JPH01187883A - 高輝度ｌｅｄ用エピタキシャル基板及びその製造方法 - Google Patents

高輝度ｌｅｄ用エピタキシャル基板及びその製造方法

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JPH01187883A
JPH01187883A JP63012355A JP1235588A JPH01187883A JP H01187883 A JPH01187883 A JP H01187883A JP 63012355 A JP63012355 A JP 63012355A JP 1235588 A JP1235588 A JP 1235588A JP H01187883 A JPH01187883 A JP H01187883A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相成長法（Ｍ　ＯＣＶ　Ｄ法、ＭＢＥ法）、
及び液相成長法（ＬＰＥ法）の併用により製作されるダ
ブルヘテロ構造を有する高輝度ＬＥＤ用エピタキシャル
基板及びその製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、例えば赤色発光高輝度ＬＥＤ用基板をエピタキシ
ャル成長させるのに、まずＰ型ＧａＡｓ基板（（１００
）面〕上にＰクラッド層として、ＬＰＥ法によりＡ　Ｉ
Ｉ　６．７５　Ｇ　ａ　Ｏ，！Ｓ　Ａ　３層を２００μ
ｍ（ｐ型）形成した後、Ｐアクティブ層としてＡ　１２
６．３ＳＧ　ａ　ｏ、　ａｓＡ　３層を２〜３μｍ（ｐ
型）形成し、次いでｎクラッド層としてＴｅドープＡｎ
ｏ、ｖｓＧ　ａ　ｏ、ｚｓＡ　ｓ層を５０．ｃｒｍ（ｎ
型）を形成する。続いてＧａＡｓ基板選択性エッチャン
ト（例えば、ＮＨａ　ＯＨ：　Ｈ２０ｔ　＝　１　：　
７）を用いて光吸収性ＧａＡｓ基板を除去して高輝度Ｌ
ＥＤチップを得ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら　■、ＰＥ法は成長速度が大きいため厚い
層を形成するのに適しているが、厚みやキャリア濃度の
制御が難しく、そのためＬＰＥ法のみでダブルヘテロ構
造のエピタキシャル基板を製作するとアクティブ層形成
時にウェハー面内で厚みやキャリア濃度のバラツキが発
生しやすく、安　　′定した輝度を得ることができなか
った。
また、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法のみで機械的な強度もあ
る厚い混晶基板（約２００μｍ程度）を成長させようと
するのは長時間かかり、しかもそのコストが高くなるた
め現実的ではない。
本発明はＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法のエピタキシャル成
長層の層厚及びキャリア濃度の制御性の良い点とＬＰＥ
法の成長速度が大きい点の２つの利点を組み合わせるこ
とにより、低コストでしかも高品質・高均一なエピタキ
シャル基板を短時間に製造することのできる高輝度ＬＥ
Ｄ用エピタキシャル基板及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
現在、高輝度ＬＥＤ基板のエピタキシャル成長は、主に
ＡｌＧａＡｓ系のものが広く行なわれているが、そのほ
とんどのものは、ＬＰＥ法によっている。このＬＰＥ法
は成長速度が大きいので、厚い層の形成には有利である
。高輝度化するためには、ダブルヘテロ構造をとること
が効果的であるが、ＬＰＥ法では層厚をコントロールす
るのがかなり困難である。
一方、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法はエピタキシャル層
厚をウェハー面内で均一に正確にコントロールすること
、及びキャリア濃度をコントロールすることは容易なた
め高輝度ＬＥＤ基板のエピタキシャル成長方法としては
有利である。
しかし多くの場合、エピタキシャル成長用の基板として
はＧａＡｓ基板が使われることから、さらに高輝度なも
のを得ようとする場合は、可視光を吸収する性質のある
基板（Ｑ　ａ　Ａ　ｓ　）は、除去する必要がある。し
たがって機械的な強度を持たせるために、ＭＯＣＶＤ法
またはＭＢＥ法のみで厚い混晶基板（約２００μｍ程度
