JPH11346000A - Epitaxial wafer, its manufacture, and light emitting diode - Google Patents

Epitaxial wafer, its manufacture, and light emitting diode

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JPH11346000A
JPH11346000A JP15401398A JP15401398A JPH11346000A JP H11346000 A JPH11346000 A JP H11346000A JP 15401398 A JP15401398 A JP 15401398A JP 15401398 A JP15401398 A JP 15401398A JP H11346000 A JPH11346000 A JP H11346000A
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JP
Japan
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type
epitaxial wafer
cladding layer
gaalas
epitaxial
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JP15401398A
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Japanese (ja)
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Yukiya Shibata
幸弥 柴田
Yukio Kikuchi
幸夫 菊池
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an epitaxial wafer for a light emitting diode which does not exhibit thyristor characteristics, i.e., does not form a P-N-P-N interface in the vicinity of a composition interface, with yield higher than the conventional yield. SOLUTION: In an epitaxial wafer of P-type GaAlAs based single hetero structure or double hetero structure, the concentration of carbon in an N-type GaAlAs clad layer 3 is made at most 1×10<17> cm<-3> . Thereby the concentration of carbon in the vicinity of a composition interface which is contained as impurities in the N-type GaAlAs clad layer 3 in the course of manufacture is made lower than the concentration of N-type dopant Te to be contained in the N-type GaAlAs clad layer 3. The concentration of the N-type dopant Te is 1×10<17> cm<-3> . A graphite jig subjected to PBN coating is used in the course of manufacture.

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】本発明はエピタキシャルウェ
ハ及びその製造方法並びに発光ダイオードに係わり、特
にpn接合部の改善を図ったものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epitaxial wafer, a method for manufacturing the same, and a light-emitting diode, and more particularly to a device having an improved pn junction.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaAlAsを用いた赤色発光ダ
イオードの輝度が向上し、ディスプレイパネルや自動車
用ハイマウントストップランプとして用いられるように
なってきた。これらの用途に用いるためには白昼でも視
認できる程度に輝度が高いことが要求される。この要求
に応えるために、構造面ではシングルヘテロ構造(SH
構造)、ダブルヘテロ構造(DH構造)、裏面反射型D
H構造などヘテロ構造の発光ダイオード(LED)が開
発されてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, the luminance of red light-emitting diodes using GaAlAs has been improved, and they have been used as display panels and high-mount stop lamps for automobiles. For use in these applications, it is required that the luminance be high enough to be visible even in daylight. In order to meet this demand, a single heterostructure (SH
Structure), double hetero structure (DH structure), back reflection type D
Light emitting diodes (LEDs) having a heterostructure such as an H structure have been developed.

【0003】シングルヘテロ構造のエピタキシャルウェ
ハは、図4に示すように、p型GaAs基板21上に、
所望する発光波長に必要なAl混晶比のp型GaAlA
s活性層22、n型GaAlAsクラッド層23を液相
エピタキシャル法により順次形成したものであり、ま
た、ダブルヘテロ構造のエピタキシャルウェハは、図示
してないが、p型GaAs基板上に、p型GaAlAs
クラッド層、所望する発光波長に必要なAl混晶比のp
型GaAlAs活性層、n型GaAlAsクラッド層を
液相エピタキシャル法により順次形成したものである。
As shown in FIG. 4, an epitaxial wafer having a single hetero structure is formed on a p-type GaAs substrate 21 by
P-type GaAlA with Al mixed crystal ratio required for desired emission wavelength
An s active layer 22 and an n-type GaAlAs cladding layer 23 are sequentially formed by a liquid phase epitaxial method. An epitaxial wafer having a double hetero structure is not shown, but is formed on a p-type GaAs substrate by p-type GaAlAs.
Cladding layer, p of Al mixed crystal ratio required for desired emission wavelength
A GaAlAs active layer and an n-type GaAlAs cladding layer are sequentially formed by a liquid phase epitaxial method.

【0004】通常、液相エピタキシャル法により赤色発
光ダイオード用のエピタキシャルウェハを作る際には、
p型ドーバントとしてZnが用いられる。Znは、エピ
タキシャル成長を行う温度(900〜700℃)におい
て、大変拡散しやすい性質をもっている。
[0004] Usually, when producing an epitaxial wafer for a red light emitting diode by a liquid phase epitaxial method,
Zn is used as a p-type dopant. Zn has a property of being very easily diffused at a temperature at which epitaxial growth is performed (900 to 700 ° C.).

【0005】そのため、通常作られている図4に示すシ
ングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハの場合、p型
活性層22のZnがn型クラッド層23に拡散するた
め、図5に示すように、p型活性層22とn型クラッド
層23との間に形成される組成界面とpn界面とに0.
5〜1.5μmのずれが生じる。このずれが大きいと輝
度が低下するという問題があった。
[0005] Therefore, in the case of an ordinary single-heterostructure epitaxial wafer shown in FIG. 4, Zn in the p-type active layer 22 diffuses into the n-type cladding layer 23, and as shown in FIG. The composition interface formed between the active layer 22 and the n-type cladding layer 23 and the pn interface have a.
A shift of 5 to 1.5 μm occurs. If the deviation is large, there is a problem that the luminance is reduced.

