JPS5857764A - 半導体結晶の評価法 - Google Patents
半導体結晶の評価法Info
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- JPS5857764A JPS5857764A JP56156972A JP15697281A JPS5857764A JP S5857764 A JPS5857764 A JP S5857764A JP 56156972 A JP56156972 A JP 56156972A JP 15697281 A JP15697281 A JP 15697281A JP S5857764 A JPS5857764 A JP S5857764A
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- semiconductor crystal
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- semiconductor
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6489—Photoluminescence of semiconductors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発ｅＡＩ工光本子用結晶、４９にダブルへグー構造の
発光ダイオード（以下り鳶りと略す）用半導体結晶の評
価、予Ｊ、ｅｃ係り、自該結晶Ｉノ７オトルＺネセンス
（以下ＰＬ と略す）強１ｆ＃Ｊａ定結果から。
発光ダイオード（以下り鳶りと略す）用半導体結晶の評
価、予Ｊ、ｅｃ係り、自該結晶Ｉノ７オトルＺネセンス
（以下ＰＬ と略す）強１ｆ＃Ｊａ定結果から。
ＬＫＤの発光出力【、素子プルセスを行なうことなしに
評価予見する方法に関する。
評価予見する方法に関する。
発光素子材料１％に本Ｑ明が関係するＩｔ＋Ｇａムｓｒ
／ＩＲＰ ９！Ｊ元半導体結晶は、第１図に示す如（、
ダブルへグー構造【もつ４層構造になつ【いる、閾ｍｖ
ｓｍすると、２ラー指数（１００） ０） ！１．ｉｌ
ＩｍＦ基板１上Ｋｍ謔ｌ鳳Ｐのバク７７層（厚さ約Ｓ
μ園）２が形成されていて、当該ノシク７１層上にａｍ
Ｉｗ＋Ｇａ＆ｓｌ’ １１） 活性層（厚さ１．５ Ａ
ｌｌ ） ３が、まに当該、活性層３上Ｋ ｐ ８４１
ｍ！’ Ｉ）クラッド層（厚さ約１ｓ−）４が、そして
当該タララド１４上Ｋ ｐ ＩＩ ＩｍＧｍＡｓＰ層（
厚さ約ｊａｍ）・５が形成されている。かかｈ四光層の
各層は液相エピタキシャル成長法（ＬＰＩＣ）によって
順次＃Ｃ形成される４ｈ＃Ｊであり、活性層３の結晶性
の良否がＬ罵りり光出方に大きな影響を及ぼす。
／ＩＲＰ ９！Ｊ元半導体結晶は、第１図に示す如（、
ダブルへグー構造【もつ４層構造になつ【いる、閾ｍｖ
ｓｍすると、２ラー指数（１００） ０） ！１．ｉｌ
ＩｍＦ基板１上Ｋｍ謔ｌ鳳Ｐのバク７７層（厚さ約Ｓ
μ園）２が形成されていて、当該ノシク７１層上にａｍ
Ｉｗ＋Ｇａ＆ｓｌ’ １１） 活性層（厚さ１．５ Ａ
ｌｌ ） ３が、まに当該、活性層３上Ｋ ｐ ８４１
ｍ！’ Ｉ）クラッド層（厚さ約１ｓ−）４が、そして
当該タララド１４上Ｋ ｐ ＩＩ ＩｍＧｍＡｓＰ層（
厚さ約ｊａｍ）・５が形成されている。かかｈ四光層の
各層は液相エピタキシャル成長法（ＬＰＩＣ）によって
順次＃Ｃ形成される４ｈ＃Ｊであり、活性層３の結晶性
の良否がＬ罵りり光出方に大きな影響を及ぼす。
Ｌ冨りより出る光は活性層内の糸止帝幅（エネルギーギ
ャップ）ｅｃｉｌ係しにいて、一般ＩＣＧａｘｌｍｌ
−ｘムｓｙＰｌ−ｙｖＭ元混晶の禁止帯は、波長にして
いわゆる１（声−）帝にあり、この禁止帯−を工、四元
結１０組成を変化させることによって％０．９２ （ｐ
ｍ ）からｌｓｒ （ｓ■）の範囲で変えることができ
る。
ャップ）ｅｃｉｌ係しにいて、一般ＩＣＧａｘｌｍｌ
−ｘムｓｙＰｌ−ｙｖＭ元混晶の禁止帯は、波長にして
いわゆる１（声−）帝にあり、この禁止帯−を工、四元
結１０組成を変化させることによって％０．９２ （ｐ
ｍ ）からｌｓｒ （ｓ■）の範囲で変えることができ
る。
本発明の評価に用いらｔ′したＬＥＤ用牛導体結晶を工
。
。
活性層３ ｔ）エネルギーギャップが１３ （、鵬）、
コンタタシ層＆のエネルギーギャップが１．１５（ルー
）。
コンタタシ層＆のエネルギーギャップが１．１５（ルー
）。
ハクファ層２ｖエネルギーギャップが０．９＠９ （ｊ
ｍ）の４ｈりである。
ｍ）の４ｈりである。
ところ↑、上述しｙ：１１ｇ元半導体結晶よりなるＬ鳶
りり発光は、当＃Ｌ鳶ＤＫ願方向バイアスを印加した時
、 ｔｔ １１１ｆｉＧａＡｌｌ’活性層３内で起す、
そｅ）Ｈ８！は注入された小数キャリアと多数キャリア
の再結合によるものである。こ−ノとき出てくるｙｔＵ
＊長は、当該活性層のエネルギーギャップに相当し、
本発明にお−・て使用したＬＥＤについて・工、上述し
＝如＜ １．３ （ｓｅａ ） である。
りり発光は、当＃Ｌ鳶ＤＫ願方向バイアスを印加した時
、 ｔｔ １１１ｆｉＧａＡｌｌ’活性層３内で起す、
