JPH0361639B2 - - Google Patents
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- JPH0361639B2 JPH0361639B2 JP25384087A JP25384087A JPH0361639B2 JP H0361639 B2 JPH0361639 B2 JP H0361639B2 JP 25384087 A JP25384087 A JP 25384087A JP 25384087 A JP25384087 A JP 25384087A JP H0361639 B2 JPH0361639 B2 JP H0361639B2
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- layer
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基板上にGaAlAs半導体結晶を形成
させるエピタキシヤル成長法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an epitaxial growth method for forming GaAlAs semiconductor crystals on a substrate.
従来、例えばGaAlAs赤色LEDを作製する場
合、通常GaAs基板上に液相エピタキシヤル成長
法又は気相エピタキシヤル成長法によりGaAlAs
半導体結晶をエピタキシヤル成長させることによ
り構成された、第４図に示す構造の所謂エピウエ
ハーを使用している。
Conventionally, for example, when producing a GaAlAs red LED, GaAlAs is usually grown on a GaAs substrate by liquid phase epitaxial growth or vapor phase epitaxial growth.
A so-called epi-wafer having the structure shown in FIG. 4, which is constructed by epitaxially growing a semiconductor crystal, is used.
例えば、シングルヘテロ構造の場合には、エピ
ウエハー１は、第４図Ａに示すように、GaAs基
板２の上に、発光層としてのｐ−Ga0.65Al0.35As
から成る活性層３と、ｎ−Ga0.2Al0.8Asから成る
クラツド層４とを、順次液相エピタキシヤル成長
法又は気相エピタキシヤル成長法により結晶成長
させることにより形成されており、またダブルヘ
テロ構造の場合には、エピウエハー１′は、第４
図Ｂに示すように、GaAs基板２の上に、ｎ−
Ga0.2Al0.8Asから成るクラツド層３′と、発光層
としてのｐ−Ga0.65Al0.35Asから成る活性層４′
と、さらにｎ−Ga0.2Al0.8Asから成るクラツド層
５とを、順次液相エピタキシヤル成長法又は気相
エピタキシヤル成長法により結晶成長させること
により形成されている。 For example, in the case of a single heterostructure, the epi wafer 1 is made of p-Ga 0.65 Al 0.35 As as a light emitting layer on a GaAs substrate 2, as shown in FIG. 4A.
The active layer 3 consisting of n-Ga 0.2 Al 0.8 As and the cladding layer 4 consisting of In the case of the structure, the epi wafer 1'
As shown in Figure B, an n-
A cladding layer 3' made of Ga 0.2 Al 0.8 As and an active layer 4' made of p-Ga 0.65 Al 0.35 As as a light emitting layer.
and a cladding layer 5 made of n-Ga 0.2 Al 0.8 As are formed by sequentially growing crystals by liquid phase epitaxial growth or vapor phase epitaxial growth.
しかしながら、このように構成されたエピウエ
ハー１又は１′は、基板２よりも該基板２の上に
形成された結晶成長層である活性層３，４′及び
クラツド層３′，４，５の方が格子定数が大きい
ことから、基板２を構成するGaAsと、該基板２
上に形成された第１層である活性層３又はクラツ
ド層３′を構成するGaAlAsとの間の界面に0.3％
程度のミスマツチが発生するため、該GaAlAsか
ら成る第１層に転移や欠陥等が生ずることとな
り、これによつて非発光センターが形成されてし
まうので、上記エピウエハー１又は１′を使用し
てLEDを作製した場合に、該LEDの発光効率が
低下することになる。 However, in the epitaxial wafer 1 or 1' configured in this way, the active layers 3, 4' and the cladding layers 3', 4, 5, which are crystal growth layers formed on the substrate 2, are more sensitive than the substrate 2. Since GaAs constituting the substrate 2 and the substrate 2 have a large lattice constant,
0.3% at the interface with GaAlAs forming the active layer 3 or cladding layer 3' formed above.
