JP2642782B2 - エピタキシャルウエーハ - Google Patents
エピタキシャルウエーハInfo
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- JP2642782B2 JP2642782B2 JP258291A JP258291A JP2642782B2 JP 2642782 B2 JP2642782 B2 JP 2642782B2 JP 258291 A JP258291 A JP 258291A JP 258291 A JP258291 A JP 258291A JP 2642782 B2 JP2642782 B2 JP 2642782B2
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- layer
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- light emitting
- epitaxial wafer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、フォトカプラや赤外
線リモートコントローラなどの発光源として用いられる
高出力の赤外線発光ダイオードの製造に使用する、Ａｌ
ＧａＡｓエピタキシャルウエーハに関する。
線リモートコントローラなどの発光源として用いられる
高出力の赤外線発光ダイオードの製造に使用する、Ａｌ
ＧａＡｓエピタキシャルウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】高出力の赤外線発光ダイオード用エピタ
キシャルウエーハは、従来図２のような断面構造を有す
るものが使用されていた。図２において、ｎ型のＧａＡ
ｓ基板７の上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＡｓエピタキ
シャル層６およびＳｉを添加したｐ型ＧａＡｓエピタキ
シャル層５が積層され、さらにその上にＳｉを添加した
ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４が設けられてい
る。（例えば特開昭５９−１７１１１６号公報）
キシャルウエーハは、従来図２のような断面構造を有す
るものが使用されていた。図２において、ｎ型のＧａＡ
ｓ基板７の上に、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＡｓエピタキ
シャル層６およびＳｉを添加したｐ型ＧａＡｓエピタキ
シャル層５が積層され、さらにその上にＳｉを添加した
ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４が設けられてい
る。（例えば特開昭５９−１７１１１６号公報）
【０００３】この従来のエピタキシャルウエーハにおい
ては、ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４は次のよう
な機能を持つとされている。すなわち、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層４とｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層
５の境界面にヘテロ接合のポテンシャル障壁が存在する
ために、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層５に注入された
電子が有効に発光に寄与する。また、発生した光に対し
てｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４が透明であるの
で、光が有効に外部に取り出される。この結果全体とし
て発光効率が高くなり、高出力の赤外線発光ダイオード
が得られる。
ては、ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４は次のよう
な機能を持つとされている。すなわち、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層４とｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層
５の境界面にヘテロ接合のポテンシャル障壁が存在する
ために、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層５に注入された
電子が有効に発光に寄与する。また、発生した光に対し
てｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層４が透明であるの
で、光が有効に外部に取り出される。この結果全体とし
て発光効率が高くなり、高出力の赤外線発光ダイオード
が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
赤外線発光ダイオード用エピタキシャルウエーハは、発
光領域の材料がｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層６および
ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層５であったために、光の
波長が９５０〜９６０ｎｍ程度の範囲に限られていた。
より短い波長を必要とする場合、発光領域をＡｌＧａＡ
ｓに変更すれば、９４０ｎｍ以下の波長の光を出すこと
が出来ることは周知である。しかしこのように波長を短
くすると、ＡｌＧａＡｓからなる発光領域から発した光
のうちｎ型ＧａＡｓ基板７の側へ向かうものはｎ型Ｇａ
Ａｓ基板７の中で吸収されてしまう。したがって、全体
として発光効率はＧａＡｓ発光領域を有するものに比べ