そｅ）Ｈ８！は注入された小数キャリアと多数キャリア
の再結合によるものである。こ−ノとき出てくるｙｔＵ
＊長は、当該活性層のエネルギーギャップに相当し、
本発明にお−・て使用したＬＥＤについて・工、上述し
＝如＜ １．３ （ｓｅａ ） である。
本発明は、上述した活性層３のエネルギーギャップ以上
のエネルキーに相当する波長ｅノ光ｔ’ ＩＪＤに照射
し、その結果得られるフォトルＺネセンス強度と素子ブ
ーセス時のＬＥＤ発充出方とＩ） ［ＩＸＩ ＠係より
、素子ブーセス以前にＬＥＤの素子評価、予見１行なう
方法に関するものであるが、上述の２つｙ）発光ｙｊ４
和はと４ｈに伝導帯中の励起電子と価電子帯中りホール
（正孔）との再結合によるものでふる。すなわち、ＬＥ
Ｄ Ｋ、 ！ＩＡ方肉バイアス【かけに場合−ノ発光は
、活性層（ＩｎＧａＡｓＦ １１４３ ） Ｋ注入さｔ
した少数キャリアり多数キャリアとの再結合によるもの
であり、 ＰＬ の場合・工ＩＪＤに照射された励起光
によって、ｒ８性層中に励起された電子とホールが再結
合する遍心での発光である。いずれの場合も、＆！ｌ起
キャリア（電子とホール）の再結合であるが、この再結
合に関係する中ヤリ７の供給手段が真なっている。励起
光の強度に対す４ＰＬｆｉ度依存性は、半導体結晶の量
子効４ｖ表わすため。
のエネルキーに相当する波長ｅノ光ｔ’ ＩＪＤに照射
し、その結果得られるフォトルＺネセンス強度と素子ブ
ーセス時のＬＥＤ発充出方とＩ） ［ＩＸＩ ＠係より
、素子ブーセス以前にＬＥＤの素子評価、予見１行なう
方法に関するものであるが、上述の２つｙ）発光ｙｊ４
和はと４ｈに伝導帯中の励起電子と価電子帯中りホール
（正孔）との再結合によるものでふる。すなわち、ＬＥ
Ｄ Ｋ、 ！ＩＡ方肉バイアス【かけに場合−ノ発光は
、活性層（ＩｎＧａＡｓＦ １１４３ ） Ｋ注入さｔ
した少数キャリアり多数キャリアとの再結合によるもの
であり、 ＰＬ の場合・工ＩＪＤに照射された励起光
によって、ｒ８性層中に励起された電子とホールが再結
合する遍心での発光である。いずれの場合も、＆！ｌ起
キャリア（電子とホール）の再結合であるが、この再結
合に関係する中ヤリ７の供給手段が真なっている。励起
光の強度に対す４ＰＬｆｉ度依存性は、半導体結晶の量
子効４ｖ表わすため。
ＬＥＤ発光出力だけではなく、レーザにおける発振閾値
等の素子特性とも関係することになる。従って、これら
の間の相ｆｋＮＥ係ｖ＃Ｉぺることにより。
等の素子特性とも関係することになる。従って、これら
の間の相ｆｋＮＥ係ｖ＃Ｉぺることにより。
ＰＬ強度から発光素子特性の考察が可能となる。
％ＫＩＩｉＩＪ起光による励起キ・ヤリア密度が、索子
動作時の注入キャリア密度に相当していれば、上述の考
察はより正しいものになる。
動作時の注入キャリア密度に相当していれば、上述の考
察はより正しいものになる。
ところで、半導体結晶の場合、禁止帯中にエネルギーレ
ベルが存在しない（不ＮＴｈ！子添加の場合は別である
）ため、励起は必ず工不ル十−ギャップより大傘なエネ
ルギーの九に対してしか起こらない、一般に禁止帯幅よ
り小さい二ネ／ｌ−イー（励起光の波長が禁止帯の幅に
相当する波長より大き−・）のｙｔ、には、半導体は透
刷であり、禁止帯幅より大きなエネルギー（上述の波長
σ）関係が逆の場合）の光には不透明である。従って、
前込したタプルへデー構造（第１図）のように、いくつ
かの半導体層が存在し、それぞれ異なるエネルギーギャ
ップ會もっている場合、過当な成長のＩａ起光Ｖ選択す
ることによって、半導体結晶内の目的とするエネルギー
ギャップを持つ層だけ’ｋｌｌＪＦ、するコトｂｌ’？
ｌル、ｚ発明に係るＩｎＧｍＡｍＰ／Ｉ！ＩＰ ”Ｐ導
体結晶の場合１発光ｔＸ １１ 型１ｎＧａ八ｍＰ＃）
＠柱層３で起こることからとの部分だけＶ励起↑きるよ
うな波長の励起光を選択するのである。
ベルが存在しない（不ＮＴｈ！子添加の場合は別である
）ため、励起は必ず工不ル十−ギャップより大傘なエネ
ルギーの九に対してしか起こらない、一般に禁止帯幅よ
り小さい二ネ／ｌ−イー（励起光の波長が禁止帯の幅に
相当する波長より大き−・）のｙｔ、には、半導体は透
刷であり、禁止帯幅より大きなエネルギー（上述の波長
σ）関係が逆の場合）の光には不透明である。従って、
前込したタプルへデー構造（第１図）のように、いくつ
かの半導体層が存在し、それぞれ異なるエネルギーギャ
ップ會もっている場合、過当な成長のＩａ起光Ｖ選択す
ることによって、半導体結晶内の目的とするエネルギー
ギャップを持つ層だけ’ｋｌｌＪＦ、するコトｂｌ’？
ｌル、ｚ発明に係るＩｎＧｍＡｍＰ／Ｉ！ＩＰ ”Ｐ導
体結晶の場合１発光ｔＸ １１ 型１ｎＧａ八ｍＰ＃）
＠柱層３で起こることからとの部分だけＶ励起↑きるよ
うな波長の励起光を選択するのである。
従来、ＬＥＤ Ｋ哨いる半導体結晶のＰＬ ＊度による
評価方法は、僅か〒はあるが試みられていた。
評価方法は、僅か〒はあるが試みられていた。
しかし、以下ＰＣＡべるように、現在家でに満足できる
結果は得られていな−・。
結果は得られていな−・。
概２ＦＩ！ＪＩＩＣＰＬ強ｑ測定装評をボす。同図な参
照すると、紗起光源（適鴫な波長のレーザ光源）２１か
