JP3785705B2 - りん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード - Google Patents
りん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」）等に用いられるりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体結晶を構成材料とするＬＥＤは表示用素子として現在幅広く用いられており、その中でもIII−Ｖ族化合物半導体はそのほとんどの材料として用いられている。III−Ｖ族化合物半導体は可視光、赤外光の波長に相当するバンドギャップを有するため、発光素子への応用がなされてきた。その中でもＧａＡｓＰはＬＥＤ用として需要は大きい。
【０００３】
従来、ＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）混晶エピタキシャル・ウエハは、発光効率を上げるために、通常のキャリア濃度を得るためのドーパントの他に、アイソエレクトロニックトラップとして窒素（Ｎ）をドープして、ＬＥＤとしての光出力を１０倍程度向上させることが行われている。一般には石英製のリアクタを用いた気相成長法により、Ｎ型の層だけ成長した後に、発光層表面に亜鉛を拡散してｐ型の層を形成してｐｎ接合を形成し、これにより安定にＬＥＤを得るようにしている。
【０００４】
図３にＧａＡｓＰ混晶エピタキシャルウエハの一般的な構造を示す。図においてＧａＰ基板１上に、基板と同一組成のホモ層２、基板と最上層の格子定数の差を緩和し、格子不整合に起因する欠陥を軽減するために組成を連続的に１．０〜ｘ0まで連続的に変化させてなるＧａＡｓ1-xＰx組成グレード層３、ＧａＡｓ1-x0Ｐx0一定組成層４、窒素をドープしたＧａＡｓ1-x0Ｐx0Ｎドープ層５を順次形成した構造からなっている。エピタキシャルウエハの最上層は発光層となり、ＬＥＤの発光波長を得るための一定組成ｘ0をもち、窒素とテルル（Ｔｅ）または硫黄（Ｓ）を所定のキャリア濃度になるようにドープしている。通常は赤色発光（波長６３０ｎｍ）用としては、ｘ0＝約０．６５である。窒素は発光センターとなるアイソエレクトロニックトラップとなるが、電気的には不活性でキャリア濃度には寄与しない。
【０００５】
発光層表面に亜鉛を熱拡散してｐｎ接合を形成する時に、発光層の結晶の完全性が破壊されるのを最小限にとどめ、注入されたキャリアの寿命を長くして高光出力のＬＥＤを得るためには、キャリア濃度を３．５〜８．８×１０15ｃｍ-3にすれば良い（特公昭５８−１５３９）。さらにキャリア濃度を３×１０15ｃｍ-3以下すれば、光出力の向上と長寿命化が同時に実現でき（特開平６−１９６７５６）、さらに発光層以外の層はＬＥＤ化したときの電気抵抗を少なくするために、キャリア濃度が１〜５×１０17ｃｍ-3の高濃度になるようにＴｅやＳをドープすることが知られている。
【０００６】
ＬＥＤの特性として発光出力は最も重要であり、この品質の向上が要求されてきた。ＧａＡｓＰでは、発光出力はこれまで、上述した様に、グレード層を形成することや、発光層のキャリア濃度、窒素濃度を最適化することが行われてきた。
最近の研究の結果、基板のオフアングル方向やその角度にも、光出力が影響することが明らかになってきた。気相成長では一般には低次の面指数をもつ（１００）面などの｛１００｝面群を用いて、さらに成長における結晶表面の原子ステップを故意に形成して成長しやすくするため、わざと数度ずらした面をもつ基板を用いている。その様なジャストの面からのずれの角度をオフアングルといい、例えば、ＧａＡｓＰエピタキシャルウエハの気相成長用のＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ６゜傾いた面を用いることが一般的であった。これによって良好なエピタキシャル成長層表面を得ることができ、また良質な結晶性をもつことができる。なお、エピタキシャル成長した層は基板と同じ面方位を有する。
【０００７】
しかし、不思議なことにせん亜鉛鉱型の結晶構造をもつＧａＰ基板やＧａＡｓ基板のオフアングルの方向、即ち、ジャストの面からのずれの方向は、（１００）面を基準にすると［０１−１］方向、［０１１］方向などの劈開方向と平行または垂直、または［０１０］方向などの劈開方向に４５゜傾いた方向、などに限られていた。
【０００８】
【発明が解決すべき課題】
従来のエピタキシャルウエハでも、これまでの検討の結果、ＬＥＤの発光出力は向上してきているが、ＬＥＤの応用用途が多様化し、屋内外のマトリックス式の表示装置などの需要が増加しているため、これまでの限界まで高められたと考えられてきたＬＥＤの発光出力をさらに向上させるエピタキシャルウエハおよびその様なＬＥＤを提供することが求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、エピタキシャル層の結晶性等と特性は、使用する単結晶基板表面のオフアングルの方向が必ずしもジャストの方向である場合に最良とはならないものと推定し、ＬＥＤの光出力のオフアングル方向への依存性を詳細に検討してみた結果、オフアングルの方向が、ジャストの方向からずれた特定範囲に入る場合に大きな光出力が得られることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
即ち、本発明の要旨は、せん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板上にりん化ひ化ガリウム混晶ＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層を成長してなるエピタキシャルウエハにおいて、該単結晶基板表面の結晶学的な面方位が、
(1)（１００）面から、
［００１］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０１０］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０−１０］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(2)（−１００）面から、
［００１］方向 から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０１０］ 方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(3)（０１０）面から、
［１００］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００１］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００−１］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(4)（０−１０）面から、
