JPH0918052A - エピタキシャルウェハ及び発光ダイオード - Google Patents
エピタキシャルウェハ及び発光ダイオードInfo
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- JPH0918052A JPH0918052A JP16349495A JP16349495A JPH0918052A JP H0918052 A JPH0918052 A JP H0918052A JP 16349495 A JP16349495 A JP 16349495A JP 16349495 A JP16349495 A JP 16349495A JP H0918052 A JPH0918052 A JP H0918052A
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- gaalas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】厚いｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を形成しても
結晶欠陥が少なく、裏面反射型ＬＥＤの発光出力を高め
る。 【構成】ＧａＡｓ（１００）面１からのずれ角度が、Ｇ
ａＡｓ（１００）面１のＶ溝方向を基準として、Ｖ溝方
向と平行な方向のずれをθ1 、これと垂直な方向のずれ
をθ2 とすると、θ1 、θ2 の少なくとも１つの角度
が、１５′以上２°以下であり、他の１つの角度が０以
上２°以下の条件が示される範囲内にある傾角基板を使
用する。このＧａＡｓ傾角基板上に、厚さ１００〜１５
０μｍのｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層、所望する発
光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型もしくはアンドープＧ
ａＡｌＡｓ活性層、およびｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
が順次形成されて、ダブルヘテロ構造のエピタキシャル
ウェハが構成される。裏面反射型ＬＥＤとするには、Ｇ
ａＡｓ傾角基板を除去する。
結晶欠陥が少なく、裏面反射型ＬＥＤの発光出力を高め
る。 【構成】ＧａＡｓ（１００）面１からのずれ角度が、Ｇ
ａＡｓ（１００）面１のＶ溝方向を基準として、Ｖ溝方
向と平行な方向のずれをθ1 、これと垂直な方向のずれ
をθ2 とすると、θ1 、θ2 の少なくとも１つの角度
が、１５′以上２°以下であり、他の１つの角度が０以
上２°以下の条件が示される範囲内にある傾角基板を使
用する。このＧａＡｓ傾角基板上に、厚さ１００〜１５
０μｍのｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層、所望する発
光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型もしくはアンドープＧ
ａＡｌＡｓ活性層、およびｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
が順次形成されて、ダブルヘテロ構造のエピタキシャル
ウェハが構成される。裏面反射型ＬＥＤとするには、Ｇ
ａＡｓ傾角基板を除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエピタキシャルウェハ及
び発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハ及び裏面反射型ＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤに好適なものに関する。
び発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハ及び裏面反射型ＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤに好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤは元来、図３に示したようなＧａ
Ａｓ基板付ＬＥＤが主流であった。これは、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板６上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７、ｐ型も
しくはアンドープＧａＡｌＡｓ活性層４、ｎ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層５を順次エピタキシャル成長したもので
あるが、輝度がそれほど高くないことから、屋内用のラ
ンプ、ディスプレイに主な用途が限られていた。
Ａｓ基板付ＬＥＤが主流であった。これは、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板６上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７、ｐ型も
