JP2000058904A - エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード - Google Patents
エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオードInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板とｎ型クラッド層との接合部付近でのｐ
型反転がなく、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留
りが高いエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに
発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層２、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層４を液相エピタキシャル法により
順次形成する際に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２中の
Ｃ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしてエピタキシャ
ルウェハを順次形成することにより、ピークＣ濃度がｎ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層２とｎ型ＧａＡｓ基板１との
接合部付近のＴｅ濃度より低くなるため、接合部付近で
ｐ型反転が生じなくなる。このようなエピタキシャルウ
ェハを用いることにより、光取出し面がｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ層３であり、しかも歩留りが高い発光ダイオードが得
られる。
型反転がなく、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留
りが高いエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに
発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層２、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層４を液相エピタキシャル法により
順次形成する際に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２中の
Ｃ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしてエピタキシャ
ルウェハを順次形成することにより、ピークＣ濃度がｎ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層２とｎ型ＧａＡｓ基板１との
接合部付近のＴｅ濃度より低くなるため、接合部付近で
ｐ型反転が生じなくなる。このようなエピタキシャルウ
ェハを用いることにより、光取出し面がｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ層３であり、しかも歩留りが高い発光ダイオードが得
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャルウ
ェハ及びその製造方法並びに発光ダイオードに関する。
ェハ及びその製造方法並びに発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】液相エピタキシャル法により製造される
ＧａＡｌＡｓ系赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）用のエピ
タキシャルウェハの構造は、光取出し面がｎ型層である
タイプが主流である。
ＧａＡｌＡｓ系赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）用のエピ
タキシャルウェハの構造は、光取出し面がｎ型層である
タイプが主流である。
【０００３】図２は従来のエピタキシャルウェハの断面
図である。
図である。
【０００４】このエピタキシャルウェハは、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板５の上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層６、ｐ型
ＧａＡｌＡｓ活性層７及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
８が順次形成されたものである。
ｓ基板５の上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層６、ｐ型
ＧａＡｌＡｓ活性層７及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
８が順次形成されたものである。
【０００５】この種のエピタキシャルウェハを多色発光
ディスプレイに用いる場合、赤色以外の他のＬＥＤの光
取出し面がｐ型層であり導電型が異なることから、光取
出し面がｐ型層であるタイプの需要も多い。
ディスプレイに用いる場合、赤色以外の他のＬＥＤの光
取出し面がｐ型層であり導電型が異なることから、光取
出し面がｐ型層であるタイプの需要も多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光取出
し面がｐ型層であるタイプ（ｎ型ＧａＡｓ基板の上に、
ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層
及びｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次形成したもの）
は、ｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層と
の接合部のｎ型制御が難しいため、製造上の歩留りが低
い。また、ｐ型ドーパントとして用いられるＺｎは、エ
ピタキシャル成長を行う温度（７００〜９００℃）にお
いて非常に拡散しやすい性質を有している。
し面がｐ型層であるタイプ（ｎ型ＧａＡｓ基板の上に、
ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層
及びｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次形成したもの）
は、ｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層と
の接合部のｎ型制御が難しいため、製造上の歩留りが低
い。また、ｐ型ドーパントとして用いられるＺｎは、エ
ピタキシャル成長を行う温度（７００〜９００℃）にお
いて非常に拡散しやすい性質を有している。
