(57)【要約】【課題】クラッド層中に取り込まれるＡｓを低減し、発光出力の安定性を高めて信頼性を向上させる。【解決手段】ｎ型基板１０の上に、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｎ型クラッド層３０と、Ａｓ系結晶からなる量子井戸構造を有する発光層４０と、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｐ型クラッド層７０とが、この順に積層され、発光層４０とｐ型クラッド層７０との間に、ｐ型クラッド層７０とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ≦０．５２）からなる挿入層５０を備える。【選択図】図１
2012248659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型基板の上に、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｎ型クラッド層と、Ａｓ系結晶からなる量子井戸構造を有する発光層と、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｐ型クラッド層とが、この順に積層され、
前記発光層と前記ｐ型クラッド層との間に、前記ｐ型クラッド層とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ
≦０．５２）からなる挿入層を備える
ことを特徴とする発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項２】
前記挿入層のＡｌ組成比が前記ｐ型クラッド層のＡｌ組成比よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項３】
前記挿入層の層厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項４】
前記挿入層にｐ型不純物が添加されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項５】
前記挿入層に添加されている前記ｐ型不純物はＭｇであり、前記挿入層のキャリア濃度は２．５×１０１７ｃｍ−３以上５．５×１０１７ｃｍ−３以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項６】
前記ｐ型クラッド層のＡｌ組成比は、０．６４以上０．７５以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項７】
前記ｎ型クラッド層は、Ａｓ系結晶からなるｎ型バッファ層を介して前記ｎ型基板の上に形成され、
前記ｎ型バッファ層と前記ｎ型クラッド層との間に、前記ｎ型クラッド層とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．
４７≦ｙ≦０．５２）からなる挿入層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項８】
前記発光層が有する前記量子井戸構造は、
ウェル層と、前記ウェル層よりも大きいバンドギャップを有するバリア層と、を１つのペアとする少なくとも１層のペア層を有し、
前記ウェル層は、層厚が３．０ｎｍ以上８．５ｎｍ以下のＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（但し、０≦ｚ≦０．１５）からなる
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハを用い、電極を形成した
ことを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子に関し、更に詳しくは、Ａｓ系結晶からなる量子井戸構造を有する発光層を備える発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体結晶を用いた発光素子には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や半導体レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等がある。ＬＥＤは、デ
ィスプレイ、リモコン、センサ、車載用ランプなど、様々な用途に用いられている。また、ＬＤは、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ：Digital Versatile Disc）やコンパクトディスク（ＣＤ：Compact Disc）などの光ディスクシステムにおいて、読み取り用光源や書き込み用光源として広く用いられている。このように、用途の広さや、従来技術に対する優位性が期待されること等から、化合物半導体結晶を用いた発光素子には高い信頼性が要求されている。
