KR100210758B1 - Epitaxial wafer and process for producing the same - Google Patents
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Abstract
GaAs 또는 GaP 단결정 기판에 미리 결정된 조성비 X를 가지며 우수한 품질의 GaAs1-xPx 조성비 고정층을 성장시키기 위하여 조성비 변화층은 기판과 조성비 고정층 사이에 형성되어 진다.In order to grow a high quality GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer having a predetermined composition ratio X on a GaAs or GaP single crystal substrate, a composition ratio change layer is formed between the substrate and the composition ratio fixed layer.
조성비 변화층은 적어도 2개의 조성비 변화층 부분과 조성비 변화층 부분사이에 형성되는 적어도 1개의 조성비 고정층 부분을 포함함으로써 GaP 기판과의 격자 부정합으로 인한 디스로케이션은 조성비 변화층 부분에 배치되어지고 조성비 변화층 부분들 사이에 조성비 고정층 부분에서는 회복되어 디스로케이션을 최소화하며 미리 결정된 조성비 X를 갖는 한 결정질의 GaAs1-xPx층을 얻을 수 있게 하여 준다.The composition ratio change layer includes at least two composition ratio change layer portions and at least one composition ratio fixed layer portion formed between the composition ratio change layer portions so that dislocations due to lattice mismatch with the GaP substrate are disposed in the composition ratio change layer portion and the composition ratio change The composition ratio fixed layer portion between the layer portions is recovered to minimize dislocations and to obtain a crystalline GaAs 1- xPx layer having a predetermined composition ratio X.
Description
본 발명은 GaAs 또는 GaP 단결정 기판 위에 성장되는 GaAs1-xPx 단결정층을 갖는 에피택셜 웨이퍼에 있어서 x가 고정되기 전까지 0으로부터 점진적으로 변하는 GaAs1-xPx층이 단결정 기판과 GaAs1-xPx층 사이에서 성장되는 것 및 상기 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The invention between GaAs or GaP single crystal substrate 1 -xPx GaAs epitaxial wafer grown according to the GaAs 1 -xPx layer changes gradually from zero until a fixed x single crystal substrate having a single crystal layer and a GaAs layer grown on 1 -xPx And a method for producing the epitaxial wafer.
GaP 단결정 기판 이에 에피택시법으로 성장된 GaAs1-xPx 단결정 막을 포함하는 웨이퍼는 그 속에 Zn을 확산시켜 PN접합이 형성된 후 발광다이오드를 위한 재료로서 광범위하게 사용되게 되었다.GaP Single Crystal Substrate A wafer including a GaAs 1- xPx single crystal film grown epitaxially therein has been widely used as a material for a light emitting diode after Zn diffuses therein to form a PN junction.
일반적으로, 등전자 트랩(trap)을 유도시켜 발광 효율을 증가시키기 위하여 질소(N)가 GaAs1-xPx층 속으로 도우프(dope)된다. 발광다이오드로부터 방출된 빛의 파장은 조성비 x에 의해 결정되며, x=0.9는 황색광을, x=0.75는 오렌지색광을 x=0.65는 적색광을 방출하는데 사용된다.Generally, nitrogen (N) is doped into the GaAs 1- xPx layer to induce isoelectronic traps to increase luminous efficiency. The wavelength of light emitted from the light emitting diode is determined by the composition ratio x, and x = 0.9 is used to emit yellow light, x = 0.75 to orange light, and x = 0.65 to red light.
GaAs1-xPx 결정의 질이 부적당하게 되면 그 결과로 생기는 비 발광 센터가 발광다이오드 내에 유도되게 된다. 그러므로, GaAs1-xPx 결정은 고 발광성 발광다이오드를 제공하기 이하여 우수한 질을 갖고 있어야 한다.Inadequate GaAs 1- xPx crystal quality results in non-luminescent centers being led into the light emitting diodes. Therefore, GaAs 1- xPx crystals must be of superior quality to provide high light emitting diodes.
예를 들면 제8도에 도시한 종래 기술 1과 같이 고정된 조성비 즉 x=0.75를 갖는 조성비 고정층(11)은 GaP 기판(12) 위에 직접 에피택시법으로 성장되며 격자 부정합은 격자 상수의 차이 때문에 완전히 제거되지 않음으로써 미스피트 디스로케이션(misfit dislocation)은 계면(13)으로부터 조성비 고정층(11) 속으로 확장되어 이 조성비 고정층(11)의 결정질이 상당히 악화되게 된다.For example, as shown in FIG. 8, the composition ratio fixed layer 11 having a fixed composition ratio, i.e., x = 0.75, is grown by epitaxy directly on the GaP substrate 12, and lattice mismatch is due to a difference in lattice constant. By not being completely removed, misfit dislocation extends from the interface 13 into the composition ratio fixed layer 11 so that the crystallinity of the composition ratio fixed layer 11 becomes significantly worse.
또한, 상기 문제를 피하기 위하여 제9도에 도시한 종래 기술 2와 같이 조성비 고정층(21)과 GaP 기판(23) 사이에 조성비 x가 점진적으로 변하는 조성비 변화층(22)을 형성시켜 GaP 기판(23)과 조성비 고정층(21) 사이에 격자 부정합을 제거시키는 기술이 알려져 있다.In order to avoid the above problem, the GaP substrate 23 is formed by forming the composition ratio change layer 22 in which the composition ratio x gradually changes between the composition ratio fixed layer 21 and the GaP substrate 23, as shown in FIG. And a lattice mismatch between the composition ratio fixed layer 21 are known.
따라서, GaP 기판(23)과 조성비 변화층(에피택셜층)(22) 사이의 계면(25)에서의 미스피트 디스로케이션이 GaAs1-xPx 조성비 고정층(21) 속으로 확장되는 것을 방지할 수 있게 되어 우수한 결정질이 얻어질 수 있게 된다.Accordingly, misfit dislocation at the interface 25 between the GaP substrate 23 and the composition ratio change layer (epitaxial layer) 22 can be prevented from expanding into the GaAs 1 -xPx composition ratio fixed layer 21. This makes it possible to obtain excellent crystalline.
그러나, 제9도에 도시되어 있는 종래 기술 2의 구조에서 조성비 변화층(22)의 조성비 변화율은 일반적으로 성장방향으로 0.02/또는 그 미만이다. 조성비의 급격한 변화는 조성비 변화층(22) 형성 후 형성되는 조성비 고정층(21)의 결정질을 악화시킬 뿐 아니라, 조성비 고정층(21)의 면에서의 면 결정 결함, 예를 들면 힐락(hillocks)을 야기시킨다.However, in the structure of the prior art 2 shown in FIG. 9, the rate of change of the composition ratio of the composition ratio change layer 22 is generally 0.02 / in the growth direction. Or less. The rapid change in the composition ratio not only degrades the crystallinity of the composition ratio fixed layer 21 formed after the composition ratio change layer 22 is formed, but also causes surface crystal defects in the plane of the composition ratio fixed layer 21, for example, hillocks. Let's do it.
또한, 조성비 고정층(21)이 조성비 변화층(22)을 통하여 형성된다고 하여도 격자 부정합은 조성비 고정층(21)과 GaP 기판(23) 사이에 여전히 존재하므로 조성비 변화층(22)에 의해 격자 부정합이 완전히 제거되는 것이 불가능하게 된다.In addition, even if the composition ratio fixed layer 21 is formed through the composition ratio change layer 22, the lattice mismatch still exists between the composition ratio fixed layer 21 and the GaP substrate 23, so that the lattice mismatch is caused by the composition ratio change layer 22. It is impossible to remove it completely.