らＣ）励起光は、ｆＰ、チ璽ツバ−２２によって、試料
２３の照射位置に位習決めされる。一方、試料２３から
−，）ＰＬ は％集光用対物レンズ２４により集光され
、ｆＦ、：＃フィルタ２１５Ｖ通り、光検出器（Ｐｂ１
１２６ Ｋよって光電流として検出される。
照すると、紗起光源（適鴫な波長のレーザ光源）２１か
らＣ）励起光は、ｆＰ、チ璽ツバ−２２によって、試料
２３の照射位置に位習決めされる。一方、試料２３から
−，）ＰＬ は％集光用対物レンズ２４により集光され
、ｆＦ、：＃フィルタ２１５Ｖ通り、光検出器（Ｐｂ１
１２６ Ｋよって光電流として検出される。
検出信号は増＠器（ｐツク７ンブ）２７によって増幅さ
れ、記録計２８によって、光検出５２ｇの誘起電圧とし
て記′帰される。なお１Ｍｂ起光昏工自動的ｆｃ試料ｚ
ｓ上會走査すゐことができ、これ１行な５党チークパー
２２は増幅器２７と同期するよう虻なっている。
れ、記録計２８によって、光検出５２ｇの誘起電圧とし
て記′帰される。なお１Ｍｂ起光昏工自動的ｆｃ試料ｚ
ｓ上會走査すゐことができ、これ１行な５党チークパー
２２は増幅器２７と同期するよう虻なっている。
励起光源は波長１０６４ （７１１１）のネオジ＾（Ｎ
ｄ ）ＹＡＧレーザを用いている。かかる波長の励起光
【用（・て萬１図に示す早導鼻結晶Ｖ照射しに場合、励
起党番工前述しにエネルギーの関係から、 ！ｍＰ層に
対して・不透明であり＊ ｍ ＩＩ ＩｎＧａムｓｒの
活性層３およびｐＨ１ｌｎＧ龜ムｓｒのコンタクト層５
に対しては不透明である。すなわち半導体結晶の活性Ｉ
４３とコンタクト層５のみＹｊｇｂ起する。従って、か
かる励起１ｔ ｖＩｍＧａＡｓＰ／１ｍＰ早導体結晶に
照射し、そＶＰＬ 強度【調足しπ場合、測定強度は活
性層３およびフンタクト層５からＩ）ＰＬｆｔｋ合成し
た元の強度となる。半導体結晶の評価、４ＩＫ発党出力
の評価な行ない交い場合番ｌ、活性層３からのみのＰＬ
強度ｖｍ定する必要がある。かかる調定はコンタクト層
５ｖみを選択ヱツチ／グにより１１に青し、タラクド層
４１１から励起光を照射させるか、四層構造で一定しＫ
い場合＃Ｃは、基板裏面ｖＩＩＩ面にし。
ｄ ）ＹＡＧレーザを用いている。かかる波長の励起光
【用（・て萬１図に示す早導鼻結晶Ｖ照射しに場合、励
起党番工前述しにエネルギーの関係から、 ！ｍＰ層に
対して・不透明であり＊ ｍ ＩＩ ＩｎＧａムｓｒの
活性層３およびｐＨ１ｌｎＧ龜ムｓｒのコンタクト層５
に対しては不透明である。すなわち半導体結晶の活性Ｉ
４３とコンタクト層５のみＹｊｇｂ起する。従って、か
かる励起１ｔ ｖＩｍＧａＡｓＰ／１ｍＰ早導体結晶に
照射し、そＶＰＬ 強度【調足しπ場合、測定強度は活
性層３およびフンタクト層５からＩ）ＰＬｆｔｋ合成し
た元の強度となる。半導体結晶の評価、４ＩＫ発党出力
の評価な行ない交い場合番ｌ、活性層３からのみのＰＬ
強度ｖｍ定する必要がある。かかる調定はコンタクト層
５ｖみを選択ヱツチ／グにより１１に青し、タラクド層
４１１から励起光を照射させるか、四層構造で一定しＫ
い場合＃Ｃは、基板裏面ｖＩＩＩ面にし。
ごのＪｉＩ面から励起光ｖｗＡ射させる方法があるが。
ＬＩｅＤ Ｏ＞ように活性層３が厚いＣ〉ｌｊ論）場合
、励起光＃Ｊけとんどか活性層でａ収される為プンタク
）４１１５１’除去した場合と、そうでない場合とでは
一定結果にＭは見出されなかった。従って、かがる一定
でｉＸ ｉ！！Ｊ Ｉｆ Ｊｌｌ造−２ままでＰＬ
強度【測定している。
、励起光＃Ｊけとんどか活性層でａ収される為プンタク
）４１１５１’除去した場合と、そうでない場合とでは
一定結果にＭは見出されなかった。従って、かがる一定
でｉＸ ｉ！！Ｊ Ｉｆ Ｊｌｌ造−２ままでＰＬ
強度【測定している。
第３図は従来枝＃にお〜・て得られたＬＩＤ出力（駆動
電流１００ （＋＋ａＡ） ）と測定さｆしたＰＬ
強度とり依存関係ケ示している。同図は励起光強度２
７〔Ｗ／（］”）（表圓反射によるロスｔ３０嘩 とし
て実効ｌｉ！１度、吸収量ケ励起光強度としである。）
Ｉ）励起光を、ボンディングされ７．： ＩＪＤ ＠子
の窓側Ｃ党増出し部、基＆匈）から照射して得られｋＭ
泉Ｖ示す。（ロ）図から判明するように、謔起党強度が
２７（Ｗ／ＣＩ＋” ）ト小サイｍｅ 、 ＬＥＤ出カ
ドＰＬ！ｉ！ｌｌ５ｊトＩＦ）８１１１関俤−１認めら
れなかった。
電流１００ （＋＋ａＡ） ）と測定さｆしたＰＬ
強度とり依存関係ケ示している。同図は励起光強度２
７〔Ｗ／（］”）（表圓反射によるロスｔ３０嘩 とし
て実効ｌｉ！１度、吸収量ケ励起光強度としである。）
Ｉ）励起光を、ボンディングされ７．： ＩＪＤ ＠子
の窓側Ｃ党増出し部、基＆匈）から照射して得られｋＭ
泉Ｖ示す。（ロ）図から判明するように、謔起党強度が
２７（Ｗ／ＣＩ＋” ）ト小サイｍｅ 、 ＬＥＤ出カ
ドＰＬ！ｉ！ｌｌ５ｊトＩＦ）８１１１関俤−１認めら
れなかった。
＃ｉ在１発光嵩素子の半導体結晶の評−ｖｊｌ子ブー１
ス以Ｍｉに行なう有効な手段としてｔ工、ＰＬ 強度
とＬＥＤ出力とＱノ相関関係から行なう方法しかないｔ
のと解され、その意味では従来技術における結果は、適
