JPH098353A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH098353A JPH098353A JP14758195A JP14758195A JPH098353A JP H098353 A JPH098353 A JP H098353A JP 14758195 A JP14758195 A JP 14758195A JP 14758195 A JP14758195 A JP 14758195A JP H098353 A JPH098353 A JP H098353A
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Landscapes
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ｐ型クラッド層のドープ量を増加せず、しかも
一連のエピタキシャル成長中に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の表面に高濃度ｐ型キャリア層を形成する。 【構成】エピタキシャルウェハは、Ｚｎドープのｐ型Ｇ
ａＡｓ基板上に、液相成長法によりｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層を順次成長した後、ｐ型ＧａＡｓ基板を除
去して形成する。成長に際しては、ｐ型キャリア濃度が
１×１０19〜５×１０19cm-3のｐ型ＧａＡｓ基板を使用
し、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相徐冷法によ
り９００℃より高い温度から成長させる。これによりｐ
型ＧａＡｓ基板からのＺｎの拡散を利用してｐ型クラッ
ド層表面のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×１
０18cm-3に高める。
一連のエピタキシャル成長中に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の表面に高濃度ｐ型キャリア層を形成する。 【構成】エピタキシャルウェハは、Ｚｎドープのｐ型Ｇ
ａＡｓ基板上に、液相成長法によりｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層を順次成長した後、ｐ型ＧａＡｓ基板を除
去して形成する。成長に際しては、ｐ型キャリア濃度が
１×１０19〜５×１０19cm-3のｐ型ＧａＡｓ基板を使用
し、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相徐冷法によ
り９００℃より高い温度から成長させる。これによりｐ
型ＧａＡｓ基板からのＺｎの拡散を利用してｐ型クラッ
ド層表面のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×１
０18cm-3に高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＡｌＡｓ層を基板
とするダブルヘテロ構造の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（ＬＥＤ）に係り、特
にＧａＡｌＡｓ基板表面のオーミック接触性を改善した
ものに関する。
とするダブルヘテロ構造の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（ＬＥＤ）に係り、特
にＧａＡｌＡｓ基板表面のオーミック接触性を改善した
ものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓのｐｎ接
合、詳しくはシングルヘテロ接合またはダブルヘテロ接
合を液相成長法で形成することにより、ＬＥＤ用のエピ
タキシャルウェハが製造されている。なかでも、屋外で
使用される赤色ＬＥＤに対しては、高輝度であることが
要求されるため、光を吸収するＧａＡｓ基板を液相成長
後に除去したダブルヘテロ接合構造のエピタキシャルウ
ェハがＬＥＤの形成に用いられる。
合、詳しくはシングルヘテロ接合またはダブルヘテロ接
合を液相成長法で形成することにより、ＬＥＤ用のエピ
タキシャルウェハが製造されている。なかでも、屋外で
使用される赤色ＬＥＤに対しては、高輝度であることが
要求されるため、光を吸収するＧａＡｓ基板を液相成長
後に除去したダブルヘテロ接合構造のエピタキシャルウ
ェハがＬＥＤの形成に用いられる。
【０００３】ＧａＡｓ基板が除去されたダブルヘテロ接
合構造の高輝度赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハにお
いては、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア濃度が
高いと、このクラッド層内での光吸収が大きくなって裏
面反射による光取出し効率が低下し、発光光度が低下し
てしまうため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア
濃度はできるだけ低くする必要がある。しかし、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面にアノードとなる金属電極
が直接設けられるため、このｐ型クラッド層のキャリア
濃度、特に電極側表面のキャリア濃度が低すぎる場合、
金属電極とのオーミック接触が満足に形成されなかった
り、活性層側界面近傍のキャリア濃度が最適な範囲４×
１０17〜７×１０17cm-3より低い場合にはｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層自体の抵抗率が大きくなったりする。こ
れはＬＥＤとした場合の順方向電圧の増大をもたらし、
光・電気特性さらには寿命特性にとっては不利となる。
そこで、従来次の方法が試みられている。
合構造の高輝度赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハにお
いては、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア濃度が
高いと、このクラッド層内での光吸収が大きくなって裏
面反射による光取出し効率が低下し、発光光度が低下し
てしまうため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア
濃度はできるだけ低くする必要がある。しかし、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面にアノードとなる金属電極
が直接設けられるため、このｐ型クラッド層のキャリア
濃度、特に電極側表面のキャリア濃度が低すぎる場合、
金属電極とのオーミック接触が満足に形成されなかった
