特許 6750342 発光素子の製造方法及び発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6750342

(24)【登録日】2020年8月17日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】発光素子の製造方法及び発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/30 20100101AFI20200824BHJP

   H01L 33/16 20100101ALI20200824BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/30

   H01L33/16

   H01L21/205

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-125581(P2016-125581)

(22)【出願日】2016年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-228725(P2017-228725A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2018年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】石崎 順也

【審査官】 大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０３８１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００４６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０８０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００４１８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−０５８９０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００ − ５／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層が順次積層された発光層を有し、前記活性層は前記活性層よりバンドギャップの大きい多重障壁層で前記活性層を挟んだ多重活性層構造を有する発光素子の製造方法であって、
結晶方位が（１１Ｘ）のＧａＡｓ基板上（Ｘ＝１〜７）に、２００℃以下のＭＢＥ法又はＣＢＥ法によりＣｄＳ結晶又はＣｄＳｅ結晶を０．０１〜１μｍの厚さで成長させ、前記成長したＣｄＳ結晶又はＣｄＳｅ結晶上に前記発光層をエピタキシャル成長させることを特徴とする発光素子の製造方法。

【請求項2】

（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層が順次積層された発光層を有する発光素子であって、
前記活性層は前記活性層よりバンドギャップの大きい多重障壁層で前記活性層を挟んだ多重活性層構造を有し、前記発光層がウルツ鉱構造であることを特徴とする発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子の製造方法及び発光素子に関し、特に緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高い発光素子及び発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＡｌＧａＩｎＰ系発光素子は黄緑色〜赤色に渡って発光する発光素子である。このようなＡｌＧａＩｎＰ系発光素子としては例えば以下のようにして製造する。

【0003】

図７に示すように、まず、ＧａＡｓ（００１）基板４１上に、バッファ層４３を介して、機能層たるダブルヘテロ（ＤＨ）層（発光層４７）を形成する。発光層４７は下部クラッド層（ｎ型クラッド層４４）、活性層４５、上部クラッド層（ｐ型クラッド層４６）から構成される。

【0004】

ｎ型クラッド層４４及びｐ型クラッド層４６は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．６≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）の組成が選択され、厚さは０．５〜２．０μｍ（好ましくは１．０μｍ前後）程度である。活性層４５は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．１５≦ｘ≦０．８，０．４≦ｙ≦０．６）から選択され、均一組成層あるいは活性層よりバンドギャップの大きい多重障壁層で活性層を挟んだ多重活性層構造が選択される。

【0005】

発光層４７上にはＧａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．４≦ｙ≦１．０）からなる緩衝層４８を成膜し、ＧａＰ層４９を５０μｍ以上成膜して、発光素子基板５２を作製する。ＧａＰ層４９は成長ではなく、直接接合等の方法で接合して形成しても良い。ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板４１及びバッファ層４３を除去して自立基板とし、図８に示すように、ｎ型クラッド層４４及びＧａＰ層４９部に第一電極５０及び第二電極５１を形成後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子５００としたものがある（例えば、特許文献１）。

【0006】

または、図９に示すように、ｎ型クラッド層４４の一部を切り欠いてｐ型クラッド層４６もしくはＧａＰ層４９部を露出させ、この露出部とｎ型クラッド層４４に第二電極５１及び第一電極５０を形成後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子６００としたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−２９６７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、このような発光素子において橙色より短波長になると急速に発光効率が低下し、黄緑色付近では暗い発光素子しか実現していないという問題がある。

【0009】

これは、緑色の発光波長では、間接遷移領域になるため、実用に耐えうる発光効率が得られないためである。また、ＩｎＧａＮ系でもＩｎ組成が高くできないため、同様に高効率緑色発光の発光素子は実現していない。

【0010】

ここで、ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、基本的には閃亜鉛鉱構造を有し、緑色発光領域では間接遷移型になる。

【0011】

一方、ＩｎＧａＮ系材料は、緑色発光を実現するためには高濃度のＩｎを入れる必要があるが、ＩｎＧａＮ系は良好な結晶を得るために、そもそもＡｌＧａＩｎＰ系より高温成長が必要であり、十分なＩｎ組成を有する低温域では結晶性が大幅に低下する。そのため、高Ｉｎ組成で高結晶性は実現できていない。