【0006】また、pn界面がp−n−p−n界面にな
ってしまい、発光ダイオードがサイリスタ特性を示すと
いう寄生効果が生じるが、これもZnの拡散が一つの原
因になっている。図5に示すように、n型ドーパントと
して用いられるTe拡散量(曲線24)がp型ドーパン
トとして用いられるZn拡散量(曲線25)を一部下回
るような場合にはp−n−p−n界面になり、サイリス
タ特性の発生率が増加するという問題があった。
In addition, the pn interface becomes a pnpn interface, which causes a parasitic effect that the light emitting diode exhibits thyristor characteristics. This is also caused by Zn diffusion. As shown in FIG. 5, when the Te diffusion amount (curve 24) used as the n-type dopant partially falls below the Zn diffusion amount (curve 25) used as the p-type dopant, pnpn-n There is a problem that the interface becomes an interface and the occurrence rate of thyristor characteristics increases.

【0007】そこで、Znのn型クラッド層23への拡
散を防ぐことによって、高輝度でサイリスタ特性を示さ
ないエピタキシャルウェハを作る技術が要請され、この
要請に応えるために、Znの拡散が原因で起こる組成界
面とpn界面のずれが生じないように、n型クラッド層
23のドーパントTe拡散量を増やすことや、p型活性
層22のZn量を減らすことが検討されている。
Therefore, there is a demand for a technique for producing an epitaxial wafer which does not exhibit thyristor characteristics with high luminance by preventing the diffusion of Zn into the n-type cladding layer 23. In order to prevent the displacement between the composition interface and the pn interface from occurring, studies have been made to increase the amount of dopant Te diffused in the n-type cladding layer 23 and to reduce the amount of Zn in the p-type active layer 22.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、n型ク
ラッド層のTe拡散量を増やしたり、p型活性層のZn
量を減らしたりすると次のような新たな問題が生じる。
However, the amount of Te diffusion in the n-type cladding layer is increased or the Zn diffusion in the p-type active layer is increased.
Reducing the amount creates new problems, such as:

【0009】(1)Te拡散量を増やすと、n型クラッ
ド層の結晶性が悪くなるため、輝度が低下する。
(1) When the Te diffusion amount is increased, the crystallinity of the n-type cladding layer is deteriorated, so that the luminance is reduced.

【0010】(2)一方、Zn量を減らすと、輝度の面
から考えて最適であるp型活性層のキャリア濃度範囲で
ある0.5〜15×1017cm-3を確保できないため、輝
度が低下する。
(2) On the other hand, when the amount of Zn is reduced, the carrier concentration range of 0.5 to 15 × 10 17 cm −3 , which is optimal from the viewpoint of luminance, cannot be secured. Decrease.

【0011】(3)Znの拡散が原因で起こるサイリス
タ特性も上記(1)、(2)と同様の理由で解決できな
い。
(3) The thyristor characteristic caused by the diffusion of Zn cannot be solved for the same reason as in the above (1) and (2).

【0012】この問題は、シングルヘテロ構造のエピタ
キシャルウェハだけでなく、ダブルヘテロ構造のエピタ
キシャルウェハにおいても、さらにはダブルヘテロ構造
のエピタキシャルウェハからGaAs基板を除去して作
られる裏面反射型の発光ダイオードにおいても同様に生
じる。
This problem arises not only in a single-heterostructure epitaxial wafer but also in a double-heterostructure epitaxial wafer, and also in a back-reflection type light-emitting diode made by removing a GaAs substrate from a double-heterostructure epitaxial wafer. Occurs similarly.

【0013】従って、n型クラッド層のTe拡散量を増
やしたり、p型活性層のZn量を減らしたりする操作以
外の方法で、組成界面付近でp−n−p−n界面になら
ない構造の発光ダイオードを、高歩留まりで製造する技
術の提供が望まれている。この要望は、GaAlAs系
赤色LEDに限られるものではなく、GaAlAs系赤
外LED、さらには受光素子を含む光半導体素子につい
ても共通する。
Therefore, a structure that does not become a pnpn interface near the composition interface by a method other than increasing the Te diffusion amount of the n-type cladding layer or decreasing the Zn amount of the p-type active layer. It is desired to provide a technique for manufacturing a light emitting diode with a high yield. This demand is not limited to GaAlAs-based red LEDs, but is also common to GaAlAs-based infrared LEDs and optical semiconductor elements including light-receiving elements.

