JPH11135883A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH11135883A JPH11135883A JP29594097A JP29594097A JPH11135883A JP H11135883 A JPH11135883 A JP H11135883A JP 29594097 A JP29594097 A JP 29594097A JP 29594097 A JP29594097 A JP 29594097A JP H11135883 A JPH11135883 A JP H11135883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ側電極とｐ型クラッド層との間のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層のキャリア濃度を高くすることによ
り、動作電圧を低下させる。 【解決手段】 ｎ型基板１の上にｎ型クラッド層３，第
１のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型ク
ラッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０
およびキャップ層１１を順次積層する。キャップ層１１
はｐ型のＺｎＴｅにより構成し、その厚さは１０ｎｍ未
満とする。コンタクト層９はｐ型のＺｎＳｅにより構成
し、このコンタクト層９への窒素の添加濃度を１〜２×
１０18ｃｍ-3とする。下地層８はｐ型のＺｎＳＳｅ混晶
により構成し、この下地層８への窒素の添加濃度をコン
タクト層９よりも高く１〜３×１０18ｃｍ-3とする。ま
た、ＭＢＥ法により各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させ際には、それに先立ちセルの温度を一旦上昇させ
る。成長温度は、下地層８を成長させる前などに低くす
る。
Ｉ族化合物半導体層のキャリア濃度を高くすることによ
り、動作電圧を低下させる。 【解決手段】 ｎ型基板１の上にｎ型クラッド層３，第
１のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型ク
ラッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０
およびキャップ層１１を順次積層する。キャップ層１１
はｐ型のＺｎＴｅにより構成し、その厚さは１０ｎｍ未
満とする。コンタクト層９はｐ型のＺｎＳｅにより構成
し、このコンタクト層９への窒素の添加濃度を１〜２×
１０18ｃｍ-3とする。下地層８はｐ型のＺｎＳＳｅ混晶
により構成し、この下地層８への窒素の添加濃度をコン
タクト層９よりも高く１〜３×１０18ｃｍ-3とする。ま
た、ＭＢＥ法により各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させ際には、それに先立ちセルの温度を一旦上昇させ
る。成長温度は、下地層８を成長させる前などに低くす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性層およ
びｐ型クラッド層が少なくとも順次積層された構造を有
する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性層およ
びｐ型クラッド層が少なくとも順次積層された構造を有
する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクや光磁気ディスクに対
する記録・再生の高密度・高解像度の要求が高まってい
る。また、高輝度ディスプレー装置，低損失光ファイバ
通信装置さらにはＤＮＡあるいは特定化学物質の光学式
解析装置などの開発の気運が高まっている。そこで、こ
れらの光原として緑色ないしは青色で発光可能な半導体
発光素子の開発が求められている。
する記録・再生の高密度・高解像度の要求が高まってい
る。また、高輝度ディスプレー装置，低損失光ファイバ
通信装置さらにはＤＮＡあるいは特定化学物質の光学式
解析装置などの開発の気運が高まっている。そこで、こ
れらの光原として緑色ないしは青色で発光可能な半導体
発光素子の開発が求められている。
【０００３】このように緑色ないしは青色で発光可能な
半導体素子を構成する材料としては、ＩＩ族元素の亜鉛
（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム（Ｂ
ｅ），カドミウム（Ｃｄ），水銀（Ｈｇ）およびマンガ
ン（Ｍｎ）のうち少なくとも１種とＶＩ族元素の酸素
（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）
のうち少なくとも１種とから成るＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体が有望である。
半導体素子を構成する材料としては、ＩＩ族元素の亜鉛
（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム（Ｂ
ｅ），カドミウム（Ｃｄ），水銀（Ｈｇ）およびマンガ
ン（Ｍｎ）のうち少なくとも１種とＶＩ族元素の酸素
（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）
のうち少なくとも１種とから成るＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体が有望である。
【０００４】また、高い発光効率を有する半導体発光素
子を得るにはそれを構成するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
の結晶性を高める必要があるが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の中でも特にＺｎＭｇＳＳｅ混晶は、結晶性に優れ
かつ入手が容易なＧａＡｓやＺｎＳｅよりなる基板に対
して格子整合させることができるので容易に結晶性を高
めることができ、半導体発光素子のガイド層やクラッド
層を構成する材料として知られている（例えば、Electr
onics Letters 28(1992)p.1798）。
子を得るにはそれを構成するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
の結晶性を高める必要があるが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の中でも特にＺｎＭｇＳＳｅ混晶は、結晶性に優れ
かつ入手が容易なＧａＡｓやＺｎＳｅよりなる基板に対
して格子整合させることができるので容易に結晶性を高
めることができ、半導体発光素子のガイド層やクラッド
層を構成する材料として知られている（例えば、Electr
onics Letters 28(1992)p.1798）。
【０００５】しかし、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、一
般に、ｐ型不純物を添加しても高いキャリア濃度を得る
のが難しい。例えば、ＺｎＭｇＳＳｅ混晶においては１
×１０17〜２×１０17ｃｍ-3程度のキャリア濃度しか得
ることができない。また、ＧａＡｓと格子整合する材料
の中ではＺｎＳＳｅ混晶の方がＺｎＭｇＳＳｅ混晶より
も高いキャリア濃度を得ることができるが、それでも７
×１０17ｃｍ-3程度である。従って、ＺｎＭｇＳＳｅ混
晶よりなるクラッド層の上にＺｎＳＳｅ層を介してｐ側
電極を形成しても、ｐ側電極との間でオーミック接触が
とりにくく、動作電圧を高める原因となっていた。その
ため、消費電力が多くなると共に発熱が起こり、素子の
劣化に結びつくという問題があった。
般に、ｐ型不純物を添加しても高いキャリア濃度を得る
のが難しい。例えば、ＺｎＭｇＳＳｅ混晶においては１
×１０17〜２×１０17ｃｍ-3程度のキャリア濃度しか得
ることができない。また、ＧａＡｓと格子整合する材料
の中ではＺｎＳＳｅ混晶の方がＺｎＭｇＳＳｅ混晶より
も高いキャリア濃度を得ることができるが、それでも７
×１０17ｃｍ-3程度である。従って、ＺｎＭｇＳＳｅ混
晶よりなるクラッド層の上にＺｎＳＳｅ層を介してｐ側
電極を形成しても、ｐ側電極との間でオーミック接触が
とりにくく、動作電圧を高める原因となっていた。その
ため、消費電力が多くなると共に発熱が起こり、素子の
劣化に結びつくという問題があった。
【０００６】そこで、従来は、ＺｎＳＳｅ層の上にＧａ
Ａｓと格子整合しなくても高いキャリア濃度を得ること
ができるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を形成し、動作電
圧を下げるようにしていた。例えば、ＺｎＳＳｅ層の上
に１×１０18ｃｍ-3程度のキャリア濃度を得ることがで
きるＺｎＳｅ層を形成し、更にその上に１×１０19ｃｍ
-3程度のキャリア濃度を得ることができるＺｎＴｅ層を
形成していた。
Ａｓと格子整合しなくても高いキャリア濃度を得ること
ができるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を形成し、動作電
圧を下げるようにしていた。例えば、ＺｎＳＳｅ層の上
に１×１０18ｃｍ-3程度のキャリア濃度を得ることがで
きるＺｎＳｅ層を形成し、更にその上に１×１０19ｃｍ
-3程度のキャリア濃度を得ることができるＺｎＴｅ層を
形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体発光素子では、ＺｎＴｅ層とｐ側電極との間のオ
ーミック接触は確保されるが、ＺｎＳｅ層のキャリア濃
度が低くなってしまい、動作電圧を十分に低くすること
ができず、寿命を十分に延長させることができないとい
う問題があった。なお、その原因としては、ＺｎＴｅ層
の影響などが考えられる。
半導体発光素子では、ＺｎＴｅ層とｐ側電極との間のオ
ーミック接触は確保されるが、ＺｎＳｅ層のキャリア濃
度が低くなってしまい、動作電圧を十分に低くすること
ができず、寿命を十分に延長させることができないとい
う問題があった。なお、その原因としては、ＺｎＴｅ層
の影響などが考えられる。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、ｐ側電極とｐ型クラッド層との間に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層のキャリア濃度を高
くすることにより、動作電圧を低下させることができる
半導体発光素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
ので、その目的は、ｐ側電極とｐ型クラッド層との間に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層のキャリア濃度を高
くすることにより、動作電圧を低下させることができる
半導体発光素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラ
ッド層，活性層，ｐ型クラッド層およびキャップ層が少
なくとも順次積層されると共に、キャップ層に接してｐ
側電極が形成されたものであり、キャップ層が１０ｎｍ
未満の厚さを有する構成となっている。
素子は、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラ
ッド層，活性層，ｐ型クラッド層およびキャップ層が少
なくとも順次積層されると共に、キャップ層に接してｐ
側電極が形成されたものであり、キャップ層が１０ｎｍ
未満の厚さを有する構成となっている。
【００１０】本発明による他の半導体発光素子は、亜
鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，マンガン
および水銀からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ族
元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルからなる群の
うちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性
層，ｐ型クラッド層およびコンタクト層が少なくとも順
次積層されたものであり、コンタクト層にはｐ型不純物
が１×１０18ｃｍ-3以上２×１０18ｃｍ-3以下の範囲の
濃度で添加されているものである。
鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，マンガン
および水銀からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ族
元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルからなる群の
うちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性
層，ｐ型クラッド層およびコンタクト層が少なくとも順
次積層されたものであり、コンタクト層にはｐ型不純物
が１×１０18ｃｍ-3以上２×１０18ｃｍ-3以下の範囲の
濃度で添加されているものである。
【００１１】本発明による更に他の半導体発光素子は、
亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，マンガ
ンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ
族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルからなる群
のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活
性層，ｐ型クラッド層，下地層およびコンタクト層が少
なくとも順次積層されたものであって、下地層にはｐ型
不純物が１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の
範囲の濃度で添加されているものである。
亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，マンガ
ンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ
族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルからなる群
のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活
性層，ｐ型クラッド層，下地層およびコンタクト層が少
なくとも順次積層されたものであって、下地層にはｐ型
不純物が１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の
範囲の濃度で添加されているものである。
【００１２】本発明による半導体発光素子の製造方法
は、基板に対して粒子線を照射することにより、基板の
上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，
マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも１種
のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルから
なる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む複
