JPH08204234A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
発光ダイオード及びその製造方法Info
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- JPH08204234A JPH08204234A JP1010795A JP1010795A JPH08204234A JP H08204234 A JPH08204234 A JP H08204234A JP 1010795 A JP1010795 A JP 1010795A JP 1010795 A JP1010795 A JP 1010795A JP H08204234 A JPH08204234 A JP H08204234A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 キャリア濃度や膜厚が高度に制御された発光
ダイオードおよびその製造方法を提供すること。 【構成】 厚さ５μｍ以上かつｐ型のＡｌＧａＡｓ系材
料からなるクラッド層および／または光取り出し層を有
し、このクラッド層および／または光取りだし層のドー
ピング不純物として炭素を含む発光ダイオード、および
III族原料としてトリアルキルアルミニウムを用いた有
機金属気相成長法を用いる発光ダイオードの製造方法。
ダイオードおよびその製造方法を提供すること。 【構成】 厚さ５μｍ以上かつｐ型のＡｌＧａＡｓ系材
料からなるクラッド層および／または光取り出し層を有
し、このクラッド層および／または光取りだし層のドー
ピング不純物として炭素を含む発光ダイオード、および
III族原料としてトリアルキルアルミニウムを用いた有
機金属気相成長法を用いる発光ダイオードの製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードおよび
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードの基本構造を模式的に示
すと、図４に示すように、基板５０１、クラッド層５０
２、活性層５０３、クラッド層５０４が順に積層された
構造である。また、基板５０１の底面およびクラッド層
５０４の上面にはそれぞれ電極５０７および５０８が設
けられている。
すと、図４に示すように、基板５０１、クラッド層５０
２、活性層５０３、クラッド層５０４が順に積層された
構造である。また、基板５０１の底面およびクラッド層
５０４の上面にはそれぞれ電極５０７および５０８が設
けられている。
【０００３】具体的にＡｌＧａＡｓ系材料でこの構造を
有するＬＥＤを実現する場合、基板５０１にｎ型ＧａＡ
ｓ、クラッド層５０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ、活性層５０
３にＡｌＧａＡｓ、クラッド層（光取り出し層）５０４
にｐ型ＡｌＧａＡｓを用いればよい。
有するＬＥＤを実現する場合、基板５０１にｎ型ＧａＡ
ｓ、クラッド層５０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ、活性層５０
３にＡｌＧａＡｓ、クラッド層（光取り出し層）５０４
にｐ型ＡｌＧａＡｓを用いればよい。
【０００４】このような従来のＬＥＤにおいては、クラ
ッド層５０４の上面および側面から光を取り出す構造で
あるため、クラッド層５０４の全面に電極５０８を設け
ることはできない。一方、電極が小さくなると活性層に
十分電流が行き渡らないため、発光効率が低下する。こ
のため、電極５０８から注入された電流が活性層に到達
するまでに十分広がるよう、また、基板による光の吸収
を抑制し、光を効率よく上面および側面から取り出すた
めにもクラッド層５０４に十分な厚みをもたせて（２０
〜５０μｍ）形成するのが一般的である。
ッド層５０４の上面および側面から光を取り出す構造で
あるため、クラッド層５０４の全面に電極５０８を設け
ることはできない。一方、電極が小さくなると活性層に
十分電流が行き渡らないため、発光効率が低下する。こ
のため、電極５０８から注入された電流が活性層に到達
するまでに十分広がるよう、また、基板による光の吸収
を抑制し、光を効率よく上面および側面から取り出すた
めにもクラッド層５０４に十分な厚みをもたせて（２０
〜５０μｍ）形成するのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＬＥＤ
は、大量生産性、高速成長性に優れる液相エピタキシー
（ＬＰＥ）法を用いて製造されていた。一方、有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）の技術進展には目ざましいも
のがあり、ＬＰＥ並の高純度を有し、かつ分子線エピタ
キシー並の原子層レベルで制御された薄膜の成長が可能
となってきている。これにより、現在、半導体レーザ、
ヘテロバイポーラトランジスタ、高移動度電子トランジ
スタ等の比較的薄膜（１〜５μｍ程度）のみで構成され