【0014】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、サイリスタ特性を示さない、すなわち組成界面付近
でp−n−p−n界面にならない発光ダイオードを、従
来よりも高歩留まりで製造することができるエピタキシ
ャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオードを提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to manufacture a light emitting diode which does not exhibit thyristor characteristics, ie, does not become a pnpn interface near a composition interface, with a higher yield than before. An object of the present invention is to provide an epitaxial wafer, a method of manufacturing the same, and a light emitting diode.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0016】(1)本発明のエピタキシャルウェハは、
p型ドーパントがドープされたIII−V族化合物半導体
から成るp型活性層及びn型ドーパントがドープされた
III−V族化合物半導体から成るn型クラッド層をヘテ
ロ接合として液相エピタキシャル法により形成したエピ
タキシャルウェハにおいて、前記n型クラッド層中に不
純物として含まれるカーボン(C)の組成界面付近の濃
度を、当該n型クラッド層中に含まれているn型ドーパ
ントの濃度1×1017cm-3よりも低くした構成のもので
ある(請求項1)。
(1) The epitaxial wafer of the present invention comprises:
A p-type active layer composed of a III-V compound semiconductor doped with a p-type dopant and an n-type dopant doped with an n-type dopant
In an epitaxial wafer formed by a liquid phase epitaxy method using an n-type cladding layer composed of a III-V compound semiconductor as a heterojunction, the concentration near the composition interface of carbon (C) contained as an impurity in the n-type cladding layer is determined by: The structure is such that the concentration of the n-type dopant contained in the n-type cladding layer is lower than 1 × 10 17 cm −3 (claim 1).

【0017】ここで前提としているヘテロ接合を持つエ
ピタキシャルウェハには、半導体光素子を構成するもの
として、GaAlAs系赤色LED、GaP赤色LE
D、GaAlAs系赤外LEDなどの発光素子、さらに
はInGaAs系フォトダイオードなどの受光素子とな
る場合も含まれる。特に、GaAlAs系赤色LEDと
しては、p型GaAs基板上に形成したDH構造のLE
D、SH構造のLED、さらには基板を除去した裏面反
射型DH構造のLEDがあり、これらに用いられるいず
れのエピタキシャルウェハも本エピタキシャルウェハに
含まれる。
The epitaxial wafer having a heterojunction assumed here includes a GaAlAs red LED and a GaP red LE as constituents of a semiconductor optical device.
D, a light-emitting element such as a GaAlAs infrared LED or a light-receiving element such as an InGaAs photodiode is also included. In particular, as a GaAlAs-based red LED, an DH structure LE formed on a p-type GaAs substrate is used.
There are LEDs having D and SH structures, and LEDs having a back reflection type DH structure from which a substrate is removed, and any epitaxial wafer used for these is included in the present epitaxial wafer.

【0018】より具体的には、p型GaAs基板上に、
所望する発光波長に必要なAl混晶比を持ちp型ドーパ
ントがドープされたp型GaAlAs活性層と、n型ド
ーパントがドープされたn型GaAlAsクラッド層と
を液相エピタキシャル法により順次形成したシングルヘ
テロ構造(SH構造)のエピタキシャルウェハの形態で
あってもよいし、又は、p型GaAs基板上に、p型G
aAlAs下部クラッド層と、所望する発光波長に必要
なAl混晶比を持ちp型ドーパントがドープされたp型
GaAlAs活性層と、n型ドーパントがドープされた
n型GaAlAs上部クラッド層とを液相エピタキシャ
ル法により順次形成したダブルヘテロ構造(DH構造)
のエピタキシャルウェハの形態であってもよい。SH構
造、DH構造のいずれの形態においても、前記n型Ga
AlAs上部クラッド層中に含まれているカーボンの組
成界面付近の濃度を1×1017cm-3以下にすることがで
きる(請求項2、3)。
More specifically, on a p-type GaAs substrate,
A p-type GaAlAs active layer doped with a p-type dopant and having an Al mixed crystal ratio required for a desired emission wavelength and an n-type GaAlAs clad layer doped with an n-type dopant are sequentially formed by a liquid phase epitaxial method. It may be in the form of an epitaxial wafer having a hetero structure (SH structure), or may be formed on a p-type GaAs substrate by p-type G
aAlAs lower cladding layer, a p-type GaAlAs active layer doped with a p-type dopant and having an Al mixed crystal ratio required for a desired emission wavelength, and an n-type GaAlAs upper cladding layer doped with an n-type dopant in a liquid phase. Double hetero structure (DH structure) formed sequentially by epitaxial method
In the form of an epitaxial wafer. In any of the SH structure and the DH structure, the n-type Ga
The concentration of the carbon contained in the AlAs upper cladding layer in the vicinity of the composition interface can be reduced to 1 × 10 17 cm −3 or less (claims 2 and 3).

【0019】前記p型ドーパントにはZn又はMg用い
ることができ(請求項4)、前記n型ドーパントにはT
eを用いることができる(請求項5)。ここでMgがp
n界面を改善するのに最適なp型ドーパントとして用い
得ることは、特開平5−235409号公報に開示され
ており、一般的なZnの場合と同様に本発明を適用する
ことができる。
The p-type dopant can be Zn or Mg (claim 4), and the n-type dopant is T
e can be used (claim 5). Where Mg is p
It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-235409 that the p-type dopant can be used optimally for improving the n-interface, and the present invention can be applied similarly to the case of general Zn.

【0020】(2)本発明のエピタキシャルウェハの製
造方法は、請求項1、2、3、4又は5記載のエピタキ
シャルウェハを液相エピタキシャル法により製造する方
法において、その液相エピタキシャル法による成長治具
に、PBN(Pyrolitic Boron Nitride :熱分解窒化ホ
ウ素)コーティングを施したグラファイト治具を用いる
ものである(請求項6)。
(2) The method for producing an epitaxial wafer according to the present invention is the method for producing an epitaxial wafer according to the first, second, third, fourth or fifth aspect by the liquid phase epitaxial method. The tool uses a graphite jig coated with PBN (Pyrolitic Boron Nitride: pyrolytic boron nitride).

