DE112009001014T5 - AlxGa(1-x)As-Substrat, Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, Infrarot-LED, Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)AS-Substrats, Verfahren zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs - Google Patents

AlxGa(1-x)As-Substrat, Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, Infrarot-LED, Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)AS-Substrats, Verfahren zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs Download PDF

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Kenichi Itami Miyahara
Hiroyuki Kitabayashi
Koji Itami Katayama
Tomonori Itami Morishita
Tatsuya Itami Moriwake
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Abstract

AlxGa(1-x)As-Substrat, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) mit einer Hauptoberfläche und auf der Rückseite gegenüber der Hauptoberfläche mit einer Rückfläche versehen ist; wobei das AlxGa(1-x)As-Substrat dadurch gekennzeichnet ist, dass:
in der AlxGa(1-x)As-Schicht der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf AlxGa(1-x)As-Substrate, auf Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs und auf Infrarot-LEDs und auf Verfahren zur Herstellung von AlxGa( 1-x)As-Substraten, Verfahren zur Herstellung von Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs.
  • Stand der Technik
  • LEDs (Leuchtdioden), die Verbundhalbleiter von AlxGa(1-x)As (0 ≤ x ≤ 1) – nachstehend auch als ”AlGaAs” (Aluminium-Gallium-Arsenid) bezeichnet – ausnutzen, werden als Infrarotlichtquellen umfangreich verwendet. Infrarot-LEDs als Infrarotlichtquellen werden in solchen Anwendungen wie optischen Kommunikationen und drahtloser Übertragung verwendet, in denen zusammen mit der Steigerung des übertragenen Datenvolumens und dem Trend zu Übertragungsabständen mit längerer Entfernung Anforderungen an eine verbesserte Ausgangsleistung von den Infrarot-LEDs aufgekommen sind.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung von solchen Infrarot-LEDs ist in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002-335008 (Patentreferenz 1) offenbart. Die Implementierung der folgenden Prozessschritte ist in dieser Patentreferenz 1 dargelegt. Anfangs wird insbesondere ein AlxGa(1-x)As-Trägersubstrat auf einem GaAs-Substrat (Galliumarsenid-Substrat) durch Flüssigphasen-Epitaxie (LPE) ausgebildet. An diesem Punkt ist der Mengenanteil von Al (Aluminium) im AlxGa(1-x)As-Trägersubstrat ungefähr gleichmäßig. Anschließend werden Epitaxialschichten durch organometallische Gasphasen-Epitaxie (OMVPE) oder Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) ausgebildet.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002-335008
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der vorstehend angegebenen Patentreferenz 1 ist der Mengenanteil von Al im AlxGa(1-x)As-Trägersubstrat größtenteils gleichmäßig. Als Ergebnis von zweckbestimmten Forschungsanstrengungen entdeckten die vorliegenden Erfinder ein Problem bei Fällen, in denen der Al-Mengenanteil hoch ist, darin, dass die Eigenschaften von Infrarot-LEDs, die unter Verwendung von solchen AlxGa(1-x)As-Trägersubstraten hergestellt werden, sich verschlechtern. Als weiteres Ergebnis ihrer zweckbestimmten Forschungsanstrengungen entdeckten die vorliegenden Erfinder auch ein Problem in Fällen, in denen der Al-Mengenanteil niedrig ist, darin, dass das Durchlassvermögen der AlxGa(1-x)As-Trägersubstrate schlecht ist.
  • Dabei besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, AlxGa(1-x)As-Substrate, Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, Infrarot-LEDs, Verfahren zur Herstellung von AlxGa(1-x)As-Substraten, Verfahren zur Herstellung von Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs zur Verfügung zu stellen, wobei ein hohes Niveau an Durchlassvermögen aufrechterhalten wird, und durch die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen es sich erweist, dass die Vorrichtungen überlegene Eigenschaften aufweisen.
  • Lösung für das Problem
  • Als Ergebnis ihrer besonders konzentrierten Forschungsanstrengungen stellten die vorliegenden Erfinder nicht nur fest, dass die Eigenschaften von Infrarot-LEDs, die unter Verwendung der AlxGa(1-x)As-Trägersubstrate hergestellt werden, beeinträchtigt werden, wenn der Al-Mengenanteil hoch ist, sondern sie entdeckten auch die Ursache für das Problem. Aluminium besitzt nämlich eine Neigung, leicht zu oxidieren, weswegen eine Oxidschicht sich wahrscheinlich auf der Oberfläche eines AlxGa(1-x)As-Substrats bildet. Da die Oxidschicht Epitaxialschichten beeinträchtigt, die auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat gezüchtet werden, erweist es sich als ursächlicher Faktor, wodurch Defekte in die Epitaxialschichten eingeführt werden. Das Problem mit Defekten, die in Epitaxialschichten eingeführt werden, besteht darin, dass sie für die Eigenschaften von Infrarot-LEDs mit den Epitaxialschichten schädlich sind.
  • Unterdessen führten die Forschungsanstrengungen der vorliegenden Erfinder auch dazu, dass sie entdeckten, dass sich das Durchlassvermögen von AlxGa(1-x)As-Substraten verschlechtert, je niedriger der Mengenanteil von Al der Substrate ist.
  • Dabei ist ein AlxGa(1-x)As-Substrat der vorliegenden Erfindung ein AlxGa(1-x)As-Substrat, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) mit einer Hauptoberfläche und auf der Rückseite gegenüber der Hauptoberfläche mit einer Rückfläche versehen ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass in der AlxGa(1-x)As-Schicht der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche.
  • In dem eben beschriebenen AlxGa(1-x)As-Substrat enthält die AlxGa(1-x)As-Schicht vorzugsweise mehrere Lagen und der Mengenanteil x von Al in jeder der mehreren Lagen nimmt von der Ebene der Rückflächenseite der Schicht zur Ebene ihrer Hauptoberflächenseite verlaufend monoton ab.
  • Für das eben beschriebene AlxGa(1-x)As-Substrat ist vorzugsweise ein GaAs-Substrat ferner vorgesehen, das mit der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht in Kontakt steht.
  • Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer der vorliegenden Erfindung in einem Aspekt ist mit einem AlxGa(1-x)As-Substrat, wie in irgendeiner der vorangehenden Beschreibungen dargelegt, und einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst, versehen.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des eben beschriebenen einen Aspekts ist vorzugsweise der Mengenanteil x von Al in der Ebene des Epitaxialschichtkontakts mit der AlxGa(1-x)As-Schicht größer als der Mengenanteil x von Al in der Ebene des AlxGa(1-x)As-Schicht-Kontakts mit der Epitaxialschicht.
  • Eine Infrarot-LED der vorliegenden Erfindung in einem Aspekt ist versehen mit: einem in irgendeiner der vorangehenden Beschreibungen dargelegten AlxGa(1-x)As-Substrat; einer Epitaxialschicht; einer ersten Elektrode; und einer zweiten Elektrode. Die Epitaxialschicht ist auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet und umfasst eine aktive Schicht. Die erste Elektrode ist auf der Oberfläche der Epitaxialschicht ausgebildet. Die zweite Elektrode ist auf der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet. Bei AlxGa(1-x)As-Substraten einer Form, die mit einem GaAs-Substrat versehen ist, kann die zweite Elektrode auf der Rückfläche des GaAs-Substrats ausgebildet sein.
  • Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer der vorliegenden Erfindung in einem weiteren Aspekt ist versehen mit: einem AlxGa(1-x)As-Substrat, das nicht mit dem vorstehend erwähnten GaAs-Substrat versehen ist; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst; einer Bindemittelschicht, die auf einer Hauptoberfläche der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist; und einem Trägersubstrat, das über die Bindemittelschicht mit der Hauptoberfläche der Epitaxialschicht verbunden ist.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des weiteren Aspekts sind vorzugsweise die Bindemittelschicht und das Trägersubstrat Materialien, die elektrisch leitend sind.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des eben beschriebenen weiteren Aspekts ist vorzugsweise das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des vorangehenden weiteren Aspekts sind vorzugsweise eine elektrisch leitende Schicht und eine Reflexionsschicht, die zwischen der Bindemittelschicht und der Epitaxialschicht ausgebildet sind, ferner vorgesehen, wobei die elektrisch leitende Schicht in Bezug auf das Licht, das die aktive Schicht emittiert, transparent ist und die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des vorstehend beschriebenen weiteren Aspekts ist vorzugsweise die elektrisch leitende Schicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des vorangehenden weiteren Aspekts ist vorzugsweise die Reflexionsschicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des weiteren Aspekts ist vorzugsweise die Bindemittelschicht in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat haftend und ist ein transparentes Klebematerial, das das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des vorstehend beschriebenen weiteren Aspekts ist vorzugsweise die Bindemittelschicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen, Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des weiteren Aspekts ist vorzugsweise das Trägersubstrat eine transparente Basisplatte, die das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer des vorangehenden weiteren Aspekts ist vorzugsweise das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  • Eine Infrarot-LED der vorliegenden Erfindung in einem anderen Aspekt davon ist versehen mit: einem Epitaxialwafer des weiteren Aspekts; einer ersten Elektrode, die auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat ausgebildet ist; und einer zweiten Elektrode, die auf entweder dem Trägersubstrat oder der Epitaxialschicht ausgebildet ist.
  • Ein AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist mit einem Schritt zum Vorbereiten eines GaAs-Substrats und einem Schritt zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) mit einer Hauptoberfläche auf dem GaAs-Substrat durch Flüssigphasen-Epitaxie versehen. Dann wird in dem Schritt zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht die AlxGa(1-x)As-Schicht so gezüchtet, dass der Mengenanteil x von Al in der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem GaAs-Substrat größer ist als der Mengeanteil x von Al in der Hauptoberfläche.
  • Bei dem AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren wird im AlxGa(1-x)As-Schicht-Aufwachsschritt vorzugsweise die AlxGa(1-x)As-Schicht gezüchtet, die mehrere Lagen enthält, wobei der Mengenanteil x von Al von der Ebene entlang der Grenzfläche der Schicht mit dem GaAs-Substrat zur Ebene der Hauptoberflächenseite der Schicht verlaufend monoton abnimmt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren ist vorzugsweise ferner ein Schritt zum Entfernen des GaAs-Substrats vorgesehen.
  • Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem Aspekt davon zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers ist versehen mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch ein AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren, das in irgendeiner der vorangehenden Beschreibungen dargelegt ist; und einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch mindestens entweder OMVPE oder MBE oder ansonsten durch eine Kombination der zwei Verfahren.
  • Bei dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren im vorstehend beschriebenen einen Aspekt ist vorzugsweise der Mengenanteil x von Al in der Ebene des Epitaxialschichtkontakts mit der AlxGa(1-x)As-Schicht größer als der Mengenanteil x von Al in der Ebene des AlxGa(1-x)As-Schicht-Kontaks mit der Epitaxialschicht.
  • Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem Aspekt davon zur Herstellung einer Infrarot-LED ist versehen mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch ein AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren, wie in irgendeiner der vorangehenden Beschreibungen dargelegt; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch entweder OMVPE oder MBE, um einen Epitaxialwafer zu erhalten; einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode auf der Vorderseite des Epitaxialwafers; und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf entweder der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht oder der Rückfläche des GaAs-Substrats (bei AlxGa(1-x)As-Substraten einer Form, die mit einem GaAs-Substrat versehen ist).
  • Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem weiteren Aspekt davon zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers ist versehen mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch ein AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren, bei dem das vorstehend beschriebene GaAs-Substrat nicht vorgesehen ist; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch mindestens entweder OMVPE oder MBE; einem Schritt zum Zusammenkleben einer Hauptoberfläche der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht mit einem Trägersubstrat über eine Bindemittelschicht; und einem Schritt zum Entfernen des GaAs-Substrats.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt sind vorzugsweise die Bindemittelschicht und das Trägersubstrat Materialien, die elektrisch leitend sind.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt ist vorzugsweise das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung im weiteren Aspekt sind vorzugsweise eine elektrisch leitende Schicht und eine Reflexionsschicht, die zwischen der Bindemittelschicht und der Epitaxialschicht ausgebildet sind, ferner vorgesehen, wobei die elektrisch leitende Schicht in Bezug auf das Licht, das die aktive Schicht emittiert, elektrisch leitend ist und die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  • Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt davon zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs ist vorzugsweise die elektrisch leitende Schicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  • Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt davon zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs ist vorzugsweise die Reflexionsschicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  • In dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt ist vorzugsweise die Bindemittelschicht in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat haftend und ist ein transparentes Klebematerial, das das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  • Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt davon zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs ist vorzugsweise die Bindemittelschicht aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen, Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan besteht.
  • Bei dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt ist vorzugsweise das Trägersubstrat eine transparente Basisplatte, die das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  • Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in diesem weiteren Aspekt davon zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs ist vorzugsweise das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  • Eine Infrarot-LED der vorliegenden Erfindung in einem anderen Aspekt davon ist versehen mit: einem Schritt zur Herstellung eines Epitaxialwafers durch ein Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren im weiteren Aspekt; einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat; und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf entweder dem Trägersubstrat oder der Epitaxialschicht.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • AlxGa(1-x)As-Substrate, Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, Infrarot-LEDs, Verfahren zur Herstellung von AlxGa(1-x)As-Substraten, Verfahren zur Herstellung von Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs der vorliegenden Erfindung ermöglichen, dass ein hohes Niveau an Durchlassvermögen aufrecht erhalten wird, und ermöglichen, wenn Halbleitervorrichtungen hergestellt werden, dass Vorrichtungen überlegene Eigenschaften aufweisen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schnittdiagramm, das ein AlxGa(1-x)As-Substrat in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 2 ist ein Diagramm zum Erläutern des Mengenanteils x von Al in einer AlxGa(1-x)As-Schicht in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Diagramm zum Erläutern des Mengenanteils x von Al in einer AlxGa(1-x)As-Schicht in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Diagramm zum Erläutern des Mengenanteils x von Al in einer AlxGa(1-x)As-Schicht in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 5(A) bis (G) sind Diagramme zum Erläutern des Mengenanteils x von Al in einer AlxGa(1-x)As-Schicht in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 7 ist ein Schnittdiagramm, das ein GaAs-Substrat in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 8 ist ein Schnittdiagramm, das eine gezüchtete AlxGa(1-x)As-Schicht in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 9(A) bis (C) sind Diagramme zum Erläutern des Effekts in der Ausführungsart 1 der vorliegenden Erfindung des Versehens einer AlxGa(1-x)As-Schicht mit mehreren Lagen, in denen der Mengenanteil x von Al monoton abnimmt.
  • 10 ist ein Schnittdiagramm, das ein AlxGa(1-x)As-Substrat in der Ausführungsart 2 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 11 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats in der Ausführungsart 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 12 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 3 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 13 ist ein vergrößertes Schnittdiagramm, das eine aktive Schicht in der Ausführungsart 3 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 14 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers in der Ausführungsart 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 15 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 4 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 16 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung eines Epitaxialwafers in der Ausführungsart 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 17 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 5 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 18 ist ein Schnittdiagramm, das eine Infrarot-LED in der Ausführungsart 6 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 19 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-LED in der Ausführungsart 6 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 20 ist ein Schnittdiagramm, das eine Infrarot-LED in der Ausführungsart 7 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 21 ist ein Graph, der das Durchlassvermögen als Funktion des Mengenanteils x von Al in AlxGa(1-x)As-Schichten der Ausführungsform 1 aufträgt.
  • 22 ist ein Graph, der die Oberflächensauerstoffmenge als Funktion des Mengenanteils x von Al in AlxGa(1-x)As-Schichten der Ausführungsform 1 aufträgt.
  • 23 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsform 3 erläuternd umreißt.
  • 24 ist ein Diagramm, das die Lichtausbeute in der Ausführungsform 3 von einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer, der mit einer aktiven Schicht mit Mehrfachquantenmuldenstrukturen versehen ist, und von einem Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs mit Doppelheterostruktur darstellt.
  • 25 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsform 4 erläuternd umreißt.
  • 26 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Fensterschichtdicke und der Lichtausgangsleistung in der Ausführungsform 4 darstellt.
  • 27 ist ein Schnittdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel einer Infrarot-LED in der Ausführungsart 7 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 28 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 8 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 29 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers in der Ausführungsart 8 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 30 ist ein Schnittdiagramm, das eine Situation erläuternd umreißt, in der das Trägersubstrat in der Ausführungsart 8 der vorliegenden Erfindung gekittet wurde.
  • 31 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 9 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 32 ist ein Schnittdiagramm, das eine Situation erläuternd umreißt, in der das Trägersubstrat in der Ausführungsart 9 der vorliegenden Erfindung gekittet wurde.
  • 33 ist ein Schnittdiagramm, das einen Infrarot-LED-Epitaxialwafer in der Ausführungsart 10 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 34 ist ein Schnittdiagramm, das eine Situation erläuternd umreißt, in der das Trägersubstrat in der Ausführungsart 10 der vorliegenden Erfindung gekittet wurde.
  • 35 ist ein Schnittdiagramm, das eine Infrarot-LED in der Ausführungsart 11 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 36 ist ein Schnittdiagramm, das eine Infrarot-LED in der Ausführungsart 12 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 37 ist ein Schnittdiagramm, das eine Infrarot-LED in der Ausführungsart 13 der vorliegenden Erfindung erläuternd umreißt.
  • 38 ist ein Diagramm, das Ergebnisse der Messung der Emissionswellenlänge von einer Infrarot-LED in der Ausführungsform 6 aufträgt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Erläuterung von Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Zeichnungen durchgeführt.
  • Ausführungsart 1
  • Anfangs wird mit Bezug auf 1 eine Erläuterung eines AlxGa(1-x)As-Substrats in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 1 dargestellt, ist ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a mit einem GaAs-Substrat 13 und einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11, die auf dem GaAs-Substrat 13 ausgebildet ist, versehen.
  • Das GaAs-Substrat 13 weist eine Hauptoberfläche 13 und eine Rückfläche 13b auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 13a auf. Die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 weist eine Hauptoberfläche 11a und eine Rückfläche 11b auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 11a auf.
  • Das GaAs-Substrat 13 kann fehlorientiert sein oder nicht – beispielsweise kann es eine Hauptoberfläche 13a aufweisen, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber 15,8° oder weniger von einer {100}-Ebene geneigt ist. Es ist bevorzugt, dass das GaAs-Substrat 13 eine Hauptoberfläche 13a aufweist, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber 2° oder weniger von einer {100}-Ebene geneigt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das GaAs-Substrat 13 eine Oberfläche aufweist, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber 0,2° oder weniger von einer {100}-Ebene geneigt ist. Die Oberfläche des GaAs-Substrats 13 kann eine spiegelnde Oberfläche sein oder kann eine raue Oberfläche sein. (Selbstverständlich geben die Klammern ”{ }” eine Schar von Ebenen an.)
  • Die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 weist eine Hauptoberfläche 11a und auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 11a eine Rückfläche 11b auf. Die Hauptoberfläche 11a ist die Oberfläche auf der Rückseite von der Oberfläche, die mit dem GaAs-Substrat 13 in Kontakt steht. Die Rückfläche 11b ist die Oberfläche, die mit dem GaAs-Substrat 13 in Kontakt steht.
  • Die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist so ausgebildet, dass sie mit der Hauptoberfläche 13a des GaAs-Substrats 13 in Kontakt steht. Mit anderen Worten, das GaAs-Substrat 13 ist so ausgebildet, dass es mit der Rückfläche 11b der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in Kontakt steht.
