JP3523412B2 - ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＰ発光ダイオ
ードの製造方法に関し、特に窒素（Ｎ）を添加した高輝
度の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの素子構造と、
その製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオ
ード素子構造の図を図７に示し、従来例のｎ型エピタキ
シャル層を２層構造としたＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図を図８に示し、従来例の電極側のｐ型層ｎ型
エピタキシャル層に窒素が添加されているＧａＰ：Ｎ発
光ダイオード素子構造の図を図９に示す。 【０００３】高輝度の黄緑色系ＧａＰ発光ダイオード
は、その発光中心として窒素（Ｎ）を添加したものが一
般的である。従来の素子構造は図７に示されるように、
ＳやＴｅなどをドープしたｎ型ＧａＰ単結晶基板１０１
上にｎ型ＧａＰバッファ層１０２を設け、次に、窒素を
添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０３及び窒
素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４よ
り構成される。そして、ｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層１０３及びｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４界
面のｐ−ｎ接合から黄緑色の発光が生じる。発光中心の
窒素の濃度は、約１×１０18ｃｍ-3程度に最適値がある
ことがすでに知られている。従って、高輝度の黄緑色系
ＧａＰ発光ダイオードの開発方向としては、（１）ｐ−
ｎ接合近傍の結晶性の向上と、（２）ｐ−ｎ接合近傍の
キャリア濃度分布の最適化などが目指されている。 【０００４】（１）の方法としては、図８に示すよう
に、ｎ型エピタキシャル層を２層構造としたものであ
り、ｎ型ＧａＰ単結晶基板１０１上にｎ型ＧａＰバッフ
ァ層１０２を設け、次に結晶性改善のためのｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層１０５を挿入し、次に、通常のｎ型Ｇ
ａＰ：Ｎエピタキシャル層１０３を形成し、更に窒素を
添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４より構
成される。ｎ型エピタキシャル層を２層構造とし、且つ
厚くすることにより、ｐ−ｎ接合近傍の結晶性の向上を
図っている。この（１）の例としては、特開昭５９−２
２３７４号公報、出願人：松下電器産業株式会社があ
る。 【０００５】また別の（１）の方法としては、特開平６
−１２０５６１号公報、出願人：信越半導体株式会社が
ある。この先行例では、ｎ型エピタキシャル層をｎ型Ｇ
ａＰバッファ層とｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層の２
層構造とし、且つｎ型ＧａＰバッファ層の硫黄（Ｓ）濃
度を５×１０16［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以下とすることに
より、ｐ−ｎ接合近傍の結晶性の向上を図っている。 【０００６】（２）の方法として、結晶性の向上を図り
つつ、ｐ−ｎ接合近傍のキャリア濃度分布の改善により
注入効率の向上を図った素子構造を出願人は先に提出し
た（特開平７−３２６７９２号公報、出願人：シャープ
株式会社）。 【０００７】その素子構造は図９に示されるように、ｎ
型ＧａＰ単結晶基板（ｎ＝３〜４×１０17ｃｍ-3）１０
１上にｎ型ＧａＰバッファ層（ｎ＝２×１０17ｃｍ-3）
１０２を設け、次に、窒素を添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエ
ピタキシャル層（ｎ＝約１×１０16ｃｍ-3）１０３及び
窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ＝
約１×１０16ｃｍ-3）１０６及び亜鉛と窒素を添加した
ｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ＝約１×１０18ｃ
ｍ-3）１０４より構成される。そして、この従来例で
は、窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層
（ｐ＝約１×１０16ｃｍ-3）１０６のｐ型ドーパントと
して、液相エピタキシャル成長ボート材を構成するカー
ボン（Ｃ）を用いている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードにおいては以下に示すよ
うな問題点があった。即ち、（３）ｐ型ＧａＰ：Ｎエピ
タキシャル層の光吸収の問題、（４）ｐ型ドーパントの
Ｚｎによる成長系の汚染の問題、 である。 【０００９】（３）については、発光ダイオードの効率
は、内部量子効率と外部出射効率とに分けられ、高輝度
化を図るためにはこの光の外部への取り出し効率（外部
出射効率）についても対策する必要がある。ＧａＰ中の
窒素は発光中心であるとともに吸収帯としても作用す
る。従来例の図９におけるｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャ
ル層１０４中の窒素（濃度は約１×１０18ｃｍ-3程度）
は特に吸収帯としての作用効果が大きく、光の外部への
取り出し効率に対して悪影響となっていた。 【００１０】（４）については、図９に示したように、
従来例においては、量産性を考慮して、１液法による液
相エピタキシャル成長が用いられていた。１液法とは、
ＧａＰ多結晶とｎ型ドーパントとを入れたＧａ溶液と成
長すべき多数枚のＧａＰ単結晶ウェハとを入れたカーボ
ンボートを加熱し、９８０℃程度でＧａ溶液をＧａＰ単
結晶ウェハに接触させ、その後、所定の速度で炉を冷却
することにより、液相エピタキシャル成長を行ってい
た。そして、窒素を添加後、ｐ型ＧａＰエピタキシャル
層を得るために、ｐ型ドーパントの亜鉛（Ｚｎ）を蒸気
化させて気相から添加しており、この時カーボンボート
を含む成長系を汚染させる問題点があった。 【００１１】この１液法による液相エピタキシャル成長
に対して、２液法が提案された。２液法とは、ｎ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層を得るためのＧａＰ溶液と、ｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層を得るためのＧａＰ溶液とに分離
して行う方法であり、この２液法の場合、エピタキシャ
ル成長ゾーンに対して各溶液に対する独立の成長室が必
要であるため、１度の液相エピタキシャル成長で処理で
きるウェハ枚数が３割から５割程度少なくなることと、
成長系のクリーニングの手間等の問題があった。また、
別々の２回の成長工程が必要なため、単位時間に処理で
