WO2012120798A1

WO2012120798A1 - 化合物半導体基板及び化合物半導体基板の製造方法並びに発光素子

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Publication number: WO2012120798A1
Application number: PCT/JP2012/001097
Authority: WO
Inventors: 高橋　雅宣; 健滋酒井; 池田　淳; 篠原　政幸
Original assignee: 信越半導体株式会社
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-09-13
Also published as: TW201240106A

Abstract

　本発明は、少なくとも、ｎ型ＧａＰ窓層上に（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなるｎ型クラッド層と、活性層及びｐ型クラッド層が順次積層された４元発光層を有し、４元発光層の、ｎ型ＧａＰ窓層側の主表面（第二主面）の反対側となる主表面（第一主面）上に、電流拡散層であるｐ型ＧａＰ層が積層された化合物半導体基板であって、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間に、ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い、（Ａｌ_ｘ"Ｇａ_１－ｘ"）_ｙ"Ｉｎ_１－ｙ"Ｐ（ただし、０＜ｘ"＜ｘ＜１，０＜ｙ"＜１）からなる不純物拡散抑制層が形成されたものであることを特徴とする化合物半導体基板である。これにより、４元発光層とＧａＰ基板との接合界面において酸素、炭素等の不純物が発生し、通電した際に順方向電圧が上昇することを抑制し、これによって順方向電圧に対する寿命特性の悪化を抑制することができる化合物半導体基板を提供する。

Description

化合物半導体基板及び化合物半導体基板の製造方法並びに発光素子

　本発明は化合物半導体基板及び化合物半導体基板の製造方法並びに発光素子に関し、具体的には、通電による順方向電圧の上昇を抑制し、かつ高輝度を実現できる発光素子を安定して供給するための化合物半導体基板及び化合物半導体基板の製造方法並びに発光素子に関する。
　

　ＧａＡｓ基板上に、発光層と電流拡散層とを形成した発光素子が従来知られている。
　例えばＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰの４元からなる発光層とＧａＰからなる電流拡散層とを形成した発光素子が知られている。このＧａＰ電流拡散層は、発光層側に有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＭＯＶＰＥ法という）により比較的薄い電流拡散層（以下、薄膜電流拡散層という）を形成した後に、ハイドライド気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下単にＨＶＰＥ法という）により比較的厚い電流拡散層（以下、厚膜電流拡散層という）を形成することによって作製することができる。例えば、全体として２００μｍ程度の厚さにまでＧａＰ電流拡散層が成長されることがある。

　さらに、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光素子の更なる高輝度化を実現するために、光吸収性のＧａＡｓ基板を除去して、代わりに光透過性のＧａＰ基板を接合する。その接合界面に高濃度にドーピングされたＩｎＧａＰ中間層を形成することにより、接合界面における素子直列抵抗を十分に低減でき、またそのスイッチング応答性も良好な発光素子が従来知られている（特許文献１）。
　

特開２００７－３２４５５１号公報

　本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、上記のような直接接合型発光素子は、４元発光層とＧａＰ基板の接合界面における酸素、炭素等の不純物濃度が製造バッチ毎に一定とならずに安定していないことが判った。
　また、このような接合界面の酸素、炭素等の不純物は、通電を行うと４元発光層側へ拡散しキャリアを補償してしまう。これによって順方向電圧を上昇させ、製造された発光素子の順方向電圧に対する寿命特性を悪化させることが判った。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、４元発光層とＧａＰ基板との接合界面において酸素、炭素等の不純物が発生したとしても、通電した際に順方向電圧が上昇することを抑制し、これによって製造された発光素子の順方向電圧に対する寿命特性の悪化を抑制することができる化合物半導体基板及びその製造方法、並びにこのような化合物半導体基板から製造された発光素子を提供する。

　上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも、ｎ型ＧａＰ窓層上に（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｎ型クラッド層、（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐ（ただし、０＜ｘ′＜１，０＜ｙ′＜１）からなる活性層及び（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｐ型クラッド層が順次積層された４元発光層を有し、該４元発光層の、前記ｎ型ＧａＰ窓層側の主表面（第二主面）の反対側となる主表面（第一主面）上に、電流拡散層であるｐ型ＧａＰ層が積層された化合物半導体基板であって、前記ｎ型ＧａＰ窓層と前記４元発光層との間に、前記ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い、（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐ（ただし、０＜ｘ″＜ｘ＜１，０＜ｙ″＜１）からなる不純物拡散抑制層が形成されたものであることを特徴とする化合物半導体基板を提供する。