  • In der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a. Selbstverständlich ist der Mengenanteil x der Molenbruch von Al, während der Mengenanteil (1 – x) der Molenbruch von Ga ist.
  • Dabei werden die Molenbrüche in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit Bezug auf 2 bis 5 erläutert.
  • In 2 bis 5 gibt die vertikale Achse die Position an, die in der Dickenrichtung von der Rückfläche zur Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 verläuft, während die horizontale Achse den Al-Mengenanteil x in jeder Position darstellt.
  • Wie in 2 gezeigt, nimmt bei der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 von der Rückfläche 11b zur Hauptoberfläche 11a verlaufend der Mengenanteil x von Al monoton ab. ”Nimmt monoton ab” bedeutet, dass von der Rückfläche 11b zur Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 verlaufend (Richtung in der Wachstumsrichtung) der Mengenanteil x konstant derselbe ist oder abnimmt, und dass im Vergleich zur Rückfläche 11b die Hauptoberfläche 11a dort liegt, wo der Mengenanteil x niedriger ist.
  • Mit anderen Worten, ”nimmt monoton ab” würde nicht einen Abschnitt umfassen, in dem der Mengenanteil x in der Wachstumsrichtung verlaufend zunimmt.
  • Wie in 3 bis 5 angegeben, kann die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mehrere Lagen umfassen (in 3 bis 5 umfasst sie zwei Lagen). Bei der in 3 dargestellten AlxGa(1-x)As-Schicht 11 nimmt in jeder Lage von der Seite der Rückfläche 11b zur Seite der Hauptoberfläche 11a verlaufend der Mengenanteil x von Al monoton ab. Bei der in 4 dargestellten AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist unterdessen der Mengenanteil x von Al in jeder Lage gleichmäßig, aber der Mengenanteil x von Al in der Lage entlang der Rückfläche 11b ist größer als in jener entlang der Hauptoberfläche 11a. Andererseits ist der Mengenanteil x von Al in der Lage entlang der Rückfläche 11b der in 5A dargestellten AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gleichmäßig, während der Mengenanteil x von Al in der Lage entlang der Hauptoberfläche 11a monoton abnimmt, wobei der Al-Mengenanteil x in der Lage entlang der Rückfläche 11b größer ist als der Al-Mengenanteil x entlang der Hauptoberfläche 11a. Zusammengefasst nimmt bei den in 4 und 5A dargestellten AlxGa(1-x)As-Schichten 11 insgesamt der Mengenanteil x von Al monoton ab.
  • Selbstverständlich ist der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 nicht auf das Vorangehende begrenzt und die Zusammensetzung kann beispielsweise wie in 5B–5G angegeben sein oder kann ebenso andere Beispiele sein. Die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist auch nicht auf die vorstehend beschriebenen Implementierungen begrenzt, die eine Lage oder zwei Lagen enthalten, sondern kann drei oder mehr Lagen enthalten, solange der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a.
  • Wenn das AlxGa(1-x)As-Substrat 10a in einer LED verwendet wird, nimmt die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 beispielsweise die Rolle einer Fensterschicht an, die Strom verbreitet und die Licht von der aktiven Schicht überträgt.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 6 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 6 und 7 angegeben, wird anfänglich ein GaAs-Substrat 13 vorbereitet (Schritt S1). Das GaAs-Substrat 13 kann fehlorientiert sein oder nicht – beispielsweise kann es eine Hauptoberfläche 13a aufweisen, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber nicht mehr als 15,8° von einer {100}-Ebene geneigt ist. Es ist bevorzugt, dass das GaAs-Substrat 13 eine Hauptoberfläche 13a aufweist, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber nicht mehr als 2° von einer {100}-Ebene geneigt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das GaAs-Substrat 13 eine Hauptoberfläche 13a aufweist, die eine {100}-Ebene ist oder die mehr als 0°, aber nicht mehr als 0,2° von einer {100}-Ebene geneigt ist.
  • Wie in 6 und 8 angegeben, wird als nächstes eine AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) 11 mit einer Hauptoberfläche 11a durch LPE auf dem GaAs-Substrat 13 gezüchtet (Schritt S2).
  • Durch Schritt S2 zum Züchten der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 wird eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11, in der der Mengenanteil x von Al in der Grenzfläche der Schicht mit dem GaAs-Substrat 13 (der Rückfläche 11b) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a, gezüchtet.
  • Das LPE-Verfahren ist nicht besonders begrenzt; ein Verfahren mit langsamer Kühlung oder mit Temperaturprofil kann verwendet werden. Selbstverständlich bezieht sich ”LPE” auf ein Verfahren zum Züchten des AlxGa(1-x)As-Kristalls (0 ≤ x ≤ 1) aus der Flüssigphase. Ein Verfahren mit ”langsamer Kühlung” ist ein Verfahren zum allmählichen Absenken der Temperatur einer Quellenmateriallösung, um den AlxGa(1-x)As-Kristall zu züchten. Ein ”Temperaturprofil”-Verfahren bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen eines Temperaturgradienten in einer Quellenmateriallösung zum Züchten des AlxGa(1-x)As-Kristalls.
  • Wenn eine Lage mit einem festen Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet werden soll, werden vorzugsweise Temperaturprofil-Verfahren und Verfahren mit langsamer Kühlung verwendet, während, wenn eine Lage, in der der Mengenanteil x von Al nach oben verlaufend (in der Wachstumsrichtung) abnimmt, gezüchtet werden soll, vorzugsweise eine langsame Kühlung verwendet wird. Die Verwendung einer langsamen Kühlung ist aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich der Volumenproduktivität und niedrigen Kosten besonders bevorzugt. Diese Verfahren können auch kombiniert werden.
  • Bei der LPE ist, da ein chemisches Gleichgewicht zwischen der flüssigen und der festen Phase ausgenutzt wird, die Wachstumsrate schnell. Deswegen kann eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit beträchtlicher Dicke schnell ausgebildet werden. Insbesondere wird eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Höhe H11 vorzugsweise von 10 µm bis 1000 µm, bevorzugter von 20 µm bis 140 µm, gezüchtet. (Die Höhe H11 ist in diesem Fall die minimale Dicke entlang der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in der Dickenrichtung.)
  • Eine weitere bevorzugte Bedingung besteht darin, dass das Verhältnis der Höhe H11 der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zur Höhe H13 des GaAs-Substrats 13 (H11/H13) beispielsweise 0,1 bis 0,5, bevorzugter 0,3 bis 0,5 ist. Dieser Bedingungsfaktor macht es möglich, das Auftreten einer Verzerrung in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11, die auf dem GaAs-Substrat 13 gezüchtet wurde, zu mildern.
  • Ferner kann die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 so gezüchtet werden, dass sie Dotierungsmaterialien vom p-Typ, wie z. B. Zink (Zn), Magnesium (Mg) und Kohlenstoff (C), und Dotierungsmaterialien vom n-Typ, wie beispielsweise Selen (Se), Schwefel (S) und Tellur (Te), enthält.
  • In dieser Weise erzeugt das Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE eine Zerklüftetheit in der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11, wie in 8 angegeben.
  • Als nächstes wird die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gewaschen (Schritt S3). In Schritt S3 wird das Waschen vorzugsweise unter Verwendung einer Alkalilösung durchgeführt. Eine Oxidationslösung wie z. B. Phosphorsäure oder Schwefelsäure kann jedoch auch verwendet werden. Die Alkalilösung enthält vorzugsweise Ammoniak und Wasserstoffperoxid. Das Waschen der Hauptoberfläche 11a mit einer Alkalilösung, die Ammoniak und Wasserstoffperoxid enthält, ätzt die Oberfläche, wodurch Verunreinigungen, die an der Hauptoberfläche 11a haften, dadurch, dass sie mit Luft in Kontakt war, entfernt werden können. Durch Steuern des Prozesses so, dass beispielsweise mit einer Ätzrate von 0,2 μm/min oder weniger nicht mehr als 0,2 µm von der Seite der Hauptoberfläche 11a geätzt werden, werden Verunreinigungen auf der Hauptoberfläche 11a verringert und gleichzeitig ist der Umfang des Ätzens geringfügig. Es sollte beachtet werden, dass Schritt S3 zum Waschen der Hauptoberfläche 11a weggelassen werden kann.
  • Als nächstes werden das GaAs-Substrat 13 und die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit Alkohol getrocknet. Dieser Schritt zum Trocknen kann jedoch weggelassen werden.
  • Als nächstes wird die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 poliert (Schritt S4). Das Verfahren zum Polieren ist nicht besonders begrenzt; mechanische Polier-, chemisch-mechanische Polier-, elektrolytische Polier- oder chemische Polierverfahren können verwendet werden, während hinsichtlich der Polierleichtigkeit mechanisches Polieren oder chemisches Polieren bevorzugt ist.
  • Die Hauptoberfläche 11a wird so poliert, dass die RMS-Rauheit der Hauptoberfläche 11a beispielsweise 0,05 nm oder weniger ist. Die RMS-Oberflächenrauheit ist vorzugsweise minimal. Hier bedeutet ”RMS-Rauheit” einen quadratischen Mittelwert der Rauheit der Oberfläche, wie durch JIS B00601 definiert – d. h., die Quadratwurzel des Mittelwerts der Quadrate des Abstandes (Abweichung) von einer Mittelungsebene zu einer Messebene. Es sollte beachtet werden, dass dieser Polierschritt S4 weggelassen werden kann.
  • Als nächstes wird die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gewaschen (Schritt S5). Da dieser Schritt 5 zum Waschen der Hauptoberfläche 11a derselbe wie Schritt 3 zum Waschen der Hauptoberfläche 11a vor dem Implementieren des Polierschritts 4 ist, wird eine Erläuterung des Schritts nicht wiederholt. Es sollte beachtet werden, dass dieser Waschschritt S5 weggelassen werden kann.
  • Als nächstes werden das GaAs-Substrat 13 und die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 vor dem Epitaxialwachstum unter Verwendung des AlxGa(1-x)As-Substrats 10a in einem H2-(Wasserstoff) und AsH3-(Arsin)Strom thermisch gereinigt. Selbstverständlich kann dieser thermische Reinigungsschritt weggelassen werden.
  • Das Implementieren der vorangehenden Schritte S1 bis S5 ermöglicht die Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a in der vorliegenden Ausführungsart, die in 1 dargestellt ist.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ist ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a in der vorliegenden Ausführungsart ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Hauptoberfläche 11a und auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 11a einer Rückfläche 11b versehen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a. Bezugnehmend auf diesen Aufbau wird dann ein GaAs-Substrat 13 geschaffen, das mit der Rückfläche 11b der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in Kontakt steht.
  • Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Schritt (Schritt S1) zum Vorbereiten eines GaAs-Substrats 13 und einem Schritt (Schritt S2) zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Hauptoberfläche 11a durch Flüssigphasenepitaxie auf dem GaAs-Substrat 13 versehen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt zum Züchten der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (Schritt S2) eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet wird, in der der Mengenanteil x von Al in der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem GaAs-Substrat 13 (in der Rückfläche 11b) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a.
  • Gemäß einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a und einem Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a in der vorliegenden Ausführungsart ist der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a. Die Anwesenheit von Aluminium, das eine Neigung zum Oxidieren hat, auf der Hauptoberfläche 11a kann daher auf einem Minimum gehalten werden. Und die Ausbildung einer Oxidschicht, die als Isolator wirken würde, auf der Oberfläche des AlxGa(1-x)As-Substrats 10a (der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in der vorliegenden Ausführungsart) kann daher eingeschränkt werden.
  • Insbesondere da die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE gezüchtet wird, wird Sauerstoff abgesehen von der Hauptoberfläche 11a unwahrscheinlich in den Schichtinnenbereich aufgenommen. Wenn Epitaxialschichten auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a gezüchtet werden, kann folglich verhindert werden, dass Defekte in die Epitaxialschichten eingeführt werden. Die Eigenschaften einer Infrarot-LED, die mit den Epitaxialschichten versehen ist, können folglich verbessert werden.
  • Wieder ist der Al-Mengenanteil x in der Hauptoberfläche 11a geringer als der Al-Mengenanteil x in der Rückfläche 11b. Die intensiven Forschungsanstrengungen der vorliegenden Erfinder brachten sie zu der Entdeckung, dass, je größer der Al-Mengenanteil x ist, desto besser das Durchlassvermögen des AlxGa(1-x)As-Substrats 10a ist. Und selbst wenn die Schicht viel Aluminium entlang der Rückfläche 11b enthält, kann, da die Zeitdauer, die sie auf der Oberfläche freiliegt, kurz ist, die Bildung irgendeiner Oxidschicht minimiert werden. Daher ermöglicht das Züchten eines AlxGa(1-x)As-Kristalls mit höherem Al-Mengenanteil x mit einem Abschnitt, wo die Oxidschichtbildung minimiert ist, dass das Durchlassvermögen verbessert wird.
  • In dieser Weise wird in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 der Mengenanteil x von Al entlang der Hauptoberfläche 11a niedriger gemacht, um die Vorrichtungseigenschaften zu verbessern, während der Mengenanteil x von Al entlang der Rückfläche 11b höher gemacht wird, um das Durchlassvermögen zu verbessern. Daher kann ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a verwirklicht werden, durch das ein hohes Niveau an Transparenz aufrechterhalten wird, und mit dem, wenn Vorrichtungen hergestellt werden, es sich erweist, dass die Vorrichtungen überlegene Eigenschaften aufweisen.
  • In dem vorstehend beschriebenen AlxGa(1-x)As-Substrat 10a enthält vorzugsweise, wie in 3 angegeben, die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mehrere Lagen und der Al-Mengenanteil x in jeder Lage nimmt von der Ebene der Seite der Rückfläche 11b zur Ebene der Seite der Hauptoberfläche 11a verlaufend monoton ab.
  • In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung des AlxGa(1-x)As-Substrats 10a wird vorzugsweise im Schritt zum Züchten der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (Schritt S2) eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet, die mehrere Lagen enthält, in denen der Mengenanteil x von Al von der Ebene entlang der Grenzfläche der Schicht mit dem GaAs-Substrat 13 (von der Rückfläche 11b) zur Ebene der Seite der Hauptoberfläche 11a der Schicht verlaufend monoton abnimmt.
  • Die vorliegenden Erfinder entdeckten, dass dies es möglich macht, eine Verzerrung zu mildern, die im AlxGa(1-x)As-Substrat 10a auftritt. Mit Bezug auf 9A bis 9C wird nachstehend eine Erläuterung der Gründe dafür durchgeführt. 9A stellt einen Fall dar, wie in 2 angegeben, in dem der Lagenabschnitt, in dem der Al-Mengenanteil x in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 monoton abnimmt, eine einzelne Lage ist. 9B stellt einen Fall dar, in dem in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 der Lagenabschnitt, in dem der Al-Mengenanteil x monoton abnimmt, wie in 3 angegeben, zwei Lagen ist. 9C stellt einen Fall dar, in dem der Lagenabschnitt, in dem der Al-Mengenanteil x in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 monoton abnimmt, drei Lagen ist.
  • In 9A–9C gibt die horizontale Achse die Position in der Dicke an, die von der Rückfläche 11b zur Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 verläuft, während die vertikale Achse den Al-Mengenanteil x in jeder Position in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 darstellt. Bei den in 9A–9C dargestellten AlxGa(1-x)As-Schichten 11 ist der Mengenanteil x von Al in den Rückflächen 11b und in den Hauptoberflächen 11a gleich.
  • In 9A–9C sind imaginäre Dreiecke durch einen Schnittpunkt (Punkt C) gebildet, an dem, wenn die höchste Position (Punkt A) entlang der Diagonalen y, die den Mengenanteil x von Al darstellt, nach unten verlängert wird, und die niedrigste Position (Punkt B) entlang der Diagonalen y nach links verlängert wird, sie sich schneiden. Die gesamte Oberfläche dieser Dreiecke ist die Spannung, die auf die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 aufgebracht wird. Eine Verzerrung tritt in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 wegen dieser Spannung auf.
  • Die vorliegenden Erfinder entdeckten, das eine Verzerrung in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 wahrscheinlicher erscheint, je größer der Abstand z zwischen dem geometrischen Zentrum G der Dreiecke und dem Zentrum entlang der Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist. Das geometrische Zentrum G ist in dem in 9A dargestellten Fall das geometrische Zentrum G des Dreiecks, das auf der Basis der Diagonalen y gebildet ist, während in den in 9B und 9C dargestellten Fällen es das Zentrum entlang einer Linie ist, die die geometrischen Zentren G1 bis G3 von Dreiecken verbindet, die auf der Basis der Diagonalen y gebildet sind. Das geometrische Zentrum G liegt dort, wo die kombinierte Kraft der zusammenaddierten Spannungen innerhalb der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 wirkt.
  • Wie in 9A–9C angegeben, gilt, je größer die Anzahl von Lagen ist, in denen der Mengenanteil x von Al monoton abnimmt, desto kürzer wird der Abstand z vom Zentrum entlang der Dicke zum Dickenpunkt, an dem das geometrische Zentrum G liegt, und desto weniger Verzerrung tritt folglich in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 auf. Daher mildert das Ausbilden von mehreren Lagen, in denen der Mengenanteil x von Al monoton abnimmt, die Verzerrung in einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a. Hierin sind bei den mehreren Dreiecken in den Figuren die maximalen und minimalen Werte des Mengenanteils x von Al und die Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gleich, aber sie müssen nicht notwendigerweise gleich sein: Sie sind in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie dem Durchlassvermögen, der Verzerrung und dem Zustand der Grenzflächen einstellbar.
  • Ausführungsart 2
  • Mit Bezug auf 10 wird eine Erläuterung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 10 dargestellt, ist ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Strukturaufbau versehen, der grundsätzlich derselbe wie jener eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a der Ausführungsart 1 ist, unterscheidet sich jedoch darin, dass es nicht mit einem GaAs-Substrat 13 versehen ist.
  • Insbesondere ist das AlxGa(1-x)As-Substrat 10b mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Hauptoberfläche 11a und auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 11a einer Rückfläche 11b versehen. In der AlxGa( 1-x)As-Schicht 11 ist dann der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a.
  • Es ist bevorzugt, dass die Dicke einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in der vorliegenden Ausführungsart dick genug ist, damit das AlxGa(1-x)As-Substrat 10b ein freistehendes Substrat ist. Eine solche Höhe H11 ist beispielsweise 70 µm oder mehr.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 11 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 11 angegeben, werden anfänglich in derselben Weise wie in der Ausführungsart 1 ein Schritt S1 zum Vorbereiten eines GaAs-Substrats 13, ein Schritt S2 zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE, ein Waschschritt S3 und ein Polierschritt S4 implementiert. Ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a, wie in 1 dargestellt, wird dadurch hergestellt.
  • Als nächstes wird das GaAs-Substrat 13 entfernt (Schritt S6). Für das Entfernungsverfahren kann ein Verfahren wie beispielsweise Polieren oder Ätzen verwendet werden. ”Polieren” bezieht sich auf die Verwendung eines Poliermittels wie z. B. Aluminiumoxid, kolloidales Siliciumdioxid oder Diamant in einer Schleifanlage, die mit Diamantschleifrädern ausgestattet ist, um das GaAs-Substrat 13 mechanisch abzuschleifen. ”Ätzen” bezieht sich auf das Ausführen einer Entfernung des GaAs-Substrats 13 unter Verwendung eines Ätzmittels, das durch optimales Mischen von beispielsweise Ammoniak, Wasserstoffperoxid usw. ausgewählt wird, so dass es eine langsame Ätzrate an AlxGa(1-x)As, aber eine schnelle Ätzrate an GaAs aufweist.