）を成長させようとするのは、長時間かかり、そのコス
トが高くなるため現実的ではない。
本発明においては、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法のエピタ
キシャル成長層のＮ厚およびキャリア濃度の制御性の良
い点とＬ　Ｐ　Ｅ法の成長速度が大きい点の２つの利点
を組み合わせたものであり、第１図（イ）に示すように
化合物半導体基板１上に気相成長法により、ｎ゛コンタ
クト層２ｎクラッド層３、ｐアクティブＪ！４、ｎクラ
ッド層５、酸化防止層６を形成してダブルヘテロ構造を
形成し、次に第１図（ロ）に示すように酸化防止層（メ
ルトバンクにより除去される）上に液相成長法により厚
いエピタキシャル層７を形成し、その後発光波長に対し
て吸収の大きい化合物半導体基板を除去することにより
、大幅に低コスト化を可能としたものである。
〔作用〕 ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法は、混晶比および膜厚の制
御性がよいので化合物半導体基板上にダブルヘテロ構造
のエピタキシャル層を形成する際の再現性、均一性が高
く、また、成長過程が非熱平衡状態の下で行なわれるた
め不純物のドーピング量も１０”ｃｊＡ以上と高くとれ
るため電極のコンタクト層を形成する上で有利である。
一方、ＬＰＥ法は、徐冷法にてメルト中に溶解していた
ものが基板上にエピタキシャル成長し、その成長速度が
大きいので、−層高矧度化を図るために化合物半導体基
板を除去した場合の基板形成に通している。この液層成
長により酸化膜防止層はメルトの不飽和度を高めること
によって除去され、短時間にエピタキシャル層を成長さ
せ、高品質高均一なエピタキシャル基板を短時間に製造
することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面に基づき説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す図で、図中、１はＧａ
Ａｓ基板、２はｎ″Ａ　Ｒｏ、　ｙｓＧ　ａ　ｏ、　ｚ
ｓＡＳ層、３はｎ型Ａ　Ｎｏ、ｔｓＧ　ａａ、ｇ５Ａ　
Ｓクラッド層、４はｐ型Ａｊ！ｏ、１ｓＧａｏ、ｉｓＡ
！アクティブ層、５はｐ型Ａ　１　ｏ、ｂ　Ｇ　ａ　ｅ
、４Ａ　ｓクラッド層、６はｐ型Ｇａｐｓ層である。
まず第１の工程として気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＢ
Ｅ法等）により、（１００）面より２゜ＯＦＦ＋、た厚
さ３００μｍ程度のＧａＡａ基板上に、基板温度７５０
　”ｃ、使用ガスとしてトリメチルガリウム（ｃａ　　
（ＣＨよｌ）、）リメチルアルミニウム（Ａ　Ｉ　（Ｃ
Ｈｓ　）　ｓ　）　、セレン化水素（＋−ｉ、ｓｅ）、
ジ・エチル・ジンク（Ｚｎ（ＣｚＨｓ）ｔ）を用い、キ
ャリア濃度３Ｘ１０’啼鐘１、厚さ５．ｕｍのｎ’　Ａ
　ｌｏ、ｔｓＧ　ａａ、ｚｓＡ　３層、キャリア濃度２
Ｘ　Ｉ　Ｑ　”ｃｓ−”、厚さ５μｍのｎ型Ａβ。、７
５Ｇａ６．２５ＡＳクラッド層、キャリア濃度５　Ｘ　
Ｉ　Ｑ　”ｃｍ−”、厚さ１．ｃ＋ｍのｐ型Ａ　１２　
ｏ、ｚｓＧ　ａｌｌ、＆ＳＡＳアクティブ層、キャリア
濃度ｌＸｌ０”備−コ、厚さ１０μｍのｐ型Ａ１ｏ、ｔ
ｓＧａｏ、ｚｓＡｓクラッド層、キャリア濃度ｉ　Ｘ　
Ｉ　Ｑ　Ｉ８ａｍ−’、厚さ１μｍのｐ型Ｇ　ａ　Ａ、
　ｓ層を形成した。
次に、この基板上にＺｎドープ、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　
ｌ　Ｏ”ｃｓ−”、厚さ１２０１１ｍ＋７）ｐ−Ａ　ｌ
ｏ、ｂＧａａ、ｎＡｓＪｉをＬＰＥ法にて形成した。こ
のときのエピタキシャル条件は、１室温８７５℃、メル
トは、Ｇａ１ｇ中にＧａＡｓ　：　３２．０＋ｍｒ、Ｚ
ｎ：１．７＊、ＡＩ：６．３＋ｗである。この時、ＭＯ
ＣＶＤにて形成したＰ−ＧａＡＳ層６（１μｍ）はメル
トバックして完全に除去され、新たにｐ　　Ａｊ！ｏ、
ｔｓＧａｏ、ｚｓＡ３層が形成されテイル。
なお、上記実施例ではＬＰＥ法にてｐ−ｋｌ。。
ａＧａｏ、４Ａｓ層を形成する例について述べたが、必
ずしもこれに限定する必要ななく、ＬＰＥ法で成長させ
るエピタキシャル層は、オーミックコンタクトを容易に
すると共に、発光光の吸収を生じないようにダブルヘテ
