JPH0642574B2 - ひ化ガリウムエピタキシヤルウエハ - Google Patents
ひ化ガリウムエピタキシヤルウエハInfo
- Publication number
- JPH0642574B2 JPH0642574B2 JP10338983A JP10338983A JPH0642574B2 JP H0642574 B2 JPH0642574 B2 JP H0642574B2 JP 10338983 A JP10338983 A JP 10338983A JP 10338983 A JP10338983 A JP 10338983A JP H0642574 B2 JPH0642574 B2 JP H0642574B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- type
- gallium arsenide
- epitaxial wafer
- crystal layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は高出力赤外発光ダイオードの製造に適したひ化
ガリウム(GaAs)エピタキシヤルウエハ及びその製造方法
に関する。
ガリウム(GaAs)エピタキシヤルウエハ及びその製造方法
に関する。
赤外発光ダイオードは、一般にGaAs単結晶基板上に、Si
ドープGaAs単結晶層を液相エピタキシヤル成長法により
成長させたウエハを用いて製造される。この方法による
と、高温で成長させたSiドープGaAs層はｎ型層、低温で
成長させたSiドープGaAs層はｐ型層となるので、得られ
たSiドープGaAs層はpn接合が形成される利点がある。
ドープGaAs単結晶層を液相エピタキシヤル成長法により
成長させたウエハを用いて製造される。この方法による
と、高温で成長させたSiドープGaAs層はｎ型層、低温で
成長させたSiドープGaAs層はｐ型層となるので、得られ
たSiドープGaAs層はpn接合が形成される利点がある。
かかる赤外発光ダイオードはテレビ受像機のリモートコ
ントロール等に用いられるが、制御距離を延伸するため
に高出力化が望まれている。
ントロール等に用いられるが、制御距離を延伸するため
に高出力化が望まれている。
本発明者等は、従来の赤外発光ダイオードに比較して高
い出力が得られる発光ダイオードの製造に適したGaAsエ
ピタキシヤルウエハ及びその製造方法を開発することを
目的として、鋭意研究を重ねた結果本発明に到達したも
のである。
い出力が得られる発光ダイオードの製造に適したGaAsエ
ピタキシヤルウエハ及びその製造方法を開発することを
目的として、鋭意研究を重ねた結果本発明に到達したも
のである。
本発明の上記の目的は、GaAs単結晶基板、該基板上に形
成されたSiドープｎ型GaAs単結晶層及び該単結晶層上に
形成されたSiドープｐ型GaAs単結晶層からなるエピタキ
シヤルウエハにおいて、上記ｎ型及びｐ型GaAs単結晶層
が、それぞれ５×１０１５〜５×１０１６cm-3の濃度の
同量のAlを含有することを特徴とするウエハ、により達
せられる。本明細書において、「同量」とは、エピタキ
シヤル成長の際に、Alの濃度が偏析により変化する範囲
を含むものである。
成されたSiドープｎ型GaAs単結晶層及び該単結晶層上に
形成されたSiドープｐ型GaAs単結晶層からなるエピタキ
シヤルウエハにおいて、上記ｎ型及びｐ型GaAs単結晶層
が、それぞれ５×１０１５〜５×１０１６cm-3の濃度の
同量のAlを含有することを特徴とするウエハ、により達
せられる。本明細書において、「同量」とは、エピタキ
シヤル成長の際に、Alの濃度が偏析により変化する範囲
を含むものである。
本発明に用いられるGaAs単結晶基板としては、キヤリア
濃度1.0×１０１７〜2.0×１０１８cm-3程度のｎ型（１
００）面または（１１１）面基板が好ましい。この場
合、ドーパントはSiが好ましいが、Ｓ、Se、Te等も用い
られる。本発明のウエハのｎ型及びｐ型GaAs単結晶層
は、Alを５×１０１５〜５×１０１６cm-3の範囲の濃度
で含有することが必要である。
濃度1.0×１０１７〜2.0×１０１８cm-3程度のｎ型（１
００）面または（１１１）面基板が好ましい。この場
合、ドーパントはSiが好ましいが、Ｓ、Se、Te等も用い
られる。本発明のウエハのｎ型及びｐ型GaAs単結晶層
は、Alを５×１０１５〜５×１０１６cm-3の範囲の濃度
で含有することが必要である。
ｎ型及びｐ型GaAs単結晶層中のAlの濃度が、５×１０
１６cm-3を超える場合も、また、５×１０１５cm-3未満
の場合も本発明のウエハを用いて製造した発光ダイオー
ドの発光出力は増大しない。