［１００］方向 から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００１］方向 から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(5)（００１）面から、
［０１０］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［１００］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［−１００］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
または
(6)（００−１）面から、
［０１０］方向 から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［１００］方向 から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
へ６゜以上１６゜以下傾いていることを特徴とするりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハに存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図４にせん亜鉛鉱型の結晶の面方位を（１００）面を基準にした説明図を示す。従来はせん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板のオフアングル方向は（１００）面を基準にすると［０１−１］方向、［０１１］方向や、［０１０］方向などに限られていた。本発明では単結晶基板表面のオフアングルの方向をその中間の特定範囲とすること、およびオフアングルの傾け角度を最適化することを特徴とする。具体的には、基板表面は、
(1)（１００）面から、
［００１］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０１０］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０−１０］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(2)（−１００）面から、
［００１］方向 から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０１０］ 方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(3)（０１０）面から、
［１００］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００１］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００−１］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(4)（０−１０）面から、
［１００］方向 から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００１］方向 から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(5)（００１）面から、
［０１０］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［１００］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［−１００］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
または
(6)（００−１）面から、
［０１０］方向 から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［１００］方向 から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
へそれぞれ６゜以上１６゜以下傾いた面の何れか一つである。これら(1)〜(6)の方向は、いずれも結晶学的に全く等価である。
【００１２】
なお、図４において、（１００）面を例にとれば、（１００）面から、［０１０］方向から［０１１］方向に４５゜ずれた方向は［０１１］方向と同じであり、［０１０］方向から［０１−１］方向へ４５゜ずれた方向は［０１−１］方向と同じことになる。また、（１００）面上で、［０１０］方向から［０１１］方向にずれることと［００１］方向から［０１１］方向へずれることとは、結晶学的には鏡面対称となるが、原子ステップから見て同質であることは明らかである。
【００１３】
また、さらに高い光出力を得るためには、ずれの角度は１２〜３３゜であることが好ましい。同様に、傾け角度はさらに好ましくは８〜１５゜である。なぜなら高い光出力を得るためには８゜以上であればよく、また後のＬＥＤ加工工程でのＬＥＤ欠け不良が少ないので１５゜以下が好ましいからである。
本発明による高い発光出力実現のメカニズムは詳細不明であるが、次の様に推察される。
【００１４】
従来、通常はＧａＰ基板は、その表面が［０１−１］方向に６゜傾いた角度（オフアングル）をもつ（１００）面である。気相成長に当たっては、良質の結晶性を得るためには、通常基板表面すなわちエピタキシャル成長面にはオフアングルをつけることにより基板表面すなわち成長表面に故意に成長ステップを形成する。これによりエピタキシャル成長面の表面状態が著しく改善される。
【００１５】
エピタキシャル層の結晶性は成長速度に強く依存するが、オフアングルによる面方位の違いは明らかにその品質に強く影響を及ぼす。成長に関する理論は良く研究されているが、エピタキシャル成長方法、エピタキシャル層の種類、基板の種類、エピタキシャルウエハの用途などによって、最良のオフアングル角度および面方位は、おもに実験によって決定されている。
【００１６】
気相成長のメカニズムから、基板表面は出来る限り原子ステップを多くするためにオフアングルを付ければ、成長速度を大きくできると考えられる。原子ステップには気相中から基板表面に拡散したエピタキシャル層の構成原子が、成長面をマイグレーションして原子ステップに到達して、エピタキシャル成長が発生する。ところがＧａＡｓＰエピタキシャル層の成長の場合、大きく分けてＧａのIII族原子とＡｓとＰのＶ族原子の２種類がある。オフアングルの方向に基づく結晶の最大の違いは原子ステップの方向とその密度である。エピタキシャル層はこの基板の面方位をそのまま保存しながら成長する。オフアングルのとり方によってマイグレーションに何らかの差を生じると予想される。