Due to the degree of mismatch that occurs, dislocations and defects occur in the first layer made of GaAlAs, which results in the formation of non-emissive centers. In this case, the luminous efficiency of the LED will decrease.
また、上記エピウエハー１又は１′は、上述の
ように基板２よりも該基板２の上に形成された結
晶成長層の方が格子定数が大きいことから、結晶
成長後に上方に向かつて凸状に反りを生ずること
になる。そのため、該エピウエハー１又は１′が
平坦でないことにより、LED等のチツプ製造工
程でエピウエハーの割れが発生してチツプ製造の
歩留まりが低下したり、またチツプ製造工程の機
械化が困難である等の問題があつた。 Furthermore, since the crystal growth layer formed on the substrate 2 has a larger lattice constant than the substrate 2 as described above, the epitaxial wafer 1 or 1' has a convex shape as it moves upward after crystal growth. This will cause warping. Therefore, because the epitaxial wafer 1 or 1' is not flat, cracks occur in the epitaxial wafer during the manufacturing process of chips for LEDs, etc., resulting in lower chip manufacturing yields and difficulties in mechanizing the chip manufacturing process. It was hot.
本発明は、以上の点に鑑み、基板と結晶成長層
との間にミスマツチが発生せず、また結晶成長後
に基板が反りを生ずることのない、半導体結晶の
エピタキシヤル成長法を提供することを目的とし
ている。
In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a method for epitaxially growing a semiconductor crystal in which no mismatch occurs between the substrate and the crystal growth layer, and the substrate does not warp after crystal growth. The purpose is
上記目的は、本発明によれば、GaAs基板上
に、液相エピタキシヤル成長法又は気相エピタキ
シヤル成長法によりGaAlAs半導体結晶を結晶成
長させるようにした、半導体結晶のエピタキシヤ
ル成長法において、GaAs基板を構成するGaAs
に、Inを、好ましくは濃度3.5〜8.5×1020／cm3で
ドーピングすることにより達成される。
The above object, according to the present invention, is a semiconductor crystal epitaxial growth method in which a GaAlAs semiconductor crystal is grown on a GaAs substrate by a liquid phase epitaxial growth method or a vapor phase epitaxial growth method. GaAs that composes the substrate
This is achieved by doping with In, preferably at a concentration of 3.5 to 8.5×10 20 /cm 3 .
この発明によれば、基板を構成するGaAsにIn
をドーピングすることにより、該基板の格子定数
を、該基板上に形成される結晶成長層の格子定数
とほぼ一致させるようにし、それによつて該基板
と結晶成長層との間にミスマツチを発生させない
ようにしたから、結晶成長層にミスフイツト転位
や欠陥が生ずることが低減され、しかもInをドー
ピングさせたGaAsはドーピングしないGaAsに
比較して低EPD基板を構成し得るので、結晶成
長層に引き継がれる転位が減少せしめられ、従つ
て非発光センターの形成が抑制されることとな
り、例えばLEDを作製する場合には、高輝度化
が可能となる。 According to this invention, In is added to GaAs constituting the substrate.
By doping, the lattice constant of the substrate is made to approximately match the lattice constant of the crystal growth layer formed on the substrate, thereby preventing mismatch between the substrate and the crystal growth layer. By doing so, the occurrence of misfit dislocations and defects in the crystal growth layer is reduced, and since GaAs doped with In can form a substrate with a lower EPD than undoped GaAs, the occurrence of misfit dislocations and defects in the crystal growth layer can be carried over to the crystal growth layer. Dislocations are reduced, and the formation of non-luminous centers is therefore suppressed, making it possible to achieve high brightness when manufacturing LEDs, for example.