数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長させ
て、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層
およびコンタクト層が少なくとも順次積層された半導体
発光素子を製造するものであって、下地層の形成以降に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程では、下
地層の形成前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成
長工程よりも成長温度を低くするものである。
は、基板に対して粒子線を照射することにより、基板の
上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウム，
マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも１種
のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルルから
なる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む複
数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長させ
て、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層
およびコンタクト層が少なくとも順次積層された半導体
発光素子を製造するものであって、下地層の形成以降に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程では、下
地層の形成前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成
長工程よりも成長温度を低くするものである。
【００１３】本発明による他の半導体発光素子の製造方
法は、基板に対して粒子線を照射することにより、基板
の上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
む複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長さ
せて、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地
層およびコンタクト層が少なくとも順次積層された半導
体発光素子を製造するものであって、下地層の形成後に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程では、下
地層の形成以前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
成長工程よりも成長温度を低くするものである。
法は、基板に対して粒子線を照射することにより、基板
の上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
む複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長さ
せて、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地
層およびコンタクト層が少なくとも順次積層された半導
体発光素子を製造するものであって、下地層の形成後に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程では、下
地層の形成以前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
成長工程よりも成長温度を低くするものである。
【００１４】本発明による更に他の半導体発光素子の製
造方法は、基板に対して粒子線を照射することにより、
基板の上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミ
ウム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくと
も１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテル
ルからなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを
含む複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長
させて、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下
地層，コンタクト層およびキャップ層が少なくとも順次
積層された半導体発光素子を製造するものであって、キ
ャップ層を形成する際におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層の成長工程では、キャップ層の形成前におけるＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程よりも成長温度を低
くするものである。
造方法は、基板に対して粒子線を照射することにより、
基板の上に、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミ
ウム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくと
も１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテル
ルからなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを
含む複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長
させて、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下
地層，コンタクト層およびキャップ層が少なくとも順次
積層された半導体発光素子を製造するものであって、キ
ャップ層を形成する際におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層の成長工程では、キャップ層の形成前におけるＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程よりも成長温度を低
くするものである。
【００１５】本発明による更に他の半導体発光素子の製
造方法は、複数のセルから粒子線をそれぞれ照射するこ
とにより、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させて半導体発光
素子を製造するものであって、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる前に、少なくとも１つのセルを加熱
し、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる際の温度
よりも高い温度まで上昇させるものである。
造方法は、複数のセルから粒子線をそれぞれ照射するこ
とにより、亜鉛，マグネシウム，ベリリウム，カドミウ
ム，マンガンおよび水銀からなる群のうちの少なくとも
１種のＩＩ族元素と、酸素，硫黄，セレンおよびテルル
からなる群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含
むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させて半導体発光
素子を製造するものであって、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる前に、少なくとも１つのセルを加熱
し、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる際の温度
よりも高い温度まで上昇させるものである。
【００１６】本発明による半導体発光素子では、ｐ側電
極からキャップ層を介して活性層に電流が注入されるこ
とにより発光が起こる。ここでは、キャップ層の厚さが
１０ｎｍ未満と薄くなっているので、ｐ側電極とのオー
ミック接触が確保されつつ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の層におけるキャリア濃度の低減が防止される。よ
って、動作電圧が低くなり、発熱量も少なく、素子の寿
命も長くなる。
極からキャップ層を介して活性層に電流が注入されるこ
とにより発光が起こる。ここでは、キャップ層の厚さが
１０ｎｍ未満と薄くなっているので、ｐ側電極とのオー
ミック接触が確保されつつ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の層におけるキャリア濃度の低減が防止される。よ
って、動作電圧が低くなり、発熱量も少なく、素子の寿
命も長くなる。
【００１７】本発明による他の半導体発光素子では、ｐ
側電極からコンタクト層を介して活性層に電流が注入さ
れることにより発光が起こる。ここでは、コンタクト層
のｐ型不純物濃度が所定の範囲内となっているので、コ
ンタクト層におけるキャリア濃度が高くなる。
側電極からコンタクト層を介して活性層に電流が注入さ
れることにより発光が起こる。ここでは、コンタクト層
のｐ型不純物濃度が所定の範囲内となっているので、コ
ンタクト層におけるキャリア濃度が高くなる。
【００１８】本発明による更に他の半導体発光素子で
は、ｐ側電極からコンタクト層および下地層を介して活
性層に電流が注入されることにより発光が起こる。ここ
では、下地層のｐ型不純物濃度が所定の範囲内となって
いるので、下地層におけるキャリア濃度が高くなると共
に、コンタクト層などの他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の劣化が防止される。
は、ｐ側電極からコンタクト層および下地層を介して活
性層に電流が注入されることにより発光が起こる。ここ
では、下地層のｐ型不純物濃度が所定の範囲内となって
いるので、下地層におけるキャリア濃度が高くなると共
に、コンタクト層などの他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の劣化が防止される。
【００１９】本発明による半導体発光素子の製造方法で
は、基板に対して粒子線が照射され、基板の上に、ｎ型
クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層およびコ
ンタクト層などに該当する複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層がそれぞれ成長される。その際、下地層の形成以
降におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程で
は、下地層の形成前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の成長工程よりも低い温度で成長される。
は、基板に対して粒子線が照射され、基板の上に、ｎ型
クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層およびコ
ンタクト層などに該当する複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層がそれぞれ成長される。その際、下地層の形成以
降におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程で
は、下地層の形成前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の成長工程よりも低い温度で成長される。
【００２０】本発明による他の半導体発光素子の製造方
法では、基板に対して粒子線が照射され、基板の上に、
ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層およ
びコンタクト層などに該当する複数のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層をそれぞれ成長される。その際、下地層の形
成後におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程で
は、下地層の形成以前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層の成長工程よりも低い温度で成長される。
法では、基板に対して粒子線が照射され、基板の上に、
ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層およ
びコンタクト層などに該当する複数のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層をそれぞれ成長される。その際、下地層の形
成後におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程で
は、下地層の形成以前におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層の成長工程よりも低い温度で成長される。
【００２１】本発明による更に他の半導体発光素子の製
造方法では、基板に対して粒子線が照射され、基板の上
に、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地
層，コンタクト層およびキャップ層などに該当する複数
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層がそれぞれ成長される。
その際、キャップ層を形成する際におけるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の成長工程では、キャップ層の形成前に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程よりも低
い温度で成長される。
造方法では、基板に対して粒子線が照射され、基板の上
に、ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地
層，コンタクト層およびキャップ層などに該当する複数
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層がそれぞれ成長される。
その際、キャップ層を形成する際におけるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の成長工程では、キャップ層の形成前に
おけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程よりも低
い温度で成長される。
【００２２】本発明の更に他の半導体発光素子の製造方
法では、複数のセルから粒子線がそれぞれ照射され、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長される。但し、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長する前に、少なくとも１つ
のセルが加熱され、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長
させる際の温度よりも高い温度まで上昇する。
