JPH0846238A - Manufacture of semiconductor multilayered film and light-emitting diode - Google Patents

Manufacture of semiconductor multilayered film and light-emitting diode

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JPH0846238A
JPH0846238A JP17539994A JP17539994A JPH0846238A JP H0846238 A JPH0846238 A JP H0846238A JP 17539994 A JP17539994 A JP 17539994A JP 17539994 A JP17539994 A JP 17539994A JP H0846238 A JPH0846238 A JP H0846238A
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JP
Japan
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layer
epitaxial layer
algaas
epitaxial
wafer
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JP17539994A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Shimizu
敦 清水
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable using a dip method of high productivity when a second epitaxial layer is grown, by introducing a step for forming a thin film on the uppermost layer surface of a first epitaxial layer, between a step for growing a first epitaxial layer containing a P-N junction and a step for forming a second epitaxial layer. CONSTITUTION:An N type AlGaAs clad layer 12 doped with Te, an P-type AlGaAs active layer 13 doped with Zn, and a P-type AlGaAs clad layer 14 doped with Zn are formed in this order on an N-type GaAs substrate 11 by a horizontal slide board method. A wafer is taken out from a slide board, and the surface is cleaned with sulfuric acid based etching solution. The wafer is dipped in 50% hydrofluoric acid at 25 deg.C for 20 minutes. A thick film layer 15 of AlGaAs is grown in a crucible of a vertical type dip furnace. The GaAs substrate 11 is eliminated, and an Au-Ge electrode 16 is formed on the clad layer 12. A plurality of Au-Zn electrodes 17 are formed on the surface of the thick film layer 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、AlGaAs若しくは
GaAsより成る半導体多層膜の作製方法並びに半導体
多層膜上にオーミック電極を形成した発光ダイオードの
作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a semiconductor multilayer film made of AlGaAs or GaAs and a method for producing a light emitting diode having an ohmic electrode formed on the semiconductor multilayer film.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAs/AlGaAs系の発光ダイオ
ード(以下LEDと表記する)は、温度安定性、信頼
性、経済性等の面で優れるため、空間伝送システムにお
いてその高出力発光源として用いられている。
2. Description of the Related Art A GaAs / AlGaAs light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) is used as a high power light emitting source in a space transmission system because it is excellent in temperature stability, reliability and economy. There is.

【0003】このGaAs/AlGaAs系LEDに用
いられる半導体多層膜は、pn接合を含む第1のエピタ
キシャル層と、比較的厚い第2のエピタキシャル層(厚
膜層)とを備える構造が一般的である。第1のエピタキ
シャル層は、発光特性に関わるため高い結晶品質と厚さ
の均一性が要求される。一方、厚膜層は多層膜の機械強
度を保つための要素であり、ある一定の厚さのみが要求
され、厚さの不均一はある程度許容される。
The semiconductor multilayer film used in this GaAs / AlGaAs LED generally has a structure including a first epitaxial layer including a pn junction and a relatively thick second epitaxial layer (thick film layer). . The first epitaxial layer is required to have high crystal quality and thickness uniformity because it is related to light emission characteristics. On the other hand, the thick film layer is an element for maintaining the mechanical strength of the multilayer film, only a certain thickness is required, and nonuniformity of the thickness is allowed to some extent.

【0004】このような半導体多層膜の作製方法として
は、例えば、横型スライドボート法(スライドボート
法)による液相エピタキシー(LPE)が有用である。
その理由は、スライドボート法は、a)多層のエピタキ
シャル層を連続して成長できる、b)比較的高い成長速
度が維持できる、c)厚さが比較的均一な層を成長する
ことができる、等が挙げられる。高輝度LED用半導体
多層膜作製のためのスライドボート法を用いた具体的な
工程には、特開平3−234069に開示されている方
法がある。
As a method for producing such a semiconductor multilayer film, for example, liquid phase epitaxy (LPE) by the horizontal slide boat method (slide boat method) is useful.
The reason is that the slide boat method a) can continuously grow a plurality of epitaxial layers, b) can maintain a relatively high growth rate, and c) can grow a layer having a relatively uniform thickness. Etc. As a specific process using the slide boat method for manufacturing a semiconductor multilayer film for a high-brightness LED, there is a method disclosed in JP-A-3-234069.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、スライドボー
ト法のみを用いた半導体多層膜の作製方法では品質の高
い製品が得られるが、生産性の高さとは両立されない。
前述のように、スライドボート法で第1のエピタキシャ
ル層を成長すれば、その厚さは均一になり高い品質を有
する第1のエピタキシャル層が得られる。しかし、厚膜
ゆえに多大な時間を要する第2のエピタキシャルの成長
に対し、スライドボート法を用いた場合一度の工程で処
理できるウエハは数枚が限度であるため、多層膜作製工
程全体の生産性を悪化させる。
However, although a method of manufacturing a semiconductor multilayer film using only the slide boat method can provide a high quality product, it is not compatible with high productivity.
As described above, when the first epitaxial layer is grown by the slide boat method, the thickness is uniform and the first epitaxial layer having high quality can be obtained. However, since the number of wafers that can be processed in one step is limited when the slide boat method is used for the second epitaxial growth that requires a large amount of time due to the thick film, the productivity of the entire multilayer film manufacturing process is increased. Aggravate.

【0006】また、第2のエピタキシャル層をスライド
ボート法の連続的な複数のエピタキシャル層成長工程の
中で成長した場合、連続的であるために成長温度領域に
制限が課せられる事が多く、十分な厚さに成長する事が
困難な場合がしばしば生じる。
Further, when the second epitaxial layer is grown in a plurality of continuous epitaxial layer growth steps of the slide boat method, the growth temperature region is often restricted because it is continuous, which is sufficient. Often it is difficult to grow to different thicknesses.

【0007】従って本発明は、AlGaAsを用いたp
n接合を含む第1のエピタキシャル層とAlGaAsか
ら成る第2のエピタキシャル層とを含む高輝度LED用
半導体多層膜の作製方法において、高い品質と高い生産
性とを同時に満たす半導体多層膜の作製方法を提供し、
高品質の高輝度LEDの作製方法を提供することを目的
とする。
Therefore, the present invention is based on p using AlGaAs.
In a method of manufacturing a semiconductor multilayer film for a high-brightness LED including a first epitaxial layer including an n-junction and a second epitaxial layer formed of AlGaAs, a method of manufacturing a semiconductor multilayer film that simultaneously satisfies high quality and high productivity is provided. Offer to,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high-quality high-brightness LED.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記の目的を達成できる半導体多層膜の作製方法を実現す
るにあたって、まず目的とする半導体多層膜は二種の異
なった膜から成っている事に着目した。即ち、実現すべ
き半導体多層膜は、ダブルヘテロ接合若しくはシングル
ヘテロ接合から成るpn接合を含む比較的薄い第一のエ
ピタキシャル層と、この第一のエピタキシャル層の支持
部材となり単一の材料から成る(ヘテロ構造を有しな
い)比較的厚い第2のエピタキシャル層から成る事に着
目し、各々のエピタキシャル層の作製には各々に適した
成長法を用い得るのではないかと考えた。
In order to realize a method for producing a semiconductor multi-layer film which can achieve the above-mentioned object, the present inventor first consists of two kinds of different semiconductor multi-layer films. I focused on being there. That is, the semiconductor multilayer film to be realized is composed of a relatively thin first epitaxial layer including a pn junction composed of a double heterojunction or a single heterojunction, and a single material serving as a supporting member for the first epitaxial layer ( Paying attention to the fact that the epitaxial layer is composed of a relatively thick second epitaxial layer (which does not have a heterostructure), it was thought that a growth method suitable for each epitaxial layer could be used.

