JPH08139358A - エピタキシャルウエーハ - Google Patents
エピタキシャルウエーハInfo
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- JPH08139358A JPH08139358A JP30908494A JP30908494A JPH08139358A JP H08139358 A JPH08139358 A JP H08139358A JP 30908494 A JP30908494 A JP 30908494A JP 30908494 A JP30908494 A JP 30908494A JP H08139358 A JPH08139358 A JP H08139358A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table characterised by the doping materials
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高発光効率の赤外発光ＬＥＤを得る。
【構成】 窓層構造を有するＧａ1-x Ａｌx Ａｓエピタ
キシャルウエーハにおいて、窓層のＳｉ濃度を１×１０
17ｃｍ-3以下とし、ドーパントとしてＺｎを用いて、そ
のキャリア濃度を１０17〜１０19ｃｍ-3とし、各層のＡ
ｌ濃度を一定範囲に限定する。 【効果】 窓層での光吸収を極力押え、サイリスタ不良
の無い高発光効率の赤外発光ＬＥＤを高収率で得る。
キシャルウエーハにおいて、窓層のＳｉ濃度を１×１０
17ｃｍ-3以下とし、ドーパントとしてＺｎを用いて、そ
のキャリア濃度を１０17〜１０19ｃｍ-3とし、各層のＡ
ｌ濃度を一定範囲に限定する。 【効果】 窓層での光吸収を極力押え、サイリスタ不良
の無い高発光効率の赤外発光ＬＥＤを高収率で得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＧａＡｓ系の高出力赤外
系発光ダイオード用エピタキシャルウエーハに関するも
のである。
系発光ダイオード用エピタキシャルウエーハに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ又はＧａＡｌ
Ａｓのｐ−ｎ接合をエピタキシャル成長させたエピタキ
シャルウエーハは、フォトカプラーやリモートコントロ
ーラー用光源に用いられる赤外発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）の材料として広く利用されている。たとえばＧａＡ
ｓのｐ−ｎ接合を利用した例としては、National techn
ical Report Vol.18,No,3,1972 P.249〜P.258 や特開昭
５９−１２１８３０などがある。また、ＧａＡｌＡｓの
ｐ−ｎ接合を利用した例としては特開昭５９−２２８７
１７や特開平６−２１５０７などがある。ｐ−ｎ接合部
分のＧａＡｓにＡｌを添加してＧａＡｌＡｓで構成した
ＬＥＤは、発光波長を短波長側に調整したものである。
これらの赤外系発光ダイオードのうちでも特開昭５９−
１２１８３０や特開平６−２１５０７はいわゆる窓構造
を有する発光ダイオードであって、発光出力が高く、近
年リモートコントロール用として需要が拡大してきてい
る。ここで窓構造発光ダイオードとは、ＧａＡｓ基板の
上にｐ−ｎ接合構造を構成し、その上をそれよりも大き
なバンドギャップを有するＧａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層で覆
い、ｐ−ｎ接合から注入された電子を発光層であるｐ型
発光層内に閉じ込めるとともに、Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓
層が発光した光に対して透明であることを利用して、外
部発光効率を高めて高出力化を計ったものである（例え
ば、E.S.Yang著、「半導体デバイスの基礎」1981年、マ
グロウヒル社、参照）。
Ａｓのｐ−ｎ接合をエピタキシャル成長させたエピタキ
シャルウエーハは、フォトカプラーやリモートコントロ
ーラー用光源に用いられる赤外発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）の材料として広く利用されている。たとえばＧａＡ
ｓのｐ−ｎ接合を利用した例としては、National techn
ical Report Vol.18,No,3,1972 P.249〜P.258 や特開昭
５９−１２１８３０などがある。また、ＧａＡｌＡｓの
ｐ−ｎ接合を利用した例としては特開昭５９−２２８７
１７や特開平６−２１５０７などがある。ｐ−ｎ接合部
分のＧａＡｓにＡｌを添加してＧａＡｌＡｓで構成した
ＬＥＤは、発光波長を短波長側に調整したものである。
これらの赤外系発光ダイオードのうちでも特開昭５９−
１２１８３０や特開平６−２１５０７はいわゆる窓構造
を有する発光ダイオードであって、発光出力が高く、近
年リモートコントロール用として需要が拡大してきてい
る。ここで窓構造発光ダイオードとは、ＧａＡｓ基板の
上にｐ−ｎ接合構造を構成し、その上をそれよりも大き
なバンドギャップを有するＧａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層で覆
い、ｐ−ｎ接合から注入された電子を発光層であるｐ型
発光層内に閉じ込めるとともに、Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓
層が発光した光に対して透明であることを利用して、外
部発光効率を高めて高出力化を計ったものである（例え
ば、E.S.Yang著、「半導体デバイスの基礎」1981年、マ
グロウヒル社、参照）。
【０００３】上記のような発光ダイオードにおいて、Ｇ
ａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓのｐ−ｎ接合部分は、両性
不純物であるＳｉの自然反転を用いて、液相エピタキシ
ャル成長法により連続的に製造している。ＧａＡｓの液
相エピタキシャル成長においてＳｉを不純物として用い
ると、高温ではｎ型結晶が成長し、低温ではｐ型結晶が
成長するので、同じ成長用溶液から一連の操作でｎ型エ
ピタキシャル成長層とｐ型エピタキシャル成長層とを成
長させることができるので、生産効率が高く、また、結
晶性の良いｐ−ｎ接合が得られるからである。Ｓｉをド
ープしたＧａＡｓの発光波長は、Ｓｉの濃度にも依る
が、通常は９３０〜９５０ｎｍであり、この波長は特に
リモートコントロール光源用として適している。
ａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓのｐ−ｎ接合部分は、両性
不純物であるＳｉの自然反転を用いて、液相エピタキシ
ャル成長法により連続的に製造している。ＧａＡｓの液
相エピタキシャル成長においてＳｉを不純物として用い
ると、高温ではｎ型結晶が成長し、低温ではｐ型結晶が
成長するので、同じ成長用溶液から一連の操作でｎ型エ
ピタキシャル成長層とｐ型エピタキシャル成長層とを成
長させることができるので、生産効率が高く、また、結
晶性の良いｐ−ｎ接合が得られるからである。Ｓｉをド
ープしたＧａＡｓの発光波長は、Ｓｉの濃度にも依る
が、通常は９３０〜９５０ｎｍであり、この波長は特に
リモートコントロール光源用として適している。
【０００４】ＧａＡｓ中でＳｉは深いアクセプタ準位を
形成する。ｐ型ＧａＡｓ発光層において、発光はＧａＡ
ｓの伝導帯とＳｉのアクセプタ準位の間の再結合により
起こる。このためＳｉドープのＧａＡｓの発光ピーク波
長は、ＧａＡｓのバンドギャップ（１．４２ｅＶ：約８
７０ｎｍに相当）よりも小さいエネルギーである９３０
〜９５０ｎｍとなる。
形成する。ｐ型ＧａＡｓ発光層において、発光はＧａＡ
ｓの伝導帯とＳｉのアクセプタ準位の間の再結合により
起こる。このためＳｉドープのＧａＡｓの発光ピーク波
長は、ＧａＡｓのバンドギャップ（１．４２ｅＶ：約８
７０ｎｍに相当）よりも小さいエネルギーである９３０
〜９５０ｎｍとなる。
【０００５】窓層としては発光層よりもバンドギャップ
