JP2011146572A - Epitaxial wafer for infrared led and infrared led - Google Patents

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聡 田中
Tomonori Morishita
知典 森下
Kenichi Miyahara
賢一 宮原
Hideki Matsubara
秀樹 松原
Hiroyuki Kitabayashi
弘之 北林
Yoshizumi Kawabata
吉純 川端
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial wafer for an infrared LED and an infrared LED, capable of improving an output. <P>SOLUTION: An epitaxial wafer 20b for an infrared LED includes: an Al<SB>y</SB>Ga<SB>(1-y)</SB>As substrate (0≤y≤1) 10 including an Al<SB>x</SB>Ga<SB>(1-x)</SB>As layer 11 (0≤x≤1) having a major surface 11a and a rear face 11b on the reverse side of the major surface 11a; an epitaxial layer 21 formed on the major surface 11a of the Al<SB>x</SB>Ga<SB>(1-x)</SB>As layer 11 and including an active layer; and a transparent conductive film 26 formed on the epitaxial layer 21. In the Al<SB>x</SB>Ga<SB>(1-x)</SB>As layer 11, a composition ratio x of Al of the rear face 11b is greater than a composition ratio x of Al of the major surface 11a. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、赤外LED用のエピタキシャルウエハおよび赤外LEDに関する。   The present invention relates to an infrared wafer for an infrared LED and an infrared LED.

AlGa(1-a)As(0≦a≦1)(以下、AlGaAs(アルミニウムガリウム砒素)とも言う。)およびGaAs(ガリウム砒素)化合物半導体材料を利用したLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)は、赤外の光源として広く用いられている。赤外の光源としての赤外LEDは、光通信、空間伝送、投光機などに使用されており、伝送するデ−タの大容量化、伝送距離、照明距離の長距離化に伴い、出力の向上が要求されている。 LED (Light Emitting Diode) using Al a Ga (1-a) As (0 ≦ a ≦ 1) (hereinafter also referred to as AlGaAs (aluminum gallium arsenide)) and a GaAs (gallium arsenide) compound semiconductor material Is widely used as an infrared light source. Infrared LEDs as an infrared light source are used in optical communications, spatial transmission, projectors, etc., and output increases with the increase in data transmission capacity, transmission distance, and illumination distance. Improvement is demanded.

このようなAlGaAs化合物半導体を利用した半導体発光装置が、たとえば特開2002−335008号公報(特許文献1)、特開2002−335007号公報(特許文献2)になどに開示されている。   Semiconductor light emitting devices using such AlGaAs compound semiconductors are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-335008 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-335007 (Patent Document 2).

特開2002−335008号公報JP 2002-335008 A 特開2002−335007号公報JP 2002-335007 A

上記特許文献1および2では、AlGaAs支持基板のAl組成比をほぼ均一にしている。本発明者は鋭意研究の結果、Al組成比が高い場合には、このAlGaAs支持基板を用いて製造する赤外LEDの特性が悪くなるという問題があることを見出した。また、本発明者は鋭意研究の結果、Al組成比が低い場合には、AlGaAs支持基板の透過特性が悪いという問題があることを見出した。このため、上記特許文献1および2の半導体発光装置の出力が十分でないという問題があることを本発明者は見い出した。また、この出力の問題を解決するため、上記特許文献1および2では、GaAs基板をすべて除去することが必要であった。   In Patent Documents 1 and 2, the Al composition ratio of the AlGaAs support substrate is made substantially uniform. As a result of intensive studies, the present inventor has found that when the Al composition ratio is high, there is a problem that the characteristics of an infrared LED manufactured using this AlGaAs support substrate deteriorate. Further, as a result of intensive studies, the present inventor has found that when the Al composition ratio is low, there is a problem that the transmission characteristics of the AlGaAs support substrate are poor. For this reason, the present inventor has found that there is a problem that the outputs of the semiconductor light emitting devices of Patent Documents 1 and 2 are not sufficient. Further, in order to solve this output problem, in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to remove all of the GaAs substrate.

そこで、本発明の目的は、出力を向上できる赤外LED用のエピタキシャルウエハおよび赤外LEDを提供することである。   Then, the objective of this invention is providing the epitaxial wafer and infrared LED for infrared LED which can improve an output.

本発明の赤外LED用のエピタキシャルウエハは、主表面と、主表面と反対側の裏面とを有するAlxGa(1-x)As層(0≦x≦1)を含むAlyGa(1-y)As基板(0≦y≦1)と、AlxGa(1-x)As層の主表面上に形成され、かつ活性層を含むエピタキシャル層と、エピタキシャル層上に形成された透明導電膜とを備え、AlxGa(1-x)As層において、裏面のAlの組成比xは、主表面のAlの組成比xよりも高い。 Infrared-LED epitaxial wafer of the present invention, Al y Ga (1 including a main surface, Al x Ga (1-x ) As layer having an opposed rear surface and a main surface (0 ≦ x ≦ 1) -y) As substrate (0 ≦ y ≦ 1), an epitaxial layer formed on the main surface of the Al x Ga (1-x) As layer and including an active layer, and a transparent conductive layer formed on the epitaxial layer In the Al x Ga (1-x) As layer, the Al composition ratio x on the back surface is higher than the Al composition ratio x on the main surface.

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、透明導電膜が、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)である。   In the infrared LED epitaxial wafer, the transparent conductive film is preferably ITO (Indium Tin Oxide).

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、エピタキシャル層において透明導電膜と接する層はp型である。   In the infrared LED epitaxial wafer, the layer in contact with the transparent conductive film in the epitaxial layer is preferably p-type.

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、エピタキシャル層は、活性層上に形成された他の層を含み、他の層は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有する層を有し、層は、活性層上に形成されたp型クラッド層、または、活性層上に形成されたp型クラッド層とp型クラッド層上に形成されたp型窓層とである。 Preferably, in the epitaxial wafer for infrared LEDs, the epitaxial layer includes another layer formed on the active layer, and the other layer is 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less. The layer has a p-type cladding layer formed on the active layer, or a p-type cladding layer formed on the active layer and a p-type cladding layer formed on the p-type cladding layer. With the window layer.

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、活性層は、1.5μm以下の厚みを有する。   In the epitaxial wafer for infrared LEDs, the active layer preferably has a thickness of 1.5 μm or less.

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、活性層は、3層以上20層以下の井戸層(量子井戸層)を有する。   In the infrared LED epitaxial wafer, the active layer preferably has 3 to 20 well layers (quantum well layers).

上記赤外LED用のエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、AlyGa(1-y)As基板は、AlxGa(1-x)As層の裏面に接するGaAs基板を含む。 In the infrared LED epitaxial wafer, the Al y Ga (1-y) As substrate preferably includes a GaAs substrate in contact with the back surface of the Al x Ga (1-x) As layer.

本発明の赤外LEDは、上記赤外LED用のエピタキシャルウエハと、エピタキシャルウエハに形成された電極とを備えている。   The infrared LED of the present invention comprises the above infrared LED epitaxial wafer and an electrode formed on the epitaxial wafer.

上記赤外LEDにおいて好ましくは、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間が5nsec以上100nsec以下である。   The infrared LED preferably has a rise time and a fall time in pulse application of 5 nsec to 100 nsec.

上記赤外LEDにおいて好ましくは、パルス印加における遮断周波数が10MHz以上である。   In the infrared LED, the cutoff frequency in applying a pulse is preferably 10 MHz or more.

本発明の赤外LED用のエピタキシャルウエハおよび赤外LEDによれば、出力を向上することができる。   According to the infrared-LED epitaxial wafer and the infrared LED of the present invention, the output can be improved.

本発明の実施の形態1における赤外LED用のエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the epitaxial wafer for infrared LED in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のAlの組成比xを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Al composition ratio x of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のAlの組成比xを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Al composition ratio x of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のAlの組成比xを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Al composition ratio x of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のキャリア濃度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the carrier concentration of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のキャリア濃度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the carrier concentration of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるAlGaAs層のキャリア濃度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the carrier concentration of the AlGaAs layer in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における赤外LED用のエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the epitaxial wafer for infrared LED in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における赤外LEDを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly infrared LED in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における赤外LEDを概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the infrared LED in Embodiment 4 of this invention. 実施例1における各試料の出力を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the output of each sample in Example 1. 実施例1における各試料の立ち上がり時間および立ち下がり時間を示す図である。It is a figure which shows the rise time and fall time of each sample in Example 1. FIG. 実施例2における各試料の遮断周波数を示す図である。It is a figure which shows the cutoff frequency of each sample in Example 2. FIG. 実施例5におけるMQW層数と、立ち上がり時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of MQW layers in Example 5, and rise time. 実施例5におけるMQW層数と、立ち下り時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of MQW layers in Example 5, and fall time. 実施例6における活性層の厚みと、立ち上がり時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of the active layer in Example 6, and rise time. 実施例6における活性層の厚みと立ち下がり時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of the active layer in Example 6, and fall time.

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、図1を参照して、本実施の形態における赤外LED用のエピタキシャルウエハ20aについて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, an infrared LED epitaxial wafer 20a in the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aを説明する。図1に示すように、エピタキシャルウエハ20aは、AlGaAs基板(AlyGa(1-y)As基板(0≦y≦1))10と、AlGaAs基板10上に形成されたエピタキシャル層21と、エピタキシャル層21上に形成された透明導電膜26とを備えている。 With reference to FIG. 1, epitaxial wafer 20a in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the epitaxial wafer 20a includes the AlGaAs substrate (Al y Ga (1-y ) As substrate (0 ≦ y ≦ 1)) 10, an epitaxial layer 21 formed on the AlGaAs substrate 10, an epitaxial And a transparent conductive film 26 formed on the layer 21.

AlGaAs基板10は、GaAs基板13と、GaAs基板13上に形成されたAlGaAs層11とを含んでいる。   The AlGaAs substrate 10 includes a GaAs substrate 13 and an AlGaAs layer 11 formed on the GaAs substrate 13.

GaAs基板13は、オフ角を有していても、有していなくてもよく、たとえば{100}面、または、{100}から0°を超え2°以下傾斜した主表面を有していることが好ましい。GaAs基板13の表面は鏡面であっても粗面であってもよい。なお、{}は、集合面を示す。   The GaAs substrate 13 may or may not have an off angle. For example, the GaAs substrate 13 has a {100} plane or a main surface inclined from 0 ° to 2 ° or less from {100}. It is preferable. The surface of the GaAs substrate 13 may be a mirror surface or a rough surface. In addition, {} indicates a collective surface.

AlGaAs層11は主表面11aと、この主表面11aと反対側の裏面11bとを有している。主表面11aとは、GaAs基板13と接触している面と反対側の面である。裏面11bとは、GaAs基板13と接触している面である。   The AlGaAs layer 11 has a main surface 11a and a back surface 11b opposite to the main surface 11a. The main surface 11 a is a surface opposite to the surface in contact with the GaAs substrate 13. The back surface 11 b is a surface in contact with the GaAs substrate 13.

AlGaAs層11は、AlxGa(1-x)As(0≦x≦1)で表される。このAlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高い。なお、組成比xは、Alのモル比である。組成比(1−x)は、Gaのモル比である。 The AlGaAs layer 11 is represented by Al x Ga (1-x) As (0 ≦ x ≦ 1). In the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a. The composition ratio x is the molar ratio of Al. The composition ratio (1-x) is a molar ratio of Ga.

ここで、AlGaAs層11のモル比について図2〜図4を参照して説明する。図2〜図4中、縦軸は、AlGaAs層11の裏面から主表面にかけて厚み方向の位置を示し、横軸は、各位置でのAlの組成比xを示す。   Here, the molar ratio of the AlGaAs layer 11 will be described with reference to FIGS. 2 to 4, the vertical axis indicates the position in the thickness direction from the back surface to the main surface of the AlGaAs layer 11, and the horizontal axis indicates the Al composition ratio x at each position.