しくはアンドープＧａＡｌＡｓ活性層４、ｎ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層５を順次エピタキシャル成長したもので
あるが、輝度がそれほど高くないことから、屋内用のラ
ンプ、ディスプレイに主な用途が限られていた。
【０００３】しかし最近は、図４に示すように、ＧａＡ
ｓ基板を除去し、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３を厚く
して基板代わりとした裏面反射型ＬＥＤが開発された。
裏面反射型ＬＥＤは、活性層４で発光した光のうち、ｐ
型厚膜クラッド層３側へ放射された光が吸収されず裏面
で反射されるため、ＧａＡｓ基板付ＬＥＤに比べて約２
倍の高輝度を達成できる。そのため、屋外用ディスプレ
イ、自動車用のテールランプ等への用途が広がってきて
いる。
ｓ基板を除去し、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３を厚く
して基板代わりとした裏面反射型ＬＥＤが開発された。
裏面反射型ＬＥＤは、活性層４で発光した光のうち、ｐ
型厚膜クラッド層３側へ放射された光が吸収されず裏面
で反射されるため、ＧａＡｓ基板付ＬＥＤに比べて約２
倍の高輝度を達成できる。そのため、屋外用ディスプレ
イ、自動車用のテールランプ等への用途が広がってきて
いる。
【０００４】裏面反射型ＬＥＤのｐ型厚膜クラッド層
は、発光波長に対して吸収が少ないこと、良好なオーミ
ック接触が得られること、そして、ＧａＡｓ基板除去後
の工程において、取扱いが容易な膜厚を有することが要
求される。例えばＡｌ混晶比は光吸収の少ないように
０．６〜０．８と高く選定され、膜厚は１００〜１５０
μｍのものが採用される。
は、発光波長に対して吸収が少ないこと、良好なオーミ
ック接触が得られること、そして、ＧａＡｓ基板除去後
の工程において、取扱いが容易な膜厚を有することが要
求される。例えばＡｌ混晶比は光吸収の少ないように
０．６〜０．８と高く選定され、膜厚は１００〜１５０
μｍのものが採用される。
【０００５】裏面反射型の代表的な製造方法としては、
次の２つの方法がある。
次の２つの方法がある。
【０００６】（１）液相エピタキシャル成長法により、
ＧａＡｓ基板上にｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層を成
長した後、連続して活性層、ｎ型クラッド層を成長す
る。その後、ＧａＡｓ基板を除去する。
ＧａＡｓ基板上にｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層を成
長した後、連続して活性層、ｎ型クラッド層を成長す
る。その後、ＧａＡｓ基板を除去する。
【０００７】（２）ＧａＡｓ基板上にｐ型ＧａＡｌＡｓ
厚膜クラッド層を成長した後、一度ウェハを取り出し、
ＧａＡｓ基板を除去する。その後、引続きｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層、活性層、ｎ型クラッド層を成長する。
厚膜クラッド層を成長した後、一度ウェハを取り出し、
ＧａＡｓ基板を除去する。その後、引続きｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層、活性層、ｎ型クラッド層を成長する。
【０００８】（１）、（２）いずれにしても共に、Ｇａ
Ａｓ基板の面を規定する結晶学的主面（１００）からの
ずれ角度がゼロ（以下、（１００）面ジャストという）
のＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を形成している。
但し、（１００）面ジャストといっても、一般には、
（１００）±０．５°と示している場合が多いが（例え
ば特開昭５７−１２２１等）、実際に使用しているもの
は、（１００）±０．１°、即ち、±６′の基板が大半
を占めている。
Ａｓ基板の面を規定する結晶学的主面（１００）からの
ずれ角度がゼロ（以下、（１００）面ジャストという）
のＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を形成している。
但し、（１００）面ジャストといっても、一般には、
（１００）±０．５°と示している場合が多いが（例え
ば特開昭５７−１２２１等）、実際に使用しているもの
は、（１００）±０．１°、即ち、±６′の基板が大半
を占めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】裏面反射型ＬＥＤのｐ
型厚膜クラッド層は、前述のように１００〜１５０μｍ
の膜厚が必要である。そのため、製造方法（１）の場
合、降温開始温度を１０００℃以上の高温度にしなけれ
ばならない。高温で成長したエピタキシャル層は結晶欠
陥が多くなる。そして厚膜クラッド層の結晶欠陥はその
