(57)【要約】【課題】  経時的な発光出力の低下、及び駆動電圧の上昇を抑制することが可能であり、かつ高歩留まりの半導体発光素子を提供することにある。【解決手段】  半導体基板１上に、少なくともｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５、ｐ型ＧａＰ電流分散層６０が結晶成長され形成された半導体発光素子において、前記ｐ型ＧａＰ電流分散層６０のｐ型クラッド層５に近い側が主たるドーパントをＭｇとする第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９であり、またｐ型クラッド層５から遠い側が主たるドーパントをＺｎとする第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０であり、且つ前記ｐ型クラッド層５の主たるドーパントがＭｇである構造とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、少なくともｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型ＧａＰ電流分散層が結晶成長され形成された半導体発光素子において、
前記ｐ型ＧａＰ電流分散層のｐ型クラッド層に近い側が主たるドーパントをＭｇとする第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部であり、ｐ型クラッド層から遠い側が主たるドーパントをＺｎとする第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部であり、
且つ前記ｐ型クラッド層の主たるドーパントがＭｇであることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光素子において、
前記第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部と前記第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部の間に、平均炭素濃度が１．０×１０18／ｃｍ3以下であるアンドープＧａＰ電流分散層部を設けたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体発光素子において、
前記活性層が、井戸層又は井戸層よりもバンドギャップの大きい障壁層の対から成る多重量子井戸構造であることを特徴とする半導体発光素子。
【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において、
前記半導体基板とｎ型クラッド層間に、構成する半導体材料が、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（但し、０≦Ｘ≦１、０．４≦Ｙ≦０．６）又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（但し、０≦Ｘ≦１）であり、且つ屈折率の異なる半導体層の対から成る半導体光反射層を設けたことを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子に係り、特にｐ型ＧａＰ電流分散層を用いたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子である発光ダイオード（以下ＬＥＤと略す）は、ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の高品質結晶をＭＯＶＰＥ法で成長できる様になったことから、青色、緑色、橙色、黄色、赤色の高輝度ＬＥＤが製作できる様になった。
【０００３】
しかし、高輝度を得るためには、ＬＥＤのチップ面内に均一に電流が注入される様、電流分散特性を良くする必要があり、例えばＡｌＧａＩｎＰ系のＬＥＤ素子では電流分散層の膜厚を８μｍ〜１５μｍ程度まで厚くする必要があった。米国特許第５００８７１８号明細書（特許文献１参照）ではＧａＰ電流分散層を５μｍ〜１５μｍ設けた構造のＬＥＤを開示している。
【０００４】
一般的なＧａＰ電流分散層を有したＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの場合、エピタキシャル成長膜厚の６０％は、電流分散層となる。その様な厚膜の電流分散層を用いた場合、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥が発生し易くなる。ＬＥＤ用エピタキシャルウエハに表面欠陥があるとＬＥＤ用エピタキシャルウエハからＬＥＤチップを作製するプロセス工程において、精密なフォトリソグラフィーや、表面に形成した電極へのワイヤーボンディングが困難となりＬＥＤチップの歩留まりが低下する。特に、ワイヤーボンディング工程に自動画像認識装置を用いる場合は、エピタキシャルウエハの電極部の認識が表面欠陥によって阻害される為、歩留まりが著しく低下する。
【０００５】
ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥を低減する為には、表面状態に大きく影響を与える電流分散層の成長温度を高温にして原子のマイグレーションを利用して表面を平坦化する手法が一般的である。
【特許文献１】米国特許第５００８７１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、厚膜電流分散層を高温で成長させると、ｐ型クラッド層およびＧａＰ電流分散層中のｐ型ドーパントが活性層へ拡散し易くなり、ＬＥＤ特性の信頼性が著しく低下する問題が生じる。その為、これらの層へのｐ型ドーパントとして拡散係数の比較的小さいＭｇを採用した。
【０００７】
ここでＧａＰ電流分散層は注入電流を分散させるために低抵抗層とする必要があり、ドーパントをハイドープする必要がある。しかし、ＧａＰ電流分散層にＭｇをハイドープすると、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥密度が著しく高くなるといった新たな問題が生じる。また、ＭｇをハイドープしたＧａＰ電流分散層の表面欠陥密度を十分に低減するため高温でＧａＰ電流分散層を成長させると、Ｍｇが活性層へと拡散し、ＬＥＤ素子特性の信頼性が低下してしまう。
【０００８】