【0012】

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高い発光素子及び発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明によれば、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層が順次積層された発光層を有する発光素子の製造方法であって、
前記発光層を、ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶上にエピタキシャル成長させることを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。

【0014】

このようにＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶上に発光層をエピタキシャル成長させることで、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料を得ることができる。ウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料は直接遷移型であるため、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子を得ることができる。

【0015】

このとき、前記ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶を、ＧａＡｓ基板上に前記ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶をＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）またはＣＢＥ法（化学線エピタキシー法）で成長させたものとすることが好ましい。

【0016】

このようにすれば、比較的容易かつ安価にウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる発光素子を製造することができる。

【0017】

また本発明によれば、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層が順次積層された発光層を有する発光素子であって、
前記発光層がウルツ鉱構造であることを特徴とする発光素子を提供する。

【0018】

このような発光層がウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるものであれば、ウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料は直接遷移型であるため、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子とすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の発光素子の製造方法及び発光素子であれば、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の発光素子の製造方法の第一及び第二の実施形態において作製する発光素子基板の一例を示した概略図である。

【図2】本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態において製造する発光素子を示した概略図である。

【図3】本発明の発光素子の製造方法の第二の実施形態において製造する発光素子を示した概略図である。

【図4】本発明の発光素子の製造方法の第三及び第四の実施形態において作製する発光素子基板の一例を示した概略図である。

【図5】本発明の発光素子の製造方法の第三の実施形態において製造する発光素子を示した概略図である。

【図6】本発明の発光素子の製造方法の第四の実施形態において製造する発光素子を示した概略図である。

【図7】比較例１及び比較例２において作製した発光素子基板の一例を示した概略図である。

【図8】比較例１において製造した発光素子を示した概略図である。

【図9】比較例２において製造した発光素子を示した概略図である。

【図10】実施例１、３及び比較例１の結果を示したグラフである。

【図11】実施例２、４及び比較例２の結果を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記したような従来の発光素子において、橙色より短波長になると急速に発光効率が低下し、黄緑色付近では暗い発光素子しか実現していないという問題があった。

【0022】

そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶上に発光層をエピタキシャル成長させることで、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料を得ることができ、ウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料は直接遷移型であるため、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子を得ることができることに想到した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。

【0023】

まず、本発明の発光素子について、図２、３を参照して説明する。
図２に示すように、本発明の発光素子１００は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型クラッド層６が順次積層された発光層７を有する発光素子であって、発光層７がウルツ鉱構造である。

【0024】

発光素子１００の発光層７は、例えば、ＧａＰ層９の表面上に、Ｇａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．４≦ｙ≦１．０）の緩衝層８を介して設けられている。

【0025】

発光素子１００の発光層７のｎ型クラッド層４及びＧａＰ層９には、第一電極１０及び第二電極１１が設けられている。

【0026】

また、図３の本発明の発光素子２００に示すように、第一電極１０をｎ型クラッド層４上に形成し、発光層７のｎ型クラッド層４の一部を切り欠いてｐ型クラッド層６もしくはＧａＰ層９部を露出させ、この露出部に第二電極１１が設けられているものでもよい。

【0027】

このような本発明の発光素子であれば、発光層がウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、ウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料は直接遷移型であるため、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子とすることができる。

【0028】

（発光素子の製造方法の第一の実施形態）
次に、本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態について、図１、２を参照して説明する。

【0029】

まず、図１に示すように、ＧａＡｓ基板１を準備することができる。このＧａＡｓ基板１上に、ＭＢＥ法またはＣＢＥ法にて比較的低温（２００°以下、好ましくは１５０℃）にてＣｄＳ結晶２（ＣｄＳ層）を０．０１〜１μｍ（好ましくは０．０５μｍ）を成長し、その上に機能層たるダブルヘテロ（ＤＨ）層（発光層７）を形成することができる。ここでＧａＡｓ基板の結晶方位は（１１Ｘ）（１≦Ｘ≦７）とすることが好ましい。このような結晶方位とすることで、閃亜鉛鉱構造の結晶構造が準安定状態であるウルツ鉱構造に変位しやすくなる。また、このような面は表面エネルギーが高いため、安定状態、準安定状態どちらの結晶構造も、成長条件によって選択可能な面とすることができる。