きるウェハ枚数が５割程度少なくなることの問題点があ
った。 【００１２】この本発明は、光の外部出射効率の効率向
上を図り高輝度化させる素子構造と、量産性を考慮しつ
つ、それを得るための製造方法を提供するものである。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法は、ｎ型ＧａＰ
バッファ層、窒素が添加されたｎ型ＧａＰエピタキシャ
ル層及び窒素が添加されたｐ型ＧａＰエピタキシャル層
を順次形成させる第１のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程と、窒素を添加しないｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層を形成させる第２のＧａＰ溶液を用いた液相エ
ピタキシャル工程とからなり、第１のＧａＰ溶液を用い
た液相エピタキシャル工程後に、第２のＧａＰ溶液を用
いた液相エピタキシャル工程においてアニール効果をも
たせるために、５００℃を経由して室温まで成長炉を冷
却し、次いで窒素が添加されたｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層をメルトバックすることを特徴とするものである。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【発明の実施の形態】図１乃至図６は本発明の一実施の
形態に関する図である。図１は本発明の素子構造とその
キャリア濃度分布図であり、図２は黄緑色系ＧａＰ：Ｎ
発光ダイオードの構造断面図であり、図３は黄緑色系Ｇ
ａＰ：Ｎ発光ダイオードの発光スペクトル及びｐ型Ｇａ
Ｐ：Ｎエピタキシャル層の光吸収特性図であり、図４は
液相エピタキシャル成長の温度プログラム図である。 【００１９】先ず、図４は本発明の一実施の形態よりな
る黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシ
ャル成長の温度プログラム図であり、２液法による１回
成長法を用いている。ｎ型ドーパントである適量のＳｉ
（シリコン）とＧａＰ多結晶とを含むＧａＰ溶液（第１
のＧａＰ溶液）と、ｐ型ドーパントである適量のＺｎ
（亜鉛）とＧａＰ多結晶とを含むＧａＰ溶液（第２のＧ
ａＰ溶液）とを用意する。次に、この第１溶液と第２溶
液と複数枚の成長用のＧａＰ単結晶ウェハ（キャリア濃
度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程度）とを液相成長炉にセ
ットし、水素ガス雰囲気中で約９８０℃まで昇温する。
この温度で約６０分間程度保持し、充分にＧａＰ溶液が
飽和状態となった後、第１のＧａＰ溶液を成長用のＧａ
Ｐ単結晶ウェハと接触させ、所定の冷却速度、例えば、
約０．５〜２．０℃／分程度で降温させ、ｎ型ＧａＰ単
結晶基板１上にｎ型ＧａＰバッファ層（ｎ１＝１〜２×
１０17ｃｍ-3程度）２をエピタキシャル成長させる。 【００２０】炉の温度が約９２０℃に下がった時、降温
を一旦止め、水素ガスにＮＨ3（アンモニア）ガスを添
加しつつ、この温度に約３０〜５０分間程度保持する。
ＮＨ3ガスを流し始めると、ｎ型ドーパントＳｉはＮＨ3
との反応により、ＳｉはＧａＰ溶液中から取り去られ、
その結果、ｎ型キャリア濃度は急速に低下する。所定の
降温速度、例えば約０．５〜１．０℃／分程度の所定の
冷却速度により、窒素が添加され且つ低濃度方向へキャ
リア濃度の勾配を持ったｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層３が形成される。ドーパントＳｉが使い尽くされ、カ
ーボン等の残留不純物（バックグラウンド不純物）によ
り、伝導型はｐ型となり、約９２０〜８５０℃程度まで
の徐冷により、窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層（ｐ1＜２×１０16ｃｍ-3）４が形成され
る。このｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層の窒素の含有
濃度は、約１×１０18ｃｍ-3程度である。 【００２１】次に第１のＧａＰ溶液を抜き去り、ｐ型ド
ーパントであるＺｎを含んだ第２のＧａＰ溶液に切り換
え、第２のＧａＰ溶液を窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：
Ｎエピタキシャル層４に接触させ、８３０℃まで所定の
降温速度で徐冷し、その後室温付近まで自然冷却する。
第２のＧａＰ溶液をｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４
に接触させた時、この層の表面をごく僅かメルトバック
してもよいことは勿論である。これにより、窒素が殆ど
添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャル層（キャリ
ア濃度ｐ2＝約１〜３×１０18ｃｍ-3程度）５が形成さ
れる。ここで、窒素が殆ど添加されていないｐ型ＧａＰ
エピタキシャル層と記述したのは、第２溶液が待機中
に、ＮＨ3ガスを流入させることから、何等かの原因で
微量の窒素が混入する可能性があると推察されるためで
ある。しかし、意識的には窒素（Ｎ）を添加しないとこ
は当然である。 【００２２】図１において、１はＧａＰ単結晶基板（キ
ャリア濃度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程度）、２はｎ型
ＧａＰバッファ層（ｎ１＝１〜２×１０17ｃｍ-3程
度）、３は窒素が添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシ
ャル層（ｎ2＝１×１０16ｃｍ-3程度）、４は窒素が添
加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ1＜２×
１０16ｃｍ-3）、５は窒素が殆ど添加されていないｐ型
ＧａＰエピタキシャル層（キャリア濃度ｐ2＝約１〜３
×１０18ｃｍ-3程度）５である。また、各エピタキシャ
ル層の厚さは、ｎ型ＧａＰバッファ層２は約３０〜１０
０μｍ程度、ｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層３は約１
〜２０μｍ程度、ｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４は
約５〜２０μｍ程度、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層５は
約１０〜５０μｍ程度である。 【００２３】請求項３の関係において述べると、窒素が
添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４のキャリ
ア濃度は約２×１０16ｃｍ-3未満であることが望まし
い。望ましくは窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層４のキャリア濃度は約０．３〜１×１０16ｃ
ｍ-3程度である。 【００２４】次にこの液相成長したＧａＰウェハの基板
