JP2009026798A - 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板と、基板上にエピタキシャル成長させたn型クラッド層及びp型クラッド層と、を備えた発光素子用エピタキシャルウェハであって、n型クラッド層中の炭素濃度が3.5×1015atoms/cm3以下である。
【選択図】 図1
Description
混合ガスとして成長炉内に導入し、成長炉内で過熱された基板付近で原料を熱分解させることにより基板上に化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させる方法である。基板上に半導体結晶をエピタキシャル成長させたものをエピウェハという。発光素子に用いられるエピウェハは、例えば、n型導電性基板上にn型バッファ層、n型クラッド層、ガイド層、活性層、ガイド層、p型クラッド層、及びp型キャップ層等が順次積層されてなる(例えば特許文献1参照)。
なり、前記n型クラッド層中にはSiがドーピングされている第1の態様に記載の発光素子用エピタキシャルウェハである。
原料、及びキャリアガスを供給し、前記基板上に少なくともn型クラッド層とp型クラッド層とをエピタキシャル成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法であって、前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板へのV族原料ガスの供給流量をIII族原料ガスの供給流量よりも多くすることにより、前記n型クラッド層中の
炭素濃度を低下させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
とする第3の態様に記載の発光素子用エピタキシャルウェハである。
原料、及びキャリアガスを供給し、前記基板上に少なくともn型クラッド層とp型クラッド層とをエピタキシャル成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法であって、前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板を高温に保持することにより前記n型クラッド層中の炭素濃度を低下させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
作用する。そのため、p型化合物半導体を製造する際には、例えば四臭化炭素(CBr4)などのドーピング原料をその量を制御しながら供給して、意図的に炭素のドーピングを行う場合がある。しかしながら、上述の場合とは異なり、意図せずに炭素がドーピングされてしまう場合があることを発明者は突き止めたのである。例えば、III族原料ガス等は
有機金属原料を気化させることにより得られるが、有機金属原料に含まれるメチル基が分解してエピタキシャル層中に取り込まれてしまい、意図せずに炭素がドーピングされてしまう場合があることを発明者は突き止めたのである。
ガスの流量とV族原料ガスの流量との比率や、エピタキシャル成長させる際の基板の温度によって、n型クラッド層中の炭素濃度を制御できることを突き止めたのである。本発明は、発明者等が得た上述の知見に基づいてなされたものである。
以下に、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
スを用いてIII−V族化合物半導体を結晶させてなるエピタキシャル層3を形成したもの
である。
続いて、本発明の一実施形態にかかる発光素子用エピタキシャルウェハ1の製造方法を説明する。
を炉内にそれぞれ供給するガス供給手段を接続しておく。
層4〜14をMOVPE法などの結晶成長法により順次成長させて積層し、上述したエピタキシャル層3を備えた発光素子用エピタキシャルウェハ1を得る。
クラッド層6中の炭素濃度を低下させる。具体的には、n型クラッド層6をエピタキシャル成長させる時に、基板2へのV族原料ガスの供給流量を基板2へのIII族原料ガスの供
給流量の120倍以上とする。すなわち、n型クラッド層6をエピタキシャル成長させる時に、(V族原料ガスの供給流量)/(III族原料ガスの供給流量)=V/III比を120以上として、n型クラッド層6中の炭素濃度を低下させる。なお、V族原料ガス及びIII
族原料ガスは、基板2の面内全域に対して均等な量を供給する。
上述したとおり、本実施形態においては、n型クラッド層6をエピタキシャル成長させる時に、基板2へのV族原料ガスの供給流量をIII族原料ガスの供給流量よりも多くする
ことにより、n型クラッド層6中の炭素濃度を低下させることが出来る。具体的には、n型クラッド層6をエピタキシャル成長させる時に、基板2へのV族原料ガスの供給流量を基板2へのIII族原料ガスの供給流量の120倍以上として、n型クラッド層6中の炭素
濃度を低下させることが出来る。
が均一になるように制御している。また、基板2の面内全域にわたり、温度を調整するように制御している。その結果、発光素子用エピタキシャルウェハ1の面内全域にわたってn型クラッド層6の炭素濃度を均一に低下させることが可能となる。その結果、1枚のエピウェハから製造される発光素子の特性を均一化させ、歩留まりを改善させることが可能となる。
本発明の実施例にかかる発光素子用エピタキシャルウェハの構成を示す表図である。図4は、本発明の実施例を比較例を交えながら説明するグラフ図である。