正な−の′１′はないといえよう、素子ブーセス以前Ｋ
ＩＪＤ用半導体結晶特性の評価、予見が正しく行なえ
れば、半導体装置擬造工程に大きな効果を与え、Ｊ１品
の歩留まりの改番、 責の向上などが期待できる。
ス以Ｍｉに行なう有効な手段としてｔ工、ＰＬ 強度
とＬＥＤ出力とＱノ相関関係から行なう方法しかないｔ
のと解され、その意味では従来技術における結果は、適
正な−の′１′はないといえよう、素子ブーセス以前Ｋ
ＩＪＤ用半導体結晶特性の評価、予見が正しく行なえ
れば、半導体装置擬造工程に大きな効果を与え、Ｊ１品
の歩留まりの改番、 責の向上などが期待できる。
本発明の目的は上述した従来技術の問題を解決するにあ
り、かかる目的のため１本願の発＠者は励起光の強度な
十分強＜シ、その結果書られるＬＥＤ出力とＰＬ 強
度とのＳ関関係、より％発光素子用半導体結晶の評価、
予見が行なえる半導体結晶の評価方法Ｖ提供した。
り、かかる目的のため１本願の発＠者は励起光の強度な
十分強＜シ、その結果書られるＬＥＤ出力とＰＬ 強
度とのＳ関関係、より％発光素子用半導体結晶の評価、
予見が行なえる半導体結晶の評価方法Ｖ提供した。
以下、添付画面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明の半導体結晶評価方法４１．８１１図に示す発覚
素子用ｌｍＧａム＠Ｉ’／Ｉｔ＋Ｐ牛導体結晶につ−・
て実施された。用いられた励起光は上述のネオジュム（
＊ｄ）ｙｉｏレーザで、その波長は１−０６４ （μｍ
）である。また、測定俵電は纂２図に示した従朱扶彎と
−じ−のＩであ６゜ 第７図６１本発明の方法によって得られたＬＥＤ出力（
ＩＭ動電流１００−ム）のＰＬ 相対強度依存性を示し
ている。同図において、励起光強度は４（Ｋｗ／ｃｍ”
）であり、この値は従来技術における励起光強度の数
６倍の大きさである。縦軸は、一定されたウヱハの１５
強度と参照用ウヱハのＰＬ 強度との比である相対強度
を表わしている。かかる相対強度を用（・た理由は、測
定日時の相異にともなうｆ！置の変動に起因する測定値
のバラツキを補正するためである。横軸のＬＩＤ出力番
工ＰＬ 強度を一定したウェー・から作製した複数の
素子の出力の平均ｍｔ’六わしている。
素子用ｌｍＧａム＠Ｉ’／Ｉｔ＋Ｐ牛導体結晶につ−・
て実施された。用いられた励起光は上述のネオジュム（
＊ｄ）ｙｉｏレーザで、その波長は１−０６４ （μｍ
）である。また、測定俵電は纂２図に示した従朱扶彎と
−じ−のＩであ６゜ 第７図６１本発明の方法によって得られたＬＥＤ出力（
ＩＭ動電流１００−ム）のＰＬ 相対強度依存性を示し
ている。同図において、励起光強度は４（Ｋｗ／ｃｍ”
）であり、この値は従来技術における励起光強度の数
６倍の大きさである。縦軸は、一定されたウヱハの１５
強度と参照用ウヱハのＰＬ 強度との比である相対強度
を表わしている。かかる相対強度を用（・た理由は、測
定日時の相異にともなうｆ！置の変動に起因する測定値
のバラツキを補正するためである。横軸のＬＩＤ出力番
工ＰＬ 強度を一定したウェー・から作製した複数の
素子の出力の平均ｍｔ’六わしている。
同図ｖ＃照すると、 ＩＪＤ出力とり＄／％ＰＬ＋Ｆｉ
ｔ度との間には相１ｌｌｌＩＩ係が認められる。かかる
関係・１１点’ｋＡる直繰で表わされ、この比ｆ４１Ｉ
ｌ係よりＬＥＤ出力とＰＬ 強度との対応づけが↑きる
一不発明の方法によれば、すなわち十分ｍ局光の照射エ
ネルギ一台度Ｙ大きくすれば、ＩＪＤ出力とＰＬ ４１
度との相関関係を得もことができ、半導体＃Ｉ＆の骨性
１ｋＡ子プ―七ス以飾に、 １５強度の謝測定結果から
ＬＥＤ％性の評価予見することが↑きる。ところで、な
ぜこのよ５［ｊｇｋ起尤の照射エネルギー密度を大きく
すれば、ＬＥＤ出力と ＰＬ１１度との相関関係が得ら
れるかｔ本願の発明者は以下のように考察した。すなわ
ち励起光の異なる照射エネルギー密度の ＰＬ強度依存
性ｔ−複数個のＩＪＤ素子について調べることを行なっ
た。
ｔ度との間には相１ｌｌｌＩＩ係が認められる。かかる
関係・１１点’ｋＡる直繰で表わされ、この比ｆ４１Ｉ
ｌ係よりＬＥＤ出力とＰＬ 強度との対応づけが↑きる
一不発明の方法によれば、すなわち十分ｍ局光の照射エ
ネルギ一台度Ｙ大きくすれば、ＩＪＤ出力とＰＬ ４１
度との相関関係を得もことができ、半導体＃Ｉ＆の骨性
１ｋＡ子プ―七ス以飾に、 １５強度の謝測定結果から
ＬＥＤ％性の評価予見することが↑きる。ところで、な
ぜこのよ５［ｊｇｋ起尤の照射エネルギー密度を大きく
すれば、ＬＥＤ出力と ＰＬ１１度との相関関係が得ら
れるかｔ本願の発明者は以下のように考察した。すなわ
ち励起光の異なる照射エネルギー密度の ＰＬ強度依存
性ｔ−複数個のＩＪＤ素子について調べることを行なっ
た。
１１１４図は１１１３！！ｌｌの測定で用いた同じＬＩ
ＣＤ素子について、励起光照射エネルギー密度９．６
（Ｋｗ／ｃｍ” ）で第３ＷＪの場合と同じ洞室な行な
ったＭ釆ｔある・同図ｉ＃照すると、明らかに躯３図に
比べて、ＬＩＣＤ出力と ＰＬ強度との相関関係が修工
つきり現われている。
ＣＤ素子について、励起光照射エネルギー密度９．６
（Ｋｗ／ｃｍ” ）で第３ＷＪの場合と同じ洞室な行な