エネルギーの高いものを用いる。ＧａＡｓにＡｌを添加
したＧａＡｌＡｓ系混晶はＧａＡｓよりもバンドギャッ
プエネルギーが大きく、ＧａＡｓ発光層に対する窓層と
して用いる場合は注入電子の閉じ込め効果を発揮すると
共に、発光に対しても透明性を示す。また、ＧａＡｌＡ
ｓ発光層に対しては、Ａｌ混晶比のより高いＧａＡｌＡ
ｓが窓効果を発揮する。このような観点からＧａＡｓお
よびＧａＡｌＡｓのＬＥＤにおいてはＡｌ混晶比の高い
ＧａＡｌＡｓ窓層が利用されている。導電型は発光層と
同型のものを用い、発光層をＳｉの自然反転法で形成す
る場合には、窓層もＳｉをドーパントとして用いたもの
が多用されている。Ｓｉはエピタキシャル成長温度付近
での蒸気圧が低く、取り扱いが比較的容易で、窓層のキ
ャリア濃度の制御が精度良く行えるからである。
エネルギーの高いものを用いる。ＧａＡｓにＡｌを添加
したＧａＡｌＡｓ系混晶はＧａＡｓよりもバンドギャッ
プエネルギーが大きく、ＧａＡｓ発光層に対する窓層と
して用いる場合は注入電子の閉じ込め効果を発揮すると
共に、発光に対しても透明性を示す。また、ＧａＡｌＡ
ｓ発光層に対しては、Ａｌ混晶比のより高いＧａＡｌＡ
ｓが窓効果を発揮する。このような観点からＧａＡｓお
よびＧａＡｌＡｓのＬＥＤにおいてはＡｌ混晶比の高い
ＧａＡｌＡｓ窓層が利用されている。導電型は発光層と
同型のものを用い、発光層をＳｉの自然反転法で形成す
る場合には、窓層もＳｉをドーパントとして用いたもの
が多用されている。Ｓｉはエピタキシャル成長温度付近
での蒸気圧が低く、取り扱いが比較的容易で、窓層のキ
ャリア濃度の制御が精度良く行えるからである。
【０００６】Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のＡｌ組成ｚは、
発光層からの光を吸収しない組成とする必要がある。Ｇ
ａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントとしてＳｉを用いた
場合、Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓの伝導帯とＳｉのアクセプタ
準位の間のエネルギーに相当する波長から短波長側の光
が吸収される。ｚが０．１の場合Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓの
伝導帯とＳｉのアクセプタ準位の間のエネルギーに相当
する波長は８６０ｎｍ程度となる。発光層がＧａＡｓの
場合（すなわち、Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓでｙ＝０の場合）
ｚが０．１以上であれば窓層での光の吸収はほとんど起
こらないが、０．１以下になると窓層での吸収が起こり
始める。したがって、発光層がＧａＡｓの場合は、窓層
での吸収を防ぐためには窓層全体にわたってｚを０．１
以上とする必要があった。実際には窓層は液相エピタキ
シャル成長法で成長させるのでＡｌの偏析係数が大きい
ためにｚは発光層との界面でもっとも大きく、エピタキ
シャル成長層の表面に向かって減少し、エピタキシャル
成長層表面で最小となる。したがって、エピタキシャル
成長層表面のｚを０．１以上とする。発光層がＧａ1-y
Ａｌy Ａｓ（ただし、ｙ≠０）の場合も同様の考えか
ら、窓層での吸収を防ぐためには、窓層の表面でのＡｌ
組成ｚをｙよりも０．１以上大きくする必要がある。
発光層からの光を吸収しない組成とする必要がある。Ｇ
ａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントとしてＳｉを用いた
場合、Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓの伝導帯とＳｉのアクセプタ
準位の間のエネルギーに相当する波長から短波長側の光
が吸収される。ｚが０．１の場合Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓの
伝導帯とＳｉのアクセプタ準位の間のエネルギーに相当
する波長は８６０ｎｍ程度となる。発光層がＧａＡｓの
場合（すなわち、Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓでｙ＝０の場合）
ｚが０．１以上であれば窓層での光の吸収はほとんど起
こらないが、０．１以下になると窓層での吸収が起こり
始める。したがって、発光層がＧａＡｓの場合は、窓層
での吸収を防ぐためには窓層全体にわたってｚを０．１
以上とする必要があった。実際には窓層は液相エピタキ
シャル成長法で成長させるのでＡｌの偏析係数が大きい
ためにｚは発光層との界面でもっとも大きく、エピタキ
シャル成長層の表面に向かって減少し、エピタキシャル
成長層表面で最小となる。したがって、エピタキシャル
成長層表面のｚを０．１以上とする。発光層がＧａ1-y
Ａｌy Ａｓ（ただし、ｙ≠０）の場合も同様の考えか
ら、窓層での吸収を防ぐためには、窓層の表面でのＡｌ
組成ｚをｙよりも０．１以上大きくする必要がある。
【０００７】
（第１の課題）ところが窓層表面のＡｌ組成ｚを０．１
以上に大きくすると、発光ダイオードの重要な特性の一
つである順方向電圧が高くなってしまう。発光ダイオー
ドを使用する上で順方向電圧は低い方が望ましい。特に
リモートコントロール用光源として使用する場合は、電
池駆動である為に順方向電圧を低くすることが特に重要
である。Ｓｉを窓層のドーパントとして用いた場合に
は、順方向電圧を低くしてかつ窓層に依る吸収を完全に
防ぐことは非常に困難である。
以上に大きくすると、発光ダイオードの重要な特性の一
つである順方向電圧が高くなってしまう。発光ダイオー
ドを使用する上で順方向電圧は低い方が望ましい。特に
リモートコントロール用光源として使用する場合は、電
池駆動である為に順方向電圧を低くすることが特に重要
である。Ｓｉを窓層のドーパントとして用いた場合に
は、順方向電圧を低くしてかつ窓層に依る吸収を完全に
防ぐことは非常に困難である。
【０００８】（第２の課題）Ｓｉは両性不純物である。
ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントとしてＳｉを
用いた場合、Ｓｉがｐ型となる成長条件でエピタキシャ
ル成長を行うが、窓層の成長初期において成長条件の局
所的な微少変動等により部分的にｎ反転が起こり易い。
ｎ反転した部分は不良となり、製品歩留を低下させる。
ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントとしてＳｉを
用いた場合、Ｓｉがｐ型となる成長条件でエピタキシャ
ル成長を行うが、窓層の成長初期において成長条件の局
所的な微少変動等により部分的にｎ反転が起こり易い。
ｎ反転した部分は不良となり、製品歩留を低下させる。
【０００９】（第３の課題）Ｓｉの自然反転法によりＧ
ａＡｓのｐ−ｎ接合を形成する場合、ｐ−ｎ接合近傍で
キャリア濃度が大きく低下する。したがって、成長雰囲
気が僅かに変化しても図３（ｂ）に示すように稲妻型接
合（１０５）が発生し、素子特性不良の原因となる。こ
の稲妻型の接合はウエーハの全面にわたって散在し、そ
の大きさは大部分は数１０μｍ程度であるが、大きいも
のでは数１００μｍになるものもある。実際にエピタキ
シャルウエーハをＬＥＤとして使用する場合には、ウエ
ーハの表面及び裏面に電極を形成した後、切断してチッ
プとして使用する。チップの幅は通常２５０〜３５０μ
ｍ程度であり、チップが大きな稲妻型接合の中に入って
しまうと、図３（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層
（１０３）からｎ型ＧａＡｓ層（１０２）にかけてｐ−
ｎ−ｐ−ｎ型の接合となる。正常なｐ−ｎ接合は図３
（ａ）に示すように単純にｐ−ｎとなっていなければな
らない。この稲妻型接合の発生機構は十分解明されてお
らず、有効な防止策も提案されていないのが実情であ
る。
ａＡｓのｐ−ｎ接合を形成する場合、ｐ−ｎ接合近傍で
キャリア濃度が大きく低下する。したがって、成長雰囲
気が僅かに変化しても図３（ｂ）に示すように稲妻型接
