JP2005235801A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属酸化物からなる窓層と第二導電型クラッド層との間に、第二導電型決定不純物であるＺｎを高濃度に添加した直接遷移の半導体最上層を備えたＬＥＤ等の半導体発光素子において、サイリスタ特性が出ないようにして再現性良く製造可能とすること。
【解決手段】基板１上に、活性層４を第一クラッド層３と第二クラッド層５で挟んだ発光部１０と、Ｚｎを第二導電型決定不純物に用いたコンタクト層６を順次積層し、その上に金属酸化物からなる窓層７を積層した構成を得るに際し、コンタクト層６の形成終了後に、該コンタクト層６の形成温度以上を維持しながらＶ族原料と第一導電型決定不純物原料のみ、又は第一導電型決定不純物原料のみを供給する工程を経てから、冷却工程を行ない、その後、このコンタクト層６上に金属酸化物からなる窓層７であるＩＴＯ膜を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光素子の製造方法、特に高輝度、高信頼性及び低価格の半導体発光素子の製造方法に関するものである。

従来、半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＧａＰ系の半導体層の緑色、ＡｌＧａＡｓ系の半導体層の赤色がほとんどであった。しかし、最近ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長することができるようになったことから、橙色、黄色、緑色、青色の高輝度ＬＥＤが製作できるようになってきた。

ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法で形成したエピタキシャルウェハにより、これまでにできなかった短波長の発光や、高輝度の発光が得られるＬＥＤの製作が可能となった。しかし、高輝度の発光を得るためには、電流分散特性を良くするために窓層（電流分散層）の膜厚を厚くする必要があり、このためＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造コストが高くなり、半導体発光素子を安価に製作することが難しかった。

製造コストを下げるためには、窓層の膜厚を薄くし、且つ電流分散特性を良くすれば良い。つまり、窓層自体の抵抗率をさらに低くすれば良い。抵抗率の低いエピタキシャル層を得るためには、移動度を大幅に変える方法や、キャリア濃度を高くする方法がある。

そこで、これらの問題を解決する方法として、窓層としてできるだけ抵抗率の低い材料を用いる手法が常套となっている。

例えばＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの場合には、窓層としてＧａＰやＡｌＧａＡｓが用いられる。しかしこれらの抵抗率の低い材料を用いても、ｐ型で高キャリア濃度のエピタキシャル層を成長させることが難しいため、やはり電流分散特性を良くするためには、窓層の膜厚を８μｍ以上まで厚くする必要がある。

また、他の半導体でそのような特性を有するものがあれば、それで代用することができるが、そのような特性を満足する半導体は見当たらない。

また、例えばＧａＮ系ＬＥＤの場合は、その他の方法として金属薄膜を窓層として用いている。しかし、金属薄膜が光を通すためには非常に薄くする必要があり、また十分な電流分散特性を得ようとすれば、厚く形成する必要がある。更に金属薄膜は、一般的に真空蒸着法で形成され、その真空排気時間が長いことも問題である。

ここで、十分な透光性を有し、且つ十分な電流分散特性を得られる材料として、金属酸化物の透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が注目されている。このＩＴＯ膜を窓層（電流分散層）として用いることができれば、これまで窓層（電流分散層）として半導体層を厚く形成していたが、そのエピタキシャル層が要らなくなるため、安価に高輝度のＬＥＤを生産できるようになる。

このＬＥＤの製造においては、通常、窓層としての透明導電膜（ＩＴＯ膜）の上に金属電極が形成されるが、エピタキシャルウェハの最上に位置する半導体層（以下、最上半導体層という）と金属酸化物の透明導電膜との間に接触抵抗が発生してしまい、順方向動作電圧が高くなるという問題がある。

また一方で、半導体からなるコンタクト層のキャリア濃度を極めて高くすることで、トンネル電流によりＬＥＤを駆動させるという方法も開示されている（例えば、非特許文献１参照）。

さらにまた、最上半導体層として炭素（Ｃ）を不純物としたＧａＡｓ層を用い、Ｃ不純物の原料として四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を用いて、高輝度、低動作電圧、高信頼性のＬＥＤを作製するという方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ、７Ｔｈ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９５（２２１０〜２２１２頁参照） 特開平１１−３０７８１０号公報

