JP2003168711A - Method of measuring carrier concentration and method of manufacturing iii-v compound semiconductor wafer - Google Patents

Method of measuring carrier concentration and method of manufacturing iii-v compound semiconductor wafer

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JP2003168711A
JP2003168711A JP2001367361A JP2001367361A JP2003168711A JP 2003168711 A JP2003168711 A JP 2003168711A JP 2001367361 A JP2001367361 A JP 2001367361A JP 2001367361 A JP2001367361 A JP 2001367361A JP 2003168711 A JP2003168711 A JP 2003168711A
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JP
Japan
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carrier concentration
compound semiconductor
iii
buffer layer
intensity ratio
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JP2001367361A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Nakamura
秋夫 中村
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which the carrier concentration of a III-V compound semiconductor can be measured in a non-contacting and non- destructing state. <P>SOLUTION: The carrier concentration of a III-V compound semiconductor wafer on which an n-type buffer layer is formed is measured through C-V measurement and, in addition, the photoluminescence of the wafer is also measured. Then the luminous intensity ratio between the pale rose-color spectrum and yellow-green spectrum in obtained photoluminescence spectra is found. A calibration curve is prepared in advance between the carrier concentration obtained through the C-V measurement and the luminous intensity ratio (step i). Then the photoluminescence of the n-type buffer layer that becomes an object to be evaluated is measured and the luminous intensity ratio between the rose-color spectrum and yellow-green spectrum is found from the obtained photoluminescence, and then, the carrier concentration corresponding to the luminous intensity ratio is read from the calibration curve (step ii). After the carrier concentration of the n-type buffer layer is evaluated in the steps i and ii, a new epitaxial layer is grown by melting back the buffer layer. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】この発明は、キャリア濃度測
定方法、特にIII−V族化合物半導体におけるキャリア
濃度測定方法に関し、さらに、該III−V族化合物半導
体にてなるIII−V族化合物半導体ウェーハの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a carrier concentration, particularly a method for measuring a carrier concentration in a III-V group compound semiconductor, and further to a III-V group compound semiconductor wafer made of the III-V group compound semiconductor. It relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】III−V族化合物半導体ウェーハ、例え
ば、GaP単結晶基板上にGaPエピタキシャル層が形
成されたGaPエピタキシャルウェーハは、素子化され
て、発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子の発
光素子用基板として用いられる。発光素子用基板として
使用されるGaPエピタキシャルウェーハWとしては、
図5に示すように、n型GaP単結晶基板10上にSi
等をドナーとして含有するn型GaPバッファ層11が
形成され、さらにその上にn型GaP層12、窒素
(N)ドープn型GaP層13及びZn等をアクセプタ
ーとして含有するp型GaP層14がこの順序で積層さ
れてなるものが例示できる。
2. Description of the Related Art III-V compound semiconductor wafers, for example, GaP epitaxial wafers having a GaP epitaxial layer formed on a GaP single crystal substrate are made into light emitting elements such as light emitting diodes and semiconductor lasers. It is used as a substrate. As the GaP epitaxial wafer W used as the substrate for the light emitting device,
As shown in FIG. 5, Si is formed on the n-type GaP single crystal substrate 10.
The n-type GaP buffer layer 11 containing, etc. as a donor is formed, and the n-type GaP layer 12, the nitrogen (N) -doped n-type GaP layer 13 and the p-type GaP layer 14 containing Zn etc. as an acceptor are further formed thereon. The thing laminated | stacked in this order can be illustrated.

【0003】上記のようなGaPエピタキシャルウェー
ハWは、いわゆるメルトバック法により各層を成長させ
ることにより作製することができる。すなわち、n型単
結晶基板10上にSiをドーパント(ドナー)として含
有するn型GaPバッファ層11を液相エピタキシャル
成長させ、GaPエピタキシャルウェーハWの原料とな
るGaPウェーハW’を作成する。その後、該n型Ga
Pバッファ層11にGa溶液を接触させて、その少なく
とも上部をメルトバックすることにより、該n型GaP
バッファ層11が溶解したGa溶液を原料として、n型
GaP層12、Nドープn型GaP層13及びp型Ga
P層14等の新たなエピタキシャル層を液相エピタキシ
ャル成長させる(メルトバック法)。
The GaP epitaxial wafer W as described above can be manufactured by growing each layer by a so-called meltback method. That is, the n-type GaP buffer layer 11 containing Si as a dopant (donor) is liquid-phase epitaxially grown on the n-type single crystal substrate 10 to prepare a GaP wafer W ′ which is a raw material of the GaP epitaxial wafer W. Then, the n-type Ga
A Ga solution is brought into contact with the P buffer layer 11 and at least an upper portion thereof is melted back to obtain the n-type GaP.
Using a Ga solution in which the buffer layer 11 is dissolved as a raw material, an n-type GaP layer 12, an N-doped n-type GaP layer 13, and a p-type Ga
Liquid phase epitaxial growth of a new epitaxial layer such as the P layer 14 (meltback method).

【0004】一方、上記のようなメルトバック法を採用
して、発光素子用基板を製造する場合、メルトバック工
程を行う前のn型GaPバッファ層11のキャリア濃度
が、発光素子を製造する上で重要な特性となる。例え
ば、メルトバックさせるn型GaPバッファ層のキャリ
ア濃度は、発光領域15を構成するNドープn型GaP
層13及びp型GaP層14におけるキャリア濃度に影
響を与えるだけでなく、発光素子の発光駆動電圧にも影
響する。そのため、メルトバック工程を行う前に、該n
型GaPバッファ層11のキャリア濃度を測定し、所望
のキャリア濃度が得られているかどうかを確認すること
は、高性能の発光素子を効率的に得る上で非常に重要で
ある。
On the other hand, when a substrate for a light emitting device is manufactured by adopting the meltback method as described above, the carrier concentration of the n-type GaP buffer layer 11 before the meltback process is a factor for manufacturing the light emitting device. It becomes an important characteristic. For example, the carrier concentration of the n-type GaP buffer layer to be melted back is set to the N-doped n-type GaP forming the light emitting region 15.
It not only affects the carrier concentration in the layer 13 and the p-type GaP layer 14, but also affects the light emission drive voltage of the light emitting element. Therefore, before performing the meltback step, the n
It is very important to measure the carrier concentration of the type GaP buffer layer 11 and confirm whether the desired carrier concentration is obtained or not in order to efficiently obtain a high-performance light emitting device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、n型GaPバッ
ファ層11のキャリア濃度を測定するにはC−V(Capa
citance-Voltage)測定法が採用される。しかし、該C
−V測定法は破壊検査である。すなわち、キャリア濃度
の測定を行ったウェーハは、後の工程に給することがで
きないので、生産歩留まりを悪化させる。また、全品検
査が出来ないので、あるウェーハに対してのみキャリア
濃度を測定する抜き取り検査にせざるを得ない。さら
に、C−V測定法においては被検査品に測定用の電極を
真空蒸着等により付与する必要があり、これには時間が
かかるので、キャリア濃度測定に時間がかかってしま
い、ひいては発光素子用基板の製造工程も遅延すること
になる。なお、前述のGaPエピタキシャルウェーハW
に限らず、III−V族化合物半導体ウェーハの製造方法
において、III-V族化合物半導体層のキャリア濃度を測
定する場合には同様の問題が生じる。
Conventionally, in order to measure the carrier concentration of the n-type GaP buffer layer 11, CV (Capa
citance-Voltage) measurement method is adopted. However, the C
The -V measurement method is destructive inspection. That is, since the wafer whose carrier concentration has been measured cannot be supplied to the subsequent process, the production yield is deteriorated. Moreover, since it is not possible to inspect all products, it is inevitable to perform a sampling inspection for measuring the carrier concentration only for a certain wafer. Furthermore, in the C-V measurement method, it is necessary to attach a measurement electrode to the inspected product by vacuum vapor deposition or the like, and this takes time, so that it takes time to measure the carrier concentration, and eventually, for a light emitting device. The substrate manufacturing process will also be delayed. The above-mentioned GaP epitaxial wafer W
However, the same problem arises when the carrier concentration of the III-V compound semiconductor layer is measured in the method of manufacturing a III-V compound semiconductor wafer.