【0009】ここで、第1のエピタキシャル層の成長に
は、例えば前出の特開平3−234069に示されたス
ライドボート法等が適し、第2のエピタキシャル層の成
長には、例えばディップ法を用いるのがより好適である
と考えられる。
For the growth of the first epitaxial layer, for example, the slide boat method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-234069 is suitable, and for the growth of the second epitaxial layer, for example, the dip method is used. It is believed to be more suitable to use.

【0010】そこで、本発明者は、この着想に従って、
実験と試作を重ねた結果、単にこれら二つの手法を連続
的に適用しただけでは所望の結果を得ることができず、
第1のエピタキシャル層を成長した後に、一定の条件下
で表面処理をし、その後に第2のエピタキシャル層を成
長することで、良好な結果を得た。ここにおいて、「一
定の条件下での表面処理」とは、第1のエピタキシャル
層の形成後に弗化水素水溶液若しくは硫化物水溶液に浸
漬する事であり、この方法によれば、第1のエピタキシ
ャル層の表面にいわゆる不動態皮膜が形成され、例えば
スライドボート装置等からディップ炉等に移送可能にな
った。ここでの硫化物には、硫化ナトリウム(Na
2 S)、硫化アンモニウム((NH4 2 S)、5硫化
リン(P2 5 )等が挙げられる。尚、ここにおいて不
動態とは、固体の表面が、接触する気体若しくは液体に
よって化学的に変化することにより、その固体界面が外
界に対して化学的に安定な状態に保たれる事を言う。
Therefore, the present inventor follows this idea and
As a result of repeated experiments and trial production, it is not possible to obtain the desired result simply by continuously applying these two methods,
Good results were obtained by growing the first epitaxial layer, performing surface treatment under certain conditions, and then growing the second epitaxial layer. Here, "surface treatment under certain conditions" means to immerse the first epitaxial layer in an aqueous solution of hydrogen fluoride or an aqueous solution of sulfide. According to this method, the first epitaxial layer is A so-called passivation film was formed on the surface of, and it became possible to transfer it from a slide boat device or the like to a dip furnace or the like. The sulfide here is sodium sulfide (Na
2 S), ammonium sulfide ((NH 4 ) 2 S), phosphorus sulfide (P 2 S 5 ) and the like. The term "passivity" as used herein means that the surface of a solid is chemically changed by the gas or liquid with which it comes into contact, so that the interface of the solid is kept chemically stable with respect to the outside.

【0011】従って、本発明による半導体多層膜の作製
方法は、AlGaAs若しくはAlGaAsとGaAs
を用いたシングルヘテロ接合構造若しくはダブルヘテロ
接合構造から成るpn接合を含む第1のエピタキシャル
層をGaAs基板上に成長する第1のステップと、第1
のエピタキシャル層の最上層表面を弗化水素水溶液若し
くは硫化物水溶液に浸漬し最上層表面に薄膜を形成する
第2のステップと、第1のエピタキシャル層の最上層の
上に最上層と同種の導電性を有するAlGaAsから成
る第2のエピタキシャル層を液相エピタキシーを用いて
成長する第3のステップと、GaAs基板を除去する第
4のステップとを備えることを特徴とする。
Therefore, the method for producing a semiconductor multilayer film according to the present invention is based on AlGaAs or AlGaAs and GaAs.
A first step of growing on a GaAs substrate a first epitaxial layer including a pn junction having a single heterojunction structure or a double heterojunction structure using
Second step of forming a thin film on the uppermost layer surface by immersing the uppermost layer surface of the epitaxial layer in a hydrogen fluoride aqueous solution or a sulfide aqueous solution, and conducting the same kind of conductivity as the uppermost layer on the uppermost layer of the first epitaxial layer. It is characterized by comprising a third step of growing a second epitaxial layer made of AlGaAs having the properties of the GaAs substrate by liquid phase epitaxy and a fourth step of removing the GaAs substrate.

【0012】ちなみに、硫化ナトリウム水溶液(Na2
S)若しくは硫化アンモニウム((NH4 2 S)を用
いてAlGaAs表面に硫化薄膜を形成することによ
る、大気中での不動態化が、V.L.Berkovit
sらによって報告されている(“Liquid phase epitaxi
al regrowth on sulfide-passivated Ga(1-x)Al(x)A
s“,Appl.Phys.Lett. 63,970(1993)) 。また、弗化水
素水溶液に浸漬することによりAlGaAs表面にAs
酸化膜が形成され、これも不動態皮膜として作用する。
即ち、AlGaAsエピタキシャル層表面にこれら不動
態皮膜を形成して、大気によるAlGaAsの酸化侵食
を防止することができる。よって、不動態皮膜が形成さ
れたAlGaAsエピタキシャル層を、LPE装置から
外に取り出し保管する事や別のLPE装置に移送する事
が可能となる。また、この硫化膜及びAs酸化皮膜は、
AlGaAsのエピタキシャル成長温度前後に加熱した
状態で雰囲気中に飛散する。よって、不動態皮膜が形成
されたAlGaAsエピタキシャル層表面上にも、良質
のAlGaAsエピタキシャル層を成長できる。更に、
工程の順番をpn接合を含む第1のエピタキシャル層の
成長、第1のエピタキシャル層の不動態皮膜形成処理、
第2のエピタキシャルの成長の順に行う。この順番によ
り、厚み精度が要求される第1のエピタキシャル層を先
に成長してしまい、第2のエピタキシャルの上には何も
形成されないため、第2のエピタキシャルの厚み精度は
高くなくてもよい。
By the way, an aqueous sodium sulfide solution (Na 2
S) or ammonium sulfide ((NH 4 ) 2 S) to form a sulfide thin film on the surface of AlGaAs, and the passivation in the atmosphere is described in V. L. Berkovit
S. et al. (“Liquid phase epitaxi
al regrowth on sulfide-passivated Ga (1-x) Al (x) A
s ", Appl. Phys. Lett. 63, 970 (1993)). Also, by immersing in an aqueous solution of hydrogen fluoride, As
An oxide film is formed, which also acts as a passivation film.
That is, these passivation films can be formed on the surface of the AlGaAs epitaxial layer to prevent oxidative erosion of AlGaAs by the atmosphere. Therefore, the AlGaAs epitaxial layer on which the passivation film is formed can be taken out of the LPE device, stored, or transferred to another LPE device. Also, the sulfide film and As oxide film are
It scatters in the atmosphere while being heated around the epitaxial growth temperature of AlGaAs. Therefore, a good-quality AlGaAs epitaxial layer can be grown on the surface of the AlGaAs epitaxial layer on which the passivation film is formed. Furthermore,
The order of steps is to grow a first epitaxial layer including a pn junction, to form a passive film on the first epitaxial layer,
The second epitaxial growth is performed in this order. According to this order, the first epitaxial layer, which requires thickness accuracy, grows first, and nothing is formed on the second epitaxial layer. Therefore, the thickness accuracy of the second epitaxial layer does not have to be high. .

【0013】よって、第1のエピタキシャル層の成長に
は均一な厚さを実現できる方法、例えばスライドボート
法等を用い、第2のエピタキシャルの成長には成長の厚
さの均一性に欠けるが一度に大量のウエハの処理が可能
な方法、例えばディップ法等を用いる、2段階の工程が
可能となる。更にその結果、第1のエピタキシャル層の
成長工程の条件と第2のエピタキシャル層の成長条件と
を設定する事が可能となる。
Therefore, a method capable of realizing a uniform thickness, such as a slide boat method, is used for the growth of the first epitaxial layer, and the second epitaxial growth lacks uniform growth thickness. In addition, a two-step process using a method capable of processing a large number of wafers, such as a dipping method, is possible. Further, as a result, it becomes possible to set the conditions for the growth step of the first epitaxial layer and the growth conditions for the second epitaxial layer.

