JPH11238912A - Light-emitting diode - Google Patents

Light-emitting diode

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JPH11238912A
JPH11238912A JP3889498A JP3889498A JPH11238912A JP H11238912 A JPH11238912 A JP H11238912A JP 3889498 A JP3889498 A JP 3889498A JP 3889498 A JP3889498 A JP 3889498A JP H11238912 A JPH11238912 A JP H11238912A
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JP
Japan
Prior art keywords
epitaxial layer
doped
emitting diode
gaalas
type
Prior art date
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Application number
JP3889498A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Yamamoto
淳一 山本
Koichi Hasegawa
孝一 長谷川
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Publication of JPH11238912A publication Critical patent/JPH11238912A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting diode providing high emission power, having a p-n junction composed of an Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer. SOLUTION: Cleaning of a substrate and polycrystal with a high-purity chemical and pure water, refining of a gas to be used as an atmosphere gas and purification of an apparatus for growing are performed thoroughly to avoid an unwanted S impurity from mixing in Si-doped GaAlAs epitaxial layers to reduce the S concn. in the Si-doped GaAlAs epitaxial layer to 3×10<16> cm<-3> or lower.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、GaAlAsから
なる赤外発光ダイオードに係わり、特に発光出力の改善
されたGaAlAs赤外発光ダイオードに関する。
The present invention relates to an infrared light emitting diode made of GaAlAs, and more particularly to a GaAlAs infrared light emitting diode having an improved light emission output.

【0002】[0002]

【従来の技術】Siドープn型GaAlAsエピタキシ
ャル層とSiドープp型GaAlAsエピタキシャル層
によりpn接合を形成したエピタキシャルウェーハは、
フォトカプラーや各種の光センサー、リモートコントロ
ーラーの光源等として用いられる赤外発光ダイオード
(LED)の材料として広く利用されている。
2. Description of the Related Art An epitaxial wafer in which a pn junction is formed by a Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and a Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer,
It is widely used as a material for infrared light emitting diodes (LEDs) used as photocouplers, various optical sensors, light sources for remote controllers, and the like.

【0003】上記のエピタキシャルウェーハを用いて作
製した発光ダイオードとしては、例えばJournal
of Applied Pyhsics、Vol.4
8、No.6(1977)2485〜2492頁に記載
されているような図1に示す構造の発光ダイオードが知
られている。図1で、1はSiドープn型GaAlAs
エピタキシャル層、2はSiドープp型GaAlAsエ
ピタキシャル層、3はn電極、4はp電極である。ま
た、pn接合部からの発光は、n電極3を形成したn型
GaAlAs層1の表面側から取り出す。
A light emitting diode manufactured by using the above-mentioned epitaxial wafer includes, for example, Journal.
of Applied Pyhsics, Vol. 4
8, No. 6 (1977), pages 2485 to 2492, a light emitting diode having the structure shown in FIG. 1 is known. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a Si-doped n-type GaAlAs
The epitaxial layer, 2 is a Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer, 3 is an n-electrode, and 4 is a p-electrode. Light emitted from the pn junction is extracted from the surface of the n-type GaAlAs layer 1 on which the n-electrode 3 is formed.