側１を研磨し、エッチングして、厚さを調整し、約２５
０〜３００μｍ程度にする。これに、ｎ側電極６にＡｕ
−Ｓｉ系材料、ｐ側電極７にＡｕ−Ｂｅ系材料を用いて
電極付けを行い、黄緑色系ＧａＰ発光ダイオード（およ
そ２８０μｍ角程度の大きさ）を得る。これを図２に示
す。 【００２５】図３（ａ）に黄緑色系ＧａＰ発光ダイオー
ドの発光スペクトルを示し、スペクトルＡは本発明の一
実施の形態よりなる例であり、スペクトルＢは従来例で
ある。この結果を波長５５５ｎｍと５７０ｎｍとで比較
すると、スペクトルＡは波長５５５ｎｍで強い発光を示
しており、高輝度化と短波長化（緑色化）が達成できた
ことを示している。 【００２６】図３（ｂ）にＧａＰ層の光吸収特性を示
す。従来例のｐ電極側のｐ層はｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキ
シャル層で構成され、多量の窒素（約１×１０18ｃｍ-3
程度）を含有しており、これを曲線Ｃとして図示してい
る。一方、上記の本発明によるｐ電極側のｐ層はｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層で構成され、ほとんど窒素を含有
しておらず、これを曲線Ｄとして図示している。同図に
おいて、本発明による曲線Ｄは従来の曲線Ｃより下（低
い吸収係数）にあり、短波長側の透明度が高いこと示し
ている。その結果、外部出射効率の向上が図れ、又、色
調もより緑色になることを示している。 【００２７】図５は本発明の他の一実施の形態よりなる
黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードの液相エピタキシャル成
長の温度プログラム図である。図４の場合と比較して異
なる点は、第１のＧａＰ溶液及び第２のＧａＰ溶液を用
いる点では同じであるが、第１ＧａＰ溶液による液相エ
ピタキシャル成長と第２ＧａＰ溶液による液相エピタキ
シャル成長との操作を２回に分けて、別々に行う点であ
る。 【００２８】図５（ａ）に示すように、先ず、ｎ型ドー
パントである適量のＳｉ（シリコン）とＧａＰ多結晶と
を含むＧａＰ溶液（第１のＧａＰ溶液）と、ｐ型ドーパ
ントである適量のＺｎ（亜鉛）とＧａＰ多結晶とを含む
ＧａＰ溶液（第２のＧａＰ溶液）とを用意する。次に、
この第１溶液と第２溶液と複数枚の成長用のＧａＰ単結
晶ウェハ（キャリア濃度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程
度）とを液相成長炉にセットし、水素ガス雰囲気中で約
９８０℃まで昇温する。この温度で約６０分間程度保持
し、充分にＧａＰ溶液が飽和状態となった後、第１のＧ
ａＰ溶液を成長用のＧａＰ単結晶ウェハと接触させ、所
定の冷却速度、例えば約０．５〜２．０℃／分程度で降
温させ、ｎ型ＧａＰ単結晶基板１上にｎ型ＧａＰバッフ
ァ層（ｎ１＝１〜２×１０17ｃｍ-3程度）２を成長させ
る。 【００２９】炉の温度が約９２０℃に下がった時、降温
を一旦止め、水素ガスにＮＨ3（アンモニア）ガスを添
加しつつ、この温度に約３０〜５０分間程度保持する。
ＮＨ3ガスを流し始めると、ｎ型ドーパントＳｉはＮＨ3
との反応により、ＳｉはＧａＰ溶液中から取り去られ、
その結果、ｎ型キャリア濃度は急速に低下する。所定の
降温速度、例えば約０．５〜１．０℃／分程度の所定の
冷却速度により、窒素が添加され且つ低濃度方向へキャ
リア濃度の勾配を持ったｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層３が形成される。ドーパントＳｉが使い尽くされ、カ
ーボン等の残留不純物により、伝導型はｐ型となり、約
９２０〜８５０℃程度までの徐冷により、ｐ型ＧａＰ：
Ｎエピタキシャル層（キャリア濃度ｐ1＜２×１０16ｃ
ｍ-3）４が形成される。望ましくは窒素が添加されたｐ
型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４のキャリア濃度は約
０．３〜１×１０16ｃｍ-3程度である。ｐ型ＧａＰ：Ｎ
エピタキシャル層４の窒素の含有濃度は、約１×１０18
ｃｍ-3程度である。その後、５００℃を経由し室温まで
自然冷却させて、第１のエピタキシャル工程は終了す
る。 【００３０】図５（ｂ）に示すように、第２のエピタキ
シャル工程では、７００℃〜８００℃で未飽和となるｐ
型ドーパント、例えばＺｎを添加したＧａＰ溶液と第１
のエピタキシャル工程で得られたエピタキシャルウェハ
を７００℃〜８００℃に昇温し、次に第１のエピタキシ
ャル工程で得られたエピタキシャルウェハにＧａＰ未飽
和溶液を接触させ、窒素の添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエ
ピタキシャル層４の表面をごく僅かメルトバックさせ
る。その後、徐冷させ窒素が殆ど添加されていないｐ型
ＧａＰエピタキシャル層５が形成される。５は窒素が殆
ど添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャル層（キャ
リア濃度ｐ2＝約１〜３×１０18ｃｍ-3程度）５であ
る。また、各エピタキシャル層の厚さは、ｎ型ＧａＰバ
ッファ層２は約３０〜１００μｍ程度、ｎ型ＧａＰ：Ｎ
エピタキシャル層３は約１〜２０μｍ程度、ｐ型Ｇａ
Ｐ：Ｎエピタキシャル層４は約５〜２０μｍ程度、ｐ型
ＧａＰエピタキシャル層５は約１０〜５０μｍ程度であ
る。 【００３１】図６にこのようにして得られた黄緑色系Ｇ
ａＰ発光ダイオードの光度分布を示す。図６（ａ）は図
４の液相エピタキシャル成長の温度プログラム図（１工
程法、連続成長法）によって得られたものであり、図６
（ｂ）は図５の液相エピタキシャル成長の温度プログラ
ム図（２工程法、分割成長法）によって得られたもので
ある。順方向電流ＩF＝２０ｍＡ（順方向電圧ＶF＝２．
１Ｖ〜２．３Ｖ程度）を流した場合の結果で、図１０に
示される従来例の頻度分布のピークが７ｍｃｄであった
のに対し、図６（ａ）ではティピカル値が１０ｍｃｄ、
図６（ｂ）ではティピカル値が１０ｍｃｄとなり、従来
のティピカル値の７ｍｃｄに比して共に約１．３倍程度
輝度を向上することができた。図６（ａ）に比較して、
図６（ｂ）の光度分布が高光度側に集まり、改善されて
いる要因は結晶品位の低い部分に対して、第２のエピタ
キシャル工程における加熱（室温〜５００℃〜約７００
℃）によるアニール効果により結晶品位が向上したため
と考えられる。 【００３２】 【発明の効果】以上のように、本発明のＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードの素子構造によれば、ｐ−ｎ接合のｐ側領域
は複数のｐ型層より構成され、ｐ型電極に接するｐ層に
はＮ（窒素）を含有しないことを特徴としており、この
構造を用いることにより、発光領域にのみ窒素が添加さ
れ、且つ窓層となるｐ型ＧａＰエピタキシャル層には窒
素を添加していないでのｐ−ｎ接合からの発光に対する
透明度が向上し、外部出射効率を向上することができ
る。 【００３３】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
素子構造によれば、ｐ−ｎ接合近傍のｎ側領域は窒素が