て低くなり、結局短い波長で高い出力を有する赤外線発
光ダイオードを得ることは難しかった。
赤外線発光ダイオード用エピタキシャルウエーハは、発
光領域の材料がｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層６および
ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層５であったために、光の
波長が９５０〜９６０ｎｍ程度の範囲に限られていた。
より短い波長を必要とする場合、発光領域をＡｌＧａＡ
ｓに変更すれば、９４０ｎｍ以下の波長の光を出すこと
が出来ることは周知である。しかしこのように波長を短
くすると、ＡｌＧａＡｓからなる発光領域から発した光
のうちｎ型ＧａＡｓ基板７の側へ向かうものはｎ型Ｇａ
Ａｓ基板７の中で吸収されてしまう。したがって、全体
として発光効率はＧａＡｓ発光領域を有するものに比べ
て低くなり、結局短い波長で高い出力を有する赤外線発
光ダイオードを得ることは難しかった。
【０００５】この発明は上記のような従来の技術の問題
点を解消し、ＡｌＧａＡｓからなる発光領域を有する高
出力の赤外線発光ダイオード用エピタキシャルウエーハ
を提供することを目的とする。
点を解消し、ＡｌＧａＡｓからなる発光領域を有する高
出力の赤外線発光ダイオード用エピタキシャルウエーハ
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のエピタキシャ
ルウエーハは、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓと、Ｓｉを添加したｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓと、Ｓ
ｉを添加した、厚みが５μｍないし３０μｍのｐ型Ａｌ
ｚＧａ１−ｚＡｓとがこの順に積層されてなることを特
徴としている。
ルウエーハは、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓと、Ｓｉを添加したｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓと、Ｓ
ｉを添加した、厚みが５μｍないし３０μｍのｐ型Ａｌ
ｚＧａ１−ｚＡｓとがこの順に積層されてなることを特
徴としている。
【０００７】
【作用】この発明のエピタキシャルウエーハは、発光領
域がｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓおよびｐ型ＡｌｙＧａ１
−ｙＡｓからなるため、Ａｌの組成比ｘおよびｙを適切
に選ぶことにより、８６０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の発
光波長を得ることができる。また、この発光領域の上に
ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓが積層されているので、ｐ型
ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層とｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
のＡｌ組成の違いに起因するポテンシャル障壁により、
発光領域中に注入された電子が発光領域外に拡散するこ
とがなく、有効に発光に寄与する。すなわちこの発明の
エピタキシャルウエーハは全体として、９４０ｎｍ以下
の短い波長の光を高い効率で発生する機能を有する。
域がｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓおよびｐ型ＡｌｙＧａ１
−ｙＡｓからなるため、Ａｌの組成比ｘおよびｙを適切
に選ぶことにより、８６０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の発
光波長を得ることができる。また、この発光領域の上に
ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓが積層されているので、ｐ型
ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層とｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
のＡｌ組成の違いに起因するポテンシャル障壁により、
発光領域中に注入された電子が発光領域外に拡散するこ
とがなく、有効に発光に寄与する。すなわちこの発明の
エピタキシャルウエーハは全体として、９４０ｎｍ以下
の短い波長の光を高い効率で発生する機能を有する。
【０００８】
【実施例】図１は、この発明の第１の実施例であるＡｌ
ＧａＡｓエピタキシャルウエーハの断面構造を模式的に
示したものである。Ｓｉを１×１０17ｃｍ-3以上添加し
た、厚みが１５０μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１
（表面において、ｘ＝０．１）と、Ｓｉを１×１０18ｃ
ｍ-3以上添加した、厚みが１５０μｍのｐ型ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層２（ｐｎ界面において、ｙ＝０．０１）
と、Ｓｉを１×１０18ｃｍ-3以上添加した、厚みが１０
μｍのｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３（ｐ型ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓとの界面において、ｚ＝０．３）とを図１の
とおり積層した。
ＧａＡｓエピタキシャルウエーハの断面構造を模式的に
