JP2001036137A - Epitaxial wafer and light emitting diode - Google Patents

Epitaxial wafer and light emitting diode

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JP2001036137A JP20823899A JP20823899A JP2001036137A JP 2001036137 A JP2001036137 A JP 2001036137A JP 20823899 A JP20823899 A JP 20823899A JP 20823899 A JP20823899 A JP 20823899A JP 2001036137 A JP2001036137 A JP 2001036137A
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epitaxial
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial wafer which is capable of realizing an LED of high output power, contains at least Ga as a component element, and is provided with a P-type layer. SOLUTION: A compound semiconductor epitaxial wafer contains at least Ga as a component element and is provided with a P-type layer 30. The P-type layer 30 has such a carrier concentration profile, where the carrier concentration of the P-type layer 30 is as high as 0.8 to 80×1018 cm-3 at its edge on the side of a board 10 and is decreased gradually, as the part of the layer 30 is located is located more distant from the board 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体エピタ
キシャルウエハと発光ダイオード(以下「LED」)に
関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a compound semiconductor epitaxial wafer and a light emitting diode (hereinafter, “LED”).

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体結晶を構成材料とするLEDは表
示用素子として現在幅広く用いられている。その中でも
III−V族化合物半導体は可視光、赤外光の波長に相当す
るバンドギャップを有するため、発光素子へ応用する際
の利点が大きい。このため、III−V族化合物半導体はL
EDのほとんどに材料として利用されており、特にGa
AsPはLED用としての需要が極めて大きい。これら
の材料には、LEDの特性として最も重要な発光出力を
向上させることが要求されている。
2. Description of the Related Art LEDs using a semiconductor crystal as a constituent material are now widely used as display elements. Among them
III-V compound semiconductors have band gaps corresponding to the wavelengths of visible light and infrared light, and thus have great advantages when applied to light-emitting elements. Therefore, the group III-V compound semiconductor is L
It is used as a material for most EDs, especially for Ga.
AsP is in great demand for LEDs. These materials are required to improve light emission output, which is the most important characteristic of LEDs.

【0003】図2は、GaP単結晶基板上にGaAs
1-xx(0.45≦x<1)のエピタキシャル層を有す
る一般的なエピタキシャルウエハの構造を示したもので
ある。このエピタキシャルウエハは、n型のGaP単結
晶基板20上に、基板と同一組成のホモ層24、基板と
最上層の格子定数の差を緩和するために混晶比xを連続
的に1.0〜x0まで変化させたGaAs1-xx組成変
化層21、GaAs1-x0x0一定組成層22、窒素
(N)をドープしたGaAs1-x0x0低キャリア濃度一
定組成層23を順次エピタキシャル成長した構造を有す
る。
FIG. 2 shows that GaAs is formed on a GaP single crystal substrate.
1 shows the structure of a general epitaxial wafer having an epitaxial layer of 1-x P x (0.45 ≦ x <1). This epitaxial wafer has an n-type GaP single crystal substrate 20 and a homo layer 24 having the same composition as the substrate and a mixed crystal ratio x of 1.0 in order to alleviate the difference in lattice constant between the substrate and the uppermost layer. The GaAs 1-x P x composition change layer 21, the GaAs 1-x0 P x0 constant composition layer 22, and the GaAs 1-x0 P x0 low carrier concentration constant composition layer 23 doped with nitrogen (N) are changed to x 0. It has a structure of epitaxial growth.

【0004】このエピタキシャルウエハでは、最上層で
ある低キャリア濃度一定組成層23が発光層となる。一
定組成層23の組成を変化させるとバンドギャップも変
化するため、組成に応じて赤色から緑色に発光するLE
Dを製造することができる。このため一定組成層23
は、通常はLEDの発光波長に対応する混晶率x0の組
成を有し、窒素(N)と、n型のドーパントであるテル
ル(Te)又は硫黄(S)を所定のキャリア濃度になる
ようにドープしている。例えば赤色発光(波長630n
m)用としては、x0は約0.65である。
In this epitaxial wafer, the low carrier concentration constant composition layer 23, which is the uppermost layer, becomes the light emitting layer. When the composition of the constant composition layer 23 is changed, the band gap also changes. Therefore, LE that emits red to green light according to the composition.
D can be manufactured. Therefore, the constant composition layer 23
Usually has a composition of a mixed crystal ratio x 0 corresponding to the emission wavelength of the LED, and has a predetermined carrier concentration of nitrogen (N) and tellurium (Te) or sulfur (S) as an n-type dopant. Doping as follows. For example, red light emission (wavelength 630n
For m), x 0 is about 0.65.

【0005】近年、LEDの低消費電力化、すなわちよ
り少ない消費電力で高い光出力が得られるLEDを開発
することが求められるようになってきている。これらの
要求に応えるために、エピタキシャルウエハ構造を改良
することによって品質を向上させることが提案されてい
る(特開平6−196756号公報)。それによると、
発光層となるNドープ低キャリア濃度一定組成層のキャ
リア濃度を3×1015cm-3以下にすれば、光出力の向
上と長寿命化を同時に実現できることが明らかにされて
いる。
In recent years, it has been required to reduce the power consumption of LEDs, that is, to develop LEDs that can obtain high light output with less power consumption. To meet these demands, it has been proposed to improve the quality by improving the epitaxial wafer structure (Japanese Patent Laid-Open No. 6-196756). according to it,
It has been revealed that when the carrier concentration of the N-doped low carrier concentration constant composition layer serving as the light emitting layer is set to 3 × 10 15 cm −3 or less, it is possible to simultaneously improve the light output and extend the life.

【0006】また、発光層の結晶の完全性が破壊される
のを最小限にとどめ、注入されたキャリアの寿命を長く
して高光出力のLEDを得るためには、キャリア濃度を
3.5〜8.8×1015cm-3にすれば良いことも明ら
かにされている(特公昭58−1539号公報)。しか
しながら、これらの従来技術により達成しうるLEDの
性能よりも、さらに一段と優れた性能が求められてい
る。
In order to minimize the destruction of the crystal integrity of the light-emitting layer, prolong the life of the injected carriers, and obtain an LED with a high light output, the carrier concentration is set to 3.5 to 4.5. It has also been clarified that it may be 8.8 × 10 15 cm −3 (Japanese Patent Publication No. 58-1539). However, there is a need for even better performance than the performance of LEDs achievable by these conventional techniques.

【0007】一般に、気相成長により形成された上記の
エピタキシャル層はすべてn型であり、その後の加工工
程においてエピタキシャル層表面からNを拡散によりド
ープした一定組成層に4〜10μm程度の深さまで高濃
度にZnを拡散することによりp型層を形成している。
例えば、特開昭8−335715号公報には、GaAs
Pエピタキシャル層のp型層を気相成長法で成長してp
n接合を形成し、p型層表面の高キャリア濃度領域を拡
散で形成させている。
Generally, the above-mentioned epitaxial layers formed by vapor phase growth are all n-type, and in a subsequent processing step, a constant composition layer doped with N by diffusion from the surface of the epitaxial layer is raised to a depth of about 4 to 10 μm. A p-type layer is formed by diffusing Zn to a concentration.
For example, JP-A-8-335715 discloses that GaAs
The p-type layer of the P epitaxial layer is grown by vapor phase epitaxy to
An n-junction is formed, and a high carrier concentration region on the surface of the p-type layer is formed by diffusion.

