JPH058155B2 - - Google Patents

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JPH058155B2
JPH058155B2 JP59249098A JP24909884A JPH058155B2 JP H058155 B2 JPH058155 B2 JP H058155B2 JP 59249098 A JP59249098 A JP 59249098A JP 24909884 A JP24909884 A JP 24909884A JP H058155 B2 JPH058155 B2 JP H058155B2
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JP
Japan
Prior art keywords
mixed crystal
type
crystal layer
layer
gallium arsenide
Prior art date
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Application number
JP59249098A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS61127699A (en
Inventor
Koji Kobashi
Toshio Ishiwatari
Hisanori Fujita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Polytec Co
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Polytec Co
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は高出力発光ダイオードの製造に適した
ひ化ガリウム・アルミニウム混晶エピタキシヤル
ウエハ及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a gallium arsenide-aluminum mixed crystal epitaxial wafer suitable for manufacturing high-power light emitting diodes, and a method for manufacturing the same.

「従来の技術」 ひ化ガリウム・アルミニウム(Ga1-xAlxAs)
混晶は、赤外〜可視領域(950〜650nm)におい
て、直接遷移型のエネルギー構造を有し、かつ、
ひ化ガリウム(GaAs)と格子定数が、ほぼ、等
しいので、混晶率を徐々に変化させて、格子不整
合(lattice−missmatch)を回避する必要がない
という特徴を有している。
"Conventional technology" Gallium aluminum arsenide (Ga 1-x Al x As)
The mixed crystal has a direct transition type energy structure in the infrared to visible region (950 to 650 nm), and
Since the lattice constant is almost the same as that of gallium arsenide (GaAs), it has the characteristic that there is no need to gradually change the mixed crystal ratio to avoid lattice-missmatch.

ひ化ガリウム・アルミニウム混晶を用いた発光
ダイオード製造用エピタキシヤルウエハは、通常
は、ひ化ガリウム単結晶基板を用いて、液相エピ
タキシヤル成長法(LPE)により製造されるが、
この場合、アルミニウムの偏析係数が大であるの
で、成長するに従つて、アルミニウムの含量、す
なわち混晶率が減少する。ひ化ガリウム・アルミ
ニウム混晶では、混晶率が小さくなると、バンド
間隔が減少するので、このようなエピタキシヤル
ウエハを用いて、発光ダイオードを製造すると、
光と内部吸収が大きく、高出力の発光ダイオード
が得られないという問題があつた。この様な問題
を避けるために、従来はp型GaAs基板上に、所
望の発光波長に相当するバンド間隔を有するp型
Ga1-xAlxAs混晶層をエピタキシヤル成長させ、
続いて、上記p型Ga1-xAlxAs混晶層よりも、混
晶率の大であるn型Ga1-yAlyAs混晶層(x<
y)、すなわち、上記p型層よりもバンド間隔が
大である層を成長させたエピタキシヤルウエハを
用いて、発光ダイオードを製造することが提案さ
れている。発光ダイオードの動作時には、発光は
主として、pn接合のp型層側で生じ、したがつ
て、発光波長は、p型層のバンド間隔によつて決
定されるので、上記の構造の発光ダイオードで
は、発生した光が、バンド間隔がより大であるn
型層で吸収されることなく、外部に放出されるの
で高い光出力が得られる。
Epitaxial wafers for manufacturing light-emitting diodes using gallium arsenide/aluminum mixed crystal are usually manufactured by liquid phase epitaxial growth (LPE) using a gallium arsenide single crystal substrate.
In this case, since the segregation coefficient of aluminum is large, the content of aluminum, that is, the mixed crystal ratio, decreases as the crystal grows. In gallium arsenide/aluminum arsenide mixed crystal, the band spacing decreases as the mixed crystal percentage decreases, so if a light emitting diode is manufactured using such an epitaxial wafer,
The problem was that light and internal absorption were large, making it impossible to obtain a high-output light emitting diode. In order to avoid such problems, conventionally, a p-type GaAs substrate with a band spacing corresponding to the desired emission wavelength was fabricated on a p-type GaAs substrate.
Epitaxially grow a Ga 1-x Al x As mixed crystal layer,
Next, an n-type Ga 1- y Al y As mixed crystal layer (x<
y), that is, it has been proposed to manufacture light emitting diodes using an epitaxial wafer on which a layer having a larger band spacing than the p-type layer is grown. During operation of a light emitting diode, light emission mainly occurs on the p-type layer side of the p-n junction, and therefore, the emission wavelength is determined by the band spacing of the p-type layer. The generated light has a larger band spacing n
High light output can be obtained because the light is emitted to the outside without being absorbed by the mold layer.