ったＭ釆ｔある・同図ｉ＃照すると、明らかに躯３図に
比べて、ＬＩＣＤ出力と ＰＬ強度との相関関係が修工
つきり現われている。
ｌｌＩ４３図およびＩＫ４図中において、矢印ａ、ｂで
示される一定値は、それぞれ同一の素子（対するもので
ある。これらの値を比横すると１両図１１Ｃ＄５いて、
２点＊、ｂｌＣ対応す４ ＬＩＤ出力値の大小関係は変
らないが、ＰＬ ’ｐｉ度の大小関係は互いに逆の関係
になっている。このことは＠Ｓ図および第６図を参照す
ることによって明白となる。第ｓ図裔工、上述の２つの
一定［ａ、ｂに対応する素子についての励起光照射エネ
ルギー密度の ＰＩ、強度密度（Ｖ／ＣＪＩ” ）依存
性を示すものである。同図會参照すると、照射エネルギ
ー密度２００ （ｗ〜〕付近で＃１定ｇｉｌ−が交差し
ている。すなわち、励起光の照射エネルギーｖＩ！度の
低い範囲（＜２００ （ｗ／ｃｍ” ） ）、を含む
広い照射エネルギー密度の範囲（＜１（Ｐ ｗ／ａａ＊
）では、必ずしも牛導体結晶間で、ＬＥＤ出力が大き
ければ ＰＬ強度−大きいと−・う一定の関係が保たれ
て−・ない、従ってＩＪＤ出力強度と ＰＬ強度との相
１１ｗａ係昏工、信頼できる励記光照射エネルギー密度
において得られた−の↑なければならない、第６８！Ｊ
は複数個のクエへにつ〜・て得られた ＰＬ強度密度の
照射エネルギー密度依存性である。同図を参照すると、
第Ｓ図の場合と同１１ａＫ、照射エネルギー密度が３０
０ （Ｗ／３”）以下では、ｌＩｌ鐘間の相対的位曽関
係が一定に＠たれていない。従って、このような照射エ
ネルギー密度で得られた ２５強度のデータを用いて１
発光素子の特性を評価した場合、 ＰＬ強度測定用に
用いる励起光の照射エネルギー（＜ ＳＯＯ戴ら雪）の
値によって異なる評価を与えることになり、データの信
―性に欠ける。しかし、Ｍ耐エネルギーな大きな籠（＞
５００ Ｗ／ら嘗）にすると、同図から判明するよ５
に各−一の位ｗ−係が一定で１ｈ＆ため信頼できるデー
タＶ特もことができる。
示される一定値は、それぞれ同一の素子（対するもので
ある。これらの値を比横すると１両図１１Ｃ＄５いて、
２点＊、ｂｌＣ対応す４ ＬＩＤ出力値の大小関係は変
らないが、ＰＬ ’ｐｉ度の大小関係は互いに逆の関係
になっている。このことは＠Ｓ図および第６図を参照す
ることによって明白となる。第ｓ図裔工、上述の２つの
一定［ａ、ｂに対応する素子についての励起光照射エネ
ルギー密度の ＰＩ、強度密度（Ｖ／ＣＪＩ” ）依存
性を示すものである。同図會参照すると、照射エネルギ
ー密度２００ （ｗ〜〕付近で＃１定ｇｉｌ−が交差し
ている。すなわち、励起光の照射エネルギーｖＩ！度の
低い範囲（＜２００ （ｗ／ｃｍ” ） ）、を含む
広い照射エネルギー密度の範囲（＜１（Ｐ ｗ／ａａ＊
）では、必ずしも牛導体結晶間で、ＬＥＤ出力が大き
ければ ＰＬ強度−大きいと−・う一定の関係が保たれ
て−・ない、従ってＩＪＤ出力強度と ＰＬ強度との相
１１ｗａ係昏工、信頼できる励記光照射エネルギー密度
において得られた−の↑なければならない、第６８！Ｊ
は複数個のクエへにつ〜・て得られた ＰＬ強度密度の
照射エネルギー密度依存性である。同図を参照すると、
第Ｓ図の場合と同１１ａＫ、照射エネルギー密度が３０
０ （Ｗ／３”）以下では、ｌＩｌ鐘間の相対的位曽関
係が一定に＠たれていない。従って、このような照射エ
ネルギー密度で得られた ２５強度のデータを用いて１
発光素子の特性を評価した場合、 ＰＬ強度測定用に
用いる励起光の照射エネルギー（＜ ＳＯＯ戴ら雪）の
値によって異なる評価を与えることになり、データの信
―性に欠ける。しかし、Ｍ耐エネルギーな大きな籠（＞
５００ Ｗ／ら嘗）にすると、同図から判明するよ５
に各−一の位ｗ−係が一定で１ｈ＆ため信頼できるデー
タＶ特もことができる。
上述の結果より、 ＬＩＥＤ出力と ＰＬ９１度との相
関関係【求める場合、励起光の照射エネルギー密度の値
ｖ ５０（１（η−）以上の値にしなければならないこ
とが確寵された。
関関係【求める場合、励起光の照射エネルギー密度の値
ｖ ５０（１（η−）以上の値にしなければならないこ
とが確寵された。
上述の如く大きな照射エネルギーが必費な理由は、伝導
体中の励起キャリア密度の崗から次のように考えられる
。すなわち、Ｌ冨り駆動電流１００（−ム）に相蟲する
キャリアＶ ＴＡＧレーザで励起するためＫは１発光部
の直＠ ４０ （Ｊｌｌｌ）のＬ罵ＤＫついてａｍ党の
１光子が１対の電子−正孔を作り出すとして、Ｊｌｌｌ
ｌ線量ｎ （Ｋｖ／ｃｓ” ）会費↑あり、その時第Ｓ
ＥＫ示したよ５ ＫＬＩＤ出力と ｐＨ１１度トｋＩＬ
よいｓｉｓｉｓｇ係を示す、従って、Ｌ鳶Ｄ 出力と
ＰＬ強度との充分な相―関係會得４には１ｗｌ１ｌ！！
党の照射エネルギー密度ＶＬ鵞りの動作条件に出来るだ
け近−・キャリア密度を発生させることができるような
籠に設定しなければならない６ｇＬ来技術において良い
相関関係が得られなかったのは、上述の条件が勇足され
るに充分なはど照射エネルギー密度が大きくなかったた
め↑ある。ｌＥｓ図およびｗｉ６８において同一が交差
するより少し大きな５００ （蜀−諺）の照射エネルギ
