JPH0712094B2 - 発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法Info
- Publication number
- JPH0712094B2 JPH0712094B2 JP63266122A JP26612288A JPH0712094B2 JP H0712094 B2 JPH0712094 B2 JP H0712094B2 JP 63266122 A JP63266122 A JP 63266122A JP 26612288 A JP26612288 A JP 26612288A JP H0712094 B2 JPH0712094 B2 JP H0712094B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film layer
- light emitting
- thick film
- protective film
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 120
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 38
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 108
- 239000010408 film Substances 0.000 description 91
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 49
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 16
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/101—Liquid Phase Epitaxy, LPE
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/135—Removal of substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/955—Melt-back
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特にGaAlAsダブルヘテロ構造層を有するGaAl
As系の発光半導体素子用エピタキシャルウエーハの製造
方法に関する。
As系の発光半導体素子用エピタキシャルウエーハの製造
方法に関する。
（従来の技術） 固体素子としての発光デバイスには、蛍光体と発光ダイ
オードがあるが、発光ダイオードは、その発光材料とし
て、III-V族化合物半導体の単一又は混晶が主に用いら
れる。そして、発光ダイオードの発光は、そのpn接合部
に順方向電流を流し、少数キャリヤを注入することによ
って、これら少数キャリヤが多数キャリヤと再結合して
行われる。
オードがあるが、発光ダイオードは、その発光材料とし
て、III-V族化合物半導体の単一又は混晶が主に用いら
れる。そして、発光ダイオードの発光は、そのpn接合部
に順方向電流を流し、少数キャリヤを注入することによ
って、これら少数キャリヤが多数キャリヤと再結合して
行われる。
而して、発光ダイオードは、その発光機構から蛍光体と
異なって特に高輝度であり、又、局所的な発光や複雑な
表示に適しており、励起エネルギーが簡単な低電圧の直
流電源で得られ、更にその他の特長、即ち、多色化、高
信頼性、低消費電力、高速応答性が半導体集積回路とマ
ッチしてその用途は益々拡大しつつある。
異なって特に高輝度であり、又、局所的な発光や複雑な
表示に適しており、励起エネルギーが簡単な低電圧の直
流電源で得られ、更にその他の特長、即ち、多色化、高
信頼性、低消費電力、高速応答性が半導体集積回路とマ
ッチしてその用途は益々拡大しつつある。
その初期において、該発光ダイオードの応用分野は表示
光源としてのランプ、ディスプレイの２つが主流であっ
たが、素子の高出力化に伴いファクシミリや複写機、プ
リンタ用の各光源としてOA機器分野、更に交通信号等の
屋外表示用、光ファイバーを用いた光通信へと固定光源
としてその需要は飛躍的な拡大が期待されている。
光源としてのランプ、ディスプレイの２つが主流であっ
たが、素子の高出力化に伴いファクシミリや複写機、プ
リンタ用の各光源としてOA機器分野、更に交通信号等の
屋外表示用、光ファイバーを用いた光通信へと固定光源
としてその需要は飛躍的な拡大が期待されている。
ところで、赤色発光ダイオードとしては、最初GaP,GaAs
P系の発光ダイオードが用いられたが、その高輝度改良
のためにシングルヘテロ構造層を有するGaAlAs系の発光
ダイオードが開発された。そして、最近ではGaAlAs基板
上にGaAlAsダブルヘテロ構造層を形成したGaAlAs系発光
ダイオードが開発され、その活性層領域へのキャリヤの
閉じ込め効果を利用して、超高輝度化（1000mcd以上
（駆動電流IF＝20mA））と立ち上り時間の高速化（20ns
ec）が可能となった。
P系の発光ダイオードが用いられたが、その高輝度改良
のためにシングルヘテロ構造層を有するGaAlAs系の発光
ダイオードが開発された。そして、最近ではGaAlAs基板
上にGaAlAsダブルヘテロ構造層を形成したGaAlAs系発光
ダイオードが開発され、その活性層領域へのキャリヤの
閉じ込め効果を利用して、超高輝度化（1000mcd以上
（駆動電流IF＝20mA））と立ち上り時間の高速化（20ns
ec）が可能となった。
Ga1-zAlzAs系化合物半導体は、III-V族化合物半導体GaA
sとAlAsとの混晶であり、直接遷移型の領域において
は、そのAlAs混晶比ｚを変えることで波長約640nm（ｚ
≒0.4）〜880nm（ｚ≒０）の発光を得ることができる。
sとAlAsとの混晶であり、直接遷移型の領域において
は、そのAlAs混晶比ｚを変えることで波長約640nm（ｚ
≒0.4）〜880nm（ｚ≒０）の発光を得ることができる。
ダブルヘテロ構造のGaAlAs超高輝度赤色発光ダイオード
は、先ず融液法、例えば、液体封止チョクラルスキー法
で引き上げられたGaAs単結晶基板上に、最終的に基板と