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の構造を有するGa1−xAlx
Asエピタキシヤルウエハを用いて発光ダイオー
ドを製造する場合、n型層側に電気抵抗の小さい
良好な電極を形成することが困難であつた。その
結果、発光ダイオードの順方向電圧(Vf)が高
くなり、また、十分な出力が得られないという問
題があつた。
“Problems to be solved by the invention” However, Ga1− x Al x having the above structure
When manufacturing light emitting diodes using As epitaxial wafers, it has been difficult to form good electrodes with low electrical resistance on the n-type layer side. As a result, there was a problem in that the forward voltage (Vf) of the light emitting diode became high and sufficient output could not be obtained.

本発明者等は、かかる問題点を有さず、低電気
抵抗の電極を容易に形成できるGa1-xAlxAs混晶
エピタキシヤルウエハを得ることを目的として鋭
意研究を重ねた結果本発明に到達したものであ
る。
The present inventors have conducted intensive research aimed at obtaining a Ga 1-x Al x As mixed crystal epitaxial wafer that does not have such problems and can easily form electrodes with low electrical resistance, and as a result, the present invention has been developed. has been reached.

「問題点を解決するための手段」 本発明の上記の目的はp型GaAs単結晶基板、
上記単結晶基板上に形成された混晶率が0.05〜
0.4であるp型Ga1-XAlxAs混晶層、及び、上記p
型混晶層上に形成され、かつ、混晶率が上記p型
混晶層の混晶率よりも大であるn型Ga1-xAlxAs
混晶層からなるGa1-xAlxAs混晶エピタキシヤル
ウエハにおいて、上記n型混晶層は、厚さが少な
くとも20μmであり、混晶率が0.7よりも小さく、
さらに、n型キヤリア濃度が、上記p型層との界
面の近傍においては5×1016〜3×1017cm-3であ
り、かつ、表面の近傍においては、少なくとも5
×1017cm-3であることを特徴とするウエハにより
達せられる。また上記Ga1-xAlxAs混晶エピキシ
ヤルウエハは、p型GaAs単結晶基板上に、混晶
率が0.05〜0.4であるp型Ga1-xAlxAs混晶層を形
成し、続いて、混晶率が上記p型混晶層の混晶率
よりも大であるn型Ga1-xAlxAs混晶層を形成す
る方法において、上記p型GaAs単結晶基板を、
p型混晶層成長用融液と920〜850℃の温度で接触
させて、870〜820℃の範囲であつて、上記接触温
度より低い温度まで冷却させて上記p型混晶層を
形成し、続いて、上記n型混晶層成長用融液と接
触させて、0.2〜0.7℃/分の冷却速度で760〜700
℃の温度まで冷却し、その後、1〜3℃/分の冷
却速度で600〜500℃の温度まで冷却した後、上記
基板をn型混晶層成長用融液から分離して自然放
冷し、得られた、p及びn型混晶層が形成された
基板を0.1〜10規定の苛性アルカリ水溶液で処理
して、混晶率が0.7より大であるn型Ga1-xAlxAs
混晶層を除去することを特徴とする方法により得
られる。
"Means for Solving the Problems" The above object of the present invention is to provide a p-type GaAs single crystal substrate,
The mixed crystal ratio formed on the above single crystal substrate is 0.05~
0.4 p-type Ga 1-X AlxAs mixed crystal layer and the above p
an n -type Ga 1-x Al
In the Ga 1-x Al x As mixed crystal epitaxial wafer comprising a mixed crystal layer, the n-type mixed crystal layer has a thickness of at least 20 μm and a mixed crystal ratio of less than 0.7,
Further, the n-type carrier concentration is 5×10 16 to 3×10 17 cm −3 near the interface with the p-type layer, and at least 5×10 17 cm −3 near the surface.
×10 17 cm −3 . Further, the Ga 1-x Al x As mixed crystal epixial wafer has a p-type Ga 1-x Al x As mixed crystal layer with a mixed crystal ratio of 0.05 to 0.4 formed on a p-type GaAs single crystal substrate. , Subsequently, in a method for forming an n-type Ga 1-x Al x As mixed crystal layer whose mixed crystal percentage is higher than that of the p-type mixed crystal layer, the p-type GaAs single crystal substrate is
Contact with a melt for growing a p-type mixed crystal layer at a temperature of 920 to 850°C, and cool to a temperature in the range of 870 to 820°C, lower than the contact temperature to form the p-type mixed crystal layer. , and then brought into contact with the above melt for growing an n-type mixed crystal layer and cooled at a cooling rate of 760 to 700°C at a cooling rate of 0.2 to 0.7°C/min.
After cooling to a temperature of 600 to 500 °C at a cooling rate of 1 to 3 °C/min, the substrate was separated from the melt for growing an n-type mixed crystal layer and allowed to cool naturally. The obtained substrate on which the p- and n-type mixed crystal layers are formed is treated with a 0.1 to 10N caustic alkali aqueous solution to form an n-type Ga 1-x Al x As having a mixed crystal ratio of greater than 0.7.
It is obtained by a method characterized by removing the mixed crystal layer.