【００１７】
例えばＧａＰ基板で（１００）面から［０１１］方向にオフアングルを付ければIII族すなわちＧａの原子ステップが多く形成され、［０１−１］方向ならＶ族すなわちＰの原子ステップが多く形成される。また［０１０］方向ならＧａとＰの原子ステップが均等に発生することになる。
前述の通り、いずれも原子ステップは一方が支配的か均等になっている。一方、マイグレーションには原子による違いがあると考えれば、これらのうちのいずれかの方向が高出力を与える高品質の結晶を成長するのに最適とは考えにくい。むしろそれらの中間に最適なゾーンがあると考えられる。即ち、本発明における特定のオフアングルおよびその方向を有する単結晶基板表面は、マイグレーションの原子による差をちょうど打ち消す様な最適の原子ステップの差を有することにより、高い光出力を与える高品質の結晶成長を可能としていると考えられる。
【００１８】
本発明のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャル・ウエハおよび発光ダイオードは、その表面の結晶学的面方位が、上記の特定の方向に６〜１６゜傾いている、せん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板上にＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層を成長してなるものである限り、公知の如何なる構造・態様のものも包含し得るが、最大の発光出力を得るには、上述した、図３に示す層構成のエピタキシャル・ウエハとすることが好ましい。
【００１９】
エピタキシャル層は最初にホモ層、グレード層、一定組成層を順次成長させる。ホモ層はなくともよいが、ミスフィット転位の発生の抑制を考えれば１〜５０μｍ以上有することが好ましい。グレード層は連続的に組成を変化させても、複数の階段状に変化させても、またその組み合わせでもよい。グレード層の厚さは５μｍ以上で、好ましくは５〜５０μｍである。一定組成層は組成が０．４５＜ｘ＜１であり、少なくとも窒素がドープされている。一定組成層中に意識的にわずかな組成段差等を設けたりしたも、発光層となる低キャリア濃度部分がｐｎ接合の品質に影響がなければ問題にならない。
【００２０】
また、エピタキシャル層はキャリア濃度とＮドープの有無でも構造を見ることができる。通常はエピタキシャル層表面から一定組成層内に、少なくとも８μｍ以上、好ましくは１０〜４０μｍにわたってＮがドープされ、かつキャリア濃度が９×１０15ｃｍ-3以下、好ましくは０．５〜９×１０15ｃｍ-3の低キャリア濃度になるようにｎ型ドーパントをドープする。窒素ドープはこの低キャリアの部分範囲以外にわたっても問題ない。これ以外のエピタキシャル層は高キャリア濃度にドープされる。とくにホモ層を除くＧａＡｓＰ層部分は３元混晶であるため結晶欠陥が多く、比抵抗が高くなり易い。エピタキシャル層の比抵抗が高くなりすぎるとＬＥＤの順方向電圧が高くなり不良を生じる。そのため低キャリア濃度部分（とホモ層）以外においては、少なくとも低キャリア濃度部分よりも高く、好ましくは０．５×１０17ｃｍ-3以上の高キャリア濃度にドープし、平均で２〜２０×１０17ｃｍ-3にドープする。
【００２１】
ＬＥＤとして加工する時は、エピタキシャル層表面に亜鉛を封管法で拡散して、ｐ層を形成して、ｐｎ接合を作ることが一般的である。拡散深さは２〜１５μｍ、好ましくは４〜１１μｍである。
ｐ層の形成は拡散法によることが一般的であるが、気相成長中の最後に、有機金属ガス、例えばジエチル亜鉛（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を導入することで、エピタキシャル成長中に形成してもよい。
【００２２】
なお、エピタキシャル成長法はハロゲン輸送法、とくにハイドライド法が量産性とエピタキシャルウエハの品質の良さのため好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施例により限定されるものではない。
（実施例、参考例および比較例）
ＧａＰ基板は、硫黄（Ｓ）が４．５〜５．５×１０17ｃｍ-3添加され、下記の(1)から(4)の面方位をもつものを同時にエピタキシャル成長した。
【００２４】
(1)（１００）面から［０１０］方向より［０１−１］方向へ１８゜、２７゜、３６゜、４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（比較例）
(2)（１００）面から［０１０］方向より［０１１］方向へ９゜、１８゜、２７゜、３６゜、４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（実施例；４５°のみ比較例）、
(3)（１００）面から［０１０］方向へ７．３゜、８．４゜、１０．０゜、１１．９゜、１４．８゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（参考例）
(4)（１００）面から［０１−１］方向へ６゜傾いたＧａＰ基板、即ち、従来一般的に用いられてきたＧａＡｓ基板を１枚（比較例）
これらの１５枚を同時にホルダー上に配置した。
なお、上記の中で
ａ．（１００）面から［０１０］方向より［０１−１］方向へ４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ１０゜傾いたＧａＰ基板と同じである。
【００２５】
ｂ．（１００）面から［０１０］方向より［０１１］方向へ４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ１０゜傾いたＧａＰ基板と同じである。また、上記面方位は結晶学的に等価な他の面でも同じである。上記(4)の基板は従来用いられてきたものである。
エピタキシャル成長用ガス組成はＡｓＨ3−ＰＨ3−ＨＣｌ−Ｇａ−Ｈ2系、いわゆる、ハイドライド輸送法を用いた。ｎ型ドーパントガスとしてはジエチルテルル（（Ｃ2Ｈ5）2Ｔｅ）、窒素ドープガスとしてはアンモニア（ＮＨ3）を用いた。
【００２６】
石英製リアクタを用いて、図３に示す層構成を有する、発光ピーク波長６３０ｎｍの赤色発光ダイオード用りん化ひ化ガリウムエピタキシャルウエハＧａＡｓ1-xＰx（一定組成層のｘ＝０．６５）の気相成長を開始した。層１から層３までキャリア濃度が２〜８×１０17ｃｍ-3になるように供給し、層４はキャリア濃度が１〜４×１０15ｃｍ-3になるようにｎ型ドーパントガスを供給し、かつアンモニアを供給して窒素をドープした。
【００２７】