【0004】上記の発光ダイオードのpn接合部分は一
般に、両性不純物であるSiのnp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される。
すなわち、不純物としてSiを添加するGaAlAs層
の液相エピタキシャル成長において、Siは両性不純物
であるため、反転温度より高温で成長されたエピタキシ
ャル層はn型に、また反転温度より低温で成長されたエ
ピタキシャル層はp型になる。従って、GaAs基板上
に、Siをドーパントとして、反転温度より高い温度か
ら低い温度までGaAlAs層を徐冷法により液相エピ
タキシャル成長させると、n型層とp型層を連続して成
長させることができる。このため、上記の徐冷法の液相
エピタキシャル成長法を用いてSiをドープしたGaA
lAsエピタキシャルウェーハを製造すると、良質のp
n接合の形成が容易であり、また生産性が高い利点があ
る。
In general, the pn junction of the light emitting diode is formed by using np natural inversion of Si, which is an amphoteric impurity.
It is manufactured continuously by a liquid phase epitaxial growth method.
That is, in the liquid phase epitaxial growth of a GaAlAs layer to which Si is added as an impurity, since Si is an amphoteric impurity, the epitaxial layer grown at a temperature higher than the inversion temperature becomes an n-type and the epitaxial layer grown at a temperature lower than the inversion temperature. Becomes p-type. Therefore, when the GaAlAs layer is liquid-phase epitaxially grown on the GaAs substrate by using the Si as a dopant from a temperature higher than the inversion temperature to a lower temperature by the slow cooling method, the n-type layer and the p-type layer can be continuously grown. Therefore, GaAs doped with Si using the liquid phase epitaxial growth method of the above-described slow cooling method is used.
When an lAs epitaxial wafer is manufactured, high quality p
There is an advantage that the formation of the n-junction is easy and the productivity is high.

【0005】但し、GaAlAsの液相エピタキシャル
成長においては、AlAsの固相への偏析係数が1より
著しく大きいため、エピタキシャル層内のAlAs混晶
比が成長方向に向かって減少する。その結果上記の場
合、p型層表面側に行くほどGaAlAsエピタキシャ
ル層の禁止帯幅(バンドギャップ)が小さくなるので、
p型層表面側からの光の取り出しが困難になる。そこ
で、発光ダイオードの製造ではエピタキシャル層の成長
後GaAs基板を除去し、n型GaAlAsエピタキシ
ャル層の表面側を光取り出し面とする。
However, in the liquid phase epitaxial growth of GaAlAs, since the segregation coefficient of AlAs to the solid phase is significantly larger than 1, the AlAs mixed crystal ratio in the epitaxial layer decreases in the growth direction. As a result, in the above case, the band gap of the GaAlAs epitaxial layer becomes smaller toward the surface of the p-type layer.
It becomes difficult to extract light from the surface of the p-type layer. Therefore, in the manufacture of a light emitting diode, the GaAs substrate is removed after the epitaxial layer is grown, and the surface side of the n-type GaAlAs epitaxial layer is used as a light extraction surface.

【0006】すなわち発光ダイオードの製造では、上記
の方法により製造したエピタキシャルウェーハのGaA
s基板をエッチング等により除去し、必要により除去面
をポリッシュした後、該除去面(n側GaAlAsエピ
タキシャル層表面)を光取り出し側として、エピタキシ
ャルウェーハの表面および裏面に電極を形成し、素子形
状に分離し、発光ダイオードを作製する。この発光ダイ
オードは、Al組成を調整することにより、およそ80
0〜900nmの範囲の赤外光を発することが可能であ
る。
That is, in the manufacture of a light emitting diode, GaAs of an epitaxial wafer manufactured by the above method is used.
After removing the s substrate by etching or the like and polishing the removed surface as necessary, electrodes are formed on the front and back surfaces of the epitaxial wafer with the removed surface (n-side GaAlAs epitaxial layer surface) as the light extraction side, and the Separate to produce a light emitting diode. By adjusting the Al composition, this light-emitting diode can achieve approximately 80
It can emit infrared light in the range of 0-900 nm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述の赤外発光ダイオ
ードは、市場から発光の高出力化が要求されている。高
出力化の方法としては、例えば特開平4−337680
に記載されているようなpn接合付近の発光領域におけ
るAl混晶比勾配を急峻にすることで高出力になるとい
う報告があるが、市場の要求は年々高くなっており更な
る高出力化が求められている。そこで本発明の目的は、
発光出力が改善されたSiドープGaAlAs赤外発光
ダイオードを提供することにある。
The above-mentioned infrared light emitting diode has been demanded from the market to increase the output of light emission. As a method of increasing the output, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-337680
It has been reported that high output can be obtained by steepening the Al mixed crystal ratio gradient in the light emitting region near the pn junction as described in, but the demands of the market are increasing year by year, and further increase in output is required. It has been demanded. Therefore, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a Si-doped GaAlAs infrared light emitting diode having an improved light output.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、Siドープn
型GaAlAsエピタキシャル層とSiドープp型Ga
AlAsエピタキシャル層からなるpn接合を有する発
光ダイオードにおいて、前記Siドープn型GaAlA
sエピタキシャル層およびSiドープp型GaAlAs
エピタキシャル層中の硫黄(S)濃度がともに3×10
16cm-3以下であることを特徴とする。上記の発光ダイ
オードにおいては、前記Siドープn型GaAlAsエ
ピタキシャル層およびSiドープp型GaAlAsエピ
タキシャル層中の硫黄(S)濃度がともに1×1016
-3以下であることがより好ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a Si-doped n
-Type GaAlAs epitaxial layer and Si-doped p-type Ga
A light emitting diode having a pn junction made of an AlAs epitaxial layer, wherein the Si-doped n-type GaAlA
s epitaxial layer and Si-doped p-type GaAlAs
The sulfur (S) concentration in the epitaxial layer is 3 × 10
It is characterized by being 16 cm -3 or less. In the above light emitting diode, the sulfur (S) concentration in each of the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer is 1 × 10 16 c
More preferably, it is not more than m -3 .