조성비 고정층(21)의 결정질은 조성비 변화층(22)을 제조하는 방법에 크게 의존하므로 그 결과의 에피택셜 웨이퍼를 사용함에 의해 발광다이오드의 발광성(빛 출력)의 큰 변화를 가져오게 된다. 더 상세히 설명하면 조성비 변화층(22)의 조성비 변화율이 감소하면 조성비 변화층(22)의 두께가 불가피하게 증가되어 재료원가의 상승을 가져오게 된다. 덧붙여 조성비 변화층(22)의 조성비 변화율을 단순히 감소시킴에 의해 조성비 고정층(21)의 결정질을 개선하는 것이 불가능하게 된다.Since the crystallinity of the composition ratio fixed layer 21 is highly dependent on the method of manufacturing the composition ratio change layer 22, the use of the resulting epitaxial wafer results in a large change in the luminescence (light output) of the light emitting diode. In more detail, if the composition ratio change rate of the composition ratio change layer 22 decreases, the thickness of the composition ratio change layer 22 will inevitably increase, resulting in an increase in material cost. In addition, it is impossible to improve the crystallinity of the composition ratio fixed layer 21 by simply reducing the composition ratio change rate of the composition ratio change layer 22.
상기한 종래 기술의 문제의 측면에서 본 발명은 에피택셜 웨이퍼가 단결정 기판과 GaAs1-xPx 조성비 고정층 사이에 형성되는 조성비 변화층을 갖도록 하고, 조성비 변화층이 적어도 1개의 조성비 고정층 부분과 적어도 2개의 조성비 변화층 부분을 포함하여 고발광성 발광다이오드를 얻을 수 있게 하는 GaAs1-xPx 에피택셜 웨이퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the above problems of the prior art, the present invention allows the epitaxial wafer to have a composition ratio changing layer formed between the single crystal substrate and the GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer, wherein the composition ratio changing layer comprises at least one composition ratio fixed layer portion and at least two It is an object of the present invention to provide a GaAs 1- xPx epitaxial wafer capable of obtaining a high light emitting diode including a composition ratio changing layer portion.
본 발명은 상기한 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the above epitaxial wafer.
제1도는 본 발명에 따른 발광다이오드의 단면구조를 나타낸 도면.1 is a view showing a cross-sectional structure of a light emitting diode according to the present invention.
제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 GaP 단결정 기판을 사용한 발광다이오드의 실시예 1 및 실시예 2의 단면구조를 나타낸 도면.2 and 3 are cross-sectional views of Example 1 and Example 2 of a light emitting diode using a GaP single crystal substrate according to the present invention.
제4도는 비교예 1의 단면구조를 나타낸 도면.4 is a view showing a cross-sectional structure of Comparative Example 1.
제5도 및 제6도는 본 발명에 따른 GaAs 단결정 기판을 사용한 발광다이오드의 실시예 3 및 실시예 4의 단면구조를 나타낸 도면.5 and 6 are cross-sectional views of Example 3 and Example 4 of a light emitting diode using a GaAs single crystal substrate according to the present invention.
제7도는 비교예 2의 단면구조를 나타낸 도면.7 is a view showing a cross-sectional structure of Comparative Example 2.
제8도 및 제9도는 종래의 발광다이오드의 단면구조를 나타낸 도면.8 and 9 are cross-sectional views of a conventional light emitting diode.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 단결정 기판 2 : 조성비 변화층DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Single crystal substrate 2: Composition ratio change layer
2a : 조성비 변화층 2b :조성비 고정층2a: Composition ratio change layer 2b: Composition ratio fixed layer
2c : 조성비 변화층 2d : 조성비 고정층2c: composition ratio change layer 2d: composition ratio fixed layer
2e : 조성비 변화층 3 : GaAs1-xPx 조성비 고정층2e: composition ratio change layer 3: GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer
11 : 조성비 고정층 12 : GaP 기판11: Composition ratio fixed layer 12: GaP substrate
13 : 계면 21 : 조성비 고정층13: Interface 21: Composition ratio fixed layer
22 : GaP 기판 에피택셜층 23 : GaP 기판22: GaP substrate epitaxial layer 23: GaP substrate
24,25 : 계면24,25 interface
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는, GaAs 또는 GaP 단결정 기판과 상기 GaAs 또는 GaP 단결정 기판 위에 에피택시법으로 성장된 GaAs1-xPx 조성비 고정층 및 상기 기판과 조성비 고정층 사이에 형성되는 조성비 변화층을 포함하는 에피택셜 웨이퍼에 있어서, 상기 조성비 변화층은 적어도 1개의 조성비 고정층 부분과 적어도 2개의 조성비 변화층 부분을 포함하고, 상기 조성비 변화층 부분 중의 적어도 1층은 1당 조성비의 변화율 △X가 0.02△X0.08의 조건을 만족하도록 형성됨을 특징으로 한다.An epitaxial wafer of the present invention for achieving the above object is formed between a GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer grown epitaxially on a GaAs or GaP single crystal substrate and the GaAs or GaP single crystal substrate, and the substrate and the composition ratio fixed layer An epitaxial wafer comprising a composition ratio change layer, wherein the composition ratio change layer includes at least one composition ratio fixed layer portion and at least two composition ratio change layer portions, and at least one layer of the composition ratio change layer portions is 1 Change rate of sugar composition ratio △ X is 0.02 △ X It is characterized in that it is formed to satisfy the condition of 0.08.
또한, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼 제조방법은, 단결정 기판과 GaAs1-xPx 조성비 고정층 사이에 조성비 변화층을 형성하기 위해 GaAs 또는 GaP 단결정 기판 위에 에피택셜 성장이 실시되는 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 조성비 변화층은 재료공급율과 온도를 동시에 변화하면서 조성비 변화층 부분을 형성하는 공정과, 재료공급율과 온도를 고정하며 조성비 고정층 부분을 형성하는 공정에 의하여 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing an epitaxial wafer in which epitaxial growth is performed on a GaAs or GaP single crystal substrate to form a composition ratio change layer between a single crystal substrate and a GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer. In the composition ratio change layer is formed by the step of forming the composition ratio change layer portion while changing the material feed rate and temperature at the same time, and the process of forming the composition ratio fixed layer portion while fixing the material feed rate and temperature.
또한, 상기 에피택셜 웨이퍼 제조방법에 있어서, 기판과 조성비 고정층 사이에 있는 조성비 변화층의 에피택셜 성장의 시작 온도는 970- 890이고, 에피택셜 성장의 최종온도는 910- 800임을 특징으로 한다.Further, in the epitaxial wafer manufacturing method, the start temperature of epitaxial growth of the composition ratio change layer between the substrate and the composition ratio fixed layer is 970 890 And the final temperature of epitaxial growth is 910 -800 It is characterized by that.
또한, 본 발명의 발광다이오드는, GaAs 또는 GaP 단결정 기판과 상기 GaAs 또는 GaP 단결정 기판 위에 에피택시법으로 성장된 GaAs1-xPx 조성비 고정층 및 상기 기판과 조성비 고정층 사이에 형성되는 조성비 변화층을 포함하는 발광다이오드에 있어서, 상기 조성비 변화층은 적어도 1개의 조성비 고정층 부분과 적어도 2개의 조성비 변화층 부분을 포함하고, 상기 조성비 변화층 부분 중의 적어도 1층은 1당 조성비의 변화율 △X가 0.02△X0.08의 조건을 만족하도록 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the light emitting diode of the present invention includes a GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer grown epitaxially on a GaAs or GaP single crystal substrate and the GaAs or GaP single crystal substrate, and a composition ratio change layer formed between the substrate and the composition ratio fixed layer. In the light emitting diode, the composition ratio changing layer includes at least one composition ratio fixed layer portion and at least two composition ratio changing layer portions, and at least one layer of the composition ratio changing layer portions is 1 Change rate of sugar composition ratio △ X is 0.02 △ X It is characterized in that it is formed to satisfy the condition of 0.08.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.