なるｐ型の高AlAs混晶比のGaAlAs厚膜単結晶層を徐冷液
相エピタキシャル法により成長させる。この上に次の工
程でｐ型の高AlAs混晶比GaAlAsクラッド層、発光波長に
対応するAlAs混晶比を有するGaAlAs活性層、最後にｎ型
の高AlAs混晶比クラッド層（以下、これら３層の総称と
してGaAlAsダブルヘテロ構造層と言う）を順次成長させ
て、発光素子のための４層構造が形成される。
は、先ず融液法、例えば、液体封止チョクラルスキー法
で引き上げられたGaAs単結晶基板上に、最終的に基板と
なるｐ型の高AlAs混晶比のGaAlAs厚膜単結晶層を徐冷液
相エピタキシャル法により成長させる。この上に次の工
程でｐ型の高AlAs混晶比GaAlAsクラッド層、発光波長に
対応するAlAs混晶比を有するGaAlAs活性層、最後にｎ型
の高AlAs混晶比クラッド層（以下、これら３層の総称と
してGaAlAsダブルヘテロ構造層と言う）を順次成長させ
て、発光素子のための４層構造が形成される。
ここで、最初のエピタキシャル成長のための基板となる
GaAs単結晶基板は、前記ｐ型の高AlAs混晶比GaAlAs厚膜
単結晶層を成長させた後、除去しても良いし、前記ｎ型
クラッド層が形成されて、素子製造工程に入る前に除去
しても良い。
GaAs単結晶基板は、前記ｐ型の高AlAs混晶比GaAlAs厚膜
単結晶層を成長させた後、除去しても良いし、前記ｎ型
クラッド層が形成されて、素子製造工程に入る前に除去
しても良い。
最初の厚膜エピタキシャル層のｐ型高AlAs混晶比GaAlAs
は、発光光に対して吸収が少ないこと、比抵抗が小さ
く、良好なオーミック接触が得られること、更に基板と
して後の工程において取り扱いが容易な膜厚を有するこ
とが要求され、例えばZnドープで不純物濃度３〜５×10
17cm-3、比抵抗は0.3Ωcm、厚さは150〜200μｍのもの
が採用される。尚、AlAs混晶比は発光光の吸収が少ない
ように高く選定され、例えば、発光波長が660nm付近
（活性層のAlAs混晶比：約0.38）の場合、0.65〜0.8が
選ばれる。
は、発光光に対して吸収が少ないこと、比抵抗が小さ
く、良好なオーミック接触が得られること、更に基板と
して後の工程において取り扱いが容易な膜厚を有するこ
とが要求され、例えばZnドープで不純物濃度３〜５×10
17cm-3、比抵抗は0.3Ωcm、厚さは150〜200μｍのもの
が採用される。尚、AlAs混晶比は発光光の吸収が少ない
ように高く選定され、例えば、発光波長が660nm付近
（活性層のAlAs混晶比：約0.38）の場合、0.65〜0.8が
選ばれる。
又、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層として
は、例えば、発光波長が約660nmの場合、AlAs混晶比、
ドーパントとそのレベル並びに厚さとして次の値のもの
が採用される。
は、例えば、発光波長が約660nmの場合、AlAs混晶比、
ドーパントとそのレベル並びに厚さとして次の値のもの
が採用される。
上記高AlAs混晶比GaAlAs厚膜層は、基板としての役目を
果たす目的で通常150μｍ以上と非常に厚く成長させる
上、更に該厚膜層を形成した後に連続して前記GaAlAsダ
ブルヘテロ構造層を成長させることは極めて困難であ
る。それ故、該厚膜層のエピタキシャル成長後、一旦前
記厚膜層を形成した基板を成長炉外に取り出し、改めて
前記厚膜層上に前記GaAlAsダブルヘテロ構造層の成長を
行なうのが普通である。
果たす目的で通常150μｍ以上と非常に厚く成長させる
上、更に該厚膜層を形成した後に連続して前記GaAlAsダ
ブルヘテロ構造層を成長させることは極めて困難であ
る。それ故、該厚膜層のエピタキシャル成長後、一旦前
記厚膜層を形成した基板を成長炉外に取り出し、改めて
前記厚膜層上に前記GaAlAsダブルヘテロ構造層の成長を
行なうのが普通である。
AlAs混晶比0.6〜0.85（例えば、0.8）の高AlAs混晶比Ga
AlAs厚膜層の成長後、GaAs基板は一旦成長炉外に取り出
され、外厚膜層を不活性ガス雰囲気で保護しても、高Al
成分比（高Al濃度）の故にその表面酸化を防ぐことは極
めて困難である。
AlAs厚膜層の成長後、GaAs基板は一旦成長炉外に取り出
され、外厚膜層を不活性ガス雰囲気で保護しても、高Al
成分比（高Al濃度）の故にその表面酸化を防ぐことは極
めて困難である。
斯かるAl系酸化膜が形成された該厚膜層上にGaAlAsダブ
ルヘテロ構造層をエピタキシャル成長させた場合、該Al
系酸化膜はGaAlAsダブルヘテロ構造層の成長に大きな障
害となる。この障害としては、例えば、成長界面が不均
一になったり、或いは結晶欠陥の発生による結晶の劣化
があり、この結果、発光効率が著しく低下する。又、上
記欠点の他に酸化膜の介在のために電気抵抗が高くなる
等、電気特性が悪化する。
ルヘテロ構造層をエピタキシャル成長させた場合、該Al
系酸化膜はGaAlAsダブルヘテロ構造層の成長に大きな障
害となる。この障害としては、例えば、成長界面が不均
一になったり、或いは結晶欠陥の発生による結晶の劣化
があり、この結果、発光効率が著しく低下する。又、上
記欠点の他に酸化膜の介在のために電気抵抗が高くなる
等、電気特性が悪化する。
そこで、上記欠点を改善するために、メルトバックして
表面酸化膜と共に前記厚膜層表面を数μｍ除去する工夫
がなされているが、酸化膜が障害となって、均一にメル
トバックすることは困難であった。
表面酸化膜と共に前記厚膜層表面を数μｍ除去する工夫
がなされているが、酸化膜が障害となって、均一にメル
トバックすることは困難であった。
又、別の工夫として、厚膜層の酸化を防止するために第
２の結晶成長用Ga溶液を用いて、該厚膜層上にGaAs単結
晶薄膜層を酸化保護膜層として例えば５μｍ成長させ、
該GaAs保護膜層を次工程の初めにメルトバックによって
除去する方法が提案されている（特開昭62-14420号公報
参照）。
２の結晶成長用Ga溶液を用いて、該厚膜層上にGaAs単結
晶薄膜層を酸化保護膜層として例えば５μｍ成長させ、
該GaAs保護膜層を次工程の初めにメルトバックによって
除去する方法が提案されている（特開昭62-14420号公報