また、基板と結晶成長層との間にミスマツチが
発生し得ないことから、結晶成長後に上方に向か
つて凸状の反りを生ずることがない。そのため、
エピウエハー１又は１′が平坦であることから、
チツプ製造工程で割れが発生しないので歩留まり
が向上し、しかも機械化が可能となることによ
り、コストダウンを図ることができる。 Furthermore, since no mismatch can occur between the substrate and the crystal growth layer, upward convex warping will not occur after crystal growth. Therefore,
Since the epi wafer 1 or 1' is flat,
Since no cracks occur during the chip manufacturing process, the yield rate is improved, and furthermore, by making mechanization possible, costs can be reduced.
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を
さらに説明する。
The present invention will be further described below based on embodiments shown in the drawings.
第１図は本発明による半導体結晶のエピタキシ
ヤル成長法によつて形成したエピウエハーを示し
ている。 FIG. 1 shows an epiwafer formed by the epitaxial growth method of semiconductor crystals according to the present invention.
第１図Ａにおいて、エピウエハー１１はシング
ルヘテロ構造のエピウエハーであり、GaAsから
成る基板１２にはIn（インジウム）がドーピング
されており、この基板１２上に、発光層としての
ｐ−Ga0.65Al0.35Asから成る活性層１３と、ｎ−
Ga0.2Al0.8Asから成るクラツド層１４とを、順次
液相エピタキシヤル成長法又は気相エピタキシヤ
ル成長法により結晶成長させることにより形成さ
れている。また第１図Ｂにおいて、エピウエハー
１１′はダブルヘテロ構造のエピウエハーであり、
シングルヘテロ構造のエピウエハー１１と同様に
GaAs基板１２にはInがドーピングされており、
この基板１２の上に、ｐ−Ga0.2Al0.8Asから成る
クラツド層１３′と、発光層としてのｐ−Ga0.65
Al0.35Asから成る活性層１４′と、さらにｎ−
Ga0.2Al0.8Asから成るクラツド層１５とを、順次
液相エピタキシヤル成長法又は気相エピタキシヤ
ル成長法により結晶成長させることにより形成さ
れている。 In FIG. 1A, the epitaxial wafer 11 is a single heterostructure epitaxial wafer, and a substrate 12 made of GaAs is doped with In (indium), and on this substrate 12, p-Ga 0.65 Al 0.35 as a light emitting layer is formed. An active layer 13 made of As and n-
A cladding layer 14 made of Ga 0.2 Al 0.8 As is formed by successively growing crystals by a liquid phase epitaxial growth method or a vapor phase epitaxial growth method. Further, in FIG. 1B, the epi wafer 11' is a double heterostructure epi wafer,
Similar to single heterostructure epiwafer 11
The GaAs substrate 12 is doped with In,
On this substrate 12, a cladding layer 13' made of p-Ga 0.2 Al 0.8 As and a p-Ga 0.65 layer as a light emitting layer are formed.
An active layer 14' made of Al 0.35 As and further n-
A cladding layer 15 made of Ga 0.2 Al 0.8 As is formed by successively growing crystals by a liquid phase epitaxial growth method or a vapor phase epitaxial growth method.
即ち、エピウエハー１１又は１１′は、Inをド
ーピングさせたGaAs基板１２の上に、第４図に
示した従来のエピウエハー１又１′の場合と同様
に結晶成長層を形成したものである。 That is, the epitaxial wafer 11 or 11' has a crystal growth layer formed on a GaAs substrate 12 doped with In, as in the case of the conventional epitaxial wafer 1 or 1' shown in FIG.
ここで、基板１２は、GaAsにInをドーピング
させたことにより、第２図のグラフに示すよう
に、ドーピングしないGaAsに比較して大きい、
GaAsとInAsの格子定数との間の大きさの格子定
数を有するようになる。通常、結晶成長層の第１
層であるGaAlAsは、そのAl組成ｘ（Ga1-xAlx
As）が0.35〜0.8であるから、その格子定数は第
３図に点線で示すように表され、この格子定数に
合わせるためには第３図に実線で示すように、
GaAsへのInのドーピング濃度を3.5〜8.5×1020／
cm3とすればよい。 Here, by doping GaAs with In, the substrate 12 is larger than GaAs without doping, as shown in the graph of FIG.
