JPS6158971B2 - - Google Patents
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- JPS6158971B2 JPS6158971B2 JP15833177A JP15833177A JPS6158971B2 JP S6158971 B2 JPS6158971 B2 JP S6158971B2 JP 15833177 A JP15833177 A JP 15833177A JP 15833177 A JP15833177 A JP 15833177A JP S6158971 B2 JPS6158971 B2 JP S6158971B2
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Description
本発明は周期律表第族及び第Ｖ族元素からな
る化合物半導体（以下「−Ｖ族半導体」とい
う。）混晶エピタキシヤル膜の気相成長方法に関
するものである。 一般に、赤外及び可視部発光ダイオードは、
−Ｖ族半導体エピタキシヤル膜から製造される。 特にリン化ヒ化ガリウム（Ga Asl-xPX，Ｏ＜
ｘ＜１）、またはリン化ガリウム・インジウム
（Gay Inl-yP，Ｏ＜ｙ＜１）等に代表される−
族半導体混晶エピタキシヤル膜は混晶率（前記
ｘまたはｙ）を適当な値にすることにより赤外及
び可視部において比較的自由に尖頭発光波長を変
化させることができるため、発光ダイオードの素
材としてよく用いられている。 これらの混晶エピタキシヤル膜からなる発光ダ
イオードは、一般に混晶の構成元素及び混晶率を
容易に変化しうることが特徴である気相成長方法
により、−半導体であるヒ化ガリウム（Ga
As）あるいはリン化ガリウム（GaP）または第
族元素半導体であるゲルマニウム（Ge）等か
らなる単結晶基板上に形成することにより製造さ
れる。 しかしながら、従来気相長法により製造された
発光ダイオードの輝度は、理論値に比較して低
く、したがつて実際の応用面においても満足し得
るものではなかつた。 本発明者等は、鋭意研究の結果、混晶エピタキ
シヤル膜の場合、基板とエピタキシヤル膜とが異
なる物質からなること、すなわち格子定数が相互
に相違することに起因してエピタキシヤル膜中に
発生する転位のために生じるキヤリヤーの非発光
性再結合が主な原因であることを見出し本発明に
到達したものである。 本発明の目的は、高輝度の発光ダイオード等の
発光素子の製造に適した−族半導体混晶エピ
タキシヤル膜の新規な気相成長法を提供すること
にある。 しかして、上述の目的は、単結晶基板上に−
族化合物半導体２種またはそれ以上からなる混
晶からなり、混晶率が連続的に変化する第１の層
（以下「混晶率変化層」という）及び前記第１層
上に第１の層と同一の−族半導体からなり混
晶率が一定である第２の層（以下「混晶率一定
層」という。）からなるエピタキシヤル膜を気相
成長させるにあたり、混晶率一定層を成長させる
工程が、第族元素または第族元素のどちらか
一方の元素の供給量を混晶率一定層の成長に必要
とされる量の90％以下であつて０でない量に減少
させることにより混晶率一定層の成長速度を減少
させる過程を含むことを特徴とする方法により達
せられる。 −族半導体混晶を構成する周期律表第族
元素としては、アルミニユーム（Al）、ガリウム
（Ga）インジウム（In）等が例示される。 また、第族元素としてはチツ素（Ｎ）、リン
（Ｐ）、ヒ素（As）、アンチモン（Sb）などが例示
される。 本発明における、−半導体混晶とは、結晶
学上「混晶」もしくは「固溶体」と定義される組
織を有し、かつ、リン化ヒ化ガリウム（Ga
As(l-x)Px，Ｏ＜ｘ＜１）のように１種の第族
元素と２種またはそれ以上の第族元素からなる
−族半導体、リン化ガリウム・インジウム
（Ga1-yInyP，Ｏ＜ｙ＜１）のように２種またはそ
れ以上の第族元素と１種の第族元素からなる
−族半導体及びリン化ヒ化ガリウム、インジ
ウム（Ga(1-y)InyAs(1-x)Px，Ｏ＜ｘ＜１，Ｏ＜
ｙ＜１）ように２種またはそれ以上の第族及び
第族及び第族元素からなる−族半導体を
いう。 すなわち、これらの混晶は、二種またはそれ以
上の−族半導体が混合して混晶を形成したも
のと考えられる。 第１図は、本発明方法により製造された−
族化合物半導体混晶エピタキシヤル膜の縦断面拡
大模型図である。第１図において１はエピタキシ