【0006】本発明は上記の問題を鑑みてなされたもの
であり、III−V族化合物半導体のキャリア濃度を測定
する方法において、試料作製工程を削減でき、非破壊に
よりキャリア濃度を測定できるキャリア濃度測定方法を
提供し、さらに、生産性及び製品歩留まりを向上できる
III−V族化合物半導体ウェーハの製造方法を提供する
ことを課題とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and in a method for measuring the carrier concentration of a III-V group compound semiconductor, it is possible to reduce the number of steps for preparing a sample and to measure the carrier concentration nondestructively. Providing a measurement method and further improving productivity and product yield
An object is to provide a method for manufacturing a III-V compound semiconductor wafer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明のキャリア濃度測定方法は、
ドーパントを含有するIII−V族化合物半導体から発光
するフォトルミネッセンススペクトルにおいて、淡紅色
のスペクトルと黄緑色のスペクトルとの発光強度比に基
づき、前記III−V族化合物半導体のキャリア濃度を測
定することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the carrier concentration measuring method of the present invention comprises:
In a photoluminescence spectrum emitted from a III-V group compound semiconductor containing a dopant, it is possible to measure a carrier concentration of the III-V group compound semiconductor based on an emission intensity ratio between a spectrum of pink and a spectrum of yellow green. Characterize.

【0008】さらに、本発明のIII−V族化合物半導体
ウェーハの製造方法は、ドーパントを溶融する成長溶液
を基板上に接触させて、III−V族化合物半導体のバッ
ファ層を前記基板上に液相成長させ、前記バッファ層か
ら発光するフォトルミネッセンススペクトルについて、
淡紅色のスペクトルと黄緑色のスペクトルとの発光強度
比を測定したのち、前記バッファ層をメルトバックし、
これを原料として新たなエピタキシャル層を液相成長さ
せることを特徴とする。
Further, in the method for producing a III-V compound semiconductor wafer of the present invention, a growth solution for melting a dopant is brought into contact with a substrate to form a buffer layer of the III-V compound semiconductor in a liquid phase on the substrate. For the photoluminescence spectrum that is grown and emitted from the buffer layer,
After measuring the emission intensity ratio between the light red spectrum and the yellow green spectrum, melt back the buffer layer,
It is characterized in that a new epitaxial layer is liquid phase grown using this as a raw material.

【0009】本発明者は、III−V族化合物半導体にお
いてフォトルミネッセンス測定を行い、得られるフォト
ルミネッセンススペクトルにおいて、淡紅色と黄緑色の
スペクトルの発光強度比が、該III−V族化合物半導体
のキャリア濃度と相関があるとの知見を得た。そして、
その相関関係を利用すれば、キャリア濃度を直接測定し
なくても、フォトルミネッセンス測定を行えばキャリア
濃度を求めることができることを見出し、本発明の完成
に至った。なお、本明細書中で淡紅色とは波長が630
〜660nmの光の色をいい、黄緑色とは548〜57
7nmの光の色をいうものとする。
The present inventor conducted photoluminescence measurement on a III-V group compound semiconductor, and in the obtained photoluminescence spectrum, the emission intensity ratio of the spectrum of pink and yellow green was the carrier of the III-V group compound semiconductor. We found that there was a correlation with the concentration. And
By utilizing the correlation, it was found that the carrier concentration can be determined by performing photoluminescence measurement without directly measuring the carrier concentration, and the present invention has been completed. In addition, in the present specification, light pink has a wavelength of 630.
~ 660nm light color means yellow-green 548-57
It refers to the color of light of 7 nm.

【0010】フォトルミネッセンス測定においては、測
定系のみを設置しておけば、被検査品に励起光を入射す
るのみでフォトルミネッセンススペクトルが得られる。
そのため、前述のように発光強度比とキャリア濃度との
相関関係を用いれば、非破壊でキャリア濃度を測定する
ことができる。また、被検査品に対して測定のための特
別な処理をする必要がないので、測定にかかる時間を削
減することができる。
In the photoluminescence measurement, if only the measurement system is installed, the photoluminescence spectrum can be obtained only by making the excitation light incident on the product to be inspected.
Therefore, the carrier concentration can be measured nondestructively by using the correlation between the emission intensity ratio and the carrier concentration as described above. Further, since it is not necessary to perform special processing for measurement on the inspected product, it is possible to reduce the time required for measurement.

【0011】フォトルミネッセンス測定においては、そ
の測定条件等により、スペクトルの発光強度の絶対値が
変動する場合がある。そのため、淡紅色と黄緑色とのス
ペクトルの発光強度比を測定する。これによれば、これ
ら二つのスペクトルの発光強度の絶対値が測定条件等に
より変動したとしても、その強度比は、同一の半導体層
であれば測定条件によらず一定となりやすい。したがっ
て、より精密なキャリア濃度を求めることができる。
In the photoluminescence measurement, the absolute value of the emission intensity of the spectrum may vary depending on the measurement conditions and the like. Therefore, the emission intensity ratio of the light red and yellow green spectra is measured. According to this, even if the absolute values of the emission intensities of these two spectra vary depending on the measurement conditions or the like, the intensity ratio is likely to be constant regardless of the measurement conditions in the same semiconductor layer. Therefore, a more precise carrier concentration can be obtained.