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記のSiドープ
GaAlAs赤外発光ダイオードについて、同一の製造
プロセスで製造しても製造ロットによって発光出力にバ
ラツキが生じる現象について注目した。そして、発光ダ
イオードの種々の物性と発光出力の関係について詳細に
調査した結果、GaAlAsエピタキシャル層中に含ま
れる不純物の硫黄(S)の濃度と発光出力の間に負の相
関があることを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have paid attention to the phenomenon in which the above-mentioned Si-doped GaAlAs infrared light emitting diode has a variation in light emission output depending on the production lot even when produced by the same production process. As a result of a detailed investigation on the relationship between various physical properties of the light emitting diode and the light emission output, it was found that there was a negative correlation between the concentration of sulfur (S) as an impurity contained in the GaAlAs epitaxial layer and the light emission output. .

【0010】Sはエピタキシャル層に故意には添加して
いないが、液相エピタキシャル成長の過程で成長装置の
系内に何らかの形で混入するものと思われる。GaAl
As層の液相エピタキシャル成長において、SはGaA
lAs層に対する偏析係数が非常に大きいため、成長装
置の系内に微量のS源が存在するだけでもGaAlAs
層中のS濃度は高くなる。
Although S is not intentionally added to the epitaxial layer, it is considered that S is mixed into the growth apparatus during the liquid phase epitaxial growth in some form. GaAl
In the liquid phase epitaxial growth of the As layer, S is GaAs.
Since the segregation coefficient with respect to the lAs layer is very large, even if a small amount of S source exists in the system of the growth apparatus, GaAlAs
The S concentration in the layer increases.

【0011】そこで次に本発明者らは、Sが成長装置の
系に混入する原因を調査した。その結果、エピタキシャ
ル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装置がS混
入源であることが判明した。そこで、本発明者らはエピ
タキシャル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装
置中のS濃度低減の対策をとった。すなわち、エピタキ
シャル成長に用いるGaAs単結晶基板およびGaAs
多結晶の使用前の前処理で、硫酸系のエッチャントを用
いる場合はこれもS源となるため、高純度の薬品を用い
てエッチャント調整を行いエッチング処理をした後、超
純水により十分に洗浄し、必要に応じて超音波洗浄など
の処理を施した。また、エピタキシャル成長の雰囲気を
形成する水素ないしアルゴン等の雰囲気ガスは、市販さ
れている高純度ガスについてさらに使用前に精製装置を
用いて純化処理し、反応炉に供給することにした。ま
た、エピタキシャル成長装置の材料となる黒鉛について
も、高純度の物を使用し、さらに実際にエピタキシャル
成長に使用する前に1400℃程度の高温で例えば塩化
水素ガス雰囲気中で空焼きを行い、純化処理することに
した。
Then, the present inventors investigated the cause of the contamination of S into the system of the growth apparatus. As a result, it was found that the raw material, the atmosphere gas, and the growth apparatus used for the epitaxial growth were sources of S contamination. Therefore, the present inventors have taken measures to reduce the S concentration in the raw materials and the atmosphere gas used for the epitaxial growth and the growth apparatus. That is, a GaAs single crystal substrate and GaAs used for epitaxial growth.
If a sulfuric acid-based etchant is used in the pretreatment before the use of polycrystal, it is also a source of S. Therefore, after performing etch treatment by adjusting the etchant using a high-purity chemical, it is sufficiently washed with ultrapure water. Then, processing such as ultrasonic cleaning was performed as needed. The atmosphere gas such as hydrogen or argon which forms the atmosphere for the epitaxial growth is purified from commercially available high-purity gas using a purifier before use, and supplied to a reaction furnace. In addition, as for the graphite used as the material of the epitaxial growth apparatus, a high-purity graphite is used, and further, before being actually used for the epitaxial growth, baking is performed at a high temperature of about 1400 ° C., for example, in a hydrogen chloride gas atmosphere to purify. It was to be.