示したものである。Ｓｉを１×１０17ｃｍ-3以上添加し
た、厚みが１５０μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１
（表面において、ｘ＝０．１）と、Ｓｉを１×１０18ｃ
ｍ-3以上添加した、厚みが１５０μｍのｐ型ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓ層２（ｐｎ界面において、ｙ＝０．０１）
と、Ｓｉを１×１０18ｃｍ-3以上添加した、厚みが１０
μｍのｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３（ｐ型ＡｌｙＧａ
１−ｙＡｓとの界面において、ｚ＝０．３）とを図１の
とおり積層した。
【０００９】各エピタキシャル層は、通常の液相エピタ
キシャル成長法を用いて、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＡｓ
基板（図示していない）の上にｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓ層１、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層２、およびｐ型Ａ
ｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３を成長し、その後基板のみを公
知の選択エッチング技術により除去した。
キシャル成長法を用いて、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＡｓ
基板（図示していない）の上にｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓ層１、ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層２、およびｐ型Ａ
ｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３を成長し、その後基板のみを公
知の選択エッチング技術により除去した。
【００１０】このＡｌＧａＡｓエピタキシャルウエーハ
を用いて、発光ダイオードを作製した。ウエーハの両面
にドット状の電極を形成し、光出力をｎ型ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層１の表面側から取り出す構造とした。得られ
た発光ダイオードの特性は、発光波長９４０ｎｍで、光
出力については図２に示す従来の構造のエピタキシャル
ウエーハから作製した発光ダイオードに比べて平均１．
４倍であった。
を用いて、発光ダイオードを作製した。ウエーハの両面
にドット状の電極を形成し、光出力をｎ型ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層１の表面側から取り出す構造とした。得られ
た発光ダイオードの特性は、発光波長９４０ｎｍで、光
出力については図２に示す従来の構造のエピタキシャル
ウエーハから作製した発光ダイオードに比べて平均１．
４倍であった。
【００１１】次に、この発明の第２の実施例について説
明する。第２の実施例のＡｌＧａＡｓエピタキシャルウ
エーハは、断面構造は第１の実施例と同じく図１に示す
とおりのものである。Ｓｉを１×１０17ｃｍ-3以上添加
した、厚みが８０μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１
（表面において、ｘ＝０．３５）と、Ｓｉを１×１０18
ｃｍ-3以上添加した、厚みが１８０μｍのｐ型ＡｌｙＧ
ａ１−ｙＡｓ層２（ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３との
界面において、ｙ＝０．０１）と、Ｓｉを１×１０18ｃ
ｍ-3以上添加した、厚みが１０μｍのｐ型ＡｌｚＧａ１
−ｚＡｓ層３（ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓとの界面にお
いて、ｚ＝０．３）とを図１のとおり積層した。ウエー
ハの作製方法は第１の実施例の場合と同様である。
明する。第２の実施例のＡｌＧａＡｓエピタキシャルウ
エーハは、断面構造は第１の実施例と同じく図１に示す
とおりのものである。Ｓｉを１×１０17ｃｍ-3以上添加
した、厚みが８０μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１
（表面において、ｘ＝０．３５）と、Ｓｉを１×１０18
ｃｍ-3以上添加した、厚みが１８０μｍのｐ型ＡｌｙＧ
ａ１−ｙＡｓ層２（ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３との
界面において、ｙ＝０．０１）と、Ｓｉを１×１０18ｃ
ｍ-3以上添加した、厚みが１０μｍのｐ型ＡｌｚＧａ１
−ｚＡｓ層３（ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓとの界面にお
いて、ｚ＝０．３）とを図１のとおり積層した。ウエー
ハの作製方法は第１の実施例の場合と同様である。
【００１２】このＡｌＧａＡｓエピタキシャルウエーハ
を用いて、発光ダイオードを作製した。ウエーハの両面
にドット状の電極を形成し、光出力をｎ型ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層１の表面側から取り出す構造とした。得られ
た発光ダイオードの特性は、発光波長８８０ｎｍで、光
出力については図２に示す従来の構造のエピタキシャル
ウエーハから作製した発光ダイオードに比べて平均１．
３倍であった。
を用いて、発光ダイオードを作製した。ウエーハの両面