【0021】(3)本発明の発光ダイオードは、請求項
1、2、3、4又は5記載のエピタキシャルウェハを用
いて作製された発光ダイオード(請求項7)、或いは請
求項6記載のエピタキシャルウェハの製造方法を用いて
作製された発光ダイオードである(請求項8)。
(3) A light emitting diode according to the present invention is a light emitting diode manufactured by using the epitaxial wafer according to claim 1, 2, 3, 4 or 5 (claim 7), or the epitaxial wafer according to claim 6. (Embodiment 8).

【0022】本発明の根拠は次の点にある。即ち、本発
明者等は、長年のサイリスタ不良対策の取り組みに基づ
き、鋭意研究を重ねた結果、組成界面付近でp−n−p
−n界面になる原因は、n型クラッド層へのZn拡散だ
けでなく、n型クラッド層中に含まれる不純物C(カー
ボン)が起因していることが解った。
The basis of the present invention is as follows. That is, the present inventors have conducted intensive studies based on many years of measures against thyristor failure, and as a result, have found that p-n-p near the composition interface.
It has been found that the cause of the −n interface is not only the diffusion of Zn into the n-type cladding layer but also the impurity C (carbon) contained in the n-type cladding layer.

【0023】図3に、p型GaAs基板上にp型GaA
lAs活性層とn型GaAlAsクラッド層を液相エピ
タキシャル成長したSH構造のエピタキシャルウェハに
おける組成界面付近のC濃度のSIMS測定結果を示
す。液相エピタキシャル成長に用いる成長治具はグラフ
ァイトでできているため、おのずとCは溶液中に含まれ
てしまい、そのためエピタキシャル層中にも含まれてし
まうが、そのピーク濃度は、図3に示すように組成界面
付近で1×1017cm-3以上の高濃度である。通常、n型
クラッド層の組成界面付近のTe濃度は1〜5×1017
cm-3であるため、p型不純物であるCがそれ以上含まれ
た場合、n型クラッド層がp型に変換してしまう。
FIG. 3 shows that p-type GaAs is formed on a p-type GaAs substrate.
6 shows SIMS measurement results of the C concentration near the composition interface in the SH structure epitaxial wafer in which the lAs active layer and the n-type GaAlAs cladding layer are liquid phase epitaxially grown. Since the growth jig used for liquid phase epitaxial growth is made of graphite, C is naturally contained in the solution and therefore also in the epitaxial layer, but the peak concentration is as shown in FIG. High concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more near the composition interface. Usually, the Te concentration near the composition interface of the n-type cladding layer is 1 to 5 × 10 17.
Since it is cm -3 , if C, which is a p-type impurity, is further contained, the n-type cladding layer is converted to p-type.

【0024】従って、n型クラッド層中の不純物C濃度
は、n型クラッド層のTe濃度より高くなってはいけな
い。すなわち、n型クラッド層の組成界面付近のTe濃
度1〜5×1017cm-3以下でなければならない。
Therefore, the impurity C concentration in the n-type cladding layer must not be higher than the Te concentration in the n-type cladding layer. That is, the Te concentration in the vicinity of the composition interface of the n-type cladding layer must be 1 to 5 × 10 17 cm −3 or less.

【0025】なお、上記はシングルヘテロ構造のエピタ
キシャルウェハを例にして説明したが、この関係はダブ
ルヘテロ構造のエピタキシャルウェハにおいても同様で
ある。
Although the above description has been made with reference to an example of an epitaxial wafer having a single hetero structure, the same applies to an epitaxial wafer having a double hetero structure.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the illustrated embodiment.

【0027】(実施形態1)図1に第1の実施形態とし
て、GaAlAs系SH構造赤色LED用のエピタキシ
ャルウェハの構造を示す。このエピタキシャルウェハ
は、p型のGaAs基板1上にp型GaAlAs活性層
2と、n型GaAlAsクラッド層3を液相エピタキシ
ャル法で順次成長させたものから構成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the structure of an epitaxial wafer for a GaAlAs-based SH structure red LED as a first embodiment. This epitaxial wafer is composed of a p-type GaAs substrate 1 on which a p-type GaAlAs active layer 2 and an n-type GaAlAs cladding layer 3 are sequentially grown by a liquid phase epitaxial method.

【0028】p型GaAlAs活性層2は、膜厚25μ
m、Al混晶比0.35、p型ドーパントとしてZnが
ドープされている。LEDの活性層のキャリア濃度は、
一般的には1×1017cm-3から1×1019cm-3の範囲に
あるので、Znのドープ量はこの範囲に入るようにす
る。
The p-type GaAlAs active layer 2 has a thickness of 25 μm.
m, Al mixed crystal ratio is 0.35, and Zn is doped as a p-type dopant. The carrier concentration of the active layer of the LED is
Generally, the amount is in the range of 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 , and therefore, the doping amount of Zn is set in this range.