ー密度は、駆動電流にして５（■ム）に相蟲し、例えば
１０Ｇ （−ム） の規格の−のにつ（・て−・うと、
その５−＃ｃあだるもの？ある。
体中の励起キャリア密度の崗から次のように考えられる
。すなわち、Ｌ冨り駆動電流１００（−ム）に相蟲する
キャリアＶ ＴＡＧレーザで励起するためＫは１発光部
の直＠ ４０ （Ｊｌｌｌ）のＬ罵ＤＫついてａｍ党の
１光子が１対の電子−正孔を作り出すとして、Ｊｌｌｌ
ｌ線量ｎ （Ｋｖ／ｃｓ” ）会費↑あり、その時第Ｓ
ＥＫ示したよ５ ＫＬＩＤ出力と ｐＨ１１度トｋＩＬ
よいｓｉｓｉｓｇ係を示す、従って、Ｌ鳶Ｄ 出力と
ＰＬ強度との充分な相―関係會得４には１ｗｌ１ｌ！！
党の照射エネルギー密度ＶＬ鵞りの動作条件に出来るだ
け近−・キャリア密度を発生させることができるような
籠に設定しなければならない６ｇＬ来技術において良い
相関関係が得られなかったのは、上述の条件が勇足され
るに充分なはど照射エネルギー密度が大きくなかったた
め↑ある。ｌＥｓ図およびｗｉ６８において同一が交差
するより少し大きな５００ （蜀−諺）の照射エネルギ
ー密度は、駆動電流にして５（■ム）に相蟲し、例えば
１０Ｇ （−ム） の規格の−のにつ（・て−・うと、
その５−＃ｃあだるもの？ある。
以上ＩＩＩ！明した如く、本発明の方ＩＩｉによれば、
従来技術では４％ることかで館なかったＩＪＤ出力とＩ
ＪＤ用半導体結晶の ＰＬｆｉ変との相関関係ｖ＋Ｉる
ことができ、当該相関関係から光素子用半導体結晶の評
価、予！Ｌ！素子化ブーセス以＊に行な５ことができる
。その結果、素子化ブーセスを行なう以前に光素子用半
導体結晶の評価選別ができ、１Ｍ晶作製技術へ早く情報
を与えることが可能となり、製品の歩留りの抜書１品質
向上の−で大きな利益！祷ることができる。
従来技術では４％ることかで館なかったＩＪＤ出力とＩ
ＪＤ用半導体結晶の ＰＬｆｉ変との相関関係ｖ＋Ｉる
ことができ、当該相関関係から光素子用半導体結晶の評
価、予！Ｌ！素子化ブーセス以＊に行な５ことができる
。その結果、素子化ブーセスを行なう以前に光素子用半
導体結晶の評価選別ができ、１Ｍ晶作製技術へ早く情報
を与えることが可能となり、製品の歩留りの抜書１品質
向上の−で大きな利益！祷ることができる。
なお本発明の方法−工４ ＩｍＧａＡｓＰ／Ｉｍ？四元
半導体結晶（活性層のエネルギーギャップ１！ （、■
））以外の光素子用半導体結晶の評価予見にも有効であ
る。以下その実施例について説明する。
半導体結晶（活性層のエネルギーギャップ１！ （、■
））以外の光素子用半導体結晶の評価予見にも有効であ
る。以下その実施例について説明する。
（１） 励起光源にＮｄ−ＹムＧ レーザＣ波長１．
０＋＄４（ｊ■）を用いた場合、励起光のエネルギーと
活性層のエネルギーギャップとの関係から、エネルギー
ギャップの大きさが波長に換算して励起光の波長より大
きければ、この活性層は励起される。９ｔつて上述の関
係にあるエネルギーギャップを一つ活性層を有する半導
体結晶については、本発明の方法が有効である。
０＋＄４（ｊ■）を用いた場合、励起光のエネルギーと
活性層のエネルギーギャップとの関係から、エネルギー
ギャップの大きさが波長に換算して励起光の波長より大
きければ、この活性層は励起される。９ｔつて上述の関
係にあるエネルギーギャップを一つ活性層を有する半導
体結晶については、本発明の方法が有効である。
（２）上述の応用例（１）で励起可能なエネルギー条件
が濶足されないエネルギーギャップの活性層を有する光
素子用半導体結晶（ついて・工。
が濶足されないエネルギーギャップの活性層を有する光
素子用半導体結晶（ついて・工。
励起ｙｔＶ Ｍ４ＡＧ レーザ以外の波長の−のにす
ること（よつ（本発明の方法ｖ１！施することができる
０例えば、ＧａｘＡｊｌ−ＩＡＩ／ＧＩＬム−系の結晶
ｎ 、０．８（ｐｗａ ）帯に発光勢性ｖ４っている。
ること（よつ（本発明の方法ｖ１！施することができる
０例えば、ＧａｘＡｊｌ−ＩＡＩ／ＧＩＬム−系の結晶
ｎ 、０．８（ｐｗａ ）帯に発光勢性ｖ４っている。
すなわち、ＧａＡｓ 活性層のエネルギーギャップは
８６７ＯＣλ ）、タララド層偽１テ）ＪＯ−１１ｊの
エネルギーギャップは６９００ （λ ）、またＸ ＝
０．９５の活性層ではＧａ１ＬＩＩＡｊ＆鵠ム婁層ノ
ｘ、ネルギーギャップが８３８１１ （λ ）である、
このような半導体結晶に対しては、励起光源としテ＋ｌ
Ｎｌ７５２ｇ （Ａ ）、４Ｌ＜４ｚ７９ｇ３（λ）の
クリプトン（Ｋｒ）レーザを用いることにより。
８６７ＯＣλ ）、タララド層偽１テ）ＪＯ−１１ｊの
エネルギーギャップは６９００ （λ ）、またＸ ＝
０．９５の活性層ではＧａ１ＬＩＩＡｊ＆鵠ム婁層ノ
ｘ、ネルギーギャップが８３８１１ （λ ）である、
このような半導体結晶に対しては、励起光源としテ＋ｌ
Ｎｌ７５２ｇ （Ａ ）、４Ｌ＜４ｚ７９ｇ３（λ）の
クリプトン（Ｋｒ）レーザを用いることにより。
活性層のみの励起が〒き１本発明の方法によって光素子
用半導体結晶の素子ブー七ス以前の評価予見ができる。
用半導体結晶の素子ブー七ス以前の評価予見ができる。
０１ 上記２つの実施ｆ１は、励起光と活性層とのエ