本発明において「混晶率」とは、ひ化ガリウ
ム・アルミニウム混晶をGa1-xAlxAsと表わした
場合のxの値をいう。なお、1≧x≧0である。
本発明に用いられる単結晶基板としては、p型
GaAs単結晶基板が適当である。GaAs単結晶基
板を用いると、Ga1-xAlxAs混晶との格子定数の
差を調整する層を設る必要が得にない。p型不純
物としては、第b族原子、特に亜鉛(Zn)が
用いられる。単結晶基板の面は、通常は(100)
面が用いられるが、(111)面等でもよい。また、
単結晶の製法は、ボート成長法でもよく、チヨク
ラルスキー法でもよい。
In the present invention, "mixed crystal ratio" refers to the value of x when the gallium arsenide/aluminum mixed crystal is expressed as Ga 1-x Al x As. Note that 1≧x≧0.
As the single crystal substrate used in the present invention, p-type
A GaAs single crystal substrate is suitable. When a GaAs single crystal substrate is used, there is no need to provide a layer for adjusting the difference in lattice constant from the Ga 1-x Al x As mixed crystal. Group b atoms, particularly zinc (Zn), are used as the p-type impurity. The plane of a single crystal substrate is usually (100)
Although a plane is used, a (111) plane or the like may also be used. Also,
The method for producing a single crystal may be a boat growth method or a Czyochralski method.

上記p型GaAs単結晶基板上に形成されるp型
Ga1-xAlxAs混晶の混晶率な、直接遷移型のエネ
ルギー構造を有する領域である0.05〜0.4、好ま
しくは0.25〜0.35が適当である。0.05未満では、
GaAsと同様の発光波長を有しているので、
Ga1-xAlxAsを用いる必要が特になく、0.4を超え
ると間接遷移型となり発光効率が低下するので好
ましくない。なお、上記混晶率は、n型混晶層と
の界面(pn接合)から少なくとも10μmの範囲の
領域で達成されていればよい。p型混晶層の厚さ
は、20〜40μmが好ましい。また、p型不純物と
しては、第b族元素、特にZnが用いられる。
P-type formed on the above p-type GaAs single crystal substrate
A suitable mixed crystal ratio of the Ga 1-x Al x As mixed crystal is 0.05 to 0.4, preferably 0.25 to 0.35, which is a region having a direct transition type energy structure. Below 0.05,
Since it has the same emission wavelength as GaAs,
There is no particular need to use Ga 1-x Al x As, and if it exceeds 0.4, it becomes an indirect transition type and the luminous efficiency decreases, which is not preferable. Note that it is sufficient that the above-mentioned mixed crystal ratio is achieved in a region at least 10 μm from the interface (pn junction) with the n-type mixed crystal layer. The thickness of the p-type mixed crystal layer is preferably 20 to 40 μm. Further, as the p-type impurity, group b elements, particularly Zn, are used.

p型混晶層の形成は、液相成長法によつて行な
われる。この場合、溶媒として、金属Gaを用い、
これに、GaAs多結晶または単結晶、金属Al及び
Zn、その他必要な添加物を溶解したp型混晶層
成長用融液を調製し、この融液を上記基板と接触
させる。尚、上記融液は、GaAsを3〜15重量%
含有していることが好ましい。
Formation of the p-type mixed crystal layer is performed by a liquid phase growth method. In this case, metal Ga is used as the solvent,
In addition, GaAs polycrystal or single crystal, metal Al and
A melt for growing a p-type mixed crystal layer is prepared in which Zn and other necessary additives are dissolved, and this melt is brought into contact with the substrate. The above melt contains 3 to 15% by weight of GaAs.
It is preferable that it contains.

上記融液と基板は、920〜850℃、好ましくは
910〜890℃の温度で接触させて、870〜820℃の範
囲であつて、上記接触温度より低い温度まで冷却
させる。冷却温度幅は、50℃以上であればよい。
接触させる温度が920℃を超えると、成長用融液
からのZn蒸発、基板の溶解等の問題が生じ、850
℃未満では、冷却温度幅を十分に取ることができ
ず、したがつて、混晶層の厚さを十分に成長させ
られないので適当でない。また冷却温度の下限
が、870℃を超える高温であると、同様に、冷却
温度幅が不十分であるので、p型混晶層を十分に
成長させることができず、また、840℃未満では、
次のn型混晶層を十分に成長させることができな
いので、好ましくない。
The temperature of the melt and the substrate is 920-850℃, preferably
Contact is carried out at a temperature of 910-890°C and cooled to a temperature in the range of 870-820°C, which is lower than the contact temperature. The cooling temperature range may be 50°C or higher.
If the contact temperature exceeds 920℃, problems such as Zn evaporation from the growth melt and melting of the substrate will occur.
If the temperature is less than 0.degree. C., it is not suitable because a sufficient cooling temperature range cannot be obtained and, therefore, the thickness of the mixed crystal layer cannot be grown sufficiently. Furthermore, if the lower limit of the cooling temperature is higher than 870°C, the cooling temperature range will be insufficient and the p-type mixed crystal layer will not be able to grow sufficiently. ,
This is not preferable because the next n-type mixed crystal layer cannot be grown sufficiently.