　このように、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間に不純物拡散抑制層が形成された化合物半導体基板であれば、このような化合物半導体基板から製造された発光素子に通電した際に、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間にある接合界面における酸素、炭素等の不純物が拡散したとしても、不純物拡散抑制層により捕獲され、４元発光層まで到達してしまうことはない。このため、順方向電圧が上昇することを抑制し、これによって製造された発光素子の順方向電圧に対する寿命特性が悪化することを抑制することができる。

　またこのとき、前記（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなるｎ型クラッド層の組成を決定するｘの値の範囲が０．７≦ｘ＜１．０であり、前記（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐからなる不純物拡散抑制層の組成を決定するｘ″の値の範囲が０．５≦ｘ″＜０．７であることが好ましい。
　また、前記不純物拡散抑制層は、膜厚が０．０１μｍ以上であることが好ましい。

　このように不純物拡散抑制層が形成されれば、より確実に通電後の順方向電圧の上昇を抑制することができる。

　また本発明は、本発明の化合物半導体基板から製造されたことを特徴とする発光素子を提供する。

　このように製造された発光素子であれば、順方向電圧に対する寿命特性が非常に良好であるため、高輝度な状態で長期間使用することができる。

　少なくとも、ｎ型ＧａＡｓ基板上に（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｎ型クラッド層、（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐ（ただし、０＜ｘ′＜１，０＜ｙ′＜１）からなる活性層及び（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｐ型クラッド層を順次積層した４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、前記４元発光層の、前記ｎ型ＧａＡｓ基板側と反対側となる主表面（第一主面）上に、電流拡散層としてｐ型ＧａＰ層をエピタキシャル成長させる工程と、前記４元発光層からｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と、該ｎ型ＧａＡｓ基板が除去された側の前記４元発光層の主表面（第二主面）側にｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせる工程とを有する化合物半導体基板の製造方法において、前記ｎ型ＧａＡｓ基板上に、前記４元発光層をエピタキシャル成長させる前に前記ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い、（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐ（ただし、０＜ｘ″＜ｘ＜１，０＜ｙ″＜１）からなる不純物拡散抑制層を積層し、その後該不純物拡散抑制層上に前記４元発光層をエピタキシャル成長させるか、または前記４元発光層の第二主面側に、前記ｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせる前に前記不純物拡散抑制層を積層することによって、前記貼り合わせ工程において、前記不純物拡散抑制層とｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせ、前記ｎ型ＧａＰ窓層と前記４元発光層との間に前記不純物拡散抑制層が形成された化合物半導体基板を製造することを特徴とする化合物半導体基板の製造方法を提供する。

　このような製造方法であれば、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間に確実に前記不純物拡散抑制層を形成することができる。これによって、通電した際の順方向電圧の上昇が抑制され、順方向電圧に対する寿命特性の良好な発光素子の原料となる化合物半導体基板を製造することができる。

　以上説明したように、本発明の化合物半導体基板は、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間に、ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い不純物拡散抑制層が形成されているため、このような化合物半導体基板から製造された発光素子に通電した際に、ｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間にある接合界面における酸素、炭素等の不純物が拡散したとしても、不純物拡散抑制層で捕獲されるため、順方向電圧の上昇を抑制することができる。
　またｎ型ＧａＡｓ基板上に、４元発光層をエピタキシャル成長させる前に前記不純物拡散抑制層を積層し、その後該不純物拡散抑制層上に４元発光層をエピタキシャル成長させるか、または４元発光層の第二主面側に、ｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせる前に前記不純物拡散抑制層を積層することとすれば、確実にｎ型ＧａＰ窓層と４元発光層との間に前記不純物拡散抑制層が形成された高品質の化合物半導体基板を製造することができる。
　さらにこのような化合物半導体基板から製造された発光素子は、順方向電圧に対する寿命特性が良好であるため、高輝度の状態で長期間使用することができる。
　

本発明の化合物半導体基板の概略断面図の一例を示した図である。本発明の発光素子の概略断面図の一例を示した図である。実験例において、不純物拡散抑制層の厚さを変えた４水準のＬＥＤランプにおける通電時間と順方向電圧の変化率の関係を示した図である。本発明の化合物半導体基板の製造方法の工程フローの一例を示した図である。