合（１０５）が発生し、素子特性不良の原因となる。こ
の稲妻型の接合はウエーハの全面にわたって散在し、そ
の大きさは大部分は数１０μｍ程度であるが、大きいも
のでは数１００μｍになるものもある。実際にエピタキ
シャルウエーハをＬＥＤとして使用する場合には、ウエ
ーハの表面及び裏面に電極を形成した後、切断してチッ
プとして使用する。チップの幅は通常２５０〜３５０μ
ｍ程度であり、チップが大きな稲妻型接合の中に入って
しまうと、図３（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層
（１０３）からｎ型ＧａＡｓ層（１０２）にかけてｐ−
ｎ−ｐ−ｎ型の接合となる。正常なｐ−ｎ接合は図３
（ａ）に示すように単純にｐ−ｎとなっていなければな
らない。この稲妻型接合の発生機構は十分解明されてお
らず、有効な防止策も提案されていないのが実情であ
る。
【００１０】
（第１および第２の課題を解決するための手段）本発明
では鋭意実験を繰り返した結果、窓層のＳｉ濃度を極力
低く抑え、ドーパントとしてＺｎを使用することによ
り、高い発光効率と低い順方向電圧を備えたＬＥＤ用エ
ピタキシャルウエーハが得られることを見出した。Ｓｉ
濃度と発光出力との関係を調査した結果を図４に示す。
図４はＧａＡｓのｐ−ｎ接合の場合、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ窓層のＡｌ組成ｚを、発光層との界面でｚ＝０．
２３、窓層表面でｚ＝０．０５と一定にしたときの、窓
層のＳｉ濃度と発光出力との関係を表している。この結
果から、Ｓｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは
１×１０17ｃｍ-3以下とすれば、Ｓｉアクセプタによる
光の吸収が起こらなくなることが確認された。
では鋭意実験を繰り返した結果、窓層のＳｉ濃度を極力
低く抑え、ドーパントとしてＺｎを使用することによ
り、高い発光効率と低い順方向電圧を備えたＬＥＤ用エ
ピタキシャルウエーハが得られることを見出した。Ｓｉ
濃度と発光出力との関係を調査した結果を図４に示す。
図４はＧａＡｓのｐ−ｎ接合の場合、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ窓層のＡｌ組成ｚを、発光層との界面でｚ＝０．
２３、窓層表面でｚ＝０．０５と一定にしたときの、窓
層のＳｉ濃度と発光出力との関係を表している。この結
果から、Ｓｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは
１×１０17ｃｍ-3以下とすれば、Ｓｉアクセプタによる
光の吸収が起こらなくなることが確認された。
【００１１】Ｓｉ濃度を１×１０17ｃｍ-3以下にする
と、窓層表面でのＡｌ濃度ｚを０近傍まで低くしても、
Ｓｉアクセプタによる光の吸収は起こらない。ｘ≠０、
ｙ≠０の場合についても同様の実験を行なった結果、窓
層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは１×
１０17ｃｍ-3以下にすることにより、窓層表面でのＡｌ
組成ｚをｙと同程度まで低下させても、Ｓｉアクセプタ
による吸収はほとんど起こらないことが明かとなった。
以上のように窓層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、
好ましくは１×１０17ｃｍ-3以下にすることにより、窓
層表面のＡｌ濃度を低下させて順方向電圧を低くし、か
つ窓層に於ける光の吸収を防止することができる。
と、窓層表面でのＡｌ濃度ｚを０近傍まで低くしても、
Ｓｉアクセプタによる光の吸収は起こらない。ｘ≠０、
ｙ≠０の場合についても同様の実験を行なった結果、窓
層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは１×
１０17ｃｍ-3以下にすることにより、窓層表面でのＡｌ
組成ｚをｙと同程度まで低下させても、Ｓｉアクセプタ
による吸収はほとんど起こらないことが明かとなった。
以上のように窓層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3以下、
好ましくは１×１０17ｃｍ-3以下にすることにより、窓
層表面のＡｌ濃度を低下させて順方向電圧を低くし、か
つ窓層に於ける光の吸収を防止することができる。
【００１２】なお、ここで言うＳｉ濃度とはキャリア濃
度ではなくて、Ｓｉそのものの濃度である。Ｓｉは両性
不純物であり、ＧａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓ中ではＳ
ｉドナー及びＳｉアクセプタの両方が存在し、補償関係
にある。Ｓｉを含むドナー濃度とアクセプタ濃度との差
がキャリア濃度となる。従って、ここではキャリア濃度
ではなくＳｉ濃度で規定する。Ｓｉ濃度はＳＩＭＳ分析
等で測定できる。
度ではなくて、Ｓｉそのものの濃度である。Ｓｉは両性
不純物であり、ＧａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓ中ではＳ
ｉドナー及びＳｉアクセプタの両方が存在し、補償関係
にある。Ｓｉを含むドナー濃度とアクセプタ濃度との差
がキャリア濃度となる。従って、ここではキャリア濃度
ではなくＳｉ濃度で規定する。Ｓｉ濃度はＳＩＭＳ分析
等で測定できる。
【００１３】窓層のドーパントとしてはＺｎが適当であ
る。ＺｎはＳｉのように深いアクセプタ準位を形成しな
いので有利である。また、キャリア濃度の制御が比較的
容易であり、希望するキャリア濃度が再現性良く得られ
る。さらに、ＺｎはＳｉのような両性不純物ではなく、
ｐ型不純物としてのみ働くので、第２の課題であるｎ反
転は起こらない。窓層のキャリア濃度を１×１０17〜１
×１０19ｃｍ-3とすることにより、良好な特性が得られ
る。キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下では良好なオ
ーミック電極が得られない。また、１×１０19ｃｍ-3以
上では窓層の結晶性が悪化する。ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａ
ｓ窓層中のＳｉは、Ｓｉをｐ型ドーパントとして用いな
い場合でも、エピタキシャル成長中にｐ型Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓ発光層成長用の原料溶液を完全に除去することが
できないことや、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層が一部
メルトバックするために混入してくるものである。ま
た、成長原料溶液の構成成分であるＧａメタルから混入
して来る場合がある。したがってエピタキシャル成長工
程を厳密に管理し、窓層中のＳｉ量を低く抑えることが
重要である。
る。ＺｎはＳｉのように深いアクセプタ準位を形成しな
いので有利である。また、キャリア濃度の制御が比較的
容易であり、希望するキャリア濃度が再現性良く得られ
る。さらに、ＺｎはＳｉのような両性不純物ではなく、
ｐ型不純物としてのみ働くので、第２の課題であるｎ反
転は起こらない。窓層のキャリア濃度を１×１０17〜１
×１０19ｃｍ-3とすることにより、良好な特性が得られ
る。キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下では良好なオ
ーミック電極が得られない。また、１×１０19ｃｍ-3以
上では窓層の結晶性が悪化する。ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａ
ｓ窓層中のＳｉは、Ｓｉをｐ型ドーパントとして用いな
い場合でも、エピタキシャル成長中にｐ型Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓ発光層成長用の原料溶液を完全に除去することが
できないことや、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層が一部