法では、複数のセルから粒子線がそれぞれ照射され、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長される。但し、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長する前に、少なくとも１つ
のセルが加熱され、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長
させる際の温度よりも高い温度まで上昇する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】図１は本発明の第１の実施の形態に係る半
導体発光素子の構成を表すものである。この半導体発光
素子は、基板１の上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層と
してバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１のガイド層
４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラッド層７，
下地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャッ
プ層１１が順次積層されている。
導体発光素子の構成を表すものである。この半導体発光
素子は、基板１の上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層と
してバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１のガイド層
４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラッド層７，
下地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャッ
プ層１１が順次積層されている。
【００２５】基板１は、例えば、積層方向における厚さ
（以下、単に厚さという）が１００〜３５０μｍであ
り、ｎ型不純物として珪素（Ｓｉ）を添加したｎ型Ｇａ
Ａｓにより構成されている。バッファ層２は、例えば、
厚さが１０ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素（Ｃｌ）
を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成されている。ｎ型ク
ラッド層３は、例えば、厚さが１μｍであり、ｎ型不純
物として塩素を添加したｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により
構成されている。
（以下、単に厚さという）が１００〜３５０μｍであ
り、ｎ型不純物として珪素（Ｓｉ）を添加したｎ型Ｇａ
Ａｓにより構成されている。バッファ層２は、例えば、
厚さが１０ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素（Ｃｌ）
を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成されている。ｎ型ク
ラッド層３は、例えば、厚さが１μｍであり、ｎ型不純
物として塩素を添加したｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により
構成されている。
【００２６】第１のガイド層４は、例えば、厚さが１０
０ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加あるいは不
純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成されてい
る。このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成比は
硫黄が６％，セレンが９４％であり、格子定数が基板１
を構成するＧａＡｓの格子定数に整合されている。
０ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加あるいは不
純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成されてい
る。このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成比は
硫黄が６％，セレンが９４％であり、格子定数が基板１
を構成するＧａＡｓの格子定数に整合されている。
【００２７】活性層５は、例えば、厚さが３〜４ｎｍの
単一量子井戸構造を有したＺｎＣｄＳｅ混晶により構成
されている。このＺｎＣｄＳｅ混晶のＩＩ族元素におけ
る組成比は亜鉛が７５％，カドミウムが２５％であり、
格子定数が基板１を構成するＧａＡｓの格子定数よりも
若干大きくなっている。
単一量子井戸構造を有したＺｎＣｄＳｅ混晶により構成
されている。このＺｎＣｄＳｅ混晶のＩＩ族元素におけ
る組成比は亜鉛が７５％，カドミウムが２５％であり、
格子定数が基板１を構成するＧａＡｓの格子定数よりも
若干大きくなっている。
【００２８】第２のガイド層６は、例えば、厚さが１０
０ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素（Ｎ）を添加ある
いは不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成
比は硫黄が６％，セレンが９４％である。ｐ型クラッド
層７は、例えば、厚さが１μｍであり、ｐ型不純物とし
て窒素を添加したｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成さ
れている。
０ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素（Ｎ）を添加ある
いは不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成
比は硫黄が６％，セレンが９４％である。ｐ型クラッド
層７は、例えば、厚さが１μｍであり、ｐ型不純物とし
て窒素を添加したｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成さ
れている。
【００２９】下地層８は、例えば、厚さが１．５μｍで
あり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＳＳｅ
混晶により構成されている。ここで、下地層８をＺｎＳ
Ｓｅ混晶により構成するのは、基板１を構成するＧａＡ
ｓに格子整合させることができるので厚さを十分に厚く
することができると共に、ｐ型クラッド層７を構成する
ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりも高いキャリア濃度を得ること
ができ動作電圧を低くすることができるからである。従
って、このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成比
は、基板１を構成するＧａＡｓの格子定数に整合するよ
うに、硫黄を６％，セレンを９４％とすることが好まし
い。
あり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＳＳｅ
混晶により構成されている。ここで、下地層８をＺｎＳ
Ｓｅ混晶により構成するのは、基板１を構成するＧａＡ
ｓに格子整合させることができるので厚さを十分に厚く
することができると共に、ｐ型クラッド層７を構成する
ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりも高いキャリア濃度を得ること
ができ動作電圧を低くすることができるからである。従
って、このＺｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素における組成比
は、基板１を構成するＧａＡｓの格子定数に整合するよ
うに、硫黄を６％，セレンを９４％とすることが好まし
い。
【００３０】下地層８における窒素の添加濃度（すなわ
ちｐ型不純物の添加濃度）は、１×１０18〜３×１０18
ｃｍ-3の範囲内であることが好ましい。この範囲内にお
いて高いキャリア濃度が得られるからである。なお、キ
ャリア濃度は、窒素の添加添加濃度が一定の飽和濃度に
達するまではその添加濃度が高くなるにつれ高くなる
が、窒素の添加濃度が一定の飽和濃度を越えると活性化
率の低下により逆に低くなってしまう。ちなみに、この
窒素の添加濃度範囲は、基板の上にＺｎＳＳｅ混晶を単
体で成長させた場合にキャリア濃度が高くなる範囲と異
なっている。これは、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の影響を受けるためと考えられる。なお、下地層８のキ
ャリア濃度は、動作電圧を低くするためにも０．５×１
０18〜１×１０18ｃｍ-3程度の範囲で高いことが好まし
い。
ちｐ型不純物の添加濃度）は、１×１０18〜３×１０18
ｃｍ-3の範囲内であることが好ましい。この範囲内にお
いて高いキャリア濃度が得られるからである。なお、キ
ャリア濃度は、窒素の添加添加濃度が一定の飽和濃度に
達するまではその添加濃度が高くなるにつれ高くなる
が、窒素の添加濃度が一定の飽和濃度を越えると活性化
率の低下により逆に低くなってしまう。ちなみに、この
窒素の添加濃度範囲は、基板の上にＺｎＳＳｅ混晶を単
体で成長させた場合にキャリア濃度が高くなる範囲と異
なっている。これは、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の影響を受けるためと考えられる。なお、下地層８のキ
ャリア濃度は、動作電圧を低くするためにも０．５×１
０18〜１×１０18ｃｍ-3程度の範囲で高いことが好まし
い。
【００３１】なお、この下地層８における窒素の添加濃
度は活性化率の低下が始まる飽和濃度よりも若干高い方
が好ましい。これは、活性層において発光された光が下
地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャップ
層１１に達するとこれら各層が劣化してしまうと考えら
れるので、窒素を多く添加することにより、活性層から
の光や電子が下地層８よりもｐ側電極１３側に漏れるこ
とを防止するためである。
度は活性化率の低下が始まる飽和濃度よりも若干高い方
が好ましい。これは、活性層において発光された光が下
地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャップ
層１１に達するとこれら各層が劣化してしまうと考えら
れるので、窒素を多く添加することにより、活性層から
の光や電子が下地層８よりもｐ側電極１３側に漏れるこ
とを防止するためである。
【００３２】コンタクト層９は、例えば、厚さが１５０
ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型Ｚｎ
Ｓｅまたはｐ型ＺｎＳＳｅ混晶により構成されている。
ちなみに、ＺｎＳｅの方が、窒素の添加濃度を同程度と
すると、活性化率が高く、高いキャリア濃度を得ること
ができるので好ましい。また、ＺｎＳＳｅ混晶において
も硫黄の組成比がより低い方が活性化率が高く、高いキ
ャリア濃度を得ることができるので好ましい。但し、Ｚ
ｎＳｅは基板１を構成するＧａＡｓと０．２６％の格子
不整を有しており、また硫黄の組成比が６％よりも低い
ＺｎＳＳｅ混晶もその割合に応じてＧａＡｓと格子不整
を有しているので、それらによりコンタクト層９を構成
する場合には、厚さを臨界膜厚よりも薄く、例えば１５
０ｎｍ以下とすることが好ましい。
ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型Ｚｎ
Ｓｅまたはｐ型ＺｎＳＳｅ混晶により構成されている。
ちなみに、ＺｎＳｅの方が、窒素の添加濃度を同程度と
すると、活性化率が高く、高いキャリア濃度を得ること
ができるので好ましい。また、ＺｎＳＳｅ混晶において
も硫黄の組成比がより低い方が活性化率が高く、高いキ
ャリア濃度を得ることができるので好ましい。但し、Ｚ
ｎＳｅは基板１を構成するＧａＡｓと０．２６％の格子
不整を有しており、また硫黄の組成比が６％よりも低い
ＺｎＳＳｅ混晶もその割合に応じてＧａＡｓと格子不整
を有しているので、それらによりコンタクト層９を構成
する場合には、厚さを臨界膜厚よりも薄く、例えば１５
０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３３】コンタクト層９における窒素の添加濃度
は、１×１０18〜２×１０18ｃｍ-3の範囲内であること
が好ましい。これは、下地層８において説明したのと同
様に、この範囲内において高いキャリア濃度が得られる
からである。図２に、コンタクト９における窒素の添加
濃度とキャリア濃度と半導体発光素子の動作電圧との関
係を示す。なお、図２は、ｎ型ＧａＡｓよりなる基板１
の上に、厚さ１０ｎｍのｎ型ＺｎＳｅよりなるバッファ
層２を介して、厚さ１μｍのｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よ
りなるｎ型クラッド層３，厚さ１００ｎｍのＺｎＳＳｅ
混晶よりなる第１のガイド層４，厚さ３ｎｍのＺｎＣｄ
Ｓｅ混晶よりなる活性層５，厚さ１００ｎｍのＺｎＳＳ
ｅ混晶よりなる第２のガイド層６，厚さ１μｍのｐ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるｐ型クラッド層７，厚さ１．
５μｍのｐ型ＺｎＳＳｅ混晶よりなる下地層８および厚
さ１５０ｎｍのＺｎＳｅよりなるコンタクト層９を順次
積層し、その上に後述するようにｐ型ＺｎＴｅとｐ型Ｚ
ｎＳｅとを交互に積層した超格子層１０および厚さ４ｎ
ｍのｐ型ＺｎＴｅよりなるキャップ層１１を順次積層し
た半導体発光素子について、コンタクト層９における窒
素の添加濃度を種々変化させて行った実験の結果であ
る。
は、１×１０18〜２×１０18ｃｍ-3の範囲内であること
が好ましい。これは、下地層８において説明したのと同
様に、この範囲内において高いキャリア濃度が得られる
からである。図２に、コンタクト９における窒素の添加
濃度とキャリア濃度と半導体発光素子の動作電圧との関
係を示す。なお、図２は、ｎ型ＧａＡｓよりなる基板１
の上に、厚さ１０ｎｍのｎ型ＺｎＳｅよりなるバッファ
層２を介して、厚さ１μｍのｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ混晶よ
りなるｎ型クラッド層３，厚さ１００ｎｍのＺｎＳＳｅ
混晶よりなる第１のガイド層４，厚さ３ｎｍのＺｎＣｄ
Ｓｅ混晶よりなる活性層５，厚さ１００ｎｍのＺｎＳＳ
ｅ混晶よりなる第２のガイド層６，厚さ１μｍのｐ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるｐ型クラッド層７，厚さ１．
５μｍのｐ型ＺｎＳＳｅ混晶よりなる下地層８および厚
さ１５０ｎｍのＺｎＳｅよりなるコンタクト層９を順次
積層し、その上に後述するようにｐ型ＺｎＴｅとｐ型Ｚ
ｎＳｅとを交互に積層した超格子層１０および厚さ４ｎ
ｍのｐ型ＺｎＴｅよりなるキャップ層１１を順次積層し
た半導体発光素子について、コンタクト層９における窒
素の添加濃度を種々変化させて行った実験の結果であ
る。
【００３４】このように、コンタクト層９における窒素
の添加濃度を１．５×１０18ｃｍ-3から２．５×１０18
ｃｍ-3と高くすると、コンタクト層９におけるキャリア
濃度は図２において丸印で示したように低くなり、半導
体発光素子の動作電圧は図２において四角印で示したよ
うに高くなる。ちなみに、図示はしないが、基板の上に
ＺｎＳｅを単体で成長させた場合には、窒素の添加濃度