【０００３】
化合物半導体結晶を成長させる方法には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy
）法などがある。ＭＯＶＰＥ法では、例えばIII族有機金属原料ガスとＶ族原料ガスとを
、高純度水素（Ｈ２）キャリアガスとの混合ガスとして成長炉内に導入し、成長炉内で加熱された基板付近で原料を分解させ、基板上に高品質の化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させる。ＭＢＥ法では、原料となる金属等を超高真空下で加熱して分子線を発生させ、目標の基板の結晶に照射して薄膜を成長させる。
【０００４】
上記手法により、例えば化合物半導体からなるウエハを成長基板として、係る基板上にエピタキシャル層を形成したものが化合物半導体エピタキシャルウエハである。発光素子用エピタキシャルウエハは、ＬＥＤ等の発光素子に用いられる化合物半導体エピタキシャルウエハの代表例である。発光素子用エピタキシャルウエハは、例えば基板の上にｎ型クラッド層と、発光層と、ｐ型クラッド層と、がこの順に積層された構造を有する。例えば特許文献１〜３には、本発明の関連技術であるエピタキシャル層を基板上に成長させて得られる発光素子等について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７０７９７号公報
【特許文献２】特開２０００−０３１５９７号公報
【特許文献３】特開２００４−０６３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ｎ型クラッド層やｐ型クラッド層には、Ｖ族元素として例えばリン（Ｐ）を含んだＰ系結晶が用いられる。また、上記発光層には、Ｖ族元素として例えばヒ素（Ａｓ）を含んだＡｓ系結晶が用いられ、赤外波長帯の発光素子として使用される。このように、クラッド層と発光層とで含まれるＶ族元素が異なる場合は、上述のＭＯＶＰＥ法による結晶成長にてＶ族原料ガスの切り替えが必要となる。
【０００７】
しかしながら、ＭＯＶＰＥ法においてＶ族原料ガスの切り替えを行いながらクラッド層や発光層を成長させると、例えば発光層の成長時に用いたＡｓ等が成長炉内に残留し、ｐ
型クラッド層を成長させる際、ｐ型クラッド層のＰ系結晶中に取り込まれてしまう場合があった。Ｐ系結晶中にＡｓ等が取り込まれると、例えば発光素子等の製品となった後の使用において、通電初期の発光出力は低く、所定期間通電した後の発光出力は高くなるという、信頼性の低い発光素子となってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、クラッド層中に取り込まれるＡｓを低減し、発光出力の安定性を高めて信頼性を向上させることが可能な発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、ｎ型基板の上に、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｎ型クラッド層と、Ａｓ系結晶からなる量子井戸構造を有する発光層と、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｐ型クラッド層とが、この順に積層され、前記発光層と前記ｐ型クラッド層との間に、前記ｐ型クラッド層とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−
ｙＰ（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ≦０．５２）からなる挿入層を備える発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、前記挿入層のＡｌ組成比が前記ｐ型クラッド層のＡｌ組成比よりも小さい第１の態様に記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、前記挿入層の層厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である第１又は第２の態様に記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、前記挿入層にｐ型不純物が添加されている第１〜第３の態様のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１３】
本発明の第５の態様によれば、前記挿入層に添加されている前記ｐ型不純物はＭｇであり、前記挿入層のキャリア濃度は２．５×１０１７ｃｍ−３以上５．５×１０１７ｃｍ−３以下である第４の態様に記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１４】