ヤル膜を成長させる基礎となる基板である。２，
３，４及び５は気相成長法により形成した−
半導体混晶エピタキシヤル膜である。しかして２
は混晶率変化層、３は混晶率一定層、また４は該
エピタキシヤル膜を構成する第族元素、または
第族元素の供給量を、所望の混晶率を得るのに
必要な供給量の90％以下であつて０ではない供給
量に減少させて形成した層（以下「遷移層」とい
う。）である。 ５と３と同じ混晶率を有する混晶率一定層であ
る。 基板１は、単結晶からなる基板であればよく通
常ヒ化ガリウム、リン化ガリウム等の−族半
導体単結晶または、ケイ素（Si）、ゲルマニウム
（Ge）等の第族元素半導体単結晶からなる基板
が用いられる。また基板の厚みは通常、取り扱い
の容易さ等から100μｍ以上1000μｍ以下の範囲
で選択することが好ましく、300μｍ以上、450μ
ｍ以下の範囲内であることが最も好ましい。 また、要すれば基板表面にヒ化ガリウム、リン
化ガリウム等のホモエピタキシヤル層を形成して
もよい。 また、混晶率変化層２は、混晶率を連続的に変
化させた層である。例えば、基板１としてヒ化ガ
リウムを用い、混晶率一定層３として混晶率ｘ＝
0.4でありリン化ヒ化ガリウム（GaAs1-xPx，ｘ
＝0.4）を成長させる場合、混晶率変化層２とし
て混晶率ｘが０から0.4まで連続的に変化させた
層を設ける。すなわち、混晶率変化層２は、混晶
率一定層３と基板１との間に格子定数の不一致が
ある場合に、格子定数の不一致に基づく歪を可能
な限り少なくして、結晶性の良好な混晶率一定層
を得るために設けるものである。 混晶率変化層２の厚みは通常10μｍ以上、好ま
しくは30μｍ以上に選ばれる。 混晶率変化層２の混晶率が、所望の混晶率に達
した後、混晶率を一定とした混晶率一定層３を形
成する。混晶率一定層３の厚みは10μｍ以上であ
ることが好ましいが、それ以下であつてもよい。 上記混晶率一定層３に連続して遷移層４、すな
わち、混晶率一定層３を構成する第族元素、ま
たは第族元素を、前記層３を形成するために必
要とされる供給量の90％以下であつて０でない供
給量、さらに好ましくは50％以下１％以上の供給
量に減少して得られる層４を形成した後、該元素
の供給量を増加して混晶率一定層３と同一の混晶
率を有する混晶率一定層５を成長させる。供給量
を変化させようとする第族元素または、第族
元素が２種またはそれ以上の元素からなるとき
は、同じ族に属する元素全部の供給量を変化させ
なければならない。 上記のように供給量を減少させると混晶率一定
層の成長速度は減少し、特に20％以下では著るし
く減少する。 遷移層４の厚みは１μｍ以下、好ましくは、
0.2μｍ以下に選ばれる。また混晶率一定層５の
厚みは、10μｍ以上であることが望ましく、さら
に好ましくは20μｍ以上であることが望ましい。 混晶率一定層５にはｐ−ｎ接合等が形成され、
発光ダイオード等の素子の動作領域を形成する。 本発明方法を実施するに当り使用する気相エピ
タキシヤル反応装置としては、混晶を構成する元
素のうち少なくとも一つの供給量を調節できる装
置であればよい。また、反応ガスは混晶を構成す
る各元素のうち少なくとも１つの供給量を他の元
素に対して独立して変化できる組成であればよ
い。 後述する各実施例、各比較例、第１表及び第２
表に示す通り、本発明方法により、遷移層４を形
成した−族半導体混晶エピタキシヤル膜を用
いて製造した発光ダイオードの輝度は、従来法に
よる、すなわち遷移層４を有しないエピタキシヤ
ル膜を用いた発光ダイオードの輝度と比較して、
同一発光条件で約1.5〜1.6倍と著るしく向上して
おり、産業上の利用価値が極めて大である。 本発明方法を以下に実施例及び比較例に基づき
さらに具体的に説明する。 実施例 １ 実験 １ 内径80mm、長さ100cmの水平型石英エピタキシ
ヤル反応器に、（100）面より＜110＞方向に２゜
の偏位を有する面を表面とする化学研磨済みのヒ
化ガリウム単結晶基板を装入する。また、金属ガ
リウム（Ga）で満たした石英容器を、該反応器
の所定の場所に装入する。 該反応器内の空気を、アルゴン（Ar）により
置換した後、エピタキシヤル反応器の基板装入部
の温度を810℃、また金属ガリウム装入部の温度
を790℃に設定し、混晶率40％のリン化ヒ化ガリ
ウム（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル膜
の気相成長を開始した。 該エピタキシヤル膜の気相成長開始時より水素
