JP2714885B2 - 半導体発光素子とその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子とその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤から緑の波長のAlGa
InP 系のＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レー
ザ）等の半導体発光装置を構成する半導体発光素子とそ
の半導体発光素子の製造方法に関するものである。
InP 系のＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レー
ザ）等の半導体発光装置を構成する半導体発光素子とそ
の半導体発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤色から緑色のＬＥＤを構成する
半導体発光素子の一例として、基板上にAlGaInP 系の薄
膜を、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長法）やＭＯＣ
ＶＤ（有機金属気相エピタキシャル成長法）等の方法で
成長させてなるものがある。基板としては、GaAs系,GaA
sP系,GaInP系等の基板結晶が使用されている。しかし、
これらの基板結晶の場合、放射光に対して透明ではな
く、光吸収層となるため、面発光型ＬＥＤ等の発光装置
として使用した場合に、高輝度化が達成できないという
問題があった。
半導体発光素子の一例として、基板上にAlGaInP 系の薄
膜を、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長法）やＭＯＣ
ＶＤ（有機金属気相エピタキシャル成長法）等の方法で
成長させてなるものがある。基板としては、GaAs系,GaA
sP系,GaInP系等の基板結晶が使用されている。しかし、
これらの基板結晶の場合、放射光に対して透明ではな
く、光吸収層となるため、面発光型ＬＥＤ等の発光装置
として使用した場合に、高輝度化が達成できないという
問題があった。
【０００３】そこで、透明のGaP の基板にAlGaInP 系層
を形成し、光吸収による輝度低下を防止した半導体発光
素子がある。
を形成し、光吸収による輝度低下を防止した半導体発光
素子がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、GaP 層とAlGa
InP 系層との間には格子不整合が存在するため、GaP 基
板上に直接AlGaInP 系層を形成することはできず、格子
整合のための緩和層が必要であり、構造が複雑になるば
かりでなく、格子不整に起因する転位等の欠陥が増加
し、しかも製造効率が悪いという問題があった。
InP 系層との間には格子不整合が存在するため、GaP 基
板上に直接AlGaInP 系層を形成することはできず、格子
整合のための緩和層が必要であり、構造が複雑になるば
かりでなく、格子不整に起因する転位等の欠陥が増加
し、しかも製造効率が悪いという問題があった。
【０００５】したがって、この発明の目的は、構造が簡
単でしかも高輝度化を達成できる半導体発光素子とその
製造方法を提供することである。
単でしかも高輝度化を達成できる半導体発光素子とその
製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体発光素
子は、既成のAlGaInP 系層の片面上、もしくは両面にGa
P 層を形成したものである。
子は、既成のAlGaInP 系層の片面上、もしくは両面にGa
P 層を形成したものである。
【０００７】この発明の半導体発光素子の製造方法は、
基板上に、AlGaInP 系層をＭＢＥまたはＭＯＣＶＤにて
形成し、前記AlGaInP 系層上にyo−yo溶質供給法または
温度差法によるＬＰＥにてGaP 層を形成し、前記基板を
除去するものである。さらに、AlGaInP系層の基板を除
去した面に、GaP 層を形成してもよい。以下に本発明の
製造方法を詳述する。
基板上に、AlGaInP 系層をＭＢＥまたはＭＯＣＶＤにて
形成し、前記AlGaInP 系層上にyo−yo溶質供給法または
温度差法によるＬＰＥにてGaP 層を形成し、前記基板を
除去するものである。さらに、AlGaInP系層の基板を除
去した面に、GaP 層を形成してもよい。以下に本発明の
製造方法を詳述する。
【０００８】（第一工程）まず、基板上にＭＢＥまたは
ＭＯＣＶＤによってAlGaInP 系層を形成する。本発明で
使用される基板は、GaAs、GaAsP 、GaInP 等で本発明の
目的を達成しえるものであれば特に制限はない。ＭＢＥ
は、次の様にして行われる。すなわち、超高真空中で、