冷却速度は、これが増大すると、Alの偏析量
が増加する傾向があるので、0.1〜0.8℃/分程度
とするのが好ましい。p型混晶のp型キヤリア濃
度は5×1016〜1×1018cm-3が好ましく、2×
1017〜6×1017cm-3であれば特に好ましい。
As the cooling rate increases, the amount of Al segregation tends to increase, so it is preferable to set the cooling rate to about 0.1 to 0.8°C/min. The p-type carrier concentration of the p-type mixed crystal is preferably 5×10 16 to 1×10 18 cm -3 , and 2×
Particularly preferred is 10 17 to 6×10 17 cm −3 .

p型混晶層の成長が終了すると、当該基板をp
型混晶層成長用融液から切り離して、n型混晶層
成長用融液と当該基板を接触させる。
When the growth of the p-type mixed crystal layer is completed, the substrate is
The substrate is separated from the melt for growing an n-type mixed crystal layer and brought into contact with the melt for growing an n-type mixed crystal layer.

n型Ga1-xAlxAs混晶層成長用融液は金属ガリ
ウムを溶媒とし、これにGaAs多結晶または単結
晶、金属Alその他必要な不純物を溶解する。n
型不純物としては、第族元素が用いられ、特に
Teが好ましい。Teを用いる場合、予め調製した
Te添加GaAs単結晶、または多結晶(キヤリア濃
度1017〜1019cm-3)の形で添加するのが好ましい。
The melt for growing an n-type Ga 1-x Al x As mixed crystal layer uses metallic gallium as a solvent, and GaAs polycrystal or single crystal, metallic Al, and other necessary impurities are dissolved therein. n
Group elements are used as type impurities, especially
Te is preferred. When using Te, pre-prepared
It is preferable to add Te in the form of GaAs single crystal or polycrystal (carrier concentration 10 17 to 10 19 cm -3 ).

n型混晶層成長用融液の濃度はGaAsとして、
1〜5重量%が好ましい。
The concentration of the melt for growing the n-type mixed crystal layer is GaAs,
1 to 5% by weight is preferred.

n型混晶層成長用融液と基板を接触させた後、
760〜700℃までは、0.2〜0.7℃/分の冷却速度で
冷却させる。0.2℃/分未満であると成長に長時
間を要し、また、0.7℃/分を超えるとAlの遍析
が生じるので好ましくない。
After bringing the substrate into contact with the melt for growing an n-type mixed crystal layer,
From 760 to 700°C, it is cooled at a cooling rate of 0.2 to 0.7°C/min. If it is less than 0.2°C/min, it will take a long time to grow, and if it exceeds 0.7°C/min, uniform distribution of Al will occur, which is not preferable.

また、n型キヤリア濃度は1×1017〜3×1017
cm-3が適当であり、この範囲外では、十分な発光
出力が得られない。
In addition, the n-type carrier concentration is 1×10 17 to 3×10 17
cm -3 is appropriate; outside this range, sufficient luminous output cannot be obtained.

また、基板及び融液の温度が、760〜700℃を過
ぎると、冷却速度を1〜3℃/分に増加して600
〜500℃の温度まで冷却する。
In addition, when the temperature of the substrate and melt exceeds 760 to 700℃, the cooling rate is increased to 1 to 3℃/min.
Cool to a temperature of ~500°C.

