JP4061496B2

JP4061496B2 - Method for manufacturing light emitting device

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Publication number: JP4061496B2
Application number: JP2003126650A
Authority: JP
Inventors: 政幸篠原; 雅人山田
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: JP2004047960A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ混晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１；以下、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載する）により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。
【０００３】
例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロ形成させる形にて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテロ構造をなす発光層部を形成する。発光層部への通電は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれる。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにする。
【０００４】
この場合、金属電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光漏出領域における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。そこで、クラッド層と電極との間に、キャリア濃度を高めた低抵抗率の電流拡散層を形成する方法が採用されている。他方、厚膜の電流拡散層を素子裏面側に配置し、素子基板に兼用させる構成も考えられる（この場合、該電流拡散層は導電性の素子基板とみなすこともできるが、本明細書ではこれも広義に電流拡散層の概念に属するものとみなす）。従来、このような電流拡散層は、発光層部とともに、有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：以下、ＭＯＶＰＥ法ともいう）により形成されることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような発光素子における電流拡散層は、面内方向に電流を十分に拡げるために、層厚をある程度大きく設定すること、例えば発光層部よりは厚みを大きくして形成されるのが一般的である。しかし、ＭＯＶＰＥ法は層成長速度が小さく、十分な厚さの電流拡散層を成長させるには非常な長時間を要し、製造能率の低下とコストの増大を招く問題がある。また、ＩＩＩ族元素源としてＭＯＶＰＥ法に使用する有機金属は一般に高価である。さらに、ＭＯＶＰＥ法においては、結晶性の向上を図るために、ＩＩＩ族元素源に対してＶ族元素源（ＡｓＨ_３、ＰＨ_３など）を相当大きな比率（１０〜数百倍）にて配合しなければならないことも、コスト上は不利に作用する。
【０００６】
また、ＭＯＶＰＥ法により成長された電流拡散層には、有機金属分子からのＨ（水素）やＣ（炭素）が残留しやすい。そして、電流拡散層の導電型をＺｎ（亜鉛）やＭｇ（マグネシウム）のドーピングによりｐ型とする場合、特に残留したＨがＺｎあるいはＭｇ（特にＺｎ）と結合し、アクセプタ活性を低下させることが知られており、電流拡散層として必要な導電率を確保するには、比較的多量のＺｎないしＭｇの添加が必要となる。しかし、ＺｎやＭｇを多量に添加すると、以下のような問題を生ずる。
【０００７】
すなわち、発光素子は、通電を継続するに伴い発光輝度が次第に低下する。例えば、一定電流により素子への通電を開始した直後に測定した発光輝度を初期輝度とし、積算通電時間の経過に従い減少する発光輝度を追跡したとき、発光輝度が予め定められた限界輝度に到達する時間、あるいは評価通電時間を一定値（例えば１０００時間）に固定したときの、初期輝度に対する評価通電時間経過後の輝度の比（以下、これを素子ライフと称する）は、素子寿命を評価するための一定の尺度となりえる。そして、電流拡散層中の、特に発光層部と隣接する部分のＺｎ含有濃度が高くなりすぎると、この素子ライフが低下しやすくなる。
【０００８】
本発明は、電流拡散層を効率よく形成できる発光素子の製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子の製造方法は、
単結晶基板上に、それぞれＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部と電流拡散層と、発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極とをこの順序で形成した発光素子の製造方法において、
単結晶基板はオフアングルを有するものが使用され、
該オフアングルを有する単結晶基板上に、２種以上のＩＩＩ族元素を含む混晶化合物半導体よりなる発光層部を有機金属気相成長法により形成する第一の気相成長工程と、
発光層部の形成後に実施される、電流拡散層を形成するためのハイドライド気相成長法による第二の気相成長工程とを有し、
発光層部は、２種以上のＩＩＩ族元素を含む（Ａｌ _ｘＧａ _１−ｘ） _ｙＩｎ _１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層が電極側からこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
本発明の発光素子の製造方法においては、２種以上のＩＩＩ族元素を含む混晶化合物半導体よりなる発光層部（以下、「混晶発光層部」あるいは単に「発光層部」という）を、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により成長する。その際、オフアングルを有する単結晶基板を用いることを前提とする。本明細書において、「オフアングルを有する」とは、化合物半導体層が積層される単結晶基板の結晶主軸が、＜１００＞または＜１１１＞等に定められた基準方向に対し一定の角度傾けてあることをいう。
【００１２】
ＭＯＶＰＥ法により混晶発光層部を成長する場合、上記のようなオフアングルを有さない基板を用いると、混晶中にてＩＩＩ族原子がランダムに分布せず、原子配列の望まざる規則化や分布の偏りを生じることがある。このような規則化や偏りの生じた領域は、本来期待される混晶半導体とは異なるバンドギャップエネルギーを有するので、結果として結晶全体のバンドギャップエネルギーに分布を生じてしまい、発光スペクトルプロファイルや中心波長のバラツキを招く。しかしながら、適度なオフアングルを単結晶基板に付与しておくことで、上記のようなＩＩＩ族元素の規則化や偏りが大幅に軽減され、発光スペクトルプロファイルや中心波長の揃った発光素子が得られる。
【００１３】
そして、このようなＭＯＶＰＥ法により成長した混晶発光層部の上に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる電流拡散層を、ハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：以下、ＨＶＰＥ法という）を用いて形成する。ＨＶＰＥ法は、蒸気圧の低いＧａ（ガリウム）を塩化水素との反応により気化しやすいＧａＣｌに転換し、該ＧａＣｌを媒介とする形でＶ族元素源ガスとＧａとを反応させることにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の気相成長を行なう方法である。ＭＯＶＰＥ法による層成長速度が約４μｍ／時であるのに対しＨＶＰＥ法では約９μｍ／時であり、ＨＶＰＥ法によると層成長速度をＭＯＶＰＥ法よりも大きくでき、ある程度厚さを要する電流拡散層も非常に高能率にて形成できるので、原材料費をＭＯＶＰＥ法よりもはるかに低く抑えることができる。さらに、オフアングルを付与した単結晶基板を用いた場合に、最終的に得られる電流拡散層の表面に、結晶に起因したファセットや面荒れがほとんど生じず、ひいては平滑性の良好な電流拡散層が得られる。また、ＨＶＰＥ法では、ＩＩＩ族元素源として高価な有機金属を使用せず、ＩＩＩ族元素源に対するＶ族元素源（ＡｓＨ_３、ＰＨ_３など）の配合比率もはるかに少なくて済む（例えば１／３倍程度）ので、コスト的に有利である。
【００１４】
また、電流拡散層の発光層部に面しているのと反対側の主表面には、発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極が形成される。そして、オフアングルを付与した単結晶基板を用いることにより、電流拡散層の表面が平滑化されると、電流拡散層上に形成される電極との密着性も良好となる。また、その電極にワイヤを、画像処理を用いて自動ボンディングする際に、面荒れによる画像の誤検出が軽減され、ひいてはワイヤボンディング工程での能率向上や、歩留まり改善にも寄与する。
【００１５】
なお、電流拡散層の成長速度を改善することのみに主眼を置いた従来技術として、特開平５−２７５７４０号公報に開示された発光素子の製造方法がある。この公報には、電流拡散層の成長方法として気相エピタキシャル成長法（Vapor Phase Epitaxy：以下、ＶＰＥ法という）と、液相エピタキシャル成長法（Liquid Phase Epitaxy：以下、ＬＰＥ法という）とが並列的に開示されており、両方法の優劣については何ら開示はなされていない。また、発光層部におけるＩＩＩ族元素の規則化や偏り防止のために、オフアングルを付与した単結晶基板を用いる点についても開示はない。さらに、ＶＰＥ法が具体的にどのようなＶＰＥ法であるのかについても、何ら開示されていない（ＭＯＶＰＥ法も、ＶＰＥ法の一種である）。
【００１６】
しかし、オフアングルを有する単結晶基板を用いた場合についての、ＶＰＥ法とＬＰＥ法との差異について本発明者らが詳細に検討を行ったところ、以下のことが明らかになった。すなわち、図５に示すように、オフアングルを有さない基板を用いた場合は、ＶＰＥ法とＬＰＥ法とのいずれを用いても、得られる電流拡散層の表面は比較的平滑なものが得られる。ただし、前記したオーダリングにより発光波長ばらつきを生ずるため、ＶＰＥ法とＬＰＥ法のいずれを用いても良好な発光素子は得ることができない。他方、上記のように、オフアングルを付与した単結晶基板を用いると、ＬＰＥ法では、オフアングルに起因すると思われるファセットや面荒れが極端にひどくなり、さらには、ＩＩＩ族原子の分布にも大きな偏りを生ずる結果、到底発光素子の製造には適用できないものしか得ることができない。また、仮に使用できたとしても、画像処理を用いて電極にワイヤを自動ボンディングする際に、面荒れによる画像の誤検出が頻繁に生じ、ワイヤボンディング工程での能率及び歩留まり低下を招いてしまう。すなわち、本発明においては、混晶発光層部の発光性能を確保するためにオフアングルが付与された単結晶基板を用い、電流拡散層の成長方法としてＨＶＰＥ法を敢えて採用することにより、健全な電流拡散層を得ることが初めて可能となったのである。
【００１７】
特に電流拡散層の材質として、ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）を採用すると、ＨＶＰＥ法による成長が容易で、高品質の電流拡散層を得やすくなる利点がある。なお、本発明において、ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）は、ＧａＰ混晶比ａが１の場合を含むので、ＧａＰの概念を含んでいる。他方、ＧａＰ混晶比ａが０の場合も含むので、ＧａＡｓも概念として含むが、ＧａＡｓはＧａＰよりもバンドギャップが小さいので発光層部２４からの発光光束に対する吸収を生じやすい。従って、ＧａＰ混晶比ａは０より大きく設定することが望ましい。
【００１８】
本発明においては、電流拡散層をＨＶＰＥ法により成長するので、ＭＯＶＰＥ法と異なりＨやＣの残留が生じにくい。従って、電流拡散層を、ドーパントをＺｎ及び／又はＭｇとしたｐ型ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）層として形成する場合、添加したＺｎ及び／又はＭｇがＨと結合してアクセプタ活性を低下させる心配がほとんどない。このことは、必要な導電率を確保するためのＺｎ及び／又はＭｇ添加量を、ＭＯＶＰＥ法による電流拡散層と比較してはるかに少量に留めることができることを意味し、結果として、Ｚｎ及び／又はＭｇ含有濃度の軽減により前述の素子ライフを大幅に向上することができる。この効果は、ドーパントとしてＺｎを用いる場合に特に著しい。ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）により形成された電流拡散層のＨ濃度は、例えば７×１０^１７／ｃｍ^３以下に留めることが可能であり、検出限界以下（例えば１×１０^１７／ｃｍ^３程度あるいはそれ以下）とすることも比較的容易である。つまり、電流拡散層のハイドライド気相成長法により形成された部分のＨ濃度は、７×１０^１７／ｃｍ^３以下とすることができる。なお、ドーパントをＺｎ及び／又はＭｇとしたｐ型ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）層からなる電流拡散層は、光吸収を抑制して光取出し効率を向上させるため、発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなるように、ＧａＰ混晶比ａを選択することが望ましい。
【００１９】
電流拡散層のＺｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度は、例えば１×１０^１７／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下とすることができる。電流拡散層のＺｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度が１×１０^１７／ｃｍ^３未満では十分な導電率と電流拡散効果が得られず、５×１０^１９／ｃｍ^３を超えると合金化により結晶性が損なわれる。なお、ＺｎとＭｇとは各々単独で用いることもできるし、併用することもできる。
【００２０】
本発明においては、電流拡散層を成長速度の大きいＨＶＰＥ法にて成長するので、ＭＯＶＰＥでは現実的な時間の範囲内で成長困難な２０μｍ以上の電流拡散層も、比較的高能率に得られる利点がある。特に、５０μｍ以上の厚さに電流拡散層を成長させれば、該電流拡散層を素子基板に兼用させることも可能となる。この場合、該素子基板を兼用する電流拡散層は、発光層部の光取出面側に配置してもよいし（この場合、電流拡散層の主表面の一部領域のみが電極にて覆われる）、裏面側に配置してもよい。
【００２１】
裏面側に配置する場合は、発光層部からの光に対し透光性を有する該電流拡散層の裏面を部分的に覆うコンタクト層を形成することができる。また、電流拡散層の裏面側にてコンタクト層を、該コンタクト層の非形成領域とともに覆う、反射層を兼ねた金属電極で覆うこともできる。この場合、コンタクト層は金属電極と電流拡散層との接合抵抗を低減する役割を果たす。他方、電流拡散層の裏面側にて該コンタクト層を、コンタクト層の非形成領域とともにＡｇペースト等の金属ペースト層で覆うこともできる。いずれの態様においても、特にコンタクト層の非形成領域において金属電極又は金属ペースト層による発光光束の反射効果を高めることができる。
【００２２】
なお、電流拡散層の厚さが２００μｍを超えると、ＨＶＰＥ法を用いているといえども成長時間が相当長くなり、製造能率の低下につながる場合がある。このような観点から、電流拡散層（第二の気相成長工程において形成される）の形成厚さは２００μｍ以下とすることが望ましい。ただし、電流拡散層が過度に薄くなれば、電流拡散効果が十分に得られなくなって発光効率の低下につながる。従って、電流拡散層の厚さは、５μｍ以上は確保しておくことが望ましい。なお、電流拡散層を素子基板に兼用させない場合は、製造能率を優先させて、その形成厚さを５０μｍ未満に留めることが望ましい。特に、成長温度が比較的高い場合（例えば８００℃以上）は、電流拡散層の厚さを５０μｍ以上に増加させても発光強度の大幅な増加は望めないので、電流拡散層の厚さを５０μｍ未満、望ましくは２０μｍ以下に留めることが望ましいといえる。他方、後述のごとく、成長用の単結晶基板のオフアングル最適化により、ＨＶＰＥ法による電流拡散層の成長温度は大幅に低減できるので、この場合は、電流拡散層を厚膜化することにより発光強度をさらに向上でき、５０μｍ以上の層厚設定が有効となる場合がある。
【００２３】
電流拡散層の電極を形成する側の主表面を含む表層部には、多数キャリアを生じさせるためのドーパント含有濃度（例えば、電流拡散層がｐ型である場合には、前述のＺｎ及び／又はＭｇなどのｐ型ドーパントの含有濃度）が電流拡散層内の残余の部分よりも高くされた、高濃度ドーピング層を形成することが望ましい。このような高濃度ドーピング層を形成することにより、電流拡散層表層部での電流の面内拡散効果が高められ、十分な電流拡散効果が得られる。また、層の全体に渡ってドーパント含有濃度を高めるのではなく、表層部だけ選択的に高濃度化するので、ドーパント含有濃度が過剰となることによる前述の素子ライフ低下（特に、Ｚｎをｐ型ドーパントとして用いた場合）や、多数キャリアによる光の散乱損失といった問題も生じにくい。特に、電流拡散層の層厚を２０μｍ以下に薄く設定する場合、高濃度ドーピング層を設けることの効果は大きい。
【００２４】
本発明においては、電流拡散層をＨＶＰＥ法にて形成するので、高濃度ドーピング層は以下のようにして形成すると能率的である。すなわち、第二の気相成長工程において、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料ガスとともにドーパントガスを供給して電流拡散層を形成し、第二の気相成長工程後において電流拡散層の表面からドーパントを追加拡散して高濃度ドーピング層を形成する。この追加拡散も、ドーパントガスを用いた気相拡散により実施できる。このようにすると、ＨＶＰＥ法による電流拡散層の成長に引き続き、高濃度ドーピング層形成のための追加拡散処理を、真空拡散等の気相拡散処理により簡便に行なうことができるので能率的である。
【００２５】
高濃度ドーピング層を形成することのメリットは、ドーパントをＺｎ及び／又はＭｇとしたｐ型ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１：発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きい）により電流拡散層を構成する場合に特に顕著である。すなわち、本発明においては、ＨＶＰＥ法により電流拡散層を成長するので、Ｈとの結合により不活性化するＺｎあるいはＭｇ（特にＺｎ）の量が少なく、元からＺｎあるいはＭｇの添加量を削減することができる。その結果、素子ライフ低下等を生ずる限界量までのＺｎあるいはＭｇの濃度マージンが大きく、高濃度ドーピング層を形成しても素子ライフ等に与える影響を本質的に小さく留めることができる。なお、ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ中においてはＭｇよりもＺｎのほうが拡散速度が大きい。従って、高濃度ドーピング層を追加拡散にて形成する場合、Ｚｎを採用するほうが、必要な厚さの高濃度ドーピング層をより短時間にて形成できるのでより能率的である。なお、電流拡散層にハイドライド気相成長法により形成されたＨＶＰＥ層部を形成する場合、該ＨＶＰＥ層部は、発光層部に近い主表面側においてドーパント含有濃度を、ｐ型クラッド層のドーパント含有濃度よりも低く設定しておくと、素子ライフの低下抑制を一層効果的に図ることができる。
【００２６】
具体的には、電流拡散層のＺｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度が、高濃度ドーピング層において２×１０^１８／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下となっていることが望ましい。高濃度ドーピング層のＺｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度が２×１０^１８／ｃｍ^３未満では、高濃度ドーピング層の面内方向の電流拡散促進効果に乏しくなり、５×１０^１９／ｃｍ^３を超えると、合金化により結晶性が損なわれる懸念が生ずる。また、高濃度ドーピング層の厚さは１μｍ以上４μｍ以下に調整することが望ましい。厚さが１μｍ未満では面内方向電流拡散の促進効果に乏しく、４μｍを超えると電流拡散層全体に占める高濃度ドーピング層の厚さ比率が大きくなりすぎ、同様に、素子ライフや発光強度の低下を招く惧れがある。
【００２７】
一方、電流拡散層内の、高濃度ドーピング層以外の部分においては、Ｚｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度が１×１０^１７／ｃｍ^３以上２×１０^１８／ｃｍ^３以下となっていることが望ましい。該部分のＺｎ及び／又はＭｇのキャリア濃度が１×１０^１７／ｃｍ^３未満では、該部分の直列抵抗が増大し、発光効率の低下を招く。他方、２×１０^１８／ｃｍ^３を超えると、該部分から発光層部側へＺｎ及び／又はＭｇが多く拡散し、発光性能の低下等を生ずる場合がある（特にＺｎを採用した場合は、その傾向が大きい）。
【００２８】
なお、電流拡散層はＧａＰにて構成すれば、ＧａＰは比較的広いバンドギャップを有しているので、発光層部から発光波長の短い光が放出されている場合でも光吸収を起しにくい。従って、光取出し効率を確保する上で有利であり、また、光吸収抑制を考慮したときの発光層部の材料選択幅も広げられる利点がある。
【００２９】
一方、ＧａＡｓを配合したＧａＡｓ_１−ａＰ_ａにより電流拡散層を構成すると、以下のような利点が生ずる。すなわち、ドーパントをＺｎとして前記した追加拡散処理により高濃度ドーピング層を形成する場合、Ｚｎの拡散速度は、ＧａＰ中よりもＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ中の方が大きく、必要な厚さの高濃度ドーピング層を短時間にて形成できる。なお、この目的にてＧａＡｓ_１−ａＰ_ａを採用する場合は、所望の発光波長に相当するバンドギャップより大きくなるように、ＧａＰの混晶比ａが０．５以上０．９以下の範囲で設定することが望ましい。ただし、ＧａＰの混晶比ａが０．９を超えると、ＧａＡｓの混晶比が小さくなりすぎ、Ｚｎの拡散促進効果が十分に得られなくなる場合がある。
【００３０】