図2〜図4に示すように、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高い。また、図2に示すように、AlGaAs層11において、裏面11bから主表面11aにかけて、Alの組成比xは単調減少していることが好ましい。単調減少とは、AlGaAs層11の裏面11bから主表面11aに向けて(成長方向に向けて)、組成比xが常に同じまたは減少しており、かつ裏面11bよりも主表面11aの方が組成比xが低いことを意味する。つまり、単調減少とは、この成長方向に向けて組成比xが増加している部分が含まれていない。   2 to 4, in the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a. As shown in FIG. 2, in the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x preferably monotonously decreases from the back surface 11b to the main surface 11a. The monotonic decrease means that the composition ratio x is always the same or decreasing from the back surface 11b of the AlGaAs layer 11 toward the main surface 11a (in the growth direction), and the main surface 11a is more composing than the back surface 11b. It means that the ratio x is low. That is, the monotonic decrease does not include a portion where the composition ratio x increases toward this growth direction.

図3または図4に示すように、AlGaAs層11は、複数の層(図3および図4では2層)を含んでいてもよい。この場合、図3に示すように、AlGaAs層11は、裏面11bから主表面11aに向けてAlの組成比xが単調減少している層を含むことが好ましい。これにより、AlGaAs基板10に生じる反りを緩和することができる。   As shown in FIG. 3 or 4, the AlGaAs layer 11 may include a plurality of layers (two layers in FIGS. 3 and 4). In this case, as shown in FIG. 3, the AlGaAs layer 11 preferably includes a layer in which the Al composition ratio x monotonously decreases from the back surface 11b toward the main surface 11a. Thereby, the curvature which arises in the AlGaAs substrate 10 can be relieved.

なお、AlGaAs層11のAlの組成比xは、上記に限定されない。たとえば、図4に示すように、AlGaAs層11のそれぞれの層のAlの組成比xは均一で、かつ裏面11b側の層は主表面11a側のAlの組成比xよりも高くてもよい。   The Al composition ratio x of the AlGaAs layer 11 is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 4, the Al composition ratio x of each layer of the AlGaAs layer 11 may be uniform, and the layer on the back surface 11b side may be higher than the Al composition ratio x on the main surface 11a side.

AlGaAs層11において、Alの組成比xは、0以上0.45以下であることが好ましい。この場合、AlGaAs層11上に酸化層が形成されることを効果的に抑制できるとともに、高い透過特性を維持できる。   In the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x is preferably 0 or more and 0.45 or less. In this case, formation of an oxide layer on the AlGaAs layer 11 can be effectively suppressed and high transmission characteristics can be maintained.

次に、AlGaAs層11のキャリア濃度について図5〜図7を参照して説明する。図5〜図7中、縦軸は、AlGaAs層11の裏面から主表面にかけて厚み方向の位置を示し、横軸は、各位置でのキャリア濃度を示す。   Next, the carrier concentration of the AlGaAs layer 11 will be described with reference to FIGS. 5 to 7, the vertical axis indicates the position in the thickness direction from the back surface to the main surface of the AlGaAs layer 11, and the horizontal axis indicates the carrier concentration at each position.

図5〜図7に示すように、AlGaAs層11は、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が変化していることが好ましい。   As shown in FIGS. 5 to 7, the AlGaAs layer 11 preferably has a carrier concentration that changes from the back surface 11 b side toward the main surface 11 a side.

また、図5および図6に示すように、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加または単調減少している層を含むことが好ましい。キャリア濃度が単調増加している層とは、AlGaAs層11の裏面11b側から主表面11a側に向けて(成長方向に向けて)、キャリア濃度が常に同じまたは増加しており、かつこの層において裏面11b側の面よりも主表面11aの面の方がキャリア濃度が高いことを意味する。つまり、キャリア濃度が単調増加している層とは、この層において成長方向に向けてキャリア濃度が減少している部分が含まれていない。キャリア濃度が単調減少している層とは、AlGaAs層11の裏面11b側から主表面11a側に向けて(成長方向に向けて)、キャリア濃度が常に同じまたは減少しており、かつこの層において裏面11b側の面よりも主表面11a側の面の方がキャリア濃度が低いことを意味する。つまり、キャリア濃度が単調減少している層とは、この層において成長方向に向けてキャリア濃度が増加している部分が含まれていない。   Further, as shown in FIGS. 5 and 6, it is preferable to include a layer in which the carrier concentration monotonously increases or monotonously decreases from the back surface 11b side to the main surface 11a side. The layer in which the carrier concentration is monotonously increased is that the carrier concentration is always the same or increased from the back surface 11b side of the AlGaAs layer 11 to the main surface 11a side (in the growth direction). This means that the surface of the main surface 11a has a higher carrier concentration than the surface on the back surface 11b side. That is, the layer in which the carrier concentration monotonously increases does not include a portion in which the carrier concentration decreases in the growth direction. The layer in which the carrier concentration is monotonously decreased is that the carrier concentration is always the same or decreased from the back surface 11b side of the AlGaAs layer 11 to the main surface 11a side (in the growth direction). This means that the main surface 11a side surface has a lower carrier concentration than the back surface 11b side surface. That is, the layer in which the carrier concentration monotonously decreases does not include a portion in which the carrier concentration increases in the growth direction in this layer.

また、図6および図7に示すように、AlGaAs層11は、複数の層(図6および図7では2層)を含んでいてもよい。この場合、AlGaAs層11は、図7に示すように、単調増加も単調減少もしない層を含んでいてもよい。   As shown in FIGS. 6 and 7, the AlGaAs layer 11 may include a plurality of layers (two layers in FIGS. 6 and 7). In this case, the AlGaAs layer 11 may include a layer that does not monotonously increase or monotonously decrease, as shown in FIG.

また、AlGaAs層11は、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加している層と、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調減少している層とを合わせて含まないことが好ましい。つまり、AlGaAs層11は、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加している層のみからなる、または裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加している層および均一なキャリア濃度の層からなる、または裏面11bから主表面11aに向けてキャリア濃度が単調減少している層のみからなる、または裏面11bから主表面11aに向けてキャリア濃度が単調減少している層および均一なキャリア濃度の層からなる。この場合、容易に製造できるため、コストを低減できる。   The AlGaAs layer 11 includes a layer in which the carrier concentration monotonously increases from the back surface 11b side to the main surface 11a side, and a layer in which the carrier concentration monotonously decreases from the back surface 11b side to the main surface 11a side. Is preferably not included. That is, the AlGaAs layer 11 includes only a layer whose carrier concentration monotonously increases from the back surface 11b side to the main surface 11a side, or the carrier concentration monotonously increases from the back surface 11b side to the main surface 11a side. Or a layer having a uniform carrier concentration, or a layer in which the carrier concentration monotonously decreases from the back surface 11b toward the main surface 11a, or a carrier concentration monotonously decreases from the back surface 11b toward the main surface 11a. And a layer having a uniform carrier concentration. In this case, since it can manufacture easily, cost can be reduced.

なお、「AlGaAs層11は、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加または単調減少している層を含む」とは、AlGaAs層11の少なくとも一部の層で裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加または単調減少している層を含むことを意味し、主表面11aおよび裏面11bでのキャリア濃度の高低については特に限定されない。   Note that “the AlGaAs layer 11 includes a layer whose carrier concentration is monotonously increasing or monotonically decreasing from the back surface 11b toward the main surface 11a” means that at least a part of the AlGaAs layer 11 is on the back surface 11b side. Means that the carrier concentration is monotonously increased or monotonously decreased from the main surface 11a toward the main surface 11a, and the carrier concentration on the main surface 11a and the back surface 11b is not particularly limited.

このように、AlGaAs層11において、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が変化していると、このAlGaAs層11を用いて作製された赤外LEDの信頼性を高めることができる。その理由について以下に説明する。キャリア濃度が高いと、導電率が高くなるが、透過率が悪くなる。透過率が悪くなると、光の吸収により、発熱する。このため、信頼性が低下する。一方、キャリア濃度が低いと、透過率は向上するが、導電率が悪くなる。導電率が悪くなると、抵抗が高いため、発熱する。このため、信頼性が低下する。本実施の形態では、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が変化しているので、導電率と透過率とのバランスを良好にするために、AlGaAs層11全体でキャリア濃度を制御することができる。これにより、導電率と透過率とによる影響を低減することで、発熱を抑制することにより、赤外LEDを形成したときに信頼性を向上することができる。特に、AlGaAs層11において、裏面11b側から主表面11a側に向けてキャリア濃度が単調増加または単調減少している層を含むことで、導電率と透過率とのバランスを良好にするために、AlGaAs層11全体でキャリア濃度を制御できるので、コストの増加を抑制してエピタキシャルウエハ20aを実現することができる。   Thus, in the AlGaAs layer 11, when the carrier concentration changes from the back surface 11b side to the main surface 11a side, the reliability of an infrared LED manufactured using the AlGaAs layer 11 can be improved. . The reason will be described below. When the carrier concentration is high, the conductivity is increased, but the transmittance is deteriorated. When the transmittance deteriorates, heat is generated due to light absorption. For this reason, reliability falls. On the other hand, when the carrier concentration is low, the transmittance is improved, but the conductivity is deteriorated. When the conductivity is deteriorated, heat is generated due to high resistance. For this reason, reliability falls. In the present embodiment, since the carrier concentration changes from the back surface 11b side to the main surface 11a side, the carrier concentration is controlled in the entire AlGaAs layer 11 in order to improve the balance between conductivity and transmittance. can do. Thereby, reliability can be improved when infrared LED is formed by suppressing the heat_generation | fever by reducing the influence by electrical conductivity and the transmittance | permeability. In particular, the AlGaAs layer 11 includes a layer whose carrier concentration monotonously increases or monotonously decreases from the back surface 11b side to the main surface 11a side, so that the balance between conductivity and transmittance is improved. Since the carrier concentration can be controlled in the entire AlGaAs layer 11, an increase in cost can be suppressed and the epitaxial wafer 20a can be realized.

AlGaAs層11のキャリア濃度の勾配の絶対値は、3×1015cm-3/μm以上5×1017cm-3/μm以下であることが好ましい。つまり、AlGaAs層11の少なくとも一部の領域のキャリア濃度の勾配の絶対値が3×1015cm-3/μm以上5×1017cm-3/μm以下であることが好ましい。なお、キャリア濃度の勾配とは、AlGaAs層11の任意の厚み△dにおけるキャリア濃度の差△ccを測定し、△cc/△dを算出した値である。この場合、AlGaAs層11の導電率と透過率とによる影響の低減を両立できるので、信頼性をさらに向上することができる。 The absolute value of the carrier concentration gradient of the AlGaAs layer 11 is preferably 3 × 10 15 cm −3 / μm to 5 × 10 17 cm −3 / μm. That is, the absolute value of the carrier concentration gradient in at least a part of the AlGaAs layer 11 is preferably 3 × 10 15 cm −3 / μm or more and 5 × 10 17 cm −3 / μm or less. The carrier concentration gradient is a value obtained by measuring Δcc / Δd by measuring a carrier concentration difference Δcc at an arbitrary thickness Δd of the AlGaAs layer 11. In this case, since it is possible to simultaneously reduce the influence of the conductivity and transmittance of the AlGaAs layer 11, the reliability can be further improved.

AlGaAs層11のキャリア濃度の範囲は、1×1017cm-3以上3×1018cm-3以下であることが好ましい。この場合、AlGaAs層11において導電率による影響の低減と透過率による影響の低減とを両立できるので、信頼性を向上することができる。 The range of the carrier concentration of the AlGaAs layer 11 is preferably 1 × 10 17 cm −3 or more and 3 × 10 18 cm −3 or less. In this case, in the AlGaAs layer 11, both the reduction of the influence due to the conductivity and the reduction of the influence due to the transmittance can be achieved, so that the reliability can be improved.