が２．５×１０18〜３×１０18ｃｍ-3の範囲においてキ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度と高くなる。すなわ
ち、複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を積層する半導体
発光素子のコンタクト層９においては、単体の場合とは
異なり、窒素の添加濃度が１×１０18〜２×１０18ｃｍ
-3の範囲内でキャリア濃度が０．５×１０18〜１×１０
18ｃｍ-3の範囲程度に高くなることがわかる。なお、コ
ンタクト層９のキャリア濃度は、動作電圧を低くするた
めにも０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3程度の範囲で
高いことが好ましい。
の添加濃度を１．５×１０18ｃｍ-3から２．５×１０18
ｃｍ-3と高くすると、コンタクト層９におけるキャリア
濃度は図２において丸印で示したように低くなり、半導
体発光素子の動作電圧は図２において四角印で示したよ
うに高くなる。ちなみに、図示はしないが、基板の上に
ＺｎＳｅを単体で成長させた場合には、窒素の添加濃度
が２．５×１０18〜３×１０18ｃｍ-3の範囲においてキ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度と高くなる。すなわ
ち、複数のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を積層する半導体
発光素子のコンタクト層９においては、単体の場合とは
異なり、窒素の添加濃度が１×１０18〜２×１０18ｃｍ
-3の範囲内でキャリア濃度が０．５×１０18〜１×１０
18ｃｍ-3の範囲程度に高くなることがわかる。なお、コ
ンタクト層９のキャリア濃度は、動作電圧を低くするた
めにも０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3程度の範囲で
高いことが好ましい。
【００３５】また、コンタクト層９における窒素の添加
濃度は、下地層８とは異なり、キャリア濃度が最も高く
なるように飽和濃度よりも高くしない方が好ましい。コ
ンタクト層９は、下地層８とは異なり厚さが薄いので光
や電子の漏れを防止する効果をあまり期待できず、それ
よりもキャリア濃度を高くして抵抗を低くしたほうが好
ましいからである。よって、下地層８とコンタクト層９
とを比べると、窒素の添加濃度は、下地層８の方がコン
タクト層９よりも高くなる。
濃度は、下地層８とは異なり、キャリア濃度が最も高く
なるように飽和濃度よりも高くしない方が好ましい。コ
ンタクト層９は、下地層８とは異なり厚さが薄いので光
や電子の漏れを防止する効果をあまり期待できず、それ
よりもキャリア濃度を高くして抵抗を低くしたほうが好
ましいからである。よって、下地層８とコンタクト層９
とを比べると、窒素の添加濃度は、下地層８の方がコン
タクト層９よりも高くなる。
【００３６】超格子層１０は、ｐ型不純物として窒素を
添加したｐ型ＺｎＳｅとｐ型不純物として窒素を添加し
たｐ型ＺｎＴｅとを交互に積層して構成されている。こ
の超格子層１０は、コンタクト層９を構成するＺｎＳｅ
などと後述するキャップ層１１を構成するＺｎＴｅとの
価電子帯が不連続であるために生ずる抵抗を小さくし、
動作電圧を低くするためのものである。
添加したｐ型ＺｎＳｅとｐ型不純物として窒素を添加し
たｐ型ＺｎＴｅとを交互に積層して構成されている。こ
の超格子層１０は、コンタクト層９を構成するＺｎＳｅ
などと後述するキャップ層１１を構成するＺｎＴｅとの
価電子帯が不連続であるために生ずる抵抗を小さくし、
動作電圧を低くするためのものである。
【００３７】キャップ層１１は、例えば、厚さが１原子
層（約０．２８ｎｍ）以上１０ｎｍ未満であり、ｐ型不
純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＴｅにより構成され
ている。ここで、キャップ層１１をＺｎＴｅにより構成
するのは、ＺｎＴｅはｐ側電極とオーミック接触を得る
ことができる程度の十分に高いキャリア濃度を得ること
ができるからである。また、厚さを１０ｎｍ未満とする
のは、キャップ層１１を構成するＺｎＴｅとコンタクト
層９を構成するＺｎＳｅとの間には７．７％の格子不整
があるので、厚さが厚いと転位などが多数発生し、キャ
ップ層１１の結晶性が悪くなると共に、コンタクト層９
にストレスがかかり、コンタクト層９における窒素の活
性化率が低下してキャリア濃度が低くなってしまい、そ
の結果、動作電圧が高くなってしまうからである。
層（約０．２８ｎｍ）以上１０ｎｍ未満であり、ｐ型不
純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＴｅにより構成され
ている。ここで、キャップ層１１をＺｎＴｅにより構成
するのは、ＺｎＴｅはｐ側電極とオーミック接触を得る
ことができる程度の十分に高いキャリア濃度を得ること
ができるからである。また、厚さを１０ｎｍ未満とする
のは、キャップ層１１を構成するＺｎＴｅとコンタクト
層９を構成するＺｎＳｅとの間には７．７％の格子不整
があるので、厚さが厚いと転位などが多数発生し、キャ
ップ層１１の結晶性が悪くなると共に、コンタクト層９
にストレスがかかり、コンタクト層９における窒素の活
性化率が低下してキャリア濃度が低くなってしまい、そ
の結果、動作電圧が高くなってしまうからである。
【００３８】図３に、キャップ層１１の厚さとコンタク
ト層９のキャリア濃度との関係を示す。なお、図３は、
図２に示した実験と同様の半導体発光素子について、コ
ンタクト層９における窒素の添加濃度を一定とし、キャ
ップ層１１の厚さを種々変化させて行った実験の結果で
ある。このように、キャップ層１１の厚さを厚くするに
つれコンタクト層９のキャリア濃度が低くなり、特に、
キャップ層１１の厚さを１０ｎｍ未満にすれば、コンタ
クト層９のキャリア濃度を７×１０17ｃｍ-3以上に高め
ることができ、好ましいことがわかる。
ト層９のキャリア濃度との関係を示す。なお、図３は、
図２に示した実験と同様の半導体発光素子について、コ
ンタクト層９における窒素の添加濃度を一定とし、キャ
ップ層１１の厚さを種々変化させて行った実験の結果で
ある。このように、キャップ層１１の厚さを厚くするに
つれコンタクト層９のキャリア濃度が低くなり、特に、
キャップ層１１の厚さを１０ｎｍ未満にすれば、コンタ
クト層９のキャリア濃度を７×１０17ｃｍ-3以上に高め
ることができ、好ましいことがわかる。
【００３９】また、コンタクト層９，超格子層１０およ
びキャップ層１１は、幅が例えば１０μｍの帯状となっ
ており、電流狭窄をするようになっている。コンタクト
層９，超格子層１０およびキャップ層１１がそれぞれ形
成されていない下地層８の上の領域には、例えばポリイ
ミドなどよりなる絶縁層１２が形成されている。
びキャップ層１１は、幅が例えば１０μｍの帯状となっ
ており、電流狭窄をするようになっている。コンタクト
層９，超格子層１０およびキャップ層１１がそれぞれ形
成されていない下地層８の上の領域には、例えばポリイ
ミドなどよりなる絶縁層１２が形成されている。
【００４０】絶縁層１２およびキャップ層１１の上に
は、例えば、キャップ層１１の側からパラジウム（Ｐ
ｄ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）が順次積層された
ｐ側電極１３が設けられており、キャップ層１１，超格
子層１０，コンタクト層９および下地層８をそれぞれ介
してｐ型クラッド層７に電気的に接続されている。基板
１の裏面には例えばインジウム（Ｉｎ）により形成され
たｎ側電極１４が設けられており、基板１およびバッフ
ァ層２を介してｎ型クラッド層３に対して電気的に接続
されている。
は、例えば、キャップ層１１の側からパラジウム（Ｐ
ｄ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）が順次積層された
ｐ側電極１３が設けられており、キャップ層１１，超格
子層１０，コンタクト層９および下地層８をそれぞれ介
してｐ型クラッド層７に電気的に接続されている。基板
１の裏面には例えばインジウム（Ｉｎ）により形成され
たｎ側電極１４が設けられており、基板１およびバッフ
ァ層２を介してｎ型クラッド層３に対して電気的に接続
されている。
【００４１】また、この半導体発光素子は、図示はしな
いが、キャップ層１１の長さ方向（すなわち共振器長方
向）と垂直な一対の側面に、反射鏡層がそれぞれ設けら
れている。この反射鏡層は、例えば、アルミナ膜と珪素
膜とを交互に積層して形成したものである。
いが、キャップ層１１の長さ方向（すなわち共振器長方
向）と垂直な一対の側面に、反射鏡層がそれぞれ設けら
れている。この反射鏡層は、例えば、アルミナ膜と珪素
膜とを交互に積層して形成したものである。
【００４２】このような構成を有する半導体発光素子
は、次のようにして製造することができる。
は、次のようにして製造することができる。
【００４３】なお、ここでは、バッファ層２，ｎ型クラ
ッド層３，第１のガイド層４，活性層５，第２のガイド
層６，ｐ型クラッド層７，下地層８，コンタクト層９，
超格子層１０およびキャップ層１１に該当する各ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層を分子線エピタキシー（Molecula
r Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法により成長させる場合につ
いて説明する。
ッド層３，第１のガイド層４，活性層５，第２のガイド
層６，ｐ型クラッド層７，下地層８，コンタクト層９，
超格子層１０およびキャップ層１１に該当する各ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層を分子線エピタキシー（Molecula
r Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法により成長させる場合につ
いて説明する。
【００４４】まず、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させるＭＢＥ結晶成長装置を用意する。図４はここで
用いるＭＢＥ結晶成長装置の構造を表すものである。こ
のＭＢＥ結晶成長装置は、内部に基板１を保持するため
の基板ホルダ２２が設けられた真空容器２１を備えてい
る。真空容器２１には、基板１に対向するように複数の
粒子線源セル２３が配設されている。この粒子線源セル
２３には、例えば、クヌーゼンセル（Ｋセル）やバブル
セルが用いられる。Ｋセルは原料が固体の場合に用いら
れ、バブルセルは原料が液体の場合に用いられる。真空
容器２１には、また、窒素をプラズマ化して基板１に向
かって照射するためのプラズマ発生室２４が配設されて
いる。このプラズマ発生室２４は、例えばＥＣＲ（Elec
tron Cyclotron Resonance）セルやＲＦ（Radio Freque
ncy ）セルにより構成されている。各粒子線源セル２３
およびプラズマ発生室２４の照射口近傍にはシャッター
２５がそれぞれ配設されており、その開閉により各粒子
線の照射をそれぞれ制御するようになっている。
長させるＭＢＥ結晶成長装置を用意する。図４はここで
用いるＭＢＥ結晶成長装置の構造を表すものである。こ
のＭＢＥ結晶成長装置は、内部に基板１を保持するため
の基板ホルダ２２が設けられた真空容器２１を備えてい
る。真空容器２１には、基板１に対向するように複数の
粒子線源セル２３が配設されている。この粒子線源セル
２３には、例えば、クヌーゼンセル（Ｋセル）やバブル
セルが用いられる。Ｋセルは原料が固体の場合に用いら
れ、バブルセルは原料が液体の場合に用いられる。真空
容器２１には、また、窒素をプラズマ化して基板１に向
かって照射するためのプラズマ発生室２４が配設されて
いる。このプラズマ発生室２４は、例えばＥＣＲ（Elec
tron Cyclotron Resonance）セルやＲＦ（Radio Freque
ncy ）セルにより構成されている。各粒子線源セル２３
およびプラズマ発生室２４の照射口近傍にはシャッター
２５がそれぞれ配設されており、その開閉により各粒子
線の照射をそれぞれ制御するようになっている。
【００４５】次いで、このＭＢＥ結晶成長装置を用いて
各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるに先立ち、
各粒子線源セル２３を加熱して、その温度を各ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる際の温度よりも高い温
度まで一旦上昇させ、各シャッター２５の裏側に付着し
た各原料を飛散させる（セル加熱工程）。これは、各Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させると各シャッター
２５の裏側にはどうしても各原料が付着してしまうの
で、そのまま次の成長工程を行うと、供給したくない原
料が粒子線源セル２３の加熱によりシャッター２５の裏
側から飛散して、不純物として取り込まれてしまい、各
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の結晶性やキャリア濃度が
低下してしまうからである。特に、下地層８やコンタク
ト層９を成長させる際にテルルが含まれると、キャリア
濃度が低下してしまい好ましくない。よって、少なくと
もテルルの粒子線源セル２３については、加熱を成長工
程に先立って行う必要がある。
各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるに先立ち、
各粒子線源セル２３を加熱して、その温度を各ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる際の温度よりも高い温
度まで一旦上昇させ、各シャッター２５の裏側に付着し
た各原料を飛散させる（セル加熱工程）。これは、各Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させると各シャッター
２５の裏側にはどうしても各原料が付着してしまうの
で、そのまま次の成長工程を行うと、供給したくない原
料が粒子線源セル２３の加熱によりシャッター２５の裏
側から飛散して、不純物として取り込まれてしまい、各
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の結晶性やキャリア濃度が
低下してしまうからである。特に、下地層８やコンタク
ト層９を成長させる際にテルルが含まれると、キャリア
濃度が低下してしまい好ましくない。よって、少なくと
もテルルの粒子線源セル２３については、加熱を成長工
程に先立って行う必要がある。
【００４６】その際、粒子線源セル２３の加熱は、シャ
ッター２５の裏側から放出される粒子線の量が真空容器
２１内の雰囲気で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下となるまで十
分に行うことが好ましい。図５に、シャッター２５から
放出される粒子線の量（真空容器２１内の雰囲気で測
定）とコンタクト層９のキャリア濃度との関係を示す。
なお、図５は、セル加熱工程としてテルルの粒子線源セ
ル２３を加熱しシャッター２５から放出される粒子線の
量を種々変化させたのち、図２に示した実験と同様の半
導体発光素子をコンタクト層９における窒素の添加濃度
を一定として形成した実験の結果である。このように、
セル加熱工程によりシャッター２５から放出される粒子
線の量を少なくするほど、コンタクト層９における窒素