【0012】さらに、本発明のキャリア濃度測定方法に
おいては、C−V測定により得られるキャリア濃度と、
上記発光強度比との検量線を予め求めておき、該検量線
に基づいてキャリア濃度を測定するのがよい。前述によ
り規定した発光強度比(フォトルミネッセンススペクト
ルにおける淡紅色と黄緑色のスペクトルの発光強度比)
とキャリア濃度との間には、前述したように相関関係が
あり、予めこれらの関係を検量線として取得しておく。
これによれば、評価対象となるIII−V族化合物半導体
において、上記発光強度比を求めれば、該検量線に基づ
き対応するキャリア濃度を速やかに求められるので、キ
ャリア濃度の測定が容易となる。
Further, in the carrier concentration measuring method of the present invention, the carrier concentration obtained by CV measurement,
It is preferable to obtain a calibration curve with the emission intensity ratio in advance and measure the carrier concentration based on the calibration curve. Emission intensity ratio defined above (emission intensity ratio of light red and yellow-green spectra in photoluminescence spectrum)
And the carrier concentration have a correlation as described above, and these relations are acquired in advance as a calibration curve.
According to this, in the III-V group compound semiconductor to be evaluated, if the emission intensity ratio is obtained, the corresponding carrier concentration can be promptly obtained based on the calibration curve, so that the carrier concentration can be easily measured.

【0013】さらに、本発明のIII−V族化合物半導体
ウェーハの製造方法においては、メルトバック前に、フ
ォトルミネッセンス測定を行っても、該III−V族化合
物半導体ウェーハが破壊されることがないため、検査し
たウェーハも最終的に製品化される。そのため、製品歩
留まりが向上する。さらに、従来キャリア濃度測定は破
壊検査でしか行えなかったので、抜き取り検査が限界で
あった。しかしながら、本発明によれば、全品検査をす
ることが可能であり、最終的に得られるIII−V族化合
物半導体ウェーハの不良率の低減にも寄与する。また、
被検査品に対して特別な処理等をする必要がないので、
III−V族化合物半導体ウェーハの製造工程全体にかか
る工程時間を削減できる。
Furthermore, in the method for producing a III-V compound semiconductor wafer of the present invention, the III-V compound semiconductor wafer is not destroyed even if photoluminescence measurement is performed before meltback. The inspected wafers are finally commercialized. Therefore, the product yield is improved. Further, since the carrier concentration measurement in the past can be performed only by the destructive inspection, the sampling inspection is limited. However, according to the present invention, it is possible to inspect all the products, which also contributes to the reduction of the defective rate of the finally obtained III-V compound semiconductor wafer. Also,
Since it is not necessary to perform special processing on the inspected item,
The process time required for the entire manufacturing process of the III-V compound semiconductor wafer can be reduced.

【0014】なお、バッファ層におけるキャリア濃度
が、該バッファ層をメルトバックしてIII−V族化合物
半導体ウェーハを製造する上で重要となるが、本発明の
製造方法によれば、フォトルミネッセンス測定を行うの
みでもよい。すなわち、前述した本発明のキャリア濃度
の測定方法のように、検量線からキャリア濃度を求めな
くても、好適な発光強度比の範囲がわかっていれば、こ
れに基づいてIII−V族化合物半導体ウェーハの製造管
理を行うことができる。
The carrier concentration in the buffer layer is important for manufacturing the III-V group compound semiconductor wafer by melting back the buffer layer. According to the manufacturing method of the present invention, photoluminescence measurement is performed. You may only do it. That is, even if the carrier concentration is not determined from the calibration curve as in the above-described method for measuring the carrier concentration of the present invention, if a suitable range of the emission intensity ratio is known, the III-V group compound semiconductor is based on this. Wafer manufacturing control can be performed.

【0015】例えば、本発明のIII−V族化合物半導体
ウェーハの製造方法においては、バッファ層から発光す
るフォトルミネッセンススペクトルから得られる前述の
発光強度比に基づき、成長溶液に溶融されるドーパント
の量を調節するようにしてもよい。
For example, in the method for producing a III-V compound semiconductor wafer according to the present invention, the amount of the dopant melted in the growth solution is determined based on the above emission intensity ratio obtained from the photoluminescence spectrum emitted from the buffer layer. It may be adjusted.

【0016】メルトバック法により発光素子用基板を製
造する場合、発光領域等の新たなエピタキシャル層の原
料となるバッファ層の成長には、複数のバッチ間で同じ
成長溶液が使用される場合もある。すなわち、ある特定
バッチにおいて、バッファ層の成長に使用された成長溶
液が、次のバッチにおけるバッファ層の成長にも使用さ
れることがある。この場合、バッチ間において成長溶液
中のドーパントの量が変動する可能性がある。そのた
め、メルトバック前におけるバッファ層のキャリア濃度
を測定することで、成長溶液中のドーパントの濃度を見
積もり、成長溶液中にドーパントを新たに添加したりし
て成長溶液内のドーパントの量を調節することが行なわ
れる。そこで、このような製造方法を採用する場合、メ
ルトバック前にフォトルミネッセンス測定を行い、得ら
れる発光強度比とキャリア濃度との間の相関関係を利用
して、成長溶液中のドーパント濃度を見積もる。C−V
測定法に比べてフォトルミネッセンス測定は、測定に係
る時間が少ないので、以降の工程への迅速なフィードバ
ックが可能となる。
When a substrate for a light emitting device is manufactured by the meltback method, the same growth solution may be used in a plurality of batches for growing a buffer layer which is a raw material for a new epitaxial layer such as a light emitting region. . That is, the growth solution used to grow the buffer layer in one particular batch may also be used to grow the buffer layer in the next batch. In this case, the amount of dopant in the growth solution may vary from batch to batch. Therefore, by measuring the carrier concentration of the buffer layer before meltback, the concentration of the dopant in the growth solution is estimated, and the dopant is newly added to the growth solution to adjust the amount of the dopant in the growth solution. Is done. Therefore, when such a manufacturing method is adopted, photoluminescence measurement is performed before meltback, and the dopant concentration in the growth solution is estimated by utilizing the correlation between the obtained emission intensity ratio and the carrier concentration. C-V
Since the photoluminescence measurement takes less time than the measurement method, the photoluminescence measurement enables quick feedback to the subsequent steps.