添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層より構成さ
れ、ｐ側領域は窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層より構成されることを特徴としており、ｐ−
ｎ接合近傍の十分なる窒素（Ｎ）濃度により、高効率の
黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
る。 【００３４】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
素子構造によれば、ｐ−ｎ接合近傍のｐ側領域は窒素が
添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層より構成さ
れ、且つこの層のキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3未満
であることを特徴としており、低濃度のため、電子及び
正孔のキャリアライフタイムを大きくすることができ、
注入効率の向上により、高効率の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発
光ダイオードを得ることができる。 【００３５】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
製造方法によれば、ｎ型ＧａＰバッファ層、窒素が添加
されたｎ型エピタキシャル層及び窒素が添加されたｐ型
ＧａＰエピタキシャル層を順次形成させる第１のＧａＰ
溶液を用いた液相エピタキシャル工程と、前記窒素が添
加されたｐ型ＧａＰエピタキシャル層をメルトバックさ
せた後、窒素を添加しないｐ型ＧａＰエピタキシャル層
を順次形成させる第２のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程とから成ることを特徴としており、高効率
の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
ると共に、ｐ型ドーパントであるＺｎは蒸気化させずに
添加できるため、次のエピタキシャル工程ヘの影響及び
クリーニングの手間等が省略でき、生産性を向上するこ
とができる。 【００３６】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
製造方法によれば、第１のＧａＰ溶液を用いた液相エピ
タキシャル工程と第２のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程との間に成長炉を５００℃以下に冷却する
工程を含むことを特徴としており、２回目の昇温のアニ
ール効果により、より高効率の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードを得ることができる。 【００３７】以上の説明による本発明の素子構造及びそ
の製造方法によれば、従来より約１．３倍程度高効率の
黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
る。
ードの製造方法に関し、特に窒素（Ｎ）を添加した高輝
度の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの素子構造と、
その製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオ
ード素子構造の図を図７に示し、従来例のｎ型エピタキ
シャル層を２層構造としたＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図を図８に示し、従来例の電極側のｐ型層ｎ型
エピタキシャル層に窒素が添加されているＧａＰ：Ｎ発
光ダイオード素子構造の図を図９に示す。 【０００３】高輝度の黄緑色系ＧａＰ発光ダイオード
は、その発光中心として窒素（Ｎ）を添加したものが一
般的である。従来の素子構造は図７に示されるように、
ＳやＴｅなどをドープしたｎ型ＧａＰ単結晶基板１０１
上にｎ型ＧａＰバッファ層１０２を設け、次に、窒素を
添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０３及び窒
素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４よ
り構成される。そして、ｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層１０３及びｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４界
面のｐ−ｎ接合から黄緑色の発光が生じる。発光中心の
窒素の濃度は、約１×１０18ｃｍ-3程度に最適値がある
ことがすでに知られている。従って、高輝度の黄緑色系
ＧａＰ発光ダイオードの開発方向としては、（１）ｐ−
ｎ接合近傍の結晶性の向上と、（２）ｐ−ｎ接合近傍の
キャリア濃度分布の最適化などが目指されている。 【０００４】（１）の方法としては、図８に示すよう
に、ｎ型エピタキシャル層を２層構造としたものであ
り、ｎ型ＧａＰ単結晶基板１０１上にｎ型ＧａＰバッフ
ァ層１０２を設け、次に結晶性改善のためのｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層１０５を挿入し、次に、通常のｎ型Ｇ
ａＰ：Ｎエピタキシャル層１０３を形成し、更に窒素を
添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層１０４より構
成される。ｎ型エピタキシャル層を２層構造とし、且つ
厚くすることにより、ｐ−ｎ接合近傍の結晶性の向上を
図っている。この（１）の例としては、特開昭５９−２
２３７４号公報、出願人：松下電器産業株式会社があ
る。 【０００５】また別の（１）の方法としては、特開平６
−１２０５６１号公報、出願人：信越半導体株式会社が
ある。この先行例では、ｎ型エピタキシャル層をｎ型Ｇ
ａＰバッファ層とｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層の２
層構造とし、且つｎ型ＧａＰバッファ層の硫黄（Ｓ）濃
度を５×１０16［ａｔｏｍｓ／ｃｃ］以下とすることに
より、ｐ−ｎ接合近傍の結晶性の向上を図っている。 【０００６】（２）の方法として、結晶性の向上を図り
つつ、ｐ−ｎ接合近傍のキャリア濃度分布の改善により
注入効率の向上を図った素子構造を出願人は先に提出し
た（特開平７−３２６７９２号公報、出願人：シャープ
株式会社）。 【０００７】その素子構造は図９に示されるように、ｎ
型ＧａＰ単結晶基板（ｎ＝３〜４×１０17ｃｍ-3）１０
１上にｎ型ＧａＰバッファ層（ｎ＝２×１０17ｃｍ-3）
１０２を設け、次に、窒素を添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエ
ピタキシャル層（ｎ＝約１×１０16ｃｍ-3）１０３及び
窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ＝