ガスで濃度10ppm（容積比、以下同じ）に稀釈
したジエチルテルル（（C2H5）2Te）を20ml／分の
流量で導入した。塩化水素（HCl）ガスを25ml／
分導入して金属ガリウムと反応させ、生成した塩
化ガリウム（GaCl）を、反応器の基板装入部に
供給した。混晶率変化層２を形成するために、ア
ルシン（AsH3）を12％（容積比以下同じ）含有す
る水素ガスを最初280ml／分の流量で供給し、そ
の後90分の間徐々に220ml／分まで減少しホスフ
イン（PH3）を12％含有する水素ガスの供給量を
90分間に０から60ml／分まで徐々に増加させる。 その後、40分間、ジエチルテルルを10ppm含
有する水素ガス20ml／分、塩化水素を25ml／分、
アルシンを12％含有する水素ガスを220ml／分、
及びホスフインを12％含有する水素ガスを60ml／
分の流量でそれぞれ供給し、混晶率40％のリン化
ヒ化ガリウム・エピタキシヤル膜の混晶率一定層
を形成した。その後10分間、塩化水素の供給量の
みを５ml／分に減少して遷移層を形成した後、塩
化水素の供給量を25ml／分にもどして、さらに60
分間混晶率40％の混晶率一定層を形成して、反応
を終了した。 形成されたエピタキシヤル膜は、基板側から順
次混晶率変化層の厚みは35μｍ、最初の混晶率一
定層の厚みは14μｍ、遷移層の厚みは、0.1μ
ｍ、また、第二の混晶率一定層の厚みは21μｍで
あつた。 実験 ２〜５ 上記実験１の再現性をみるため、これと同一の
条件で混晶率40％のリン化ヒ化ガリウム
（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル膜の気相
成長を４回実施した。 実施例 ２ 実験 １ 実施例１で用いたのと同様のエピタキシヤル反
応器に、（100）面から、＜110＞方向に４゜の偏位
を有する面を表面とする化学研磨済みのリン化ガ
リウム単結晶基板を装入した。さらに、金属ガリ
ウムを満たした石英容器を、該反応器内の所定の
位置に装入した。アルゴン（Ar）ガスにより反
応器内の空気を置換した後、水素ガスを2000ml／
分で導入しアルゴンガスの供給を停止した後、昇
温し、基板装入部を860℃、金属ガリウム装入部
を、760℃に設定した後、混晶率86％のリン化ヒ
化ガリウム（GaAs0.14P0.86）からなるエピタキ
シヤル膜の気相成長を開始した。 すなわち、硫化水素（H2S）を500ppm含有す
る水素ガスを20ml／分及び塩化水素40ml／分をエ
ピタキシヤル反応器に導入した。さらにホスフイ
ン12％を含有する水素ガスを310ml／分、15分間
供給し、リン化ガリウムからホモエピタキシヤル
層を形成した。その後、ホスフインを含有した水
素ガスの供給量を60分間に310ml／分から260ml／
分に徐々に減少させ、アルシンを12％含有した水
素ガスの供給量を０から40ml／分ま徐々に増加さ
せて混晶率変化層を形成した。アルシン及びホス
フインの供給量が、上記の供給量に達した後、一
定に保持し、さらに40分間、混晶率一定層を形成
させた。 次に、塩化水素の供給量を４ml／分に減少させ
て15分間反応を続行し、遷移層を形成した。15分
経過後、塩化水素の供給量を40ml／分にもどし
て、さらに50分間混晶率一定層を成長させた。そ
の後、上述の各成分の供給量を変化させずに、さ
らにアンモニア（NH3）を180ml／分反応器に導入
して、45分間、窒素ドープ層をアイソ・エレクト
ロニツク層として成長させて反応を終了した。 本実施例により得られたエピタキシヤル膜は、
基板表面から順次11μｍのリン化ガリウム・ホモ
エピタキシヤル層34μｍの混晶率変化層、30μｍ
の混晶率一定層、0.11μｍの遷移層34μｍの混晶
率一定層、及び20μｍの窒素ドーブ層からなるこ
とが化学腐触法により測定された。 実験 ２〜４ 上記実験１の再現性をみるため、これと同一の
条件で混晶率86％のリン化ヒ化ガリウム
（GaAs0.14P0.86）からなるエピタキシヤル膜の気
相成長を３回実施した。 比較例 １ 遷移層の形成過程以外は実施例１と同一の条件
で、遷移層を有しない混晶率40％のリン化ヒ化ガ
リウム（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル
膜を形成した。この実験を５回繰返し実施した。 比較例 ２ 遷移層を形成する過程以外は実施例６と同一の
条件で、遷移層を有しない、混晶率86％のリン化