本発明の第６の態様によれば、前記ｐ型クラッド層のＡｌ組成比は、０．６４以上０．７５以下である第１〜第５の態様のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１５】
本発明の第７の態様によれば、前記ｎ型クラッド層は、Ａｓ系結晶からなるｎ型バッファ層を介して前記ｎ型基板の上に形成され、前記ｎ型バッファ層と前記ｎ型クラッド層との間に、前記ｎ型クラッド層とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙ
Ｐ（但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ≦０．５２）からなる挿入層をさらに備える第１〜第６の態様のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１６】
本発明の第８の態様によれば、前記発光層が有する前記量子井戸構造は、ウェル層と、前記ウェル層よりも大きいバンドギャップを有するバリア層と、を１つのペアとする少なくとも１層のペア層を有し、前記ウェル層は、層厚が３．０ｎｍ以上８．５ｎｍ以下のＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（但し、０≦ｚ≦０．１５）からなる第１〜第７の態様のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハが提供される。
【００１７】
本発明の第９の態様によれば、第１〜第８の態様のいずれかに記載の発光素子用エピタキシャルウエハを用い、電極を形成した発光素子が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、クラッド層中に取り込まれるＡｓを低減し、発光出力の安定性を高めて信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光素子用エピタキシャルウエハを示す図であって、（ａ）は発光素子用エピタキシャルウエハの断面図であり、（ｂ）は発光素子用エピタキシャルウエハが有する量子井戸構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜本発明の一実施形態＞
（１）発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子の構造
以下に、本発明の一実施形態に係る発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子の構造について説明する。
【００２１】
（発光素子用エピタキシャルウエハの構造）
本発明の一実施形態に係る発光素子用エピタキシャルウエハは、例えば赤外波長帯等の所定の発光波長を有するＬＥＤ用エピタキシャルウエハとして構成されている。このため、例えばクラッド層及び発光層に、それぞれＰ及びＡｓ等の異なるＶ族元素を用いている。上述したように、このような構造を有するよう各エピタキシャル層を成長させると、例えば発光層の上方に形成されるクラッド層に発光層で用いたＡｓが混入し、発光素子としてのＬＥＤの信頼性を低下させてしまう場合があった。
【００２２】
本発明者等は、例えば発光層と、発光層の上方のクラッド層との間に、挿入層を設けることにより、クラッド層に混入するＡｓを低減させ、発光素子の信頼性を向上させることができることを見いだした。以下に、挿入層を備える本実施形態の発光素子用エピタキシャルウエハの構造について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る発光素子用エピタキシャルウエハとしてのＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１を示す図であって、（ａ）はＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１の断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１が有する量子井戸構造を示す断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１では、エピタキシャル層の成長基板（ウエハ）として、例えばｎ型の導電性ＧａＡｓ（以降、「ｎ型」を「ｎ−」とも記載する）からなるｎ型基板１０を用いている。ｎ型基板１０の上には、例えばＡｓ系結晶からなるｎ型バッファ層２０が形成されている。ｎ型バッファ層２０を構成するＡｓ系結晶は、例えばｎ−ＧａＡｓである。
【００２４】