【０００７】そのため、ｐ型活性層及びｐ型クラッド層
溶液中のＺｎがｎ型基板及びｎ型クラッド層に拡散する
ためｎ型制御が難しくなっている。
溶液中のＺｎがｎ型基板及びｎ型クラッド層に拡散する
ためｎ型制御が難しくなっている。
【０００８】対策としては、ｎ型クラッド層のドーパン
トＴｅ量を増加することやｐ型活性層及びｐ型クラッド
層のＺｎ量を減少させることが検討されているが不十分
である。
トＴｅ量を増加することやｐ型活性層及びｐ型クラッド
層のＺｎ量を減少させることが検討されているが不十分
である。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、基板とｎ型クラッド層との接合部付近でのｐ型反転
がなく、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高
いエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダ
イオードを提供することにある。
し、基板とｎ型クラッド層との接合部付近でのｐ型反転
がなく、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高
いエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダ
イオードを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のエピタキシャルウェハの製造方法は、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望す
る発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性
層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相エピタキシャル
法により順次形成するダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハの製造方法において、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にして各層
を順次形成するものである。
に本発明のエピタキシャルウェハの製造方法は、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望す
る発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性
層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相エピタキシャル
法により順次形成するダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハの製造方法において、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にして各層
を順次形成するものである。
【００１１】本発明のエピタキシャルウェハは、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望す
る発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性
層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相エピタキシャル
法により順次形成したダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハにおいて、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ
濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以下にしたものである。
ａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望す
る発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性
層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相エピタキシャル
法により順次形成したダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハにおいて、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ
濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以下にしたものである。
【００１２】本発明の発光ダイオードは、ｎ型ＧａＡｓ
基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光
波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｐ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層が液相エピタキシャル法によ
り順次形成したダブルヘテロ構造のエピタキシャルウェ
ハにアノード電極及びカソード電極を設けた発光ダイオ
ードにおいて、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度
を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしたものである。
基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光
波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｐ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層が液相エピタキシャル法によ
り順次形成したダブルヘテロ構造のエピタキシャルウェ
ハにアノード電極及びカソード電極を設けた発光ダイオ
ードにおいて、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度
を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしたものである。
【００１３】本発明によれば、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしてエピ
タキシャルウェハを順次形成することにより、ピークＣ
濃度がｎ型クラッド層と基板との接合部付近のＴｅ濃度
より低くなるため、接合部付近でｐ型反転が生じなくな
る。このようなエピタキシャルウェハを用いることによ
り、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高い発
