JP2599088B2 - ＧａＰ赤色発光素子基板及びその製造方法 - Google Patents

ＧａＰ赤色発光素子基板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＰ系発光素子基板
の製造方法に関し、更に詳しくは、赤色発光するＧａＰ
発光素子を製造するのに用いるＧａＰ単結晶基板上に複
数のＧａＰ層が積層された基板（以下、「ＧａＰ赤色発
光素子基板」と言う。）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】発光ダイオード等の発光素子は、通
常、半導体基板上に複数の半導体層を積層してｐｎ接合
を有する多層半導体素子基板を製造し、これを素子化す
ることにより得られる。このうちＧａＰ赤色発光素子
は、液相エピタキシャル成長法にて、ｎ型ＧａＰ単結晶
基板上にｎ型及びｐ型ＧａＰ層を各々一層以上順次形成
してなるＧａＰ赤色発光素子基板より得ることができ
る。
【０００３】ＧａＰは間接遷移型のバンド構造を持って
おり、ｐｎ接合を形成してもそのままでは赤色発光しな
いので、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）をｐ型ＧａＰ層に
ドープし、発光中心となるＺｎ−Ｏ対をｐ型ＧａＰ層内
に形成する。このＧａＰ赤色発光素子基板から製造した
ＧａＰ赤色発光素子のピーク波長は７００ｎｍ前後であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＧａＰ
赤色発光素子基板のｐ型ＧａＰ層にはＺｎとＯがドープ
されており、高輝度の発光素子を得るにはＺｎ−Ｏ対の
濃度を高くすればよいが、そのためには多量のＯをドー
プする必要がある。しかし、多量のＯをドープすると、
液相エピタキシャル成長法で製造された発光素子基板の
ｐ型ＧａＰ層表面に酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）の析出物
が多数発生し、面不良率が増加するという問題があっ
た。
【０００５】そこで本発明は、高輝度のＧａＰ赤色発光
素子を製造することができる、多量の酸素がドープさ
れ、且つＧａ2Ｏ3析出物の発生の極めて少ないＧａＰ赤
色発光素子基板及びその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００６】上記の課題を解決するために、本発明は、
特許請求の範囲の請求項１に記載したように、ｎ型Ｇａ
Ｐ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ層と、Ｚｎ及びＯをドー
プしたｐ型ＧａＰ層とを、液相エピタキシャル成長法に
て順次積層し、ＧａＰ赤色発光素子基板を製造する方法
において、前記ｐ型ＧａＰ層の成長の際に、０．３５重
量％以上のＧａ２Ｏ３を含有する液相エピタキシャル成
長用Ｇａ溶液を、前記ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に前記ｎ
型ＧａＰ層を成長して得たｎ型多層ＧａＰ基板上に配置
し、該液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を降温して前
記ｐ型ＧａＰ層を成長し、９８０℃以上の所定温度まで
降温した時に前記液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液中
の含有酸素の濃度を低減化する処理を行い、該処理によ
り得られた低濃度に酸素を含有する液相エピタキシャル
成長用Ｇａ溶液を引き続き降温し、前記ｐ型ＧａＰ層の
成長を続行するようにした。
【０００７】前記含有酸素の濃度を低減化する処理は、
減圧下または水素気流中等で熱処理を行うようにする。
【０００８】また、この処理を行いながら前記液相エピ
タキシャル成長用Ｇａ溶液を引き続き降温し、前記ｐ型
ＧａＰ層の成長を続行するようにしてもよい。
【０００９】また、前記含有酸素の濃度を低減化する処
理により含有酸素の濃度をＧａ ２ Ｏ ３ 換算濃度で０．２
重量％以下にするのが望ましい。
【００１０】さらに具体的に示せば、ｐ型ＧａＰ層の成
長の途中で９８０℃に降温到達しない時点、例えば成長
開始温度（降温開始温度と同じ）が１０５０℃前後の場
合、１０００℃近傍の温度で、減圧下または水素
（Ｈ ２ ）気流中等で熱処理をして前記液相エピタキシャ
ル成長用Ｇａ溶液中の含有酸素濃度を「前記Ｇａ ２ Ｏ析
出物の発生が極めて少ない」濃度以下（Ｇａ ２ Ｏ ３ 換算