また、電流拡散層の電極形成側部分を、それ以外の部分よりもＧａＡｓ混晶比１−ａが大きい高ＧａＡｓ混晶比ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ＜１）層とし、当該高ＧａＡｓ混晶比ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ層に、Ｚｎをドーパントとする高濃度ドーピング層を形成すると、高ＧａＡｓ混晶比ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ層でのＺｎ拡散速度を大きくすることができるので、高濃度ドーピング層をより効率的に形成することができる。例えば、電流拡散層の要部をＧａＰで形成する場合でも、電極形成側部分のみＧａＡｓＰ層としておけば、前記したＺｎの追加拡散により高濃度ドーピング層をより短時間にて形成できる。高ＧａＡｓ混晶比ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ層は高濃度ドーピング層よりも少し（０．５μｍから２μｍ程度）厚く形成するのがよく、高濃度ドーピング層を例えば１μｍ以上４μｍ以下にて形成する場合、高ＧａＡｓ混晶比ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ層は２μｍ以上５μｍ以下にて形成するとよい。
【００３１】
本発明において、電流拡散層は、その全体をＨＶＰＥ法にて形成することを排除しない。しかし、電流拡散層と、発光層部の該電流拡散層と接する部分とが、格子定数の互いに異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成される場合、その格子定数差がある程度大きい場合は、発光層部上に直接ＨＶＰＥ法により電流拡散層を形成すると、電流拡散層の結晶性が低下し、発光性能の低下を招くおそれがある。そこで、このような場合、電流拡散層は、発光層部と接する部分を有機金属気相成長法により形成されるＭＯ層部とし、それ以外の部分をハイドライド気相成長法により形成されるＨＶＰＥ層部とすれば、電流拡散層の結晶性が向上し、ひいては発光特性の良好な発光素子が得られる。
【００３２】
次に、本発明の発光素子においては、電流拡散層内に、該電流拡散層とは導電型の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる電流阻止層を埋設形成することができる。電極は遮光体として作用するため、この電極に素子駆動のための電圧を印加した場合、素子内の電流密度は電極直下付近で高く、光取出領域となる電極の周囲領域では低くなることにより、光取出効率が低下しやすくなる。そこで、上記のような電流阻止層を、例えば電極の電極直下位置において電流拡散層中に埋設形成すれば、電流阻止層により電流に電極領域外への迂回が生じ、光取出効率を高めることができる。なお、本明細書において電流阻止層は、電流拡散層に属さないものとして考える。
【００３３】
この場合、該電流阻止層を埋設形成する電流阻止層形成工程が必要となる。そして、本発明においては、電流拡散層内の、電極側において該電流阻止層を覆う部分を少なくとも、第二の気相成長工程（つまり、ＨＶＰＥ法）により形成する。電流阻止層を埋設形成する際に、電流阻止層を覆う電流拡散層部分をＭＯＶＰＥ法やＬＰＥ法で形成すると、例えば図１３（ｂ）に示すように、最終的な電流拡散層の表面に、電流阻止層の形状がパターンダレした大きな段差が結晶欠陥を伴って生じやすい問題がある。このような段差や結晶欠陥は、電極との導通不良を招いたり、あるいは前記したような画像処理を用いて電極にワイヤを自動ボンディングする際には、画像の誤検出要因となって、ワイヤボンディング工程での能率及び歩留まり低下を招く場合がある。しかし、ＨＶＰＥ法で電流阻止層を覆う電流拡散層部分を形成すると、例えば図１３（ａ）に示すように、そのような段差や結晶欠陥がほとんど生じず、表面の平滑な電流拡散層が得られ、上記のような不具合が生じにくい。
【００３４】
電流阻止層形成工程は、具体的には以下のような工程を含むものとして実施することができる。
▲１▼第三の気相成長工程：発光層部の上に、電流拡散層の一部をなす第一導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる第一層と、電流阻止層をなす第二の導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる第二層とを有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により順次形成する。
▲２▼エッチング工程：得られた第二導電型の化合物半導体層を、電流阻止層となるべき部分を残して残余の部分をエッチング除去する。
そして、第二の気相成長工程は、第一層と同一導電型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第三層を、第二層のエッチング後の残余部分をくるむようにハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）により形成する。
【００３５】
第一層は、電流拡散層の、電流阻止層に対する下地となる部分をなすものであり、第二層は電流阻止層をなす部分である。上記方法によると、第一層及び第二層を形成する第三の気相成長工程を、発光層部の形成される第一の気相成長工程に続く形で、同じＭＯＶＰＥ法により実施できるので能率的である。これら第一の気相成長工程及び第三の気相成長工程を同一の成長容器内で基板を容器外に取り出さずに連続的に行なうと、特に効果が大きい。
【００３６】
この場合、第三の気相成長工程が終了すると、基板を容器外に取り出して、ＨＶＰＥ法により第二の気相成長工程を行なうための容器に移し替える必要がある。このとき、第一層及び第二層は容器外の雰囲気にさらされるので、酸化の影響が問題になる場合がある。また、後述のように第二層を化学エッチングする場合は、そのエッチング時に受ける酸化も考慮する必要がある。この観点においては、第一層及び第二層を、いずれも、酸化されやすい元素であるＡｌ（アルミニウム）を含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成するとよい。具体的には、第一層、第二層及び第三層をいずれもＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１：発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい）により形成することができる。これは、第三層をＨＶＰＥ法にて形成する際に、ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）が最も成長が容易で高品質のものが得られるためであり、ＭＯＶＰＥにより形成される第二層も、これに合わせ込む形でＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）を採用する。また、第一層を同じＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１：発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい）とすることにより、第三の気相成長工程において、ＭＯＶＰＥ法により第一層を形成後、第二層の形成に移行する際に原料ガスの切り替えが不要となり、製造が容易となる。なお、各層のＧａＰ混晶比ａを同じに設定しておくと、製造がより容易となる。また、不要なバンド端不連続も生じないので、それによる発光性能の低下等も懸念する必要がなくなる。
【００３７】
なお、第二層と第一層とは、同じＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）であっても導電型は反対とされる。例えば、第三層を、Ｚｎ及び／又はＭｇをドーパントとしたｐ型ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）層とする場合、第二層はＳｉ（シリコン）等をドーパントとするｎ型ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）層とする。なお、この場合の電流拡散層は、ＭＯＶＰＥ法による第一層と、ＨＶＰＥ法による第三層とでドーパントの種別を異ならせてもよい。例えば、第三層のドーパントをＺｎとする場合、第一層のドーパントをＺｎとするほかに、Ｚｎに代えてＭｇを用いることも可能である。
【００３８】
ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）よりなる第一層のドーパントをＭｇにしておくと、ＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ中のＭｇの拡散速度は小さいので、該第一層のＭｇが発光層部側に逆拡散して、発光特性を低下させたりする不具合が生じにくい。また、この第一層と接触する第三層には、高濃度ドーピング層を形成することが電流拡散効果を高める上でより有利である。この高濃度ドーピング層をＺｎの追加拡散により形成する場合、第三層の高濃度ドーピング層以外の部分、つまり、第一層と接する部分のドーパント含有濃度を、１×１０^１７／ｃｍ^３以上２×１０^１８／ｃｍ^３以下に十分に低く設定しておくと、高濃度ドーピング層からのＺｎの拡散の影響が第三層を経て発光層部に及ぶ不具合を効果的に抑制することができる。
【００３９】
次に、エッチング工程において、第二層をエッチングする方法としては、気相エッチングを行なってもよいが、エッチング液を用いた化学エッチングが簡便で、能率もよいので本発明に好適に採用できる。この化学エッチングは、第二層に対するエッチング活性が、第一層に対するエッチング活性よりも高く、第二層のみを選択的にエッチングできるものを使用することが好ましい。しかし、第一層と第二層とが同一材質の化合物半導体よりなる場合、第一層と第二層とに対して顕著なエッチング活性差を有したエッチング液を得ることは容易ではなく、例えばやむを得ずエッチング活性差の小さい液を用いてエッチングを行なうと、選択エッチング能力が不足して、第一層にまでエッチングの影響が大きく及んでしまう不具合を生ずる。
【００４０】
このような場合、第一層と第二層との間に、両層のいずれとも材質の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第四層を介挿形成し、エッチング工程において、第四層をエッチストップ層として第二層を第一のエッチング液により化学的に選択エッチングすることが有効である。つまり、第二層とは材質の相違する第四層を、該第二層の下地として形成しておけば、材質が同じである第一層と第二層とに対しては適当なエッチング液が見つからなくても、材質が相違する第二層と第四層とであれば、適当な選択エッチング性を有したエッチング液を容易に見出すことができる。そして、このようなエッチング液を第一のエッチング液として用いることにより、エッチング工程においては該第四層がエッチストップ層として作用し、第二層を容易に選択エッチングできる。また、この第四層は、第二層の電流阻止層として残る部分の直下はエッチングされずに残留するが、その残留部分は電流阻止層により電流が遮られる部分に生ずるので、発光特性等には何ら影響しない。
【００４１】
この第四層は、Ａｌを含有しないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて形成することが望ましい。すなわち、第二層を第一のエッチング液により選択エッチングする際に、エッチストップ層となる第四層にＡｌが含有されていると、エッチング液とＡｌとが反応して絶縁性のＡｌ酸化層が形成される場合がある。後述の通り、第四層の露出部分を第二のエッチング液によりエッチング除去して第三層の形成を行なう場合は、Ａｌ酸化層はそのエッチングの妨げとなる。また、第四層を残して第三層を形成すると、Ａｌ酸化層により直列抵抗が増加する上、第三層の第四層上へのエピタキシャル成長が妨げられる場合がある。いずれも、発光特性の低下につながる。
【００４２】
例えば、第二層をＡｌ_ｄＧａ_１−ｄＰ（０＜ｄ≦１）又は（Ａｌ_ｂＧａ_１−ｂ）_ｃＩｎ_１−ｃＰ（０＜ｂ≦１；０≦ｃ≦０．５）にて形成する場合は、第一層をＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）にて形成し、第二層に対するエッチング液として、例えば塩酸を用いる。すると、特に第四層を設けなくとも第二層を第一層に対して問題なく選択エッチングできる。しかし、第二層に含まれるＡｌの酸化が問題となる場合は、第二層もＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０≦ａ≦１）にて形成することが有効である。この場合は、第二層を化学エッチングにより選択エッチングすることが難しくなるので、例えば第二層よりもＧａＰの混晶比が大きいＧａＡｓ_１−ｂＰ_ｂ（ａ＜ｂ≦１）にて形成された第四層を介挿すると、第二層と第四層との間には選択エッチング性を付与しやすくなる。特に、第二層と第一層とがＧａＡｓ_１−ａＰａ（０．５≦ａ≦０．９）からなり、第四層がＧａＰとされている場合、第四層によるエッチストップ効果が顕著である。この場合、第一のエッチング液としては、一例として硫酸あるいは硫酸と過酸化水素水との混合液を使用することにより、第四層をエッチストップ層とした第二層の選択エッチングを効果的に行なうことができる。
【００４３】
第四層の厚みは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下に調整することが望ましい。該厚みが１ｎｍ未満ではエッチストップ効果が十分に得られず、１００ｎｍより厚く形成することは、エッチストップ効果が飽和して不経済である。
【００４４】
例えば、第四層をエッチストップ層として第二層の外側を第一のエッチング液により化学的に選択エッチングした後、当該第二層の外側に露出している第四層を、第一層をエッチストップ層として第二のエッチング液により化学的に選択エッチングして第一層を露出させ、その後、第二の気相成長工程により第三層を第一層の外側と接するように形成することができる。このようにすると、電流阻止層として残った第二層の周囲において、電流拡散層をなす第一層と第三層との間に、不要な第四層が残留せず、該第四層による光吸収等の問題も生じにくい。なお、第四層の厚さを１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の小さな範囲に設定すれば、第四層による光吸収等の影響はほとんど生じないので、第二層の外側に露出している第四層をエッチングせずに第三層を形成することも可能である。
【００４５】
発光層部は、２種以上のＩＩＩ族元素を含む（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層が、発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極側からこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものとして形成できる。活性層の両側に形成されるクラッド層とのバンドギャップ差に起因したエネルギー障壁により、注入されたホールと電子とが狭い活性層中に閉じ込められて効率よく再結合するので、非常に高い発光効率を実現できる。さらに、活性層の組成調整により、広範囲の発光波長を実現することができる。そして、本発明の効果がより顕著に発揮されるのは、電流拡散層を、Ｚｎ及び／又はＭｇをドーパントとして用いたｐ型層とする場合であり、この場合は、第一導電型クラッド層をｐ型（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰにて構成する。
【００４６】
（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰからなる発光層部は、単結晶基板としてオフアングルを有さないものを使用したとき、前記したＩＩＩ族原子（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の規則化や分布の偏りにより、バンドギャップエネルギーが小さくなる側にシフトしやすく、結果として発光波長が短波長側にばらつきやすくなる問題がある。例えば、これを解消するためにはバンドギャップエネルギーの高いＡｌＰの混晶比を大きくして、発光波長のずれを補償する方法が考えられる。しかし、ＡｌＰの混晶比を高めることは、間接遷移成分が増える方向にバンド構造が変化するので、発光強度が低下しやすくなり、望ましくない。従って、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰからなる発光層部は、オフアングルを有する単結晶基板を使用することのメリットが最も大きく、本発明の効果が顕著である。
【００４７】
（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰにて発光層部を構成する場合、単結晶基板は、＜１００＞方向又は＜１１１＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが１゜以上２５゜以下の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板とすることができる。オフアングルが１゜未満では既に説明した発光特性（発光スペクトルプロファイルや中心波長）のバラツキ抑制効果に乏しく、２５゜を超えると正常な発光層部成長が不能となる問題がある。本発明の効果は、特に＜１００＞方向を基準方向としてオフアングルが上記の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板を用いた場合に、特に顕著である。
【００４８】
単結晶基板は、オフアングルが１０°以上２０°以下の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板とすることがより望ましい。このような高角度のオフアングルを有するＧａＡｓ単結晶を用いると、ＨＶＰＥによる第二の気相成長工程にて最終的に得られる電流拡散層の表面を平滑化する効果が一層高められる。本発明者らが検討したところ、オフアングルの１゜以上１０°未満の単結晶基板を用いると、ＨＶＰＥにて得られる電流拡散層の表面においては、ファセット的な振幅の小さい一様な凹凸の形成は効果的に防止されるものの、振幅の大きな突起状の結晶欠陥が少なからず残留することがあり、ワイヤボンディング工程等における誤検出等の不具合につながる場合があった。しかし、オフアングルを１０°以上２０°以下の範囲に大きくすると、こうした突起状の結晶欠陥発生を効果的に抑制できることがわかった。
【００４９】
また、突起状の結晶欠陥発生防止も含め、平滑で良好な表面状態の電流拡散層を得るには、ＨＶＰＥ法による電流拡散層の成長温度を適正化することも、工程上考慮すべき重要なポイントである。そして、オフアングルを１０°以上２０°以下の範囲に設定すると、そのような電流拡散層の適正な成長温度範囲を低温側に引き下げることができるのも、重要な効果の一つである。電流拡散層の成長温度を低温化できれば、該電流拡散層の下地をなす発光層部に加わる、電流拡散層成長時の熱履歴を和らげることができ、発光層部のｐ−ｎ接合をなすドーパントプロファイルの拡散劣化が生じにくい。特にダブルへテロ構造の発光層部の場合は、発光再結合の効率を高めるため、活性層のドーパント濃度はなるべく低くしたい要請がある。従って、電流拡散層の成長温度の低温化により、クラッド層側から活性層側へのドーパント拡散を抑制することにより、発光素子の内部量子効率を高めることができ、発光性能を大幅に改善することができる。また、成長温度の低減により、上記ドーパントプロファイルを良好に維持したまま電流拡散層の層厚を増やすことができるので、該電流拡散層を特に５０μｍ以上に厚膜化したときの発光強度の向上効果がとりわけ著しくなる利点もある。
【００５０】
オフアングルが１０°未満となるか、又はオフアングルが２０°を超えると、突起状の結晶欠陥発生防止効果及び電流拡散層の適正成長温度の低温化効果が不十分となる場合がある。オフアングルはより望ましくは１３°以上１７°以下に設定するのがよい。
【００５１】
この場合、第二の気相成長工程において、ＧａＡｓＰからなる電流拡散層をハイドライド気相成長法により成長する場合、該成長温度を６４０℃以上７５０℃以下の温度に設定することが望ましい。成長温度が６４０℃以下では電流拡散層の表面の平滑化効果、特に突起状の欠陥の発生抑制効果が十分に得られなくなる。また、７５０℃以下では、発光層部のドーパントプロファイルの拡散劣化防止効果が十分に達成できなくなる。なお、上記成長温度は、より望ましくは６８０℃以上７２０℃以下（特にオフアングルが１３°以上１７°以下の場合）に設定するのがよい。また、このような温度設定により、電流拡散層を５０μｍ以上（２００μｍ以下）に厚膜化させたときの、発光強度向上効果が特に著しくなる。
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００を示す概念図である。発光素子１００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板という）１の第一主表面上に発光層部２４が形成されている。該基板１は、図２の工程▲１▼に示すように、＜１００＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが１゜以上２５゜以下の主軸Ａを有するものである（主軸Ａは、＜１１１＞方向を基準として同様のオフアングルを有するものであってもよい）。図１に戻り、この基板１の第一主表面ＭＰ１と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層２が形成され、該バッファ層２上に発光層部２４が形成される。そして、その発光層部２４の上に電流拡散層７が形成され、その電流拡散層７の上に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための第一電極９が形成されている。また、基板１の第二主表面ＭＰ２側には、同じく第二電極２０が全面に形成されている。第一電極９は、第一主表面ＰＦの略中央に形成され、該第一電極９の周囲の領域が発光層部２４からの光取出領域とされている。また、第一電極９の中央部に電極ワイヤ１７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１６が配置されている。
【００６１】
発光層部２４は、ノンドープ（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６とｎ型（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有する。図１の発光素子１００では、第一電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、第二電極２０側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は第一電極９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１０^１３〜１０^１６／ｃｍ^３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００６２】
電流拡散層７は、ドーパントをＺｎとしたｐ型ＧａＰ層として形成されている。また、電流拡散層７中のＨ及びＺｎ含有濃度は、それぞれ、ｐ型クラッド層６のＨ及びＺｎ含有濃度よりも小さくされてなる。さらに、電流拡散層７には、第一電極９に対応する位置に、ｎ型Ａｌ_ｄＧａ_１−ｄＰ（例えばｄ＝０．２）よりなる電流阻止層１０が埋設形成されている。電流拡散層７の形成厚さｔ１は、例えば５μｍ以上２００μｍ以下（一例として、５０μｍ）である。また、電流阻止層１０の厚さは０．０５μｍ以上１μｍ以下（例えば０．１μｍ）である。
【００６３】