【0030】

このようにすれば、比較的容易かつ安価にウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる発光素子を製造することができる。

【0031】

このとき、発光層７をウルツ鉱構造とすることができれば、発光層７とＣｄＳ結晶２との間に必要に応じてバッファ層３等の所望の層を設けてもよい。

【0032】

発光層７は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層４（下部クラッド層）、活性層５、ｐ型クラッド層６（上部クラッド層）が順次積層される。

【0033】

このとき、ｎ型クラッド層４及びｐ型クラッド層６は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．６≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）の組成が選択されることが好ましく、厚さは０．５〜２．０μｍ（好ましくは１．０μｍ前後）程度とすることができる。

【0034】

また、活性層５は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．１５≦ｘ≦０．８，０．４≦ｙ≦０．６）から選択されることが好ましく、均一組成層あるいは活性層よりバンドギャップの大きい多重障壁層で活性層を挟んだ多重活性層構造が選択される。

【0035】

そして、発光層７上には、例えば、Ｇａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．４≦ｙ≦１．０）からなる緩衝層８を成膜し、該緩衝層８上にＧａＰ層９を５０μｍ以上成膜して、発光素子基板１２を作製することができる。ＧａＰ層９は成長ではなく、直接接合等の方法で接合して形成しても良い。

【0036】

そして、図２に示すように、例えば、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板１、ＣｄＳ結晶２及びバッファ層３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層４及びＧａＰ層９部に第一電極１０及び第二電極１１を形成することができる。その後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子１００とすることができる。

【0037】

（発光素子の製造方法の第二の実施形態）
次に、本発明の発光素子の製造方法の第二の実施形態について、図１、３を参照して説明する。

【0038】

まず、上記第一の実施形態と同様にして図１に示すような発光素子基板１２を作製することができる。その後、図３に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板１、ＣｄＳ結晶２及びバッファ層３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層４部の一部を切り欠いてｐ型クラッド層６もしくはＧａＰ層９部を露出させ、この露出部とｎ型クラッド層４部に第二電極１１及び第一電極１０を形成することができる。その後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子２００とすることができる。

【0039】

（発光素子の製造方法の第三の実施形態）
次に、本発明の発光素子の製造方法の第三の実施形態について、図４、５を参照して説明する。

【0040】

まず、図４に示すように、ＧａＡｓ基板２１を準備することができる。このＧａＡｓ基板２１上に、ＭＢＥ法またはＣＢＥ法にて比較的低温（２００°以下、好ましくは１５０℃）にてＣｄＳｅ結晶２２（ＣｄＳｅ層）を０．０１〜１μｍ（好ましくは０．０５μｍ）を成長し、その上に機能層たるダブルヘテロ（ＤＨ）層（発光層２７）を形成することができる。ここでＧａＡｓ基板の結晶方位は（１１Ｘ）（１≦Ｘ≦７）とすることが好ましい。このような結晶方位とすることで、閃亜鉛鉱構造の結晶構造が準安定状態であるウルツ鉱構造に変位しやすくなる。また、このような面は表面エネルギーが高いため、安定状態、準安定状態どちらの結晶構造も、成長条件によって選択可能な面とすることができる。

【0041】

このようにすれば、比較的容易かつ安価にウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる発光素子を製造することができる。

【0042】

このとき、発光層２７をウルツ鉱構造とすることができれば、発光層２７とＣｄＳｅ結晶２２との間に必要に応じてバッファ層２３等の所望の層を設けてもよい。

【0043】

発光層２７は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）からなるｎ型クラッド層２４（下部クラッド層）、活性層２５、ｐ型クラッド層２６（上部クラッド層）が順次積層される。

【0044】

このとき、ｎ型クラッド層２４及びｐ型クラッド層２６は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．６≦ｘ≦１．０，０．４≦ｙ≦０．６）の組成が選択されることが好ましく、厚さは０．５〜２．０μｍ（好ましくは１．０μｍ前後）程度とすることができる。