  • Als nächstes wird ein Waschschritt S5 in derselben Weise wie in der Ausführungsart 1 implementiert. Das Implementieren der vorangehenden Schritte S1, S2, S3, S4, S6 und S5 macht es möglich, ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b herzustellen, wie in 10 dargestellt.
  • Selbstverständlich sind abgesehen davon das AlxGa(1-x)As-Substrat 10b und sein Herstellungsverfahren ansonsten vom gleichen Aufbau wie das AlxGa(1-x)As-Substrat 10a und sein Herstellungsverfahren in der Ausführungsart 1; folglich werden identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung wird nicht wiederholt.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ist das AlxGa(1-x)As-Substrat 10b in der vorliegenden Ausführungsart ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Hauptoberfläche 11a und auf der Rückseite von der Hauptoberfläche 11a einer Rückfläche 11b versehen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a.
  • Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Schritt (Schritt S6) zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 versehen.
  • Gemäß einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b und einem Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b in der vorliegenden Ausführungsart kann ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, das nicht mit einem GaAs-Substrat 13 versehen ist, sondern nur mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 versehen ist, verwirklicht werden. Da das GaAs-Substrat 13 Licht mit einer Wellenlänge von 900 nm oder weniger absorbiert, ermöglicht das Züchten von Epitaxialschichten auf einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, von dem das GaAs-Substrat 13 entfernt wurde, die Herstellung von Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs. Die Verwendung von solchen Infrarot-LED-Epitaxialwafern zur Herstellung von Infrarot-LEDs ermöglicht die Verwirklichung von Infrarot-LEDs, in denen ein hohes Niveau an Transparenz aufrechterhalten wird und die überlegene Vorrichtungseigenschaften aufweisen.
  • Ausführungsart 3
  • Mit Bezug auf 12 wird eine Erläuterung eines Epitaxialwafers 20a in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 12 angegeben, ist der Epitaxialwafer 20a mit einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a, das in 1 dargestellt ist, der Ausführungsart 1 versehen und auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, ausgebildet. Das heißt, der Epitaxialwafer 20a ist mit einem GaAs-Substrat 13, einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11, die auf dem GaAs-Substrat 13 ausgebildet ist, versehen und auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist die Epitaxialschicht, die die aktive Schicht 21 enthält, ausgebildet. Die Energiebandlücke der aktiven Schicht 21 ist kleiner als jene der AlxGa(1-x)As-Schicht 11.
  • Es ist bevorzugt, dass der Mengenanteil x von Al in der aktiven Schicht 21 in ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (in der Rückfläche 21c der aktiven Schicht) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in ihrer Kontaktebene mit der aktiven Schicht 21 (in der Hauptoberfläche 11a der Schicht in der vorliegenden Ausführungsart). Es ist auch bevorzugt, dass der Mengenanteil x von Al in der Lage mit größter Dicke in der Epitaxialschicht, die die aktive Schicht 21 enthält, größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in ihrer Kontaktebene mit der aktiven Schicht 21 (in der Hauptoberfläche 11a der Schicht in der vorliegenden Ausführungsart). Eine solche Implementierung macht es möglich, die Verzerrung zu mildern, die im Epitaxialwafer 20a auftritt.
  • Es ist bevorzugt, dass, wie in 13 angegeben, die aktive Schicht 21 eine Mehrfachquantenmuldenstruktur aufweist.
  • Die aktive Schicht 21 enthält zwei oder mehr Muldenschichten 21a. Die Muldenschichten 21a sind jeweils zwischen Sperrschichten 21b eingefügt, die Lagen mit größerer Energiebandlücke als jener der Muldenschichten 21a sind.
  • Das heißt, die mehreren Muldenschichten 21a und die mehreren Sperrschichten 21b, deren Bandlücke größer ist als jene der Muldenschichten 21a, sind abwechselnd angeordnet. Bei der aktiven Schicht 21 können alle der mehreren Muldenschichten 21a zwischen Sperrschichten 21b eingefügt sein oder die Muldenschichten 21a können auf mindestens einer Seite der aktiven Schicht 21 angeordnet sein und die Muldenschichten 21a, die auf der einen Seite der aktiven Schicht 21 angeordnet sind, können durch andere Schichten (nicht dargestellt) eingekeilt sein – wie z. B. Führungsschichten oder Mantelschichten – die entlang der einen Seite angeordnet sind, und Sperrschichten 21b.
  • Selbstverständlich ist der in 13 angegebene Bereich XIII nicht darauf begrenzt, dass er ein oberer Abschnitt innerhalb der aktiven Schicht 21 ist.
  • Die aktive Schicht 21 weist vorzugsweise zwischen zwei und einhundert, beides einschließlich, bevorzugter zwischen zehn und fünfzig, beides einschließlich, Muldenschichten 21a bzw. Sperrschichten 21b auf. Eine Implementierung mit zwei oder mehr Muldenschichten 21a sowie Sperrschichten 21b bildet eine Mehrfachquantenmuldenstruktur. Eine Implementierung mit zehn oder mehr Muldenschichten 21a sowie Sperrschichten 21b verbessert die Lichtausbeute durch Verbessern des optischen Emissionswirkungsgrades. Implementierungen mit nicht mehr als einhundert Schichten ermöglichen, dass die Kosten, die erforderlich sind, um die aktive Schicht 21 aufzubauen, verringert werden. Implementierungen mit nicht mehr als fünfzig Schichten ermöglichen, dass die Kosten, die erforderlich sind, um die aktive Schicht 21 aufzubauen, weiter verringert werden.
  • Die Höhe H21 der aktiven Schicht 21 liegt vorzugsweise zwischen 6 nm und 2 µm, beides einschließlich. Implementierungen, in denen die Höhe H21 nicht geringer als 6 nm ist, ermöglichen, dass die Emissionsintensität verbessert wird. Implementierungen, in denen die Dicke H21 nicht mehr als 2 µm ist, veranlassen, dass die Produktivität verbessert wird.
  • Die Höhe H21a der Muldenschichten 21a liegt vorzugsweise zwischen 3 nm und 20 nm, beides einschließlich. Die Höhe H21b der Sperrschichten 21b liegt vorzugsweise zwischen 5 nm und 1 µm, beides einschließlich.
  • Obwohl das Material, das die Muldenschichten 21a bildet, nicht besonders begrenzt ist, solange es eine Bandlücke aufweist, die kleiner ist als jene der Sperrschichten 21b, können Materialien wie z. B. GaAs, AlGaAs, InGaAs (Indiumgalliumarsenid) und AlInGaAs (Aluminiumindiumgalliumarsenid) verwendet werden. Diese Materialien sind Infrarotlicht emittierende Substanzen, deren Gitterübereinstimmung mit AlGaAs ziemlich geeignet ist.
  • In Fällen, in denen Epitaxialwafer 20a in Infrarot-LEDs verwendet werden, deren Ausgangswellenlänge 900 nm oder größer ist, enthält das Material für die Muldenschichten 21a vorzugsweise In, indem es sich um InGaAs handelt, in dem der Mengenanteil des In nicht geringer als 0,05 ist. Und in Implementierungen, in denen die Muldenschichten 21a ein Material umfassen, das In enthält, weist die aktive Schicht 21 vorzugsweise nicht mehr als vier Lagen jeweils der Muldenschichten 21a und der Sperrschichten 21b auf. Bevorzugter weist die aktive Schicht 21 nicht mehr als drei Lagen von jeder auf.
  • Obwohl das Material, das die Sperrschichten 21b bildet, nicht besonders begrenzt ist, können, solange es eine Bandlücke aufweist, die größer ist als jene der Muldenschichten 21a, Materialien wie z. B. AlGaAs, InGaP, AlInGaP und InGaAsP verwendet werden. Diese Materialien sind Substanzen, deren Gitterübereinstimmung mit AlGaAs ziemlich geeignet ist.
  • In Fällen, in denen Epitaxialwafer 20a in Infrarot-LEDs verwendet werden, deren Ausgangswellenlänge 900 nm oder größer, vorzugsweise 940 nm oder größer ist, enthält das Material für die Sperrschichten 21b innerhalb der aktiven Schicht 21 vorzugsweise P, indem es sich um GaAsP oder AlGaAsP handelt, wobei der Mengenanteil des P nicht geringer als 0,05 ist. Und in Implementierungen, in denen die Sperrschichten 21b ein Material umfassen, das P enthält, weist vorzugsweise die aktive Schicht 21 nicht weniger als drei Lagen jeweils der Muldenschichten 21a und der Sperrschichten 21b auf.
  • Es ist bevorzugt, dass die Konzentration von Atomelementen abgesehen von den Atomen innerhalb der Epitaxialschicht, die die aktive Schicht 21 enthält (beispielsweise Elemente wie z. B. Atome innerhalb der Atmosphäre, in der das Wachstum ausgeführt wird), niedrig ist.
  • Es ist zu erkennen, dass die aktive Schicht 21, die nicht besonders darauf begrenzt ist, dass sie eine Mehrfachquantenmuldenstruktur ist, aus einer einzelnen Schicht bestehen kann oder eine Doppelheterostruktur sein kann.
  • Obwohl in der vorliegenden Ausführungsart eine Implementierung, in der nur die aktive Schicht 21 als Epitaxialschicht enthalten ist, erläutert wurde, können ferner auch andere Schichten wie z. B. Mantelschichten und undotierte Schichten enthalten sein.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 14 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 14 angegeben, wird anfänglich ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a durch ein Verfahren in der Ausführungsart 1 zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a (Schritte S1 bis S5) hergestellt.
  • Als nächstes wird eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, durch OMVPE auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 abgeschieden (Schritt S7).
  • In Schritt S7 ist es bevorzugt, dass die Epitaxialschicht (die aktive Schicht 21 in der vorliegenden Ausführungsart) in einer solchen Weise ausgebildet wird, dass der Mengenanteil x von Al in der Epitaxialschicht in ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (in der Rückfläche 21c der Epitaxialschicht) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht in ihrer Kontaktebene mit der Epitaxialschicht (in der Hauptoberfläche 11a in der vorliegenden Ausführungsart). Es ist auch bevorzugt, dass der Mengenanteil x von Al in der Lage mit größter Dicke in der Epitaxialschicht größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in ihrer Kontaktebene mit der Epitaxialschicht.
  • Die organometallische Gasphasen-Epitaxie züchtet eine aktive Schicht 21 durch thermische Zersetzung von Vorläufergasen, die über der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 reagieren, während die Molekularstrahl-Epitaxie eine aktive Schicht 21 durch ein Verfahren züchtet, das keine Stufen mit chemischer Reaktion in einem Nicht-Gleichgewichts-System vermittelt; folglich ermöglichen die OMVPE- und MBE-Verfahren, dass die Dicke der aktiven Schicht 21 leicht gesteuert wird.
  • Eine aktive Schicht 21 mit mehreren Muldenschichten 21a von zwei oder mehr Lagen kann daher gezüchtet werden.
  • Ferner liegt die Höhe H21 der Epitaxialschicht (aktiven Schicht 21 in der vorliegenden Ausführungsart) relativ zur Höhe H11 der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (das Verhältnis H21/H11) beispielsweise vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,25, beides einschließlich, bevorzugter zwischen 0,15 und 0,25, beides einschließlich. Solche Implementierungen machen es möglich, das Auftreten von Verzerrung in dem Zustand, in dem eine Epitaxialschicht auf einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet wurde, zu mildern.
  • In diesem Schritt S7 wird eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, wie vorstehend beschrieben, auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet.
  • Insbesondere wird eine aktive Schicht 21 mit zwischen zwei und einhundert (beides einschließlich), bevorzugter zwischen zehn und fünfzig (beides einschließlich), Muldenschichten 21a bzw. Sperrschichten 21b ausgebildet.
  • Es ist auch bevorzugt, dass die aktive Schicht 21 so gezüchtet wird, dass sie eine Höhe H21 von 6 nm bis 2 µm aufweist. Das Züchten von Muldenschichten 21a mit einer Höhe H21a von 3 nm bis 20 nm und Sperrschichten 21b mit einer Höhe H21b von 5 nm bis 1 µm ist ebenso bevorzugt.
  • Das Züchten von Muldenschichten 21a, die aus GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs oder dergleichen bestehen, und Sperrschichten 21b, die aus AlGaAs, InGaP, AlInGaP, GaAsP, AlGaAsP, InGaAsP oder dergleichen bestehen, ist auch bevorzugt.
  • Für die aktive Schicht 21 ist es egal, ob eine Gitterfehlausrichtung (Gitterrelaxation) in dem GaAs und AlGaAs, die das AlxGa(1-x)As-Substrat bilden, vorliegt. Wenn eine Gitterfehlausrichtung in den Muldenschichten 21a vorliegt, kann eine Gitterfehlausrichtung in der entgegengesetzten Richtung den Sperrschichten 21b verliehen werden, um für die Struktur des Epitaxialwafers insgesamt die Spannung im Kristall durch Druck-Dehnung auszugleichen. Ferner kann die Kristallverzerrung an oder unter oder an oder über der Gitterrelaxationsgrenze liegen. Da jedoch Verlagerungen, die durch den Kristall verlaufen, wahrscheinlich auftreten, wenn die Verzerrung an oder über der Gitterrelaxationsgrenze liegt, liegt sie wünschenswerterweise an oder unter der Grenze.
  • Ein Fall, in dem InGaAs für die Muldenschichten 21a verwendet wird, wird als Beispiel gegeben. Da die Gitterkonstante von InGaAs in Bezug auf das GaAs-Substrat groß ist, tritt eine Gitterrelaxation auf, wenn eine Epitaxialschicht mit einer festen Dicke oder größer gezüchtet wird. Daher kann ein vorteilhafter Kristall, in dem das Auftreten von Kristallverlaufsverlagerungen auf einem Minimum gehalten wird, erhalten werden, indem die Dicke unter dem Niveau liegt, bei dem eine Gitterrelaxation auftritt.
  • Wenn GaAsP für die Sperrschichten 21b verwendet wird, tritt ebenso, da die Gitterkonstante von GaAsP relativ zum GaAs-Substrat klein ist, eine Gitterrelaxation auf, wenn eine Epitaxialschicht mit fester Dicke oder größer darauf gezüchtet wird. Daher kann ein vorteilhafter Kristall, in dem das Auftreten von Kristallverlaufsverlagerungen auf einem Minimum gehalten wird, erhalten werden, indem die Dicke unter dem Niveau liegt, bei dem eine Gitterrelaxation auftritt.
  • Unter Ausnutzung der Merkmale, dass in Bezug auf das GaAs-Substrat die Gitterkonstante von InGaAs groß ist, während die Gitterkonstante von GaAsP klein ist, kann schließlich unter Verwendung von InGaAs für die Muldenschichten 21a und von GaAsP für die Sperrschichten 21b zum Ausgleichen der Gitterverzerrung im Kristall als ganzes ein vorteilhafter Kristall, in dem das Auftreten von Kristallverlaufsverlagerungen auf einem Minimum gehalten wird, bis zu oder über den eben erwähnten Dickenniveaus erhalten werden, ohne eine Gitterrelaxation zu verursachen.
  • Durch Implementieren der vorangehenden Schritte S1 bis S5 und S7 kann der Epitaxialwafer 20a, der in 12 dargestellt ist, hergestellt werden.
  • Es ist zu erkennen, dass Schritt S6 zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 zusätzlich implementiert werden kann. Schritt S6 kann beispielsweise nach Schritt S7 zum Züchten einer Epitaxialschicht implementiert werden, ist jedoch nicht besonders auf diese Reihenfolge begrenzt. Schritt S6 kann beispielsweise zwischen dem Polierschritt S4 und dem Waschschritt S5 implementiert werden. Der Schritt S6 ist hier derselbe wie Schritt S6 der Ausführungsart 2 und folglich wird seine Erläuterung nicht wiederholt. In Fällen, in denen Schritt S6 ausgeführt wird, ergibt sich eine Struktur, die dieselbe wie jene des später beschriebenen Epitaxialwafers 20b von 15 ist.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ist ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a in der vorliegenden Ausführungsart mit einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a der Ausführungsart 1 und einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 im AlxGa(1-x)As-Substrat 10a ausgebildet ist und eine aktive Schicht 21 enthält, versehen.
  • Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Prozess (Schritte S1 bis S6) zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a durch ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a der Ausführungsart 1 und einem Schritt (Schritt S7) zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch mindestens entweder OMVPE oder MBE versehen.
  • Gemäß einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und einem Verfahren zu seiner Herstellung in der vorliegenden Ausführungsart wird eine Epitaxialschicht auf einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a ausgebildet, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 versehen ist, in der der Mengenanteil x von Al in ihrer Hauptoberfläche 11a niedriger ist als in ihrer Rückfläche 11b. Folglich kann ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a verwirklicht werden, in dem ein hohes Niveau an Transparenz aufrechterhalten ist und mit dem, wenn der Epitaxialwafer 20a verwendet wird, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen, es sich erweist, dass die Vorrichtung überlegende Eigenschaften aufweist.
  • Beim vorstehend beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und Verfahren zu seiner Herstellung ist es bevorzugt, dass der Mengenanteil x von Al in der Epitaxialschicht in ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (in der Rückfläche 21c der Epitaxialschicht) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in ihrer Kontaktebene mit der Epitaxialschicht (in der Hauptoberfläche 11a).
  • Diese Bedingungen, wenn die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und die Epitaxialschicht als Ganzes betrachtet werden, können die Verzerrung im Epitaxialwafer 20a aus denselben in der Ausführungsart 1 erörterten Gründen mildern.
  • Im vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a werden vorzugsweise vorgesehen: ein Schritt zur Vorbereitung eines GaAs-Substrats 13 (Schritt S1); ein Schritt zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 auf dem GaAs-Substrat 13 durch LPE als Fensterschicht, die Strom verbreitet und die Licht von der aktiven Schicht überträgt (Schritt S2); ein Schritt zum Polieren der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (Schritt S4); und ein Schritt zum Züchten einer aktiven Schicht 21 mit einer Mehrfachquantenmuldenstruktur, deren Energiebandlücke kleiner ist als jene der AlxGa(1-x)As-Schicht 11, auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch mindestens entweder OMVPE oder MBE (Schritt S7).
  • Infolge dessen, dass die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch das LPE-Verfahren gezüchtet wird (Schritt S2), ist die Wachstumsrate schnell. Mit LPE sind überdies, da teure Vorläufergase und eine teure Vorrichtung nicht verwendet werden müssen, die Herstellungskosten niedrig. Daher können mehr als mit den OMVPE- und MBE-Verfahren die Kosten verringert werden und beträchtlich dicke AlxGa(1-x)As-Schichten 11 ausgebildet werden. Eine Unebenheit auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 kann durch Polieren der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 verringert werden. Beim Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 kann daher ein anomales Wachstum der Epitaxialschicht, die die aktive Schicht 21 enthält, unter Kontrolle gehalten werden. Unterdessen ermöglichen OMVPE durch die thermische Zersetzungsreaktion der Vorläufergase und MBE, die nicht die Stufen der chemischen Reaktion in einem Nicht-Gleichgewichts-System vermittelt, dass die Filmdicke optimal gesteuert wird. Folglich ermöglicht das Ausbilden der Epitaxialschicht, die die aktive Schicht 21 enthält, durch OMVPE oder MBE nach Schritt S4 zum Polieren der Hauptoberfläche 11a, dass ein anomales Wachstum unter Kontrolle gehalten wird, und macht es möglich, eine aktive Schicht mit einer Mehrfachquantenmuldenstruktur (MQW-Struktur) auszubilden, in der die Filmdicke der aktiven Schicht 21 optimal gesteuert wurde.
