JPH10173218A - ＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ - Google Patents

ＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ

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JPH10173218A
JPH10173218A JP33568796A JP33568796A JPH10173218A JP H10173218 A JPH10173218 A JP H10173218A JP 33568796 A JP33568796 A JP 33568796A JP 33568796 A JP33568796 A JP 33568796A JP H10173218 A JPH10173218 A JP H10173218A
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Koichi Hasegawa
孝一 長谷川
Koichiro Takahashi
浩一郎 高橋
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Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度なＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピ
タキシャルウェーハを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、第１のｎ型
ＧａＰ層と、窒素（Ｎ）をドープしない第２のｎ型Ｇａ
Ｐ層と、ｐ型ＧａＰ層を形成してなるＧａＰ純緑色発光
ダイオード用エピタキシャルウェーハにおいて、ｐ型Ｇ
ａＰ層中のイオウ（Ｓ）濃度、ｐ型ＧａＰ層のキャリア
濃度、第２のｎ型ＧａＰ層のキャリア濃度を限定された
範囲内に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＧａＰ純緑色発光ダ
イオード用エピタキシャルウェーハに関し、特に高輝度
なエピタキシャルウェーハに関するものである。
【従来の技術】ＧａＰはバンドギャップが約２．２６ｅ
Ｖと比較的大きく、緑色の波長に対応するため、緑色系
発光ダイオードの材料として用いられる。ＧａＰは間接
遷移型の結晶であるため、通常はｐｎ接合を形成するｎ
型ＧａＰエピタキシャル層に発光中心となる窒素（Ｎ）
をドープすることにより、発光効率を高めている。しか
しながら、この発光ダイオードの発光波長は５６５〜５
７０ｎｍ程度であり、色としては黄緑色となる。
【０００２】これに対して、純緑色の発光を得るため
に、Ｎをドープしないｎ型ＧａＰエピタキシャル層とｐ
型エピタキシャル層によりｐｎ接合を形成する発光ダイ
オードがある。純緑色発光ダイオードの一般的な構造を
図１に示す。図１において、１はｎ型ＧａＰ単結晶基
板、２は第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層、３はＮを
ドープしない第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層、４は
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層、５はｎ型ＧａＰ単結晶基
板上に第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層を形成した基
板である。
【０００３】この純緑色発光ダイオード用エピタキシャ
ルウェーハは、一般に、不純物補償（over compensatio
n ）液相エピタキシャル成長によって製造される。以下
に、公知の横型スライドボート法を用いた製造方法の一
例の概略を説明する。基板としては、通常、ｎ型ＧａＰ
単結晶基板１上に、ｎ型ＧａＰエピタキシャル層（第１
のｎ型エピタキシャル層）２をバッファ層として形成し
た基板５を用いる。横型スライドボートの基板ホルダー
に、この第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層（バッファ
層）を形成した基板５をセットし、溶液溜には成長用溶
液となるＧａメタルとＧａＰ多結晶をセットする。基板
と成長用溶液を分離した状態のまま、このスライドボー
トをエピタキシャル成長炉にセットし、水素気流下で１
０００℃程度の所定の温度に昇温し、ＧａＰ多結晶をＧ
ａメタルに飽和するまで溶解させる。この時、例えば、
同時に水素気流中に所定量のＨ2 Ｓガスを流し、成長用
溶液中にイオウ（Ｓ）を添加する。Ｓを添加する方法と
しては、Ｈ2 Ｓガスを用いる方法の他に、ＳあるいはＳ
化合物をあらかじめ成長用溶液に直接添加しておく方法
等もある。
【０００４】成長用溶液が均一になるまで保持した後、
スライドボートの基板ホルダーと溶液溜を相対的に移動
して基板と成長用溶液を接触させ、９００℃程度の所定
の温度まで徐冷してＳをドーパントとするＮをドープし
ない第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３を成長させ
る。次に、この温度で保持した状態で、例えば気相か
ら、亜鉛（Ｚｎ）を成長用溶液に供給する。この時、成
長用溶液中に存在するＳを補償して、ｐ型とするのに必
要な量のＺｎを供給する。その後、さらに８００℃程度
の所定の温度まで徐冷してｐ型ＧａＰエピタキシャル層
４を成長させる。
【０００５】成長が終了したら、基板と成長用溶液を分
離して室温まで冷却する。このようにして得られたエピ
タキシャルウェーハから作製した発光ダイオードは、ピ
ーク波長が５５５〜５６０ｎｍ程度の純緑色の発光をす
る。
【０００６】ＧａＰ純緑色発光ダイオードは、ｐｎ接合