【0014】また、本発明による半導体多層膜の作製方
法は、第1のエピタキシャル層の最上層はAl組成比
0.25未満であるAlGaAsから成り、且つ第2の
ステップでは最上層を濃度5乃至50%の弗化水素水溶
液に温度0乃至60℃で浸漬して最上層に薄膜を形成す
ることを特徴としてもよい。
Further, in the method for producing a semiconductor multilayer film according to the present invention, the uppermost layer of the first epitaxial layer is made of AlGaAs having an Al composition ratio of less than 0.25, and the uppermost layer has a concentration of 5 to 5 in the second step. It may be characterized in that a thin film is formed on the uppermost layer by immersing in a 50% aqueous solution of hydrogen fluoride at a temperature of 0 to 60 ° C.

【0015】AlGaAsエピタキシャル層を弗化水素
水溶液に浸漬する場合は、Al組成比xが0.25未満
であるAlGaAsの表面を、温度0〜60℃で濃度5
〜50%の弗化水素水溶液に浸漬する条件により、この
AlGaAs層の表面上に良質のAs酸化薄膜が形成さ
れる。
When the AlGaAs epitaxial layer is dipped in an aqueous solution of hydrogen fluoride, the surface of AlGaAs having an Al composition ratio x of less than 0.25 is heated at a temperature of 0 to 60 ° C. and a concentration of 5
A high-quality As oxide thin film is formed on the surface of this AlGaAs layer under the condition of being immersed in an aqueous solution of ˜50% hydrogen fluoride.

【0016】また、本発明による半導体多層膜の作製方
法は、第1のステップにおいて第1のエピタキシャル層
をスライドボート法による液相エピタキシーにより成長
し、第3のステップにおいて第2のエピタキシャル層を
ディップ法による液相エピタキシーにより成長すること
を特徴としてもよい。
In the method for producing a semiconductor multilayer film according to the present invention, the first epitaxial layer is grown by liquid phase epitaxy by the slide boat method in the first step, and the second epitaxial layer is dipped in the third step. It may be characterized by growing by liquid phase epitaxy by the method.

【0017】この場合は、発光特性に関わる第1のエピ
タキシャル層をスライドボート法を用いて成長すること
によって、高い結晶品質と厚さの均一性が実現され、第
2のエピタキシャル層の成長にディップ法を用いること
により、第2のエピタキシャル層は十分な厚さまで容易
に成長でき、且つ生産性が向上する。
In this case, high crystal quality and thickness uniformity are realized by growing the first epitaxial layer relating to the light emission characteristics by using the slide boat method, and a dip is applied to the growth of the second epitaxial layer. By using the method, the second epitaxial layer can be easily grown to a sufficient thickness and the productivity is improved.

【0018】また、本発明による半導体多層膜の作製方
法は、第1のステップにおいて、第1のエピタキシャル
層は、前記GaAs基板側から順に第1クラッド層、活
性層、第2クラッド層の順に構成され、第1クラッド層
のAl組成比x、活性層のAl組成比y及び第2クラッ
ド層のAl組成比zは、x>y≧0且つ0.25>z>
yであることを特徴としてもよい。
Further, in the method for producing a semiconductor multilayer film according to the present invention, in the first step, the first epitaxial layer is composed of a first cladding layer, an active layer and a second cladding layer in this order from the GaAs substrate side. The Al composition ratio x of the first cladding layer, the Al composition ratio y of the active layer, and the Al composition ratio z of the second cladding layer are x> y ≧ 0 and 0.25>z>.
It may be characterized by being y.

【0019】この作製方法によっても、ダブルヘテロ接
合構造若しくはシングルヘテロ接合構造のpn接合を有
する高い品質の半導体多層膜を、容易に製造する事が可
能となる。
This manufacturing method also makes it possible to easily manufacture a high-quality semiconductor multilayer film having a pn junction having a double heterojunction structure or a single heterojunction structure.

【0020】本発明による半導体発光ダイオードの作製
方法は、AlGaAs及びGaAsを用いたシングルヘ
テロ接合構造若しくはダブルヘテロ接合構造から成るp
n接合を含む第1のエピタキシャル層をGaAs基板上
に成長する第1のステップと、第1のエピタキシャル層
の最上層表面を弗化水素水溶液若しくは硫化物水溶液に
浸漬し前記最上層表面に薄膜を形成する第2のステップ
と、第1のエピタキシャル層の最上層の上に最上層と同
種の導電性を有するAlGaAsから成る第2のエピタ
キシャル層を液相エピタキシーを用いて成長する第3の
ステップと、GaAs基板を除去して第1のエピタキシ
ャル層表面を露出する第4のステップと、第4のステッ
プで露出された第1のエピタキシャル層表面及び第2の
エピタキシャル層表面の上にオーミック電極を形成する
第5のステップとを備えることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor light emitting diode according to the present invention is a p-type semiconductor device having a single heterojunction structure or a double heterojunction structure using AlGaAs and GaAs.
The first step of growing a first epitaxial layer including an n-junction on a GaAs substrate, and immersing the uppermost layer surface of the first epitaxial layer in a hydrogen fluoride aqueous solution or a sulfide aqueous solution to form a thin film on the uppermost layer surface. A second step of forming, and a third step of growing on the uppermost layer of the first epitaxial layer a second epitaxial layer of AlGaAs having the same conductivity type as the uppermost layer by means of liquid phase epitaxy. , Removing the GaAs substrate to expose the surface of the first epitaxial layer, and forming an ohmic electrode on the surface of the first epitaxial layer and the surface of the second epitaxial layer exposed in the fourth step. And a fifth step of

【0021】この作製方法により、高い品質を有する発
光ダイオードを生産性良く製造する事が可能となる。
By this manufacturing method, it is possible to manufacture a light emitting diode having high quality with high productivity.

【0022】[0022]

【実施例】以下、添付した図を参照して本発明の実施例
につき説明を行う。ここでは、一部重複する要素に同一
の符号を与えた。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, the same reference numerals are given to elements that partially overlap.

【0023】(実施例1)AlGaAsの活性層を含む
ダブルヘテロ構造を有する赤外LEDの作製。
(Example 1) Fabrication of an infrared LED having a double hetero structure including an active layer of AlGaAs.

【0024】本実施例では、n型AlGaAsクラッド
層、p型AlGaAs活性層、p型AlGaAsクラッ
ド層から成るダブルヘテロ構造を有するLEDを、下記
の作製方法にて作製する。
In this embodiment, an LED having a double hetero structure composed of an n-type AlGaAs clad layer, a p-type AlGaAs active layer and a p-type AlGaAs clad layer is manufactured by the following manufacturing method.

【0025】本実施例の作製方法は、(1)n型GaA
s基板上にダブルヘテロ構造を有する第1のエピタキシ
ャル層を横型スライドボート法により成長する:(2)
エピタキシャル層表面を弗酸に浸漬する:(3)ディッ
プ法によりその上に第2のエピタキシャル層(厚膜層)
を成長する:(4)n型GaAs基板を除去しオーミッ
ク電極を形成する:の4段階の工程より構成された。以
下、図1を参照して各工程を説明する。図1は、AlG
aAs多層膜の断面図であり、本実施例の各工程を表
す。
The manufacturing method of this embodiment is as follows: (1) n-type GaA
A first epitaxial layer having a double heterostructure is grown on an s substrate by a lateral slide boat method: (2)
The surface of the epitaxial layer is immersed in hydrofluoric acid: (3) The second epitaxial layer (thick film layer) is formed thereon by the dipping method.
And (4) removing the n-type GaAs substrate and forming an ohmic electrode: (4). Hereinafter, each step will be described with reference to FIG. Figure 1 shows AlG
It is sectional drawing of an aAs multilayer film, and represents each process of a present Example.