るエピタキシャルウエハについては、量産品についても
ＭＯＣＶＤ法が導入されつつある。
は、大量生産性、高速成長性に優れる液相エピタキシー
（ＬＰＥ）法を用いて製造されていた。一方、有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）の技術進展には目ざましいも
のがあり、ＬＰＥ並の高純度を有し、かつ分子線エピタ
キシー並の原子層レベルで制御された薄膜の成長が可能
となってきている。これにより、現在、半導体レーザ、
ヘテロバイポーラトランジスタ、高移動度電子トランジ
スタ等の比較的薄膜（１〜５μｍ程度）のみで構成され
るエピタキシャルウエハについては、量産品についても
ＭＯＣＶＤ法が導入されつつある。
【０００６】ＭＯＣＶＤ法の特徴である膜厚及び組成の
制御性の良さをＬＥＤ用エピタキシャルウエハの生産に
応用できれば、特性の揃った素子を非常に歩留り良く作
製することが可能になると期待される。しかしながら、
ＭＯＣＶＤ法による膜の成長速度は高速成長（５〜１５
μｍ／ｈ程度）させてもＬＰＥ法（２０〜５０μｍ／ｈ
程度）に比べて格段に低く、発光ダイオード特有の厚膜
をＭＯＣＶＤ法で得るには膨大な時間が必要になる。ま
た、製法の特性上、ＭＯＣＶＤ法は原料の使用効率がＬ
ＰＥ法に比べて低く、コスト的に不利である。
制御性の良さをＬＥＤ用エピタキシャルウエハの生産に
応用できれば、特性の揃った素子を非常に歩留り良く作
製することが可能になると期待される。しかしながら、
ＭＯＣＶＤ法による膜の成長速度は高速成長（５〜１５
μｍ／ｈ程度）させてもＬＰＥ法（２０〜５０μｍ／ｈ
程度）に比べて格段に低く、発光ダイオード特有の厚膜
をＭＯＣＶＤ法で得るには膨大な時間が必要になる。ま
た、製法の特性上、ＭＯＣＶＤ法は原料の使用効率がＬ
ＰＥ法に比べて低く、コスト的に不利である。
【０００７】加えて、従来はｐ型のドーパントとして拡
散速度の高い亜鉛を用いていたため、ｐ型の材料で厚膜
（光取り出し層）を構成する場合、ＭＯＣＶＤ法の様に
成長速度の低い方法を用いると、製膜時間中にドーパン
トが活性層内へ、あるいは活性層を通過して反対側の層
にまで拡散してしまい、素子特性を大きく劣化させてし
まったり、再現性を大きく損なうという問題を生じやす
かった。このような理由から、ＭＯＣＶＤ法による発光
ダイオード製造は工業化には至っておらず、いまだにＬ
ＰＥ法による製造が主流である。
散速度の高い亜鉛を用いていたため、ｐ型の材料で厚膜
（光取り出し層）を構成する場合、ＭＯＣＶＤ法の様に
成長速度の低い方法を用いると、製膜時間中にドーパン
トが活性層内へ、あるいは活性層を通過して反対側の層
にまで拡散してしまい、素子特性を大きく劣化させてし
まったり、再現性を大きく損なうという問題を生じやす
かった。このような理由から、ＭＯＣＶＤ法による発光
ダイオード製造は工業化には至っておらず、いまだにＬ
ＰＥ法による製造が主流である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、ｐ
型のドーパントとして亜鉛よりも拡散速度の低い炭素を
用いることにより、ＭＯＣＶＤ法を用いて発光ダイオー
ドを製造することが可能である上、さらにＺｎに対して
種々の利点があることを見出し、本発明に到達した。
型のドーパントとして亜鉛よりも拡散速度の低い炭素を
用いることにより、ＭＯＣＶＤ法を用いて発光ダイオー
ドを製造することが可能である上、さらにＺｎに対して
種々の利点があることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】すなわち、本発明によれば、厚さ５μｍ以
上かつｐ型のＡｌＧａＡｓ系材料からなるクラッド層お
よび／または光取り出し層を有し、このクラッド層およ
び／または光取りだし層のドーピング不純物として炭素
を含む発光ダイオード、およびIII族原料としてトリア
ルキルアルミニウムを用いたＭＯＣＶＤ法を用いる発光
ダイオードの製造方法が得られる。
上かつｐ型のＡｌＧａＡｓ系材料からなるクラッド層お
よび／または光取り出し層を有し、このクラッド層およ
び／または光取りだし層のドーピング不純物として炭素
を含む発光ダイオード、およびIII族原料としてトリア
ルキルアルミニウムを用いたＭＯＣＶＤ法を用いる発光
ダイオードの製造方法が得られる。
【００１０】炭素をｐ型のドーパントとして用いること
により、 （１）発光ダイオードに一般的に用いられるキャリア濃
度（１０17〜１０20台）が実現できる。特に亜鉛では実
現困難な１０20台という高いキャリア濃度が達成でき
る。 （２）炭素の拡散係数が亜鉛に比べて小さいため、キャ
リア濃度の制御性が高い。 （３）炭素のドーピングは比較的低い〓／III（III族原
料に対するＶ族原料の比率）で可能なため、高価なＶ族
原料の使用量が低減でき、低コスト化を図ることができ
るという効果を有する。
により、 （１）発光ダイオードに一般的に用いられるキャリア濃
度（１０17〜１０20台）が実現できる。特に亜鉛では実