AlGaAs層11のドーパントは、特に限定されないが、たとえばZn(亜鉛)、Mg(マグネシウム)、C(炭素)などのp型ドーパント、Se(セレン)、S(硫黄)、Te(テルル)などのn型ドーパントなどを用いることができる。AlGaAs層11のドーパントは、シリコン、亜鉛、セレン、テルルからなる群より選ばれた少なくとも一種の物質であることが好ましい。ただし、AlGaAs層11が複数層の場合、層毎に変更してもよい。   The dopant of the AlGaAs layer 11 is not particularly limited, but for example, p-type dopants such as Zn (zinc), Mg (magnesium), and C (carbon), and n such as Se (selenium), S (sulfur), and Te (tellurium). A type dopant can be used. The dopant of the AlGaAs layer 11 is preferably at least one substance selected from the group consisting of silicon, zinc, selenium, and tellurium. However, when the AlGaAs layer 11 has a plurality of layers, it may be changed for each layer.

エピタキシャル層21は、活性層を含む。活性層は、AlGaAs層11よりもバンドギャップが小さいことが望ましい。ただし、Al組成比が勾配を有するため、一部で大小関係が逆転する場合もある。   Epitaxial layer 21 includes an active layer. The active layer desirably has a smaller band gap than the AlGaAs layer 11. However, since the Al composition ratio has a gradient, the magnitude relationship may be partially reversed.

活性層は、井戸層と、井戸層よりもバンドギャップの大きなバリア層とが交互に積層された多重量子井戸構造(MQW構造)を有していることが好ましい。活性層が多重量子井戸構造を有している場合には、活性層は3層以上20層以下の井戸層を有することが好ましい。この場合、赤外LEDを作製したときに、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くすることができる。   The active layer preferably has a multiple quantum well structure (MQW structure) in which well layers and barrier layers having a larger band gap than the well layers are alternately stacked. In the case where the active layer has a multiple quantum well structure, the active layer preferably has 3 to 20 well layers. In this case, when an infrared LED is manufactured, the rise time and fall time in pulse application can be shortened.

井戸層の材料は、バリア層よりもバンドギャップが小さければ特に限定されないが、たとえばGaAs、AlGaAs、InGaAs(インジウムガリウム砒素)、AlInGaAs(アルミニウムインジウムガリウム砒素)、InGaAsP(インジウムガリウム砒素リン)などを用いることができる。これらの材料は、AlGaAs層11との格子整合度が適合する赤外発光の材料である。ただし、格子整合がずれている場合でも、完全に、あるいは、一部で歪が緩和していなければよい。   The material of the well layer is not particularly limited as long as the band gap is smaller than that of the barrier layer. be able to. These materials are materials that emit infrared light that are compatible with the degree of lattice matching with the AlGaAs layer 11. However, even if the lattice matching is deviated, it is sufficient that the distortion is not relaxed completely or partially.

バリア層の材料は、井戸層よりもバンドギャップが大きければ特に限定されないが、たとえばAlGaAs、GaAsP(ガリウム砒素リン)、AlGaAsP(アルミニウムガリウム砒素リン)、InGaP、AlInGaP、InGaAsPなどを用いることできる。これらの材料は、AlGaAs層11との格子整合度が適合する材料である。また、井戸層と同じく、格子整合がずれている場合でも、完全に、あるいは、一部で歪が緩和していなければよい。   The material of the barrier layer is not particularly limited as long as the band gap is larger than that of the well layer. For example, AlGaAs, GaAsP (gallium arsenide phosphorus), AlGaAsP (aluminum gallium arsenide phosphorus), InGaP, AlInGaP, InGaAsP, or the like can be used. These materials are materials that are compatible with the degree of lattice matching with the AlGaAs layer 11. Further, as in the case of the well layer, even if the lattice matching is deviated, it is sufficient that the strain is not relaxed completely or partially.

また、活性層は、1.5μm以下の厚みを有することが好ましく、300nm以上1300nm以下の厚みを有することがより好ましい。この場合、赤外LEDを作製したときに、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くすることができる。   The active layer preferably has a thickness of 1.5 μm or less, and more preferably has a thickness of 300 nm to 1300 nm. In this case, when an infrared LED is manufactured, the rise time and fall time in pulse application can be shortened.

なお、活性層は、多重量子井戸構造に特に限定されず、1層よりなっていてもよく、ダブルへテロ構造を有していてもよい。   The active layer is not particularly limited to a multiple quantum well structure, and may be composed of one layer or may have a double hetero structure.

また、本実施の形態ではエピタキシャル層21が活性層を含んでいる場合について説明したが、エピタキシャル層21は他の層を含んでいてもよい。他の層を含むエピタキシャル層21は、たとえば、n型バッファ層と、n型バッファ層上に形成されたn型クラッド層と、n型クラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層上に形成されたp型窓層と、p型窓層上に形成されたp型コンタクト層とを含む。なお、上記構成において、他の層の少なくとも1層は省略されてもよいし、p型とn型とが反対であってもよい。   Moreover, although the case where the epitaxial layer 21 contained the active layer was demonstrated in this Embodiment, the epitaxial layer 21 may contain another layer. The epitaxial layer 21 including other layers includes, for example, an n-type buffer layer, an n-type cladding layer formed on the n-type buffer layer, an active layer formed on the n-type cladding layer, and an active layer. A p-type cladding layer formed, a p-type window layer formed on the p-type cladding layer, and a p-type contact layer formed on the p-type window layer are included. In the above configuration, at least one of the other layers may be omitted, and the p-type and n-type may be reversed.

エピタキシャル層21の最上層(透明導電膜26と接する層)はp型であることが好ましい。この場合、エピタキシャル層21は、活性層上に形成されたp型クラッド層を含み、p型クラッド層は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有することが好ましい。また、エピタキシャル層21は、活性層上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層上に形成されたp型窓層とを含み、p型クラッド層およびp型窓層の少なくとも一方は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有することがより好ましい。 The uppermost layer of the epitaxial layer 21 (the layer in contact with the transparent conductive film 26) is preferably p-type. In this case, the epitaxial layer 21 includes a p-type cladding layer formed on the active layer, and the p-type cladding layer has a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less. Is preferred. The epitaxial layer 21 includes a p-type cladding layer formed on the active layer and a p-type window layer formed on the p-type cladding layer, and at least one of the p-type cladding layer and the p-type window layer is More preferably, it has a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less.

透明導電膜26は、エピタキシャルウエハ20aを用いて赤外LEDを作製したときに、チップ上面において、全面(図1において横方向)に電流を広がらせる効果を有する。これにより、チップ全面に渡り活性層に電流が注入され、発光が起き、高出力化が可能となる。また、透明導電膜26がない場合、チップ上面の直列抵抗が高くなり、高速応答性が劣化する原因となる。   The transparent conductive film 26 has an effect of spreading the current over the entire surface (lateral direction in FIG. 1) on the top surface of the chip when an infrared LED is manufactured using the epitaxial wafer 20a. As a result, current is injected into the active layer over the entire surface of the chip, light emission occurs, and high output can be achieved. Further, when there is no transparent conductive film 26, the series resistance on the upper surface of the chip becomes high, which causes the high-speed response to deteriorate.

透明導電膜26は、高い透過性と低い抵抗率とを有する。このような透明導電膜26は、たとえば波長が850nm以上1000nm以下での透過率は85%以上であり、たとえば厚みが300nmのときの抵抗率が5mΩcm以下である。   The transparent conductive film 26 has high permeability and low resistivity. Such a transparent conductive film 26 has a transmittance of 85% or more at a wavelength of 850 nm or more and 1000 nm or less, for example, and a resistivity of 5 mΩcm or less at a thickness of 300 nm, for example.

透明導電膜として、たとえばスズ(Sn)がドープされた酸化インジウム(In23)であるITO、酸化インジウム(In23)、フッ素(F)がドープされたIn23であるIFO、酸化スズ(SnO2)、アンチモン(Sb)がドープされたSnO2であるATO、FがドープされたSnO2であるFTO、カドミウム(Cd)がドープされたSnO2であるCTO、アルミニウム(Al)がドープされた酸化亜鉛(ZnO)であるAZO、InがドープされたZnOであるIZO、GaがドープされたZnOであるGZOなどが挙げられる。特に、透明性と導電性とをバランスよく保持できるため、透明導電膜26はITOであることが好ましい。 As the transparent conductive film, for example, ITO which is indium oxide (In 2 O 3 ) doped with tin (Sn), indium oxide (In 2 O 3 ), IFO which is In 2 O 3 doped with fluorine (F) , Tin oxide (SnO 2 ), antimony (Sb) -doped SnO 2 ATO, F-doped SnO 2 FTO, cadmium (Cd) -doped SnO 2 CTO, aluminum (Al ) Doped with zinc oxide (ZnO), IZO as Zn doped with In, GZO as ZnO doped with Ga, and the like. In particular, it is preferable that the transparent conductive film 26 is ITO because transparency and conductivity can be maintained in a well-balanced manner.

なお、透明導電膜26は、上記の材料に特に限定されず、たとえば、光が透過するように厚みを50nm以下にした金属膜を用いてもよい。このような金属膜としては、たとえば、厚みが15nm以下の金(Au)、Alなどを用いることができる。   The transparent conductive film 26 is not particularly limited to the above materials, and for example, a metal film having a thickness of 50 nm or less so that light can be transmitted may be used. As such a metal film, for example, gold (Au) or Al having a thickness of 15 nm or less can be used.

エピタキシャル層21の厚みは、50μm以上300μm以下であることが好ましい。50μm以上の場合、ハンドリングを向上できる。300μm以下の場合、出力を向上できるとともに、コストを低減することができる。   The thickness of the epitaxial layer 21 is preferably 50 μm or more and 300 μm or less. In the case of 50 μm or more, handling can be improved. In the case of 300 μm or less, the output can be improved and the cost can be reduced.

続いて、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aの製造方法について説明する。   Then, the manufacturing method of the epitaxial wafer 20a in this Embodiment is demonstrated.

まず、GaAs基板13を準備する。次に、GaAs基板13上に、たとえばLPE(液相成長法:Liquid Phase Epitaxy)法により主表面11aを有するAlGaAs層11を成長させる。このAlGaAs層11を成長させる工程では、GaAs基板13との界面(裏面11b)のAlの組成比xが、主表面11aのAlの組成比xよりも高いAlGaAs層11を成長させる。   First, a GaAs substrate 13 is prepared. Next, the AlGaAs layer 11 having the main surface 11a is grown on the GaAs substrate 13 by, for example, an LPE (Liquid Phase Epitaxy) method. In the step of growing the AlGaAs layer 11, the AlGaAs layer 11 is grown such that the Al composition ratio x at the interface (back surface 11b) with the GaAs substrate 13 is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a.

LPE法は特に限定されず、徐冷法、温度差法などを用いることができる。なお、LPE法とは、液相からAlGaAs結晶を成長させる方法をいう。徐冷法とは、原料の溶液の温度を徐々に下げてAlGaAs結晶を成長させる方法である。温度差法とは、原料の溶液に温度勾配をつくり、AlGaAs結晶を成長させる方法をいう。   The LPE method is not particularly limited, and a slow cooling method, a temperature difference method, or the like can be used. The LPE method is a method for growing an AlGaAs crystal from a liquid phase. The slow cooling method is a method of growing AlGaAs crystals by gradually lowering the temperature of the raw material solution. The temperature difference method is a method in which a temperature gradient is created in a raw material solution to grow an AlGaAs crystal.

AlGaAs層11においてAlの組成比xが一定の層を成長させる場合には温度差法および徐冷法を用い、Alの組成比xが上方(成長方向)に向けて減少している層を成長させる場合には徐冷法を用いることが好ましい。量産性および低コストに優れているため、徐冷法を用いることが特に好ましい。またそれらを組み合わせてもよい。   When growing a layer having a constant Al composition ratio x in the AlGaAs layer 11, a temperature difference method and a slow cooling method are used to grow a layer in which the Al composition ratio x decreases upward (growth direction). It is preferable to use a slow cooling method. It is particularly preferable to use the slow cooling method because of its excellent mass productivity and low cost. Moreover, you may combine them.

