JPH0537018A - 化合物半導体単結晶 - Google Patents

化合物半導体単結晶

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度低下のない緑色発光素子のエピタキシャ
ル用基板として好適に用いられる化合物半導体単結晶、
特にＧａＰ単結晶を得る。 【構成】 化合物半導体単結晶におけるＳｉ濃度が１×
１０17atoms/cm3 以下及び／又はＯ濃度が７×１０16at
oms/cm3 以下であるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、輝度低下のない緑色発
光素子のエピタキシャル用基板として好適に用いられる
化合物半導体単結晶、特にＧａＰ単結晶に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＰ緑色発光ダイオードにおける高輝
度化の要求は年々高まる一方であるが、輝度低下は様々
な要因により発生するため高輝度化を達成することは簡
単に行なえることではない。例えば、ＧａＰ単結晶基板
に液相エピタキシャル成長させて、緑色発光素子用のエ
ピタキシャルウェーハを製造する工程において、基板の
特定位置が低輝度となる問題が発生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、低輝度と
なったＧａＰ単結晶基板と輝度低下のないＧａＰ単結晶
基板について、不純物濃度を調べたところ、輝度と特定
の不純物濃度について一定の関係が存在することを見出
し本発明を完成したものである。
【０００４】本発明は、輝度低下のない緑色発光素子の
エピタキシャル用基板として好適に用いられる化合物半
導体単結晶、特にＧａＰ単結晶を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の化合物半導体単結晶においては、Ｓｉ濃度
が１×１０17atoms/cm3 以下及び／又はＯ濃度が７×１
０16atoms/cm3 以下であるようにしたものである。
【０００６】上記濃度範囲外の場合には、基板の中にＳ
ｉＯ2 等の析出が起こっており、エピタキシャル成長工
程において、欠陥を増加させ輝度の低下が生じる。
【０００７】上記化合物半導体単結晶はＧａＰ単結晶で
ある。
【０００８】本発明の化合物半導体単結晶は、緑色発光
素子のエピタキシャル用基板として好適に用いられる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【００１０】下記する実験例１に用いる液相成長装置を
図２に示す。同図において、２は液相成長装置で、石英
製の反応管４を有している。該反応管４内には成長用ボ
ート６が配置されている。該成長用ボート６は、長手方
向に複数、例えば５枚のＧａＰ基板Ｗ１〜Ｗ５をセット
する基板ホルダ８と、且つ各基板Ｗ１〜Ｗ５に対応して
設けられる複数の成長溶液溜め部１０ａ〜１０ｅを有し
かつ該基板ホルダ８の正面に設けられているとともに該
基板ホルダ８と互いに摺動可能とされている溶液溜めボ
ート１２とを有している。
【００１１】上記成長用ボート６と少し離れた位置に、
例えばＺｎからなるドーパント蒸発源１４が備えられて
いる。上記反応管４の一端部にはガスを供給するための
ガス供給口１６が設けられ、他端部にはガスを排出する
ガス排出口１８が設けられている。
【００１２】なお、２０ａ、２０ｂは反応管４の外側に
設けられたヒータである。２１は引っ張り棒である。
【００１３】実験例１ ＬＥＣ法によって製造された互いにシリコン濃度及び酸
素濃度の異なる表１に示す１４種類のＧａＰ単結晶基板
を用い、図２に示す液相成長装置２を用いて下記するよ
うな手順で液相エピタキシャル層を成長させ、緑色エピ
タキシャルウェーハを製造した。
【００１４】
【表１】
【００１５】液相エピタキシャル層成長手順 Ｈ2 雰囲気中で１０００℃まで昇温させてＧａメルト
中のＧａＰ多結晶をＧａメルト中に溶かしこむ。引っ
張り棒２１を操作してＧａメルト１０ａ〜１０ｅと基板
Ｗ１〜Ｗ５を接触させる。
【００１６】次に、１０１０℃まで昇温し基板の一部
をＧａメルト中に溶融させて、メルトバックを行う。
毎分１〜３℃の割合で装置を冷却させながら最初にｎ層
を成長させる。
【００１７】続いて、ガス供給管１６からＨ2 ガスと
ともにアンモニアガスを供給しながら冷却を続けＮの添
加されたｎ層を成長させる。最後に、ドーパント蒸発
源１４を加熱して、Ｚｎ蒸気をＨ2 ガスとともに供給し
ながら冷却を続け、ｐ型層を成長させる。
【００１８】なお、成長を終了するときは、２１を操作
してＧａメルトと基板を引き離し成長を完了させる。
【００１９】次いで、このエピタキシャルウェーハにｐ
型電極としてＡｕの合金、ｎ型電極としてＡｕの合金を
蒸着し、０．３ｍｍ角のペレットにして緑色発光ダイオ
ードを製作し、その輝度を測定した。
【００２０】ＴＯ−１８ヘッダー上でエポキシコート無
し条件で、Ｉf ＝１０ｍＡで４．５ｍｃｄ以上の良好な
輝度を得たものとそうでないものとに分類し、輝度と不
純物濃度との関係をグラフにして図１に示した。図１に
おいて、〇はＳｉＯ2 の析出がなく輝度４．５ｍｃｄ以
上のもの、×はＳｉＯ2 析出が局部的に発生しやすく、
そのため結晶性が悪く輝度４．５ｍｃｄに満たないもの
をそれぞれ示す。
【００２１】図１の結果から、輝度の低下のない緑色発
光ダイオードのエピタキシャル用基板として好適な不純
物濃度の条件は、Ｓｉ濃度が１×１０17atoms/cm3 以下
であるか、又はＳｉ濃度が１×１０17atoms/cm3 以上の
場合にはＯ濃度が７×１０16 atoms/cm3 以下であること
がわかった。即ち、緑色発光ダイオードが好適な輝度を
有するためには、Ｓｉ濃度が１×１０17atoms/cm3 以下
及び／又はＯ濃度が７×１０16atoms/cm3 以下であれば
よいものである。
【００２２】
【発明の効果】以上のべたごとく、本発明の化合物半導
体単結晶、特にＧａＰ単結晶は、輝度低下のない緑色発
光素子のエピタキシャル用基板として好適に用いられる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験例１におけるＳｉ濃度及びＯ濃度と輝度と
の関係を示すグラフである。
【図２】実験例１に使用した液相成長装置を示す概略側
面説明図である。
【符号の説明】
２ 液相成長装置 ４ 反応管 ６ 成長用ボート ８ 基板ホルダ １０ａ〜１０ｅ 成長溶液溜め部 １２ 溶液溜めボート １４ ドーパント蒸発源 １６ ガス供給口 Ｗ１〜Ｗ５ 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｓｉ濃度が１×１０17atoms/cm3 以下及
    び／又はＯ濃度が７×１０16atoms/cm3 以下であること
    を特徴とする化合物半導体単結晶。
  2. 【請求項２】 上記化合物半導体がＧａＰであることを
    特徴とする請求項１記載の化合物半導体単結晶。
  3. 【請求項３】 緑色発光素子のエピタキシャル用基板と
    して用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の
    化合物半導体単結晶。
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