現困難な１０20台という高いキャリア濃度が達成でき
る。 （２）炭素の拡散係数が亜鉛に比べて小さいため、キャ
リア濃度の制御性が高い。 （３）炭素のドーピングは比較的低い〓／III（III族原
料に対するＶ族原料の比率）で可能なため、高価なＶ族
原料の使用量が低減でき、低コスト化を図ることができ
るという効果を有する。
【００１１】以下本発明を図面を用いてより詳細に説明
する。 （構成）図１は本発明による発光ダイオードの一構成例
を示す図である。図４に示した構造と基本的には同一で
あるが、第２クラッド層１０５と光取りだし層１０６を
分けて記載したこと、基板１０１と第１クラッド層１０
３の間にバッファ層１０２が、光取り出し層１０６と電
極１０８との間にコンタクト層１０９がそれぞれ存在す
る点で相違する。
する。 （構成）図１は本発明による発光ダイオードの一構成例
を示す図である。図４に示した構造と基本的には同一で
あるが、第２クラッド層１０５と光取りだし層１０６を
分けて記載したこと、基板１０１と第１クラッド層１０
３の間にバッファ層１０２が、光取り出し層１０６と電
極１０８との間にコンタクト層１０９がそれぞれ存在す
る点で相違する。
【００１２】基板１０１としては、特に限定されない
が、通常ＧａＡｓ基板が用いられる。又、発光波長等に
より、活性層のアルミニウム組成を低くする場合には、
ＧａＡｓＰ基板が好適である。バッファ層１０２は、基
板の格子欠陥がエピタキシャル成長層に影響する事を防
止するため必要に応じて用いられる。
が、通常ＧａＡｓ基板が用いられる。又、発光波長等に
より、活性層のアルミニウム組成を低くする場合には、
ＧａＡｓＰ基板が好適である。バッファ層１０２は、基
板の格子欠陥がエピタキシャル成長層に影響する事を防
止するため必要に応じて用いられる。
【００１３】第１クラッド層１０３は、ｎ型のＡｌＧａ
Ａｓ系又はＡｌＧａＩｎＰ系化合物から構成され、その
厚さは通常１５μｍ以下が好ましい。そしてより好まし
い第１クラッド層の厚さは下限として０．１μｍ以上で
あり、上限として２μｍ以下である。キャリア濃度は、
５×１０16ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の範囲が好まし
く、特に好ましくは、下限として１×１０17ｃｍ-3、上
限として１×１０18ｃｍ -3の範囲である。
Ａｓ系又はＡｌＧａＩｎＰ系化合物から構成され、その
厚さは通常１５μｍ以下が好ましい。そしてより好まし
い第１クラッド層の厚さは下限として０．１μｍ以上で
あり、上限として２μｍ以下である。キャリア濃度は、
５×１０16ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の範囲が好まし
く、特に好ましくは、下限として１×１０17ｃｍ-3、上
限として１×１０18ｃｍ -3の範囲である。
【００１４】活性層１０４は、ＡｌＧａＡｓＰ、（Ａｌ
Ｇａ）ＩｎＰ等の材料で構成することができる。組成比
としてはＡｌxＧａ1-xＡｓyＰ1-yの場合、（０≦ｘ≦
０.４５、０≦ｙ≦０.４）、（ＡｌuＧａ1-u）vＩｎ1-v
Ｐでは（０≦ｕ≦０.５、０.４≦ｖ≦０.７）が好まし
い。活性層１０４の厚さは０．１〜１μｍ、より好まし
い下限は０．２μｍ以上、また上限は０．５μｍ以下で
ある。活性層１０４におけるキャリア濃度としては、１
×１０18ｃｍ-3以下が好ましく、特に好ましくは、下限
として１×１０17ｃｍ-3以上、上限として５×１０17ｃ
ｍ-3以下の範囲である。
Ｇａ）ＩｎＰ等の材料で構成することができる。組成比
としてはＡｌxＧａ1-xＡｓyＰ1-yの場合、（０≦ｘ≦
０.４５、０≦ｙ≦０.４）、（ＡｌuＧａ1-u）vＩｎ1-v
Ｐでは（０≦ｕ≦０.５、０.４≦ｖ≦０.７）が好まし
い。活性層１０４の厚さは０．１〜１μｍ、より好まし
い下限は０．２μｍ以上、また上限は０．５μｍ以下で
ある。活性層１０４におけるキャリア濃度としては、１
×１０18ｃｍ-3以下が好ましく、特に好ましくは、下限
として１×１０17ｃｍ-3以上、上限として５×１０17ｃ
ｍ-3以下の範囲である。
【００１５】第２クラッド層１０５はｐ型のＡｌＧａＡ
ｓ系又はＡｌＧａＩｎＰ系化合物から構成することがで
き、その厚さは０．５μｍ以下が好ましい。第２クラッ
ド層１０５におけるキャリア濃度は、５×１０16ｃｍ-3
〜３×１０18ｃｍ-3の範囲が好ましく、特に好ましく
は、下限として１×１０17ｃｍ-3、上限として１×１０
18ｃｍ-3の範囲である。
ｓ系又はＡｌＧａＩｎＰ系化合物から構成することがで
き、その厚さは０．５μｍ以下が好ましい。第２クラッ
ド層１０５におけるキャリア濃度は、５×１０16ｃｍ-3
〜３×１０18ｃｍ-3の範囲が好ましく、特に好ましく
は、下限として１×１０17ｃｍ-3、上限として１×１０
18ｃｍ-3の範囲である。
【００１６】この第２クラッド層１０５は、後述する光
取り出し層１０６と同一の組成でもよく、この場合第２
クラッド層と光取り出し層とを合計した厚さで５〜５０