加熱された単結晶基板に、成長させようとする結晶の構
成単体元素すなわちＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐの各種ドーパ
ントを加熱して基板上に飛ばして基板と同じ結晶方位の
結晶をエピタキシャル成長させる方法である。成長した
各層の組成は分子線強度制御できる。
ＭＯＣＶＤによってAlGaInP 系層を形成する。本発明で
使用される基板は、GaAs、GaAsP 、GaInP 等で本発明の
目的を達成しえるものであれば特に制限はない。ＭＢＥ
は、次の様にして行われる。すなわち、超高真空中で、
加熱された単結晶基板に、成長させようとする結晶の構
成単体元素すなわちＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐの各種ドーパ
ントを加熱して基板上に飛ばして基板と同じ結晶方位の
結晶をエピタキシャル成長させる方法である。成長した
各層の組成は分子線強度制御できる。
【０００９】ＭＯＣＶＤは、次の様にして行われる。す
なわち、有機金属の蒸気と水素化物を原料として用い、
水素をキャリヤーガスとしてこれら材料を成長室に導入
し、熱分解反応によって加熱した基板上に化合物半導体
結晶をエピタキシャル成長させる方法である。
なわち、有機金属の蒸気と水素化物を原料として用い、
水素をキャリヤーガスとしてこれら材料を成長室に導入
し、熱分解反応によって加熱した基板上に化合物半導体
結晶をエピタキシャル成長させる方法である。
【００１０】かくして形成されるAlGaInP 系層は、AlGa
InP クラッド層と、AlGaInP 活性層またはGaInP 活性層
と、AlGaInP クラッド層とからなるダブルヘテロ構造で
あることが好ましい。
InP クラッド層と、AlGaInP 活性層またはGaInP 活性層
と、AlGaInP クラッド層とからなるダブルヘテロ構造で
あることが好ましい。
【００１１】なお、AlGaInP 系層は、シングルヘテロ構
造であってもよい。AlGaInP 層を成長した後、引き続い
て組成遷移層を介してGaP 薄膜を成長させる。この時組
成遷移層のバンドギャップが活性層のそれより常に広く
なるように制御することが望ましい。また、歪超格子構
造を導入してもかまわない。
造であってもよい。AlGaInP 層を成長した後、引き続い
て組成遷移層を介してGaP 薄膜を成長させる。この時組
成遷移層のバンドギャップが活性層のそれより常に広く
なるように制御することが望ましい。また、歪超格子構
造を導入してもかまわない。
【００１２】（第二工程）基板にAlGaInP 系層を形成し
た上に、yo−yo溶質供給法または温度差法によるＬＰＥ
にてGaP 層を５０μｍ以上形成する。
た上に、yo−yo溶質供給法または温度差法によるＬＰＥ
にてGaP 層を５０μｍ以上形成する。
【００１３】GaP 層を形成するＬＰＥ（液相エピタキシ
ャル成長法）とは、エピタキシー相の原料である溶質
（Ga,P）を溶媒にとかし、溶液の温度を下げ過飽和状態
とし、溶液を基板（AlGaInP 系層を成長させた基板）と
接触させ、溶質を結晶として析出させる方法である。溶
媒は、Ｇａ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｐｂ等が望ましい。
ャル成長法）とは、エピタキシー相の原料である溶質
（Ga,P）を溶媒にとかし、溶液の温度を下げ過飽和状態
とし、溶液を基板（AlGaInP 系層を成長させた基板）と
接触させ、溶質を結晶として析出させる方法である。溶
媒は、Ｇａ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｐｂ等が望ましい。
【００１４】yo−yo溶質供給法（静岡大学電子工学研究
所研究報告２１，（１９８６），１１９「yo−yo溶質供
給法による半導体結晶の成長」参照）によるＬＰＥと
は、エピタキシー層の原料であるGaP を下側に、AlGaIn
P 層成長面を下向きにして原料GaP と対向するように基
板を配置し、これらGaP と基板との間に例えばＰを飽和
溶解したＧａ溶液を挿入し、溶液の温度を上下すること
で、基板面にGaP 層の厚膜を成長させる方法である。溶
液の温度とGaP 層の成長の関係は次のようになる。ま
ず、挿入した溶液を冷却して（この時の温度をＴとす
る）過飽和状態とする。溶液からGaP 結晶が析出する
が、溶液より比重が小さいため、上方に移動しAlGaInP
成長基板面により多くのGaP 結晶が成長する。所定時間
温度Ｔを保持した後、溶液をＴ′まで昇温する。溶液は
次第に未飽和状態になるが、比重差の効果で下側配置の
GaP からの溶解が主に起こる。所定時間温度Ｔ′で保持