ｎ型基板１０の上には、ｎ型バッファ層２０を介して、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含有するＰ系結晶からなるｎ型クラッド層３０と、Ａｓ系結晶からなる量子井戸構造を有する発光層４０と、Ａｌを含有するＰ系結晶からなるｐ型クラッド層７０とが、この順に積層されている。
【００２５】
ｎ型クラッド層３０を構成するＰ系結晶は、例えばｎ−（ＡｌａＧａ１−ａ）ｂＩｎ１−ｂＰである。また、ｐ型クラッド層７０を構成するＰ系結晶は、例えばｐ型の（ＡｌａＧａ１−ａ）ｂＩｎ１−ｂＰ（以降、「ｐ型」を「ｐ−」とも記載する）である。但し、両クラッド層３０，７０とも、０≦ａ≦１，０≦ｂ≦１である。また、より好ましくは、ｎ型クラッド層３０については、Ａｌ組成比ａが０．６４≦ａ≦１であり、組成比ｂが０．４７≦ｂ≦０．５２である。また、ｐ型クラッド層７０については、Ａｌ組成比ａが０．６４≦ａ≦０．７５であり、組成比ｂが０．４７≦ｂ≦０．５２である。
【００２６】
また、図１（ｂ）に示すように、発光層４０の量子井戸構造は、ウェル層４１ｘと、ウェル層４１ｘよりも大きいバンドギャップを有するバリア層４２ｘとを１つのペアとする少なくとも１層のペア層４３ｘを有し、さらに、後述する挿入層５０側の最上層に設けられたバリア層４２ｙを有している。但し、ウェル層４１ｘは、図中、４１ａ，４１ｂ・・・４１ｊで示される任意のウェル層である。バリア層４２ｘ及びペア層４３ｘについても同様であり、ペア層４３ｘは例えば４３ａ〜４３ｊまでの１０ペア程度とすることができる。
【００２７】
また、ウェル層４１ｘの層厚は例えば３．０ｎｍ以上８．５ｎｍ以下とすることが好ましく、バリア層４２ｘの層厚は例えば６．５ｎｍ程度とすることができる。但し、挿入層５０と接する最上層のバリア層４２ｙと、ｎ型クラッド層３０と接する最下層のバリア層４２ｊとは、他のバリア層４２ｂ・・・４２ｉよりも厚く設けられていてもよい。
【００２８】
ウェル層４１ｘ及びバリア層４２ｘは、例えばそれぞれがＡｓ系結晶からなる。ウェル層４１ｘ及びバリア層４２ｘを構成するＡｓ系結晶は、例えばＡｌ組成比がそれぞれ異なるアンドープのＡｌｚＧａ１−ｚＡｓである（以降、「アンドープ」を「ｕｎ−」とも記載する）。但し、ウェル層４１ｘのＡｌ組成比ｚは、０≦ｚ＜１であり、より好ましくは０≦ｚ≦０．１５である。また、バリア層４２ｘのＡｌ組成比ｚは、０＜ｚ≦１、かつ、ウェル層４１ｘのＡｌ組成比ｚよりも高い値となる範囲内であって、より好ましくは０．３５≦ｚ≦０．５５である。したがって、例えばウェル層４１ｘのＡｌ組成比ｚを０とし、バリア層４２ｘのＡｌ組成比ｚを０以外として、ウェル層４１ｘ及びバリア層４２ｘを、それぞれｕｎ−ＧａＡｓ及びｕｎ−ＡｌＧａＡｓから構成することができる。なお、「アンドープ」とは、導電型を決定する不純物が積極的には添加されていないことをいう。
【００２９】
以上により、例えば赤外波長帯の発光波長の光を発する発光層４０が構成される。
【００３０】
また、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１は、発光層４０とｐ型クラッド層７０との間に、ｐ型クラッド層７０とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰから
なる挿入層５０を備える。但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ≦０．５２とすることが好ましい。すなわち、挿入層５０のＡｌ組成比ｘが、ｐ型クラッド層７０のＡｌ組成比ａよりも小さくなるように構成する。これにより、発光層４０の成長により成長炉内に残留したＡｓが挿入層５０に取り込まれ、ｐ型クラッド層中にＡｓが混入してしまうことを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、挿入層５０のＡｌとガリウム（Ｇａ）とを合せた組成比ｙを、例えば０．４７≦ｙ≦０．５２としている。組成比ｙをこの範囲内とすることで、挿入層５０とｎ型基板１０との格子整合性が得られ、本発明の効果が発現する。
【００３２】
より具体的には、Ｘ線回折（ＸＲＤ：X-Ray Diffraction）装置の測定結果から、格子
整合度Δθ＝０ａｒｃｓｅｃとなる組成比ｙは、０．５０７である。組成比ｙを上記範囲内とすることで、格子整合度Δθを±２００ａｒｃｓｅｃの範囲内に略収めることができ、良好な格子整合性が得られる。なお、格子整合度Δθは、Ａ１をｎ型基板１０の格子定数とし、Ａ２を挿入層５０の格子定数としたとき、Δθ＝（Ａ１−Ａ２）／Ａ２で得られる各層の格子定数の差の度合いである。
【００３３】
また、残留するＡｓを充分に取り込むことができるよう、挿入層５０の層厚は、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