  • Insbesondere da bei LEDs Fälle, in denen die Filmdicke geringer ist als bei Laserdioden (LDs), zahlreich sind, ermöglicht die Verwendung des OMVPE- oder MBE-Verfahrens, bei denen die Filmdickensteuerbarkeit ausgezeichnet ist, dass eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 mit einer Mehrfachquantenmuldenstruktur enthält, ausgebildet wird.
  • Hier wird die aktive Schicht 21 durch OMVPE oder MBE nach Schritt S2 zum Züchten der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE gezüchtet. Das Züchten der aktiven Schicht 21 durch OMVPE oder MBE nach der Flüssigphasen-Epitaxie verhindert, dass Wärme mit hoher Temperatur und verlängerter Dauer auf die aktive Schicht 21 aufgebracht wird. Die Verschlechterung der Kristallinität aufgrund von Kristalldefekten, die in der aktiven Schicht 21 wegen der Wärme mit hoher Temperatur entstehen, kann daher verhindert werden und die Diffusion von Dotierungsmaterialien, die durch die LPE eingeführt werden, in die aktive Schicht 21 kann unter Kontrolle gehalten werden.
  • Nach Schritt S7 zum Züchten der aktiven Schicht 21 in der vorliegenden Ausführungsart wird die aktive Schicht 21 nicht den Hochtemperaturumgebungen ausgesetzt, die bei der Flüssigphasen-Epitaxie verwendet werden, und folglich kann verhindert werden, dass beispielsweise Dotierungsmaterialien vom p-Typ, die leicht diffundieren und die in die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 eingeführt werden, in die aktive Schicht 21 diffundieren. Dies ermöglicht, dass die Konzentration von Ladungsträgern vom p-Typ, wie z. B. Zn, Mg und C, in der aktiven Schicht 21 niedrig gehalten wird – beispielsweise auf 1 × 1018 cm–3 oder darunter. Probleme infolge solcher Ladungsträger, wie z. B. die Bildung von Störstellenbändern in der aktiven Schicht 21, können daher verhindert werden, was ermöglicht, dass die Differenz der Bandlücke zwischen den Muldenschichten 21a und den Sperrschichten 21b aufrechterhalten wird.
  • Da eine aktive Schicht 21 mit einer Mehrfachquantenmuldenstruktur mit verbesserter Leistung ausgebildet werden kann, wenn das GaAs-Substrat 13 entfernt wird (Schritt S6) und die Vorrichtungselektroden ausgebildet werden, findet durch das Ändern der Zustandsdichte in der aktiven Schicht 21 folglich eine effiziente Rekombination von Elektronen und Löchern statt. Epitaxialwafer 20a zum Bilden von Infrarot-LEDs mit verbessertem Emissionswirkungsgrad können daher gezüchtet werden.
  • Es ist zu erkennen, dass mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 als Fensterschicht, da der elektrische Strom in einer Richtung (horizontal in 1) verbreitet wird, die die Richtung schneidet, entlang derer die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und die aktive Schicht 21 laminiert sind (vertikal in 1), der Lichtgewinnungswirkungsgrad verbessert ist, wodurch ermöglicht wird, dass der optische Emissionswirkungsgrad verbessert wird.
  • Im vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a ist es bevorzugt, dass die Schritte S3 und S5 zum Waschen der Oberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zumindest entweder zwischen dem Wachstumsschritt S2 der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und dem Polierschritt S4 oder zwischen dem Polierschritt S4 und dem Epitaxialschicht-Wachstumsschritt S7 vorgesehen werden.
  • Selbst wenn Verunreinigungen an der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 haften sollten oder sich in diese einmischen sollten, da die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit Atmosphärenluft in Kontakt kommt, können durch eine solche Bereitstellung der Waschschritte die Verunreinigungen entfernt werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a ist es bevorzugt, dass in den Waschschritten S3 und S5 eine alkalische Lösung verwendet wird, um die Hauptoberfläche 11a zu waschen.
  • Wenn sich Verunreinigungen an die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 geheftet oder in diese eingemischt haben, ermöglicht diese bevorzugte Anwendung der Waschschritte, dass die Verunreinigungen effektiver von der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 entfernt werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und Verfahren zu seiner Herstellung ist es bevorzugt, dass die Höhe H11 der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zwischen 10 µm und 1000 µm, beides einschließlich, liegt und bevorzugter dass sie zwischen 20 µm und 140 µm, beides einschließlich, liegt.
  • Implementierungen, in denen die Höhe H11 mindestens 10 µm ist, ermöglichen, dass der optische Emissionswirkungsgrad verbessert wird. Implementierungen, in denen die Höhe H11 20 µm oder mehr ist, ermöglichen eine weitere Verbesserung des optischen Emissionswirkungsgrades. Das Halten der Höhe H11 auf 1000 µm oder weniger verringert die Kosten, die zum Ausbilden der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 erforderlich sind. Das Halten der Höhe H11 auf 140 µm oder weniger ermöglicht weiter, dass die an der Abscheidung der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 beteiligten Kosten niedrig gehalten werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und Verfahren zu seiner Herstellung ist es bevorzugt, dass in der aktiven Schicht 21 die Muldenschichten 21a und die Sperrschichten 21b mit einer Bandlücke, die größer ist als jene der Muldenschichten 21a, abwechselnd angeordnet sind, und dass die aktive Schicht 21 zwischen zehn und fünfzig (beides einschließlich) Muldenschichten 21a und zwischen zehn und fünfzig (beides einschließlich) Sperrschichten 21b aufweist.
  • Implementierungen mit zehn oder mehr Schichten ermöglichen eine weitere Verbesserung des optischen Emissionswirkungsgrades, während Implementierungen mit nicht mehr als fünfzig Schichten ermöglichen, dass die am Ausbilden der aktiven Schicht 21 beteiligten Kosten, niedrig gehalten werden.
  • Bei dem vorangehenden Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und dem Verfahren zu seiner Herstellung handelt es sich vorzugsweise um einen Epitaxialwafer, der in Infrarot-LEDs verwendet wird, deren Emissionswellenlänge 900 nm oder größer ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wafers, wobei die Muldenschichten 21a innerhalb der aktiven Schicht 21 ein Material umfassen, das In enthält, und die Muldenschichten 21a vier oder weniger Lagen zählen. Die Emissionswellenlänge ist bevorzugter 940 nm oder größer.
  • Durch Ausbilden einer aktiven Schicht 21 mit einem Material, das In enthält, und mit vier oder weniger Muldenschichten entdeckten die vorliegenden Erfinder, dass die Gitterrelaxation unter Kontrolle gehalten wurde. Sie konnten daher einen Epitaxialwafer verwirklichen, der in Infrarot-LEDs verwendet werden kann, deren Wellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Beim vorangehenden Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und Verfahren zu seiner Herstellung bestehen vorzugsweise die Muldenschichten 21a aus InGaAs, wobei der Mengenanteil von Indium 0,05 oder größer ist.
  • Dies macht es möglich, einen nützlichen Epitaxialwafer 20a zu verwirklichen, der in Infrarot-LEDs verwendet werden kann, deren Wellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Epitaxialwafer 20a für Infrarot-LEDs und dem Verfahren zu seiner Herstellung handelt es sich vorzugsweise um einen Epitaxialwafer, der in einer Infrarot-LED verwendet wird, deren Emissionswellenlänge 900 nm oder größer ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wafers, wobei die Sperrschichten 21b innerhalb der aktiven Schicht 21 ein Material umfassen, das P enthält, wobei die Anzahl von Sperrschichten 21b drei oder mehr Lagen ist.
  • Durch Ausbilden einer aktiven Schicht 21 mit einem Material, das P enthält, entdeckten die vorliegenden Erfinder, dass die Gitterrelaxation auf einem Minimum gehalten wurde. Sie konnten daher einen Epitaxialwafer verwirklichen, der in Infrarot-LEDs verwendet werden kann, deren Wellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Bei dem vorangehenden Infrarot-LED-Epitaxialwafer und dem Verfahren zu seiner Herstellung bestehen vorzugsweise die Sperrschichten 21b aus entweder GaAsP oder AlGaAsP, in denen der Mengenanteil von P 0,05 oder größer ist.
  • Dies macht es möglich, einen nützlichen Epitaxialwafer 20a zu verwirklichen, der in Infrarot-LEDs verwendet werden kann, deren Wellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Ausführungsart 4
  • Mit Bezug auf 15 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20b in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 15 angegeben, ist ein Epitaxialwafer 20b in der vorliegenden Ausführungsart mit einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b versehen, das in der Ausführungsart 2 dargelegt ist, die in 10 dargestellt ist, und auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist eine Epitaxialschicht ausgebildet, die eine aktive Schicht 21 enthält.
  • Und ein Epitaxialwafer 20b in der vorliegenden Ausführungsart ist mit einem Strukturaufbau versehen, der grundsätzlich derselbe wie jener eines Epitaxialwafers 20a der Ausführungsart 3 ist, unterscheidet sich jedoch darin, dass er nicht mit einem GaAs-Substrat 13 versehen ist.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 16 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Epitaxialwafers 20b in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 16 angegeben, wird anfänglich ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b durch ein Verfahren in der Ausführungsart 2 zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b hergestellt (Schritte S1, S2, S3, S4, S6 und S5).
  • Als nächstes wird in derselben Weise wie in der Ausführungsart 3 eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, durch OMVP auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 abgeschieden (Schritt S7).
  • Das Implementieren der vorangehenden Schritte S1 bis S7 ermöglicht, dass ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20b, der in 15 dargestellt ist, hergestellt wird.
  • Selbstverständlich sind abgesehen vom Vorangehenden der Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20b und sein Herstellungsverfahren ansonsten vom gleichen Aufbau wie der Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a und sein Herstellungsverfahren in der Ausführungsart 3; folglich werden identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung wird nicht wiederholt.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ist der Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20b in der vorliegenden Ausführungsart mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet ist und eine aktive Schicht 21 enthält, versehen.
  • Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20b in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Schritt (Schritt S6) zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 versehen.
  • Gemäß einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20b und seinem Herstellungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsart wird ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, von dem das GaAs-Substrat, das Licht im sichtbaren Bereich absorbiert, entfernt wurde, verwendet. Folglich ermöglicht eine weitere Ausbildung von Elektroden auf dem Epitaxialwafer 20b die Verwirklichung eines eine Infrarot-LED bildenden Epitaxialwafers 20b, in dem ein hohes Niveau an Transparenz aufrechterhalten wird und überlegene Vorrichtungseigenschaften aufrechterhalten werden.
  • Ausführungsart 5
  • Mit Bezug auf 17 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20c in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 17 angegeben, ist ein Epitaxialwafer 20c in der vorliegenden Ausführungsart mit grundsätzlich demselben Strukturaufbau wie jenem eines Epitaxialwafers 20b der Ausführungsart 4 versehen, unterscheidet sich jedoch darin, dass die Epitaxialschicht ferner eine Kontaktschicht 23 umfasst. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsart enthält die Epitaxialschicht eine aktive Schicht 21 und eine Kontaktschicht 23.
  • Insbesondere ist der Epitaxialwafer 20c mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11, einer aktiven Schicht 21, die auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet ist, und einer Kontaktschicht 23, die auf der aktiven Schicht 21 ausgebildet ist, versehen.
  • Die Kontaktschicht 23 besteht beispielsweise aus GaAs vom p-Typ und weist eine Höhe H23 von 0,01 µm oder mehr auf.
  • Fortsetzung: Ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20c in der vorliegenden Ausführungsart wird durchgeführt. Das Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20c in der vorliegenden Ausführungsart ist mit demselben Aufbau wie das Herstellungsverfahren des Epitaxialwafers 20b in der Ausführungsart 4 versehen, unterscheidet sich jedoch darin, dass Schritt S7 zum Ausbilden einer Epitaxialschicht ferner einen Unterschritt zum Ausbilden einer Kontaktschicht 23 umfasst.
  • Insbesondere wird, nachdem die aktive Schicht 21 gezüchtet ist, eine Kontaktschicht 23 auf der Oberfläche der aktiven Schicht 21 ausgebildet. Obwohl das Verfahren, durch das die Kontaktschicht 23 ausgebildet wird, nicht besonders begrenzt ist, wird sie vorzugsweise durch mindestens entweder OMVPE oder MBE oder ansonsten durch eine Kombination der beiden gezüchtet, da diese Abscheidungsverfahren die Ausbildung von Dünnfilmschichten ermöglichen. Und die Kontaktschicht 23 wird vorzugsweise durch dasselbe Verfahren wie die aktive Schicht 21 gezüchtet, da sie dann kontinuierlich mit dem Wachstum der aktiven Schicht 21 gezüchtet werden kann.
  • Selbstverständlich sind abgesehen vom Vorangehenden der Infrarot-LED-Epitaxialwafer und sein Herstellungsverfahren ansonsten vom gleichen Aufbau wie der Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20b und sein Herstellungsverfahren in der Ausführungsart 4; folglich werden identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung wird nicht wiederholt.
  • Es ist zu erkennen, dass der Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20c und sein Herstellungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsart nicht nur in der Ausführungsart 4, sondern ebenso in der Ausführungsart 3 Anwendung finden können.
  • Ausführungsart 6
  • Mit Bezug auf 18 wird eine Erläuterung einer Infrarot-LED 30a in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Wie in 18 angegeben, ist eine Infrarot-LED 30a in der vorliegenden Ausführungsart mit einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20c, der in 17 dargestellt ist, der Ausführungsart 5, Elektroden 31 und 32, die auf der Vorderseite 20c1 bzw. der Rückseite 20c2 des Epitaxialwafers 20c ausgebildet sind, und einem Schaft 33 versehen.
  • Die Elektrode 31 ist in Kontakt mit der Vorderseite 20c1 des Epitaxialwafers 20c (auf der Kontaktschicht 23 in der vorliegenden Ausführungsart) vorgesehen, während die Elektrode 32 in Kontakt mit der Rückseite 20c2 (auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in der vorliegenden Ausführungsart) vorgesehen ist. Der Schaft 33 ist in Kontakt mit der Elektrode 31 auf ihrer Rückseite vom Epitaxialwafer 20c vorgesehen.
  • Zur Angabe von Besonderheiten des Aufbaus der LED 30a: Der Schaft 33 ist beispielsweise aus einem Material auf Eisenbasis gebildet. Die Elektrode 31 ist eine Elektrode vom p-Typ, die beispielsweise aus einer Legierung aus Gold (Au) und Zink (Zn) gebildet ist. Die Elektrode 31 ist auf der Kontaktschicht 23 vom p-Typ ausgebildet. Die Kontaktschicht 23 ist auf der aktiven Schicht 21 ausgebildet. Die aktive Schicht 21 ist auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet. Die auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildete Elektrode 32 ist eine Elektrode vom n-Typ, die beispielsweise aus einer Legierung von Au und Ge (Germanium) gebildet ist.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 19 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Infrarot-LED 30a in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Anfänglich wird ein Epitaxialwafer 20a durch die Prozedur der Ausführungsart 3 zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20a (Schritt S1 bis S5 und S7) hergestellt. In diesem Fall werden die aktive Schicht 21 und die Kontaktschicht im Schritt S7 zum Züchten einer Epitaxialschicht ausgebildet. Als nächstes wird das GaAs-Substrat entfernt (Schritt S6). Es ist zu erkennen, dass das Implementieren von Schritt S6 ermöglicht, dass ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20c, wie in 17 dargestellt, hergestellt wird.
  • Anschließend werden Elektroden 31 und 32 auf der Vorderseite 20c1 und der Rückseite 20c2 des Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20c ausgebildet (Schritt S11). Insbesondere werden beispielsweise durch ein Gasphasenabscheidungsverfahren Au und Zn auf die Vorderseite 20c1 aufgedampft und ferner werden Au und Ge legiert, nachdem sie auf die Rückseite 20c2 aufgedampft wurden, um die Elektroden 31 und 32 auszubilden.
  • Als nächstes wird die LED an der Oberfläche montiert (Schritt S12). Um ein spezielles Beispiel zu geben: Die Seite der Elektrode 31 wird nach unten gedreht und eine Chipbefestigung wird am Schaft 33 mit einem Chipbefestigungsklebstoff wie z. B. einer Ag-Paste oder mit einer eutektischen Legierung wie z. B. AuSn ausgeführt.
  • Das Implementieren der vorstehend beschriebenen Schritte S1 bis S12 ermöglicht, dass eine Infrarot-LED 30a, die in 18 dargestellt ist, hergestellt wird.
  • Selbstverständlich ist in der vorliegenden Ausführungsart, obwohl eine Implementierung unter Verwendung eines Epitaxialwafers 20c der Ausführungsart 5 für Infrarot-LEDs beschrieben wurde, ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20a oder 20b der Ausführungsarten 3 oder 4 auch anwendbar. Vor der Fertigstellung der Infrarot-LED kann jedoch Schritt S6 zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 implementiert werden.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ist eine Infrarot-LED 30a in der vorliegenden Ausführungsart versehen mit: einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b der Ausführungsart 2; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet ist und eine aktive Schicht 21 enthält; einer ersten Elektrode 31, die auf der Vorderseite 20c1 der Epitaxialschicht ausgebildet ist; und einer zweiten Elektrode 32, die auf der Rückseite 20c2 der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet ist.
  • Eine Infrarot-LED 30a in der vorliegenden Ausführungsart ist wiederum versehen mit: einem Prozess zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b durch ein Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10b der Ausführungsart 2 (Schritte S1 bis S6); einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch OMVPE (Schritt S7); einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode 31 auf der Vorderseite 20c1 des Epitaxialwafers 20c (Schritt S11); und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode 32 auf der Rückfläche 11b der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (Schritt S11).
  • Gemäß einer Infrarot-LED 30a und einem Verfahren zu ihrer Herstellung in der vorliegenden Ausführungsart können, da ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, in dem der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gesteuert wurde, verwendet wird, Infrarot-LEDs 30a, die ein hohes Niveau an Durchlassvermögen aufrechterhalten und die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen überlegene Eigenschaften aufweisen, verwirklicht werden.
  • Ferner wird die Elektrode 31 auf der Seite der aktiven Schicht 21 des Wafers ausgebildet, während die Elektrode 32 auf seiner Seite der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet wird. Diese Struktur ermöglicht, dass ein Strom von der Elektrode 32 über die ganze Oberfläche der Infrarot-LED 30a mittels der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 stärker verbreitet wird. Infrarot-LEDs 30a mit einem weiter verbesserten optischen Emissionswirkungsgrad können daher erhalten werden.
  • Ausführungsart 7
  • Wie in 20 angegeben, ist eine Infrarot-LED 30b in der vorliegenden Ausführungsart mit grundsätzlich demselben Strukturaufbau wie eine Infrarot-LED 30a der Ausführungsart 6 versehen, unterscheidet sich jedoch darin, dass die Seite der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 des Wafers auf dem Schaft 33 angeordnet ist.
  • Insbesondere ist die Elektrode 31 in Kontakt mit der Vorderseite 20c1 des Epitaxialwafers 20c (auf der Kontaktschicht 23 in der vorliegenden Ausführungsart) vorgesehen, während die Elektrode 32 in Kontakt mit der Rückseite 20c2 (auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in der vorliegenden Ausführungsart) vorgesehen ist.