ネルギー関係Ｋ１１−ｆるものであるが、半導体結晶が
ダブルへデー構造ではなく、シングルへテロ構造のもの
にっ−・ても本発明の方法Ｖ実施できる。ただし、シン
グルへデジ構造。
ネルギー関係Ｋ１１−ｆるものであるが、半導体結晶が
ダブルへデー構造ではなく、シングルへテロ構造のもの
にっ−・ても本発明の方法Ｖ実施できる。ただし、シン
グルへデジ構造。
例えば１ｍＧｍＡｍＰ／１ｖｒＰ ＩＩＩ！晶（ｗ４８
図参照）の場合、ｆｎＧａＡｓＰの表面再結合の大きさ
がハラツクため、励起光Ｖ轟該表面・から照射した場合
ＰＬ ９１度にウェハごとで大きなバラツキが生じて
しまい、充分な評価予見ができな−・、従って、シング
ルへデー構造の半導体結晶にっいては、Ｉｎ？基板側か
ら励起光Ｖ照射し、しかも２論ＧａＡｓデ層の厚さが比
較的厚く（３〜４（ルー）以上）１表面の影響が少ない
条件の下において１本発明の方法な有効＃Ｃ寮施↑きも
・以上説明した如く、本発明の方法は、半導体発覚素子
作１１に大きな利益な与えるばかりでなく。
図参照）の場合、ｆｎＧａＡｓＰの表面再結合の大きさ
がハラツクため、励起光Ｖ轟該表面・から照射した場合
ＰＬ ９１度にウェハごとで大きなバラツキが生じて
しまい、充分な評価予見ができな−・、従って、シング
ルへデー構造の半導体結晶にっいては、Ｉｎ？基板側か
ら励起光Ｖ照射し、しかも２論ＧａＡｓデ層の厚さが比
較的厚く（３〜４（ルー）以上）１表面の影響が少ない
条件の下において１本発明の方法な有効＃Ｃ寮施↑きも
・以上説明した如く、本発明の方法は、半導体発覚素子
作１１に大きな利益な与えるばかりでなく。
広い応用範ｓｖ有し、牛導体装置のｇｉ頼性を向上させ
ることができる。
ることができる。
第１図は本発明の実施例で用いたダブルへデー構造のＩ
ｍＧａＡｓＰ／ＩｎＰ牛導体結晶の概略断面図。 第２図はフオトルζネセンス強度測定装置の概略図、菓
３！ｌ！Ｈヱ従来技術におけるＬ冨り出力の ＰＬ強度
依存性を示す１１８図、第４図および第７図愉工本発明
におけるＬ冨り出力の ＰＬｇｉ度依存性を示す締固。 纂ｓ１５および第６１１は、ウェハの Ｉ’Ｌ強度密度
の照射彊度依存性な示す図、第８図はシングルへデー構
造の四元半導体結晶の概略断面図である。 ｌ・−論腰基板％２−バッファ層（又は１１！１のクラ
ッド層）、３・・・活性層、４−クラッド層（ｗＬ２の
クラッドｍ＞、ｓ−’ｓンタクシ層。 ２１・−Ｉｍ起光源、２２・・・光チ曹ツバ−１２３・
・・試料（ウェハ）、２４・・・集光用対物レンズ。 ２５−・・光学フィルター、２６・−光―出番。 ２７・・・増−器（ａツクアンプ）、、２８−記録針。 ３１−ａｍ基板、 ３２− ｎ Ｊｌ！！ｎＰ層。 ３３−− ＩＩＭＩｎＧａＡｓＰ層、３４− ｐ Ｈ１
拡散部崎許出願人 富士通株式会社 第１図 Ｐｈｏｔｏ Ｌｕ＝ｎｅｓｃｅｎｃｅ ’５ＩＣＩ
（７ＦＩＶ ）晃３図 Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍ１？１ｅｓｃｅｎｃｅ 強Ａ（ｍ
Ｖ ）８４図 ＋（１２ＫＪ３ ｆｉｌｌ’照Ｎ８８
Ｐ（Ｗ／ｃｙ＋２） 晃 ５ 図
ｍＧａＡｓＰ／ＩｎＰ牛導体結晶の概略断面図。 第２図はフオトルζネセンス強度測定装置の概略図、菓
３！ｌ！Ｈヱ従来技術におけるＬ冨り出力の ＰＬ強度
依存性を示す１１８図、第４図および第７図愉工本発明
におけるＬ冨り出力の ＰＬｇｉ度依存性を示す締固。 纂ｓ１５および第６１１は、ウェハの Ｉ’Ｌ強度密度
の照射彊度依存性な示す図、第８図はシングルへデー構
造の四元半導体結晶の概略断面図である。 ｌ・−論腰基板％２−バッファ層（又は１１！１のクラ
ッド層）、３・・・活性層、４−クラッド層（ｗＬ２の
クラッドｍ＞、ｓ−’ｓンタクシ層。 ２１・−Ｉｍ起光源、２２・・・光チ曹ツバ−１２３・
・・試料（ウェハ）、２４・・・集光用対物レンズ。 ２５−・・光学フィルター、２６・−光―出番。 ２７・・・増−器（ａツクアンプ）、、２８−記録針。 ３１−ａｍ基板、 ３２− ｎ Ｊｌ！！ｎＰ層。 ３３−− ＩＩＭＩｎＧａＡｓＰ層、３４− ｐ Ｈ１
拡散部崎許出願人 富士通株式会社 第１図 Ｐｈｏｔｏ Ｌｕ＝ｎｅｓｃｅｎｃｅ ’５ＩＣＩ
（７ＦＩＶ ）晃３図 Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍ１？１ｅｓｃｅｎｃｅ 強Ａ（ｍ
Ｖ ）８４図 ＋（１２ＫＪ３ ｆｉｌｌ’照Ｎ８８
Ｐ（Ｗ／ｃｙ＋２） 晃 ５ 図
Claims (1)
- （１） 党素子用中導体結晶評価、予見方法において
、当該半導体結晶の活性層内に素子動作時（おけ４キャ
リア密度＃）ｓ４以上のキャリアｖｇ＆生せしめＪｂＫ
可能な波長および照射強度を一つ励起ｆｔｖ当該早導体
紬轟に照射し、かかるｒｔａｔ；ｐ光照射によるフオト
ル這ネ七ンス強ｇ ＃Ｊ淘定を行ない、当該調定値と光
素子発光出力とｖ ＠ ＩＩ ｍ係より当該半導体結晶
１） ４１性を評価、予見するととｖ特徴とする半導体
結晶の評価識鉢。 儲） 紋光素子用半導体艙晶において、当該結晶が第１
＃）半導体結晶とζｔＬ、−よりエネルギーギャップの