エピタキシャル膜の第１、第２、第３、第４のエピタキシャル層の膜厚はそれぞれ４μｍ、２２μｍ、７μｍ、１９μｍで、第４のエピタキシャル層のキャリア濃度はエピタキシャル層表面に金属電極を蒸着してショトキーバリアダイオードを作製してＣＶ法により測定して、１．５×１０15ｃｍ-3であった。第１から第３の層のキャリア濃度はエピタキシャル層をその表面より約１゜の角度で斜めに研磨して、同様にショトキーバリアダイオード作製して、ＣＶ法で測定した。第２、第３の層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3以上で、平均は５×１０17ｃｍ-3であった。
【００２８】
次に、ＺｎＡｓ2を拡散源としてｐ型不純物であるＺｎと何もコーティングしないエピタキシャルウエハを石英アンプル内に封管させて、７６０゜Ｃの温度で拡散させて表面から４μｍの深さにｐｎ接合を形成し、所定のＬＥＤ工程を行なってＬＥＤを作製し、光出力を測定した結果を図１および図２に示す。図１の実線で結んだ各点は、上記(1)および(2)の基板から製造されたＬＥＤについて、ずれ角度と光出力の関係を示し、図１の左端に示された実線で結ばれていない単独の点は、上記(4)の基板、即ち、従来一般的に使用されている基板から製造されたＬＥＤの光出力を比較のために示したものである。図２は、上記(3)の基板から製造されたＬＥＤについてずれ角度と光出力の関係を示す。
【００２９】
図１から、ずれの角度は［０１１］方向にずれる方が、ずれ角度８〜３７゜になると光出力が、通常品に比較して約３５％向上し、１２〜３３゜ずれると光出力が約５０％以上、最高で１２０％向上するのでさらに好ましい。ずれの角度が４５゜の場合、オフアングル方向は［０１１］方向と同じであるが、この方向にずれたとき光出力は反対方向に比べ高くなっている。逆に［０１−１］方向にずれると、光出力は次第に減少し、最終的に［０１−１］方向になれば、約４０％減少してしまう。
【００３０】
図２から［０１０］方向へ傾けた場合、その角度を６〜１６゜で高い光出力が得られることがわかる。さらに好ましくは８〜１５゜とすることで、さらに高い光出力が得られている。
すなわち、［０１１］方向にずれる方が光出力は高く、そのずれの角度は８〜３７゜であり、好ましくは１２〜３３゜である。また傾け角度は、６〜１６゜であればよく、さらに好ましくは８〜１５゜とすることで、さらに高い光出力が得られる。
【００３１】
なお、上記実施例、参考例では赤色発光ＬＥＤ（発光波長６３０ｎｍ ｘ＝０．６５）用のみを示したが、黄色発光ＬＥＤ（（発光波長５９０ｎｍ ｘ＝０．９）から、さらに長波長の赤色発光ＬＥＤ（発光波長６５０ｎｍ ｘ＝０．５５）用でも、効果は同じである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、従来のエピタキシャルウエハに対して光出力のさらなる向上が実現できる。光出力の向上は３５％以上にもおよび、可視光のＬＥＤ用途には応用範囲が格段に広がる。基板のオフアングル方向の仕様を変えるという簡便な構成で、エピタキシャル成長工程の大幅な変更もなく、確実に光出力の向上が実現できるので、多大な工業的価値を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願実施例および比較例の発光ダイオードのすれ角度と光出力の関係を示すグラフである。図中０°は[010]方向のことであり、正のずれ角度は[011]方向へのずれ角度、負のずれ角度は[01-1]方向へのずれ角度を示す。
【図２】本願参考例の発光ダイオードの傾け角度と光出力の関係を示すグラフである。
【図３】一般的なＧａＡｓＰ／ＧａＰエピタキシャル・ウエハの層構成の説明図である。
【図４】せん亜鉛鉱型結晶の面方位の説明図である。図中θは[010]方向からの[011]方向へのずれ角度である。
【符号の説明】
１．ＧａＰホモ層 ２．ＧａＡｓ1-xＰxグレード層 ３．ＧａＡｓ1-x0Ｐx0一定組成層 ４．ＧａＡｓ1-x0Ｐx0Ｎドープ一定組成層 ５．ＧａＰ基板 ６．高キャリア濃度層 ７．低キャリア濃度層
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」）等に用いられるりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体結晶を構成材料とするＬＥＤは表示用素子として現在幅広く用いられており、その中でもIII−Ｖ族化合物半導体はそのほとんどの材料として用いられている。III−Ｖ族化合物半導体は可視光、赤外光の波長に相当するバンドギャップを有するため、発光素子への応用がなされてきた。その中でもＧａＡｓＰはＬＥＤ用として需要は大きい。
【０００３】
従来、ＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）混晶エピタキシャル・ウエハは、発光効率を上げるために、通常のキャリア濃度を得るためのドーパントの他に、アイソエレクトロニックトラップとして窒素（Ｎ）をドープして、ＬＥＤとしての光出力を１０倍程度向上させることが行われている。一般には石英製のリアクタを用いた気相成長法により、Ｎ型の層だけ成長した後に、発光層表面に亜鉛を拡散してｐ型の層を形成してｐｎ接合を形成し、これにより安定にＬＥＤを得るようにしている。
【０００４】
図３にＧａＡｓＰ混晶エピタキシャルウエハの一般的な構造を示す。図においてＧａＰ基板１上に、基板と同一組成のホモ層２、基板と最上層の格子定数の差を緩和し、格子不整合に起因する欠陥を軽減するために組成を連続的に１．０〜ｘ0まで連続的に変化させてなるＧａＡｓ1-xＰx組成グレード層３、ＧａＡｓ1-x0Ｐx0一定組成層４、窒素をドープしたＧａＡｓ1-x0Ｐx0Ｎドープ層５を順次形成した構造からなっている。エピタキシャルウエハの最上層は発光層となり、ＬＥＤの発光波長を得るための一定組成ｘ0をもち、窒素とテルル（Ｔｅ）または硫黄（Ｓ）を所定のキャリア濃度になるようにドープしている。通常は赤色発光（波長６３０ｎｍ）用としては、ｘ0＝約０．６５である。窒素は発光センターとなるアイソエレクトロニックトラップとなるが、電気的には不活性でキャリア濃度には寄与しない。
【０００５】
発光層表面に亜鉛を熱拡散してｐｎ接合を形成する時に、発光層の結晶の完全性が破壊されるのを最小限にとどめ、注入されたキャリアの寿命を長くして高光出力のＬＥＤを得るためには、キャリア濃度を３．５〜８．８×１０15ｃｍ-3にすれば良い（特公昭５８−１５３９）。さらにキャリア濃度を３×１０15ｃｍ-3以下すれば、光出力の向上と長寿命化が同時に実現でき（特開平６−１９６７５６）、さらに発光層以外の層はＬＥＤ化したときの電気抵抗を少なくするために、キャリア濃度が１〜５×１０17ｃｍ-3の高濃度になるようにＴｅやＳをドープすることが知られている。
【０００６】
ＬＥＤの特性として発光出力は最も重要であり、この品質の向上が要求されてきた。ＧａＡｓＰでは、発光出力はこれまで、上述した様に、グレード層を形成することや、発光層のキャリア濃度、窒素濃度を最適化することが行われてきた。