一方、ＧａＰ電流分散層のドーパントとしてＭｇよりも拡散係数の大きいＺｎを用いると、ＧａＰ電流分散層を高温で成長させなくとも表面欠陥密度を低く抑えることはできる。しかし、ＺｎはＭｇよりも拡散しやすい為に、ＧａＰ電流分散層を高温で成長させなくともＧａＰ電流分散層中のＺｎがｐ型クラッド層を超えて活性層まで拡散してしまい、ＬＥＤ特性の信頼性が著しく低下するという問題が発生する。つまり経時的な発光出力の低下及び駆動電圧の上昇（寿命特性の悪化）が問題となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、経時的な発光出力の低下、及び駆動電圧の上昇を抑制することが可能であり、かつ高歩留まりである半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
請求項１の発明に係る半導体発光素子は、半導体基板上に、少なくともｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型ＧａＰ電流分散層が結晶成長され形成された半導体発光素子において、前記ｐ型ＧａＰ電流分散層のｐ型クラッド層に近い側が主たるドーパントをＭｇとする第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部であり、ｐ型クラッド層から遠い側が主たるドーパントをＺｎとする第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部であり、且つ前記ｐ型クラッド層の主たるドーパントがＭｇである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体発光素子において、前記第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部と前記第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部の間に、平均炭素濃度が１．０×１０18／ｃｍ3以下であるアンドープＧａＰ電流分散層部を設ける。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の半導体発光素子において、前記活性層が、井戸層又は井戸層よりもバンドギャップの大きい障壁層の対から成る多重量子井戸構造である。
【００１４】
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において、前記半導体基板とｎ型クラッド層間に、構成する半導体材料が、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（但し、０≦Ｘ≦１、０．４≦Ｙ≦０．６）又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（但し、０≦Ｘ≦１）であり、且つ屈折率の異なる半導体層の対から成る半導体光反射層を設ける。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ｐ型クラッド層の主たるドーパントをＭｇとし、またＧａＰ電流分散層のうち、ｐ型クラッド層に近い側の第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部の主たるドーパントをＭｇとし、ｐ型クラッド層から遠い側の第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部の主たるドーパントをＺｎとすることによって、ｐ型クラッド層およびＧａＰ電流分散層からの活性層へのドーパント拡散を効果的に抑制し、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥密度を低減することができる。
【００１６】
従って、本発明によれば、経時的な発光出力の低下、及び駆動電圧の上昇を抑制することが可能であり、かつ高歩留まりである半導体発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１に第１の実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す。この発光ダイオードは、半導体基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１上に、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｉドープのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（単にｎ型クラッド層ともいう）３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（単にｐ型クラッド層ともいう）５が順次に結晶成長されて発光部が構成され、更にそれらの最上層つまりｐ型クラッド層５上に、ｐ型ＧａＰ電流分散層６０が積層されている。更にそのｐ型ＧａＰ電流分散層６０上に表面電極７が形成され、またｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面側に裏面電極８が形成されている。
【００１９】
上記ｐ型電流分散層６０は、ｐ型クラッド層５に近い側に第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９と、ｐ型クラッド層５から遠い側に第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０との２層によって形成されている。そして、第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９には主たるドーパントとしてｐ型クラッド層５と同様に拡散係数の小さいＭｇを添加し、また第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０には主たるドーパントとしてＺｎを添加している。ここで、第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０のドーパントをＺｎとしているのは、ｐ型ＧａＰ電流分散層６０のドーパントを全てＭｇとすると表面欠陥密度が大きくなるので、それを回避する為である。
なお、本明細書中において、第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９と第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０は、そのドーパントに関係づけて、ＭｇドープＧａＰ電流分散層部９、ＺｎドープＧａＰ電流分散層部１０とも称する。
【００２０】
活性層４と接するｐ型クラッド層５及びこのｐ型クラッド層５近傍の第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９に、ｐ型ドーパントとして拡散係数の小さいＭｇを用いているため、ドーパントとしてＺｎを用いた場合に比べ、活性層４へのドーパント拡散をより有効に抑制することができる。従って、経時的な発光出力の低下及び駆動電圧の上昇（寿命特性の悪化、信頼性の低下）を抑制することができる。
