発光素子の製造方法及び発光素子
【課題】ｐ型第二電流拡散層のｐ型第一電流拡散層との界面近傍における汚染の少ない、順方向電圧が良好な発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、少なくとも、ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら基板を熱処理する工程を有する発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、少なくとも、ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら基板を熱処理する工程を有する発光素子の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層及び電流拡散層を有する発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＡｓ単結晶基板上に、発光層部と電流拡散層とを形成した発光素子が知られている。
【０００３】
例えば、ＧａＡｓ単結晶基板上に、ＡｌＧａＩｎＰの４元からなる発光層部とＧａＰからなる電流拡散層（窓層とも言う）を形成した発光素子が知られている。このＧａＰ電流拡散層は、発光層部側を有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＭＯＶＰＥ法という場合もある）により比較的薄く第一電流拡散層を形成した後に、ハイドライド気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＨＶＰＥ法という場合もある）により比較的厚く第二電流拡散層を形成する方法が、例えば特許文献１等に開示されている。
この電流拡散層は例えば、全体として２００μｍ程度の厚さにまで成長されることがある。
【０００４】
しかし、このように作製された発光素子の電流拡散層は、形成される際に不純物汚染が発生し、それにより発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が増大して消費電力が大きくなってしまう問題があった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，００８，７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＨＶＰＥ成長装置において、溶融ＩＩＩ族金属を収容した坩堝や、成長容器あるいはウエーハを支持するサセプタなどの石英製構造物からのコンタミにより、第一電流拡散層と第二電流拡散層との界面が珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）等の不純物により汚染されやすいために、上記のような問題が生じていた。
このため、Ｓｉは電流拡散層がｐ型のときｎ型ドーパントとして働き、第一電流拡散層と第二電流拡散層の界面に反転ｎ型層が形成されてしまい、得られる発光素子の駆動時の順方向電圧（Ｖｆ）が増大するという不具合につながる。同様に、界面の酸素濃度が高くなることで抵抗率が上昇し、順方向電圧（Ｖｆ）が増大して消費電力が大きくなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ｐ型第二電流拡散層のｐ型第一電流拡散層との界面近傍における汚染の少ない、順方向電圧が良好な発光素子及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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、該成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、該成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、少なくとも、前記ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら前記基板を熱処理する工程を有することを特徴とする発光素子の製造方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
特に、エピタキシャル成長開始前のＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温する過程には、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からの珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）によって炉内での不純物の濃度が高くなってしまうが、本発明のように、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理する工程を有することで、ｐ型第二電流拡散層成長前に炉内の上記のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態からｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
このように製造された発光素子であれば、設計値に比べて順方向電圧（Ｖｆ）が大きくなるといった不具合がほとんど生じないため、消費電力の増大を防ぐことができる。
【００１０】
このとき、前記ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程において前記ｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することが好ましい（請求項２）。
このように、ｐ型第二電流拡散層が成長開始してから２μｍ成長するまで、本発明の熱処理工程から続けて水素を上記の線速で流すことにより、界面から成長初期のｐ型第二電流拡散層におけるＳｉや酸素等の不純物汚染が低減されるため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）の増大を、より効果的に低減することができる。
【００１１】
このとき、前記熱処理する工程を、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことが好ましい（請求項３）。
このように、特に不純物汚染が発生しやすい成長温度まで昇温する過程中に、本発明の熱処理工程を行うことで、ｐ型第二電流拡散層の界面や成長初期段階の汚染をより効果的に低減することができ、さらには成長温度に昇温後、すぐにエピタキシャル成長させることができるので効率的である。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層と、該４元発光層上に形成されたｐ型第一電流拡散層とｐ型第二電流拡散層を有する発光素子において、前記ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの前記ｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であることを特徴とする発光素子を提供する（請求項４）。