【００３４】
ｐ型クラッド層７０は、上記挿入層５０と、挿入層５０の上にさらに形成されるスペー
サ層６０とを介して上記発光層４０の上に形成されている。スペーサ層６０は、例えばｕｎ−ＡｌＧａＩｎＰ等のＰ系結晶から構成される。スペーサ層６０を有する構成とすることで、例えばｐ型クラッド層７０中に含まれるＭｇ等のｐ型不純物が、発光層４０へと拡散してしまうことを抑制することができる。
【００３５】
また、ｐ型クラッド層７０の上には、ｐ型中間層８０とｐ型電流分散層９０とがこの順に積層されている。ｐ型中間層８０は、例えばｐ−ＡｌＧａＩｎＰ等のＰ系結晶から構成され、ｐ型クラッド層７０とｐ型電流分散層９０との格子不整合を緩和する。ｐ型電流分散層９０は、例えばｐ−ＧａＰ等のＰ系結晶から構成される。
【００３６】
（発光素子の構造）
続いて、本発明の一実施形態に係る発光素子の構造について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る発光素子としてのＬＥＤ２を示す断面図である。
【００３７】
図２に示すように、ＬＥＤ２は、上記のＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１を用い、電極１１０，１２０を形成した構造を有している。すなわち、例えば略矩形状に切り出されたＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１の、ｐ型電流分散層９０上の一部には、表面電極１１０が形成されている。また、ｎ型基板１０の、ｎ型バッファ層２０とは反対側の面の全面には、裏面電極１２０が形成されている。
【００３８】
このように構成されることで、ＬＥＤ２が備える表面電極１１０及び裏面電極１２０に電圧を印加すると、例えば赤外波長帯等の所定の発光波長の光が発光層４０から発せられる。上述したように、ＬＥＤ２は、ディスプレイ、リモコン、センサ、車載用ランプなど、様々な機器に組み込まれて用いられる。
【００３９】
（２）発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子の製造方法
次に、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１及びＬＥＤ２の製造方法について説明する。
【００４０】
（発光素子用エピタキシャルウエハの製造方法）
ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１の製造には、例えばＭＯＶＰＥ法が用いられる。つまり、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ型基板１０上に、図１（ａ）に示すｎ型バッファ層２０からｐ型電流分散層９０までの複数のエピタキシャル層を積層して、例えば赤外波長帯等の所定の発光波長を有するＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１を製造する。
【００４１】
具体的には、ＭＯＶＰＥ装置が備える成長炉内にｎ型基板１０を搬入して設置し、成長圧力、成長温度を所定値に保った状態で、所定の原料ガスを所定流量供給して行う。III
族原料ガスには、例えばガリウム（Ｇａ）原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の有機金属ガスを使用する。また、例えばアルミニウム（Ａｌ）原料ガスにはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の、インジウム（Ｉｎ）原料ガスにはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）等の有機金属ガスをそれぞれ使用する。また、Ｖ族原料ガスには、ヒ素（Ａｓ）原料ガスとしてアルシン（ＡｓＨ３）等の、リン（Ｐ）原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物ガスをそれぞれ使用する。
【００４２】
また、各層の導電型を決定する不純物の添加は、例えば所定の添加ガスを原料ガスに添加することにより行う。ｎ型の不純物としては、例えばシリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等を用いる。Ｓｉ，Ｓｅ，Ｔｅを添加するには、それぞれ例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）等の添加ガスを用いる。また、ｐ型の不純物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）等を用いる。Ｍｇ，Ｚｎを添加するには、それぞれ例えばビスシクロペンタジエニルマ
グネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）、ジエチルジンク（ＤＥＺ）等の添加ガスを用いる。
【００４３】
ｎ型基板１０の上に上記各エピタキシャル層を成長させるにあたっては、各エピタキシャル層中に含まれる金属の種類や各層の導電型に応じた原料ガス及び添加ガスを、適宜、成長炉内に供給しながら成長させる。原料ガス及び添加ガスは、高純度Ｈ２キャリアガスとの混合ガスとして成長炉内に供給され、成長炉内で加熱分解されて、ｎ型基板１０の上に金属結晶として成長される。
【００４４】
このように、例えばＡｓ系結晶からなる発光層４０の成長時には、Ｖ族原料ガスとしてＡｓ原料ガスを成長炉内に供給して発光層４０を成長させる。上述したように、発光層４０の成長に用いたＡｓ原料ガスや、Ａｓ原料ガスの分解物の一部は、成長炉内に残留してしまう場合がある。
【００４５】
従来技術においては、発光層を成長させた後、例えばＶ族原料ガスをＡｓ原料ガスからＰ原料ガスに切り替えて、スペーサ層とｐ型クラッド層とを順次成長させていた。このとき、成長炉内に残留したＡｓが、ｐ型クラッド層の成長時にも残留し続け、ｐ型クラッド層中に混入してしまう場合があった。
【００４６】
そこで、本実施形態においては、発光層４０とｐ型クラッド層７０との間に、ｐ型クラッド層７０とはＡｌ組成比が異なる（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰからなる挿入層
５０を成長させる。これにより、成長炉内に残留したＡｓが挿入層５０に取り込まれ、ｐ型クラッド層中にＡｓが混入してしまうことを抑制することができる。
【００４７】
このとき、ｐ型クラッド層７０のＡｌ組成比ａよりも小さいＡｌ組成比ｘの挿入層５０を成長させて、挿入層５０中へのＡｓの取り込みを促進させる。これにより、ｐ型クラッド層７０付近のバンドの不連続性を緩和する作用が働いて、取り込まれたＡｓは挿入層５０中に溜まり易くなるものと考えられる。よって、例えばＡｌ組成比ａが０．６４≦ａ≦０．７５のｐ−（ＡｌａＧａ１−ａ）ｂＩｎ１−ｂＰからなるｐ型クラッド層７０に対し、挿入層５０のＡｌ組成比ｘを０．０５≦ｘ≦０．２５とすることができる。
【００４８】
また、このとき、挿入層５０の層厚が例えば１０ｎｍ以上であれば、残留するＡｓを充分に取り込むことができる。よって、例えば層厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるように挿入層５０を成長させる。
【００４９】
以上により、所定の発光波長を有するＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１が製造される。
【００５０】
（発光素子の製造方法）
次に、発明の一実施形態に係る発光素子としてのＬＥＤ２の製造方法について、図２を参照しながら説明する。
【００５１】
まずは、上記のように製造したＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１を用い、電極１１０，１２０を形成する。すなわち、フォトリソグラフィ法やスパッタリング法等を用いて、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１が備えるｐ型電流分散層９０上の一部に、表面電極１１０を素子ごとに形成する。また、スパッタリング法等を用いて、ｎ型基板１０の、ｎ型バッファ層２０とは反対側の面の全面に、裏面電極１２０を形成する。
【００５２】
次に、電極１１０，１２０が形成された上記ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１に対し、素子ごとに形成した表面電極１１０のそれぞれが略中央部に位置するよう、例えば略矩形状にダイシングを行ってチップ化し、図２に示すＬＥＤ２を複数個得る。以上により、本実施形態に係るＬＥＤ２が製造される。
【００５３】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５４】
例えば、上述の実施形態においては、挿入層５０には不純物の添加を特に行わなかったが、挿入層５０にマグネシウム（Ｍｇ）等のｐ型不純物を添加してもよい。この場合、キャリア濃度が少なくとも２．５×１０１７ｃｍ−３以上５．５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲内であれば、Ａｓの取り込みの効果や発光素子の特性において、Ｍｇを添加しない場合と同様の結果が得られる。
【００５５】