しかしながら、Ｃ不純物の原料に四臭化炭素（ＣＢｒ_４）を用いると、１回目の成長では充分な特性を達成できるが、連続して成長を行うと２回目以降は、極めて発光出力が低くなってしまうという問題があった（二回目以降に製作したＬＥＤの発光出力は約５０％）。つまり、再現性に問題があった。

この問題を特定するため、２回目以降に成長したエピタキシャルウェハのＳＩＭＳ分析を行った。その結果、エピタキシャルウェハ中に高濃度のＣ及び酸素（Ｏ）が存在することが明らかとなった。この結果より、原料として四臭化炭素（ＣＢｒ₄）を用いたことで、１回目の成長にて高濃度のＣ及びＯが成長炉内に残存してしまい、そのＣ及びＯが２回目以降の成長時にエピタキシャルウェハ中に混入し、発光出力が低下したと考えられる。

また前記開示方法の中で、最上半導体層として亜鉛（Ｚｎ）を不純物としたＧａＡｓ層を用いる方法が示されているが、この方法でも１回目の成長では高輝度、低動作電圧が得られ、充分な特性を達成できるが、連続して成長を行うと、２回目以降では、２０ｍＡ通電時の特性では満足のいくものを得ることが出来たが、低電流領域での動作電圧が、極めて高くなるという問題があった。つまり、二回目以降に製作したＬＥＤでは、サイリスタ特性が現れることが確認され、再現性が悪いことが明らかとなった。

従って、本発明の目的は、上記課題を解決し、金属酸化物の透明導電膜からなる窓層と第二導電型クラッド層との間に、第二導電型決定不純物であるＺｎが高濃度に添加された直接遷移の半導体最上層（最も上に形成された半導体層）を備えた半導体発光素子において、サイリスタ特性が出ないようにして再現性良く製造できる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。

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。

請求項１の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛（Ｚｎ）を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に窓層を形成する半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、該第二導電型コンタクト層の形成温度以上を維持して、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し第一導電型決定不純物原料とＶ族原料のみを供給する工程を経てから冷却工程を行なうことを特徴とする。

窓層（電流分散層）は金属酸化物の他、ＧａＰやＡｌＧａＡｓ等の半導体でも、本発明の効果を得ることができる。

請求項２の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、第一導電型の基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛（Ｚｎ）を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に金属酸化物からなる窓層を形成する半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、該第二導電型コンタクト層の形成温度を維持したまま第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料を供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする。

請求項３の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛（Ｚｎ）を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に金属酸化物からなる窓層を形成した半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、前記発光部の成長温度以下であり、該第二導電型コンタクト層の形成温度以上で、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料のみを供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止することに加えて、Ｖ族原料の供給も停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料のみを供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第一導電型決定不純物原料がセレン（Ｓｅ）、シリコン（Ｓｉ）、テルル（Ｔｅ）のいずれかを含有するガスであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層がＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦０．４３）で構成され、且つ該第二導電型コンタクト層の第二導電型決定不純物が亜鉛（Ｚｎ）であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層の不純物が亜鉛（Ｚｎ）であり、且つ炭素（Ｃ）のオートドーピングがあることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記第二導電型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０¹⁹cm^-3以上であることを特徴とする。

＜発明の要点＞
上記目的を達するために、本発明者は上記課題を解決するべく鋭意努力し研究を行った結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は、第二導電型クラッド層と窓層との間に、第二導電型決定不純物であるＺｎが高濃度に添加された直接遷移の半導体最上層を備えた半導体発光素子において、前記Ｚｎが高濃度に添加された直接遷移の半導体最上層の成長後に、成長温度以上を維持しながらＶ族原料と第一導電型決定不純物原料のみ、又は第一導電型決定不純物原料のみを供給すれば、Ｚｎの残存を抑制でき、次の成長で起きる問題（サイリスタ特性が出るという問題）が出ないことを見出したことにある。本発明はこれを応用した製造方法であり、極めて安価で高輝度、高信頼性、低動作電圧の半導体発光素子用エピタキシャルウェハを再現性良く製造することができる。

本発明によれば、Ｚｎの残存を抑制でき、次の成長でサイリスタ特性が出ないため、製造コストが極めて安価であり、高輝度、高信頼性且つ順方向動作電圧の低いＬＥＤが、再現性良く安定して製作できるようになった。これによりＬＥＤ用のエピタキシャル層の膜厚は五分の一から数十分の一まで薄くすることができるようになった。これは、ＬＥＤを構成するエピタキシャル層の中で窓層（電流分散層）の厚さが最も厚かったためである。