【0008】しかしながら、このような拡散法ではキャ
リア濃度の制御が困難であるため、キャリア濃度が1×
1019cm-3以上と高くなってしまう。キャリア濃度が
高いことと、拡散による結晶の欠陥増加により、p型層
の光吸収量が大きくなって、光出力の向上に限界が生じ
るという問題があった。
However, since it is difficult to control the carrier concentration by such a diffusion method, the carrier concentration is 1 ×.
It will be as high as 10 19 cm -3 or more. Due to the high carrier concentration and the increase in crystal defects caused by diffusion, the amount of light absorbed by the p-type layer increases, and there is a problem that the improvement in light output is limited.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち本
発明は、高光出力のLEDを実現しうる、構成元素とし
て少なくともGaを含みp型層を有するエピタキシャル
ウエハを提供することを解決すべき課題とした。また本
発明は、該エピタキシャルウエハを使用した高光出力の
LEDを提供することも解決すべき課題とした。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide an epitaxial wafer having at least Ga as a constituent element and having a p-type layer, which can realize an LED with high light output. Another object of the present invention is to provide an LED having a high light output using the epitaxial wafer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
を解決すべく鋭意検討を進めた結果、p型層内のキャリ
ア濃度プロファイルを最適化することによって所期の効
果を有する優れたエピタキシャルウエハを製造しうるこ
とを見出し、本発明を提供するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by optimizing the carrier concentration profile in the p-type layer, an excellent epitaxial layer having the desired effect has been obtained. The inventors have found that a wafer can be manufactured, and have provided the present invention.

【0011】すなわち本発明は、構成元素として少なく
ともGaを含みp型層を有する化合物半導体エピタキシ
ャルウエハにおいて、該p型層が、基板側端部のキャリ
ア濃度が0.8〜80×1018cm-3であって、基板か
ら遠ざかるにつれてキャリア濃度が減少するキャリア濃
度プロファイルを有するキャリア濃度減少領域を含むこ
とを特徴とするエピタキシャルウエハを提供する。本発
明のエピタキシャルウエハは、pn接合を有しており、
かつ該pn接合を形成するp型層のキャリア濃度が前記
キャリア濃度減少領域の基板側端部のキャリア濃度より
も低いことが好ましい。本発明は、上記エピタキシャル
ウエハを用いて製造したLEDも提供する。
That is, according to the present invention, in a compound semiconductor epitaxial wafer having at least Ga as a constituent element and having a p-type layer, the p-type layer has a carrier concentration of 0.8 to 80 × 10 18 cm − 3. An epitaxial wafer comprising a carrier concentration decreasing region having a carrier concentration profile in which the carrier concentration decreases as the distance from the substrate increases. The epitaxial wafer of the present invention has a pn junction,
In addition, it is preferable that the carrier concentration of the p-type layer forming the pn junction is lower than the carrier concentration at the substrate side end of the carrier concentration decreasing region. The present invention also provides an LED manufactured using the above epitaxial wafer.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下において、本発明のエピタキ
シャルウエハ及びLEDの具体的な実施態様を、図1に
基づいて詳細に説明する。本発明のエピタキシャルウエ
ハは、構成元素として少なくともGaを含みp型層を有
する化合物半導体エピタキシャルウエハである。その特
徴は、該p型層が、基板側端部のキャリア濃度が0.8
〜80×1018cm-3であって、基板から遠ざかるにつ
れてキャリア濃度が減少するキャリア濃度プロファイル
を有するキャリア濃度減少領域を含む点にある。図1
は、本発明のエピタキシャルウエハの代表的な実施態様
を示す断面図である。図1のエピタキシャルウエハは、
単結晶基板10の上にホモ層14、組成変化層11、一
定組成層12、p型層30をこの順にエピタキシャル成
長させたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the epitaxial wafer and the LED of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The epitaxial wafer of the present invention is a compound semiconductor epitaxial wafer containing at least Ga as a constituent element and having a p-type layer. The feature is that the p-type layer has a carrier concentration of 0.8 at the substrate side end.
8080 × 10 18 cm -3 , and includes a carrier concentration decreasing region having a carrier concentration profile in which the carrier concentration decreases as the distance from the substrate increases. FIG.
FIG. 1 is a sectional view showing a typical embodiment of the epitaxial wafer of the present invention. The epitaxial wafer of FIG.
A homo layer 14, a composition change layer 11, a constant composition layer 12, and a p-type layer 30 are epitaxially grown on a single crystal substrate 10 in this order.

【0013】単結晶基板10の種類は特に制限されるも
のではないが、通常はGaP又はGaAsの何れかが選
択される。pn接合を形成するn型層13が間接遷移型
のバンドギャップをもつGaAs1-xx(0.45≦x
<1)からなる場合は、LEDの発光色に対して透明で
あり、かつLEDとして高い光出力を得るために、単結
晶基板10はGaPであることが好ましい。単結晶基板
の厚さは好ましくは200〜700μmであり、GaP
単結晶基板の場合は220〜350μmが好ましい。
The type of the single crystal substrate 10 is not particularly limited, but usually, either GaP or GaAs is selected. An n-type layer 13 forming a pn junction has a GaAs 1-x P x (0.45 ≦ x) having an indirect transition type band gap.
In the case of <1), the single crystal substrate 10 is preferably made of GaP in order to be transparent to the emission color of the LED and to obtain a high light output as the LED. The thickness of the single crystal substrate is preferably 200 to 700 μm,
In the case of a single crystal substrate, the thickness is preferably 220 to 350 μm.

【0014】単結晶基板10の上に形成するホモ層14
は、単結晶基板10と同じ結晶からなる。ホモ層14は
特に形成しなくてもよいが、ミスフィット転位の発生を
抑制して安定な高輝度を得るためには、ホモ層14を
0.1〜100μm、好ましくは0.5〜15μm形成
するのがよい。
Homo layer 14 formed on single crystal substrate 10
Consists of the same crystal as the single crystal substrate 10. The homo layer 14 may not be particularly formed. However, in order to suppress the occurrence of misfit dislocation and obtain stable high luminance, the homo layer 14 is formed to have a thickness of 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 15 μm. Good to do.

【0015】その上に形成するエピタキシャル層は、単
結晶基板とは異なる組成を有し、少なくとも構成元素と
してGaを含む。その組成として例えば、GaAsP、
AlGaAs、InGaP、InGaAs等の3元混晶
や、GaPなどの2元混晶を例示することができる。中
でもGaAsPとGaPは需要が大きく、GaAsPは
特にLEDを製造した際の効果が大きいため好ましい。
特に、pn接合がGaAs1-xx(0.45≦x<1)
である態様は好ましい。エピタキシャル層を、組成の観
点から見た場合、少なくとも組成変化層11及び一定組
成層12を有する図1の態様が一般的である。基板とエ
ピタキシャル層の格子定数の差が大きいため、組成変化
層を用いることでより結晶欠陥の少ない一定組成層を得
ることができる。
The epitaxial layer formed thereon has a composition different from that of the single crystal substrate and contains at least Ga as a constituent element. For example, GaAsP,
A ternary mixed crystal such as AlGaAs, InGaP, and InGaAs and a binary mixed crystal such as GaP can be exemplified. Above all, GaAsP and GaP are preferable because Demand is large, and GaAsP is particularly effective because it has a large effect when an LED is manufactured.
In particular, when the pn junction is GaAs 1-x P x (0.45 ≦ x <1)
Is preferred. When the epitaxial layer is viewed from the viewpoint of composition, the embodiment shown in FIG. 1 having at least the composition change layer 11 and the constant composition layer 12 is common. Since the difference in lattice constant between the substrate and the epitaxial layer is large, a constant composition layer with less crystal defects can be obtained by using the composition change layer.