約１×１０16ｃｍ-3）１０６及び亜鉛と窒素を添加した
ｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ＝約１×１０18ｃ
ｍ-3）１０４より構成される。そして、この従来例で
は、窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層
（ｐ＝約１×１０16ｃｍ-3）１０６のｐ型ドーパントと
して、液相エピタキシャル成長ボート材を構成するカー
ボン（Ｃ）を用いている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードにおいては以下に示すよ
うな問題点があった。即ち、（３）ｐ型ＧａＰ：Ｎエピ
タキシャル層の光吸収の問題、（４）ｐ型ドーパントの
Ｚｎによる成長系の汚染の問題、 である。 【０００９】（３）については、発光ダイオードの効率
は、内部量子効率と外部出射効率とに分けられ、高輝度
化を図るためにはこの光の外部への取り出し効率（外部
出射効率）についても対策する必要がある。ＧａＰ中の
窒素は発光中心であるとともに吸収帯としても作用す
る。従来例の図９におけるｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャ
ル層１０４中の窒素（濃度は約１×１０18ｃｍ-3程度）
は特に吸収帯としての作用効果が大きく、光の外部への
取り出し効率に対して悪影響となっていた。 【００１０】（４）については、図９に示したように、
従来例においては、量産性を考慮して、１液法による液
相エピタキシャル成長が用いられていた。１液法とは、
ＧａＰ多結晶とｎ型ドーパントとを入れたＧａ溶液と成
長すべき多数枚のＧａＰ単結晶ウェハとを入れたカーボ
ンボートを加熱し、９８０℃程度でＧａ溶液をＧａＰ単
結晶ウェハに接触させ、その後、所定の速度で炉を冷却
することにより、液相エピタキシャル成長を行ってい
た。そして、窒素を添加後、ｐ型ＧａＰエピタキシャル
層を得るために、ｐ型ドーパントの亜鉛（Ｚｎ）を蒸気
化させて気相から添加しており、この時カーボンボート
を含む成長系を汚染させる問題点があった。 【００１１】この１液法による液相エピタキシャル成長
に対して、２液法が提案された。２液法とは、ｎ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層を得るためのＧａＰ溶液と、ｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層を得るためのＧａＰ溶液とに分離
して行う方法であり、この２液法の場合、エピタキシャ
ル成長ゾーンに対して各溶液に対する独立の成長室が必
要であるため、１度の液相エピタキシャル成長で処理で
きるウェハ枚数が３割から５割程度少なくなることと、
成長系のクリーニングの手間等の問題があった。また、
別々の２回の成長工程が必要なため、単位時間に処理で
きるウェハ枚数が５割程度少なくなることの問題点があ
った。 【００１２】この本発明は、光の外部出射効率の効率向
上を図り高輝度化させる素子構造と、量産性を考慮しつ
つ、それを得るための製造方法を提供するものである。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法は、ｎ型ＧａＰ
バッファ層、窒素が添加されたｎ型ＧａＰエピタキシャ
ル層及び窒素が添加されたｐ型ＧａＰエピタキシャル層
を順次形成させる第１のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程と、窒素を添加しないｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層を形成させる第２のＧａＰ溶液を用いた液相エ
ピタキシャル工程とからなり、第１のＧａＰ溶液を用い
た液相エピタキシャル工程後に、第２のＧａＰ溶液を用
いた液相エピタキシャル工程においてアニール効果をも
たせるために、５００℃を経由して室温まで成長炉を冷
却し、次いで窒素が添加されたｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層をメルトバックすることを特徴とするものである。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【発明の実施の形態】図１乃至図６は本発明の一実施の
形態に関する図である。図１は本発明の素子構造とその
キャリア濃度分布図であり、図２は黄緑色系ＧａＰ：Ｎ
発光ダイオードの構造断面図であり、図３は黄緑色系Ｇ
ａＰ：Ｎ発光ダイオードの発光スペクトル及びｐ型Ｇａ
Ｐ：Ｎエピタキシャル層の光吸収特性図であり、図４は
液相エピタキシャル成長の温度プログラム図である。 【００１９】先ず、図４は本発明の一実施の形態よりな
る黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシ
ャル成長の温度プログラム図であり、２液法による１回
成長法を用いている。ｎ型ドーパントである適量のＳｉ
（シリコン）とＧａＰ多結晶とを含むＧａＰ溶液（第１
のＧａＰ溶液）と、ｐ型ドーパントである適量のＺｎ
（亜鉛）とＧａＰ多結晶とを含むＧａＰ溶液（第２のＧ
ａＰ溶液）とを用意する。次に、この第１溶液と第２溶
液と複数枚の成長用のＧａＰ単結晶ウェハ（キャリア濃
度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程度）とを液相成長炉にセ
ットし、水素ガス雰囲気中で約９８０℃まで昇温する。
この温度で約６０分間程度保持し、充分にＧａＰ溶液が
飽和状態となった後、第１のＧａＰ溶液を成長用のＧａ
Ｐ単結晶ウェハと接触させ、所定の冷却速度、例えば、
約０．５〜２．０℃／分程度で降温させ、ｎ型ＧａＰ単
結晶基板１上にｎ型ＧａＰバッファ層（ｎ１＝１〜２×
１０17ｃｍ-3程度）２をエピタキシャル成長させる。 【００２０】炉の温度が約９２０℃に下がった時、降温
を一旦止め、水素ガスにＮＨ3（アンモニア）ガスを添
加しつつ、この温度に約３０〜５０分間程度保持する。
ＮＨ3ガスを流し始めると、ｎ型ドーパントＳｉはＮＨ3
との反応により、ＳｉはＧａＰ溶液中から取り去られ、
その結果、ｎ型キャリア濃度は急速に低下する。所定の
降温速度、例えば約０．５〜１．０℃／分程度の所定の
冷却速度により、窒素が添加され且つ低濃度方向へキャ
リア濃度の勾配を持ったｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層３が形成される。ドーパントＳｉが使い尽くされ、カ
ーボン等の残留不純物（バックグラウンド不純物）によ
り、伝導型はｐ型となり、約９２０〜８５０℃程度まで
の徐冷により、窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層（ｐ1＜２×１０16ｃｍ-3）４が形成され
る。このｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層の窒素の含有
濃度は、約１×１０18ｃｍ-3程度である。 【００２１】次に第１のＧａＰ溶液を抜き去り、ｐ型ド