μｍが好ましく、より好ましい範囲は、下限として１０
μｍ、上限として３０μｍである。又この場合のキャリ
ア濃度としては、１×１０17ｃｍ-3〜１×１０19ｃｍ -3
の範囲が好ましく、特に好ましくは、下限として５×１
０17ｃｍ-3、上限として５×１０18ｃｍ-3の範囲であ
る。製造上の観点からは、第２クラッド層１０５と光取
り出し層１０６を同一組成とすることにより、連続して
一つの層として製造できるので好ましい。
取り出し層１０６と同一の組成でもよく、この場合第２
クラッド層と光取り出し層とを合計した厚さで５〜５０
μｍが好ましく、より好ましい範囲は、下限として１０
μｍ、上限として３０μｍである。又この場合のキャリ
ア濃度としては、１×１０17ｃｍ-3〜１×１０19ｃｍ -3
の範囲が好ましく、特に好ましくは、下限として５×１
０17ｃｍ-3、上限として５×１０18ｃｍ-3の範囲であ
る。製造上の観点からは、第２クラッド層１０５と光取
り出し層１０６を同一組成とすることにより、連続して
一つの層として製造できるので好ましい。
【００１７】さらにこの第２クラッド層１０５の上に、
ドーパントとして炭素を含むｐ型ＡｌＧａＡｓ系化合
物、具体的にはＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ等からな
る光取り出し層１０６を積層する。光取り出し層１０６
の厚さとしては５〜５０μｍの範囲が好ましく、そして
より好ましい範囲は、下限として１０μｍ、上限として
３０μｍである。また、キャリア濃度としては、１×１
０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3の範囲が好ましく、特に
好ましくは、下限として３×１０17ｃｍ-3、上限として
３×１０19ｃｍ-3の範囲である。これ以外のｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０９、ｎ電極１０７およびｐ電極１０
８等はそれぞれ常法に従って作製することができる。
ドーパントとして炭素を含むｐ型ＡｌＧａＡｓ系化合
物、具体的にはＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ等からな
る光取り出し層１０６を積層する。光取り出し層１０６
の厚さとしては５〜５０μｍの範囲が好ましく、そして
より好ましい範囲は、下限として１０μｍ、上限として
３０μｍである。また、キャリア濃度としては、１×１
０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3の範囲が好ましく、特に
好ましくは、下限として３×１０17ｃｍ-3、上限として
３×１０19ｃｍ-3の範囲である。これ以外のｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０９、ｎ電極１０７およびｐ電極１０
８等はそれぞれ常法に従って作製することができる。
【００１８】（製造方法）本発明による発光ダイオード
は、通常のＭＯＣＶＤ法により製造される。炭素のドー
ピングは原料として用いるIII族元素アルキル化合物の
供給比率（Ｖ／III）を調整して行なう。特にIII族原料
としてトリアルキルアルミニウムを用いたＭＯＣＶＤ法
により製造することができる。また、炭素のドーピング
効率の点からトリメチルアルミニウムが好ましい。ＭＯ
ＣＶＤ法による膜の成長中にIII族原料のトリメチルア
ルミニウムに含まれる炭素が膜中に取り込まれやすい理
由は、Ａｌ原子とアルキル基、特にメチル基との結合
が、他のＧａやＩｎなどのIII族原子よりも強いからで
あると考えられる。よって、Ａｌを含むIII族原料を増
加するとＡｌ組成が高くなり、必然的に炭素の取り込み
量が増加する。また、Ｖ族原料に対し相対的にIII族原
料を増加させるとＶ族空孔が生成されやすくなり、炭素
の取り込み効率が高くなる。逆に炭素原子の取り込みを
抑制するにはアルシンなどの〓族原料の供給量を相対的
に増加させればよい。
は、通常のＭＯＣＶＤ法により製造される。炭素のドー
ピングは原料として用いるIII族元素アルキル化合物の
供給比率（Ｖ／III）を調整して行なう。特にIII族原料
としてトリアルキルアルミニウムを用いたＭＯＣＶＤ法
により製造することができる。また、炭素のドーピング
効率の点からトリメチルアルミニウムが好ましい。ＭＯ
ＣＶＤ法による膜の成長中にIII族原料のトリメチルア
ルミニウムに含まれる炭素が膜中に取り込まれやすい理
由は、Ａｌ原子とアルキル基、特にメチル基との結合
が、他のＧａやＩｎなどのIII族原子よりも強いからで
あると考えられる。よって、Ａｌを含むIII族原料を増
加するとＡｌ組成が高くなり、必然的に炭素の取り込み
量が増加する。また、Ｖ族原料に対し相対的にIII族原
料を増加させるとＶ族空孔が生成されやすくなり、炭素
の取り込み効率が高くなる。逆に炭素原子の取り込みを
抑制するにはアルシンなどの〓族原料の供給量を相対的
