３】
先願のようにｐ型不純物としてＭｇおよびＺｎを併用した場合でも、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層を１×１０19cm-3以上の高濃度層一層で形成すると、Ｍｇの濃度にも依存するが、ＳＩＭＳ分析（二次イオン質量分析）では２〜３×１０18cm-3原子濃度のＺｎが活性層近傍のクラッド層内へ拡散していることが分かっている。その結果、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を１．５×１０18cm-3程度まで高濃度化すると、活性層のＰＬ半値幅はＺｎ拡散がほとんど無い場合（ｐ型クラッド層のキャリア濃度を１×１０18cm-3以下にした場合）に比べて４〜５nm程度も大きくなっていた。
【００３４】
本実施例に示すようにコンタクト層を２層構造とし、Ｍｇドープｐ型クラッド層側に１×１０18cm-3程度の低キャリア濃度層を配置することによって、活性層近傍クラッド層のＺｎ原子濃度を０．８〜１×１０18cm-3と従来に比べて１／２〜１／３に低減することができた。その結果、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を１．５×１０18cm-3まで高濃度化しても、半値幅１０nm以下の良好な活性層を持つエピタキシャルウェハが得られた。
【００３５】
本実施例（本発明）における活性層近傍のＭｇドープｐ型クラッド層のＳＩＭＳ分析によるＺｎ原子濃度プロファイルを図２に示す。比較のため、従来のｐ型ＧａＡｓコンタクト層を高キャリア濃度層一層で形成した場合の分布も同時に示した。本発明ではＺｎ原子濃度が従来の１／２〜１／３に低減されている。
【実施例２】
【００３６】
本発明による他の実施例を以下に示す。
【００３７】
実施例１と同様にＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１上にＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層２（キャリア濃度ｎ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝０．３μｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３（キャリア濃度ｎ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝２．０μｍ）を順次成長した後、アンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層（厚さｄ＝３０nm）を前後に配置したアンドープＭＱＷ活性層４（ＧａＩｎＰウエル：厚さｄ＝５nm、及び（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア：厚さｄ＝５nm、からなる３周期）を成長し、続いてＭｇドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層５（キャリア濃度ｐ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝０．２μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６（キャリア濃度ｐ＝１×１０18cm-3、厚さｄ＝５nm）、Ｍｇドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層７（キャリア濃度ｐ＝１．５×１０18cm-3、厚さｄ＝１．５μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＩｎＰ中間層８（キャリア濃度ｐ＝１．５×１０18cm-3、厚さｄ＝３０nm）を順次積層する。
【００３８】
その後、本実施例では、実施例１のＺｎドープ低キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９１の代わりに、アンドープＧａＡｓ層（厚さｄ＝０．０５〜０．１μｍ）を成長した後、Ｚｎドープ高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９２（キャリア濃度ｐ＝１×１０19cm-3以上、厚さｄ＝０．４μｍ）を成長した。
【００３９】
このように、ＧａＡｓコンタクト層のクラッド層側にアンドープＧａＡｓ層を形成することによっても、Ｚｎの拡散が低減され、実施例１と同様の効果が得られた。
【００４０】
本発明によるエピタキシャルウェハから得られるＬＤは、例えばＤＶＤ記録用ピックアップ光源等に用いられる。ＬＤ特性の高出力化によってデータの書き込み速度の高速化が実現できる。
【００４１】
上記実施例では、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＭＱＷ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層したIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光素子（ＬＤ）用エピタキシャルウェハについて説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。すなわち、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、少なくともｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＭＱＷ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次積層したIII−Ｖ族化合物半導体からなる発光素子（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の発光素子用エピタキシャルウェハの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の発光素子用エピタキシャルウェハのＳＩＭＳ分析によるＺｎ原子濃度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４  ＭＱＷ活性層
５  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層
６  ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
７  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層
８  ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９１  低キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
９２  高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
【図１】
2005209688.tif 000003
【図２】
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