部におけるｐ型層とｎ型層のキャリア濃度を適切に選ぶ
ことにより、ｐ型層を発光層とすることも、ｎ型層を発
光層とすることもできる。すなわち、ｐ型層のｎ型層と
の界面側のキャリア濃度をｎ型層のｐ型層との界面側の
キャリア濃度よりも高くするとｎ型層が発光層となり、
ｎ型層のｐ型層との界面側のキャリア濃度をｐ型層のｎ
型層との界面側のキャリア濃度よりも高くするとｐ型層
が発光層となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の純緑色発光ダイ
オードは、黄緑色発光ダイオードに比べて発光色が鮮や
かであり、色としては黄緑色よりも好まれるが、Ｎを発
光中心として用いないので黄緑色発光ダイオードよりも
輝度が低く、市場からは高輝度化の要求が大きい。純緑
色発光ダイオードの高輝度化の方法として、例えば特開
昭５９−２２３７６には、不純物補償法でｐ型ＧａＰ中
のドナー濃度を低減することにより高輝度化を図る方法
が記載されているが、市場の要求は年々高くなってお
り、さらなる高輝度化が求められている。
【０００８】本発明の目的は、高輝度なＧａＰ純緑色発
光ダイオード用エピタキシャルウェーハを提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｎ型ＧａＰ単
結晶基板上に、第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層と、
窒素（Ｎ）をドープしない第２のｎ型ＧａＰエピタキシ
ャル層と、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層を形成してなる
ＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ
において、前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中のイオウ
（Ｓ）濃度が１×１０17ｃｍ-3以下であり、かつ前記ｐ
型ＧａＰエピタキシャル層の前記第２のｎ型ＧａＰエピ
タキシャル層との界面側のキャリア濃度が、前記第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層の前記ｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層との界面側のキャリア濃度の２倍よりも大き
く、かつ前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃
度が、表面側で前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
との界面側よりも高く、前記第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層の前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側
におけるキャリア濃度が０．５〜５×１０17ｃｍ-3であ
り、前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃度
が、前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側
で１〜１０×１０17ｃｍ-3であり、表面側で１０〜５０
×１０17ｃｍ-3であることを特徴とする。
【００１０】また、好ましくは、前記第２のｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層の前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層と
の界面側におけるキャリア濃度を１〜３×１０17ｃｍ-3
とする。さらに好ましくは、前記第２のｎ型ＧａＰエピ
タキシャル層と前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層とを、
各々異なる成長用溶液から成長させたエピタキシャル層
とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】一般に、不純物補償法で作製した
エピタキシャルウェーハは、第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層とｐ型ＧａＰエピタキシャル層を同一の成長用
溶液から連続して成長させるため、第２のｎ型層とｐ型
層を別々に成長させる場合よりも結晶性の良好なｐｎ接
合を有すると考えられている。そのため、ＧａＰ純緑色
発光ダイオード用エピタキシャルウェーハの作製には、
不純物補償法が多く用いられている。
【００１２】この不純物補償法による高輝度化の方法と
して、例えば、前述の特開昭５９−２２３７６に記載さ
れている方法がある。この方法では、ｐ型ＧａＰエピタ
キシャル層中のドナー濃度を５×１０16ｃｍ-3以下とす
ることにより、高輝度化を達成している。ところで、特
開昭５９−２２３７６では、内部吸収を低減するため
に、ｐ層で発光させている。ｐ層で発光させるためには
ｐｎ接合界面付近において、ｐ層のキャリア濃度をｎ層
のキャリア濃度よりも低くする必要があり、実際、特開
昭５９−２２３７６においては、ｐ層のキャリア濃度が
ｎ層のキャリア濃度よりも低くなっている。特開昭５９
−２２３７６に記載の方法は、発光層であるｐ層中のド
ナー濃度を低減することにより、高輝度化を達成したも
のである。
【００１３】しかしながら、特開昭５９−２２３７６と
は逆にｎ型層を発光層とする場合、すなわちｐｎ接合界
面付近のｐ型層のキャリア濃度をｎ型層のキャリア濃度
よりも高くする場合、ｐ型層では発光しないため、これ
までは、ｎ層への正孔の注入効率を制御するためにｐ型
層中の不純物補償後のキャリア濃度についてのみ検討さ
れ、ｐ型層中のドナー濃度については注目されていなか
った。