　以下に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
　図１は、本発明の化合物半導体基板の一例を示す概略図である。図１に示す本発明の化合物半導体基板１は、ｎ型ＧａＰ窓層（ＧａＰ基板）２上に（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐからなるｎ型不純物拡散抑制層３が形成され、該不純物拡散抑制層３の上に発光層４が形成されている。
　そして該発光層４上に、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＰ薄膜電流拡散層５が形成され、さらにその上にＨＶＰＥ法によりｐ型ＧａＰ厚膜電流拡散層６が形成されている。

　前記発光層４としては、例えば（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｎ型クラッド層４１、ノンドープ（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐ（ただし、０＜ｘ′＜１，０＜ｙ′＜１）からなる活性層４２、（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｐ型クラッド層４３が順次積層された４元発光層４とすることができる。
　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わない」という意味であり、化合物半導体基板の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１．０×１０^１３～１．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度）をも排除するものではない。

　また、ここで前記（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐからなる不純物拡散抑制層３のＡｌ組成は、前記（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなるｎ型クラッド層４１のＡｌ組成より小さくなるように形成される。すなわち、前記不純物拡散抑制層３の組成を決定するｘ″の値が前記ｎ型クラッド層４１の組成を決定するｘの値より小さければ良く、例えばｘ″の値の範囲を０．５≦ｘ″＜０．７とし、ｘの値の範囲を０．７≦ｘ＜１．０とすることができる。
　さらに、前記不純物拡散抑制層３の膜厚を０．０１μｍ以上とすれば、より確実に通電後の順方向電圧の上昇を抑制することができるため好ましい。また、膜厚は４μｍ以下が好ましい。膜厚が４μｍ以下であれば応力及び転位が活性層に影響して品質特性が悪化してしまうことを抑止できる。

　このような化合物半導体基板１から製造された発光素子に通電した際に、ｎ型ＧａＰ窓層２と４元発光層４との間にある接合界面における酸素、炭素等の不純物が４元発光層４へ拡散し、キャリアを補償して順方向電圧を上昇させ、順方向電圧に対する寿命特性を悪化させる可能性がある。
　しかし、本発明ではｎ型ＧａＰ窓層２と４元発光層４との間に、前記不純物拡散抑制層３が形成されているので、前記不純物は、拡散したとしても前記不純物拡散抑制層３により捕獲され、４元発光層４まで到達してしまうことはない。このため、順方向電圧が上昇することを抑制し、寿命特性を良好なものとすることができる。

　また、このような化合物半導体基板１を用いて、図２に示すような発光素子１０を製造することができる。
　この発光素子１０においては、図１に示した化合物半導体基板１の厚膜電流拡散層６上の略中央に、４元発光層４に発光駆動電圧を印加するための第一電極１１が形成され、該第一電極１１の周囲の領域が４元発光層４からの光取出領域とされている。また、ｎ型ＧａＰ窓層２の第二主面側には第二電極１２が全面に形成されている。また、第一電極１１の中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッド１３が配置されている。
　このように製造された発光素子１０は、順方向電圧に対する寿命特性が良好であり、高輝度の状態で長期間使用することができる。

　尚、本発明における化合物半導体基板１の上記各層の間に、必要に応じて種々の層が挿入されても良い。

　以下、図１に示した化合物半導体基板１の製造方法について、図４に示したフロー図を参照しながら説明する。
　まず工程１に示すように、成長用基板としてｎ型ＧａＡｓ基板を準備し、洗浄した後、ＭＯＶＰＥリアクターに入れ、前記ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓバッファ層を０．１～１．０μｍエピタキシャル成長させる。

　次いで、工程２に示すようにｎ型ＧａＡｓバッファ層上に（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐからなるｎ型不純物拡散抑制層３を、膜厚が０．０１μｍ以上となるように形成する。
　次に工程３に示すように前記不純物拡散抑制層３上に、４元発光層４として（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなる厚さ０．８～４．０μｍのｎ型クラッド層４１、（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐからなる厚さ０．４～２．０μｍの活性層４２及び（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなる厚さ０．８～４．０μｍのｐ型クラッド層４３を、この順序にてエピタキシャル成長させる。
　尚、このとき不純物拡散抑制層３のＡｌ組成を決定するｘ″の値を、ｎ型クラッド層４１のＡｌ組成を決定するｘの値よりも小さくなるようにする。例えばｘ″の値の範囲を０．５≦ｘ″＜０．７とし、ｘの値の範囲を０．７≦ｘ＜１．０とすることができる。

　尚、上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なわれる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐの各成分源となる原料ガスとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば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。
　また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる。
（ｐ型ドーパント）
・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）など。
・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
・Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など。