【0029】n型GaAlAsクラッド層3は、膜厚4
0μm、Al混晶比0.60、n型ドーパントとしてT
eがドープされ、そのn型クラッド層の組成界面付近の
Te濃度は3×1017cm-3である。また、n型GaAl
Asクラッド層3中に製造過程で含まれるカーボン
(C)の濃度は、一般的には、そのピーク濃度が1×1
17cm-3以上の高濃度であるが、図1のエピタキシャル
ウェハにおいては、カーボン(C)のピーク濃度がそれ
より小さい1×1017cm-3以下になっている。
The n-type GaAlAs cladding layer 3 has a thickness of 4
0 μm, Al mixed crystal ratio 0.60, T as n-type dopant
e is doped, and the Te concentration near the composition interface of the n-type cladding layer is 3 × 10 17 cm −3 . Also, n-type GaAl
Generally, the concentration of carbon (C) contained in the As cladding layer 3 during the manufacturing process is 1 × 1
Although the concentration is as high as 0 17 cm −3 or more, the peak concentration of carbon (C) is 1 × 10 17 cm −3 or less in the epitaxial wafer of FIG.

【0030】次に、このSH構造を持つGaAlAs系
赤色LED用エピタキシャルウェハの製造方法とこれか
ら得られる発光ダイオードの実施例について述べる。
Next, a method of manufacturing the epitaxial wafer for a GaAlAs-based red LED having the SH structure and an embodiment of a light emitting diode obtained therefrom will be described.

【0031】まず成長治具として、PBN(Pyrolitic
Boron Nitride :熱分解窒化ホウ素)コーティングを施
したグラファイト治具を用意する。
First, PBN (Pyrolitic) is used as a growth jig.
Prepare a graphite jig with Boron Nitride (pyrolytic boron nitride) coating.

【0032】p型GaAs基板1とその上に形成される
エピタキシャル層の原料であるGa、GaAs、Al、
Zn、Teを成長治具にセットし、液相エピタキシャル
成長装置内の所定の箇所に設置した。水素気流中で上記
成長装置を900℃に加熱して、3時間保持後700℃
まで1℃/min の割合で降温させた。降温中に上記基板
を順次成長溶液に接触させ、p型GaAlAs活性層
2、n型GaAlAsクラッド層3を順次液相エピタキ
シャル成長させた。なお、n型GaAlAsクラッド層
3の組成界面付近のTe濃度は、3×1017cm-3になる
よう条件を定めて成長した。
Ga, GaAs, Al, which are the raw materials of the p-type GaAs substrate 1 and the epitaxial layer formed thereon,
Zn and Te were set in a growth jig and set at predetermined locations in a liquid phase epitaxial growth apparatus. The growth apparatus was heated to 900 ° C. in a hydrogen stream, and maintained at 700 ° C. for 3 hours.
The temperature was lowered at a rate of 1 ° C./min. The substrate was sequentially brought into contact with a growth solution during cooling, and a p-type GaAlAs active layer 2 and an n-type GaAlAs cladding layer 3 were successively subjected to liquid phase epitaxial growth. The Te concentration near the composition interface of the n-type GaAlAs cladding layer 3 was grown under conditions so as to be 3 × 10 17 cm −3 .

【0033】得られたエピタキシャルウェハの半面を用
いて、組成界面付近のC濃度SIMS測定を行った。残
りの半面は、電極を形成してチップを作製後、ステムに
取り付けてエポキシ樹脂でコートして発光ダイオードを
作製した。
Using the half surface of the obtained epitaxial wafer, a C concentration SIMS measurement near the composition interface was performed. On the other half, after forming electrodes and forming a chip, the chip was attached to a stem and coated with an epoxy resin to prepare a light emitting diode.

【0034】また、比較例としてPBNコーティングを
施していない通常使用されるグラファイト治具を用い
て、上記と同条件でエピタキシャルウェハを作製し、上
記と同様に半面を用いてC濃度SIMS測定を行い、残
りの半面で発光ダイオードを作製した。
As a comparative example, an epitaxial wafer was prepared under the same conditions as above using a commonly used graphite jig without PBN coating, and the C concentration SIMS measurement was performed using the half surface in the same manner as above. A light emitting diode was fabricated on the other half.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1に本実施例と比較例のサイリスタ不良
発生率とn型クラッド層のピークC濃度を示す。
Table 1 shows the thyristor defect occurrence rate and the peak C concentration of the n-type cladding layer of this embodiment and the comparative example.

【0037】本実施例におけるn型GaAlAsクラッ
ド層3の組成界面付近のC濃度は、0.8×1017cm-3
であり、n型GaAlAsクラッド層3の組成界面付近
のTe濃度3×1017cm-3よりも低い値であった。この
エピタキシャルウェハを用いて実際に発光ダイオードを
製造したところ、サイリスタ不良の発生率は0.1%と
非常に少なかった。これに対し、比較例の従来のエピタ
キシャルウェハを用いて製造される発光ダイオードの場
合は、サイリスタ不良の発生率が30.0%であった。
The C concentration in the vicinity of the composition interface of the n-type GaAlAs cladding layer 3 in this embodiment is 0.8 × 10 17 cm −3.
And the Te concentration near the composition interface of the n-type GaAlAs cladding layer 3 was lower than 3 × 10 17 cm −3 . When a light emitting diode was actually manufactured using this epitaxial wafer, the incidence of thyristor failure was very low at 0.1%. On the other hand, in the case of the light emitting diode manufactured using the conventional epitaxial wafer of the comparative example, the occurrence rate of the thyristor defect was 30.0%.