【0017】なお、III−V族化合物半導体に含有され
るドーパントはSiとすることができる。III−V族化
合物半導体に対するドーパントのうちSiは、ドナー及
びアクセプターの両方の機能を有する場合がある。その
ため、所望のキャリア濃度を得るために予め定められた
量のSiを該半導体層に添加しても、それらのSiがど
の程度の割合でドナー(あるいはアクセプター)として
振舞うかは、Siの添加量からは明確にならない。その
ため、III−V族化合物半導体中における実際のキャリ
ア濃度は、ドーパントとしてのSiの添加量からは特定
しにくく、キャリア濃度の測定が特に重要となる。ま
た、液相成長によりIII−V族化合物半導体ウェーハを
製造する場合、ドーパントとして期に添加するSiに
加えて、石英治具等からのSiが成長溶液中に混入され
ることもある。そのため、SiがドープされたIII−V
族化合物半導体を作成した後のキャリア濃度の測定は重
要である。さらに、前述のメルトバック法を採用するII
I−V族化合物半導体ウェーハの製造方法の場合、Si
をドーパントとして採用するとバッファ層におけるキャ
リア濃度が不安定となりやすい。そのため、メルトバッ
ク工程の前にキャリア濃度、あるいは、該キャリア濃度
と関係のある発光強度比を測定する効果は非常に大きい
といえる。
The dopant contained in the III-V group compound semiconductor may be Si. Among dopants for III-V group compound semiconductors, Si may have both a donor function and an acceptor function. Therefore, even if a predetermined amount of Si is added to the semiconductor layer in order to obtain a desired carrier concentration, the proportion of the Si behaves as a donor (or an acceptor). Is not clear from. Therefore, the actual carrier concentration in the III-V compound semiconductor is difficult to specify from the amount of Si added as a dopant, and the measurement of the carrier concentration is particularly important. In the production of the group III-V compound semiconductor wafer by liquid phase growth, in addition to Si to be added to the initial as a dopant, sometimes the Si from stone Eiji ingredients like is mixed into the growth solution. Therefore, Si-doped III-V
It is important to measure the carrier concentration after producing a group compound semiconductor. Furthermore, adopting the above-mentioned meltback method II
In the case of the method for manufacturing the IV compound semiconductor wafer, Si is used.
When is used as a dopant, the carrier concentration in the buffer layer tends to be unstable. Therefore, it can be said that the effect of measuring the carrier concentration or the emission intensity ratio related to the carrier concentration before the meltback step is very large.

【0018】さらに、III−V族化合物半導体はGaP
とすることができる。前述したように、GaPにてなる
III−V族化合物半導体ウェーハは、メルトバック法に
より形成されることが多く、メルトバック前に行なわれ
るキャリア濃度の測定が重要となる。また、GaP系発
光素子からの発光におけるドミナント発光波長は赤色か
ら緑色の領域であり、GaPから発光するフォトルミネ
ッセンススペクトルを測定すれば、淡紅色と黄緑色との
スペクトルの発光強度比を容易に特定することができ
る。また、GaPにドーパントとしてSiを含有させた
場合、GaPのバンドギャップ間にSiに基づく浅いド
ナー準位と、浅いアクセプター準位が形成される。そし
て、フォトルミネッセンススペクトルを測定した場合、
上記準位間の遷移に基づく淡紅色のスペクトルが得ら
れ、本発明にかかる淡紅色のスペクトルと黄緑色のスペ
クトルの発光強度比を特定することができるのである。
Further, the III-V compound semiconductor is GaP.
Can be As mentioned above, it is made of GaP
Since III-V compound semiconductor wafers are often formed by the meltback method, it is important to measure the carrier concentration before the meltback. Further, the dominant emission wavelength in the emission from the GaP light emitting element is in the red to green region, and if the photoluminescence spectrum emitted from GaP is measured, the emission intensity ratio of the spectrum of light pink and yellow green can be easily specified. can do. When GaP contains Si as a dopant, a shallow donor level based on Si and a shallow acceptor level are formed between the band gaps of GaP. And when measuring the photoluminescence spectrum,
A pink spectrum based on the transition between the levels is obtained, and the emission intensity ratio of the pink spectrum and the yellow green spectrum according to the present invention can be specified.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しつつ、
本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の
形態において、III−V族化合物半導体ウェーハは、図
5に示すように発光素子用基板として使用されるGaP
エピタキシャルウェーハWであって、n型GaPバッフ
ァ層11の上部をメルトバックして原料とし、液相エピ
タキシャル成長して製造されるものである。本発明にか
かる該メルトバック法によるGaPエピタキシャルウェ
ーハWの製造方法について図6を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the accompanying drawings,
An embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the III-V compound semiconductor wafer is a GaP used as a substrate for a light emitting device as shown in FIG.
The epitaxial wafer W is manufactured by melt-backing the upper portion of the n-type GaP buffer layer 11 as a raw material and performing liquid phase epitaxial growth. A method of manufacturing the GaP epitaxial wafer W by the meltback method according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0020】まず、n型GaP単結晶基板10上に、G
aP多結晶と、例えばSi等のドナーが溶解したGa溶
液20aを配置(A)し、温度を低下させてn型GaP
単結晶基板10上にn型GaPバッファ層11を約10
0μm程度成長させ(B)、GaPウェーハW’を得る
(C)。そして、該GaPウェーハW’に対し、フォト
ルミネッセンス測定により、n型GaPバッファ層11
において、所望のキャリア濃度が得られているかを評価
する。このとき、後述する方法により、実際にキャリア
濃度を測定するようにしてもよいし、淡紅色のスペクト
ルと黄緑色のスペクトルとの発光強度比を評価してもよ
い。
First, on the n-type GaP single crystal substrate 10, G
An aP polycrystal and a Ga solution 20a in which a donor such as Si is dissolved are arranged (A), and the temperature is lowered to form an n-type GaP.
Approximately 10 n-type GaP buffer layers 11 are formed on the single crystal substrate 10.
It is grown to about 0 μm (B) to obtain a GaP wafer W ′ (C). Then, with respect to the GaP wafer W ′, the n-type GaP buffer layer 11 was measured by photoluminescence measurement.
In, it is evaluated whether the desired carrier concentration is obtained. At this time, the carrier concentration may be actually measured by the method described below, or the emission intensity ratio between the light pink spectrum and the yellow green spectrum may be evaluated.

【0021】ついで、このようにして得られたGaPウ
ェーハW’(C)上に、GaP多結晶もドナーも添加し
ないGa融液20bを配置(D)し、GaPウェーハ
W’が配置されている系内の温度を上昇させることによ
り、n型GaPバッファ層11の上部をGa融液20b
中にメルトバックさせる(E)。なお、n型GaPバッ
ファ層11は完全には溶融されず、メルトバック工程後
にも残存する。このとき、Ga融液20bはn型GaP
バッファ層11を構成していたGaP及びドナー(S
i)が溶融するGa溶液20cとなる。そして、系内の
温度を所望の温度に低下させて、n型GaPバッファ層
11上にn型GaP層12を成長させ(F)、次にアン
モニア(NH)ガスをキャリアガス(例えば、H
とともに系内に流入しつつ、さらに温度を低下させるこ
とにより窒素(N)ドープn型GaP層13を成長させ
る(G)。最後にアンモニアガスの流入を止め系内の温
度を上昇させたのち、アクセプターとなる、例えば亜鉛
(Zn)を蒸発させた状態でキャリアガスとともに系内
に流入しつつ成長温度を低下させることにより、p型G
aP層14を成長させる(H)。そして、Ga溶液20
cから取り出せば、図5に示すGaPエピタキシャルウ
ェーハWが得られる。
Then, on the thus obtained GaP wafer W '(C), the Ga melt 20b containing neither GaP polycrystal nor donor is arranged (D), and the GaP wafer W'is arranged. By raising the temperature in the system, the upper portion of the n-type GaP buffer layer 11 is exposed to the Ga melt 20b.
Melt back in (E). The n-type GaP buffer layer 11 is not completely melted and remains after the meltback process. At this time, the Ga melt 20b is an n-type GaP.
The GaP and the donor (S
i) becomes Ga solution 20c which melts. Then, the temperature in the system is lowered to a desired temperature to grow the n-type GaP layer 12 on the n-type GaP buffer layer 11 (F), and then an ammonia (NH 3 ) gas is used as a carrier gas (for example, H 2 2 )
At the same time, while flowing into the system, the temperature is further lowered to grow the nitrogen (N) -doped n-type GaP layer 13 (G). Finally, by stopping the inflow of ammonia gas and raising the temperature in the system, by lowering the growth temperature while flowing into the system together with the carrier gas in the state where the acceptor, for example, zinc (Zn) is evaporated, p-type G
The aP layer 14 is grown (H). And Ga solution 20
When taken out from c, the GaP epitaxial wafer W shown in FIG. 5 is obtained.