【0012】従来、GaAlAsエピタキシャル層中の
S濃度はおよそ5×1016cm-3以上であった。これに
対し本発明者等は、上記の方法を徹底して行うことによ
り、Siドープn型GaAlAsエピタキシャル層およ
びSiドープp型GaAlAsエピタキシャル層中のS
濃度をともに3×1016cm-3以下、より好ましくは1
×1016cm-3以下に制御することを初めて可能にし
た。そして、GaAlAsエピタキシャル層中のS濃度
を3×1016cm-3以下に制御することにより、GaA
lAs赤外発光ダイオードの出力を従来と比べて高くす
ることができた。
Conventionally, the S concentration in a GaAlAs epitaxial layer has been about 5 × 10 16 cm −3 or more. On the other hand, the present inventors have thoroughly carried out the above-described method, and have found that the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer
The concentration is 3 × 10 16 cm −3 or less, more preferably 1 × 10 16 cm −3 or less.
It is possible for the first time to control the pressure to 10 16 cm -3 or less. By controlling the S concentration in the GaAlAs epitaxial layer to 3 × 10 16 cm −3 or less, the GaAs
The output of the 1As infrared light emitting diode could be increased as compared with the conventional one.

【0013】図2に従来の発光ダイオードと本発明によ
って得られた発光ダイオードのSiドープGaAlAs
層中のS濃度と発光出力の関係を示す。図2で、黒丸●
は、本発明に係わるSiドープGaAlAsエピタキシ
ャル層中のS濃度が3×1016cm-3以下の発光ダイオ
ードであり、白丸○は、従来のSiドープGaAlAs
エピタキシャル層中のS濃度がおよそ5×1016cm-3
以上の発光ダイオードである。図2に示すように、エピ
タキシャル層中のS濃度が1×1016cm-3以下の発光
ダイオードでは出力はほぼ一定であるが、1×1016
-3より高くなると出力が低下し始めた。そして、エピ
タキシャル層中のS濃度が3×1016cm-3より高くな
ると急激に出力が低下することが分かった。従って、S
iドープGaAlAs層中のS濃度を3×1016cm-3
以下、より好ましくは1×1016cm-3以下とすること
により、発光ダイオードが高出力となることが判明し
た。
FIG. 2 shows a conventional light-emitting diode and a light-emitting diode obtained according to the present invention, in which Si-doped GaAlAs is used.
4 shows the relationship between the S concentration in a layer and the light emission output. In Fig. 2, black circles ●
Is a light-emitting diode in which the S concentration in the Si-doped GaAlAs epitaxial layer according to the present invention is 3 × 10 16 cm −3 or less, and a white circle indicates a conventional Si-doped GaAlAs.
S concentration in the epitaxial layer is about 5 × 10 16 cm −3
The above is the light emitting diode. As shown in FIG. 2, the output is almost constant for a light emitting diode having an S concentration in the epitaxial layer of 1 × 10 16 cm −3 or less, but 1 × 10 16 c
When it became higher than m -3 , the output began to decrease. Then, it was found that when the S concentration in the epitaxial layer was higher than 3 × 10 16 cm −3 , the output sharply decreased. Therefore, S
When the S concentration in the i-doped GaAlAs layer is 3 × 10 16 cm −3
In the following, it was found that the light-emitting diode has a high output by more preferably 1 × 10 16 cm −3 or less.