It has a lattice constant between the lattice constants of GaAs and InAs. Usually, the first crystal growth layer
GaAlAs, which is a layer, has an Al composition x (Ga 1-x Al x
As) is 0.35 to 0.8, its lattice constant is expressed as shown by the dotted line in Figure 3, and in order to match this lattice constant, as shown by the solid line in Figure 3,
The doping concentration of In to GaAs is 3.5 to 8.5×10 20 /
It should be cm 3 .
以上のように本発明においては、基板１２を構
成するGaAsにInをドーピングすることにより、
該基板１２の格子定数を、その上に形成される結
晶成長層の第１層であるｐ−Ga0.65Al0.35Asから
成る活性層１３又はｎ−Ga0.2Al0.8Asから成るク
ラツド層１３′の格子定数に一致させてあるので、
この基板１２の上に結晶成長させる場合、該基板
１２とその上に形成される第１層１３又は１３′
との間にミスマツチが生じない。 As described above, in the present invention, by doping GaAs constituting the substrate 12 with In,
The lattice constant of the substrate 12 is determined by determining the lattice constant of the active layer 13 made of p-Ga 0.65 Al 0.35 As or the cladding layer 13' made of n-Ga 0.2 Al 0.8 As, which is the first layer of the crystal growth layer formed thereon. Since it is matched to the lattice constant,
When crystal growth is performed on this substrate 12, the substrate 12 and the first layer 13 or 13' formed thereon are
There will be no mismatch between the two.
以上述べたように本発明によれば、GaAs基板
上に、液相エピタキシヤル成長法又は気相エピタ
キシヤル法によりGaAlAs半導体結晶を結晶成長
させるようにした半導体結晶のエピタキシヤル成
長法において、GaAs基板を構成するGaAsに、
Inを好ましくは濃度3.5〜8.5×1020／cm3でドーピ
ングすることにより、上記基板の格子定数が、該
基板上に形成される結晶成長層の格子定数とほぼ
一致しているので、該基板と結晶成長層との間に
ミスマツチが発生し得ないことから、結晶成長層
にミスフイツト転位や欠陥が生ずることが低減さ
れることになる。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor crystal epitaxial growth method in which a GaAlAs semiconductor crystal is grown on a GaAs substrate by a liquid phase epitaxial growth method or a vapor phase epitaxial growth method, The GaAs that makes up the
By doping In preferably at a concentration of 3.5 to 8.5×10 20 /cm 3 , the lattice constant of the substrate almost matches the lattice constant of the crystal growth layer formed on the substrate. Since no mismatch can occur between the crystal growth layer and the crystal growth layer, the occurrence of misfit dislocations and defects in the crystal growth layer is reduced.
しかもInをドーピングさせたGaAsは、ドーピ
ングしないGaAsに比較して低EPD基板を構成し
得るので、結晶成長層に引き継がれる転位が減少
せしめられ、従つて非発光センターの形成が抑制
されることとなり、例えばLEDを作製する場合
には、高輝度化が可能となる。 Moreover, GaAs doped with In can form a low EPD substrate compared to undoped GaAs, which reduces the number of dislocations that are inherited by the crystal growth layer, thereby suppressing the formation of non-emissive centers. For example, when manufacturing LEDs, it is possible to increase the brightness.
さらに、基板と結晶成長層との間にミスマツチ
が発生し得ないことから、結晶成長後に上方に向
かつて凸状の反りを生ずることがなく、エピウエ
ハー１又は１′が平坦であることから、チツプ製
造工程で割れが発生しないため歩留まりが向上
し、しかも機械化が可能となることにより、コス
トダウンを図ることができる。 Furthermore, since no mismatch can occur between the substrate and the crystal growth layer, no upward convex warping occurs after crystal growth, and since the epitaxial wafer 1 or 1' is flat, the chip Since no cracks occur during the manufacturing process, the yield is improved, and furthermore, by making mechanization possible, costs can be reduced.