に増加させればよい。
【００１９】このように、原料の供給量比を調整するだ
けでドーパントの量を変化させることが可能であり、ま
たドーパントが亜鉛に比べて拡散定数が低く、かつ活性
化率の高い炭素であることからキャリア濃度の制御を高
精度に実現できる。さらに、キャリア濃度を設計通りに
連続的に変化することも容易であるため、活性層から遠
ざかるに連れてキャリア濃度が増加するように構成する
ことができ、従来よりも薄い層でも電極から注入される
電流を十分広げて活性層に伝えることが可能となる。
けでドーパントの量を変化させることが可能であり、ま
たドーパントが亜鉛に比べて拡散定数が低く、かつ活性
化率の高い炭素であることからキャリア濃度の制御を高
精度に実現できる。さらに、キャリア濃度を設計通りに
連続的に変化することも容易であるため、活性層から遠
ざかるに連れてキャリア濃度が増加するように構成する
ことができ、従来よりも薄い層でも電極から注入される
電流を十分広げて活性層に伝えることが可能となる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 ［実施例１］図１に示した構成を有するＬＥＤ（赤色発
光）を、以下の手順に従ってＭＯＣＶＤ法によりエピタ
キシャルウェハとして製造した。ただし、第２クラッド
層と光取り出し層の材料を同一とした。原料ガスにはト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3）を、キャリアガスと
して精製により高純度化された水素（Ｈ2）ガスを使用
した。
光）を、以下の手順に従ってＭＯＣＶＤ法によりエピタ
キシャルウェハとして製造した。ただし、第２クラッド
層と光取り出し層の材料を同一とした。原料ガスにはト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3）を、キャリアガスと
して精製により高純度化された水素（Ｈ2）ガスを使用
した。
【００２１】まず、ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１０１
上にｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２（厚み０．５μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ第１クラッド層１０３
（厚み１．０μｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ活性層１０４
（厚み０．２μｍ）、ｐ型Ａｌ0. 7Ｇａ0.3Ａｓ第２クラ
ッド層１０５及び光取り出し層１０６（合計厚み１５μ
ｍ）、およびｐ形ＧａＡｓコンタクト層１０９（厚み
０．２μｍ）を順次成長させた。そして、ｎ電極１０７
およびｐ電極１０８を形成したのち、コンタクト層１０
９による光の吸収を防ぐため、コンタクト層１０９のｐ
電極１０８に接しない部分をエッチングにより除去し
た。
上にｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２（厚み０．５μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ第１クラッド層１０３
（厚み１．０μｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ活性層１０４
（厚み０．２μｍ）、ｐ型Ａｌ0. 7Ｇａ0.3Ａｓ第２クラ
ッド層１０５及び光取り出し層１０６（合計厚み１５μ
ｍ）、およびｐ形ＧａＡｓコンタクト層１０９（厚み
０．２μｍ）を順次成長させた。そして、ｎ電極１０７
およびｐ電極１０８を形成したのち、コンタクト層１０
９による光の吸収を防ぐため、コンタクト層１０９のｐ
電極１０８に接しない部分をエッチングにより除去し
た。
【００２２】本実施例における結晶成長条件は、成長温
度６５０〜８００℃、圧力１０2 ｈＰａ、Ｖ／III ２５
〜５０（ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド層、活性層）及
び５〜２５（ｐ型クラッド層、光取り出し層）、成長速
度２〜４μｍ／ｈｒ（ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド
層、活性層）及び５〜１５μｍ／ｈｒ（ｐ型クラッド
層、光取り出し層）とした。
度６５０〜８００℃、圧力１０2 ｈＰａ、Ｖ／III ２５
〜５０（ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド層、活性層）及
び５〜２５（ｐ型クラッド層、光取り出し層）、成長速
度２〜４μｍ／ｈｒ（ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド
層、活性層）及び５〜１５μｍ／ｈｒ（ｐ型クラッド
層、光取り出し層）とした。
【００２３】また、ｐ型クラッド層１０５、光取り出し