【0016】組成変化層11は、基板からの距離に応じ
て組成が変化する層である。例えば、単結晶基板10が
GaPであるときは、組成変化層11をGaAs1-xx
として基板から遠ざかるにつれて混晶率xが1から低下
するように構成することができる。混晶率xは0≦x<
1の間で変化させることができるが、好ましくは0.4
5≦x<1の間で変化させる。また、単結晶基板10が
GaAsであるときは、組成変化層11をGaAs1-m
mとして基板から遠ざかるにつれて混晶率mが0から
増加するように構成することができる。このときの混晶
率mは0<m≦1の間で変化させることができるが、好
ましくは0<m≦0.45の間で変化させる。
The composition change layer 11 is a layer whose composition changes according to the distance from the substrate. For example, when the single crystal substrate 10 is GaP, the composition change layer 11 is formed of GaAs 1-x P x
It can be configured such that the mixed crystal ratio x decreases from 1 as the distance from the substrate increases. The mixed crystal ratio x is 0 ≦ x <
It can be varied between 1 but preferably 0.4
Change between 5 ≦ x <1. When the single crystal substrate 10 is made of GaAs, the composition change layer 11 is made of GaAs 1-m
Mixed crystal ratio m increasing distance from the substrate as P m can be configured to increase from zero. At this time, the mixed crystal ratio m can be changed in a range of 0 <m ≦ 1, but is preferably changed in a range of 0 <m ≦ 0.45.

【0017】組成変化層11の組成変化は、連続的であ
っても段階的であってもよい。また、組成変化層11の
組成変化は、逆の組成変化部分を有しない単調増加であ
ることが好ましい。いずれの態様を採用しても、エピタ
キシャル層の比抵抗は主にキャリア濃度で決定されるた
め効果は同じである。組成変化層11のキャリア濃度
は、0.5〜30×1017cm-3であることが好まし
い。特に1×1017cm-3以上あることと、30×10
17cm-3以下であることが好ましい。中でも、平均で1
〜10×1017cm-3であることがLED化した時の順
方向電圧を下げ、良好な結晶性が得られる点で特に好ま
しい。キャリア濃度が30×1017cm-3を越えると、
結晶性が悪化してエピタキシャル層表面に結晶欠陥が発
生したり、LEDの光出力の低下を生じる等の問題が生
じやすくなる傾向がある。組成変化層11の層厚は、好
ましくは2〜100μm、より好ましくは10〜80μ
mである。
The composition change of the composition change layer 11 may be continuous or stepwise. Further, it is preferable that the composition change of the composition change layer 11 is a monotonous increase without an opposite composition change portion. In any case, the effect is the same because the specific resistance of the epitaxial layer is determined mainly by the carrier concentration. The carrier concentration of the composition change layer 11 is preferably 0.5 to 30 × 10 17 cm −3 . In particular, it must be 1 × 10 17 cm −3 or more, and
It is preferably 17 cm −3 or less. Above all, 1 on average
It is particularly preferable that the pressure be 10 to 10 × 10 17 cm −3 in terms of lowering the forward voltage when the LED is formed and obtaining good crystallinity. When the carrier concentration exceeds 30 × 10 17 cm -3 ,
There is a tendency that problems such as deterioration of crystallinity and generation of crystal defects on the surface of the epitaxial layer and reduction of light output of the LED occur. The layer thickness of the composition change layer 11 is preferably 2 to 100 μm, more preferably 10 to 80 μm.
m.

【0018】組成変化層11の上には、組成一定層12
が形成されており、該組成一定層12の表面がpn接合
を形成していることが好ましい。pn接合を形成するn
型層側が間接遷移型のバンドギャップをもつGaAs
1-xx(0.45<x<1)からなる場合は、pn接合
のn層側は低キャリア濃度領域となる。低キャリア濃度
領域13は、平均キャリア濃度が20×1015cm-3
下が好ましく、9×1015cm-3以下がより好ましい。
0.1×1015cm-3以下になるとキャリア濃度の制御
が困難となったり、比抵抗が高くなってLEDの順方向
電圧の増加を招くことがある。高光出力を得ることがで
き、しかも電気特性を安定化するためには、好ましい平
均キャリア濃度は0.5〜9×1015cm-3である。低
キャリア濃度領域13の厚さは通常は1〜100μmで
あり、好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは1〜
25μmである。100μmを越えると低キャリア濃度
領域による抵抗の増大で順方向電圧の増加を招く傾向が
ある。
On the composition change layer 11, a constant composition layer 12
Is preferably formed, and the surface of the constant composition layer 12 preferably forms a pn junction. n to form a pn junction
GaAs having an indirect transition type band gap on the mold layer side
In the case of 1-x P x (0.45 <x <1), the n-layer side of the pn junction is a low carrier concentration region. The low carrier concentration region 13 preferably has an average carrier concentration of 20 × 10 15 cm −3 or less, more preferably 9 × 10 15 cm −3 or less.
If the density is less than 0.1 × 10 15 cm −3 , it may be difficult to control the carrier concentration or the specific resistance may be increased to cause an increase in the forward voltage of the LED. In order to obtain a high light output and to stabilize the electric characteristics, the preferable average carrier concentration is 0.5 to 9 × 10 15 cm −3 . The thickness of the low carrier concentration region 13 is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 1 to 100 μm.
25 μm. If it exceeds 100 μm, the forward voltage tends to increase due to an increase in resistance due to the low carrier concentration region.

【0019】低キャリア濃度領域13以外の一定組成層
12は、組成変化層11と同じキャリア濃度範囲内に設
定することが好ましい。また、低キャリア濃度領域13
以外の一定組成層12の厚さは、3〜50μmにするの
が好ましく、成長時間が長くなることによるコスト上昇
を避けるためには5〜20μmとすることがより好まし
い。
The constant composition layer 12 other than the low carrier concentration region 13 is preferably set within the same carrier concentration range as the composition change layer 11. In addition, the low carrier concentration region 13
The thickness of the constant composition layer 12 other than the above is preferably 3 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm in order to avoid an increase in cost due to a longer growth time.

【0020】pn接合17には少なくともNがドープさ
れていると光出力が向上するので好ましい。Nのドープ
は、pn接合17を形成するp型層とn型層の両側また
はいずれか一方、および低キャリア濃度領域に限定され
るものではない。これら以外のエピタキシャル層のいず
れかの部分にドープされていても、発光はpn接合で生
じるため問題は生じない。一定組成層12中の組成はミ
スフィット転位等の結晶欠陥をできるだけ抑制するた
め、できる限り一定であることが望ましい。一定組成層
12の組成の変動は±0.05以内、好ましくは±0.
02以内である。
It is preferable that the pn junction 17 is doped with at least N since light output is improved. N doping is not limited to the p-type layer and / or the n-type layer forming the pn junction 17 and / or the low carrier concentration region. Even if any part of the epitaxial layer other than these is doped, no problem occurs because light emission occurs at the pn junction. The composition in the constant composition layer 12 is desirably as constant as possible in order to suppress crystal defects such as misfit dislocations as much as possible. The variation of the composition of the constant composition layer 12 is within ± 0.05, preferably ± 0.
02 or less.