の活性化率は高くなり、キャリア濃度が高くなる。特
に、シャッター２５の裏側から放出される粒子線の量が
真空容器２１内の雰囲気で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下とな
るまで粒子線源セル２３を十分に加熱すれば、コンタク
ト層９のキャリア濃度を３×１０17ｃｍ-3以上に高める
ことができ、好ましいことがわかる。
ッター２５の裏側から放出される粒子線の量が真空容器
２１内の雰囲気で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下となるまで十
分に行うことが好ましい。図５に、シャッター２５から
放出される粒子線の量（真空容器２１内の雰囲気で測
定）とコンタクト層９のキャリア濃度との関係を示す。
なお、図５は、セル加熱工程としてテルルの粒子線源セ
ル２３を加熱しシャッター２５から放出される粒子線の
量を種々変化させたのち、図２に示した実験と同様の半
導体発光素子をコンタクト層９における窒素の添加濃度
を一定として形成した実験の結果である。このように、
セル加熱工程によりシャッター２５から放出される粒子
線の量を少なくするほど、コンタクト層９における窒素
の活性化率は高くなり、キャリア濃度が高くなる。特
に、シャッター２５の裏側から放出される粒子線の量が
真空容器２１内の雰囲気で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下とな
るまで粒子線源セル２３を十分に加熱すれば、コンタク
ト層９のキャリア濃度を３×１０17ｃｍ-3以上に高める
ことができ、好ましいことがわかる。
【００４７】このようにして粒子線源セル２３の加熱を
行ったのち、図２に示したＭＢＥ結晶成長装置を用い、
成長させる各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層に応じて各粒
子線源セル２３から原料の粒子線を適宜に照射し、基板
１の上に各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を順次ピタキシ
ャル成長させる（成長工程）。その際、バッファ層２，
ｎ型クラッド層３，第１のガイド層４それぞれに対する
塩素の添加は、塩素の粒子線を原料の各粒子線と共に粒
子線源セル２３から照射することにより行う。一方、第
２のガイド層６，ｐ型クラッド層７，下地層８，コンタ
クト層９，超格子層１０およびキャップ層１１それぞれ
に対する窒素の添加は、原料の各粒子線に加え、プラズ
マ発生室２４によってプラズマ化した窒素を照射するこ
とにより行う。
行ったのち、図２に示したＭＢＥ結晶成長装置を用い、
成長させる各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層に応じて各粒
子線源セル２３から原料の粒子線を適宜に照射し、基板
１の上に各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を順次ピタキシ
ャル成長させる（成長工程）。その際、バッファ層２，
ｎ型クラッド層３，第１のガイド層４それぞれに対する
塩素の添加は、塩素の粒子線を原料の各粒子線と共に粒
子線源セル２３から照射することにより行う。一方、第
２のガイド層６，ｐ型クラッド層７，下地層８，コンタ
クト層９，超格子層１０およびキャップ層１１それぞれ
に対する窒素の添加は、原料の各粒子線に加え、プラズ
マ発生室２４によってプラズマ化した窒素を照射するこ
とにより行う。
【００４８】また、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させる際には、下地層８の形成以降（すなわち下地層
８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャップ層１
１の形成）における成長工程の成長温度を、下地層８の
形成前（すなわちバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第
１のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６およびｐ
型クラッド層７の形成）における成長工程の成長温度よ
りも低くすることが好ましい。先に成長させたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層は、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の成長が終了するまで数時間に渡って成長温度で加熱
され続けることになり、特に、窒素を添加したｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層においては、このような加熱
によりキャリア濃度が低下してしまうからである。ちな
みに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は２８０℃程度の成
長温度で成長させるのが一般的である。
長させる際には、下地層８の形成以降（すなわち下地層
８，コンタクト層９，超格子層１０およびキャップ層１
１の形成）における成長工程の成長温度を、下地層８の
形成前（すなわちバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第
１のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６およびｐ
型クラッド層７の形成）における成長工程の成長温度よ
りも低くすることが好ましい。先に成長させたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層は、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層の成長が終了するまで数時間に渡って成長温度で加熱
され続けることになり、特に、窒素を添加したｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層においては、このような加熱
によりキャリア濃度が低下してしまうからである。ちな
みに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は２８０℃程度の成
長温度で成長させるのが一般的である。
【００４９】図６に、ｐ型不純物として窒素を添加した
複数のｐ型ＺｎＳＳｅ混晶を一定の成長温度（２８０
℃）でそれぞれ成長させた場合における表面からの距離
とキャリア濃度との関係を示す。このように、いずれの
結晶においても、表面からの距離が長いほど（すなわち
先に成長された部分ほど）加熱の影響を受け、窒素の活
性化率が低くなりキャリア濃度が低くなることがわか
る。すなわち、キャリア濃度を高くしたい下地層８，コ
ンタクト層９，超格子層１０およびキャップ層１１を成
長させる際には、成長温度を低くして、加熱によるキャ
リア濃度の低下を防止したほうが良いことがわかる。
複数のｐ型ＺｎＳＳｅ混晶を一定の成長温度（２８０
℃）でそれぞれ成長させた場合における表面からの距離
とキャリア濃度との関係を示す。このように、いずれの
結晶においても、表面からの距離が長いほど（すなわち
先に成長された部分ほど）加熱の影響を受け、窒素の活
性化率が低くなりキャリア濃度が低くなることがわか
る。すなわち、キャリア濃度を高くしたい下地層８，コ
ンタクト層９，超格子層１０およびキャップ層１１を成
長させる際には、成長温度を低くして、加熱によるキャ
リア濃度の低下を防止したほうが良いことがわかる。
【００５０】なお、下地層８の形成以降の成長温度は、
下地層８の形成前の成長温度よりも１５℃以上８０℃以
下の範囲内で低くすることが好ましい。これは、１５℃
以上温度を低くしないと加熱によるキャリア濃度の低下
を防止するには不十分であり、８０℃よりも温度を低く
すると結晶性よい単結晶を成長させることができないか
らである。ちなみに、成長温度としては、例えば、基板
１の温度を用いることができる。
下地層８の形成前の成長温度よりも１５℃以上８０℃以
下の範囲内で低くすることが好ましい。これは、１５℃
以上温度を低くしないと加熱によるキャリア濃度の低下
を防止するには不十分であり、８０℃よりも温度を低く
すると結晶性よい単結晶を成長させることができないか
らである。ちなみに、成長温度としては、例えば、基板
１の温度を用いることができる。
【００５１】また、ここでは、下地層８の形成以降の成
長温度を下地層８の形成前の成長温度よりも低くするよ
うにしたが、下地層８の形成後（すなわちコンタクト層
９，超格子層１０およびキャップ層１１の形成）におけ
る成長工程の成長温度を、下地層８の形成以前（すなわ
ちバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１のガイド層
４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラッド層７お
よび下地層８の形成）における成長工程の成長温度より
も低くするようにしてもよい。更に、キャップ層１１の
形成における成長工程の成長温度を、キャップ層１１の
形成前における成長工程の成長温度よりも低くするよう
にしてもよい。
長温度を下地層８の形成前の成長温度よりも低くするよ
うにしたが、下地層８の形成後（すなわちコンタクト層
９，超格子層１０およびキャップ層１１の形成）におけ
る成長工程の成長温度を、下地層８の形成以前（すなわ
ちバッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１のガイド層
４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラッド層７お
よび下地層８の形成）における成長工程の成長温度より
も低くするようにしてもよい。更に、キャップ層１１の
形成における成長工程の成長温度を、キャップ層１１の
形成前における成長工程の成長温度よりも低くするよう
にしてもよい。
【００５２】このようにして各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させたのち、キャップ層１１の上に図示しな
いレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィによって複
数の平行な帯状のマスクパターンを形成する。そのの
ち、図示しないレジスト膜をマスクとしてウエットエッ
チングまたはドライエッチングを行い、キャップ層１
１，超格子層１０およびコンタクト層９を選択的に除去
して複数の平行な帯状とする。次いで、全面（すなわち
キャップ層１１などが選択的に除去された下地層８の上
および図示しないレジスト膜の上）にポリイミドなどの
絶縁材料を被着し、図示しないレジスト膜をこのレジス
ト膜の上に蒸着された絶縁材料と共に除去して（リフト
オフ）、絶縁層１２を形成する（電流狭窄工程）。
体層を成長させたのち、キャップ層１１の上に図示しな
いレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィによって複
数の平行な帯状のマスクパターンを形成する。そのの
ち、図示しないレジスト膜をマスクとしてウエットエッ
チングまたはドライエッチングを行い、キャップ層１
１，超格子層１０およびコンタクト層９を選択的に除去
して複数の平行な帯状とする。次いで、全面（すなわち
キャップ層１１などが選択的に除去された下地層８の上
および図示しないレジスト膜の上）にポリイミドなどの
絶縁材料を被着し、図示しないレジスト膜をこのレジス
ト膜の上に蒸着された絶縁材料と共に除去して（リフト
オフ）、絶縁層１２を形成する（電流狭窄工程）。
【００５３】そののち、キャップ層１１および絶縁層１
２の上に例えばパラジウム，白金および金を順次蒸着し
てｐ側電極１３を形成すると共に、基板１の裏面に例え
ばインジウムを蒸着してｎ側電極１４を形成する（電極
形成工程）。
２の上に例えばパラジウム，白金および金を順次蒸着し
てｐ側電極１３を形成すると共に、基板１の裏面に例え
ばインジウムを蒸着してｎ側電極１４を形成する（電極
形成工程）。
【００５４】ｐ側電極１３およびｎ側電極１４を形成し
たのち、基板１をキャップ層１１の長さ方向（共振器長
方向）と垂直に所定の幅（例えば６００ｎｍ幅）で劈開
し、その劈開面に反射鏡層を形成する。そののち、複数
形成した帯状の各キャップ層１１の間をその長さ方向と
並行に劈開する（劈開工程）。これにより、図１に示し
た半導体発光素子が形成される。
たのち、基板１をキャップ層１１の長さ方向（共振器長
方向）と垂直に所定の幅（例えば６００ｎｍ幅）で劈開
し、その劈開面に反射鏡層を形成する。そののち、複数
形成した帯状の各キャップ層１１の間をその長さ方向と
並行に劈開する（劈開工程）。これにより、図１に示し
た半導体発光素子が形成される。
【００５５】このようにして製造した半導体発光素子
は、次のように作用する。
は、次のように作用する。
【００５６】この半導体発光素子では、ｎ側電極１４と
ｐ側電極１３との間に所定の電圧が印加されると、キャ
ップ層１１，超格子層１０，コンタクト層９，下地層８
およびｐ型クラッド層７を介して活性層５にｐ側電極１
３から電流が注入される。活性層５では、電子−正孔再
結合により発光が起こる。ここでは、キャップ層１１の
厚さが１０ｎｍ未満と薄くなっているので、ｐ側電極１
３とのオーミック接触が確保されつつ、コンタクト層１
２などにおけるキャリア濃度の低減が防止されている。
また、コンタクト層９における窒素の添加濃度が所定の
範囲内となっているので、コンタクト層９におけるキャ
リア濃度が高くなっている。更に、下地層８における窒
素の添加濃度が所定の範囲内となっているので、下地層
８におけるキャリア濃度が高くなると共に、コンタクト
層９などの劣化が防止される。よって、動作電圧が低く
なると共に、発熱量も少なく、素子の寿命も長くなる。
ｐ側電極１３との間に所定の電圧が印加されると、キャ
ップ層１１，超格子層１０，コンタクト層９，下地層８
およびｐ型クラッド層７を介して活性層５にｐ側電極１
３から電流が注入される。活性層５では、電子−正孔再
結合により発光が起こる。ここでは、キャップ層１１の
厚さが１０ｎｍ未満と薄くなっているので、ｐ側電極１
３とのオーミック接触が確保されつつ、コンタクト層１
２などにおけるキャリア濃度の低減が防止されている。
また、コンタクト層９における窒素の添加濃度が所定の
範囲内となっているので、コンタクト層９におけるキャ
リア濃度が高くなっている。更に、下地層８における窒
素の添加濃度が所定の範囲内となっているので、下地層
８におけるキャリア濃度が高くなると共に、コンタクト
層９などの劣化が防止される。よって、動作電圧が低く
なると共に、発熱量も少なく、素子の寿命も長くなる。
【００５７】なお、本実施の形態に係る半導体発光素子
の効果を確認するために、その使用による動作電圧の変
化と発光強度の変化との関係を調べた。図７にその結果
を表すものである。ここで、破線は動作電圧を表し、実
線は発光強度を表している。なお、図７は、１つの基板
上で同時に成長させた複数の半導体発光素子についての
結果をそれぞれ表している。このように、本実施の形態
に係る半導体発光素子は、６００時間を経過しても動作
電圧が５Ｖ以下であり、十分に動作させることが可能で
ある。また、１００時間を経過しても０．５a.u.程度の
発光強度を得ることができる。これは、従来の半導体発
光素子が、数時間で動作電圧が高くなり動作させること
ができなくなっていたことと比較すると、本実施の形態
の半導体発光素子によれば寿命を大幅に延長できること
がわかる。
の効果を確認するために、その使用による動作電圧の変