  • Die Elektrode 31 bedeckt teilweise die Vorderseite 20c1 des Epitaxialwafers 20c, wobei die restliche Fläche auf der Vorderseite 20c1 des Epitaxialwafers 20c freiliegend belassen ist, damit Licht gewonnen wird. Die Elektrode 32 bedeckt unterdessen die ganze Oberfläche der Rückseite 20c2 des Epitaxialwafers 20c.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-LED 30b in der vorliegenden Ausführungsart ist mit grundsätzlich demselben Aufbau wie das Verfahren der Ausführungsart 6 zur Herstellung einer Infrarot-LED 30a versehen, unterscheidet sich jedoch, wie eben beschrieben, im Schritt S11 zum Ausbilden der Elektroden 31 und 32.
  • Selbstverständlich sind abgesehen vom Vorangehenden die Infrarot-LED 30b und ihr Herstellungsverfahren ansonsten vom gleichen Aufbau wie die Infrarot-LED 30a und ihr Herstellungsverfahren in der Ausführungsart 6; somit werden identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung wird nicht wiederholt.
  • In Fällen, in denen das GaAs-Substrat 13 nicht entfernt wurde, kann ferner eine Elektrode auf der Rückfläche des GaAs-Substrats 13 ausgebildet werden. Bei einem Epitaxialwafer 20a der Ausführungsart 3 weist er in dem Fall, in dem ein Epitaxialwafer, in dem seine Epitaxialschicht ferner eine Kontaktschicht umfasst, verwendet wird, um eine Infrarot-LED auszubilden, eine Struktur wie beispielsweise die in 27 dargestellte Infrarot-LED 30c auf. In diesem Fall ist, wie in 27 als repräsentatives Beispiel angegeben, der Schaft 33 auf der Seite des GaAs-Substrats 13 der Vorrichtung angeordnet. Als modifiziertes Beispiel dafür kann die Seite des GaAs-Substrats 13 auf der entgegengesetzten Seite der Vorrichtung von jener des Schafts 33 angeordnet sein.
  • Ausführungsart 8
  • Mit Bezug auf 28 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20d in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 28 angegeben, ist ein Epitaxialwafer 20d in der vorliegenden Ausführungsart mit grundsätzlich demselben Strukturaufbau wie jenem eines Epitaxialwafers 20b der Ausführungsart 4 versehen, unterscheidet sich jedoch darin, dass er ferner mit einer Bindemittelschicht 25 und einem Trägersubstrat 26 versehen ist. Das heißt, der Epitaxialwafer 20d ist mit einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b (AlxGa(1-x)As-Schicht 11) der Ausführungsart 2, einer Epitaxialschicht (aktiven Schicht 21), der Bindemittelschicht 25 und dem Trägersubstrat 26 versehen.
  • Insbesondere ist die Bindemittelschicht 25 auf der Hauptoberfläche 21a1 der aktiven Schicht 21, auf deren Rückseite von ihrer Ebene (Rückfläche 21b1) des Kontakts mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet. Das Trägersubstrat 26 ist über die Bindemittelschicht 25 mit der Hauptoberfläche 21a1 der aktiven Schicht 21 verbunden.
  • Die Bindemittelschicht 25 und das Trägersubstrat 26 sind vorzugsweise Materialien, die elektrisch leitend sind. Als ein solches Material ist das Trägersubstrat 26 vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht. Für die Bindemittelschicht 25 kann eine Legierung wie z. B. Gold-Zinn (AuSn) oder Gold-Indium (AuIn) verwendet werden.
  • Hierin bedeutet ”ist elektrisch leitend”, dass die Leitfähigkeit nicht geringer ist als 10 Siemens/cm.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 28 bis 30 wird eine Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20d in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 29 angegeben, wird anfänglich ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a durch ein Verfahren in der Ausführungsart 1 zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a (Schritte S1 bis S5) hergestellt.
  • Als nächstes wird eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, durch zumindest entweder OMVPE oder MBE auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 abgeschieden (Schritt S7). Schritt S7 ist hier nämlich derselbe wie in der Ausführungsart 3 und folglich wird seine Erläuterung nicht wiederholt.
  • Als nächstes werden die Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von der Kontaktebene der Epitaxialschicht (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und das Trägersubstrat 26 über die Bindemittelschicht 25 aneinander geklebt (Schritt S8). In Schritt S8 werden ein Trägersubstrat 26 und eine Bindemittelschicht 25 beispielsweise aus den vorstehend beschriebenen Materialien verwendet.
  • In Fällen, in denen ein Metallmaterial wie z. B. AuSn als Bindemittelschicht 25 verwendet wird, wobei das Trägersubstrat 26 und die Hauptoberfläche 21a1 der aktiven Schicht 21 durch ein zwischenliegendes Lötmittel, wie beispielsweise AuSn, einander zugewandt sind, werden durch Erhitzen des Lötmittels auf über seinen Schmelzpunkt und Härten desselben die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat 26 miteinander verbunden. Die in 30 dargestellte Laminatstruktur wird dadurch erhalten.
  • Als nächstes wird das GaAs-Substrat 13 von der Laminatstruktur in 30 entfernt (Schritt S6). Da Schritt S6 zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 derselbe wie in der Ausführungsart 2 ist, wird seine Erläuterung nicht wiederholt.
  • Das Implementieren des vorstehend beschriebenen Prozesses (Schritte S1, S2, S3, S4, S5, S7, S8 und S6) ermöglicht, dass ein Epitaxialwafer 20d, der in 28 dargestellt ist, hergestellt wird.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, ist ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20d in der vorliegenden Ausführungsart versehen mit: dem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b, das in der Ausführungsart 2 dargelegt ist; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 im AlxGa(1-x)As-Substrat 10b ausgebildet ist und eine aktive Schicht 21 umfasst; einer Bindemittelschicht 25, die auf der Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von ihrer Kontaktebene (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet ist; und einem Trägersubstrat 26, das über die Bindemittelschicht 25 mit der Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht verbunden ist.
  • Und ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20d in der vorliegenden Ausführungsart ist versehen mit: einem Prozess (Schritte S1 bis S5) zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a durch das in der Ausführungsart 1 dargelegte Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, auf der Hauptoberfläche 11a des AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch mindestens entweder OMVPE oder MBE (Schritt S7); einem Schritt zum Zusammenkleben der Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von der Kontaktebene der Epitaxialschicht (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 über die Bindemittelschicht 25 mit dem Trägersubstrat 26 (Schritt S8); und einem Schritt zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 (Schritt S6).
  • In der vorliegenden Ausführungsart wird gemäß einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20d und dem Verfahren für seine Herstellung die Handhabung durch die Tatsache erleichtert, dass ein Trägersubstrat 26 ausgebildet wird.
  • Das Ausbilden des Trägersubstrats 26 ermöglicht auch, dass die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (das AlxGa(1-x)As-Substrat) hinsichtlich der Dicke verschmälert wird, wodurch eine Verzerrung im AlxGa(1-x)As-Substrat verringert werden kann. Die Ausbeuten von Infrarot-LEDs, die mit dem Epitaxialwafer 20d versehen sind, können folglich verbessert werden.
  • Insofern als die Dicke des AlxGa(1-x)As-Substrats verschmälert werden kann, kann außerdem das Absorptionsvermögen von Licht durch das AlxGa(1-x)As-Substrat verringert werden. Insofern als eine Epitaxialschicht auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat ausgebildet werden kann, kann daher die Qualität der aktiven Schicht 21 verbessert werden.
  • Wegen der Dicke des Trägersubstrats 26 kann ferner ein Prozess zum Steigern des Niveaus der Rauheit der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers 20d (Oberflächenaufrauungsbehandlung) leicht durchgeführt werden. Das Auftreten des Phänomens, das die Totalreflexion des Lichtausgangs aus der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers hervorruft, kann dadurch unter Kontrolle gehalten werden. Die Intensität des aus der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers 20d ausgegebenen Lichts kann daher erhöht werden.
  • Bei dem eben beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20d und dem Verfahren zu seiner Herstellung sind vorzugsweise die Bindemittelschicht 25 und das Trägersubstrat 26 Materialien, die elektrisch leitend sind. Es ist bevorzugt, dass als solches Material das Trägersubstrat 26 aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht. Dies ermöglicht in Implementierungen, in denen eine Infrarot-LED durch Ausbilden von Elektroden auf der Hauptoberfläche und der Rückfläche des Epitaxialwafers 20d geschaffen wurde, dass durch eine Spannung, die über die zwei Elektroden angelegt wird, die Leistung gleichmäßig zur Infrarot-LED geliefert wird.
  • Ausführungsart 9
  • Mit Bezug auf 31 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20e in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e in der vorliegenden Ausführungsart ist mit grundsätzlich demselben Strukturaufbau wie jenem des Epitaxialwafers 20d der Ausführungsart 8 versehen, unterscheidet sich jedoch darin, dass er zusätzlich mit einer elektrisch leitenden Schicht 27 und einer Reflexionsschicht 28, die zwischen der Bindemittelschicht 25 und der Epitaxialschicht ausgebildet sind, versehen ist.
  • Insbesondere ist die elektrisch leitende Schicht 27 auf der Hauptoberfläche 21a1 der aktiven Schicht 21 auf deren Rückseite von ihrer Kontaktebene (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet. Die Reflexionsschicht 28 ist zwischen der Bindemittelschicht 25 und der elektrisch leitenden Schicht 27 ausgebildet.
  • Die elektrisch leitende Schicht 27 ist in Bezug auf das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, transparent. Ein derartiges Material ist vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  • Hierin bedeutet das vorangehende ”transparent”, dass, beispielsweise wenn Licht mit einer gegebenen Wellenlänge auf die elektrisch leitende Schicht 27 einfällt, das einfallende Licht mit einem Durchlassvermögen von 80% oder größer durchgelassen wird.
  • Die Reflexionsschicht 28 besteht aus einem Metallmaterial, das Licht reflektiert. Als solches Material ist sie aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 29, 31 und 32 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20e in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt.
  • Wie in 29 angegeben, wird anfänglich ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a durch ein Verfahren in der Ausführungsart 1 zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a (Schritte S1 bis S5) hergestellt.
  • Als nächstes wird eine Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht 21 enthält, durch zumindest entweder OMVPE oder MBE auf der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 abgeschieden (Schritt S7). Schritt S7 ist hier derselbe wie in der Ausführungsart 3 und folglich wird seine Erläuterung nicht wiederholt.
  • Als nächstes wird eine vorstehend beschriebene elektrisch leitende Schicht 27 auf der Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von der Kontaktebene der Epitaxialschicht (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet. Das Verfahren, durch das die elektrisch leitende Schicht 27 ausgebildet wird, ist nicht besonders begrenzt; ein beliebiges herkömmliches, universell bekanntes Verfahren der Wahl, wie z. B. Filmausbildung durch eine Elektronenstrahlabscheidungsvorrichtung, kann beispielsweise verwendet werden.
  • Eine vorstehend beschriebene Reflexionsschicht 28 wird dann auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht 27 auf deren Rückseite von ihrer Kontaktebene mit der Epitaxialschicht ausgebildet. Das Verfahren, durch das die Reflexionsschicht 28 ausgebildet wird, ist nicht besonders begrenzt; irgendein herkömmliches, universell bekanntes Verfahren der Wahl, wie z. B. Filmausbildung durch eine Elektronenstrahlabscheidungsvorrichtung, kann beispielsweise verwendet werden.
  • Als nächstes wird die Hauptoberfläche 21a1 der Epitaxialschicht auf deren Rückseite von der Kontaktebene der Epitaxialschicht (Rückfläche 21b1) mit der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 über die Bindemittelschicht 25 mit dem Trägersubstrat 26 zusammengeklebt (Schritt S8). In Schritt S8 der vorliegenden Ausführungsart werden die Reflexionsschicht 28 und das Trägersubstrat 26 über die Bindemittelschicht 25 verbunden. Die in 32 dargestellte Laminatstruktur wird dadurch erhalten.
  • Das GaAs-Substrat 13 wird dann von der Laminatstruktur von 32 entfernt (Schritt S6). Da Schritt S6 zum Entfernen des GaAs-Substrats 13 derselbe wie in der Ausführungsart 2 ist, wird seine Erläuterung nicht wiederholt.
  • Das Implementieren des vorstehend beschriebenen Prozesses (Schritte S1 bis S8) ermöglicht, dass ein Epitaxialwafer 20e, der in 31 dargestellt ist, hergestellt wird.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, ist ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e in der vorliegenden Ausführungsart zusätzlich mit einer elektrisch leitenden Schicht 27 und einer Reflexionsschicht 28, die zwischen der Bindemittelschicht 25 und der Epitaxialschicht ausgebildet sind, versehen, wobei die elektrisch leitende Schicht 27 für das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, transparent ist und die Reflexionsschicht 28 aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  • Ebenso ist ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20e in der vorliegenden Ausführungsart ferner mit einem Schritt zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht 27 und einer Reflexionsschicht 28 zwischen der Bindemittelschicht 25 und der Epitaxialschicht versehen, wobei die elektrisch leitende Schicht 27 für das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, transparent ist und die Reflexionsschicht 28 aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  • Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e in der vorliegenden Ausführungsart und wie durch sein Verfahren zur Herstellung darin gegeben, ermöglicht, dass Licht, das durch die elektrisch leitende Schicht 27 durchgelassen wird, durch die Reflexionsschicht 28 reflektiert wird. Daher weist ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e der vorliegenden Ausführungsart zusätzlich zu den vorteilhaften Effekten der Ausführungsart 8 den Vorteil auf, dass er ermöglicht, dass die Ausgangsleistung weiter verbessert wird, wenn Infrarot-LEDs hergestellt werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e und Verfahren zu seiner Herstellung ist vorzugsweise die elektrisch leitende Schicht 27 aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  • Diese Materialien lassen Infrarotlicht mit einem Durchlassvermögen von 80% oder größer durch und gleichzeitig ist ihre Leitfähigkeit 10 Siemens/cm oder höher. Die Ausgangsleistung von Infrarot-LEDs unter Verwendung des Epitaxialwafers 20e kann daher weiter verbessert werden.
  • Im vorstehend beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20e und Verfahren zu seiner Herstellung ist vorzugsweise ebenso die Reflexionsschicht 28 aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  • Diese Materialien ermöglichen, dass Licht mit einer höheren Rate reflektiert wird, was es folglich möglich macht, die Ausgangsleistung von Infrarot-LEDs unter Verwendung des Epitaxialwafers 20e weiter zu verbessern.
  • Ausführungsart 10
  • Mit Bezug auf 33 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20f in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20f in der vorliegenden Ausführungsart ist mit grundsätzlich demselben Strukturaufbau wie jenem eines Epitaxialwafers 20d der Ausführungsart 8 versehen, unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Bindemittelschicht- und Trägersubstratmaterialien.
  • Das Trägersubstrat 36 ist eine transparente Basisplatte, die das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, durchlässt. Als solches Material ist das Trägersubstrat 36 vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  • Ferner ist die Bindemittelschicht 35 in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat 36 haftend und ist ein transparentes Klebematerial, das das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, durchlässt. Als solches Material ist die Bindemittelschicht 35 vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen (PI-Harzen), Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan (PFCB) besteht.
  • Hierbei bedeutet das vorstehend genannte ”lässt das Licht durch, das die aktive Schicht 21 emittiert”, dass einfallendes Licht mit einem Durchlassvermögen von 80% oder größer durchgelassen wird. Ebenso bedeutet das vorangehende ”transparent”, dass, beispielsweise wenn Licht mit einer gegebenen Wellenlänge auf die Bindemittelschicht 35 oder das Trägersubstrat 36 einfällt, das einfallende Licht mit einem Durchlassvermögen von 80% oder größer durchgelassen wird.
  • Fortsetzung: Mit Bezug auf 29, 33 und 34 wird eine Erläuterung eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers 20f in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Ein Verfahren zur Herstellung eines Epitaxialwafers 20f in der vorliegenden Ausführungsart ist mit grundsätzlich demselben Aufbau wie jenem der Ausführungsart 8 versehen, unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Ausbildung einer Bindemittelschicht und eines Trägersubstrats aus alternativem Material. Ihre Materialien sind wie vorstehend beschrieben.
  • In Implementierungen, in denen ein transparentes Klebemittel für die Bindemittelschicht 25 im Klebeschritt S8 verwendet wird, wird hier, wenn beispielsweise das transparente Klebemittel auf das Trägersubstrat 36 und/oder die Hauptoberfläche 21a1 der aktiven Schicht 21 gegeben wird und es mit dem anderen laminiert wird, die Epitaxialschicht mit dem Trägersubstrat 36 verbunden. Die in 34 dargestellte Laminatstruktur wird dadurch erhalten.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, ist bei dem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20f und dem Verfahren zu seiner Herstellung in der vorliegenden Ausführungsart die Bindemittelschicht 35 in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat 36 haftend und ist ein transparentes Klebematerial, das das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, durchlässt.
  • In der vorliegenden Ausführungsart wird gemäß einem Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20f und dem Verfahren zu seiner Herstellung ein transparentes Klebematerial als Bindemittelschicht 35 verwendet, um die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat 36 miteinander zu verbinden, und ein transparentes Material, das 80% oder mehr des Lichts mit einer Wellenlänge der optischen Emission von der aktiven Schicht 21 durchlässt, wird für das Trägersubstrat 36 verwendet. Dies ermöglicht, dass Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, sich so ausbreitet, dass es das transparente Klebematerial zum Trägersubstrat 36 durchläuft. Wenn dieses Licht reflektiert wird, wobei es wieder durch die aktive Schicht 21 läuft, kann folglich das Licht aus der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers 20f ausgegeben werden.
  • Folglich kann die Ausgabe von einer Infrarot-LED unter Verwendung des Epitaxialwafers 20f weiter verbessert werden.
  • Im eben beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20f und Verfahren zu seiner Herstellung ist vorzugsweise die Bindemittelschicht 35 aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen, Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan besteht.
  • Das Verbinden der Epitaxialschicht und des Trägersubstrats 36 über ein transparentes Klebematerial der vorstehend beschriebenen Materialien als Bindemittelschicht 35 macht es möglich, dass das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, das Material durchläuft und auf die Seite des Trägersubstrats 36 der Vorrichtung einfällt.
  • Bei dem eben beschriebenen Infrarot-LED-Epitaxialwafer 20f und Verfahren zu seiner Herstellung ist vorzugsweise das Trägersubstrat 36 eine transparente Basisplatte, die das Licht, das die aktive Schicht 21 emittiert, durchlässt. Und als solches Material ist das Trägersubstrat 36 vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  • Die Verwendung dieser Materialien in einem transparenten Trägersubstrat 36 macht es möglich, dass das von der aktiven Schicht 21 emittierte Licht sich zum Trägersubstrat 36 ausbreitet, wobei es die transparente Klebeschicht als Bindemittelschicht 35 durchläuft, wodurch das Licht mit einem hohen Niveau an Effizienz von der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers 20f ausgegeben werden kann.
  • Ausführungsart 11
  • Mit Bezug auf 35 wird eine Erläuterung einer Infrarot-LED 30c in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Eine Infrarot-LED 30c in der vorliegenden Ausführungsart ist mit einem Epitaxialwafer 20d der Ausführungsart 8, Elektroden 31 und 32, die auf der Vorderseite 20d1 bzw. Rückseite 20d2 des Epitaxialwafers 20d ausgebildet sind, und einem Schaft 33, der auf der Elektrode 31 ausgebildet ist, versehen. Da die Elektroden 31 und 32 und der Schaft 33 dieselben wie in der Ausführungsart 6 sind, wird ihre Erläuterung nicht wiederholt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Infrarot-LED 30c in der vorliegenden Ausführungsart wird der Reihe nach durchgeführt. Anfangs wird ein Epitaxialwafer 20d gemäß dem Verfahren der Ausführungsart 8 zur Herstellung eines Epitaxialwafers 20d (Schritte S1 bis S8) hergestellt.