ヒ化ガリウム（GaAs0.14P0.86）からなるエピタ
キシヤル膜を形成した。この実験を４回実施し
た。 実施例１及び比較例１において製造されたエピ
タキシヤル膜より製造された赤色発光ダイオード
（尖頭発光波長660nm±10nm）の輝度を第１表に
示した。 なお、輝度の測定は10A／cm2の電流密度で行つ
た。さらに、実施例２及び比較例２において製造
されたエピタキシヤル膜を用いて製造された黄色
発光ダイオード（尖頭発光波長590nm±10nm）
の輝度を第２表に示した。 なお、輝度の測定は20A／cm2の電流密度で行つ
た。
る化合物半導体（以下「−Ｖ族半導体」とい
う。）混晶エピタキシヤル膜の気相成長方法に関
するものである。 一般に、赤外及び可視部発光ダイオードは、
−Ｖ族半導体エピタキシヤル膜から製造される。 特にリン化ヒ化ガリウム（Ga Asl-xPX，Ｏ＜
ｘ＜１）、またはリン化ガリウム・インジウム
（Gay Inl-yP，Ｏ＜ｙ＜１）等に代表される−
族半導体混晶エピタキシヤル膜は混晶率（前記
ｘまたはｙ）を適当な値にすることにより赤外及
び可視部において比較的自由に尖頭発光波長を変
化させることができるため、発光ダイオードの素
材としてよく用いられている。 これらの混晶エピタキシヤル膜からなる発光ダ
イオードは、一般に混晶の構成元素及び混晶率を
容易に変化しうることが特徴である気相成長方法
により、−半導体であるヒ化ガリウム（Ga
As）あるいはリン化ガリウム（GaP）または第
族元素半導体であるゲルマニウム（Ge）等か
らなる単結晶基板上に形成することにより製造さ
れる。 しかしながら、従来気相長法により製造された
発光ダイオードの輝度は、理論値に比較して低
く、したがつて実際の応用面においても満足し得
るものではなかつた。 本発明者等は、鋭意研究の結果、混晶エピタキ
シヤル膜の場合、基板とエピタキシヤル膜とが異
なる物質からなること、すなわち格子定数が相互
に相違することに起因してエピタキシヤル膜中に
発生する転位のために生じるキヤリヤーの非発光
性再結合が主な原因であることを見出し本発明に
到達したものである。 本発明の目的は、高輝度の発光ダイオード等の
発光素子の製造に適した−族半導体混晶エピ
タキシヤル膜の新規な気相成長法を提供すること
にある。 しかして、上述の目的は、単結晶基板上に−
族化合物半導体２種またはそれ以上からなる混
晶からなり、混晶率が連続的に変化する第１の層
（以下「混晶率変化層」という）及び前記第１層
上に第１の層と同一の−族半導体からなり混
晶率が一定である第２の層（以下「混晶率一定
層」という。）からなるエピタキシヤル膜を気相
成長させるにあたり、混晶率一定層を成長させる
工程が、第族元素または第族元素のどちらか
一方の元素の供給量を混晶率一定層の成長に必要
とされる量の90％以下であつて０でない量に減少
させることにより混晶率一定層の成長速度を減少
させる過程を含むことを特徴とする方法により達
せられる。 −族半導体混晶を構成する周期律表第族
元素としては、アルミニユーム（Al）、ガリウム
（Ga）インジウム（In）等が例示される。 また、第族元素としてはチツ素（Ｎ）、リン
（Ｐ）、ヒ素（As）、アンチモン（Sb）などが例示
される。 本発明における、−半導体混晶とは、結晶
学上「混晶」もしくは「固溶体」と定義される組
織を有し、かつ、リン化ヒ化ガリウム（Ga
As(l-x)Px，Ｏ＜ｘ＜１）のように１種の第族
元素と２種またはそれ以上の第族元素からなる
−族半導体、リン化ガリウム・インジウム
（Ga1-yInyP，Ｏ＜ｙ＜１）のように２種またはそ
れ以上の第族元素と１種の第族元素からなる
−族半導体及びリン化ヒ化ガリウム、インジ
ウム（Ga(1-y)InyAs(1-x)Px，Ｏ＜ｘ＜１，Ｏ＜
ｙ＜１）ように２種またはそれ以上の第族及び
第族及び第族元素からなる−族半導体を
いう。 すなわち、これらの混晶は、二種またはそれ以
上の−族半導体が混合して混晶を形成したも
のと考えられる。 第１図は、本発明方法により製造された−
族化合物半導体混晶エピタキシヤル膜の縦断面拡
大模型図である。第１図において１はエピタキシ
ヤル膜を成長させる基礎となる基板である。２，
３，４及び５は気相成長法により形成した−
半導体混晶エピタキシヤル膜である。しかして２
は混晶率変化層、３は混晶率一定層、また４は該
エピタキシヤル膜を構成する第族元素、または
第族元素の供給量を、所望の混晶率を得るのに