り、活性層側界面近傍のキャリア濃度が最適な範囲４×
１０17〜７×１０17cm-3より低い場合にはｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層自体の抵抗率が大きくなったりする。こ
れはＬＥＤとした場合の順方向電圧の増大をもたらし、
光・電気特性さらには寿命特性にとっては不利となる。
そこで、従来次の方法が試みられている。
【０００４】(1) 液相成長法でｐ型ＧａＡｌＡｓ層を成
長する場合、ドーパントとしては通常Ｚｎが良く用いら
れ、このＺｎのドープ量を増やすことで、高いキャリア
濃度を達成する。
長する場合、ドーパントとしては通常Ｚｎが良く用いら
れ、このＺｎのドープ量を増やすことで、高いキャリア
濃度を達成する。
【０００５】(2) 高キャリア濃度のｐ型ＧａＡｌＡｓ層
を別に成長したり、液相エピタキシャル成長後のウェハ
にアンプル内での気相拡散法またはドープトオキサイド
型の固相拡散ソースを塗布する固相拡散法を利用してｐ
型となる不純物を拡散したりして、キャリア濃度を高く
する。
を別に成長したり、液相エピタキシャル成長後のウェハ
にアンプル内での気相拡散法またはドープトオキサイド
型の固相拡散ソースを塗布する固相拡散法を利用してｐ
型となる不純物を拡散したりして、キャリア濃度を高く
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の方法は次のような欠点があった。
の方法は次のような欠点があった。
【０００７】(1) Ｚｎドープ量を増加する方法では、Ｚ
ｎの過度の増加が、エピタキシャル層への結晶欠陥の発
生や、それに付随した輝度の低下を引き起こす。
ｎの過度の増加が、エピタキシャル層への結晶欠陥の発
生や、それに付随した輝度の低下を引き起こす。
【０００８】(2) ｐ型ＧａＡｌＡｓ層を別に成長した
り、成長後のウェハにｐ型不純物を拡散する方法は、プ
ロセスが複雑になる。
り、成長後のウェハにｐ型不純物を拡散する方法は、プ
ロセスが複雑になる。
【０００９】従って、現状ではＧａＡｓ基板が除去され
たダブルヘテロ接合の高輝度赤色ＬＥＤ用エピタキシャ
ルウェハにおいては、ＬＥＤの諸デバイス特性が最適と
なるように、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア濃
度を厳格に制御しなければならず、技術的にも複雑とな
り、低価格の素子を得ることは困難であった。
たダブルヘテロ接合の高輝度赤色ＬＥＤ用エピタキシャ
ルウェハにおいては、ＬＥＤの諸デバイス特性が最適と
なるように、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層のキャリア濃
度を厳格に制御しなければならず、技術的にも複雑とな
り、低価格の素子を得ることは困難であった。
【００１０】本発明の目的は、ｐ型クラッド層の表面近
傍のキャリア濃度のみを高くすることによって、上述し
た従来技術の欠点を解消して、ｐ型クラッド層表面への
オーミック接触が可能なエピタキシャルウェハを提供す
ることにある。また、本発明の目的は、ｐ型ＧａＡｓ基
板からのＺｎ拡散を利用して、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層の表面に高濃度層を容易かつ低価格で形成すること
が可能なエピタキシャルウェハの製造方法を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、特性及び信頼性に優
れたＬＥＤを提供することにある。
傍のキャリア濃度のみを高くすることによって、上述し
た従来技術の欠点を解消して、ｐ型クラッド層表面への
オーミック接触が可能なエピタキシャルウェハを提供す
ることにある。また、本発明の目的は、ｐ型ＧａＡｓ基
板からのＺｎ拡散を利用して、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層の表面に高濃度層を容易かつ低価格で形成すること
が可能なエピタキシャルウェハの製造方法を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、特性及び信頼性に優
れたＬＥＤを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のエピタキシャル
ウェハは、基板となるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ
型クラッド層上に形成されたｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、
およびｐ型活性層上に形成されたｎ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層を備えたエピタキシャルウェハにおいて、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍のｐ型キャリア濃度を
０．７×１０18〜２×１０18cm-3としたものである。こ
こで、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍の表面と
は、ｐ型活性層との界面側ではなく、それとは反対側の
露出面である。
ウェハは、基板となるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ
型クラッド層上に形成されたｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、
およびｐ型活性層上に形成されたｎ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層を備えたエピタキシャルウェハにおいて、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍のｐ型キャリア濃度を
０．７×１０18〜２×１０18cm-3としたものである。こ
こで、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍の表面と
は、ｐ型活性層との界面側ではなく、それとは反対側の
露出面である。
【００１２】本発明のエピタキシャルウェハの製造方法
は、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、液相成長法によりｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長した後、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板を除去してエピタキシャルウェハを製造する方法
において、ｐ型ＧａＡｓ基板としてｐ型キャリア濃度が
１×１０19〜５×１０19cm-3である基板を使用し、かつ