化と発光強度の変化との関係を調べた。図７にその結果
を表すものである。ここで、破線は動作電圧を表し、実
線は発光強度を表している。なお、図７は、１つの基板
上で同時に成長させた複数の半導体発光素子についての
結果をそれぞれ表している。このように、本実施の形態
に係る半導体発光素子は、６００時間を経過しても動作
電圧が５Ｖ以下であり、十分に動作させることが可能で
ある。また、１００時間を経過しても０．５a.u.程度の
発光強度を得ることができる。これは、従来の半導体発
光素子が、数時間で動作電圧が高くなり動作させること
ができなくなっていたことと比較すると、本実施の形態
の半導体発光素子によれば寿命を大幅に延長できること
がわかる。
【００５８】このように本実施の形態に係る半導体発光
素子によれば、キャップ層１１の厚さが１０ｎｍ未満と
薄くなっているので、ｐ側電極１３とのオーミック接触
を確保しつつ、コンタクト層９などにおけるキャリア濃
度の低減を防止することができる。よって、動作電圧を
低くすることができると共に、発熱量も減少させること
ができ、素子の寿命を延長させることができる。
素子によれば、キャップ層１１の厚さが１０ｎｍ未満と
薄くなっているので、ｐ側電極１３とのオーミック接触
を確保しつつ、コンタクト層９などにおけるキャリア濃
度の低減を防止することができる。よって、動作電圧を
低くすることができると共に、発熱量も減少させること
ができ、素子の寿命を延長させることができる。
【００５９】また、この半導体発光素子によれば、コン
タクト層９に窒素が１×１０18〜２×１０18ｃｍ-3の範
囲内の濃度で添加されているので、コンタクト層９のキ
ャリア濃度を高くすることができる。よって、動作電圧
をより低くすることができると共に、発熱量もより減少
させることができ、素子の寿命をより延長させることが
できる。
タクト層９に窒素が１×１０18〜２×１０18ｃｍ-3の範
囲内の濃度で添加されているので、コンタクト層９のキ
ャリア濃度を高くすることができる。よって、動作電圧
をより低くすることができると共に、発熱量もより減少
させることができ、素子の寿命をより延長させることが
できる。
【００６０】更に、この半導体発光素子によれば、下地
層８に窒素が１×１０18〜３×１０18ｃｍ-3の範囲内の
濃度で添加されているので、下地層８のキャリア濃度を
高くすることができると共に、過剰に窒素を添加するこ
とにより活性層５からの光および電子の漏れを防止する
ことができ、コンタクト層９などの他のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の劣化を防止することができる。よって、
動作電圧をより低くすることができると共に、発熱量も
より減少させることができ、素子の寿命をより延長させ
ることができる。
層８に窒素が１×１０18〜３×１０18ｃｍ-3の範囲内の
濃度で添加されているので、下地層８のキャリア濃度を
高くすることができると共に、過剰に窒素を添加するこ
とにより活性層５からの光および電子の漏れを防止する
ことができ、コンタクト層９などの他のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の劣化を防止することができる。よって、
動作電圧をより低くすることができると共に、発熱量も
より減少させることができ、素子の寿命をより延長させ
ることができる。
【００６１】加えて、本実施の形態に係る半導体発光素
子の製造方法によれば、下地層８の形成以降における成
長工程の成長温度を下地層８の形成前における成長工程
の成長温度よりも低くするようにしたので、また、下地
層８の形成後における成長工程の成長温度を下地層８の
形成以前における成長工程の成長温度よりも低くするよ
うにしたので、また、キャップ層１１を形成する際にお
ける成長工程の成長温度をキャップ層１１の形成前にお
ける成長工程の成長温度よりも低くするようにしたの
で、下地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキ
ャップ層１１における窒素の活性化率の低下を防止し、
キャリア濃度がそれぞれ低くなることを防止することが
できる。よって、下地層８およびコンタクト層９のキャ
リア濃度を０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3の範囲程
度まで高くすることができる。従って、半導体発光素子
の動作電圧を低くすることができると共に、発熱量も減
少させることができ、寿命を延長させることができる。
子の製造方法によれば、下地層８の形成以降における成
長工程の成長温度を下地層８の形成前における成長工程
の成長温度よりも低くするようにしたので、また、下地
層８の形成後における成長工程の成長温度を下地層８の
形成以前における成長工程の成長温度よりも低くするよ
うにしたので、また、キャップ層１１を形成する際にお
ける成長工程の成長温度をキャップ層１１の形成前にお
ける成長工程の成長温度よりも低くするようにしたの
で、下地層８，コンタクト層９，超格子層１０およびキ
ャップ層１１における窒素の活性化率の低下を防止し、
キャリア濃度がそれぞれ低くなることを防止することが
できる。よって、下地層８およびコンタクト層９のキャ
リア濃度を０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3の範囲程
度まで高くすることができる。従って、半導体発光素子
の動作電圧を低くすることができると共に、発熱量も減
少させることができ、寿命を延長させることができる。
【００６２】更にまた、本実施の形態に係る半導体発光
素子の製造方法によれば、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層をそれぞれ成長させる前に、少なくとも１つの粒子線
源セル２３の温度を、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
それぞれ成長させる際の温度よりも高い温度まで上昇さ
せるようにしたので、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
結晶性を高めることができると共に、特に、下地層８お
よびコンタクト層９における窒素の活性化率の低下を防
止し、キャリア濃度がそれぞれ低くなることを防止する
ことができる。よって、下地層８およびコンタクト層９
のキャリア濃度を０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3の
範囲程度まで高くすることができる。
素子の製造方法によれば、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層をそれぞれ成長させる前に、少なくとも１つの粒子線
源セル２３の温度を、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
それぞれ成長させる際の温度よりも高い温度まで上昇さ
せるようにしたので、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
結晶性を高めることができると共に、特に、下地層８お
よびコンタクト層９における窒素の活性化率の低下を防
止し、キャリア濃度がそれぞれ低くなることを防止する
ことができる。よって、下地層８およびコンタクト層９
のキャリア濃度を０．５×１０18〜１×１０18ｃｍ-3の
範囲程度まで高くすることができる。
【００６３】（第２の実施の形態）図８は本発明の第２
の実施の形態に係る半導体発光素子を表すものである。
この第２の実施の形態は、バッファ層２，ｎ型クラッド
層３，第１のガイド層４，第２のガイド層６，ｐ型クラ
ッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０お
よびキャップ層１１をそれぞれ構成するＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体について、第１の実施の形態と異なる具体的
一例を示すものである。よって、ここでは、同一の構成
要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
の実施の形態に係る半導体発光素子を表すものである。
この第２の実施の形態は、バッファ層２，ｎ型クラッド
層３，第１のガイド層４，第２のガイド層６，ｐ型クラ
ッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０お
よびキャップ層１１をそれぞれ構成するＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体について、第１の実施の形態と異なる具体的
一例を示すものである。よって、ここでは、同一の構成
要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
【００６４】バッファ層２は、例えば、ｎ型不純物とし
て塩素を添加したｎ型ＺｎＢｅＳｅ混晶またはｎ型不純
物として塩素を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成されて
いる。ｎ型クラッド層３は、例えば、ｎ型不純物として
塩素を添加したｎ型ＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶により構成さ
れている。第１のガイド層４は、例えば、ｎ型不純物と
して塩素を添加したあるいは不純物を添加しないＺｎＢ
ｅＳｅ混晶により構成されている。第２のガイド層６
は、例えば、ｐ型不純物として窒素を添加したあるいは
不純物を添加しないＺｎＢｅＳｅ混晶により構成されて
いる。ｐ型クラッド層７は、例えば、ｐ型不純物として
窒素を添加したｐ型ＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶により構成さ
れている。
て塩素を添加したｎ型ＺｎＢｅＳｅ混晶またはｎ型不純
物として塩素を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成されて
いる。ｎ型クラッド層３は、例えば、ｎ型不純物として
塩素を添加したｎ型ＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶により構成さ
れている。第１のガイド層４は、例えば、ｎ型不純物と
して塩素を添加したあるいは不純物を添加しないＺｎＢ
ｅＳｅ混晶により構成されている。第２のガイド層６
は、例えば、ｐ型不純物として窒素を添加したあるいは
不純物を添加しないＺｎＢｅＳｅ混晶により構成されて
いる。ｐ型クラッド層７は、例えば、ｐ型不純物として
窒素を添加したｐ型ＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶により構成さ
れている。
【００６５】下地層８は、例えば、ｐ型不純物として窒
素を添加したｐ型ＺｎＢｅＳｅ混晶により構成されてい
る。ここで、下地層８をＺｎＢｅＳｅ混晶により構成す
るのは、第１の実施の形態におけるＺｎＳＳｅ混晶と同
様に、基板１を構成するＧａＡｓと格子整合すると共
に、ｐ型クラッド層７を構成するＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶
よりも高いキャリア濃度を得ることができるからであ
る。
素を添加したｐ型ＺｎＢｅＳｅ混晶により構成されてい
る。ここで、下地層８をＺｎＢｅＳｅ混晶により構成す
るのは、第１の実施の形態におけるＺｎＳＳｅ混晶と同
様に、基板１を構成するＧａＡｓと格子整合すると共
に、ｐ型クラッド層７を構成するＺｎＭｇＢｅＳｅ混晶
よりも高いキャリア濃度を得ることができるからであ
る。
【００６６】コンタクト層９は、例えば、ｐ型不純物と
して窒素を添加したｐ型ＺｎＳｅまたはｐ型不純物とし
て窒素を添加したｐ型ＺｎＢｅＳｅ混晶により構成され
ている。ちなみに、ＺｎＳｅの方が、窒素の添加濃度を
同程度とすると、活性化率が高く、高いキャリア濃度を
得ることができるので好ましい。また、ＺｎＢｅＳｅ混
晶においてもベリリウムの組成比がより低い方が活性化
率が高く、高いキャリア濃度を得ることができるので好
ましい。但し、基板１を構成するＧａＡｓと格子不整を
有するＺｎＳｅやＺｎＢｅＳｅ混晶によりコンタクト層
９を構成する場合には、第１の実施の形態と同様に、厚
さを臨界膜厚よりも薄く、例えば１５０ｎｍ以下とする
ことが好ましい。
して窒素を添加したｐ型ＺｎＳｅまたはｐ型不純物とし
て窒素を添加したｐ型ＺｎＢｅＳｅ混晶により構成され
ている。ちなみに、ＺｎＳｅの方が、窒素の添加濃度を
同程度とすると、活性化率が高く、高いキャリア濃度を
得ることができるので好ましい。また、ＺｎＢｅＳｅ混
晶においてもベリリウムの組成比がより低い方が活性化
率が高く、高いキャリア濃度を得ることができるので好
ましい。但し、基板１を構成するＧａＡｓと格子不整を
有するＺｎＳｅやＺｎＢｅＳｅ混晶によりコンタクト層
９を構成する場合には、第１の実施の形態と同様に、厚
さを臨界膜厚よりも薄く、例えば１５０ｎｍ以下とする
ことが好ましい。
【００６７】超格子層１０は、例えば、ｐ型不純物とし
て窒素を添加したｐ型ＺｎＳｅとｐ型不純物として窒素
を添加したｐ型ＢｅＴｅとを交互に積層した構成とされ
ている。キャップ層１１は、例えば、ｐ型不純物として
窒素を添加したｐ型ＢｅＴｅにより構成されている。こ
こで、キャップ層１１をＢｅＴｅにより構成するのは、
第１の実施の形態におけるＺｎＴｅと同様に、ｐ側電極
１３とオーミック接触する程度の高いキャリア濃度を得
ることができるからである。
て窒素を添加したｐ型ＺｎＳｅとｐ型不純物として窒素
を添加したｐ型ＢｅＴｅとを交互に積層した構成とされ
ている。キャップ層１１は、例えば、ｐ型不純物として
窒素を添加したｐ型ＢｅＴｅにより構成されている。こ
こで、キャップ層１１をＢｅＴｅにより構成するのは、
第１の実施の形態におけるＺｎＴｅと同様に、ｐ側電極
１３とオーミック接触する程度の高いキャリア濃度を得
ることができるからである。
【００６８】このような構成を有する半導体発光素子
は、第１の実施の形態と同様にして製造することがで
き、第１の実施の形態と同様に作用する。すなわち、各
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の構成を適宜変化させて
も、キャップ層１１の厚さを１０ｎｍ未満と薄くすれ
ば、また、コンタクト層９および下地層８における窒素
の添加濃度を所定の範囲内とするようにすれば、第１の
実施の形態に係る半導体発光素子と同一の効果を得るこ
とができる。更に、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させるに前に粒子線源セル２３を加熱するようにすれ
ば、また、下地層８を形成する前などにおいて成長温度
を低くするようにすれば、第１の実施の形態に係る半導
体発光素子の製造方法と同一の効果を得ることができ
る。
は、第１の実施の形態と同様にして製造することがで
き、第１の実施の形態と同様に作用する。すなわち、各
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の構成を適宜変化させて
も、キャップ層１１の厚さを１０ｎｍ未満と薄くすれ
ば、また、コンタクト層９および下地層８における窒素
の添加濃度を所定の範囲内とするようにすれば、第１の
実施の形態に係る半導体発光素子と同一の効果を得るこ
とができる。更に、各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成