【００１４】そこで本発明者らは、ｎ型層を発光層とす
る場合においても、ｐ層中のドナーが輝度に何らかの影
響を与えるのではないかと考え、まず、不純物補償法
で、ｐ型層中のＳ濃度と輝度の関係について調査した。
【００１５】まず本発明者らは、ｎ型ＧａＰ単結晶基板
の上にバッファ層として第１のｎ型ＧａＰエピタキシャ
ル層を形成した基板上に、不純物補償法により第２のｎ
型ＧａＰエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエピタキシャル
層を順次形成し、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層の
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側におけるキャリ
ア濃度を２×１０17ｃｍ-3、ｐ型ＧａＰエピタキシャル
層の第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側にお
けるキャリア濃度を８×１０17ｃｍ-3と一定とし、ｐ型
ＧａＰエピタキシャル層中のＳ濃度を変化させた発光ダ
イオードを作製し、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中のＳ
濃度と輝度の関係を調べた。Ｓ濃度を変化させる方法
は、特開昭５９−２２３７６に記載のｐ型ＧａＰエピタ
キシャル層を形成する工程の前に成長雰囲気を減圧状態
に保ちドナー不純物を蒸発させる方法を用いた。
【００１６】結果を図２中に○印と実線で示す。図２か
ら明らかなように、Ｓ濃度と輝度には相関が見られ、ｐ
型ＧａＰエピタキシャル層中のＳ濃度が１×１０17ｃｍ
-3以下で高輝度となり、Ｓ濃度が１×１０17ｃｍ-3以上
では、Ｓ濃度の増加とともに輝度は低下した。
【００１７】比較として、特開昭５９−２２３７６と同
様に、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃度を第
２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃度よりも
小さくして、すなわちｐ型層を発光層として、ｐ型層中
のＳ濃度を変化させて輝度との関係を調査した。すなわ
ち、ｎ型ＧａＰ単結晶基板の上にバッファ層として第１
のｎ型ＧａＰエピタキシャル層を形成した基板上に、不
純物補償法により第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層と
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層を順次形成し、第２のｎ型
ＧａＰエピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタキシャル層
との界面側におけるキャリア濃度を２×１０17ｃｍ-3、
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰ層との
界面側におけるキャリア濃度を１×１０17ｃｍ-3と一定
とし、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中のＳ濃度を変化さ
せた発光ダイオードを作製し、ｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層中のＳ濃度と輝度の関係を調べた。
【００１８】結果を図２中に●印と点線で示す。特開昭
５９−２２３７６と同様の関係が得られ、ｐ型層中のＳ
濃度が低下するに従って輝度が高くなるが、これと上記
の本発明のようにｐ型層のキャリア濃度をｎ型層のキャ
リア濃度よりも大きくした場合、すなわちｎ型層を発光
層とした場合のｐ層中のＳ濃度と輝度の関係（図２中の
○印と実線）と比べると、明らかに異なっており、ｎ型
層を発光層としてｐ型層中のＳ濃度を１×１０17ｃｍ-3
以下とした場合の方が高輝度となることが判明した。
【００１９】次に、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２
のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側におけるキャ
リア濃度を８×１０17ｃｍ-3、ｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層中のＳ濃度を７×１０16ｃｍ-3と一定とし、第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタキシャ
ル層との界面側におけるキャリア濃度を変化させて、輝
度との関係を調べた。結果を図３に示す。図３より、第
２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層との界面側におけるキャリア濃度が０．５〜５
×１０17ｃｍ-3の範囲、より好ましくは１〜３×１０17
ｃｍ-3の範囲で高輝度となることがわかった。
【００２０】さらに、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層のｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側のキャリア
濃度を２×１０17ｃｍ-3、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層
中のＳ濃度を７×１０16ｃｍ-3と一定にして、ｐ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層との界面側におけるキャリア濃度を変化させて輝度と
の関係について調べた。結果を図４に示す。図４より、
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタ
キシャル層との界面側におけるキャリア濃度が４〜１０