にドット状の電極を形成し、光出力をｎ型ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層１の表面側から取り出す構造とした。得られ
た発光ダイオードの特性は、発光波長８８０ｎｍで、光
出力については図２に示す従来の構造のエピタキシャル
ウエーハから作製した発光ダイオードに比べて平均１．
３倍であった。
【００１３】各エピタキシャル層の厚み、Ａｌ組成ｘお
よびＳｉの添加量は、上記第１および第２の実施例の値
に限られない。ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１の厚みは
８０〜２２０μｍとすることが適当である。８０μｍよ
りも薄いと、ｐｎ接合から注入されたホールがｎ型Ａｌ
ｘＧａ１−ｘＡｓ層１の表面まで拡散して表面再結合を
生じるため、発光出力が低下する。２２０μｍよりも厚
いと、光の吸収が大きくなり発光出力が低下し、またエ
ピタキシャル成長に長い時間がかかり実用的でない。Ａ
ｌ組成ｘは表面から５μｍまでの深さの範囲において
０．０１以上０．４以下が適当である。０．０１未満で
は光の吸収が大きくなり、高出力が得られない。０．４
を超えると電極の接触抵抗が大きくなり、発光ダイオー
ドの順方向電圧降下が大きくなる。Ｓｉの添加量は１×
１０17ｃｍ-3以上が適当である。１×１０17ｃｍ-3未満
では発光効率が低く、また発光ダイオードの直列抵抗が
大きくなる。
よびＳｉの添加量は、上記第１および第２の実施例の値
に限られない。ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１の厚みは
８０〜２２０μｍとすることが適当である。８０μｍよ
りも薄いと、ｐｎ接合から注入されたホールがｎ型Ａｌ
ｘＧａ１−ｘＡｓ層１の表面まで拡散して表面再結合を
生じるため、発光出力が低下する。２２０μｍよりも厚
いと、光の吸収が大きくなり発光出力が低下し、またエ
ピタキシャル成長に長い時間がかかり実用的でない。Ａ
ｌ組成ｘは表面から５μｍまでの深さの範囲において
０．０１以上０．４以下が適当である。０．０１未満で
は光の吸収が大きくなり、高出力が得られない。０．４
を超えると電極の接触抵抗が大きくなり、発光ダイオー
ドの順方向電圧降下が大きくなる。Ｓｉの添加量は１×
１０17ｃｍ-3以上が適当である。１×１０17ｃｍ-3未満
では発光効率が低く、また発光ダイオードの直列抵抗が
大きくなる。
【００１４】ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層２の厚みは２
０〜２２０μｍとすることが適当である。２０μｍより
も薄いと、ｐｎ接合から注入された電子が有効に発光再
結合に寄与しないため、発光出力が低下する。２２０μ
ｍよりも厚いと、光の吸収が大きくなり発光出力が低下
し、またエピタキシャル成長に長い時間がかかるので実
用的でない。Ａｌ組成ｙはｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層
３との界面付近において０．４以下が適当である。ｙ＝
０では光の吸収が大きくなり、高出力が得られない。
０．４を超えると発光ダイオードの直列抵抗が大きくな
る。ここで界面付近とは幾何学的界面から５μｍまでの
範囲をいう。Ｓｉの添加量は１×１０18ｃｍ-3以上が適
当である。１×１０18ｃｍ-3未満では発光効率が低く、
また発光ダイオードの直列抵抗が大きくなる。
０〜２２０μｍとすることが適当である。２０μｍより
も薄いと、ｐｎ接合から注入された電子が有効に発光再
結合に寄与しないため、発光出力が低下する。２２０μ
ｍよりも厚いと、光の吸収が大きくなり発光出力が低下
し、またエピタキシャル成長に長い時間がかかるので実
用的でない。Ａｌ組成ｙはｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層
３との界面付近において０．４以下が適当である。ｙ＝
０では光の吸収が大きくなり、高出力が得られない。
０．４を超えると発光ダイオードの直列抵抗が大きくな
る。ここで界面付近とは幾何学的界面から５μｍまでの
範囲をいう。Ｓｉの添加量は１×１０18ｃｍ-3以上が適
当である。１×１０18ｃｍ-3未満では発光効率が低く、
また発光ダイオードの直列抵抗が大きくなる。
【００１５】ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３の厚みは５
０〜３０μｍとすることが適当である。５μｍよりも薄
いと、エピタキシャル成長の際、厚みの均一性を確保す
ることが難しくなる。３０μｍよりも厚いと、光の吸収
が大きくなり発光出力が低下する。また、成長に長い時
間を要する。Ａｌ組成ｚはｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
２との界面付近において０．１以上０．３以下が適当で
ある。０．１未満では光の吸収が大きくなり、高出力が
得られない。界面付近の意味は前記と同様である。０．
３を超えると発光ダイオードの直列抵抗が大きくなる。
Ｓｉの添加量は１×１０18ｃｍ-3以上が適当である。１
×１０18ｃｍ-3未満では発光ダイオードの直列抵抗が大
きくなる。
０〜３０μｍとすることが適当である。５μｍよりも薄
いと、エピタキシャル成長の際、厚みの均一性を確保す
ることが難しくなる。３０μｍよりも厚いと、光の吸収
が大きくなり発光出力が低下する。また、成長に長い時
間を要する。Ａｌ組成ｚはｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層
２との界面付近において０．１以上０．３以下が適当で
ある。０．１未満では光の吸収が大きくなり、高出力が
得られない。界面付近の意味は前記と同様である。０．
