JPH11238912A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH11238912A JPH11238912A JP3889498A JP3889498A JPH11238912A JP H11238912 A JPH11238912 A JP H11238912A JP 3889498 A JP3889498 A JP 3889498A JP 3889498 A JP3889498 A JP 3889498A JP H11238912 A JPH11238912 A JP H11238912A
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- emitting diode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル
層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層から
なるｐｎ接合を有する発光ダイオードにおいて、高発光
出力の発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 高純度薬品及び純水による基板及び多結
晶の洗浄、雰囲気ガスに使用するガスの精製、成長装置
の純化処理を徹底して行い、意図しないＳ不純物がＳｉ
ドープＧａＡｌＡｓエピタキシャル層に混入するのを防
止し、ＳｉドープＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を３×１０
16ｃｍ-3以下に下げる。
層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層から
なるｐｎ接合を有する発光ダイオードにおいて、高発光
出力の発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 高純度薬品及び純水による基板及び多結
晶の洗浄、雰囲気ガスに使用するガスの精製、成長装置
の純化処理を徹底して行い、意図しないＳ不純物がＳｉ
ドープＧａＡｌＡｓエピタキシャル層に混入するのを防
止し、ＳｉドープＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を３×１０
16ｃｍ-3以下に下げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＡｌＡｓから
なる赤外発光ダイオードに係わり、特に発光出力の改善
されたＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードに関する。
なる赤外発光ダイオードに係わり、特に発光出力の改善
されたＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層
によりｐｎ接合を形成したエピタキシャルウェーハは、
フォトカプラーや各種の光センサー、リモートコントロ
ーラーの光源等として用いられる赤外発光ダイオード
（ＬＥＤ）の材料として広く利用されている。
ャル層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層
によりｐｎ接合を形成したエピタキシャルウェーハは、
フォトカプラーや各種の光センサー、リモートコントロ
ーラーの光源等として用いられる赤外発光ダイオード
（ＬＥＤ）の材料として広く利用されている。
【０００３】上記のエピタキシャルウェーハを用いて作
製した発光ダイオードとしては、例えばＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｙｈｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．４
８、Ｎｏ．６（１９７７）２４８５〜２４９２頁に記載
されているような図１に示す構造の発光ダイオードが知
られている。図１で、１はＳｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層、２はＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層、３はｎ電極、４はｐ電極である。ま
た、ｐｎ接合部からの発光は、ｎ電極３を形成したｎ型
ＧａＡｌＡｓ層１の表面側から取り出す。
製した発光ダイオードとしては、例えばＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｙｈｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．４
８、Ｎｏ．６（１９７７）２４８５〜２４９２頁に記載
されているような図１に示す構造の発光ダイオードが知
られている。図１で、１はＳｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層、２はＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層、３はｎ電極、４はｐ電極である。ま
た、ｐｎ接合部からの発光は、ｎ電極３を形成したｎ型
ＧａＡｌＡｓ層１の表面側から取り出す。
