JP2002050791A - 発光ダイオード用AlGaAsエピタキシャルウェーハおよびその製造方法 - Google Patents

発光ダイオード用AlGaAsエピタキシャルウェーハおよびその製造方法

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JP2002050791A
JP2002050791A JP2000231138A JP2000231138A JP2002050791A JP 2002050791 A JP2002050791 A JP 2002050791A JP 2000231138 A JP2000231138 A JP 2000231138A JP 2000231138 A JP2000231138 A JP 2000231138A JP 2002050791 A JP2002050791 A JP 2002050791A
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algaas
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layer
emitting diode
epitaxial wafer
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Toru Kurihara
徹 栗原
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液相エピタキシャル成長により製造されるA
lGaAs系のシングルヘテロ構造又はダブルヘテロ構
造の発光ダイオード用エピタキシャルウェーハにおい
て、サイリスタ現象による不良ウェーハの発生を防ぐこ
と。 【解決の手段】 n型AlGaAs層の、p型A
lGaAs層との界面の近傍に含有する炭素の濃度を、
p型反転層を形成する濃度より低くする。このようなエ
ピタキシャルウェーハは、AlGaAs層の成長速度を
毎分0.05ミクロン以上とすることにより製造され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード用A
lGaAsエピタキシャルウェーハおよびその製造方法
に関し、特に、部分的なサイリスタ現象を生じない発光
ダイオード用AlGaAsエピタキシャルウェーハおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発光機能を有するGaAs、AlGaA
s等の化合物半導体は、赤外線または可視光領域の発光
ダイオード(LED)その他の発光素子として広く利用
されている。これらの発光ダイオードを構成するエピタ
キシャルウェーハは、GaAs単結晶基板上に液相エピ
タキシャル成長によりn型およびp型の、GaAs層又
はAlGaAs層を形成させて製造される。
【0003】液相エピタキシャル成長により製造される
AlGaAs系のシングルヘテロ(SH)構造またはダ
ブルヘテロ(DH)構造の発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェーハは、しばしばウェーハ面内に、サイリスタ
現象を示す領域が部分的に発生する。サイリスタ現象
は、p−n接合近傍のn型AlGaAs層にp型に反転
した部分が発生することにより起きる。エピタキシャル
ウェーハ面内でランダムに生じ、ウェーハ面積の数%を
占める。サイリスタ現象を示す領域が存在するLEDチ
ップは不良品となるが、ウェーハの状態での検出は困難
である。
【0004】発光ダイオード用AlGaAsエピタキシ
ャルウェーハにはドーパントとして亜鉛が用いられてい
る。p型反転部分が発生する主な原因は、n型領域への
亜鉛の拡散にあると考えられてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の発光ダ
イオード用AlGaAsエピタキシャルウェーハの製造
方法によると、n型領域への亜鉛の拡散の防止を図って
もサイリスタ現象による不良を防ぐことができない。
【0006】従って、本発明の目的は、液相エピタキシ
ャル成長により製造されるAlGaAs系のシングルヘ
テロ構造またはダブルヘテロ構造の発光ダイオード用エ
ピタキシャルウェーハの、サイリスタ現象による不良を
防ぐことにある。
【0007】本発明の目的はまた、AlGaAs系のシ
ングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造の発光ダイオ
ード用エピタキシャルウェーハを液相エピタキシャル成
長により製造する方法において、サイリスタ現象による