かくして、本発明によれば、基板とその上に形
成される結晶成長層との間にミスマツチが発生す
ることがなく、従つて転位や欠陥が大幅に減少す
るので、本方法によるエピウエハーを使用して
LEDを作製する場合に、非発光センターの発生
が抑制されることにより、発光効率が高く高輝度
化が可能であるLEDが得られ、また結晶成長後
に反りが生じないので、チツプ製造工程で割れが
発生せず、且つチツプ製造工程の機械化が可能で
ある等、極めて優れた半導体結晶のエピタキシヤ
ル成長法が提供され得る。 Thus, according to the present invention, no mismatch occurs between the substrate and the crystal growth layer formed thereon, and therefore dislocations and defects are significantly reduced, so that the epitaxial wafer according to the present method can be used. hand
When producing LEDs, by suppressing the occurrence of non-emissive centers, LEDs with high luminous efficiency and high brightness can be obtained, and since no warping occurs after crystal growth, there is no possibility of cracking during the chip manufacturing process. An extremely excellent method for epitaxial growth of semiconductor crystals can be provided, which does not generate any oxidation and enables mechanization of the chip manufacturing process.
第１図は本発明により形成されたエピウエハー
の概略断面図であり、Ａはシングルヘテロ構造
の、またＢはダブルヘテロ構造のエピウエハーを
示す。第２図は各種組成の格子定数を示すグラ
フ、第３図はGaAsへのInのドーピング濃度及び
結晶成長層GaAlAsのAl組成に対する格子定数を
示すグラフである。第４図は従来のエピウエハー
の概略断面図であり、Ａはシングルヘテロ構造
の、Ｂはダブルヘテロ構造のエピウエハーを示
す。
１１，１１′……エピウエハー、１２……Inを
ドーピングさせたGaAs基板、１３，１４′……
活性層、１３′，１４，１５……クラツド層。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an epiwafer formed according to the present invention, with A showing a single heterostructure epiwafer and B showing a double heterostructure epiwafer. FIG. 2 is a graph showing the lattice constants of various compositions, and FIG. 3 is a graph showing the lattice constants with respect to the doping concentration of In in GaAs and the Al composition of the crystal growth layer GaAlAs. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional epitaxial wafer, in which A shows a single heterostructure epitaxial wafer and B shows a double heterostructured epitaxial wafer. 11, 11'... Epi wafer, 12... GaAs substrate doped with In, 13, 14'...
Active layer, 13', 14, 15...cladding layer.
Claims (1)
又は気相エピタキシヤル成長法によりGaAlAs半
導体結晶を結晶成長させるようにした、半導体結
晶のエピタキシヤル成長法において、GaAs基板
を構成するGaAsに、Inをドーピングすることを
特徴とする、半導体結晶のエピタキシヤル成長
法。 ２ 前記GaAsへのInのドーピング濃度が、3.5〜
8.5×1020／cm3であることを特徴とする、特許請
求の範囲第１項に記載の半導体結晶のエピタキシ
ヤル成長法。[Claims] 1. In a semiconductor crystal epitaxial growth method in which a GaAlAs semiconductor crystal is grown on a GaAs substrate by a liquid phase epitaxial growth method or a vapor phase epitaxial growth method, a GaAs substrate is formed. A method for epitaxial growth of semiconductor crystals, which is characterized by doping GaAs with In. 2 The doping concentration of In to the GaAs is 3.5 to
8.5×10 20 /cm 3 The method for epitaxially growing a semiconductor crystal according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25384087A JPH0196096A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Epitaxial growth method for semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25384087A JPH0196096A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Epitaxial growth method for semiconductor crystals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196096A JPH0196096A (en) | 1989-04-14 |
| JPH0361639B2 true JPH0361639B2 (en) | 1991-09-20 |
Family
ID=17256865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25384087A Granted JPH0196096A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Epitaxial growth method for semiconductor crystals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196096A (en) |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25384087A patent/JPH0196096A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196096A (en) | 1989-04-14 |
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