JPS60216537A - 化合物半導体単結晶エピタキシヤル膜の気相成長法 - Google Patents
化合物半導体単結晶エピタキシヤル膜の気相成長法Info
- Publication number
- JPS60216537A JPS60216537A JP59072400A JP7240084A JPS60216537A JP S60216537 A JPS60216537 A JP S60216537A JP 59072400 A JP59072400 A JP 59072400A JP 7240084 A JP7240084 A JP 7240084A JP S60216537 A JPS60216537 A JP S60216537A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial film
- single crystal
- vapor phase
- compound semiconductor
- ratio
- 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.)
- Pending
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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]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
Landscapes
- Led Devices (AREA)
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】
１皇よ旦と肚立証
本発明は発光ダイオード用間接遷移型三元系化合物半導
体燐化砒化ガリウム（ＧａＡａ□−ｘＰＸ、０．５≦ｘ
〈１）エピタキシャル膜の気相成長法に関する。
体燐化砒化ガリウム（ＧａＡａ□−ｘＰＸ、０．５≦ｘ
〈１）エピタキシャル膜の気相成長法に関する。
従来の技術
一般に、黄色、橙色及び赤色発光ダイオード用１−Ｖ族
化合物半導体の気相成長エピタキシャルウェー八として
、燐化ガリウム（ＧａＰ）等の単結晶基板に燐化砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ１−、Ｐｃｍ ０．５≦Ｉく１）エピ
タキシャル膜を設けたものが知られている。
化合物半導体の気相成長エピタキシャルウェー八として
、燐化ガリウム（ＧａＰ）等の単結晶基板に燐化砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ１−、Ｐｃｍ ０．５≦Ｉく１）エピ
タキシャル膜を設けたものが知られている。
従来、黄色発光ダイオード（中心発光波長５ｓａｏＸ）
檄色発光ダイオード（中心発光波長６３００Ａ）等のエ
ピタキシャルウェー八は、ＧａＰ単結晶基板上に、Ｇａ
Ｐのエピタキシャル層、格子定数の相異による格子不整
合を緩和するために、混晶率Ｘを徐々に変化させたＧａ
Ａｓ 、−エＰＣ（０，５≦ｚ＜１）混晶率変化７１１
（以下Ｘ変化層という）を高率な実際に示すと黄色発光
ダイオードではＧ５ＬＡ’ ａｌ ＠Ｐａａｌ’橙色発
光ダイオードではＧａＡｓａ、。
檄色発光ダイオード（中心発光波長６３００Ａ）等のエ
ピタキシャルウェー八は、ＧａＰ単結晶基板上に、Ｇａ
Ｐのエピタキシャル層、格子定数の相異による格子不整
合を緩和するために、混晶率Ｘを徐々に変化させたＧａ
Ａｓ 、−エＰＣ（０，５≦ｚ＜１）混晶率変化７１１
（以下Ｘ変化層という）を高率な実際に示すと黄色発光
ダイオードではＧ５ＬＡ’ ａｌ ＠Ｐａａｌ’橙色発
光ダイオードではＧａＡｓａ、。
Ｐ である。
α−５
発光層となるＸ−足側には、窒素を添加し、この窒素ア
イソエレクトロニックトラップにとらえられたエキシト
