JP2841849B2 - エピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents
エピタキシャルウェハの製造方法Info
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- JP2841849B2 JP2841849B2 JP31467090A JP31467090A JP2841849B2 JP 2841849 B2 JP2841849 B2 JP 2841849B2 JP 31467090 A JP31467090 A JP 31467090A JP 31467090 A JP31467090 A JP 31467090A JP 2841849 B2 JP2841849 B2 JP 2841849B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエピタキシャルウェハの製造方法に関し、よ
り詳しくは、応答速度の速い、高出力のLEDの製造に適
したエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
り詳しくは、応答速度の速い、高出力のLEDの製造に適
したエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
［従来の技術］ 近年通信用途を主としてLEDの需要が増大している。
通信用LEDには、高速、高出力、高信頼性が必要であ
る。そこで従来より高速、高出力、高信頼性のLEDの開
発が急がれている。この種のLED用のGaAlAsエピタキシ
ャルウェハは、液相エピタキシャル法（LPE）、有機金
属気相エピタキシャル法（MOCVD）、分子線エピタキシ
ャル法（MBE）等の方法により製造されている。このう
ちMOCVD法、MBE法を用いると、高速化に有利である。
又、LPE法を用いる場合には、Ｐ、Ｎ両層の不純物濃度
を高く（具体的にはＰ−Ｎ接合部で１×1018cm-3以上）
することにより高速化していた。
通信用LEDには、高速、高出力、高信頼性が必要であ
る。そこで従来より高速、高出力、高信頼性のLEDの開
発が急がれている。この種のLED用のGaAlAsエピタキシ
ャルウェハは、液相エピタキシャル法（LPE）、有機金
属気相エピタキシャル法（MOCVD）、分子線エピタキシ
ャル法（MBE）等の方法により製造されている。このう
ちMOCVD法、MBE法を用いると、高速化に有利である。
又、LPE法を用いる場合には、Ｐ、Ｎ両層の不純物濃度
を高く（具体的にはＰ−Ｎ接合部で１×1018cm-3以上）
することにより高速化していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながらMOCVD法やMBE法によって得られたエピタ
キシャルウェハを用いたLEDは、結晶性が十分ではない
ため、出力があまり高くない。またLPE法においても不
純物濃度を上げるとＰ−Ｎ接合部における結晶性が悪化
し、特にＮ型不純物はＰ−Ｎ接合部において顕著な偏析
をおこし、析出した不純物が核となり結晶性が著しく悪
化する。その結果出力が大幅に低下するのみならず、Ｐ
−Ｎ接合部に多数の欠陥を生じ、通電劣化も大きくな
り、信頼性が低い。このように高速、高出力と信頼性を
共に得られるようなLED用エピタキシャルウェハを製造
するのは、極めて困難であった。
キシャルウェハを用いたLEDは、結晶性が十分ではない
ため、出力があまり高くない。またLPE法においても不
純物濃度を上げるとＰ−Ｎ接合部における結晶性が悪化
し、特にＮ型不純物はＰ−Ｎ接合部において顕著な偏析
をおこし、析出した不純物が核となり結晶性が著しく悪
化する。その結果出力が大幅に低下するのみならず、Ｐ
−Ｎ接合部に多数の欠陥を生じ、通電劣化も大きくな
り、信頼性が低い。このように高速、高出力と信頼性を
共に得られるようなLED用エピタキシャルウェハを製造
するのは、極めて困難であった。
［課題を解決するための手段］ そこで本発明者らは、鋭意検討の結果、Ｐ型GaAs基板
上にGaAlAs層をLPE法によりエピタキシャル成長させたS
H型及びDH型エピタキシャルウェハにおいてＰ層をエピ
タキシャル成長させた後、Ｎ層のエピタキシャル成長開
始前に洗浄メルトを用い、かつ洗浄メルト中にＮ型不純
物を添加することにより、かかる課題を解決しうること