参照）。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記厚膜層の上の保護膜が、本発明の目的と
するGaAlAsダブルヘテロ構造層を有するGaAlAs系発光半
導体素子用エピタキシャルウエーハの製造上重大な欠点
を有し、根本的な変更を要することに注目してなされて
いる。以下にその理由を説明する。
するGaAlAsダブルヘテロ構造層を有するGaAlAs系発光半
導体素子用エピタキシャルウエーハの製造上重大な欠点
を有し、根本的な変更を要することに注目してなされて
いる。以下にその理由を説明する。
上記方法による場合のように高AlAs混晶比GaAlAs厚膜層
の酸化保護膜としてGaAs膜を形成する場合、或いはAlAs
混晶比ｘが、ｘ＜0.05のような低Al成分のGa1-xAlxAs膜
を成長させる場合、高AlAs混晶比の例えばGa0.2Al0.8As
厚膜層（固相）と保護膜成長用Ga溶液（液相）を接触さ
せた際、Ga,Al,As3元素のGa溶液中のAl原子分率とGaAlA
s系化合物半導体単結晶中のAl成分比とは著しくその平
衡値から偏りを生じ、固相液相の相平衡が著しく不安定
となる。
の酸化保護膜としてGaAs膜を形成する場合、或いはAlAs
混晶比ｘが、ｘ＜0.05のような低Al成分のGa1-xAlxAs膜
を成長させる場合、高AlAs混晶比の例えばGa0.2Al0.8As
厚膜層（固相）と保護膜成長用Ga溶液（液相）を接触さ
せた際、Ga,Al,As3元素のGa溶液中のAl原子分率とGaAlA
s系化合物半導体単結晶中のAl成分比とは著しくその平
衡値から偏りを生じ、固相液相の相平衡が著しく不安定
となる。
即ち、AlAs混晶比0.8の上記GaAlAs厚膜層に平衡する溶
液中のAl原子分率は0.022であるから、Ga溶液が飽和状
態ではGa溶液よりGaAs或いは低AlAs混晶比のGaAlAs層は
成長し始めるが、同時に固相のAlAs混晶比と溶液中のAl
原子分率との相平衡状態からのズレを緩和するのために
固相の溶解が著しく起こる。このような平衡からのズレ
が大きい場合には、Ga溶液の過飽和度を大きく保持し、
固相と接触後に固相の溶解より十分に速い速度で成長が
開始される必要があるが、成長中に大きな過飽和度を制
御することは難しい。
液中のAl原子分率は0.022であるから、Ga溶液が飽和状
態ではGa溶液よりGaAs或いは低AlAs混晶比のGaAlAs層は
成長し始めるが、同時に固相のAlAs混晶比と溶液中のAl
原子分率との相平衡状態からのズレを緩和するのために
固相の溶解が著しく起こる。このような平衡からのズレ
が大きい場合には、Ga溶液の過飽和度を大きく保持し、
固相と接触後に固相の溶解より十分に速い速度で成長が
開始される必要があるが、成長中に大きな過飽和度を制
御することは難しい。
このため、結晶界面はゆらぎのために不均一となる。
又、特開昭62-14420号公報に記載された技術において
は、メルトバックのために専用Ga溶液を用いているが、
これはおそらく上に述べたと同様な理由で、ｐ型クラッ
ド層の形成のためのGa溶液をメルトバックに用いられな
いためと考えられる。
は、メルトバックのために専用Ga溶液を用いているが、
これはおそらく上に述べたと同様な理由で、ｐ型クラッ
ド層の形成のためのGa溶液をメルトバックに用いられな
いためと考えられる。
しかし、GaAs保護層のメルトバックが成功したとして
も、メルトバックに用いたAlを含まないGa溶液が保護層
メルトバック後に高AlAs混晶比層に接触するために、そ
の際、相平衡が大きく変化し、固相の溶出並びに液相か
らの析出（成長）が界面のゆらぎの原因となり、これら
のコントロールすることは極めて困難と言える。GaAs保
護層を被着したときの厚膜層表面の不均一はそのままク
ラッド層に継続される。
も、メルトバックに用いたAlを含まないGa溶液が保護層
メルトバック後に高AlAs混晶比層に接触するために、そ
の際、相平衡が大きく変化し、固相の溶出並びに液相か
らの析出（成長）が界面のゆらぎの原因となり、これら
のコントロールすることは極めて困難と言える。GaAs保
護層を被着したときの厚膜層表面の不均一はそのままク
ラッド層に継続される。
又、メルトバックのために一溶液が増えることは、工程
が煩雑となって好ましくない。
が煩雑となって好ましくない。
ここで、Ga1-xAlxAsの結晶成長及びメルトバックにおけ
る固相液相の相平衡が結晶界面に与える影響について説
明する。
る固相液相の相平衡が結晶界面に与える影響について説
明する。
Ga1-xAlxAs結晶を液相エピタキシャル成長法（LPE法）
によって成長させる場合、一般にはGaを溶媒とし、GaAs
及びAlを溶質として成長用Ga溶液を作製して結晶成長を
行なう。この場合、成長結晶中のAlAs混晶比ｘは、第５
図に示すように成長温度とその溶液中のAlの原子分率に
よって決定される。
によって成長させる場合、一般にはGaを溶媒とし、GaAs
及びAlを溶質として成長用Ga溶液を作製して結晶成長を
行なう。この場合、成長結晶中のAlAs混晶比ｘは、第５
図に示すように成長温度とその溶液中のAlの原子分率に
よって決定される。
即ち、第５図は各温度における液相（成長用Ga溶液）中
のAlの原子分率XAlとそれに相平衡する固相（成長結
晶）のAlAs混晶比ｘとの関係を示すグラフであって、こ
れによれば、例えば、温度900℃でAlAs混晶比ｘ＝0.8の
混晶を望む場合には、図中Ａ点における液相を必要と
し、Alの原子分率xAl＝0.022のAl濃度を有する溶液から
成長が行なわれ得ることとなる。液相エピタキシャル成
長法が相平衡に準じて行なわれることから言い換えれ
ば、Alの原子分率xAl＝0.022の溶液とAlAs混晶比ｘ＝0.
8のGa1-xAlxAs混晶とは900℃で相平衡の状態にあると言
うことができる。
のAlの原子分率XAlとそれに相平衡する固相（成長結
晶）のAlAs混晶比ｘとの関係を示すグラフであって、こ
れによれば、例えば、温度900℃でAlAs混晶比ｘ＝0.8の
混晶を望む場合には、図中Ａ点における液相を必要と
し、Alの原子分率xAl＝0.022のAl濃度を有する溶液から
成長が行なわれ得ることとなる。液相エピタキシャル成
長法が相平衡に準じて行なわれることから言い換えれ
ば、Alの原子分率xAl＝0.022の溶液とAlAs混晶比ｘ＝0.