電流拡散層７の第一電極９を形成する側の主表面を含む表層部には、Ｚｎ含有濃度が電流拡散層７内の残余の部分よりも高くされた、高濃度ドーピング層８が形成されている。電流拡散層７のＺｎのキャリア濃度は、高濃度ドーピング層８において２×１０^１８／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下（例えば、１×１０^１９／ｃｍ^３）であり、高濃度ドーピング層８以外の部分において１×１０^１７／ｃｍ^３以上２×１０^１８／ｃｍ^３以下（例えば、８×１０^１７／ｃｍ^３）とされている。
【００６４】
高濃度ドーピング層８の厚さｔ２は１μｍ以上４μｍ以下（例えば３μｍ）である。高濃度ドーピング層８の厚さｔ２は、ドーパントが最も高濃度となる電流拡散層表層部のｐ型ドーパント含有濃度（本実施形態ではＺｎ含有濃度）をＮmaxとし、他方、電流拡散層７の拡散の影響を受けていない部分でのｐ型ドーパント含有濃度をＮminとしたとき、層厚方向において略（Ｎmax＋Ｎmin）／２となる位置を、高濃度ドーピング層８と残余の部分との境界位置として定めることにより特定される。なお、各層中のドーパント含有濃度及びＨ濃度は、二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）により測定されたものをいう。また、キャリア濃度は周知の導電率測定により特定可能である。
【００６５】
電流拡散層７のうち、ｐ型クラッド層６と電流阻止層１０との間に位置する部分は、ＭＯＶＰＥ法により形成された第一層７ａである。また、電流阻止層１０（及び第四層１１）に関して第一層７ａの反対側には、該第一層７ａとともに電流阻止層１０をくるむように覆う形で、電流拡散層７の要部をなす第三層７ｂが形成されている。この第三層７ｂは、後述するＨＶＰＥ法により形成されたものであり、第一電極９側の表層部がＺｎの追加拡散により前述の高濃度ドーピング層８とされている。
【００６６】
電流拡散層７中のＨ濃度は、ＨＶＰＥ法の採用により、ＭＯＶＰＥ法によるｐ型クラッド層６のＨ濃度（通常、１５×１０^１７／ｃｍ^３程度）よりも小さく設定できる。本実施形態では、電流拡散層７のうち第一層７ａだけはＭＯＶＰＥ法により形成され、この部分のＨ濃度は多少高くなる。しかし、第三層７ｂのＨ濃度は７×１０^１７／ｃｍ^３以下であり、通常、２×１０^１７以下である。第一層７ａの厚さは第三層７ｂの厚さよりもはるかに小さいので、いずれにしても、電流拡散層７中のＨ濃度はｐ型クラッド層６のＨ濃度よりも十分に低い値となる。そして、電流拡散層７の要部をなす第三層７ｂのうち、高濃度ドーピング層８を除いた部分は、Ｚｎ含有濃度をｐ型クラッド層のＺｎ含有濃度より低く設定しても、Ｈとの結合により不活性化するＺｎの量が少ないので、十分な導電性を確保することができる。その結果、素子ライフの向上を図ることができる。
【００６７】
また、電流拡散層７は、面内方向の電流拡散が主に高濃度ドーピング層８にて進む。そして、電流拡散層７における高濃度ドーピング層８以外の内層部分は、ドーパントによるキャリア濃度が低く面内方向の抵抗率が高いので、電流は該内層部分に入ると面内方向への再拡散が生じにくく、電極９の外側領域に迂回しつつ流れやすくなる。その結果、光取出し効率が向上する。
【００６８】
なお、本実施形態では、第一層７ａと第三層７ｂとを同じ化合物半導体（具体的にはＧａＰ）により形成しているが、互いに異なる化合物半導体にて形成することもできる（例えば、第一層７ａをＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい）とし、第三層７ｂをＧａＰとする）。また、第一層７ａと第三層７ｂとはいずれもｐ型ドーパントが添加される。ｐ型ドーパントとして、本実施形態のように両層７ａ，７ｂともＺｎを採用することもできるが、ＭＯＶＰＥにて形成される第一層７ａのドーパントは、ｐ型クラッド層６側への拡散を生じにくいＭｇ及び／又はＣとし、ＨＶＰＥにて形成される第三層７ｂのドーパントをＺｎとしてもよい。
【００６９】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、図２の工程▲１▼に示すように、オフアングルを付与したＧａＡｓ単結晶基板１を用意する。そして、工程▲２▼に示すように、その基板１の第一主表面ＭＰ１に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部２４として、各々（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰよりなる、１μｍのｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）、０．６μｍの活性層（ノンドープ）５、及び１μｍのｐ型クラッド層６（ｐ型ドーパントはＭｇ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）を、この順序にてエピタキシャル成長させる（第一の気相成長工程）。これら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。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（ＰＨ_３）など。
【００７０】
次に、図３の工程▲３▼では、上記第一の気相成長工程の反応容器内にて引き続き、すでに形成された発光層部２４の上に、ｐ型ＧａＰからなる第一層７ａ（ＭＯ層部である）と、電流阻止層をなすｎ型Ａｌ_ｄＧａ_１−ｄＰ（例えばｄ＝０．２）からなる第二層１０’とをＭＯＶＰＥ法により順次形成する。次に、第二層１０’の、電流阻止層１０として残す部分の表面を、フォトレジスト層３０にて覆う。そして、工程▲４▼に進み、塩酸からなる第一のエッチング液によりエッチングすると、第二層１０’の、フォトレジスト層３０にて覆われなかった部分が選択的にエッチングされる。エッチングが終了したら、洗浄後、フォトレジスト層３０を除去する。
【００７１】
図４の工程▲５▼に進み、ｐ型ＧａＰよりなる第三層７ｂ（ＨＶＰＥ層部である）を、ＨＶＰＥ法により、電流阻止層１０をくるむように成長させる（第二の気相成長工程）。ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素であるＧａを所定の温度に加熱保持しながら、その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Ｈ_２ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体） → ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ_２‥‥（１）
ＧａＰの場合、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、ＰＨ_３をキャリアガスであるＨ₂とともに基板上に供給する。さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）の形で供給する。ＧａＣｌはＰＨ_３との反応性に優れ、下記（２）式の反応により、Ｇａとの間で効率よく、電流拡散層７の要部をなす第三層７ｂを成長させることができる：
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ_３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ₂（気体）‥‥（２）
【００７２】
図５を用いて既に説明した通り、ＨＶＰＥ法にて電流拡散層７を形成すると、基板１にオフアングルが付与されているにもかかわらず、非常に平滑な層表面を得ることができる。なお、オフアングルが１０°以上２０°以下（望ましくは１３°以上１７°以下）の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板を用いると、電流拡散層７の表面への振幅の大きな突起状の結晶欠陥が形成抑制に効果があり、また、平滑な表面状態を得るための、ＨＶＰＥ法による電流拡散層７の適正な成長温度を、６４０℃以上７５０℃以下（より望ましくは６８０℃以上７２０℃以下）に下げることができ、ｐ型クラッド層６及びｎ型クラッド層４から活性層５へのドーパント拡散を抑制することができ、ひいては発光層部２４のドーパントプロファイルの拡散劣化を抑制することができる。
【００７３】
第三層７ｂの成長が終了したら工程▲６▼に進み、別の容器に移し替えて、例えば６５０〜７５０℃（例えば７００℃）で加熱しながらＶ族元素化合物（Ｚｎ_３Ａｓ_２、Ｚｎ_３Ｐ_２など）の蒸気を流通させ、真空拡散を行なう。すると、Ｚｎ成分が第三層７ｂの電極形成側部分に追加拡散され、高濃度ドーピング層８が形成される。拡散時間は、高濃度ドーピング層８の形成厚さｔ２をどの程度にするかに応じて調整される。なお、ｐ型クラッド層６に使用するｐ型ドーパントは、拡散係数が比較的小さいＭｇ及び／又はＣを使用することにより、ＨＶＰＥ法により電流拡散層７を形成する際に、その成長温度への加熱によるｐ型クラッド層６から活性層５へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することができ、発光強度の向上に寄与する。
【００７４】
以上の工程が終了すれば、真空蒸着法により第一電極９及び第二電極２０を形成し、さらに第一電極９上にボンディングパッド１６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。そして、第二電極２０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１６と別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤ１７をボンディングし、さらに樹脂モールドを形成することにより、発光素子１００が得られる。なお、ワイヤ１７のボンディングは、カメラにより素子の第一表面を画像撮影し、周知の画像処理方法によりボンディングパッド１６領域を識別して、自動ボンディング装置にて行なう。このとき、ボンディングパッド１６が配置される電流拡散層７の表面が平滑なので、ボンディングパッド１６領域を誤検出する不具合も生じにくい。
【００７５】
以下、本発明の発光素子の種々の変形例について説明する（図１の発光素子１００と同一構成部分には同一の符号を付与して詳細は省略し、相違点のみ説明する）。図６の発光素子２００は、電流阻止層１０を、電流拡散層７をなす第一層７ａ及び第三層７ｂと同じＧａＡｓＰ（ただし、導電型はｎ型）にて構成した例である。この場合は、図３の工程が、図７のように変更される。すなわち、工程▲７▼に示すように、ＧａＰからなる第四層１１’をエッチストップ層として形成し、工程▲８▼に示すように、電流阻止層１０となるＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０．５≦ａ≦０．９）からなる第二層１０’を、例えば硫酸−過酸化水素水混合液を用いて選択エッチングする。さらに工程▲９▼においては、電流阻止層１０の周囲に露出している第四層１１’をエッチング除去する。電流阻止層１０の下側の第四層１１は残留する。以降の工程は、図４と同じである。
【００７６】
電流拡散層をＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ（０．５≦ａ≦０．９）、電流阻止層をＡｌ_ｄＧａ_１−ｄＰ（例えばｄ＝０．２）にて構成する場合、ＨＶＰＥ法によるＧａＡｓ_１−ａＰ_ａ層（第三層７ｂ）の形成が、前記（２）式において、ＰＨ_３とともにＡｓＨ_３が併用され、成長温度が、６４０℃〜８３０℃とやや低めに設定される。
【００７７】
そして、Ｚｎを気相拡散させて高濃度ドーピング層８を形成する際に、電流拡散層がＧａＡｓ_１−ａＰ_ａにて形成されていると、ＧａＰと比較して、同じ温度におけるＺｎの拡散速度が大幅に向上する。例えば、６５０〜７５０℃程度の処理温度を採用する場合は、ＧａＰの場合の拡散時間を３０〜６０％も短縮することができる。また、Ｇａ_ｂＡｓ_１−ｂＰは、上記のようにＨＶＰＥ法により成長する際の成長温度が低い。従って、発光層部側に、ｐ型のＧａ_ｂＡｓ_１−ｂＰからなる電流拡散層をＨＶＰＥ法により成長する際に、そのｐ型ドーパント（例えばＺｎ）が発光層部側に過度に拡散したり、あるいは発光層部２４に含まれるｐ型クラッド層６内のｐ型ドーパントが活性層５内に拡散したりして、発光性能を低下させたりする不具合が、より生じにくい。
【００７８】
電流拡散層７を上記のようにＧａＡｓＰにて構成する場合、従来のＬＰＥ法を採用した場合は、ロット内あるいはロット間での組成のバラツキを生じやすい問題があったが、本発明のようにＨＶＰＥ法を採用すると、このような組成のバラツキがＬＰＥ法よりもはるかに生じにくくなる利点がある。
【００７９】
なお、図８の発光素子３００に示すように、第四層１１’の厚さが１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の小さな値とされていれば、電流阻止層（第二層）１０の外側に露出している第四層１１’をエッチングせずに第三層７ｂを形成することができる。この場合、電流阻止層１０の外側においても、第一層７ａと第三層７ｂとの間には第四層１１’が介在形成された構造となる。第四層１１’を上記のように極薄く形成することで、バンド不連続等の影響も小さくなり、発光層部２４への通電も支障なく行なうことができる。当然、第四層１１’のエッチングを省略できるので、工程も簡便である。
【００８０】
また、図９の発光素子４００は、電流阻止層を省略した構成を示している。この場合も、まず電流拡散層７の発光層部２４と接する部分７ｐをＭＯＶＰＥ法によるＭＯ層部として形成し、電流拡散層７のそれ以外の部分をＨＶＰＥ法によるＨＶＰＥ層部として形成するとよい。
【００８１】
図１０の発光素子５００は、電流拡散層７の要部をＧａＰにより形成し、電流拡散層７の電極形成側部分のみＧａＡｓＰ層７ｓとして形成するとともに、そのＧａＡｓＰ層７ｓ内にＺｎをドーパントとする高濃度ドーピング層８を、前述の追加拡散により形成した例である。ＧａＡｓＰ内のＺｎの拡散速度はＧａＰ内よりも大きいので、高濃度ドーピング層８をより短時間にて形成できる。また、ＨＶＰＥ法によると、電流拡散層７の成長途中で組成を変更すること（この場合、ＧａＰ→ＧａＡｓＰ）が、Ｖ族元素ガス（ＡｓＨ_３及びＰＨ_３）の配合比率の変更により、容易に行なうことができる（特にＬＰＥ法よりも）。
【００８２】
以上のすべての実施形態においては、活性層５は上記実施形態では単一層として形成していたが、これを、バンドギャップエネルギーの異なる複数の化合物半導体層が積層されたもの、具体的には、量子井戸構造を有するものとして構成することもできる。量子井戸構造を有する活性層は、混晶比の調整によりバンドギャップが互いに相違する２層、すなわちバンドギャップエネルギーの小さい井戸層と大きい障壁層とを、各々電子の平均自由工程もしくはそれ以下の厚さ（一般に、１原子層〜数ｎｍ）となるように格子整合させる形で積層したものである。上記構造では、井戸層の電子（あるいはホール）のエネルギーが量子化されるため、例えば半導体レーザー等に適用した場合に、発振波長をエネルギー井戸層の幅や深さにより自由に調整でき、また、発振波長の安定化、発光効率の向上、さらには発振しきい電流密度の低減などに効果がある。さらに、井戸層と障壁層とは厚さが非常に小さいため、２〜３％程度までであれば格子定数のずれが許容され、発振波長領域の拡大も容易である。なお、量子井戸構造は、井戸層を複数有する多重量子井戸構造としてもよいし、井戸層を１層のみ有する単一量子井戸構造としてもいずれでもよい。なお、障壁層の厚さは、例えばクラッド層と接するもののみ５０ｎｍ程度とし、他は６ｎｍ程度とすることができる。また、井戸層は５ｎｍ程度とすることができる。
【００８３】
また、基板１の上に発光層部２４をバッファ層２を介して直接形成していたが、基板１と発光層部２４との間に、光取出し効率を向上させるために反射層を介挿してもよい。反射層としては、例えば、特開平７−６６４５５号公報に開示されているような、屈折率の相違する半導体膜を複数積層したものを利用することができる。
【００８４】
また、図１５の発光素子６００は、図１の発光素子１００のＧａＡｓ単結晶基板１をエッチング等により除去し、代わって反射用の金属層１０２（例えばＡｕ層あるいはＡｇ層である）を介して、導電性基板であるＳｉ基板（Ａｌ等の金属板でもよい）を貼り合わせたものである。金属層１０２と発光層部２４との間には、両者の接合抵抗を低減するためのコンタクト層１０２ｃ（本実施形態ではｎ型層４と接するＡｕＢｅ層とされているが、ｐ型層と接する場合はＡｕＧｅＮｉ層を使用できる）が分散形成されている。コンタクト層１０２ｃの非形成利領域では、金属層１０２による反射効果が特に高い。また、図１６の発光素子１００は、図１の発光素子１００のＧａＡｓ単結晶基板１をエッチング等により除去し、代わって透明導電性基板であるＧａＰ基板１０３（本実施形態ではｎ型）を貼り合わせたものである。ＧａＰ基板１０３の側面１０３Ｓからの光取出が可能である。本実施形態では、ＧａＰ基板１０３の裏面にコンタクト層１２０ｃが分散形成され、該コンタクト層１２０ｃの非形成領域とともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための電極１２０（例えばＡｕ電極）により覆われている（電極１２０に換えてＡｇペースト層を形成してもよい）。
【００８５】
図１７の発光素子８００は、素子基板を兼用した厚膜の電流拡散層９０を、発光層部２４（ｎ型クラッド層４、活性層５及びｐ型クラッド層６の積層順は、図１と逆である）の裏面側に成長させた例を示すものである。ここでは、電流拡散層９０を、ＨＶＰＥ法によるｐ型ＧａＰのエピタキシャル成長層としており、その厚さｔｂは５０μｍ以上２００μｍ以下（例えば１００μｍ）である。ＧａＰは発光層部２４からの発光光束に対して透明であり、その側面９０ｓからも光取出が可能となる。本実施形態においては、発光層部２４の該光取出面側（ｐ型クラッド層６側）に透光性を有するコンタクト用導電層９１が設けられ、電極９及びボンディングパッド１６が該コンタクト用導電層９１上に設けられている。このコンタクト用導電層９１は、例えばＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰなどで構成できるが、導電性酸化物で構成してもよい。
【００８６】
図１７の発光素子８００を製造する場合、図２の工程▲２▼を実施した後、発光層部２４のＧａＡｓ基板１と反対側（ｐ型クラッド層６側）の主表面上に、ＨＶＰＥ法により電流拡散層９０を直接厚膜成長させる。その後、ＧａＡｓ基板１を除去し、その除去された側（ｎ型クラッド層４側）の発光層部２４の主表面に、コンタクト用導電層９１を、ＨＶＰＥ法によりエピタキシャル成長することができる（例えば、コンタクト用導電層９１をＧａＰ、ＧａＡｓＰで構成する場合）。他方、コンタクト用導電層９１をＡｌＧａＡｓあるいはＡｌＧａＩｎＰ等で構成する場合のように、ＧａＡｓ基板１上にコンタクト用導電層９１をＭＯＶＰＥ法で成長しておき、さらに発光層部２４を成長した後、ＧａＡｓ基板１を除去するようにしてもよい。なお、ＡｌＧａＩｎＰにてコンタクト用導電層９１を形成する場合、発光層部側のクラッド層（図１７ではｎ型クラッド層４）をなすＡｌＧａＩｎＰと同じ混晶比としてもよいし、異なる混晶比としてもよい。同じ混晶比とする場合、クラッド層よりもドーパント濃度を高め、導電性を高めておくことが望ましい。また、異なる混晶比とする場合は、発光層部２４の活性層５よりもバンドギャップが大きくなる混晶比を採用することが、透光性を高める観点において望ましい。
【００８７】
なお、図１６の発光素子７００及び図１７の発光素子８００においては、ＧａＰ基板１０３ないし電流拡散層９０の裏面には、コンタクト層１２０ｃ（図１６では、ｎ型ＧａＰ基板１０３と接するＡｕＢｅ層であり、図１７では、ｐ型ＧａＰからなる電流拡散層９０と接するＡｕＧｅＮｉ層である）が分散形成されている。本実施形態では、このコンタクト層１２０ｃが、コンタクト層１２０ｃの非形成利領域とともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための電極１２０（例えばＡｕ電極）により覆われている（電極１２０に換えてＡｇペースト層を形成してもよい）。これにより、コンタクト層１２０ｃの非形成利領域では、電極１２０による反射効果を高めることができる。
【００８８】
図１１は、＜１００＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが２゜である主軸を有したＧａＡｓ単結晶基板１上に、図１と同様の積層構造の発光層部２４及び電流拡散層７の第一層７ａをＭＯＶＰＥ法により形成し、電流拡散層７の第三層７ｂをＨＶＰＥ法にて形成した発光素子の、電流拡散層７側の表面を示すものである。平滑で良好な表面状態が得られていることがわかる。他方、図１２は、電流拡散層７の第三層７ｂをＬＰＥ法にて形成した発光素子の、電流拡散層７側の表面を示すものであるが、ファセットに起因した大きな凹凸が見られ、電極形成して素子化することは事実上不可能であった。
【００８９】
一方、以下のような実験も行った。
すなわち、図１における第一電極９、ボンディングパッド１６および電極ワイヤ１７を除いた形の発光素子の製造を行なった。また、電流拡散層７の形成厚さを１０μｍ、電流阻止層１０の厚さを０．１μｍとした。また、比較のため、電流拡散層７の全体をＭＯＶＰＥ法により形成した発光素子も製造した。
【００９０】
上記発光素子の第一主表面ＰＦにおける、電流阻止層が形成された直上近傍の表面の状態を、該表面に対し垂直方向から光学顕微鏡にて観察することにより評価した。その結果を図１３に示す。図１３（ａ）が実施例、図１３（ｂ）が比較例の観察結果である。倍率は、いずれも２００倍であり、特に、パターンダレした領域は、明度が小さく観察される。
【００９１】
図１３（ｂ）の比較例においては、電流阻止層エッジに対応した領域（図の点線で囲ったＡ領域）に、パターンダレによる大きな段差に基づく強いコントラストが観測される。また、その段差領域には、多数の結晶欠陥パターンも見られる。一方、図１３（ａ）に示す実施例でも、電流阻止層エッジに対応したＡ領域のコントラストは小さく、段差の程度は小さい。また、結晶欠陥パターンもほとんどみられない。すなわち、電流拡散層をＨＶＰＥ法にて形成した場合、電流阻止層エッジに対応した表面領域が、ＭＯＶＰＥ法で形成したものに比べて格段に平滑であり、結晶欠陥も少ないことがわかる。
【００９２】
次に、図１の発光素子を製造するためのダイシング前の基板を、各層が以下の厚さとなるように形成した。なお、使用したＧａＡｓ単結晶基板は、＜１００＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルを２°以上２０°以下の範囲で種々に設定したものを用いている。
・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６＝１μｍ（Ｍｇドーピング濃度：１×１０^１７〜３×１０^１７／ｃｍ^３）；
・ＡｌＧａＩｎＰ活性層５＝０．６μｍ（発光波長６５０ｎｍ）（ノンドープ）；
・ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４＝１μｍ（Ｓｉドーピング濃度：４×１０^１７〜１０×１０^１７／ｃｍ^３）；
・電流拡散層７：５〜５０μｍ
・電流阻止層１０：０．１μｍ。
【００９３】
なお、ＨＶＰＥ法による電流拡散層７の形成厚さは５μｍ以上５０μｍ以下の値にて種々に設定し、成長温度は６４０℃以上８４０℃以下の範囲で種々に設定した。得られた基板は、電流拡散層７の表面を光学顕微鏡により観察するとともに、平面外径２０μｍ以上の粗大な突起状結晶欠陥の、単位面積当たり個数を計数した（判定条件を表下に示している）。該結果を表１にまとめて示す。
【００９４】
【表１】