した後、温度をＴまで冷却する。以下、この温度サイク
ルを数回繰り返して、基板に所望の厚さのGaP 層を成長
させる。本発明においては、Ｔは通常７００〜８００
℃、好ましくは７４０〜７８０℃であり、Ｔ′は通常７
５０〜９００℃、好ましくは７７０〜８２０℃である。
また、Ｔ′℃に保持する時間は、通常１〜１００分、好
ましくは２〜１０分である。温度サイクルは、通常２〜
１００回、好ましくは４〜２５回である。
所研究報告２１，（１９８６），１１９「yo−yo溶質供
給法による半導体結晶の成長」参照）によるＬＰＥと
は、エピタキシー層の原料であるGaP を下側に、AlGaIn
P 層成長面を下向きにして原料GaP と対向するように基
板を配置し、これらGaP と基板との間に例えばＰを飽和
溶解したＧａ溶液を挿入し、溶液の温度を上下すること
で、基板面にGaP 層の厚膜を成長させる方法である。溶
液の温度とGaP 層の成長の関係は次のようになる。ま
ず、挿入した溶液を冷却して（この時の温度をＴとす
る）過飽和状態とする。溶液からGaP 結晶が析出する
が、溶液より比重が小さいため、上方に移動しAlGaInP
成長基板面により多くのGaP 結晶が成長する。所定時間
温度Ｔを保持した後、溶液をＴ′まで昇温する。溶液は
次第に未飽和状態になるが、比重差の効果で下側配置の
GaP からの溶解が主に起こる。所定時間温度Ｔ′で保持
した後、温度をＴまで冷却する。以下、この温度サイク
ルを数回繰り返して、基板に所望の厚さのGaP 層を成長
させる。本発明においては、Ｔは通常７００〜８００
℃、好ましくは７４０〜７８０℃であり、Ｔ′は通常７
５０〜９００℃、好ましくは７７０〜８２０℃である。
また、Ｔ′℃に保持する時間は、通常１〜１００分、好
ましくは２〜１０分である。温度サイクルは、通常２〜
１００回、好ましくは４〜２５回である。
【００１５】温度差法によるＬＰＥとは、飽和溶液を基
板に接触させる際に、溶液中に一定の温度差を設けるも
のであり、基板接触側を他の部位より低温に設定する
と、溶解度の差から密度勾配が発生し、密度勾配を駆動
力とした溶質の物質移動によって基板上にGaP 層を成長
させる方法である。本発明においては、上記の溶液を用
いることができ、下側にAlGaInP 層を成長した基板を配
置し、該基板と該溶液の上部とに、１〜５０℃好ましく
は４〜２５℃の温度差を既知の方法にて形成し、該基板
の温度を７００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８２０
℃に設定することによりGaP を成長することができる。
成長膜厚は、成長時間で制御される。
板に接触させる際に、溶液中に一定の温度差を設けるも
のであり、基板接触側を他の部位より低温に設定する
と、溶解度の差から密度勾配が発生し、密度勾配を駆動
力とした溶質の物質移動によって基板上にGaP 層を成長
させる方法である。本発明においては、上記の溶液を用
いることができ、下側にAlGaInP 層を成長した基板を配
置し、該基板と該溶液の上部とに、１〜５０℃好ましく
は４〜２５℃の温度差を既知の方法にて形成し、該基板
の温度を７００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８２０
℃に設定することによりGaP を成長することができる。
成長膜厚は、成長時間で制御される。
【００１６】（第三工程）かくして製造されたものか
ら、基板を除去する。当該除去は、通常エッチングによ
って行われる。エッチングの条件は次の通りである。す
なわち、アンモニア水と過酸化水素水との混合液を既知
の分量、例えば容積比で１０：１に配合し、５０℃でエ
ッチング処理を行う。このエッチャントはAlGaInP 層な
らびにGaP 層をエッチングしないで、GaAsを選択的にエ
ッチング除去するので都合がよい。
ら、基板を除去する。当該除去は、通常エッチングによ
って行われる。エッチングの条件は次の通りである。す
なわち、アンモニア水と過酸化水素水との混合液を既知
の分量、例えば容積比で１０：１に配合し、５０℃でエ
ッチング処理を行う。このエッチャントはAlGaInP 層な
らびにGaP 層をエッチングしないで、GaAsを選択的にエ
ッチング除去するので都合がよい。
【００１７】（第四工程）第三工程で露出した基板側の
AlGaInP 系層上に、更にGaP 層を設ける。この工程は省
略して通常のプロセスによりＬＥＤとしてもよい。当該
工程は、第二工程において説明したのと同様にして、yo
−yo溶質供給法または温度差法によるＬＰＥにて実施さ
れる。この時、GaP との格子整合層を新たに気相成長に
よって形成してから該ＬＰＥ工程に給してもよいし、直
接成長しても構わない。なぜならば、本発明によれば、