不良ウェーハの発生を防ぐことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するため、GaAs単結晶基板と、その上に液相エ
ピタキシャル法により成長させたn型及びp型のAlG
aAs層とから成る、シングルヘテロ構造またはダブル
ヘテロ構造を有する発光ダイオード用AlGaAsエピ
タキシャルウェーハにおいて、n型のAlGaAs層
は、p型のAlGaAs層との界面の近傍の領域に含有
する炭素の濃度がp型反転層を形成する濃度より低い
(例えば3×1017atm/cm3 以下)ことを特徴と
する。
【0009】また本発明では上記目的を、AlGaAs
系のシングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造の発光
ダイオード用エピタキシャルウェーハを液相エピタキシ
ャル成長により製造する方法において、AlGaAsエ
ピタキシャル層の成長速度を毎分0.05ミクロン以上
とすることを特徴とする方法により、達成した。
【0010】
【実施の態様】以下に本発明による、液相エピタキシャ
ル成長により製造される発光ダイオード用AlGaAs
シングルヘテロ構造エピタキシャルウェーハおよびその
製造方法の実施の態様について、一例を説明する。本発
明は、この実施態様に限るものでないことはもちろんで
ある。
【0011】基板として亜鉛(Zn)をドープしたp型
GaAs単結晶を、基板ホルダーに固定する。スライド
ボート内に、砒化ガリウム(GaAs)多結晶、アルミ
ニウム、及びp型ドーパントとして亜鉛を含む、ガリウ
ム含有p型AlGaAs層成長溶液と、GaAs多結
晶、アルミニウム及びn型ドーパントとしてのテルルを
含む、ガリウム含有n型AlGaAs層成長溶液とを、
それぞれセットする。
【0012】スライドボートを石英製反応管の中にセッ
トし、反応管内の空気を除き、水素を導入する。そして
石英製反応管を電気炉中で960℃まで加熱し、ガリウ
ム中に砒化ガリウム多結晶、アルミニウム及びドーパン
トを溶解して、各原料溶液を作る。その後、所定の冷却
速度で徐々に温度を低下させる。
【0013】この冷却の間に基板ホルダーを移動させ
て、p型GaAs基板をp型AlGaAs層成長溶液に
接触させ、p型AlGaAs層(第一層)を成長させ
る。基板ホルダーをさらに移動して、n型AlGaAs
層成長溶液に接触させ、n型AlGaAs層(第二層)
を成長させる。本発明の方法においては冷却速度を、こ
のエピタキシャル成長の速度が毎分0.05ミクロン以
上となるように調整する。このようにして、サイリスタ
現象による不良の生じない、赤色発光ダイオード用Al
GaAsシングルヘテロ構造エピタキシャルウェーハを
製造することができる。
【0014】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の実証的説明と
する。上記実施態様において、GaAs多結晶を66m
g/gGa、アルミニウム2mg/gGa及び亜鉛(p
型ドーパント)を1mg/gGa含む、p型AlGaA
s層成長溶液と、GaAs多結晶を28mg/gGa、
アルミニウムを5mg/gGaおよびテルル(n型ドー
パント)を0.001mg/gGaを含む、n型AlG
aAs層成長溶液を用いた。
【0015】p型GaAs基板上に第一層のp型AlG
aAs層を厚さ約20ミクロン、第二層のn型AlGa
As層を厚さ約40ミクロンに成長させた。発光波長6
55nmのAlGaAsシングルヘテロ構造エピタキシ
ャルウェーハが得られた。
【0016】エピタキシャル成長中の冷却速度を調整
し、成長速度がそれぞれ毎分0.04ミクロン、0.0
5ミクロン、0.06ミクロンになるようにした。各々
の場合のウェーハ上の炭素を分析した。毎分0.04ミ
クロンの成長は比較例である。
【0017】図1(a)〜(c)はウェーハ上のn型A
lGaAs層内の、位置による炭素濃度の変化を示す。
横軸はp−n界面付近で特定方向のミクロン単位の座標
を、縦軸は炭素濃度(atm/cm3 )を示す。図1
(a)は成長速度が毎分0.04ミクロン、図1(b)
は毎分0.05ミクロン、図1(c)は毎分0.06ミ
クロンの場合を、それぞれ示す。
【0018】図1(a)では炭素濃度の極大が3×10
17atm/cm3 を超えており、この場合ウェーハには
サイリスタ現象が認められた。図1(b)では炭素濃度
の極大が2×1017atm/cm3 未満であり、ウェー
ハにはサイリスタ現象が認められなかった。図1(c)
には炭素濃度の極大が見られず、ウェーハはサイリスタ
現象を示さなかった。
【0019】図1(b)及び図1(c)に示した条件、