【００９５】
この結果によると、オフアングルが１０°以上２０°以下の範囲では、電流拡散層７の成長温度を７９０℃以下の比較的低温に設定した場合でも、電流拡散層７の表面における突起状結晶欠陥の形成個数を顕著に減少でき、平滑で良好な層表面が得られていることがわかる。特に、オフアングルを、１３゜以上１７°以下の範囲内の値である１５°に設定したとき、電流拡散層７の成長温度を６９０℃ないし６４０℃まで下げても、突起状結晶欠陥の形成抑制効果はあまり損なわれていないことがわかる。また。図１４は、各オフアングルでの、電流拡散層７の表面状態が最適化される下限温度において、種々の厚さにＧａＰ電流拡散層をＨＶＰＥ法により成長したときの、発光層部２４のメサ輝度（特開昭５１−１４４１８５号公報参照）の測定結果を示すものである。通常、電流拡散層７の厚さが大きくなるほど電流の面内拡散効果が高められ、発光層部２４に電流を均一供給できるので、メサ輝度は該電流拡散層７の厚さとともに増加する。しかし、電流拡散層の成長厚さがある程度大きくなれば、その成長の熱履歴に発光層部２４が曝される時間が長くなり、ドーパントプロファイルの拡散劣化が進行して、メサ輝度の増加傾向は鈍ることになる。図１４の結果によると、オフアングルを１５°に設定した場合、表１の結果からも明らかな通り、電流拡散層７の表面状態が最適化される下限温度は６９０℃であり、オフアングルが２°である場合の８４０℃よりも１５０℃も低い。その結果、電流拡散層７の厚さに対するメサ輝度の増加率の鈍りが小さく、特に電流拡散層７を２５μｍ以上に設定したときのメサ輝度の相対値は、オフアングルが２°の場合よりも、１０〜４０％近くも増大していることがわかる。また、図１４には、比較のため、オフアングルが１５°で、成長温度を８９０℃に設定した場合も結果も示しているが、この場合は電流拡散層膜厚に対するメサ輝度の増加率の鈍りが相当大きくなっている。つまり、オフアングルが１５°で成長温度を６９０℃とした場合に良好な結果が得られている要因は、成長温度の低減によりドーパントプロファイルの拡散防止が図られているためであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一例を積層構造にて示す模式図。
【図２】図１の発光素子の製造工程を示す説明図。
【図３】図２に続く説明図。
【図４】図３に続く説明図。
【図５】単結晶基板のオフアングルの有無に基づく、ＨＶＰＥ法とＬＰＥ法との相違点を対比して示す模式図。
【図６】図１の発光素子の、第一の変形例を示す図。
【図７】図６の発光素子の製造工程の、図３の工程との相違点を抜き出して示す説明図。
【図８】図１の発光素子の、第二の変形例を示す図。
【図９】図１の発光素子の、第三の変形例を示す図。
【図１０】図１の発光素子の、第四の変形例を示す図。
【図１１】電流拡散層をＨＶＰＥ法にて形成した発光素子の外観写真。
【図１２】電流拡散層をＬＰＥ法にて形成した発光素子の外観写真。
【図１３】電流阻止層エッジ付近の電流拡散層表面形態を、ＨＶＰＥ法とＭＯＶＰＥ法とで比較して示す外観写真。
【図１４】ＧａＡｓ単結晶基板のオフアングルを種々の値に設定したときの、メサ輝度と電流拡散層厚さとの関係を測定した実験結果を示すグラフ。
【図１５】図１の発光素子の、第五の変形例を示す図。
【図１６】図１の発光素子の、第六の変形例を示す図。
【図１７】図１の発光素子の、第七の変形例を示す図。
【符号の説明】
１単結晶基板
４ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
５活性層
６ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
７電流拡散層
７ａ第一層
７ｂ第三層
８高濃度ドーピング層
９第一電極
１０電流阻止層
１０’ 第二層
１１第四層
２４発光層部
１００発光素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device.InRelated.
[0002]
[Prior art]
  (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yA light emitting device having a light emitting layer portion formed of P mixed crystal (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1; hereinafter also referred to as AlGaInP mixed crystal or simply AlGaInP) has a thin AlGaInP active layer, By adopting a double hetero structure sandwiched between an n-type AlGaInP clad layer and a p-type AlGaInP clad layer having a larger band gap, a high-luminance device can be realized.
[0003]
  For example, taking an AlGaInP light emitting device as an example, an n-type GaAs buffer layer, an n-type AlGaInP cladding layer, an AlGaInP active layer, and a p-type AlGaInP cladding layer are formed in this order in a heterogeneous form on an n-type GaAs substrate. The light emitting layer part which laminates | stacks and makes a double hetero structure is formed. Energization of the light emitting layer portion is performed via a metal electrode formed on the element surface. Here, since the metal electrode functions as a light shield, it is formed, for example, so as to cover only the central portion of the main surface of the light emitting layer portion, and light is extracted from the surrounding electrode non-formation region.
[0004]
  In this case, reducing the area of the metal electrode as much as possible can increase the area of the light leakage region formed around the electrode, which is advantageous from the viewpoint of improving the light extraction efficiency. Conventionally, attempts have been made to increase the light extraction amount by effectively spreading the current in the element by devising the electrode shape, but in this case also the increase in the electrode area is unavoidable anyway, the light leakage area On the contrary, it falls into a dilemma where the amount of light extraction is limited by the decrease. In addition, the carrier concentration of the dopant in the clad layer, and thus the conductivity, is kept somewhat low in order to optimize the light emission recombination of carriers in the active layer, and the current tends not to spread in the in-plane direction. . This leads to concentration of current density in the electrode coating region, and a substantial light extraction amount in the light leakage region is reduced. Therefore, a method of forming a low resistivity current diffusion layer with an increased carrier concentration between the clad layer and the electrode is employed. On the other hand, a configuration in which a thick current diffusion layer is disposed on the back side of the element and also serves as an element substrate is conceivable (in this case, the current diffusion layer can also be regarded as a conductive element substrate, This is also considered to belong to the concept of current spreading layer in a broad sense). Conventionally, such a current diffusion layer is often formed by a metal organic vapor phase epitaxy (hereinafter also referred to as MOVPE method) together with a light emitting layer portion.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  In order to sufficiently spread the current in the in-plane direction, the current diffusion layer in the light emitting element as described above is generally formed with a certain layer thickness, for example, with a larger thickness than the light emitting layer portion. Is. However, the MOVPE method has a low layer growth rate, and it takes a very long time to grow a current diffusion layer having a sufficient thickness. This causes a problem that the manufacturing efficiency is lowered and the cost is increased. Moreover, the organic metal used for the MOVPE method as a group III element source is generally expensive. Further, in the MOVPE method, in order to improve the crystallinity, a group V element source (AsH) is used with respect to a group III element source.₃, PH₃Etc.) must be blended at a considerably large ratio (10 to several hundred times), which is disadvantageous in terms of cost.
[0006]
  In addition, H (hydrogen) and C (carbon) from organometallic molecules tend to remain in the current diffusion layer grown by the MOVPE method. When the conductivity type of the current spreading layer is changed to p-type by doping with Zn (zinc) or Mg (magnesium), particularly the remaining H is combined with Zn or Mg (especially Zn), and the acceptor activity is lowered. It is known that a relatively large amount of Zn or Mg needs to be added in order to ensure the necessary conductivity for the current spreading layer. However, when Zn or Mg is added in a large amount, the following problems occur.
[0007]
  That is, as the light emitting element continues to be energized, the light emission luminance gradually decreases. For example, when the emission luminance measured immediately after starting to energize the element with a constant current is used as the initial luminance, and the emission luminance that decreases as the cumulative energization time elapses is traced, the emission luminance reaches a predetermined limit luminance. The ratio of the luminance after elapse of the evaluation energization time with respect to the initial luminance when the time or the evaluation energization time is fixed at a constant value (for example, 1000 hours) (hereinafter referred to as element life) is for evaluating the element life. It can be a certain scale. If the Zn content concentration in the current diffusion layer, particularly in the portion adjacent to the light emitting layer portion, becomes too high, the device life tends to decrease.
[0008]
  The present invention provides a method for manufacturing a light emitting device capable of efficiently forming a current spreading layer.TaskAnd
[0009]
[Means for solving the problems and actions / effects]
  the aboveofIn order to solve the problem, a method for manufacturing a light-emitting device of the present invention includes:
  In a method for manufacturing a light-emitting element, a light-emitting layer portion, a current diffusion layer, and an electrode for applying a light-emission driving voltage to the light-emitting layer portion are formed in this order on a single crystal substrate. ,
  A single crystal substrate having an off-angle is used,
  A first vapor phase growth step of forming a light emitting layer portion made of a mixed crystal compound semiconductor containing two or more group III elements on the single crystal substrate having the off-angle by a metal organic vapor phase growth method;
  A second vapor phase growth step by a hydride vapor phase growth method for forming a current diffusion layer, which is performed after the formation of the light emitting layer portion,
  The light emitting layer portion contains two or more group III elements (Al _x Ga _1-x ) _y In _1-y To the double in which the first conductivity type cladding layer, the active layer and the second conductivity type cladding layer constituted by P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) are laminated in this order from the electrode side It has a terror structureIt is characterized by that.
[0010]
[0011]
  In the method for producing a light emitting device of the present invention, a light emitting layer portion composed of a mixed crystal compound semiconductor containing two or more Group III elements (hereinafter referred to as “mixed crystal light emitting layer portion” or simply “light emitting layer portion”), Growing by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE method). In this case, it is assumed that a single crystal substrate having an off-angle is used. In this specification, “having an off-angle” means that the crystal main axis of the single crystal substrate on which the compound semiconductor layers are stacked is inclined at a certain angle with respect to a reference direction defined as <100> or <111>. Say something.
[0012]
  When growing a mixed crystal light emitting layer by the MOVPE method, using a substrate that does not have an off-angle as described above, group III atoms are not randomly distributed in the mixed crystal, and the atomic arrangement is undesirably ordered. And uneven distribution may occur. Such an ordered or biased region has a band gap energy different from that of the originally expected mixed crystal semiconductor, resulting in a distribution in the band gap energy of the entire crystal, resulting in an emission spectrum profile or center. This leads to wavelength variations. However, by imparting an appropriate off-angle to the single crystal substrate, the ordering and bias of the group III elements as described above are greatly reduced, and a light-emitting element with uniform emission spectrum profile and center wavelength can be obtained. .
[0013]
  Then, a current diffusion layer made of a III-V compound semiconductor is formed on the mixed crystal light emitting layer grown by the MOVPE method, and this is referred to as a hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as HVPE method). ). In the HVPE method, Ga (gallium) having a low vapor pressure is converted into GaCl which is easily vaporized by reaction with hydrogen chloride, and a group V element source gas and Ga are reacted in a form mediated by the GaCl. This is a method for performing vapor phase growth of a group V compound semiconductor layer. The layer growth rate by the MOVPE method is about 4 μm / hour, whereas the layer growth rate by the HVPE method is about 9 μm / hour. According to the HVPE method, the layer growth rate can be increased as compared with the MOVPE method, and there is a current diffusion layer that requires a certain amount of thickness. Since it can be formed with very high efficiency, the raw material cost can be kept much lower than that of the MOVPE method. Furthermore, when a single crystal substrate with an off-angle is used, the current diffusion layer surface that is finally obtained is almost free from facets and surface roughness due to crystals, and thus has excellent smoothness. Is obtained. Further, in the HVPE method, an expensive organic metal is not used as a group III element source, but a group V element source (AsH with respect to a group III element source).₃, PH₃Etc.) is much smaller (for example, about 1/3 times), which is advantageous in terms of cost.
[0014]
  In addition, an electrode for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion is formed on the main surface opposite to the light emitting layer portion of the current spreading layer. When the surface of the current diffusion layer is smoothed by using the single crystal substrate provided with an off-angle, the adhesion with the electrode formed on the current diffusion layer is also improved. Further, when the wire is automatically bonded to the electrode by using image processing, erroneous detection of an image due to surface roughness is reduced, and as a result, the efficiency in the wire bonding process is improved and the yield is also improved.
[0015]
  Incidentally, as a conventional technique that focuses only on improving the growth rate of the current diffusion layer, there is a method for manufacturing a light emitting element disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-275740. In this publication, a vapor phase epitaxial growth method (hereinafter referred to as VPE method) and a liquid phase epitaxial growth method (hereinafter referred to as LPE method) are disclosed in parallel as methods for growing a current spreading layer. No disclosure is made about the superiority or inferiority of both methods. Further, there is no disclosure regarding the use of a single crystal substrate provided with an off-angle for ordering group III elements in the light emitting layer portion and preventing bias. Furthermore, there is no disclosure what kind of VPE method the VPE method is specifically (the MOVPE method is also a kind of VPE method).
[0016]
  However, when the present inventors examined in detail the difference between the VPE method and the LPE method when using a single crystal substrate having an off-angle, the following became clear. That is, as shown in FIG. 5, when a substrate having no off-angle is used, the surface of the current diffusion layer obtained is relatively smooth regardless of whether the VPE method or the LPE method is used. It is done. However, since the emission wavelength varies due to the above-described ordering, a good light emitting element cannot be obtained by using either the VPE method or the LPE method. On the other hand, as described above, when a single crystal substrate with an off-angle is used, the facet and surface roughness considered to be caused by the off-angle are extremely severe in the LPE method. As a result of the large bias, only those that are not applicable to the manufacture of light emitting devices can be obtained. Even if it can be used, when the wire is automatically bonded to the electrode using image processing, erroneous detection of an image due to surface roughness frequently occurs, leading to a reduction in efficiency and yield in the wire bonding process. That is, in the present invention, by using a single crystal substrate provided with an off-angle in order to ensure the light emission performance of the mixed crystal light emitting layer part, and by daringly adopting the HVPE method as a method for growing the current diffusion layer, It became possible for the first time to obtain a current spreading layer.
[0017]
  In particular, the material of the current spreading layer is GaAs_1-aP_aEmploying (0 ≦ a ≦ 1) is advantageous in that growth by the HVPE method is easy and it is easy to obtain a high-quality current diffusion layer. In the present invention, GaAs_1-aP_aSince (0 ≦ a ≦ 1) includes the case where the GaP mixed crystal ratio a is 1, it includes the concept of GaP. On the other hand, since the case where the GaP mixed crystal ratio a is 0 is included, GaAs is also included as a concept. However, since GaAs has a smaller band gap than GaP, absorption with respect to the luminous flux from the light emitting layer portion 24 is likely to occur. Therefore, it is desirable to set the GaP mixed crystal ratio a to be larger than 0.
[0018]
  In the present invention, since the current diffusion layer is grown by the HVPE method, unlike the MOVPE method, H and C are unlikely to remain. Therefore, the current spreading layer is a p-type GaAs in which the dopant is Zn and / or Mg._1-aP_aWhen the layer is formed as a (0 ≦ a ≦ 1) layer, there is almost no fear that the added Zn and / or Mg is combined with H to reduce the acceptor activity. This means that the amount of Zn and / or Mg added to ensure the required electrical conductivity can be kept much smaller compared to the current spreading layer by the MOVPE method. As a result, Zn and / or Alternatively, the aforementioned device life can be significantly improved by reducing the Mg content concentration. This effect is particularly remarkable when Zn is used as a dopant. The H concentration of the current diffusion layer formed by the HVPE method (hydride vapor phase epitaxy) is, for example, 7 × 10¹⁷/ Cm³Can be kept below and below the detection limit (eg 1 × 10¹⁷/ Cm³Degree or less) is also relatively easy. That is, the H concentration of the portion formed by the hydride vapor phase growth method of the current diffusion layer is 7 × 10.¹⁷/ Cm³It can be as follows. Note that p-type GaAs with Zn and / or Mg as a dopant._1-aP_aThe current diffusion layer composed of (0 ≦ a ≦ 1) layers suppresses light absorption and improves light extraction efficiency, so that the band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion. In addition, it is desirable to select the GaP mixed crystal ratio a.
[0019]
  The carrier concentration of Zn and / or Mg in the current spreading layer is, for example, 1 × 10¹⁷/ Cm³5 × 10 or more¹⁹/ Cm³It can be as follows. The carrier concentration of Zn and / or Mg in the current spreading layer is 1 × 10¹⁷/ Cm³If it is less than 5, sufficient conductivity and current spreading effect cannot be obtained, and 5 × 10¹⁹/ Cm³If it exceeds 1, crystallinity is impaired by alloying. Zn and Mg can be used alone or in combination.
[0020]
  In the present invention, since the current spreading layer is grown by the HVPE method having a high growth rate, a current spreading layer of 20 μm or more which is difficult to grow within the practical time range can be obtained with relatively high efficiency. There is. In particular, if the current diffusion layer is grown to a thickness of 50 μm or more, the current diffusion layer can also be used as an element substrate. In this case, the current diffusion layer also serving as the element substrate may be disposed on the light extraction surface side of the light emitting layer portion (in this case, only a partial region of the main surface of the current diffusion layer is covered with the electrode). ), May be arranged on the back side.
[0021]
  When arranged on the back surface side, a contact layer that partially covers the back surface of the current diffusion layer having translucency with respect to light from the light emitting layer portion can be formed. In addition, the contact layer can be covered with a metal electrode also serving as a reflective layer, covering the contact layer together with the non-formation region of the contact layer on the back side of the current diffusion layer. In this case, the contact layer plays a role of reducing the junction resistance between the metal electrode and the current diffusion layer. On the other hand, the contact layer can be covered with a metal paste layer such as an Ag paste together with the non-formation region of the contact layer on the back surface side of the current diffusion layer. In any aspect, the reflection effect of the emitted light beam by the metal electrode or the metal paste layer can be enhanced particularly in the non-contact region of the contact layer.