  • Als nächstes wird die erste Elektrode 32 auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat 10b (der AlxGa(1-x)As-Schicht 11) ausgebildet und die zweite Elektrode 31 wird auf dem Trägersubstrat 26 ausgebildet (Schritt S11). Die LED wird dann an der Oberfläche montiert (Schritt S12). Die Schritte S11 und S12 sind dieselben wie in der Ausführungsart 6 und folglich wird ihre Erläuterung nicht wiederholt.
  • Die vorstehend beschriebenen Schritte S1 bis S8, S11 und S12 machen es möglich, die in 35 dargestellte Infrarot-LED 30c herzustellen.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, ermöglichen eine Infrarot-LED 30c und das Verfahren zu ihrer Herstellung in der vorliegenden Ausführungsart die Verwirklichung einer Infrarot-LED 30c unter Umständen, unter denen die Handhabung durch die Bereitstellung eines Trägersubstrats 26 erleichtert ist. Und die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 kann hinsichtlich der Dicke verschmälert werden, wodurch eine Verzerrung im AlxGa(1-x)As-Substrat verringert werden kann. Die Ausbeuten von Infrarot-LEDs 30c können folglich verbessert werden.
  • Insofern als die Dicke des AlxGa(1-x)As-Substrats verschmälert werden kann, kann außerdem das Absorptionsvermögen von Licht durch das AlxGa(1-x)As-Substrat verringert werden. Die Qualität der aktiven Schicht 21 kann daher verbessert werden. Die Ausführung eines Prozesses zum Steigern des Rauheitsniveaus der Vorderseite 20d1 des Epitaxialwafers 20d (Oberflächenaufrauungsbehandlung) wird auch ermöglicht. Das Auftreten des Phänomens, das die Totalreflexion von Licht, das von der Epitaxialoberfläche des Epitaxialwafers 20d ausgegeben wird, hervorruft, kann daher unter Kontrolle gehalten werden. Die Lichtausgabe von der LED 30c kann daher verbessert werden.
  • Ausführungsart 12
  • Mit Bezug auf 36 wird eine Erläuterung einer Infrarot-LED 30d in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Eine Infrarot-LED 30d in der vorliegenden Ausführungsart ist mit einem Epitaxialwafer 20e der Ausführungsart 9, Elektroden 31 und 32, die auf der Vorderseite 20e1 bzw. Rückseite 20e2 des Epitaxialwafers 20e ausgebildet sind, und einem Schaft 33, der auf der Elektrode 31 ausgebildet ist, versehen. Da die Elektroden 31 und 32 und der Schaft 33 dieselben wie in der Ausführungsart 6 sind, wird ihre Erläuterung nicht wiederholt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Infrarot-LED 30d in der vorliegenden Ausführungsart wird der Reihe nach durchgeführt. Anfangs wird ein Epitaxialwafer 20d gemäß dem Verfahren der Ausführungsart 8 zur Herstellung eines Epitaxialwafers 20e hergestellt. Als nächstes wird die erste Elektrode 32 auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet und die zweite Elektrode 31 wird auf dem Trägersubstrat 26 ausgebildet. Die LED wird dann an der Oberfläche montiert. Die vorsehend beschriebenen Schritte machen es möglich, die in 36 dargestellte Infrarot-LED 30d herzustellen.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, ermöglicht eine Infrarot-LED 30d in der vorliegenden Ausführungsart und wie durch ihr Herstellungsverfahren darin gegeben, dass Licht, das durch die elektrisch leitende Schicht 27 durchgelassen wird, durch die Reflexionsschicht 28 reflektiert wird. Daher weist eine Infrarot-LED 30d der vorliegenden Ausführungsart zusätzlich zu den vorteilhaften Effekten der Ausführungsart 11 den Vorteil auf, dass ihre Ausgangsleistung weiter verbessert werden kann.
  • Ausführungsart 13
  • Mit Bezug auf 37 wird eine Erläuterung einer Infrarot-LED 30e in der vorliegenden Ausführungsart durchgeführt. Eine Infrarot-LED 30e in der vorliegenden Ausführungsart ist mit einem Epitaxialwafer 20f der Ausführungsart 10, Elektroden 31 und 32, die auf der Vorderseite 20f1 des (der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 im) Epitaxialwafers 20f bzw. auf einer Epischicht 21c1 mit einer Polarität, die sich von jener der Vorderseite 20f1 der Epitaxialschicht unterscheidet, ausgebildet sind, und einem Schaft 33, der auf dem Trägersubstrat 36 (der Rückfläche 20f2 des Epitaxialwafers 20f) ausgebildet ist, versehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Trägersubstrat 36, das nicht elektrisch leitend ist, verwendet, so dass die Elektrode 31 auf der Epitaxialschicht ausgebildet ist. Da die Elektroden 31 und 32 und der Schaft 33 dieselben wie in der Ausführungsart 6 sind, wird ihre Erläuterung nicht wiederholt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Infrarot-LED 30e in der vorliegenden Ausführungsart wird der Reihe nach durchgeführt. Anfangs wird ein Epitaxialwafer 20f gemäß dem Verfahren der Ausführungsart 10 zur Herstellung eines Epitaxialwafers 20f hergestellt. Als nächstes wird ein Abschnitt der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und der Epitaxialschicht derart entfernt, dass die Epischicht 21c1 mit einer Polarität, die sich von jener der Vorderseite 20f1 der Epitaxialschicht unterscheidet, freigelegt wird. Obwohl das Verfahren zur Entfernung nicht besonders begrenzt ist, kann ein Verfahren, wie beispielsweise Ätzen, bei dem Photolithographie verwendet wird, übernommen werden.
  • Als nächstes wird die erste Elektrode 32 auf der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet und die zweite Elektrode 31 wird auf der Epischicht 21c1 mit einer Polarität, die sich von jener der Vorderseite 20f1 der Epitaxialschicht unterscheidet, ausgebildet. Die LED wird dann an der Oberfläche montiert. Die vorstehend beschriebenen Schritte machen es möglich, die in 37 dargestellte Infrarot-LED 30e herzustellen.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsart der Schaft 33 auf der Seite des Trägersubstrats 36 des Epitaxialwafers 20f ausgebildet ist, aber nicht darauf begrenzt ist, dass er in dieser Konfiguration vorliegt; der Schaft 33 kann ebenso auf der Seite der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ausgebildet werden.
  • Wie im Vorangehenden erläutert, wird in der vorliegenden Ausführungsart gemäß einer Infrarot-LED 30e und dem Verfahren zu ihrer Herstellung ein transparentes Klebematerial als Bindemittelschicht 35 verwendet, um die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat 36 miteinander zu verbinden, und ein transparentes Material, das 80% oder mehr des Lichts mit einer Wellenlänge der optischen Emission von der aktiven Schicht 21 durchlässt, wird für das Trägersubstrat 36 verwendet. Wenn eine Form angepasst wird, in der, obwohl keine Reflexionsstruktur auf der Klebefläche (Bindemittelschicht 35) vorgesehen ist, die Hauptoberfläche des Trägersubstrats 36 mittels einer Silberpaste am Leiterrahmen befestigt wird, wird folglich Licht, das von der aktiven Schicht 21 zur Hauptoberflächenseite des Trägersubstrats 36 verläuft, durch die Silberpaste reflektiert, was es möglich macht, die Lichtausgangsintensität zu erhöhen. Folglich kann die Ausgabe von der Infrarot-LED 30e weiter verbessert werden.
  • Ausführungsform 1
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde der Effekt dessen, dass in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche 11b größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche 11a, untersucht. Insbesondere wurde ein AlxGa(1-x)As-Substrat 10a gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a der Ausführungsart 1 hergestellt.
  • Insbesondere wurden GaAs-Substrate 13 vorbereitet (Schritt S1). Als nächstes wurden AlxGa(1-x)As-Schichten 11 mit einer Vielfalt von Al-Mengenanteilen x 0 ≤ x ≤ 1 auf den GaAs-Substraten 13 durch LPE gezüchtet (Schritt S2).
  • Das Durchlassvermögen und die Oberflächensauerstoffmenge der AlxGa(1-x)As-Schichten 11, wenn ihre Emissionswellenlänge 850 nm, 880 nm und 940 nm war, wurden untersucht. Zum Prüfen dieser Eigenschaften: die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 von 1 wurde mit Dicken von 80 µm bis 100 µm in einer solchen Weise erzeugt, dass der Mengenanteil von Al in der Tiefe gleichmäßig wäre; das GaAs-Substrat 13 wurde entfernt, wie im Ablauf von 11; und mit den Schichten in dem Zustand von 10 wurde ihr Durchlassvermögen mit einem Durchlassmesser gemessen. Für die Sauerstoffmenge: dieselben Proben wurden gemäß dem Ablauf in 14 erzeugt; Epitaxialschichten wurden durch OMVPE gezüchtet; und bevor die GaAs-Substrate 13 entfernt wurden, wurde die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 durch Sekundärionenmassenspektrometrie-Charakterisierung (SIMS-Charakterisierung) gemessen. Die Ergebnisse sind in 21 und 22 dargestellt.
  • In 21 gibt die vertikale Achse den Mengenanteil x von Al in den AlxGa(1-x)As-Schichten 11 an, während die horizontale Achse das Durchlassvermögen angibt. Je weiter rechts die Position entlang der Achse in 21 liegt, desto besser ist das Durchlassvermögen. Durch Betrachtung der Implementierungen, bei denen die Emissionswellenlänge 880 nm war, war auch verständlich, dass das Durchlassvermögen selbst bei niedrigeren Al-Mengenanteilniveaus vorteilhaft ist. Ferner ermöglichten die Implementierungen, bei denen die Emissionswellenlänge 940 nm war, dass bestätigt wurde, dass sogar mit niedrigeren Al-Mengenanteilniveaus eine Verschlechterung des Durchlassvermögens unwahrscheinlich auftrat.
  • Als nächstes gibt in 22 die vertikale Achse den Mengenanteil x von Al in den AlxGa(1-x)As-Schichten 11 an, während die horizontale Achse die Oberflächensauerstoffmenge angibt. Je weiter links sich die Position entlang der Achse in 22 befindet, desto vorteilhafter ist die Sauerstoffmenge. Es ist verständlich, dass die Oberflächensauerstoffmenge dieselbe war, wenn die Emissionswellenlänge 850 nm, 880 nm und 940 nm war.
  • Hierin wurden in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, die AlxGa(1-x)As-Schichten 11 in einer solchen Weise erzeugt, dass der Al-Mengenanteil in der Tiefe gleichmäßig wäre, dennoch wurde durch dasselbe vorher beschriebene Experiment bestätigt, dass, da die Sauerstoffmenge hauptsächlich durch den Mengenanteil von Al in der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 bestimmt ist, selbst in Fällen, in denen die Schicht einen Gradienten im Al-Mengenanteil besitzt, wie in 2 bis 5 dargestellt, die Korrelation der Sauerstoffmenge mit dem Al-Mengenanteil in der Hauptoberfläche stark ist.
  • Dieselbe Tendenz gilt in Bezug auf das Durchlassvermögen: In Fällen, in denen die Schicht einen Gradienten im Al-Mengenanteil besitzt, wie in 2 bis 5 dargestellt, wird das Durchlassvermögen durch den Bereich beeinflusst, in dem der Al-Mengenanteil am niedrigsten ist. Insbesondere in Implementierungen, die einen Gradienten besitzen, wie in 2 bis 5 dargestellt, ist, wenn das Muster des Gradienten (Schichtzahl, Gradient in jeder Schicht, Dicke) und der Gradient (ΔAl/Abstand) gleich sind, die Korrelation des Durchlassvermögens mit der Größe des mittleren Al-Mengenanteils innerhalb der Schicht stark.
  • Es wurde erkannt, dass, wie in 21 gezeigt, je größer der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist, desto mehr sich das Durchlassvermögen verbessert. Ebenso wurde erkannt, dass, wie in 22 gezeigt, je niedriger der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 ist, desto mehr die Sauerstoffmenge, die in der Hauptoberfläche enthalten ist, verringert werden kann.
  • Aus dem Vorangehenden war verständlich, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den AlxGa(1-x)As-Schichten 11 das Erhöhen des Mengenanteils x von Al in der Rückfläche 11b ein hohes Niveau des Durchlassvermögens aufrechterhält, während das Verringern des Mengenanteils x von Al in der Hauptoberfläche 11a ermöglicht, dass die Sauerstoffmenge in der Hauptoberfläche verringert wird.
  • Ausführungsform 2
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde der Effekt einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11, die mit mehreren Schichten versehen ist, in jeder von denen der Mengenanteil x von Al von der Ebene der Seite der Rückfläche 11b der Schicht zur Ebene der Seite ihrer Hauptoberfläche 11a verlaufend monoton abnimmt, untersucht. Insbesondere wurden zweiunddreißig verschiedene Proben eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a gemäß dem Verfahren zur Herstellung des AlxGa(1-x)As-Substrats 10a, das in 1 dargestellt ist, der Ausführungsart 1 hergestellt.
  • Insbesondere wurden GaAs-Substrate 13 mit 2 Zoll und 3 Zoll vorbereitet (Schritt S1).
  • Als nächstes wurden AlxGa(1-x)As-Schichten 11 durch ein Verfahren mit langsamer Kühlung gezüchtet (Schritt S2). In Schritt S2 wurden die Schichten so gezüchtet, dass sie eine oder mehrere Lagen enthielten, in jeder von denen, wie in 2 in einem Diagramm dargestellt, der Mengenanteil x von Al in der Wachstumsrichtung verlaufend konstant abnahm. Im Einzelnen wurden zweiunddreißig verschiedene Proben einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 gezüchtet, in denen die folgenden Parameter wie in der nachstehenden Tabelle eingetragen waren: der Al-Mengenanteil x in der Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 (minimaler Wert des Al-Mengenanteils x); in jeder Lage die Differenz zwischen dem Al-Mengenanteil x in der Ebene der Seite der Rückfläche 11b der Schicht und dem Al-Mengenanteil x in der Ebene der Seite ihrer Hauptoberfläche 11a (Differenz des Al-Mengenanteils x); und die Anzahl von Lagen, in jeder von denen der Mengenanteil x von Al von der Ebene der Seite der Rückfläche 11b der Schicht zur Ebene der Seite ihrer Hauptoberfläche 11a verlaufend monoton abnahm (Lagenzahl). Zweiunddreißig verschiedene Proben eines AlxGa(1-x)As-Substrats 10a wurden dadurch hergestellt.
  • Im Hinblick auf die AlxGa(1-x)As-Substrate 10a selbst wurde eine Verzerrung, die in einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a auftrat – die Lücke zwischen dem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a, wobei seine konvex abweichende Oberfläche nach oben gewandt war, und einem planaren Block – unter Verwendung eines Dickenmessers gemessen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle I tabellarisch dargestellt. In Tabelle I sind Fälle, in denen eine Verzerrung, die in einem AlxGa(1-x)As-Substrat 10a auftrat, 200 µm oder weniger war, wenn ein GaAs-Substrat mit 2 Zoll verwendet wurde, und 300 µm oder weniger war, wenn ein GaAs-Substrat mit 3 Zoll verwendet wurde, mit ”o” bezeichnet, während Fälle, in denen die Verzerrung 200 µm überschritt, wenn ein GaAs-Substrat mit 2 Zoll verwendet wurde, und 300 µm überschritt, wenn ein GaAs-Substrat mit 3 Zoll verwendet wurde, mit ”x” bezeichnet sind. Tabelle I
    Minimaler Al-Mengenanteil x Differenz des Al-Mengenanteils x Verzerrung für jede Anzahl von Lagen
    1 Lage 2 Lagen 3 Lagen 4 Lagen
    0 ≤ x < 0,15 o o o o
    0,1 bis 0,3 0,15 ≤ x < 0,25 x o o o
    0,25 ≤ x < 0,35 x x o o
    0,35 ≤ x x x x x
    0,3 bis 0,5 0 ≤ x < 0,15 o o o o
    0,15 ≤ x < 0,25 x o o o
    0,25 ≤ x < 0,35 x x o o
    0,35 ≤ x x x x x
  • Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, gilt ungeachtet des Al-Mengenanteils x in der Hauptoberfläche 11a, je kleiner die Differenz des Al-Mengenanteils x innerhalb der Lagen, in denen er monoton abnimmt, ist, desto weniger wahrscheinlich trat die Verzerrung in den AlxGa(1-x)As-Substraten 10a auf. Es war verständlich, dass in Fällen, in denen die Differenz des Al-Mengenanteils x 0,15 oder größer, aber geringer als 0,35 war, die Verzerrung durch die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit zahlreichen Lagen mit dem monoton abnehmendem Mengenanteil gemildert werden konnte.
  • Aus diesem Ergebnis wurde gefolgert, dass in Fällen, in denen die Differenz des Al-Mengenanteils x ein kleines 0,15 oder weniger war, das Erhöhen der Anzahl von Lagen mit dem monoton abnehmenden Mengenanteil wirksam wäre, wenn die Verzerrung weiter verringert werden sollte.
  • Ebenso wurde gefolgert, dass in Fällen, in denen die Differenz des Al-Mengenanteils x 0,35 oder größer war, das Erhöhen der Anzahl von Lagen auf fünf oder mehr, in denen x monoton abnahm, ermöglichen würde, dass die Verzerrung gemildert wird. Es sollte beachtet werden, dass keine speziellen Differenzen zwischen der Verwendung von GaAs-Substraten von 2 Zoll und 3 Zoll bestanden.
  • Wie im Vorangehenden beschrieben, ermöglichte die vorliegende Ausführungsform, dass bestätigt wurde, dass die Verzerrung in den AlxGa(1-x)As-Substraten 10a durch die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit mehreren Lagen, in jeder von denen der Mengenanteil x von Al von der Ebene der Seite der Rückfläche 11b der Schicht zur Ebene der Seite ihrer Hauptoberfläche 11a verlaufend monoton abnimmt, gemildert werden kann.
  • Ausführungsform 3
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde der Effekt eines Infrarot-LED-Epitaxialwafers, der mit einer aktiven Schicht mit einer Mehrfachquantenmuldenstruktur sowie einer zufrieden stellenden Lagenanzahl für die Sperrschichten und die Muldenschichten versehen ist, untersucht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurden vier verschiedene Proben, die in 23 angegeben sind, von Epitaxialwafern 40 gezüchtet, in denen nur die Dicke der und die Anzahl von Lagen in der aktiven Schicht 21 der Mehrfachquantenmuldenstruktur verändert wurden.
  • Insbesondere wurden anfangs GaAs-Substrate 13 vorbereitet (Schritt S1). Als nächstes wurden durch OMVPE eine Mantelschicht 41 vom n-Typ, eine undotierte Führungsschicht 42, eine aktive Schicht 21, eine undotierte Führungsschicht 43, eine Mantelschicht 44 vom p-Typ, eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und eine Kontaktschicht 23 in dieser Reihenfolge gezüchtet. Die Wachstumstemperatur für jede Schicht war 750°C. Die Mantelschichten 41 vom n-Typ hatten eine Dicke von 0,5 µm und bestanden aus Al0,35Ga0,65As; die undotierten Führungsschichten 42 hatten eine Dicke von 0,02 µm und bestanden aus Al0,30Ga0,70As; die undotierten Führungsschichten 43 hatten eine Dicke von 0,02 µm und bestanden aus Al0,30Ga0,70As; die Mantelschichten 44 vom p-Typ hatten eine Dicke von 0,5 µm und bestanden aus Al0,35Ga0,65As; die AlxGa(1-x)As-Schichten 11 hatten eine Dicke von 2 µm und bestanden aus Al0,15Ga0,85As vom p-Typ; und die Kontaktschichten 23 hatten eine Dicke von 0,01 µm und bestanden aus GaAs vom p-Typ. Ferner wurden die aktiven Schichten 21 so hergestellt, dass sie optische Emissionswellenlängen von 840 nm bis 860 nm hatten, und waren Mehrfachquantenmuldenstrukturen (MQW-Strukturen) mit zwei Lagen, zehn Lagen, zwanzig Lagen und fünfzig Lagen von Muldenschichten bzw. Sperrschichten. Die Muldenschichten hatten jeweils eine Dicke von 7,5 nm und bestanden aus GaAs, während die Sperrschichten jeweils Lagen mit einer Dicke von 5 nm waren und aus Al0,30Ga0,70As bestanden.
