JPH0294577A - 発光素子用気相エピタキシャルウェハ - Google Patents

発光素子用気相エピタキシャルウェハ

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JPH0294577A
JPH0294577A JP63246157A JP24615788A JPH0294577A JP H0294577 A JPH0294577 A JP H0294577A JP 63246157 A JP63246157 A JP 63246157A JP 24615788 A JP24615788 A JP 24615788A JP H0294577 A JPH0294577 A JP H0294577A
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JP
Japan
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type
nitrogen
layer
epitaxial layer
doped
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JP63246157A
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English (en)
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Masanobu Kihara
木原 正信
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、気相成長法によって得られる化合物半導体の
エピタキシャルウェハに関するもので、本発明ウェハは
特に発光ダイオードに使用されるものである。
(従来技術) 黄色、橙色、赤色の可視LEDには、第1族及び第V族
の化合物半導体の気相エピタキシャルウェハが使用され
る。 従来公知のウェハは、特公昭60−57214号
公報に開示されている。 例えば、Ga As Pの気
相エピタキシャルウェハは、まず第3図(a )の素子
断面図に示すように、Ga PやGa Asの基板1上
に、気相エピタキシャル成長によって、Ga As P
混晶比変化層2、Ga As P混晶比一定のN型層3
、及びGa As P混晶比一定かつ窒素がドープされ
たN型N4がその順序に形成される。 そしてPN接合
は、第3図(b )のように、上記の気相エピタキシャ
ル終了後、封管法あるいは開管法によって、P型不純物
、例えばzn  (亜鉛)等を、窒素がド−ブされたN
型層4中に表面Sから拡散して形成される。 そのP型
拡p11.層5の厚さ、つまりはP型拡散層側の窒素ド
ープ領域の厚さが少なくとも5μmとすることが示され
ている。 その結果、従来の気相エピタキシャルウェハ
は、第3図(b)のように、基板1、N型の混晶比変化
層2、混晶比一定のN型層3、混晶比一定の窒素ドープ
N型層4、混晶比一定の窒素ドープP型拡散N5が積層
された構成となる。
上記従来の化合物半導体の気相エピタキシャルウェハは
、より一層の発光効率の向上と特性の改善が求められて
いる。
さらに、例えばエピタキシャルウェハにPN接合を形成
するにあたっては、まず、エピタキシャルウェハを石英
アンプル内に設置して、石英アンプル内を高真空(2〜
4 x10″6Torr )にした後、その石英アンプ
ルの真空引き口を封じる作業を行わなければならない、
 次にエピタキシャルウェハが封入された石英アンプル
を高温に保たれた炉内に徐々に挿入する作業を行わなけ
ればならない。
さらに、Zn拡散終了後は、エピタキシャルウェハが封
入された石英アンプルを徐々に引き出す作業を行い、石
英アンプル内から拡散ウェハを取り出す作業を行う、 
以上のような作業を行うと、拡散ウェハが次の工程に流
れるまでに膨大な時間(10〜50時間)が必要である
という欠点があった。
またこのような作業が多くなるとウェハの割れも多くな
り、ペレットの収率が悪くなるという問題点もあった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的とするところは、従来技術より高い発光効
率が得られる化合物半導体エピタキシャルウェハを提供
することである。 また別の本発明の目的は、工程の短
縮とペレット収率の高い化合物半導体エピタキシャルウ
ェハを提供することである。
[発明の構成] (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、Ga、AJIn 、
P、Asに例示される周期率表第III族及び第V族か
らなる化合物半導体エピタキシャルウェハであって、基
板と、N型エピタキシャル層と、アイソエレクトリック