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相徐冷法により９００
℃より高い温度から成長させることにより、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板のｐ型ドーパントをｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
へ拡散させて、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍
のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×１０18cm-3
となるようにしたものである。
は、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、液相成長法によりｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長した後、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板を除去してエピタキシャルウェハを製造する方法
において、ｐ型ＧａＡｓ基板としてｐ型キャリア濃度が
１×１０19〜５×１０19cm-3である基板を使用し、かつ
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を液相徐冷法により９００
℃より高い温度から成長させることにより、ｐ型ＧａＡ
ｓ基板のｐ型ドーパントをｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
へ拡散させて、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍
のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×１０18cm-3
となるようにしたものである。
【００１３】この場合、ｐ型ＧａＡｓ基板の除去は研磨
または選択エッチングにより行うが、その際、除去にと
もなって削られるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面の厚
さを１０μｍ以下とすることが好ましい。
または選択エッチングにより行うが、その際、除去にと
もなって削られるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面の厚
さを１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１４】また、ｐ型ＧａＡｓ基板のドーパントには
拡散係数が大きいＺｎを用いるが、ｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層及びｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層のドーパントには
ＺｎまたはＭｇを用いることができる。
拡散係数が大きいＺｎを用いるが、ｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層及びｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層のドーパントには
ＺｎまたはＭｇを用いることができる。
【００１５】さらに、本発明の発光ダイオードは、上記
発明のエピタキシャルウェハを使用して作製され、その
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面に電極を、ｎ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層表面にカソード電極をそれぞれ設けて
構成したものである。
発明のエピタキシャルウェハを使用して作製され、その
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面に電極を、ｎ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層表面にカソード電極をそれぞれ設けて
構成したものである。
【００１６】
【作用】本発明のように、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
の表面近傍のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×
１０18cm-3と高めると、このｐ型クラッド層の表面に設
ける電極をオーミック接触させることができ、ｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層自体の抵抗率が大きくなるのを防止
できる。
の表面近傍のｐ型キャリア濃度を０．７×１０18〜２×
１０18cm-3と高めると、このｐ型クラッド層の表面に設
ける電極をオーミック接触させることができ、ｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層自体の抵抗率が大きくなるのを防止
できる。
【００１７】本発明方法のように、ｐ型のＧａＡｓ基板
のｐ型キャリア濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3と
し、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を９００℃より高
い温度から成長させると、一連のエピタキシャル成長中
にｐ型ＧａＡｓ基板のｐ型ドーパントがｐ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層へ拡散されるため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の表面近傍に高キャリア濃度層が得られる。
のｐ型キャリア濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3と
し、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を９００℃より高
い温度から成長させると、一連のエピタキシャル成長中
にｐ型ＧａＡｓ基板のｐ型ドーパントがｐ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層へ拡散されるため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の表面近傍に高キャリア濃度層が得られる。
【００１８】基板からの拡散を利用しているため、ｐ型
クラッド層のドーパント量を増やさなくてもよく、エピ
タキシャル層への結晶欠陥の発生や、輝度の低下を引き