活性層は高品質結晶基板にエピタキシャル成長して形成
したものであり、高品質の結晶性を保持している。しか
るに、第二工程ならびに第四工程で形成される層は、導
電性、光透過性、構造的強度が得られれば特に結晶性を
問わないからである。このことは、本発明の大きな特徴
となるものである。
AlGaInP 系層上に、更にGaP 層を設ける。この工程は省
略して通常のプロセスによりＬＥＤとしてもよい。当該
工程は、第二工程において説明したのと同様にして、yo
−yo溶質供給法または温度差法によるＬＰＥにて実施さ
れる。この時、GaP との格子整合層を新たに気相成長に
よって形成してから該ＬＰＥ工程に給してもよいし、直
接成長しても構わない。なぜならば、本発明によれば、
活性層は高品質結晶基板にエピタキシャル成長して形成
したものであり、高品質の結晶性を保持している。しか
るに、第二工程ならびに第四工程で形成される層は、導
電性、光透過性、構造的強度が得られれば特に結晶性を
問わないからである。このことは、本発明の大きな特徴
となるものである。
【００１８】
実施例１ この発明の一実施例を図１ないし図４に基づいて説明す
る。図１の１０は基板であり、基板１０はGaAs基板，Ga
AsまたはGaP ベースのGaAsP 基板，GaInP 基板を表して
いる。
る。図１の１０は基板であり、基板１０はGaAs基板，Ga
AsまたはGaP ベースのGaAsP 基板，GaInP 基板を表して
いる。
【００１９】図２は、基板１０上にAlGaInP 系層１１を
形成した状態を示している。AlGaInP 系層１１は、AlGa
InP クラッド層１２と、AlGaInP 活性層またはGaInP 活
性層１３と、AlGaInP クラッド層１４とからなるダブル
ヘテロ構造を有している。層１２は第三工程でエッチン
グストッパー層として働くのみならず、最上層になるた
め、できるだけ厚く成長することが重要であり、良好な
オーミックコンタクトを得るためには比較的AlAs混晶比
の低いAlGaAsを層12と基板10の間に挿入することが望ま
しい。また、層14の最終組成をGaP にしておくことが望
ましい。
形成した状態を示している。AlGaInP 系層１１は、AlGa
InP クラッド層１２と、AlGaInP 活性層またはGaInP 活
性層１３と、AlGaInP クラッド層１４とからなるダブル
ヘテロ構造を有している。層１２は第三工程でエッチン
グストッパー層として働くのみならず、最上層になるた
め、できるだけ厚く成長することが重要であり、良好な
オーミックコンタクトを得るためには比較的AlAs混晶比
の低いAlGaAsを層12と基板10の間に挿入することが望ま
しい。また、層14の最終組成をGaP にしておくことが望
ましい。
【００２０】AlGaInP 系層１１の各層１２，１３，１４
は、次のようにして形成される。すなわち、Siドープの
n-GaAs基板（２インチ径〔００１〕２度オフＥＰＤ＜３
０００ｃｍ-2ｎ〜１×１０17ｃｍ-3）を硫酸系エッチャ
ントでエッチングし、クリーンニングした後通常のＭＯ
ＣＶＤ装置に挿入する。III 族元素の原料にはエチル系
の有機金属を用い、Ｖ族元素の材料は水素化物のホスフ
ィンを使った。ドナとして、Ｓｉ、アックセプタとして
Ｚｎを使った。基板温度は７５０℃、成長中の圧力は
０．１気圧であった。層１２はn-（ＡｌX Ｇａ1-X ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．８，層厚２μｍ，ｎ〜５×１
０17ｃｍ-3、層１３はアンドープ（ＡｌX Ｇａ1-X ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．３，層厚０．８μｍ、層１４
はP-（ＡｌX Ｇａ1-X ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．８，
層厚２μｍ，ｐ〜１×１０18ｃｍ-3を成長した後、１μ
ｍの厚みで組成を傾斜させ、最終的にGaP とした。
は、次のようにして形成される。すなわち、Siドープの
n-GaAs基板（２インチ径〔００１〕２度オフＥＰＤ＜３
０００ｃｍ-2ｎ〜１×１０17ｃｍ-3）を硫酸系エッチャ
ントでエッチングし、クリーンニングした後通常のＭＯ
ＣＶＤ装置に挿入する。III 族元素の原料にはエチル系
の有機金属を用い、Ｖ族元素の材料は水素化物のホスフ
ィンを使った。ドナとして、Ｓｉ、アックセプタとして
Ｚｎを使った。基板温度は７５０℃、成長中の圧力は
０．１気圧であった。層１２はn-（ＡｌX Ｇａ1-X ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．８，層厚２μｍ，ｎ〜５×１