[0022]
  If the thickness of the current spreading layer exceeds 200 μm, the growth time becomes considerably long even if the HVPE method is used, which may lead to a decrease in manufacturing efficiency. From such a viewpoint, it is desirable that the formation thickness of the current diffusion layer (formed in the second vapor phase growth step) be 200 μm or less. However, if the current diffusion layer becomes excessively thin, the current diffusion effect cannot be obtained sufficiently, leading to a decrease in light emission efficiency. Therefore, it is desirable to ensure that the thickness of the current diffusion layer is 5 μm or more. In the case where the current spreading layer is not used as the element substrate, it is desirable to give priority to manufacturing efficiency and keep the formation thickness below 50 μm. In particular, when the growth temperature is relatively high (for example, 800 ° C. or higher), it is not possible to expect a significant increase in light emission intensity even if the thickness of the current diffusion layer is increased to 50 μm or more. It can be said that it is desirable to keep it less than, desirably 20 μm or less. On the other hand, as will be described later, the growth temperature of the current diffusion layer by the HVPE method can be significantly reduced by optimizing the off-angle of the single crystal substrate for growth. In this case, light emission is achieved by increasing the thickness of the current diffusion layer. The strength can be further improved, and a layer thickness setting of 50 μm or more may be effective.
[0023]
  In the surface layer portion including the main surface on the side where the electrode of the current spreading layer is formed, a dopant-containing concentration for generating majority carriers (for example, when the current spreading layer is p-type, the aforementioned Zn and / or It is desirable to form a high-concentration doping layer in which the concentration of p-type dopants such as Mg is higher than the remaining portion in the current diffusion layer. By forming such a high concentration doping layer, the in-plane diffusion effect of the current in the surface layer portion of the current diffusion layer is enhanced, and a sufficient current diffusion effect is obtained. In addition, since the dopant concentration is not increased over the entire layer, but only the surface layer is selectively increased, the above-described device life reduction due to excessive dopant concentration (particularly, Zn is p-type). When used as a dopant), light scattering loss due to majority carriers is less likely to occur. In particular, when the thickness of the current spreading layer is set to 20 μm or less, the effect of providing the high concentration doping layer is great.
[0024]
  In the present invention, since the current diffusion layer is formed by the HVPE method, it is efficient to form the highly doped layer as follows. That is, in the second vapor phase growth step, a dopant gas is supplied together with the source gas of the III-V compound semiconductor to form a current diffusion layer, and after the second vapor phase growth step, the dopant is applied from the surface of the current diffusion layer. Is diffused to form a high-concentration doping layer. This additional diffusion can also be performed by vapor phase diffusion using a dopant gas. In this case, subsequent to the growth of the current diffusion layer by the HVPE method, an additional diffusion process for forming the high-concentration doping layer can be easily performed by a vapor phase diffusion process such as vacuum diffusion, which is efficient.
[0025]
  The merit of forming the high-concentration doped layer is that p-type GaAs with Zn and / or Mg as the dopant._1-aP_aThis is particularly remarkable when the current diffusion layer is formed by (0 ≦ a ≦ 1: the band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion). That is, in the present invention, since the current diffusion layer is grown by the HVPE method, the amount of Zn or Mg (particularly Zn) that is inactivated by bonding with H is small, and the amount of Zn or Mg added from the beginning is reduced. be able to. As a result, the Zn or Mg concentration margin up to the limit amount that causes a decrease in device life or the like is large, and even if a high concentration doping layer is formed, the influence on the device life or the like can be essentially kept small. GaAs_1-aP_aAmong them, Zn has a higher diffusion rate than Mg. Therefore, when forming the high-concentration doping layer by additional diffusion, it is more efficient to use Zn because the high-concentration doping layer having the required thickness can be formed in a shorter time. In addition, when forming the HVPE layer part formed by the hydride vapor phase epitaxy method in the current spreading layer, the HVPE layer part has a dopant containing concentration on the main surface side close to the light emitting layer part, and a dopant containing concentration of the p-type cladding layer. If the concentration is set lower than the concentration, it is possible to more effectively suppress the decrease in element life.
[0026]
  Specifically, the carrier concentration of Zn and / or Mg in the current diffusion layer is 2 × 10 4 in the high concentration doping layer.¹⁸/ Cm³5 × 10 or more¹⁹/ Cm³The following is desirable. The carrier concentration of Zn and / or Mg in the highly doped layer is 2 × 10¹⁸/ Cm³Is less than 5 × 10, the current diffusion promoting effect in the in-plane direction of the high concentration doping layer is poor.¹⁹/ Cm³If it exceeds 1, crystallinity may be impaired due to alloying. The thickness of the high concentration doping layer is preferably adjusted to 1 μm or more and 4 μm or less. If the thickness is less than 1 μm, the effect of promoting in-plane current diffusion is poor, while if it exceeds 4 μm, the thickness ratio of the high-concentration doping layer in the entire current diffusion layer becomes too large, and similarly the device life and emission intensity decrease. There is a risk of inviting.
[0027]
  On the other hand, in portions other than the high-concentration doping layer in the current diffusion layer, the carrier concentration of Zn and / or Mg is 1 × 10 6.¹⁷/ Cm³2 × 10 or more¹⁸/ Cm³The following is desirable. The carrier concentration of Zn and / or Mg in the portion is 1 × 10¹⁷/ Cm³If it is less than the range, the series resistance of the portion increases, resulting in a decrease in luminous efficiency. On the other hand, 2 × 10¹⁸/ Cm³Exceeding may cause a large amount of Zn and / or Mg to diffuse from the portion to the light emitting layer portion side, resulting in a decrease in light emission performance, etc. (especially when Zn is employed, the tendency is large).
[0028]
  Note that if the current spreading layer is made of GaP, GaP has a relatively wide band gap, so that even when light having a short emission wavelength is emitted from the light emitting layer portion, light absorption hardly occurs. Therefore, there is an advantage in securing the light extraction efficiency, and there is an advantage that the material selection range of the light emitting layer portion when the light absorption suppression is taken into consideration can be widened.
[0029]
  On the other hand, GaAs mixed with GaAs_1-aP_aIf the current spreading layer is constituted by the above, the following advantages are produced. That is, when a high-concentration doped layer is formed by the above-described additional diffusion treatment using Zn as a dopant, the diffusion rate of Zn is higher than that in GaP._1-aP_aThe inside is larger and a high-concentration doping layer having a required thickness can be formed in a short time. For this purpose, GaAs_1-aP_aIs adopted, the GaP mixed crystal ratio a is preferably set in the range of 0.5 or more and 0.9 or less so as to be larger than the band gap corresponding to the desired emission wavelength. However, if the GaP mixed crystal ratio a exceeds 0.9, the mixed crystal ratio of GaAs becomes too small, and the Zn diffusion promoting effect may not be sufficiently obtained.
[0030]
  In addition, the electrode forming side portion of the current diffusion layer is a high GaAs mixed crystal ratio GaAs having a GaAs mixed crystal ratio 1-a larger than that of the other portion._1-aP_a(0 ≦ a <1) layer and the high GaAs mixed crystal ratio GaAs_1-aP_aWhen a high-concentration doped layer using Zn as a dopant is formed in the layer, a high GaAs mixed crystal ratio GaAs_1-aP_aSince the Zn diffusion rate in the layer can be increased, the high-concentration doping layer can be formed more efficiently. For example, even when the main part of the current diffusion layer is formed of GaP, if only the electrode forming side part is a GaAsP layer, the high concentration doping layer can be formed in a shorter time by the additional diffusion of Zn. High GaAs mixed crystal ratio GaAs_1-aP_aThe layer is preferably formed to be slightly thicker (about 0.5 μm to 2 μm) than the high-concentration doping layer. When the high-concentration doping layer is formed with a thickness of, for example, 1 μm to 4 μm, a high GaAs mixed crystal ratio GaAs_1-aP_aThe layer is preferably formed with a thickness of 2 μm to 5 μm.
[0031]
  In the present invention, it is not excluded that the current spreading layer is entirely formed by the HVPE method. However, when the current diffusion layer and the portion of the light emitting layer portion in contact with the current diffusion layer are composed of III-V group compound semiconductors having different lattice constants, if the difference in lattice constant is large to some extent, light emission When the current diffusion layer is formed directly on the layer portion by the HVPE method, the crystallinity of the current diffusion layer is lowered, and the light emission performance may be lowered. Therefore, in such a case, the current diffusion layer has an MO layer portion formed by metal organic vapor phase epitaxy at the portion in contact with the light emitting layer portion and an HVPE layer formed at other portions by hydride vapor phase epitaxy. If it is a part, the crystallinity of the current diffusion layer is improved, and as a result, a light emitting element having good light emitting characteristics can be obtained.
[0032]
  Next, in the light emitting device of the present invention, a current blocking layer made of a III-V group compound semiconductor having a conductivity type different from that of the current diffusion layer can be embedded in the current diffusion layer. Since the electrode acts as a light shield, when a voltage for driving the element is applied to this electrode, the current density in the element is high near the electrode and lower in the area around the electrode that becomes the light extraction area. The light extraction efficiency tends to decrease. Therefore, if the current blocking layer as described above is embedded in the current diffusion layer, for example, at a position immediately below the electrode of the electrode, the current blocking layer causes the current to be detoured outside the electrode region, thereby increasing the light extraction efficiency. it can. In the present specification, the current blocking layer is considered as not belonging to the current diffusion layer.
[0033]
  In this case, a current blocking layer forming step for embedding the current blocking layer is required. In the present invention, at least a portion of the current diffusion layer that covers the current blocking layer on the electrode side is formed by the second vapor phase growth process (that is, HVPE method). When the current blocking layer is buried and formed by forming the current spreading layer portion covering the current blocking layer by the MOVPE method or the LPE method, for example, as shown in FIG. 13B, on the surface of the final current spreading layer, There is a problem that a large level difference in the shape of the current blocking layer is likely to occur with crystal defects. Such steps and crystal defects may cause poor electrical continuity with the electrode, or may cause false detection of the image when the wire is automatically bonded to the electrode using image processing as described above. In some cases, the efficiency and yield of the process may be reduced. However, when the current diffusion layer portion covering the current blocking layer is formed by the HVPE method, for example, as shown in FIG. 13A, such a step or crystal defect hardly occurs and a current diffusion layer having a smooth surface is obtained. Therefore, it is difficult for the above problems to occur.
[0034]
  Specifically, the current blocking layer forming step can be implemented as including the following steps.
(1) Third vapor phase growth step: a first layer made of a first-conductivity-type III-V compound semiconductor forming a part of the current diffusion layer and a current blocking layer formed on the light emitting layer. A second layer made of a group III-V compound semiconductor of two conductivity types is sequentially formed by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE method).
{Circle around (2)} Etching step: The remaining second conductive type compound semiconductor layer is etched away with the remaining portion remaining as a current blocking layer.
  In the second vapor phase growth step, a hydride vapor phase growth method (in which a third layer made of a group III-V compound semiconductor having the same conductivity type as the first layer is wrapped around the remaining portion after etching of the second layer ( HVPE method).
[0035]
  The first layer is a portion of the current spreading layer that serves as a base for the current blocking layer, and the second layer is a portion that forms the current blocking layer. According to the above method, the third vapor phase growth step for forming the first layer and the second layer can be performed by the same MOVPE method in the form following the first vapor phase growth step for forming the light emitting layer portion. It is efficient. When the first vapor growth step and the third vapor growth step are continuously performed in the same growth vessel without taking the substrate out of the vessel, the effect is particularly great.
[0036]
  In this case, when the third vapor phase growth step is completed, the substrate needs to be taken out of the vessel and transferred to a vessel for performing the second vapor phase growth step by the HVPE method. At this time, since the first layer and the second layer are exposed to the atmosphere outside the container, the influence of oxidation may be a problem. In addition, when the second layer is chemically etched as will be described later, it is necessary to consider the oxidation received during the etching. In this aspect, both the first layer and the second layer may be formed of a III-V group compound semiconductor that does not contain Al (aluminum), which is an easily oxidizable element. Specifically, the first layer, the second layer, and the third layer are all made of GaAs._1-aP_a(0 ≦ a ≦ 1: the band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion). This is because when the third layer is formed by the HVPE method, GaAs_1-aP_a(0.ltoreq.a.ltoreq.1) is the easiest to grow and a high-quality one can be obtained. The second layer formed by MOVPE is formed in conformity with GaAs._1-aP_a(0 ≦ a ≦ 1) is adopted. Also, the first layer is the same GaAs_1-aP_a(0 ≦ a ≦ 1: the band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion), in the third vapor phase growth step, after the first layer is formed by the MOVPE method When shifting to the formation of the second layer, it is not necessary to switch the source gas, and the manufacturing becomes easy. In addition, if the GaP mixed crystal ratio a of each layer is set to be the same, manufacture becomes easier. In addition, since unnecessary band edge discontinuity does not occur, there is no need to worry about a decrease in light emission performance due to this.
[0037]
  The second layer and the first layer are the same GaAs_1-aP_aEven if (0 ≦ a ≦ 1), the conductivity type is reversed. For example, the third layer is p-type GaAs using Zn and / or Mg as a dopant._1-aP_aWhen the (0 ≦ a ≦ 1) layer is used, the second layer is an n-type GaAs having Si (silicon) or the like as a dopant._1-aP_a(0 ≦ a ≦ 1) layer. In this case, the type of dopant in the current spreading layer may be different between the first layer by the MOVPE method and the third layer by the HVPE method. For example, when the third layer dopant is Zn, it is possible to use Mg instead of Zn in addition to Zn as the first layer dopant.
[0038]
  GaAs_1-aP_aWhen the dopant of the first layer made of (0 ≦ a ≦ 1) is Mg, GaAs_1-aP_aSince the diffusion rate of Mg in the inside is small, it is difficult to cause a problem that Mg in the first layer is reversely diffused toward the light emitting layer portion to deteriorate the light emission characteristics. In addition, it is more advantageous to form a high-concentration doping layer in the third layer in contact with the first layer in order to enhance the current diffusion effect. When this high-concentration doped layer is formed by additional diffusion of Zn, the dopant content in the portion other than the third high-concentration doped layer, that is, the portion in contact with the first layer is set to 1 × 10¹⁷/ Cm³2 × 10 or more¹⁸/ Cm³If it is set sufficiently low below, it is possible to effectively suppress a problem that the influence of the diffusion of Zn from the high-concentration doping layer reaches the light emitting layer portion through the third layer.
[0039]
  Next, as a method for etching the second layer in the etching step, vapor phase etching may be performed, but chemical etching using an etching solution is simple and efficient, and can be suitably employed in the present invention. For this chemical etching, it is preferable to use a chemical etching that has a higher etching activity for the second layer than that for the first layer and can selectively etch only the second layer. However, when the first layer and the second layer are made of the same material compound semiconductor, it is not easy to obtain an etching solution having a significant etching activity difference with respect to the first layer and the second layer. If etching is unavoidably performed using a solution having a small difference in etching activity, the selective etching ability is insufficient, and a problem that etching influences greatly to the first layer occurs.
[0040]