본 발명에 따르면 제1도에 도시한 바와 같이 미리 결정된 조성 x를 갖는 우수한 질의 GaAs1-xPx 조성비 고정층(3)을 GaAs 또는 GaP 단결정 기판 위에 성장시키기 위하여 조성비 변화층(2)이 기판(1)과 조성비 고정층(3) 사이에 형성된다.According to the present invention, as shown in FIG. 1, in order to grow a high quality GaAs 1- xPx composition ratio fixed layer 3 having a predetermined composition x on a GaAs or GaP single crystal substrate, the composition ratio change layer 2 is provided on the substrate 1. And the composition ratio fixed layer 3.
상기 조성비 변화층(2)은 적어도 2개의 조성비 변화층 부분, 예를 들면 조성비 변화층 부분(2a)(2c)(2e)과, 적어도 1개의 조성비 고정층 부분, 예를 들면 조성비 고정층 부분(2b)(2d)을 포함하며, 1당 조성비의 변화율 △X가 0.02△X0.08의 조건을 만족시켜 단계적으로 조성비를 변화시키게 하도록 적어도 1개의 조성비 변화층 부분이 형성되는 구성을 갖는다.The composition ratio change layer 2 comprises at least two composition ratio change layer portions, for example, composition ratio change layer portions 2a, 2c and 2e, and at least one composition ratio fixed layer portion, for example, a composition ratio fixed layer portion 2b. Includes 2d and 1 Change rate of sugar composition ratio △ X is 0.02 △ X At least one composition ratio change layer portion is formed so as to satisfy the condition of 0.08 so as to change the composition ratio step by step.
본 발명의 실시예가 아래에 설명될 것이다.Embodiments of the present invention will be described below.
[실시예 1]Example 1
본 발명에 따라 오렌지색 발광다이오드(최대방출 파장 : 약 610㎚±2㎚)를 위한 GaAs1-xPx(X≒0.75) 에피택셜막이 아래에 기술된 방법으로 GaP 단결정 기판 위에 형성된다.According to the present invention, a GaAs 1- xPx (X ≒ 0.75) epitaxial film for an orange light emitting diode (maximum emission wavelength: about 610 nm ± 2 nm) is formed on a GaP single crystal substrate by the method described below.
첫 번째, 황(S)이 n형 불순물로서 5 ×1017atoms/첨가되고 결정학적으로 (100)면으로부터 약 6차이의 (110) 방향으로 면이 배열된 GaP 단결정 기판이 제조된다. 처음에 약 370의 두께를 갖는 GaP 단결정 기판은 유기용제로 기름을 제거한 후 기계적-화학적 폴리싱에 의해 300의 두께로 감소한다. 다음에 폴리싱된 GaP 단결정 기판과 고순도 Ga이 포함된 석영 보우트(Quartz boat)는 70의 내부직경과 100의 길이를 갖는 수평 퀄츠 에피택셜 반응기내의 미리 정해진 위치에 각각 배치된다.First, sulfur (S) is an n-type impurity of 5 x 10 17 atoms / About 6 from the (100) plane added crystallographically A GaP single crystal substrate is produced in which planes are arranged in the (110) direction of the difference. Initially 370 GaP single crystal substrate having a thickness of 300 was obtained by removing the oil with an organic solvent, followed by mechanical-chemical polishing. Decreases to its thickness. Next, a quartz boat containing polished GaP single crystal substrates and high-purity Ga was 70 Inner diameter of 100 Each at a predetermined position in a horizontal quartz epitaxial reactor having a length of.
대기를 충분히 제거하고 대체하기 위해 질소(N2)가 에피택셜 반응기 속으로 유입된다. 그 후에 수소가스(H2)가 반송자 가스로서 3000/min로 유입되고 질소의 공급은 가열공정으로 돌입하기 위하여 차단된다. Ga이 포함된 퀄츠 보우트 배치영역의 온도와 GaP 단결정 기판 배치영역의 온도가 830와 930로 각각 유지된 후 오렌지색 발광다이오드를 위한 에피택셜 GaAs1-xPx 막의 기상 에피택셜 성장(vapor phase epitaxial growth)이 시작된다. 기상 에피택셜 성장의 시작부터 수소가스에 의하여 10ppm의 농도로 희석된 황하수소(H2S)는 n형 불순물로서 6.3/min으로 유입되고 약 100% GaCl을 형성하기 위하여 Ga과 반응하도록 고순도의 염화수소가스(HCl)가 3족 원소로서 63/min으로 유입된다. 그 동안 수소가스에 의하여 10%의 농도로 약화된 PH3는 291/min으로 유입되고(기판 온도와 동일한) 성장 온도가 처음 10분 동안 930로 유지되어 1번째 GaP 에피택셜층이 GaP 단결정 기판 위에 형성된다.Nitrogen (N 2 ) is introduced into the epitaxial reactor to sufficiently remove and replace the atmosphere. Hydrogen gas (H 2 ) thereafter is 3000 as carrier gas. / min and the supply of nitrogen is cut off to enter the heating process. The temperature of the GaW single crystal substrate placement region containing Ga and the GaP single crystal substrate placement region are 830 With 930 After each is maintained, vapor phase epitaxial growth of the epitaxial GaAs 1- xPx film for the orange light emitting diode begins. Hydrogen sulphide (H 2 S) diluted to 10 ppm by hydrogen gas from the beginning of gas phase epitaxial growth is n-type impurity 6.3. High purity hydrogen chloride gas (HCl) is a Group 3 element that flows in / min and reacts with Ga to form about 100% GaCl. flows in / min. Meanwhile, PH 3 weakened to 10% by hydrogen gas was 291. flow rate in / min (same as substrate temperature) and the growth temperature is 930 for the first 10 minutes. The first GaP epitaxial layer is formed on the GaP single crystal substrate.
2번째 조성비 변화층은 다음과 같이 형성된다.The second composition ratio change layer is formed as follows.
다음 5분 동안 성장 온도는 930에서 918로 점진적으로 낮아지고 동시에 AsH3의 흐름율은 0/min에서 24.3/min으로 변화한다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-1st층으로 정의된다.The growth temperature for the next 5 minutes is 930 In 918 Gradually decreases to zero, while the AsH 3 flow rate is zero. 24.3 at / min changes to / min The layer formed at this time is defined as a 2nd-1st layer.
다음 20분 동안 성장 온도는 918에서 고정되고 AsH3의 흐름율은 24.3/min으로 고정된다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-2nd층으로 정의된다.The growth temperature for the next 20 minutes is 918 Is fixed at and the flow rate of AsH 3 is 24.3 It is fixed at / min. The layer formed at this time is defined as a 2nd-2nd layer.
다음 5분 동안 성장 온도는 918에서 905로 점차 낮아지고 동시에 AsH3의 흐름율은 24.3/min에서 48.5/min으로 변화한다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-3rd층으로 정의된다.The growth temperature for the next 5 minutes is 918 905 in Is gradually lowered and at the same time AsH 3 flow rate is 24.3 48.5 at / min changes to / min The layer formed at this time is defined as a 2nd-3rd layer.