このように、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでのｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度、酸素濃度が上記の範囲の発光素子であれば、電流拡散層がｐ型の時にｎ型ドーパントとして働くＳｉや、抵抗率を上昇させる酸素の濃度が低いため、順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなる不具合が防止されて、消費電力の増大が低減された発光素子となる。
【００１３】
このとき、前記Ｓｉ濃度が１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、前記酸素濃度が１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３であることが好ましい（請求項５）。
このように、Ｓｉ濃度、酸素濃度が上記の範囲であれば、さらに消費電力の増大が低減された発光素子となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、特にＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温してエピタキシャル成長開始までの過程では、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からのＳｉや酸素等の、炉内での不純物濃度が比較的高くなってしまうが、本発明の発光素子の製造方法によれば、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理する工程を有することで、ｐ型第二電流拡散層成長前の炉内における珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態からｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
このように製造された発光素子であれば、ｐ型第一電流拡散層との界面から例えば２μｍまでのｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度、酸素濃度が非常に低減された発光素子とすることができるため、順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなるといった不具合がほとんど発生せず、消費電力の増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の発光素子及びその製造方法について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図２は、本発明の発光素子の実施態様の一例を示す概略図である。
まず、図２に示すように、本発明の発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板という）の第一主表面上に発光層部が形成されている。
詳しくは、基板の第一主表面と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層が形成され、そのバッファ層上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層部が形成される。そして、その発光層部の上にＭＯＶＰＥ法により例えばｐ型ＧａＰからなる第一電流拡散層が形成され、更にＨＶＰＥ法によりｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層が形成されている。そして、その電流拡散層の上に、発光層部に発光駆動電圧を印加するための第一電極が形成されている。また、基板の第二主表面側には第二電極が全面に形成されている。
【００１７】
第一電極は、第二電流拡散層の第一主表面の略中央に形成され、第一電極の周囲の領域が発光層部からの光取出領域とされている。また、第一電極の中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッドが配置されている。
【００１８】
発光層部は、例えばノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５、０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層を、ｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層と、ｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層とにより挟んだ構造を有する。図２の発光素子では、第一電極側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層が配置されており、第二電極側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層が配置されている。従って、通電極性は第一電極側が正である。
なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００１９】
ここで、本発明の発光素子のｐ型第二電流拡散層は、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでのＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３であり、好ましくは１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３の範囲にある。
また、本発明の発光素子のｐ型第二電流拡散層は、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であり、好ましくは１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３の範囲にある。
このように本発明の発光素子では、例えばｐ型ＧａＰからなるｐ型第二電流拡散層は、その界面から２μｍまでのＳｉ濃度、酸素濃度が低く抑えられているため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなってしまうといった不具合が生じることがなく、消費電力の増大を抑制することができる。
【００２０】
次に、本発明の発光素子の製造方法の一例について図１、３を参照して、以下説明する。
まず、図１の工程（ａ）に示すように、成長用単結晶基板としてのｎ型ＧａＡｓ単結晶基板を準備して洗浄した後、ＭＯＶＰＥ炉に入れて、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層を、例えば０．５μｍエピタキシャル成長させる。
【００２１】
次いで、工程（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓバッファ層上に発光層部として各々ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰよりなる、例えば厚さ０．８〜４μｍのｎ型クラッド層、厚さ０．４〜２μｍの活性層及び厚さ０．８〜４μｍのｐ型クラッド層を、この順序にてエピタキシャル成長させる。尚、発光層部は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側の表面が第一主表面である。