  • Außerdem wurde in der vorliegenden Ausführungsform ein Epitaxialwafer mit Doppelheterostruktur, der sich nur darin unterschied, dass er mit einer aktiven Schicht versehen war, die nur aus Muldenschichten bestand, deren Emissionswellenlänge 870 nm war, und die eine Dicke von 0,5 µm hatte, als separater Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs gezüchtet.
  • Soweit es um die jeweiligen gezüchteten Epitaxialwafer geht, wurden die Epitaxialwafer jeweils ohne Entfernen des GaAs-Substrats hergestellt. Als nächstes wurden auf der Kontaktschicht 23 eine Elektrode, die aus AuZn bestand, und auf dem GaAs-Substrat 13 vom n-Typ eine Elektrode, die aus AuGe bestand, jeweils durch Gasphasenabscheidung ausgebildet. Infrarot-LEDs wurden dadurch erhalten.
  • Die Lichtausbeute jeder Infrarot-LED, wenn ein Strom von 20 mA durch sie geleitet wurde, wurde mit einer Konstantstromquelle und einem photometrischen Instrument (Ulbricht-Kugel) gemessen. Die Ergebnisse sind in 24 in einem Diagramm dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass ”DH” entlang der horizontalen Achse in 24 eine LED mit einer Doppelheterostruktur bedeutet, ”MQW” LEDs, die mit Muldenschichten und Sperrschichten in einer aktiven Schicht versehen sind, bedeutet, und die Schichtzahl die Lagenzahl der Muldenschichten bzw. der Sperrschichten bedeutet.
  • Es wurde festgestellt, dass, wie in 24 angegeben, im Vergleich zur LED mit einer Doppelheterostruktur die LEDs, die mit einer aktiven Schicht mit Mehrfachquantenmuldenstruktur versehen waren, ermöglichten, dass die Lichtausbeute verbessert wurde. Insbesondere war verständlich, dass die LEDs mit zwischen zehn und fünfzig (beides einschließlich) Muldenschichten und Sperrschichten zu einer drastisch verbesserten Lichtausbeute führten.
  • Hierin wurden in der vorliegenden Ausführungsform die AlxGa(1-x)As-Schichten 11 durch OMVPE hergestellt, aber die OMVPE erfordert eine außergewöhnliche Menge an Zeit, um die AlxGa(1-x)As-Schichten 11 zu züchten, wenn ihre Dicke so groß wie in den Fällen wie z. B. der Ausführungsform 1 sein soll. Abgesehen von diesem Punkt sind die Eigenschaften der erzeugten Infrarot-LEDs dieselben wie jene von Infrarot-LEDs der vorliegenden Erfindung, bei denen LPE und OMVPE verwendet wurden, und sie gelten folglich für Infrarot-LEDs der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, dass in Implementierungen, in denen die Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 groß ist, die Verwendung der LPE den Effekt demonstriert, dass es möglich gemacht wird, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zu züchten.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurden außerdem als noch weiterer Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs Epitaxialwafer mit Mehrfachquantenmuldenstruktur (MQW), die sich nur darin unterschieden, dass ihre Emissionswellenlänge 940 nm war, und darin, dass sie mit einer aktiven Schicht versehen waren, die Muldenschichten mit InGaAs in den Muldenlagen enthielt, gezüchtet. Bei dem InGaAs der Muldenlagen war die Dicke 2 nm bis 10 nm und der Mengenanteil von In bestand aus 0,1 bis 0,3. Unterdessen bestanden die Sperrschichten aus Al0,30Ga0,70As.
  • Auf diesen Epitaxialwafern wurden auch in derselben Weise, wie vorstehend beschrieben, Elektroden ausgebildet, um Infrarot-LEDs zu erzeugen. Hinsichtlich dieser Infrarot-LEDs wurde ebenso die Lichtausgangsleistung in derselben Weise, wie vorstehend beschrieben, charakterisiert, mit dem Ergebnis, dass Lichtausgangsleistungen, deren Emissionswellenlänge 940 nm war, erhalten wurden.
  • Mit Bezug auf die Sperrschichten wurde hier durch Experimentierung bestätigt, dass, selbst wenn sie irgendwo von GaAs0,90P0,10 bis Al0,30Ga0,70As0,90P0,10 liegen, sie ähnliche Ergebnisse aufweisen. Ferner wurde die Tatsache, dass der Mengenanteil von In und der Mengenanteil von P nach Belieben einstellbar sind, durch Experimentierung bestätigt.
  • Das Vorangehende ermöglichte die Bestätigung der Verwendung von MQWs als aktive Schicht, wobei die Muldenlagen GaAs sind, in Implementierungen, in denen die Emissionswellenlänge zwischen 840 nm und 890 nm, beides einschließlich, liegen soll, und dass eine Doppelheterostruktur (DH), die aus GaAs bestand, auf Implementierungen anwendbar ist, in denen die Emissionswellenlänge zwischen 860 nm und 890 nm, beides einschließlich, liegen soll. Außerdem konnte bestätigt werden, dass in Implementierungen, in denen die Emissionswellenlänge zwischen 850 nm und 1100 nm, beides einschließlich, liegen soll, es möglich ist, die aktive Schicht aus Muldenschichten zu erzeugen, die aus InGaAs bestehen.
  • Ausführungsform 4
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde der effektive Bereich der Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 in Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs untersucht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurden fünf verschiedene Proben, die in 25 angegeben sind, von Epitaxialwafern 50 gezüchtet, wobei nur die Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 verändert wurde.
  • Insbesondere wurden anfangs GaAs-Substrate 13 vorbereitet (Schritt S1). Als nächstes wurden durch LPE AlxGa(1-x)As-Schichten 11 mit Dicken von 2 µm, 10 µm, 20 µm, 100 µm und 140 µm, die aus Al0,35Ga0,65As vom p-Typ, das mit Zn dotiert war, bestanden, jeweils ausgebildet (Schritt S2). Die LPE-Wachstumstemperatur, bei der die AlxGa(1-x)As-Schichten 11 gezüchtet wurden, war 780°C und die Wachstumsrate war durchschnittlich 4 μm/h. Als nächstes wurde unter Verwendung von Salzsäure und Schwefelsäure die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 gewaschen (Schritt S3). Dann wurde die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 mittels chemisch-mechanischer Planarisierung poliert (Schritt S4). Die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 wurde dann unter Verwendung von Ammoniak und Wasserstoffperoxid gewaschen (Schritt S5). Durch OMVPE wurden als nächstes eine Mantelschicht 41 vom p-Typ, eine undotierte Führungsschicht 42, eine aktive Schicht 21, eine undotierte Führungsschicht 43, eine Mantelschicht 44 vom n-Typ und eine Kontaktschicht 23 vom n-Typ in dieser Reihenfolge gezüchtet (Schritt S6). Die OMVPE-Wachstumstemperatur zum Züchten dieser Schichten war 750°C, während die Wachstumsrate 1 bis 2 μm/h war. Hier wurden die Dicken und die Materialien (abgesehen von den Dotierungsmaterialien) für die Mantelschicht 41 vom p-Typ, die undotierte Führungsschicht 42, die undotierte Führungsschicht 43, die Mantelschicht 44 vom n-Typ und die Kontaktschicht 23 vom n-Typ gleich wie in der Ausführungsform 3 gemacht. Aktive Schichten 21 mit zwanzig Lagen jeweils von Muldenschichten und Sperrschichten wurden ferner gezüchtet. Die Muldenschichten hatten jeweils eine Dicke von 7,5 nm und bestanden aus GaAs, während die Sperrschichten jeweils Lagen mit einer Dicke von 5 nm waren und aus Al0,30Ga0,70As bestanden.
  • Als nächstes wurde das GaAs-Substrat 13 entfernt (Schritt S7). Infrarot-LED-Epitaxialwafer, die mit AlxGa(1-x)As-Schichten mit fünf verschiedenen Dicken versehen waren, wurden dadurch hergestellt.
  • Als nächstes wurden auf der Kontaktschicht 23 eine Elektrode, die aus AuGe bestand, und auf der Rückfläche 11b der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 eine Elektrode, die aus AuZn bestand, jeweils durch Gasphasenabscheidung ausgebildet. Infrarot-LEDs wurden dadurch hergestellt.
  • Die Lichtausbeute von jeder der Infrarot-LEDs wurde in derselben Weise wie in der Ausführungsform 3 gemessen. Die Ergebnisse sind in einem Diagramm in 26 dargestellt.
  • Wie in 26 angegeben, machten es Infrarot-LEDs, die mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Dicke zwischen 20 µm und 140 µm, beides einschließlich, versehen waren, möglich, die Lichtausbeute signifikant zu verbessern, während Infrarot-LEDs, die mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Dicke zwischen 100 µm und 140 µm, beides einschließlich, versehen waren, eine außergewöhnliche Verbesserung der Lichtausbeute möglich machten.
  • Bei Schichtdicken unter 20 µm wird nun aus Lumineszenzbildbeobachtungen angenommen, dass die Tatsache, dass die Wirksamkeit dadurch, dass das GaAs-Substrat entfernt wurde, nicht zu sehen war, daran liegt, dass kaum irgendeine Änderung in der Ausdehnung der Emissionsoberfläche bestand. Das heißt, da wegen der geringen Mobilität bei einer mit Zn dotierten AlxGa(1-x)As-Schicht 11 vom p-Typ der Strom sich nicht verbreitet. Dies kann beseitigt werden, indem sie eine mit Te dotierte AlxGa(1-x)As-Schicht 11 vom n-Typ ist, um die Mobilität zu erhöhen. In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform 5 war zu sehen, dass, wenn die Schichten mit Te dotiert werden, das Lumineszenzbild verbreitert wird, was die Lichtausbeute verbessert.
  • Ausführungsform 5
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurden die Effekte durch die Tatsache, dass die gerichtete Dispersion der aktiven Schicht, wie durch Infrarot-LEDs der vorliegenden Erfindung bewirkt, niedrig ist, untersucht.
  • Probe 1
  • Ein Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs der Probe 1 wurde wie folgt hergestellt. Insbesondere wurde zuerst ein GaAs-Substrat 13 vorbereitet (Schritt S1). Als nächstes wurde durch LPE eine mit Te dotierte AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mit einer Dicke von 20 µm, die aus Al0,35Ga0,65As vom n-Typ bestand, gezüchtet (Schritt S2). Als nächstes wurden Salzsäure und Schwefelsäure verwendet, um die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zu waschen (Schritt S3). Anschließend wurde die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 mittels chemisch-mechanischer Planarisierung poliert (Schritt S4). Dann wurden Ammoniak und Wasserstoffperoxid verwendet, um die Hauptoberfläche 11a der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 zu waschen (Schritt S5). Durch OMVPE wurden als nächstes eine mit Si dotierte Mantelschicht 41 vom n-Typ, eine undotierte Führungsschicht 42, eine aktive Schicht 21, eine undotierte Führungsschicht 43, eine mit Zn dotierte Mantelschicht 44 vom p-Typ und eine Kontaktschicht 23 vom p-Typ in dieser Reihenfolge gezüchtet (Schritt S6), wie in 25 dargestellt. Hier wurden die Dicken der und die Materialien abgesehen von den Dotierungsmaterialien für die Mantelschicht 41 vom n-Typ, die undotierte Führungsschicht 42, die undotierte Führungsschicht 43 und die Mantelschicht 44 vom p-Typ gleich wie in der Ausführungsform 3 gemacht. Eine aktive Schicht 21 mit jeweils zwanzig Lagen von Muldenschichten und Sperrschichten wurde außerdem gezüchtet. Die Muldenschichten waren jeweils Lagen mit einer Dicke von 7,5 nm und bestanden aus GaAs, während die Sperrschichten jeweils Lagen mit einer Dicke von 5 nm waren und aus Al0,30Ga0,70As bestanden. Die Wachstumstemperaturen und Wachstumsraten in der LPE und OMVPE wurden auch gleich wie in der Ausführungsform 4 gemacht.
  • Dann wurde das GaAs-Substrat 13 entfernt (Schritt S7). Ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer der Probe 1 wurde dadurch hergestellt.
  • Als nächstes wurden auf der p-Kontaktschicht 23 eine Elektrode, die aus AuZn bestand, und auf der Unterseite der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 eine Elektrode, die aus AuGe bestand, jeweils durch Gasphasenabscheidung ausgebildet (Schritt S11). Eine Infrarot-LED wurde dadurch hergestellt.
  • Probe 2
  • Für die Probe 2 wurde anfangs ein GaAs-Substrat 13 vorbereitet (Schritt S1). Als nächstes wurden durch OMVPE eine Mantelschicht 44 vom p-Typ, eine undotierte Führungsschicht 43, eine aktive Schicht 21, eine undotierte Führungsschicht 42 und eine Mantelschicht 41 vom n-Typ in dieser Reihenfolge in derselben Weise wie bei der Probe 1 gezüchtet. Als nächstes wurde eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE ausgebildet. Die Dicke der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und das diese bildende Material wurden gleich gemacht wie bei der Probe 1.
  • Als nächstes wurde ebenso wie bei der Probe 1 das GaAs-Substrat 13 entfernt, wobei ein Infrarot-LED-Epitaxialwafer der Probe 2 hergestellt wurde.
  • Als nächstes wurden Elektroden auf der Vorder- und der Rückseite des Epitaxialwafers in derselben Weise wie bei der Probe 1 ausgebildet, wobei eine Infrarot-LED der Probe 2 hergestellt wurde.
  • Messverfahren
  • Die Zn-Diffusionslänge in die und die Lichtausbeute von den Proben 1 und 2 wurden gemessen. Insbesondere wurde die Zn-Konzentration in der Grenzfläche zwischen der aktiven Schicht und den Führungsschichten durch SIMS charakterisiert und außerdem wurde die Position in der aktiven Schicht, in der die Zn-Konzentration auf 1/10 oder weniger fiel, durch SIMS gemessen und der Abstand in die aktive Schicht von der Grenzfläche zwischen der aktiven Schicht und den Führungsschichten wurde als Zn-Diffusionslänge genommen. Hier wurde auch die Lichtausbeute in derselben Weise wie in der Ausführungsform 3 gemessen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle II dargelegt. Tabelle II
    Zn-Diffusionslänge (µm) Max. Zn-Konzentration innerhalb aktiver Schicht (cm–3) Lichtausbeute (mW)
    Beispiel der vorliegenden Erfindung 0 6,0 × 1015 1,3
    Vergleichsbeispiel 0,3 6,0 × 1017 0,62
  • Messergebnisse
  • Wie in Tabelle II angegeben, konnte bei der Probe 1, in der die aktive Schicht durch OMVPE gezüchtet wurde, nachdem die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE gezüchtet worden war, verhindert werden, dass das in das AlxGa(1-x)As 11 dotierte Zn, das vor der aktiven Schicht ausgebildet wurde, in die aktive Schicht diffundiert, und die Zn-Konzentration innerhalb der aktiven Schicht 21 konnte verringert werden. Folglich konnte die Lichtausbeute von der Infrarot-LED der Probe 1 gegenüber jener von Probe 2 drastisch verbessert werden.
  • Das Vorangehende ermöglichte, dass bestätigt wurde, dass gemäß der vorliegenden Erfindung das Ausbilden der die aktive Schicht beinhaltenden Epitaxialschicht (Schritt S7), nachdem die AlxGa(1-x)As-Schicht 11 durch LPE ausgebildet wurde (Schritt S2), ermöglicht, dass die Lichtausbeute verbessert wird.
  • Ausführungsform 6
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Wirksamkeit, mit der eine Infrarot-LED mit einer Wellenlänge von 900 nm oder größer hergestellt werden konnte, untersucht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Infrarot-LED in derselben Weise wie bei dem Infrarot-LED-Herstellungsverfahren der Ausführungsform 4 hergestellt, während sie sich nur hinsichtlich der aktiven Schicht 21 unterschied. Insbesondere wurde in der vorliegenden Ausführungsform eine aktive Schicht 21 mit 20 Lagen von jeweils Muldenschichten mit jeweils einer Dicke von 6 nm, die aus In0,12Ga0,88As bestanden, und Sperrschichten mit jeweils einer Dicke von 12 nm, die aus GaAs0,9P0,1 bestanden, gezüchtet.
  • Das Emissionsspektrum für diese Infrarot-LED wurde charakterisiert. Das Ergebnis ist in 38 aufgezeichnet. Wie in 38 angegeben, konnte bestätigt werden, dass die Herstellung einer Infrarot-LED mit einer Emissionswellenlänge von 940 nm möglich war.
  • Ausführungsform 7
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurden die Bedingungen für einen Epitaxialwafer, der in einer Infrarot-LED mit einer Emissionswellenlänge von 900 nm oder größer verwendet werden sollte, untersucht.
  • Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung wurden in derselben Weise wie bei dem Infrarot-LED-Herstellungsverfahren der Ausführungsform 6 hergestellt, während sie sich nur hinsichtlich der AlxGa(1-x)As-Schicht 11 und der aktiven Schicht 21 unterschieden. Insbesondere wurde der mittlere Mengenanteil von Al in den AlxGa(1-x)As-Schichten 11 so hergestellt, dass er wie in der nachstehenden Tabelle III dargelegt war. Der Al-Mengenanteil in der Hauptoberfläche und in der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 war, um einzelne Fälle anzuführen, in der Reihenfolge (Rückfläche, Hauptoberfläche): für 0,05 (0,10, 0,01); für 0,15 (0,25, 0,05); für 0,25 (0,35, 0,15); und für 0,35 (0,40, 0,30). Der mittlere Al-Mengenanteil und der Mengenanteil in der (Rückfläche, Hauptoberfläche) sind jedoch nach Belieben einstellbar. Hier nahm der Mengenanteil von Al von der Rückfläche zur Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schichten 11 verlaufend monoton ab. Und für die aktive Schicht 21 wurde in diesen Fällen eine aktive Schicht 21 mit 5 Lagen von jeweils Muldenschichten, die jeweils aus InGaAs bestanden, und Sperrschichten, die jeweils aus GaAs bestanden, gezüchtet. Die Infrarot-LEDs hatten eine Emissionswellenlänge von 890 nm.
  • Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung wurden in derselben Weise wie bei dem Infrarot-LED-Herstellungsverfahren der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass die Emissionswellenlänge 940 nm war.
  • Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Die Infrarot-LEDs der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden ähnlich wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung bzw. der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung hergestellt, unterschieden sich jedoch darin, dass sie nicht mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 versehen waren. Das heißt, eine AlxGa(1-x)As-Schicht 11 wurde nicht ausgebildet und das GaAs-Substrat wurde auch nicht entfernt.