【0014】なお、本発明に係わるSiドープn型Ga
AlAsエピタキシャル層とSiドープp型GaAlA
sエピタキシャル層からなるpn接合を有する発光ダイ
オードに用いるエピタキシャルウェーハの製造方法につ
いては、これまでGaAs基板上にSiをドーパントと
して、反転温度より高い温度から低い温度までGaAl
As層を徐冷法により連続的に液相エピタキシャル成長
させる方法について説明してきた。しかし、エピタキシ
ャルウェーハの製造方法は上記のものに限定されず、例
えば、GaAs基板上にnp反転温度よりも高い温度で
n型GaAlAs層を成長させた後、基板と成長用溶液
を分離し、成長用溶液の温度をnp反転温度以下に降温
させた後、再び基板と成長用溶液を接触させてp型Ga
AlAs層を成長させる液相エピタキシャル成長法でエ
ピタキシャルウェーハを製造した場合でも本発明の効果
が得られる。この場合でも、上述した方法によりエピタ
キシャル成長装置の系に混入するS源を低減することに
より、Siドープn型GaAlAsエピタキシャル層お
よびSiドープp型GaAlAsエピタキシャル層中の
硫黄(S)濃度をともに3×1016cm-3以下、より好
ましくは1×1016cm-3以下とすることができる。
The Si-doped n-type Ga according to the present invention
AlAs epitaxial layer and Si-doped p-type GaAlA
For a method of manufacturing an epitaxial wafer used for a light emitting diode having a pn junction composed of an s epitaxial layer, a method in which a GaAs substrate is doped with Si as a dopant and a GaAl
A method for continuously growing a liquid phase epitaxially on an As layer by a slow cooling method has been described. However, the method of manufacturing the epitaxial wafer is not limited to the above method. For example, after growing an n-type GaAlAs layer on a GaAs substrate at a temperature higher than the np inversion temperature, the substrate and the growth solution are separated and the growth is performed. After the temperature of the solution for cooling is lowered to the np inversion temperature or lower, the substrate and the solution for growth are brought into contact again to form p-type Ga.
The effects of the present invention can be obtained even when an epitaxial wafer is manufactured by a liquid phase epitaxial growth method for growing an AlAs layer. Even in this case, the sulfur (S) concentration in both the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer can be reduced to 3 × 10 5 by reducing the amount of S sources mixed into the system of the epitaxial growth apparatus by the above-described method. It can be 16 cm −3 or less, more preferably 1 × 10 16 cm −3 or less.

【0015】[0015]

【作用】本発明は、Siドープn型GaAlAsエピタ
キシャル層およびSiドープp型GaAlAsエピタキ
シャル層中の硫黄(S)濃度をともに3×1016cm-3
以下、より好ましくは1×1016cm-3以下とすること
により、発光ダイオードの出力を改善することができ
る。エピタキシャル層中のS濃度と発光出力との間に相
関がある理由については、液相エピタキシャル成長の過
程で結晶中に取り込まれたSが非発光中心の形成に関与
しているものと思われるが、詳細は不明である。
According to the present invention, the sulfur (S) concentration in both the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer is set to 3 × 10 16 cm -3.
The output of the light emitting diode can be improved by setting the value to 1 × 10 16 cm −3 or less, more preferably. Regarding the reason that there is a correlation between the S concentration in the epitaxial layer and the light emission output, it seems that S taken into the crystal during the liquid phase epitaxial growth is involved in the formation of the non-light emitting center, Details are unknown.