ーパントであるＺｎを含んだ第２のＧａＰ溶液に切り換
え、第２のＧａＰ溶液を窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：
Ｎエピタキシャル層４に接触させ、８３０℃まで所定の
降温速度で徐冷し、その後室温付近まで自然冷却する。
第２のＧａＰ溶液をｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４
に接触させた時、この層の表面をごく僅かメルトバック
してもよいことは勿論である。これにより、窒素が殆ど
添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャル層（キャリ
ア濃度ｐ2＝約１〜３×１０18ｃｍ-3程度）５が形成さ
れる。ここで、窒素が殆ど添加されていないｐ型ＧａＰ
エピタキシャル層と記述したのは、第２溶液が待機中
に、ＮＨ3ガスを流入させることから、何等かの原因で
微量の窒素が混入する可能性があると推察されるためで
ある。しかし、意識的には窒素（Ｎ）を添加しないとこ
は当然である。 【００２２】図１において、１はＧａＰ単結晶基板（キ
ャリア濃度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程度）、２はｎ型
ＧａＰバッファ層（ｎ１＝１〜２×１０17ｃｍ-3程
度）、３は窒素が添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシ
ャル層（ｎ2＝１×１０16ｃｍ-3程度）、４は窒素が添
加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層（ｐ1＜２×
１０16ｃｍ-3）、５は窒素が殆ど添加されていないｐ型
ＧａＰエピタキシャル層（キャリア濃度ｐ2＝約１〜３
×１０18ｃｍ-3程度）５である。また、各エピタキシャ
ル層の厚さは、ｎ型ＧａＰバッファ層２は約３０〜１０
０μｍ程度、ｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層３は約１
〜２０μｍ程度、ｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４は
約５〜２０μｍ程度、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層５は
約１０〜５０μｍ程度である。 【００２３】請求項３の関係において述べると、窒素が
添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４のキャリ
ア濃度は約２×１０16ｃｍ-3未満であることが望まし
い。望ましくは窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層４のキャリア濃度は約０．３〜１×１０16ｃ
ｍ-3程度である。 【００２４】次にこの液相成長したＧａＰウェハの基板
側１を研磨し、エッチングして、厚さを調整し、約２５
０〜３００μｍ程度にする。これに、ｎ側電極６にＡｕ
−Ｓｉ系材料、ｐ側電極７にＡｕ−Ｂｅ系材料を用いて
電極付けを行い、黄緑色系ＧａＰ発光ダイオード（およ
そ２８０μｍ角程度の大きさ）を得る。これを図２に示
す。 【００２５】図３（ａ）に黄緑色系ＧａＰ発光ダイオー
ドの発光スペクトルを示し、スペクトルＡは本発明の一
実施の形態よりなる例であり、スペクトルＢは従来例で
ある。この結果を波長５５５ｎｍと５７０ｎｍとで比較
すると、スペクトルＡは波長５５５ｎｍで強い発光を示
しており、高輝度化と短波長化（緑色化）が達成できた
ことを示している。 【００２６】図３（ｂ）にＧａＰ層の光吸収特性を示
す。従来例のｐ電極側のｐ層はｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキ
シャル層で構成され、多量の窒素（約１×１０18ｃｍ-3
程度）を含有しており、これを曲線Ｃとして図示してい
る。一方、上記の本発明によるｐ電極側のｐ層はｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層で構成され、ほとんど窒素を含有
しておらず、これを曲線Ｄとして図示している。同図に
おいて、本発明による曲線Ｄは従来の曲線Ｃより下（低
い吸収係数）にあり、短波長側の透明度が高いこと示し
ている。その結果、外部出射効率の向上が図れ、又、色
調もより緑色になることを示している。 【００２７】図５は本発明の他の一実施の形態よりなる
黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードの液相エピタキシャル成
長の温度プログラム図である。図４の場合と比較して異
なる点は、第１のＧａＰ溶液及び第２のＧａＰ溶液を用
いる点では同じであるが、第１ＧａＰ溶液による液相エ
ピタキシャル成長と第２ＧａＰ溶液による液相エピタキ
シャル成長との操作を２回に分けて、別々に行う点であ
る。 【００２８】図５（ａ）に示すように、先ず、ｎ型ドー
パントである適量のＳｉ（シリコン）とＧａＰ多結晶と
を含むＧａＰ溶液（第１のＧａＰ溶液）と、ｐ型ドーパ
ントである適量のＺｎ（亜鉛）とＧａＰ多結晶とを含む
ＧａＰ溶液（第２のＧａＰ溶液）とを用意する。次に、
この第１溶液と第２溶液と複数枚の成長用のＧａＰ単結
晶ウェハ（キャリア濃度ｎ＝４〜８×１０17ｃｍ-3程
度）とを液相成長炉にセットし、水素ガス雰囲気中で約
９８０℃まで昇温する。この温度で約６０分間程度保持
し、充分にＧａＰ溶液が飽和状態となった後、第１のＧ
ａＰ溶液を成長用のＧａＰ単結晶ウェハと接触させ、所
定の冷却速度、例えば約０．５〜２．０℃／分程度で降
温させ、ｎ型ＧａＰ単結晶基板１上にｎ型ＧａＰバッフ
ァ層（ｎ１＝１〜２×１０17ｃｍ-3程度）２を成長させ
る。 【００２９】炉の温度が約９２０℃に下がった時、降温
を一旦止め、水素ガスにＮＨ3（アンモニア）ガスを添
加しつつ、この温度に約３０〜５０分間程度保持する。
ＮＨ3ガスを流し始めると、ｎ型ドーパントＳｉはＮＨ3
との反応により、ＳｉはＧａＰ溶液中から取り去られ、
その結果、ｎ型キャリア濃度は急速に低下する。所定の
降温速度、例えば約０．５〜１．０℃／分程度の所定の
冷却速度により、窒素が添加され且つ低濃度方向へキャ
リア濃度の勾配を持ったｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層３が形成される。ドーパントＳｉが使い尽くされ、カ
ーボン等の残留不純物により、伝導型はｐ型となり、約
９２０〜８５０℃程度までの徐冷により、ｐ型ＧａＰ：
Ｎエピタキシャル層（キャリア濃度ｐ1＜２×１０16ｃ
ｍ-3）４が形成される。望ましくは窒素が添加されたｐ
型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層４のキャリア濃度は約
０．３〜１×１０16ｃｍ-3程度である。ｐ型ＧａＰ：Ｎ
エピタキシャル層４の窒素の含有濃度は、約１×１０18
ｃｍ-3程度である。その後、５００℃を経由し室温まで
自然冷却させて、第１のエピタキシャル工程は終了す
る。 【００３０】図５（ｂ）に示すように、第２のエピタキ