【0038】これから明らかな通り、本実施例のエピタ
キシャルウェハを用いて発光ダイオードを製造すると、
従来のエピタキシャルウェハを用いた発光ダイオードと
比較して、サイリスタ不良発生率が1/300と少なく
なる。これは、ピークC濃度がn型クラッド層の組成界
面付近のTe濃度より低いため、組成界面付近でp−n
−p−n界面が生じなくなったためである。このため、
本エピタキシャルウェハによれば、n型クラッド層のT
e拡散量を増やしたり、p型活性層のZn量を減らした
りする操作をせずに、サイリスタ特性を示さないすなわ
ち組成界面付近でp−n−p−n界面にならないGaA
lAs系赤色LEDを、従来よりも高歩留まりで製造す
ることができる。
As is apparent from the above, when a light emitting diode is manufactured using the epitaxial wafer of this embodiment,
The thyristor defect occurrence rate is reduced to 1/300 as compared with a light emitting diode using a conventional epitaxial wafer. This is because the peak C concentration is lower than the Te concentration near the composition interface of the n-type cladding layer, so that pn
This is because the -pn interface no longer occurs. For this reason,
According to the present epitaxial wafer, the T of the n-type cladding layer
GaAs that does not exhibit thyristor characteristics, ie, does not become a pnpn interface near a composition interface, without performing an operation of increasing the amount of diffusion of e or reducing the amount of Zn in the p-type active layer.
An lAs red LED can be manufactured with a higher yield than before.

【0039】(実施形態2)図2に第2の実施形態とし
て、GaAlAs系DH構造赤色LED用のエピタキシ
ャルウェハの構造を示す。このエピタキシャルウェハ
は、p型のGaAs基板1上にp型GaAlAs下部ク
ラッド層11、p型GaAlAs活性層12、n型Ga
AlAs上部クラッド層13を液相エピタキシャル法で
順次成長させたものから構成されている。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows, as a second embodiment, the structure of an epitaxial wafer for a GaAlAs-based DH structure red LED. This epitaxial wafer comprises a p-type GaAs substrate 1, a p-type GaAlAs lower cladding layer 11, a p-type GaAlAs active layer 12, an n-type Ga
The AlAs upper cladding layer 13 is formed by sequentially growing a liquid phase epitaxial method.

【0040】p型GaAlAs下部クラッド層11は、
膜厚30μm、AlAs混晶比0.65、p型ドーパン
トとしてMgがドープされている。
The p-type GaAlAs lower cladding layer 11
It has a thickness of 30 μm, an AlAs mixed crystal ratio of 0.65, and is doped with Mg as a p-type dopant.

【0041】p型GaAlAs活性層12は、膜厚1μ
m,AlAs混晶比0.35、p型ドーパントとしてM
gがドープされている。Mgドープの液相エピタキシャ
ルウェハでは、成長に用いる溶媒へのMgの添加量とキ
ャリア濃度の関係は成長温度により異なるが、LEDの
活性層のキャリア濃度は、一般的には1×1017cm-3
ら1×1019cm-3の範囲にあるので、Mgのドープ量は
この範囲に入るようにする。
The p-type GaAlAs active layer 12 has a thickness of 1 μm.
m, AlAs mixed crystal ratio 0.35, p-type dopant M
g is doped. In the Mg-doped liquid phase epitaxial wafer, the relationship between the amount of Mg added to the solvent used for growth and the carrier concentration varies depending on the growth temperature, but the carrier concentration in the active layer of the LED is generally 1 × 10 17 cm Since it is in the range of 3 to 1 × 10 19 cm −3 , the doping amount of Mg is set in this range.

【0042】n型GaAlAs上部クラッド層13は、
膜厚40μm,AlAs混晶比0.65、n型ドーパン
トとしてTeがドープされ、そのn型上部クラッド層1
3の組成界面付近のTe濃度は3×1017cm-3である。
また、n型GaAlAs上部クラッド層13中に製造過
程で含まれるカーボン(C)の濃度は、一般的には、そ
のピーク濃度が組成界面付近で1×1017cm-3以上の高
濃度であるが、図1のエピタキシャルウェハにおいて
は、カーボン(C)のピーク濃度がそれより小さい1×
1017cm-3以下になっている。
The n-type GaAlAs upper cladding layer 13
A film thickness of 40 μm, an AlAs mixed crystal ratio of 0.65, Te doped as an n-type dopant, and the n-type upper cladding layer 1
The Te concentration near the composition interface of No. 3 is 3 × 10 17 cm −3 .
The concentration of carbon (C) contained in the n-type GaAlAs upper cladding layer 13 during the manufacturing process is generally as high as 1 × 10 17 cm −3 or more near the composition interface. However, in the epitaxial wafer shown in FIG. 1, the peak concentration of carbon (C) is lower than that of 1 ×
It is 10 17 cm -3 or less.