【0021】本発明のエピタキシャルウエハは、p型層
の構成に特徴を有する。すなわちp型層は、基板側端部
のキャリア濃度が0.8〜80×1018cm-3であっ
て、基板から遠ざかるにつれてキャリア濃度が減少する
キャリア濃度減少領域を含むことを特徴とする。換言す
れば、キャリア濃度が基板側端部で0.8〜80×10
18cm-3であって、エピタキシャル層表面側端部に向か
って減少するプロファイルを有するキャリア濃度減少領
域をp型層が含むことを特徴とする。基板側端部からエ
ピタキシャル層表面側端部へ向かって減少する形態は、
連続的であっても段階的であってもよい。また、連続的
に減少する部分と段階的に減少する部分が混在していて
もよい。連続的に減少する場合は、キャリア濃度減少領
域全体にわたって一定の割合で減少してもよいし、減少
率が変化していてもよい。キャリア濃度減少領域は、キ
ャリア濃度が連続的になめらかに減少していることが好
ましい。
The epitaxial wafer of the present invention has a p-type layer
Is characterized by the following configuration. In other words, the p-type layer
Has a carrier concentration of 0.8 to 80 × 1018cm-3So
The carrier concentration decreases as the distance from the substrate increases
It is characterized by including a carrier concentration decreasing region. Paraphrase
If the carrier concentration is 0.8 to 80 × 10 at the substrate side end,
18cm-3And toward the edge of the epitaxial layer surface side.
Carrier concentration decreasing area having a profile that decreases
The region is characterized by being included in the p-type layer. From the end on the substrate side
The form that decreases toward the edge of the surface of the epitaxial layer is
It may be continuous or stepwise. Also continuous
The part that decreases gradually and the part that decreases gradually
Is also good. If it decreases continuously, the carrier concentration
May decrease or decrease at a constant rate throughout the region
The rate may have changed. The carrier concentration reduction region is
Carrier concentration should be continuously and smoothly reduced.
Good.

【0022】キャリア濃度減少領域の基板側端部のキャ
リア濃度は0.8〜80×1018cm-3であるが、好ま
しくは1.5〜30×1018cm-3であり、さらに好ま
しくは5.2〜20×1018cm-3である。キャリア濃
度減少領域のエピタキシャル表面側端部のキャリア濃度
は、キャリア濃度減少領域の厚さにも依存するが、通常
は基板側端部の95%〜1%とし、好ましくは94〜1
0%とし、さらに好ましくは92〜30%とする。な
お、キャリア濃度減少領域がエピタキシャル層表面に隣
接する場合は、エピタキシャル層表面から数μm、通常
は1μm以下の部分はキャリア濃度が粗れや酸化等で変
動してしまうのが一般的である。本明細書でいうキャリ
ア濃度減少領域は、このような粗れや酸化等による変動
を受けた部分を含まないものとする。
The carrier concentration at the side of the substrate in the carrier concentration decreasing region is 0.8 to 80 × 10 18 cm −3 , preferably 1.5 to 30 × 10 18 cm −3 , and more preferably. It is 5.2 to 20 × 10 18 cm −3 . The carrier concentration at the end of the carrier concentration decreasing region on the epitaxial surface side depends on the thickness of the carrier concentration decreasing region, but is usually 95% to 1% of the substrate side end, preferably 94 to 1%.
0%, more preferably 92 to 30%. When the carrier concentration decreasing region is adjacent to the surface of the epitaxial layer, the carrier concentration generally fluctuates due to roughness, oxidation or the like in a portion of several μm from the surface of the epitaxial layer, usually 1 μm or less. The carrier concentration decreasing region referred to in the present specification does not include a portion that has undergone such a change due to roughness or oxidation.

【0023】キャリア濃度減少領域の厚さは0.5μm
以上有ればよいが、好ましくは1〜200μm、p型層
による光吸収を少なくするためには1〜30μmである
と高光出力が得られるので特に好ましい。p型層内にキ
ャリア濃度減少領域を存在させることによって、p型層
内に高キャリア濃度領域が配置されることになるためL
ED化したときの電流拡がりが良くなる。また、エピタ
キシャル層表面のキャリア濃度を下げることができるた
めに、p型層による必要以上の光の吸収を抑制すること
ができ、高光出力が得られる。
The thickness of the carrier concentration decreasing region is 0.5 μm
The thickness is preferably 1 to 200 μm, and more preferably 1 to 30 μm in order to reduce light absorption by the p-type layer, since high light output can be obtained. The presence of the reduced carrier concentration region in the p-type layer causes the high carrier concentration region to be disposed in the p-type layer.
The current spread at the time of ED is improved. Further, since the carrier concentration on the surface of the epitaxial layer can be reduced, unnecessary absorption of light by the p-type layer can be suppressed, and a high light output can be obtained.

【0024】キャリア濃度減少領域は、p型層内に複数
存在していてもよい。p型層内におけるキャリア濃度減
少領域の個数は3つ以内であることが好ましく、2つ以
内であることがより好ましく、1つであることがもっと
も好ましい。キャリア濃度減少領域は、p型層内のどの
部分に含まれていてもよいが、好ましいのはpn接合を
形成するp型層よりもエピタキシャル層表面側に含まれ
ている場合である。特に、エピタキシャル層側端部のキ
ャリア濃度が0.8〜80×1018cm-3であるp型領
域のエピタキシャル層表面側にキャリア濃度減少領域が
形成されていることが好ましい。図1は好ましいp型層
の態様を具体化したものである。p型層30は、pn接
合に接する第1p型層31と、電流が拡がりかつ良好な
オーミック電極を得るために高キャリア濃度にした第2
p型層32から構成されている。図1の態様では、第2
p型層32がキャリア濃度減少領域として構成されてい
る。
A plurality of carrier concentration decreasing regions may exist in the p-type layer. The number of the carrier concentration reduced regions in the p-type layer is preferably within three, more preferably within two, and most preferably one. The carrier concentration decreasing region may be included in any part in the p-type layer, but is preferably included in the epitaxial layer surface side of the p-type layer forming the pn junction. In particular, it is preferable that the carrier concentration decreasing region is formed on the epitaxial layer surface side of the p-type region where the carrier concentration at the epitaxial layer side end is 0.8 to 80 × 10 18 cm −3 . FIG. 1 illustrates a preferred embodiment of the p-type layer. The p-type layer 30 includes a first p-type layer 31 in contact with the pn junction and a second p-type layer 31 having a high carrier concentration in order to spread a current and obtain a good ohmic electrode.
It is composed of a p-type layer 32. In the embodiment of FIG.
The p-type layer 32 is configured as a carrier concentration decreasing region.