冷却速度が1℃/分未満では、n型キヤリア濃
度が、電極の形成に適当な5×1017cm-3以上とな
らない。また、3℃/分を超えるとAlの偏析量
が増加し、その結果、混晶率が0.07以上の層が表
面に形成されるので空気により酸化されやすくな
ることから好ましくない。冷却速度を増加させる
温度は760〜700℃が適当であつて、この温度範囲
外であると、低キヤリア濃度のn型混晶層、また
は、高キヤリア濃度のn型混晶層の厚さが不適当
となるので好ますくない。n型混晶層の厚さは、
少なくとも20μmあることが必要であり、そのう
ち、表面近傍、即ち、表面から1〜5μmの範囲
が高キヤリア濃度の層、すなわち、キヤリア濃度
が少なくとも5×1017cm-3、好ましくは、8×
1017〜5×1018cm-3である層であることが必要で
ある。n型混晶層の厚さが20μm未満であると発
光ダイオードの発光出力が低下するので好ましく
ない。
If the cooling rate is less than 1° C./min, the n-type carrier concentration will not exceed 5×10 17 cm -3 , which is suitable for forming an electrode. On the other hand, if it exceeds 3° C./min, the amount of Al segregation increases, and as a result, a layer with a mixed crystal ratio of 0.07 or more is formed on the surface, which is undesirable because it becomes easily oxidized by air. The appropriate temperature for increasing the cooling rate is 760 to 700°C, and if it is outside this temperature range, the thickness of the n-type mixed crystal layer with a low carrier concentration or the n-type mixed crystal layer with a high carrier concentration may decrease. I don't like it because it's inappropriate. The thickness of the n-type mixed crystal layer is
It is necessary that the layer is at least 20 μm, and a layer near the surface, that is, within a range of 1 to 5 μm from the surface, has a high carrier concentration, that is, the carrier concentration is at least 5×10 17 cm −3 , preferably 8×
It is necessary that the layer is 10 17 to 5×10 18 cm −3 . If the thickness of the n-type mixed crystal layer is less than 20 μm, the light emitting output of the light emitting diode will decrease, which is not preferable.

基板及び融液の温度が600〜500℃に達すると、
基板と融液を分離した後、自然放冷する。基板と
融液を分離する温度が、600℃を超えると、上記
高キヤリア濃度のn型混晶層の厚さが十分でな
く、500℃未満であると、基板の表面が汚染され
るので好ましくない。
When the temperature of the substrate and melt reaches 600-500℃,
After the substrate and melt are separated, they are allowed to cool naturally. If the temperature at which the substrate and melt are separated exceeds 600°C, the thickness of the n-type mixed crystal layer with a high carrier concentration will not be sufficient, and if it is less than 500°C, the surface of the substrate will be contaminated, so it is preferable. do not have.

n型混晶層のキヤリア濃度は、既に説明した通
り、表面近傍、すなわち、表面から1〜5μmの
範囲では、少なくとも5×1017cm-3であることが
必要であつて、5×1017cm-3未満では電極材料と
良好なオーミツク接合を形成することができな
い。また、高キヤリア濃度の層は良好な電極を得
るために設けるので、表面近傍、すなわち、表面
から1〜5μmの厚さがあると十分である。
As already explained, the carrier concentration of the n-type mixed crystal layer needs to be at least 5×10 17 cm -3 near the surface, that is, in the range of 1 to 5 μm from the surface, and is 5×10 17 . If it is less than cm -3 , it is not possible to form a good ohmic contact with the electrode material. Furthermore, since the layer with a high carrier concentration is provided in order to obtain a good electrode, it is sufficient that the layer has a thickness near the surface, that is, 1 to 5 μm from the surface.

また、n型混晶層とp型混晶層との界面の近
傍、すなわち、界面から少なくとも5μm、好ま
しくは、上記高キヤリア濃度の層を除くn型混晶
層の部分のキヤリア濃度が5×1016〜3×1017cm
-3の範囲であることが必要である。5×1016cm-3
未満では、内部抵抗が増加し3×1017cm-3を超え
るとn型混晶層の結晶性が低下するので好ましく
ない。
Further, the carrier concentration in the vicinity of the interface between the n-type mixed crystal layer and the p-type mixed crystal layer, that is, at least 5 μm from the interface, and preferably in the portion of the n-type mixed crystal layer excluding the above-mentioned high carrier concentration layer, is 5×. 10 16 ~ 3×10 17 cm
Must be in the range -3 . 5×10 16 cm -3
If it is less than 3×10 17 cm −3, the internal resistance increases, and if it exceeds 3×10 17 cm −3 , the crystallinity of the n-type mixed crystal layer decreases, which is not preferable.

n型混晶層の混晶率は、発生した光の内部吸収
を防ぐために、p型混晶層の混晶率よりも大であ
ること、好ましくは、間接遷移型のエネルギー構
造を示す範囲である0.4よりも大であること、さ
らに好ましくは、0.5〜0.68であることが必要で
ある。また、混晶率が、0.7を超えると空気中で
酸化されて、電極形成が困難となるので好ましく
ない。
In order to prevent internal absorption of generated light, the n-type mixed crystal layer should have a higher mixed crystal ratio than the p-type mixed crystal layer, preferably within a range that exhibits an indirect transition type energy structure. It needs to be larger than a certain 0.4, more preferably between 0.5 and 0.68. Further, if the mixed crystal ratio exceeds 0.7, it is not preferable because it will be oxidized in the air, making it difficult to form an electrode.