メルトバックするために混入してくるものである。ま
た、成長原料溶液の構成成分であるＧａメタルから混入
して来る場合がある。したがってエピタキシャル成長工
程を厳密に管理し、窓層中のＳｉ量を低く抑えることが
重要である。
【００１４】以上詳細に説明したとおり、窓層はＳｉ濃
度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは１×１０17ｃｍ
-3以下とし、ドーパントとしてはＺｎを使用し、キャリ
ア濃度を１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3とする。Ａｌ組
成ｚはｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層との界面でｙより
も大きくし、好ましくは（ｙ＋０．１）＜ｚとする。窓
層表面でのＡｌ組成ｚは、ｙ≦ｚ＜（ｙ＋０．１）とす
るのが好ましい。
度を１×１０18ｃｍ-3以下、好ましくは１×１０17ｃｍ
-3以下とし、ドーパントとしてはＺｎを使用し、キャリ
ア濃度を１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3とする。Ａｌ組
成ｚはｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層との界面でｙより
も大きくし、好ましくは（ｙ＋０．１）＜ｚとする。窓
層表面でのＡｌ組成ｚは、ｙ≦ｚ＜（ｙ＋０．１）とす
るのが好ましい。
【００１５】（第３の課題を解決するための手段）本発
明者らは、Ｓｉの自然反転法に依るＧａＡｓのｐ−ｎ接
合形成時の稲妻型接合の発生を防止する方法について検
討を重ねた結果、ＧａＡｓ中にＡｌを添加することによ
り、稲妻型接合の発生を抑制することを見いだした。即
ち、Ｓｉの自然反転法に依るＧａＡｓエピタキシャル成
長溶液中に、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層
のＧａＡｓ基板との界面におけるＡｌ組成ｘが０．００
１以上になるようにＡｌを添加すると、稲妻型接合の発
生が大幅に低減し、その大きさも非常に小さくなる。Ａ
ｌ組成ｘが０．００１未満の場合には稲妻型接合の低減
の明確な効果は認められない。Ａｌ組成ｘが０．００１
以上では、ｘが高いほど稲妻型接合の発生を低減させる
効果が大きい。しかし、ＧａＡｓにＡｌを添加するとバ
ンドギャップが大きくなり、発光ピーク波長が短波長側
にシフトする。短波長になっても影響のない用途の場合
には問題はないが、リモートコントロール光源用等では
短波長化すると不利となるので、所定の波長に納まるよ
うＡｌ組成を調整する必要がある。
明者らは、Ｓｉの自然反転法に依るＧａＡｓのｐ−ｎ接
合形成時の稲妻型接合の発生を防止する方法について検
討を重ねた結果、ＧａＡｓ中にＡｌを添加することによ
り、稲妻型接合の発生を抑制することを見いだした。即
ち、Ｓｉの自然反転法に依るＧａＡｓエピタキシャル成
長溶液中に、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層
のＧａＡｓ基板との界面におけるＡｌ組成ｘが０．００
１以上になるようにＡｌを添加すると、稲妻型接合の発
生が大幅に低減し、その大きさも非常に小さくなる。Ａ
ｌ組成ｘが０．００１未満の場合には稲妻型接合の低減
の明確な効果は認められない。Ａｌ組成ｘが０．００１
以上では、ｘが高いほど稲妻型接合の発生を低減させる
効果が大きい。しかし、ＧａＡｓにＡｌを添加するとバ
ンドギャップが大きくなり、発光ピーク波長が短波長側
にシフトする。短波長になっても影響のない用途の場合
には問題はないが、リモートコントロール光源用等では
短波長化すると不利となるので、所定の波長に納まるよ
うＡｌ組成を調整する必要がある。
【００１６】発光ピーク波長を９３０〜９５０ｎｍとす
るためには、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成
ｙを０．０２以下にする必要がある。また、徐冷法によ
りエピタキシャル成長層を形成する場合、Ａｌの偏析係
数が大きいためＡｌ濃度は成長方向に対して単調に減少
する。従って、Ｓｉによる自然反転法によってｎ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とｐ型Ｇａ1-y Ａｌy
Ａｓ発光層とを連続的に成長させる場合には、ｎ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層の成長開始時のＡｌ組
成ｘを、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層が目標とするＡ
ｌ組成となるように調整して設定する必要がある。種々
の条件を検討した結果、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタ
キシャル層の成長開始時、即ち、ｎ型ＧａＡｓ基板との
界面近傍におけるＡｌ組成ｘが０．１以上になると、ｐ
型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成ｙを０．０２以
下に制御することが困難となる。以上の結果より、ｎ型
Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層のＧａＡｓ基板と
の界面近傍におけるＡｌ組成ｘを０．００１＜ｘ≦０．
１とし、かつ、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組
成ｙを０＜ｙ≦０．０２とすることにより、発光ピーク
波長が９３０〜９５０ｎｍであり、稲妻型接合の極めて
少ない良好なｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウエー
ハを得ることができる。発光ピーク波長を９３０〜９５
０ｎｍに制御する必要のない用途に使用する場合には、
０．００１＜ｘのみ規定することにより、稲妻型接合の
極めて少ない良好なｐ−ｎ接合を有するエピタキシャル
ウエーハを得ることができる。
るためには、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成
ｙを０．０２以下にする必要がある。また、徐冷法によ
りエピタキシャル成長層を形成する場合、Ａｌの偏析係
数が大きいためＡｌ濃度は成長方向に対して単調に減少
する。従って、Ｓｉによる自然反転法によってｎ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とｐ型Ｇａ1-y Ａｌy
Ａｓ発光層とを連続的に成長させる場合には、ｎ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層の成長開始時のＡｌ組
成ｘを、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層が目標とするＡ
ｌ組成となるように調整して設定する必要がある。種々
の条件を検討した結果、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタ
キシャル層の成長開始時、即ち、ｎ型ＧａＡｓ基板との
界面近傍におけるＡｌ組成ｘが０．１以上になると、ｐ
型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成ｙを０．０２以
下に制御することが困難となる。以上の結果より、ｎ型
Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層のＧａＡｓ基板と
の界面近傍におけるＡｌ組成ｘを０．００１＜ｘ≦０．
１とし、かつ、ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組
成ｙを０＜ｙ≦０．０２とすることにより、発光ピーク
波長が９３０〜９５０ｎｍであり、稲妻型接合の極めて
少ない良好なｐ−ｎ接合を有するエピタキシャルウエー
ハを得ることができる。発光ピーク波長を９３０〜９５
０ｎｍに制御する必要のない用途に使用する場合には、
０．００１＜ｘのみ規定することにより、稲妻型接合の