また、上述の実施形態においては、発光層４０とｐ型クラッド層７０との間に挿入層５０を設けることとしたが、上述のようなＶ族原料ガスの切り替えは、ｎ型バッファ層２０とｎ型クラッド層３０との間でも行われている。そこで、ｎ型バッファ層とｎ型クラッド層との間に挿入層をさらに設けてもよい。係る挿入層は、例えば（ＡｌxＧａ１−ｘ）ｙ
Ｉｎ１−ｙＰから構成することができる。但し、０．０５≦ｘ≦０．２５，０．４７≦ｙ≦０．５２とすることが好ましく、また、Ｓｉ等のｎ型不純物を添加してもよい。これにより、ｎ型バッファ層で用いたＡｓがｎ型クラッド層中に混入されることを抑制することができる。
【００５６】
また、上述の実施形態においては、発光層４０のウェル層４１ｘとバリア層４２ｘとをそれぞれｕｎ−ＧａＡｓ及びｕｎ−ＡｌＧａＡｓから構成することとしたが、これに限定されない。例えばウェル層４１ｘとバリア層４２ｘとが異なるＡｌ組成比ｚを有していれば、双方をｕｎ-ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓから構成し、Ａｌ組成比ｚが０．１５以下のウェ
ル層を設けることが可能である。
【００５７】
また、上述の実施形態においては、ウェル層４１ｘとバリア層４２ｘとのペア層４３ｘを１０ペア備えることとしたが、これに限定されない。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、ｐ型クラッド層７０を発光層４０の上層としたが、上下の各クラッド層等の導電型（ｎ型、ｐ型）を逆にして、発光層４０の上層をｎ型としてもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態においては、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ１及びＬＥＤ２について説明したが、発光素子用エピタキシャルウエハ及び発光素子は、他の発光素子、例えばＬＤ用エピタキシャルウエハ及びＬＤ等として構成されていてもよい。
【実施例】
【００６０】
（１）実施例１〜４
次に、本発明に係る実施例１〜４について説明する。
【００６１】
（発光素子用エピタキシャルウエハの測定）
まずは、Ａｌ組成比、不純物添加の有無、層厚等をそれぞれ変化させた挿入層を備える実施例１〜実施例４のＬＥＤ用エピタキシャルウエハを、上述の実施形態と同様の手法で製作した。また、挿入層を有さない比較例のＬＥＤ用エピタキシャルウエハを、挿入層の成長を行わない以外は上述の実施形態と同様の手法で製作した。それぞれのＬＥＤ用エピタキシャルウエハが備える各エピタキシャル層の組成比、不純物元素、キャリア濃度および層厚を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2012248659.tif 000003
【００６３】
また、各ＬＥＤ用エピタキシャルウエハが備える発光層及び挿入層の組成比、層厚、ペア数、不純物の有無等を、それぞれ表２及び表３に示す。
【００６４】
【表２】
2012248659.tif 000004
【表３】
2012248659.tif 000005
【００６５】
次に、上記のように製作された実施例１〜４及び比較例のＬＥＤ用エピタキシャルウエハに対し、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）を行い
、ｐ型クラッド層中に混入されるＡｓの濃度を測定した。比較例のＬＥＤ用エピタキシャルウエハにおいては、ｐ型クラッド層中のＡｓ濃度は、下層の発光層近傍では２．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃであった。Ａｓ濃度は、ｐ型クラッド層の層厚方向中、上方（ｐ型中間層側）へ向かうにつれて低下し、層厚の１／２の厚さ付近でバックグラウンドレベルに落ち着いた。
【００６６】
一方、実施例１〜４のＬＥＤ用エピタキシャルウエハにおいては、ｐ型クラッド層中のＡｓ濃度は、発光層近傍であっても略バックグラウンドレベルを示し、ｐ型クラッド層の層厚方向の全域においてバックグラウンドレベルに安定していた。このことから、挿入層を備える構成とすることで、ｐ型クラッド層へのＡｓの混入を抑制できることがわかった。
【００６７】
（発光素子の測定）
続いて、上記実施例１〜４及び比較例のＬＥＤ用エピタキシャルウエハを用い、上述の実施形態と同様の手法でダイシング及び電極形成を行ってＬＥＤを製作した。
【００６８】
製作した実施例１〜４及び比較例のＬＥＤに対し、通電初期及び２４０時間通電継続後について、発光出力Ｐｏ０（ｍＷ），Ｐｏ２４０（ｍＷ）及び動作電圧Ｖｆ０（Ｖ），Ｖｆ２４０（Ｖ）をそれぞれ測定し、２４０時間通電後の発光出力の変化量ΔＰｏ（％）及び動作電圧の変化量ΔＶｆ（Ｖ）を、それぞれ次式（１），（２）より求めた。
ΔＰｏ（％）＝（Ｐｏ２４０／Ｐｏ０）×１００・・・式（１）
ΔＶｆ（Ｖ）＝Ｖｆ２４０−Ｖｆ０・・・式（２）
【００６９】