必要な供給量の90％以下であつて０ではない供給
量に減少させて形成した層（以下「遷移層」とい
う。）である。 ５と３と同じ混晶率を有する混晶率一定層であ
る。 基板１は、単結晶からなる基板であればよく通
常ヒ化ガリウム、リン化ガリウム等の−族半
導体単結晶または、ケイ素（Si）、ゲルマニウム
（Ge）等の第族元素半導体単結晶からなる基板
が用いられる。また基板の厚みは通常、取り扱い
の容易さ等から100μｍ以上1000μｍ以下の範囲
で選択することが好ましく、300μｍ以上、450μ
ｍ以下の範囲内であることが最も好ましい。 また、要すれば基板表面にヒ化ガリウム、リン
化ガリウム等のホモエピタキシヤル層を形成して
もよい。 また、混晶率変化層２は、混晶率を連続的に変
化させた層である。例えば、基板１としてヒ化ガ
リウムを用い、混晶率一定層３として混晶率ｘ＝
0.4でありリン化ヒ化ガリウム（GaAs1-xPx，ｘ
＝0.4）を成長させる場合、混晶率変化層２とし
て混晶率ｘが０から0.4まで連続的に変化させた
層を設ける。すなわち、混晶率変化層２は、混晶
率一定層３と基板１との間に格子定数の不一致が
ある場合に、格子定数の不一致に基づく歪を可能
な限り少なくして、結晶性の良好な混晶率一定層
を得るために設けるものである。 混晶率変化層２の厚みは通常10μｍ以上、好ま
しくは30μｍ以上に選ばれる。 混晶率変化層２の混晶率が、所望の混晶率に達
した後、混晶率を一定とした混晶率一定層３を形
成する。混晶率一定層３の厚みは10μｍ以上であ
ることが好ましいが、それ以下であつてもよい。 上記混晶率一定層３に連続して遷移層４、すな
わち、混晶率一定層３を構成する第族元素、ま
たは第族元素を、前記層３を形成するために必
要とされる供給量の90％以下であつて０でない供
給量、さらに好ましくは50％以下１％以上の供給
量に減少して得られる層４を形成した後、該元素
の供給量を増加して混晶率一定層３と同一の混晶
率を有する混晶率一定層５を成長させる。供給量
を変化させようとする第族元素または、第族
元素が２種またはそれ以上の元素からなるとき
は、同じ族に属する元素全部の供給量を変化させ
なければならない。 上記のように供給量を減少させると混晶率一定
層の成長速度は減少し、特に20％以下では著るし
く減少する。 遷移層４の厚みは１μｍ以下、好ましくは、
0.2μｍ以下に選ばれる。また混晶率一定層５の
厚みは、10μｍ以上であることが望ましく、さら
に好ましくは20μｍ以上であることが望ましい。 混晶率一定層５にはｐ−ｎ接合等が形成され、
発光ダイオード等の素子の動作領域を形成する。 本発明方法を実施するに当り使用する気相エピ
タキシヤル反応装置としては、混晶を構成する元
素のうち少なくとも一つの供給量を調節できる装
置であればよい。また、反応ガスは混晶を構成す
る各元素のうち少なくとも１つの供給量を他の元
素に対して独立して変化できる組成であればよ
い。 後述する各実施例、各比較例、第１表及び第２
表に示す通り、本発明方法により、遷移層４を形
成した−族半導体混晶エピタキシヤル膜を用
いて製造した発光ダイオードの輝度は、従来法に
よる、すなわち遷移層４を有しないエピタキシヤ
ル膜を用いた発光ダイオードの輝度と比較して、
同一発光条件で約1.5〜1.6倍と著るしく向上して
おり、産業上の利用価値が極めて大である。 本発明方法を以下に実施例及び比較例に基づき
さらに具体的に説明する。 実施例 １ 実験 １ 内径80mm、長さ100cmの水平型石英エピタキシ
ヤル反応器に、（100）面より＜110＞方向に２゜
の偏位を有する面を表面とする化学研磨済みのヒ
化ガリウム単結晶基板を装入する。また、金属ガ
リウム（Ga）で満たした石英容器を、該反応器
の所定の場所に装入する。 該反応器内の空気を、アルゴン（Ar）により
置換した後、エピタキシヤル反応器の基板装入部
の温度を810℃、また金属ガリウム装入部の温度
を790℃に設定し、混晶率40％のリン化ヒ化ガリ
ウム（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル膜
の気相成長を開始した。 該エピタキシヤル膜の気相成長開始時より水素
ガスで濃度10ppm（容積比、以下同じ）に稀釈
したジエチルテルル（（C2H5）2Te）を20ml／分の
流量で導入した。塩化水素（HCl）ガスを25ml／
分導入して金属ガリウムと反応させ、生成した塩
化ガリウム（GaCl）を、反応器の基板装入部に