層１０６におけるキャリア濃度は、合計厚み１５μｍの
うち、活性層に接する１０μｍの部分で活性層側から１
×１０17〜５×１０18に連続的に変化させ、１０μｍ〜
１５μｍの範囲は５×１０18のまま固定した。
層１０６におけるキャリア濃度は、合計厚み１５μｍの
うち、活性層に接する１０μｍの部分で活性層側から１
×１０17〜５×１０18に連続的に変化させ、１０μｍ〜
１５μｍの範囲は５×１０18のまま固定した。
【００２４】なお、このエピタキシャルウエハに電極を
作製してからチップ状に加工し、エポキシ樹脂モールド
ランプに組み立てて発光させると、順方向電流２０ｍＡ
において、２ｃｄの輝度が得られ、同様な構造をＬＰＥ
法で成長させた場合とほぼ同等の輝度であった。
作製してからチップ状に加工し、エポキシ樹脂モールド
ランプに組み立てて発光させると、順方向電流２０ｍＡ
において、２ｃｄの輝度が得られ、同様な構造をＬＰＥ
法で成長させた場合とほぼ同等の輝度であった。
【００２５】［実施例２］実施例１と同様、図１に示し
た構成を有するＬＥＤ（橙色発光）を、以下の手順に従
ってＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャルウェハとして
製造した。原料ガスにはトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン
（ＡｓＨ3）を、キャリアガスとして精製により高純度
化された水素（Ｈ2）ガスを使用した。
た構成を有するＬＥＤ（橙色発光）を、以下の手順に従
ってＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャルウェハとして
製造した。原料ガスにはトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン
（ＡｓＨ3）を、キャリアガスとして精製により高純度
化された水素（Ｈ2）ガスを使用した。
【００２６】まず、ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１０１
上にｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２（厚み０．５μ
ｍ）、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッ
ド層１０３（厚み０．５ ｍ）、（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ活性層１０４（厚み０．４μｍ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層１０５（厚
み０．５μｍ）、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＧａＡｓ光取り出
し層１０６（厚み１５μｍ）を順次成長させた。
上にｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２（厚み０．５μ
ｍ）、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッ
ド層１０３（厚み０．５ ｍ）、（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ活性層１０４（厚み０．４μｍ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層１０５（厚
み０．５μｍ）、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＧａＡｓ光取り出
し層１０６（厚み１５μｍ）を順次成長させた。
【００２７】また、本実施例における結晶成長条件は、
成長温度６５０〜７５０℃、圧力１０2 ｈＰａ、Ｖ／II
I ５０（ｎ型バッファ層）、５００〜７５０（ｎ型クラ
ッド層、活性層、ｐ型クラッド層）及び５〜２５（ｐ型
光取り出し層）、成長速度２μｍ／ｈｒ（ｎ型バッファ
層）１〜２μｍ／ｈｒ（ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型
クラッド層）及び５〜１５μｍ／ｈ（ｐ型光取り出し
層）とした。
成長温度６５０〜７５０℃、圧力１０2 ｈＰａ、Ｖ／II
I ５０（ｎ型バッファ層）、５００〜７５０（ｎ型クラ
ッド層、活性層、ｐ型クラッド層）及び５〜２５（ｐ型
光取り出し層）、成長速度２μｍ／ｈｒ（ｎ型バッファ
層）１〜２μｍ／ｈｒ（ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型
クラッド層）及び５〜１５μｍ／ｈ（ｐ型光取り出し
層）とした。
【００２８】また、ｐ型クラッド層１０５、光取り出し
層１０６におけるキャリア濃度は、合計厚み１５μｍの
うち、活性側の１０μｍの部分で活性層側から１×１０
17〜５×１０18に連続的に変化させ、１０μｍ〜１５μ
ｍの範囲は５×１０18のまま固定した。