【0043】かかるGaAlAs系DH構造赤色LED
用のエピタキシャルウェハも、上記第1の実施形態と同
様に、PBNコーティングを施したグラファイト治具を
用いて容易に製造することができる。また、このエピタ
キシャルウェハを用いると、サイリスタ特性を示さない
GaAlAs系赤色LEDを、高歩留りで製造できるこ
とが確認できた。
Such a GaAlAs-based DH structure red LED
The epitaxial wafer for use can be easily manufactured by using a graphite jig coated with PBN similarly to the first embodiment. Further, it was confirmed that a GaAlAs-based red LED exhibiting no thyristor characteristics can be manufactured with a high yield by using this epitaxial wafer.

【0044】上記実施形態ではシングルヘテロ構造とダ
ブルヘテロ構造のエピタキシャルウェハについて説明し
たが、ダブルヘテロ構造のエピタキシャルウェハからG
aAs基板を除去して作られる裏面反射型の発光ダイオ
ードにも適用することができる。
In the above embodiment, the epitaxial wafer having the single hetero structure and the double hetero structure has been described.
The present invention can also be applied to a back-reflection type light emitting diode made by removing the aAs substrate.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.

【0046】(1)請求項1〜5に記載のエピタキシャ
ルウェハによれば、n型クラッド層中に製造過程でp型
不純物として含まれて来るカーボンの組成界面付近の濃
度を、当該n型クラッド層中に含ませるn型ドーパント
の濃度1×1017cm-3よりも低くしているので、組成界
面付近でp−n−p−n界面が生じなくなり、サイリス
タ特性を示さないエピタキシャルウェハを、n型クラッ
ド層のTe拡散量を増やしたり、p型活性層のZn量を
減らしたりする操作を行わずに得ることができる。
(1) According to the epitaxial wafer of the first to fifth aspects, the concentration near the composition interface of carbon contained as a p-type impurity in the n-type cladding layer in the manufacturing process is reduced by the n-type cladding. Since the concentration of the n-type dopant contained in the layer is lower than 1 × 10 17 cm −3 , a pnpn interface does not occur near the composition interface, and an epitaxial wafer that does not exhibit thyristor characteristics is obtained. It can be obtained without increasing the Te diffusion amount of the n-type cladding layer or reducing the Zn amount of the p-type active layer.

【0047】(2)また請求項2〜5に記載の発明によ
れば、そのようなエピタキシャルウェハのうち、特にG
aAlAs系のシングルヘテロ構造のエピタキシャルウ
ェハ又はGaAlAs系のダブルヘテロ構造のエピタキ
シャルウェハを得ることができる。
(2) According to the second to fifth aspects of the present invention, among such epitaxial wafers,
An aAlAs-based single-heterostructure epitaxial wafer or a GaAlAs-based double-heterostructure epitaxial wafer can be obtained.

【0048】(3)請求項6に記載のエピタキシャルウ
ェハの製造方法によれば、液相エピタキシャル法による
成長治具にPBNコーティングを施したグラファイト治
具を用いるので、容易に、請求項1、2、3、4又は5
記載のエピタキシャルウェハを製造することができる。
即ち、n型クラッド層中にp型不純物として含まれるカ
ーボンの組成界面付近の濃度がn型ドーパントの濃度1
×1017cm-3よりも低くなるため、サイリスタ特性を示
さない発光ダイオード用のエピタキシャルウェハを、従
来より高歩留まりで製造することができる。
(3) According to the method of manufacturing an epitaxial wafer according to the sixth aspect, a graphite jig coated with a PBN is used as a growth jig by a liquid phase epitaxial method. 3, 4, or 5
The described epitaxial wafer can be manufactured.
That is, the concentration near the composition interface of carbon contained as a p-type impurity in the n-type cladding layer is the concentration of the n-type dopant of 1
Since it is lower than × 10 17 cm −3 , an epitaxial wafer for a light emitting diode that does not exhibit thyristor characteristics can be manufactured with a higher yield than before.

【0049】(4)請求項7、8に記載の発光ダイオー
ドは、請求項1、2、3、4又は5記載のエピタキシャ
ルウェハを用いて、又は請求項6記載のエピタキシャル
ウェハの製造方法を用いて作製される発光ダイオードで
あるので、高歩留まりで製造することができる。
(4) The light emitting diode according to the seventh and eighth aspects uses the epitaxial wafer according to the first, second, third, fourth or fifth aspect or uses the method for manufacturing an epitaxial wafer according to the sixth aspect. Since the light emitting diode is manufactured by using the method described above, it can be manufactured with a high yield.

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

【図1】本発明のシングルヘテロ構造のエピタキシャル
ウェハの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an epitaxial wafer having a single hetero structure according to the present invention.

【図2】本発明のダブルヘテロ構造のエピタキシャルウ
ェハの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an epitaxial wafer having a double hetero structure according to the present invention.

【図3】GaAlAs系シングルヘテロ構造のエピタキ
シャルウェハにおける組成界面付近のC濃度SiMS測
定結果を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a C concentration SiMS measurement result near a composition interface in a GaAlAs-based single heterostructure epitaxial wafer.