１６cm-3を超える場合も、また、５×１０１５cm-3未満
の場合も本発明のウエハを用いて製造した発光ダイオー
ドの発光出力は増大しない。
すなわち、ｎ型及びｐ型GaAs単結晶層中のAl濃度が、５
×１０１５〜５×１０１６cm-3の範囲であると、発光出
力は、Alの濃度が上記範囲外であるウエハを用いて製造
した発光ダイオードに比較して、１．３〜１．５倍増大
する。
×１０１５〜５×１０１６cm-3の範囲であると、発光出
力は、Alの濃度が上記範囲外であるウエハを用いて製造
した発光ダイオードに比較して、１．３〜１．５倍増大
する。
各GaAs単結晶層の成長は液相エピタキシヤル成長法によ
るのが適当である。液相成長用装置は特に制限されない
が、スライド式のボートを用いるのが、単結晶層の厚さ
の制御が容易であるので好ましい。
るのが適当である。液相成長用装置は特に制限されない
が、スライド式のボートを用いるのが、単結晶層の厚さ
の制御が容易であるので好ましい。
本発明に係るGaAs単結晶層を成長させる成長用融液は、
GaにGaAsを１０〜２０重量％、またSiをｎ型単結晶層の
キヤリア濃度が１×１０１７〜２×１０１８cm-3程度と
なるように溶解したものを用いるのが好ましい。
GaにGaAsを１０〜２０重量％、またSiをｎ型単結晶層の
キヤリア濃度が１×１０１７〜２×１０１８cm-3程度と
なるように溶解したものを用いるのが好ましい。
さらにこの溶液にＡｌを１．９×１０−３〜１×１０
−２重量％となるように加える。
−２重量％となるように加える。
成長用融液中のＡｌの濃度が上記範囲外であると、得ら
れたエピタキシヤルウエハを用いて製造した赤外発光ダ
イオードの出力は増大せず、本発明の効果を発揮しない
ので不適当である。
れたエピタキシヤルウエハを用いて製造した赤外発光ダ
イオードの出力は増大せず、本発明の効果を発揮しない
ので不適当である。
GaAs単結晶基板上にSiドープGaAs単結晶層を液相エピタ
キシヤル成長させると、高温側ではｎ型低温側ではｐ型
の単結晶層が形成される。ｎ型からｐ型に変化する温
度、いわゆる反転温度は、Siの添加量にもよるが、８４
０℃〜９００℃の範囲である。したがつて、反転温度よ
り高い温度で液相エピタキシヤル成長を開始し、温度を
降下させて反転温度以下の温度に達するまで成長を続け
ると、基板上にｎ型及びｐ型のSiドープGaAs単結晶層が
上記順序で形成される。
キシヤル成長させると、高温側ではｎ型低温側ではｐ型
の単結晶層が形成される。ｎ型からｐ型に変化する温
度、いわゆる反転温度は、Siの添加量にもよるが、８４
０℃〜９００℃の範囲である。したがつて、反転温度よ
り高い温度で液相エピタキシヤル成長を開始し、温度を
降下させて反転温度以下の温度に達するまで成長を続け
ると、基板上にｎ型及びｐ型のSiドープGaAs単結晶層が
上記順序で形成される。
ｎ型単結晶層のキヤリア濃度は１×１０１７〜２×１０
１８cm-3また、Ｐ型層のキヤリア濃度は１×１０１７〜
５×１０１８cm-3程度が好ましい。キヤリア濃度が上記
範囲より小さいと電気抵抗が大となり、したがつて、得
られた発光ダイオードの立上り電圧が大となる。また、
キヤリア濃度が上記範囲より大となると単結晶層の結晶
性が劣化し、光の吸収量が大となる等の欠点が生じる。
１８cm-3また、Ｐ型層のキヤリア濃度は１×１０１７〜
５×１０１８cm-3程度が好ましい。キヤリア濃度が上記
範囲より小さいと電気抵抗が大となり、したがつて、得
られた発光ダイオードの立上り電圧が大となる。また、
キヤリア濃度が上記範囲より大となると単結晶層の結晶
性が劣化し、光の吸収量が大となる等の欠点が生じる。
各GaAs単結晶層の厚さは、ｎ型層が４０〜８０μｍ、ｐ
型層が８０〜１３０μｍ程度が通常である。
型層が８０〜１３０μｍ程度が通常である。
その他の液相エピタキシヤル成長の条件は、通常の条件
でよい。
でよい。
本発明に係るエピタキシヤルウエハを用いた赤外発光ダ
イオードは、従来の、Ａｌを添加しないウエハを用いた
場合に比較して、同一条件で測定して1.3〜1.5倍（1.1
〜1.8dB）の光出力を有し、かつ、尖頭発光波長が９４
０nm±１０nmであつて、Ａｌを添加しない場合と同じで
ある。
イオードは、従来の、Ａｌを添加しないウエハを用いた
場合に比較して、同一条件で測定して1.3〜1.5倍（1.1
〜1.8dB）の光出力を有し、かつ、尖頭発光波長が９４
０nm±１０nmであつて、Ａｌを添加しない場合と同じで
ある。
本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明す
る。
る。
実施例１及び２、比較例１〜３ 金属Ga１００ｇにGaAs１５ｇ、Si0.15ｇ及びＡｌを溶解