最近の研究の結果、基板のオフアングル方向やその角度にも、光出力が影響することが明らかになってきた。気相成長では一般には低次の面指数をもつ（１００）面などの｛１００｝面群を用いて、さらに成長における結晶表面の原子ステップを故意に形成して成長しやすくするため、わざと数度ずらした面をもつ基板を用いている。その様なジャストの面からのずれの角度をオフアングルといい、例えば、ＧａＡｓＰエピタキシャルウエハの気相成長用のＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ６゜傾いた面を用いることが一般的であった。これによって良好なエピタキシャル成長層表面を得ることができ、また良質な結晶性をもつことができる。なお、エピタキシャル成長した層は基板と同じ面方位を有する。
【０００７】
しかし、不思議なことにせん亜鉛鉱型の結晶構造をもつＧａＰ基板やＧａＡｓ基板のオフアングルの方向、即ち、ジャストの面からのずれの方向は、（１００）面を基準にすると［０１−１］方向、［０１１］方向などの劈開方向と平行または垂直、または［０１０］方向などの劈開方向に４５゜傾いた方向、などに限られていた。
【０００８】
【発明が解決すべき課題】
従来のエピタキシャルウエハでも、これまでの検討の結果、ＬＥＤの発光出力は向上してきているが、ＬＥＤの応用用途が多様化し、屋内外のマトリックス式の表示装置などの需要が増加しているため、これまでの限界まで高められたと考えられてきたＬＥＤの発光出力をさらに向上させるエピタキシャルウエハおよびその様なＬＥＤを提供することが求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、エピタキシャル層の結晶性等と特性は、使用する単結晶基板表面のオフアングルの方向が必ずしもジャストの方向である場合に最良とはならないものと推定し、ＬＥＤの光出力のオフアングル方向への依存性を詳細に検討してみた結果、オフアングルの方向が、ジャストの方向からずれた特定範囲に入る場合に大きな光出力が得られることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
即ち、本発明の要旨は、せん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板上にりん化ひ化ガリウム混晶ＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層を成長してなるエピタキシャルウエハにおいて、該単結晶基板表面の結晶学的な面方位が、
(1)（１００）面から、
［００１］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０１０］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０−１０］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(2)（−１００）面から、
［００１］方向 から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０１０］ 方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(3)（０１０）面から、
［１００］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００１］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００−１］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(4)（０−１０）面から、
［１００］方向 から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００１］方向 から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(5)（００１）面から、
［０１０］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［１００］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［−１００］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
または
(6)（００−１）面から、
［０１０］方向 から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［１００］方向 から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
へ６゜以上１６゜以下傾いていることを特徴とするりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハに存する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図４にせん亜鉛鉱型の結晶の面方位を（１００）面を基準にした説明図を示す。従来はせん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板のオフアングル方向は（１００）面を基準にすると［０１−１］方向、［０１１］方向や、［０１０］方向などに限られていた。本発明では単結晶基板表面のオフアングルの方向をその中間の特定範囲とすること、およびオフアングルの傾け角度を最適化することを特徴とする。具体的には、基板表面は、
(1)（１００）面から、
［００１］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０１０］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０−１０］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(2)（−１００）面から、
［００１］方向 から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０１０］ 方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(3)（０１０）面から、
［１００］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００１］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００−１］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(4)（０−１０）面から、