【0026】(1)スライドボート法によるpn接合を
含む第1のエピタキシャル層の形成(図1(a)及び
(b)参照) 図1(a)で示されるSi添加のn型GaAs基板11
の上に、図1(b)の如くpn接合を含むエピタキシャ
ル層11〜14を成長した。即ち、n型GaAs基板1
1の上に、Teをドープしたn型AlGaAsクラッド
層12、Znをドープしたp型AlGaAs活性層1
3、Znをドープしたp型AlGaAsクラッド層14
の順に形成する工程を、横型スライドボート法で行っ
た。尚、このpn接合は、各層のAl組成比に関して、
n型クラッド層12が活性層13よりも大きく、且つp
型クラッド層14が活性層13よりも大きくなるダブル
ヘテロ構造である。また、次の弗酸処理のため、p型ク
ラッド層14の最表面のAl組成比は、0.25未満に
なるように選ばれた。
(1) Formation of first epitaxial layer including pn junction by slide boat method (see FIGS. 1A and 1B) Si-added n-type GaAs substrate 11 shown in FIG. 1 (a)
1E, epitaxial layers 11 to 14 including a pn junction were grown thereon. That is, the n-type GaAs substrate 1
1, a Te-doped n-type AlGaAs clad layer 12 and a Zn-doped p-type AlGaAs active layer 1
3, Zn-doped p-type AlGaAs cladding layer 14
The steps of forming in order of were performed by the horizontal slide boat method. Incidentally, this pn junction is related to the Al composition ratio of each layer.
The n-type cladding layer 12 is larger than the active layer 13, and p
The type clad layer 14 has a double hetero structure in which it is larger than the active layer 13. Further, due to the subsequent hydrofluoric acid treatment, the Al composition ratio of the outermost surface of the p-type cladding layer 14 was selected to be less than 0.25.

【0027】図2も参照して第1のエピタキシャル層の
形成工程を説明する。図2には本実施例で使用されるス
ライドボートの横断面図が示される。ここで図2(a)
はエピタキシャル層成長前のスライドボートの配置を表
し、(b)はn型AlGaAsクラッド層成長中の配置
を表す。スライドボート20は上側のスライド部21と
下側のウエハ保持部22とから成る。スライド部21
は、成長するpn接合を含むエピタキシャル層の元素を
含む融液を入れる3個の融液槽23〜25を開けたスラ
イダ26と、引っ張り棒27とが一体となって構成さ
れ、ウエハ保持部22はウエハホルダ28を包含する。
尚、ここではスライドボートが挿入され水素雰囲気とす
る反応管及び加熱のためのヒーターは図示されない。
The process of forming the first epitaxial layer will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the slide boat used in this embodiment. Figure 2 (a)
Represents the arrangement of the slide boat before the epitaxial layer growth, and (b) represents the arrangement during the growth of the n-type AlGaAs cladding layer. The slide boat 20 includes an upper slide portion 21 and a lower wafer holding portion 22. Slide part 21
Is composed of a slider 26 in which three melt baths 23 to 25 for containing a melt containing an element of an epitaxial layer including a growing pn junction are opened, and a pull rod 27, which are integrally formed. Includes a wafer holder 28.
It should be noted that a reaction tube for inserting a slide boat into a hydrogen atmosphere and a heater for heating are not shown here.

【0028】図2(a)によれば、先ず、ウエハホルダ
28にウエハ211が設置された。成長するエピタキシ
ャル層に応じて融液層231、241及び251の組成
が決まる。更に図1を参照すれば、第一の融液槽23に
はn型AlGaAsクラッド層12を成長させるための
Teを50mg含んだ融液231が、第二の融液槽24
にはp型AlGaAs活性層13成長のためのZnを5
0mg含んだ融液241が、そして第三の融液槽25に
はp型AlGaAsクラッド層14成長のためのZnを
50mg含んだ融液251が、それぞれ入れられた。
尚、各層のAl組成比に関して、n型クラッド層12が
活性層13よりも大きく、且つp型クラッド層14が活
性層13よりも大きく0.25よりも小さいように、各
融液は調製されている。これら各融液の具体的な組成
は、纏めて表1に示される。
According to FIG. 2A, first, the wafer 211 is set on the wafer holder 28. The composition of the melt layers 231, 241, and 251 is determined according to the growing epitaxial layer. Still referring to FIG. 1, the melt 231 containing 50 mg of Te for growing the n-type AlGaAs cladding layer 12 is contained in the first melt tank 23 and the second melt tank 24.
Zn for growing the p-type AlGaAs active layer 13 is added to
A melt 241 containing 0 mg and a melt 251 containing 50 mg of Zn for growing the p-type AlGaAs cladding layer 14 were placed in the third melt tank 25, respectively.
Regarding the Al composition ratio of each layer, each melt was prepared such that the n-type cladding layer 12 is larger than the active layer 13 and the p-type cladding layer 14 is larger than the active layer 13 and smaller than 0.25. ing. The specific composition of each of these melts is summarized in Table 1.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】図2(a)で示される配置のスライドボー
ト20全体をヒーターで900℃まで加熱し、温度が安
定したところで、引っ張り棒27を矢印29の方向に引
き、図2(b)のように第一の融液槽23がウエハ21
1の上面を完全に覆うまで、スライド部21を矢印29
の方向に移動させた。融液槽23〜25は底面を備えて
いないため、それらをウエハ211の上方までスライド
することにより、その中に貯蔵された融液231、24
1及び251はウエハ211と接触する。第一の融液槽
23の融液231がウエハ211と接触してスライド部
が停止した後、冷却速度0.5℃/分で冷却しn型Al
GaAsクラッド層12を成長する工程が開始した。8
50℃に至った時、引っ張り棒27でスライド部21を
再び矢印の方へ移動させこの成長は停止された。ウエハ
211全面が第二の融液槽24の融液241と接触する
までスライド部21は続いて移動され、そこでスライド
部21は停止してp型AlGaAs活性層13が成長
し、約10秒後再びスライド部21は第三の融液251
にウエハ全面が接触するまで移動し停止した。この時の
スライドボートの温度は、850℃であった。そして、
800℃になるまで冷却され、p型AlGaAsクラッ
ド層14の成長が行われた。800℃に至った時、スラ
イド部を移動させ第三の融液槽25はウエハ211と分
離され、pn接合を含む第1のエピタキシャル層の成長
は終了した。
The entire slide boat 20 arranged as shown in FIG. 2 (a) is heated to 900 ° C. by a heater, and when the temperature is stable, the pull rod 27 is pulled in the direction of arrow 29, as shown in FIG. 2 (b). The first melt bath 23 is attached to the wafer 21
1 until the slide part 21 is completely covered with the arrow 29.
Moved in the direction of. Since the melt baths 23 to 25 do not have bottom surfaces, by sliding them to above the wafer 211, the melts 231 and 24 stored therein can be stored.
1 and 251 contact the wafer 211. After the melt 231 of the first melt tank 23 comes into contact with the wafer 211 and the slide portion stops, the n-type Al is cooled at a cooling rate of 0.5 ° C./min.
The process of growing the GaAs cladding layer 12 has begun. 8
When the temperature reached 50 ° C., the pull rod 27 moved the slide portion 21 toward the arrow again to stop the growth. The slide portion 21 is continuously moved until the entire surface of the wafer 211 comes into contact with the melt 241 of the second melt bath 24, where the slide portion 21 stops and the p-type AlGaAs active layer 13 grows, and after about 10 seconds. Again, the slide portion 21 has the third melt 251.
It moved and stopped until the entire surface of the wafer contacted. The temperature of the slide boat at this time was 850 ° C. And
After cooling to 800 ° C., the p-type AlGaAs cladding layer 14 was grown. When the temperature reached 800 ° C., the slide portion was moved to separate the third melt bath 25 from the wafer 211, and the growth of the first epitaxial layer including the pn junction was completed.