起こすことがない。また、高キャリア濃度のｐ型ＧａＡ
ｌＡｓ層を別に成長したり、成長後のウェハにｐ型不純
物を拡散したりする必要がないので、プロセスが単純に
なる。
クラッド層のドーパント量を増やさなくてもよく、エピ
タキシャル層への結晶欠陥の発生や、輝度の低下を引き
起こすことがない。また、高キャリア濃度のｐ型ＧａＡ
ｌＡｓ層を別に成長したり、成長後のウェハにｐ型不純
物を拡散したりする必要がないので、プロセスが単純に
なる。
【００１９】ここに、ｐ型ＧａＡｓ基板のｐ型キャリア
濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3としたのは、ｐ型キ
ャリア濃度が１×１０19cm-3より少ないとｐ型ドーパン
トの拡散量が少なく、ｐ型クラッド層表面に所望のキャ
リア濃度が得られないからであり、またｐ型キャリア濃
度が５×１０19cm-3より多いとｐ型ドーパントの拡散量
が多くなり、エピタキシャル層に結晶欠陥を生じたり、
輝度の低下を引き起こすからである。
濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3としたのは、ｐ型キ
ャリア濃度が１×１０19cm-3より少ないとｐ型ドーパン
トの拡散量が少なく、ｐ型クラッド層表面に所望のキャ
リア濃度が得られないからであり、またｐ型キャリア濃
度が５×１０19cm-3より多いとｐ型ドーパントの拡散量
が多くなり、エピタキシャル層に結晶欠陥を生じたり、
輝度の低下を引き起こすからである。
【００２０】ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を９００℃よ
り高い温度から成長させるようにしたのは、高温ほどｐ
型ドーパントが十分に拡散しやすいためである。なお、
温度は９３０℃以上が好ましく、理想的には９３０〜９
５０℃の間からｐ型クラッド層を成長させることが好ま
しい。
り高い温度から成長させるようにしたのは、高温ほどｐ
型ドーパントが十分に拡散しやすいためである。なお、
温度は９３０℃以上が好ましく、理想的には９３０〜９
５０℃の間からｐ型クラッド層を成長させることが好ま
しい。
【００２１】また、ｐ型クラッド層表面近傍のｐ型キャ
リア濃度を０．７×１０18〜２×１０18cm-3としたの
は、ｐ型キャリア濃度が０．７×１０18cm-3より少ない
とオーミック接触が形成できず、２×１０18cm-3より多
いとエピタキシャル層への結晶欠陥の発生が増えるから
である。
リア濃度を０．７×１０18〜２×１０18cm-3としたの
は、ｐ型キャリア濃度が０．７×１０18cm-3より少ない
とオーミック接触が形成できず、２×１０18cm-3より多
いとエピタキシャル層への結晶欠陥の発生が増えるから
である。
【００２２】ところで、ｐ型ＧａＡｓ基板を除去する
際、付随して除去されるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の
厚さを１０μｍ以下となるようにすると、基板からのｐ
型ドーパントの拡散により高キャリア濃度（≧０．７×
１０18cm-3）となっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
の成長初期の部分が保持され、その部分がオーミックコ
ンタクト層として有効に活用できる。
際、付随して除去されるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の
厚さを１０μｍ以下となるようにすると、基板からのｐ
型ドーパントの拡散により高キャリア濃度（≧０．７×
１０18cm-3）となっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
の成長初期の部分が保持され、その部分がオーミックコ
ンタクト層として有効に活用できる。
【００２３】高キャリア濃度となっているｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層表面に電極を設けると、良好な電極が形
成でき、発光ダイオードの順方向電圧が低下する。
Ａｓクラッド層表面に電極を設けると、良好な電極が形
成でき、発光ダイオードの順方向電圧が低下する。
【００２４】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２に、
基板を除去する前の、液相徐冷法で成長した本実施例に
よるＤＨ構造赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの構造
を示す。
基板を除去する前の、液相徐冷法で成長した本実施例に
よるＤＨ構造赤色ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの構造
を示す。
【００２５】この基板除去前のエピタキシャルウェハ
は、キャリア濃度２．５×１０19cm-3のＺｎドープｐ型
ＧａＡｓ基板１、ｐ型ＧａＡｓ基板１上に形成されたｐ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層２、ｐ型クラッド層２の上に
形成されたｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３、さらにｐ型活性
層３の上に形成されたｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４か
ら構成される。
は、キャリア濃度２．５×１０19cm-3のＺｎドープｐ型
ＧａＡｓ基板１、ｐ型ＧａＡｓ基板１上に形成されたｐ
型ＧａＡｌＡｓクラッド層２、ｐ型クラッド層２の上に
形成されたｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３、さらにｐ型活性
層３の上に形成されたｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４か
ら構成される。
【００２６】これらのエピタキシャル成長層は、次のよ
うな成長溶液組成に調整されて成長される。ｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層２はＡｌＡｓ混晶比が約０．６５、キ
ャリア濃度がｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３との界面付近で
約５×１０17cm-3である。ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３は
ＡｌＡｓ混晶比が約０．３５、キャリア濃度が約１×１
０18cm-3である。ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４はＡｌ
Ａｓ混晶比が約０．６５、キャリア濃度が表面付近で約
１．５×１０18cm-3である。