8のGa1-xAlxAs混晶とは900℃で相平衡の状態にあると言
うことができる。
従って、前記溶液から徐冷法によって成長する結晶成長
界面或いは緩やかな温度上昇によって行なわれるメルト
バックによる結晶表面は、結晶成長又はメルトバックが
相平衡に準じた状態で行なわれるため、平滑で良好なも
のとなる。
界面或いは緩やかな温度上昇によって行なわれるメルト
バックによる結晶表面は、結晶成長又はメルトバックが
相平衡に準じた状態で行なわれるため、平滑で良好なも
のとなる。
然るに、相平衡から大きくズレた状態で結晶成長又はメ
ルトバックが行なわれる場合、例えば、第５図中、Ｂ点
でその状態が示されるAlが殆んど含まれていない飽和溶
液とAlAs混晶比ｘ＝0.8ののGa1-xAlxAs混晶を温度900℃
で接触させた場合には、保護膜の成長は開始するが、相
平衡状態からのズレを緩和する方向に固相及び液相が作
用し、Ga0.2Al0.8As混晶にはAlを液相に補給するために
溶出が発生する。この結果、固液界面が不安定となり、
その界面からは良好な結晶成長は行なわれにくくなる。
ルトバックが行なわれる場合、例えば、第５図中、Ｂ点
でその状態が示されるAlが殆んど含まれていない飽和溶
液とAlAs混晶比ｘ＝0.8ののGa1-xAlxAs混晶を温度900℃
で接触させた場合には、保護膜の成長は開始するが、相
平衡状態からのズレを緩和する方向に固相及び液相が作
用し、Ga0.2Al0.8As混晶にはAlを液相に補給するために
溶出が発生する。この結果、固液界面が不安定となり、
その界面からは良好な結晶成長は行なわれにくくなる。
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、 その目的とする処は、高AlAs混晶比GaAlAs厚膜相の酸化
防止を図った上で、酸化遅延性保護膜の平滑な結晶成長
界面及びメルトバック面を得ることができ、且つ、工程
の短縮による経済的なGaAlAsダブルヘテロ構造層を有す
るGaAlAs系の発光半導体素子用エピタキシャルウエーハ
の製造方法を提供することにある。
防止を図った上で、酸化遅延性保護膜の平滑な結晶成長
界面及びメルトバック面を得ることができ、且つ、工程
の短縮による経済的なGaAlAsダブルヘテロ構造層を有す
るGaAlAs系の発光半導体素子用エピタキシャルウエーハ
の製造方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成すべく本発明は、GaAs単結晶基板上に、
AlAs混晶比ｙが0.6＜ｙ＜0.85である第１導電型のGa1-y
AlyAs化合物半導体単結晶厚膜層を成長させる工程と、
この厚膜層上に酸化遅延性を有する所定のAlAs混晶比ｘ
のGa1-xAlxAs化合物半導体単結晶保護膜層を成長させる
工程と、該Ga1-xAlxAs保護膜層をメルトバックして除去
した後、前記Ga1-yAlyAs厚膜層上に第１導電型のクラッ
ド層、ノンドープの活性層及び第２導電型のクラッド層
となるGaAlAs系化合物半導体単結晶層を連続して順次成
長させる工程を含む発光半導体素子用エピタキシャルウ
エーハの製造方法において、前記Ga1-xAlxAs保護膜層の
AlAs混晶比ｘを0.1＜ｘ＜0.3としたことを特徴とする。
AlAs混晶比ｙが0.6＜ｙ＜0.85である第１導電型のGa1-y
AlyAs化合物半導体単結晶厚膜層を成長させる工程と、
この厚膜層上に酸化遅延性を有する所定のAlAs混晶比ｘ
のGa1-xAlxAs化合物半導体単結晶保護膜層を成長させる
工程と、該Ga1-xAlxAs保護膜層をメルトバックして除去
した後、前記Ga1-yAlyAs厚膜層上に第１導電型のクラッ
ド層、ノンドープの活性層及び第２導電型のクラッド層
となるGaAlAs系化合物半導体単結晶層を連続して順次成
長させる工程を含む発光半導体素子用エピタキシャルウ
エーハの製造方法において、前記Ga1-xAlxAs保護膜層の
AlAs混晶比ｘを0.1＜ｘ＜0.3としたことを特徴とする。
（作用） 而して、本発明において、AlAs混晶比ｘが0.1＜ｘ＜0.3
である酸化遅延性Ga1-xAlxAs保護膜を高AlAs混晶比（0.
6〜0.85）のGaAlAs厚膜層上に成長させれば、該厚膜層
の酸化が保護膜層によって効果的に防止され、酸化に伴
う種々の不具合が解消される。
である酸化遅延性Ga1-xAlxAs保護膜を高AlAs混晶比（0.
6〜0.85）のGaAlAs厚膜層上に成長させれば、該厚膜層
の酸化が保護膜層によって効果的に防止され、酸化に伴
う種々の不具合が解消される。
又、前記保護膜層は少なくともAlAs混晶比ｘがｘ＞0.1
であるため、同じくAlを含む厚膜層上に該保護膜層を成
長させる際及び該保護膜層をメルトバックによって除去
する際の固相と液相との相平衡状態からのズレを小さく
することができ、これによって平滑な結晶成長界面及び
メルトバック面を得ることができる。
であるため、同じくAlを含む厚膜層上に該保護膜層を成
長させる際及び該保護膜層をメルトバックによって除去
する際の固相と液相との相平衡状態からのズレを小さく
することができ、これによって平滑な結晶成長界面及び
メルトバック面を得ることができる。
又、メルトバックの際に、その目的のために特別なGa溶
液を必要とせず、クラッド層を成長させるためのGa溶液
を使うことによって、工程を単純化することができる。
液を必要とせず、クラッド層を成長させるためのGa溶液
を使うことによって、工程を単純化することができる。
Ga1-xAlxAs保護膜層のAlAs混晶比ｘの上限値及び下限値
は実験によって確かめた。AlAs混晶比ｘがｘ＜0.3にお
いては、通常の室内の雰囲気に露出放置させても、酸化
速度が遅く、その表面に次工程に支障をもたらすような
酸化膜層が形成されない。
は実験によって確かめた。AlAs混晶比ｘがｘ＜0.3にお
いては、通常の室内の雰囲気に露出放置させても、酸化
速度が遅く、その表面に次工程に支障をもたらすような
酸化膜層が形成されない。
又、ｘ＞0.05では、保護膜層の形成及びメルトバック時
に、固相（エピタキシャル層）のAlAs混晶比と液層（Ga
溶液）中のAl原子分率との関係が相平衡より偏倚したと
しても、その偏倚を小さく抑えることができるので、前
記保護膜成長界面及びメルトバック露出面は均一性が保
たれ易いが、十分に均一性を保つにはｘ＞0.1であるこ
とが好ましい。
に、固相（エピタキシャル層）のAlAs混晶比と液層（Ga
溶液）中のAl原子分率との関係が相平衡より偏倚したと
しても、その偏倚を小さく抑えることができるので、前
記保護膜成長界面及びメルトバック露出面は均一性が保
たれ易いが、十分に均一性を保つにはｘ＞0.1であるこ
とが好ましい。
（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る発光半導体素子基
板１（第３図（ａ）参照）を得るための製造方法（スラ
イドボート法）をその工程順に示す説明図である。
板１（第３図（ａ）参照）を得るための製造方法（スラ
イドボート法）をその工程順に示す説明図である。
第１図（ａ）に示すように基板ホルダー11にはｐ型GaAs
単結晶基板２がセットされており、基板ホルダー11上を
スライド可能な溶液ホルダー12の２つの溶液溜にはｐ型
Ga0.2Al0.8As厚膜層３（第３図（ａ）参照）を形成する
ための第１の結晶成長用Ga溶液21、Ga1-xAlxAs保護膜４