【0031】このプロセスにより成長したpn接合を含
むエピタキシャル層の膜厚を測定したところ、n型クラ
ッド層12が20μm、p型活性層13が1μm、p型
クラッド層が25μmであった。また、このウエハの端
部から1mm角の破片を切出し、それに電流を流したと
ころ、室温で830nmを中心とする波長をもつ赤外発
光が観測された。尚、pn接合を含むエピタキシャル層
の最上面でありこの上に厚膜層が成長されるp型クラッ
ド層14のAl組成比は、0.15であった。
When the thickness of the epitaxial layer including the pn junction grown by this process was measured, the n-type cladding layer 12 had a thickness of 20 μm, the p-type active layer 13 had a thickness of 1 μm, and the p-type cladding layer had a thickness of 25 μm. When a 1 mm square piece was cut out from the edge of this wafer and a current was passed through it, infrared emission having a wavelength centered at 830 nm was observed at room temperature. The Al composition ratio of the p-type cladding layer 14 on the uppermost surface of the epitaxial layer including the pn junction and on which the thick film layer was grown was 0.15.

【0032】(2)弗酸への浸漬(図1(b)参照) 次に、このウエハをスライドボートより取り出し、硫酸
系エッチングにより表面を洗浄した後、濃度50%の弗
酸に25℃で20分間浸漬した。このとき、ウエハ表面
全体が褐色に変わり、溌水性を示すようになった。そし
て、弗酸よりウエハを取り出し放置乾燥させた。
(2) Immersion in hydrofluoric acid (see FIG. 1 (b)) Next, the wafer was taken out from the slide boat, the surface was washed by sulfuric acid etching, and then the wafer was immersed in hydrofluoric acid having a concentration of 50% at 25 ° C. It was immersed for 20 minutes. At this time, the entire surface of the wafer turned brown and exhibited water repellency. Then, the wafer was taken out from the hydrofluoric acid and left to dry.

【0033】c)厚膜層の形成(図1(c)参照) 続いて行われるAlGaAs厚膜層15の成長は、図3
に示される竪型ディップ炉のるつぼ30内で行われた。
図3は、竪型ディップ炉の縦断面図であり、図3におい
ても反応管及びヒーターは図示されない。るつぼ30の
内部には、金属Gaが200g、金属Alが400m
g、GaAsが20g及びZnが100mgの混合物で
ある融液301が入れられた。弗酸により処理されたウ
エハ311は、そのエピタキシャル層を上にしてウエハ
カセット31の一つに入れられる。ウエハカセット31
は、ウエハカセットホルダ32内に格納される。このウ
エハカセット31は、カセット間の距離を一定にして複
数組み合わされた構造をとるため、各ウエハ311上に
3mmの空間が一定に確保される。ウエハカセット全部
が融液に浸るまでウエハカセットホルダ32の昇降棒3
21を押し下れば、ウエハ311上の厚さ3mmの空間
に融液が入り込み、各ウエハ311は同じ容積の融液と
接触できることになる。
C) Formation of thick film layer (see FIG. 1 (c)) The subsequent growth of the AlGaAs thick film layer 15 is shown in FIG.
It was performed in the crucible 30 of the vertical dip furnace shown in FIG.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the vertical dip furnace, and the reaction tube and the heater are not shown in FIG. Inside the crucible 30, metal Ga is 200 g and metal Al is 400 m.
A melt 301, which is a mixture of g, 20 g of GaAs and 100 mg of Zn, was placed. The wafer 311 treated with hydrofluoric acid is placed in one of the wafer cassettes 31 with its epitaxial layer facing up. Wafer cassette 31
Are stored in the wafer cassette holder 32. Since this wafer cassette 31 has a structure in which a plurality of wafer cassettes 31 are combined with a constant distance between the cassettes, a constant space of 3 mm is secured on each wafer 311. The elevating rod 3 of the wafer cassette holder 32 until the whole wafer cassette is immersed in the melt.
When 21 is pushed down, the melt enters into the space with a thickness of 3 mm on the wafer 311, and each wafer 311 can come into contact with the melt of the same volume.

【0034】ウエハカセットホルダ32を完全に融液よ
り引き上げた状態でるつぼ30を900℃に加熱し温度
が安定した後、カセットホルダ32を降下しウエハ31
1全てが融液に浸漬された。そして0.1℃/分の冷却
速度で成長を開始し、800℃になった時カセットホル
ダを引き上げ成長を終了した。ウエハが室温まで冷却さ
れた後、形成された厚膜層15の厚さを測定したとこ
ろ、100〜120μmであり、即ち面内の厚さのばら
つきは20μmであった。この上に横型スライドボート
法を用いてpn接合を含むエピタキシャル層を成長する
場合このばらつきは大きすぎて問題になるが、本発明で
はこの厚膜層15の上にpn接合を含むエピタキシャル
層は成長しない。一方このばらつきを有する厚膜層自身
は、この上に電極を形成してLEDに利用するには許容
される範囲である。従って、この20μmの厚さのばら
つきは、LEDの品質に対してなんら問題がない。
After the wafer cassette holder 32 is completely pulled up from the melt, the crucible 30 is heated to 900 ° C. to stabilize the temperature, and then the cassette holder 32 is lowered to move the wafer 31.
All 1 were immersed in the melt. Then, the growth was started at a cooling rate of 0.1 ° C./minute, and when the temperature reached 800 ° C., the cassette holder was pulled up to complete the growth. After the wafer was cooled to room temperature, the thickness of the thick film layer 15 formed was measured to be 100 to 120 μm, that is, the in-plane thickness variation was 20 μm. When an epitaxial layer including a pn junction is grown on this by using the lateral slide boat method, this variation is too large and causes a problem. However, in the present invention, an epitaxial layer including a pn junction is grown on the thick film layer 15. do not do. On the other hand, the thick film layer itself having this variation is within the allowable range for forming an electrode on the thick film layer and utilizing it in an LED. Therefore, the thickness variation of 20 μm has no problem for the quality of the LED.

【0035】(4)GaAs基板の除去と電極の形成に
よるLEDの作製(図1(d)及び(e)参照) このウエハのエピタキシャル面を保護して、アンモニア
水と過酸化水素水の混合液でGaAs基板11を除去し
た後、直径150μmのAu−Ge電極16をn型クラ
ッド層12表面上に形成し、直径80μmのAu−Zn
電極17数個を厚膜層15の表面上に形成した。そし
て、ウエハをAu−Ge電極16を中心に400μm角
に切断して、ステム(図示せず)上に組立てLEDを作
製した。ステムへの装着は電極17を下にして行うた
め、図1(e)は、エピタキシャル層の順を図1(b)
〜(d)とは上下逆にして示した。本実施例により作製
されたLEDは、室温で830nmを中心とした波長を
有する赤外線を発光した。
(4) Fabrication of LED by removing GaAs substrate and forming electrodes (see FIGS. 1 (d) and 1 (e)) The epitaxial surface of this wafer is protected and a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water is prepared. After removing the GaAs substrate 11 by means of, the Au-Ge electrode 16 having a diameter of 150 μm is formed on the surface of the n-type cladding layer 12, and Au-Zn having a diameter of 80 μm is formed.
Several 17 electrodes were formed on the surface of the thick film layer 15. Then, the wafer was cut into 400 μm squares centering on the Au—Ge electrode 16 and assembled on a stem (not shown) to fabricate an LED. Since attachment to the stem is performed with the electrode 17 facing down, FIG. 1 (e) shows the order of the epitaxial layers as shown in FIG. 1 (b).
(D) are shown upside down. The LED produced by this example emitted infrared light having a wavelength centered at 830 nm at room temperature.