濃度で０．２重量％以下）に減じ、しかる後、再度ｐ型
ＧａＰ層の成長を続行してｐ型ＧａＰ層の厚を所定の厚
さ（約６０μｍ）にするものである。
【００１１】また本発明は、特許請求の範囲の請求項５
に記載したように、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型Ｇ
ａＰ層と、Ｚｎ及びＯをドープしたｐ型ＧａＰ層とを、
液相エピタキシャル成長法にて順次積層し、ＧａＰ赤色
発光素子基板を製造する方法において、前記ｐ型ＧａＰ
層の成長の際に、０．３５重量％以上のＧａ ２ Ｏ ３ を含
有する液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液（以下、「第
１Ｇａ溶液」と言う。）を、前記ｎ型ＧａＰ単結晶基板
上に前記ｎ型ＧａＰ層を成長して得たｎ型多層ＧａＰ基
板上に配置し、該第１Ｇａ溶液を降温して高酸素濃度の
ｐ型ＧａＰ層を成長し、９８０℃以上の所定温度まで降
温した時に、前記ｎ型多層ＧａＰ基板上に前記ｐ型Ｇａ
Ｐ層を成長して得た基体から前記第１Ｇａ溶液を切り離
し、次いで低濃度に酸素を含有する液相エピタキシャル
成長用Ｇａ溶液（以下、「第２Ｇａ溶液」と言う。）を
前記基体上に配置し、該第２Ｇａ溶液を降温して低酸素
濃度のｐ型ＧａＰ層を成長するようにした。
【００１２】前記第２Ｇａ溶液は０．２重量％以下のＧ
ａ ２ Ｏ ３ を含有するか又はＧａ ２ Ｏ ３ を全く含有しない
のが望ましい。
【００１３】さらに具体的に示せば、まず、ｐ型ＧａＰ
層成長用Ｇａ溶液として、０．３５重量％以上（例えば
０．４重量％）の高濃度にＧａ ２ Ｏ ３ を含有する第１Ｇ
ａＰ溶液と、低濃度（例えば０．２重量％）のＧａ ２ Ｏ
３ を含有する第２Ｇａ溶液を準備する。そして、前記第
１Ｇａ溶液を用いて高酸素濃度のｐ型ＧａＰ層を成長さ
せ、９８０℃以上の温度で成長を終了する。次いで、成
長用溶液を第２Ｇａ溶液に交換し、該第２Ｇａ溶液を用
いて低酸素濃度のｐ型ＧａＰ層を成長させてｐ型ＧａＰ
層を形成するようにした。
【００１４】ここで、前記「高酸素濃度」とは高輝度化
が可能な酸素濃度を意味し、前記「低酸素濃度」とはｐ
型ＧａＰ層にＧａ ２ Ｏ ３ 析出物の発生が極めて少ない酸
素濃度を意味する。
【００１５】また本発明は、特許請求の範囲の請求項７
に記載したように、ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型Ｇ
ａＰ層と、Ｚｎ及びＯをドープしたｐ型ＧａＰ層とを液
相エピタキシャル成長法により順次積層してなるＧａＰ
赤色発光素子基板において、前記ｐ型ＧａＰ層を高濃度
にＯをドープした第１ｐ型ＧａＰ層と低濃度にＯをドー
プした第２ｐ型ＧａＰ層とから構成し、前記第１ｐ型Ｇ
ａＰ層を０．３５重量％以上のＧａ２Ｏ３を含有する液
相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を用いて成長し、前記
第２ｐ型ＧａＰ層を０．２重量％以下のＧａ２Ｏ３を含
有する液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を用いて成長
する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の製造方法により
得られるＧａＰ赤色発光素子基板の概略断面構造図を示
す。このＧａＰ赤色発光素子基板は、ｎ型ＧａＰ単結晶
基板１上に、ｎ型ＧａＰ層２及びｐ型ＧａＰ層３が順次
形成されている。ｎ型及びｐ型となるドーパントは、各
々例えば硫黄（Ｓ）及びＺｎである。また、ｐ型ＧａＰ
層３にはＺｎとともに酸素（Ｏ）がドープされている。
【００１７】次に、上記ＧａＰ赤色発光素子基板の製造
方法の一例を以下に示す。 （実施例１）この方法は、特許請求の範囲の請求項１に
記載された発明に対応するものである。まず、例えば液
体封止チョクラルスキ法（ＬＥＣ法）により育成された
ｎ型単結晶をウエーハ加工してｎ型ＧａＰ単結晶基板１
を製造する。このｎ型ＧａＰ単結晶基板１の上に、各Ｇ
ａＰ層を液相エピタキシャル成長法により形成させる。
すなわち、液相エピタキシャル成長法でｎ型ＧａＰ層２
を形成した後、図２に示す成長プログラムでｐ型ＧａＰ
層３を成長させる。
【００１８】図２において、まず、ｐ型ＧａＰ層３の成
長開始温度となる温度Ｔ1（例えば１０５０℃）で、Ｚ
ｎ、Ｇａ2Ｏ3及びＧａＰ多結晶を溶解したＧａ溶液（１
０５０℃におけるＧａＰの飽和Ｇａ溶液）を、前記ｎ型
ＧａＰ単結晶基板１上にｎ型ＧａＰ層２を形成してなる