又、ｐ型電流分散層６０は、その厚さ方向の全域をＭｇドープ層とせず、第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０にｐ型ドーパントとしてＺｎを用いているため、第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０の成長温度を高温とする必要がなく、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥を低減することができる。したがって、ＬＥＤ特性に関して高信頼性を呈し、かつワイヤーボンディング工程におけるエピタキシャルウェハ表面の電極部等の認識が良好となり、ＬＥＤチップを高歩留まりにて製造できる。
【００２１】
よって、本実施形態によれば、活性層４へのドーパント拡散を抑制した状態で、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥を低減することができ、その結果として、ＬＥＤ特性の信頼性が高く、かつ高歩留まりな半導体発光素子を実現することができる。
【００２２】
上記効果は、図３に示すように、第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部９と第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部１０の間に、結晶成長中に意図的にｐ型ドーパントを供給しないアンドープＧａＰ電流分散層部１１を設ける構造とした半導体発光素子においても得ることができる。
【００２３】
また、上記効果は、図４に示すように、半導体基板１とｎ型クラッド層３との間にあるバッファ層２上に、屈折率の異なる半導体層の対から成る半導体光反射層１２（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を設けた構造の半導体発光素子においても得ることができる。
【００２４】
次に、以下の実施例１、２及び比較例により本発明を詳述する。
【実施例１】
【００２５】
ＧａＰ電流分散層の４μｍをＭｇドープ、８μｍをＺｎドープとする例である。
実施例１として、図１に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハを作製した。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、以下の通りである。
【００２６】
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型（Ｓｉドープ）ＧａＡｓバッファ層２（膜厚２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）、ｎ型（Ｓｉドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３（膜厚４００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）、アンドープ（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４（膜厚９００ｎｍ）、ｐ型（Ｍｇドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５（膜厚４００ｎｍ、キャリア濃度１．５×１０17／ｃｍ3）、第一のｐ型（Ｍｇドープ）ＧａＰ電流分散層部９（膜厚４．０μｍ、キャリア濃度４．０×１０18／ｃｍ3）、及び第二のｐ型（Ｚｎドープ）ＧａＰ電流分散層部１０（膜厚８．０μｍ、キャリア濃度４．０×１０18／ｃｍ3）を、ＭＯＶＰＥ法で、順次積層成長させた。
【００２７】
ＭＯＶＰＥ成長での成長温度は上記ｎ型ＧａＡｓバッファ層２から上記ｐ型クラッド層５までを６５０℃とし、上記ｐ型ＧａＰ電流分散層部９、１０は６６０℃で成長した。その他の成長条件は、成長圧力約６６６６Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）、各層の成長速度は０．３〜１．５ｎｍ／ｓｅｃ、Ｖ／III比は約２００前後で行った。但し、ｐ型ＧａＰ電流分散層部９、１０のＶ／III比は３０とした。因みにここで言うＶ／III比とは、分母をＴＭＧａやＴＭＡｌなどのIII族原料のモル数とし、分子をＡｓＨ3、ＰＨ3などのＶ族原料のモル数とした場合の比率（商）を指す。
【００２８】
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（ＴＭＧａ）、又はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、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。例えば上記ｎ型バッファ層２の様なｎ型層の添加物原料としては、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を用いた。上記ｐ型クラッド層５の様なｐ型層の導電型決定不純物の添加物原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いた。
【００２９】
その他に、ｎ型層の導電型決定不純物の添加物原料として、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）、モノシラン（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。
【００３０】
更に、このＬＥＤ用エピタキシャルウエハの上面に、レジストやマスクアライナなどの一般的なフォトリソグラフィプロセスに用いられる器材と周知の方法を駆使して、円形電極である直径１１０μｍの表面電極７を、マトリックス状に真空蒸着法で形成した。蒸着後の電極形成はリフトオフ法を用いた。上記表面電極７は、ＡｕＢｅ（金・ベリリウム合金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）を、それぞれ５０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着した。更に、エピタキシャルウエハの底面には、全面に裏面電極８を同じく真空蒸着法によって形成した。上記裏面電極８は、ＡｕＧｅ（金・ゲルマニウム合金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）を、それぞれ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイ工程を、窒素ガス雰囲気中にて４００℃に加熱し、５分間熱処理することで行った。