【０００４】上記の発光ダイオードのｐｎ接合部分は一
般に、両性不純物であるＳｉのｎｐ自然反転を用いて、
液相エピタキシャル成長法により連続的に製造される。
すなわち、不純物としてＳｉを添加するＧａＡｌＡｓ層
の液相エピタキシャル成長において、Ｓｉは両性不純物
であるため、反転温度より高温で成長されたエピタキシ
ャル層はｎ型に、また反転温度より低温で成長されたエ
ピタキシャル層はｐ型になる。従って、ＧａＡｓ基板上
に、Ｓｉをドーパントとして、反転温度より高い温度か
ら低い温度までＧａＡｌＡｓ層を徐冷法により液相エピ
タキシャル成長させると、ｎ型層とｐ型層を連続して成
長させることができる。このため、上記の徐冷法の液相
エピタキシャル成長法を用いてＳｉをドープしたＧａＡ
ｌＡｓエピタキシャルウェーハを製造すると、良質のｐ
ｎ接合の形成が容易であり、また生産性が高い利点があ
る。
般に、両性不純物であるＳｉのｎｐ自然反転を用いて、
液相エピタキシャル成長法により連続的に製造される。
すなわち、不純物としてＳｉを添加するＧａＡｌＡｓ層
の液相エピタキシャル成長において、Ｓｉは両性不純物
であるため、反転温度より高温で成長されたエピタキシ
ャル層はｎ型に、また反転温度より低温で成長されたエ
ピタキシャル層はｐ型になる。従って、ＧａＡｓ基板上
に、Ｓｉをドーパントとして、反転温度より高い温度か
ら低い温度までＧａＡｌＡｓ層を徐冷法により液相エピ
タキシャル成長させると、ｎ型層とｐ型層を連続して成
長させることができる。このため、上記の徐冷法の液相
エピタキシャル成長法を用いてＳｉをドープしたＧａＡ
ｌＡｓエピタキシャルウェーハを製造すると、良質のｐ
ｎ接合の形成が容易であり、また生産性が高い利点があ
る。
【０００５】但し、ＧａＡｌＡｓの液相エピタキシャル
成長においては、ＡｌＡｓの固相への偏析係数が１より
著しく大きいため、エピタキシャル層内のＡｌＡｓ混晶
比が成長方向に向かって減少する。その結果上記の場
合、ｐ型層表面側に行くほどＧａＡｌＡｓエピタキシャ
ル層の禁止帯幅（バンドギャップ）が小さくなるので、
ｐ型層表面側からの光の取り出しが困難になる。そこ
で、発光ダイオードの製造ではエピタキシャル層の成長
後ＧａＡｓ基板を除去し、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層の表面側を光取り出し面とする。
成長においては、ＡｌＡｓの固相への偏析係数が１より
著しく大きいため、エピタキシャル層内のＡｌＡｓ混晶
比が成長方向に向かって減少する。その結果上記の場
合、ｐ型層表面側に行くほどＧａＡｌＡｓエピタキシャ
ル層の禁止帯幅（バンドギャップ）が小さくなるので、
ｐ型層表面側からの光の取り出しが困難になる。そこ
で、発光ダイオードの製造ではエピタキシャル層の成長
後ＧａＡｓ基板を除去し、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層の表面側を光取り出し面とする。
【０００６】すなわち発光ダイオードの製造では、上記
の方法により製造したエピタキシャルウェーハのＧａＡ
ｓ基板をエッチング等により除去し、必要により除去面
をポリッシュした後、該除去面（ｎ側ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層表面）を光取り出し側として、エピタキシ
ャルウェーハの表面および裏面に電極を形成し、素子形
状に分離し、発光ダイオードを作製する。この発光ダイ
オードは、Ａｌ組成を調整することにより、およそ８０
０〜９００ｎｍの範囲の赤外光を発することが可能であ
る。
の方法により製造したエピタキシャルウェーハのＧａＡ
ｓ基板をエッチング等により除去し、必要により除去面
をポリッシュした後、該除去面（ｎ側ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層表面）を光取り出し側として、エピタキシ
ャルウェーハの表面および裏面に電極を形成し、素子形
状に分離し、発光ダイオードを作製する。この発光ダイ
オードは、Ａｌ組成を調整することにより、およそ８０
０〜９００ｎｍの範囲の赤外光を発することが可能であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の赤外発光ダイオ
ードは、市場から発光の高出力化が要求されている。高
出力化の方法としては、例えば特開平４−３３７６８０
に記載されているようなｐｎ接合付近の発光領域におけ
るＡｌ混晶比勾配を急峻にすることで高出力になるとい
う報告があるが、市場の要求は年々高くなっており更な
る高出力化が求められている。そこで本発明の目的は、
発光出力が改善されたＳｉドープＧａＡｌＡｓ赤外発光
ダイオードを提供することにある。
ードは、市場から発光の高出力化が要求されている。高
出力化の方法としては、例えば特開平４−３３７６８０
に記載されているようなｐｎ接合付近の発光領域におけ
るＡｌ混晶比勾配を急峻にすることで高出力になるとい
う報告があるが、市場の要求は年々高くなっており更な
る高出力化が求められている。そこで本発明の目的は、
発光出力が改善されたＳｉドープＧａＡｌＡｓ赤外発光