【0045】

また、活性層２５は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．１５≦ｘ≦０．８，０．４≦ｙ≦０．６）から選択されることが好ましく、均一組成層あるいは活性層よりバンドギャップの大きい多重障壁層で活性層を挟んだ多重活性層構造が選択される。

【0046】

そして、発光層２７上には、例えば、Ｇａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．４≦ｙ≦１．０）からなる緩衝層２８を成膜し、該緩衝層２８上にＧａＰ層２９を５０μｍ以上成膜して、発光素子基板３２を作製することができる。ＧａＰ層２９は成長ではなく、直接接合等の方法で接合して形成しても良い。

【0047】

そして、図５に示すように、例えば、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板２１、ＣｄＳｅ結晶２２、及びバッファ層２３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層２４及びＧａＰ層２９部に第一電極３０及び第二電極３１を形成することができる。その後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子３００とすることができる。

【0048】

（発光素子の製造方法の第四の実施形態）
次に、本発明の発光素子の製造方法の第四の実施形態について、図４、６を参照して説明する。

【0049】

まず、上記第一の実施形態と同様にして図４に示すような発光素子基板３２を作製することができる。その後、図６に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板２１、ＣｄＳｅ結晶２２及びバッファ層２３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層２４部の一部を切り欠いてｐ型クラッド層２６もしくはＧａＰ層２９部を露出させ、この露出部とｎ型クラッド層２４部に第二電極３１及び第一電極３０を形成することができる。その後、ウェハを分割するダイス加工を行い、発光素子４００とすることができる。

【0050】

以上説明したような本発明の発光素子の製造方法であれば、ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶上に発光層をエピタキシャル成長させることで、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料を得ることができる。ウルツ鉱構造ＡｌＧａＩｎＰ系材料は直接遷移型であるため、緑色〜黄緑色領域において、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子を得ることができる。

【実施例】

【0051】

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0052】

（実施例１）
図１、２に示すような本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態に基づいて、発光素子１００を製造した。

【0053】

まず、図１に示すように、ＧａＡｓ（１１１）基板１を準備し、このＧａＡｓ（１１１）基板１上にＭＢＥ法で１５０℃にてＣｄＳ結晶２を０．０５μｍ成長し出発基板とした。

【0054】

ＣｄＳ結晶２上に、バッファ層３を介して、機能層たるダブルヘテロ層（発光層７）をＭＯＶＰＥ法にて形成した。発光層７は、ｎ型クラッド層４（下部クラッド層）、活性層５、ｐ型クラッド層６（上部クラッド層）を順次積層したものとした。

【0055】

ｎ型クラッド層４として、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層を０．７μｍ（ドーピング濃度３．０Ｅ＋１７／ｃｍ^３）、ｎ型Ａｌ_０．６ＧａＩｎＰ層０．３μｍ（ドーピング濃度１．０Ｅ＋１７／ｃｍ^３）の２層構造とした。

【0056】

活性層５は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．１５≦ｘ≦０．８，０．４≦ｙ≦０．６）から選択され、波長によって組成ｘ及びｙは変更した。活性層５は多重活性層とし、活性層及び障壁層の膜厚は求める波長により変更し、それぞれ４〜１２ｎｍの範囲で波長に合わせて調整した。波長は５６０ｎｍ、５７０ｎｍ、５８０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６０５ｎｍ、６１０ｎｍ、６１５ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎｍの１２種類とした。

【0057】

ｐ型クラッド層６として、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層を０．１μｍ（ドーピング濃度１．０Ｅ＋１７／ｃｍ^３）、ｐ型Ａｌ_０．６ＧａＩｎＰ層０．９μｍ（ドーピング濃度３．０Ｅ＋１７／ｃｍ^３）の２層構造とした。

【0058】

発光層７上にはＧａＩｎＰの緩衝層８を成膜し、この緩衝層８上にＧａＰ層９をＭＯＶＰＥ法あるいはＨＶＰＥ法にて１００μｍ成膜して、発光素子基板１２を作製した。

【0059】

ＧａＰ層９形成後、図２に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板１、ＣｄＳ結晶２及びバッファ層３を除去して自立基板とし、ＧａＰ層９及びｎ型クラッド層４部に接する第二電極１１及び第一電極１０を形成した。このとき、ｎ型クラッド層４を光取り出し面とし、ｎ型クラッド層４の一部を被覆する第一電極１０、ＧａＰ層９を一様に被覆する第二電極１１を形成した。具体的には、第一電極１０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極１１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これらの電極形成後、ウェハを２５０μｍ□（２５０μｍ×２５０μｍ）に分割するダイス加工を行い発光素子１００とした。