【0036】尚、(2)弗酸への浸漬工程、において、
ウエハを乾燥しそのまま大気中で数日間放置した後、
(3)の工程、を同様に行い厚膜層を形成したが、その
時の厚膜層の厚さも、100〜120μmの厚さであ
り、それを用いて同様に作製したLEDは、室温で83
0nmを中心とした波長を有する赤外線を発光した。従
って、大気に対してのAs酸化皮膜による表面の保護
は、少なくとも数日間は有効であることが示された。
In the step (2) of dipping in hydrofluoric acid,
After drying the wafer and leaving it in the air for several days,
A thick film layer was formed by performing the step (3) in the same manner, but the thickness of the thick film layer at that time was also 100 to 120 μm, and an LED similarly manufactured using the thick film layer had a thickness of 83 at room temperature.
Infrared light having a wavelength centered at 0 nm was emitted. Therefore, it was shown that the protection of the surface by the As oxide film against the atmosphere is effective for at least several days.

【0037】(実施例2、AlGaAsクラッド層及び
GaAs活性層を含むダブルヘテロ構造を有する赤外L
EDの作製)。
(Example 2) Infrared L having a double hetero structure including an AlGaAs cladding layer and a GaAs active layer
Preparation of ED).

【0038】GaAsの活性層を含むダブルヘテロ構造
を有する赤外LEDも、実施例1の方法と同様に作製さ
れた。このLEDは、n型AlGaAsクラッド層、p
型GaAs活性層、p型AlGaAsクラッド層から成
るダブルヘテロ構造を有する多層膜を用いたものであっ
た。以下、図4を参照して工程を説明する。図4は、本
実施例の半導体多層膜の断面図であり、本実施例の工程
が示される。尚、説明の重複を避けるため、本実施例の
説明では実施例1と重複する工程の説明は省略した。
An infrared LED having a double heterostructure including an active layer of GaAs was also manufactured by the same method as in Example 1. This LED has an n-type AlGaAs clad layer, p
A multi-layered film having a double hetero structure composed of a p-type GaAs active layer and a p-type AlGaAs clad layer was used. The process will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor multilayer film of this example, showing the steps of this example. In addition, in order to avoid duplication of description, the description of the steps overlapping with those of the first embodiment is omitted in the description of the present embodiment.

【0039】図2に示されるスライドボートを用いて実
施例1と同様の方法及び温度条件で、n型GaAs基板
11上に、厚さ20μmのn型AlGaAsクラッド層
12、厚さ1μmのp型GaAs活性層43、厚さ25
μmのp型AlGaAsクラッド層14の順にpn接合
を含むエピタキシャル層を成長した。各融液槽及び成長
条件は、表2に示された通りである。
Using the slide boat shown in FIG. 2, under the same method and temperature conditions as in Example 1, the n-type AlGaAs cladding layer 12 with a thickness of 20 μm and the p-type with a thickness of 1 μm were formed on the n-type GaAs substrate 11. GaAs active layer 43, thickness 25
An epitaxial layer including a pn junction was grown in the order of the μm p-type AlGaAs cladding layer 14. Each melt tank and growth conditions are as shown in Table 2.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】次に、このウエハをスライドボートより取
り出し硫酸系エッチングにより表面を洗浄した後、濃度
50%の弗酸に室温で20分間浸漬した後、弗酸よりウ
エハを取り出し乾燥させた。
Next, the wafer was taken out from the slide boat, the surface thereof was washed by sulfuric acid etching, then immersed in hydrofluoric acid having a concentration of 50% for 20 minutes at room temperature, and then taken out from the hydrofluoric acid and dried.

【0042】その後実施例1と同様に、図3に示される
竪型ディップ炉のるつぼにウエハを移し、表2に示され
る組成の融液にウエハを浸漬し、100〜120μmに
ばらついた厚さを有するAlGaAs厚膜層15を成長
した。そして、電極16及び17を形成した後ステム
(図示せず)に装着し、LEDとした。このLEDは、
890nmを中心とした波長の赤外光を発した。
Thereafter, as in Example 1, the wafer was transferred to the crucible of the vertical dip furnace shown in FIG. 3, the wafer was dipped in the melt having the composition shown in Table 2, and the thickness varied from 100 to 120 μm. An AlGaAs thick film layer 15 was grown. Then, after forming the electrodes 16 and 17, the electrodes were mounted on a stem (not shown) to form an LED. This LED is
Infrared light with a wavelength centered at 890 nm was emitted.

【0043】(実施例3、AlGaAs活性層を含むシ
ングルヘテロ構造を有するLEDの作製)。
Example 3 Fabrication of LED Having Single Hetero Structure Including AlGaAs Active Layer).

【0044】本実施例では、本発明によるシングルヘテ
ロ構造のLEDの作製方法を例示する。
In this embodiment, a method for manufacturing an LED having a single hetero structure according to the present invention will be illustrated.

【0045】本実施例の作製方法も、図2に示されるス
ライドボート及び図3で示される竪型ディップ炉を用
い、(1)n型GaAs基板上にシングルヘテロ構造を
有するエピタキシャル層を横型スライドボート法により
成長する:(2)pn接合を含むエピタキシャル層表面
を弗酸に浸漬する:(3)ディップ法によりその上に厚
膜層を成長する:(4)GaAs基板を除去しオーミッ
ク電極を形成する:の4段階の工程より構成された。以
下、図5を参照して本実施例の工程を説明する。図5
は、本実施例の半導体多層膜の断面図であり、本実施例
の工程が示される。
Also in the manufacturing method of this embodiment, the slide boat shown in FIG. 2 and the vertical dip furnace shown in FIG. 3 are used to (1) laterally slide an epitaxial layer having a single hetero structure on an n-type GaAs substrate. Growth by boat method: (2) Immersion of epitaxial layer surface including pn junction in hydrofluoric acid: (3) Growth of thick film layer thereon by dipping method: (4) Removal of GaAs substrate and ohmic electrode Forming: consisted of 4 steps. The process of this embodiment will be described below with reference to FIG. Figure 5
[FIG. 6B] is a cross-sectional view of the semiconductor multilayer film of the present embodiment, which shows the process of the present embodiment.

【0046】(1)pn接合を含むエピタキシャル層の
形成(図5(b)参照) 本実施例では、図2に示されるスライドボートの融液槽
は、23及び24の2個のみ使用した。この時の融液2
31及び241の組成は表3に纏めて示される。
(1) Formation of Epitaxial Layer Including pn Junction (See FIG. 5B) In this example, only two melt boats 23 and 24 were used for the slide boat shown in FIG. Melt 2 at this time
The compositions of 31 and 241 are summarized in Table 3.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】スライドボートを加熱して900℃で安定
した後、融液231をウエハ上に移動させ、冷却速度
1.0℃/分でn型GaAs基板11上にn型AlGa
As層52を成長した。850℃に達したところで、ス
ライダを移動しウエハと融液231とを分離してn型A
lGaAs層52の成長を停止し、融液241をウエハ
上に移動させ、同じ冷却速度で750℃に達するまでp
型AlGaAs53を成長した。形成されたn型AlG
aAs層52の厚さは20μm、p型AlGaAs53
の厚さは40μmであった。尚、pn接合を含むエピタ
キシャル層の最上面でありこの上に厚膜層が成長される
p型AlGaAs層53のAl組成比は、0.20であ
った。
After the slide boat was heated and stabilized at 900 ° C., the melt 231 was moved onto the wafer and the n-type AlGa was formed on the n-type GaAs substrate 11 at a cooling rate of 1.0 ° C./min.
The As layer 52 was grown. When the temperature reached 850 ° C., the slider was moved to separate the wafer from the melt 231 to separate the n-type A.
The growth of the 1GaAs layer 52 is stopped, the melt 241 is moved onto the wafer, and p is reached at the same cooling rate until 750 ° C. is reached.
Type AlGaAs53 was grown. Formed n-type AlG
The thickness of the aAs layer 52 is 20 μm, and the p-type AlGaAs 53 is
Had a thickness of 40 μm. The Al composition ratio of the p-type AlGaAs layer 53, which is the uppermost surface of the epitaxial layer including the pn junction and on which the thick film layer is grown, was 0.20.