長させるに前に粒子線源セル２３を加熱するようにすれ
ば、また、下地層８を形成する前などにおいて成長温度
を低くするようにすれば、第１の実施の形態に係る半導
体発光素子の製造方法と同一の効果を得ることができ
る。
【００６９】以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明
したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形
態においては、バッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１
のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラ
ッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０お
よびキャップ層１１をそれぞれ構成するＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体について具体的な例を挙げて説明したが、本
発明は、他の適宜なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（すなわ
ち、亜鉛，マグネシウム，カドミウム，マンガン，水銀
およびベリリウムからなる群より選ばれた少なくとも１
種のＩＩ族元素と、酸素，セレン，硫黄およびテルルか
らなる群より選ばれた少なくとも１種のＶＩ族元素とを
含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）によって各層を構成す
ることもできる。
したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形
態においては、バッファ層２，ｎ型クラッド層３，第１
のガイド層４，活性層５，第２のガイド層６，ｐ型クラ
ッド層７，下地層８，コンタクト層９，超格子層１０お
よびキャップ層１１をそれぞれ構成するＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体について具体的な例を挙げて説明したが、本
発明は、他の適宜なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（すなわ
ち、亜鉛，マグネシウム，カドミウム，マンガン，水銀
およびベリリウムからなる群より選ばれた少なくとも１
種のＩＩ族元素と、酸素，セレン，硫黄およびテルルか
らなる群より選ばれた少なくとも１種のＶＩ族元素とを
含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）によって各層を構成す
ることもできる。
【００７０】また、上記各実施の形態においては、活性
層５をガイド層４，６で挟み、更にそれをクラッド層
３，７で挟んだ構造の半導体発光素子について説明した
が、本発明は、ガイド層を挿入することなく活性層をク
ラッド層で挟んだものなど種々の構造を有する半導体発
光素子に対しても適用可能である。
層５をガイド層４，６で挟み、更にそれをクラッド層
３，７で挟んだ構造の半導体発光素子について説明した
が、本発明は、ガイド層を挿入することなく活性層をク
ラッド層で挟んだものなど種々の構造を有する半導体発
光素子に対しても適用可能である。
【００７１】更に、上記各実施の形態においては、帯状
としたキャップ層１１などにより電流狭窄を行う場合に
ついて説明したが、本発明は、他の構成により電流狭窄
を行う場合も含むものである。
としたキャップ層１１などにより電流狭窄を行う場合に
ついて説明したが、本発明は、他の構成により電流狭窄
を行う場合も含むものである。
【００７２】加えて、上記各実施の形態においては、固
体ソースＭＢＥ法により各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
を基板１の上にそれぞれ成長させる場合について説明し
たが、ガスソースＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ（Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition ）法などによりそれぞれ
成長させるようにしてもよい。
体ソースＭＢＥ法により各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
を基板１の上にそれぞれ成長させる場合について説明し
たが、ガスソースＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ（Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition ）法などによりそれぞれ
成長させるようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
発光素子によれば、キャップ層の厚さを１０ｎｍ未満と
するようにしたので、ｐ側電極とのオーミック接触を確
保しつつ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけるキ
ャリア濃度の低減を防止することができる。よって、動
作電圧を低くすることができると共に、発熱量も減少さ
せることができ、素子の寿命を延長させることができる
という効果を奏する。
発光素子によれば、キャップ層の厚さを１０ｎｍ未満と
するようにしたので、ｐ側電極とのオーミック接触を確
保しつつ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけるキ
ャリア濃度の低減を防止することができる。よって、動
作電圧を低くすることができると共に、発熱量も減少さ
せることができ、素子の寿命を延長させることができる
という効果を奏する。
【００７４】また、本発明に係る他の半導体発光素子に
よれば、コンタクト層に窒素を１×１０18〜２×１０18
ｃｍ-3の範囲内の濃度で添加するようにしたので、コン
タクト層のキャリア濃度を高くすることができる。よっ
て、動作電圧を低くすることができると共に、発熱量も
減少させることができ、素子の寿命を延長させることが
できるという効果を奏する。
よれば、コンタクト層に窒素を１×１０18〜２×１０18
ｃｍ-3の範囲内の濃度で添加するようにしたので、コン
タクト層のキャリア濃度を高くすることができる。よっ
て、動作電圧を低くすることができると共に、発熱量も
減少させることができ、素子の寿命を延長させることが
できるという効果を奏する。
【００７５】また、本発明に係る更に他の半導体発光素
子によれば、下地層に窒素を１×１０18〜３×１０18ｃ
ｍ-3の範囲内の濃度で添加するようにしたので、下地層
のキャリア濃度を高くすることができると共に、過剰に
窒素を添加することにより活性層からの光および電子の
漏れを防止することができ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の劣化を防止することができる。よって、動作電
圧を低くすることができると共に、発熱量も減少させる
ことができ、素子の寿命を延長させることができるとい
う効果を奏する。
子によれば、下地層に窒素を１×１０18〜３×１０18ｃ
ｍ-3の範囲内の濃度で添加するようにしたので、下地層
のキャリア濃度を高くすることができると共に、過剰に
窒素を添加することにより活性層からの光および電子の
漏れを防止することができ、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の劣化を防止することができる。よって、動作電
圧を低くすることができると共に、発熱量も減少させる
ことができ、素子の寿命を延長させることができるとい
う効果を奏する。
【００７６】加えて、本発明に係る半導体発光素子の製
造方法によれば、下地層の形成以降における成長工程で
は下地層の形成前における成長工程よりも成長温度を低
くするようにしたので、また、下地層の形成後における
成長工程では下地層の形成以前における成長工程よりも
成長温度を低くするようにしたので、また、キャップ層
を形成する際における成長工程ではキャップ層の形成前
における成長工程よりも成長温度を低くするようにした
ので、特に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけ
るキャリア濃度の低下を防止することができる。よっ
て、半導体発光素子の動作電圧を低くすることができる
と共に、発熱量も減少させることができ、寿命を延長さ
せることができるという効果を奏する。
造方法によれば、下地層の形成以降における成長工程で
は下地層の形成前における成長工程よりも成長温度を低
くするようにしたので、また、下地層の形成後における
成長工程では下地層の形成以前における成長工程よりも
成長温度を低くするようにしたので、また、キャップ層
を形成する際における成長工程ではキャップ層の形成前
における成長工程よりも成長温度を低くするようにした
ので、特に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけ
るキャリア濃度の低下を防止することができる。よっ
て、半導体発光素子の動作電圧を低くすることができる
と共に、発熱量も減少させることができ、寿命を延長さ
せることができるという効果を奏する。
【００７７】更にまた、本発明に係る他の半導体発光素
子の製造方法によれば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる前に、少なくとも１つのセルの温度を、ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる際の温度よりも高
い温度まで上昇させるようにしたので、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の結晶性を高めることができると共に、特
に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけるキャリ
ア濃度の低下を防止することができる。よって、半導体
発光素子の動作電圧を低くすることができると共に、発
熱量も減少させることができ、寿命を延長させることが
できるという効果を奏する。
子の製造方法によれば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる前に、少なくとも１つのセルの温度を、ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる際の温度よりも高
い温度まで上昇させるようにしたので、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の結晶性を高めることができると共に、特
に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層におけるキャリ
ア濃度の低下を防止することができる。よって、半導体
発光素子の動作電圧を低くすることができると共に、発
熱量も減少させることができ、寿命を延長させることが
できるという効果を奏する。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素
子の構成を表す断面図である。
子の構成を表す断面図である。
【図２】コンタクト層における窒素の添加濃度とキャリ
ア濃度と半導体発光素子の動作電圧との関係を表す特性
図である。
ア濃度と半導体発光素子の動作電圧との関係を表す特性
図である。
【図３】キャップ層の厚さとコンタクト層のキャリア濃
度との関係を表す特性図である。
度との関係を表す特性図である。
【図４】図１に示した半導体発光素子の製造に用いるＭ
ＢＥ結晶成長装置を表す構成図である。
ＢＥ結晶成長装置を表す構成図である。
【図５】セル加熱工程における雰囲気とコンタクト層の
キャリア濃度との関係を表す特性図である。
キャリア濃度との関係を表す特性図である。
【図６】表面からの距離とキャリア濃度との関係を表す
特性図である。
特性図である。
【図７】図１に示した半導体発光素子の使用による動作
電圧と発光強度の変化を表す特性図である。
電圧と発光強度の変化を表す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素
子の構成を表す断面図である。
子の構成を表す断面図である。
１…基板、２…バッファ層、３…ｎ型クラッド層、４…
第１のガイド層、５…活性層、６…第２のガイド層、７
…ｐ型クラッド層、８…下地層、９…コンタクト層、１
０…超格子層、１１…キャップ層、１２…絶縁層、１３
…ｐ側電極、１３…ｎ側電極、２１…真空容器、２２…
基板ホルダ、２３…粒子線源セル、２４…プラズマ発生
室、２５…シャッター
第１のガイド層、５…活性層、６…第２のガイド層、７
…ｐ型クラッド層、８…下地層、９…コンタクト層、１
０…超格子層、１１…キャップ層、１２…絶縁層、１３
…ｐ側電極、１３…ｎ側電極、２１…真空容器、２２…
基板ホルダ、２３…粒子線源セル、２４…プラズマ発生
室、２５…シャッター
Claims (23)
- 【請求項１】 亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），
ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン
（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なく
とも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セ
レン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの
少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ
型クラッド層およびキャップ層が少なくとも順次積層さ
れると共に、キャップ層に接してｐ側電極が形成された
半導体発光素子であって、 前記キャップ層は１０ｎｍ未満の厚さを有することを特
徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記キャップ層を構成するＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体は、ＩＩ族元素の亜鉛およびベリリウムか
らなる群のうちの少なくとも１種と、ＶＩ族元素のテル
ルとを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光
素子。 - 【請求項３】 亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），
ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン
（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なく
とも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セ
レン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの
少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ
型クラッド層およびコンタクト層が少なくとも順次積層
された半導体発光素子であって、前記コンタクト層には
ｐ型不純物が１×１０18ｃｍ-3以上２×１０18ｃｍ-3以
下の範囲の濃度で添加されていることを特徴とする半導