【0060】

（実施例２）
図１、３に示すような本発明の発光素子の製造方法の第二の実施形態に基づいて、発光素子２００を製造した。

【0061】

まず、実施例１と同様にして図１に示すような発光素子基板１２を作製した。その後、図３に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板１、ＣｄＳ結晶２及びバッファ層３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層４部の一部を切り欠いてｐ型クラッド層６を露出させた。ｎ型クラッド層４上に第一電極１０、露出部に第二電極１１を形成した。第一電極１０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極１１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これら電極形成後、ウェハを３００μｍ□（３００μｍ×３００μｍ）に分割するダイス加工を行い、発光素子２００とした。

【0062】

（実施例３）
図４、５に示すような本発明の発光素子の製造方法の第三の実施形態に基づいて、発光素子３００を製造した。

【0063】

まず、ＧａＡｓ（１１１）基板２１を準備し、このＧａＡｓ（１１１）基板２１上にＭＢＥ法で１５０℃にてＣｄＳｅ結晶２２を０．０５μｍ成長し出発基板とした。

【0064】

ＣｄＳｅ結晶２２上に、バッファ層２３を介して、機能層たるダブルヘテロ層（発光層２７）をＭＯＶＰＥ法にて形成した。発光層２７は、ｎ型クラッド層２４（下部クラッド層）、活性層２５、ｐ型クラッド層２６（上部クラッド層）を実施例１と同様にして順次積層したものとした。

【0065】

発光層２７上にはＧａＩｎＰの緩衝層２８を成膜し、この緩衝層２８上にＧａＰ層２９をＭＯＶＰＥ法あるいはＨＶＰＥ法にて１００μｍ成膜して、発光素子基板３２を作製した。

【0066】

ＧａＰ層２９形成後、図５に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板２１、ＣｄＳｅ結晶２２及びバッファ層２３を除去して自立基板とした後、ＧａＰ層２９及びｎ型クラッド層２４部に接する第二電極３１及び第一電極３０を形成した。このとき、ｎ型クラッド層２４を光取り出し面とし、ｎ型クラッド層２４の一部を被覆する第一電極３０、ＧａＰ層２９を一様に被覆する第二電極３１を形成した。具体的には、第一電極３０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極３１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これらの電極形成後、ウェハを２５０μｍ□（２５０μｍ×２５０μｍ）に分割するダイス加工を行い発光素子３００とした。

【0067】

（実施例４）
図４、６に示すような本発明の発光素子の製造方法の第四の実施形態に基づいて、発光素子４００を製造した。

【0068】

まず、実施例３と同様にして図４に示すような発光素子基板３２を作製した。その後、図６に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板２１、ＣｄＳｅ結晶２２及びバッファ層２３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層２４部の一部を切り欠いてｐ型クラッド層２６を露出させた。ｎ型クラッド層２４上に第一電極３０、露出部に第二電極３１を形成した。第一電極３０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極３１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これら電極形成後、ウェハを３００μｍ□（３００μｍ×３００μｍ）に分割するダイス加工を行い、発光素子４００とした。

【0069】

（比較例１）
図７、８に示すような従来の発光素子の製造方法に基づいて、発光素子５００を製造した。

【0070】

まず、ＧａＡｓ（００１）基板４１を準備し、このＧａＡｓ（００１）基板４１上に、バッファ層４３を介して、機能層たるダブルヘテロ層（発光層４７）をＭＯＶＰＥ法にて形成した。発光層４７は、ｎ型クラッド層４４（下部クラッド層）、活性層４５、ｐ型クラッド層４６（上部クラッド層）を順次積層したものとした。