【0049】(2)弗酸への浸漬 次に、このウエハをスライドボートより取り出し、硫酸
系エッチングにより表面を洗浄した後、濃度50%の弗
酸に室温で20分間浸漬した。そして、弗酸よりウエハ
を取り出し乾燥させた。
(2) Immersion in hydrofluoric acid Next, this wafer was taken out from the slide boat, the surface was cleaned by sulfuric acid etching, and then immersed in hydrofluoric acid having a concentration of 50% for 20 minutes at room temperature. Then, the wafer was taken out from the hydrofluoric acid and dried.

【0050】(3)厚膜層の形成(図5(c)参照) 続いて行われるp型AlGaAs厚膜層55の成長は、
図3で示される竪型ディップ炉のるつぼ30内で行われ
た。るつぼ30の内部の融液の組成は、金属Gaが10
0g、金属Alが250mg、GaAsが15g及びZ
nが100mgであった。ウエハカセットホルダ32を
完全に融液より引き上げた状態でるつぼ30を950℃
に加熱し温度が安定した後、カセットホルダ32を降下
しウエハ全てが融液に浸漬され920℃になった時カセ
ットホルダを引き上げ成長を終了した。形成されたp型
AlGaAs厚膜層55の厚さは、40μmであった。
(3) Formation of Thick Film Layer (Refer to FIG. 5C) The growth of the p-type AlGaAs thick film layer 55 performed subsequently is as follows.
It was carried out in the crucible 30 of the vertical dip furnace shown in FIG. The composition of the melt inside the crucible 30 is 10 Ga.
0g, metal Al 250mg, GaAs 15g and Z
n was 100 mg. With the wafer cassette holder 32 completely lifted from the melt, the crucible 30 is heated to 950 ° C.
After the temperature was stabilized by heating to 0.degree. C., the cassette holder 32 was lowered, the whole wafer was immersed in the melt, and when the temperature reached 920.degree. C., the cassette holder was pulled up to complete the growth. The p-type AlGaAs thick film layer 55 thus formed had a thickness of 40 μm.

【0051】(4)GaAs基板の除去と電極の形成に
よるLEDの作製(図5(d)及び(e)参照) このウエハのエピタキシャル面を保護して、アンモニア
水と過酸化水素水の混合液でGaAs基板11を除去し
た後、Au−Ge電極16をn型AlGaAs層52表
面上に形成し、Au−Zn電極17数個を厚膜層55の
表面上に形成した。そして、Au−Ge電極16を中心
に400μm角に切断して、ステム(図示せず)上に組
立てLEDを作製した。本実施例により作製されたLE
Dは、室温で720nmを中心とした波長を有する赤外
線を発光した。
(4) Fabrication of LED by removing GaAs substrate and forming electrodes (see FIGS. 5 (d) and 5 (e)) The epitaxial surface of this wafer is protected and a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution is prepared. After removing the GaAs substrate 11 by, the Au—Ge electrode 16 was formed on the surface of the n-type AlGaAs layer 52, and several 17 Au—Zn electrodes were formed on the surface of the thick film layer 55. Then, the Au-Ge electrode 16 was cut into a square having a size of 400 μm and assembled on a stem (not shown) to manufacture an LED. LE manufactured by this example
D emitted infrared light having a wavelength centered at 720 nm at room temperature.

【0052】尚、(1)pn接合を含むエピタキシャル
層の形成工程、の中でのp型AlGaAs層成長時にお
いて、同じ組成の融液を用いて850℃で開始し800
℃で停止する冷却条件を用いて作製したシングルヘテロ
構造のエピタキシャル層を上記の弗酸に浸漬したとこ
ろ、ウエハは弗酸中でエッチングされ、化学的に安定な
状態には至らなかった。このとき浸漬前のp型AlGa
As層表面のAl組成比は、0.25であった。
In the step (1) of forming an epitaxial layer including a pn junction, a p-type AlGaAs layer is grown at a temperature of 850 ° C. using a melt having the same composition.
When the epitaxial layer having a single hetero structure manufactured under the cooling condition of stopping at ℃ was immersed in the above-mentioned hydrofluoric acid, the wafer was etched in the hydrofluoric acid and was not chemically stable. At this time, p-type AlGa before immersion
The Al composition ratio on the surface of the As layer was 0.25.

【0053】尚、本発明は、以上説明した3つの実施例
に限定されるものではなく、その変形も可能である。例
えば、第1のエピタキシャル層最上層表面を弗酸に浸漬
する代わりに、硫化ナトリウム(Na2 S)、硫化アン
モニウム((NH4 2 2)、5硫化リン(P
2 5 )等の硫化物の水溶液に第1のエピタキシャル層
最上層表面を浸漬して、同様の不動態皮膜を形成しても
よい。また、第1のエピタキシャル層の成長には、スラ
イドボート法によるLPEの他にも、MOCVD法等、
良好な厚み制御性を有し且つ多層膜の成長が可能な方法
が適用可能である。
The present invention is not limited to the three embodiments described above, and modifications thereof are possible. For example, instead of immersing the uppermost surface of the first epitaxial layer in hydrofluoric acid, sodium sulfide (Na 2 S), ammonium sulfide ((NH 4 ) 2 S 2 ), phosphorus sulfide (P 2
The same passivation film may be formed by immersing the uppermost surface of the first epitaxial layer in an aqueous solution of sulfide such as 2 S 5 ). In addition to the LPE by the slide boat method, the MOCVD method or the like may be used for the growth of the first epitaxial layer.
A method having good thickness controllability and capable of growing a multilayer film can be applied.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
多層膜の作製方法は、成長工程において、pn接合を含
む第1のエピタキシャル層を成長するステップ、第2の
エピタキシャル層を成長するステップ、の順に行う順番
を採用し、その2つのステップの間に第1のエピタキシ
ャル層最上層表面に薄膜を形成するステップを導入する
事により、第2のエピタキシャル層の成長に生産性の高
いディップ法を使用する事が可能になった。よって、発
光特性に関わる第1のエピタキシャル層の成長に横型ス
ライドボート法等を用い、第2のエピタキシャル層の成
長には処理能力の高いディップ法を用いる2段階の成長
工程を備えた、半導体多層膜の作製方法が提供される。
その結果、高品質の半導体多層膜が生産性良く作製さ
れ、その半導体多層膜を用いたLEDが作製される。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor multilayer film according to the present invention, in the growing step, a step of growing a first epitaxial layer including a pn junction and a step of growing a second epitaxial layer are included. A highly productive dipping method is used to grow the second epitaxial layer by adopting the order of performing sequentially and introducing a step of forming a thin film on the uppermost surface of the first epitaxial layer between the two steps. It became possible to do. Therefore, the semiconductor multilayer including the two-step growth process using the lateral slide boat method or the like for the growth of the first epitaxial layer relating to the light emission characteristics and the dip method with high processing capacity for the growth of the second epitaxial layer. A method of making a membrane is provided.
As a result, a high-quality semiconductor multilayer film is manufactured with high productivity, and an LED using the semiconductor multilayer film is manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1により作製された半導体多層膜の縦断
面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor multilayer film manufactured according to a first example.

【図2】本発明に使用されたスライドボートの縦断面図
である。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a slide boat used in the present invention.

【図3】本発明に使用された竪型ディップ炉の縦断面図
である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a vertical dip furnace used in the present invention.