【００２２】
上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なわれる。この各層のエピタキシャル層を形成するための製造条件は、求めるエピタキシャル層の厚さや、組成比によって適宜選択することができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ（リン）の各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる。
Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など。
Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など。
Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
Ｐ源ガス：トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
【００２３】
また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）など。
Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など。
【００２４】
次に、図１の工程（ｃ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層上に、例えばｐ型ＧａＰからなるｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりヘテロエピタキシャル成長させて、ＭＯエピタキシャルウエーハを得る。
【００２５】
次に、本発明の発光素子の製造方法では、図１の工程（ｄ）に示すように、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら基板を熱処理する工程を行う。
【００２６】
特に、ＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温し、エピタキシャル成長開始までの過程では、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からの珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）等の炉内での不純物濃度が高くなっているが、本発明の熱処理工程により、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理することで、ｐ型第二電流拡散層成長前の炉内において上記のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態から後工程のｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
【００２７】
ここで、図３は、本発明の製造方法に用いることができるＨＶＰＥ炉の一例を示す模式図であり、このＨＶＰＥ炉は、Ｇａ融液１３を収容する坩堝１２が配置される第一室と、中間エピタキシャルウエーハＷを保持する例えば石英製またはカーボン製のサセプタ１１が収容される第二室とから成る成長容器１５を有する。第一室と第二室は、坩堝１２とともに石英にて構成され、それぞれ個別のヒータ１０により昇温されるようになっている。
エピタキシャル成長させる際には、第一室と第二室の内部は、ＨＶＰＥ反応が十分に進むよう、適正な成長温度に昇温され、成長容器１５内にはガス導入口１４より例えば塩化水素ガスと、キャリアガスと、Ｐ源ガスと、ドーパントガスが導入される。本発明の熱処理工程では、このガス導入口１４から水素を上記の線速で流しながら行う。
また、本発明の、「水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上」とは、炉内の成長容器に１分間当り流す水素の流量（ｍ３／ｍｉｎ）を成長容器の断面積（ｍ２）で割った値である。
【００２８】
ここで、熱処理工程の熱処理温度としては、特に限定されず、例えばＨＶＰＥ法によってエピタキシャル成長が始まる成長温度で、水素を上記の線速で流しながら、原料ガスを炉内へ流入させずに行い、不純物を十分に希釈、排気することもできる。
また、ここで本発明の熱処理工程が行われる、ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程の前とは、ｐ型第一電流拡散層をエピタキシャル成長させる工程後から、基板をＨＶＰＥ炉内に投入して炉内温度が成長温度まで上がり、原料ガスを流入させることでｐ型第二電流拡散層が実際に成長開始するまでのことをいう。
【００２９】
ここで、熱処理する工程を、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことが好ましい。
このように、昇温の際に、従来は線速６（ｍ／ｍｉｎ）程度の水素を炉内へ流しながら行っていたが、成長温度まで昇温する過程の不純物汚染が発生しやすい間に、本発明の熱処理工程により水素を従来の倍以上で流しながら昇温することで、ｐ型第二電流拡散層の界面や初期段階の汚染をより効果的に低減することができ、さらには成長温度で熱処理を行ってから、そのまま不純物濃度が低い状態で後の工程のエピタキシャル成長を行うことができるため、効率的に発光素子の製造を行うことができる。
【００３０】
次に図１の工程（ｅ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法による成長を行ったエピタキシャルウエーハのｐ型第一電流拡散層上に、例えば厚いｐ型ＧａＰからなるｐ型第二電流拡散層を、ＨＶＰＥ法でエピタキシャル成長させる。ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素である金属Ｇａを所定の温度に加熱保持しながら、その金属Ｇａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ２ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体）→ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２（気体）‥‥（１）
【００３１】
成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。
また、Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ３を、キャリアガスであるＨ２とともに基板上に供給して、下記（２）式の反応によりＧａＰを生成させる。さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチルＺｎ）の形で供給する。
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ２（気体）‥‥（２）
【００３２】