層１０６におけるキャリア濃度は、合計厚み１５μｍの
うち、活性側の１０μｍの部分で活性層側から１×１０
17〜５×１０18に連続的に変化させ、１０μｍ〜１５μ
ｍの範囲は５×１０18のまま固定した。
【００２９】なお、このエピタキシャルウエハに電極を
作製してからチップ状に加工し、エポキシ樹脂モールド
ランプに組み立てて発光させると、順方向電流２０ｍＡ
において、２ｃｄという高輝度が得られた。これは、光
取り出し層１０６の厚みを２μｍとした場合と比較し
て、約１０倍の輝度であった。
作製してからチップ状に加工し、エポキシ樹脂モールド
ランプに組み立てて発光させると、順方向電流２０ｍＡ
において、２ｃｄという高輝度が得られた。これは、光
取り出し層１０６の厚みを２μｍとした場合と比較し
て、約１０倍の輝度であった。
【００３０】［実施例３〜５］本発明の製造方法によ
り、実施例１と同様の原料およびキャリアガスを用い、
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓを成長温度７３０℃、成長速度をそ
れぞれ５μｍ／ｈｒ、８μｍ／ｈｒ、１５μｍ／ｈｒの
条件で、Ｖ／IIIを変化させてキャリア濃度の変化を測
定した。結果を図３に示す。図３から、成長速度にはほ
とんど依存せずに、Ｖ／IIIを変化させることによりキ
ャリア濃度を１０17台〜１０19台の幅広い範囲で制御性
良く混入させることが可能であることがわかる。
り、実施例１と同様の原料およびキャリアガスを用い、
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓを成長温度７３０℃、成長速度をそ
れぞれ５μｍ／ｈｒ、８μｍ／ｈｒ、１５μｍ／ｈｒの
条件で、Ｖ／IIIを変化させてキャリア濃度の変化を測
定した。結果を図３に示す。図３から、成長速度にはほ
とんど依存せずに、Ｖ／IIIを変化させることによりキ
ャリア濃度を１０17台〜１０19台の幅広い範囲で制御性
良く混入させることが可能であることがわかる。
【００３１】［実施例６〜８］本発明の製造方法によ
り、実施例１と同様の原料およびキャリアガスを用い、
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓを、成長速度８μｍ／ｈｒに固定
し、成長温度をそれぞれ６９０℃、７３０℃、７７０℃
で、Ｖ／IIIを変化させてキャリア濃度の変化を測定し
た。結果を図４に示す。図４より、成長温度を６９０〜
７７０℃の範囲で変化させても、Ｖ／IIIの変化に対し
て同様な制御性が得られることがわかる。
り、実施例１と同様の原料およびキャリアガスを用い、
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓを、成長速度８μｍ／ｈｒに固定
し、成長温度をそれぞれ６９０℃、７３０℃、７７０℃
で、Ｖ／IIIを変化させてキャリア濃度の変化を測定し
た。結果を図４に示す。図４より、成長温度を６９０〜
７７０℃の範囲で変化させても、Ｖ／IIIの変化に対し
て同様な制御性が得られることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
拡散係数の小さい炭素をドーパントとしてもちいること
により、ＭＯＣＶＤ法により発光ダイオードを製造する
ことが可能となり、ＭＯＣＶＤ法の特徴である膜厚や組
成の高精度制御性を生かした発光ダイオードを実現でき
る。また、Ｖ／III比を変化させることによりキャリア
濃度を１０17台〜１０19台の幅広い範囲で制御性良く、
また連続的に変化させることも可能であることから設計
どおりに不純物分布でき、結晶品質及び素子特性を大幅
に向上できる。
拡散係数の小さい炭素をドーパントとしてもちいること
により、ＭＯＣＶＤ法により発光ダイオードを製造する
ことが可能となり、ＭＯＣＶＤ法の特徴である膜厚や組
成の高精度制御性を生かした発光ダイオードを実現でき
る。また、Ｖ／III比を変化させることによりキャリア
濃度を１０17台〜１０19台の幅広い範囲で制御性良く、
また連続的に変化させることも可能であることから設計
どおりに不純物分布でき、結晶品質及び素子特性を大幅
に向上できる。
【図１】図１は本発明の発光ダイオードの一例を示す説
明図である。
明図である。
【図２】図２は成長速度の変化に伴うＶ／IIIとキャリ
ア濃度との関係を示す図。
ア濃度との関係を示す図。
【図３】図３は成長温度の変化に伴うＶ／IIIとキャリ
ア濃度との関係を示す図。
ア濃度との関係を示す図。
【図４】図４は従来の発光ダイオードの一例を示す説明
図である。
図である。
１０１ 基板 １０２ バッファ層 １０３ 第１クラッド層 １０４ 活性層 １０５ 第２クラッド層 １０６ 光取り出し層 １０７ 電極 １０８ 電極 １０９ コンタクト層 ５０１ 基板 ５０２ クラッド層 ５０３ 活性層 ５０４ クラッド層及び光取り出し層 ５０７ 電極 ５０８ 電極