高キヤリア濃度の層の形成に際し、冷却速度を
1〜3℃/分として600〜500℃まで冷却した場
合、特に成長の終期に、混晶率が0.7を超える層
が表面に形成されるので、この層を除去する目的
で、エピタキシヤル成長終了後の基板を0.1〜10
規定好ましくは、0.5〜3規定の苛性アルカリ水
溶液でエツチング処理する。苛性アルカリとして
は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが適当
である。濃度は0.1〜10規定が適当である。0.1規
定未満では、高混晶率層をエツチングして除去す
る能力が十分でなく、10規定を超えると、液の取
り扱いが困難となるので好ましくない。
When forming a layer with a high carrier concentration, if the cooling rate is set to 1 to 3 degrees Celsius per minute and the temperature is cooled to 600 to 500 degrees Celsius, a layer with a mixed crystal ratio exceeding 0.7 will be formed on the surface, especially at the end of growth. For the purpose of removing this layer, the substrate after epitaxial growth is
Etching treatment is preferably carried out using a 0.5 to 3N aqueous caustic alkali solution. As the caustic alkali, sodium hydroxide or potassium hydroxide is suitable. A suitable concentration is 0.1 to 10 normal. If it is less than 0.1 normal, the ability to etch and remove the high mixed crystal content layer will not be sufficient, and if it exceeds 10 normal, it will be difficult to handle the liquid, which is not preferable.

処理温度は、特に制限がないが、好ましくは、
30〜80℃で処理するのが適当である。処理時間は
5〜15分間が好ましい。
The treatment temperature is not particularly limited, but preferably,
It is appropriate to process at 30-80°C. The treatment time is preferably 5 to 15 minutes.

本発明方法に係るエツチング処理液は、混晶率
が0.7以下では、エツチング速度が非常に遅くな
る特長があるので、長時間処理しても、特に問題
がないが、15分以内でエツチングを終了するのが
能率的である。
The etching solution used in the method of the present invention has a characteristic that the etching speed is very slow when the mixed crystal ratio is 0.7 or less, so there is no particular problem even if the etching process is performed for a long time, but the etching process can be completed within 15 minutes. It is efficient to do so.

「発明の効果」 本発明に係るGa1-xAlxAs混晶エピタキシヤル
ウエハを用いて発光ダイオードを製造すると、良
好な電極が形成できるので、発光ダイオードの順
方向電圧(Vf)が低下し、したがつて、出力、
及び効率が向上し、歩留り(良品率)も向上す
る。
"Effects of the Invention" When light emitting diodes are manufactured using the Ga 1-x Al x As mixed crystal epitaxial wafer according to the present invention, good electrodes can be formed, so that the forward voltage (Vf) of the light emitting diodes is reduced. , hence the output,
The efficiency is improved, and the yield (rate of non-defective products) is also improved.

「実施例」 実施例 液相成長用ボートとしては、二槽式スライド式
ボートを用い、このボートを開管式の石英反応管
に収容し、水素気流中電気炉により加熱した。基
板としては、キヤリア濃度1.5×1019cm-3のZnを
ドープしたp型GaAs(100)面基板を用いた。
"Example" Example A two-tank sliding boat was used as the boat for liquid phase growth, and this boat was housed in an open-tube quartz reaction tube and heated in an electric furnace in a hydrogen stream. As a substrate, a p-type GaAs (100)-plane substrate doped with Zn having a carrier concentration of 1.5×10 19 cm −3 was used.

p型Ga1-xAlxAs混晶層成長用融液として、金
属Ga100g中にアンドープGaAs多結晶6.0g、金
属Al2.1g及び金属Zn0.25gを溶解した液を調製
した。
A melt for growing a p-type Ga 1-x Al x As mixed crystal layer was prepared by dissolving 6.0 g of undoped GaAs polycrystal, 2.1 g of metal Al, and 0.25 g of metal Zn in 100 g of metal Ga.

n型Ga1-xAlxAs混晶層成長用融液として、金
属Ga100g中にアンドープGaAs多結晶1.8g、金
属A0.43gキヤリア濃度1×1019cm-3のTeドープ
GaAs多結晶0.8gを溶解させた液を調製した。
As a melt for growing an n-type Ga 1-x Al x As mixed crystal layer, 1.8 g of undoped GaAs polycrystal and 0.43 g of metal A doped with Te with a carrier concentration of 1×10 19 cm -3 in 100 g of metal Ga.
A solution was prepared in which 0.8 g of GaAs polycrystal was dissolved.

上記基板を、ボートの基板収容部に、上記各融
液をボートの各槽にそれぞれ収容した。融液と基
板を接触させない状態で900℃まで昇温し、基板
及び融液の温度が900℃で安定化したのを確認後、
p型混晶層成長用融液と基板を接触させて、冷却
速度0.5℃/分で860℃まで冷却した。
The above-mentioned substrate was stored in the substrate storage section of the boat, and each of the above-mentioned melts was stored in each tank of the boat. The temperature was raised to 900℃ without contact between the melt and the substrate, and after confirming that the temperature of the substrate and melt had stabilized at 900℃,
The substrate was brought into contact with the melt for growing a p-type mixed crystal layer and cooled to 860°C at a cooling rate of 0.5°C/min.