すなわちエピタキシャル成長速度を毎分0.05ミクロ
ン以上とすれば、赤色発光ダイオード用AlGaAsシ
ングルヘテロ構造エピタキシャルウェーハにはサイリス
タ現象が現れない。この条件下では、ウェーハ上の炭素
濃度は極大の位置でも2×1017atm/cm3 より小
であった。
【0020】従来の技術についてすでに述べた通り、S
H又はDH構造をもつ発光ダイオード用AlGaAsエ
ピタキシャルウェーハにおけるサイリスタ現象は、n型
AlGaAs層のp−n接合の付近にp型に反転した部
分が発生することにより起きることが知られていた。p
型反転部分が発生する主な原因を、従来は、ドーパント
として加えられている亜鉛のn型への拡散にあると考え
ていた。しかし本発明者は、サイリスタ現象の発生箇所
でエピタキシャルn型層中の炭素濃度が正常領域より高
いことを見出し、サイリスタ現象による不良を防止する
手段を探索した結果、本発明に至ったものである。
【0021】図2は、従来の発光ダイオード用AlGa
Asエピタキシャルウェーハにおける、n型AlGaA
s層のp−n接合付近のp型反転部分とその近傍でのエ
ピタキシャル層中の炭素濃度を示す。p型反転領域は、
炭素濃度が3×1017atm/cm3 を超えた部分に対
応している。液相エピタキシャル成長法で治具にグラフ
ァイトを用いていることが、炭素の混入の原因ではない
かと考えられる。
【0022】
【発明の効果】本発明によると、液相エピタキシャル成
長により製造されるAlGaAs系のシングルヘテロ
(SH)構造又はダブルヘテロ(DH)構造の発光ダイ
オード用エピタキシャルウェーハにおいて、n型のAl
GaAs層とp型のAlGaAs層の界面から5ミクロ
ン以内の領域に含有する炭素の濃度を3×1017atm
/cm3 以下とすることにより、サイリスタ現象による
不良ウェーハの発生を防ぐことができる。
【0023】本発明によると、AlGaAs系のSH構
造またはDH構造の発光ダイオード用エピタキシャルウ
ェーハを液相エピタキシャル成長により製造する方法に
おいて、AlGaAs層の成長速度を毎分0.05ミク
ロン以上とすることにより、サイリスタ現象による不良
ウェーハの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例および比較例におけるp−n
界面付近でのn型AlGaAs層中の炭素濃度を示すグ
ラフ。
【図2】 従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェ
ーハにおける、p−n界面付近でのn型AlGaAs層
中の炭素濃度を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 BE41 CG01 EB01 ED06 EH09 HA02 5F041 AA41 CA03 CA04 CA35 CA36 CA53 CA57 CA63 5F053 AA01 AA25 BB42 DD05 FF01 GG01 HH04 JJ01 JJ03 KK04 KK08 LL02 RR20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GaAs単結晶基板と、その上に
    液相エピタキシャル法により成長させたn型及びp型の
    AlGaAs層とから成る、シングルヘテロ構造又はダ
    ブルヘテロ構造を有する発光ダイオード用AlGaAs
    エピタキシャルウェーハにおいて、 前記n型のAlGaAs層は、前記p型のAlGaAs
    層との界面の近傍の領域に含有する炭素の濃度がp型反
    転層を形成する濃度より低いことを特徴とする発光ダイ
    オード用AlGaAsエピタキシャルウェーハ。
  2. 【請求項2】 GaAs単結晶基板上に液相エピ
    タキシャル法によりAlGaAs層を成長させ、シング
    ルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造を形成することか
    ら成る発光ダイオード用AlGaAsエピタキシャルウ
    ェーハの製造方法において、 前記AlGaAs層を毎分0.05ミクロン以上の速度
    で成長させることを特徴とする、発光ダイオード用Al
    GaAsエピタキシャルウェーハの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101118940B (zh) * 2006-08-04 2011-10-12 信越半导体股份有限公司 外延基板及液相外延生长方法

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