これにより、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの価格を大幅に低減することができた。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１において、第一導電型（ｎ型）の基板１上に、バッファ層２を形成した後、その上に、活性層４を第一導電型クラッド層３と第二導電型（ｐ型）クラッド層５で挟んだ発光部１０と、Ｚｎを第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層６を順次積層する。そして、第二導電型コンタクト層６の形成終了後に、該第二導電型コンタクト層６の形成温度を維持したまま、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料を供給してから冷却工程を行なう。そして、この第二導電型コンタクト層６の上に金属酸化物のＩＴＯ膜からなる窓層７を形成する。

また別の形態においては、上記第二導電型コンタクト層６の形成終了後に、上記発光部１０の成長温度以下であり、第二導電型コンタクト層６の形成温度以上で、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料を供給してから冷却工程を行なう。そして、この第二導電型コンタクト層６上に金属酸化物のＩＴＯ膜からなる窓層７を形成する。

このように第二導電型コンタクト層６の成長後、つまり第二導電型決定不純物であるＺｎが高濃度に添加された直接遷移の半導体最上層の成長後に、その成長温度以上を維持しながら、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、第一導電型決定不純物原料とＶ族原料のみを供給すれば、Ｚｎの残存を抑制することができ、次の成長で起きる問題点であるサイリスタ特性が出ないようにすることができる。

＜実施例１＞
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ェハを、連続して２枚作製した。

第一導電型（ｎ型）基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層（膜厚４００nm，キャリア濃度１×１０¹⁸cm^-3）２、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（第一導電型クラッド層）（膜厚３００nm、キャリア濃度１×１０¹⁸cm^-3）３、アンドープ（Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層（膜厚６００nm）４、ｐ型（Ｚｎドープ）（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（第二導電型クラッド層）（膜厚３００nm、キャリア濃度５×１０¹⁷cm^-3）５、ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６を、順次ＭＯＶＰＥ法で成長させ、前記ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６の成長後に、直ちに冷却工程に入らず、成長温度を維持して、Ｖ族原料のみを遮断せずに、第二導電型決定不純物原料であるＺｎ原料及びIII族原料を遮断して、第一導電型決定不純物原料であるＳｅ原料を供給した。その後１０分間保持し、冷却工程を行った。

上記ＭＯＶＰＥ成長は、成長温度６５０℃、成長圧力５０Ｔｏｒｒ、各層の成長速度は０．３〜１．０nm／ｓ、Ｖ／III比は３００〜６００で行った。但し上記ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６のみ、成長温度を５００℃として成長を行った。

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（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、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、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２のようなｎ型半導体層の導電型決定不純物原料としては、セレン化水素（Ｈ₂Ｓｅ）を用いた。またｐ型ＡｌＧａＡｓコンタクト層６のようなｐ型半導体層の導電型決定不純物原料としては、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を用いた。その他にｎ型半導体層の導電型決定不純物原料として、シラン（ＳｉＨ₄）を、ｐ型半導体層の導電型決定不純物原料としてジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を用いることもできる。

連続して成長した上記２枚のエピタキシャルウェハに、窓層７となる金属酸化物の透明導電膜であるＩＴＯ膜を真空蒸着法にて、約２８０nm形成した。この時の成膜温度（基板表面温度）は、３００℃である。この時のＩＴＯ膜からなる窓層７の比抵抗は、６．２×１０^-6Ωｍであった。因みにＩＴＯ膜からなる窓層７は、２枚同時に成膜した。

このエピタキシャルウェハの上面には直径１２０μｍの円形状のｐ側電極（上面電極）８を、マトリックス状に蒸着で形成した。ｐ側電極８は、ニッケル、金を、それぞれ２０nm、１０００nmの順に蒸着した。更に、エピタキシャルウェハの底面には、全面にｎ側電極（底面電極）９を形成した。ｎ側電極９は、金・ゲルマニウム、ニッケル、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を、窒素ガス雰囲気中で４００℃で５分行った。

その後、上記のようにして構成された電極付きＬＥＤ用エピタキシャルウェハを、上記円形状のｐ側電極８が中心になるように切断し、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードベアチップを作製した。更に、この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。上記電極形成からＬＥＤ素子作製工程に関しても、２枚のエピタキシャルウェハを同時に製作している。つまり成長作業以外は、常に２枚のエピタキシャルウェハの加工作業を同時に行った。