【００３１】
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該円形の表面電極７が中心になる様にダイシング装置を用いて切断し、チップサイズ３００μｍ角のＬＥＤベアチップを作製した。更に上記ＬＥＤ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ＬＥＤベアチップに、ワイヤボンディングを行い、ＬＥＤ素子を作製した。
【００３２】
この様に作製されたＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力１．２３ｍＷ、動作電圧１．８４Ｖの優れた初期特性を有するＬＥＤ素子を得ることができた。更に、当該ＬＥＤ素子を常湿の環境下にて５０ｍＡで駆動させ、そのまま１６８時間（１週間）の連続通電試験を行った結果、試験前の状態との相対比較値（通電前発光出力が１００％である。以後相対出力と略す）は９３％、動作電圧＋０．０１５Ｖと良好であった。
しかも、図２に示すように、この実施例１の場合、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥も無く、素子作製プロセスにおける歩留まりは９７％と十分に高かった。
【実施例２】
【００３３】
実施例１の第一と第二のＧａＰ電流分散層部間にアンドープＧａＰ電流分散層部を挿入した例である。
実施例２として、図３に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハを作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層膜厚、エピタキシャル層構造やＬＥＤ素子製作方法は、基本的に上記実施例１と同じにした。以下に上記実施例１とは異なる点を列挙して説明をする。
【００３４】
本実施例２では、実施例１のＭｇドープＧａＰ電流分散層部（第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部）９とＺｎドープＧａＰ電流分散層部（第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部）１０の間に、アンドープＧａＰ電流分散層部１１を１μｍ成長した。
【００３５】
ここでアンドープＧａＰ電流分散層部１１は、成長中にオートドーピングされる炭素等により、完全な絶縁膜とはならず、電気的にｐ型半導体の性質を有することは周知のことである。アンドープとはドーパントを積極的に供給しない、つまりはｐ型ドーパントの原料の供給を行わないことを意味する。この場合において、Ｚｎの拡散が、アンドープＧａＰ電流分散層部（アンドープ層）１１の炭素濃度に依存すること、すなわちアンドープＧａＰ電流分散層部１１の炭素濃度が１．０×１０18／ｃｍ3を超えると、Ｚｎが容易に拡散してしまう為、上記アンドープＧａＰ電流分散層部１１の炭素濃度は１．０×１０18／ｃｍ3以下であることが好ましい。
【００３６】
次に、上記の様に作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハを素子化するが、そのプロセスは上記実施例１と同じである。
【００３７】
この様に作製されたＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力１．２０ｍＷ、動作電圧１．８３Ｖの優れた初期特性を有するＬＥＤ素子を得ることができた。更に、上記実施例１と同じ条件で通電試験を行った所、相対出力は１０１％、動作電圧約＋０．００１Ｖと良好であった。
【００３８】
実施例１ではＭｇドープＧａＰ電流分散層部９とＺｎドープＧａＰ電流分散層部１０が接することによって、ＭｇとＺｎの相互拡散によってＺｎが拡散し易くなっている。しかし、本実施例２は、ＭｇドープＧａＰ電流分散層部９とＺｎドープＧａＰ電流分散層部１０をアンドープＧａＰ電流分散層部１１で隔離することによって、Ｚｎの活性層４への拡散を実施例１よりも抑制している。なお、実施例１の信頼性結果でも十分にＬＥＤ素子特性として良好である。
【００３９】
本発明における実施例においては、どの構造においても活性層４とｐ型クラッド層５又はｎ型クラッド層３との間に何も介在させない構造とした。しかし、ここに例えば真性なアンドープ層を設けたり、多少導電型不純物を含んでいようとも擬似的にアンドープ層となる様な擬似アンドープ層を設けたり、比較的キャリア濃度が低い低キャリア濃度クラッド層を設ける構造を採ることもでき、かかる構造であっても、同様に本発明の意図する効果を得ることができる。
【００４０】
また、本発明における実施例では、活性層４をアンドープのバルク層としたが、活性層４を多重量子井戸または歪み多重量子井戸とした場合においても、本発明の意図する効果を得ることができる。
【００４１】
多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）は、例えば障壁（バリア）層を（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐで構成し、その膜厚を凡そ７．５ｎｍとする。また、発光層としての井戸（ウェル）層の方はＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐで構成し、その膜厚を凡そ５．０ｎｍに設定する。そしてそれらの障壁層と井戸層の組合せを１つのペアとして、合計で４０．５ペア形成する。
【００４２】
本発明における実施例においては、発光波長６３０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子としたが、同じＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いて製作されるそれ以外のＬＥＤ素子、例えば発光波長５６０ｎｍ〜６６０ｎｍのＬＥＤ素子においても、この時に用いられる各層の材料、キャリア濃度、特にウインドウ層においては一切の変更点を持たない。従って、仮にＬＥＤ素子の発光波長を本発明の実施例と異なる波長帯域としても、本発明の効果を得ることができる。
【００４３】