まま活性層に継続されるため、裏面反射型ＬＥＤに要求
されている、より高輝度の発光出力を満たすことが難し
い。
型厚膜クラッド層は、前述のように１００〜１５０μｍ
の膜厚が必要である。そのため、製造方法（１）の場
合、降温開始温度を１０００℃以上の高温度にしなけれ
ばならない。高温で成長したエピタキシャル層は結晶欠
陥が多くなる。そして厚膜クラッド層の結晶欠陥はその
まま活性層に継続されるため、裏面反射型ＬＥＤに要求
されている、より高輝度の発光出力を満たすことが難し
い。
【００１０】また製造方法（２）の場合、一度取り出し
たＧａＡｌＡｓ表面は、高Ａｌ濃度の故に非常に酸化し
やすい。そのため酸化膜が生じてしまい、通常の方法で
はその上に正常なエピタキシャル成長ができない。そこ
で、対策として２度目の成長の際に酸化膜をメルトバ
ックさせた後、ｐ型厚膜クラッド層を成長する。厚膜
クラッド層の酸化を防止するために、厚膜クラッド層上
にＧａＡｓ、もしくは低混晶のＧａＡｌＡｓ保護層を成
長した後にウェハを取り出し、２度目の成長の際に、そ
の保護層をメルトバックしてからｐ型厚膜クラッド層を
成長する（特開平２−１１０９８３号公報）等が行われ
ている。
たＧａＡｌＡｓ表面は、高Ａｌ濃度の故に非常に酸化し
やすい。そのため酸化膜が生じてしまい、通常の方法で
はその上に正常なエピタキシャル成長ができない。そこ
で、対策として２度目の成長の際に酸化膜をメルトバ
ックさせた後、ｐ型厚膜クラッド層を成長する。厚膜
クラッド層の酸化を防止するために、厚膜クラッド層上
にＧａＡｓ、もしくは低混晶のＧａＡｌＡｓ保護層を成
長した後にウェハを取り出し、２度目の成長の際に、そ
の保護層をメルトバックしてからｐ型厚膜クラッド層を
成長する（特開平２−１１０９８３号公報）等が行われ
ている。
【００１１】しかし、メルトバックした成長界面形状が
不均一になったり、あるいは結晶欠陥の発生により発光
出力を高くすることが難しい。また、これらの方法は工
程が多くなってコスト高であるため、量産に適していな
い。
不均一になったり、あるいは結晶欠陥の発生により発光
出力を高くすることが難しい。また、これらの方法は工
程が多くなってコスト高であるため、量産に適していな
い。
【００１２】このように、ＧａＡｓ基板上に厚さ１００
μｍ〜１５０μｍの結晶欠陥の少ない、即ち、高輝度の
発光ダイオードが得られるＧａＡｌＡｓ厚膜層を形成す
ることが非常に困難であった。
μｍ〜１５０μｍの結晶欠陥の少ない、即ち、高輝度の
発光ダイオードが得られるＧａＡｌＡｓ厚膜層を形成す
ることが非常に困難であった。
【００１３】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、結晶欠陥の少ないＧａＡｌＡｓ厚膜層をもつ
エピタキシャルウェハを提供し、発光出力の高い発光ダ
イオードを得ることにある。
を解消し、結晶欠陥の少ないＧａＡｌＡｓ厚膜層をもつ
エピタキシャルウェハを提供し、発光出力の高い発光ダ
イオードを得ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明のエピタキシ
ャルウェハは、ｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層と、所
望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型もしくはアン
ドープＧａＡｌＡｓ活性層と、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層とが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に液相エピタキシャル法
により順次形成されたダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハにおいて、前記ＧａＡｓ基板の面を規定する結
晶学的主面（１００）からのずれ角度が、該ＧａＡｓ基
板の面のＶ溝方向を基準として、該Ｖ溝方向と平行な方
向のずれ角度をθ1 、これと垂直な方向のずれ角度を
θ2 とすると、θ1 、θ2 の少なくとも１つの角度
が、１５′以上２°以下であり、他の１つの角度が、０
以上２°以下を満たしているものである。
ャルウェハは、ｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層と、所
望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型もしくはアン
ドープＧａＡｌＡｓ活性層と、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層とが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に液相エピタキシャル法
により順次形成されたダブルヘテロ構造のエピタキシャ
ルウェハにおいて、前記ＧａＡｓ基板の面を規定する結
晶学的主面（１００）からのずれ角度が、該ＧａＡｓ基