大きいＪＩＥ！り半導体結晶とからなる少なくとも１つ
以上のへデー接合を有する党素子用半導体結晶フあり、
励起光照射エネルギーがＳＯＯ（吟ら置）以上であるこ
とを轡徴とする特許請求の範１１項記載り半導体結晶評
価予見方法。 口） 当該半導体結晶におい？、ＩＩＩり半導体結晶が
Ｉｎｔ−ｘＧａｘＡｓｌ −ｙＰｙ （Ｏ＜ｘｅ Ｆ
＜１）＊第２の結晶がＩｎＰであることＶ特徴とする特
許請求の範＠ｌ第２項記載の半導体結晶評１リー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56156972A JPS5857764A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 半導体結晶の評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56156972A JPS5857764A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 半導体結晶の評価法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857764A true JPS5857764A (ja) | 1983-04-06 |
Family
ID=15639346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56156972A Pending JPS5857764A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 半導体結晶の評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857764A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139596A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Fujitsu Ltd | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
| JPS6370536A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Nec Corp | 結晶評価装置 |
| JPS63250835A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Hitachi Cable Ltd | エピタキシヤルウエハの検査方法 |
| JPH05291624A (ja) * | 1992-04-08 | 1993-11-05 | Hitachi Cable Ltd | 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハの検査方法 |
| CN1298037C (zh) * | 2002-07-24 | 2007-01-31 | 住友电气工业株式会社 | 含铟晶片及其生产方法 |
| CN103765567A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-04-30 | 科磊股份有限公司 | 使用光致发光成像检验发光半导体装置的方法和设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49107483A (ja) * | 1973-02-16 | 1974-10-12 | ||
| JPS5249657U (ja) * | 1975-10-07 | 1977-04-08 |
-
1981
- 1981-10-02 JP JP56156972A patent/JPS5857764A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49107483A (ja) * | 1973-02-16 | 1974-10-12 | ||
| JPS5249657U (ja) * | 1975-10-07 | 1977-04-08 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014520272A (ja) * | 2011-06-24 | 2014-08-21 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 光ルミネセンス画像化を使用する発光半導体デバイスの検査の方法および装置 |
| US9638741B2 (en) | 2011-06-24 | 2017-05-02 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for inspection of light emitting semiconductor devices using photoluminescence imaging |
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