また、この工程では、裏面11bから主表面11aに向けてキャリア濃度が単調増加または単調減少している層を含むAlGaAs層を成長することが好ましい。この場合、キャリア濃度の勾配の絶対値が3×1015cm-3/μm以上5×1017cm-3/μm以下になるように、AlGaAs層11を成長することが好ましい。また、キャリア濃度が1×1017cm-3以上3×1018cm-3以下になるようにAlGaAs層11を成長することが好ましい。 In this step, it is preferable to grow an AlGaAs layer including a layer in which the carrier concentration monotonously increases or monotonously decreases from the back surface 11b toward the main surface 11a. In this case, it is preferable to grow the AlGaAs layer 11 so that the absolute value of the gradient of the carrier concentration is 3 × 10 15 cm −3 / μm to 5 × 10 17 cm −3 / μm. Further, it is preferable to grow the AlGaAs layer 11 so that the carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3 or more and 3 × 10 18 cm −3 or less.

次に、AlGaAs層11の主表面11aを研磨する。LPE法でAlGaAs層11を成長させると主表面11aには凹凸が生じるが、この工程により主表面11aを平坦にすることができる。   Next, the main surface 11a of the AlGaAs layer 11 is polished. When the AlGaAs layer 11 is grown by the LPE method, the main surface 11a is uneven, but the main surface 11a can be flattened by this process.

これにより、AlGaAs層11およびGaAs基板13を含むAlGaAs基板10を製造することができる。   Thereby, the AlGaAs substrate 10 including the AlGaAs layer 11 and the GaAs substrate 13 can be manufactured.

次に、このAlGaAs基板10のAlGaAs層11の主表面11a上に、OMVPE(Organo Metallic Vapor Phase Epitaxy:有機金属気相成長)法またはMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシ)法により活性層を含むエピタキシャル層21を形成する。この工程では、AlGaAs層11上に、上述したような活性層を含むエピタキシャル層を成長させる。   Next, an active layer is included on the main surface 11a of the AlGaAs layer 11 of the AlGaAs substrate 10 by an OMVPE (Organo Metallic Vapor Phase Epitaxy) method or an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. Epitaxial layer 21 is formed. In this step, an epitaxial layer including the active layer as described above is grown on the AlGaAs layer 11.

OMVPE法は原料ガスがAlGaAs層11上で熱分解反応することにより活性層を成長させ、MBE法は非平衡系で化学反応過程を介さない方法で活性層を成長させるので、OMVPE法およびMBE法は活性層の厚みを容易に制御できる。このため、2層以上の井戸層を複数有する活性層を容易に成長できる。   In the OMVPE method, the active gas is grown by the thermal decomposition reaction of the source gas on the AlGaAs layer 11, and in the MBE method, the active layer is grown by a method that does not involve a chemical reaction process in a non-equilibrium system. Can easily control the thickness of the active layer. Therefore, an active layer having a plurality of well layers of two or more layers can be easily grown.

また、AlGaAs基板10のAlGaAs層11の主表面11aが平坦なので、AlGaAs層11の主表面11a上に活性層を含むエピタキシャル層21を形成する際に、エピタキシャル層21の異常成長を抑制することができる。   Further, since the main surface 11a of the AlGaAs layer 11 of the AlGaAs substrate 10 is flat, the abnormal growth of the epitaxial layer 21 can be suppressed when the epitaxial layer 21 including the active layer is formed on the main surface 11a of the AlGaAs layer 11. it can.

次に、エピタキシャル層21上に、透明導電膜26を形成する。透明導電膜26の形成方法は特に限定されないが、たとえば電子ビーム蒸着法、スパッタ法などを採用できる。   Next, a transparent conductive film 26 is formed on the epitaxial layer 21. A method for forming the transparent conductive film 26 is not particularly limited, and for example, an electron beam evaporation method, a sputtering method, or the like can be employed.

以上の工程を実施することにより、図1に示すエピタキシャルウエハ20aを製造できる。なお、GaAs基板13の一部を除去する工程をさらに実施してもよい。この場合は、準備したGaAs基板よりも厚みの小さなGaAs基板を備えたエピタキシャルウエハ20aを製造することになる。   By performing the above steps, the epitaxial wafer 20a shown in FIG. 1 can be manufactured. A step of removing a part of the GaAs substrate 13 may be further performed. In this case, an epitaxial wafer 20a having a GaAs substrate having a smaller thickness than the prepared GaAs substrate is manufactured.

以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aは、GaAs基板13と、GaAs基板13上に形成され、かつ主表面11aと、主表面11aと反対側の裏面11bとを有するAlGaAs層11を含むAlGaAs基板10と、AlGaAs層11の主表面11a上に形成され、かつ活性層を含むエピタキシャル層21と、エピタキシャル層21上に形成された透明導電膜26とを備え、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高い。   As described above, epitaxial wafer 20a in the present embodiment is formed of GaAs substrate 13, AlGaAs layer 11 formed on GaAs substrate 13 and having main surface 11a and back surface 11b opposite to main surface 11a. In the AlGaAs layer 11, an AlGaAs substrate 10 including: an epitaxial layer 21 formed on the main surface 11 a of the AlGaAs layer 11 and including an active layer; and a transparent conductive film 26 formed on the epitaxial layer 21. The Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a.

本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aによれば、裏面11bのAl組成比xは主表面11aのAl組成比xよりも高い。このため、酸化されやすい性質を有するAlが主表面11aに存在することを抑制できる。これにより、AlGaAs基板10の表面(本実施の形態ではAlGaAs層11の主表面11a)に絶縁性の酸化層が形成されることを抑制できる。このため、このAlGaAs基板10上に形成されるエピタキシャル層に欠陥が導入されることを抑制することができる。   According to epitaxial wafer 20a in the present embodiment, Al composition ratio x of back surface 11b is higher than Al composition ratio x of main surface 11a. For this reason, it can suppress that Al which has the property which is easy to be oxidized exists in the main surface 11a. Thus, it is possible to suppress the formation of an insulating oxide layer on the surface of the AlGaAs substrate 10 (in this embodiment, the main surface 11a of the AlGaAs layer 11). For this reason, it is possible to suppress the introduction of defects into the epitaxial layer formed on the AlGaAs substrate 10.

また、主表面11aのAlの組成比xは、裏面11bのAl組成比xよりも低い。本発明者は、鋭意研究の結果、Alの組成比xが高い程、AlGaAs基板10の透過特性が良くなることを見出した。裏面11b側にAlが多く含まれていても、表面に露出している時間が短いため、主表面11aに酸化層が形成されることを低減できる。このため、酸化層が形成されることを抑制できる部分に、Alの組成比xの高いAlGaAs結晶を成長させることにより、透過特性を向上できる。   The Al composition ratio x of the main surface 11a is lower than the Al composition ratio x of the back surface 11b. As a result of diligent research, the present inventor has found that the higher the Al composition ratio x, the better the transmission characteristics of the AlGaAs substrate 10. Even if a large amount of Al is contained on the back surface 11b side, since the time exposed on the surface is short, the formation of an oxide layer on the main surface 11a can be reduced. For this reason, the transmission characteristics can be improved by growing an AlGaAs crystal having a high Al composition ratio x in a portion where the formation of the oxide layer can be suppressed.

このように、AlGaAs層11において、主表面11a側で欠陥が導入されることを抑制するようにAlの組成比xを低くし、裏面11b側で透過特性を向上するようにAlの組成比xを高くしている。   In this way, in the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x is lowered so as to suppress the introduction of defects on the main surface 11a side, and the Al composition ratio x is improved so as to improve the transmission characteristics on the back surface 11b side. Is high.

さらに、エピタキシャル層上に透明導電膜26を形成している。透明導電膜26により、エピタキシャル層21の厚みが小さい場合でも、電流の拡散を促進することができる。   Further, a transparent conductive film 26 is formed on the epitaxial layer. The transparent conductive film 26 can promote current diffusion even when the epitaxial layer 21 is thin.

したがって、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aを用いて赤外LEDを作製した場合、欠陥による発光特性の低下を抑制し、かつ透過特性の向上により光吸収を低減でき、かつ透明導電膜26の電流の拡散により光をチップ全面に広げることができる。よって、このエピタキシャルウエハ20aを用いて作製した赤外LEDの出力を向上することができる。   Therefore, when an infrared LED is manufactured using the epitaxial wafer 20a in the present embodiment, a decrease in light emission characteristics due to defects can be suppressed, light absorption can be reduced by improving transmission characteristics, and the current of the transparent conductive film 26 can be reduced. By spreading the light, the light can be spread over the entire surface of the chip. Therefore, the output of the infrared LED manufactured using this epitaxial wafer 20a can be improved.

また、透明導電膜26により、横方向の抵抗を低減できる。このため、このエピタキシャルウエハ20aを用いて作製した赤外LEDの高速応答性を実現することができる。   Further, the lateral resistance can be reduced by the transparent conductive film 26. For this reason, the high-speed responsiveness of infrared LED produced using this epitaxial wafer 20a is realizable.

また、本実施の形態のエピタキシャルウエハ20aにおいて、AlGaAs基板10は、AlGaAs層11の裏面11bに接するGaAs基板13を含んでいる。   In the epitaxial wafer 20a of the present embodiment, the AlGaAs substrate 10 includes a GaAs substrate 13 that is in contact with the back surface 11b of the AlGaAs layer 11.

AlGaAs基板10がGaAs基板13を含んでいる場合には、AlGaAs層11だけでなく、GaAs基板13によりエピタキシャルウエハ20a全体の厚みを厚く設計できるので、チップ作製工程でのウエハの割れ発生を抑制することができる。   When the AlGaAs substrate 10 includes the GaAs substrate 13, not only the AlGaAs layer 11 but also the entire epitaxial wafer 20a can be designed with the GaAs substrate 13 to suppress the occurrence of wafer cracking in the chip manufacturing process. be able to.

また、本実施の形態ではGaAs基板13を除去する必要がないので、後述するGaAs基板13を除去している実施の形態2と比べて、GaAs基板13を除去する工程の時間を短縮できる。このため、コストを低減することができる。   In addition, since it is not necessary to remove the GaAs substrate 13 in the present embodiment, it is possible to shorten the time for the process of removing the GaAs substrate 13 as compared with the second embodiment in which the GaAs substrate 13 described later is removed. For this reason, cost can be reduced.

さらに、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20aを用いて赤外LEDを作製するために、GaAs基板13に電極を形成すると、AlGaAs層11に電極を形成する場合と比べて、より低抵抗なコンタクト電極を作製することができる。このため、より高信頼性、低動作温度の赤外LEDを作製することができる。   Further, when an electrode is formed on the GaAs substrate 13 in order to fabricate an infrared LED using the epitaxial wafer 20a in the present embodiment, a contact electrode having a lower resistance than the case where an electrode is formed on the AlGaAs layer 11. Can be produced. For this reason, an infrared LED having higher reliability and lower operating temperature can be manufactured.

上記エピタキシャルウエハ20aにおいて好ましくは、透明導電膜26が、ITOである。ITOは、高い透過性と高い導電率とを両立する。高い透過性により、出力をさらに向上できる。高い導電性により、抵抗を低減できる。   In the epitaxial wafer 20a, the transparent conductive film 26 is preferably ITO. ITO achieves both high permeability and high conductivity. The output can be further improved by the high permeability. Resistance can be reduced due to high conductivity.

上記エピタキシャルウエハ20aにおいて好ましくは、エピタキシャル層21において透明導電膜26と接する層はp型である。   In epitaxial wafer 20a, the layer in contact with transparent conductive film 26 in epitaxial layer 21 is preferably p-type.

p型の層と透明導電膜26とのコンタクト抵抗は、n型の層と透明導電膜26とのコンタクト抵抗に比べて、低減できる。このため、赤外LEDを作製したときに、赤外LEDの高速化を図ることができる。   The contact resistance between the p-type layer and the transparent conductive film 26 can be reduced as compared with the contact resistance between the n-type layer and the transparent conductive film 26. For this reason, when an infrared LED is produced, the speed of the infrared LED can be increased.