うな成長溶液組成に調整されて成長される。ｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層２はＡｌＡｓ混晶比が約０．６５、キ
ャリア濃度がｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３との界面付近で
約５×１０17cm-3である。ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層３は
ＡｌＡｓ混晶比が約０．３５、キャリア濃度が約１×１
０18cm-3である。ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４はＡｌ
Ａｓ混晶比が約０．６５、キャリア濃度が表面付近で約
１．５×１０18cm-3である。
【００２７】まず、成長に際し、成長溶液を９５０℃で
プーリベークした後、９４５℃から０．５℃／分の徐冷
速度で最初のｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２の成長を開
始し、このｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２の厚さが約２
００μｍとなるように時間を決定した。次いでｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層３の厚さが１．５μｍ、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層４の厚さが約４０μｍとなるように、各層
の成長時間を決定して成長させた。なお、ｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層２及びｐ型活性層３のドーパントにはＺ
ｎを用い、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４のドーパント
にはＴｅを用いた。
プーリベークした後、９４５℃から０．５℃／分の徐冷
速度で最初のｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２の成長を開
始し、このｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２の厚さが約２
００μｍとなるように時間を決定した。次いでｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層３の厚さが１．５μｍ、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層４の厚さが約４０μｍとなるように、各層
の成長時間を決定して成長させた。なお、ｐ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層２及びｐ型活性層３のドーパントにはＺ
ｎを用い、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４のドーパント
にはＴｅを用いた。
【００２８】次に、このようにして形成したエピタキシ
ャルウェハのｐ型ＧａＡｓ基板１を、アンモニア水溶液
と過酸化水素水からなる選択エッチャントで除去した。
このエッチングとその後の仕上エッチングの際、付随し
てエッチングされるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面の
厚さが、１０μｍ以下となるようにして、基板からのＺ
ｎの拡散により高キャリア濃度となっているｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層の成長初期の部分が保持されるように
した。
ャルウェハのｐ型ＧａＡｓ基板１を、アンモニア水溶液
と過酸化水素水からなる選択エッチャントで除去した。
このエッチングとその後の仕上エッチングの際、付随し
てエッチングされるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面の
厚さが、１０μｍ以下となるようにして、基板からのＺ
ｎの拡散により高キャリア濃度となっているｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層の成長初期の部分が保持されるように
した。
【００２９】上記条件で製作した本実施例のエピタキシ
ャルウェハの厚さ方向のキャリア濃度分布を図１に示
す。ｐ型クラッド層のｐ型キャリア濃度は表面近傍をピ
ークに急激に低下し、低下後はｐ型活性層の界面まで一
定の値をとり、ｐ型クラッド層に続くｐ型活性層では高
濃度一定で、ｎ型クラッド層ではＴｅの偏析係数が大き
いため直線的に濃度は上昇する。ｐ型クラッド層の表面
近傍が高濃度となっていることより、エピタキシャル成
長中にｐ型ＧａＡｓ基板からｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド
層へＺｎが拡散されていることがわかる。このときｐ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層表面側のキャリア濃度は１．２
×１０18cm-3であった。
ャルウェハの厚さ方向のキャリア濃度分布を図１に示
す。ｐ型クラッド層のｐ型キャリア濃度は表面近傍をピ
ークに急激に低下し、低下後はｐ型活性層の界面まで一
定の値をとり、ｐ型クラッド層に続くｐ型活性層では高
濃度一定で、ｎ型クラッド層ではＴｅの偏析係数が大き
いため直線的に濃度は上昇する。ｐ型クラッド層の表面
近傍が高濃度となっていることより、エピタキシャル成
長中にｐ型ＧａＡｓ基板からｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド
層へＺｎが拡散されていることがわかる。このときｐ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層表面側のキャリア濃度は１．２
×１０18cm-3であった。
【００３０】ここで比較のために成長開始温度を９００
℃とし、その他の条件は実施例と同じ方法でエピタキシ
ャルウェハを製作した。この比較例のエピタキシャルウ
ェハのキャリア濃度分布を図３に示す。ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層のキャリア濃度は一定であり、表面のキャ
リア濃度は５×１０17cm-3であった。
℃とし、その他の条件は実施例と同じ方法でエピタキシ
ャルウェハを製作した。この比較例のエピタキシャルウ
ェハのキャリア濃度分布を図３に示す。ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層のキャリア濃度は一定であり、表面のキャ
リア濃度は５×１０17cm-3であった。