【0025】pn接合に接する第1p型層31のキャリ
ア濃度は、pn接合における発光出力を最大にするよう
に決定することが好ましい。このため、キャリア濃度減
少領域の最大キャリア濃度よりも低いことが好ましい。
すなわち、第2p型層32の基板側端部のキャリア濃度
よりも低いことが好ましい。具体的には、第1p型層3
1のpn接合に接する部分の平均キャリア濃度は0.0
5〜5×1018cm-3であり、好ましくは0.3〜2×
1018cm-3であり、さらに好ましくは0.5〜1.5
×1018cm-3である。第1p型層31のpn接合に接
する部分のキャリア濃度プロファイルは、一定であって
も勾配をもっていても良い。上記平均キャリア濃度は空
乏層領域を除くpn接合面から0.5〜1μmの範囲の
平均キャリア濃度とみなすことができる。本発明のエピ
タキシャルウエハでは、p型層30の全層厚は1〜30
0μmであることが好ましく、2〜100μmであるこ
とがより好ましく、3〜50μmであることがLEDの
光出力が最も高くなることから特に好ましい。
It is preferable that the carrier concentration of the first p-type layer 31 in contact with the pn junction is determined so as to maximize the light output at the pn junction. For this reason, it is preferable that the carrier concentration is lower than the maximum carrier concentration in the carrier concentration decreasing region.
That is, it is preferable that the carrier concentration is lower than the carrier concentration at the substrate-side end of the second p-type layer 32. Specifically, the first p-type layer 3
The average carrier concentration of the portion in contact with the pn junction of No. 1 is 0.0
5 to 5 × 10 18 cm −3 , preferably 0.3 to 2 ×
10 18 cm -3 , more preferably 0.5 to 1.5
× 10 18 cm -3 . The carrier concentration profile of the portion of the first p-type layer 31 in contact with the pn junction may be constant or may have a gradient. The average carrier concentration can be regarded as an average carrier concentration in a range of 0.5 to 1 μm from the pn junction surface excluding the depletion layer region. In the epitaxial wafer of the present invention, the total thickness of the p-type layer 30 is 1 to 30.
It is preferably 0 μm, more preferably 2 to 100 μm, and particularly preferably 3 to 50 μm because the light output of the LED is highest.

【0026】エピタキシャル層内のキャリア濃度プロフ
ァイルは、エピタキシャル層を斜めに研磨した後、ショ
ットキーバリアダイオードをその表面に作製して、C−
V法によって測定することができる。特にp型層のキャ
リア濃度プロファイルの測定には、日本バイオ・ラッド
・ラボラトリー社のセミコンダクタ・プロファイル・プ
ロッタPN4300の様に、直接エピタキシャル層を電
解液でエッチングしながら測定する方法が有効である。
図1ではp型層30が第1p型層31と第2p型層32
の2層からなる構造を示しているが、第1p型層31と
第2p型層32の間には任意のキャリア濃度プロファイ
ルのp型層が形成されていても構わない。第1p型層3
1と第2p型層32の間のキャリア濃度の変化は急峻で
有っても階段状であってもよいが、好ましいのは連続的
でなめらかな場合である。また、本発明のエピタキシャ
ルウエハでは、第1p型層31とは反対側の第2p型層
32に隣接して他の層が設けられていてもよい。なお、
p型層30はpn接合と同じ組成をもつ一定組成層であ
ることが一般的であるが、pn接合部以外の領域では違
う組成になっていても構わない。
The carrier concentration profile in the epitaxial layer is determined by obliquely polishing the epitaxial layer, forming a Schottky barrier diode on the surface thereof,
It can be measured by the V method. In particular, for the measurement of the carrier concentration profile of the p-type layer, a method of directly measuring the epitaxial layer with an electrolytic solution, such as a semiconductor profile plotter PN4300 manufactured by Bio-Rad Laboratories Japan, is effective.
In FIG. 1, the p-type layer 30 includes a first p-type layer 31 and a second p-type layer 32.
Although a two-layer structure is shown, a p-type layer having an arbitrary carrier concentration profile may be formed between the first p-type layer 31 and the second p-type layer 32. First p-type layer 3
The change in carrier concentration between the first and second p-type layers 32 may be steep or step-like, but is preferably a continuous and smooth case. Further, in the epitaxial wafer of the present invention, another layer may be provided adjacent to the second p-type layer 32 opposite to the first p-type layer 31. In addition,
The p-type layer 30 is generally a constant composition layer having the same composition as the pn junction, but may have a different composition in a region other than the pn junction.

【0027】本発明のエピタキシャルウエハを製造する
方法は特に制限されない。エピタキシャル成長法として
は結晶欠陥が少ない良質な結晶が得られることからハロ
ゲン輸送法や有機金属気相成長法(MOCVD)などの
気相成長法を用いることが好ましい。中でも、ハロゲン
化合物原料を有する気相成長法を用いることが好まし
い。ハロゲン化合物原料としては、例えば塩酸ガス(H
Cl)、三塩化砒素(AsCl3)等のハロゲン元素を
含む任意の化合物を用いることができる。また、ハイド
ライド気相成長法により本発明のエピタキシャルウエハ
を製造するときには、V族原料としてV族元素の水素化
合物原料を用い、III族原料として金属GaとHClを
用い、金属GaはHClと反応させてGaClとして反
応容器内に供給する。一方、クロライド気相成長法では
III族原料の金属GaとV族原料の塩化物を原料とし
て、例えばGaAs成長の場合には、金属GaとAsC
3を反応させてGaClとAs4として反応容器内に供
給する。その他、原料の組み合わせに関わらず、ハロゲ
ン化合物が原料に含まれていれば同様に処理することが
できる。量産性があり、高純度の結晶が得られることか
ら、ハイドライド気相成長法を使用することが最も有利
である。
The method for producing the epitaxial wafer of the present invention is not particularly limited. As the epitaxial growth method, it is preferable to use a vapor phase growth method such as a halogen transport method or a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method since a good crystal with few crystal defects can be obtained. Among them, it is preferable to use a vapor phase growth method having a halogen compound raw material. As the halogen compound raw material, for example, hydrochloric acid gas (H
Any compound containing a halogen element such as Cl) and arsenic trichloride (AsCl 3 ) can be used. When the epitaxial wafer of the present invention is manufactured by the hydride vapor phase epitaxy method, a hydrogen compound raw material of a group V element is used as a group V raw material, metal Ga and HCl are used as a group III raw material, and the metal Ga is reacted with HCl. And supply it as GaCl into the reaction vessel. On the other hand, chloride vapor phase epitaxy
For example, in the case of GaAs growth, metal Ga as a group III material and chloride as a group V material are used as materials.
The l 3 is reacted supplied into the reaction vessel as GaCl and As 4. In addition, regardless of the combination of the raw materials, the same treatment can be performed if the halogen compound is contained in the raw materials. It is most advantageous to use the hydride vapor phase epitaxy because it is mass-producible and high-purity crystals can be obtained.