다음 20분 동안 성장 온도는 905로 고정되고 AsH3의 흐름율은 48.5/min으로 고정된다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-4th층으로 정의된다.Growth temperature is 905 over the next 20 minutes The flow rate of AsH 3 is 48.5 It is fixed at / min. The layer formed at this time is defined as a 2nd-4th layer.
다음 5분 동안 성장 온도는 905에서 893로 점차 낮아지고 동시에 AsH3의 흐름율은 48.5/min에서 72.8/min으로 변화한다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-5th층으로 정의된다.The growth temperature for the next 5 minutes is 905 From 893 Is gradually lowered and at the same time AsH 3 flow rate is 48.5 72.8 at / min changes to / min The layer formed at this time is defined as a 2nd-5th layer.
다음 20분 동안 성장 온도는 893에서 고정되고 AsH3의 흐름율은 72.8/min으로 고정된다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-6th층으로 정의된다.The growth temperature for the next 20 minutes is 893 Is fixed at and the flow rate of AsH 3 is 72.8 It is fixed at / min. The layer formed at this time is defined as a 2nd-6th layer.
다음 5분 동안 성장 온도는 893에서 880로 낮아지고 동시에 AsH3의 흐름율은 72.8/min에서 97/min으로 변화한다. 이 시기에 형성된 층은 2nd-7th층으로 정의된다.The growth temperature for the next 5 minutes is 893 880 And at the same time the flow rate of AsH 3 is 72.8 97 to / min changes to / min The layer formed at this time is defined as a 2nd-7th layer.
이렇게 하여 2nd-1st층, 2nd-2nd층, 2nd-3rd층, 2nd-4th층, 2nd-5th층, 2nd-6th층, 2nd-7th층을 포함하는 2nd층이 형성된다.In this way, a 2nd layer including 2nd-1st layer, 2nd-2nd layer, 2nd-3rd layer, 2nd-4th layer, 2nd-5th layer, 2nd-6th layer, and 2nd-7th layer is formed.
다음 30분 동안 3번째 GaAs1-xPx 에피택셜층은 각 가스의 흐름율을 변화없이 즉, H2, H2S, PH3, AsH3을 각각 3000/min, 6.3/min, 63/min, 291/min과 97/min으로 유입시켜 성장된다.During the next 30 minutes, the third GaAs 1- xPx epitaxial layer was used to change H 2 , H 2 S, PH 3 and AsH 3 , respectively, without changing the flow rate of each gas. / min, 6.3 / min, 63 / min, 291 / min and 97 It is grown by inflow at / min.
다음 또는 최종 60분 동안 3번째 에피택셜층을 형성하기 위한 상태에서 등전자 트랩을 유도시키기 위한 불순물로서 질소(N)가 도우프된 4번째 GaAs1-xPx 에피택셜층이 형성되도록 고순도 NH3가스가 305/min으로 추가 유입되어 에피택셜 다층막을 형성하는 전공정이 완료되게 된다.High purity NH 3 gas to form a fourth GaAs 1- xPx epitaxial layer doped with nitrogen (N) as an impurity to induce isoelectronic traps in the state for forming the third epitaxial layer for the next or final 60 minutes Go 305 The additional flow in / min to form the epitaxial multilayer is completed.
반응기에서 끄집어낸 에피택셜 웨이퍼의 표면상태는 우수하고 힐락(hillock) 또는 다른 면결합이 없게 된다. 얻어진 에피택셜 다층막의 여러 가지 물리적 성질이 측정되고 분석되고, 그 결과를 아래의 표 1에 표시되어 있다.The surface condition of the epitaxial wafers pulled out of the reactor is excellent and there is no hillock or other surface bonding. Various physical properties of the obtained epitaxial multilayer film were measured and analyzed, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 2nd층 내의 2nd-1st층, 2nd-3rd층, 2nd-5th층과 2nd-7th층에 대한 조성비의 변화율은 각각 0.054, 0.047 및 0.038및 0.032(당 조성비)이다.In Table 1, the rate of change of the composition ratio for the 2nd-1st layer, 2nd-3rd layer, 2nd-5th layer, and 2nd-7th layer in the 2nd layer was 0.054, 0.047, 0.038, and 0.032 ( Sugar composition ratio).
2nd-2nd층, 2nd-4th층과 2nd-6th층의 두께는 각각 5.2, 5.8, 6.3이다. 제2도는 본 실시예 1의 조성비의 단면구조를 나타낸 도면이다. 그림에서 가로좌표의 축은 조성비 X를 나타낸다. 조성비 X는 엑스레이 미세분석기로 특징적인 엑스레이 형태를 측정하고 ZAF 보정방법으로 보정함으로써 얻어지게 되고, 오렌지색 발광다이오드는 상기 실시예 1에 의해 얻어진 에피택셜막을 갖는 에피택셜 웨이퍼를 사용하여 제조되며, 다이오드의 발광성(빛 출력)이 측정된다.The thicknesses of the 2nd-2nd, 2nd-4th and 2nd-6th layers are 5.2 and 5.8, respectively. , 6.3 to be. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the composition ratio of the first embodiment. In the figure, the axis of abscissa represents the composition ratio X. The composition ratio X is obtained by measuring the characteristic X-ray shape with an X-ray microanalyzer and correcting it with a ZAF correction method, and the orange light emitting diode is manufactured using an epitaxial wafer having an epitaxial film obtained in Example 1, and the diode Luminance (light output) is measured.
특히, 에피택셜 웨이퍼는 720의 온도에서 불순물의 열 확산을 실행하기 위해 P형 불순물로서 25㎎의 ZnAs2와 함께 고순도 퀄츠 앰플(quartz ampul)에 진공 밀봉된다. 상기 결과로 생기는 pn 접합의 깊이는 표면으로부터 4.4이다.In particular, the epitaxial wafer is 720 It is vacuum sealed in a high purity quartz ampul with 25 mg of ZnAs 2 as a P-type impurity to effect thermal diffusion of the impurities at a temperature of. The resulting depth of pn junction is 4.4 from the surface. to be.
상기에 설명된 바와 같이 얻어진 에피택셜 웨이퍼는 오렌지색 발광다이오드 칩을 제조하는 소자 제작 라인상에서 뒷면(기판)폴리싱(polishing) 공정, 전극형성공정, 와이어본딩공정 등과 같은 일련의 공정들을 받게 된 후 칩이 에폭시수지 코팅되지 않은 상태에서 발광성(빛 출력)을 측정하기 위해 발광다이오드(칩 사이즈와 pn 접합 사이즈는 500×500이다)에 전류밀도가 20A/㎠인 직류전류가 공급된다.The epitaxial wafer obtained as described above is subjected to a series of processes such as backside (polishing) polishing process, electrode forming process, wire bonding process, etc. on the device fabrication line for manufacturing the orange light emitting diode chip. Light emitting diode (chip size and pn junction size is 500 for measuring luminescence (light output) without epoxy resin coating × 500 Is supplied with a direct current having a current density of 20 A / cm 2.
따라서, 최대파장은 610㎚±2㎚이며, 발광성은 4140-4320 Ft·L 이며, 평균적으로 4260 Ft·L 이다.Therefore, the maximum wavelength is 610 nm ± 2 nm, the luminescence is 4140-4320 Ft · L, and 4260 Ft · L on average.
[실시예 2]Example 2
에피택셜 웨이퍼는 2nd-5th층과 2nd-7th층을 형성하기 위한 성장시간이 15분인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조되며, 물리적 성질은 실시예 1과 같은 방법에 의해 측정되고 분석된다. 상기 결과는 아래의 표 2에 나타낸다.The epitaxial wafer is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the growth time for forming the 2nd-5th layer and the 2nd-7th layer is 15 minutes, and the physical properties are measured and analyzed by the same method as in Example 1 do. The results are shown in Table 2 below.