  In such a case, a fourth layer made of a III-V group compound semiconductor, which is made of a different material for both layers, is interposed between the first layer and the second layer, and the fourth layer is formed in the etching step. It is effective to chemically and selectively etch the second layer with the first etchant as the etch stop layer. In other words, if a fourth layer having a different material from that of the second layer is formed as a base of the second layer, an appropriate etching solution is used for the first layer and the second layer having the same material. If the second layer and the fourth layer are made of different materials, an etchant having appropriate selective etching properties can be easily found even if the material is not found. By using such an etching solution as the first etching solution, the fourth layer acts as an etch stop layer in the etching process, and the second layer can be easily and selectively etched. In addition, the fourth layer remains directly under the portion remaining as the current blocking layer of the second layer without being etched, but the remaining portion is generated in the portion where the current is blocked by the current blocking layer. Has no effect.
[0041]
  This fourth layer is preferably formed of a III-V compound semiconductor that does not contain Al. That is, when the second layer is selectively etched with the first etchant, if the fourth layer serving as the etch stop layer contains Al, the etchant and Al react to react with the insulating Al oxide layer. May be formed. As will be described later, when the third layer is formed by etching away the exposed portion of the fourth layer with the second etchant, the Al oxide layer hinders the etching. In addition, when the third layer is formed while leaving the fourth layer, the series resistance is increased by the Al oxide layer, and the epitaxial growth of the third layer on the fourth layer may be hindered. Either of these leads to deterioration of the light emission characteristics.
[0042]
  For example, the second layer is made of Al_dGa_1-dP (0 <d ≦ 1) or (Al_bGa_1-b)_cIn_1-cWhen forming with P (0 <b ≦ 1; 0 ≦ c ≦ 0.5), the first layer is made of GaAs._1-aP_aFor example, hydrochloric acid is used as the etching solution for the second layer. Then, the second layer can be selectively etched with respect to the first layer without any problem even without providing the fourth layer. However, when the oxidation of Al contained in the second layer becomes a problem, the second layer is also GaAs._1-aP_aIt is effective to form (0 ≦ a ≦ 1). In this case, it is difficult to selectively etch the second layer by chemical etching. For example, GaAs having a GaP mixed crystal ratio larger than that of the second layer._1-bP_bWhen the fourth layer formed by (a <b ≦ 1) is interposed, selective etching property is easily imparted between the second layer and the fourth layer. In particular, the second and first layers are GaAs_1-aWhen it is made of Pa (0.5 ≦ a ≦ 0.9) and the fourth layer is made of GaP, the etch stop effect by the fourth layer is remarkable. In this case, as the first etchant, for example, sulfuric acid or a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide water is used as an example, so that selective etching of the second layer using the fourth layer as an etch stop layer is effectively performed. Can be done.
[0043]
  The thickness of the fourth layer is desirably adjusted to 1 nm or more and 100 nm or less. If the thickness is less than 1 nm, the etch stop effect cannot be sufficiently obtained, and forming it thicker than 100 nm is uneconomical because the etch stop effect is saturated.
[0044]
  For example, after the fourth layer is an etch stop layer and the second layer outside is chemically and selectively etched with a first etchant, the fourth layer exposed outside the second layer is replaced with the first layer. As the etch stop layer, the first layer is exposed by chemical selective etching with a second etching solution, and then the third layer is formed in contact with the outside of the first layer by a second vapor phase growth process. Can do. In this way, an unnecessary fourth layer does not remain between the first layer and the third layer forming the current diffusion layer around the second layer remaining as the current blocking layer. Problems such as light absorption are less likely to occur. If the thickness of the fourth layer is set to a small range of 10 nm or more and 50 nm or less, there is almost no influence of light absorption or the like by the fourth layer. It is also possible to form the third layer without etching.
[0045]
  The light emitting layer portion contains two or more group III elements (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yThe first conductive type cladding layer, the active layer and the second conductive type cladding layer configured by P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) apply a light emission driving voltage to the light emitting layer portion. It can be formed as having a double heterostructure laminated in this order from the electrode side. The energy barrier due to the band gap difference between the active layer and the clad layer formed on both sides of the active layer allows the injected holes and electrons to be confined in the narrow active layer and efficiently recombined. Can be realized. Furthermore, a wide range of emission wavelengths can be realized by adjusting the composition of the active layer. The effect of the present invention is more remarkably exhibited when the current spreading layer is a p-type layer using Zn and / or Mg as a dopant. In this case, the first conductivity type cladding layer P-type (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yIt consists of P.
[0046]
  (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yWhen the light emitting layer portion made of P is a single crystal substrate having no off-angle, the band gap energy is small due to the regularization of the group III atoms (Al, Ga, In) and the uneven distribution. As a result, there is a problem that the emission wavelength tends to vary toward the short wavelength side. For example, in order to solve this problem, a method of compensating for a shift in emission wavelength by increasing the mixed crystal ratio of AlP having a high band gap energy can be considered. However, increasing the mixed crystal ratio of AlP is not desirable because the band structure changes in the direction in which the indirect transition component increases, and the emission intensity tends to decrease. Therefore, (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yThe light emitting layer portion made of P has the greatest merit of using a single crystal substrate having an off angle, and the effect of the present invention is remarkable.
[0047]
  (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yIn the case where the light emitting layer portion is composed of P, the single crystal substrate is a GaAs single crystal having a main axis whose off angle with respect to the reference direction is 1 ° or more and 25 ° or less with the <100> direction or the <111> direction as the reference direction. It can be a substrate. If the off-angle is less than 1 °, the effect of suppressing variation in the emission characteristics (emission spectrum profile and center wavelength) already described is poor, and if it exceeds 25 °, normal light-emitting layer portion growth becomes impossible. The effect of the present invention is particularly remarkable when a GaAs single crystal substrate having the above main axis with the <100> direction as the reference direction is used.
[0048]
  The single crystal substrate is more preferably a GaAs single crystal substrate having a main axis with an off angle of 10 ° to 20 °. When a GaAs single crystal having such a high off-angle is used, the effect of smoothing the surface of the current diffusion layer finally obtained in the second vapor phase growth process using HVPE is further enhanced. As a result of studies by the present inventors, when a single crystal substrate having an off angle of 1 ° or more and less than 10 ° is used, the surface of the current diffusion layer obtained by HVPE has uniform unevenness with a small facet-like amplitude. Although the formation is effectively prevented, there are cases where a large number of crystal defects having a large amplitude remain, which may lead to problems such as erroneous detection in the wire bonding process. However, it has been found that when the off-angle is increased to a range of 10 ° or more and 20 ° or less, the occurrence of such projecting crystal defects can be effectively suppressed.
[0049]
  In addition, in order to obtain a current diffusion layer having a smooth and good surface state including prevention of protrusion-like crystal defects, it is also important to consider the process to optimize the growth temperature of the current diffusion layer by the HVPE method. It is a point. One of the important effects is that when the off-angle is set in the range of 10 ° to 20 °, the appropriate growth temperature range of such a current diffusion layer can be lowered to the low temperature side. If the growth temperature of the current diffusion layer can be lowered, the thermal history during the growth of the current diffusion layer applied to the light emitting layer part that forms the base of the current diffusion layer can be reduced, and the dopant that forms the pn junction of the light emitting layer part Difficult to diffuse profiles. In particular, in the case of a light emitting layer portion having a double hetero structure, there is a demand for making the dopant concentration of the active layer as low as possible in order to increase the efficiency of light emission recombination. Therefore, by reducing the growth temperature of the current diffusion layer and suppressing dopant diffusion from the cladding layer side to the active layer side, the internal quantum efficiency of the light emitting device can be increased, and the light emission performance is greatly improved. Can do. In addition, since the thickness of the current diffusion layer can be increased while maintaining the above dopant profile well by reducing the growth temperature, the effect of improving the light emission intensity when the current diffusion layer is increased to a thickness of 50 μm or more. There is also an advantage that becomes particularly significant.
[0050]
  When the off-angle is less than 10 ° or the off-angle exceeds 20 °, the effect of preventing the formation of projection-like crystal defects and the effect of lowering the appropriate growth temperature of the current diffusion layer may be insufficient. The off-angle is more preferably set to 13 ° to 17 °.
[0051]
  In this case, when the current diffusion layer made of GaAsP is grown by the hydride vapor phase growth method in the second vapor phase growth step, the growth temperature is preferably set to a temperature of 640 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. When the growth temperature is 640 ° C. or lower, the effect of smoothing the surface of the current diffusion layer, particularly the effect of suppressing the occurrence of protrusion-like defects cannot be obtained sufficiently. Further, at 750 ° C. or lower, the effect of preventing the diffusion deterioration of the dopant profile of the light emitting layer portion cannot be sufficiently achieved. The growth temperature is more preferably set to 680 ° C. or more and 720 ° C. or less (particularly when the off-angle is 13 ° or more and 17 ° or less). In addition, with such temperature setting, the effect of improving the light emission intensity is particularly remarkable when the current diffusion layer is thickened to 50 μm or more (200 μm or less).
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
  FIG. 1 is a conceptual diagram showing a light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention. In the light emitting element 100, a light emitting layer portion 24 is formed on a first main surface of an n-type GaAs single crystal substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 1. As shown in step (1) of FIG. 2, the substrate 1 has a main axis A having a <100> direction as a reference direction and an off angle with respect to the reference direction of 1 ° to 25 ° (main axis A May have the same off-angle with respect to the <111> direction). Returning to FIG. 1, the n-type GaAs buffer layer 2 is formed so as to be in contact with the first main surface MP <b> 1 of the substrate 1, and the light emitting layer portion 24 is formed on the buffer layer 2. The current diffusion layer 7 is formed on the light emitting layer portion 24, and the first electrode 9 for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 24 is formed on the current diffusion layer 7. Similarly, the second electrode 20 is formed on the entire surface of the substrate 1 on the second main surface MP2 side. The first electrode 9 is formed substantially at the center of the first main surface PF, and a region around the first electrode 9 is a light extraction region from the light emitting layer portion 24. A bonding pad 16 made of Au or the like for bonding the electrode wire 17 is disposed at the center of the first electrode 9.
[0061]
  The light emitting layer portion 24 is non-doped (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yThe active layer 5 made of a mixed crystal of P (where 0 ≦ x ≦ 0.55, 0.45 ≦ y ≦ 0.55) is formed as p-type (Al_zGa_1-z)_yIn_1-yA p-type cladding layer 6 made of P (where x <z ≦ 1) and an n-type (Al_zGa_1-z)_yIn_1-yIt has a structure sandwiched between n-type clad layers 4 made of P (where x <z ≦ 1). In the light emitting device 100 of FIG. 1, the p-type AlGaInP cladding layer 6 is disposed on the first electrode 9 side, and the n-type AlGaInP cladding layer 4 is disposed on the second electrode 20 side. Therefore, the energization polarity is positive on the first electrode 9 side. The term “non-dope” as used herein means “does not actively add a dopant”, and contains an inevitable dopant component in a normal manufacturing process (for example, 10%).¹³-10¹⁶/ Cm³Is not excluded).
[0062]
  The current diffusion layer 7 is formed as a p-type GaP layer whose dopant is Zn. Further, the H and Zn content concentrations in the current diffusion layer 7 are made smaller than the H and Zn content concentrations in the p-type cladding layer 6, respectively. Further, the current spreading layer 7 has an n-type Al at a position corresponding to the first electrode 9._dGa_1-dA current blocking layer 10 made of P (for example, d = 0.2) is buried. The formation thickness t1 of the current diffusion layer 7 is, for example, 5 μm or more and 200 μm or less (for example, 50 μm). The thickness of the current blocking layer 10 is 0.05 μm or more and 1 μm or less (for example, 0.1 μm).
[0063]
  In the surface layer portion including the main surface of the current diffusion layer 7 on the side where the first electrode 9 is formed, a high concentration doping layer 8 in which the Zn content concentration is higher than the remaining portion in the current diffusion layer 7 is formed. ing. The Zn carrier concentration in the current diffusion layer 7 is 2 × 10 6 in the high concentration doping layer 8.¹⁸/ Cm³5 × 10 or more¹⁹/ Cm³The following (for example, 1 × 10¹⁹/ Cm³1 × 10 in the portion other than the high-concentration doping layer 8¹⁷/ Cm³2 × 10 or more¹⁸/ Cm³The following (for example, 8 × 10¹⁷/ Cm³).
[0064]
  The thickness t2 of the high concentration doping layer 8 is not less than 1 μm and not more than 4 μm (for example, 3 μm). The thickness t2 of the high-concentration doping layer 8 is such that the p-type dopant-containing concentration (Zn-containing concentration in this embodiment) of the surface layer portion of the current diffusion layer where the dopant is the highest concentration is Nmax, while the diffusion of the current diffusion layer 7 When the concentration of the p-type dopant in the portion not affected by N is Nmin, the position where the concentration is approximately (Nmax + Nmin) / 2 in the layer thickness direction is determined as the boundary position between the high concentration doping layer 8 and the remaining portion. It is specified by. Note that the dopant-containing concentration and H concentration in each layer are those measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The carrier concentration can be specified by well-known conductivity measurement.
[0065]
  A portion of the current diffusion layer 7 located between the p-type cladding layer 6 and the current blocking layer 10 is a first layer 7a formed by the MOVPE method. Further, on the opposite side of the first layer 7a with respect to the current blocking layer 10 (and the fourth layer 11), the main part of the current diffusion layer 7 is formed so as to cover the current blocking layer 10 together with the first layer 7a. A third layer 7b is formed. The third layer 7b is formed by an HVPE method to be described later, and the surface layer portion on the first electrode 9 side is made the above-described high-concentration doped layer 8 by the additional diffusion of Zn.
[0066]
  The H concentration in the current diffusion layer 7 is adjusted to the H concentration of the p-type cladding layer 6 by the MOVPE method (usually 15 × 10 5 by adopting the HVPE method).¹⁷/ Cm³Less). In the present embodiment, only the first layer 7a of the current spreading layer 7 is formed by the MOVPE method, and the H concentration in this portion is somewhat higher. However, the H concentration of the third layer 7b is 7 × 10.¹⁷/ Cm³Below, usually 2 × 10¹⁷It is as follows. Since the thickness of the first layer 7a is much smaller than the thickness of the third layer 7b, in any case, the H concentration in the current diffusion layer 7 is sufficiently lower than the H concentration of the p-type cladding layer 6. Become. Of the third layer 7b constituting the main part of the current spreading layer 7, the portion excluding the high concentration doping layer 8 is H and the Zn content concentration is set lower than the Zn content concentration of the p-type cladding layer. Since the amount of Zn to be inactivated by the bonding is small, sufficient conductivity can be ensured. As a result, the device life can be improved.
[0067]
  Further, in the current diffusion layer 7, current diffusion in the in-plane direction mainly proceeds in the high concentration doping layer 8. The inner layer portion of the current diffusion layer 7 other than the high-concentration doping layer 8 has a low carrier concentration due to the dopant and a high in-plane resistivity. It is difficult to occur and easily flows while detouring to the outer region of the electrode 9. As a result, the light extraction efficiency is improved.
[0068]
  In the present embodiment, the first layer 7a and the third layer 7b are formed of the same compound semiconductor (specifically, GaP), but can also be formed of different compound semiconductors (for example, the first layer 7a). Layer 7a is made of GaAs_1-aP_a(The band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion), and the third layer 7b is GaP). Further, the p-type dopant is added to both the first layer 7a and the third layer 7b. As the p-type dopant, both