（0.1＜ｘ＜0.3）（第３図（ａ）参照）を形成するため
の第２の結晶成長用Ga溶液22がそれぞれ収容されてい
る。尚、第１図中、13は溶液ホルダー12をスライドせし
めるための操作棒である。
単結晶基板２がセットされており、基板ホルダー11上を
スライド可能な溶液ホルダー12の２つの溶液溜にはｐ型
Ga0.2Al0.8As厚膜層３（第３図（ａ）参照）を形成する
ための第１の結晶成長用Ga溶液21、Ga1-xAlxAs保護膜４
（0.1＜ｘ＜0.3）（第３図（ａ）参照）を形成するため
の第２の結晶成長用Ga溶液22がそれぞれ収容されてい
る。尚、第１図中、13は溶液ホルダー12をスライドせし
めるための操作棒である。
而して、前記GaAs単結晶基板２、Ga金属100g、GaAs多結
晶10.6g、Al金属850mg、Zn金属120mgから成る第１の結
晶成長用Ga溶液21、及びGa金属100g、GaAs多結晶12.3
g、Al金属36.2mg、Zn金属120mgから成る第２の結晶成長
用Ga溶液22をボートに装填した後、該ボートを不図示の
液相エピタキシャル炉に入れ、水素ガス雰囲気中で昇温
する。
晶10.6g、Al金属850mg、Zn金属120mgから成る第１の結
晶成長用Ga溶液21、及びGa金属100g、GaAs多結晶12.3
g、Al金属36.2mg、Zn金属120mgから成る第２の結晶成長
用Ga溶液22をボートに装填した後、該ボートを不図示の
液相エピタキシャル炉に入れ、水素ガス雰囲気中で昇温
する。
次いで、所定の温度（例えば、950℃）に到達せしめ、
その温度で一定時間（倒えば、120分）保持する。然る
後、操作棒13の操作によって溶液ホルダー12をスライド
せしめ、第１図（ｂ）に示すように第１の結晶成長用Ga
溶液21をGaAs単結晶基板２表面に接触せめる。そして、
これと略同時に、炉温を例えば0.4℃/minの一定冷却速
度で低下させて炉温が例えば750℃になったならば、操
作棒13を再び操作して第１図（ｃ）に示すように第２の
結晶成長用Ga溶液22をGaAs単結晶基板２の位置にセット
する。
その温度で一定時間（倒えば、120分）保持する。然る
後、操作棒13の操作によって溶液ホルダー12をスライド
せしめ、第１図（ｂ）に示すように第１の結晶成長用Ga
溶液21をGaAs単結晶基板２表面に接触せめる。そして、
これと略同時に、炉温を例えば0.4℃/minの一定冷却速
度で低下させて炉温が例えば750℃になったならば、操
作棒13を再び操作して第１図（ｃ）に示すように第２の
結晶成長用Ga溶液22をGaAs単結晶基板２の位置にセット
する。
その後、例えば0.4℃/minの冷却速度で５分経過したな
らば、操作棒13によって溶液ホルダー12をGaAs単結晶基
板２の位置を越えてスライドせしめ、炉中の水素ガスを
アルゴンガスに置換し、炉のスイッチを切る。
らば、操作棒13によって溶液ホルダー12をGaAs単結晶基
板２の位置を越えてスライドせしめ、炉中の水素ガスを
アルゴンガスに置換し、炉のスイッチを切る。
このようにして得られる発光半導体素子基板１の構成は
第３図（ａ）に示されるが、図示のようにGaAs単結晶基
板２上には厚さ約200μｍのｐ型Ga0.2Al0.8As厚膜層３
が堆積され、該厚膜層３上には厚さ10μｍ以下のGa1-xA
lxAs保護膜４が堆積される。
第３図（ａ）に示されるが、図示のようにGaAs単結晶基
板２上には厚さ約200μｍのｐ型Ga0.2Al0.8As厚膜層３
が堆積され、該厚膜層３上には厚さ10μｍ以下のGa1-xA
lxAs保護膜４が堆積される。
然るに、上記厚膜層３はAlAs混晶比ｘの小さい（ｘ＜0.
3）Ga1-xAlxAs保護膜４によって被覆されるため、その
酸化が効果的に防止され、この厚膜層３の酸化に伴う種
々の不具合が解消される。
3）Ga1-xAlxAs保護膜４によって被覆されるため、その
酸化が効果的に防止され、この厚膜層３の酸化に伴う種
々の不具合が解消される。
又、保護膜４のAlAs混晶比ｘはｘ＞0.1であるため、同
じくAlを含む厚膜層３上に該保護膜４を成長させる際の
固相（厚膜層３）と液相（第２の結晶成長用Ga溶液22）
との相平衡状態からのズレを小さく抑えることができ、
前述の理由によって結晶界面（厚膜層３と保護膜４との
界面）におけるゆらぎの発生が抑制されて容易に平滑な
結晶界面が得られる。
じくAlを含む厚膜層３上に該保護膜４を成長させる際の
固相（厚膜層３）と液相（第２の結晶成長用Ga溶液22）
との相平衡状態からのズレを小さく抑えることができ、
前述の理由によって結晶界面（厚膜層３と保護膜４との
界面）におけるゆらぎの発生が抑制されて容易に平滑な
結晶界面が得られる。
第４図（ａ）に従来の方法によるGaAsを保護膜とした場
合の該保護膜14の成長界面を、第４図（ｂ）に本発明方
法による保護膜４の成長界面をそれぞれ示す。尚、より
平滑な結晶界面を得る目的からすれば、Ga1-xAlxAs保護
膜４のAlAs混晶比ｘの値が大きい程良いが、この値ｘを
ｘ≧0.3とすれば、ｘの増大と共に保護膜４の酸化が著
しなり、問題を生ずる。
合の該保護膜14の成長界面を、第４図（ｂ）に本発明方
法による保護膜４の成長界面をそれぞれ示す。尚、より
平滑な結晶界面を得る目的からすれば、Ga1-xAlxAs保護
膜４のAlAs混晶比ｘの値が大きい程良いが、この値ｘを
ｘ≧0.3とすれば、ｘの増大と共に保護膜４の酸化が著
しなり、問題を生ずる。
GaAsを保護膜とした場合には、再び高AlAs混晶比のGaAl
As、例えば、Ga0.2Al0.8As結晶の溶出が発生し、一様な
単結晶化が阻害され、極端な場合には空隙を生じたり、
再成長界面で一様な速度の結晶成長が行なわれず、この
ために結晶粒界や転位その他の結晶欠陥が起こり得る。
斯かる好ましくない再結晶成長は、その原因が再結晶界
面のゆらぎによるものと考えられる。
As、例えば、Ga0.2Al0.8As結晶の溶出が発生し、一様な
単結晶化が阻害され、極端な場合には空隙を生じたり、
再成長界面で一様な速度の結晶成長が行なわれず、この
ために結晶粒界や転位その他の結晶欠陥が起こり得る。
斯かる好ましくない再結晶成長は、その原因が再結晶界
面のゆらぎによるものと考えられる。
しかしながら、本発明の場合は、上述のような好ましく
ない再結晶成長は見られず、且つ、再成長界面は理想的
に平坦である。
ない再結晶成長は見られず、且つ、再成長界面は理想的
に平坦である。
以上のようにして得られた発光半導体素子基板１の厚膜
層３上に第３図（ｂ）に示すようにダブルヘテロ構造層
を構成するｐ型GaAlAsクラッド層５、GaAlAs活性層６及
びｎ型GaAlAsクラッド層７が液相エピタキシャル成長法
によって堆積されるが、その方法を第２図（ａ）〜
（ｅ）に基づいて説明する。
層３上に第３図（ｂ）に示すようにダブルヘテロ構造層
を構成するｐ型GaAlAsクラッド層５、GaAlAs活性層６及
びｎ型GaAlAsクラッド層７が液相エピタキシャル成長法
によって堆積されるが、その方法を第２図（ａ）〜
（ｅ）に基づいて説明する。
即ち、第２図（ａ）〜（ｅ）は第３図（ｂ）に示す発光
半導体素子用エピタキシャルウエーハ８を得るための製
造方法（スライドボート法）をその工程順に示す説明図
であり、第２図（ａ）に示すように基板ホルダー31には
第３図（ａ）に示す構造を有する発光半導体素子基板１
がセットされている。
半導体素子用エピタキシャルウエーハ８を得るための製
造方法（スライドボート法）をその工程順に示す説明図