ンの再結合発光により高い発光強度が得られる。
イソエレクトロニックトラップにとらえられたエキシト
ンの再結合発光により高い発光強度が得られる。
従来、前記Ｘ一定足側成長させる際に、エピタキシャル
成長用ガス中に含まれるガリウムと砒素及び燐との原子
数比（Ｇａ） ／ （Ａａ＋Ｐ） （以下〔Ｉ〕／（Ｖ
）比と略記する）を０．５〜２．０に選択して成長させ
てきた。
成長用ガス中に含まれるガリウムと砒素及び燐との原子
数比（Ｇａ） ／ （Ａａ＋Ｐ） （以下〔Ｉ〕／（Ｖ
）比と略記する）を０．５〜２．０に選択して成長させ
てきた。
（１）／（Ｖ）比を増加し、Ｇａ ｊＪラッテ雰囲気中
でＸ−足側の成長を行うと、この層内にとりこまれる窒
素の量は（１） ／（Ｖ）比の増大に伴なって増加し、
発光強度が改善される。また、（１）／（Ｖ）比の増大
に伴なって、非発光再結合中心となるＸ−足側内のガリ
ウム空格子が低濃度になり、ガリウム空格子の減少に伴
なって少数キャリアの寿命が長くなり、これらのことか
らも発光強度の向上が期待される。
でＸ−足側の成長を行うと、この層内にとりこまれる窒
素の量は（１） ／（Ｖ）比の増大に伴なって増加し、
発光強度が改善される。また、（１）／（Ｖ）比の増大
に伴なって、非発光再結合中心となるＸ−足側内のガリ
ウム空格子が低濃度になり、ガリウム空格子の減少に伴
なって少数キャリアの寿命が長くなり、これらのことか
らも発光強度の向上が期待される。
しかし、（鳳）／（Ｖ）比が更に大きくなり、窒素原子
が過剰に添加されると、結晶性が悪くなり逆に発光強度
が低下する原因となる。
が過剰に添加されると、結晶性が悪くなり逆に発光強度
が低下する原因となる。
これらのことに着目し研究を重ねた結果、〔ｌ／〔Ｖ〕
比を２．０より大にした時、従来より約２０％の発光強
度の向上が達成され、３．０以上になると発光強度の低
下が見られた。
比を２．０より大にした時、従来より約２０％の発光強
度の向上が達成され、３．０以上になると発光強度の低
下が見られた。
また、（１） ／ （Ｖ）比が大きくなり、エピタキシ
ャル成長ガス中にＧａ原子成分が過剰に存在すると、エ
ピタキシャル膜表面に「ピラミッド」と呼ばれる突起が
発生する。特に（１）／（Ｖ）比を２，５以上にすると
顕著に現われることが判った。
ャル成長ガス中にＧａ原子成分が過剰に存在すると、エ
ピタキシャル膜表面に「ピラミッド」と呼ばれる突起が
発生する。特に（１）／（Ｖ）比を２，５以上にすると
顕著に現われることが判った。
この「ピラミッド」はエビタキＶヤルウエーへから発光
ダイオードを製造すふ工程において妨げになると共に、
成長させた一枚のウェーハから製造できる発光ダイオー
ドの数を著しく減少させる。
ダイオードを製造すふ工程において妨げになると共に、
成長させた一枚のウェーハから製造できる発光ダイオー
ドの数を著しく減少させる。
問題点を解決するための手段
本発明の目的は（）ａＰ単結晶基板上にＧａＡｓ 、−
エＰ工（０，５≦ｘく１）エピタキシャル陵を成長させ
る際、その表面に突起を発生させず発光強度を向上させ
ることにある。
エＰ工（０，５≦ｘく１）エピタキシャル陵を成長させ
る際、その表面に突起を発生させず発光強度を向上させ
ることにある。
この目的は、エピタキシャル成長ガス中の〔勇〕／〔Ｖ
〕比を２ ＜ （１）／（Ｖ） ＜ ２． ｓの範囲に
することにより達成できる。
〕比を２ ＜ （１）／（Ｖ） ＜ ２． ｓの範囲に
することにより達成できる。
次ｄ二実施例および比較例に基づいて本発明を説明する
が、ここにあげた実施例によって本発明が限定されない
ことはもちろんである。
が、ここにあげた実施例によって本発明が限定されない
ことはもちろんである。
実施例１
下記の方法により第１図に示す構造の黄色発光ダイオー
ド用ＧａＡｓ ＊−ｘＰｘエビタキシヤルウェーッ寺製
造した。