　次に工程４に進み、ｐ型クラッド層４３上に厚さ０．５～１０μｍのｐ型ＧａＰ薄膜電流拡散層５をＭＯＶＰＥ法によりヘテロエピタキシャル成長させ、ＭＯエピタキシャルウエーハを得る。更に、前記ＭＯエピタキシャルウエーハ上に厚さ５μｍ～２００μｍのｐ型ＧａＰ厚膜電流拡散層６を、ＨＶＰＥ法で気相成長する。

　ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素である金属Ｇａを所定の温度に加熱保持しながら、その金属Ｇａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスである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（気体）‥‥（１）
　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、例えばホスフィン（ＰＨ_３）をキャリアガスであるＨ_２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、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）の形で供給して、下記（２）式のような反応によってｐ型ＧａＰエピタキシャル層を形成するものである。
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ２（気体）‥‥（２）

　次に、工程５に示すようにエッチング等によりｎ型ＧａＡｓ基板及びｎ型ＧａＡｓバッファ層を除去する。そして工程６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板除去によって露出した不純物拡散抑制層３にｎ型ＧａＰ窓層（ＧａＰ基板）２を貼り合せ、化合物半導体基板１を製造する。

　また、上記のようにｎ型ＧａＡｓ基板と４元発光層４との間に不純物拡散抑制層３を積層するのではなく、ＧａＡｓ基板を除去した後、４元発光層４の第二主面側に、ｎ型ＧａＰ窓層２を貼り合わせる前に不純物拡散抑制層３を積層した後に、不純物拡散抑制層３とｎ型ＧａＰ窓層２とを貼り合わせて化合物半導体基板１を製造することもできる。
　また、４元発光層の第二主面側とｎ型ＧａＰ基板との間にｎ型ＧａＩｎＰ層を挟んでも良い。

　また、これに限定されるわけではないが、以上の工程が終了した後に以下のようにして発光素子１０を製造することができる。
　真空蒸着法により第一電極１１及び第二電極１２を形成し、更に第一電極１１上にボンディングパッド１３を配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。その後、ダイシングによりチップ化し、第二電極１２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１３と別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤをボンディングし、更に樹脂モールドを形成することによって、上記化合物半導体基板１から、図２に示したような発光素子１０を製造することができる。
　

　以下、実験例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　

（実験例）
　まず、以下のようにして図１に示すような化合物半導体基板を製造した。
　ＭＯＶＰＥ法により、厚さ２８０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓバッファ層０．５μｍ、４元発光層３．０μｍ、ｐ型ＧａＰ薄膜電流拡散層２．５μｍを順次エピタキシャル成長させる。前記４元発光層は、（Ａｌ_０．８５Ｇａ_０．１５）_０．４５Ｉｎ_０．５５Ｐ（すなわち、ｘ＝０．８５）からなるｎ型クラッド層０．８μｍ、（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．４５Ｉｎ_０．５５Ｐからなる活性層０．６μｍ、（Ａｌ_０．８５Ｇａ_０．１５）_０．４５Ｉｎ_０．５５Ｐからなるｐ型クラッド層１．６μｍを順次エピタキシャル成長させることにより構成される。
　このとき、前記ｎ型ＧａＡｓバッファ層と４元発光層（ｎ型クラッド層）との間に、（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．４５Ｉｎ_０．５５Ｐ（すなわち、ｘ″＝０．５）からなるｎ型不純物拡散抑制層を積層する。その後、ＨＶＰＥ法により厚さ１５０μｍのｐ型ＧａＰ厚膜電流拡散層を前記ｐ型ＧａＰ薄膜電流拡散層上にエピタキシャル成長させ、ｎ型ＧａＡｓ基板の除去を行い、該ｎ型ＧａＡｓ基板が除去された４元発光層の第二主面側、すなわち不純物拡散抑制層のｎ型クラッド層と反対側の主表面に厚さ２００μｍのｎ型ＧａＰ窓層を接合させる。
　尚、上記エピタキシャル成長の原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、ホスフィン（ＰＨ_３）及びアルシン（ＡｓＨ_３）を使用した。

　このとき、不純物拡散抑制層の膜厚が（１）０μｍ（すなわち、不純物拡散抑制層を形成しない）、（２）０．０１μｍ、（３）０．３μｍ、（４）１．５μｍである４水準の化合物半導体基板を製造し、これら４水準の化合物半導体基板に第一及び第二電極を形成して、ＬＥＤランプを作成した。
　このように製造されたＬＥＤランプに温度８５℃で１００時間、５０ｍＡの電流を流した。このときの結果を下記表１に示す。また、このときの前記各ＬＥＤランプにおける通電時間と順方向電圧の変化率との関係を図３に示す。