上記エピタキシャルウエハ20aにおいて好ましくは、エピタキシャル層21は、活性層上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層上に形成されたp型窓層とを含み、p型クラッド層およびp型窓層の少なくとも一方は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有する。 Preferably, in the epitaxial wafer 20a, the epitaxial layer 21 includes a p-type cladding layer formed on the active layer and a p-type window layer formed on the p-type cladding layer, and the p-type cladding layer and the p-type cladding layer are formed. At least one of the window layers has a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less.

1×1017cm-3以上の場合、抵抗を低下できるので、高速応答性を向上できる。2×1018cm-3以下の場合、光の吸収を抑制することで高い出力を維持できるとともに、高い信頼性を維持できる。 In the case of 1 × 10 17 cm −3 or more, since the resistance can be lowered, the high-speed response can be improved. In the case of 2 × 10 18 cm −3 or less, high output can be maintained by suppressing light absorption, and high reliability can be maintained.

上記エピタキシャルウエハ20aにおいて好ましくは、活性層は、1.5μm以下の厚みを有する。   In the epitaxial wafer 20a, the active layer preferably has a thickness of 1.5 μm or less.

これにより、pn接合の空乏層容量を低減でき、赤外LEDを作製したときに、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くすることができる。このため、高速応答性を向上できる。   Thereby, the depletion layer capacity of the pn junction can be reduced, and when an infrared LED is manufactured, the rise time and the fall time in pulse application can be shortened. For this reason, high-speed response can be improved.

上記エピタキシャルウエハ20aにおいて好ましくは、活性層は、3層以上20層以下の井戸層を有する。   In the epitaxial wafer 20a, preferably, the active layer has three or more and 20 or less well layers.

これにより、赤外LEDを作製したときに、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間を短くすることができる。このため、高速応答性を向上できる。   Thereby, when an infrared LED is manufactured, the rise time and fall time in pulse application can be shortened. For this reason, high-speed response can be improved.

(実施の形態2)
図8を参照して、本実施の形態における赤外LED用のエピタキシャルウエハ20bについて説明する。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 8, infrared LED epitaxial wafer 20b in the present embodiment will be described.

図8を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20bは、基本的には実施の形態1におけるエピタキシャルウエハ20aと同様の構成を備えているが、GaAs基板13を備えていない点において異なる。   Referring to FIG. 8, epitaxial wafer 20b in the present embodiment basically has the same configuration as epitaxial wafer 20a in the first embodiment, but differs in that GaAs substrate 13 is not provided.

本実施の形態におけるAlGaAs層11の厚みは、AlGaAs基板10が自立基板となる程度に厚いことが好ましい。このような厚みは、たとえば70μm以上である。   The thickness of the AlGaAs layer 11 in the present embodiment is preferably so thick that the AlGaAs substrate 10 becomes a free-standing substrate. Such a thickness is, for example, 70 μm or more.

続いて、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20bの製造方法について説明する。本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20bの製造方法は、基本的には実施の形態1におけるエピタキシャルウエハ20aの製造方法と同様の構成を備えているが、GaAs基板13を除去する工程をさらに備えている点において異なる。   Then, the manufacturing method of the epitaxial wafer 20b in this Embodiment is demonstrated. The method for manufacturing epitaxial wafer 20b in the present embodiment has basically the same configuration as the method for manufacturing epitaxial wafer 20a in the first embodiment, but further includes a step of removing GaAs substrate 13. It is different in point.

GaAs基板13を除去する方法は、特に限定されないが、たとえば研磨、エッチングなどの方法を用いることができる。研磨とは、ダイヤモンド砥石を持つ研削設備などで、アルミナ、コロイダルシリカ、ダイヤモンドなどの研磨剤を用いてGaAs基板13を機械的に削り取ることをいう。エッチングとは、たとえばアンモニア、過酸化水素などを最適に調合することでAlGaAsでエッチング速度が遅く、GaAsでエッチング速度が速い選択エッチング液を用いて、GaAs基板13の除去を行なうことをいう。   The method for removing the GaAs substrate 13 is not particularly limited, and for example, a method such as polishing or etching can be used. Polishing refers to mechanically scraping off the GaAs substrate 13 using a polishing agent such as alumina, colloidal silica, diamond, or the like in a grinding facility having a diamond grindstone. Etching means that the GaAs substrate 13 is removed using a selective etching solution having a slow etching rate with AlGaAs and a fast etching rate with GaAs by optimally preparing ammonia, hydrogen peroxide, or the like.

以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20bは、主表面11aと、主表面11aと反対側の裏面11bとを有するAlGaAs層11を含むAlGaAs基板10と、AlGaAs層11の主表面11a上に形成され、かつ活性層を含むエピタキシャル層21と、エピタキシャル層21上に形成された透明導電膜26とを備え、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高い。   As described above, epitaxial wafer 20b in the present embodiment includes AlGaAs substrate 10 including AlGaAs layer 11 having main surface 11a and back surface 11b opposite to main surface 11a, and main surface 11a of AlGaAs layer 11. The AlGaAs layer 11 includes an epitaxial layer 21 including an active layer formed thereon and a transparent conductive film 26 formed on the epitaxial layer 21. In the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x of the back surface 11b is equal to that of the main surface 11a. It is higher than the Al composition ratio x.

本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ20bによれば、GaAs基板13を含まずにAlGaAs層11のみを備えたAlGaAs基板10を備えている。GaAs基板13は波長が870nm以下の光を吸収するので、GaAs基板13が除去されたAlGaAs基板10を備えたエピタキシャルウエハ20bを用いて赤外LEDを製造すると、透過率をより向上できる。このため、このエピタキシャルウエハ20bを用いて作製した赤外LEDの出力をより向上することができる。   The epitaxial wafer 20b in the present embodiment includes the AlGaAs substrate 10 that includes only the AlGaAs layer 11 without including the GaAs substrate 13. Since the GaAs substrate 13 absorbs light having a wavelength of 870 nm or less, if an infrared LED is manufactured using the epitaxial wafer 20b including the AlGaAs substrate 10 from which the GaAs substrate 13 has been removed, the transmittance can be further improved. For this reason, the output of infrared LED produced using this epitaxial wafer 20b can be improved more.

(実施の形態3)
図9を参照して、本実施の形態における赤外LED30aについて説明する。図9に示すように、本実施の形態にける赤外LED30aは、実施の形態1における図1に示す赤外LED用のエピタキシャルウエハ20aと、このエピタキシャルウエハ20aの主表面および裏面にそれぞれ形成された電極31、32とを備えている。電極31は、光を取り出すために、エピタキシャルウエハ20aの表面の一部のみを覆い、残部を露出させている。電極32は、エピタキシャルウエハ20aの裏面を覆う。電極32は、エピタキシャルウエハ20aの裏面の全面を覆ってもよく、一部を覆ってもよい。一部を覆う場合には、たとえばドット状または格子状に形成できる。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 9, the infrared LED 30a in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 9, infrared LED 30a in the present embodiment is formed on epitaxial wafer 20a for infrared LED shown in FIG. 1 in the first embodiment, and on the main surface and the back surface of this epitaxial wafer 20a. Electrodes 31 and 32. In order to extract light, the electrode 31 covers only a part of the surface of the epitaxial wafer 20a and exposes the remaining part. The electrode 32 covers the back surface of the epitaxial wafer 20a. The electrode 32 may cover the entire back surface of the epitaxial wafer 20a or a part thereof. When a part is covered, it can be formed in a dot shape or a lattice shape, for example.

エピタキシャル層21において透明導電膜26と接する層がp型の場合、電極31は、たとえばAu(金)とZn(亜鉛)との合金よりなるp型電極であり、AlGaAs基板10下に形成された電極32は、たとえばAuとGe(ゲルマニウム)との合金よりなるn型電極である。   When the layer in contact with the transparent conductive film 26 in the epitaxial layer 21 is p-type, the electrode 31 is a p-type electrode made of, for example, an alloy of Au (gold) and Zn (zinc), and is formed under the AlGaAs substrate 10. The electrode 32 is an n-type electrode made of, for example, an alloy of Au and Ge (germanium).

赤外LED30aの発光波長は、たとえば850nm以上1μm以下である。赤外LED30aにおいて、20mAの動作電流を流したときの発光出力は、たとえば3mW以上6mW以下である。   The emission wavelength of the infrared LED 30a is, for example, not less than 850 nm and not more than 1 μm. In the infrared LED 30a, the light emission output when an operating current of 20 mA is passed is, for example, 3 mW or more and 6 mW or less.

赤外LED30aにおいて、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間は、たとえば5nsec以上100nsec以下であり、好ましくは5nsec以上27nsec以下である。この場合、高速応答性を備えた赤外LED30aを実現できる。   In the infrared LED 30a, the rise time and the fall time in pulse application are, for example, 5 nsec to 100 nsec, and preferably 5 nsec to 27 nsec. In this case, an infrared LED 30a having high-speed response can be realized.

なお、上記「パルス印加における立ち上がり時間および立ち下り時間」は、パルスジェネレータにより矩形パルスを発生させ、出力がオン/オフしたときの出力電圧の過渡的変化時間を元に、出力波形が10%から90%に至るまでの時間を立ち上がり時間とし、出力波形が90%から10%に至るまでの時間を立ち下がり時間としている。   Note that the “rise time and fall time in pulse application” refers to the output waveform from 10% based on the transient change time of the output voltage when the pulse generator generates a rectangular pulse and the output is turned on / off. The time required to reach 90% is defined as the rise time, and the time required for the output waveform to reach 90% to 10% is defined as the fall time.

また、赤外LED30aにおいて、パルス印加における遮断周波数は、たとえば10MHz以上であり、16MHz以上43MH以下であることが好ましい。この場合、赤外LED30aの性能を向上することができる。   In the infrared LED 30a, the cutoff frequency in applying the pulse is, for example, 10 MHz or more, and preferably 16 MHz or more and 43 MH or less. In this case, the performance of the infrared LED 30a can be improved.

なお、上記「遮断周波数」は、出力電力(Pout)/入力電力(Pin)の比において、1/2となる周波数である。たとえば図13に示す実際の測定では、出力電力(Pout)/入力電力(Pin)の比が−3dB減衰した点の値である。 The “cutoff frequency” is a frequency that is ½ in the ratio of output power (P out ) / input power (P in ). For example, in the actual measurement shown in FIG. 13, the ratio of the output power (P out ) / input power (P in ) is the value at the point where the attenuation is −3 dB.

続いて、本実施の形態における赤外LED30aの製造方法について説明する。まず、実施の形態1における赤外LED用のエピタキシャルウエハ20aの製造方法により、エピタキシャルウエハ20aを製造する。   Then, the manufacturing method of infrared LED30a in this Embodiment is demonstrated. First, the epitaxial wafer 20a is manufactured by the manufacturing method of the infrared LED epitaxial wafer 20a in the first embodiment.

次に、赤外LED用のエピタキシャルウエハ20aの主表面および裏面に電極31、32を形成する。具体的には、たとえば蒸着法により、主表面上にAuとZnとを蒸着して、また、裏面上にAuとGeとを蒸着した後、合金化を施して、電極31、32を形成する。   Next, the electrodes 31 and 32 are formed on the main surface and the back surface of the infrared-LED epitaxial wafer 20a. Specifically, for example, by vapor deposition, Au and Zn are vapor-deposited on the main surface, and Au and Ge are vapor-deposited on the back surface, and then alloyed to form the electrodes 31 and 32. .

上記工程を実施することにより、図9に示す赤外LED30aを製造することができる。   By performing the above steps, the infrared LED 30a shown in FIG. 9 can be manufactured.