０17ｃｍ-3、層１３はアンドープ（ＡｌX Ｇａ1-X ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．３，層厚０．８μｍ、層１４
はP-（ＡｌX Ｇａ1-X ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ，Ｘ＝０．８，
層厚２μｍ，ｐ〜１×１０18ｃｍ-3を成長した後、１μ
ｍの厚みで組成を傾斜させ、最終的にGaP とした。
【００２１】図３は、AlGaInP 系層１１上に透明のGaP
層１５を形成した状態を示している。GaP 層１５は、前
述したように、yo−yo溶質供給法や温度差法によるＬＰ
Ｅにて成長させる。yo−yo溶質供給法で使用するカーボ
ンボードは、例えば（包袋No.P3474半導体発光装置）記
載の装置を使う。上記半導体基板を上側に、多結晶GaP
を下側に配置し、ＢｉにGaP を７９０℃にて十分飽和溶
解させた後該半導体基板とGaP との間に該飽和溶液を注
入し、１℃／分の徐冷速度で７７０℃まで冷却する。３
分間この温度に保持した後、０．５℃／分で昇温する。
３分間保持した後冷却を開始する。６６分のこの１サイ
クルで２４μｍのGaP が成長する。したがって、５回の
yo−yoサイクルで１２０μｍのGaP が成長した。ドーパ
ントはＺｎを使用した。多結晶GaP もＺｎドープ品を使
用した。
層１５を形成した状態を示している。GaP 層１５は、前
述したように、yo−yo溶質供給法や温度差法によるＬＰ
Ｅにて成長させる。yo−yo溶質供給法で使用するカーボ
ンボードは、例えば（包袋No.P3474半導体発光装置）記
載の装置を使う。上記半導体基板を上側に、多結晶GaP
を下側に配置し、ＢｉにGaP を７９０℃にて十分飽和溶
解させた後該半導体基板とGaP との間に該飽和溶液を注
入し、１℃／分の徐冷速度で７７０℃まで冷却する。３
分間この温度に保持した後、０．５℃／分で昇温する。
３分間保持した後冷却を開始する。６６分のこの１サイ
クルで２４μｍのGaP が成長する。したがって、５回の
yo−yoサイクルで１２０μｍのGaP が成長した。ドーパ
ントはＺｎを使用した。多結晶GaP もＺｎドープ品を使
用した。
【００２２】なお、基板１０の厚みは約３５０μｍであ
り、AlGaInP 系層１１の各層１２，１３，１４の厚み
は、AlGaInP クラッド層１２，１４が約１〜１５μｍ、
AlGaInP 活性層またはGaInP活性層１３が約０．５〜
２．０μｍが望ましく、さらにGaP 層１５の厚みは約５
０〜２００μｍが望ましい。
り、AlGaInP 系層１１の各層１２，１３，１４の厚み
は、AlGaInP クラッド層１２，１４が約１〜１５μｍ、
AlGaInP 活性層またはGaInP活性層１３が約０．５〜
２．０μｍが望ましく、さらにGaP 層１５の厚みは約５
０〜２００μｍが望ましい。
【００２３】図４は、光吸収層となる不透明の基板１０
をエッチング等により除去した状態を示しており、半導
体発光素子が形成される。代表的エッチャントは、アン
モニア水（アンモニア２８重量％）と過酸化水素水（過
酸化水素３２重量％）の混合液である。目的によって混
合比率は変わるが、容量比で１０：２〜１０：１がGaAs
の除去に適する。このエッチャントはAlGaAsおよびAlGa
InP , GaP を侵さないので都合よい。なお、40〜60℃で
使用する。
をエッチング等により除去した状態を示しており、半導
体発光素子が形成される。代表的エッチャントは、アン
モニア水（アンモニア２８重量％）と過酸化水素水（過
酸化水素３２重量％）の混合液である。目的によって混
合比率は変わるが、容量比で１０：２〜１０：１がGaAs
の除去に適する。このエッチャントはAlGaAsおよびAlGa
InP , GaP を侵さないので都合よい。なお、40〜60℃で
使用する。
【００２４】このように構成された半導体発光素子の製
造方法によると、図４に示すように、透明で強度の大き
いGaP 層１５が、ダブルヘテロ構造のAlGaInP 系層１１
の構造支持体となり、高輝度化ならびに品質の向上が図
れる。
造方法によると、図４に示すように、透明で強度の大き
いGaP 層１５が、ダブルヘテロ構造のAlGaInP 系層１１
の構造支持体となり、高輝度化ならびに品質の向上が図
れる。
【００２５】しかも、既に形成されているAlGaInP 系層
１１に後からGaP 層１５を形成するので、AlGaInP 系層
１１とGaP 層１５との間の格子不整合に起因したミスフ
ィット転位が活性層中に導入されることはなく、従来の
ような緩和層を設けることなく高品質のＬＥＤが形成さ
れた。
１１に後からGaP 層１５を形成するので、AlGaInP 系層
１１とGaP 層１５との間の格子不整合に起因したミスフ