供給した。混晶率変化層２を形成するために、ア
ルシン（AsH3）を12％（容積比以下同じ）含有す
る水素ガスを最初280ml／分の流量で供給し、そ
の後90分の間徐々に220ml／分まで減少しホスフ
イン（PH3）を12％含有する水素ガスの供給量を
90分間に０から60ml／分まで徐々に増加させる。 その後、40分間、ジエチルテルルを10ppm含
有する水素ガス20ml／分、塩化水素を25ml／分、
アルシンを12％含有する水素ガスを220ml／分、
及びホスフインを12％含有する水素ガスを60ml／
分の流量でそれぞれ供給し、混晶率40％のリン化
ヒ化ガリウム・エピタキシヤル膜の混晶率一定層
を形成した。その後10分間、塩化水素の供給量の
みを５ml／分に減少して遷移層を形成した後、塩
化水素の供給量を25ml／分にもどして、さらに60
分間混晶率40％の混晶率一定層を形成して、反応
を終了した。 形成されたエピタキシヤル膜は、基板側から順
次混晶率変化層の厚みは35μｍ、最初の混晶率一
定層の厚みは14μｍ、遷移層の厚みは、0.1μ
ｍ、また、第二の混晶率一定層の厚みは21μｍで
あつた。 実験 ２〜５ 上記実験１の再現性をみるため、これと同一の
条件で混晶率40％のリン化ヒ化ガリウム
（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル膜の気相
成長を４回実施した。 実施例 ２ 実験 １ 実施例１で用いたのと同様のエピタキシヤル反
応器に、（100）面から、＜110＞方向に４゜の偏位
を有する面を表面とする化学研磨済みのリン化ガ
リウム単結晶基板を装入した。さらに、金属ガリ
ウムを満たした石英容器を、該反応器内の所定の
位置に装入した。アルゴン（Ar）ガスにより反
応器内の空気を置換した後、水素ガスを2000ml／
分で導入しアルゴンガスの供給を停止した後、昇
温し、基板装入部を860℃、金属ガリウム装入部
を、760℃に設定した後、混晶率86％のリン化ヒ
化ガリウム（GaAs0.14P0.86）からなるエピタキ
シヤル膜の気相成長を開始した。 すなわち、硫化水素（H2S）を500ppm含有す
る水素ガスを20ml／分及び塩化水素40ml／分をエ
ピタキシヤル反応器に導入した。さらにホスフイ
ン12％を含有する水素ガスを310ml／分、15分間
供給し、リン化ガリウムからホモエピタキシヤル
層を形成した。その後、ホスフインを含有した水
素ガスの供給量を60分間に310ml／分から260ml／
分に徐々に減少させ、アルシンを12％含有した水
素ガスの供給量を０から40ml／分ま徐々に増加さ
せて混晶率変化層を形成した。アルシン及びホス
フインの供給量が、上記の供給量に達した後、一
定に保持し、さらに40分間、混晶率一定層を形成
させた。 次に、塩化水素の供給量を４ml／分に減少させ
て15分間反応を続行し、遷移層を形成した。15分
経過後、塩化水素の供給量を40ml／分にもどし
て、さらに50分間混晶率一定層を成長させた。そ
の後、上述の各成分の供給量を変化させずに、さ
らにアンモニア（NH3）を180ml／分反応器に導入
して、45分間、窒素ドープ層をアイソ・エレクト
ロニツク層として成長させて反応を終了した。 本実施例により得られたエピタキシヤル膜は、
基板表面から順次11μｍのリン化ガリウム・ホモ
エピタキシヤル層34μｍの混晶率変化層、30μｍ
の混晶率一定層、0.11μｍの遷移層34μｍの混晶
率一定層、及び20μｍの窒素ドーブ層からなるこ
とが化学腐触法により測定された。 実験 ２〜４ 上記実験１の再現性をみるため、これと同一の
条件で混晶率86％のリン化ヒ化ガリウム
（GaAs0.14P0.86）からなるエピタキシヤル膜の気
相成長を３回実施した。 比較例 １ 遷移層の形成過程以外は実施例１と同一の条件
で、遷移層を有しない混晶率40％のリン化ヒ化ガ
リウム（GaAs0.6P0.4）からなるエピタキシヤル
膜を形成した。この実験を５回繰返し実施した。 比較例 ２ 遷移層を形成する過程以外は実施例６と同一の
条件で、遷移層を有しない、混晶率86％のリン化
ヒ化ガリウム（GaAs0.14P0.86）からなるエピタ
キシヤル膜を形成した。この実験を４回実施し
た。 実施例１及び比較例１において製造されたエピ
タキシヤル膜より製造された赤色発光ダイオード
（尖頭発光波長660nm±10nm）の輝度を第１表に
示した。 なお、輝度の測定は10A／cm2の電流密度で行つ