このとき、本発明の製造方法において、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程においてｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することが好ましい。
このように、本発明の熱処理工程における、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、ｐ型第二電流拡散層のエピタキシャル成長開始後にも継続して２μｍ成長するまで水素を上記線速で流すことで、特に不純物汚染が発生しやすい成長初期において、炉内の酸素やＳｉの濃度を非常に低くすることができ、界面近傍や層全体の汚染をより低減することができる。
【００３３】
以上の工程が終了すれば、真空蒸着法により第一電極及び第二電極を形成し、更に第一電極上にボンディングパッドを配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。その後、ダイシングによりチップ化し、第二電極をＡｇペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッドと別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤをボンディングし、更に樹脂モールドを形成することにより、発光素子が得られる。
【００３４】
このように、本発明の製造方法により製造された発光素子であれば、特に汚染が発生しやすいｐ型第二電流拡散層のｐ型第一電流拡散層との界面近傍の不純物汚染が効果的に低減されているため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなってしまうといった不具合が生じることがなく、汚染が原因の消費電力の増大を防ぐことができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３６】
（実施例、比較例）
図１に示す工程に従い、発光素子を製造するに際し、厚さ２８０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓバッファ層を０．５μｍ成長させた後、ＭＯＶＰＥ法でＡｌＧａＩｎＰ発光層を６．５μｍ形成し、更にｐ型ＧａＰからなる第一電流拡散層を１μｍ形成する。
以上の工程で製造された複数のエピタキシャルウエーハについて、ＨＶＰＥ炉に移してｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層を成長させるため常温から所定の成長温度である７５０℃に昇温する間、水素ガスの線速を従来法の５．５（ｍ／ｍｉｎ）から４５．７（ｍ／ｍｉｎ）の間でそれぞれ線速を変えて、本発明の熱処理工程を行った。
【００３７】
次に、それぞれのエピタキシャルウエーハに厚さ１５０μｍのｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層を成長させた。なお、ｎ型ドーパントガスとしてはモノシラン、ｐ型ドーパントガスとしてはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を使用した。
次に、それぞれのエピタキシャルウエーハに真空蒸着法により第一電極及び第二電極を形成し、更に第一電極上にボンディングパッドを配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施し、その後、ダイシングによりチップ化して発光素子を得た。
【００３８】
それぞれの条件で製造したウエーハからサンプリングした発光素子について、定電流電源にて２０ｍＡの電流を流して順方向電圧（Ｖｆ）を測定した後、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、第一電流拡散層と第二電流拡散層の界面から第二電流拡散層側２μｍの位置までのＳｉ濃度及び酸素濃度を評価した。
結果を図４−７に示す。
【００３９】
図４、５に示すように、水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら昇温した場合の発光素子は、Ｓｉ濃度、酸素濃度がともに低減されていることがわかる。また、図６、７に示すように、界面近傍のＳｉ濃度が４×１０１８個／ｃｍ３以下、酸素濃度が１×１０１８個／ｃｍ３以下である発光素子は、順方向電圧（Ｖｆ）が良好であることがわかる。
なお、濃度の値は、界面から第二電流拡散層２μｍの位置までの最大値を表す。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の発光素子の製造方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の発光素子の一例を示す概略図である。
【図３】一般的なＨＶＰＥ成長装置を示す模式図である。
【図４】水素ガス線速とＳｉ濃度の関係を示すグラフである。
【図５】水素ガス線速と酸素濃度の関係を示すグラフである。
【図６】界面近傍のＳｉ濃度と順方向電圧（Ｖｆ）の関係を示すグラフである。
【図７】界面近傍の酸素濃度と順方向電圧（Ｖｆ）の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ヒータ、 １１…サセプタ、 １２…坩堝、
１３…融液、 １４…ガス導入口、１５…成長容器、 Ｗ…基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層及び電流拡散層を有する発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＡｓ単結晶基板上に、発光層部と電流拡散層とを形成した発光素子が知られている。
【０００３】
例えば、ＧａＡｓ単結晶基板上に、ＡｌＧａＩｎＰの４元からなる発光層部とＧａＰからなる電流拡散層（窓層とも言う）を形成した発光素子が知られている。このＧａＰ電流拡散層は、発光層部側を有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＭＯＶＰＥ法という場合もある）により比較的薄く第一電流拡散層を形成した後に、ハイドライド気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＨＶＰＥ法という場合もある）により比較的厚く第二電流拡散層を形成する方法が、例えば特許文献１等に開示されている。
この電流拡散層は例えば、全体として２００μｍ程度の厚さにまで成長されることがある。
【０００４】
しかし、このように作製された発光素子の電流拡散層は、形成される際に不純物汚染が発生し、それにより発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が増大して消費電力が大きくなってしまう問題があった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，００８，７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＨＶＰＥ成長装置において、溶融ＩＩＩ族金属を収容した坩堝や、成長容器あるいはウエーハを支持するサセプタなどの石英製構造物からのコンタミにより、第一電流拡散層と第二電流拡散層との界面が珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）等の不純物により汚染されやすいために、上記のような問題が生じていた。