板の面のＶ溝方向を基準として、該Ｖ溝方向と平行な方
向のずれ角度をθ1 、これと垂直な方向のずれ角度を
θ2 とすると、θ1 、θ2 の少なくとも１つの角度
が、１５′以上２°以下であり、他の１つの角度が、０
以上２°以下を満たしているものである。
【００１５】また第２の発明の発光ダイオードは、第２
の発明のエピタキシャルウェハから前記ＧａＡｓ基板を
除去して構成されたものである。
の発明のエピタキシャルウェハから前記ＧａＡｓ基板を
除去して構成されたものである。
【００１６】
【作用】一般的なエピタキシャル成長（結晶面上に同じ
方位配列である結晶層を成長させる）の機構を述べる。
結晶面上に結晶核が形成され、その核は付着原子を集収
して”島構造”に成長する。そして成長を続ける島は相
互に合体を繰り返しながら単結晶を形成していく過程が
基本過程であるとされている。
方位配列である結晶層を成長させる）の機構を述べる。
結晶面上に結晶核が形成され、その核は付着原子を集収
して”島構造”に成長する。そして成長を続ける島は相
互に合体を繰り返しながら単結晶を形成していく過程が
基本過程であるとされている。
【００１７】（１００）面ジャストの基板上に成長した
エピタキシャル層は、膜厚が薄い場合は非常に平らな面
になるが、１００μｍ以上の厚膜を成長させるとウェハ
表面に、いくつかのテラスをともなった波模様のモホロ
ジーが表れる。したがって成長モデルとして図５のよう
に、結晶核９の形成速度が、結晶核９の横方向への成長
速度より速いのが原因で、結晶層が階段状にすなわち不
均一に成長していることが考えられる。なお、８は結晶
面である。
エピタキシャル層は、膜厚が薄い場合は非常に平らな面
になるが、１００μｍ以上の厚膜を成長させるとウェハ
表面に、いくつかのテラスをともなった波模様のモホロ
ジーが表れる。したがって成長モデルとして図５のよう
に、結晶核９の形成速度が、結晶核９の横方向への成長
速度より速いのが原因で、結晶層が階段状にすなわち不
均一に成長していることが考えられる。なお、８は結晶
面である。
【００１８】この成長は、ＧａＡｌＡｓの液相エピタキ
シャル成長であり、結晶欠陥が比較的少ないことを考え
れば、平らなＫｏｓｓｅｌ結晶表面での成長を、モデル
として考えることができるかもしれない。このモデルに
よれば、核が発生する（原子が表面に付着する）ための
場所（ｓｉｔｅ）｛結晶表面の原子層の階段部（ｋｉｎ
ｋ）がｓｉｔｅとなる。｝が少なくなり、比較的高い過
飽和度がないと成長しない。即ち、ある大きな過飽和度
の時に、一気に成長した後成長が停止し、さらにまた過
飽和度が満たされた時点で、また成長するというような
間欠的な成長機構になると考えられる。そのため、結晶
成長時の実質的な成長速度が大きくなり、結晶欠陥や、
不純物を取り込みやすくなることが考えられる。
シャル成長であり、結晶欠陥が比較的少ないことを考え
れば、平らなＫｏｓｓｅｌ結晶表面での成長を、モデル
として考えることができるかもしれない。このモデルに
よれば、核が発生する（原子が表面に付着する）ための
場所（ｓｉｔｅ）｛結晶表面の原子層の階段部（ｋｉｎ
ｋ）がｓｉｔｅとなる。｝が少なくなり、比較的高い過
飽和度がないと成長しない。即ち、ある大きな過飽和度
の時に、一気に成長した後成長が停止し、さらにまた過
飽和度が満たされた時点で、また成長するというような
間欠的な成長機構になると考えられる。そのため、結晶
成長時の実質的な成長速度が大きくなり、結晶欠陥や、
不純物を取り込みやすくなることが考えられる。
【００１９】本発明では、上述したように、（１００）
面ジャストからのずれ角度をもつＧａＡｓ基板（以下、
傾角基板という）を使用している。この傾角基板上に成
長したエピタキシャル層は、ウェハ表面のモホロジーの
間隔が狭く、そして段差が低い。この成長は、図６に示
したように、いわば、平らでないＫｏｓｓｅｌ結晶表面
（結晶の配列に対し、斜めの方向への成長）への成長を
モデルとして考えることができる。この場合、平らなＫ
ｏｓｓｅｌ結晶表面の場合と異なり、核が発生する場所
（ｓｉｔｅ）（表面のｋｉｎｋ部）がいたる所にあるた
め、非常に低い過飽和度で連続的に成長する。そのため
に、平らなＫｏｓｓｅｌ表面の場合と比較して、ゆっく
りした一定速度で結晶成長が行なわれるため、結晶欠陥
や不純物の少ないエピタキシャル層を得ることができる
と考えられる。
面ジャストからのずれ角度をもつＧａＡｓ基板（以下、
傾角基板という）を使用している。この傾角基板上に成
長したエピタキシャル層は、ウェハ表面のモホロジーの
間隔が狭く、そして段差が低い。この成長は、図６に示
したように、いわば、平らでないＫｏｓｓｅｌ結晶表面
（結晶の配列に対し、斜めの方向への成長）への成長を
モデルとして考えることができる。この場合、平らなＫ
ｏｓｓｅｌ結晶表面の場合と異なり、核が発生する場所
（ｓｉｔｅ）（表面のｋｉｎｋ部）がいたる所にあるた
め、非常に低い過飽和度で連続的に成長する。そのため
に、平らなＫｏｓｓｅｌ表面の場合と比較して、ゆっく