また、本発明における実施例においては、バッファ層２上に直接ｎ型クラッド層３を積層する構造としたが、図４のように、上記バッファ層２とｎ型クラッド層３との間に、ＤＢＲ層（分布ブラッグ反射層）１２を設けたＬＥＤ素子構造とすることもでき、これによっても同様に本発明の意図する効果を得ることができる。ここで、半導体光反射層１２は、対となる２種の半導体材料の屈折率差が大きい方が光の反射波長帯域が広く、且つ反射率が高い。半導体光反射層１２を構成する半導体材料は、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（但し、０≦Ｘ≦１、０．４≦Ｙ≦０．６）又はＡｌxＧａ1-xＡｓ（但し、０≦Ｘ≦１）である。
【００４４】
また、本発明における実施例においては、表面電極７の形状は円形のものとした構造を採ったが、その他にも異形状、例えば四角、菱形、多角形等の電極を有する形態を採ることができ、それらの形態の電極であっても、本発明の意図する効果を得ることができる。
【００４５】
また、本発明における実施例においては、半導体基板１にＧａＡｓを用いたが、この他にもＧｅやＳｉを出発基板とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハや、出発基板をＧａＡｓ、若しくはＧｅとし、これを後に除去し、代替の自立基板としてＳｉやＳｉ以上の熱伝導率を有する金属基板を用いたＬＥＤ用エピタキシャルウェハにおいても本発明の意図する効果を得ることができる
［比較例］
【００４６】
一層のＭｇドープのＧａＰ電流分散層を用いた例である。
比較例として、図５に示した構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハを作製した。エピタキシャル成長の方法、エピタキシャル層膜厚、エピタキシャル層構造やＬＥＤ素子製作方法は、基本的に上記実施例１と同じにした。
【００４７】
実施例１と異なる点は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５上に、一層のｐ型（Ｍｇドープ）ＧａＰ電流分散層６（膜厚１２μｍ、キャリア濃度４．０×１０18／ｃｍ3）を成長させた点である。なお、ｐ型ＧａＰ電流分散層６の成長温度は６６０℃とし、実施例１と同じにした。
【００４８】
次に、上記の様に作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハを素子化するが、そのプロセスは上記実施例１と同じである。その際のＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面状態を図６に示す。図６より、表面欠陥が高密度にあることが分かる。該ＬＥＤ用エピタキシャルウエハをワイヤボンディングする際に、表面電極７の位置認識が表面欠陥によって阻害され、歩留まりが５０％程度となった。
【００４９】
又、上記の通りに作製されたＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力１．２１ｍＷ、動作電圧１．８７Ｖという初期特性であった。
【００５０】
更に、当該ＬＥＤ素子を上記実施例１と同じ条件で連続通電試験を行った結果、試験前の状態との相対出力は１０１％、動作電圧＋０．０１Ｖ（約０．５％増）と良好な信頼性を有していた。
【００５１】
しかし、上記の通り、該ＬＥＤ素子はその表面欠陥の為に、素子作製プロセスにおいての歩留まりが著しく悪い。そこで、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面欠陥密度低減の為にｐ型ＧａＰ電流分散層の成長温度を６８５℃と高くしてＬＥＤ用エピタキシャルウエハを作製したことろ、図７に示すように表面欠陥がなくなり、ＬＥＤ素子プロセス工程に悪影響を与える要因とならなくなる。その結果、歩留まりが９７％と向上した。
【００５２】
又、このＬＥＤ素子の初期特性を評価した結果、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力０．９８ｍＷ、動作電圧１．８５Ｖという初期特性であった。
【００５３】
しかし、ＬＥＤ素子を実施例１と同じ条件で連続通電試験を行った結果、試験前の状態との相対出力は４８％、動作電圧＋０．１Ｖ（約５％増）と信頼性が著しく低下した。これは、ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長温度を高くしたことによって、ｐ型ドーパントが活性層へ拡散してしまった為である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態、及び実施例１にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面構造図である。
【図２】本発明の実施例１にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤのＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面状態を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図３】本発明の実施例２にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面構造図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面構造図である。
【図５】比較例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面構造図である。
【図６】比較例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面状態を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図７】比較例にかかるＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの表面状態を示す図面代用顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（ｎ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（ｐ型クラッド層）
６  ｐ型ＧａＰ電流分散層
７  表面電極
８  裏面電極
９  ＭｇドープＧａＰ電流分散層部（第一のｐ型ＧａＰ電流分散層部）
１０  ＺｎドープＧａＰ電流分散層部（第二のｐ型ＧａＰ電流分散層部）
１１  アンドープＧａＰ電流分散層部（第三のＧａＰ電流分散層部）
１２  光反射層
６０  ＧａＰ電流分散層
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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