を見出し本発明に到達した。すなわち本発明の目的は、
高速かつ高出力のLED用エピタキシャルウェハの製造方
法を提供することにあり、また本発明の他の目的は、高
い信頼性を持つ、LED用エピタキシャルウェハの製造方
法を提供することであり、本発明のその他の目的は明細
書の記載より、当業者には明らかになるだろう。
上にGaAlAs層をLPE法によりエピタキシャル成長させたS
H型及びDH型エピタキシャルウェハにおいてＰ層をエピ
タキシャル成長させた後、Ｎ層のエピタキシャル成長開
始前に洗浄メルトを用い、かつ洗浄メルト中にＮ型不純
物を添加することにより、かかる課題を解決しうること
を見出し本発明に到達した。すなわち本発明の目的は、
高速かつ高出力のLED用エピタキシャルウェハの製造方
法を提供することにあり、また本発明の他の目的は、高
い信頼性を持つ、LED用エピタキシャルウェハの製造方
法を提供することであり、本発明のその他の目的は明細
書の記載より、当業者には明らかになるだろう。
そして、かかる本発明の目的は、GaAs基板上にｐ型及
びｎ型GaAlAsエピタキシャル層をLPEにより成長させ
て、SH型または、DH型LED用エピタキシャルウェハを製
造する方法において、ｐ型GaAlAs層のエピタキシャル成
長終了後ｎ型GaAlAs層の成長に先だって、ｎ型不純物を
添加した洗浄メルトで洗浄することを特徴とするLED用
エピタキシャルウェハの製造方法。
びｎ型GaAlAsエピタキシャル層をLPEにより成長させ
て、SH型または、DH型LED用エピタキシャルウェハを製
造する方法において、ｐ型GaAlAs層のエピタキシャル成
長終了後ｎ型GaAlAs層の成長に先だって、ｎ型不純物を
添加した洗浄メルトで洗浄することを特徴とするLED用
エピタキシャルウェハの製造方法。
により容易に達成される。
以下本発明をより詳細に説明する。本発明のエピタキ
シャル・ウェハの製造方法は、ｐ型GaAs基板１上に、直
接遷移型ｐ型GaAlAsエピタキシャル層２と、間接遷移型
ｎ型GaAlAsエピタキシャル層３をこの順に積層したSH型
（第２図）と、間接遷移型ｐ型及びｎ型のGaAlAsエピタ
キシャル層の間に直接遷移型ｐ型GaAlAs層を設けたDH型
（第１図）の製造に用いられる。
シャル・ウェハの製造方法は、ｐ型GaAs基板１上に、直
接遷移型ｐ型GaAlAsエピタキシャル層２と、間接遷移型
ｎ型GaAlAsエピタキシャル層３をこの順に積層したSH型
（第２図）と、間接遷移型ｐ型及びｎ型のGaAlAsエピタ
キシャル層の間に直接遷移型ｐ型GaAlAs層を設けたDH型
（第１図）の製造に用いられる。
GaAlAsの場合、混晶率（本明細書では、Ga1-xAlxAsと
表した場合の、ｘの値を「混晶率」という。）が、約0.
45以下の場合が直接遷移型であり、約0.45以上では、間
接遷移型となる。このようなエピタキシャルウェハを本
発明ではｐ型GaAs基板上に、LPE法にてＰ型GaAlAs層を
積層した後、続いてＮ型GaAlAs層を積層する前に、Ｎ型
の不純物を添加した洗浄メルトを用いて洗浄し、その上
にＮ型GaAlAs層をエピタキシャル成長させることによっ
て得る。該洗浄メルト中のＮ型不純物はＮ層成長用メル
トに添加したＮ型不純物と同一のものであり、その洗浄
メルト中での濃度は、Ｎ層成長用メルト中のＮ型不純物
の濃度の0.5〜２倍が好ましく、より好ましくは0.8〜1.
8倍である。該Ｎ型不純物としては、テルル、セレン、
イオウ、シリコン、スズが挙げられる。このうち特に好
ましくはテルル、シリコン、スズである。各層のエピタ
キシャル成長条件は、通常用いられる範囲であれば、特
に限定されない。
表した場合の、ｘの値を「混晶率」という。）が、約0.
45以下の場合が直接遷移型であり、約0.45以上では、間
接遷移型となる。このようなエピタキシャルウェハを本
発明ではｐ型GaAs基板上に、LPE法にてＰ型GaAlAs層を
積層した後、続いてＮ型GaAlAs層を積層する前に、Ｎ型
の不純物を添加した洗浄メルトを用いて洗浄し、その上
にＮ型GaAlAs層をエピタキシャル成長させることによっ
て得る。該洗浄メルト中のＮ型不純物はＮ層成長用メル
トに添加したＮ型不純物と同一のものであり、その洗浄
メルト中での濃度は、Ｎ層成長用メルト中のＮ型不純物
の濃度の0.5〜２倍が好ましく、より好ましくは0.8〜1.