【0022】上記のようなメルトバック法によれば、一
旦n型GaPバッファ層11を形成し、該n型GaPバ
ッファ層11の少なくとも上部を原料として、新たなエ
ピタキシャル層が形成されることになる。基板上にバッ
ファ層をエピタキシャル成長させることにより、基板に
発生している転位の密度がエピタキシャル層中で低下す
ることが知られている。そして、このバッファ層を原料
とすれば、より転位の少ない新たなエピタキシャル層を
その上に形成することができる。そのため、メルトバッ
ク法は、高輝度が要求される発光素子の発光素子用基板
の作製には一般的に良く用いられる。
According to the above-described meltback method, the n-type GaP buffer layer 11 is once formed, and a new epitaxial layer is formed by using at least the upper portion of the n-type GaP buffer layer 11 as a raw material. . It is known that by epitaxially growing a buffer layer on a substrate, the density of dislocations generated in the substrate is reduced in the epitaxial layer. Then, by using this buffer layer as a raw material, a new epitaxial layer with less dislocations can be formed thereon. Therefore, the meltback method is generally often used for manufacturing a substrate for a light emitting element of a light emitting element that requires high brightness.

【0023】例えば、メルトバック法によれば、p型G
aP層14を形成する際に、n型GaPバッファ層11
のキャリアを補償するかたちでアクセプターを含有させ
なければならず、キャリア濃度が高いとp型GaP層1
4のキャリア濃度を所望のものにするのが困難となる。
逆に、メルトバックされるn型GaPバッファ層11の
キャリア濃度が低いと、メルトバック後に残存するn型
GaPバッファ層11のキャリア濃度も低くなるので、
製造される発光素子において発光駆動電圧が上昇してし
まう。また、発光素子の輝度は、Nドープn型GaP層
13におけるキャリア濃度に左右され、これは、メルト
バックされるn型GaPバッファ層11のキャリア濃度
に大きく影響される。このように、メルトバックされる
n型バッファ層11のキャリア濃度は、発光素子の特性
に大きく影響する。
For example, according to the meltback method, p-type G
When forming the aP layer 14, the n-type GaP buffer layer 11 is formed.
The acceptor must be contained in such a manner as to compensate for the carriers in the p-type GaP layer 1 when the carrier concentration is high.
It becomes difficult to make the carrier concentration of 4 desired.
On the contrary, if the carrier concentration of the n-type GaP buffer layer 11 to be melted back is low, the carrier concentration of the n-type GaP buffer layer 11 remaining after the melt-back also becomes low.
In the manufactured light emitting element, the light emission drive voltage increases. In addition, the brightness of the light emitting device depends on the carrier concentration in the N-doped n-type GaP layer 13, which is greatly influenced by the carrier concentration of the melted-back n-type GaP buffer layer 11. As described above, the carrier concentration of the n-type buffer layer 11 that is melted back greatly affects the characteristics of the light emitting device.

【0024】以下、本発明にかかるキャリア濃度の測定
方法について詳しく説明する。図1は、本発明のキャリ
ア濃度測定方法の工程の一例を示すものである。本実施
の形態において、キャリア濃度測定方法は、図1に示す
ように(i)、(ii)の二つの工程に二分することがで
きる。(i)の工程は、同一のIII−V族化合物半導体
(具体的には、メルトバック工程前のGaPウェーハ
W’のn型バッファ層11)において、C−V測定によ
りキャリア濃度を測定するとともに、フォトルミネッセ
ンス測定を行って得られるフォトルミネッセンススペク
トルにおいて淡紅色のスペクトルと黄緑色のスペクトル
との発光強度比を求めることにより、キャリア濃度と該
発光強度比との間で検量線を予め作製するものである。
一方、(ii)の工程は、評価対象となるIII−V族化合
物半導体(GaPウェーハW’のn型バッファ層11)
に対し、フォトルミネッセンス測定を行い、フォトルミ
ネッセンススペクトルから得られる上記発光強度比と、
検量線とを対比させて、上記発光強度比に対応するキャ
リア濃度を検量線から読み取るものである。
The method for measuring the carrier concentration according to the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows an example of steps of the carrier concentration measuring method of the present invention. In this embodiment, the carrier concentration measuring method can be divided into two steps (i) and (ii) as shown in FIG. In the step (i), the carrier concentration is measured by CV measurement in the same III-V group compound semiconductor (specifically, the n-type buffer layer 11 of the GaP wafer W ′ before the meltback step). , A calibration curve is previously prepared between the carrier concentration and the emission intensity ratio by obtaining the emission intensity ratio between the pink spectrum and the yellow green spectrum in the photoluminescence spectrum obtained by performing photoluminescence measurement. Is.
On the other hand, in the step (ii), the III-V group compound semiconductor (n-type buffer layer 11 of the GaP wafer W ′) to be evaluated is
In contrast, performing photoluminescence measurement, and the above emission intensity ratio obtained from the photoluminescence spectrum,
The carrier concentration corresponding to the above emission intensity ratio is read from the calibration curve in comparison with the calibration curve.

【0025】(i)の工程において、C−V測定は公知
の方法を採用することができる。具体的には、GaPウ
ェーハW’の主表面上に金属電極を形成し、該主表面と
の間でショットキー接合を形成する。そして、該金属電
極に電圧計と静電容量測定器を接続して、ショットキー
接合部に逆電圧を印加しつつ、電圧を上昇させながら電
気容量を測定し、このGaPウェーハにおけるC−V特
性を得る。該C−V特性からn型GaPバッファ層にお
けるキャリア濃度を求めることができる。キャリア濃度
の求め方は周知であるので詳細は述べない。
In the step (i), a known method can be adopted for the CV measurement. Specifically, a metal electrode is formed on the main surface of the GaP wafer W'and a Schottky junction is formed with the main surface. Then, a voltmeter and a capacitance measuring device were connected to the metal electrode, and the electric capacitance was measured while increasing the voltage while applying a reverse voltage to the Schottky junction, and the CV characteristic in this GaP wafer was measured. To get The carrier concentration in the n-type GaP buffer layer can be obtained from the C-V characteristic. The method for obtaining the carrier concentration is well known and will not be described in detail.