【0016】[0016]

【実施例】(実施例)本発明の発光ダイオードを、スラ
イドボート型成長装置を使用した徐冷法の液相エピタキ
シャル成長方法で作製したエピタキシャルウェーハを用
いて製造した例について説明する。図3に本実施例で使
用したスライドボート型成長装置を示す。図3で、21
は基板収納用ボート、22は基板を収納する凹部、23
はn型GaAs単結晶基板、24はGa溶液を収納した
スライダー、25は溶液溜、26はGa溶液、27は小
孔、28は蓋である。
EXAMPLE An example in which a light emitting diode of the present invention is manufactured using an epitaxial wafer manufactured by a liquid phase epitaxial growth method of a slow cooling method using a slide boat type growth apparatus will be described. FIG. 3 shows a slide boat type growth apparatus used in this embodiment. In FIG.
Is a boat for storing substrates, 22 is a recess for storing substrates, 23
Is a n-type GaAs single crystal substrate, 24 is a slider containing a Ga solution, 25 is a solution reservoir, 26 is a Ga solution, 27 is a small hole, and 28 is a lid.

【0017】SiドープのGaAlAsエピタキシャル
層を成長させる原料として溶液溜25にGa溶液、Ga
As多結晶、Al、Siを各々所定量入れた。また基板
を収納する凹部22に(100)面を有するn型GaA
s単結晶基板23をセットした。そして、GaAs単結
晶基板23とGa溶液26とを接触させない状態で両者
をセットした成長装置を石英ガラス製の反応管(図示せ
ず)内に載置した。
As a raw material for growing a Si-doped GaAlAs epitaxial layer, a Ga solution, Ga
Predetermined amounts of As polycrystal, Al and Si were added. N-type GaAs having a (100) plane in the recess 22 for accommodating the substrate.
The s single crystal substrate 23 was set. Then, in a state where the GaAs single crystal substrate 23 and the Ga solution 26 were not brought into contact with each other, the growth apparatus in which both were set was placed in a quartz glass reaction tube (not shown).

【0018】続いて、反応管の周囲のヒーターを加熱し
て成長装置を水素気流中で940℃まで昇温し、同温度
で2時間保持した。この間にGaAs多結晶、Al、S
iはGa溶液に均一に溶解した。その後、Ga溶液を収
納したスライダー24を摺動してGa溶液26とn型G
aAs単結晶基板23と接触させ、さらにGaAs基板
23上に小孔27が来る位置までスライダー24を摺動
し、所定の厚さのGa溶液をGaAs単結晶基板上に載
せた。この状態で成長装置を0.4℃/minの冷却速
度で600℃まで冷却し、Siの自然反転を利用して、
n型GaAlAsエピタキシャル層とp型GaAlAs
エピタキシャル層とを連続して成長させた。Siの自然
反転温度はおよそ830℃である。
Subsequently, the heater around the reaction tube was heated to raise the temperature of the growth apparatus to 940 ° C. in a stream of hydrogen, and maintained at the same temperature for 2 hours. During this time, GaAs polycrystal, Al, S
i was uniformly dissolved in the Ga solution. Thereafter, the slider 24 containing the Ga solution is slid to slide the Ga solution 26 and the n-type G
The slider 24 was slid to a position where the small hole 27 came on the GaAs single crystal substrate 23, and a Ga solution having a predetermined thickness was placed on the GaAs single crystal substrate. In this state, the growth apparatus is cooled to 600 ° C. at a cooling rate of 0.4 ° C./min, and utilizing the natural inversion of Si,
n-type GaAlAs epitaxial layer and p-type GaAlAs
An epitaxial layer was continuously grown. The spontaneous inversion temperature of Si is approximately 830 ° C.

【0019】尚、以上のGaAlAs層のエピタキシャ
ル成長の際には、前述したGaAlAs層中のS濃度を
下げるための手段はすべて実施した。すなわち、高純度
薬品及び純水による基板及び多結晶の洗浄、雰囲気ガス
に使用するガスの精製、成長装置の純化処理はすべて実
施した。
In the above-mentioned epitaxial growth of the GaAlAs layer, all means for reducing the S concentration in the GaAlAs layer described above were implemented. That is, cleaning of the substrate and the polycrystal with a high-purity chemical and pure water, purification of the gas used as the atmospheric gas, and purification of the growth apparatus were all performed.