このようにして製作されたＬＥＤ素子のＬＥＤ特性を評価した。図２に電流電圧特性（連続成長２枚目）を示す。

最初に成長させたエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の発光出力は２０ｍＡ通電時で２．５３ｍＷであり、順方向動作電圧は１．９５３Ｖであり、良好な特性であった。

また２枚目に成長したエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の発光出力は２０ｍＡ通電時で２．５４ｍＷであり、順方向動作電圧は１．９５５Ｖであり、良好な特性であった。

更には、最初に成長させたエピタキシャルウェハも２枚目（連続成長した２回目）に成長したエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の０．２ｍＡ通電時での順方向動作電圧は、それぞれ１．７０３Ｖと１．７０５Ｖであり、良好な特性であった。また２ｍＡ通電時での順方向動作電圧も、それぞれ１．７９５Ｖと１．７９７Ｖであり、良好な特性であった。

つまり、サイリスタ特性が出ること無く、連続して良好な特性のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製作が出来た。即ち、再現性良く連続成長することができた。

＜実施例２＞
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とＩＴＯ膜からなる窓層７の成膜方法及び膜厚や電極形成方法及びＬＥＤ素子製作方法は、基本的に上記実施例１と同じにした。但し、上記のｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁰cm^-3）６の成長後に、直ちに冷却工程に入らず、成長温度を維持して、第二導電型決定不純物原料であるＺｎ原料、III族原料及びＶ族原料を遮断して、第一導電型決定不純物原料であるＳｅ原料を供給した。その後１０分間保持し、冷却工程を行った。

この様にして製作された構造のＬＥＤ素子（発光ダイオード）の、ＬＥＤ特性を評価した。ＬＥＤ特性の評価結果は、実施例１と同等の特性であることが確認された。このため上記ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６成長後に、成長温度を維持してＶ族原料を供給せずに第一導電型決定不純物原料であるＳｅ原料のみを１０分間供給することでも、実施例１と同様の効果が得られ、サイリスタ特性が出ることなく、連続して良好な特性のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製作が出来た。即ち、再現性良く連続成長できた。

＜比較例＞
比較例として図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ェハを、連続して２枚作製した。

ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層（膜厚４００nm、キャリア濃度１×１０¹⁸cm^-3）２、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（膜厚３００nm、キャリア濃度１×１０¹⁸cm^-3）３、アンドープ（Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層（膜厚６００nm）４、ｐ型（Ｚｎドープ）（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（膜厚３００nm、キャリア濃度５×１０¹⁷cm^-3）５、ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６を、順次ＭＯＶＰＥ法で成長させ、上記ｐ型（Ｚｎドープ）Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓコンタクト層（膜厚２nm、キャリア濃度２×１０¹⁹cm^-3）６の成長後に、直ちに冷却工程を行った。

成長終了後の冷却工程以外のエピタキシャル成長やＩＴＯ膜からなる窓層７の成膜方法及び電極形成、チップ加工、評価方法は、基本的に上記実施例と同じにした。

このようにして製作されたＬＥＤ素子の、ＬＥＤ特性を評価した。図３及び図４に電流電圧特性（連続成長２枚目）を示す。

最初に成長させたエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の発光出力は、２０ｍＡ通電時で２．５１ｍＷであった。また順方向動作電圧は、１．９５４Ｖであり、良好な特性であった。

また２枚目に成長したエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の発光出力は、２０ｍＡ通電時で２．５２ｍＷであった。また順方向動作層圧は、１．９５７Ｖであり、良好な特性であった。

しかし、２枚目に成長したエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の０．２ｍＡ及び２ｍＡ通電時での順方向動作電圧が、それぞれ３．９Ｖ、３．３Ｖと高くなってしまった。つまりサイリスタ特性を示していることが解った。因みに、最初に成長させたエピタキシャルウェハから製作したＬＥＤ素子の０．２ｍＡ及び２ｍＡ通電時での順方向動作電圧は、それぞれ１．７０６Ｖと１．７９８Ｖであり、良好な特性である。つまり、再現性良くエピタキシャルウェハを製造する事が出来なかった。