【0028】ハロゲン化合物がエピタキシャル成長の反
応に含まれると、p型ドーパントがエピタキシャル層中
に高濃度にドープされにくい。p型ドーパントとしては
Zn、Mg、Cd、Be等があるが、ZnおよびMgが
比較的低毒性であるため好ましい。ドーピングガスとし
ては高純度の原料が得られることからZnとしてはジエ
チル亜鉛(C252Zn、Mgとしてはシクロペンタ
ジエニルマグネシウム(C55)Mgまたは(C55
2Mgなどの有機金属化合物として使用される。
When a halogen compound is included in the reaction of epitaxial growth, it is difficult for a p-type dopant to be doped at a high concentration in the epitaxial layer. As the p-type dopant, there are Zn, Mg, Cd, Be and the like, but Zn and Mg are preferable since they have relatively low toxicity. Since a high-purity raw material can be obtained as a doping gas, diethyl zinc (C 2 H 5 ) 2 Zn is used as Zn, and cyclopentadienyl magnesium (C 5 H 5 ) Mg or (C 5 H 5 ) is used as Mg.
2 Used as an organometallic compound such as Mg.

【0029】従来はキャリア濃度が5×1018cm-3
上にZnをドープすることは困難とされてきたが、LE
Dで高光出力が得られ、有害性も少ないことからZnを
選択することが特に好ましい。ドーピングガスの供給量
を非常に大きくすることで5〜30×1018cm-3にド
ープすることが可能であることが、研究の結果明らかに
なっている。本発明のエピタキシャルウエハを製造する
際には、低キャリア濃度層の成長、pn接合の形成、p
型層の成長工程は同じ成長工程で連続的に行うことが、
本発明をさらに効果的にするために好ましい。
Conventionally, it has been difficult to dope Zn to a carrier concentration of 5 × 10 18 cm −3 or more.
It is particularly preferable to select Zn because D provides high light output and has low harmfulness. Research has shown that it is possible to dope to 5 to 30 × 10 18 cm −3 by making the supply amount of the doping gas extremely large. In manufacturing the epitaxial wafer of the present invention, the growth of a low carrier concentration layer, the formation of a pn junction,
The mold layer growth process can be performed continuously in the same growth process,
It is preferred to make the invention more effective.

【0030】本発明のエピタキシャルウエハを用いてL
EDを製造することができる。本発明のLEDの構成や
製造方法は特に制限されるものではなく、エピタキシャ
ルウエハからLEDを製造する際に用いられる通常の方
法を利用して製造することができる。本発明のLEDの
好ましい一実施態様として、図3に断面図を示すLED
を挙げることができる。図3に示すLEDは、本発明の
エピタキシャルウエハのエピタキシャル層側と基板側に
それぞれ電極18を設けることにより製造される。従来
のエピタキシャルウエハを用いて同型のLEDを製造す
ると、p型層のキャリア濃度が低いために電流がpn接
合17全体に拡がらず、電極18の下で主に発光してし
まうために光出力が向上しない。第2p型層32を有す
る本発明のエピタキシャルウエハを用いればこのような
問題を解消することができ、高出力のLEDを製造する
ことができる。
Using the epitaxial wafer of the present invention, L
An ED can be manufactured. The configuration and manufacturing method of the LED of the present invention are not particularly limited, and the LED can be manufactured using a normal method used when manufacturing an LED from an epitaxial wafer. As a preferred embodiment of the LED of the present invention, an LED whose sectional view is shown in FIG.
Can be mentioned. The LED shown in FIG. 3 is manufactured by providing electrodes 18 on the epitaxial layer side and the substrate side of the epitaxial wafer of the present invention. When an LED of the same type is manufactured using a conventional epitaxial wafer, the current does not spread to the entire pn junction 17 due to the low carrier concentration of the p-type layer, and light is mainly emitted under the electrode 18, so that the light output Does not improve. Such a problem can be solved by using the epitaxial wafer of the present invention having the second p-type layer 32, and a high-output LED can be manufactured.

【0031】[0031]

【実施例】以下に実施例を記載して本発明をさらに具体
的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割
合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変
更することができる。したがって、本発明の範囲は以下
に示す具体例に制限されるものではない。なお、以下の
説明では、ガス流量単位として標準状態に換算したSC
CMを用いた。 (実施例)GaP基板および高純度ガリウム(Ga)
を、Ga溜め用石英ボ−ト付きのエピタキシャル・リア
クタ−内の所定の場所に、それぞれ設置した。GaP基
板として、硫黄(S)が3〜10×1017原子個/cm
3添加され、直径50mmの円形で、(100)面から
[001]方向に10゜偏位した面をもつGaP基板を
用いた。これらを、同時にホルダー上に配置した。ホル
ダーは毎分3回転させた。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, usage amounts, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples. In the following description, SC converted to a standard state as a gas flow rate unit will be described.
CM was used. (Example) GaP substrate and high-purity gallium (Ga)
Was placed at predetermined locations in an epitaxial reactor having a quartz boat for a Ga reservoir. As a GaP substrate, sulfur (S) is 3 to 10 × 10 17 atoms / cm.
3 A GaP substrate having a circular shape with a diameter of 50 mm and a plane deviated by 10 ° in the [001] direction from the (100) plane was used. These were simultaneously placed on the holder. The holder was rotated three times per minute.

【0032】窒素(N2)ガスを該リアクタ−内に15
分間導入し空気を充分に置換除去した後、キャリヤガス
として高純度水素(H2)を9600SCCM導入し、
2の流れを止めて昇温工程に入った。上記Ga入り石
英ボ−ト設置部分及びGaP単結晶基板設置部分の温度
が、それぞれ800℃及び930℃の一定温度に保持さ
れていることをリアクタ外側に配置した熱電対の測定に
より確認した後、尖頭発光波長630±5nmのGaA
1-xxエピタキシャル膜の気相成長を開始した。最
初、濃度50ppmに水素ガスで希釈したn型不純物で
あるジエチルテルル((C252Te)を15SCC
M導入し、周期律表第III族元素成分原料としてのGa
Clを、369SCCM生成させるため高純度塩化水素
ガス(HCl)を上記石英ボ−ト中のGa溜に毎分36
9cc吹き込み、Ga溜上表面より吹き出させた。ま
た、周期律表第V族元素成分として、H2で濃度10%
に希釈したりん化水素(PH3)を毎分737SCCM
導入しつつ、20分間にわたり、第1層であるGaP層
をGaP単結晶基板上に成長させた。
Nitrogen (N 2 ) gas is introduced into the reactor for 15 minutes.
After introducing air for 9 minutes and sufficiently removing the air, 9600 SCCM of high-purity hydrogen (H 2 ) was introduced as a carrier gas,
The flow of N 2 was stopped to start the temperature raising step. After confirming that the temperatures of the Ga-containing quartz boat installation part and the GaP single crystal substrate installation part were maintained at constant temperatures of 800 ° C. and 930 ° C., respectively, by measuring a thermocouple disposed outside the reactor, GaAs with a peak emission wavelength of 630 ± 5 nm
The vapor phase growth of the s 1-x P x epitaxial film was started. First, 15 SCC of diethyl tellurium ((C 2 H 5 ) 2 Te) which is an n-type impurity diluted with hydrogen gas to a concentration of 50 ppm.
M as a raw material for the Group III element of the periodic table
To generate Cl at 369 SCCM, high-purity hydrogen chloride gas (HCl) was added to the Ga reservoir in the quartz boat at a rate of 36 / min.
9 cc was blown out and blown out from the upper surface of the Ga reservoir. In addition, as a Group V element component of the periodic table, a concentration of 10% by H 2
Phosphate (PH 3 ) diluted to 737 SCCM / min
During the introduction, a GaP layer as a first layer was grown on a GaP single crystal substrate for 20 minutes.