基板（以下、「ｎ型多層ＧａＰ基板」と言う。）上に配
置する。次に、温度をＴ1（成長開始温度、図２におけ
る点Ａ）からＴ2（成長終了温度、図２における点Ｂ）
まで降温し、前記Ｇａ溶液中のＧａＰを前記ｎ型多層Ｇ
ａＰ基板上に析出させてｐ型ＧａＰ層３を成長させた
後、この温度Ｔ2において前記Ｇａ溶液を基板から切り
離す。このようにしてＺｎ及びＯがドープされたｐ型Ｇ
ａＰ層３が形成される。この後、５０℃まで冷却して基
板を取り出す。
【００１９】上記のようにして、ｎ型ＧａＰ単結晶基板
１上にｎ型ＧａＰ層２及びｐ型ＧａＰ層３が順次積層さ
れたＧａＰ赤色発光素子基板が製造される。この発光素
子基板のｎ型ＧａＰ単結晶基板側にｎ電極、ｐ型ＧａＰ
層側にｐ電極を各々形成し、ダイシング後、その半導体
チップを支持体に固着し、ワイヤボンディング後、樹脂
封止することにより赤色発光する発光素子が得られる。
【００２０】次に、具体的な実験例により本実施例の効
果を確認した。 （実験例１）液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液に添加
したＧａ2Ｏ3の濃度を０．１０〜０．４５重量％、成長
開始温度Ｔ1を１０５０℃、成長終了温度Ｔ2を９６０℃
としてｐ型ＧａＰ層３を成長し、ＧａＰ赤色発光素子基
板を製造した。
【００２１】図３は、ｐ型ＧａＰ層３の成長に用いたＧ
ａ溶液中のＧａ2Ｏ3の濃度（重量％）と前記発光素子の
輝度（相対輝度）の平均値との関係を示す。図から、Ｇ
ａ2Ｏ3濃度が高くなるにつれて輝度が高くなり、相対輝
度が４５以上の高輝度発光素子を得るには、ｐ型ＧａＰ
層３の成長に用いるＧａ溶液中のＧａ2Ｏ3濃度を０．３
５％以上とする必要があることが分る。
【００２２】しかし、Ｇａ2Ｏ3濃度が０．３５重量％以
上になると、ｐ型ＧａＰ層３にＧａ 2Ｏ3析出物が多数発
生し、図４に示すようにＧａ2Ｏ3析出物起因の面不良率
が急増する。ここでＧａ2Ｏ3析出物起因の面不良率
（％）は、 で算出した。また、Ｇａ2Ｏ3析出物起因の不良発光素子
基板とはＧａ2Ｏ3析出物の個数＞１０個／ｃｍ2である
基板を言う。
【００２３】（実験例２）液相エピタキシャル成長用Ｇ
ａ溶液中のＧａ2Ｏ3の濃度を０．４０重量％、成長開始
温度Ｔ1を１０５０℃、成長終了温度Ｔ2を９４０〜１０
００℃としてｐ型ＧａＰ層３を成長し、ＧａＰ赤色発光
素子基板を製造した。
【００２４】図５は、ｐ型ＧａＰ層３の成長終了温度Ｔ
2（図２参照）とＧａ2Ｏ3析出物起因の面不良率（実験
例１と同一方法で算出）との関係を示す。図から、ｐ型
ＧａＰ層３の成長終了温度Ｔ2を９８０℃以上にすれ
ば、Ｇａ2Ｏ3析出物起因の面不良率はほぼゼロ％に抑え
ることができることが分る。
【００２５】従って、ｐ型ＧａＰ層３の成長終了温度Ｔ
2を９８０℃以上にすることにより、Ｇａ溶液中にＧａ2
Ｏ3を０．３５重量％以上と多量に含有（高輝度化の必
須条件）していても、ｐ型ＧａＰ層３に析出するＧａ2
Ｏ3析出物の極めて少ない、面状態の良好なＧａＰ赤色
発光素子基板を高収率で製造することができる。因み
に、本実験例の方法で製造したＧａＰ赤色発光素子基板
を素子化して得たＧａＰ赤色発光素子の輝度（相対輝
度）の平均値は約４５と高輝度であった。これは、実験
例１の結果と良く一致した。
【００２６】次に、ｐ型ＧａＰ層３の成長工程の一部が
異なる以外は実施例１のＧａＰ赤色発光素子基板の製造
方法と同じ実施例２及び実施例３について説明する。こ
れらの実施例は各々特許請求の範囲の請求項３及び請求
項７に記載された発明に対応し、高輝度化の必須条件で
ある高濃度（０．３５重量％以上）にＧａ2Ｏ3を含有す
るＧａ溶液を用いてｐ型ＧａＰ層を形成する際におい
て、その高濃度Ｇａ2Ｏ3含有Ｇａ溶液を用いた成長の終
了温度を９８０℃以上にする点で実施例１と共通思想を
有するものである。
【００２７】（実施例２）図６に示す成長プログラム
で、図７に示すように高濃度に酸素がドープされたｐ型
ＧａＰ層３ａと低濃度に酸素がドープされたｐ型ＧａＰ
層３ｂを順次成長させ、総厚さが約６０μｍのｐ型Ｇａ
Ｐ層３を形成した。まず、温度１０４０℃（成長開始温
度Ｔ1）でＧａ2Ｏ3を０．４０重量％含有するｐ型Ｇａ
Ｐ層成長用Ｇａ溶液を前記ｎ型多層ＧａＰ基板上に配置
する。次に、この成長開始温度Ｔ1（図の点Ａ）から１
０００℃（Ｔ2）まで降温し、高濃度に酸素がドープさ
れたｐ型ＧａＰ層３ａを形成する。
【００２８】次に、この温度Ｔ2で、減圧下または水素
気流中等で１時間以上熱処理（低酸素濃度化熱処理）を
行い、前記Ｇａ溶液中の酸素濃度を「ｐ型ＧａＰ層での