【0026】続いて、同一のGaPウェーハW’におい
て、フォトルミネッセンス測定を行う。フォトルミネッ
センス測定は図2に示すような装置により行うことがで
きる。n型GaPバッファ層11に、レーザー光源から
励起光として、例えばArレーザーを照射し、発生する
発光スペクトルを収束レンズで集光した後、分光器によ
りそれぞれの波長における発光強度を測定して、フォト
ルミネッセンススペクトルを得る。図3は得られるフォ
トルミネッセンススペクトルの一例を示すものである。
発光波長558nm近傍に表れる黄緑色のスペクトル
は、n型GaPバッファ層11を構成するGaPのバン
ドギャップに基づくバンド間遷移に起因するものと考え
られる。発光波長644nm近傍に表れる淡紅色スペ
クトルは、n型GaPバッファ層11にドナーとして含
有されているSiに起因するものであると考えられる。
具体的には、浅いドナー準位と浅いアクセプター準位と
の間の遷移に基づくものと考えられる。そこで、本実施
の形態においては、励起波長が514.5nmの励起光
を入射して得られるフォトルミネッセンススペクトルに
おいて、発光波長が644nmの位置における淡紅色ス
ペクトルの発光強度(以下、R成分ともいう)と、発光
波長が558nmの位置における黄緑色スペクトルの発
光強度(以下G成分ともいう)との強度比(以下、R/
G比ともいう)を、本発明における発光強度比とする。
これにより、発光強度の定量化が容易となるとともに、
測定条件等による測定情報の変動が抑制され、ひいて
は、後述する検量線の決定が容易に行なわれるものであ
る。
Subsequently, photoluminescence measurement is performed on the same GaP wafer W '. The photoluminescence measurement can be performed by an apparatus as shown in FIG. The n-type GaP buffer layer 11 is irradiated with, for example, Ar laser as excitation light from a laser light source, the generated emission spectrum is condensed by a converging lens, and then the emission intensity at each wavelength is measured by a spectroscope, Obtain the luminescence spectrum. FIG. 3 shows an example of the obtained photoluminescence spectrum.
Spectrum of yellow-green color which appears in the vicinity of the emission wavelength 558nm is believed to be due to interband transitions based on the band gap of GaP constituting the n-type GaP buffer layer 11. Pink of space <br/> spectrum appearing in the vicinity of the emission wavelength 644nm are believed to n-type GaP buffer layer 11 is due to Si being contained as a donor.
Specifically, it is considered to be based on the transition between the shallow donor level and the shallow acceptor level. Therefore, in the present embodiment, in the photoluminescence spectrum obtained by entering the excitation light with the excitation wavelength of 514.5 nm, the emission intensity of the reddish spectrum at the position of the emission wavelength of 644 nm (hereinafter, also referred to as the R component). And the intensity ratio (hereinafter, also referred to as G component) of the yellow-green spectrum at the position where the emission wavelength is 558 nm (hereinafter, R /
(Also referred to as G ratio) is the emission intensity ratio in the present invention.
This makes it easy to quantify the emission intensity, and
The fluctuation of the measurement information due to the measurement conditions and the like is suppressed, and the calibration curve described later is easily determined.

【0027】なお、フォトルミネッセンススペクトルを
得るためにIII−V族化合物半導体に入射する励起光と
しては、少なくとも、当該III−V族化合物半導体のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーを有す
るものを使用するのがよい。本実施の形態の場合、III
−V族化合物半導体にはドーパントとしてSiがドープ
され、半導体のバンドギャップ間にSiによる浅いドナ
ー準位及び浅いアクセプター準位が形成される。この浅
いドナー準位は、III−V族化合物半導体の伝導帯の最
下端よりも少し低い準位に形成され、浅いアクセプター
準位は、III−V族化合物半導体の価電子帯の最上端よ
りも少し高い準位に形成されるので、このドナー準位と
アクセプター準位とのエネルギー差は、該半導体のバン
ドギャップエネルギーよりも小さいものとなる。従っ
て、該半導体層のバンドギャップエネルギーよりも大き
いエネルギーを有する励起光を入射すれば、該半導体の
バンドギャップに起因するスペクトルも生じる(例え
ば、GaPの場合、黄緑色)とともに、ドーパント(S
i)に関連するドナー準位からアクセプター準位への遷
移に起因するスペクトルも生じる(GaPの場合、淡紅
色)ので、フォトルミネッセンス測定により本発明にか
かる発光強度比を得ることが可能となる。
As the excitation light incident on the III-V compound semiconductor in order to obtain the photoluminescence spectrum, one having at least energy larger than the band gap energy of the III-V compound semiconductor should be used. Is good. In the case of this embodiment, III
Si is doped as a dopant in the -V compound semiconductor, and a shallow donor level and a shallow acceptor level due to Si are formed in the band gap of the semiconductor. The shallow donor level is formed at a level slightly lower than the lowest end of the conduction band of the III-V compound semiconductor, and the shallow acceptor level is higher than the uppermost end of the valence band of the III-V compound semiconductor. Since it is formed at a slightly higher level, the energy difference between the donor level and the acceptor level is smaller than the band gap energy of the semiconductor. Therefore, when excitation light having an energy larger than the bandgap energy of the semiconductor layer is incident, a spectrum due to the bandgap of the semiconductor is also generated (for example, in the case of GaP, yellow green), and a dopant (S
A spectrum resulting from the transition from the donor level to the acceptor level related to i) is also generated (light red in the case of GaP), so that the emission intensity ratio according to the present invention can be obtained by photoluminescence measurement.

【0028】上記のように、1枚のウェーハに対してn
型エピタキシャル層のキャリア濃度とR/G比を求めた
のち、同一の工程をキャリア濃度の異なる複数のウェー
ハに対して行うことにより、検量線を作成する。具体的
には、図4に示すように、グラフ上にR/G比とキャリ
ア濃度との関係をプロットして、その散布状態から検量
線を作製する。
As described above, for one wafer, n
After obtaining the carrier concentration and R / G ratio of the type epitaxial layer, the same process is performed for a plurality of wafers having different carrier concentrations to create a calibration curve. Specifically, as shown in FIG. 4, the relationship between the R / G ratio and the carrier concentration is plotted on the graph, and a calibration curve is prepared from the scattered state.