まず、基板2を加熱するヒータの温度を700℃とし、V/III比を変化させながら(
Al0.7Ga0.3)0.51In0.49Pからなるn型クラッド層6を成長させ、n型クラッド層6中の炭素濃度を測定した。n型クラッド層6中の炭素濃度は、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry;2次イオン質量分析)によって測定した。炭素濃度の検出加減は1〜2×1015atoms/cm3である。
度を低下できていることが分かる。なお、炭素濃度はn型クラッド層6の最上層から略1μmの深さで測定した。なお、Ga0.51In0.49Pからなるn型クラッド層6を成長させて測定を行ったところ、上記とほぼ同様の試験結果を得た。
続いて、基板2を加熱するヒータの温度を750℃として、実施例1と同様にn型クラッド層6を成長させ、n型クラッド層6中の炭素濃度を測定した。
上述した製造方法を用い、図3に示す構造のエピウェハを製造した。なお、図3においてはn型、p型をそれぞれ“n−”,“p−”で示し、不純物を添加しないものはアンドープと呼び“un−”で示した。なお、実施例3においては、Ga原料としてTMG(トリメチルガリウム)、Al原料としてTMA(トリメチルアルミニウム)、In原料としてTMI(トリメチルインジウム)、As原料としてAsH3(アルシン)、P原料としてPH3(ホスフィン)、Si原料としてSi2H6(ジシラン)、p型の不純物であるZn原料としてDMZ(ジメチル亜鉛)を用いた。
層6中の炭素濃度が3.5×1015atoms/cm3以下であれば、長時間動作に対する信頼性は高く、1枚のエピウェハから製造される発光素子の歩留まりは良好であることが分かる。
一方、V/III比および基板2を加熱するヒータの温度を調整して、n型クラッド層6
中の炭素濃度を3.5×1015atoms/cm3を超える範囲とし、実施例3と同様の発光素子用エピタキシャルウェハ1を6枚製造した。具体的には、n型クラッド層6中の炭素濃度を3.64×1015、3.76×1015、3.89×1015、4.5×1015、5.5×1015、7.5×1015atoms/cm3となるようにV/III比、及び基板2を加熱するヒータの温度を調整した。
2 基板
3 エピタキシャル層
4 n型バッファ層
5 n型第2バッファ層
6 n型クラッド層
7 ガイド層
8 活性層
9 第2ガイド層
10 p型第1クラッド層
11 エッチングストップ層
12 p型第2クラッド層
13 中間層
14 コンタクト層
Claims (7)
- 基板と、前記基板上にエピタキシャル成長させたn型クラッド層及びp型クラッド層と、を備えた発光素子用エピタキシャルウェハであって、
前記n型クラッド層中の炭素濃度が3.5×1015atoms/cm3以下である
ことを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハ。 - 前記n型クラッド層及びp型クラッド層はAlGaInPからなり、前記n型クラッド層中にはSiがドーピングされている
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子用エピタキシャルウェハ。 - 加熱した基板上にIII族原料ガス、V族原料ガス、ドーパント原料、及びキャリアガス
を供給し、前記基板上に少なくともn型クラッド層とp型クラッド層とをエピタキシャル成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板へのV族原料ガスの供給流量をIII族原料ガスの供給流量よりも多くすることにより、前記n型クラッド層中の
炭素濃度を低下させる
ことを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板へのV族原料ガスの供給流量を前記基板へのIII族原料ガスの供給流量の120倍以上とする
ことを特徴とする請求項3に記載の発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。 - 加熱した基板上にIII族原料ガス、V族原料ガス、ドーパント原料、及びキャリアガス
を供給し、前記基板上に少なくともn型クラッド層とp型クラッド層とをエピタキシャル成長させる発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板を高温に保持することにより前記n型クラッド層中の炭素濃度を低下させる
ことを特徴とする発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記n型クラッド層をエピタキシャル成長させる時に、前記基板を750℃に保持することにより前記n型クラッド層中の炭素濃度を低下させる
ことを特徴とする請求項5に記載の発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。 - 請求項1または2に記載した発光素子用エピタキシャルウェハを用いて製造した
ことを特徴とする発光素子。
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2007
- 2007-07-17 JP JP2007185522A patent/JP2009026798A/ja active Pending
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