極めて少ない良好なｐ−ｎ接合を有するエピタキシャル
ウエーハを得ることができる。
【００１７】その他の要件について順を追って説明す
る。本発明では基板としてＧａＡｓ単結晶を使用する。
通常はＳｉドープのｎ型ＧａＡｓを使用する。ド−パン
トとしてはＳｉの他にＴｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｓ等のＧａＡ
ｓ中でドナーとして作用するものであってもよい。キャ
リア濃度は１×１０17〜３ｘ１０18ｃｍ-3が適する。成
長方向の面方位は（１００）面又は（１１１）面とした
ものを使用する。
る。本発明では基板としてＧａＡｓ単結晶を使用する。
通常はＳｉドープのｎ型ＧａＡｓを使用する。ド−パン
トとしてはＳｉの他にＴｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｓ等のＧａＡ
ｓ中でドナーとして作用するものであってもよい。キャ
リア濃度は１×１０17〜３ｘ１０18ｃｍ-3が適する。成
長方向の面方位は（１００）面又は（１１１）面とした
ものを使用する。
【００１８】ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層
は基板の結晶欠陥の影響を排除し、発光層の円滑な結晶
成長を助けるいわゆるバッファー層をなすと同時に、ｐ
−ｎ接合に電子を注入する働きをするものである。従っ
て、厚さは２０〜１００μｍ必要である。ドーパントと
してはＳｉを使用する。キャリア濃度は１×１０15〜３
ｘ１０18ｃｍ-3、好ましくは１×１０17〜１×１０18ｃ
ｍ-3とする。ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層
はＡｌを添加しないＧａＡｓ（ｘ＝０）でも良いし、Ａ
ｌを添加したＧａ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ≠０）でも良い。
Ａｌを添加する場合には前述のとおり稲妻型接合の発生
を抑制する効果を有するが、発光波長を目標値に納める
ために、Ａｌ混晶比ｘはＧａＡｓ基板との界面で０．０
０１以上０．１以下とするのが良い。
は基板の結晶欠陥の影響を排除し、発光層の円滑な結晶
成長を助けるいわゆるバッファー層をなすと同時に、ｐ
−ｎ接合に電子を注入する働きをするものである。従っ
て、厚さは２０〜１００μｍ必要である。ドーパントと
してはＳｉを使用する。キャリア濃度は１×１０15〜３
ｘ１０18ｃｍ-3、好ましくは１×１０17〜１×１０18ｃ
ｍ-3とする。ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層
はＡｌを添加しないＧａＡｓ（ｘ＝０）でも良いし、Ａ
ｌを添加したＧａ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ≠０）でも良い。
Ａｌを添加する場合には前述のとおり稲妻型接合の発生
を抑制する効果を有するが、発光波長を目標値に納める
ために、Ａｌ混晶比ｘはＧａＡｓ基板との界面で０．０
０１以上０．１以下とするのが良い。
【００１９】ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層はｎ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とｐ−ｎ接合を形成
し、発光機能を発揮するものである。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓ発光層もＡｌを添加しないＧａＡｓ（ｙ＝０）で
も良いし、Ａｌを添加したＧａ1-y Ａｌy Ａｓ（ｙ≠
０）でも良い。ＳｉドープのＡｌを添加しないＧａＡｓ
の場合は、発光波長は９６０ｎｍ以下とする必要があ
る。リモートコントロール光源用としては波長は９６０
ｎｍ以下とする必要があるので、Ａｌを添加する場合、
発光波長が９３０〜９５０ｎｍに限定される用途に使用
する場合には、Ａｌ混晶比ｙは０．０２以下にする必要
がある。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層はｎ型Ｇａ1-x
Ａｌx Ａｓエピタキシャル層に引き続いて成長させるの
で、前記ＧａＡｓ基板との界面のＡｌ濃度を０．００１
≦ｘ≦０．１に調整しておけば良い。キャリア濃度はｎ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とほぼ同じで、
１×１０15〜３×１０18ｃｍ-3、好ましくは１×１０17
〜１×１０18ｃｍ-3とする。
1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とｐ−ｎ接合を形成
し、発光機能を発揮するものである。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓ発光層もＡｌを添加しないＧａＡｓ（ｙ＝０）で
も良いし、Ａｌを添加したＧａ1-y Ａｌy Ａｓ（ｙ≠
０）でも良い。ＳｉドープのＡｌを添加しないＧａＡｓ
の場合は、発光波長は９６０ｎｍ以下とする必要があ
る。リモートコントロール光源用としては波長は９６０
ｎｍ以下とする必要があるので、Ａｌを添加する場合、
発光波長が９３０〜９５０ｎｍに限定される用途に使用
する場合には、Ａｌ混晶比ｙは０．０２以下にする必要
がある。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層はｎ型Ｇａ1-x
Ａｌx Ａｓエピタキシャル層に引き続いて成長させるの
で、前記ＧａＡｓ基板との界面のＡｌ濃度を０．００１
≦ｘ≦０．１に調整しておけば良い。キャリア濃度はｎ
型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層とほぼ同じで、
１×１０15〜３×１０18ｃｍ-3、好ましくは１×１０17
〜１×１０18ｃｍ-3とする。
【００２０】ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層の厚さは、
窓層が無い場合には注入キャリアの拡散長より小さいと
表面再結合中心が注入キャリアの大部分を捕獲し、内部
量子効率が低下し発光出力も低くなる。従って、注入キ
ャリアの拡散長より大きくする。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａ
ｓ窓層のド−パントとしてＳｉを使用した場合は、キャ
リアの拡散長はおよそ８０μｍとなるから、ｐ型Ｇａ
1-y Ａｌy Ａｓ発光層の厚さは８０μｍ必要となるはず
である。しかし、本発明では窓層を必須要件として使用
するため、窓層の閉じ込め効果が働くので、８０μｍよ
り薄くすることができる。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光
層の厚さは５〜８０μｍで良く、１５〜２５μｍが適当
である。
窓層が無い場合には注入キャリアの拡散長より小さいと
表面再結合中心が注入キャリアの大部分を捕獲し、内部
量子効率が低下し発光出力も低くなる。従って、注入キ
ャリアの拡散長より大きくする。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａ
ｓ窓層のド−パントとしてＳｉを使用した場合は、キャ
リアの拡散長はおよそ８０μｍとなるから、ｐ型Ｇａ
1-y Ａｌy Ａｓ発光層の厚さは８０μｍ必要となるはず
である。しかし、本発明では窓層を必須要件として使用
するため、窓層の閉じ込め効果が働くので、８０μｍよ
り薄くすることができる。ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光
層の厚さは５〜８０μｍで良く、１５〜２５μｍが適当
である。
【００２１】
【作用】本発明では、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓構造を
有するＧａ1-x Ａｌx Ａｓ層とＧａ1-y Ａｌy Ａｓ層か