ダイオードを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉドープｎ
型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とＳｉドープｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓエピタキシャル層からなるｐｎ接合を有する発
光ダイオードにおいて、前記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層中の硫黄（Ｓ）濃度がともに３×１０
16ｃｍ-3以下であることを特徴とする。上記の発光ダイ
オードにおいては、前記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層中の硫黄（Ｓ）濃度がともに１×１０16ｃ
ｍ-3以下であることがより好ましい。
型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とＳｉドープｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓエピタキシャル層からなるｐｎ接合を有する発
光ダイオードにおいて、前記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層中の硫黄（Ｓ）濃度がともに３×１０
16ｃｍ-3以下であることを特徴とする。上記の発光ダイ
オードにおいては、前記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層中の硫黄（Ｓ）濃度がともに１×１０16ｃ
ｍ-3以下であることがより好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記のＳｉドープ
ＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードについて、同一の製造
プロセスで製造しても製造ロットによって発光出力にバ
ラツキが生じる現象について注目した。そして、発光ダ
イオードの種々の物性と発光出力の関係について詳細に
調査した結果、ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中に含ま
れる不純物の硫黄（Ｓ）の濃度と発光出力の間に負の相
関があることを見出した。
ＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードについて、同一の製造
プロセスで製造しても製造ロットによって発光出力にバ
ラツキが生じる現象について注目した。そして、発光ダ
イオードの種々の物性と発光出力の関係について詳細に
調査した結果、ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中に含ま
れる不純物の硫黄（Ｓ）の濃度と発光出力の間に負の相
関があることを見出した。
【００１０】Ｓはエピタキシャル層に故意には添加して
いないが、液相エピタキシャル成長の過程で成長装置の
系内に何らかの形で混入するものと思われる。ＧａＡｌ
Ａｓ層の液相エピタキシャル成長において、ＳはＧａＡ
ｌＡｓ層に対する偏析係数が非常に大きいため、成長装
置の系内に微量のＳ源が存在するだけでもＧａＡｌＡｓ
層中のＳ濃度は高くなる。
いないが、液相エピタキシャル成長の過程で成長装置の
系内に何らかの形で混入するものと思われる。ＧａＡｌ
Ａｓ層の液相エピタキシャル成長において、ＳはＧａＡ
ｌＡｓ層に対する偏析係数が非常に大きいため、成長装
置の系内に微量のＳ源が存在するだけでもＧａＡｌＡｓ
層中のＳ濃度は高くなる。
【００１１】そこで次に本発明者らは、Ｓが成長装置の
系に混入する原因を調査した。その結果、エピタキシャ
ル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装置がＳ混
入源であることが判明した。そこで、本発明者らはエピ
タキシャル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装
置中のＳ濃度低減の対策をとった。すなわち、エピタキ
シャル成長に用いるＧａＡｓ単結晶基板およびＧａＡｓ
多結晶の使用前の前処理で、硫酸系のエッチャントを用
いる場合はこれもＳ源となるため、高純度の薬品を用い
てエッチャント調整を行いエッチング処理をした後、超
純水により十分に洗浄し、必要に応じて超音波洗浄など
の処理を施した。また、エピタキシャル成長の雰囲気を
形成する水素ないしアルゴン等の雰囲気ガスは、市販さ
れている高純度ガスについてさらに使用前に精製装置を
用いて純化処理し、反応炉に供給することにした。ま
た、エピタキシャル成長装置の材料となる黒鉛について
も、高純度の物を使用し、さらに実際にエピタキシャル
成長に使用する前に１４００℃程度の高温で例えば塩化
水素ガス雰囲気中で空焼きを行い、純化処理することに
した。
系に混入する原因を調査した。その結果、エピタキシャ
ル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装置がＳ混
入源であることが判明した。そこで、本発明者らはエピ
タキシャル成長に用いる原材料や雰囲気ガス及び成長装