であり、第２図（ａ）に示すように基板ホルダー31には
第３図（ａ）に示す構造を有する発光半導体素子基板１
がセットされている。
又、基板ホルダー31上をスライド可能な溶液ホルダー32
の３つの溶液溜には、ｐ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層５を
形成するための第１の結晶成長用Ga溶液41、Ga0.7Al0.3
As活性層６を形成するための第２の結晶成長用Ga溶液42
及びｎ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層７を形成するための第
３の結晶成長用Ga溶液43がそれぞれ収容されている。
尚、第２図中、33は溶液ホルダー32をスライドせしめる
ための操作棒である。又、上記第１の結晶成長用Ga溶液
41は、Ga金属100g、GaAs多結晶4.0g、Al金属480mg、Zn4
80mg、Zn金属60mgを含み、第２の結晶成長用Ga溶液42
は、Ga金属100g、GaAs多結晶6.0g、Al金属115mgを含
み、第３の結晶成長用Ga溶液43は、Ga金属100g、GaAs多
結晶4.0g、Al金属480mg、Te金属1.0mgを含む。
の３つの溶液溜には、ｐ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層５を
形成するための第１の結晶成長用Ga溶液41、Ga0.7Al0.3
As活性層６を形成するための第２の結晶成長用Ga溶液42
及びｎ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層７を形成するための第
３の結晶成長用Ga溶液43がそれぞれ収容されている。
尚、第２図中、33は溶液ホルダー32をスライドせしめる
ための操作棒である。又、上記第１の結晶成長用Ga溶液
41は、Ga金属100g、GaAs多結晶4.0g、Al金属480mg、Zn4
80mg、Zn金属60mgを含み、第２の結晶成長用Ga溶液42
は、Ga金属100g、GaAs多結晶6.0g、Al金属115mgを含
み、第３の結晶成長用Ga溶液43は、Ga金属100g、GaAs多
結晶4.0g、Al金属480mg、Te金属1.0mgを含む。
而して、前記発光半導体素子基板１と第１、第２、第３
の結晶成長用Ga溶液41,42,43をボートに装填した後、こ
れを不図示の液相エピタキシャル炉に入れ、これを水素
ガス雰囲気中で昇温し、所定の温度（例えば、850℃）
に達したならば、この温度で一定時間（例えば、120
分）保持する。
の結晶成長用Ga溶液41,42,43をボートに装填した後、こ
れを不図示の液相エピタキシャル炉に入れ、これを水素
ガス雰囲気中で昇温し、所定の温度（例えば、850℃）
に達したならば、この温度で一定時間（例えば、120
分）保持する。
その後、基板ホルダー31上で溶液ホルダー32をスライド
させ、第２図（ｂ）に示すように第１の結晶成長用Ga溶
液41を発光半導体素子基板１のGaAlAs保護膜４表面に接
触せしめる。次いで、炉温を３〜５℃上昇せしめ、同温
度で約５分間保持せしめる。
させ、第２図（ｂ）に示すように第１の結晶成長用Ga溶
液41を発光半導体素子基板１のGaAlAs保護膜４表面に接
触せしめる。次いで、炉温を３〜５℃上昇せしめ、同温
度で約５分間保持せしめる。
すると、Ga1-xAlxAs保護膜４（0.1＜ｘ＜0.3）は第１の
結晶成長用Ga溶液41によってメルトバックされて消失す
る。このメルトバック時において、保護膜４にはAlAs混
晶比ｘが0.1＜ｘ＜0.3なるAlが含まれているため、固相
（保護膜４）と液相（第１の結晶成長用Ga溶液41）の相
平衡からのズレが小さく抑えられ、前述の理由から固液
界面の乱れが抑制され、平滑なメルトバック面が得られ
る。
結晶成長用Ga溶液41によってメルトバックされて消失す
る。このメルトバック時において、保護膜４にはAlAs混
晶比ｘが0.1＜ｘ＜0.3なるAlが含まれているため、固相
（保護膜４）と液相（第１の結晶成長用Ga溶液41）の相
平衡からのズレが小さく抑えられ、前述の理由から固液
界面の乱れが抑制され、平滑なメルトバック面が得られ
る。
次に、炉温を例えば0.3℃/minの一定冷却速度で低下さ
せて、第３図（ｂ）に示すｐ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層
５を成長させる。その後、第２図（ｃ），（ｄ）に示す
ように、順次第２及び第３の結晶成長用Ga溶液42,43を
発光半導体素子基板１の位置にセットして、第３図
（ｂ）に示すGa0.7Al0.3As活性層６及びｎ型Ga0.2Al0.8
Asクラッド層７を炉温を低下させつつ成長させる。そし
て、炉温が例えば750℃になったときに、第２図（ｅ）
に示すように溶液ホルダー32を発光半導体素子基板１の
位置を越えてスライドせしめ、水素ガスをアルゴンガス
に置換し、炉のスイッチを切る。
せて、第３図（ｂ）に示すｐ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層
５を成長させる。その後、第２図（ｃ），（ｄ）に示す
ように、順次第２及び第３の結晶成長用Ga溶液42,43を
発光半導体素子基板１の位置にセットして、第３図
（ｂ）に示すGa0.7Al0.3As活性層６及びｎ型Ga0.2Al0.8
Asクラッド層７を炉温を低下させつつ成長させる。そし
て、炉温が例えば750℃になったときに、第２図（ｅ）
に示すように溶液ホルダー32を発光半導体素子基板１の
位置を越えてスライドせしめ、水素ガスをアルゴンガス
に置換し、炉のスイッチを切る。
このように結晶成長させて得られる発光半導体素子用エ
ピタキシャルウエーハ８の構造は第３図（ｂ）に示され
る。尚、第４図（ｃ）にメルトバック後のクラッド層５
の成長界面の様子を示す。
ピタキシャルウエーハ８の構造は第３図（ｂ）に示され
る。尚、第４図（ｃ）にメルトバック後のクラッド層５
の成長界面の様子を示す。
而して、上記発光半導体素子用エピタキシャルウエーハ
８のｐ型GaAs単結晶基板２は発光光を吸収するため、発
光光の外部取り出し効率を高めるべくこのｐ型GaAs単結
晶基板２は除去され、第３図（ｃ）に示すGaAs基板除去
発光半導体素子用エピタキシャルウエーハ９が得られ
る。
８のｐ型GaAs単結晶基板２は発光光を吸収するため、発
光光の外部取り出し効率を高めるべくこのｐ型GaAs単結
晶基板２は除去され、第３図（ｃ）に示すGaAs基板除去
発光半導体素子用エピタキシャルウエーハ９が得られ
る。
以上のように構成されるGaAs基板除去発光半導体素子用
エピタキシャルウエーハ９の厚膜層３の下面にAu系ｐ−
電極51を形成し、ｎ型クラッド層７の上面にAu系ｎ−電
極52を形成することによって、第３図（ｄ）に示すよう
なチップ50を得る。
エピタキシャルウエーハ９の厚膜層３の下面にAu系ｐ−
電極51を形成し、ｎ型クラッド層７の上面にAu系ｎ−電
極52を形成することによって、第３図（ｄ）に示すよう
なチップ50を得る。
（発明の効果） 以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、ｐ型GaAs
単結晶基板上に高AlAs混晶比のｐ型GaAlAs厚膜層を成長
させる工程と、この厚膜層上に該厚膜層の酸化を防止す
るための酸化遅延性を有するAlAs混晶比ｘが0.1＜ｘ＜