layers

7a and 7b can adopt Zn as in this embodiment, but the dopant of the first layer 7a formed by MOVPE diffuses to the p-type cladding layer 6 side. Mg and / or C, which are difficult to generate, may be used, and the dopant of the third layer 7b formed by HVPE may be Zn.
[0069]
  Hereinafter, a method for manufacturing the light emitting device 100 of FIG. 1 will be described.
  First, as shown in step (1) in FIG. 2, a GaAs single crystal substrate 1 provided with an off-angle is prepared. Then, as shown in step (2), the n-type GaAs buffer layer 2 is, for example, 0.5 μm on the first main surface MP1 of the substrate 1, and then the light emitting layer portion 24 is formed of (Al_xGa_1-x)_yIn_1-y1 μm n-type cladding layer 4 (n-type dopant is Si), 0.6 μm active layer (non-doped) 5, and 1 μm p-type cladding layer 6 (p-type dopant is Mg: from organometallic molecules) C may also contribute as a p-type dopant) in this order (first vapor phase growth step). Epitaxial growth of each of these layers is performed by a known MOVPE method. The following materials can be used as source gases for the source components of Al, Ga, In (indium), and P (phosphorus);
Al source gas; trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), etc .;
Ga source gas; trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa), etc .;
In source gas; trimethylindium (TMIn), triethylindium (TEIn), etc.
P source gas; trimethyl phosphorus (TMP), triethyl phosphorus (TEP), phosphine (PH₃)Such.
[0070]
  Next, in step (3) of FIG. 3, the first layer 7a (p-type GaP) is formed on the light emitting layer portion 24 already formed in the reaction vessel of the first vapor phase growth step. MO layer) and n-type Al forming a current blocking layer_dGa_1-dA second layer 10 'made of P (for example, d = 0.2) is sequentially formed by the MOVPE method. Next, the surface of the portion of the second layer 10 ′ that remains as the current blocking layer 10 is covered with the photoresist layer 30. Then, the process proceeds to step (4), and when etching is performed with the first etching solution made of hydrochloric acid, the portion of the second layer 10 ′ that is not covered with the photoresist layer 30 is selectively etched. When the etching is completed, the photoresist layer 30 is removed after cleaning.
[0071]
  Proceeding to step (5) in FIG. 4, the third layer 7b (HVPE layer portion) made of p-type GaP is grown so as to enclose the current blocking layer 10 by the HVPE method (second vapor phase growth step). . Specifically, in the HVPE method, GaCl, which is a group III element, is heated and held at a predetermined temperature in a container, and hydrogen chloride is introduced onto the Ga, thereby causing GaCl by the reaction of the following formula (1). H, which is a carrier gas₂It is supplied onto the substrate together with the gas.
Ga (liquid) + HCl (gas) → GaCl (gas) + 1 / 2H₂(1)
In the case of GaP, the growth temperature is set to, for example, 640 ° C. or more and 860 ° C. or less. Further, P which is a group V element is PH.₃Is the carrier gas H₂At the same time, it is supplied onto the substrate. Further, Zn which is a p-type dopant is supplied in the form of DMZn (dimethylzinc). GaCl is PH₃The third layer 7b, which is an essential part of the current diffusion layer 7, can be grown efficiently with Ga by the reaction of the following formula (2):
GaCl (gas) + PH₃(gas)
→ GaP (solid) + HCl (gas) + H₂(Gas) (2)
[0072]
  As already described with reference to FIG. 5, when the current diffusion layer 7 is formed by the HVPE method, a very smooth layer surface can be obtained even though the off-angle is given to the substrate 1. If a GaAs single crystal substrate having a main axis with an off angle of 10 ° to 20 ° (preferably 13 ° to 17 °) is used, projection-like crystal defects with large amplitude on the surface of the current diffusion layer 7 are formed. An effective growth temperature of the current diffusion layer 7 by the HVPE method for suppressing the formation and obtaining a smooth surface state is 640 ° C. or higher and 750 ° C. or lower (more preferably 680 ° C. or higher and 720 ° C. or lower) The diffusion of the dopant from the p-type cladding layer 6 and the n-type cladding layer 4 to the active layer 5 can be suppressed, and as a result, the diffusion deterioration of the dopant profile of the light emitting layer portion 24 can be suppressed.
[0073]
  When the growth of the third layer 7b is completed, the process proceeds to step (6), transferred to another container, and heated at, for example, 650 to 750 ° C. (for example, 700 ° C.) while being group V element compound (Zn₃As₂, Zn₃P₂Etc.) is circulated and vacuum diffusion is performed. Then, the Zn component is additionally diffused in the electrode formation side portion of the third layer 7b, and the high concentration doping layer 8 is formed. The diffusion time is adjusted according to how much the formation thickness t2 of the high-concentration doping layer 8 is to be set. Note that the p-type dopant used for the p-type cladding layer 6 uses Mg and / or C having a relatively small diffusion coefficient, so that when the current diffusion layer 7 is formed by the HVPE method, The diffusion of the p-type dopant from the p-type cladding layer 6 to the active layer 5 due to heating can be suppressed, which contributes to the improvement of the emission intensity.
[0074]
  When the above steps are completed, the first electrode 9 and the second electrode 20 are formed by vacuum vapor deposition, and the bonding pad 16 is disposed on the first electrode 9, and baking for electrode fixing is performed at an appropriate temperature. Apply. Then, the second electrode 20 is fixed to a terminal electrode (not shown) that also serves as a support using a conductive paste such as an Ag paste, while the Au wire 17 is connected to the bonding pad 16 and another terminal electrode. The light emitting device 100 is obtained by bonding and further forming a resin mold. The bonding of the wire 17 is performed by an automatic bonding apparatus by photographing an image of the first surface of the element with a camera, identifying the bonding pad 16 region by a known image processing method. At this time, since the surface of the current diffusion layer 7 on which the bonding pad 16 is disposed is smooth, a problem of erroneously detecting the bonding pad 16 region hardly occurs.
[0075]
  Hereinafter, various modifications of the light-emitting element of the present invention will be described (the same components as those of the light-emitting element 100 in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the details will be omitted, and only the differences will be described). The light emitting element 200 of FIG. 6 is an example in which the current blocking layer 10 is composed of the same GaAsP (where the conductivity type is n-type) as the first layer 7a and the third layer 7b forming the current diffusion layer 7. In this case, the process of FIG. 3 is changed as shown in FIG. That is, as shown in step (7), the fourth layer 11 'made of GaP is formed as an etch stop layer, and as shown in step (8), GaAs serving as the current blocking layer 10 is formed._1-aP_aThe second layer 10 ′ composed of (0.5 ≦ a ≦ 0.9) is selectively etched using, for example, a sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture. Further, in step (9), the fourth layer 11 ′ exposed around the current blocking layer 10 is removed by etching. The fourth layer 11 below the current blocking layer 10 remains. The subsequent steps are the same as those in FIG.
[0076]
  GaAs current spreading layer_1-aP_a(0.5 ≦ a ≦ 0.9), the current blocking layer is made of Al_dGa_1-dWhen configured with P (for example, d = 0.2), GaAs by the HVPE method_1-aP_aThe formation of the layer (third layer 7b) is the same as that in the formula (2)₃With AsH₃Are used together, and the growth temperature is set to be slightly lower, such as 640 ° C to 830 ° C.
[0077]
  When the high-concentration doping layer 8 is formed by gas phase diffusion of Zn, the current diffusion layer becomes GaAs._1-aP_aIf formed at, the diffusion rate of Zn at the same temperature is significantly improved as compared with GaP. For example, when a processing temperature of about 650 to 750 ° C. is adopted, the diffusion time in the case of GaP can be shortened by 30 to 60%. Ga_bAs_1-bAs described above, P has a low growth temperature when grown by the HVPE method. Therefore, p-type Ga is formed on the light emitting layer side._bAs_1-bWhen the current diffusion layer made of P is grown by the HVPE method, the p-type dopant (for example, Zn) is excessively diffused to the light emitting layer portion side, or in the p-type cladding layer 6 included in the light emitting layer portion 24. The problem that the p-type dopant diffuses into the active layer 5 and lowers the light emission performance is less likely to occur.
[0078]
  When the current spreading layer 7 is made of GaAsP as described above, the conventional LPE method has a problem in that composition variation is likely to occur within a lot or between lots. Adopting the HVPE method has an advantage that such variation in composition is much less likely to occur than in the LPE method.
[0079]
  As shown in the light emitting element 300 of FIG. 8, if the thickness of the fourth layer 11 ′ is a small value of 1 nm or more and 50 nm or less, the fourth layer 11 ′ is exposed to the outside of the current blocking layer (second layer) 10. The third layer 7b can be formed without etching the fourth layer 11 ′. In this case, the fourth layer 11 ′ is interposed between the first layer 7 a and the third layer 7 b even outside the current blocking layer 10. By forming the fourth layer 11 ′ as extremely thin as described above, the influence of band discontinuity and the like is reduced, and the light emitting layer portion 24 can be energized without any trouble. Of course, since the etching of the fourth layer 11 'can be omitted, the process is also simple.
[0080]
  Further, the light emitting element 400 of FIG. 9 shows a configuration in which the current blocking layer is omitted. Also in this case, it is preferable to first form the portion 7p of the current diffusion layer 7 in contact with the light emitting layer portion 24 as the MO layer portion by the MOVPE method, and form the other portion of the current diffusion layer 7 as the HVPE layer portion by the HVPE method.
[0081]
  In the light emitting device 500 of FIG. 10, the main part of the current diffusion layer 7 is formed of GaP, and only the electrode forming side portion of the current diffusion layer 7 is formed as a GaAsP layer 7s, and Zn is used as a dopant in the GaAsP layer 7s. This is an example in which the high concentration doping layer 8 is formed by the additional diffusion described above. Since the diffusion rate of Zn in GaAsP is larger than that in GaP, the high-concentration doping layer 8 can be formed in a shorter time. Further, according to the HVPE method, changing the composition during the growth of the current diffusion layer 7 (in this case, GaP → GaAsP)₃And PH₃) Can be easily carried out by changing the blending ratio (particularly than the LPE method).
[0082]
  In all the above embodiments, the active layer 5 is formed as a single layer in the above embodiment, but this is formed by laminating a plurality of compound semiconductor layers having different band gap energies, specifically, It can also be configured as having a quantum well structure. The active layer having a quantum well structure has two layers having different band gaps by adjusting the mixed crystal ratio, that is, a well layer having a small band gap energy and a barrier layer having a large band gap energy. The layers are stacked so as to be lattice-matched so as to be generally (one atomic layer to several nm). In the above structure, since the energy of electrons (or holes) in the well layer is quantized, for example, when applied to a semiconductor laser, the oscillation wavelength can be freely adjusted by the width and depth of the energy well layer, This is effective in stabilizing the oscillation wavelength, improving the light emission efficiency, and further reducing the oscillation threshold current density. Furthermore, since the thickness of the well layer and the barrier layer is very small, the deviation of the lattice constant is allowed up to about 2 to 3%, and the oscillation wavelength region can be easily expanded. The quantum well structure may be a multiple quantum well structure having a plurality of well layers, or a single quantum well structure having only one well layer. The thickness of the barrier layer can be, for example, about 50 nm only for the layer in contact with the cladding layer, and about 6 nm for others. The well layer can be about 5 nm.
[0083]
  Further, although the light emitting layer portion 24 is directly formed on the substrate 1 via the buffer layer 2, a reflective layer is interposed between the substrate 1 and the light emitting layer portion 24 in order to improve the light extraction efficiency. May be. As the reflective layer, for example, a layer in which a plurality of semiconductor films having different refractive indexes as disclosed in JP-A-7-66455 is stacked can be used.
[0084]
  15 removes the GaAs single crystal substrate 1 of the light emitting device 100 of FIG. 1 by etching or the like, and instead passes through a reflective metal layer 102 (for example, an Au layer or an Ag layer). A Si substrate (which may be a metal plate such as Al) which is a conductive substrate is bonded together. Between the metal layer 102 and the light emitting layer portion 24, a contact layer 102c (in this embodiment, an AuBe layer in contact with the n-type layer 4 but in contact with the p-type layer) is used to reduce the junction resistance between them. In this case, an AuGeNi layer can be used). In the non-forming region of the contact layer 102c, the reflection effect by the metal layer 102 is particularly high. 16 removes the GaAs single crystal substrate 1 of the light emitting element 100 of FIG. 1 by etching or the like, and instead attaches a GaP substrate 103 (n-type in this embodiment), which is a transparent conductive substrate. It is a combination. Light extraction from the side surface 103S of the GaP substrate 103 is possible. In the present embodiment, the contact layer 120c is dispersedly formed on the back surface of the GaP substrate 103, and together with the non-formation region of the contact layer 120c, an electrode 120 (for example, an Au electrode) for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 24. (Ag paste layer may be formed instead of the electrode 120).
[0085]
  The light-emitting element 800 of FIG. 17 includes a thick current diffusion layer 90 that also serves as an element substrate, and the light-emitting layer portion 24 (the stacking order of the n-type cladding layer 4, the active layer 5, and the p-type cladding layer 6 is the same as in FIG. This is an example of growing on the back side of the reverse. Here, the current diffusion layer 90 is a p-type GaP epitaxial growth layer by the HVPE method, and the thickness tb is not less than 50 μm and not more than 200 μm (for example, 100 μm). GaP is transparent to the luminous flux from the light emitting layer portion 24, and light can be extracted also from the side surface 90s. In this embodiment, a light-transmitting contact conductive layer 91 is provided on the light extraction surface side (p-type cladding layer 6 side) of the light emitting layer portion 24, and the electrode 9 and the bonding pad 16 are connected to the contact conductive layer. Provided on layer 91. The contact conductive layer 91 can be made of, for example, GaP, GaAsP, AlGaAs, AlGaInP, or the like, but may be made of a conductive oxide.
[0086]
  When the light emitting device 800 of FIG. 17 is manufactured, after the step (2) of FIG. 2 is performed, the HVPE method is performed on the main surface of the light emitting layer portion 24 opposite to the GaAs substrate 1 (on the p-type cladding layer 6 side). Thus, the current diffusion layer 90 is directly grown in a thick film. Thereafter, the GaAs substrate 1 is removed, and a contact conductive layer 91 can be epitaxially grown on the main surface of the light emitting layer portion 24 on the removed side (n-type cladding layer 4 side) by HVPE (for example, When the contact conductive layer 91 is made of GaP or GaAsP). On the other hand, as in the case where the contact conductive layer 91 is made of AlGaAs or AlGaInP, the contact conductive layer 91 is grown on the GaAs substrate 1 by the MOVPE method, and the light emitting layer portion 24 is further grown. The substrate 1 may be removed. When the contact conductive layer 91 is formed of AlGaInP, the same mixed crystal ratio as that of AlGaInP forming the cladding layer (n-type cladding layer 4 in FIG. 17) on the light emitting layer side or a different mixed crystal ratio may be used. Also good. In the case of the same mixed crystal ratio, it is desirable to increase the dopant concentration and increase the conductivity compared to the cladding layer. Further, when the mixed crystal ratios are different, it is desirable to adopt a mixed crystal ratio in which the band gap is larger than that of the active layer 5 of the light emitting layer portion 24 from the viewpoint of improving translucency.
[0087]
  In the light-emitting element 700 in FIG. 16 and the light-emitting element 800 in FIG. 17, a contact layer 120 c (in FIG. 16, an AuBe layer in contact with the n-type GaP substrate 103 is formed on the back surface of the GaP substrate 103 or the current diffusion layer 90. In FIG. 17, the AuGeNi layer in contact with the current diffusion layer 90 made of p-type GaP is dispersedly formed. In the present embodiment, the contact layer 120c is covered with an electrode 120 (for example, an Au electrode) for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 24 together with a non-forming region of the contact layer 120c (the electrode 120 is covered with the electrode 120). Alternatively, an Ag paste layer may be formed). Thereby, in the non-formation area | region of the contact layer 120c, the reflective effect by the electrode 120 can be heightened.
[0088]
  FIG. 11 shows a light emitting layer portion 24 having a stacked structure similar to that of FIG. 1 and a current on a GaAs single crystal substrate 1 having a main axis with a <100> direction as a reference direction and an off-angle of 2 ° with respect to the reference direction. The surface on the side of the current diffusion layer 7 of the light emitting element in which the first layer 7a of the diffusion layer 7 is formed by the MOVPE method and the third layer 7b of the current diffusion layer 7 is formed by the HVPE method is shown. It can be seen that a smooth and good surface state is obtained. On the other hand, FIG. 12 shows the surface on the side of the current diffusion layer 7 of the light emitting element in which the third layer 7b of the current diffusion layer 7 is formed by the LPE method. It was virtually impossible to form an element by forming an electrode.
[0089]
  On the other hand, the following experiment was also conducted.
  That is, a light emitting device having a shape excluding the first electrode 9, the bonding pad 16, and the electrode wire 17 in FIG. 1 was manufactured. The thickness of the current diffusion layer 7 was 10 μm, and the thickness of the current blocking layer 10 was 0.1 μm. For comparison, a light emitting device in which the entire current diffusion layer 7 was formed by the MOVPE method was also manufactured.
[0090]
  The state of the surface of the first main surface PF of the light-emitting element in the vicinity immediately above where the current blocking layer was formed was evaluated by observing with an optical microscope from a direction perpendicular to the surface. The result is shown in FIG. FIG. 13A shows the observation result of the example, and FIG. 13B shows the observation result of the comparative example. The magnification is 200 times in all cases, and in particular, the lightness is observed in the pattern sagging region.
[0091]
  In the comparative example of FIG. 13B, strong contrast based on a large step due to pattern sagging is observed in a region corresponding to the edge of the current blocking layer (A region surrounded by a dotted line in the figure). A large number of crystal defect patterns are also seen in the step region. On the other hand, also in the embodiment shown in FIG. 13A, the contrast of the region A corresponding to the edge of the current blocking layer is small and the level of the step is small. Further, almost no crystal defect pattern is observed. That is, when the current spreading layer is formed by the HVPE method, the surface region corresponding to the edge of the current blocking layer is much smoother than that formed by the MOVPE method, and there are few crystal defects.
[0092]
  Next, a substrate before dicing for manufacturing the light emitting device of FIG. 1 was formed so that each layer had the following thickness. The GaAs single crystal substrate used has a <100> direction as a reference direction and various off-angles with respect to the reference direction set in a range of 2 ° to 20 °.
P-type AlGaInP cladding layer 6 = 1 μm (Mg doping concentration: 1 × 10¹⁷~ 3x10¹⁷/ Cm³);
AlGaInP active layer 5 = 0.6 μm (emission wavelength 650 nm) (non-doped);
N-type AlGaInP cladding layer 4 = 1 μm (Si doping concentration: 4 × 10¹⁷-10x10¹⁷/ Cm³);
・ Current diffusion layer 7: 5 to 50 μm
Current blocking layer 10: 0.1 μm.
[0093]
  The thickness of the current diffusion layer 7 formed by the HVPE method was variously set within a range of 5 μm to 50 μm, and the growth temperature was variously set within a range of 640 ° C. to 840 ° C. In the obtained substrate, the surface of the current diffusion layer 7 was observed with an optical microscope, and the number of coarse projection crystal defects having a planar outer diameter of 20 μm or more per unit area was counted (determination conditions are shown below the table). ) The results are summarized in Table 1.
[0094]
[Table 1]