제3도는 상기 실시예 2의 조성비의 단면구조를 나타낸다.3 shows a cross-sectional structure of the composition ratio of the second embodiment.
다이오드 칩은 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조되며, 칩의 발광성은 실시예 1과 같은 상태에서 측정된다. 따라서, 최대파장은 610㎚±2㎚이며, 발광성은 3940-4420 Ft·L이며, 평균적으로 4190 Ft·L이다.The diode chip is manufactured in the same manner as in Example 1, and the luminescence of the chip is measured in the same state as in Example 1. Therefore, the maximum wavelength is 610 nm ± 2 nm, the luminescence is 3940-4420 Ft · L, and 4190 Ft · L on average.
[비교예 1]Comparative Example 1
본 발명에 따르면, 오렌지색 발광다이오드(최대방출파장 : 약 610㎚±2㎚)를 위한 GaAs1-xPx(X≒0.75) 에피택셜막은 아래에 설명되는 방법으로 GaP 단결정 기판 위에 형성된다.According to the present invention, a GaAs 1- xPx (X ≒ 0.75) epitaxial film for orange light emitting diodes (maximum emission wavelength: about 610 nm ± 2 nm) is formed on a GaP single crystal substrate in the manner described below.
첫 번째, 황(S)이 n형 불순물로서 5 ×1017atoms/첨가되고 결정학적으로 (100)면으로부터 약 6차이의 (110) 방향으로 면이 배열된 GaP 단결정 기판이 제조된다.First, sulfur (S) is an n-type impurity of 5 x 10 17 atoms / About 6 from the (100) plane added crystallographically A GaP single crystal substrate is produced in which planes are arranged in the (110) direction of the difference.
처음에 약 370의 두께를 갖는 GaP 단결정 기판은 유기용제로 기름을 제거한 후 기계적-화학적 폴리싱에 의해 300의 두께로 감소 후 폴리싱된 GaP 단결정 기판과 고순도 Ga이 포함된 석영 보우트는 70의 내부직경과 100의 길이를 갖는 수평 퀄츠 에피택셜 반응기내의 미리 정해진 위치에 각각 배치된다.Initially 370 GaP single crystal substrate having a thickness of 300 was obtained by removing the oil with an organic solvent, followed by mechanical-chemical polishing. After reduction to the thickness of, the polished GaP single crystal substrate and quartz boat containing high purity Ga were 70 Inner diameter of 100 Each at a predetermined position in a horizontal quartz epitaxial reactor having a length of.
대기를 충분히 제거하고 대체하기 위해 질소(N2)가 에피택셜 반응기 속으로 유입된다. 그 후에 수소가스(H2)가 반송자 가스로서 3000/분의 비율로 유입되며 N2의 공급은 가열공정으로 돌입하기 위하여 차단된다. Ga이 포함된 퀄츠 보우트 배치영역의 온도와 GaP 단결정 기판 배치영역의 온도가 각각 830와 930로 각각 유지되는 것이 확인된 후 오렌지색 발광다이오드를 위한 에피택셜 GaAs1-xPx 막의 기상 에피택셜 성장(vapor phase epitaxial growth)이 시작된다.Nitrogen (N 2 ) is introduced into the epitaxial reactor to sufficiently remove and replace the atmosphere. Hydrogen gas (H 2 ) thereafter is 3000 as carrier gas. It is introduced at the rate of / min and the supply of N 2 is cut off to enter the heating process. The temperature of the quartz boat placement region containing Ga and the GaP single crystal substrate placement region are 830 With 930 After each is confirmed to be maintained, vapor phase epitaxial growth of the epitaxial GaAs 1- xPx film for the orange light emitting diode is started.
기상 에피택셜 성장의 시작부터 수소가스에 의하여 10ppm의 농도로 희석된 황하수소(H2S)는 n타입 불순물로서 6.3/min의 비율로 유입되고 약 100% GaCl을 형성하기 위하여 Ga과 반응하도록 고순도 염화수소가스(HCl)가 3족 원소로서 63/min으로 유입되는 동안에 H2에 의하여 10%의 농도로 희석된 PH3는 291/min이 비율로 유입되고(기판 온도와 동일한) 성장 온도가 처음 10분 동안 930로 유지되면서 1번째 GaP 에피택셜층이 GaP 단결정 기판 위에 형성되어 진다. 다음 100분 동안 성장온도는 880로 점차 낮아지며 동시에 AsH3의 흐름율은 0/min부터 97/min으로 변하게 되어 2번째 에피팩셜층이 형성된다.Hydrogen sulfide (H 2 S) diluted to 10 ppm by hydrogen gas from the beginning of vapor phase epitaxial growth is 6.3 n-type impurity. High purity hydrogen chloride gas (HCl) was introduced as a Group 3 element to react with Ga to form about 100% GaCl and flow in at a rate of / min. PH 3 diluted to 10% by H 2 during inflow / min was 291 / min is introduced at a rate (same as the substrate temperature) and the growth temperature is 930 for the first 10 minutes. The first GaP epitaxial layer is formed on the GaP single crystal substrate while being maintained at. During the next 100 minutes, the growth temperature is 880 Is gradually lowered, while AsH 3 flow rate is 0. per 97 min / min to form a second epitaxial layer.
다음 30분 동안 3번째 GaAs1-xPx 에피택셜층은 각 가스의 흐름을 변화 없이 즉, 각각 3000/min, 6.3/min, 63/min, 291/min 그리고 90/min의 비율로 H2, H2S, HCl, PH3과 AsH3을 유입시켜 성장된다.For the next 30 minutes, the third GaAs 1- xPx epitaxial layer changes the flow of each gas without change, ie 3000 / min, 6.3 / min, 63 / min, 291 / min and 90 It is grown by introducing H 2 , H 2 S, HCl, PH 3 and AsH 3 at the rate of / min.
다음 또는 마지막 60분 동안 3번째 에피택셜층을 형성하기 위한 상태에서 등전자 트랩을 유도시키기 위한 불순물로서 질소가 도우프된 4번째 GaAs1-xPx 에피택셜층이 형성되도록 고순도 NH3가스가 305/min의 비율로 추가 유입되어 에피택셜 다층막을 형성하는 전공정이 완료되게 된다.The high purity NH 3 gas is 305 to form a fourth GaAs 1- xPx epitaxial layer doped with nitrogen as an impurity to induce an isoelectronic trap in the state for forming the third epitaxial layer for the next or last 60 minutes. Further flow in the ratio of / min to complete the entire process of forming an epitaxial multilayer film.
반응기로부터 끄집어낸 에피택셜 웨이퍼의 표면상태는 우수하고 힐락(hillock) 또는 다른 면결합이 없게 된다.The surface state of the epitaxial wafers pulled out of the reactor is excellent and there is no hillock or other surface bonding.
얻어진 에피택셜 다층막의 여러 가지 물리적 성질이 측정되고 분석되고, 그 결과를 아래의 표 3에 표시되어 있다.Various physical properties of the obtained epitaxial multilayer film were measured and analyzed, and the results are shown in Table 3 below.
표 3에서 2nd층의 조성비 *(1), *(2)과, *(3)는 GaP 기판과 에피택셜층 사이의 계면으로부터 9, 15와, 20되는 3지점에서 각각 측정되었다.In Table 3, the composition ratios * (1), * (2) and * (3) of the 2nd layer are 9 from the interface between the GaP substrate and the epitaxial layer. , 15 With, 20 Each of the three points was measured.