３を超えると発光ダイオードの直列抵抗が大きくなる。
Ｓｉの添加量は１×１０18ｃｍ-3以上が適当である。１
×１０18ｃｍ-3未満では発光ダイオードの直列抵抗が大
きくなる。
【００１６】上記の実施例においては、ｎ型ＡｌｘＧａ
１−ｘＡｓ層１とｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層２とは、
同じ原料溶液から縦型ディッピング法により連続的に成
長した。しかし、この方法に限られるものではなく、ス
ライドボートにより各エピタキシャル層を順次成長する
ことも出来る。ただし、スライドボートによる方法では
同時に成長できるウエーハの枚数が、縦型ディッピング
法に比べて少ないため、経済性に難点がある。
１−ｘＡｓ層１とｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層２とは、
同じ原料溶液から縦型ディッピング法により連続的に成
長した。しかし、この方法に限られるものではなく、ス
ライドボートにより各エピタキシャル層を順次成長する
ことも出来る。ただし、スライドボートによる方法では
同時に成長できるウエーハの枚数が、縦型ディッピング
法に比べて少ないため、経済性に難点がある。
【００１７】
【発明の効果】本発明のエピタキシャルウエーハを使用
すれば、９４０ｎｍ以下の短い波長の光を高い効率で発
生する発光ダイオードを容易に得ることが出来る。
すれば、９４０ｎｍ以下の短い波長の光を高い効率で発
生する発光ダイオードを容易に得ることが出来る。
【図１】本発明のエピタキシャルウエーハの断面模式図
である。
である。
【図２】従来のエピタキシャルウエーハの断面模式図で
ある。
ある。
１：ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層 ２：ｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層 ３：ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層 ４：ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層 ５：ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層 ６：ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層 ７：ｎ型ＧａＡｓ基板
Claims (1)
- 【請求項１】Ｓｉを添加した厚みが８０μｍないし２２
０μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．０１≦ｘ≦
０．４）と、Ｓｉを添加した厚みが２０μｍないし２２
０μｍのｐ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｙ≦０．４）と、
Ｓｉを添加した、厚みが５μｍないし３０μｍのｐ型Ａ
ｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．１≦ｚ≦０．３）とが、この
順に積層されてなることを特徴とするエピタキシャルウ
ェーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP258291A JP2642782B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | エピタキシャルウエーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP258291A JP2642782B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | エピタキシャルウエーハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04241475A JPH04241475A (ja) | 1992-08-28 |
| JP2642782B2 true JP2642782B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=11533371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP258291A Expired - Lifetime JP2642782B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | エピタキシャルウエーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642782B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175776A (ja) * | 1983-03-26 | 1984-10-04 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の高出力化処理方法 |
| JP2578924B2 (ja) * | 1988-07-08 | 1997-02-05 | 三菱化学株式会社 | 化合物半導体発光装置 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP258291A patent/JP2642782B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04241475A (ja) | 1992-08-28 |
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