［１００］方向 から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００１］方向 から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(5)（００１）面から、
［０１０］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［１００］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［−１００］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
または
(6)（００−１）面から、
［０１０］方向 から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［１００］方向 から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
へそれぞれ６゜以上１６゜以下傾いた面の何れか一つである。これら(1)〜(6)の方向は、いずれも結晶学的に全く等価である。
【００１２】
なお、図４において、（１００）面を例にとれば、（１００）面から、［０１０］方向から［０１１］方向に４５゜ずれた方向は［０１１］方向と同じであり、［０１０］方向から［０１−１］方向へ４５゜ずれた方向は［０１−１］方向と同じことになる。また、（１００）面上で、［０１０］方向から［０１１］方向にずれることと［００１］方向から［０１１］方向へずれることとは、結晶学的には鏡面対称となるが、原子ステップから見て同質であることは明らかである。
【００１３】
また、さらに高い光出力を得るためには、ずれの角度は１２〜３３゜であることが好ましい。同様に、傾け角度はさらに好ましくは８〜１５゜である。なぜなら高い光出力を得るためには８゜以上であればよく、また後のＬＥＤ加工工程でのＬＥＤ欠け不良が少ないので１５゜以下が好ましいからである。
本発明による高い発光出力実現のメカニズムは詳細不明であるが、次の様に推察される。
【００１４】
従来、通常はＧａＰ基板は、その表面が［０１−１］方向に６゜傾いた角度（オフアングル）をもつ（１００）面である。気相成長に当たっては、良質の結晶性を得るためには、通常基板表面すなわちエピタキシャル成長面にはオフアングルをつけることにより基板表面すなわち成長表面に故意に成長ステップを形成する。これによりエピタキシャル成長面の表面状態が著しく改善される。
【００１５】
エピタキシャル層の結晶性は成長速度に強く依存するが、オフアングルによる面方位の違いは明らかにその品質に強く影響を及ぼす。成長に関する理論は良く研究されているが、エピタキシャル成長方法、エピタキシャル層の種類、基板の種類、エピタキシャルウエハの用途などによって、最良のオフアングル角度および面方位は、おもに実験によって決定されている。
【００１６】
気相成長のメカニズムから、基板表面は出来る限り原子ステップを多くするためにオフアングルを付ければ、成長速度を大きくできると考えられる。原子ステップには気相中から基板表面に拡散したエピタキシャル層の構成原子が、成長面をマイグレーションして原子ステップに到達して、エピタキシャル成長が発生する。ところがＧａＡｓＰエピタキシャル層の成長の場合、大きく分けてＧａのIII族原子とＡｓとＰのＶ族原子の２種類がある。オフアングルの方向に基づく結晶の最大の違いは原子ステップの方向とその密度である。エピタキシャル層はこの基板の面方位をそのまま保存しながら成長する。オフアングルのとり方によってマイグレーションに何らかの差を生じると予想される。
【００１７】
例えばＧａＰ基板で（１００）面から［０１１］方向にオフアングルを付ければIII族すなわちＧａの原子ステップが多く形成され、［０１−１］方向ならＶ族すなわちＰの原子ステップが多く形成される。また［０１０］方向ならＧａとＰの原子ステップが均等に発生することになる。
前述の通り、いずれも原子ステップは一方が支配的か均等になっている。一方、マイグレーションには原子による違いがあると考えれば、これらのうちのいずれかの方向が高出力を与える高品質の結晶を成長するのに最適とは考えにくい。むしろそれらの中間に最適なゾーンがあると考えられる。即ち、本発明における特定のオフアングルおよびその方向を有する単結晶基板表面は、マイグレーションの原子による差をちょうど打ち消す様な最適の原子ステップの差を有することにより、高い光出力を与える高品質の結晶成長を可能としていると考えられる。
【００１８】
本発明のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャル・ウエハおよび発光ダイオードは、その表面の結晶学的面方位が、上記の特定の方向に６〜１６゜傾いている、せん亜鉛鉱型の結晶構造を有する単結晶基板上にＧａＡｓ1-xＰx（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層を成長してなるものである限り、公知の如何なる構造・態様のものも包含し得るが、最大の発光出力を得るには、上述した、図３に示す層構成のエピタキシャル・ウエハとすることが好ましい。
【００１９】
エピタキシャル層は最初にホモ層、グレード層、一定組成層を順次成長させる。ホモ層はなくともよいが、ミスフィット転位の発生の抑制を考えれば１〜５０μｍ以上有することが好ましい。グレード層は連続的に組成を変化させても、複数の階段状に変化させても、またその組み合わせでもよい。グレード層の厚さは５μｍ以上で、好ましくは５〜５０μｍである。一定組成層は組成が０．４５＜ｘ＜１であり、少なくとも窒素がドープされている。一定組成層中に意識的にわずかな組成段差等を設けたりしたも、発光層となる低キャリア濃度部分がｐｎ接合の品質に影響がなければ問題にならない。
【００２０】
また、エピタキシャル層はキャリア濃度とＮドープの有無でも構造を見ることができる。通常はエピタキシャル層表面から一定組成層内に、少なくとも８μｍ以上、好ましくは１０〜４０μｍにわたってＮがドープされ、かつキャリア濃度が９×１０15ｃｍ-3以下、好ましくは０．５〜９×１０15ｃｍ-3の低キャリア濃度になるようにｎ型ドーパントをドープする。窒素ドープはこの低キャリアの部分範囲以外にわたっても問題ない。これ以外のエピタキシャル層は高キャリア濃度にドープされる。とくにホモ層を除くＧａＡｓＰ層部分は３元混晶であるため結晶欠陥が多く、比抵抗が高くなり易い。エピタキシャル層の比抵抗が高くなりすぎるとＬＥＤの順方向電圧が高くなり不良を生じる。そのため低キャリア濃度部分（とホモ層）以外においては、少なくとも低キャリア濃度部分よりも高く、好ましくは０．５×１０17ｃｍ-3以上の高キャリア濃度にドープし、平均で２〜２０×１０17ｃｍ-3にドープする。