ィット転位が活性層中に導入されることはなく、従来の
ような緩和層を設けることなく高品質のＬＥＤが形成さ
れた。
【００２６】実施例２ この発明の他の実施例を図５に示す。この実施例は、図
１〜図４に示した工程に加え、図５に示すように、AlGa
InP 系層１１の基板１０を除去した面１７にGaP 層１６
を形成したものである。GaP 層１６の形成は、GaP 層１
５の形成と同様、yo−yo溶質供給法または温度差法によ
るＬＰＥにて形成する。
１〜図４に示した工程に加え、図５に示すように、AlGa
InP 系層１１の基板１０を除去した面１７にGaP 層１６
を形成したものである。GaP 層１６の形成は、GaP 層１
５の形成と同様、yo−yo溶質供給法または温度差法によ
るＬＰＥにて形成する。
【００２７】ここでは、温度差法を適用した例を示す。
使用するカーボンボートは、通常のスライドボードでも
よく、また連続基板供給の機能を持っていてもよい。結
晶成長用溶液の上下方向で温度差をつけるために、特別
の工夫が必要である。例えば、ＬＰＥ炉のヒータが上下
独立に制御できるようになっていたり、石英製反応管の
下部に空冷が可能な気候が要求される。このような機構
を備えたシステムを使ってGaP を成長する。溶液の上部
に多結晶のGaP を浮かべておくことは、溶質を連続供給
する上で都合がよい。基板の温度を８００℃に、メルト
上部の温度を８１０℃に保持した。面１７をメルトに接
触させて１０分間保持すると、２０μｍの層１６のGaP
が成長した。層１１と層１６の界面に若干の結晶性の乱
れが観測されたが、ＬＥＤ特性になんら問題はない。層
１６は５×１０17ｃｍ-3以上のドナ濃度に設定されてい
ることが望ましい。これは、この層が電流拡散層として
働くから、できるだけ定抵抗にしておく必要からであ
る。
使用するカーボンボートは、通常のスライドボードでも
よく、また連続基板供給の機能を持っていてもよい。結
晶成長用溶液の上下方向で温度差をつけるために、特別
の工夫が必要である。例えば、ＬＰＥ炉のヒータが上下
独立に制御できるようになっていたり、石英製反応管の
下部に空冷が可能な気候が要求される。このような機構
を備えたシステムを使ってGaP を成長する。溶液の上部
に多結晶のGaP を浮かべておくことは、溶質を連続供給
する上で都合がよい。基板の温度を８００℃に、メルト
上部の温度を８１０℃に保持した。面１７をメルトに接
触させて１０分間保持すると、２０μｍの層１６のGaP
が成長した。層１１と層１６の界面に若干の結晶性の乱
れが観測されたが、ＬＥＤ特性になんら問題はない。層
１６は５×１０17ｃｍ-3以上のドナ濃度に設定されてい
ることが望ましい。これは、この層が電流拡散層として
働くから、できるだけ定抵抗にしておく必要からであ
る。
【００２８】このように、AlGaInP 系層１１の両面にGa
P 層１５，１６を形成すると、半導体発光素子内の電流
拡散がより一層良好なものとなり、かつ光の外部放射を
全く妨げず、高輝度ＬＥＤが実現される。
P 層１５，１６を形成すると、半導体発光素子内の電流
拡散がより一層良好なものとなり、かつ光の外部放射を
全く妨げず、高輝度ＬＥＤが実現される。
【００２９】
【発明の効果】この発明の半導体発光素子とその製造方
法によると、既に形成されているAlGaInP 系層の上に透
明のGaP 層を形成したので高輝度化を達成でき、しかも
基板にAlGaInP 系層を形成し、さらにGaP 層を形成した
後、基板を除去するので、GaP層に直接AlGaInP 系層を
形成でき、高品質活性層を具備したＬＥＤを簡単に実現
できるという効果が得られる。
法によると、既に形成されているAlGaInP 系層の上に透
明のGaP 層を形成したので高輝度化を達成でき、しかも
基板にAlGaInP 系層を形成し、さらにGaP 層を形成した
後、基板を除去するので、GaP層に直接AlGaInP 系層を
形成でき、高品質活性層を具備したＬＥＤを簡単に実現
できるという効果が得られる。
【図１】本発明の方法において用いられる基板の断面図
である。
である。
【図２】本発明の方法において用いられた基板にAlGaIn
P 系層を形成した状態の断面図である。
P 系層を形成した状態の断面図である。
【図３】AlGaInP 系層にGaP 層を形成した状態を示す本
発明の実施例の断面図である。
発明の実施例の断面図である。
【図４】本発明の方法において用いられた基板を除去し
てなる本発明の実施例の半導体発光素子の断面図であ
る。
てなる本発明の実施例の半導体発光素子の断面図であ
る。
【図５】本発明の他の実施例の半導体発光素子の断面図
である。
である。
１０ 基板 １１ AlGaInP 系層 １５ GaP 層 １６ GaP 層
Claims (4)