りした一定速度で結晶成長が行なわれるため、結晶欠陥
や不純物の少ないエピタキシャル層を得ることができる
と考えられる。
【００２０】したがって、本発明の傾角基板上に成長し
たエピタキシャル層は、従来の（１００）面ジャストの
基板上に成長したエピタキシャル層に比べて、結晶欠陥
や不純物が少なくなり、発光出力が高い（図７参照）。
これは、厚膜にすればするほど影響が大きくなるため、
厚膜クラッド層の必要な裏面反射型ＬＥＤを作成する際
には、特に効果が大きい。
たエピタキシャル層は、従来の（１００）面ジャストの
基板上に成長したエピタキシャル層に比べて、結晶欠陥
や不純物が少なくなり、発光出力が高い（図７参照）。
これは、厚膜にすればするほど影響が大きくなるため、
厚膜クラッド層の必要な裏面反射型ＬＥＤを作成する際
には、特に効果が大きい。
【００２１】なぜ今までに、ＧａＡｌＡｓの液相エピタ
キシャル成長において、傾角基板が使われなかったかに
ついて、次に述べる。
キシャル成長において、傾角基板が使われなかったかに
ついて、次に述べる。
【００２２】エピタキシャル成長の良否は、通常、成長
層が平坦か否かで決まる。エピタキシャル層の膜厚は、
本発明で述べている裏面反射型ＬＥＤ用厚膜クラッド層
のように、１００μｍを越えることは非常に少ない。通
常のＬＥＤで１０〜５０μｍ程度であり、レーザ（Ｌ
Ｄ）用エピタキシャル層膜厚が、数μｍ以下が多い。こ
れらの、比較的薄い膜厚を液相エピタキシャル法で成長
させるには、ＧａＡｓ基板の傾角は（１００）面ジャス
トの方が、傾角されたものより平坦性が良いため、一般
的に（１００）面ジャストの基板が使われる。（特開昭
５７−１２２１，１２２３参照） 逆に、有機金属気相エピタキシャル法（ＭＯ−ＶＰＥ
法）に代表される気相成長法においては、特公平６−９
７６５４等に述べられているように、（１００）面ジャ
ストのＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓ層を直接成長させ
ると、モザイク状の表面になるため、少なくとも（１０
０）面より１°以上傾角した基板を使うことが一般的で
ある。
層が平坦か否かで決まる。エピタキシャル層の膜厚は、
本発明で述べている裏面反射型ＬＥＤ用厚膜クラッド層
のように、１００μｍを越えることは非常に少ない。通
常のＬＥＤで１０〜５０μｍ程度であり、レーザ（Ｌ
Ｄ）用エピタキシャル層膜厚が、数μｍ以下が多い。こ
れらの、比較的薄い膜厚を液相エピタキシャル法で成長
させるには、ＧａＡｓ基板の傾角は（１００）面ジャス
トの方が、傾角されたものより平坦性が良いため、一般
的に（１００）面ジャストの基板が使われる。（特開昭
５７−１２２１，１２２３参照） 逆に、有機金属気相エピタキシャル法（ＭＯ−ＶＰＥ
法）に代表される気相成長法においては、特公平６−９
７６５４等に述べられているように、（１００）面ジャ
ストのＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓ層を直接成長させ
ると、モザイク状の表面になるため、少なくとも（１０
０）面より１°以上傾角した基板を使うことが一般的で
ある。
【００２３】ところが、液相エピタキシャル法で１００
μｍ以上の厚膜層を成長させようとすると事情が変わっ
てくる。前述のような成長メカニズムの違いにより、
（１００）面ジャストの基板を使ったものより、１５′
〜２°傾角した基板を使った方がエピタキシャル層表面
の凹凸の大きさ（モホロジーの段差）が小さくなるとい
うことがわかった。図８に結果を示す。小さいとはいっ
ても、１°傾角の時の段差が約１．５μｍに対し、（１
００）面ジャストの場合は約３μｍであり、膜厚が薄い
時の段差（＜１μｍ）と比較すると、大きくはなってい
る。傾角が２°を越すと、急激に段差が大きくなること
もわかった。ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ表面の段差
の許容範囲は、約３μｍ以下と考えられるため、（３μ
ｍより大きくなると、電極部のワイヤボンディグが正常
に行なえなくなる。）２°より大きな傾角基板を使用す
ることは実用的ではない。
μｍ以上の厚膜層を成長させようとすると事情が変わっ
てくる。前述のような成長メカニズムの違いにより、
（１００）面ジャストの基板を使ったものより、１５′
〜２°傾角した基板を使った方がエピタキシャル層表面
の凹凸の大きさ（モホロジーの段差）が小さくなるとい
うことがわかった。図８に結果を示す。小さいとはいっ
ても、１°傾角の時の段差が約１．５μｍに対し、（１
００）面ジャストの場合は約３μｍであり、膜厚が薄い
時の段差（＜１μｍ）と比較すると、大きくはなってい
る。傾角が２°を越すと、急激に段差が大きくなること
もわかった。ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ表面の段差
の許容範囲は、約３μｍ以下と考えられるため、（３μ
ｍより大きくなると、電極部のワイヤボンディグが正常
