JP2000101133A - 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法 - Google Patents

発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法

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JP2000101133A
JP2000101133A JP26624698A JP26624698A JP2000101133A JP 2000101133 A JP2000101133 A JP 2000101133A JP 26624698 A JP26624698 A JP 26624698A JP 26624698 A JP26624698 A JP 26624698A JP 2000101133 A JP2000101133 A JP 2000101133A
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layer
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epitaxial wafer
carbon
cladding layer
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Masahiro Noguchi
雅弘 野口
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Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い発光効率の発光素子用エピタキシャルウ
ェハ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 p−第二クラッド層(p−AlGaAs
電流拡散層)7b及びp−GaAsコンタクト層8に炭
素ドープすることにより、高濃度化が図れ、pn接合全
体の結晶品質の低下を伴なうことなく、発光面側の電極
から注入された電流を効率よく拡散し、発光効率が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子用エピタ
キシャルウェハ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】GaAs基板上に4元化合物半導体材料
であるAlGaInPをベースとしたpn接合をMOV
PE法で成長したLED用エピタキシャルウェハが実用
化されている。
【0003】このLED用エピタキシャルウェハにおい
て、光取り出し側のクラッド層に活性層よりもバンドギ
ャップエネルギーが大きなAlGaInAsまたはAl
InPを用いた場合、通常のドーピングでは低抵抗のエ
ピタキシャル層が得られないため、第二上クラッド層と
して活性層及び第一上クラッド層よりもバンドギャップ
エネルギーが大きなGaAlAs層が採用されている。
【0004】これは発光面側の電極から注入された電流
を活性層へ到達する前に上クラッド層内(発光面側)で
拡散させ、活性層へ効率よく電流を注入することによ
り、高い発光効率を達成するためである。
【0005】また、第二上クラッド層としてよく用いら
れているGaAlAs層の厚さは一般的に5〜10μm
と厚めである。このGaAlAsからなる第二上クラッ
ド層の厚さは、この層での電流の拡散を広げ、高い発光
効率を得る目的で厚膜化されたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで発光面側の第
二上クラッド層としてGaAlAsが用いられた場合、
キャリア濃度としては通常1×1018cm-3台の濃度が
用いられており、厚さは5〜10μm台である。
【0007】しかしながら、この層の抵抗率をさらに低
くし、電流を拡散しやすくするためには、さらなる高濃
度ドーピングが必要である。
【0008】一方、エピタキシャルウェハの成長温度は
pn接合部となるAlGaInP層への酸素混入低減の
目的で、一般的に700℃前後で行われることが多い。
【0009】しかし、p型のドーパントとして最も多く
採用されているものは亜鉛であり、このドーピング効率
は温度と共に低下するため、700℃前後の成長温度で
は5×1018cm-3以上のキャリア濃度を達成すること
が難しいという問題があった。
【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、高い発光効率の発光素子用エピタキシャルウェハ及
びその製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の発光素子用エピタキシャルウェハは、n型の
半導体基板上にn型のバッファ層、n型の下クラッド
層、アンドープの活性層、p型の第一上クラッド層、p
型の第二上クラッド層及びp型のコンタクト層が順次エ
ピタキシーされた発光素子用エピタキシャルウェハにお
いて、第二上クラッド層が炭素ドープされているもので
ある。
【0012】上記構成に加え本発明の発光素子用エピタ
キシャルウェハは、コンタクト層が炭素ドープされてい
るのが好ましい。
【0013】上記構成に加え本発明の発光素子用エピタ
キシャルウェハは、第二上クラッド層のキャリア濃度が
5×1017〜3×1019cm-3になるように炭素ドープ
され、コンタクト層のキャリア濃度が3×1018〜5×
1019cm-3になるように炭素ドープされているのが好
ましい。
【0014】本発明の発光素子用エピタキシャルウェハ
の製造方法は、n型の半導体基板上にn型のバッファ
層、n型の下クラッド層、アンドープの活性層、p型の
第一上クラッド層、p型の第二上クラッド層及びp型の
コンタクト層を順次エピタキシーする発光素子用エピタ
キシャルウェハの製造方法において、バッファ層から第
一上クラッド層までの成長温度よりも第二上クラッド層
及びコンタクト層の成長温度を低くするものである。
【0015】上記構成に加え本発明の発光素子用エピタ
キシャルウェハの製造方法は、第二上クラッド層を、上
記バッファ層から第一上クラッド層までの成長温度と同
一の温度、及びそれより低いコンタクト層成長温度と同
じ温度で分けて成長させるのが好ましい。