표 3에서부터 분명한 바와 같이, 2nd층의 조성비의 변화율은 0.02보다 적으며 2번째 층의 두께는 22.4이다.As is apparent from Table 3, the rate of change of the composition ratio of the 2nd layer is less than 0.02 and the thickness of the second layer is 22.4. to be.
제4도는 본 비교예 1의 조성비의 단면구조를 나타낸다.4 shows a cross-sectional structure of the composition ratio of Comparative Example 1.
오렌지색 발광다이오드는 비교예 1에 의해 얻어진 에피택셜막을 갖는 에피택셜 웨이퍼를 사용하여 제조되며 다이오드의 발광성(빛 출력)이 측정된다. 더 정확히 720의 온도에서 불순물의 열 확산시키기 위해 에피택셜 웨이퍼는 고순도 퀄츠 앰플 내에 P형 불순물로서 25㎎의 ZnAs2와 함께 진공 밀봉된다. 상기 결과의 pn 접합의 깊이는 표면으로부터 4.5이다.An orange light emitting diode is manufactured using an epitaxial wafer having an epitaxial film obtained by Comparative Example 1 and the luminescence (light output) of the diode is measured. More exactly 720 The epitaxial wafer is vacuum sealed with 25 mg of ZnAs 2 as a P-type impurity in a high purity quartz ampoule to thermally diffuse the impurities at a temperature of. The depth of the resulting pn junction is 4.5 from the surface. to be.
상기한 바와 같이 얻어진 에피택셜 웨이퍼는 오렌지색 발광다이오드 칩을 제조하는 소자 제작 라인 상에서 뒷면(기판)폴리싱 공정, 전극형성 공정, 와이어본딩 공정 등과 같은 일련의 공정들을 거치게 된 후 발광다이오드 칩(칩 사이즈와 pn 접합 사이즈는 500×500이다)은 칩이 에폭시수지코팅을 하지 않은 상태에서 발광성(빛 출력)을 측정하기 위해 전류밀도가 20A/㎠인 직류전류를 공급받게 된다.The epitaxial wafer obtained as described above is subjected to a series of processes such as backside (substrate) polishing process, electrode formation process, wire bonding process, etc. on the device fabrication line for manufacturing the orange light emitting diode chip, and then the light emitting diode chip (chip size and pn junction size is 500 × 500 In order to measure the luminescence (light output) without the epoxy resin coating, the chip is supplied with a DC current having a current density of 20 A / cm 2.
따라서, 최대파장은 610㎚±2㎚이며, 발광성은 3330-3520 Ft·L 이며, 평균적으로 3410 Ft·L 이다.Therefore, the maximum wavelength is 610 nm ± 2 nm, the luminescence is 3330-3520 Ft · L and 3410 Ft · L on average.
[실시예 3]Example 3
50의 직경과 350의 두께를 갖는 디스크의 모양으로 된 GaAs 단결정 기판이 단결정 기판으로써 사용된다. 밀러-폴리싱 된(mirror-polished) 기판의 표면은 (001)면으로부터 (110) 방향으로 2.0경사졌다. GaAs 단결정 기판 속으로 실리콘이 도우프 되었다.50 Diameter of 350 A GaAs single crystal substrate in the shape of a disk having a thickness of is used as the single crystal substrate. The surface of the mirror-polished substrate is 2.0 in the (110) direction from the (001) plane. Sloped. Silicon was doped into the GaAs single crystal substrate.
기판 내의 n형 반송자 밀도는 7.0×1017 -3이다.N-type carrier density in the substrate is 7.0 × 10 17 -3 .
단결정 기판이 70의 내부 직경과 1000의 길이를 갖는 수평퀄츠 에피택셜 반응기 안에 배치된 후 금속 갈륨(Ga)을 포함한 퀄츠 보우트가 반응기 안에 배치된다.70 single crystal substrate Inner diameter of 1000 After being placed in a horizontal quartz epitaxial reactor having a length of, a quartz boat containing metal gallium (Ga) is placed in the reactor.
아르곤(Ar)이 공기를 대체하기 위해 에피택셜 반응기 속으로 유입된다. 그 후 Ar의 공급은 중지되며 고순도 수소가스는 2800/min의 흐름율로 반응기 속으로 유입되는 동안 반응기는 가열되어진다.Argon (Ar) is introduced into the epitaxial reactor to replace air. Ar supply is then stopped and high purity hydrogen gas is 2800 The reactor is heated while entering the reactor at a flow rate of / min.
Ga을 포함한 퀄츠 보우트가 배치된 영역의 온도와 기판이 배치된 영역의 온도가 각각 830와 750에 도달한 후, 이 온도가 유지되면서 염화수소가스는 GaAs 단결정 기판의 표면을 식각하기 위해 Ga을 포함한 석영 보우트의 아래면으로부터 90/min의 흐름율로 2분 동안 반응기에 공급된다. 염화수소가스의 공급이 중지된 후, 디에틸테루리움 부피 단위로 10ppm을 포함하는 수소가스가 10/min의 흐름율로 반응기에 공급된다. 그 후 염화수소가스는 퀄츠 보우트 내의 Ga의 표면과 접촉하기 위해 20.2/min의 흐름율로 반응기 안으로 불어넣어진 후 아신(AsH3)과 포스핀(PH3)은 아래에 설명된 방법으로 첫번째 층인 조성비 변화층을 형성하기 위해 반응기에 공급된다.The temperature of the region where the quartz bow including Ga is placed and the temperature of the region where the substrate is placed are respectively 830 With 750 After reaching this temperature, the hydrogen chloride gas was removed from the bottom of the quartz boat containing Ga to etch the surface of the GaAs single crystal substrate. The reactor is fed for 2 minutes at a flow rate of / min. After the supply of hydrogen chloride gas was stopped, the hydrogen gas containing 10 ppm by volume of diethyl teruririum It is fed to the reactor at a flow rate of / min. Hydrogen chloride gas was then added to contact the surface of Ga in the quartz boat to After being blown into the reactor at a flow rate of / min, asyn (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) are fed to the reactor to form the first layer, the composition ratio changing layer, in the manner described below.
PH3과 AsH3가스는 H2에 의해 10%의 농도로 희석된다.PH 3 and AsH 3 gases are diluted to a concentration of 10% by H 2 .
AsH3은 376/min의 흐름율로 반응기에 처음 공급되며 흐름율은 9분이 되면 353/min으로 점차 감소된다. 동시에 PH3은 흐름율이 0/min 부터 22.4/min으로 되면서 공급되어 1st-1st층이 형성된다.AsH 3 is 376 / min first flow rate to the reactor with flow rate of 353 at 9 minutes gradually decreases to / min. At the same time PH 3 has a flow rate of 0 / min from 22.4 It is supplied while becoming / min, and 1st-1st layer is formed.
다음 20분 동안 1st-2nd층을 형성하기 위해 Ash3과 PH3의 흐름율은 각각 345/min과 67.2/min으로 고정된다.Ash 3 and PH 3 flow rates were 345 to form the 1st-2nd layer for the next 20 minutes. / min and 67.2 It is fixed at / min.
다음 9분 동안 AsH3의 흐름율은 345/min과 329/min 까지 점진적으로 변한다. 동시에 PH3의 흐름율은 22.4/min 부터 44.8/min 까지 점진적으로 변하여 1st-3rd층이 형성된다.In the next 9 minutes, the flow rate of AsH 3 was 345 / min and 329 Change gradually to / min. At the same time the flow rate of PH 3 is 22.4 / min from 44.8 It gradually changes to / min, forming a 1st-3rd layer.