　このように、（１）のように不純物拡散抑制層の無い化合物半導体基板から製造されたＬＥＤランプに通電すると、接合界面の不純物が４元発光層へ拡散してしまい、これら不純物がキャリアを補償してしまう。このため、通電時間が長ければ長いほど順方向電圧が上昇してしまい、１００時間通電した場合には約６％も順方向電圧が上昇してしまった。
　しかし、（２）～（４）のように不純物拡散抑制層が形成された化合物半導体基板から製造されたＬＥＤランプに通電した場合は、接合界面における酸素、炭素等の不純物が拡散したとしても不純物拡散抑制層に捕獲されるため、４元発光層へと到達してしまうことはほとんどない。このため、１００時間通電した場合であっても、（２）では０．３％、（３）では０．１％しか順方向電圧は上昇せず、（４）では全く上昇しなかった。すなわち、順方向電圧の上昇が抑制され長時間に渡って安定した順方向電圧値を得ることができた。

　なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。上述の実施の形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様の効果を奏するものはいかなるものであっても、本発明の技術的範囲に包含されることは無論である。

Claims

　少なくとも、ｎ型ＧａＰ窓層上に（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｎ型クラッド層、（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐ（ただし、０＜ｘ′＜１，０＜ｙ′＜１）からなる活性層及び（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｐ型クラッド層が順次積層された４元発光層を有し、該４元発光層の、前記ｎ型ＧａＰ窓層側の主表面（第二主面）の反対側となる主表面（第一主面）上に、電流拡散層であるｐ型ＧａＰ層が積層された化合物半導体基板であって、
　前記ｎ型ＧａＰ窓層と前記４元発光層との間に、前記ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い、（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐ（ただし、０＜ｘ″＜ｘ＜１，０＜ｙ″＜１）からなる不純物拡散抑制層が形成されたものであることを特徴とする化合物半導体基板。
　
　前記（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰからなるｎ型クラッド層の組成を決定するｘの値の範囲が０．７≦ｘ＜１．０であり、前記（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐからなる不純物拡散抑制層の組成を決定するｘ″の値の範囲が０．５≦ｘ″＜０．７であることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体基板。
　
　前記不純物拡散抑制層は、膜厚が０．０１μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化合物半導体基板。
　
　前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の化合物半導体基板から製造されたことを特徴とする発光素子。
　
　少なくとも、ｎ型ＧａＡｓ基板上に（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｎ型クラッド層、（Ａｌ_ｘ′Ｇａ_１－ｘ′）_ｙ′Ｉｎ_１－ｙ′Ｐ（ただし、０＜ｘ′＜１，０＜ｙ′＜１）からなる活性層及び（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_ｙＩｎ_１－ｙＰ（ただし、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）からなるｐ型クラッド層を順次積層した４元発光層をエピタキシャル成長させる工程と、
　前記４元発光層の、前記ｎ型ＧａＡｓ基板側と反対側となる主表面（第一主面）上に、電流拡散層としてｐ型ＧａＰ層をエピタキシャル成長させる工程と、
　前記４元発光層からｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と、
　該ｎ型ＧａＡｓ基板が除去された側の前記４元発光層の主表面（第二主面）側にｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせる工程とを有する化合物半導体基板の製造方法において、
　前記ｎ型ＧａＡｓ基板上に、前記４元発光層をエピタキシャル成長させる前に前記ｎ型クラッド層よりもＡｌ組成の低い、（Ａｌ_ｘ″Ｇａ_１－ｘ″）_ｙ″Ｉｎ_１－ｙ″Ｐ（ただし、０＜ｘ″＜ｘ＜１，０＜ｙ″＜１）からなる不純物拡散抑制層を積層し、その後該不純物拡散抑制層上に前記４元発光層をエピタキシャル成長させるか、または前記４元発光層の第二主面側に、前記ｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせる前に前記不純物拡散抑制層を積層することによって、前記貼り合わせ工程において、前記不純物拡散抑制層とｎ型ＧａＰ窓層を貼り合わせ、前記ｎ型ＧａＰ窓層と前記４元発光層との間に前記不純物拡散抑制層が形成された化合物半導体基板を製造することを特徴とする化合物半導体基板の製造方法。