続いて、ボートを操作して、基板とn型混晶層
成長用融液とを接触させて、0.5℃/分の冷却速
度で、750℃まで冷却した。その後、冷却速度を
2℃/分に変更して540℃まで冷却した。540℃で
基板と融液を分離して自然放冷した。
Subsequently, the boat was operated to bring the substrate into contact with the melt for growing an n-type mixed crystal layer, and the substrate was cooled to 750°C at a cooling rate of 0.5°C/min. Thereafter, the cooling rate was changed to 2°C/min to cool to 540°C. The substrate and melt were separated at 540°C and allowed to cool naturally.

得られたエピタキシヤルウエハは、p型混晶層
の厚さ35μm、キヤリア濃度は、4.2×1017cm-3
また、混晶率は0.35であつた。また、n型混晶層
は厚さ40μm、キヤリア濃度は、表面から6μmの
深さまでは、1.2×1018cm-3、p型混晶層との界面
から3.2μmの位置では2.5×1017cm-3であつた。混
晶率は、表面から3μmの位置から、上記界面ま
では0.66〜0.68であり、表面から3μmの位置から
増加し、表面では0.72であつた。
The obtained epitaxial wafer had a p-type mixed crystal layer with a thickness of 35 μm, a carrier concentration of 4.2×10 17 cm -3 ,
Further, the mixed crystal ratio was 0.35. The n-type mixed crystal layer has a thickness of 40 μm, and the carrier concentration is 1.2×10 18 cm -3 from the surface to a depth of 6 μm, and 2.5×10 17 at a position 3.2 μm from the interface with the p-type mixed crystal layer. It was warm at cm -3 . The mixed crystal ratio was 0.66 to 0.68 from a position 3 μm from the surface to the above interface, and increased from a position 3 μm from the surface to 0.72 at the surface.

このウエハを50℃の2規定NaOH水溶液に浸
漬、エツチングし、表面から、3.5μmの深さまで
の層を除去した。
This wafer was immersed in a 2N NaOH aqueous solution at 50° C. and etched to remove a layer from the surface to a depth of 3.5 μm.

得られたウエハを用いて発光ダイオード50個を
作成した。電極材料としてAn−Ge−Ni系合金を
使用した。得られた発光ダイオードの尖頭発光波
長は、平均660nm、電流密度8A/cm2、エポキ
シ・コート無しで測定した出力は、平均6.0mcd
であつた。また、20mA/cm2の電流密度における
順方向電圧(Vf)は1.7Vであつた。これは、低
抵抗の電極が形成されたことを示している。な
お、発光ダイオードの歩留りは98%であつた。
Fifty light emitting diodes were made using the obtained wafer. An-Ge-Ni alloy was used as the electrode material. The peak emission wavelength of the obtained light emitting diode was 660 nm on average, the current density was 8 A/cm 2 , and the output measured without epoxy coating was 6.0 mcd on average.
It was hot. Further, the forward voltage (Vf) at a current density of 20 mA/cm 2 was 1.7V. This indicates that a low resistance electrode was formed. The yield of the light emitting diode was 98%.

比較例 温度が750℃に達した後も、冷却速度0.5℃/分
に保つたまま、540℃まで冷却したこと以外は、
実施例と同様にして、液相エピタキシヤル成長さ
せた。得られたエピタキシヤルウエハのn型混晶
層のキヤリア濃度は、表面においても、3.2×
1017cm-3であり、かつ、表面の混晶率も0.68であ
つた。
Comparative example: Even after the temperature reached 750°C, the cooling rate was maintained at 0.5°C/min and the temperature was cooled to 540°C.
Liquid phase epitaxial growth was performed in the same manner as in the examples. The carrier concentration of the n-type mixed crystal layer of the obtained epitaxial wafer was 3.2× even on the surface.
10 17 cm −3 , and the surface mixed crystal ratio was also 0.68.

このウエハを、特に苛性アルカリ水溶液で処理
することなく、実施例と同様にして発光ダイオー
ドを50個作成した。
Fifty light emitting diodes were produced from this wafer in the same manner as in the example without particularly treating it with a caustic aqueous solution.