【0029】上記のように検量線を作成した後、図1
(ii)の工程において、実際に評価対象となるGaPウ
ェーハW’におけるn型バッファ層11のキャリア濃度
求める。すなわち、キャリア濃度が未知のn型バッフ
ァ層11を最上層に有するGaPウェーハW’のn型バ
ッファ層11に対して、図2と同様の装置を使用してフ
ォトルミネッセンス測定を行う。そして、得られたフォ
トルミネッセンススペクトル(図3参照)に基づき、R
成分とG成分の比(R/G比)を求め、(i)の工程で
作成した検量線(図4参照)から、R/G比に対応する
キャリア濃度を読み取れば、評価対象のキャリア濃度を
非破壊により求めることができる。
After preparing the calibration curve as described above, FIG.
In the step (ii), Ru determine the carrier concentration of the n-type buffer layer 11 in the actual evaluation subject to GaP wafer W '. That is, the photoluminescence measurement is performed on the n-type buffer layer 11 of the GaP wafer W ′ having the n-type buffer layer 11 with an unknown carrier concentration as the uppermost layer by using the same device as in FIG. Then, based on the obtained photoluminescence spectrum (see FIG. 3), R
If the ratio of the R and G components (R / G ratio) is obtained and the carrier concentration corresponding to the R / G ratio is read from the calibration curve (see FIG. 4) created in the step (i), the carrier concentration of the evaluation target a can therefore be found by the non-destructive.

【0030】このように(i)の工程においては、その
工程中にキャリア濃度を測定するためにC−V測定の工
程が含まれており、III−V族化合物半導体ウェーハに
金属電極を形成したり、該III−V族化合物半導体ウェ
ーハが破壊されたりするものの、一旦上記検量線が得ら
れてしまえば、それ以降は、このような工程を行う必要
がなくなる。そして、この検量線さえあれば、(ii)の
工程のみを行うことにより、C−V測定等の破壊検査を
行うことなく、キャリア濃度を継続して求めることがで
きる。さらに、検量線を作成するにあたり、より多くの
ウェーハに対してキャリア濃度とR/G比との関係を調
査すれば、より精密な検量線を決定することができ、ひ
いては検量線を用いてR/G比から換算されるキャリア
濃度もより正確なものとなる。
As described above, the step (i) includes a step of CV measurement for measuring the carrier concentration in the step (i), and a metal electrode is formed on the III-V group compound semiconductor wafer. Or, the III-V compound semiconductor wafer may be destroyed, but once the above calibration curve is obtained, it is not necessary to perform such a step thereafter. Then, if they have the calibration curve can be determined to continue step by performing only, without performing destructive inspection, such as C-V measurements, the carrier concentration of (ii). Furthermore, in creating the calibration curve, a more precise calibration curve can be determined by investigating the relationship between the carrier concentration and the R / G ratio for a larger number of wafers. The carrier concentration converted from the / G ratio is also more accurate.

【0031】III−V族化合物半導体ウェーハの製造方
法において、所望のR/G比が得られていないIII−V
族化合物半導体ウェーハ(GaPウェーハW’)は、次
の工程(メルトバック工程)に供給しないようにする。
図7は、GaPエピタキシャルウェーハWをGaP系発
光素子用基板として使用する場合に、バッファ層のキャ
リア濃度と、製造される発光素子の輝度の関係を示した
ものである。良好な輝度を有する発光素子を得るために
は、バッファ層のキャリア濃度を4×1017/cm
以下、より好ましくは2×1017/cm以下とすれ
ばよいことがわかる。また、発光駆動電圧の観点から、
バッファ層のキャリア濃度を2×10 /cm
上、より好ましくは6×1016/cm以上とするの
がよい。図4から、上記のキャリア濃度の範囲に対応す
るR/G比の範囲は0.01以上0.055以下、より
好ましくは0.021以上0.035以下であることが
わかる。そこで、バッファ層のR/G比を、この範囲内
に保てるように管理する。上記(ii)の工程において得
られたバッファ層のR/G比が上記の範囲外である場合
には、評価対象のIII−V族化合物半導体ウェーハを規
格外品として、以降の工程への供給を停止させる。
In the method for producing a III-V group compound semiconductor wafer, a desired R / G ratio is not obtained III-V
The group compound semiconductor wafer (GaP wafer W ′) is not supplied to the next step (meltback step).
FIG. 7 shows the relationship between the carrier concentration of the buffer layer and the brightness of the manufactured light emitting device when the GaP epitaxial wafer W is used as the substrate for the GaP light emitting device. In order to obtain a light emitting device having good brightness, the carrier concentration of the buffer layer is set to 4 × 10 17 / cm 3.
It will be understood that the ratio is more preferably 2 × 10 17 / cm 3 or less. Also, from the viewpoint of light emission drive voltage,
The carrier concentration of the buffer layer 2 × 10 1 6 / cm 3 or more, and more preferably to a 6 × 10 16 / cm 3 or more. It can be seen from FIG. 4 that the R / G ratio range corresponding to the above carrier concentration range is 0.01 or more and 0.055 or less, and more preferably 0.021 or more and 0.035 or less. Therefore, the R / G ratio of the buffer layer is managed so as to be kept within this range. When the R / G ratio of the buffer layer obtained in the step (ii) is out of the above range, the III-V compound semiconductor wafer to be evaluated is regarded as a nonstandard product and supplied to the subsequent steps. To stop.

【0032】また、フォトルミネッセンス測定により得
られたR/G比に基づき、以降の製造に使用されるGa
溶液20aに添加されるドーパント(Si)の量を調節
することもできる。すなわち、得られたR/G比が低い
場合には、n型GaPバッファ層11中のキャリア濃度
も低く、Ga溶液20a中のドーパント濃度も少なくな
っていると考えられる。そのため、Ga溶液20a中に
所定量のSiを添加するようにする。添加するSiの量
は、得られたR/G比の値に基づいて適宜好適な量を選
択する。
Further, based on the R / G ratio obtained by the photoluminescence measurement, Ga used in the subsequent manufacturing
The amount of dopant (Si) added to the solution 20a can also be adjusted. That is, it is considered that when the obtained R / G ratio is low, the carrier concentration in the n-type GaP buffer layer 11 is low and the dopant concentration in the Ga solution 20a is low. Therefore, a predetermined amount of Si is added to the Ga solution 20a. The amount of Si to be added is appropriately selected based on the obtained R / G ratio value.

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

【図1】本発明の方法を説明する概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a method of the present invention.

【図2】フォトルミネッセンススペクトルの測定装置の
概要を説明する模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an outline of a photoluminescence spectrum measuring apparatus.

【図3】フォトルミネッセンススペクトルの一例を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a photoluminescence spectrum.

【図4】検量線の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a calibration curve.

【図5】本発明にかかるIII−V族化合物半導体ウェー
ハの一例を示す概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a III-V group compound semiconductor wafer according to the present invention.