光ダイオードが得られる。
ド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3以下にしてエピ
タキシャルウェハを順次形成することにより、ピークＣ
濃度がｎ型クラッド層と基板との接合部付近のＴｅ濃度
より低くなるため、接合部付近でｐ型反転が生じなくな
る。このようなエピタキシャルウェハを用いることによ
り、光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高い発
光ダイオードが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１５】本発明者らは、ｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層との接合部でｐ型反転層が発生す
る原因は、Ｚｎ拡散だけでなく、ｎ型クラッド層中に含
まれる不純物Ｃ（カーボン）が関与していることが分か
った。
ａＡｌＡｓクラッド層との接合部でｐ型反転層が発生す
る原因は、Ｚｎ拡散だけでなく、ｎ型クラッド層中に含
まれる不純物Ｃ（カーボン）が関与していることが分か
った。
【００１６】図３はｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層との接合部付近のＣ濃度ＳＩＭＳ（Second
ary Ion Mass Spectroscopy:二次イオン質量分析）測定
結果を示す図である。同図において横軸が深さを示し、
縦軸が濃度を示す。
ｓクラッド層との接合部付近のＣ濃度ＳＩＭＳ（Second
ary Ion Mass Spectroscopy:二次イオン質量分析）測定
結果を示す図である。同図において横軸が深さを示し、
縦軸が濃度を示す。
【００１７】液相エピタキシャル成長に用いる成長治具
はグラファイトでできているため、自然にＣは溶液中に
含まれてしまう。そのためＣはエピタキシャル層中にも
含まれてしまうが、そのピーク濃度は２×１０18ｃｍ-3
以上の高濃度である。
はグラファイトでできているため、自然にＣは溶液中に
含まれてしまう。そのためＣはエピタキシャル層中にも
含まれてしまうが、そのピーク濃度は２×１０18ｃｍ-3
以上の高濃度である。
【００１８】通常、ｎ型クラッド層の基板接合部付近の
Ｔｅ濃度は０．５〜１．０×１０18ｃｍ-3であるため、
ｐ型不純物であるＣがそれ以上含まれた場合、ｎ型クラ
ッド層がｐ型クラッド層に反転してしまう。
Ｔｅ濃度は０．５〜１．０×１０18ｃｍ-3であるため、
ｐ型不純物であるＣがそれ以上含まれた場合、ｎ型クラ
ッド層がｐ型クラッド層に反転してしまう。
【００１９】したがって、ｎ型クラッド層中の不純物Ｃ
濃度は、ｎ型クラッド層のＴｅ濃度より低くなければな
らない。すなわち、ｎ型クラッド層と基板との接合部付
近のＴｅ濃度は０．５〜１．０×１０18ｃｍ-3以下でな
ければならない。
濃度は、ｎ型クラッド層のＴｅ濃度より低くなければな
らない。すなわち、ｎ型クラッド層と基板との接合部付
近のＴｅ濃度は０．５〜１．０×１０18ｃｍ-3以下でな
ければならない。
【００２０】なお、ｎ型クラッド層と基板との接合部付
近のＴｅ濃度を１×１０18ｃｍ-3以上にした場合、発光
出力が極端に低下する。
近のＴｅ濃度を１×１０18ｃｍ-3以上にした場合、発光
出力が極端に低下する。
【００２１】
【実施例】図１は本発明のエピタキシャルウェハの製造
方法を適用したエピタキシャルウェハの断面図である。
方法を適用したエピタキシャルウェハの断面図である。
【００２２】このようなエピタキシャルウェハは以下の
ようにして製造した。
ようにして製造した。
【００２３】エピタキシャル成長治具（図示せず）は、
ＰＢＮコーティングを施したグラファイト治具を用い
た。ｎ型ＧａＡｓ基板１とエピタキシャル層の原料であ
るＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅをエピタキシャル
成長治具にセットし、液相エピタキシャル成長装置内に
設置した。
ＰＢＮコーティングを施したグラファイト治具を用い
た。ｎ型ＧａＡｓ基板１とエピタキシャル層の原料であ
るＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅをエピタキシャル
成長治具にセットし、液相エピタキシャル成長装置内に
設置した。
【００２４】水素気流中でｎ型ＧａＡｓ基板１をエピタ
キシャル成長治具ごと約９００℃に加熱して３時間保持
した後、約７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させ
た。降温中にｎ型ＧａＡｓ基板１を順次成長溶液に接触
させ、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２、ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４を順次液相
エピタキシャル成長させた。なお、ｎ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層と基板との接合部付近のＴｅ濃度は、１×１０
18ｃｍ-3になるように条件を定めて成長させた。
キシャル成長治具ごと約９００℃に加熱して３時間保持
した後、約７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させ
た。降温中にｎ型ＧａＡｓ基板１を順次成長溶液に接触
させ、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２、ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４を順次液相
エピタキシャル成長させた。なお、ｎ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層と基板との接合部付近のＴｅ濃度は、１×１０
18ｃｍ-3になるように条件を定めて成長させた。
【００２５】得られたエピタキシャルウェハの半面を用
いて、基板界面付近のＣ濃度ＳＩＭＳ測定を行った。エ
ピタキシャルウェハの残りの半面には、アノード電極及
びカソード電極を形成し、ダイシングによりチップに分
割した。分割したチップは、ステムに取付けられた後エ
ポキシ樹脂でコートして発光ダイオードにした。
いて、基板界面付近のＣ濃度ＳＩＭＳ測定を行った。エ
ピタキシャルウェハの残りの半面には、アノード電極及
びカソード電極を形成し、ダイシングによりチップに分
割した。分割したチップは、ステムに取付けられた後エ
ポキシ樹脂でコートして発光ダイオードにした。
【００２６】なお、比較例としてＰＢＮコーティングを
施していない、通常使用されるグラファイト治具を用い
て、上述した条件と同様の条件でエピタキシャルウェハ
を作製し、同様に半面を用いてＣ濃度ＳＩＭＳ測定を行
い、残りの半面で発光ダイオードを作製した。
施していない、通常使用されるグラファイト治具を用い