らなるＬＥＤ用エピタキシャルウエーハにおいて、ｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3
以下、好ましくは１×１０17ｃｍ-3以下とすることによ
り、Ｓｉによる発光の吸収を防止する。これによりｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層の表面のＡｌ組成ｚを低くする
ことができ、高発光効率で、かつ、順方向電圧の低いＬ
ＥＤ用エピタキシャルウエーハが得られる。また、ｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントを、両性不純物で
あるＳｉではなくｐ型不純物であるＺｎとすることによ
り、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層におけるｎ反転を防止
することができる。Ｓｉの自然反転によるＧａＡｓのｐ
−ｎ接合形成において、稲妻型接合が発生する原因につ
いては明らかにはなっていないが、ＧａＡｓ中に微量の
Ａｌを添加することにより、稲妻型接合の発生が低減す
ることが明らかになった。
有するＧａ1-x Ａｌx Ａｓ層とＧａ1-y Ａｌy Ａｓ層か
らなるＬＥＤ用エピタキシャルウエーハにおいて、ｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のＳｉ濃度を１×１０18ｃｍ-3
以下、好ましくは１×１０17ｃｍ-3以下とすることによ
り、Ｓｉによる発光の吸収を防止する。これによりｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層の表面のＡｌ組成ｚを低くする
ことができ、高発光効率で、かつ、順方向電圧の低いＬ
ＥＤ用エピタキシャルウエーハが得られる。また、ｐ型
Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のドーパントを、両性不純物で
あるＳｉではなくｐ型不純物であるＺｎとすることによ
り、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層におけるｎ反転を防止
することができる。Ｓｉの自然反転によるＧａＡｓのｐ
−ｎ接合形成において、稲妻型接合が発生する原因につ
いては明らかにはなっていないが、ＧａＡｓ中に微量の
Ａｌを添加することにより、稲妻型接合の発生が低減す
ることが明らかになった。
【００２２】
【実施例】本発明を実施例を基に詳細に説明する。 （実施例１）ｎ型ＧａＡｓ基板上にＳｉの自然反転法を
利用してｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層及びｐ型ＧａＡ
ｓ発光層を液相エピタキシャル成長させた。さらにその
上にｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層を液相エピタキシャル
成長させた。使用したＧａＡｓ単結晶基板はＳｉドープ
のｎ型で、キャリア濃度は３×１０17ｃｍ-3、成長面は
（１００）面とした。成長方法は通常のスライドボート
法を用いた。
利用してｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層及びｐ型ＧａＡ
ｓ発光層を液相エピタキシャル成長させた。さらにその
上にｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層を液相エピタキシャル
成長させた。使用したＧａＡｓ単結晶基板はＳｉドープ
のｎ型で、キャリア濃度は３×１０17ｃｍ-3、成長面は
（１００）面とした。成長方法は通常のスライドボート
法を用いた。
【００２３】第１溶液槽中にはｎ型エピタキシャル層及
びｐ型ＧａＡｓ発光層成長用原料として、Ｇａメタルに
対して所望のＧａＡｓ多結晶とＳｉを添加した溶液をセ
ットし、第２溶液槽中には窓層となるｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ層成長用としてＧａメタルに対して所望のＧａＡ
ｓ多結晶とＡｌ及びＺｎを添加した溶液をセットした。
成長溶液の調合割合を表１に示す。
びｐ型ＧａＡｓ発光層成長用原料として、Ｇａメタルに
対して所望のＧａＡｓ多結晶とＳｉを添加した溶液をセ
ットし、第２溶液槽中には窓層となるｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ層成長用としてＧａメタルに対して所望のＧａＡ
ｓ多結晶とＡｌ及びＺｎを添加した溶液をセットした。
成長溶液の調合割合を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】このスライドボートを成長炉中に装入し、
高純度水素を流しながら図１に示す温度プロファイルに
従って制御し、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層とｐ型Ｇ
ａＡｓ発光層とを連続してエピタキシャル成長させた。
高純度水素を流しながら図１に示す温度プロファイルに
従って制御し、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層とｐ型Ｇ
ａＡｓ発光層とを連続してエピタキシャル成長させた。
【００２６】次いで基板を第２溶液と接触させ、引き続
き図１の温度プロファイルに沿ってｐ型Ｇａ1-z Ａｌz
Ａｓ窓層を成長させた。以上のエピタキシャル成長工程
によって得られたエピタキシャルウエーハの特性を評価
した。キャリア濃度はＣＶ法に依り測定した。また、Ｓ
ｉ濃度はＳＩＭＳにより測定した。稲妻型接合はエピタ
キシャルウエーハの劈開面をステインエッチングした
後、顕微鏡で観察した。その結果は以下に示すとおりで
あった。
き図１の温度プロファイルに沿ってｐ型Ｇａ1-z Ａｌz
Ａｓ窓層を成長させた。以上のエピタキシャル成長工程
によって得られたエピタキシャルウエーハの特性を評価
した。キャリア濃度はＣＶ法に依り測定した。また、Ｓ
ｉ濃度はＳＩＭＳにより測定した。稲妻型接合はエピタ
キシャルウエーハの劈開面をステインエッチングした
後、顕微鏡で観察した。その結果は以下に示すとおりで
あった。
【００２７】ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層は、厚さ：
４６μｍであった。ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層は、
厚さ：２０μｍであった。ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層
は、厚さ：５３μｍ、キャリア濃度：２×１０18ｃ
ｍ-3、Ａｌ濃度ｚ：ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層との
界面においてｚ＝０．２３、成長層表面においてｚ＝
０．０５、キャリア濃度：２×１０18ｃｍ-3、Ｓｉ濃
度：２×１０16ｃｍ-3であった。各層の特性を表２に示
す。
４６μｍであった。ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層は、
厚さ：２０μｍであった。ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層
は、厚さ：５３μｍ、キャリア濃度：２×１０18ｃ
ｍ-3、Ａｌ濃度ｚ：ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層との
界面においてｚ＝０．２３、成長層表面においてｚ＝
０．０５、キャリア濃度：２×１０18ｃｍ-3、Ｓｉ濃
度：２×１０16ｃｍ-3であった。各層の特性を表２に示
す。
【００２８】
【表２】
【００２９】このエピタキシャルウエーハの表面及び裏
面にＡｕでオーミック電極を形成し、３００μｍピッチ
に切断してＬＥＤ素子として特性を評価した。相対発光
出力は比較例１に示すＳｉドープの窓層を有するＬＥＤ
の発光出力を１．００とした場合の相対強度で示した。
また、順方向電圧（ＶF ）はＩF ＝２０ｍＡで測定し
た。その結果、発光波長は９４６ｎｍ、相対発光出力は