【0071】

このとき、活性層４５は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０．１５≦ｘ≦０．８，０．４≦ｙ≦０．６）から選択され、波長によって組成ｘ及びｙは変更した。活性層は多重活性層とし、活性層及び障壁層の膜厚は求める波長により変更し、それぞれ４〜１２ｎｍの範囲で波長に合わせて調整した。波長は５７０ｎｍ、５８０ｎｍ、５９０ｎｍ、６００ｎｍ、６０５ｎｍ、６１０ｎｍ、６１５ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６４０ｎｍ、６４５ｎｍの１１種類とした。ｎ型クラッド層４４及びｐ型クラッド層４６は、実施例１と同様とした。

【0072】

発光層４７上にはＧａＩｎＰの緩衝層４８を成膜し、この緩衝層４８上にＧａＰ層４９をＭＯＶＰＥ法あるいはＨＶＰＥ法にて１００μｍ成膜して、発光素子基板５２を作製した。

【0073】

ＧａＰ層４９形成後、図８に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板４１及びバッファ層４３を除去して自立基板とした後、ＧａＰ層４９及びｎ型クラッド層４４部に接する第二電極５１及び第一電極５０を形成した。このとき、ｎ型クラッド層４４を光取り出し面とし、ｎ型クラッド層４４の一部を被覆する第一電極５０、ＧａＰ層４９を一様に被覆する第二電極５１を形成した。具体的には、第一電極５０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極５１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これらの電極形成後、ウェハを２５０μｍ□（２５０μｍ×２５０μｍ）に分割するダイス加工を行い発光素子５００とした。

【0074】

（比較例２）
図７、９に示すような従来の発光素子の製造方法に基づいて、発光素子６００を製造した。

【0075】

まず、比較例１と同様にして図７に示すような発光素子基板５２を作製した。その後、図９に示すようにして、ウェットエッチング法によりＧａＡｓ基板４１及びバッファ層４３を除去して自立基板とし、ｎ型クラッド層４４部の一部を切り欠いてｐ型クラッド層４６を露出させた。ｎ型クラッド層４４上に第一電極５０、露出部に第二電極５１を形成した。第一電極５０はＢｅを含有するＡｕ電極であり、第二電極５１はＳｉ，Ｚｎ，Ｓを含有するＡｕ電極とし、それぞれの膜厚は１．５μｍとした。これら電極形成後、ウェハを３００μｍ□（３００μｍ×３００μｍ）に分割するダイス加工を行い、発光素子６００とした。

【0076】

実施例１〜４及び比較例１〜２で製造した発光素子について、素子輝度の各波長依存性を測定した。

【0077】

図１０には、比較例１と実施例１及び３の素子輝度の各波長依存性を示した。実施例１及び実施例３は比較例１に対して波長５６０〜６００ｎｍの範囲において輝度（発光効率）が高くなっているのが分かる。

【0078】

また、図１１に比較例２と実施例２及び４の素子輝度の各波長依存性を示した。図１１に示すように、実施例２及び実施例４は比較例２に対して波長５６０〜６００ｎｍの範囲において輝度（発光効率）が高くなっているのが分かる。

【0079】

このように、比較例１、２で製造した発光素子では、ＡｌＧａＩｎＰ系材料が閃亜鉛鉱構造を有すため、波長５６０〜６００ｎｍの範囲（緑色〜黄緑色領域）において発光効率が低下する。

【0080】

一方、実施例１〜４で製造した本発明の発光素子は、ＣｄＳ結晶またはＣｄＳｅ結晶上に発光層をエピタキシャル成長させることで、ウルツ鉱構造のＡｌＧａＩｎＰ系材料を得ることができるため、波長５６０〜６００ｎｍの範囲において発光効率が低下するのが抑制された、発光効率の高いＡｌＧａＩｎＰ系発光素子を得ることができた。

【0081】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0082】

１、２１…ＧａＡｓ基板、 ２…ＣｄＳ結晶、 ３、２３…バッファ層、
４、２４…ｎ型クラッド層、 ５、２５…活性層、 ６、２６…ｐ型クラッド層、
７、２７…発光層、 ８、２８…緩衝層、 ９、２９…ＧａＰ層、
１０、３０…第一電極、 １１、３１…第二電極、
１２、３２…発光素子基板、 ２２…ＣｄＳｅ結晶、
１００、２００、３００、４００…発光素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】