て、上述した条件と同様の条件でエピタキシャルウェハ
を作製し、同様に半面を用いてＣ濃度ＳＩＭＳ測定を行
い、残りの半面で発光ダイオードを作製した。
【００２７】表１は本実施例と比較例との電流−電圧特
性不良発生率とｎ型クラッド層のピークＣ濃度を示す表
である。
性不良発生率とｎ型クラッド層のピークＣ濃度を示す表
である。
【００２８】
【表１】
【００２９】同表より、本実施例のエピタキシャルウェ
ハを用いて発光ダイオードを製造すると、従来のエピタ
キシャルウェハを用いた発光ダイオードと比較して、不
良発生率が１／３０と少ないことが分かる。これは、ピ
ークＣ濃度がｎ型クラッド層と基板との接合部付近のＴ
ｅ濃度より低いため、接合部付近でｐ型反転が生じなく
なったためである。
ハを用いて発光ダイオードを製造すると、従来のエピタ
キシャルウェハを用いた発光ダイオードと比較して、不
良発生率が１／３０と少ないことが分かる。これは、ピ
ークＣ濃度がｎ型クラッド層と基板との接合部付近のＴ
ｅ濃度より低いため、接合部付近でｐ型反転が生じなく
なったためである。
【００３０】以上において本実施例ではダブルヘテロ構
造のエピタキシャルウェハについて説明したが、ダブル
ヘテロ構造のエピタキシャルウェハからＧａＡｓ基板を
除去して作られる裏面反射型の発光ダイオードにも適用
できる。
造のエピタキシャルウェハについて説明したが、ダブル
ヘテロ構造のエピタキシャルウェハからＧａＡｓ基板を
除去して作られる裏面反射型の発光ダイオードにも適用
できる。
【００３１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３２】ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度
を、１．０×１０18ｃｍ-3以下にすることにより、基板
とｎ型クラッド層との接合部付近でのｐ型反転がなく、
光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高いエピタ
キシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード
の提供を実現することができる。
を、１．０×１０18ｃｍ-3以下にすることにより、基板
とｎ型クラッド層との接合部付近でのｐ型反転がなく、
光取出し面がｐ型層であり、しかも歩留りが高いエピタ
キシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード
の提供を実現することができる。
【図１】本発明のエピタキシャルウェハの製造方法を適
用したエピタキシャルウェハの断面図である。
用したエピタキシャルウェハの断面図である。
【図２】従来のエピタキシャルウェハの断面図である。
【図３】図３はｎ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層との接合部付近のＣ濃度ＳＩＭＳ測定結果を示
す図である。
ラッド層との接合部付近のＣ濃度ＳＩＭＳ測定結果を示
す図である。
【符号の説明】 １ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ３ ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層 ４ ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA41 CA04 CA12 CA35 CA36 CA49 CA53 CA57 CA63 CA67 CA76 CB15 DA19 DA44 FF01 FF06
Claims (3)
- 【請求項１】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比の
ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
を液相エピタキシャル法により順次形成するダブルヘテ
ロ構造のエピタキシャルウェハの製造方法において、上
記ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度を１．０×１
０18ｃｍ-3以下にして上記各層を順次形成するエピタキ
シャルウェハの製造方法。 - 【請求項２】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比の
ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
を液相エピタキシャル法により順次形成したダブルヘテ
ロ構造のエピタキシャルウェハにおいて、上記ｎ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ-3
以下にしたことを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 【請求項３】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比の
ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
が液相エピタキシャル法により順次形成したダブルヘテ
ロ構造のエピタキシャルウェハにアノード電極及びカソ
ード電極を設けた発光ダイオードにおいて、上記ｎ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層中のＣ濃度を１．０×１０18ｃｍ
-3以下にしたことを特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22174198A JP2000058904A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22174198A JP2000058904A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058904A true JP2000058904A (ja) | 2000-02-25 |
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-
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|---|---|---|---|---|
| JP2001308376A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ |
| JP4570728B2 (ja) * | 2000-04-24 | 2010-10-27 | 昭和電工株式会社 | 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ |
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