フロントページの続き (72)発明者 藤井 克司 茨城県牛久市東狸穴町1000番地 三菱化学 株式会社筑波事業所内 (72)発明者 後藤 秀樹 茨城県牛久市東狸穴町1000番地 三菱化学 株式会社筑波事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】 ドーパントとして炭素を含み、厚さ５μ
ｍ以上のｐ型クラッド層および／または光取り出し層を
有する発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記ｐ型クラッド層および／または光取
り出し層におけるキャリア濃度が活性層からの距離が大
きいほど高い請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記ｐ型クラッド層および／または光取
り出し層が、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓＰから構
成される請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 III族原料として少なくともトリアルキ
ルアルミニウムを用いた有機金属気相成長法を用いる請
求項１または２記載の発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1010795A JPH08204234A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1010795A JPH08204234A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204234A true JPH08204234A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11741100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010795A Pending JPH08204234A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204234A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999041789A1 (fr) * | 1998-02-13 | 1999-08-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Diode electroluminescente a semi-conducteur |
| JP2000101133A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
| JP2015142138A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | アズール スペース ソーラー パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡＺＵＲ ＳＰＡＣＥ Ｓｏｌａｒ Ｐｏｗｅｒ ＧｍｂＨ | Ｌｅｄ半導体素子 |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP1010795A patent/JPH08204234A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999041789A1 (fr) * | 1998-02-13 | 1999-08-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Diode electroluminescente a semi-conducteur |
| US6278139B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-08-21 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting diode |
| JP2000101133A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法 |
| JP2015142138A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | アズール スペース ソーラー パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡＺＵＲ ＳＰＡＣＥ Ｓｏｌａｒ Ｐｏｗｅｒ ＧｍｂＨ | Ｌｅｄ半導体素子 |
| US9299886B2 (en) | 2014-01-30 | 2016-03-29 | Azur Space Solar Power Gmbh | LED semiconductor component |
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