して成長用融液とした。Ａｌの添加量は、各実施例及び
比較例について第１表に示した。
して成長用融液とした。Ａｌの添加量は、各実施例及び
比較例について第１表に示した。
この成長用融液をスライド式液相成長用ボートの融液槽
に収容した。また、直径５０mmの半円形のGaAs（１０
０）面単結晶基板（Siドープ、キヤリア濃度１×１０
１８cm-3）をボートの基板収容部に収容した。融液と基
板を接触させないで水素気流中で上記ボートを９００℃
まで昇温し、この温度でボートを操作して融液と基板を
接触させ、続いて２℃／分の冷却速度で７５０℃まで冷
却した後自然放冷した。
に収容した。また、直径５０mmの半円形のGaAs（１０
０）面単結晶基板（Siドープ、キヤリア濃度１×１０
１８cm-3）をボートの基板収容部に収容した。融液と基
板を接触させないで水素気流中で上記ボートを９００℃
まで昇温し、この温度でボートを操作して融液と基板を
接触させ、続いて２℃／分の冷却速度で７５０℃まで冷
却した後自然放冷した。
得られたエピタキシヤルウエハを用いて製造した赤外発
光ダイオードの光出力の相対値（１０Ａ／cm2、エポキ
シコートなしで測定）を第１表に示す。
光ダイオードの光出力の相対値（１０Ａ／cm2、エポキ
シコートなしで測定）を第１表に示す。
第１表から明かな通り、本発明のエピタキシャルウエハ
から製造した赤外発光ダイオードは、Al濃度が本発明の
範囲外であるエピタキシャルウエハから製造した赤外発
光ダイオードに比較して、発光出力が、１．３〜１．５
倍と著しく増加する。
から製造した赤外発光ダイオードは、Al濃度が本発明の
範囲外であるエピタキシャルウエハから製造した赤外発
光ダイオードに比較して、発光出力が、１．３〜１．５
倍と著しく増加する。
Claims (1)
- 【請求項１】ひ化ガリウム単結晶基板、該基板上に形成
されたSiドープｎ型ひ化ガリウム単結晶層及び該単結晶
層上に形成されたSiドープｐ型ひ化ガリウム単結晶層か
らなるエピタキシャルウエハにおいて、上記ｎ型及びｐ
型ひ化ガリウム単結晶層が、それぞれ５×１０１５〜５
×１０１６cm-3の濃度の同量のAlを含有することを特徴
とするウエハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10338983A JPH0642574B2 (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | ひ化ガリウムエピタキシヤルウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10338983A JPH0642574B2 (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | ひ化ガリウムエピタキシヤルウエハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59228717A JPS59228717A (ja) | 1984-12-22 |
| JPH0642574B2 true JPH0642574B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=14352716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10338983A Expired - Lifetime JPH0642574B2 (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | ひ化ガリウムエピタキシヤルウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642574B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03103390A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-04-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤色ＬＥＤ用ＡｌＧａＡｓエピウエハの製造方法 |
-
1983
- 1983-06-09 JP JP10338983A patent/JPH0642574B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59228717A (ja) | 1984-12-22 |
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