に行なえなくなる。）２°より大きな傾角基板を使用す
ることは実用的ではない。
【００２４】エピタキシャル層表面のモホロジーの段差
と、結晶性（発光出力）を比較検討することにより、実
用的な基板傾角の範囲は、（１００）面から、１５′〜
２°の範囲となる。
と、結晶性（発光出力）を比較検討することにより、実
用的な基板傾角の範囲は、（１００）面から、１５′〜
２°の範囲となる。
【００２５】傾角の方向は、θ1 又はθ2 の少なくとも
１方向（両方向でもよい）が、１５′〜２°の範囲で傾
角されていれば良いことは明白である。
１方向（両方向でもよい）が、１５′〜２°の範囲で傾
角されていれば良いことは明白である。
【００２６】
（実施例１）波長６６０nmの裏面反射型ＬＥＤを作成す
るに当たって、ＧａＡｓ基板の傾角を種々かえてエピタ
キシャルウェハを作成した場合の具体的な実施例につい
て、図１、図２を用いて具体的に説明する。
るに当たって、ＧａＡｓ基板の傾角を種々かえてエピタ
キシャルウェハを作成した場合の具体的な実施例につい
て、図１、図２を用いて具体的に説明する。
【００２７】液相エピタキシャル炉に、ｐ型ＧａＡｓ基
板をセットしたグラファイト製のボートを入れる。次い
で水素ガス雰囲気中で１０５０℃まで昇温して、２時間
保持する。次いで、炉温を０．５℃／ｍｉｎの一定冷却
速度で低下させて、その間１０４０℃〜８５０℃でｐ型
ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層１４０μｍ、８５０℃〜８
４８℃でｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層１μｍ、８４８℃〜７
００℃でｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４０μｍを、ｐ型
ＧａＡｓ基板上に順次エピタキシャル成長させた。
板をセットしたグラファイト製のボートを入れる。次い
で水素ガス雰囲気中で１０５０℃まで昇温して、２時間
保持する。次いで、炉温を０．５℃／ｍｉｎの一定冷却
速度で低下させて、その間１０４０℃〜８５０℃でｐ型
ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層１４０μｍ、８５０℃〜８
４８℃でｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層１μｍ、８４８℃〜７
００℃でｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４０μｍを、ｐ型
ＧａＡｓ基板上に順次エピタキシャル成長させた。
【００２８】このときのｐ型ＧａＡｓ基板は、（１０
０）面ジャスト、（１００）面から｜θ2 ｜≦６′で一
定にし、｜θ1 ｜の値がそれぞれ１０′傾角、１５′傾
角、３０′傾角、１°傾角、２°傾角、４°傾角、１０
°傾角の９種類を用意して同一成長ロットで成長させ
た。
０）面ジャスト、（１００）面から｜θ2 ｜≦６′で一
定にし、｜θ1 ｜の値がそれぞれ１０′傾角、１５′傾
角、３０′傾角、１°傾角、２°傾角、４°傾角、１０
°傾角の９種類を用意して同一成長ロットで成長させ
た。
【００２９】成長させたエピタキシャルウェハは、ＮＨ
4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：１０の混合溶液を用いてＧａＡ
ｓ基板を除去して、その後電極形成、樹脂モールドを行
い、裏面反射型ＧａＡｌＡｓＬＥＤを製造した。
4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：１０の混合溶液を用いてＧａＡ
ｓ基板を除去して、その後電極形成、樹脂モールドを行
い、裏面反射型ＧａＡｌＡｓＬＥＤを製造した。
【００３０】図７にこのＬＥＤの発光出力（ＩF ＝２０
ｍＡ）を測定した結果を示す。なお、横軸は傾角θ1 、
縦軸は発光出力である。１５′以上の傾角基板上に成長
したＬＥＤは、（１００）面ジャストの基板上に成長し
たＬＥＤに比べて発光出力が５０％〜７０％高いことが
わかる。（４°、１０°傾角したものは電極付けが困難
であったが、チップとして発光出力が測定できたものに
ついてのデータをプロットした。） 図８に本実施例により成長したエピタキシャルウェハの
表面モホロジーの段差を示す。なお、横軸は傾角θ1 、
縦軸は表面モホロジーの段差である。２°まで傾角した
ものについては、（１００）面ジャストのものよりもむ
しろ段差が小さくなっていることがわかる。傾角が２°
を越えると急激に段差が高くなり、電極形成等のＬＥＤ
製作が困難になることもわかった。
ｍＡ）を測定した結果を示す。なお、横軸は傾角θ1 、
縦軸は発光出力である。１５′以上の傾角基板上に成長
したＬＥＤは、（１００）面ジャストの基板上に成長し
たＬＥＤに比べて発光出力が５０％〜７０％高いことが
わかる。（４°、１０°傾角したものは電極付けが困難
であったが、チップとして発光出力が測定できたものに