以上説明したように、本実施の形態における赤外LED30aは、実施の形態1におけるエピタキシャルウエハ20aと、エピタキシャル層21に形成された電極31、32とを備えている。   As described above, the infrared LED 30 a in the present embodiment includes the epitaxial wafer 20 a in the first embodiment and the electrodes 31 and 32 formed on the epitaxial layer 21.

本実施の形態における赤外LED30aによれば、AlGaAs層11のAlの組成比xを制御したAlGaAs基板10を用い、かつ透明導電膜26により電流を拡散しているので、出力を向上した赤外LED30aを実現できる。   According to the infrared LED 30a in the present embodiment, since the AlGaAs substrate 10 in which the Al composition ratio x of the AlGaAs layer 11 is controlled and the current is diffused by the transparent conductive film 26, the infrared light with improved output is provided. The LED 30a can be realized.

上記赤外LED30aにおいて好ましくは、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間が5nsec以上100nsec以下である。実施の形態1のエピタキシャルウエハ20aを用いることにより、このように立ち上がり時間および立ち下り時間の短い赤外LED30aを実現することができる。これにより、応答速度を向上できる。   In the infrared LED 30a, the rise time and the fall time in the pulse application are preferably 5 nsec or more and 100 nsec or less. By using the epitaxial wafer 20a of the first embodiment, the infrared LED 30a having a short rise time and short fall time can be realized. Thereby, the response speed can be improved.

上記赤外LED30aにおいて好ましくは、パルス印加における遮断周波数が10MHz以上である。実施の形態1のエピタキシャルウエハ20aを用いることにより、このように遮断周波数の大きな赤外LED30aを実現することができる。これにより、応答速度を向上できる。これにより、赤外LED30aの性能を向上できる。   In the infrared LED 30a, the cut-off frequency in pulse application is preferably 10 MHz or more. By using the epitaxial wafer 20a of the first embodiment, the infrared LED 30a having a large cutoff frequency can be realized. Thereby, the response speed can be improved. Thereby, the performance of the infrared LED 30a can be improved.

(実施の形態4)
図10を参照して、本実施の形態における赤外LED30bについて説明する。図10に示すように、本実施の形態における赤外LED30bは、基本的には実施の形態3における赤外LED30aと同様の構成を備えているが、GaAs基板13を備えていない点において異なる。
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 10, infrared LED 30b in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 10, the infrared LED 30 b in the present embodiment basically has the same configuration as the infrared LED 30 a in the third embodiment, but differs in that the GaAs substrate 13 is not provided.

具体的には、本実施の形態の赤外LED30bは、実施の形態2のエピタキシャルウエハ20bを備えている。エピタキシャルウエハ20bの表面に電極31が接して設けられており、裏面(本実施の形態ではAlGaAs層11の裏面11b)に電極32が接して設けられている。   Specifically, the infrared LED 30b of the present embodiment includes the epitaxial wafer 20b of the second embodiment. The electrode 31 is provided in contact with the surface of the epitaxial wafer 20b, and the electrode 32 is provided in contact with the back surface (in this embodiment, the back surface 11b of the AlGaAs layer 11).

赤外LED30bの発光波長は、たとえば850nm以上1μm以下である。赤外LED30bにおいて、20mAの動作電流を流したときの発光出力は、たとえば4.5mW以上6mW以下である。   The emission wavelength of the infrared LED 30b is, for example, not less than 850 nm and not more than 1 μm. In the infrared LED 30b, the light emission output when an operating current of 20 mA is passed is, for example, not less than 4.5 mW and not more than 6 mW.

本実施の形態における赤外LED30bの製造方法は、基本的には実施の形態3における赤外LED30aの製造方法と同様の構成を備えているが、実施の形態1のエピタキシャルウエハ20aの代わりに実施の形態のエピタキシャルウエハ20bを製造している点において異なる。   The manufacturing method of the infrared LED 30b in the present embodiment basically has the same configuration as the manufacturing method of the infrared LED 30a in the third embodiment, but is implemented instead of the epitaxial wafer 20a in the first embodiment. This is different in that the epitaxial wafer 20b of the form is manufactured.

以上説明したように、本実施の形態における赤外LED30bは、実施の形態2におけるエピタキシャルウエハ20bと、エピタキシャル層21に形成された電極31、32とを備えている。   As described above, the infrared LED 30 b in the present embodiment includes the epitaxial wafer 20 b in the second embodiment and the electrodes 31 and 32 formed on the epitaxial layer 21.

本実施の形態における赤外LED30bによれば、GaAs基板13を含まずにAlGaAs層11のみを含むAlGaAs基板10を備えている。GaAs基板13は波長が870nm以下の光を吸収するので、GaAs基板13が除去されたAlGaAs基板10を備えた赤外LED30bは、透過率をより向上できる。このため、赤外LED30bの出力をより向上することができる。   According to the infrared LED 30b in the present embodiment, the AlGaAs substrate 10 including only the AlGaAs layer 11 without including the GaAs substrate 13 is provided. Since the GaAs substrate 13 absorbs light having a wavelength of 870 nm or less, the infrared LED 30b including the AlGaAs substrate 10 from which the GaAs substrate 13 has been removed can further improve the transmittance. For this reason, the output of infrared LED30b can be improved more.

本実施例では、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高いAlGaAs層11と、透明導電膜とを備えることによる効果について調べた。   In this example, the effect of including the AlGaAs layer 11 having a higher Al composition ratio x of the back surface 11b than the Al composition ratio x of the main surface 11a and the transparent conductive film was examined.

(本発明例1)
本発明例1は、実施の形態4における赤外LED30bの製造方法にしたがった。具体的には、まず、VB法により製造され、2インチの直径と270μmの厚みとを有するGaAs基板13を準備した。
(Invention Example 1)
Invention Example 1 followed the manufacturing method of the infrared LED 30b in the fourth embodiment. Specifically, first, a GaAs substrate 13 manufactured by the VB method and having a diameter of 2 inches and a thickness of 270 μm was prepared.

次に、このGaAs基板13上に、920℃〜室温間の温度条件による徐冷法でAlGaAs層11を成長させた。この工程では、裏面11b側のAlの組成比が0.3で、主表面11a側のAlの組成比が0.1の単調減少する層を3層含むようにAlGaAs層を成長させた。各層の厚みを50μmとし、AlGaAs層の厚みを150μmとした。また、ドーパントとしてテルルをドーピングし、裏面11bのキャリア濃度が2×1018cm-3で、主表面11aのキャリア濃度が1×1017cm-3になるようにAlGaAs層を成長させた。 Next, the AlGaAs layer 11 was grown on the GaAs substrate 13 by a slow cooling method under a temperature condition between 920 ° C. and room temperature. In this step, the AlGaAs layer was grown so as to include three monotonically decreasing layers having an Al composition ratio of 0.3 on the back surface 11b side and an Al composition ratio of 0.1 on the main surface 11a side. The thickness of each layer was 50 μm, and the thickness of the AlGaAs layer was 150 μm. Further, tellurium was doped as a dopant, and an AlGaAs layer was grown so that the carrier concentration of the back surface 11b was 2 × 10 18 cm −3 and the carrier concentration of the main surface 11a was 1 × 10 17 cm −3 .

次に、OMVPE法により、活性層を含むエピタキシャル層を形成した。具体的には、AlGaAs層11の主表面11a上に、n型バッファ層、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層、p型窓層およびp型コンタクト層をこの順で成長した。各層の成長温度は、760℃であった。n型バッファ層は0.5μmの厚みを有し、SiがドープされたAl0.15Ga0.85Asよりなり、5×1017cm-3のキャリア濃度を有していた。n型クラッド層は1.0μmの厚みを有し、SiがドープされたAl0.35Ga0.65Asよりなり、5×1017cm-3のキャリア濃度を有していた。p型クラッド層は1.0μmの厚みを有し、ZnがドープされたAl0.35Ga0.65Asよりなり5×1017cm-3のキャリア濃度を有していた。p型窓層は3.5μmの厚みを有し、ZnがドープされたAl0.20Ga0.80Asよりなり、5×1017cm-3のキャリア濃度を有していた。p型コンタクト層は0.2μmの厚みを有し、ZnがドープされたGaAsよりなり、4×1019cm-3のキャリア濃度を有していた。また、活性層は、発光波長940nmとし、5nmの厚みを有し、In0.25Ga0.75Asよりなる井戸層と、15nmの厚みを有し、Al0.30Ga0.70Asよりなるバリア層とを、それぞれ3層有している多重量子井戸構造(MQW)であった。活性層の厚みは、897nmであった。 Next, an epitaxial layer including an active layer was formed by OMVPE. Specifically, an n-type buffer layer, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, a p-type window layer, and a p-type contact layer were grown in this order on the main surface 11a of the AlGaAs layer 11. The growth temperature of each layer was 760 ° C. The n-type buffer layer had a thickness of 0.5 μm, was made of Al 0.15 Ga 0.85 As doped with Si, and had a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 . The n-type cladding layer had a thickness of 1.0 μm, and was made of Al 0.35 Ga 0.65 As doped with Si, and had a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 . The p-type cladding layer had a thickness of 1.0 μm, was made of Zn-doped Al 0.35 Ga 0.65 As, and had a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 . The p-type window layer had a thickness of 3.5 μm, was made of Zn-doped Al 0.20 Ga 0.80 As, and had a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 . The p-type contact layer had a thickness of 0.2 μm, was made of Zn-doped GaAs, and had a carrier concentration of 4 × 10 19 cm −3 . The active layer has an emission wavelength of 940 nm, a thickness of 5 nm, a well layer made of In 0.25 Ga 0.75 As, and a barrier layer made of Al 0.30 Ga 0.70 As, each having a thickness of 15 nm. The layer had a multiple quantum well structure (MQW). The thickness of the active layer was 897 nm.

次に、エピタキシャル層において、AlGaAs基板と接する面と反対側の面上に、電子ビーム蒸着法により、真空炉内で酸素雰囲気中で、300℃の温度で、透明導電膜を形成した。透明導電膜は、300nmの厚みを有するITOとした。   Next, a transparent conductive film was formed on the surface of the epitaxial layer opposite to the surface in contact with the AlGaAs substrate by electron beam evaporation at a temperature of 300 ° C. in an oxygen atmosphere in a vacuum furnace. The transparent conductive film was ITO having a thickness of 300 nm.

次に、透明導電膜26上に、電極31として、p型電極を形成した。電極31のパッド径は120μmとし、電極材料をAuとし、合計の厚みを1μmとした。   Next, a p-type electrode was formed as the electrode 31 on the transparent conductive film 26. The pad diameter of the electrode 31 was 120 μm, the electrode material was Au, and the total thickness was 1 μm.

次に、GaAs基板13を除去し、AlGaAs層11の裏面11b上に、電極32として、n型電極を形成した。電極32は、ドット状とし、材料をAuGe合金とし、厚みを1μmとした。   Next, the GaAs substrate 13 was removed, and an n-type electrode was formed as the electrode 32 on the back surface 11 b of the AlGaAs layer 11. The electrode 32 was in the form of dots, the material was an AuGe alloy, and the thickness was 1 μm.

以上の工程を実施することにより、本発明例1の赤外LED30bを製造した。
(本発明例2)
本発明例2の赤外LED30bは、基本的には本発明例1の赤外LED30bと同様に製造したが、井戸層およびバリア層が交互にそれぞれ20層積層された活性層を形成した点においてのみ異なっていた。ただし、井戸層、バリア層に各々逆方向の歪を導入し、エピタキシャル層全体で歪補償を行なっている。
By carrying out the above steps, an infrared LED 30b of Example 1 of the present invention was manufactured.
(Invention Example 2)
Infrared LED 30b of Invention Example 2 was basically manufactured in the same manner as Infrared LED 30b of Invention Example 1, except that an active layer in which 20 well layers and 20 barrier layers were alternately laminated was formed. Only was different. However, strains in opposite directions are introduced into the well layer and the barrier layer, respectively, and strain compensation is performed for the entire epitaxial layer.

