JPH0653548A - GaP系発光素子基板及びその製造方法 - Google Patents
GaP系発光素子基板及びその製造方法Info
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Abstract
aP系発光素子基板及びその製造方法を提供する。 【構成】 n型GaP単結晶基板上にn型GaP層及び
p型GaP層を順次形成してなるGaP系発光素子基板
において、n型GaP単結晶基板の炭素濃度を1.0×
1017個/cc以下とする。n型GaP単結晶基板用G
aP単結晶を、液体封止チョクラルスキ法(LEC法)
により育成させる場合には、封止用液体として少なくと
も200ppmの水分を含有する酸化ホウ素(B2O3)
を用いる。
Description
びその製造方法に関し、さらに詳しくは赤色発光するG
aP系発光素子を製造する際に用いる複数のGaP層が
積層されたGaP系発光素子基板及びその製造方法に関
する。
常、半導体基板上に更に複数の半導体層を積層してpn
接合を有する多層半導体基板を作製し、これを素子化す
ることによって得られる。このうち、GaP系の赤色発
光ダイオードはn型GaP単結晶基板上にn型及びp型
のGaP層を順次形成してなる発光素子基板より得るこ
とができる。
では赤色発光しないので、亜鉛(Zn)及び酸素(O)
をp型層にドープし、発光中心となるZn−O対をp型
層内に形成する。このGaP系発光素子基板から作製し
たGaP系発光ダイオードは、ピーク波長が700nm
前後の赤色の発光が得られる。
法により製造されたGaP系発光素子基板を用いた発光
素子では、十分高い輝度が得られないという問題があっ
た。
造することができるGaP系発光素子基板及びその製造
方法を提供することを目的とする。
結晶基板上にn型GaP層及びp型GaP層を順次形成
してなるGaP系発光素子基板において、n型GaP単
結晶基板の炭素濃度を1.0×1017個/cc以下とし
た。
スキ法(LEC法)により育成させる場合には、封止用
液体として少なくとも200ppmの水分を含有する酸
化ホウ素(B2O3)を用いて育成させることによって上
記炭素濃度のn型GaP単結晶を得、それより上記炭素
濃度のn型GaP単結晶基板を得ることができる。
ながら説明する。図1は本発明のGaP系発光素子基板
の一実施例を示す。本実施例のGaP系発光素子基板
は、n型GaP単結晶基板1上に、n型GaP層2及び
p型GaP層3が順次形成されている。n型及びp型と
なるドーパントは、それぞれ例えばS及びZnとする。
また、p型GaP層3にはZnとともにOがドープされ
ている。
例えば下記に示す方法による。まず、n型GaP単結晶
基板1は、例えば液体封止チョクラルスキ法(LEC
法)を用いて育成したn型GaP単結晶より製造され
る。具体的に示すと、LEC法によるGaP単結晶の育
成は、図2に示す装置を用いて行う。図において、圧力
容器10内にはサセプタ11に支持されたルツボ12が
配置され、その中にGaP融液13が収容されている。
軽く且つ透明なB2O317が覆っている。そして、Ga
Pの解離を防止するために、圧力容器10内は窒素16
等の不活性ガスによって加圧されている。GaP単結晶
14は、回転する支柱15によって引上げられながら育
成する。また、GaP融液13はヒータ18によって加
熱され、GaP融液13とGaP単結晶14との界面1
9はGaPの融点である1470℃に保たれる。なお、
圧力容器10内は、窓20を通してTVモニタ等で監視
されている。
スライスされてGaP単結晶基板1となり、その上に各
層を液相エピタキシャル成長法により成長させる。具体
的には、例えば1000℃でGa融液にGaP多結晶を
溶解させた溶液を基板上に配置する。
上に析出させてGaP層を成長させる。この際、n型G
aP層2を成長させる時にはS等のn型ドーパントを、
p型GaP層3を成長させる際にはZn及びOをそれぞ
れGa溶液に添加する。
上にn型GaP層及びp型GaP層が順次積層された多
層GaP基板である発光素子基板が得られる。この発光
素子基板のGaP単結晶基板側にn電極を、p型GaP
層側にp電極をそれぞれ形成し、ダイシング後、その半
導体チップをフレームにボンディングし、エポキシ等で
封止することにより、赤色発光する発光ダイオードが得
られる。
度と赤色発光素子の相対輝度との関係を示す。図から、
炭素濃度が低くなるにつれて輝度が高くなること、及び
相対輝度が45以上の高輝度発光素子を得るには、n型
GaP単結晶基板中の炭素濃度を1.0×1017個/c
c以下にすることが必要となることが分る。
n型GaP単結晶基板を得るには、例えばもともと炭素
濃度の低いGaP多結晶を原料として育成したn型Ga
P単結晶を用いればよい。この場合、炭素濃度が1.0
×1018個/cc未満のGaP多結晶を用いるとGaP
単結晶基板の炭素濃度が1.0×1017個/cc以下と
なることが確認できた。
育成する場合は、封止用液体として使用するB2O3の水
分量をコントロールすることによっても炭素濃度を制御
することができる。図4は、LEC法によりGaP単結
晶を育成する場合の使用したB2O3中の水分量とGaP
単結晶中の炭素濃度との関係を示す。
てn型GaP単結晶中の炭素濃度が低くなることが分か
る。特に、水分量が200ppmを超えると急激に炭素
濃度が下がり、炭素濃度は1×1017個/cc以下にな
る。従って、B2O3の水分量をコントロールすることに
よってn型GaP単結晶の炭素濃度を低く抑えることが
でき、ひいては発光素子の輝度向上に繋がる。しかし、
水分量が1000ppmを超えると、不安定な化学反応
が許容できない程に激しくなり、B2O3層の不透視化や
結晶乱れの発生等があり、GaP単結晶の育成の面から
好ましくない。
aP単結晶基板中の炭素濃度を1.0×1017個/cc
以下にすることができ、このGaP単結晶基板を含む発
光素子基板から高輝度の発光素子を製造することができ
る。
概略断面図である。
る際に用いる装置を示す構成図である。
の輝度との関係を示す図である。
場合に使用するB2O3中の水分量と育成したn型GaP
単結晶より得られたn型GaP単結晶基板中の炭素濃度
との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 n型GaP単結晶基板上にn型GaP層
及びp型GaP層を順次形成してなるGaP系発光素子
基板において、前記n型GaP単結晶基板の炭素濃度が
1.0×1017個/cc以下であることを特徴とするG
aP系発光素子基板。 - 【請求項2】 前記n型GaP単結晶基板用のn型Ga
P単結晶を液体封止チョクラルスキ法により育成させる
時に、封止用液体として少なくとも200ppmの水分
を含有する酸化ホウ素(B2O3)を用いることを特徴と
するGaP系発光素子基板の製造方法。
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