Ｇａ 2Ｏ3析出物の発生が極めて少ない」低濃度（Ｇａ2
Ｏ3換算濃度で０．２重量％以下）に減じ、しかる後、
再度、成長終了温度Ｔ3（８５０〜９００℃、図の点
Ｂ）まで降温し、低濃度に酸素がドープされたｐ型Ｇａ
Ｐ層３ｂを成長させ、ｐ型ＧａＰ層３の総厚さを所定の
厚さである約６０μｍにした。以後の工程は実施例１と
同じである。なお、前記Ｇａ溶液の低酸素濃度化熱処理
は、ｐ型ＧａＰ層３ｂの成長の進行とともに行ってもよ
い。
【００２９】この方法で製造されたＧａＰ赤色発光素子
基板を素子化して得たＧａＰ赤色発光素子の輝度（相対
輝度）の平均値は約４６と高輝度であり、Ｇａ2Ｏ3析出
物起因による面不良率（実施例１と同一方法で算出）は
１％未満であった。
【００３０】（実施例３）本実施例は、ｐ型ＧａＰ層成
長用Ｇａ溶液として、高濃度にＧａ2Ｏ3を含有（例えば
０．４重量％）するＧａ溶液（以下、「第１Ｇａ溶液」
と言う。）と、低濃度にＧａ2Ｏ3を含有（０．２重量％
以下）または全く含有しないＧａ溶液（以下、「第２Ｇ
ａ溶液」と言う。）を用いて、図７に示すように高濃度
に酸素がドープされたｐ型ＧａＰ層３ａと低濃度に酸素
がドープされたｐ型ＧａＰ層３ｂとを順次成長させ、総
厚さが約６０μｍのｐ型ＧａＰ層３を形成するものであ
る。
【００３１】まず、第１Ｇａ溶液を用いて、１０４０℃
（ｐ型ＧａＰ層の成長開始温度Ｔ1、図６の点Ａに相
当）から１０００℃（実施例２のＴ2に相当）まで降温
し、高濃度に酸素をドープしたｐ型ＧａＰ層３ａを成長
させる。次いで、この温度（１０００℃）でｎ型多層Ｇ
ａＰ基板上に前記ｐ型ＧａＰ層３ａを成長して得た基体
から前記第１Ｇａ溶液を切り離し、該基体上に第２Ｇａ
溶液を配置し、１０００℃から８５０〜９００℃（ｐ型
ＧａＰ層の成長終了温度Ｔ3、図６のＢ点に相当）まで
降温し、低濃度に酸素をドープしたｐ型ＧａＰ層３ｂを
成長させ、ｐ型ＧａＰ層３の総厚さを所定の厚さ約６０
μｍにした。以後の工程は実施例２（図６参照）と同じ
にした。
【００３２】上記方法で製造されたＧａＰ赤色発光素子
基板を素子化して得たＧａＰ赤色発光素子も、輝度（相
対輝度）の平均値は約４５、Ｇａ2Ｏ3析出物起因による
面不良率１％は未満と高成績であった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
量の酸素がドープされ、且つＧａ2Ｏ3析出物の発生の極
めて少ないＧａＰ赤色発光素子基板を得ることができ、
この基板から高輝度のＧａＰ赤色発光素子を製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の製造方法により得られるＧａ
Ｐ赤色発光素子基板の概略断面構造図である。
【図２】本発明の第１の実施例の方法においてｐ型Ｇａ
Ｐ層３を成長させる際の成長プログラムを示す図であ
る。
【図３】ｐ型ＧａＰ層３の成長に用いたＧａ溶液中のＧ
ａ2Ｏ3の濃度と発光素子の相対輝度の平均値との関係を
示す図である。
【図４】ｐ型ＧａＰ層３の成長に用いたＧａ溶液中のＧ
ａ2Ｏ3の濃度とＧａ2Ｏ3析出物起因の面不良率との関係
を示す図である。
【図５】ｐ型ＧａＰ層３の成長終了温度Ｔ2とＧａ2Ｏ3
析出物起因の面不良率との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例の方法においてｐ型Ｇａ
Ｐ層３を成長させる際の成長プログラムを示す図であ
る。
【図７】本発明のＧａＰ赤色発光素子基板の一実施例を
示す概略断面構造図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＰ単結晶基板 ２ ｎ型ＧａＰ層 ３，３ａ，３ｂ ｐ型ＧａＰ層
フロントページの続き (72)発明者 松本 秀利 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 半導体株式会社 磯部工場内 (56)参考文献 特開 昭50−51080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−23085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−19382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−115271（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ
    層と、Ｚｎ及びＯをドープしたｐ型ＧａＰ層とを、液相