このため、Ｓｉは電流拡散層がｐ型のときｎ型ドーパントとして働き、第一電流拡散層と第二電流拡散層の界面に反転ｎ型層が形成されてしまい、得られる発光素子の駆動時の順方向電圧（Ｖｆ）が増大するという不具合につながる。同様に、界面の酸素濃度が高くなることで抵抗率が上昇し、順方向電圧（Ｖｆ）が増大して消費電力が大きくなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ｐ型第二電流拡散層のｐ型第一電流拡散層との界面近傍における汚染の少ない、順方向電圧が良好な発光素子及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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、該成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、該成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、少なくとも、前記ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら前記基板を熱処理する工程を有することを特徴とする発光素子の製造方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
特に、エピタキシャル成長開始前のＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温する過程には、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からの珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）によって炉内での不純物の濃度が高くなってしまうが、本発明のように、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理する工程を有することで、ｐ型第二電流拡散層成長前に炉内の上記のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態からｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
このように製造された発光素子であれば、設計値に比べて順方向電圧（Ｖｆ）が大きくなるといった不具合がほとんど生じないため、消費電力の増大を防ぐことができる。
【００１０】
このとき、前記ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程において前記ｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することが好ましい（請求項２）。
このように、ｐ型第二電流拡散層が成長開始してから２μｍ成長するまで、本発明の熱処理工程から続けて水素を上記の線速で流すことにより、界面から成長初期のｐ型第二電流拡散層におけるＳｉや酸素等の不純物汚染が低減されるため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）の増大を、より効果的に低減することができる。
【００１１】
このとき、前記熱処理する工程を、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことが好ましい（請求項３）。
このように、特に不純物汚染が発生しやすい成長温度まで昇温する過程中に、本発明の熱処理工程を行うことで、ｐ型第二電流拡散層の界面や成長初期段階の汚染をより効果的に低減することができ、さらには成長温度に昇温後、すぐにエピタキシャル成長させることができるので効率的である。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層と、該４元発光層上に形成されたｐ型第一電流拡散層とｐ型第二電流拡散層を有する発光素子において、前記ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの前記ｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であることを特徴とする発光素子を提供する（請求項４）。
このように、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでのｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度、酸素濃度が上記の範囲の発光素子であれば、電流拡散層がｐ型の時にｎ型ドーパントとして働くＳｉや、抵抗率を上昇させる酸素の濃度が低いため、順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなる不具合が防止されて、消費電力の増大が低減された発光素子となる。
【００１３】
このとき、前記Ｓｉ濃度が１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、前記酸素濃度が１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３であることが好ましい（請求項５）。
このように、Ｓｉ濃度、酸素濃度が上記の範囲であれば、さらに消費電力の増大が低減された発光素子となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、特にＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温してエピタキシャル成長開始までの過程では、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からのＳｉや酸素等の、炉内での不純物濃度が比較的高くなってしまうが、本発明の発光素子の製造方法によれば、ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理する工程を有することで、ｐ型第二電流拡散層成長前の炉内における珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態からｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
このように製造された発光素子であれば、ｐ型第一電流拡散層との界面から例えば２μｍまでのｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度、酸素濃度が非常に低減された発光素子とすることができるため、順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなるといった不具合がほとんど発生せず、消費電力の増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の発光素子及びその製造方法について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図２は、本発明の発光素子の実施態様の一例を示す概略図である。