得られた発光ダイオードのVfは、平均2.2V、
出力は、実施例と同様の測定方法で平均2.5mcd
であつた。また、発光ダイオードの歩留りも45%
であつた。すなわち、良好な電極の形成ができな
かつた。
The obtained light emitting diode has an average Vf of 2.2V,
The output is an average of 2.5mcd using the same measurement method as in the example.
It was hot. Also, the yield of light emitting diodes is 45%.
It was hot. In other words, a good electrode could not be formed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 p型ひ化ガリウム単結晶基板、上記単結晶基
板上に形成された混晶率が0.05〜0.4であるp型
ひ化ガリウム・アルミニウム混晶層、及び、上記
p型混晶層上に形成され、かつ、混晶率が上記p
型混晶層の混晶率より大であるn型ひ化ガリウ
ム・アルミニウム混晶層からなりひ化ガリウム・
アルミニウム混晶エピタキシヤルウエハにおい
て、上記n型混晶層は、厚さが少なくとも20μm
であり、混晶率が0.7よりも小さく、さらに、n
型キヤリア濃度が、上記p型層との界面の近傍に
おいては、5×1016〜3×1017cm-3であり、かつ、
表面の近傍においては、少なくとも5×1017cm-3
であることを特徴とするウエハ。 2 p型ひ化ガリウム単結晶基板上に、混晶率が
0.05〜0.4であるp型ひ化ガリウム・アルミニウ
ム混晶層を形成し、続いて、混晶率が上記p型混
晶層の混晶率よりも大であるn型ひ化ガリウム・
アルミニウム混晶層を形成する方法において、上
記p型ひ化ガリウム単結晶基板をp型混晶層成長
用融液と920〜850℃の温度で接触させて、870〜
820℃の範囲であつて上記接触温度より低い温度
まで冷却させて、上記p型混晶層を形成し、続い
て、n型混晶層成長用融液と接触させて0.2〜0.7
℃/分の冷却速度で760〜700℃の温度まで冷却
し、その後、1〜3℃/分の冷却速度で600〜500
℃の温度まで冷却した後、上記基板をn型混晶層
成長用融液から分離して自然放冷し、得られたp
及びn型混晶層が形成された基板を0.1〜10規定
の苛性アルカリ水溶液で処理して液晶率が0.7よ
り大であるn型ひ化ガリウム・アルミニウム混晶
層を除去することを特徴とする方法。
[Scope of Claims] 1. A p-type gallium arsenide single crystal substrate, a p-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer having a mixed crystal ratio of 0.05 to 0.4 formed on the single crystal substrate, and the above p-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer having a mixed crystal ratio of 0.05 to 0.4. is formed on the mixed crystal layer, and the mixed crystal ratio is the above p.
The gallium arsenide layer consists of an n-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer with a higher mixed crystal percentage than the gallium arsenide type mixed crystal layer.
In the aluminum mixed crystal epitaxial wafer, the n-type mixed crystal layer has a thickness of at least 20 μm.
, the mixed crystal ratio is smaller than 0.7, and n
The type carrier concentration is 5×10 16 to 3×10 17 cm −3 near the interface with the p-type layer, and
Near the surface, at least 5×10 17 cm -3
A wafer characterized by: 2 On a p-type gallium arsenide single crystal substrate, the mixed crystal percentage is
A p-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer having a concentration of 0.05 to 0.4 is formed, and then an n-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer having a mixed crystal ratio higher than that of the p-type mixed crystal layer is formed.
In the method of forming an aluminum mixed crystal layer, the p-type gallium arsenide single crystal substrate is brought into contact with a p-type mixed crystal layer growth melt at a temperature of 920 to 850°C,
The p-type mixed crystal layer is formed by cooling to a temperature in the range of 820°C and lower than the above contact temperature, and then brought into contact with a melt for growing an n-type mixed crystal layer to a temperature of 0.2 to 0.7
Cool to a temperature of 760-700℃ at a cooling rate of ℃/min, then cool to a temperature of 600-500℃ with a cooling rate of 1-3℃/min.
After cooling to a temperature of
and treating the substrate on which the n-type mixed crystal layer is formed with a 0.1 to 10N caustic alkali aqueous solution to remove the n-type gallium arsenide/aluminum mixed crystal layer having a liquid crystal ratio of greater than 0.7. Method.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670676A (en) * 1979-11-14 1981-06-12 Sharp Corp Luminous diode
JPS5816535A (en) * 1981-07-23 1983-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacture
JPS58210682A (en) * 1982-05-31 1983-12-07 Sharp Corp Semiconductor light emitting device
JPS5969977A (en) * 1982-10-15 1984-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor light emitting device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670676A (en) * 1979-11-14 1981-06-12 Sharp Corp Luminous diode
JPS5816535A (en) * 1981-07-23 1983-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacture
JPS58210682A (en) * 1982-05-31 1983-12-07 Sharp Corp Semiconductor light emitting device
JPS5969977A (en) * 1982-10-15 1984-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor light emitting device
JPS6186500A (en) * 1984-10-05 1986-05-01 Showa Denko Kk Manufacture of gaalas light emitting semiconductor

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