トラップを形成する窒素がドープされたN型エピタキシ
ャル層における窒素ドープ領域と、アイソエレクトリッ
クトラップを形成する窒素がドープされたP型エピタキ
シャル層における厚さ5μm未満の窒素ドープ領域と、
P型エピタキシャル層とからなり、少なくともP型エピ
タキシャル層における窒素ドープ領域のP型不純物濃度
がほぼ一定であることを特徴とする。
本発明のエピタキシャルウェハの製造法を、Ga P基
板上のGa As Pエピタキシャルウェハを例にとっ
た説明をすると、Ga P基板上にGa As P混晶
比変化層を成長させたのち、N型混晶比一定層を所定時
間成長させ、更にN型混晶比一定層を成長させつつ、発
光中心となる窒素をドーピングし、所定時間成長させる
。 つづいて先にドーピングしていたN型の不純物を停
止するとともに、Ga As Pの成長源であるMCI
ガス(金属ガリウムを輸送する)の停止あるいは混晶比
一定理成長中の2〜5%の範囲の量で供給しながら、反
応管内のN型不純物を排除する。 引き続いて、HCI
ガスを元の流量に戻すと同時にP型不純物をドーピング
して、所定時間成長を行った時点で窒素のドーピングを
停止し、更にP型不純物をドーピングしつつP型混晶比
一定層を成長させる。 このようにして、本発明の構成
をもつGa As Pエピタキシャルウェハを得ること
ができる。
(作用) 第2図に本発明ウェハと従来ウェハの不純物プロファイ
ルを比較して示す。
同図にみるとおり、本発明ウェハのP型エピタキシャル
層における窒素ドープ領域は、P型エピタキシャル層よ
りも薄く5μm未満であって表面近傍には存在せず、ま
たP型エピタキシャル層におけるP型不純物濃度はPN
接合近傍と表面とほぼ一定濃度にエピタキシャル成長さ
れる。 一方、従来ウェハにおいては、窒素ドープ領域
がP型エピタキシャル層の全域にわたり、また拡散によ
つて表面のP型不純物濃度がPN接合近傍のそれより高
くなっている。 従って本発明ウェハは、表面近傍の窒
素不純物と表面近傍の高濃度P型不純物による発光の吸
収がなくなるために、従来ウェハに比べて発光効率の向
上が図れる。
また本発明ウェハのプロファイルは、N型層もP型層も
エピタキシャル成長によって形成されるから、PN接合
において不純物濃度の変化が急峻であり、従来ウェハの
ような高抵抗層が存在しないため、順方向電圧(VF)
の特性が改善される。
さらに、従来ウェハのように封管・拡散工程を必要とし
ないので、工程の簡略化と歩留りの向上に寄与できる。
(実施例) 第1図の本発明ウェハの一実施例を以下のように製造し
た。
Ga As P気相成長実験に用いた反応管は、内径1
0011′Iφで長さが1200ranの石英管であり
、気相成長温度はGaソース部が950℃、基板設置部
が870℃となるようにした。
基板11にはGa Pウェハを用い、キャリヤガスとな
るH2を1500cc/1lin 、 Gaを輸送する
100%HCIガスを30cc/lin 、 H2で1
0%に希釈されたPH3を300 CC/lin 、同
じくH2で20ppIlに希釈されたH2Sを70cc
/nin流して、まず基板と同じ成長層を得るために3
0分間成長させた。
次に連続して、HClを5cc /ninの割合で15
0 cc/minに増加させ、HCIの増加と同時にP
H,を70分間で300cc /1ainから255 
cc/manに減少させ、PH,の減少とともにH2で
10%に希釈されたAs H3を同じ<70分間でOc
c /n+nから45CC/minに増加させて混晶比
変化層12の成長を行った。
さ、らに連続して混晶比一定のN型エピタキシャル層1
3を30分間成長させた後、100%N H、ガスを1
50 CC/1in流して窒素ドーピングを15分間行
い、N型エピタキシャル層における窒素ドープ領域14
を形成した。
この時点でHCIのみを5 cc/ninになるまで減
少させて、H2Sガスを停止させた。 5分後にHCl
を元の流量(150cc/nin )に戻し、H2で1
001)l)lに希釈したジメチル亜鉛[Zn  (C
H3)2]を20cc/lin流して混晶比一定のP型
エピタキシャル層における窒素ドープ領域15を15分
間成長させ。
その時点でNH,ガスを停止し、さらに15分間の成長
を行って、P型エピタキシャル層16を成長させた。
得られたGa As Pエピタキシャルウェハの構造は
、第1図に示すようにPN接合が施されており、PN接
合両側には発光中心となる窒素がドープされた領域14
.’15が形成されている。
以上の方法で50ツトの気相成長を行って、P型エピタ
キシャル層側に4.5μm厚の窒素ドープ領域をもつ本
実施例エピタキシャルウェハを得、そのウェハからLE
Dを作成したところ、この実施例からのすべてのLED
の発光効率は、従来ウェハからのものに比べて3〜5%