【図4】実施例2により作製された半導体多層膜の縦断
面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor multilayer film manufactured according to Example 2.

【図5】実施例3により作製された半導体多層膜の縦断
面図である。
5 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor multilayer film manufactured according to Example 3. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…n型GaAs基板、12…n型AlGaAsクラ
ッド層、13…p型AlGaAs活性層、14…p型A
lGaAsクラッド層、15…p型AlGaAs厚膜
層、16…Au−Ge電極、17…Au−Zn電極、2
0…スライドボート、21…スライド部、22…ウエハ
保持部、23、24、25…融液槽、26…スライダ、
27…引っ張り棒、28…ウエハホルダ、29…矢印、
30…るつぼ、31…ウエハカセット、32…ウエハカ
セットホルダ、43…p型GaAs活性層、52…n型
AlGaAs層、53…p型AlGaAs層、54…p
型AlGaAs厚膜層、211…ウエハ、231…第一
の融液、241…第二の融液、251…第三の融液、3
01…融液、311…ウエハ、321…昇降棒。
11 ... n-type GaAs substrate, 12 ... n-type AlGaAs cladding layer, 13 ... p-type AlGaAs active layer, 14 ... p-type A
1-GaAs clad layer, 15 ... p-type AlGaAs thick film layer, 16 ... Au-Ge electrode, 17 ... Au-Zn electrode, 2
0 ... Slide boat, 21 ... Slide part, 22 ... Wafer holding part, 23, 24, 25 ... Melt bath, 26 ... Slider,
27 ... Pull bar, 28 ... Wafer holder, 29 ... Arrow,
30 ... Crucible, 31 ... Wafer cassette, 32 ... Wafer cassette holder, 43 ... P-type GaAs active layer, 52 ... N-type AlGaAs layer, 53 ... P-type AlGaAs layer, 54 ... P
Type AlGaAs thick film layer, 211 ... Wafer, 231, ... First melt, 241 ... Second melt, 251 ... Third melt, 3
01 ... Melt liquid, 311 ... Wafer, 321 ... Elevating rod.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 AlGaAs若しくはAlGaAsとG
aAsを用いたシングルヘテロ接合構造若しくはダブル
ヘテロ接合構造から成るpn接合を含む第1のエピタキ
シャル層をGaAs基板上に成長する第1のステップ
と、 前記第1のエピタキシャル層の最上層表面を弗化水素水
溶液若しくは硫化物水溶液に浸漬し前記最上層表面に薄
膜を形成する第2のステップと、 前記第1のエピタキシャル層の前記最上層の上に前記最
上層と同種の電導型を有するAlGaAsから成る第2
のエピタキシャル層を液相エピタキシーを用いて成長す
る第3のステップと、 前記GaAs基板を除去する第4のステップと、を備え
ることを特徴とする半導体多層膜の作製方法。
1. AlGaAs or AlGaAs and G
a first step of growing on a GaAs substrate a first epitaxial layer including a pn junction having a single heterojunction structure or a double heterojunction structure using aAs; and fluorinating the uppermost surface of the first epitaxial layer. A second step of forming a thin film on the surface of the uppermost layer by immersing it in an aqueous solution of hydrogen or an aqueous solution of sulfide, and consisting of AlGaAs having the same conductivity type as the uppermost layer on the uppermost layer of the first epitaxial layer. Second
3. A method for producing a semiconductor multilayer film, comprising: a third step of growing the epitaxial layer by liquid phase epitaxy; and a fourth step of removing the GaAs substrate.
【請求項2】 前記第1のエピタキシャル層の前記最上
層はAl組成比0.25未満であるAlGaAsから成
り、且つ前記第2のステップでは前記最上層を濃度5乃
至50%の弗化水素水溶液に温度0乃至60℃で浸漬し
て前記最上層に薄膜を形成することを特徴とする請求項
1に記載の半導体多層膜の作製方法。
2. The uppermost layer of the first epitaxial layer is made of AlGaAs having an Al composition ratio of less than 0.25, and in the second step, the uppermost layer is an aqueous solution of hydrogen fluoride having a concentration of 5 to 50%. The method for producing a semiconductor multi-layer film according to claim 1, wherein the thin film is formed on the uppermost layer by immersing it in a temperature of 0 to 60 ° C.
【請求項3】 前記第1のステップにおいて前記第1の
エピタキシャル層をスライドボート法による液相エピタ
キシーにより成長し、前記第3のステップにおいて前記
第2のエピタキシャル層をディップ法による液相エピタ
キシーにより成長することを特徴とする請求項1に記載
の半導体多層膜の作製方法。
3. The first epitaxial layer is grown by liquid phase epitaxy by a slide boat method in the first step, and the second epitaxial layer is grown by liquid phase epitaxy by a dip method in the third step. The method for producing a semiconductor multilayer film according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記第1のステップにおいて、前記第1
のエピタキシャル層は、前記GaAs基板側から順に第
1クラッド層、活性層、第2クラッド層の順に構成さ
れ、前記第1クラッド層のAl組成比x、前記活性層の
Al組成比y及び前記第2クラッド層のAl組成比z
は、x>y≧0且つ0.25>z>yであることを特徴
とする請求項1に記載の半導体多層膜の作製方法。
4. The first step in the first step
The epitaxial layer is composed of a first clad layer, an active layer, and a second clad layer in this order from the GaAs substrate side. The Al composition ratio x of the first clad layer, the Al composition ratio y of the active layer, and the 2 Al composition ratio z of the clad layer
The method of manufacturing a semiconductor multilayer film according to claim 1, wherein x> y ≧ 0 and 0.25>z> y.
【請求項5】 AlGaAs及びGaAsを用いたシン
グルヘテロ接合構造若しくはダブルヘテロ接合構造から
成るpn接合を含む第1のエピタキシャル層をGaAs
基板上に成長する第1のステップと、 前記第1のエピタキシャル層の最上層表面を弗化水素水
溶液若しくは硫化物水溶液に浸漬し前記最上層表面に薄
膜を形成する第2のステップと、 前記第1のエピタキシャル層の前記最上層の上に前記最
上層と同種の導電性を有するAlGaAsから成る第2
のエピタキシャル層を液相エピタキシーを用いて成長す
る第3のステップと、 前記GaAs基板を除去して前記第1のエピタキシャル
層表面を露出する第4のステップと、 前記第4のステップで露出された前記第1エピタキシャ
ル層表面及び前記第2のエピタキシャル層表面の上にそ
れぞれオーミック電極を形成する第5のステップと、を
備えることを特徴とする半導体発光ダイオードの作製方
法。
5. A first epitaxial layer including a pn junction having a single heterojunction structure or a double heterojunction structure using AlGaAs and GaAs is formed of GaAs.
A first step of growing on the substrate; a second step of immersing the uppermost layer surface of the first epitaxial layer in an aqueous solution of hydrogen fluoride or an aqueous sulfide solution to form a thin film on the uppermost layer surface; A second epitaxial layer on top of the top layer of AlGaAs having the same conductivity type as the top layer;
A third step of growing the epitaxial layer using liquid phase epitaxy, a fourth step of removing the GaAs substrate to expose the surface of the first epitaxial layer, and a step of exposing the fourth epitaxial layer A fifth step of forming ohmic electrodes on the surface of the first epitaxial layer and the surface of the second epitaxial layer, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308376A (en) * 2000-04-24 2001-11-02 Showa Denko Kk Epitaxial wafer for semiconductor light-emitting element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308376A (en) * 2000-04-24 2001-11-02 Showa Denko Kk Epitaxial wafer for semiconductor light-emitting element
JP4570728B2 (en) * 2000-04-24 2010-10-27 昭和電工株式会社 Epitaxial wafer for semiconductor light emitting device

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