まず、図２に示すように、本発明の発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板という）の第一主表面上に発光層部が形成されている。
詳しくは、基板の第一主表面と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層が形成され、そのバッファ層上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層部が形成される。そして、その発光層部の上にＭＯＶＰＥ法により例えばｐ型ＧａＰからなる第一電流拡散層が形成され、更にＨＶＰＥ法によりｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層が形成されている。そして、その電流拡散層の上に、発光層部に発光駆動電圧を印加するための第一電極が形成されている。また、基板の第二主表面側には第二電極が全面に形成されている。
【００１７】
第一電極は、第二電流拡散層の第一主表面の略中央に形成され、第一電極の周囲の領域が発光層部からの光取出領域とされている。また、第一電極の中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッドが配置されている。
【００１８】
発光層部は、例えばノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５、０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層を、ｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層と、ｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層とにより挟んだ構造を有する。図２の発光素子では、第一電極側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層が配置されており、第二電極側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層が配置されている。従って、通電極性は第一電極側が正である。
なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００１９】
ここで、本発明の発光素子のｐ型第二電流拡散層は、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでのＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３であり、好ましくは１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３の範囲にある。
また、本発明の発光素子のｐ型第二電流拡散層は、ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であり、好ましくは１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３の範囲にある。
このように本発明の発光素子では、例えばｐ型ＧａＰからなるｐ型第二電流拡散層は、その界面から２μｍまでのＳｉ濃度、酸素濃度が低く抑えられているため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなってしまうといった不具合が生じることがなく、消費電力の増大を抑制することができる。
【００２０】
次に、本発明の発光素子の製造方法の一例について図１、３を参照して、以下説明する。
まず、図１の工程（ａ）に示すように、成長用単結晶基板としてのｎ型ＧａＡｓ単結晶基板を準備して洗浄した後、ＭＯＶＰＥ炉に入れて、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層を、例えば０．５μｍエピタキシャル成長させる。
【００２１】
次いで、工程（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓバッファ層上に発光層部として各々ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰよりなる、例えば厚さ０．８〜４μｍのｎ型クラッド層、厚さ０．４〜２μｍの活性層及び厚さ０．８〜４μｍのｐ型クラッド層を、この順序にてエピタキシャル成長させる。尚、発光層部は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側の表面が第一主表面である。
【００２２】
上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なわれる。この各層のエピタキシャル層を形成するための製造条件は、求めるエピタキシャル層の厚さや、組成比によって適宜選択することができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ（リン）の各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる。
Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など。
Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など。
Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
Ｐ源ガス：トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
【００２３】
また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）など。
Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など。
【００２４】
次に、図１の工程（ｃ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層上に、例えばｐ型ＧａＰからなるｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりヘテロエピタキシャル成長させて、ＭＯエピタキシャルウエーハを得る。
【００２５】
次に、本発明の発光素子の製造方法では、図１の工程（ｄ）に示すように、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら基板を熱処理する工程を行う。
【００２６】
特に、ＨＶＰＥ炉内に基板を投入してから成長温度まで昇温し、エピタキシャル成長開始までの過程では、成長容器あるいは基板を支持するサセプタなどの石英製構造物からの珪素（Ｓｉ）や酸素（Ｏ２）等の炉内での不純物濃度が高くなっているが、本発明の熱処理工程により、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら熱処理することで、ｐ型第二電流拡散層成長前の炉内において上記のような不純物を希釈、排気することができる。これにより、炉内の不純物濃度が非常に低い状態から後工程のｐ型第二電流拡散層の成長を開始することができるため、ｐ型第一電流拡散層との界面近傍に取り込まれる酸素やＳｉの量を極めて低く抑えることができる。