１．３２であった。これらのＬＥＤ特性を表３に示す。
なお、稲妻型接合による素子不良率は、比較例１におけ
る不良率を１としたときの相対値で示した。
面にＡｕでオーミック電極を形成し、３００μｍピッチ
に切断してＬＥＤ素子として特性を評価した。相対発光
出力は比較例１に示すＳｉドープの窓層を有するＬＥＤ
の発光出力を１．００とした場合の相対強度で示した。
また、順方向電圧（ＶF ）はＩF ＝２０ｍＡで測定し
た。その結果、発光波長は９４６ｎｍ、相対発光出力は
１．３２であった。これらのＬＥＤ特性を表３に示す。
なお、稲妻型接合による素子不良率は、比較例１におけ
る不良率を１としたときの相対値で示した。
【００３０】
【表３】
【００３１】（実施例２）第１溶液槽に入れる原料溶液
として，Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶とＳ
ｉに加え、さらにＡｌを添加した以外は、実施例１と同
様にしてエピタキシャルウエーハを作成した。原料の調
合条件を表１に、エピタキシャルウエーハの特性を表２
にさらにＬＥＤの特性を表３にまとめて示す。ｐ−ｎ接
合を形成するエピタキシャル層の部分にＡｌを少量添加
することにより、稲妻型接合による素子不良率が大幅に
低減している。
として，Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶とＳ
ｉに加え、さらにＡｌを添加した以外は、実施例１と同
様にしてエピタキシャルウエーハを作成した。原料の調
合条件を表１に、エピタキシャルウエーハの特性を表２
にさらにＬＥＤの特性を表３にまとめて示す。ｐ−ｎ接
合を形成するエピタキシャル層の部分にＡｌを少量添加
することにより、稲妻型接合による素子不良率が大幅に
低減している。
【００３２】（実施例３〜５）第１原料溶液を表１に示
すようにＡｌの添加量を増やして調合した以外は、実施
例１と同様にしてエピタキシャル成長させて、表２に示
す特性のエピタキシャルウエーハを得た。これらのウエ
ーハを実施例１と同様にＬＥＤに加工し、特性を評価し
た。その結果を表３にまとめて示す。また、実施例３に
ついてＡｌ濃度プロファイルを測定した結果を模式的に
図２に示す。
すようにＡｌの添加量を増やして調合した以外は、実施
例１と同様にしてエピタキシャル成長させて、表２に示
す特性のエピタキシャルウエーハを得た。これらのウエ
ーハを実施例１と同様にＬＥＤに加工し、特性を評価し
た。その結果を表３にまとめて示す。また、実施例３に
ついてＡｌ濃度プロファイルを測定した結果を模式的に
図２に示す。
【００３３】（比較例１）第２溶液層に装入する原料溶
液として、Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶と
Ａｌ及びＳｉを添加した溶液をセットした。次いで実施
例１と同様にエピタキシャル成長させた。上記のエピタ
キシャル成長工程によって得られたＳｉドープの窓層を
有するエピタキシャルウエーハの特性及びこれを用いた
ＬＥＤの特性は、表２及び表３に示すとおりであった。
液として、Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶と
Ａｌ及びＳｉを添加した溶液をセットした。次いで実施
例１と同様にエピタキシャル成長させた。上記のエピタ
キシャル成長工程によって得られたＳｉドープの窓層を
有するエピタキシャルウエーハの特性及びこれを用いた
ＬＥＤの特性は、表２及び表３に示すとおりであった。
【００３４】（比較例２）第２溶液層に装入する原料溶
液として、Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶と
Ａｌ及びＳｉを添加した溶液をセットし、次いで同様に
エピタキシャル成長をさせた。上記のエピタキシャル成
長工程によって得られたＳｉドープの窓層を有するエピ
タキシャルウエーハの特性及びこれを用いたＬＥＤの特
性は、表２及び表３に示すとおりであった。
液として、Ｇａメタルに対して所望のＧａＡｓ多結晶と
Ａｌ及びＳｉを添加した溶液をセットし、次いで同様に
エピタキシャル成長をさせた。上記のエピタキシャル成
長工程によって得られたＳｉドープの窓層を有するエピ
タキシャルウエーハの特性及びこれを用いたＬＥＤの特
性は、表２及び表３に示すとおりであった。
【００３５】表３から明らかなとおり、実施例１と比較
例１とを比べると、実施例１では窓層のＳｉ濃度を１×
１０17ｃｍ-3以下とすることにより、発光出力が約１．
３倍に向上している。また、実施例１と比較例２とを比
べると、比較例２では窓層のＡｌ濃度を窓層表面でｚ＝
０．１２まで高くすることにより、Ｓｉ濃度が１×１０
17ｃｍ-3以上であっても発光出力は実施例１と同程度に
向上しているが、順方向電圧（ＶF ）を見ると、実施例
１と比べて約０．０５Ｖ高くなっており、素子として実
用上不利となる。
例１とを比べると、実施例１では窓層のＳｉ濃度を１×
１０17ｃｍ-3以下とすることにより、発光出力が約１．
３倍に向上している。また、実施例１と比較例２とを比
べると、比較例２では窓層のＡｌ濃度を窓層表面でｚ＝
０．１２まで高くすることにより、Ｓｉ濃度が１×１０
17ｃｍ-3以上であっても発光出力は実施例１と同程度に
向上しているが、順方向電圧（ＶF ）を見ると、実施例
１と比べて約０．０５Ｖ高くなっており、素子として実
用上不利となる。
【００３６】ｎ型エピタキシャル層及びｐ型発光層にＡ
ｌを含まない実施例１、比較例１及び比較例２とＡｌを
含む実施例２〜５とを比べると、ｎ型エピタキシャル層
及びｐ型発光層にＡｌを含む実施例２〜５では、稲妻型
接合による素子不良率が大幅に低減している。ｐ型Ｇａ
1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成ｙの増加とともに、発
光ピーク波長が短波長側にシフトしているが、９３０〜
９５０ｎｍの範囲に入っており、実用上何ら問題とはな
らない。
ｌを含まない実施例１、比較例１及び比較例２とＡｌを
含む実施例２〜５とを比べると、ｎ型エピタキシャル層
及びｐ型発光層にＡｌを含む実施例２〜５では、稲妻型
接合による素子不良率が大幅に低減している。ｐ型Ｇａ
1-y Ａｌy Ａｓ発光層のＡｌ組成ｙの増加とともに、発
光ピーク波長が短波長側にシフトしているが、９３０〜
９５０ｎｍの範囲に入っており、実用上何ら問題とはな
らない。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、高発光出力でかつ順方
向電圧が低く、また、稲妻型接合の少ない赤外ＬＥＤ用
エピタキシャルウエーハが歩留よく得られる。特に、リ
モートコントロール用光源として有用な波長９３０〜９
５０ｎｍの領域で、上記の特徴を有するＬＥＤ用のエピ
タキシャルウエーハが歩留良く得られる効果を有する。
向電圧が低く、また、稲妻型接合の少ない赤外ＬＥＤ用
エピタキシャルウエーハが歩留よく得られる。特に、リ
モートコントロール用光源として有用な波長９３０〜９
５０ｎｍの領域で、上記の特徴を有するＬＥＤ用のエピ
タキシャルウエーハが歩留良く得られる効果を有する。
【図１】本発明の実施例１に係わるエピタキシャル成長
の温度プログラムを示す図。
の温度プログラムを示す図。
【図２】本発明の実施例３に係わるエピタキシャルウエ
ーハのＡｌ濃度プロファイルを模式的示す図。
ーハのＡｌ濃度プロファイルを模式的示す図。
【図３】ｐ−ｎ接合近傍の稲妻接合の発生状況を説明す
る図で、（ａ）は正常な接合、（ｂ）は稲妻型接合を示
す。
る図で、（ａ）は正常な接合、（ｂ）は稲妻型接合を示
す。
【図４】ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層のＳｉ濃度と発光
出力との関係を示す図。
出力との関係を示す図。
１０１ ＧａＡｓ基板 １０２ ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層 １０３ ｐ型ＧａＡｓ発光層 １０４ ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ窓層 １０５ 稲妻型接合