0.3であるGa1-xAlxAs保護膜を成長させる工程と、該保
護膜をメルトバックして除去する工程と、前記厚膜層上
にｐ型GaAlAsクラッド層、GaAlAs活性層及びｎ型GaAlAs
クラッド層を順次成長させる工程を含んで本発明方法を
構成したため、厚膜層の酸化が保護膜によって効果的に
防止され、酸化に伴う種々の不具合が解消されるという
効果が得られる。
単結晶基板上に高AlAs混晶比のｐ型GaAlAs厚膜層を成長
させる工程と、この厚膜層上に該厚膜層の酸化を防止す
るための酸化遅延性を有するAlAs混晶比ｘが0.1＜ｘ＜
0.3であるGa1-xAlxAs保護膜を成長させる工程と、該保
護膜をメルトバックして除去する工程と、前記厚膜層上
にｐ型GaAlAsクラッド層、GaAlAs活性層及びｎ型GaAlAs
クラッド層を順次成長させる工程を含んで本発明方法を
構成したため、厚膜層の酸化が保護膜によって効果的に
防止され、酸化に伴う種々の不具合が解消されるという
効果が得られる。
又、本発明によれば、保護膜には所定量のAlが含有され
ているため、同じくAlを含む厚膜層上に該保護膜を成長
させる際及び該保護膜をメルトバックによって除去する
際の固相と液相との相平衡状態からのズレを小さく抑え
ることができ、これによって平滑な結晶成長界面及びメ
ルトバック面を得ることができるという効果が得られ
る。
ているため、同じくAlを含む厚膜層上に該保護膜を成長
させる際及び該保護膜をメルトバックによって除去する
際の固相と液相との相平衡状態からのズレを小さく抑え
ることができ、これによって平滑な結晶成長界面及びメ
ルトバック面を得ることができるという効果が得られ
る。
第１図（ａ）〜（ｄ）、第２図（ａ）〜（ｅ）及び第３
図（ａ）〜（ｃ）は本発明方法を含む発光半導体素子用
エピタキシャルウエーハ（又はGaAs基板除去発光半導体
素子用エピタキシャルウエーハ）の製造方法をその工程
順に示す説明図、第３図（ｄ）はGaAs基板除去発光半導
体素子用エピタキシャルウエーハを用いて作製した発光
半導体素子用チップの断面図、第４図（ａ）〜（ｃ）は
保護膜及びクラッド層の成長界面の様子を示す図、第５
図は各温度における液層中のAlの原子分率とそれに相平
衡する固相中のAlAs混晶比ｘとの関係を示すグラフであ
る。 １……発光半導体素子基板、２……ｐ型GaAs単結晶基
板、３……ｐ型GaAlAs厚膜層、４……GaAlAs保護膜、５
……ｐ型GaAlAsクラッド層、６……GaAlAs活性層、７…
…ｎ型GaAlAsクラッド層、８……発光半導体素子用エピ
タキシャルウエーハ、９……GaAs基板除去発光半導体素
子用エピタキシャルウエーハ。
図（ａ）〜（ｃ）は本発明方法を含む発光半導体素子用
エピタキシャルウエーハ（又はGaAs基板除去発光半導体
素子用エピタキシャルウエーハ）の製造方法をその工程
順に示す説明図、第３図（ｄ）はGaAs基板除去発光半導
体素子用エピタキシャルウエーハを用いて作製した発光
半導体素子用チップの断面図、第４図（ａ）〜（ｃ）は
保護膜及びクラッド層の成長界面の様子を示す図、第５
図は各温度における液層中のAlの原子分率とそれに相平
衡する固相中のAlAs混晶比ｘとの関係を示すグラフであ
る。 １……発光半導体素子基板、２……ｐ型GaAs単結晶基
板、３……ｐ型GaAlAs厚膜層、４……GaAlAs保護膜、５
……ｐ型GaAlAsクラッド層、６……GaAlAs活性層、７…
…ｎ型GaAlAsクラッド層、８……発光半導体素子用エピ
タキシャルウエーハ、９……GaAs基板除去発光半導体素
子用エピタキシャルウエーハ。
Claims (1)
- 【請求項１】GaAs単結晶基板上に、AlAs混晶比ｙが0.6
＜ｙ＜0.85である第１導電型のGa1-yAlyAs化合物半導体
単結晶厚膜層を成長させる工程と、この厚膜層上に酸化
遅延性を有する所定のAlAs混晶比ｘのGa1-xAlxAs化合物
半導体単結晶保護膜層を成長させる工程と、該Ga1-xAlx
As保護膜層をメルトバックして除去した後、前記Ga1-yA
lyAs厚膜層上に第１導電型のクラッド層、ノンドープの
活性層及び第２導電型のクラッド層となるGaAlAs系化合
物半導体単結晶層を連続して順次成長させる工程を含む
発光半導体素子用エピタキシャルウエーハの製造方法に
おいて、前記Ga1-xAlxAs保護膜層のAlAs混晶比ｘを0.1
＜ｘ＜0.3としたことを特徴とする発光半導体素子用エ
ピタキシャルウエーハの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266122A JPH0712094B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| EP90101752A EP0439644B1 (en) | 1988-10-19 | 1990-01-29 | Light-emitting semiconductor device substrate and method of manufacturing the same |
| US07/984,920 US5401684A (en) | 1988-10-19 | 1992-12-02 | Method of manufacturing a light-emitting semiconductor device substrate |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266122A JPH0712094B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| US07/984,920 US5401684A (en) | 1988-10-19 | 1992-12-02 | Method of manufacturing a light-emitting semiconductor device substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110983A JPH02110983A (ja) | 1990-04-24 |
| JPH0712094B2 true JPH0712094B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=26547311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266122A Expired - Lifetime JPH0712094B2 (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5401684A (ja) |
| EP (1) | EP0439644B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0712094B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2773597B2 (ja) * | 1993-03-25 | 1998-07-09 | 信越半導体株式会社 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| GB2318680B (en) * | 1996-10-24 | 2001-11-07 | Univ Surrey | Optoelectronic semiconductor devices |