【００３１】次に、図４に示すように、本実施例の条件
で製作したエピタキシャルウェハのｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層２の表面にアノード電極５を、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層４の表面にカソード電極６をそれぞれ設け
てＬＥＤチップを製作した。このＬＥＤチップの２０ｍ
ＡでのＶF 値（順方向電圧）は１．８８Ｖであった。一
方、成長開始温度を９００℃とした比較例のエピタキシ
ャルウェハから製作したＬＥＤチップの２０ｍＡでのＶ
F 値は２．３５Ｖとなり、デバイスの基本特性及び信頼
性上好ましくない値であった。
で製作したエピタキシャルウェハのｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層２の表面にアノード電極５を、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層４の表面にカソード電極６をそれぞれ設け
てＬＥＤチップを製作した。このＬＥＤチップの２０ｍ
ＡでのＶF 値（順方向電圧）は１．８８Ｖであった。一
方、成長開始温度を９００℃とした比較例のエピタキシ
ャルウェハから製作したＬＥＤチップの２０ｍＡでのＶ
F 値は２．３５Ｖとなり、デバイスの基本特性及び信頼
性上好ましくない値であった。
【００３２】また、本実施例のｐ型ＧａＡｓ基板に代え
てｐ型キャリア濃度がそれぞれ７×１０18cm-3、７×１
０19cm-3のＧａＡｓ基板を用い、本実施例と同じ条件で
ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを製作したところ、ＶF
値は前者が２．０Ｖ、後者が１．８Ｖであったが、両者
とも輝度が３０％低下してしまった。
てｐ型キャリア濃度がそれぞれ７×１０18cm-3、７×１
０19cm-3のＧａＡｓ基板を用い、本実施例と同じ条件で
ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを製作したところ、ＶF
値は前者が２．０Ｖ、後者が１．８Ｖであったが、両者
とも輝度が３０％低下してしまった。
【００３３】なお、上記実施例では、ｐ型ＧａＡｌＡｓ
クラッド層及び活性層のドーパントとしてはＺｎを用い
たが、Ｍｇ等の周期率表における他の第II族元素を用い
ることも可能である。また、本発明は赤色ＬＥＤ以外に
赤外ＬＥＤにも適用できる。
クラッド層及び活性層のドーパントとしてはＺｎを用い
たが、Ｍｇ等の周期率表における他の第II族元素を用い
ることも可能である。また、本発明は赤色ＬＥＤ以外に
赤外ＬＥＤにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍を高キャリア濃度層と
してあるので、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面にオー
ミック接触の電極を設けることができる。
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍を高キャリア濃度層と
してあるので、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面にオー
ミック接触の電極を設けることができる。
【００３５】請求項２に記載の発明によれば、ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板のキャリア濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3
とし、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を９００℃より
高い温度から成長させることにより、ウェハ成長中に基
板からのドーパント拡散を利用してｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層表面のキャリア濃度を高めるようにしたので、
プロセスが容易で安価に製造でき、しかもｐ型クラッド
層のキャリア濃度を増やす必要がないので、エピタキシ
ャル層の結晶欠陥を低減できる。
Ａｓ基板のキャリア濃度を１×１０19〜５×１０19cm-3
とし、かつｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を９００℃より
高い温度から成長させることにより、ウェハ成長中に基
板からのドーパント拡散を利用してｐ型ＧａＡｌＡｓク
ラッド層表面のキャリア濃度を高めるようにしたので、
プロセスが容易で安価に製造でき、しかもｐ型クラッド
層のキャリア濃度を増やす必要がないので、エピタキシ
ャル層の結晶欠陥を低減できる。
【００３６】請求項３に記載の発明によれば、基板の除
去にともなってエッチングされるｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の厚さを１０μｍ以下となるようにしたので、基
板からのｐ型ドーパントの拡散により高キャリア濃度と
なっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の成長初期の部
分を保持することができる。
去にともなってエッチングされるｐ型ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層の厚さを１０μｍ以下となるようにしたので、基
板からのｐ型ドーパントの拡散により高キャリア濃度と
なっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の成長初期の部
分を保持することができる。
【００３７】請求項４に記載の発明によれば、基板のド
ーパントがＺｎの場合、Ｚｎは他のｐ型ドーパントに比
べ拡散係数が大きいため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
の表面近傍のｐ型キャリア濃度を高濃度とすることがで
きる。
ーパントがＺｎの場合、Ｚｎは他のｐ型ドーパントに比
べ拡散係数が大きいため、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
の表面近傍のｐ型キャリア濃度を高濃度とすることがで
きる。
【００３８】請求項５に記載の発明によれば、高キャリ
ア濃度となっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面に
電極を設けるため、良好な電極が形成でき、発光ダイオ
ードの順方向電圧が低下し、特性および信頼性が向上す
る。
ア濃度となっているｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層表面に