(本発明例3)
本発明例3の赤外LED30aは、実施の形態3の赤外LED30aの製造方法にしたがった。具体的には、本発明例3の赤外LED30aは、基本的には本発明例1の赤外LEDと同様に製造したが、GaAs基板13上にエピタキシャル層21を成長した後に、研磨によりGaAs基板13を裏面側より一部除去して、GaAs基板13の厚みを140μmとした点、およびAlGaAs層の厚みを80μmにした点において異なっていた。本発明例3の赤外LEDの発光波長は、936nmであった。
(Invention Example 3)
Infrared LED 30a of Invention Example 3 followed the manufacturing method of infrared LED 30a of Embodiment 3. Specifically, the infrared LED 30a of Example 3 of the present invention is basically manufactured in the same manner as the infrared LED of Example 1 of the present invention, but after the epitaxial layer 21 is grown on the GaAs substrate 13, GaAs is polished. The substrate 13 was partially removed from the rear surface side, and the difference was that the thickness of the GaAs substrate 13 was 140 μm and the thickness of the AlGaAs layer was 80 μm. The emission wavelength of the infrared LED of Invention Example 3 was 936 nm.

(本発明例4)
本発明例4の赤外LED30bは、基本的には本発明例3の赤外LED30bと同様に製造したが、井戸層およびバリア層が交互にそれぞれ20層積層された活性層を形成した点においてのみ異なっていた。ただし、井戸層、バリア層に各々逆方向の歪を導入し、エピタキシャル層全体で歪補償を行なっている。
(Invention Example 4)
Infrared LED 30b of Invention Example 4 was basically manufactured in the same manner as Infrared LED 30b of Invention Example 3, except that an active layer in which 20 well layers and 20 barrier layers were alternately laminated was formed. Only was different. However, strains in opposite directions are introduced into the well layer and the barrier layer, respectively, and strain compensation is performed for the entire epitaxial layer.

(比較例1)
比較例1の赤外LEDは、基本的には本発明例1と同様に製造したが、透明導電膜を形成しなかった点において異なっていた。
(Comparative Example 1)
The infrared LED of Comparative Example 1 was basically manufactured in the same manner as Example 1 of the present invention, but differed in that a transparent conductive film was not formed.

(評価方法)
本発明例1〜4および比較例1の赤外LEDについて、TOキャンにAgペーストにより実装し、直径が30μmの金線をp側の電極である電極31にボンディングした。そして、動作電流IFを20mAとしたときの出力を測定した。その結果を図11に示す。
(Evaluation methods)
The infrared LEDs of Invention Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were mounted on a TO can with Ag paste, and a gold wire with a diameter of 30 μm was bonded to the electrode 31 which is a p-side electrode. And the output when the operating current IF was 20 mA was measured. The result is shown in FIG.

また、パルスジェネレータにより矩形パルスを発生させ、光出力の応答速度を測定した。発光側にパルスで順電流(IF)を流した際に、出力がオン/オフしたときの出力電圧の過渡的変化時間を元に、立ち上がり時間Trおよび立ち下がり時間Tfを定義した。すなわち、立ち上がり時間Trは、出力波形が10%から90%に至るまでの時間とした。また、立ち下がり時間Tfは、出力波形が90%から10%に至るまでの時間とした。その結果を図12に示す。   In addition, a rectangular pulse was generated by a pulse generator, and the response speed of light output was measured. The rise time Tr and fall time Tf were defined on the basis of the transient change time of the output voltage when the output was turned on / off when a forward current (IF) was passed through the light emission side as a pulse. That is, the rise time Tr is a time from the output waveform reaching 10% to 90%. The fall time Tf was the time from 90% to 10% of the output waveform. The result is shown in FIG.

(評価結果)
図11に示すように、裏面11bのAlの組成比xが主表面11aのAlの組成比xよりも高いAlGaAs層を備え、かつ透明導電膜を備えていた本発明例1〜4は、透明導電膜を備えていなかった比較例1と比較して、出力を向上できることがわかった。特に、GaAs基板を除去した本発明例1および2は、GaAs基板を備えていた本発明例3および4よりもさらに出力を向上することができた。
(Evaluation results)
As shown in FIG. 11, the inventive examples 1 to 4 including the AlGaAs layer having the Al composition ratio x of the back surface 11 b higher than the Al composition ratio x of the main surface 11 a and the transparent conductive film are transparent. It was found that the output can be improved as compared with Comparative Example 1 in which no conductive film was provided. In particular, the inventive examples 1 and 2 from which the GaAs substrate was removed were able to improve the output further than the inventive examples 3 and 4 having the GaAs substrate.

ここで、比較例1は、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高かったので、比較例1の赤外LEDの出力は、Alの組成が均一のAlGaAs層を備えた従来の赤外LEDの出力よりも高いという知見を本発明者は得ている。   Here, in Comparative Example 1, since the Al composition ratio x of the back surface 11b in the AlGaAs layer 11 was higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a, the output of the infrared LED of Comparative Example 1 was Al The inventor has obtained the knowledge that the composition of the above is higher than the output of a conventional infrared LED having a uniform AlGaAs layer.

また、図12に示すように、3層以上20層以下の井戸層を有する本発明例1〜4の赤外LEDは、パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間が5nsec以上100nsec以下であった。特に、3層の井戸層を有する本発明例1および3の赤外LEDは、20層の井戸層を有する本発明例2および4の赤外LEDよりもさらに応答速度を向上できた。   Further, as shown in FIG. 12, the infrared LEDs of Invention Examples 1 to 4 having well layers of 3 to 20 layers had rise times and fall times of 5 nsec to 100 nsec in pulse application. In particular, the infrared LEDs of Invention Examples 1 and 3 having three well layers were able to improve the response speed further than the infrared LEDs of Invention Examples 2 and 4 having 20 well layers.

以上より、本実施例によれば、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは主表面11aのAlの組成比xよりも高く、かつ透明導電膜を備えることにより、出力を向上できることが確認できた。   As described above, according to the present embodiment, in the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a, and the output can be improved by providing the transparent conductive film. Was confirmed.

本実施例では、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xは、主表面11aのAlの組成比xよりも高く、かつ透明導電膜を備えることの効果をさらに調べた。   In this example, the Al composition ratio x of the back surface 11b in the AlGaAs layer 11 was higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a, and the effect of providing a transparent conductive film was further investigated.

(本発明例5)
本発明例5は、基本的には本発明例2と同様に製造したが、AlGaAs層の厚みを80μmにした点において異なっていた。本発明例5の赤外LEDの発光波長は945nmであった。
(Invention Example 5)
Invention Example 5 was basically produced in the same manner as Invention Example 2, but differed in that the thickness of the AlGaAs layer was 80 μm. The emission wavelength of the infrared LED of Invention Example 5 was 945 nm.

(本発明例6)
本発明例6は、基本的には本発明例1と同様に製造したが、AlGaAs層の厚みを180μmにした点において異なっていた。本発明例6の赤外LEDの発光波長は940nmであった。
(Invention Example 6)
Invention Example 6 was basically manufactured in the same manner as Invention Example 1, but differed in that the thickness of the AlGaAs layer was 180 μm. The emission wavelength of the infrared LED of Invention Example 6 was 940 nm.

(評価方法)
本発明例3、5、6および比較例1の赤外LEDについて、実施例1と同様に出力を測定した。その結果を下記の表1に示す。
(Evaluation methods)
For the infrared LEDs of Invention Examples 3, 5, 6 and Comparative Example 1, the output was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 below.

また、本発明例5、6および比較例1の赤外LEDについて、遮断周波数fcを測定した。その結果を図13に示す。遮断周波数fcは、出力電力(Pout)/入力電力(Pin)の比において、−3dB減衰した点とした。その結果を下記の表1に示す。 The cut-off frequency fc was measured for the infrared LEDs of Invention Examples 5 and 6 and Comparative Example 1. The result is shown in FIG. The cut-off frequency fc was a point attenuated by −3 dB in the ratio of output power (P out ) / input power (P in ). The results are shown in Table 1 below.

Figure 2011146572
Figure 2011146572

表1に示すように、裏面11bのAlの組成比xが主表面11aのAlの組成比xよりも高いAlGaAs層を備え、かつ透明導電膜を備えていた本発明例3、5、および6は、透明導電膜を備えていなかった比較例1と比較して、出力を向上できることがわかった。特に、GaAs基板を除去した本発明例5および6は、GaAs基板を備えていた本発明例3よりもさらに出力を向上することができた。   As shown in Table 1, Examples 3, 5, and 6 of the present invention were provided with an AlGaAs layer in which the Al composition ratio x of the back surface 11b was higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a and a transparent conductive film. Compared with the comparative example 1 which was not equipped with the transparent conductive film, it turned out that an output can be improved. In particular, the inventive examples 5 and 6 from which the GaAs substrate was removed were able to improve the output further than the inventive example 3 provided with the GaAs substrate.

また、表1および図13に示すように、裏面11bのAlの組成比xが主表面11aのAlの組成比xよりも高いAlGaAs層を備え、かつ透明導電膜を備え、かつGaAs基板が除去され、活性層が3層の本発明例6は、本発明例5および比較例1に比べて、遮断周波数を向上できた。   Further, as shown in Table 1 and FIG. 13, the Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a, the transparent conductive film is provided, and the GaAs substrate is removed. Thus, the invention example 6 having three active layers was able to improve the cut-off frequency as compared with the invention example 5 and the comparative example 1.

本実施例では、活性層上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層上に形成されたp型窓層とを含み、p型クラッド層およびp型窓層の少なくとも一方は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有することの効果について調べた。 In the present embodiment, a p-type cladding layer formed on the active layer and a p-type window layer formed on the p-type cladding layer, and at least one of the p-type cladding layer and the p-type window layer is 1 The effect of having a carrier concentration of × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less was examined.

具体的には、本発明例1では、p型クラッド層およびp型窓層のキャリア濃度を5×1017cm-3としたが、本実施例では、p型クラッド層およびp型窓層のキャリア濃度を下記の表2に記載にした点において異なる5種類の赤外LEDをさらに製造した。 Specifically, in Example 1 of the present invention, the carrier concentration of the p-type cladding layer and the p-type window layer was set to 5 × 10 17 cm −3 , but in this example, the p-type cladding layer and the p-type window layer Five types of infrared LEDs that differ in the carrier concentration described in Table 2 below were further manufactured.

各赤外LEDについて、実施例1と同様に、出力、立ち上がり時間および立下り時間を測定した。その結果を下記の表2に示す。表2において、出力の○は、2.5mW以上を意味し、△は、1mW以上2.5mW未満を意味する。また、高速応答性の○は、立ち上がり時間および立ち下がり時間が100nsec以下を意味し、×とは、立ち上がり時間および立ち下がり時間が100nsec超えを意味する。   For each infrared LED, the output, rise time, and fall time were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2 below. In Table 2, ○ of output means 2.5 mW or more, and Δ means 1 mW or more and less than 2.5 mW. In addition, “◯” in the high-speed response means that the rise time and the fall time are 100 nsec or less, and “x” means that the rise time and the fall time are over 100 nsec.

Figure 2011146572
Figure 2011146572

表2に示すように、p型クラッド層およびp型窓層が、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有する赤外LEDは、出力が高く、かつ応答性を向上できることがわかった。 As shown in Table 2, the infrared LED in which the p-type cladding layer and the p-type window layer have a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less has high output and response. It was found that the performance can be improved.

p型クラッド層およびp型窓層が7×1016cm-3のキャリア濃度を有していた赤外LEDでは、立ち上がり時間および立ち下がり時間が大きくなった。2.5×1018cm-3のキャリア濃度を有していた赤外LEDでは、立ち上がり時間および立ち下がり時間が大きくなり、かつ、出力がやや低下した。 In the infrared LED in which the p-type cladding layer and the p-type window layer had a carrier concentration of 7 × 10 16 cm −3 , the rise time and fall time were increased. In the infrared LED having a carrier concentration of 2.5 × 10 18 cm −3 , the rise time and fall time were increased, and the output was slightly reduced.