シャル工程では、７００℃〜８００℃で未飽和となるｐ
型ドーパント、例えばＺｎを添加したＧａＰ溶液と第１
のエピタキシャル工程で得られたエピタキシャルウェハ
を７００℃〜８００℃に昇温し、次に第１のエピタキシ
ャル工程で得られたエピタキシャルウェハにＧａＰ未飽
和溶液を接触させ、窒素の添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエ
ピタキシャル層４の表面をごく僅かメルトバックさせ
る。その後、徐冷させ窒素が殆ど添加されていないｐ型
ＧａＰエピタキシャル層５が形成される。５は窒素が殆
ど添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャル層（キャ
リア濃度ｐ2＝約１〜３×１０18ｃｍ-3程度）５であ
る。また、各エピタキシャル層の厚さは、ｎ型ＧａＰバ
ッファ層２は約３０〜１００μｍ程度、ｎ型ＧａＰ：Ｎ
エピタキシャル層３は約１〜２０μｍ程度、ｐ型Ｇａ
Ｐ：Ｎエピタキシャル層４は約５〜２０μｍ程度、ｐ型
ＧａＰエピタキシャル層５は約１０〜５０μｍ程度であ
る。 【００３１】図６にこのようにして得られた黄緑色系Ｇ
ａＰ発光ダイオードの光度分布を示す。図６（ａ）は図
４の液相エピタキシャル成長の温度プログラム図（１工
程法、連続成長法）によって得られたものであり、図６
（ｂ）は図５の液相エピタキシャル成長の温度プログラ
ム図（２工程法、分割成長法）によって得られたもので
ある。順方向電流ＩF＝２０ｍＡ（順方向電圧ＶF＝２．
１Ｖ〜２．３Ｖ程度）を流した場合の結果で、図１０に
示される従来例の頻度分布のピークが７ｍｃｄであった
のに対し、図６（ａ）ではティピカル値が１０ｍｃｄ、
図６（ｂ）ではティピカル値が１０ｍｃｄとなり、従来
のティピカル値の７ｍｃｄに比して共に約１．３倍程度
輝度を向上することができた。図６（ａ）に比較して、
図６（ｂ）の光度分布が高光度側に集まり、改善されて
いる要因は結晶品位の低い部分に対して、第２のエピタ
キシャル工程における加熱（室温〜５００℃〜約７００
℃）によるアニール効果により結晶品位が向上したため
と考えられる。 【００３２】 【発明の効果】以上のように、本発明のＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードの素子構造によれば、ｐ−ｎ接合のｐ側領域
は複数のｐ型層より構成され、ｐ型電極に接するｐ層に
はＮ（窒素）を含有しないことを特徴としており、この
構造を用いることにより、発光領域にのみ窒素が添加さ
れ、且つ窓層となるｐ型ＧａＰエピタキシャル層には窒
素を添加していないでのｐ−ｎ接合からの発光に対する
透明度が向上し、外部出射効率を向上することができ
る。 【００３３】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
素子構造によれば、ｐ−ｎ接合近傍のｎ側領域は窒素が
添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層より構成さ
れ、ｐ側領域は窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタ
キシャル層より構成されることを特徴としており、ｐ−
ｎ接合近傍の十分なる窒素（Ｎ）濃度により、高効率の
黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
る。 【００３４】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
素子構造によれば、ｐ−ｎ接合近傍のｐ側領域は窒素が
添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル層より構成さ
れ、且つこの層のキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3未満
であることを特徴としており、低濃度のため、電子及び
正孔のキャリアライフタイムを大きくすることができ、
注入効率の向上により、高効率の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発
光ダイオードを得ることができる。 【００３５】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
製造方法によれば、ｎ型ＧａＰバッファ層、窒素が添加
されたｎ型エピタキシャル層及び窒素が添加されたｐ型
ＧａＰエピタキシャル層を順次形成させる第１のＧａＰ
溶液を用いた液相エピタキシャル工程と、前記窒素が添
加されたｐ型ＧａＰエピタキシャル層をメルトバックさ
せた後、窒素を添加しないｐ型ＧａＰエピタキシャル層
を順次形成させる第２のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程とから成ることを特徴としており、高効率
の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
ると共に、ｐ型ドーパントであるＺｎは蒸気化させずに
添加できるため、次のエピタキシャル工程ヘの影響及び
クリーニングの手間等が省略でき、生産性を向上するこ
とができる。 【００３６】また本発明のＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの
製造方法によれば、第１のＧａＰ溶液を用いた液相エピ
タキシャル工程と第２のＧａＰ溶液を用いた液相エピタ
キシャル工程との間に成長炉を５００℃以下に冷却する
工程を含むことを特徴としており、２回目の昇温のアニ
ール効果により、より高効率の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードを得ることができる。 【００３７】以上の説明による本発明の素子構造及びそ
の製造方法によれば、従来より約１．３倍程度高効率の
黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの素子構造とそのキャリア濃度分
布図である。 【図２】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオード構造断面図である。 【図３】黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードの発光スペクト
ル及びＧａＰ層の光吸収特性図であり、（ａ）は黄緑色
系ＧａＰ発光ダイオードの発光スペクトルを示し、本発
明の発光スペクトルをスペクトルＡとして、また従来例
の発光スペクトルをスペクトルＢとして示し、（ｂ）に
ＧａＰ層の光吸収特性を示し、本発明によるＧａＰ層の
光吸収特性を曲線Ｄとして、また従来例のＧａＰ層の光
吸収特性を曲線Ｃとして示す。 【図４】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシャル成長の温度
プログラム図であり、２液法による１回成長法の場合の
例である。 【図５】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシャル成長の温度
プログラム図であり、２液法による２回成長法の場合の