ついてのデータをプロットした。） 図８に本実施例により成長したエピタキシャルウェハの
表面モホロジーの段差を示す。なお、横軸は傾角θ1 、
縦軸は表面モホロジーの段差である。２°まで傾角した
ものについては、（１００）面ジャストのものよりもむ
しろ段差が小さくなっていることがわかる。傾角が２°
を越えると急激に段差が高くなり、電極形成等のＬＥＤ
製作が困難になることもわかった。
【００３１】（実施例２）基板の傾角を、｜θ1 ｜≦
６′で一定にし、｜θ2 ｜の値をそれぞれ、１０′、１
５′、３０′、１°、２°、４°、１０°と変化させた
もの（即ち、実施例１で使用した基板の裏面）を使用す
る以外は実施例１と同一条件でエピタキシャル成長を行
ない、裏面反射型ＬＥＤを製造した。得られた特性は、
図７、図８に示したものと全く同じものであった。
６′で一定にし、｜θ2 ｜の値をそれぞれ、１０′、１
５′、３０′、１°、２°、４°、１０°と変化させた
もの（即ち、実施例１で使用した基板の裏面）を使用す
る以外は実施例１と同一条件でエピタキシャル成長を行
ない、裏面反射型ＬＥＤを製造した。得られた特性は、
図７、図８に示したものと全く同じものであった。
【００３２】（実施例３）基板の傾角を、｜θ1 ｜＝２
°と一定にし、｜θ2 ｜の値を、０′、１５′、３
０′、１°、２°と変化させたものを使用する以外は実
施例１と同一条件でエピタキシャル成長を行ない、裏面
反射型ＬＥＤを製造した。
°と一定にし、｜θ2 ｜の値を、０′、１５′、３
０′、１°、２°と変化させたものを使用する以外は実
施例１と同一条件でエピタキシャル成長を行ない、裏面
反射型ＬＥＤを製造した。
【００３３】得られたエピタキシャルウェハの表面モホ
ロジーに関しては、形状（波形の方向）が｜θ2 ｜の角
度によって若干変化するものの、段差の大きさは、いず
れも約２μｍであった。ＬＥＤの輝度（発光出力）に関
しても、いずれも図７の｜θ1 ｜＝２°、｜θ1 ｜≦
６′のときと、ほぼ同一であった。
ロジーに関しては、形状（波形の方向）が｜θ2 ｜の角
度によって若干変化するものの、段差の大きさは、いず
れも約２μｍであった。ＬＥＤの輝度（発光出力）に関
しても、いずれも図７の｜θ1 ｜＝２°、｜θ1 ｜≦
６′のときと、ほぼ同一であった。
【００３４】なお、本実施例では、波長６６０ｎｍの裏
面反射型ＬＥＤに関して説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓ
層を液相エピタキシャル成長して製造するエピタキシャ
ルウェハおよび発光素子一般に広く利用できる。
面反射型ＬＥＤに関して説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓ
層を液相エピタキシャル成長して製造するエピタキシャ
ルウェハおよび発光素子一般に広く利用できる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、所定の
傾角をもたせたｐ型ＧａＡｓ基板にエピタキシャル層を
形成したので、結晶欠陥の少ないｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜
層が得られる。
傾角をもたせたｐ型ＧａＡｓ基板にエピタキシャル層を
形成したので、結晶欠陥の少ないｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜
層が得られる。
【００３６】請求項２に記載の発明によれば、ＧａＡｓ
基板を除去したので、発光出力の高い裏面反射型ＧａＡ
ｌＡｓＬＥＤを得ることができる。
基板を除去したので、発光出力の高い裏面反射型ＧａＡ
ｌＡｓＬＥＤを得ることができる。
【図１】本発明のエピタキシャルウェハの作成に使用し
たＧａＡｓ基板のずれ角度を説明する結晶面方位の説明
図である。
たＧａＡｓ基板のずれ角度を説明する結晶面方位の説明
図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための裏面反射型Ｇ
ａＡｌＡｓＬＥＤの製造方法を示す図であり、（ａ）は
基板除去前のエピタキシャルウェハの断面図、（ｂ）は
基板除去後のエピタキシャルウェハ断面図。
ａＡｌＡｓＬＥＤの製造方法を示す図であり、（ａ）は
基板除去前のエピタキシャルウェハの断面図、（ｂ）は
基板除去後のエピタキシャルウェハ断面図。
【図３】従来のＧａＡｓ基板付ＬＥＤウェハの断面図で
ある。
ある。
【図４】従来の裏面反射型ＧａＡｌＡｓＬＥＤウェハの
断面図である。
断面図である。
【図５】ＧａＡｓ（１００）面ジャストの基板上に成長
するエピタキシャル層の成長モデルを示した図である。
するエピタキシャル層の成長モデルを示した図である。
【図６】傾角基板上に成長するエピタキシャル層の成長
モデルを示した図である。
モデルを示した図である。
【図７】本実施例によるＧａＡｓ基板の（１００）面か
らの傾角と発光出力との関係を示した図である。
らの傾角と発光出力との関係を示した図である。