다음 20분 동안 1st-4th층을 형성하기 위해 AsH3과 PH3의 흐름율은 329/min과 44.8/min으로 각각 고정된다.The flow rate of AsH 3 and PH 3 was 329 to form the 1st-4th layer for the next 20 minutes. / min and 44.8 are fixed at / min respectively.
다음 9분 동안 AsH3의 흐름율은 329/min과 306/min 까지 점진적으로 변한다. 동시에 PH3의 흐름율은 44.8/min 부터 89.6/min 으로 변함으로써 1st-5th층이 형성된다.In the next 9 minutes, the flow rate of AsH 3 was 329 / min and 306 Change gradually to / min. At the same time the flow rate of PH 3 is 44.8 / min from 89.6 The 1st-5th layer is formed by changing to / min.
상기 방법으로 1st-1st층, 1st-2nd층, 1st-3rd층, 1st-4th층과 1st-5th층을 포함한 첫 번째 층은 조성비 변화층 형태로 제조된다. 조성비 변화층의 형성이 시작되는 시점으로부터 60분이 경과한 후 조성비 고정층은 아신을 포함한 수소가스, 포스핀을 포함한 수소가스 그리고 디에틸테루리움을 포함한 수소가스의 흐름율이 각각 282/min, 89.6/min 및 11.2/min으로 유지되면서 60분동안 형성되어진다.By the above method, the first layer including the 1st-1st layer, the 1st-2nd layer, the 1st-3rd layer, the 1st-4th layer, and the 1st-5th layer is manufactured in the form of a composition ratio change layer. After 60 minutes have elapsed since the formation of the composition ratio change layer, the composition ratio fixed layer has a flow rate of hydrogen gas containing acine, hydrogen gas containing phosphine, and hydrogen gas containing diethyl teruririum, respectively. / min, 89.6 / min and 11.2 It stays at / min for 60 minutes.
그 후에 반응기의 온도가 낮아져 에피택셜 웨이퍼의 제조가 완료되게 된다.The temperature of the reactor is then lowered to complete the manufacture of the epitaxial wafer.
얻어진 에피택셜 다층 막의 여러 가지 물리적 성질은 측정되고 분석되고, 그 결과들이 아래의 표 4에 나타나 있다.The various physical properties of the epitaxial multilayer films obtained are measured and analyzed and the results are shown in Table 4 below.
제5도는 상기 실시예 3의 조성비의 단면 구성도를 나타낸다.5 is a sectional configuration diagram of the composition ratio of the third embodiment.
적색 발광다이오드는 상기 실시예 3에 의하여 얻어진 에피택셜막을 갖는 에피택셜 웨이퍼를 사용하여 제조되며 다이오드의 발광성(빛 출력)은 측정된다.A red light emitting diode is manufactured using an epitaxial wafer having an epitaxial film obtained in Example 3 above, and the luminescence (light output) of the diode is measured.
더 상세히 에피택셜 웨이퍼는 720의 온도에서 불순물의 열 확산 시키기 위해 P형 불순물로서 25㎎의 ZnAs2와 함께 고순도의 퀄츠앰플 내에 진공 밀봉된다. 상기 결과로 생기는 pn 접합의 깊이는 표면으로부터 3.8이다.In more detail, the epitaxial wafer is 720 In order to thermally diffuse the impurities at a temperature of 25 mg, ZnAs 2 as a P-type impurity was vacuum-sealed in a high purity quartz ampule. The resulting depth of pn junction is 3.8 from the surface to be.
위에서 설명된 바와 같이 얻어진 에피택셜 웨이퍼는 적색 발광다이오드 칩을 제조하는 소자 제작 라인 상에서 뒷면(기판)폴리싱 공정, 전극형성 공정, 와이어본딩 공정 등과 같은 일련의 공정들을 받은 후, 발광다이오드 칩(칩 크기와 pn 접합 크기는 500×500이다)은 상기 칩이 에폭시수지 코팅되지 않은 상태에서 발광성(빛 방출)을 측정하기 위해 20A/㎠ 전류밀도의 직류전류를 공급받게 되어 최대 파장은 660㎚±2㎚이며, 발광성은 1390-1520 Ft·L 이며, 평균적으로 1480 Ft·L 이다.The epitaxial wafer obtained as described above is subjected to a series of processes such as backside (substrate) polishing process, electrode formation process, wire bonding process, etc. on the device fabrication line for manufacturing the red light emitting diode chip, and then the light emitting diode chip (chip size). Pn junction size is 500 × 500 In order to measure the luminescence (light emission) in the state where the chip is not coated with epoxy resin, a maximum current of 20 A / cm 2 is applied at a DC current of 660 nm ± 2 nm and the luminescence is 1390-1520 Ft. L, on average 1480 FtL.
[실시예 4]Example 4
에피택셜 웨이퍼는 1st-5th층을 위한 성장시간이 20분임을 제외하고 상기 실시예 3과 같은 방식으로 제조되고 물리적인 성질은 실시예 3과 같은 방법에 의하여 측정되고 분석되어지며, 그 결과는 아래의 표 5에 나타나 있다.The epitaxial wafer is manufactured in the same manner as in Example 3 except that the growth time for the 1st-5th layer is 20 minutes and the physical properties are measured and analyzed by the same method as in Example 3, and the results are shown below. Is shown in Table 5.
제6도는 본 실시예 4의 조성비의 단면구조를 나타내고 있다.6 shows a cross-sectional structure of the composition ratio of the fourth embodiment.
다이오드 칩은 실시예 3과 같은 방식으로 제조되고 칩의 발광성은 실시예 3과 같은 상태에서 측정된다. 따라서 최대파장은 660㎚±2㎚이고 발광성은 1410-1500 Ft·L 이며, 평균적으로 1460 Ft·L 이다.The diode chip is manufactured in the same manner as in Example 3 and the luminescence of the chip is measured in the same state as in Example 3. Therefore, the maximum wavelength is 660 nm ± 2 nm, the luminescence is 1410-1500 Ft · L, and on average 1460 Ft · L.
[비교예 2]Comparative Example 2
50의 직경과 350의 두께를 갖는 디스크 형태의 GaAs 단결정 기판이 단결정 기판으로써 사용된다. 기판의 표면은 밀러 폴리싱되고 (001)면으로부터 (110) 방향으로 2.0기울어져 있다.50 Diameter of 350 A disc-shaped GaAs single crystal substrate having a thickness of is used as the single crystal substrate. The surface of the substrate is mirror polished and is 2.0 in the (110) direction from the (001) plane. It is tilted.
GaAs 단결정 기판 속으로 실리콘이 도우프 된다. 기판에서의 n형 캐리어 밀도는 7.0×1017 -3이다.Silicon is doped into the GaAs single crystal substrate. N-type carrier density on the substrate is 7.0 × 10 17 -3 .
단결정 기판은 70의 내부 직경과 1000의 길이를 갖는 수평퀄츠 에피택셜 반응기 내에 배치된 후 금속 갈륨을 포함하는 퀄츠 보우트는 반응기 내에 배치된다.70 single crystal substrate Inner diameter of 1000 A quarts boat comprising metal gallium is placed in the reactor after it is placed in a horizontal quarts epitaxial reactor having a length of.
아르곤은 공기를 대체하기 위해 에피택셜 반응기 내에 유입된다. 그로부터 아르곤의 공급은 중지되고 고순도 수소가스는 2800/min의 흐름율로 리액터에 받아들여지는 동안 반응기는 가열되어진다.Argon is introduced into the epitaxial reactor to replace air. From that time, argon supply ceased and high purity hydrogen gas The reactor is heated while being taken into the reactor at a flow rate of / min.