ロ構造エピタキシャル層のクラッド層のバンドギャップ
以下で、かつダブルヘテロ構造のアクティブ層のバンド
ギャップより大きいバンドギャップを有する材料により
形成するようにすればよい。
〔比較例〕
本発明によりて製作されたＬＥＤチップ輝度と従来のＬ
ＥＤチップ輝度をウェハー面内で比較すると第３図に示
すようになる。
第３図（ロ）は、第３図（イ）のチップの矢印方向にお
ける輝度（単位は任意）を表しており、本発明において
は、アクティブ層が均一に形成されることによって面内
での均一性（特にウェハー周辺部）が向上し、輝度レベ
ルも向上したことが分かる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢ
Ｅ法を用いることによりダブルヘテロ構造部分の均一性
が高まり、ウェハー面内での輝度のバラツキを低減する
ことができる。またＬＰＥ法を用いることにより短時間
にエピタキシャル基板を形成することができ、従来のＬ
ＰＥ法に比べてＬＰＥ成長層が一層だけなのでメルトが
一種類で多数枚チャージが可能となり、トータルのコス
トを低減することができる。またｃａＡｓ１ｍ板を除去
し、ｎｌｉが上層となるので、メサエッチングが必要な
のは１１μｍ程度と薄くすることができ、チップ化する
際の歩留りを向上させることができる。
さらに、ＧａＡｓ基板面は磨いて鏡面状態にあり、その
上に気相成長させているので、ｎ′″ＡｌＧａ　Ａｓ面
はＧａＡｓを除去した際に鏡面として得られ、パターン
形成時などの取扱いが比較的簡単となり、ポリッシング
等によって平坦化する必要がない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のエピタキシャル成長層の構造を示す図
、第２図は本発明の一実施例における成長層の構造を示
す図、第３図は本発明と比較例の輝度を示す図である。 １・・・化合物半導体基板、２・・・ｎ゛コンタクト層
３・・ｎクラッド層、４・・・ｐアクティブ層、５・・
・ｐクラッド層、６・・・酸化防止層、７・・・エピタ
キシャル層。 出　　願　　人　三菱モンサンド化成株式会社（外１名
） 代理人　弁理士　蛭　川　昌　信（外４名）第１図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第２図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）化合物半導体基板上に気相成長法によりダブルヘ
    テロ構造エピタキシャル層を形成し、そのダブルヘテロ
    構造エピタキシャル層上に液相成長法によりエピタキシ
    ャル層を形成し、化合物半導体基板を除去することによ
    り製作された高輝度ＬＥＤ用エピタキシャル基板。
  2. （２）液相成長法により成長させるエピタキシャル層は
    、ダブルヘテロ構造エピタキシャル層のクラッド層のバ
    ンドギャップ以下で、かつダブルヘテロ構造のアクティ
    ブ層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有す
    る材料からなる請求項１記載の高輝度ＬＥＤ用エピタキ
    シャル基板。
  3. （３）ダブルヘテロ構造エピタキシャル層は、ｎ＾＋コ
    ンタクト層、ｎクラッド層、Ｐ−アクティブ層、Ｐ−ク
    ラッド層、酸化膜防止層の順で形成されている請求項１
    記載の高輝度ＬＥＤ用エピタキシャル基板。
  4. （４）ｎ＾＋コンタクト層は基板を除去したとき、電極
    を形成する面となる請求項１記載の高輝度ＬＥＤ用エピ
    タキシャル基板。
  5. （５）酸化膜防止層は液相によるエピタキシャル成長時
    に除去される請求項１記載の高輝度ＬＥＤ用エピタキシ
    ャル基板。
  6. （６）化合物半導体基板上に、気相成長法によりダブル
    ヘテロ構造をエピタキシャル成長させる第１の工程と、
    ダブルヘテロ構造エピタキシャル層上に液相成長法によ
    りエピタキシャル層を形成する第２の工程と、化合物半
    導体基板を除去する第３の工程とからなる高輝度ＬＥＤ
    用エピタキシャル基板の製造方法。
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