＜最適条件に付いての根拠＞
成長終了後の第一導電型決定不純物原料の供給時間は、長ければ長いほどＺｎの残存を無くすことができ、Ｚｎの残存による次の成長での問題（サイリスタ特性が出るという問題）を無くす効果がある。しかし成長終了後の保持時間をあまり長くしすぎると、エピタキシャル層の表面からのＺｎの抜けが多くなって、最上半導体層のＺｎ量が減少してしまい、ＩＴＯ膜からなる窓層７と最上半導体層の間が高抵抗になり、順方向動作電圧が高くなってしまう。また供給時間があまり長くなりすぎると、製造コストが高くなる。このため成長終了後の供給時間は、１０〜６０分程度が好まい。より好ましくは、１０〜３０分である。

成長終了後の第一導電型決定不純物原料の供給温度は、高いほどＺｎの残存を無くすことができ、Ｚｎの残存による次の成長での問題（サイリスタ特性が出るという問題）を無くす効果がある。しかし、成長終了後の供給温度をあまり高くしすぎると、エピタキシャル表面からのＺｎの抜けが多くなったり、第一導電型決定不純物（Ｓｅ）の付着等が起こる。このため最上半導体層のＺｎ量が減少したり、第一導電型決定不純物（Ｓｅ）によりＩＴＯ膜からなる窓層７と最上半導体層の間が高抵抗になり、順方向動作電圧が高くなってしまう。また第一導電型決定不純物の供給温度があまり高くなりすぎると、Ｚｎの拡散により発光出力が低くなる。このため成長終了後の第一導電型決定不純物の供給温度は、成長終了温度から成長最高温度までの範囲が好ましい。具体的な供給温度の範囲としては、５００〜６５０℃が好ましく、より好ましくは、５００〜５５０℃である。

＜他の実施形態例、変形例＞
最上半導体層の成長後に、最上半導体層の成長温度以上で、第一導電型決定不純物原料を供給すれば良い。このため本実施例では第一導電型決定不純物原料としてＳｅ原料（Ｓｅを含有するガス）を用いたが、第一導電型決定不純物原料としてＳｉ原料（Ｓｉを含有するガス）、Ｔｅ原料（Ｔｅを含有するガス）を用いても同様の効果があることは確認済みである。またその他の第一導電型（ｎ型）決定不純物原料を用いても、同様な効果が得られることが容易に類推出来る。

上記した基板１と最上半導体層の間に、他の層があっても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。例えば、上記実施例では、光反射層であるＤＢＲ層（分布ブラッグ反射層）が無い構造としたが、ＤＢＲ層を設けても良い。また活性層にＭＱＷ（多重量子井戸）構造を用いても良い。

本発明の実施例で作製したＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤの断面図である。 本発明の実施例にかかるＬＥＤの電流電圧特性を示す図である。 比較例にかかるＬＥＤの電流電圧特性を示す図である。 比較例にかかるＬＥＤの電流電圧特性を示す図の拡大図である。

符号の説明

１ 基板
２ バッファ層
３ 第一導電型クラッド層
４ 活性層
５ 第二導電型クラッド層
６ コンタクト層
７ 窓層（電流分散層）
８ ｐ側電極（上面電極）
９ ｎ側電極（底面電極）
１０ 発光部

Claims (8)

1. 基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に窓層を形成する半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、該第二導電型コンタクト層の形成温度以上を維持して、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し第一導電型決定不純物原料とＶ族原料のみを供給する工程を経てから冷却工程を行なうことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
2. 第一導電型の基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に金属酸化物からなる窓層を形成する半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、該第二導電型コンタクト層の形成温度を維持したまま第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料を供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
3. 基板の上に、活性層を第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層で挟んだ発光部と、亜鉛を第二導電型決定不純物に用いた第二導電型コンタクト層を順次積層し、前記第二導電型コンタクト層の上に金属酸化物からなる窓層を形成した半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層の形成終了後に、前記発光部の成長温度以下であり、該第二導電型コンタクト層の形成温度以上で、第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料とＶ族原料のみを供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
   第二導電型決定不純物原料とIII族原料の供給を停止することに加えて、Ｖ族原料の供給も停止し、且つ１０分以上第一導電型決定不純物原料のみを供給してから冷却工程を行なうことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
   前記第一導電型決定不純物原料がセレン、シリコン、テルルのいずれかを含有するガスであることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層がＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦０．４３）で構成され、且つ該第二導電型コンタクト層の第二導電型決定不純物が亜鉛であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層の不純物が亜鉛であり、且つ炭素のオートドーピングがあることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、
   前記第二導電型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０^１９cm^−３以上であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。

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