【0033】次に、(C252Te、HCl、PH3
各ガスの導入量を変えること無く、H2で濃度10%に
希釈したひ化水素(AsH3)の導入量を、0SCCM
から492SCCMまで徐々に増加させ、同時にGaP
基板の温度を930℃から870℃まで徐々に降温さ
せ、90分間にわたり、第2層であるGaAs1-xx
ピタキシャル層を第1層上に成長させた。次の30分間
は、(C252Te、HCl、PH3、AsH3の導入
量を、それぞれ15SCCM,369SCCM,858
SCCM,492SCCMで一定に保持しつつ、第3層
であるGaAs1-xxエピタキシャル層を第2層上に成
長させた。
Next, the amount of hydrogen arsenide (AsH 3 ) diluted to a concentration of 10% with H 2 was determined without changing the amount of each of the gases (C 2 H 5 ) 2 Te, HCl and PH 3. , 0SCCM
From 492SCCM to GaP
The temperature of the substrate was gradually lowered from 930 ° C. to 870 ° C., and a GaAs 1-x P x epitaxial layer as the second layer was grown on the first layer for 90 minutes. For the next 30 minutes, the introduced amounts of (C 2 H 5 ) 2 Te, HCl, PH 3 and AsH 3 were adjusted to 15 SCCM, 369 SCCM and 858, respectively.
A third layer, a GaAs 1-x P x epitaxial layer, was grown on the second layer while keeping constant at SCCM and 492 SCCM.

【0034】次の20分間は(C252Te、HC
l、PH3、AsH3の導入量を変えることなく導入しな
がらこれにNアイソ・エレクトロニック・トラップ添加
用として214SCCMの高純度アンモニア・ガス(N
3)を添加して第4層であるGaAs1-xxエピタキ
シャル層を第3層上に成長させた。次の10分間は(C
252Te、HCl、PH3、AsH3、NH3の導入量
を変えることなく、p型ドーパンントを供給するために
25℃に一定に保温された(C252Zn入りのボン
ベにH2ガスを15SCCM導入して(C252Zn蒸
気を含ませて、そのH2ガスを導入して、第5層である
p型のGaAs1-x xエピタキシャル層を第4層上に成
長させた。
For the next 20 minutes (CTwoHFive)TwoTe, HC
l, PHThree, AsHThreeDo not introduce without changing the amount of
Add N iso-electronic trap to this
214SCCM high-purity ammonia gas (N
HThree) Is added to form the fourth layer GaAs.1-xPxEpitaki
A char layer was grown on the third layer. For the next 10 minutes (C
TwoHFive)TwoTe, HCl, PHThree, AsHThree, NHThreeAmount introduced
To supply p-type dopants without changing
The temperature was kept constant at 25 ° C (CTwoHFive)TwoBon with Zn
HTwoIntroduce 15 SCCM of gas (CTwoHFive)TwoZn steam
Be careful, HTwoIntroduce the gas and it is the fifth layer
p-type GaAs1-xP xAn epitaxial layer is formed on the fourth layer.
Lengthened.

【0035】次の40分間は(C252Te、HC
l、PH3の導入量を変えることなく、(C252Zn
を120SCCMまで最初に一気に増加させた後に徐々
に60SCCMまで減少し、第6層であるp型のGaA
1-xxエピタキシャル層を第5層上に成長させて、気
相成長を終了した。第1〜6層の膜厚はそれぞれ4μ
m、39μm、13μm、9μm、5μm、15μmで
あった。
For the next 40 minutes, (C 2 H 5 ) 2 Te, HC
l, (C 2 H 5 ) 2 Zn without changing the introduction amount of PH 3
Is rapidly increased to 120 SCCM and then gradually reduced to 60 SCCM, and the sixth layer, p-type GaAs
An s 1-x P x epitaxial layer was grown on the fifth layer and the vapor phase growth was terminated. The thickness of each of the first to sixth layers is 4 μm.
m, 39 μm, 13 μm, 9 μm, 5 μm and 15 μm.

【0036】第1〜4層のキャリア濃度を、エピタキシ
ャル層を約1゜斜めに研磨してその表面にショットキー
バリアダイオードを作製して測定した。第1〜3層のキ
ャリア濃度は2〜3×1017cm-3であった。第4層は
n型であり、そのキャリア濃度は3×1015cm-3であ
った。なお、第4層のキャリア濃度はLED化した後に
直接pn接合に逆方向電圧を印可してCV測定をして
も、ほぼ同じキャリア濃度が得られた。
The carrier concentration of the first to fourth layers was measured by polishing the epitaxial layer obliquely by about 1 ° to produce a Schottky barrier diode on the surface. The carrier concentration of the first to third layers was 2-3 × 10 17 cm −3 . The fourth layer was n-type and had a carrier concentration of 3 × 10 15 cm −3 . The carrier concentration of the fourth layer was almost the same even when a reverse voltage was directly applied to the pn junction after the LED was formed and the CV measurement was performed.

【0037】第5〜6層のp型層のキャリア濃度は、日
本バイオ・ラッド・ラボラトリー社のセミコンダクタ・
プロファイル・プロッタPN4300によって測定し
た。第5層のキャリア濃度は、pn接合面に隣接する1
μmを含めて0.7×1018cm-3であった。第6層の
キャリア濃度は、第5層と接する基板側端部が6×10
18cm-3で、エピタキシャル層表面側端部が3×1018
cm-3であった。第6層のキャリア濃度プロファイル
は、基板側端部からエピタキシャル層表面側端部までな
めらかに減少するものであった(基板側端部の50%に
減少)。続いて、真空蒸着による電極形成等を行って5
00μm×500μm×280μm(厚さ)の角柱型L
EDを形成した。エポキシコートなしで測定したとこ
ろ、5チップで光出力は98で、ピーク波長は630±
1nmであった。
The carrier concentration of the fifth and sixth p-type layers is
The Bio-Rad Laboratory Semiconductor
Measured by profile plotter PN4300
Was. The carrier concentration of the fifth layer is 1 adjacent to the pn junction surface.
0.7 × 10 including μm18cm-3Met. 6th layer
The carrier concentration is 6 × 10
18cm-3And the epitaxial layer surface side end is 3 × 1018
cm-3Met. 6th layer carrier concentration profile
From the substrate side edge to the epitaxial layer surface side edge.
(50% of the edge on the substrate side)
Decrease). Subsequently, electrode formation or the like is performed by vacuum evaporation to obtain 5
00 μm × 500 μm × 280 μm (thickness) prism type L
An ED was formed. Measured without epoxy coat
And the optical output is 98 with 5 chips and the peak wavelength is 630 ±
1 nm.