体発光素子。 - 【請求項４】 前記コンタクト層のキャリア濃度は、
０．５×１０18ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲
であることを特徴とする請求項３記載の半導体発光素
子。 - 【請求項５】 前記ｐ型不純物は窒素であることを特徴
とする請求項３記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記コンタクト層を構成するＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体は、ＩＩ族元素の亜鉛およびベリリウム
からなる群のうちの少なくとも１種と、ＶＩ族元素の硫
黄およびセレンからなる群のうちの少なくとも１種とを
含むことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記コンタクト層は厚さが１５０ｎｍ以
下の範囲であることを特徴とする請求項６記載の半導体
発光素子。 - 【請求項８】 亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），
ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン
（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なく
とも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セ
レン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの
少なくとも１種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体よりそれぞれなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ
型クラッド層，下地層およびコンタクト層が少なくとも
順次積層された半導体発光素子であって、 前記下地層にはｐ型不純物が１×１０18ｃｍ-3以上３×
１０18ｃｍ-3以下の範囲の濃度で添加されていることを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項９】 前記下地層のキャリア濃度は、０．５×
１０18ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲であるこ
とを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 前記コンタクト層にはｐ型不純物が１
×１０18ｃｍ-3以上２×１０18ｃｍ-3以下の範囲の濃度
で添加されていることを特徴とする請求項８記載の半導
体発光素子。 - 【請求項１１】 前記コンタクト層のキャリア濃度は、
０．５×１０18ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲
であることを特徴とする請求項１０記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１２】 前記下地層は前記コンタクト層よりも
ｐ型不純物の添加濃度が高いことを特徴とする請求項１
０記載の半導体発光素子。 - 【請求項１３】 前記ｐ型不純物は窒素であることを特
徴とする請求項１０記載の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 前記下地層および前記コンタクト層を
それぞれ構成するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、ＩＩ族
元素の亜鉛およびベリリウムからなる群のうちの少なく
とも１種と、ＶＩ族元素の硫黄およびセレンからなる群
のうちの少なくとも１種とを含むことを特徴とする請求
項１０記載の半導体発光素子。 - 【請求項１５】 基板に対して粒子線を照射することに
より、基板の上に、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍ
ｇ），ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マン
ガン（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少
なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄
（Ｓ），セレン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる
群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む複数の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長させて、ｎ
型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層および
コンタクト層が少なくとも順次積層された半導体発光素
子を製造する半導体発光素子の製造方法であって、 下地層の形成以降におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の成長工程では、下地層の形成前におけるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の成長工程よりも成長温度を低くするこ
とを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 下地層の形成以降における成長温度
を、下地層の形成前における成長温度よりも１５℃以上
低くすることを特徴とする請求項１５記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項１７】 基板に対して粒子線を照射することに
より、基板の上に、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍ
ｇ），ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マン
ガン（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少
なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄
（Ｓ），セレン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる
群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む複数の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長させて、ｎ
型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層および
コンタクト層が少なくとも順次積層された半導体発光素
子を製造する半導体発光素子の製造方法であって、 下地層の形成後におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
成長工程では、下地層の形成以前におけるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の成長工程よりも成長温度を低くするこ
とを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１８】 下地層の形成後における成長温度を、
下地層の形成以前における成長温度よりも１５℃以上低
くすることを特徴とする請求項１７記載の半導体発光素
子の製造方法。 - 【請求項１９】 基板に対して粒子線を照射することに
より、基板の上に、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍ
ｇ），ベリリウム（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マン
ガン（Ｍｎ）および水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少
なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄
（Ｓ），セレン（Ｓｅ）およびテルル（Ｔｅ）からなる
群のうちの少なくとも１種のＶＩ族元素とを含む複数の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をそれぞれ成長させて、ｎ
型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層，下地層，コン
タクト層およびキャップ層が少なくとも順次積層された
半導体発光素子を製造する半導体発光素子の製造方法で
あって、 キャップ層を形成する際におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の成長工程では、キャップ層の形成前におけるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層の成長工程よりも成長温度を
低くすることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２０】 キャップ層を形成する際における成長
温度を、キャップ層の形成前における成長温度よりも１
５℃以上低くすることを特徴とする請求項１９記載の半
導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２１】 真空容器内においてシャッターを開閉
することにより複数のセルから粒子線をそれぞれ照射
し、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム
（Ｂｅ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン（Ｍｎ）およ
び水銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なくとも１種のＩ
Ｉ族元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ）
およびテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの少なくとも１
種のＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させて半導体発光素子を製造する半導体発光素子の
製造方法であって、 ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる前に、少なく
とも１つのセルを加熱して、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層を成長させる際の温度よりも高い温度までその温度を
上昇させることを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項２２】 シャッターから放出される粒子線の量
が真空容器内の雰囲気で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下となる
までセルを加熱することを特徴とする請求項２１記載の
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２３】 テルルの粒子線を放出するセルを加熱
することを特徴とする請求項２１記載の半導体発光素子
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29594097A JPH11135883A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US09/178,749 US6206962B1 (en) | 1997-10-28 | 1998-10-27 | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29594097A JPH11135883A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135883A true JPH11135883A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17827089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29594097A Pending JPH11135883A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6206962B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11135883A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006518546A (ja) * | 2003-02-05 | 2006-08-10 | ユニバーシティ オブ ストラスクライド | 半導体発光素子アレイ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001028459A (ja) * | 1999-05-13 | 2001-01-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
| JP2002299699A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
| US20060049425A1 (en) * | 2004-05-14 | 2006-03-09 | Cermet, Inc. | Zinc-oxide-based light-emitting diode |
| JP2006222187A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JP5668647B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2015-02-12 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3586293B2 (ja) * | 1994-07-11 | 2004-11-10 | ソニー株式会社 | 半導体発光素子 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29594097A patent/JPH11135883A/ja active Pending
-
1998
- 1998-10-27 US US09/178,749 patent/US6206962B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006518546A (ja) * | 2003-02-05 | 2006-08-10 | ユニバーシティ オブ ストラスクライド | 半導体発光素子アレイ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6206962B1 (en) | 2001-03-27 |
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