【図８】本実施例によるＧａＡｓ基板の（１００）面か
らの傾角とモホロジーの段差との関係を示した図であ
る。
らの傾角とモホロジーの段差との関係を示した図であ
る。
１ ＧａＡｓ（１００）面 ２ ｐ型ＧａＡｓ基板 ３ ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ４ ｐ型もしくはアンドープＧａＡｌＡｓ活性層 ５ ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ６ ｐ型ＧａＡｓ基板 ７ ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ８ 結晶核 ９ 結晶面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 幸夫 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内
Claims (2)
- 【請求項１】ｐ型ＧａＡｌＡｓ厚膜クラッド層と、所望
する発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型もしくはアンド
ープＧａＡｌＡｓ活性層と、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド
層とが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に液相エピタキシャル法に
より順次形成されたダブルヘテロ構造のエピタキシャル
ウェハにおいて、前記ＧａＡｓ基板の面を規定する結晶
学的主面（１００）からのずれ角度が、該ＧａＡｓ基板
の面のＶ溝方向を基準として、該Ｖ溝方向と平行な方向
のずれ角度をθ1 、これと垂直な方向のずれ角度をθ2
とすると、θ1 、θ2 の少なくとも１つの角度が、１
５′以上２°以下であり、他の１つの角度が０以上２°
以下であることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】請求項１に記載したエピタキシャルウェハ
から前記ＧａＡｓ基板を除去して構成されたことを特徴
とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16349495A JPH0918052A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | エピタキシャルウェハ及び発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16349495A JPH0918052A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | エピタキシャルウェハ及び発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918052A true JPH0918052A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15774939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16349495A Pending JPH0918052A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | エピタキシャルウェハ及び発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0918052A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036672B4 (de) * | 1999-08-02 | 2006-01-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs-Flüssigphasenepitaxiewafer und Verfahren zum Herstellen desselben |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP16349495A patent/JPH0918052A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036672B4 (de) * | 1999-08-02 | 2006-01-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | GaAs-Flüssigphasenepitaxiewafer und Verfahren zum Herstellen desselben |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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