【0020】上記のようにして得られたGaAlAsエ
ピタキシャルウェーハの層厚は、n型GaAlAsエピ
タキシャル層が100μm、p型GaAlAsエピタキ
シャル層が200μmであった。また、GaAlAsエ
ピタキシャル層のキャリア濃度は、基板との界面ではn
型で1×1018cm-3、エピタキシャル層表面ではp型
で2×1018cm-3であった。このエピタキシャルウェ
ーハを用いて発光ダイオードを製造するため、まず上記
エピタキシャルウェーハをアンモニア系エッチャントに
浸し、GaAs単結晶基板を除去した。その後、電極を
p型エピタキシャル層表面とn型エピタキシャル層表面
にそれぞれ形成し、一辺が約350μmの略正方形の素
子に分離した。得られた発光ダイオードは図1に示す構
造のものである。本実施例によって得られたGaAlA
s赤外発光ダイオードのエピタキシャル層中のS濃度は
0.5〜3×1016cm-3であった。
The thickness of the GaAlAs epitaxial wafer obtained as described above was 100 μm for the n-type GaAlAs epitaxial layer and 200 μm for the p-type GaAlAs epitaxial layer. The carrier concentration of the GaAlAs epitaxial layer is n at the interface with the substrate.
It was 1 × 10 18 cm −3 for the mold and 2 × 10 18 cm −3 for the p-type on the surface of the epitaxial layer. In order to manufacture a light emitting diode using this epitaxial wafer, the epitaxial wafer was first immersed in an ammonia-based etchant, and the GaAs single crystal substrate was removed. Thereafter, electrodes were formed on the surface of the p-type epitaxial layer and the surface of the n-type epitaxial layer, respectively, and separated into substantially square devices having a side of about 350 μm. The obtained light emitting diode has the structure shown in FIG. GaAlA obtained by this embodiment
The S concentration in the epitaxial layer of the s-infrared light emitting diode was 0.5 to 3 × 10 16 cm −3 .

【0021】(比較例)上記実施例と同様の方法によ
り、GaAlAs発光ダイオードを作製した。但し、本
比較例に係わるGaAlAsエピタキシャル層の成長で
は、前述したエピタキシャル層中のS濃度を下げるため
の手段は従来と同様特に行わなかった。本比較例によっ
て得られたSiドープGaAlAs発光ダイオードのエ
ピタキシャル層中のS濃度はおよそ5〜10×1016
-3であった。
(Comparative Example) A GaAlAs light emitting diode was manufactured in the same manner as in the above embodiment. However, in the growth of the GaAlAs epitaxial layer according to the present comparative example, the above-described means for reducing the S concentration in the epitaxial layer was not particularly performed as in the related art. The S concentration in the epitaxial layer of the Si-doped GaAlAs light-emitting diode obtained by this comparative example is approximately 5 to 10 × 10 16 c
m -3 .