例である。 【図６】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの光度分布を示す図であり、
（ａ）は図４の液相エピタキシャル成長の温度プログラ
ム図（２液法の１回成長法）の場合の図であり、（ｂ）
は図５の液相エピタキシャル成長の温度プログラム図
（２液法の２回成長法）の場合の図である。 【図７】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図である。 【図８】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図であり、ｎ型エピタキシャル層を２層構造と
したものである。 【図９】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図であり、電極側のｐ型層及びｐ−ｎ接合のｎ
型エピタキシャル層に窒素が添加されている。 【図１０】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード
の光度分布を示す図である。 【符号の説明】 １ ＧａＰ単結晶基板 ２ ｎ型ＧａＰバッファ層（エピタキシャル成長層） ３ 窒素が添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 ４ 窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 ５ 窒素が添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層（ｐ電極側） ６ ｎ側電極 ７ ｐ側電極 １０１ ｎ型ＧａＰ単結晶基板 １０２ ｎ型ＧａＰバッファ層 １０３ 窒素を添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 １０４ 亜鉛と窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキ
シャル層（ｐ電極側） １０５ 結晶性改善のためのｎ型ＧａＰエピタキシャル
層 １０６ 窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層（ｐ−ｎ接合側）
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの素子構造とそのキャリア濃度分
布図である。 【図２】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオード構造断面図である。 【図３】黄緑色系ＧａＰ発光ダイオードの発光スペクト
ル及びＧａＰ層の光吸収特性図であり、（ａ）は黄緑色
系ＧａＰ発光ダイオードの発光スペクトルを示し、本発
明の発光スペクトルをスペクトルＡとして、また従来例
の発光スペクトルをスペクトルＢとして示し、（ｂ）に
ＧａＰ層の光吸収特性を示し、本発明によるＧａＰ層の
光吸収特性を曲線Ｄとして、また従来例のＧａＰ層の光
吸収特性を曲線Ｃとして示す。 【図４】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシャル成長の温度
プログラム図であり、２液法による１回成長法の場合の
例である。 【図５】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの液相エピタキシャル成長の温度
プログラム図であり、２液法による２回成長法の場合の
例である。 【図６】本発明の一実施の形態よりなる黄緑色系Ｇａ
Ｐ：Ｎ発光ダイオードの光度分布を示す図であり、
（ａ）は図４の液相エピタキシャル成長の温度プログラ
ム図（２液法の１回成長法）の場合の図であり、（ｂ）
は図５の液相エピタキシャル成長の温度プログラム図
（２液法の２回成長法）の場合の図である。 【図７】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図である。 【図８】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図であり、ｎ型エピタキシャル層を２層構造と
したものである。 【図９】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード素
子構造の図であり、電極側のｐ型層及びｐ−ｎ接合のｎ
型エピタキシャル層に窒素が添加されている。 【図１０】従来例の黄緑色系ＧａＰ：Ｎ発光ダイオード
の光度分布を示す図である。 【符号の説明】 １ ＧａＰ単結晶基板 ２ ｎ型ＧａＰバッファ層（エピタキシャル成長層） ３ 窒素が添加されたｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 ４ 窒素が添加されたｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 ５ 窒素が添加されていないｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層（ｐ電極側） ６ ｎ側電極 ７ ｐ側電極 １０１ ｎ型ＧａＰ単結晶基板 １０２ ｎ型ＧａＰバッファ層 １０３ 窒素を添加したｎ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層 １０４ 亜鉛と窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキ
シャル層（ｐ電極側） １０５ 結晶性改善のためのｎ型ＧａＰエピタキシャル
層 １０６ 窒素を添加したｐ型ＧａＰ：Ｎエピタキシャル
層（ｐ−ｎ接合側）
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法に
おいて、ｎ型ＧａＰバッファ層、窒素が添加されたｎ型
ＧａＰエピタキシャル層及び窒素が添加されたｐ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層を順次形成させる第１のＧａＰ溶液
を用いた液相エピタキシャル工程と、窒素を添加しない
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層を形成させる第２のＧａＰ
溶液を用いた液相エピタキシャル工程とからなり、第１
のＧａＰ溶液を用いた液相エピタキシャル工程後に、第
２のＧａＰ溶液を用いた液相エピタキシャル工程におい
てアニール効果をもたせるために、５００℃を経由して
室温まで成長炉を冷却し、次いで窒素が添加されたｐ型
ＧａＰエピタキシャル層をメルトバックすることを特徴
とするＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281696A JP3523412B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281696A JP3523412B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法 |
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