  • Messverfahren
  • Eine Gitterrelaxation im Hinblick auf die Infrarot-LEDs der Beispiele 1 bis 8 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde bestimmt. Die Gitterrelaxation wurde durch Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenstrahlbeugung und visuelle Untersuchung der Oberfläche charakterisiert. Wenn die Epitaxialwafer mit Gitterrelaxation zu Infrarot-LEDs hergestellt wurden, wurden sie als solche durch dunkle Linien überprüft. Die Lichtausgangsleistung der Infrarot-LEDs der Beispiele 1 bis 8 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde ferner in derselben Weise wie in der Ausführungsform 3 gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III dargelegt. Tabelle III
    Substrat Aktive Schicht Gitterrelaxation Emissionswellenlänge Lichtausgangsleistung
    Material Al-Mengenenteil Zusammensetzung Anzahl Lagen
    Bsp. 1 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 5 Fehlt 890 nm 5 mW
    Bsp. 2 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 5 Fehlt 890 nm 6 mW
    Bsp. 3 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 5 Fehlt 890 nm 6 mW
    Bsp. 4 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 5 Fehlt 890 nm 6 mW
    Vergleichsbeispiel 1 GaAs - InGaAs/GaAs 5 Fehlt 890 nm 1,5 mW
    Bsp. 5 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 5 Vorhanden 940 nm 2 mW
    Bsp. 6 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 5 Vorhanden 940 nm 3 mW
    Bsp. 7 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 5 Vorhanden 940 nm 3,5 mW
    Bsp. 8 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 5 Vorhanden 940 nm 3,5 mW
    Vergleichsbeispiel 2 GaAs - InGaAs/GaAs 5 Fehlt 940 nm 1,5 mW
  • Wie in Tabelle III angegeben, bestand in den Infrarot-LEDs, deren Emissionswellenlänge 890 nm war, keine Gitterrelaxation (Gitterfehlausrichtung) ungeachtet dessen, ob das Substrat ein GaAs-Substrat oder eine AlxGa(1-x)As-Schicht war. Ebenso bestand in der Infrarot-LED des Vergleichsbeispiels 2, die aus einem GaAs-Substrat allein bestand, keine Gitterrelaxation trotz dessen, dass die Emissionswellenlänge 940 nm war. In den Infrarot-LEDs der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung, die mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 als AlxGa(1-x)As-Substrat versehen waren und die eine Emissionswellenlänge von 940 nm hatten, bestand jedoch eine Gitterrelaxation. Bei Infrarot-LEDs, die mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht 11 als AlxGa(1-x)As-Substrat versehen waren, war folglich, während die Ausgangsleistung der Infrarot-LEDs, in denen keine Gitterrelaxation bestand, 5 mW bis 6 mW war, die Ausgangsleistung der Infrarot-LEDs, in denen eine Gitterrelaxation bestand, niedrige 2 bis 3,5 mW, wobei verständlich war, dass Inkonsistenzen innerhalb der Oberfläche desselben Wafers beträchtlich sind. Insbesondere bestanden die Messinkonsistenzen bei Wafern mit einem Waferdurchmesser von 2 bis 4 Zoll ⌀.
  • Aus diesen Tatsachen war es verständlich, dass die Technologie, die auf GaAs-Substrate angewendet werden kann, nicht auf Epitaxialwafer angewendet werden kann, die in Infrarot-LEDs verwendet werden, deren Emissionswellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Dabei widmeten die vorliegenden Erfinder die Forschung, wie nachstehend erörtert, der Untersuchung der Bedingungen, unter denen die Gitterrelaxation in Epitaxialwafern gedämpft wird, die in Infrarot-LEDs verwendet werden, deren Emissionswellenlänge 900 nm oder größer ist.
  • Insbesondere wurden in der folgenden Weise Infrarot-LEDs der Beispiele 9 bis 24 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele 3 bis 6, in denen die Emissionswellenlänge 940 nm war, hergestellt.
  • Beispiele 9 bis 12 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 9 bis 12 der vorliegenden Erfindung wurden grundsätzlich in derselben Weise wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass die Anzahl der Muldenschichten bzw. der Sperrschichten jeweils zu drei Lagen gemacht wurde. Der In-Mengenanteil in den Muldenschichten war 0,12.
  • Beispiele 13 bis 16 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 13 bis 16 der vorliegenden Erfindung wurden grundsätzlich in derselben Weise wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass die Sperrschichten GaAsP waren, und dass die Anzahl von Muldenschichten und Sperrschichten jeweils zu drei Lagen gemacht wurde. Der 2-Mengenanteil in den Sperrschichten war 0,10.
  • Beispiele 17 bis 20 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 17 bis 20 der vorliegenden Erfindung wurden grundsätzlich in derselben Weise wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 13 bis 16 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass die Anzahl von Muldenschichten und Sperrschichten jeweils zu zehn Lagen gemacht wurde.
  • Beispiele 21 bis 24 der vorliegenden Erfindung
  • Die Infrarot-LEDs der Beispiele 21 bis 24 der vorliegenden Erfindung wurden grundsätzlich in derselben Weise wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass die Sperrschichten AlGaAsP waren, und dass die Anzahl von Muldenschichten und Sperrschichten jeweils zu zwanzig Lagen gemacht wurde. Der 2-Mengenanteil in den Sperrschichten war 0,10.
  • Vergleichsbeispiele 3 bis 6
  • Die Infrarot-LEDs von Vergleichsbeispiel 3 wurden grundsätzlich in derselben Weise wie bei den Infrarot-LEDs der Beispiele 9 bis 12 der vorliegenden Erfindung, der Beispiele 13 bis 16 der vorliegenden Erfindung, der Beispiele 17 bis 20 der vorliegenden Erfindung bzw. der Beispiele 21 bis 24 der vorliegenden Erfindung hergestellt, während sie sich darin unterschieden, dass ein GaAs-Substrat, das nicht mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht als AlxGa(1-x)As-Substrat versehen war, verwendet wurde.
  • Messverfahren
  • In derselben Weise wie bei den vorstehend erläuterten Verfahren wurden die Gitterrelaxation und die Lichtausgangsleistung bestimmt. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle IV dargelegt. Tabelle IV
    Substrat Aktive Schicht Gitterrelaxation Lichtausgangsleistung
    Material Al-Mengenenteil Zusammensetzung Anzahl Lagen
    Bsp. 9 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 10 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 11 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 12 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Vergleichsbeispiel 3 GaAs - InGaAs/GaAs 3 Fehlt 1,5 mW
    Bsp. 13 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 14 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 15 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Bsp. 16 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 3 Fehlt 6 mW
    Vergleichsbeispiel 4 GaAs - InGaAs/GaAs 3 Fehlt 1,5 mW
    Bsp. 17 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 10 Fehlt 6 mW
    Bsp. 18 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 10 Fehlt 6 mW
    Bsp. 19 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 10 Fehlt 6 mW
    Bsp. 20 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 10 Fehlt 6 mW
    Vergleichsbeispiel 5 GaAs - InGaAs/GaAs 10 Fehlt 1,5 mW
    Bsp. 21 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,05 InGaAs/GaAs 20 Fehlt 6 mW
    Bsp. 22 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,15 InGaAs/GaAs 20 Fehlt 6 mW
    Bsp. 23 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,25 InGaAs/GaAs 20 Fehlt 6 mW
    Bsp. 24 der vorliegenden Erfindung AlGaAs 0,35 InGaAs/GaAs 20 Fehlt 6 mW
    Vergleichsbeispiel 6 GaAs - InGaAs/GaAs 20 Fehlt 1,5 mW
  • Messergebnisse
  • Wie in Tabelle IV angegeben, trat bei den Beispielen 9 bis 12 der vorliegenden Erfindung, die InGaAs enthielten, wobei die Muldenschichten innerhalb der aktiven Schicht 21 In enthielten, und deren Anzahl von Muldenschichten vier Lagen oder weniger war, eine Gitterrelaxation nicht auf.
  • Bei den Beispielen 13 bis 24 der vorliegenden Erfindung, die entweder GaAsP oder AlGaAsP enthielten, wobei die Sperrschichten innerhalb der aktiven Schicht P enthielten, und deren Anzahl von Sperrschichten drei Lagen oder mehr war, trat ebenso eine Gitterrelaxation nicht auf.
  • Aus dem Vorangehenden wurde gemäß den vorliegenden Ausführungsformen entdeckt, dass in Epitaxialwafern, die in Infrarot-LEDs verwendet werden, deren Emissionswellenlänge 900 nm oder größer ist, eine Gitterfehlausrichtung in Fällen, in denen die Muldenschichten innerhalb der aktiven Schicht ein In enthaltendes Material umfassen und die Anzahl der Muldenschichten vier oder weniger Lagen ist, sowie in Fällen, in denen die Sperrschichten innerhalb der aktiven Schicht ein P enthaltendes Material umfassen und die Anzahl von Sperrschichten drei oder mehr Lagen ist, auf ein Minimum gesteuert werden kann.
  • Die gegenwärtig offenbarten Ausführungsarten und Ausführungsformbeispiele sollten in jeglicher Hinsicht als erläuternd und nicht begrenzend betrachtet werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die im Vorangehenden beschriebenen Ausführungsarten, sondern durch den Schutzbereich der Patentansprüche dargelegt und soll Bedeutungen umfassen, die zum Schutzbereich der Patentansprüche und allen Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs äquivalent sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 10a, 10b: AlxGa(1-x)As-Substrat; 11: AlxGa(1-x)As-Schicht; 11a, 13a, 21, 21a1: Hauptoberfläche; 11b, 13b, 20c2, 20d2, 20e2, 20f2, 21b1, 21c: Rückfläche; 13: GaAs-Substrat; 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 40, 50: Epitaxialwafer; 20c1, 20d1, 20e1, 20f1: Vorderseite; 21: aktive Schicht; 21a: Muldenschichten; 21b: Sperrschichten; 21c1: Epischicht; 23: Kontaktschicht; 25, 35: Bindemittelschicht; 26, 36: Trägersubstrat; 27: elektrisch leitende Schicht; 28: Reflexionsschicht; 30a, 30b, 30c, 30d, 30e: LEDs; 31, 32: Elektroden; 33: Schaft; 41, 44: Mantelschichten; 42, 43: undotierte Führungsschichten.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung schafft AlxGa(1-x)As-Substrate (0 ≤ x ≤ 1), Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, Infrarot-LEDs, Verfahren zur Herstellung von AlxGa(1-x)As-Substraten, Verfahren zur Herstellung von Epitaxialwafern für Infrarot-LEDs und Verfahren zur Herstellung von Infrarot-LEDs, wobei ein hohes Niveau an Durchlassvermögen aufrechterhalten wird, und durch die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen es sich erweist, dass die Vorrichtungen überlegene Eigenschaften aufweisen.
  • Ein AlxGa(1-x)As-Substrat (10a) der vorliegenden Erfindung ist ein AlxGa(1-x)As-Substrat (10a), das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht (11) mit einer Hauptoberfläche (11a) und auf der Rückseite gegenüber der Hauptoberfläche (11a) einer Rückfläche (11b) versehen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in der AlxGa(1-x)As-Schicht (11) der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche (11b) größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche (11a). Außerdem ist das AlxGa(1-x)As-Substrat (10a) ferner mit einem GaAs-Substrat (13) versehen, das mit der Rückfläche (11b) der AlxGa(1-x)As-Schicht (11) in Kontakt steht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002-335008 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS B00601 [0109]

Claims (36)

  1. AlxGa(1-x)As-Substrat, das mit einer AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) mit einer Hauptoberfläche und auf der Rückseite gegenüber der Hauptoberfläche mit einer Rückfläche versehen ist; wobei das AlxGa(1-x)As-Substrat dadurch gekennzeichnet ist, dass: in der AlxGa(1-x)As-Schicht der Mengenanteil x von Al in der Rückfläche größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche.
  2. AlxGa(1-x)As-Substrat nach Anspruch 1, wobei: die AlxGa(1-x)As-Schicht mehrere Lagen enthält; und der Mengenanteil x von Al in jeder der mehreren Lagen von der Ebene der Rückflächenseite der Schicht zur Ebene ihrer Hauptoberflächenseite verlaufend monoton abnimmt.
  3. AlxGa(1-x)As-Substrat nach Anspruch 1 oder 2, das ferner mit einem GaAs-Substrat versehen ist, das mit der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht in Kontakt steht.
  4. Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, der versehen ist mit: dem AlxGa(1-x)As-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst.
  5. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 4, wobei der Mengenanteil x von Al in der Epitaxialschicht-Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht-Kontaktebene mit der Epitaxialschicht.
  6. Epitaxialwafer für Infrarot-LEDs, der versehen ist mit: dem AlxGa(1-x)As-Substrat nach Anspruch 1 oder 2; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst; einer Bindemittelschicht, die auf der Hauptoberfläche der Epitaxialschicht auf deren Rückseite gegenüber ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist; und einem Trägersubstrat, das über die Bindemittelschicht mit der Hauptoberfläche der Epitaxialschicht verbunden ist.
  7. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 6, wobei die Bindemittelschicht und das Trägersubstrat Materialien sind, die elektrisch leitend sind.
  8. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht.
  9. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, der ferner mit einer elektrisch leitenden Schicht und einer Reflexionsschicht, die zwischen der Bindemittelschicht und der Epitaxialschicht ausgebildet sind, versehen ist, wobei: die elektrisch leitende Schicht in Bezug auf das Licht, das die aktive Schicht emittiert, transparent ist; und die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  10. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 9, wobei die elektrisch leitende Schicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  11. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Reflexionsschicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  12. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 6, wobei die Bindemittelschicht in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat haftend ist und ein transparentes Klebematerial ist, das das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  13. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 12, wobei die Bindemittelschicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen, Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan besteht.
  14. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Trägersubstrat eine transparente Basisplatte ist, die das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  15. Infrarot-LED-Epitaxialwafer nach Anspruch 14, wobei das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  16. Infrarot-LED, die versehen ist, mit: dem Epitaxialwafer nach einem der Ansprüche 6 bis 15; einer ersten Elektrode, die auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat ausgebildet ist; und einer zweiten Elektrode, die auf entweder dem Trägersubstrat oder der Epitaxialschicht ausgebildet ist.
  17. Infrarot-LED, die versehen ist mit: dem AlxGa(1-x)As-Substrat nach Anspruch 1 oder 2; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst; einer ersten Elektrode, die oberflächlich auf der Epitaxialschicht ausgebildet ist; und einer zweiten Elektrode, die auf der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist.
  18. Infrarot-LED, die versehen ist mit: dem AlxGa(1-x)As-Substrat nach Anspruch 3; einer Epitaxialschicht, die auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht ausgebildet ist und eine aktive Schicht umfasst; einer ersten Elektrode, die oberflächlich auf der Epitaxialschicht ausgebildet ist; und einer zweiten Elektrode, die auf dem GaAs-Substrat auf seiner Rückfläche ausgebildet ist.
  19. AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren, das versehen ist mit: einem Schritt zum Vorbereiten eines GaAs-Substrats; und einem Schritt zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht (0 ≤ x ≤ 1) mit einer Hauptoberfläche auf dem GaAs-Substrat durch LPE; dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt zum Züchten der AlxGa(1-x)As-Schicht die AlxGa(1-x)As-Schicht gezüchtet wird, wobei der Mengenanteil x von Al in der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem GaAs-Substrat größer ist als der Mengenanteil x von Al in der Hauptoberfläche.
  20. AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, wobei in dem Schritt zum Züchten einer AlxGa(1-x)As-Schicht die AlxGa(1-x)As-Schicht gezüchtet wird, die mehrere Lagen enthält, wobei der Mengenanteil x von Al von der Ebene entlang der Grenzfläche der Schicht mit dem GaAs-Substrat zur Ebene der Hauptoberflächenseite der Schicht verlaufend monoton abnimmt.
  21. AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach Anspruch 19 oder 20, das ferner mit einem Schritt zum Entfernen des GaAs-Substrats versehen ist.
  22. Verfahren zur Herstellung eines Epitaxialwafers für Infrarot-LEDs, das versehen ist mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch das AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21; und einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch mindestens entweder OMVPE oder MBE.
  23. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 22, wobei der Mengenanteil x von Al in der Epitaxialschicht-Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht größer ist als der Mengenanteil x von Al in der AlxGa(1-x)As-Schicht-Kontaktebene mit der Epitaxialschicht.
  24. Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-LED, das versehen ist mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch das AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach Anspruch 19 oder 20; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch entweder OMVPE oder MBE, um einen Epitaxialwafer zu erhalten; einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode oberflächlich auf dem Epitaxialwafer; und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf der Rückfläche des GaAs-Substrats.
  25. Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-LED, das versehen ist mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch das AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach Anspruch 21; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch entweder OMVPE oder MBE, um einen Epitaxialwafer zu erhalten; einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode oberflächlich auf dem Epitaxialwafer; und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf der Rückfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht.
  26. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren, das versehen ist mit: einem Schritt zur Herstellung eines AlxGa(1-x)As-Substrats durch das AlxGa(1-x)As-Substrat-Herstellungsverfahren nach Anspruch 19 oder 20; einem Schritt zum Ausbilden einer Epitaxialschicht, die eine aktive Schicht enthält, auf der Hauptoberfläche der AlxGa(1-x)As-Schicht durch zumindest entweder OMVPE oder MBE; einem Schritt zum Zusammenkleben einer Hauptoberfläche der Epitaxialschicht auf deren Rückseite gegenüber ihrer Kontaktebene mit der AlxGa(1-x)As-Schicht mit einem Trägersubstrat über eine Bindemittelschicht; und einem Schritt zum Entfernen des GaAs-Substrats.
  27. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 26, wobei die Bindemittelschicht und das Trägersubstrat Materialien sind, die elektrisch leitend sind.
  28. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silicium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid besteht.
  29. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, das ferner mit einem Schritt zum Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht und einer Reflexionsschicht zwischen der Bindemittelschicht und der Epitaxialschicht versehen ist; wobei die elektrisch leitende Schicht in Bezug auf das Licht, das die aktive Schicht emittiert, transparent ist; und die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial besteht, das Licht reflektiert.
  30. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 29, wobei die elektrisch leitende Schicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gemischen von Indiumoxid und Zinnoxid, Zinkoxid, das Aluminiumatome enthält, Zinnoxid, das Fluoratome enthält, Zinkoxid, Zinkselenid und Galliumoxid besteht.
  31. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Reflexionsschicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Chrom und Palladium besteht.
  32. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 26, wobei die Bindemittelschicht in Bezug auf die Epitaxialschicht und das Trägersubstrat haftend ist und ein transparentes Klebematerial ist, das das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  33. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 32, wobei die Bindemittelschicht aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharzen, Epoxidharzen, Silikonharzen und Perfluorcyclobutan besteht.
  34. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 32 oder 33, wobei das Trägersubstrat eine transparente Basisplatte ist, die das Licht, das die aktive Schicht emittiert, durchlässt.
  35. Infrarot-LED-Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach Anspruch 34, wobei das Trägersubstrat aus einem Stoff gebildet ist, der mindestens eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Saphir, Galliumphosphid, Quarz und Spinel besteht.
  36. Infrarot-LED-Herstellungsverfahren, das versehen ist mit: einem Schritt zur Herstellung eines Epitaxialwafers durch das Epitaxialwafer-Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 35; einem Schritt zum Ausbilden einer ersten Elektrode auf dem AlxGa(1-x)As-Substrat; und einem Schritt zum Ausbilden einer zweiten Elektrode auf entweder dem Trägersubstrat oder der Epitaxialschicht.
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