【００２７】
ここで、図３は、本発明の製造方法に用いることができるＨＶＰＥ炉の一例を示す模式図であり、このＨＶＰＥ炉は、Ｇａ融液１３を収容する坩堝１２が配置される第一室と、中間エピタキシャルウエーハＷを保持する例えば石英製またはカーボン製のサセプタ１１が収容される第二室とから成る成長容器１５を有する。第一室と第二室は、坩堝１２とともに石英にて構成され、それぞれ個別のヒータ１０により昇温されるようになっている。
エピタキシャル成長させる際には、第一室と第二室の内部は、ＨＶＰＥ反応が十分に進むよう、適正な成長温度に昇温され、成長容器１５内にはガス導入口１４より例えば塩化水素ガスと、キャリアガスと、Ｐ源ガスと、ドーパントガスが導入される。本発明の熱処理工程では、このガス導入口１４から水素を上記の線速で流しながら行う。
また、本発明の、「水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上」とは、炉内の成長容器に１分間当り流す水素の流量（ｍ３／ｍｉｎ）を成長容器の断面積（ｍ２）で割った値である。
【００２８】
ここで、熱処理工程の熱処理温度としては、特に限定されず、例えばＨＶＰＥ法によってエピタキシャル成長が始まる成長温度で、水素を上記の線速で流しながら、原料ガスを炉内へ流入させずに行い、不純物を十分に希釈、排気することもできる。
また、ここで本発明の熱処理工程が行われる、ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程の前とは、ｐ型第一電流拡散層をエピタキシャル成長させる工程後から、基板をＨＶＰＥ炉内に投入して炉内温度が成長温度まで上がり、原料ガスを流入させることでｐ型第二電流拡散層が実際に成長開始するまでのことをいう。
【００２９】
ここで、熱処理する工程を、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことが好ましい。
このように、昇温の際に、従来は線速６（ｍ／ｍｉｎ）程度の水素を炉内へ流しながら行っていたが、成長温度まで昇温する過程の不純物汚染が発生しやすい間に、本発明の熱処理工程により水素を従来の倍以上で流しながら昇温することで、ｐ型第二電流拡散層の界面や初期段階の汚染をより効果的に低減することができ、さらには成長温度で熱処理を行ってから、そのまま不純物濃度が低い状態で後の工程のエピタキシャル成長を行うことができるため、効率的に発光素子の製造を行うことができる。
【００３０】
次に図１の工程（ｅ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法による成長を行ったエピタキシャルウエーハのｐ型第一電流拡散層上に、例えば厚いｐ型ＧａＰからなるｐ型第二電流拡散層を、ＨＶＰＥ法でエピタキシャル成長させる。ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素である金属Ｇａを所定の温度に加熱保持しながら、その金属Ｇａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ２ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体）→ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２（気体）‥‥（１）
【００３１】
成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。
また、Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ３を、キャリアガスであるＨ２とともに基板上に供給して、下記（２）式の反応によりＧａＰを生成させる。さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチルＺｎ）の形で供給する。
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ２（気体）‥‥（２）
【００３２】
このとき、本発明の製造方法において、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、ｐ型第二電流拡散層をＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる工程においてｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することが好ましい。
このように、本発明の熱処理工程における、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、ｐ型第二電流拡散層のエピタキシャル成長開始後にも継続して２μｍ成長するまで水素を上記線速で流すことで、特に不純物汚染が発生しやすい成長初期において、炉内の酸素やＳｉの濃度を非常に低くすることができ、界面近傍や層全体の汚染をより低減することができる。
【００３３】
以上の工程が終了すれば、真空蒸着法により第一電極及び第二電極を形成し、更に第一電極上にボンディングパッドを配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。その後、ダイシングによりチップ化し、第二電極をＡｇペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッドと別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤをボンディングし、更に樹脂モールドを形成することにより、発光素子が得られる。
【００３４】
このように、本発明の製造方法により製造された発光素子であれば、特に汚染が発生しやすいｐ型第二電流拡散層のｐ型第一電流拡散層との界面近傍の不純物汚染が効果的に低減されているため、発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）が設計値に比べて高くなってしまうといった不具合が生じることがなく、汚染が原因の消費電力の増大を防ぐことができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３６】
（実施例、比較例）
図１に示す工程に従い、発光素子を製造するに際し、厚さ２８０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓバッファ層を０．５μｍ成長させた後、ＭＯＶＰＥ法でＡｌＧａＩｎＰ発光層を６．５μｍ形成し、更にｐ型ＧａＰからなる第一電流拡散層を１μｍ形成する。
以上の工程で製造された複数のエピタキシャルウエーハについて、ＨＶＰＥ炉に移してｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層を成長させるため常温から所定の成長温度である７５０℃に昇温する間、水素ガスの線速を従来法の５．５（ｍ／ｍｉｎ）から４５．７（ｍ／ｍｉｎ）の間でそれぞれ線速を変えて、本発明の熱処理工程を行った。