8倍である。該Ｎ型不純物としては、テルル、セレン、
イオウ、シリコン、スズが挙げられる。このうち特に好
ましくはテルル、シリコン、スズである。各層のエピタ
キシャル成長条件は、通常用いられる範囲であれば、特
に限定されない。
洗浄メルトを用いない場合は、Ｐ−Ｎ接合形成のため
メルトを切り替えた時にＰ層メルトの持ち込みによるウ
ェハ近傍にＰ型不純物が残存する。Gaメルト中の不純物
の拡散は非常に遅いため、Ｎ層成長時にＰ型の反転層や
絶緑層、低濃度のＮ型層がＰ−Ｎ接合近傍のＮ層内に形
成されてしまう。よって、接合近傍のＮ層不純物濃度を
１×1018cm-3以上にしないと急峻な不純物プロファイル
が得られず、この条件では出力が著しく低下し、通電劣
化が大となりやすい。
メルトを切り替えた時にＰ層メルトの持ち込みによるウ
ェハ近傍にＰ型不純物が残存する。Gaメルト中の不純物
の拡散は非常に遅いため、Ｎ層成長時にＰ型の反転層や
絶緑層、低濃度のＮ型層がＰ−Ｎ接合近傍のＮ層内に形
成されてしまう。よって、接合近傍のＮ層不純物濃度を
１×1018cm-3以上にしないと急峻な不純物プロファイル
が得られず、この条件では出力が著しく低下し、通電劣
化が大となりやすい。
洗浄メルトを用いた場合でも、Ｎ型不純物を添加しな
い場合には、Ｎ層成長時に洗浄メルトの持込みによりＰ
−Ｎ接合近傍で低濃度のＮ型層ができやすく、洗浄メル
ト成しの場合と同様、Ｎ層不純物濃度を１×1018cm-3以
上にしないと急峻な不純物プロファイルが得られず、出
力は洗浄メルト無しの場合より向上したが、不十分なレ
ベルとなりやすい。通電劣化は洗浄メルト無しの場合よ
りも改善された。
い場合には、Ｎ層成長時に洗浄メルトの持込みによりＰ
−Ｎ接合近傍で低濃度のＮ型層ができやすく、洗浄メル
ト成しの場合と同様、Ｎ層不純物濃度を１×1018cm-3以
上にしないと急峻な不純物プロファイルが得られず、出
力は洗浄メルト無しの場合より向上したが、不十分なレ
ベルとなりやすい。通電劣化は洗浄メルト無しの場合よ
りも改善された。
Ｎ−GaAlAs層メルトの不純物濃度を出力最大となる濃
度とし、洗浄メルト中の不純物の濃度を変化させたとこ
ろ、前記濃度の0.5〜２倍の不純物濃度の範囲で高速、
高出力、高信頼性が実現できる。これにより、Ｎ層の不
純物を高ドープする必要が無くなったので、Ｐ−Ｎ接合
近傍の結晶性を損なうことなく、急峻な不純物プロフィ
ルムを得ることができた。
度とし、洗浄メルト中の不純物の濃度を変化させたとこ
ろ、前記濃度の0.5〜２倍の不純物濃度の範囲で高速、
高出力、高信頼性が実現できる。これにより、Ｎ層の不
純物を高ドープする必要が無くなったので、Ｐ−Ｎ接合
近傍の結晶性を損なうことなく、急峻な不純物プロフィ
ルムを得ることができた。
尚、本明細書中において高速とは、第３図に示すよう
に、信号が入力され、光出力が10〜90％に達するまでの
立ち上がり時間及び入力が切れた時に光出力が90％から
10％に低下するまでの立ち下り時間が短いことを意味す
る。
に、信号が入力され、光出力が10〜90％に達するまでの
立ち上がり時間及び入力が切れた時に光出力が90％から
10％に低下するまでの立ち下り時間が短いことを意味す
る。
以下実施例により本発明をより詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもの
ではない。
発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもの
ではない。
［実施例］ 実施例１、比較例１〜４ 表１に記載の組成の原料を、カーボングラファイト製
ボートにチャージした。これを成長炉内にセットし、水
素雰囲気下で900℃まで昇温し、原料を溶解させた。そ
の後冷却速度１℃/minにて500℃まで徐冷し、表１に示
す順番にて順にP1層、P2層、Ｎ層を、それぞれ880℃、8
54℃、840℃にて成長させた。その後、500℃まで徐冷
し、その後成長炉の電源を切り、室温まで炉内で自然放
冷した。尚、洗浄メルトを使用する場合には、Ｎ層の成
長開始前に洗浄メルトをエピタキシャルウェハのＮ層成
長予定面に接触させた。
ボートにチャージした。これを成長炉内にセットし、水
素雰囲気下で900℃まで昇温し、原料を溶解させた。そ
の後冷却速度１℃/minにて500℃まで徐冷し、表１に示
す順番にて順にP1層、P2層、Ｎ層を、それぞれ880℃、8
54℃、840℃にて成長させた。その後、500℃まで徐冷
し、その後成長炉の電源を切り、室温まで炉内で自然放
冷した。尚、洗浄メルトを使用する場合には、Ｎ層の成
長開始前に洗浄メルトをエピタキシャルウェハのＮ層成
長予定面に接触させた。
基板はZnドープGaAs単結晶を使用した。
実施例 ：メルトＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ、 ｘ＝0.2〜0.8mg、ｙ＝0.4mg 比較例（１）：メルトＡ−Ｂ−Ｄ、 ｙ＝0.4mg 比較例（２）：メルトＡ−Ｂ−Ｄ、 ｙ＝0.4mg 比較例（３）：メルトＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ ｘ＝0mg、 y＝0.4mg 比較例（４）：メルトＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ、 ｘ＝0.1、1.6mg ｙ＝0.4mg こうして得たエピタキシャルウェハを用いてLEDチッ