갈륨을 포함 퀄츠 보우트가 배치된 영역의 온도와 기판이 배치된 영역에서의 온도는 각각 830와 750에 이른 후, 그 온도가 유지된 채 염화수소가스는 GaAs 단결정 기판의 표면을 식각하기 위해 Ga이 포함된 퀄츠 보우트의 하류면으로부터 2분 동안 90/min의 흐름율로 반응기에 공급되어 진다.The temperature in the region where the gallium containing gallium is placed and the temperature in the region where the substrate is placed are 830 With 750 After reaching this temperature, the hydrogen chloride gas was kept 90 minutes from the downstream side of the GaAs-containing quartz boat to etch the surface of the GaAs single crystal substrate. It is fed to the reactor at a flow rate of / min.
염화수소가스의 공급이 중지된 후, 디에틸테루리움 부피 단위로 10ppm을 포함하는 수소가스는 10/min의 흐름율로 반응기에 불어넣어진다. 그 후에 염화수소가스는 퀄츠 보우트의 갈륨의 표면과 접촉하기 위해 20.2/min의 흐름율로 반응기 속에 불어넣어지며 아신(AsH3)과 포스핀(PH3)은 다음과 같이 조성비 변화층을 형성하기 위해 반응기에 공급되어진다. 부피단위로 10% 아신을 포함하는 수소가스는 376/min의 유동율로 리액터에 공급되어지고 유동율은 62분내에 282/min으로 점차 감소된다. 동시에 부피 단위로 10% 포스핀이 포함된 수소가스는 0/min이 유동율로 공급되고 유동율은 60분내에 89.6/min으로 점차 증가된다.After the supply of hydrogen chloride gas was stopped, the hydrogen gas containing 10 ppm in diethylterium volume unit was 10 It is blown into the reactor at a flow rate of / min. The hydrogen chloride gas was then brought into contact with the surface of gallium in the quartz boat to It is blown into the reactor at a flow rate of / min and acin (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) are fed to the reactor to form a composition ratio changing layer as follows. Hydrogen gas containing 10% acine in volume is 376 the reactor is supplied at a flow rate of / min and the flow rate is 282 in 62 minutes. gradually decreases to / min. At the same time, hydrogen gas containing 10% phosphine by volume is 0 / min is supplied at the flow rate and the flow rate is 89.6 within 60 minutes. It is gradually increased to / min.
조성비 변화층의 형성이 시작되는 시점에서부터 60분이 경과된 후 조성비 고정층은 아신을 포함한 수소가스, 포스핀을 포함한 수소가스 및 디에틸 테루리움을 포함한 수소가스의 유동율은 각각 282/min, 89.6/min 그리고 11.2/min으로 유지한 채 60분 동안 형성되어진다. 그 후에 리액터의 온도는 에피택셜 웨이퍼의 제조를 완료하기 위하여 낮아지게 된다. 얻어진 에피택셜 다층 막의 여러 가지 물리적 성질이 측정되고 분석되어진다. 상기 결과는 아래의 표 6에 나타나 있다.After 60 minutes have elapsed since the formation of the composition ratio change layer, the composition ratio fixed layer has a flow rate of hydrogen gas containing acine, hydrogen gas containing phosphine, and hydrogen gas containing diethyl terurium, respectively. / min, 89.6 / min and 11.2 It is formed for 60 minutes while being kept at / min. The reactor temperature is then lowered to complete the manufacture of the epitaxial wafer. Various physical properties of the epitaxial multilayer films obtained are measured and analyzed. The results are shown in Table 6 below.
표 6에서 *(4)와 *(5)는 기판과 에피택셜층 사이의 계면으로부터 각각 10와 20위치에서 측정된 값을 나타낸다.In Table 6, * (4) and * (5) are each 10 from the interface between the substrate and the epitaxial layer. And 20 Indicates the value measured at the location.
표 6에서 분명한 것처럼 첫 번째 층인 조성비 변화층 내의 조성비 변화율은 0.02(당 조성비)보다 작다.As is clear from Table 6, the rate of change of the composition ratio in the first layer, the composition ratio change layer, was 0.02 ( Sugar composition ratio).
제7도는 본 비교예 2의 조성비의 단면구조를 보여준다.7 shows a cross-sectional structure of the composition ratio of Comparative Example 2.
적색 발광다이오드는 에피택셜 웨이퍼가 비교 예에 의해 얻어진 에피택셜 막을 사용하여 제조되어지고 다이오드의 발광성(빛 방출)이 측정되어 진다.A red light emitting diode is produced using an epitaxial film in which an epitaxial wafer is obtained by a comparative example and the luminescence (light emission) of the diode is measured.
보다 정확히 에피택셜 웨이퍼는 720의 온도에서 불순물을 열 확산하기 위해 P형 불순물로서 25㎎의 ZnAs2와 함께 고순도의 퀄츠 앰플 내에 진공 밀봉되어진다.More precisely, epitaxial wafers are 720 In order to thermally diffuse the impurities at a temperature of 25 ° C., they were vacuum sealed in a high-purity quartz ampoule with 25 mg of ZnAs 2 as a P-type impurity.
상기 결과의 pn 접합의 깊이는 표면으로부터 3.9이다.The depth of the resulting pn junction is 3.9 from the surface. to be.
상기 설명한 바와 같이 얻어진 에피택셜 웨이퍼는 적색 발광다이오드 칩을 만드는 소자 제작 라인에서 일련의 공정측 뒷면(기판) 폴리싱 공정, 전극형성공정, 와이어본딩 공정 등을 받은 후, 발광다이오드 칩(칩 크기와 pn 접합 크기 모두 500×500)은 상기 칩이 에폭시수지 코팅안 된 상태에서 발광성(빛 방출)을 측정하기 위하여 전류밀도가 20A/㎠ 인 직류전류를 공급받는다. 따라서 최대 파장은 660㎚±2㎚이고, 발광성은 1050-1160 Ft·L 이고, 평균적으로 1090 Ft·L이다.The epitaxial wafers obtained as described above are subjected to a series of process side backside (substrate) polishing processes, electrode formation processes, wire bonding processes, etc. in a device fabrication line for making a red light emitting diode chip, and then a light emitting diode chip (chip size and pn). Junction Size All 500 × 500 ) Is supplied with a direct current having a current density of 20 A / cm 2 to measure luminescence (light emission) in the state where the chip is not coated with epoxy resin. Therefore, the maximum wavelength is 660 nm ± 2 nm, the luminescence is 1050-1160 Ft · L, and on average 1090 Ft · L.
본 발명에 의하면 조성비 변화층은 조성비 고정층과 조성비 급변화층이 서로 교대로 구성되어 있어 GaAs 또는 GaP 기판과의 격자 부정합으로 인한 디스로케이션의 발생이 조성비 변화층에서 억제될 수 있게 된다. 따라서, 디스로케이션과 다른 결정 결함을 최소로 가지며 결정질이 우수한 GaAs1-xPx층은 발광층으로서 얻을 수 있게 되고, 본 발명에 따른 에피택셜 웨이퍼를 사용함으로써 고발광다이오드를 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, in the composition ratio changing layer, the composition ratio fixed layer and the composition ratio sudden change layer are alternately formed, so that the occurrence of dislocation due to lattice mismatch with the GaAs or GaP substrate can be suppressed in the composition ratio changing layer. Therefore, a GaAs 1- xPx layer having minimal crystallization and other crystal defects and excellent crystallinity can be obtained as a light emitting layer, and a high light emitting diode can be obtained by using an epitaxial wafer according to the present invention.
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