    エピタキシャル成長法にて順次積層し、ＧａＰ赤色発光
    素子基板を製造する方法において、前記ｐ型ＧａＰ層の
    成長の際に、０．３５重量％以上のＧａ２Ｏ３を含有す
    る液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を、前記ｎ型Ｇａ
    Ｐ単結晶基板上に前記ｎ型ＧａＰ層を成長して得たｎ型
    多層ＧａＰ基板上に配置し、該液相エピタキシャル成長
    用Ｇａ溶液を降温して前記ｐ型ＧａＰ層を成長し、９８
    ０℃以上の所定温度まで降温した時に前記液相エピタキ
    シャル成長用Ｇａ溶液中の含有酸素の濃度を低減化する
    処理を行い、該処理により得られた低濃度に酸素を含有
    する液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を引き続き降温
    し、前記ｐ型ＧａＰ層の成長を続行することを特徴とす
    るＧａＰ赤色発光素子基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記含有酸素の濃度を低減化する処理
    は、減圧下または水素気流中等で熱処理を行うものであ
    る請求項１に記載のＧａＰ赤色発光素子基板の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 前記含有酸素の濃度を低減化する処理を
    行いながら前記液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を引
    き続き降温し、前記ｐ型ＧａＰ層の成長を続行するもの
    である請求項１または請求項２に記載のＧａＰ赤色発光
    素子基板の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記含有酸素の濃度を低減化する処理に
    より含有酸素の濃度をＧａ ２ Ｏ ３ 換算濃度で０．２重量
    ％以下にするものである請求項１ないし請求項３のいず
    れか１項に記載のＧａＰ赤色発光素子基板の製造方法。
  5. 【請求項５】 ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ
    層と、Ｚｎ及びＯをドープしたｐ型ＧａＰ層とを、液相
    エピタキシャル成長法にて順次積層し、ＧａＰ赤色発光
    素子基板を製造する方法において、前記ｐ型ＧａＰ層の
    成長の際に、０．３５重量％以上のＧａ ２ Ｏ ３ を含有す
    る液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液（以下、「第１Ｇ
    ａ溶液」と言う。）を、前記ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に
    前記ｎ型ＧａＰ層を成長して得たｎ型多層ＧａＰ基板上
    に配置し、該第１Ｇａ溶液を降温して高酸素濃度のｐ型
    ＧａＰ層を成長し、９８０℃以上の所定温度まで降温し
    た時に、前記ｎ型多層ＧａＰ基板上に前記ｐ型ＧａＰ層
    を成長して得た基体から前記第１Ｇａ溶液を切り離し、
    次いで低濃度に酸素を含有する液相エピタキシャル成長
    用Ｇａ溶液（以下、「第２Ｇａ溶液」と言う。）を前記
    基体上に配置し、該第２Ｇａ溶液を降温して低酸素濃度
    のｐ型ＧａＰ層を成長することを特徴とするＧａＰ赤色
    発光素子基板の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記第２Ｇａ溶液は０．２重量％以下の
    Ｇａ ２ Ｏ ３ を含有するか又はＧａ ２ Ｏ ３ を全く含有しな
    いものである請求項５に記載のＧａＰ赤色発光素子基板
    の製造方法。
  7. 【請求項７】 ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、ｎ型ＧａＰ
    層と、Ｚｎ及びＯをドープしたｐ型ＧａＰ層とを液相エ
    ピタキシャル成長法により順次積層してなるＧａＰ赤色
    発光素子基板において、前記ｐ型ＧａＰ層は、高濃度に
    Ｏをドープした第１ｐ型ＧａＰ層と低濃度にＯをドープ
    した第２ｐ型ＧａＰ層とからなり、前記第１ｐ型ＧａＰ
    層は０．３５重量％以上のＧａ ２ Ｏ ３ を含有する液相エ
    ピタキシャル成長用Ｇａ溶液を用いて成長したものであ
    り、前記第２ｐ型ＧａＰ層は０．２重量％以下のＧａ ２