た。さらに、実施例２及び比較例２において製造
されたエピタキシヤル膜を用いて製造された黄色
発光ダイオード（尖頭発光波長590nm±10nm）
の輝度を第２表に示した。 なお、輝度の測定は20A／cm2の電流密度で行つ
た。
【表】
第１図は本発明方法により製造された混晶エピ
タキシヤル膜の縦断模型図である。 １……基板、２……混晶率変化層、３……混晶
率一定層、４……遷移層、５……混晶率一定層。
タキシヤル膜の縦断模型図である。 １……基板、２……混晶率変化層、３……混晶
率一定層、４……遷移層、５……混晶率一定層。
Claims (1)
- １ 単結晶基板上に、周期律表第族元素及び第
Ｖ族元素からなる化合物半導体２種またはそれ以
上からなる混晶からなり混晶率が連続的に変化す
る第１の層及び前記第１の層上に第１の層と同一
の化合物半導体からなり混晶率が一定である第２
の層からなるエピタキシヤル膜を気相成長させる
にあたり、前記第２の層を成長させる工程が、第
族元素または第Ｖ族元素のどちらか一方の元素
の供給量を第２の層の成長に必要とされる量の90
％以下であつて０でない量に減少させることによ
り第２の層の成長速度を減少させる過程を含むこ
とを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15833177A JPS5491050A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Method of growing vapor of compound semiconductor epitaxial film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15833177A JPS5491050A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Method of growing vapor of compound semiconductor epitaxial film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5491050A JPS5491050A (en) | 1979-07-19 |
| JPS6158971B2 true JPS6158971B2 (ja) | 1986-12-13 |
Family
ID=15669295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15833177A Granted JPS5491050A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Method of growing vapor of compound semiconductor epitaxial film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5491050A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152960A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-15 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | アーク電源装置 |
-
1977
- 1977-12-28 JP JP15833177A patent/JPS5491050A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS#V46#M4=1975 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152960A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-15 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | アーク電源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5491050A (en) | 1979-07-19 |
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