【００２１】
ＬＥＤとして加工する時は、エピタキシャル層表面に亜鉛を封管法で拡散して、ｐ層を形成して、ｐｎ接合を作ることが一般的である。拡散深さは２〜１５μｍ、好ましくは４〜１１μｍである。
ｐ層の形成は拡散法によることが一般的であるが、気相成長中の最後に、有機金属ガス、例えばジエチル亜鉛（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を導入することで、エピタキシャル成長中に形成してもよい。
【００２２】
なお、エピタキシャル成長法はハロゲン輸送法、とくにハイドライド法が量産性とエピタキシャルウエハの品質の良さのため好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施例により限定されるものではない。
（実施例、参考例および比較例）
ＧａＰ基板は、硫黄（Ｓ）が４．５〜５．５×１０17ｃｍ-3添加され、下記の(1)から(4)の面方位をもつものを同時にエピタキシャル成長した。
【００２４】
(1)（１００）面から［０１０］方向より［０１−１］方向へ１８゜、２７゜、３６゜、４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（比較例）
(2)（１００）面から［０１０］方向より［０１１］方向へ９゜、１８゜、２７゜、３６゜、４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（実施例；４５°のみ比較例）、
(3)（１００）面から［０１０］方向へ７．３゜、８．４゜、１０．０゜、１１．９゜、１４．８゜傾いたＧａＰ基板を各１枚（参考例）
(4)（１００）面から［０１−１］方向へ６゜傾いたＧａＰ基板、即ち、従来一般的に用いられてきたＧａＡｓ基板を１枚（比較例）
これらの１５枚を同時にホルダー上に配置した。
なお、上記の中で
ａ．（１００）面から［０１０］方向より［０１−１］方向へ４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ１０゜傾いたＧａＰ基板と同じである。
【００２５】
ｂ．（１００）面から［０１０］方向より［０１１］方向へ４５゜ずれて１０゜傾いたＧａＰ基板は、（１００）面から［０１−１］方向へ１０゜傾いたＧａＰ基板と同じである。また、上記面方位は結晶学的に等価な他の面でも同じである。上記(4)の基板は従来用いられてきたものである。
エピタキシャル成長用ガス組成はＡｓＨ3−ＰＨ3−ＨＣｌ−Ｇａ−Ｈ2系、いわゆる、ハイドライド輸送法を用いた。ｎ型ドーパントガスとしてはジエチルテルル（（Ｃ2Ｈ5）2Ｔｅ）、窒素ドープガスとしてはアンモニア（ＮＨ3）を用いた。
【００２６】
石英製リアクタを用いて、図３に示す層構成を有する、発光ピーク波長６３０ｎｍの赤色発光ダイオード用りん化ひ化ガリウムエピタキシャルウエハＧａＡｓ1-xＰx（一定組成層のｘ＝０．６５）の気相成長を開始した。層１から層３までキャリア濃度が２〜８×１０17ｃｍ-3になるように供給し、層４はキャリア濃度が１〜４×１０15ｃｍ-3になるようにｎ型ドーパントガスを供給し、かつアンモニアを供給して窒素をドープした。
【００２７】
エピタキシャル膜の第１、第２、第３、第４のエピタキシャル層の膜厚はそれぞれ４μｍ、２２μｍ、７μｍ、１９μｍで、第４のエピタキシャル層のキャリア濃度はエピタキシャル層表面に金属電極を蒸着してショトキーバリアダイオードを作製してＣＶ法により測定して、１．５×１０15ｃｍ-3であった。第１から第３の層のキャリア濃度はエピタキシャル層をその表面より約１゜の角度で斜めに研磨して、同様にショトキーバリアダイオード作製して、ＣＶ法で測定した。第２、第３の層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3以上で、平均は５×１０17ｃｍ-3であった。
【００２８】
次に、ＺｎＡｓ2を拡散源としてｐ型不純物であるＺｎと何もコーティングしないエピタキシャルウエハを石英アンプル内に封管させて、７６０゜Ｃの温度で拡散させて表面から４μｍの深さにｐｎ接合を形成し、所定のＬＥＤ工程を行なってＬＥＤを作製し、光出力を測定した結果を図１および図２に示す。図１の実線で結んだ各点は、上記(1)および(2)の基板から製造されたＬＥＤについて、ずれ角度と光出力の関係を示し、図１の左端に示された実線で結ばれていない単独の点は、上記(4)の基板、即ち、従来一般的に使用されている基板から製造されたＬＥＤの光出力を比較のために示したものである。図２は、上記(3)の基板から製造されたＬＥＤについてずれ角度と光出力の関係を示す。
【００２９】
図１から、ずれの角度は［０１１］方向にずれる方が、ずれ角度８〜３７゜になると光出力が、通常品に比較して約３５％向上し、１２〜３３゜ずれると光出力が約５０％以上、最高で１２０％向上するのでさらに好ましい。ずれの角度が４５゜の場合、オフアングル方向は［０１１］方向と同じであるが、この方向にずれたとき光出力は反対方向に比べ高くなっている。逆に［０１−１］方向にずれると、光出力は次第に減少し、最終的に［０１−１］方向になれば、約４０％減少してしまう。
【００３０】
図２から［０１０］方向へ傾けた場合、その角度を６〜１６゜で高い光出力が得られることがわかる。さらに好ましくは８〜１５゜とすることで、さらに高い光出力が得られている。
すなわち、［０１１］方向にずれる方が光出力は高く、そのずれの角度は８〜３７゜であり、好ましくは１２〜３３゜である。また傾け角度は、６〜１６゜であればよく、さらに好ましくは８〜１５゜とすることで、さらに高い光出力が得られる。
【００３１】
なお、上記実施例、参考例では赤色発光ＬＥＤ（発光波長６３０ｎｍ ｘ＝０．６５）用のみを示したが、黄色発光ＬＥＤ（（発光波長５９０ｎｍ ｘ＝０．９）から、さらに長波長の赤色発光ＬＥＤ（発光波長６５０ｎｍ ｘ＝０．５５）用でも、効果は同じである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、従来のエピタキシャルウエハに対して光出力のさらなる向上が実現できる。光出力の向上は３５％以上にもおよび、可視光のＬＥＤ用途には応用範囲が格段に広がる。基板のオフアングル方向の仕様を変えるという簡便な構成で、エピタキシャル成長工程の大幅な変更もなく、確実に光出力の向上が実現できるので、多大な工業的価値を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願実施例および比較例の発光ダイオードのすれ角度と光出力の関係を示すグラフである。図中０°は[010]方向のことであり、正のずれ角度は[011]方向へのずれ角度、負のずれ角度は[01-1]方向へのずれ角度を示す。