すなわち、ΔＰｏ及びΔＶｆが小さいほど、発光出力の安定性が高く、また、発光素子としての信頼性が高いことを表しており、ΔＰｏは９５％以上１１０％以下、ΔＶｆは±０．１Ｖの範囲内であることが好ましい。この結果を表４に示す。
【００７０】
【表４】
2012248659.tif 000006
【００７１】
表４に示すように、比較例のＬＥＤにおいては、ΔＶｆについては０．０６Ｖとなって上記規格を満たすものの、ΔＰｏが規格を外れる１２０％以上の高い値を示した。一方、実施例１〜４のＬＥＤにおいては、ΔＶｆ、ΔＰｏともに、上記規格を外れるものは存在しなかった。このことから、挿入層を備える構成とすることで、発光素子の信頼性が向上することがわかる。
【００７２】
（２）変形例１〜４
次に、上述の実施例の変形例１〜４について説明する。変形例１〜４においては、それぞれＬＥＤ用エピタキシャルウエハを製作し、更に、ＬＥＤを製作して、上記と同様の評価を行った。以下に、その結果を示す。
【００７３】
（変形例１）
まずは、本発明に係る実施例１及び２の変形例である変形例１について説明する。変形例１は、実施例１及び２の構成に対し、それぞれ挿入層のＡｌ組成比及び層厚を変化させたものである。変形例１において、Ａｌ組成比については、０．０５以上０．２５以下の範囲内で良好な結果が得られた。また、層厚については、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内で良好な結果が得られた。
【００７４】
（変形例２）
続いて、本発明に係る実施例３の変形例である変形例２について説明する。変形例２は、実施例３の構成に対し、Ｍｇの添加量を変えてキャリア濃度を１．５×１０１７ｃｍ−３〜６．５×１０１７ｃｍ−３の範囲で変化させたものである。変形例２において、キャリア濃度が２．５×１０１７ｃｍ−３以上５．５×１０１７ｃｍ−３以下の範囲内で良好な結果が得られた。なお、実施例３の構成に対し、挿入層にＺｎを添加したものについても評価を行ったが、良好な結果は得られなかった。
【００７５】
（変形例３）
次に、本発明に係る実施例１の変形例である変形例３について説明する。変形例３は、実施例１の構成に加えてｎ型バッファ層とｎ型クラッド層との間に挿入層をさらに設けたものである。係る挿入層は（Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐから構成し、Ｓｉ添加によりキャリア濃度を５．５×１０１７ｃｍ−３とした。変形例３において、さらに挿入層を設けたことで、実施例１のｐクラッド層と同様、ｎ型クラッド層中のＡｓ濃度を低減することができた。
【００７６】
（変形例４）
次に、本発明に係る実施例１〜４の変形例である変形例４について説明する。変形例４は、実施例１〜４の構成に対し、発光層を構成するウェル層をｕｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＡ
ｓから構成し、Ａｌ組成比及び層厚を変化させたものである。変形例４において、Ａｌ組成比については、０以上０．１５以下の範囲内で良好な結果が得られた。また、層厚については、３．０ｎｍ以上８．５ｎｍ以下の範囲内で良好な結果が得られた。
【００７７】
（３）実施例５
本発明に係る実施例５においては、発光素子用エピタキシャルウエハとしてＬＤ用エピタキシャルウエハを製作した。ＬＤ用エピタキシャルウエハの製作は、上述の実施形態と略同様の手法で、各エピタキシャル層を成長させて行った。但し、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハのｐ−ＧａＰからなるｐ型電流分散層に代えて、ｐ−ＧaＡｓからなるｐ型コン
タクト層を、層厚が数百ｎｍとなるよう成長させた。
【００７８】
次に、このように製作したＬＤ用エピタキシャルウエハを用い、上述の実施形態と略同様の手法でダイシング及び電極形成を行って、実施例５のＬＤを製作した。この実施例５のＬＤに対し、上記と同様、発光素子の信頼性の評価を行ったところ、上述の実施例及び変形例と同様の傾向を示す結果が得られた。以上のことから、本発明に係る挿入層を備える構成は、ＬＤ用エピタキシャルウエハ及びＬＤに対しても有効であることがわかった。
【符号の説明】
【００７９】
１    ＬＥＤ用エピタキシャルウエハ
１０    ｎ型基板
２０    ｎ型バッファ層
３０    ｎ型クラッド層
４０    発光層
４１ｘ  ウェル層
４２ｘ  バリア層
４３ｘ  ペア層
５０    挿入層
６０    スペーサ層
７０    ｐ型クラッド層
８０    ｐ型中間層
９０    ｐ型電流分散層
１１０    表面電極
１２０    裏面電極
【図１】
2012248659.tif 000007
【図２】
2012248659.tif 000008