置中のＳ濃度低減の対策をとった。すなわち、エピタキ
シャル成長に用いるＧａＡｓ単結晶基板およびＧａＡｓ
多結晶の使用前の前処理で、硫酸系のエッチャントを用
いる場合はこれもＳ源となるため、高純度の薬品を用い
てエッチャント調整を行いエッチング処理をした後、超
純水により十分に洗浄し、必要に応じて超音波洗浄など
の処理を施した。また、エピタキシャル成長の雰囲気を
形成する水素ないしアルゴン等の雰囲気ガスは、市販さ
れている高純度ガスについてさらに使用前に精製装置を
用いて純化処理し、反応炉に供給することにした。ま
た、エピタキシャル成長装置の材料となる黒鉛について
も、高純度の物を使用し、さらに実際にエピタキシャル
成長に使用する前に１４００℃程度の高温で例えば塩化
水素ガス雰囲気中で空焼きを行い、純化処理することに
した。
【００１２】従来、ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中の
Ｓ濃度はおよそ５×１０16ｃｍ-3以上であった。これに
対し本発明者等は、上記の方法を徹底して行うことによ
り、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層およ
びＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中のＳ
濃度をともに３×１０16ｃｍ-3以下、より好ましくは１
×１０16ｃｍ-3以下に制御することを初めて可能にし
た。そして、ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中のＳ濃度
を３×１０16ｃｍ-3以下に制御することにより、ＧａＡ
ｌＡｓ赤外発光ダイオードの出力を従来と比べて高くす
ることができた。
Ｓ濃度はおよそ５×１０16ｃｍ-3以上であった。これに
対し本発明者等は、上記の方法を徹底して行うことによ
り、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層およ
びＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中のＳ
濃度をともに３×１０16ｃｍ-3以下、より好ましくは１
×１０16ｃｍ-3以下に制御することを初めて可能にし
た。そして、ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中のＳ濃度
を３×１０16ｃｍ-3以下に制御することにより、ＧａＡ
ｌＡｓ赤外発光ダイオードの出力を従来と比べて高くす
ることができた。
【００１３】図２に従来の発光ダイオードと本発明によ
って得られた発光ダイオードのＳｉドープＧａＡｌＡｓ
層中のＳ濃度と発光出力の関係を示す。図２で、黒丸●
は、本発明に係わるＳｉドープＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層中のＳ濃度が３×１０16ｃｍ-3以下の発光ダイオ
ードであり、白丸○は、従来のＳｉドープＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層中のＳ濃度がおよそ５×１０16ｃｍ-3
以上の発光ダイオードである。図２に示すように、エピ
タキシャル層中のＳ濃度が１×１０16ｃｍ-3以下の発光
ダイオードでは出力はほぼ一定であるが、１×１０16ｃ
ｍ-3より高くなると出力が低下し始めた。そして、エピ
タキシャル層中のＳ濃度が３×１０16ｃｍ-3より高くな
ると急激に出力が低下することが分かった。従って、Ｓ
ｉドープＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を３×１０16ｃｍ-3
以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすること
により、発光ダイオードが高出力となることが判明し
た。
って得られた発光ダイオードのＳｉドープＧａＡｌＡｓ
層中のＳ濃度と発光出力の関係を示す。図２で、黒丸●
は、本発明に係わるＳｉドープＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層中のＳ濃度が３×１０16ｃｍ-3以下の発光ダイオ
ードであり、白丸○は、従来のＳｉドープＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層中のＳ濃度がおよそ５×１０16ｃｍ-3
以上の発光ダイオードである。図２に示すように、エピ
タキシャル層中のＳ濃度が１×１０16ｃｍ-3以下の発光
ダイオードでは出力はほぼ一定であるが、１×１０16ｃ
ｍ-3より高くなると出力が低下し始めた。そして、エピ
タキシャル層中のＳ濃度が３×１０16ｃｍ-3より高くな
ると急激に出力が低下することが分かった。従って、Ｓ
ｉドープＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を３×１０16ｃｍ-3
以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすること
により、発光ダイオードが高出力となることが判明し
た。