電極を設けるため、良好な電極が形成でき、発光ダイオ
ードの順方向電圧が低下し、特性および信頼性が向上す
る。
【図１】本発明の実施例によるエピタキシャルウェハの
厚さ方向のキャリア濃度分布図である。
厚さ方向のキャリア濃度分布図である。
【図２】本実施例によるエピタキシャルウェハの断面図
である。
である。
【図３】従来例によるエピタキシャルウェハの厚さ方向
のキャリア濃度分布図である。
のキャリア濃度分布図である。
【図４】本実施例によるＬＥＤチップの断面図である。
１ ｐ型ＧａＡｓ基板 ２ ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ３ ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層 ４ ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層 ５ アノード電極 ６ カソード電極
Claims (5)
- 【請求項１】ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、該ｐ型クラ
ッド層上に形成されたｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、および
該ｐ型活性層上に形成されたｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド
層を備えたエピタキシャルウェハにおいて、上記ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍のｐ型キャリア濃度が
０．７×１０18〜２×１０18cm-3であることを特徴とす
るエピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】ｐ型ＧａＡｓ基板上に、液相成長法により
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層
及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長した後、上
記ｐ型ＧａＡｓ基板を除去してエピタキシャルウェハを
製造する方法において、上記ｐ型ＧａＡｓ基板としてｐ
型キャリア濃度が１×１０19〜５×１０19cm-3である基
板を使用し、かつ、上記ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を
液相徐冷法により９００℃より高い温度から成長させる
ことにより、上記ｐ型ＧａＡｓ基板のｐ型ドーパントを
ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層へ拡散させて、上記ｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層の表面近傍のｐ型キャリア濃度を
０．７×１０18〜２×１０18cm-3となるようにしたこと
を特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。 - 【請求項３】上記ｐ型ＧａＡｓ基板を除去する際、その
除去にともなって削られるｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
表面の厚さを１０μｍ以下とした請求項２に記載のエピ
タキシャルウェハの製造方法。 - 【請求項４】上記ｐ型ＧａＡｓ基板のドーパントにＺｎ
を用い、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層及びｐ型ＧａＡｌ
Ａｓ活性層のドーパントにＺｎまたはＭｇを用いた請求
項２または３に記載のエピタキシャルウェハの製造方
法。 - 【請求項５】請求項１に記載のエピタキシャルウェハを
用いた発光ダイオードであって、該ウェハのｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層表面にアノード電極を、ｎ型ＧａＡｌ
Ａｓクラッド層表面にカソード電極をそれぞれ設けた発
光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14758195A JPH098353A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14758195A JPH098353A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098353A true JPH098353A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15433595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14758195A Pending JPH098353A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098353A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| US7675068B2 (en) | 2002-02-08 | 2010-03-09 | Cree, Inc. | Methods of treating a silicon carbide substrate for improved epitaxial deposition and resulting structures and devices |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14758195A patent/JPH098353A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| US7675068B2 (en) | 2002-02-08 | 2010-03-09 | Cree, Inc. | Methods of treating a silicon carbide substrate for improved epitaxial deposition and resulting structures and devices |
| US8822315B2 (en) | 2002-02-08 | 2014-09-02 | Cree, Inc. | Methods of treating a silicon carbide substrate for improved epitaxial deposition and resulting structures and devices |
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