ド用ＧａＡｓ ＊−ｘＰｘエビタキシヤルウェーッ寺製
造した。
ｆｓｔＡｔ（Ｔｅ）を２．ａｘ１０ＪｆＬ子／ｄ添加し
た結晶方位＜ｉｏｏ＞のＧａＰ単結晶棒を（１（３０）
より＜１１）０＞の方向に５°偏位なもつ様椹；厚さ３
５０μにスライスした後、通常の化学エツチングと機械
化学研摩をほどこした厚さ約３００μのＧａＰ鏡面単結
晶ウェーハをエビタキＶヤル基板１として用いた。また
反応ガスとして水素（Ｈｇ ） 。
た結晶方位＜ｉｏｏ＞のＧａＰ単結晶棒を（１（３０）
より＜１１）０＞の方向に５°偏位なもつ様椹；厚さ３
５０μにスライスした後、通常の化学エツチングと機械
化学研摩をほどこした厚さ約３００μのＧａＰ鏡面単結
晶ウェーハをエビタキＶヤル基板１として用いた。また
反応ガスとして水素（Ｈｇ ） 。
Ｈ２希釈の濃度５０ ｐｐｍの硫化水素（Ｈ２８ｎ型不
純物）、Ｈ２希釈の１％砒化水素（ＡＢＭｓ）Ｊｘ希釈
の１０％の燐化水素（ＰＨｍ）、高純度塩化水素ガス（
ＨＯＩ）及び高純度アンモニアガス（ＮＨＢ）を用いた
。
純物）、Ｈ２希釈の１％砒化水素（ＡＢＭｓ）Ｊｘ希釈
の１０％の燐化水素（ＰＨｍ）、高純度塩化水素ガス（
ＨＯＩ）及び高純度アンモニアガス（ＮＨＢ）を用いた
。
以後上記反応ガスを各々Ｈａ 、 Ｈ２Ｂ ／ Ｈ２，
ＡａＨ１／Ｈ，、ＰＨ，／Ｈ，、）１０１及び皿、と略
記する。
ＡａＨ１／Ｈ，、ＰＨ，／Ｈ，、）１０１及び皿、と略
記する。
上記ＧａＰ単結晶基板１を洗浄した後、これと高純度Ｇ
ａ入り石英容器とを縦型石英製反応機内の所定の場所に
セットした。
ａ入り石英容器とを縦型石英製反応機内の所定の場所に
セットした。
反応機内に高純度窒業ガス（Ｎ２）、ついでキャリアガ
スとして高純度水素ガス（Ｎ２）を導入して反応機内を
充分に置換した後、昇温を開始した。
スとして高純度水素ガス（Ｎ２）を導入して反応機内を
充分に置換した後、昇温を開始した。
上記ＧａＰ基板セット領域の温度か８８０℃に達したこ
とを確認した後、黄色発光ダイオード用ＧａＡｓ０．Ｉ
Ｓ ＰＯ，ｍ ｓエピタキシャル膜の気相成長を開始
した。
とを確認した後、黄色発光ダイオード用ＧａＡｓ０．Ｉ
Ｓ ＰＯ，ｍ ｓエピタキシャル膜の気相成長を開始
した。
中のＧａと反応させてＧａｏｌを形成させ、同時に導入
した流量が毎分２５０ｃｃのＰＨｓ／ＨａとによりＧａ
Ｐ単結晶基板ｌ上に厚さ５μのＧａｐエピタキシャルＪ
ｆｉｉ２を成長させた。
した流量が毎分２５０ｃｃのＰＨｓ／ＨａとによりＧａ
Ｐ単結晶基板ｌ上に厚さ５μのＧａｐエピタキシャルＪ
ｆｉｉ２を成長させた。
次に上記層２上にＧ■８□−ＸＰＸ層をエピタキシャル
成長させた。最初に前記Ｈ，８／Ｈ１ｌ、 ＨにＩＩ及
びＰＨ，／Ｈ１の流量を各々毎分１１ｃｃ、６８ｅｅ及
び２５０ｅＣに保ちながら、ＡＳＨ８／ Ｎ２の流量を
毎分Ｑｃｃより２６０Ｃｅまで徐々に増加させて、混晶
率Ｉが１から約０．８５まで変化する厚さ３５μのＸ変
化層３を形成した。ＡｓＨＢ ／Ｈ２の流量が毎分Ｏａ
から１７０ｅｅに変化する間、基板セット領域の温度を
８８０℃から８２０℃に徐々Ｃ二、かつ断続的に低下さ
せた。以後、この基板セット領域の温度はエピタキシャ
ル膜成長終了まで８２０℃Ｃ二固定した。
成長させた。最初に前記Ｈ，８／Ｈ１ｌ、 ＨにＩＩ及
びＰＨ，／Ｈ１の流量を各々毎分１１ｃｃ、６８ｅｅ及
び２５０ｅＣに保ちながら、ＡＳＨ８／ Ｎ２の流量を
毎分Ｑｃｃより２６０Ｃｅまで徐々に増加させて、混晶
率Ｉが１から約０．８５まで変化する厚さ３５μのＸ変
化層３を形成した。ＡｓＨＢ ／Ｈ２の流量が毎分Ｏａ
から１７０ｅｅに変化する間、基板セット領域の温度を
８８０℃から８２０℃に徐々Ｃ二、かつ断続的に低下さ
せた。以後、この基板セット領域の温度はエピタキシャ
ル膜成長終了まで８２０℃Ｃ二固定した。
ついで、上記Ｈ２Ｂ／Ｈ２，ＨＯＩ、ＰＨ，／Ｈ，およ
びＡｓＨ３／Ｈ，！！ の流量を各々毎分１０ＱＩＩｎ