【図6】図5のIII−V族化合物半導体ウェーハの製造
方法を説明する概念図。
6 is a conceptual diagram illustrating a method for manufacturing the III-V compound semiconductor wafer of FIG.

【図7】バッファ層のキャリア濃度と、製造される発光
素子の発光輝度との関係を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between carrier concentration of a buffer layer and light emission luminance of a manufactured light emitting element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W GaPエピタキシャルウェーハ(III−V族化合物
半導体ウェーハ) W’ GaPウェーハ 11 n型GaPバッファ層(バッファ層) 15 発光領域
W GaP epitaxial wafer (III-V group compound semiconductor wafer) W'GaP wafer 11 n-type GaP buffer layer (buffer layer) 15 Light emitting region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 AA01 BA07 CA05 EA01 FA06 GA25 GB21 GB28 HA01 HA02 HA12 JA01 JA03 KA02 KA05 KA09 NA01 NA11 4M106 AA01 BA04 CA12 CA70 CB01 5F041 AA04 CA37 CA53 CA55 CA57 5F053 AA01 DD07 FF02 GG01 HH04 JJ01 JJ03 KK04 KK10 LL02 RR03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G043 AA01 BA07 CA05 EA01 FA06                       GA25 GB21 GB28 HA01 HA02                       HA12 JA01 JA03 KA02 KA05                       KA09 NA01 NA11                 4M106 AA01 BA04 CA12 CA70 CB01                 5F041 AA04 CA37 CA53 CA55 CA57                 5F053 AA01 DD07 FF02 GG01 HH04                       JJ01 JJ03 KK04 KK10 LL02                       RR03

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ドーパントを含有するIII−V族化合物
半導体から発光するフォトルミネッセンススペクトルに
おいて、淡紅色のスペクトルと黄緑色のスペクトルとの
発光強度比に基づき、前記III−V族化合物半導体のキ
ャリア濃度を測定することを特徴とするキャリア濃度測
定方法。
1. In a photoluminescence spectrum emitted from a III-V group compound semiconductor containing a dopant, the carrier concentration of the III-V group compound semiconductor is based on the emission intensity ratio of a pink spectrum and a yellow-green spectrum. A method for measuring carrier concentration, which comprises:
【請求項2】 前記ドーパントはSiであることを特徴
とする請求項1に記載のキャリア濃度測定方法。
2. The carrier concentration measuring method according to claim 1, wherein the dopant is Si.
【請求項3】 前記III−V族化合物半導体はGaPで
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャリア
濃度測定方法。
3. The carrier concentration measuring method according to claim 1, wherein the III-V compound semiconductor is GaP.
【請求項4】 C−V測定により得られるキャリア濃度
と、前記発光強度比との関係を示す検量線を予め求めて
おき、該検量線に基づいてキャリア濃度を測定すること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
キャリア濃度測定方法。
4. A calibration curve showing the relationship between the carrier concentration obtained by CV measurement and the emission intensity ratio is obtained in advance, and the carrier concentration is measured based on the calibration curve. Item 4. The method for measuring carrier concentration according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 同一のIII−V族化合物半導体におい
て、C−V測定によりキャリア濃度を測定するととも
に、フォトルミネッセンス測定を行って前記発光強度比
を求めることにより、前記キャリア濃度と該発光強度比
との間で検量線を予め作製し、 評価対象となるIII−V族化合物半導体に対し、フォト
ルミネッセンス測定を行い、フォトルミネッセンススペ
クトルから得られる前記発光強度比と、前記検量線とを
対比させて、前記発光強度比に対応するキャリア濃度を
前記検量線から読み取ることを特徴とする請求項1ない
し4のいずれか1項に記載のキャリア濃度測定方法。
5. The carrier concentration and the emission intensity ratio of the same III-V group compound semiconductor are determined by measuring the carrier concentration by CV measurement and performing photoluminescence measurement to obtain the emission intensity ratio. A calibration curve is prepared in advance, and photoluminescence measurement is performed on the III-V group compound semiconductor to be evaluated, and the emission intensity ratio obtained from the photoluminescence spectrum is compared with the calibration curve. The carrier concentration measuring method according to any one of claims 1 to 4, wherein the carrier concentration corresponding to the emission intensity ratio is read from the calibration curve.
【請求項6】 ドーパントを溶融する成長溶液を基板上
に接触させて、III−V族化合物半導体のバッファ層を
前記基板上に液相成長させ、 前記バッファ層から発光するフォトルミネッセンススペ
クトルについて、淡紅色のスペクトルと黄緑色のスペク
トルとの発光強度比を測定したのち、 前記バッファ層をメルトバックし、これを原料として新
たなエピタキシャル層を液相成長させることを特徴とす
るIII−V族化合物半導体ウェーハの製造方法。
6. A growth solution for melting a dopant is brought into contact with a substrate to cause a buffer layer of a III-V compound semiconductor to undergo liquid phase growth on the substrate, and a photoluminescence spectrum emitted from the buffer layer After measuring the emission intensity ratio between the red spectrum and the yellow green spectrum, the buffer layer is melted back, and a new epitaxial layer is subjected to liquid phase growth using this as a raw material, thereby forming a III-V group compound semiconductor. Wafer manufacturing method.
【請求項7】 前記バッファ層から発光するフォトルミ
ネッセンススペクトルから得られる前記発光強度比に基
づき、成長溶液に溶融されるドーパントの量を調節する
ことを特徴とする請求項6に記載のIII−V族化合物半
導体ウェーハの製造方法。
7. The III-V according to claim 6, wherein the amount of the dopant melted in the growth solution is adjusted based on the emission intensity ratio obtained from the photoluminescence spectrum emitted from the buffer layer. Method for manufacturing group compound semiconductor wafer.
【請求項8】 前記ドーパントはSiであることを特徴
とする請求項6又は7に記載のIII−V族化合物半導体
ウェーハの製造方法。
8. The method for producing a III-V group compound semiconductor wafer according to claim 6, wherein the dopant is Si.
【請求項9】 前記III−V族化合物半導体はGaPで
あることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項
に記載のIII−V族化合物半導体ウェーハの製造方法。
9. The method for producing a III-V compound semiconductor wafer according to claim 6, wherein the III-V compound semiconductor is GaP.
JP2001367361A 2001-11-30 2001-11-30 Method of measuring carrier concentration and method of manufacturing iii-v compound semiconductor wafer Pending JP2003168711A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010027704A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Stanley Electric Co Ltd Production method of light-emitting device using phosphor ceramic board
JP2012178413A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Ngk Insulators Ltd Sheet resistance evaluation method of epitaxial substrate
JP2013152977A (en) * 2012-01-24 2013-08-08 Mitsubishi Electric Corp Impurity concentration measuring method and impurity concentration measuring device
CN113030188A (en) * 2021-03-08 2021-06-25 内蒙古工业大学 Method for detecting carrier concentration of semiconductor material

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