【００３７】
次に、それぞれのエピタキシャルウエーハに厚さ１５０μｍのｐ型ＧａＰからなる第二電流拡散層を成長させた。なお、ｎ型ドーパントガスとしてはモノシラン、ｐ型ドーパントガスとしてはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を使用した。
次に、それぞれのエピタキシャルウエーハに真空蒸着法により第一電極及び第二電極を形成し、更に第一電極上にボンディングパッドを配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施し、その後、ダイシングによりチップ化して発光素子を得た。
【００３８】
それぞれの条件で製造したウエーハからサンプリングした発光素子について、定電流電源にて２０ｍＡの電流を流して順方向電圧（Ｖｆ）を測定した後、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、第一電流拡散層と第二電流拡散層の界面から第二電流拡散層側２μｍの位置までのＳｉ濃度及び酸素濃度を評価した。
結果を図４−７に示す。
【００３９】
図４、５に示すように、水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上流しながら昇温した場合の発光素子は、Ｓｉ濃度、酸素濃度がともに低減されていることがわかる。また、図６、７に示すように、界面近傍のＳｉ濃度が４×１０１８個／ｃｍ３以下、酸素濃度が１×１０１８個／ｃｍ３以下である発光素子は、順方向電圧（Ｖｆ）が良好であることがわかる。
なお、濃度の値は、界面から第二電流拡散層２μｍの位置までの最大値を表す。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の発光素子の製造方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の発光素子の一例を示す概略図である。
【図３】一般的なＨＶＰＥ成長装置を示す模式図である。
【図４】水素ガス線速とＳｉ濃度の関係を示すグラフである。
【図５】水素ガス線速と酸素濃度の関係を示すグラフである。
【図６】界面近傍のＳｉ濃度と順方向電圧（Ｖｆ）の関係を示すグラフである。
【図７】界面近傍の酸素濃度と順方向電圧（Ｖｆ）の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ヒータ、 １１…サセプタ、 １２…坩堝、
１３…融液、 １４…ガス導入口、１５…成長容器、 Ｗ…基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、該成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、該成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、
少なくとも、前記ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら前記基板を熱処理する工程を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程において前記ｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理する工程を、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層と、該４元発光層上に形成されたｐ型第一電流拡散層とｐ型第二電流拡散層を有する発光素子において、前記ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの前記ｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
前記Ｓｉ濃度が１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、前記酸素濃度が１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項１】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、該成長させた４元発光層上にｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程と、該成長させたｐ型第一電流拡散層上にｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程とを有する発光素子の製造方法であって、
少なくとも、前記ｐ型第一電流拡散層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の後、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程の前に、ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流しながら前記基板を熱処理する工程を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ＨＶＰＥ炉内に水素を線速１２（ｍ／ｍｉｎ）以上で流すことを、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程において前記ｐ型第二電流拡散層が２μｍに成長するまで継続することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理する工程を、前記ｐ型第二電流拡散層をハイドライド気相成長法によりエピタキシャル成長させる工程のための成長温度まで昇温する際に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
少なくとも、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層と、該４元発光層上に形成されたｐ型第一電流拡散層とｐ型第二電流拡散層を有する発光素子において、前記ｐ型第一電流拡散層との界面から２μｍまでの前記ｐ型第二電流拡散層のＳｉ濃度が１×１０１６〜４×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、酸素濃度が１×１０１６〜１×１０１８個／ｃｍ３であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
前記Ｓｉ濃度が１×１０１６〜２×１０１８個／ｃｍ３、及び／又は、前記酸素濃度が１×１０１６〜５×１０１７個／ｃｍ３であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７９１３（Ｐ２０１０−２７９１３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８７７３（Ｐ２００８−１８８７７３）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
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