【0022】上記の実施例と比較例とで作製した発光ダ
イオード各100個の発光出力を測定した結果を表1に
示す。表1から明らかなように、本発明によれば従来品
に比べて発光出力が約3倍高い発光ダイオードを得るこ
とができた。
Table 1 shows the results of measuring the luminous output of each of the 100 light-emitting diodes produced in the above example and comparative example. As is clear from Table 1, according to the present invention, a light emitting diode having a light emitting output approximately three times higher than that of a conventional product was obtained.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、Siドープn型GaA
lAsエピタキシャル層およびSiドープp型GaAl
Asエピタキシャル層中のS濃度をともに3×1016
-3以下、より好ましくは1×1016cm-3以下に制御
することにより、従来のS濃度がおよそ5〜10×10
16cm-3程度のGaAlAs赤外発光ダイオードに比較
して発光ダイオードの発光出力を約3倍に向上させるこ
とができた。なお上記実施例では、pn接合を形成する
n型GaAlAsエピタキシャル層とp型GaAlAs
エピタキシャル層の2層からなる構造の発光ダイオード
の場合について説明したが、pn接合を形成する上記の
2層の上にさらにp型GaAlAs層からなる窓層を形
成した構造の発光ダイオードにおいても、同様に本発明
の効果が得られる。また以上の本発明の説明では、本発
明に係わる発光ダイオードは、Siドープn型GaAl
Asエピタキシャル層の表面側を光取り出し面とする場
合についてのみ説明したが、上記のp型GaAlAs層
からなる窓層を形成した発光ダイオードのように、p型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面とすることも
可能な場合には、本発明に係わる発光ダイオードはp型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面として用いる
こともできる。
According to the present invention, Si-doped n-type GaAs is provided.
lAs epitaxial layer and Si-doped p-type GaAl
Both the S concentration in the As epitaxial layer is 3 × 10 16 c
By controlling the concentration to not more than m −3 , more preferably not more than 1 × 10 16 cm −3 , the conventional S concentration is about 5 to 10 × 10
The light emitting output of the light emitting diode could be improved about three times as compared with the GaAlAs infrared light emitting diode of about 16 cm -3 . In the above embodiment, the n-type GaAlAs epitaxial layer forming the pn junction and the p-type GaAlAs
Although the case of the light emitting diode having a structure including two epitaxial layers has been described, the same applies to a light emitting diode having a structure in which a window layer made of a p-type GaAlAs layer is further formed on the above two layers forming a pn junction. The effect of the present invention can be obtained. In the above description of the present invention, the light emitting diode according to the present invention is a Si-doped n-type GaAl
Although only the case where the surface side of the As epitaxial layer is the light extraction surface has been described, the surface side of the p-type epitaxial layer is defined as the light extraction surface as in the light emitting diode having the window layer formed of the p-type GaAlAs layer. If possible, the light emitting diode according to the present invention can use the surface side of the p-type epitaxial layer as a light extraction surface.

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

【図1】SiドープGaAlAs赤外発光ダイオードの
構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a Si-doped GaAlAs infrared light emitting diode.

【図2】SiドープGaAlAs赤外発光ダイオードの
エピタキシャル層中のS濃度と発光出力の関係を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the S concentration in the epitaxial layer of the Si-doped GaAlAs infrared light emitting diode and the light emission output.

【図3】液相エピタキシャル成長装置を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a liquid phase epitaxial growth apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Siドープn型GaAlAsエピタキシャル層 2 Siドープp型GaAlAsエピタキシャル層 3 n電極 4 p電極 21 基板収納用ボート 22 基板を収納する凹部 23 n型GaAs単結晶基板 24 Ga溶液を収納したスライダー 25 溶液溜 26 Ga溶液 27 小孔 28 蓋 REFERENCE SIGNS LIST 1 Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer 2 Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer 3 n-electrode 4 p-electrode 21 substrate storage boat 22 substrate recess 23 n-type GaAs single crystal substrate 24 slider containing Ga solution 25 solution reservoir 26 Ga solution 27 Small hole 28 Lid

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Siドープn型GaAlAsエピタキシ
ャル層とSiドープp型GaAlAsエピタキシャル層
からなるpn接合を有する発光ダイオードにおいて、前
記Siドープn型GaAlAsエピタキシャル層および
Siドープp型GaAlAsエピタキシャル層中の硫黄
(S)濃度がともに3×1016cm-3以下であることを
特徴とする発光ダイオード。
In a light emitting diode having a pn junction comprising a Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and a Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer, sulfur (Si) in the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer is S) A light-emitting diode having a concentration of 3 × 10 16 cm −3 or less.
【請求項2】 前記Siドープn型GaAlAsエピタ
キシャル層およびSiドープp型GaAlAsエピタキ
シャル層中の硫黄(S)濃度がともに1×1016cm-3
以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイ
オード。
2. The sulfur (S) concentration in each of the Si-doped n-type GaAlAs epitaxial layer and the Si-doped p-type GaAlAs epitaxial layer is 1 × 10 16 cm −3.
The light emitting diode according to claim 1, wherein:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339099A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Showa Denko Kk Epitaxial wafer for ir light emitting diode and light emitting diode using the same
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