【図4】従来のシングルヘテロ構造のエピタキシャルウ
ェハの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional single-hetero structure epitaxial wafer.

【図5】従来の組成界面付近のZnとTeの濃度分布
(イメージ)を示した図である。
FIG. 5 is a view showing a conventional concentration distribution (image) of Zn and Te near a composition interface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型GaAs基板 2 p型GaAlAs活性層 3 n型GaAlAsクラッド層 11 p型GaAlAs下部クラッド層 12 p型GaAlAs活性層 13 n型GaAlAs上部クラッド層 24 Znの濃度分布を示す曲線 25 Teの濃度分布を示す曲線 Reference Signs List 1 p-type GaAs substrate 2 p-type GaAlAs active layer 3 n-type GaAlAs cladding layer 11 p-type GaAlAs lower cladding layer 12 p-type GaAlAs active layer 13 n-type GaAlAs upper cladding layer 24 Zn concentration distribution curve 25 Te concentration distribution Curve showing

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】p型ドーパントがドープされたIII-V族化
合物半導体から成るp型活性層及びn型ドーパントがド
ープされたIII-V族化合物半導体から成るn型クラッド
層をヘテロ接合として液相エピタキシャル法により形成
したエピタキシャルウェハにおいて、前記n型クラッド
層の組成界面付近のカーボン濃度を、当該n型クラッド
層の組成界面付近のn型ドーパント濃度よりも低くした
ことを特徴とするエピタキシャルウェハ。
The liquid phase is formed by using a p-type active layer composed of a III-V compound semiconductor doped with a p-type dopant and an n-type cladding layer composed of a III-V compound semiconductor doped with an n-type dopant as a heterojunction. An epitaxial wafer formed by an epitaxial method, wherein a carbon concentration near a composition interface of the n-type cladding layer is lower than an n-type dopant concentration near a composition interface of the n-type cladding layer.
【請求項2】p型GaAs基板上に、所望する発光波長
に必要なAl混晶比を持ちp型ドーパントがドープされ
たp型GaAlAs活性層と、n型ドーパントがドープ
されたn型GaAlAsクラッド層とを液相エピタキシ
ャル法により順次形成したシングルヘテロ構造のエピタ
キシャルウェハにおいて、前記n型GaAlAsクラッ
ド層の組成界面付近のカーボン濃度を1×1017cm-3
下にしたことを特徴とするエピタキシャルウェハ。
2. A p-type GaAlAs active layer doped with a p-type dopant and having an Al mixed crystal ratio required for a desired emission wavelength and an n-type GaAlAs clad doped with an n-type dopant on a p-type GaAs substrate. An epitaxial wafer having a single hetero structure in which layers are sequentially formed by a liquid phase epitaxial method, wherein the carbon concentration near the composition interface of the n-type GaAlAs cladding layer is 1 × 10 17 cm −3 or less. .
【請求項3】p型GaAs基板上に、p型GaAlAs
下部クラッド層と、所望する発光波長に必要なAl混晶
比を持ちp型ドーパントがドープされたp型GaAlA
s活性層と、n型ドーパントがドープされたn型GaA
lAs上部クラッド層とを液相エピタキシャル法により
順次形成し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n型GaAlAs上部クラッド層の組成
界面付近のカーボン濃度を1×1017cm-3以下にしたこ
とを特徴とするエピタキシャルウェハ。
3. A p-type GaAs substrate on which a p-type GaAlAs
A lower cladding layer and a p-type GaAlA doped with a p-type dopant having an Al composition ratio required for a desired emission wavelength.
s active layer and n-type GaAs doped with n-type dopant
In an epitaxial wafer having a double hetero structure in which an lAs upper cladding layer is sequentially formed by a liquid phase epitaxial method, the carbon concentration near the composition interface of the n-type GaAlAs upper cladding layer is set to 1 × 10 17 cm −3 or less. Epitaxial wafer.
【請求項4】前記p型ドーパントがZn又はMgである
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載のエピタキシ
ャルウェハ。
4. The epitaxial wafer according to claim 1, wherein said p-type dopant is Zn or Mg.
【請求項5】前記n型ドーパントがTeであることを特
徴とする請求項1、2、3又は4記載のエピタキシャル
ウェハ。
5. The epitaxial wafer according to claim 1, wherein said n-type dopant is Te.
【請求項6】請求項1、2、3、4又は5記載のエピタ
キシャルウェハを液相エピタキシャル法により製造する
方法において、その液相エピタキシャル法による成長治
具にPBNコーティングを施したグラファイト治具を用
いることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方
法。
6. A method of manufacturing an epitaxial wafer according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein a graphite jig having a PBN coating applied to a growth jig by the liquid phase epitaxial method. A method for producing an epitaxial wafer, characterized in that it is used.
【請求項7】請求項1、2、3、4又は5記載のエピタ
キシャルウェハを用いて作製された発光ダイオード。
7. A light-emitting diode manufactured using the epitaxial wafer according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
【請求項8】請求項6記載のエピタキシャルウェハの製
造方法を用いて作製された発光ダイオード。
8. A light-emitting diode manufactured by using the method for manufacturing an epitaxial wafer according to claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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