【００１４】なお、本発明に係わるＳｉドープｎ型Ｇａ
ＡｌＡｓエピタキシャル層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層からなるｐｎ接合を有する発光ダイ
オードに用いるエピタキシャルウェーハの製造方法につ
いては、これまでＧａＡｓ基板上にＳｉをドーパントと
して、反転温度より高い温度から低い温度までＧａＡｌ
Ａｓ層を徐冷法により連続的に液相エピタキシャル成長
させる方法について説明してきた。しかし、エピタキシ
ャルウェーハの製造方法は上記のものに限定されず、例
えば、ＧａＡｓ基板上にｎｐ反転温度よりも高い温度で
ｎ型ＧａＡｌＡｓ層を成長させた後、基板と成長用溶液
を分離し、成長用溶液の温度をｎｐ反転温度以下に降温
させた後、再び基板と成長用溶液を接触させてｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ層を成長させる液相エピタキシャル成長法でエ
ピタキシャルウェーハを製造した場合でも本発明の効果
が得られる。この場合でも、上述した方法によりエピタ
キシャル成長装置の系に混入するＳ源を低減することに
より、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層お
よびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中の
硫黄（Ｓ）濃度をともに３×１０16ｃｍ-3以下、より好
ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすることができる。
ＡｌＡｓエピタキシャル層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層からなるｐｎ接合を有する発光ダイ
オードに用いるエピタキシャルウェーハの製造方法につ
いては、これまでＧａＡｓ基板上にＳｉをドーパントと
して、反転温度より高い温度から低い温度までＧａＡｌ
Ａｓ層を徐冷法により連続的に液相エピタキシャル成長
させる方法について説明してきた。しかし、エピタキシ
ャルウェーハの製造方法は上記のものに限定されず、例
えば、ＧａＡｓ基板上にｎｐ反転温度よりも高い温度で
ｎ型ＧａＡｌＡｓ層を成長させた後、基板と成長用溶液
を分離し、成長用溶液の温度をｎｐ反転温度以下に降温
させた後、再び基板と成長用溶液を接触させてｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ層を成長させる液相エピタキシャル成長法でエ
ピタキシャルウェーハを製造した場合でも本発明の効果
が得られる。この場合でも、上述した方法によりエピタ
キシャル成長装置の系に混入するＳ源を低減することに
より、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層お
よびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中の
硫黄（Ｓ）濃度をともに３×１０16ｃｍ-3以下、より好
ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすることができる。
【００１５】
【作用】本発明は、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタ
キシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層中の硫黄（Ｓ）濃度をともに３×１０16ｃｍ-3
以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすること
により、発光ダイオードの出力を改善することができ
る。エピタキシャル層中のＳ濃度と発光出力との間に相
関がある理由については、液相エピタキシャル成長の過
程で結晶中に取り込まれたＳが非発光中心の形成に関与
しているものと思われるが、詳細は不明である。
キシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層中の硫黄（Ｓ）濃度をともに３×１０16ｃｍ-3
以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下とすること
により、発光ダイオードの出力を改善することができ
る。エピタキシャル層中のＳ濃度と発光出力との間に相
関がある理由については、液相エピタキシャル成長の過
程で結晶中に取り込まれたＳが非発光中心の形成に関与
しているものと思われるが、詳細は不明である。
【００１６】
【実施例】（実施例）本発明の発光ダイオードを、スラ
イドボート型成長装置を使用した徐冷法の液相エピタキ
シャル成長方法で作製したエピタキシャルウェーハを用
いて製造した例について説明する。図３に本実施例で使
用したスライドボート型成長装置を示す。図３で、２１
は基板収納用ボート、２２は基板を収納する凹部、２３
はｎ型ＧａＡｓ単結晶基板、２４はＧａ溶液を収納した
スライダー、２５は溶液溜、２６はＧａ溶液、２７は小
孔、２８は蓋である。
イドボート型成長装置を使用した徐冷法の液相エピタキ
シャル成長方法で作製したエピタキシャルウェーハを用