- 【請求項１】 ＡｌＧａＩｎＰ系層と、このＡｌＧａＩ
ｎＰ系層の両面にそれぞれ形成した一対のＧａＰ層とを
備えた半導体発光素子。 - 【請求項２】 基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系層をＭＢＥ
またはＭＯＣＶＤにて形成し、前記ＡｌＧａＩｎＰ系層
上にｙｏ−ｙｏ溶質供給法または温度差法によるＬＰＥ
にてＧａＰ層を形成し、前記基板を除去し、前記ＡｌＧ
ａＩｎＰ系層の前記基板を除去した面にｙｏ−ｙｏ溶質
供給法または温度差法によるＬＰＥにてＧａＰ層を形成
することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記基板がＧａＡｓまたはＧａＰ上に形
成したＧａＡｓＰ、またはＧａＡｓからなり、前記Ａｌ
ＧａＩｎＰ系層がＡｌＧａＩｎＰクラッド層と、ＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層またはＧａＩｎＰ活性層と、ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層とからなるダブルヘテロ構造を有したこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項４】 基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系層をＭＢＥ
またはＭＯＣＶＤにて形成し、前記ＡｌＧａＩｎＰ系層
上にｙｏ−ｙｏ溶質供給法または温度差法によるＬＰＥ
にてＧａＰ層を形成し、前記基板を除去する半導体発光
素子の製造方法において、前記基板がＧａＡｓまたはＧ
ａＰ上に形成したＧａＡｓＰ、またはＧａＡｓからな
り、前記ＡｌＧａＩｎＰ系層がＡｌＧａＩｎＰクラッド
層と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層またはＧａＩｎＰ活性層
と、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とからなるダブルヘテロ
構造を有したことを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10864791A JP2714885B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10864791A JP2714885B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315479A JPH04315479A (ja) | 1992-11-06 |
| JP2714885B2 true JP2714885B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=14490109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10864791A Expired - Fee Related JP2714885B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714885B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4899348B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2012-03-21 | 信越半導体株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| WO2009017017A1 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 高輝度発光ダイオ－ド及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01296678A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-30 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体ヘテロ接合の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP10864791A patent/JP2714885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04315479A (ja) | 1992-11-06 |
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