、５９ｃｃ。
びＡｓＨ３／Ｈ，！！ の流量を各々毎分１０ＱＩＩｎ
、５９ｃｃ。
２５００Ｃおよび２６０ｅｅに固定し、厚さ１０μのＸ
−窓層４すなわち、Ｇａ”０．１８ ＰＯＪ６の層を成
長させた。
−窓層４すなわち、Ｇａ”０．１８ ＰＯＪ６の層を成
長させた。
最後に、Ｈ，Ｂ／Ｈ２，ＨＯＩ、 ＰＨ，／Ｈ，、Ａｓ
八へＨ２の流量を各々毎分ｌ ＯＣＣ，６８ｃｃ、 ２
５ Ｑｃｃおよび２６０ｅＣに保ちなからＨＥ、の流量
を毎分Ｏｃｃから４００ｅｅに増加し、つい１′ＨｔＢ
／Ｈ，、ＨＯＩ 。
八へＨ２の流量を各々毎分ｌ ＯＣＣ，６８ｃｃ、 ２
５ Ｑｃｃおよび２６０ｅＣに保ちなからＨＥ、の流量
を毎分Ｏｃｃから４００ｅｅに増加し、つい１′ＨｔＢ
／Ｈ，、ＨＯＩ 。
ｐａ３／Ｈ，Ｉ、 ＡＢＨ３／ Ｈｚ およびＮＨ，の
流量を各々毎分Ｉ Ｑｃｃ、 ６３ｃｃ、 ２５０ｃｃ
、 ２ （ｉ ０ｃｃおよび４００ＣＣに固定して、所
望の濃度に窒素原子が添付された厚さ２５μのＧａＡｓ
１−ＸＰＸｘ一定Ｍ５（以下Ｎ＃＆加Ｘ一定層足側う）
を形成し、黄色発光ダイオード用間接遷移型ＧａＡｓ□
−ｘＰＸエピタキシャル膜の成長を終了させ、エピタキ
シャルクエー八を得た。
流量を各々毎分Ｉ Ｑｃｃ、 ６３ｃｃ、 ２５０ｃｃ
、 ２ （ｉ ０ｃｃおよび４００ＣＣに固定して、所
望の濃度に窒素原子が添付された厚さ２５μのＧａＡｓ
１−ＸＰＸｘ一定Ｍ５（以下Ｎ＃＆加Ｘ一定層足側う）
を形成し、黄色発光ダイオード用間接遷移型ＧａＡｓ□
−ｘＰＸエピタキシャル膜の成長を終了させ、エピタキ
シャルクエー八を得た。
ド用ＧａＡｓ Ｈ−ｘ Ｐｘエピタキシャルウェー八へ
製造した。
製造した。
つぎに、前記実施例１．２および比較例１．２゜３．４
に示す方法によって得た黄色発光ダイオード用エビタキ
シャルウェーッ翫にＺｎ拡散を行なってＰ−Ｎ接合を形
成し黄色発光ダイオードを製作した。この黄色発光ダイ
オード（樹脂コートなし）の発光輝度（ミリカンデラ、
ｍａｄ）およびエピタキシャル膜表面のピラミッドの数
は第１表に示す通りであった。
に示す方法によって得た黄色発光ダイオード用エビタキ
シャルウェーッ翫にＺｎ拡散を行なってＰ−Ｎ接合を形
成し黄色発光ダイオードを製作した。この黄色発光ダイ
オード（樹脂コートなし）の発光輝度（ミリカンデラ、
ｍａｄ）およびエピタキシャル膜表面のピラミッドの数
は第１表に示す通りであった。
発明の効果
上記第１表に示した如く、本発明に基づく方法は、従来
の方法に比べて、エピタキシャル膜表面のピラミッドが
極端に少なく、かつ発光強度は約２０％の輝度向上が達
成され、本発明の方法による効果が確認された。
の方法に比べて、エピタキシャル膜表面のピラミッドが
極端に少なく、かつ発光強度は約２０％の輝度向上が達
成され、本発明の方法による効果が確認された。
第１図は実施例に示す黄色発光ダイオード用ＧａＡＳ０
．１Ｓ Ｐｏ、１５エピタキシヤルウエーへの断面図を
示すものである。 １・・・ＧａＰ単結晶基板 ２・・・ＧａＰエピタキシャル層 ３・・・Ｉ変化７ｍ ４・・・Ｘ−完膚 ５・・・Ｎ添加Ｘ一定層
．１Ｓ Ｐｏ、１５エピタキシヤルウエーへの断面図を
示すものである。 １・・・ＧａＰ単結晶基板 ２・・・ＧａＰエピタキシャル層 ３・・・Ｉ変化７ｍ ４・・・Ｘ−完膚 ５・・・Ｎ添加Ｘ一定層
Claims (1)
- １、燐化ガリウム（Ｇａｐ）単結晶基板上に、ＧａＰエ
ピタキシャル層、三元系化合物半導体ＧａＡｓ□−エＰ
の混晶率変化層（ただし０．５≦ｘく１）、Ｃｈｌｓ
Ａａ□−エＰ工の混晶率−足側（ただし０．５≦Ｉく１
）及びキャリアの発光再結合領域に窒素の添加されたＧ
ａＡａ、−エル混晶率一定Ｊｉｉ（ただし０．５≦ｘく
１）よりなるエピタキシャル膜を気相成長させる方法に
おいて、上記エピタキシャル膜成長用ガス中に含まれる
ガリウムと燐及び砒素との原子数比（ｅａ）／（Ａｓ＋
Ｐ）が２＜（Ｇａ）／（Ａａ＋Ｐ）＜２．５であること
を特徴とする化合物半導体単結晶エピタキシャル膜の気
相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072400A JPS60216537A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 化合物半導体単結晶エピタキシヤル膜の気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072400A JPS60216537A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 化合物半導体単結晶エピタキシヤル膜の気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216537A true JPS60216537A (ja) | 1985-10-30 |
Family
ID=13488183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072400A Pending JPS60216537A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 化合物半導体単結晶エピタキシヤル膜の気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216537A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0782202A3 (en) * | 1995-12-27 | 1998-04-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Compound semiconductor epitaxial wafer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5454568A (en) * | 1977-10-08 | 1979-04-28 | Mitsubishi Monsanto Chem | Method of growing gas phase epitaxial of compound semiconductor |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP59072400A patent/JPS60216537A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5454568A (en) * | 1977-10-08 | 1979-04-28 | Mitsubishi Monsanto Chem | Method of growing gas phase epitaxial of compound semiconductor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0782202A3 (en) * | 1995-12-27 | 1998-04-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Compound semiconductor epitaxial wafer |
| US5912476A (en) * | 1995-12-27 | 1999-06-15 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Compound semiconductor epitaxial wafer |
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