いて製造した例について説明する。図３に本実施例で使
用したスライドボート型成長装置を示す。図３で、２１
は基板収納用ボート、２２は基板を収納する凹部、２３
はｎ型ＧａＡｓ単結晶基板、２４はＧａ溶液を収納した
スライダー、２５は溶液溜、２６はＧａ溶液、２７は小
孔、２８は蓋である。
【００１７】ＳｉドープのＧａＡｌＡｓエピタキシャル
層を成長させる原料として溶液溜２５にＧａ溶液、Ｇａ
Ａｓ多結晶、Ａｌ、Ｓｉを各々所定量入れた。また基板
を収納する凹部２２に（１００）面を有するｎ型ＧａＡ
ｓ単結晶基板２３をセットした。そして、ＧａＡｓ単結
晶基板２３とＧａ溶液２６とを接触させない状態で両者
をセットした成長装置を石英ガラス製の反応管（図示せ
ず）内に載置した。
層を成長させる原料として溶液溜２５にＧａ溶液、Ｇａ
Ａｓ多結晶、Ａｌ、Ｓｉを各々所定量入れた。また基板
を収納する凹部２２に（１００）面を有するｎ型ＧａＡ
ｓ単結晶基板２３をセットした。そして、ＧａＡｓ単結
晶基板２３とＧａ溶液２６とを接触させない状態で両者
をセットした成長装置を石英ガラス製の反応管（図示せ
ず）内に載置した。
【００１８】続いて、反応管の周囲のヒーターを加熱し
て成長装置を水素気流中で９４０℃まで昇温し、同温度
で２時間保持した。この間にＧａＡｓ多結晶、Ａｌ、Ｓ
ｉはＧａ溶液に均一に溶解した。その後、Ｇａ溶液を収
納したスライダー２４を摺動してＧａ溶液２６とｎ型Ｇ
ａＡｓ単結晶基板２３と接触させ、さらにＧａＡｓ基板
２３上に小孔２７が来る位置までスライダー２４を摺動
し、所定の厚さのＧａ溶液をＧａＡｓ単結晶基板上に載
せた。この状態で成長装置を０．４℃／ｍｉｎの冷却速
度で６００℃まで冷却し、Ｓｉの自然反転を利用して、
ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層とを連続して成長させた。Ｓｉの自然
反転温度はおよそ８３０℃である。
て成長装置を水素気流中で９４０℃まで昇温し、同温度
で２時間保持した。この間にＧａＡｓ多結晶、Ａｌ、Ｓ
ｉはＧａ溶液に均一に溶解した。その後、Ｇａ溶液を収
納したスライダー２４を摺動してＧａ溶液２６とｎ型Ｇ
ａＡｓ単結晶基板２３と接触させ、さらにＧａＡｓ基板
２３上に小孔２７が来る位置までスライダー２４を摺動
し、所定の厚さのＧａ溶液をＧａＡｓ単結晶基板上に載
せた。この状態で成長装置を０．４℃／ｍｉｎの冷却速
度で６００℃まで冷却し、Ｓｉの自然反転を利用して、
ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層とを連続して成長させた。Ｓｉの自然
反転温度はおよそ８３０℃である。
【００１９】尚、以上のＧａＡｌＡｓ層のエピタキシャ
ル成長の際には、前述したＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を
下げるための手段はすべて実施した。すなわち、高純度
薬品及び純水による基板及び多結晶の洗浄、雰囲気ガス
に使用するガスの精製、成長装置の純化処理はすべて実
施した。
ル成長の際には、前述したＧａＡｌＡｓ層中のＳ濃度を
下げるための手段はすべて実施した。すなわち、高純度
薬品及び純水による基板及び多結晶の洗浄、雰囲気ガス
に使用するガスの精製、成長装置の純化処理はすべて実
施した。
【００２０】上記のようにして得られたＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャルウェーハの層厚は、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層が１００μｍ、ｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層が２００μｍであった。また、ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層のキャリア濃度は、基板との界面ではｎ
型で１×１０18ｃｍ-3、エピタキシャル層表面ではｐ型
で２×１０18ｃｍ-3であった。このエピタキシャルウェ
ーハを用いて発光ダイオードを製造するため、まず上記
エピタキシャルウェーハをアンモニア系エッチャントに
浸し、ＧａＡｓ単結晶基板を除去した。その後、電極を
ｐ型エピタキシャル層表面とｎ型エピタキシャル層表面
にそれぞれ形成し、一辺が約３５０μｍの略正方形の素
子に分離した。得られた発光ダイオードは図１に示す構
造のものである。本実施例によって得られたＧａＡｌＡ
ｓ赤外発光ダイオードのエピタキシャル層中のＳ濃度は
０．５〜３×１０16ｃｍ-3であった。
ピタキシャルウェーハの層厚は、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピ
タキシャル層が１００μｍ、ｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層が２００μｍであった。また、ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャル層のキャリア濃度は、基板との界面ではｎ
型で１×１０18ｃｍ-3、エピタキシャル層表面ではｐ型
で２×１０18ｃｍ-3であった。このエピタキシャルウェ