【図２】本願参考例の発光ダイオードの傾け角度と光出力の関係を示すグラフである。
【図３】一般的なＧａＡｓＰ／ＧａＰエピタキシャル・ウエハの層構成の説明図である。
【図４】せん亜鉛鉱型結晶の面方位の説明図である。図中θは[010]方向からの[011]方向へのずれ角度である。
【符号の説明】
１．ＧａＰホモ層 ２．ＧａＡｓ1-xＰxグレード層 ３．ＧａＡｓ1-x0Ｐx0一定組成層 ４．ＧａＡｓ1-x0Ｐx0Ｎドープ一定組成層 ５．ＧａＰ基板 ６．高キャリア濃度層 ７．低キャリア濃度層
Claims (7)
- りん化ガリウム（ＧａＰ）単結晶基板上にりん化ひ化ガリウム混晶ＧａＡｓ１−ｘＰｘ（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層を成長してなるエピタキシャルウエハにおいて、該単結晶基板表面の結晶学的な面方位が、
(1)（１００）面から、
［００１］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０１０］方向 から［０１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０−１０］方向から［０−１−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(2)（−１００）面から、
［００１］方向 から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［０−１１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［０１０］ 方向から［０１−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(3)（０１０）面から、
［１００］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００１］方向 から［１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００−１］方向から［−１０−１］方向へ８〜３７゜ずれた方向、
(4)（０−１０）面から、
［１００］方向 から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［００−１］方向から［１０−１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［００１］方向 から［−１０１］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
(5)（００１）面から、
［０１０］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［１００］ 方向から［１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［−１００］方向から［−１−１０］方向へ８〜３７゜ずれた方向
または
(6)（００−１）面から、
［０１０］方向 から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［−１００］方向から［−１１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向、
［０−１０］方向から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
もしくは［１００］方向 から［１−１０］方向へ ８〜３７゜ずれた方向
へ６゜以上１６゜以下傾いていることを特徴とするりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。 - 方向ずれ角度が１２゜以上３３゜以下であることを特徴とする請求項１に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。
- 単結晶基板の表面の傾きの角度が８゜以上１５゜以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。
- りん化ひ化ガリウム混晶ＧａＡｓ１−ｘＰｘ（０．４５＜ｘ＜１）エピタキシャル層としてグレード層および一定組成層を有し、少なくとも一定組成層には窒素がドープされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。
- 窒素をドープした層にはキャリア濃度が９×１０１５ｃｍ−３以下である部分を、厚さ８μｍ以上、有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。
- 窒素をドープした層にはキャリア濃度が０．５〜９×１０１５ｃｍ−３である部分を、厚さ１０〜４０μｍ有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項 に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハ。
- 請求項１から６項のいずれか一項に記載のりん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハから作製されることを特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31170296A JP3785705B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | りん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31170296A JP3785705B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | りん化ひ化ガリウム混晶エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード |
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| JPH10154643A JPH10154643A (ja) | 1998-06-09 |
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1996
- 1996-11-22 JP JP31170296A patent/JP3785705B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH10154643A (ja) | 1998-06-09 |
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