[0095]
  According to this result, when the off-angle is in the range of 10 ° to 20 °, even if the growth temperature of the current diffusion layer 7 is set to a relatively low temperature of 790 ° C. or less, the projecting crystal defects on the surface of the current diffusion layer 7 It can be seen that the number of formed layers can be significantly reduced, and a smooth and good layer surface is obtained. In particular, when the off-angle is set to 15 ° which is a value in the range of 13 ° to 17 °, even if the growth temperature of the current diffusion layer 7 is lowered to 690 ° C. to 640 ° C., the formation of projecting crystal defects It turns out that the inhibitory effect is not impaired so much. Also. FIG. 14 shows the mesa of the light emitting layer portion 24 when the GaP current diffusion layer is grown to various thicknesses by the HVPE method at the minimum temperature at which the surface state of the current diffusion layer 7 is optimized at each off angle. The measurement results of luminance (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-144185) are shown. In general, as the thickness of the current diffusion layer 7 increases, the in-plane diffusion effect of the current is enhanced and the current can be uniformly supplied to the light emitting layer portion 24, so that the mesa luminance increases with the thickness of the current diffusion layer 7. However, if the growth thickness of the current diffusion layer is increased to some extent, the time during which the light emitting layer portion 24 is exposed to the thermal history of the growth becomes longer, the diffusion deterioration of the dopant profile proceeds, and the increasing tendency of mesa luminance is It will be dull. According to the result of FIG. 14, when the off angle is set to 15 °, the lower limit temperature at which the surface state of the current diffusion layer 7 is optimized is 690 ° C., as is clear from the results of Table 1, the off angle is 150 ° C. lower than 840 ° C. in the case of 2 °. As a result, the increase in the mesa luminance with respect to the thickness of the current diffusion layer 7 is small, and the relative value of the mesa luminance when the current diffusion layer 7 is set to 25 μm or more is larger than that when the off angle is 2 °. It can be seen that the increase is nearly 10 to 40%. For comparison, FIG. 14 also shows the results when the off-angle is 15 ° and the growth temperature is set to 890 ° C. In this case, the increase rate of the mesa luminance with respect to the current diffusion layer thickness is shown. The dullness is considerably increased. That is, it can be seen that the reason why good results are obtained when the off-angle is 15 ° and the growth temperature is 690 ° C. is that the diffusion of the dopant profile is prevented by reducing the growth temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a light-emitting element of the present invention in a stacked structure.
2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the light-emitting element of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram following FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram following FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic diagram showing the difference between the HVPE method and the LPE method based on the presence or absence of an off-angle of a single crystal substrate.
6 is a diagram showing a first modification of the light emitting element of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a difference between the manufacturing process of the light emitting element of FIG. 6 and the process of FIG. 3;
FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the light emitting element of FIG.
FIG. 9 is a view showing a third modification of the light emitting element of FIG. 1;
10 is a diagram showing a fourth modification of the light emitting element in FIG. 1; FIG.
FIG. 11 is an external view photograph of a light-emitting element in which a current diffusion layer is formed by an HVPE method.
FIG. 12 is an appearance photograph of a light-emitting element in which a current diffusion layer is formed by an LPE method.
FIG. 13 is an external photograph showing the surface form of the current diffusion layer in the vicinity of the edge of the current blocking layer in comparison with the HVPE method and the MOVPE method.
FIG. 14 is a graph showing experimental results obtained by measuring the relationship between mesa luminance and current diffusion layer thickness when the off-angle of the GaAs single crystal substrate is set to various values.
FIG. 15 is a diagram showing a fifth modification of the light-emitting element in FIG. 1;
FIG. 16 is a diagram showing a sixth modification of the light emitting element in FIG. 1;
FIG. 17 is a diagram showing a seventh modification of the light emitting element in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
  1 Single crystal substrate
  4 n-type cladding layer (second conductivity type cladding layer)
  5 Active layer
  6 p-type cladding layer (first conductivity type cladding layer)
  7 Current spreading layer
  7a 1st layer
  7b 3rd layer
  8 High concentration doping layer
  9 First electrode
  10 Current blocking layer
  10 'second layer
  11 Fourth layer
  24 Light emitting layer
  100 light emitting device

Claims

A method for manufacturing a light-emitting element, wherein a light-emitting layer part and a current diffusion layer each made of a III-V group compound semiconductor and an electrode for applying a light-emission driving voltage to the light-emitting layer part are formed in this order on a single crystal substrate In
The single crystal substrate is used having an off-angle,
A first vapor phase growth step of forming a light emitting layer portion made of a mixed crystal compound semiconductor containing two or more group III elements on the single crystal substrate having the off-angle by a metal organic vapor phase growth method;
A second vapor phase growth step by a hydride vapor phase growth method for forming the current diffusion layer, which is performed after the formation of the light emitting layer portion,
The light emitting layer portion is composed of (Al _x Ga _1-x ) _y In _1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) containing two or more Group III elements . A method of manufacturing a light-emitting element, wherein the one-conductivity-type clad layer, the active layer, and the second-conductivity-type clad layer have a double heterostructure laminated in this order from the electrode side .

The current diffusion layer is made of p-type GaAs _1-a P _a (0 ≦ a ≦ 0) whose dopant is Zn and / or Mg and whose band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer portion. 1) The method for producing a light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is formed as a layer.

^{3. The} method of manufacturing a light emitting element according to claim 2, wherein a carrier concentration of the dopant is 1 × 10 ¹⁷ / cm ³ or more and 5 × 10 ¹⁹ / cm ³ or less.

4. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein in the second vapor phase growth step, a formation thickness of the current diffusion layer is set to 5 μm or more and 200 μm or less. 5.

High-concentration doping in which a carrier concentration of a dopant for generating majority carriers is higher than a remaining portion in the current diffusion layer in a surface layer portion including a main surface on the electrode forming side of the current diffusion layer The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein a layer is formed.

In the second vapor phase growth step, a dopant gas is supplied together with a source gas of a III-V compound semiconductor to form the current diffusion layer,
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 5, wherein the high-concentration doping layer is formed by additionally diffusing the dopant from the surface of the current diffusion layer after the second vapor phase growth step.

The current spreading layer is formed as a p-type semiconductor layer having Zn and / or Mg as a dopant, and the carrier concentration of the dopant is 2 × 10 ¹⁸ / cm ³ or more and 5 × 10 ¹⁹ / cm in the high-concentration doping layer. ^The method for manufacturing a light emitting element according to claim 6, wherein the remaining portion is set to 1 × 10 ¹⁷ / cm ³ or more and 2 × 10 ¹⁸ / cm ³ or less in the remaining portion.

In the current diffusion layer, the electrode forming side portion is a high GaAs mixed crystal ratio GaAs _1-a P _a (0 ≦ a <1) layer having a GaAs mixed crystal ratio 1-a larger than the other portions, and the high GaAs the mixed crystal ratio GaAs _{_1-a} P a layer, the manufacturing method of the light emitting device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that to form the heavily doped layer and Zn as a dopant.

The current diffusion layer and the portion of the light emitting layer portion in contact with the current diffusion layer are composed of III-V group compound semiconductors having different lattice constants, and the current diffusion layer is a portion in contact with the light emitting layer portion. 9. The MO layer portion formed by metal organic vapor phase epitaxy is used, and the other portion is an HVPE layer portion formed by hydride vapor phase epitaxy. The manufacturing method of the light emitting element of any one.

A current blocking layer forming step of burying and forming a current blocking layer made of a III-V group compound semiconductor having a conductivity type different from that of the current spreading layer in the current spreading layer;
10. The method according to claim 1, wherein at least a portion of the current diffusion layer that covers the current blocking layer on the electrode side is formed by the second vapor phase growth process. 11. Manufacturing method of light emitting element.

The current blocking layer forming step includes
A first layer made of a first-conductivity-type III-V compound semiconductor forming part of the current diffusion layer and a second-conductivity-type III-V forming the current blocking layer on the light emitting layer portion. A third vapor phase growth step of sequentially forming a second layer made of a group III compound semiconductor by a metal organic vapor phase growth method;
The obtained second conductive type compound semiconductor layer has an etching step of removing the remaining portion by etching while leaving the portion to be the current blocking layer,
In the second vapor phase growth step, the hydride vapor phase growth is performed so that a third layer made of a group III-V compound semiconductor having the same conductivity type as the first layer is wrapped around the remaining portion after the etching of the second layer. The method of manufacturing a light emitting element according to claim 10, wherein the light emitting element is formed by a method.

12. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 11, wherein the first layer and the second layer are each formed of a group III-V compound semiconductor containing no Al.

Said first layer, said second layer and both said third layer, said light emitting layer portion of the peak emission having a band gap energy larger than light energy corresponding to the wavelength _{_{GaAs 1-a P a (0}} ≦ a ≦ 1 The method of manufacturing a light emitting element according to claim 12, wherein

Between the first layer and the second layer, a fourth layer made of a III-V group compound semiconductor of which both layers are different from each other is formed,
14. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 11, wherein in the etching step, the second layer is chemically selectively etched using the fourth layer as an etch stop layer. 15. .

The method of manufacturing a light emitting element according to claim 14, wherein the thickness of the fourth layer is adjusted to 1 nm or more and 100 nm or less.

Emission of any one of claims 1 to 15, characterized in that said first conductivity type cladding layer is composed of p-type _{_{_{(Al x Ga 1-x)}}} y In 1-y P Device manufacturing method.

2. The single crystal substrate according to claim 1, wherein the single crystal substrate is a GaAs single crystal substrate having a main axis with an off angle of 1 ° to 25 ° with a <100> direction or a <111> direction as the reference direction. The manufacturing method of the light emitting element of any one of Claim 16 .

18. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 17, wherein the single crystal substrate is a GaAs single crystal substrate having a main axis with an off angle of 10 [deg.] To 20 [deg .].

In the second vapor phase growth step, the current diffusion layer made of GaAs _1-a P _a (0 ≦ a <1) is grown at a temperature of 640 ° C. or higher and 750 ° C. or lower by the hydride vapor phase growth method. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 18 .