    Ｏ ３ を含有する液相エピタキシャル成長用Ｇａ溶液を用
    いて成長したものであることを特徴とするＧａＰ赤色発
    光素子基板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3683811A1 (en) 2019-01-18 2020-07-22 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3163217B2 (ja) * 1994-05-31 2001-05-08 シャープ株式会社 発光ダイオード及びその製造方法
TW344100B (en) * 1996-05-31 1998-11-01 Toshiba Co Ltd Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus
WO1999038218A1 (fr) * 1998-01-21 1999-07-29 Rohm Co., Ltd. Element luminescent a semiconducteur et procede de fabrication

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4017880A (en) * 1973-02-12 1977-04-12 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Red light emitting gallium phosphide device
JPS5019382A (ja) * 1973-06-21 1975-02-28
JPS5438600B2 (ja) * 1973-09-06 1979-11-21
CA1019827A (en) * 1973-10-26 1977-10-25 Tatsuro Beppu Method of manufacturing a gallium phosphide light-emitting device
JPS55103779A (en) * 1979-02-02 1980-08-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of light-emitting diode
JPS6013317B2 (ja) * 1979-03-19 1985-04-06 松下電器産業株式会社 発光ダイオ−ドの製造方法
JPS5694678A (en) * 1979-12-27 1981-07-31 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of lightemitting diode
DD151386B1 (de) * 1980-06-11 1992-11-26 Gottbehuet Andreas Dipl Phys Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen
JPS60115271A (ja) * 1983-11-28 1985-06-21 Showa Denko Kk リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法
JPS60236220A (ja) * 1984-05-10 1985-11-25 Toshiba Corp 液相エピタキシヤル成長法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3683811A1 (en) 2019-01-18 2020-07-22 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component
US11688541B2 (en) 2019-01-18 2023-06-27 Det International Holding Limited Integrated magnetic component
EP4607548A2 (en) 2019-01-18 2025-08-27 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component

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EP0620601A3 (en) 1995-04-19

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