【0038】(比較例1)第6層を成長するにあたり
(C252Znの導入量を60SCCMに固定したこ
と以外は、実施例と同一条件で気相成長を行ってエピタ
キシャルウエハを得た。第1〜6層の膜厚は、それぞれ
5μm、39μm、14μm、8μm、5μm、15μ
mであった。第1〜4層のキャリア濃度を実施例と同様
に測定したところ、実施例と同じ値が得られた。第5層
のp型層のキャリア濃度は、pn接合面に隣接する1μ
mを含めて0.7×1018cm-3であった。第6層のp
型層のキャリア濃度は、層全体にわたり3×1018cm
-3で一定であった。実施例と同様にLEDを形成し、エ
ポキシキコートなしで測定したところ、5チップで光出
力は62で、ピーク波長は630±1nmであった。
(Comparative Example 1) In growing the sixth layer, except that the amount of (C 2 H 5 ) 2 Zn introduced was fixed at 60 SCCM, vapor phase growth was carried out under the same conditions as in the example, and an epitaxial wafer was formed. Obtained. The thicknesses of the first to sixth layers are 5 μm, 39 μm, 14 μm, 8 μm, 5 μm, and 15 μm, respectively.
m. When the carrier concentrations of the first to fourth layers were measured in the same manner as in the example, the same value as in the example was obtained. The carrier concentration of the fifth p-type layer is 1 μm adjacent to the pn junction surface.
m was 0.7 × 10 18 cm −3 . 6th layer p
The carrier concentration of the mold layer was 3 × 10 18 cm throughout the layer.
It was constant at -3 . An LED was formed in the same manner as in the example, and the measurement was performed without the epoxy coating. The light output was 62 with five chips, and the peak wavelength was 630 ± 1 nm.

【0039】(比較例2)第4層を70分間成長し、第
5層と第6層を成長しないこと以外は、実施例と同一条
件で気相成長を行ってエピタキシャルウエハを得た。第
1〜4層の膜厚は、それぞれ5μm、38μm、12μ
m、28μmであった。第1〜4層のキャリア濃度を実
施例と同様に測定したところ、実施例と同じ値が得られ
た。成長したエピタキシャルウエハに対してZnAs2
を拡散源として760°Cの温度で表面から4μmの深
さまでZnを拡散して、p型層を形成した。拡散で形成
したp型層キャリア濃度は、表面で3.5×1019cm
-3であった。実施例と同様にLEDを形成し、エポキシ
キコートなしで測定したところ、5チップで光出力は4
8で、ピーク波長は631±1であった。
(Comparative Example 2) An epitaxial wafer was obtained by performing vapor phase growth under the same conditions as in the example except that the fourth layer was grown for 70 minutes and the fifth and sixth layers were not grown. The thicknesses of the first to fourth layers are 5 μm, 38 μm, and 12 μm, respectively.
m and 28 μm. When the carrier concentrations of the first to fourth layers were measured in the same manner as in the example, the same value as in the example was obtained. ZnAs 2 is applied to the grown epitaxial wafer.
Was diffused from the surface to a depth of 4 μm at a temperature of 760 ° C. by using as a diffusion source to form a p-type layer. The carrier concentration of the p-type layer formed by diffusion is 3.5 × 10 19 cm at the surface.
Was -3 . An LED was formed in the same manner as in the example, and the measurement was performed without the epoxy coating.
At 8, the peak wavelength was 631 ± 1.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明のエピタキシャルウエハを用いて
製造したLEDは、特に高い光出力を示す。このため、
本発明はさまざまな分野に広範に応用することが可能で
あり、特にLEDの需要増大に貢献しうるものと期待さ
れる。
The LED manufactured by using the epitaxial wafer of the present invention exhibits a particularly high light output. For this reason,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to various fields, and is expected to contribute particularly to an increase in demand for LEDs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のエピタキシャルウェハの層構成例を
示す断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an example of a layer configuration of an epitaxial wafer of the present invention.

【図2】 従来のエピタキシャルウェハの一般的層構成
を示す断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a general layer configuration of a conventional epitaxial wafer.

【図3】 本発明のLEDの構成例を示す断面説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a configuration example of an LED of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 単結晶基板 11 組成変化層 12 一定組成層 13 低キャリア濃度領域 14 ホモ層 15 高キャリア濃度領域 16 エピタキシャル層 17 pn接合 18 電極 20 GaP単結晶基板 21 GaAs1-xx組成変化層 22 GaAs1-x0x0一定組成層 23 NドープGaAs1-x0x0低キャリア濃度一定組
成層 24 GaPホモ層 30 p型層 31 第1p型層 32 第2p型層(キャリア濃度減少領域)
REFERENCE SIGNS LIST 10 single crystal substrate 11 composition change layer 12 constant composition layer 13 low carrier concentration region 14 homo layer 15 high carrier concentration region 16 epitaxial layer 17 pn junction 18 electrode 20 GaP single crystal substrate 21 GaAs 1-x P x composition change layer 22 GaAs 1-x0 P x0 constant composition layer 23 N-doped GaAs 1-x0 P x0 low carrier concentration constant composition layer 24 GaP homo layer 30 p-type layer 31 first p-type layer 32 second p-type layer (carrier concentration decreasing region)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA03 CA37 CA38 CA48 CA49 CA53 CA55 CA57 CA58 5F045 AA04 AB11 AB17 AC12 AC13 AC15 AC19 AD12 AD13 AF04 AF13 BB16 CA10 DA53 DA58 DA60 5F052 DA04 DB01 GC01 JA08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F041 AA03 CA37 CA38 CA48 CA49 CA53 CA55 CA57 CA58 5F045 AA04 AB11 AB17 AC12 AC13 AC15 AC19 AD12 AD13 AF04 AF13 BB16 CA10 DA53 DA58 DA60 5F052 DA04 DB01 GC01 JA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構成元素として少なくともGaを含みp
型層を有する化合物半導体エピタキシャルウエハにおい
て、該p型層が、基板側端部のキャリア濃度が0.8〜
80×1018cm-3であって、基板から遠ざかるにつれ
てキャリア濃度が減少するキャリア濃度プロファイルを
有するキャリア濃度減少領域を含むことを特徴とするエ
ピタキシャルウエハ。
1. An element containing at least Ga as a constituent element
In a compound semiconductor epitaxial wafer having a mold layer, the p-type layer has a carrier concentration of 0.8 to
An epitaxial wafer comprising a carrier concentration decreasing region having a carrier concentration profile of 80 × 10 18 cm −3 , wherein the carrier concentration decreases as the distance from the substrate increases.
【請求項2】 pn接合を有しており、かつ該pn接合
を形成するp型層のキャリア濃度が前記キャリア濃度減
少領域の基板側端部のキャリア濃度よりも低いことを特
徴とする請求項1のエピタキシャルウエハ。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a pn junction, wherein a carrier concentration of a p-type layer forming the pn junction is lower than a carrier concentration at an end of the carrier concentration decreasing region on a substrate side. 1 epitaxial wafer.
【請求項3】 請求項1または2のエピタキシャルウエ
ハを用いて製造した発光ダイオード。
3. A light emitting diode manufactured by using the epitaxial wafer according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010206220A (en) * 2010-06-09 2010-09-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd Epitaxial wafer
CN103078018A (en) * 2013-01-30 2013-05-01 武汉迪源光电科技有限公司 Epitaxial structure of LED (Light Emitting Diode)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004057655A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-08 Tokyo University Of Agriculture And Technology Tlo Co.,Ltd. Process for producing compound semiconductor, apparatus therefor, infrared emitting element and infrared receiving element
JP2010206220A (en) * 2010-06-09 2010-09-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd Epitaxial wafer
CN103078018A (en) * 2013-01-30 2013-05-01 武汉迪源光电科技有限公司 Epitaxial structure of LED (Light Emitting Diode)

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