プを作成し、これに電流量20mAにおける光出力を積分球
にて測定した。
プを作成し、これに電流量20mAにおける光出力を積分球
にて測定した。
発光波長は実施例、比較例ともに660nmであった。実
施例及び比較例１〜３のLEDの光出力を表２に示す。さ
らに第３図に示す立ち上がち時間及び立ち下がり時間を
電流量40mA、duty1/40で矩形波パルス通電して測定し
た。この結果も表２に示す。また実施例と比較例（４）
の出力、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を比較し、
それぞれ第４図、第５図及び第６図に示す。
施例及び比較例１〜３のLEDの光出力を表２に示す。さ
らに第３図に示す立ち上がち時間及び立ち下がり時間を
電流量40mA、duty1/40で矩形波パルス通電して測定し
た。この結果も表２に示す。また実施例と比較例（４）
の出力、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を比較し、
それぞれ第４図、第５図及び第６図に示す。
また、信頼性のテストとして出力残存率を、直流で20
mA、500h通電した後の光出力が製造時の光出力の何％に
なるかにより測定した。結果を表２に示す。
mA、500h通電した後の光出力が製造時の光出力の何％に
なるかにより測定した。結果を表２に示す。
本発明のエピタキシャルウェハを用いて製造したLED
は高速で、光出力が大きく信頼性も高いことがわかる。
は高速で、光出力が大きく信頼性も高いことがわかる。
尚、本実施例においては、660nmのDH型エピタキシャ
ルウェハについて述べたが、SH型エピタキシャルウェハ
および他の波長帯のエピタキシャルウェハについても同
様の結果が得られることは明らかである。
ルウェハについて述べたが、SH型エピタキシャルウェハ
および他の波長帯のエピタキシャルウェハについても同
様の結果が得られることは明らかである。
［発明の効果］ 本発明のエピタキシャルウェハを用いることにより、
高出力、高速にして高信頼性のLEDを提供することがで
きる。
高出力、高速にして高信頼性のLEDを提供することがで
きる。
第１図は、DH型エピタキシャルウェハの概念図であり、
第２図は、SH型エピタキシャルウェハの概念図であり、
第３図は、立ち上がり時間と立ち下がり時間の定義を示
す説明図であり、第４、５、６図はそれぞれ洗浄メルト
中のTe濃度CwとＮ層中のTe濃度Cnの比に対する出力、立
ち上がり時間、立ち下がり時間の相関を示す実験結果で
ある。 1:P型GaAs基板、2:P型GaAlAs層 3:N型GaAlAs層、4:P型GaAlAs活性層
第２図は、SH型エピタキシャルウェハの概念図であり、
第３図は、立ち上がり時間と立ち下がり時間の定義を示
す説明図であり、第４、５、６図はそれぞれ洗浄メルト
中のTe濃度CwとＮ層中のTe濃度Cnの比に対する出力、立
ち上がり時間、立ち下がり時間の相関を示す実験結果で
ある。 1:P型GaAs基板、2:P型GaAlAs層 3:N型GaAlAs層、4:P型GaAlAs活性層
Claims (1)
- 【請求項１】GaAs基板上にｐ型及びｎ型GaAlAsエピタキ
シャル相をLPEにより成長させて、SH型または、DH型LED
用エピタキシャルウェハを製造する方法において、ｐ型
GaAlAs相のエピタキシャル成長終了後ｎ型GaAlAs層の成
長に先だって、ｎ型不純物を添加した洗浄メルトで洗浄
することを特徴とするLED用エピタキシャルウェハの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31467090A JP2841849B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31467090A JP2841849B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187599A JPH04187599A (ja) | 1992-07-06 |
| JP2841849B2 true JP2841849B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=18056136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31467090A Expired - Fee Related JP2841849B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841849B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP31467090A patent/JP2841849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187599A (ja) | 1992-07-06 |
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Legal Events
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