Claims (5)
- 【請求項１】 ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上に、Ｓｉドー
プのｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓエピタキシャル層、Ｓｉド
ープのｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ発光層及びｐ型Ｇａ1-z
Ａｌz Ａｓ窓層を載置してなる発光ダイオード用エピタ
キシャルウエーハであって、窓層となるｐ型Ｇａ1-z Ａ
ｌz Ａｓ層のＳｉ濃度が、１×１０18ｃｍ-3以下である
ことを特徴とするエピタキシャルウエーハ。 - 【請求項２】 窓層となるｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ層の
Ｓｉ濃度が、１×１０17ｃｍ-3以下であることを特徴と
する請求項１に記載のエピタキシャルウエーハ。 - 【請求項３】 ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ層のＧａＡｓ基
板との界面近傍のＡｌ濃度ｘが、０．００１≦ｘ≦０．
１であることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のエピタキシャルウエーハ。 - 【請求項４】 ｐ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ層のＡｌ濃度ｙ
が、０＜ｙ≦０．０２であることを特徴とする請求項１
ないし請求項３に記載のエピタキシャルウエーハ。 - 【請求項５】 窓層となるｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ層の
ドーパントがＺｎであり、そのキャリア濃度が１×１０
17〜１×１０19ｃｍ-3であることを特徴とする請求項１
ないし請求項４に記載のエピタキシャルウエーハ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30908494A JPH08139358A (ja) | 1994-09-12 | 1994-12-13 | エピタキシャルウエーハ |
| US08/429,771 US5534717A (en) | 1994-09-12 | 1995-04-27 | Epitaxial wafer for light-emitting diode |
| DE19516629A DE19516629A1 (de) | 1994-09-12 | 1995-05-05 | Epitaxie-Wafer für eine lichtemittierende Diode |
| DE29522238U DE29522238U1 (de) | 1994-09-12 | 1995-05-05 | Epitaxie-Wafer für eine lichtemittierende Diode |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-217651 | 1994-09-12 | ||
| JP21765194 | 1994-09-12 | ||
| JP30908494A JPH08139358A (ja) | 1994-09-12 | 1994-12-13 | エピタキシャルウエーハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139358A true JPH08139358A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=26522139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30908494A Pending JPH08139358A (ja) | 1994-09-12 | 1994-12-13 | エピタキシャルウエーハ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5534717A (ja) |
| JP (1) | JPH08139358A (ja) |
| DE (1) | DE19516629A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244501A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハおよびこれを用いた発光ダイオード |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3146874B2 (ja) * | 1994-09-13 | 2001-03-19 | 三菱化学株式会社 | 発光ダイオード |
| US6388274B1 (en) * | 1999-06-18 | 2002-05-14 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Epitaxial wafer for infrared light-emitting device and light-emitting device using the same |
| DE10032531A1 (de) * | 2000-07-05 | 2002-01-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiode |
| WO2006090841A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | ダブルヘテロ接合を有するＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードおよびその製造方法 |
| US7183641B2 (en) * | 2005-03-30 | 2007-02-27 | Intel Corporation | Integrated heat spreader with intermetallic layer and method for making |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0115204B1 (en) * | 1982-12-27 | 1989-03-29 | Mitsubishi Kasei Polytec Company | Epitaxial wafer for use in the production of an infrared led |
| DE4031290C2 (de) * | 1990-10-04 | 1994-09-08 | Telefunken Microelectron | Halbleiteranordnung, insbesondere Infrarotdiode und Verfahren zum Herstellen |
-
1994
- 1994-12-13 JP JP30908494A patent/JPH08139358A/ja active Pending
-
1995
- 1995-04-27 US US08/429,771 patent/US5534717A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-05 DE DE19516629A patent/DE19516629A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244501A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハおよびこれを用いた発光ダイオード |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5534717A (en) | 1996-07-09 |
| DE19516629A1 (de) | 1996-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031216 |