| JPH10214993A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Hitachi Cable Ltd | エピタキシャルウエハおよびその製造方法並びに発光ダイオード |
| US6902619B2 (en) * | 2001-06-28 | 2005-06-07 | Ntu Ventures Pte. Ltd. | Liquid phase epitaxy |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3959045A (en) * | 1974-11-18 | 1976-05-25 | Varian Associates | Process for making III-V devices |
| US4199385A (en) * | 1977-09-21 | 1980-04-22 | International Business Machines Corporation | Method of making an optically isolated monolithic light emitting diode array utilizing epitaxial deposition of graded layers and selective diffusion |
| US4507157A (en) * | 1981-05-07 | 1985-03-26 | General Electric Company | Simultaneously doped light-emitting diode formed by liquid phase epitaxy |
| DE3124817A1 (de) * | 1981-06-24 | 1983-01-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lumineszenzdiode mit hohem wirkungsgrad und hoher grenzfrequenz der modulierbarkeit |
| JPS6214420A (ja) * | 1985-07-11 | 1987-01-23 | Toshiba Corp | 半導体素子の製造方法 |
| JPS6351624A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-04 | Nec Corp | エピタキシヤル成長法 |
| JPS6415913A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Mitsubishi Monsanto Chem | Epitaxial growth method of substrate for high-brightness led |
| JP2579326B2 (ja) * | 1987-11-13 | 1997-02-05 | 三菱化学株式会社 | エピタキシャル・ウエハ及び発光ダイオード |
| JPH0770755B2 (ja) * | 1988-01-21 | 1995-07-31 | 三菱化学株式会社 | 高輝度ｌｅｄ用エピタキシャル基板及びその製造方法 |
| US5185288A (en) * | 1988-08-26 | 1993-02-09 | Hewlett-Packard Company | Epitaxial growth method |
-
1988
- 1988-10-19 JP JP63266122A patent/JPH0712094B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-29 EP EP90101752A patent/EP0439644B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-02 US US07/984,920 patent/US5401684A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0439644A1 (en) | 1991-08-07 |
| JPH02110983A (ja) | 1990-04-24 |
| EP0439644B1 (en) | 1994-10-19 |
| US5401684A (en) | 1995-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3356041B2 (ja) | リン化ガリウム緑色発光素子 | |
| JPH0712094B2 (ja) | 発光半導体素子用エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| JP3163217B2 (ja) | 発光ダイオード及びその製造方法 | |
| JP2579326B2 (ja) | エピタキシャル・ウエハ及び発光ダイオード | |
| JPH0712093B2 (ja) | 発光半導体素子基板及びその製造方法 | |
| EP0516162B1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JPH0897466A (ja) | 発光素子 | |
| JPH08139358A (ja) | エピタキシャルウエーハ | |
| JP2818312B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP3523412B2 (ja) | ＧａＰ：Ｎ発光ダイオードの製造方法 | |
| JP2783580B2 (ja) | ダブルヘテロ型赤外光発光素子 | |
| JPH0766450A (ja) | 発光ダイオード素子とその製造方法 | |
| JP2841849B2 (ja) | エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JPH10284756A (ja) | 発光ダイオード | |
| JPH098353A (ja) | エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード | |
| JPH0214317B2 (ja) | ||
| JPH10173218A (ja) | ＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ | |
| JP2804093B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH0251223A (ja) | 液相エピタキシヤル成長方法 | |
| JPS61116892A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07176786A (ja) | 半導体発光素子およびこの製造方法 | |
| JPS6021894A (ja) | 液相エピタキシヤル成長方法 | |
| JP2003224296A (ja) | 化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JPH07118552B2 (ja) | 発光ダイオード用エピタキシャルウエハ | |
| JPS63241971A (ja) | 半導体発光素子 |