ーハを用いて発光ダイオードを製造するため、まず上記
エピタキシャルウェーハをアンモニア系エッチャントに
浸し、ＧａＡｓ単結晶基板を除去した。その後、電極を
ｐ型エピタキシャル層表面とｎ型エピタキシャル層表面
にそれぞれ形成し、一辺が約３５０μｍの略正方形の素
子に分離した。得られた発光ダイオードは図１に示す構
造のものである。本実施例によって得られたＧａＡｌＡ
ｓ赤外発光ダイオードのエピタキシャル層中のＳ濃度は
０．５〜３×１０16ｃｍ-3であった。
【００２１】（比較例）上記実施例と同様の方法によ
り、ＧａＡｌＡｓ発光ダイオードを作製した。但し、本
比較例に係わるＧａＡｌＡｓエピタキシャル層の成長で
は、前述したエピタキシャル層中のＳ濃度を下げるため
の手段は従来と同様特に行わなかった。本比較例によっ
て得られたＳｉドープＧａＡｌＡｓ発光ダイオードのエ
ピタキシャル層中のＳ濃度はおよそ５〜１０×１０16ｃ
ｍ-3であった。
り、ＧａＡｌＡｓ発光ダイオードを作製した。但し、本
比較例に係わるＧａＡｌＡｓエピタキシャル層の成長で
は、前述したエピタキシャル層中のＳ濃度を下げるため
の手段は従来と同様特に行わなかった。本比較例によっ
て得られたＳｉドープＧａＡｌＡｓ発光ダイオードのエ
ピタキシャル層中のＳ濃度はおよそ５〜１０×１０16ｃ
ｍ-3であった。
【００２２】上記の実施例と比較例とで作製した発光ダ
イオード各１００個の発光出力を測定した結果を表１に
示す。表１から明らかなように、本発明によれば従来品
に比べて発光出力が約３倍高い発光ダイオードを得るこ
とができた。
イオード各１００個の発光出力を測定した結果を表１に
示す。表１から明らかなように、本発明によれば従来品
に比べて発光出力が約３倍高い発光ダイオードを得るこ
とができた。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、Ｓｉドープｎ型ＧａＡ
ｌＡｓエピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層中のＳ濃度をともに３×１０16ｃ
ｍ-3以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下に制御
することにより、従来のＳ濃度がおよそ５〜１０×１０
16ｃｍ-3程度のＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードに比較
して発光ダイオードの発光出力を約３倍に向上させるこ
とができた。なお上記実施例では、ｐｎ接合を形成する
ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層の２層からなる構造の発光ダイオード
の場合について説明したが、ｐｎ接合を形成する上記の
２層の上にさらにｐ型ＧａＡｌＡｓ層からなる窓層を形
成した構造の発光ダイオードにおいても、同様に本発明
の効果が得られる。また以上の本発明の説明では、本発
明に係わる発光ダイオードは、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層の表面側を光取り出し面とする場
合についてのみ説明したが、上記のｐ型ＧａＡｌＡｓ層
からなる窓層を形成した発光ダイオードのように、ｐ型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面とすることも
可能な場合には、本発明に係わる発光ダイオードはｐ型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面として用いる
こともできる。
ｌＡｓエピタキシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層中のＳ濃度をともに３×１０16ｃ
ｍ-3以下、より好ましくは１×１０16ｃｍ-3以下に制御
することにより、従来のＳ濃度がおよそ５〜１０×１０
16ｃｍ-3程度のＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードに比較
して発光ダイオードの発光出力を約３倍に向上させるこ
とができた。なお上記実施例では、ｐｎ接合を形成する
ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層とｐ型ＧａＡｌＡｓ
エピタキシャル層の２層からなる構造の発光ダイオード
の場合について説明したが、ｐｎ接合を形成する上記の
２層の上にさらにｐ型ＧａＡｌＡｓ層からなる窓層を形
成した構造の発光ダイオードにおいても、同様に本発明
の効果が得られる。また以上の本発明の説明では、本発
明に係わる発光ダイオードは、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層の表面側を光取り出し面とする場
合についてのみ説明したが、上記のｐ型ＧａＡｌＡｓ層
からなる窓層を形成した発光ダイオードのように、ｐ型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面とすることも
可能な場合には、本発明に係わる発光ダイオードはｐ型
エピタキシャル層の表面側を光取り出し面として用いる
こともできる。