以上より、本実施例によれば、活性層上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層上に形成されたp型窓層とを含み、p型クラッド層およびp型窓層の少なくとも一方は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有することにより、出力を向上できるとともに、高速応答性を維持できることが確認できた。なお、p型窓層が省略された場合であっても、出力を同様に向上できるとともに、高速応答性を維持できることは、本発明者は知見として得ている。 As described above, according to the present embodiment, the p-type cladding layer formed on the active layer and the p-type window layer formed on the p-type cladding layer are used. It has been confirmed that at least one of the carriers has a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less, thereby improving output and maintaining high-speed response. In addition, even if it is a case where a p-type window layer is abbreviate | omitted, this inventor has acquired that it can improve an output similarly and can maintain high-speed responsiveness.

本実施例では、AlGaAs基板の厚みが50μm以上300μm以下であることの効果について調べた。   In this example, the effect of the thickness of the AlGaAs substrate being 50 μm or more and 300 μm or less was examined.

具体的には、本実施例では、基本的には本発明例1と同様に製造したが、AlGaAs基板の厚みを下記の表3に記載にした点において異なる6種類の赤外LEDをさらに製造した。   More specifically, in this example, basically, it was manufactured in the same manner as Example 1 of the present invention, but six types of infrared LEDs that differ in the thickness of the AlGaAs substrate described in Table 3 below were further manufactured. did.

各赤外LEDについて、実施例1と同様に、出力、立ち上がり時間および立下り時間を測定した。その結果を下記の表3に示す。表3において、出力の△、○および高速答性の×、○は、実施例3と同様に評価した。   For each infrared LED, the output, rise time, and fall time were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3 below. In Table 3, Δ of output and ○ and × and ○ of high-speed answer were evaluated in the same manner as in Example 3.

Figure 2011146572
Figure 2011146572

表3に示すようにAlGaAs基板の厚みが50μm以上300μm以下の赤外LEDは、出力が高く、かつ応答性を向上できることがわかった。   As shown in Table 3, it was found that an infrared LED having an AlGaAs substrate with a thickness of 50 μm or more and 300 μm or less has high output and can improve responsiveness.

AlGaAs基板の厚みが30μmの赤外LEDは、厚みが薄いためハンドリングが難しく、出力がやや低下し、高速応答性が低下した。AlGaAs基板の厚みが500μmの赤外LEDは、表面が粗くなり、出力がやや低下した。また、直列抵抗が増加したので、高速応答性が低下した。   Infrared LEDs with an AlGaAs substrate thickness of 30 μm are difficult to handle due to their thin thickness, the output is slightly reduced, and high-speed response is reduced. Infrared LEDs having an AlGaAs substrate thickness of 500 μm have a rough surface and a slightly reduced output. In addition, since the series resistance increased, the high-speed response decreased.

以上より、本実施例によれば、AlGaAs基板の厚みが50μm以上300μm以下であることにより、出力を向上できるとともに、高速応答性を維持できることが確認できた。   As described above, according to this example, it was confirmed that the output can be improved and the high-speed response can be maintained when the thickness of the AlGaAs substrate is 50 μm or more and 300 μm or less.

本実施例では、3層以上20層以下の井戸層を有することの効果について調べた。
具体的には、本発明例1と同様の井戸層およびバリア層が3層ずつ交互に積層されたMQWを有する赤外LEDをさらに製造した。
In this example, the effect of having three to twenty well layers was examined.
Specifically, an infrared LED having an MQW in which three well layers and barrier layers similar to Example 1 of the present invention were alternately laminated was manufactured.

また、本発明例2と同様の井戸層およびバリア層が20層ずつ交互に積層されたMQWを有する1種類の赤外LEDをさらに製造した。   Moreover, one kind of infrared LED having MQW in which 20 well layers and barrier layers similar to Example 2 of the present invention were alternately laminated was manufactured.

これらの赤外LEDについて、実施例1と同様に、立ち上がり時間Trおよび立ち下がり時間Tfを測定した。その結果をそれぞれ図14および図15に示す。   For these infrared LEDs, the rise time Tr and the fall time Tf were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 14 and 15, respectively.

図14および図15に示すように、3層以上20層以下の井戸層を有する活性層を含む赤外LEDは、高速応答性を維持できることが確認できた。   As shown in FIGS. 14 and 15, it was confirmed that the infrared LED including the active layer having the well layer of 3 layers or more and 20 layers or less can maintain high-speed response.

本実施例では、活性層が1.5μm以下の厚みを有することの効果について調べた。
具体的には、本発明例1では活性層の厚みを897nmとしたが、本実施例では、本発明例1と同様の製造方法において、活性層の厚みを図16および図17に記載の7種類の赤外LEDをさらに製造した。
In this example, the effect of the active layer having a thickness of 1.5 μm or less was examined.
Specifically, in Example 1 of the present invention, the thickness of the active layer was 897 nm, but in this example, the thickness of the active layer was set to 7 in FIGS. 16 and 17 in the same manufacturing method as Example 1 of the present invention. Further types of infrared LEDs were manufactured.

なお、活性層の厚みは、意図的に不純物を添加していないアンドープ層、あるいは、注入電子の閉じ込めを効率化するため、バンドギャップ、屈折率が異なるクラッド層で挟まれた層の厚みを測定した。   Note that the thickness of the active layer is the thickness of an undoped layer that is not intentionally doped with impurities, or a layer sandwiched between clad layers with different band gaps and refractive indexes in order to improve the confinement of injected electrons. did.

これらの赤外LEDについて、実施例1と同様に、立ち上がり時間Trおよび立ち下がり時間Tfを測定した。その結果をそれぞれ図16および図17に示す。   For these infrared LEDs, the rise time Tr and the fall time Tf were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 16 and 17, respectively.

図16および図17に示すように、活性層が1.5μmの厚みを有する赤外LEDは、高速応答性を維持できることが確認できた。   As shown in FIGS. 16 and 17, it was confirmed that the infrared LED having an active layer thickness of 1.5 μm can maintain high-speed response.

本実施例では、AlGaAs層11において、裏面11bのAlの組成比xが、主表面11aのAlの組成比xよりも高く、かつ透明導電膜を備えることにより、赤外LEDの発光波長がどの程度まで実現可能かについて調べた。   In the present embodiment, in the AlGaAs layer 11, the Al composition ratio x of the back surface 11b is higher than the Al composition ratio x of the main surface 11a and the transparent conductive film is provided. We investigated whether it was feasible.

本実施例では、基本的には、本発明例1と同様に製造したが、活性層の厚み、井戸層の層数が下記の表4である点、および、活性層の井戸層の幅およびInGaAsのIn組成比が異なる赤外LEDをさらに製造した。   In this example, it was basically manufactured in the same manner as Example 1 of the present invention. However, the thickness of the active layer, the number of well layers are shown in Table 4 below, and the width of the well layer of the active layer and Infrared LEDs having different In composition ratios of InGaAs were further manufactured.

それぞれの赤外LEDについて、立ち上がり時間、立ち下がり時間を実施例1と同様にそれぞれ測定し、遮断周波数を実施例2と同様に測定し、発光波長もそれぞれ測定した。その結果を下記の表4に示す。   For each infrared LED, the rise time and fall time were measured in the same manner as in Example 1, the cut-off frequency was measured in the same manner as in Example 2, and the emission wavelength was also measured. The results are shown in Table 4 below.

Figure 2011146572
Figure 2011146572

表4に示すように、850nm以上1000nm以下の波長の光を発光できる赤外LEDを実現できることがわかった。   As shown in Table 4, it was found that an infrared LED capable of emitting light having a wavelength of 850 nm to 1000 nm could be realized.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the features of the embodiments and examples. The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

10 AlGaAs基板、11 AlGaAs層、11a 主表面、11b 裏面、13 GaAs基板、20a,20b エピタキシャルウエハ、21 エピタキシャル層、26 透明導電膜、30a,30b LED、31,32 電極。   10 AlGaAs substrate, 11 AlGaAs layer, 11a main surface, 11b back surface, 13 GaAs substrate, 20a, 20b epitaxial wafer, 21 epitaxial layer, 26 transparent conductive film, 30a, 30b LED, 31, 32 electrodes.

Claims (10)

主表面と、前記主表面と反対側の裏面とを有するAlxGa(1-x)As層(0≦x≦1)を含むAlyGa(1-y)As基板(0≦y≦1)と、
前記AlxGa(1-x)As層の前記主表面上に形成され、かつ活性層を含むエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層上に形成された透明導電膜とを備え、
前記AlxGa(1-x)As層において、前記裏面のAlの組成比xは、前記主表面のAlの組成比xよりも高い、赤外LED用のエピタキシャルウエハ。
An Al y Ga (1-y) As substrate (0 ≦ y ≦ 1) including an Al x Ga (1-x) As layer (0 ≦ x ≦ 1) having a main surface and a back surface opposite to the main surface. )When,
An epitaxial layer formed on the main surface of the Al x Ga (1-x) As layer and including an active layer;
A transparent conductive film formed on the epitaxial layer,
In the Al x Ga (1-x) As layer, an infrared LED epitaxial wafer in which the Al composition ratio x on the back surface is higher than the Al composition ratio x on the main surface.
前記透明導電膜が、ITOである、請求項1に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。   The epitaxial wafer for infrared LEDs according to claim 1, wherein the transparent conductive film is ITO. 前記エピタキシャル層において前記透明導電膜と接する層はp型である、請求項1または2に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。   3. The infrared-LED epitaxial wafer according to claim 1, wherein the layer in contact with the transparent conductive film in the epitaxial layer is p-type. 前記エピタキシャル層は、前記活性層上に形成された他の層を含み、
前記他の層は、1×1017cm-3以上2×1018cm-3以下のキャリア濃度を有する層を有し、
前記層は、前記活性層上に形成されたp型クラッド層、または、前記活性層上に形成されたp型クラッド層と前記p型クラッド層上に形成されたp型窓層とである、請求項3に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。
The epitaxial layer includes another layer formed on the active layer,
The other layer has a layer having a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 18 cm −3 or less,
The layer is a p-type cladding layer formed on the active layer, or a p-type cladding layer formed on the active layer and a p-type window layer formed on the p-type cladding layer. The epitaxial wafer for infrared LEDs according to claim 3.
前記活性層は、1.5μm以下の厚みを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。   The infrared wafer for infrared LEDs according to claim 1, wherein the active layer has a thickness of 1.5 μm or less. 前記活性層は、3層以上20層以下の井戸層を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。   The said active layer is an epitaxial wafer for infrared LEDs of any one of Claims 1-5 which has a well layer of 3 layers or more and 20 layers or less. 前記AlyGa(1-y)As基板は、前記AlxGa(1-x)As層の前記裏面に接するGaAs基板を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハ。 The infrared LED according to claim 1, wherein the Al y Ga (1-y) As substrate includes a GaAs substrate in contact with the back surface of the Al x Ga (1-x) As layer. Epitaxial wafer. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の赤外LED用のエピタキシャルウエハと、
前記エピタキシャルウエハに形成された電極とを備えた、赤外LED。
An epitaxial wafer for infrared LEDs according to any one of claims 1 to 7,
An infrared LED comprising an electrode formed on the epitaxial wafer.
パルス印加における立ち上がり時間および立ち下がり時間が5nsec以上100nsec以下である、請求項8に記載の赤外LED。   The infrared LED according to claim 8, wherein a rise time and a fall time in pulse application are 5 nsec or more and 100 nsec or less. パルス印加における遮断周波数が10MHz以上である、請求項8または9に記載の赤外LED。   The infrared LED according to claim 8 or 9, wherein a cutoff frequency in applying a pulse is 10 MHz or more.
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