【0016】本発明によれば、p型の第二上クラッド層
に炭素ドープするかあるいは、p型第二上クラッド層及
びp型のコンタクト層に炭素ドープすることにより、高
濃度化が図れ、pn接合全体の結晶品質の低下を伴なう
ことなく、発光面側の電極から注入された電流を効率よ
く拡散し、発光効率が向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0018】図1は本発明の発光素子用エピタキシャル
ウェハの製造方法を適用したウェハの一実施の形態を示
す断面図である。
【0019】このエピタキシャルウェハ1は、n−Ga
As基板2上にn−GaAsバッファ層3、n−AlG
aInP下クラッド層4、アンドープAlGaInP活
性層5、p−AlGaInP第一上クラッド層6、p−
第二上クラッド層(p−GaAlAs電流拡散層)7
a,7b、及びp−GaAsコンタクト層8をMOVP
E法で順次エピタキシーしたものである。このエピタキ
シャルウェハ1はLEDに用いられる。
【0020】n−GaAsバッファ層3からp−AlG
aInP第一上クラッド層6までは700℃(基板温
度)で成長させたものである。この成長時に、n型ドー
パントとしてはセレン化水素、p型ドーパントとしては
ジエチル亜鉛を用いる。
【0021】p−AlGaInP第一上クラッド層6を
成長させた後、n−GaAs基板2の温度を変更すべく
成長中断による表面劣化を防止するため、Znドープの
p−AlGaAs電流拡散層(キャリア濃度1×1018
cm-3、厚さ0.2μm)7aを成長させる。この後、
リアクター(図示せず)内をアルシン及び水素ガスフロ
ーからなる雰囲気で保ち、基板2の温度が650℃で安
定するまで成長を中断し、基板2の温度が安定した後、
CBr4 をドーピングガスとして炭素ドープのp−Al
GaAs電流拡散層7bとp−GaAsコンタクト層8
とを成長させる。
【0022】すなわち、電流拡散層7bを、バッファ層
3から第一上クラッド層6までの成長温度と同一の温
度、及びそれより低いコンタクト層8成長温度と同じ温
度で分けて成長させるのである。
【0023】なお、p−AlGaAs電流拡散層7bの
厚さとキャリア濃度とは電流の広がりによる発光効率と
キャリア濃度の増加に伴なう光吸収を踏まえて最適化す
ればよい(p−AlGaAs電流拡散層7aのキャリア
濃度が5×1017〜3×1019cm-3になるように炭素
ドープされ、p−GaAsコンタクト層8のキャリア濃
度が3×1018〜5×1019cm-3になるように炭素ド
ープされているのが好ましい)。
【0024】以上において本発明によれば、p−AlG
aAs電流拡散層7b及びp−GaAsコンタクト層8
を炭素ドープすることにより、高濃度化が図れ、pn接
合全体の結晶品質の低下を伴なうことなく、発光面側の
電極から注入された電流を効率よく拡散し、発光効率を
向上させる効果がある。
【0025】なお、本実施の形態ではp−AlGaAs
電流拡散層7bがAlGaAsの場合で説明したが、ア
ンドープAlGaInP活性層5での発光波長に対して
透明な他の材料からなる電流拡散層についても応用可能
である。
【0026】また、炭素ドープの際、他のp型ドーパン
トであるZn、Mg、Be等を同時にドーピングしても
よい。なお、AlGaInP活性層はアンドープではな
くp型あるいはn型でもよい。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0028】高い発光効率の発光素子用エピタキシャル
ウェハ及びその製造方法の提供を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子用エピタキシャルウェハの製
造方法を適用したウェハの一実施の形態を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
2 n−GaAs基板 3 n−GaAsバッファ層 4 n−AlGaInP下クラッド層 5 アンドープAlGaInP活性層 6 p−AlGaInP第一上クラッド層 7a、7b p−第二上クラッド層(p−GaAlAs
電流拡散層) 8 p−GaAsコンタクト層(コンタクト層)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型の半導体基板上にn型のバッファ
    層、n型の下クラッド層、アンドープの活性層、p型の
    第一上クラッド層、p型の第二上クラッド層及びp型の
    コンタクト層が順次エピタキシーされた発光素子用エピ
    タキシャルウェハにおいて、上記第二上クラッド層が炭
    素ドープされていることを特徴とする発光素子用エピタ
    キシャルウェハ。
  2. 【請求項2】 上記コンタクト層が炭素ドープされてい
    る請求項1に記載の発光素子用エピタキシャルウェハ。
  3. 【請求項3】 上記第二上クラッド層のキャリア濃度が
    5×1017〜3×1019cm-3になるように炭素ドープ
    され、上記コンタクト層のキャリア濃度が3×1018
    5×1019cm-3になるように炭素ドープされている請
    求項1または2に記載の発光素子用エピタキシャルウェ
    ハ。
  4. 【請求項4】 n型の半導体基板上にn型のバッファ
    層、n型の下クラッド層、アンドープの活性層、p型の
    第一上クラッド層、p型の第二上クラッド層及びp型の
    コンタクト層を順次エピタキシーする発光素子用エピタ
    キシャルウェハの製造方法において、上記バッファ層か
    ら上記第一上クラッド層までの成長温度よりも上記第二
    上クラッド層及び上記コンタクト層の成長温度を低くす
    ることを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハの
    製造方法。
  5. 【請求項5】 上記第二上クラッド層を、上記バッファ
    層から第一上クラッド層までの成長温度と同一の温度、
    及びそれより低いコンタクト層成長温度と同じ温度で分
    けて成長させる請求項4に記載の発光素子用エピタキシ
    ャルウェハの製造方法。
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