【図１】ＳｉドープＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードの
構造を示す図。
構造を示す図。
【図２】ＳｉドープＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオードの
エピタキシャル層中のＳ濃度と発光出力の関係を示す
図。
エピタキシャル層中のＳ濃度と発光出力の関係を示す
図。
【図３】液相エピタキシャル成長装置を示す図。
１ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層 ２ Ｓｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層 ３ ｎ電極 ４ ｐ電極 ２１ 基板収納用ボート ２２ 基板を収納する凹部 ２３ ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板 ２４ Ｇａ溶液を収納したスライダー ２５ 溶液溜 ２６ Ｇａ溶液 ２７ 小孔 ２８ 蓋
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシ
ャル層とＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層
からなるｐｎ接合を有する発光ダイオードにおいて、前
記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層および
Ｓｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層中の硫黄
（Ｓ）濃度がともに３×１０16ｃｍ-3以下であることを
特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＡｓエピタ
キシャル層およびＳｉドープｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層中の硫黄（Ｓ）濃度がともに１×１０16ｃｍ-3
以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイ
オード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3889498A JPH11238912A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3889498A JPH11238912A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238912A true JPH11238912A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12537920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3889498A Pending JPH11238912A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11238912A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001339099A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハ、およびこれを用いた発光ダイオード |
| JP2017511975A (ja) * | 2014-02-25 | 2017-04-27 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ゲッター層を有する発光半導体デバイス |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP3889498A patent/JPH11238912A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001339099A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハ、およびこれを用いた発光ダイオード |
| JP2017511975A (ja) * | 2014-02-25 | 2017-04-27 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ゲッター層を有する発光半導体デバイス |
| US10361531B2 (en) | 2014-02-25 | 2019-07-23 | Philips Photonics Gmbh | Light emitting semiconductor devices with getter layer |
| JP2020150275A (ja) * | 2014-02-25 | 2020-09-17 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ゲッター層を有する発光半導体デバイス |
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