高いことが確認された。 またキャリヤ濃度プロファイ
ルを調べたところ、本発明ウェハは少なくとも窒素ドー
プ領域においてP型不純物濃度が一定であり、またPN
接合において急峻に変化するが、従来ウェハは拡散法に
よりPN接合を形成するため表面不純物濃度が高く、ま
たPN接合近傍でN型不純物とP型不純物が混在してい
るため高抵抗層が出来ていることが確認された。 そし
てこの実施例の順方向電圧(VF)は従来ウェハよりも
ほぼ10%改善された。
またGa As Pエピタキシャルウェハ内のPN接合
近傍に窒素をドープする範囲はN側で3〜15μmで、
P側で滲み出し程度から5μm未満がよく、それより多
くても少なくても良い結果は得られなかった。 なお上
記実施例のGa P基板上のGa As Pエピタキシ
ャルウェハのほか、GaP基板上のGa Pエピタキシ
ャルウェハについても同様な結果が確認されているが、
本発明はそのほかの化合物半導体の気相エピタキシャル
ウェハにおいても適用できることは当然である。
[発明の効果] 本発明のエピタキシャルウェハは、従来ウェハに比べ、 ■ P型エピタキシャル層側の窒素ドープ層が5μm未
満と従来のエピタキシャル層よりも薄く、窒素不純物に
よる発光の吸収が少なくなるために発光効率の向上がみ
られる。
■ 従来法のPN接合では、P型不純物の拡散によって
、エピタキシャルウェハの表面のほうがPN接合近傍よ
り不純物濃度が高いので、PN接合近傍で発光した光は
表面に近ずくにつれて吸収が多くなる。 しかし本発明
のエピタキシャルウェハは、PN接合近傍と表面の不純
物濃度が同じであるため、表面不純物による光の吸収が
より少なくなり、その結果発光効率の向上が得られる。
■ 本発明のエピタキシャルウェハによれば、不純物濃
度が急峻であり、従来のエピタキシャルウェハのような
高抵抗層が存在しないために、順方向電圧(■「)の特
性が良くなる。
■ PN接合を形成するのに、従来は数十時間の工程(
封管・拡散)が必要であったが、本発明によれば30分
で行えることから、ペレット化工程の簡略化及び製造単
価の低減に大きく貢献できる。
■ 封管・拡散の工程がなくなるのでエピタキシャルウ
ェハの割れ率が減少し、ペレット化歩留りが5%程良く
なる。
など数々の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明気相エピタキシャルウェハの断面図、第
2図は本発明ウェハと従来ウェハの不純物濃度プロファ
イル図、第3図(a)及び(b)は従来ウェハの製造工
程をウェハ断面で示す工程図である。 11・・・基板、 12・・・混晶比変化層、 13・
・・N型エピタキシャル層、 14・・・N型エピタキ
シャル層における窒素ドープ領域、 15・・・P型エ
ピタキシャル層におけるる窒素ドープ領域、16・・・
P型エピタキシャル層、 S・・・ウェハ表面。 第1図 不 第3図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 周期率表第III族及び第V族からなる化合物半導体
    のウェハであって、基板上にN型不純物が気相成長によ
    りドープされたN型エピタキシャル層と、該N型エピタ
    キシャル層の上にP型不純物が気相成長によりドープさ
    れたP型エピタキシャル層とからなり、アイソエレクト
    リックトラップを形成する窒素がPN接合に関して前記
    N型エピタキシャル層側及びP型エピタキシャル層側に
    それぞれドープされているとともに、P型エピタキシャ
    ル層側の窒素ドープ領域の厚さが5μm未満であり、か
    つ少なくともP型エピタキシャル層における窒素ドープ
    領域のP型不純物濃度がほぼ一定であることを特徴とす
    る気相エピタキシャルウェハ。
JP63246157A 1988-09-30 1988-09-30 発光素子用気相エピタキシャルウェハ Pending JPH0294577A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0852402A1 (en) * 1997-01-06 1998-07-08 Shin-Etsu Handotai Company Limited A GaAsP epitaxial wafer and a method for manufacturing it
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JP2009206283A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ

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