×１０17ｃｍ-3の範囲の時、高輝度となった。
【００２１】同様に第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
のｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側のキャリア濃
度を０．５〜５×１０17ｃｍ-3の範囲内で変化させて、
ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタ
キシャル層との界面側のキャリア濃度と輝度の関係を調
べたが、この範囲内では、いずれもｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面
側のキャリア濃度が、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層のｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側におけるキ
ャリア濃度の２倍以上、１０×１０17ｃｍ-3以下の時、
高輝度となることが判明した。
【００２２】すなわち、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中
のＳ濃度を１×１０17ｃｍ-3以下とし、かつｐ型ＧａＰ
エピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
との界面側におけるキャリア濃度を、第２のｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界
面側におけるキャリア濃度の２倍よりも大きくし、第２
のｎ型ＧａＰエピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタキシ
ャル層との界面側のキャリア濃度を０．５〜５×１０17
ｃｍ-3、より好ましくは１〜３×１０17ｃｍ-3とし、ｐ
型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層との界面側におけるキャリア濃度を１〜１０×
１０17ｃｍ-3とすることにより、高輝度化が達成され
た。
【００２３】ところで、発光ダイオード用エピタキシャ
ルウェーハは、通常、表面および裏面にオーミック電極
を形成した後、ダイシング等により分離して発光ダイオ
ードとする。本発明の純緑色発光ダイオードの場合、表
面側がｐ型であるので、表面にＡｕ−Ｂｅ、Ａｕ−Ｚｎ
等の合金を蒸着した後、熱処理することによりオーミッ
ク電極を形成する。
【００２４】ところが、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の
表面側のキャリア濃度が１０×１０17ｃｍ-3以下では、
オーミック電極がうまく形成できない場合がある。そこ
で、本発明では、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリ
ア濃度を、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面
側よりも表面側で大きくすることとし、表面側のキャリ
ア濃度を１０×１０17ｃｍ-3以上の領域で変化させて、
発光ダイオードの特性との関係を調べた。
【００２５】その結果、表面側のキャリア濃度が５０×
１０17ｃｍ-3を超えると、輝度が低下することが判明し
た。これは、表面側のキャリア濃度が高くなることによ
り内部吸収が増加するためと思われる。従って、ｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層の表面側のキャリア濃度を１０〜
５０×１０17ｃｍ-3とすることにした。
【００２６】本発明者等は、さらに高輝度化する方法は
ないかと考え、不純物補償法ではなく、第２のｎ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエピタキシャル層を別
々の成長用溶液から成長させる方法を検討した。そこで
本発明者らは、ｎ型ＧａＰ単結晶基板の上にバッファ層
として第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層を形成した基
板上に、別々の成長溶液から第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層とｐ型ＧａＰエピタキシャル層を順次形成し、
第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層のｐ型ＧａＰエピタ
キシャル層との界面側におけるキャリア濃度を２×１０
17ｃｍ-3、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層との界面側におけるキャリア濃度
を８×１０17ｃｍ-3と一定とし、ｐ型ＧａＰエピタキシ
ャル層中のＳ濃度を変化させてＳ濃度と輝度の関係を調
べた。
【００２７】結果を図２に、□と一点鎖線で示す。この
結果より、不純物補償法よりも、第２のｎ型ＧａＰエピ
タキシャル層とｐ型ＧａＰエピタキシャル層を別々の成
長用溶液から成長させる場合の方が、より高輝度となる
ことが判明した。不純物補償法の場合、ｐ型ＧａＰエピ
タキシャル層中のＳ濃度を低減させるために、ｐ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層を成長させる前に９００℃程度の所
定の温度で減圧下で１〜３時間程度保持する必要がある
が、別々の成長用溶液から成長させる場合は保持する必
要がない。これが高輝度化の要因となっているものと思
われるが、詳細は不明である。
【００２８】
【実施例】以下、図１に示した構造の本発明に係わるＧ
ａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハを
作製した例を説明する。
【００２９】（実施例１）ｎ型ＧａＰ単結晶基板１は、
液体封止チョクラルスキー（ＬＥＣ）法によって作製し
たＳｉドープ単結晶基板を用い、キャリア濃度は２×１
０17ｃｍ-3、主面は（１１１）Ｂ面とした。まず、この
単結晶基板１上に、通常の液相エピタキシャル成長法に
より、第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層２（バッファ
層）を形成し、基板５を得た。。この第１のｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層２は、Ｓｉドープとし、キャリア濃度
は４×１０17ｃｍ-3、層厚は６０μｍとした。
【００３０】図５に示す横型スライドボートの基板ホル
ダー６の基板収納部７に、この第１のｎ型ＧａＰエピタ
キシャル層２を形成した基板５をセットし、溶液溜８に
は成長用溶液９となるＧａメタルとＧａＰ多結晶をセッ
トした。基板５と成長用溶液９を分離した状態のまま、
このスライドボートをエピタキシャル成長炉にセット
し、水素気流下で１０００℃まで昇温し、１０００℃で
１時間保持した。この時、水素気流中に所定の濃度のＨ
2 Ｓガスを添加し、成長用溶液中にＳを取り込ませた。
【００３１】１時間保持後、Ｈ2 Ｓガスの添加を止め、
基板ホルダー６をスライドさせて基板５と成長用溶液９
を接触させ、９００℃まで１℃／分の冷却速度で徐冷し
てＳをドーパントとするＮをドープしない第２のｎ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層を成長させた。
【００３２】次に、９００℃で保持した状態のまま、エ
ピタキシャル成長炉内を０．０３ｔｏｒｒに減圧し、
１．５時間保持して成長用溶液からＳを蒸発させた後、
炉内を常圧に戻し、水素を通流させると共に、水素気流
中にＺｎ蒸気を流し、成長用溶液中に所定量のＺｎを取
り込ませた。その後、温度を８００℃まで１℃／分の冷
却速度で徐冷し、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４を成長
させた。このとき、８５０℃以下の温度では、Ｚｎ蒸気
の量を増加させ、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４中のキ
ャリア濃度が、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３と
の界面側よりも表面側で高くなるようにした。
【００３３】成長が終了後、基板と成長用溶液を分離し
て室温まで冷却し、エピタキシャルウェーハを得た。得
られたエピタキシャルウェーハは、第２のｎ型ＧａＰエ
ピタキシャル層３のｐ型ＧａＰエピタキシャル層４との
界面側のキャリア濃度は２×１０17ｃｍ-3であった。ま
た、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４の第２のｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層３との界面側のキャリア濃度は６×１
０17ｃｍ-3、表面側のキャリア濃度は２０×１０17ｃｍ
-3であった。またｐ型ＧａＰエピタキシャル層４中のＳ
濃度は５×１０16ｃｍ-3であった。このエピタキシャル
ウェーハから作製した発光ダイオードの輝度を、表１に
示した。
【００３４】（比較例）実施例と同一の方法で、ｐ型Ｇ
ａＰエピタキシャル層４の第２のｎ型ＧａＰエピタキシ
ャル層３との界面側のキャリア濃度が、第２のｎ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層３のｐ型ＧａＰエピタキシャル層４
との界面側のキャリア濃度よりも小さくなるように、水
素中に流すＺｎ蒸気の量を調整してエピタキシャルウェ
ーハを作製した。
【００３５】得られたエピタキシャルウェーハの第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層３のｐ型ＧａＰエピタキシ
ャル層４との界面側のキャリア濃度は２×１０17ｃｍ-3
であった。ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４の第２のｎ型
ＧａＰエピタキシャル層３との界面側のキャリア濃度は
１×１０17ｃｍ-3、表面側のキャリア濃度は２０×１０
17ｃｍ-3であった。また、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層
４中のＳ濃度は５×１０16ｃｍ-3であった。このエピタ
キシャルウェーハから作製した発光ダイオードの輝度
を、表１に示す。
【００３６】以下、図１に示した構造の本発明に係わる
ＧａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ
を、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエ
ピタキシャル層とを各々異なる成長用溶液から成長させ
て、作製した例を説明する。
【００３７】（実施例２）実施例１と同様に、ｎ型Ｇａ
Ｐ単結晶基板１は、ＬＥＣ法によって作製したＳｉドー
プ単結晶基板を用い、キャリア濃度は２×１０17ｃ
ｍ-3、主面は（１１１）Ｂ面とした。まず、この単結晶
基板１上に、通常の液相エピタキシャル成長法により、
第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層２（バッファ層）を
形成し、基板５を得た。この第１のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層２は、Ｓｉドープとし、キャリア濃度は４×１
０17ｃｍ-3、層厚は６０μｍとした。
【００３８】図６に示す横型スライドボートの基板ホー
ルダー１６の基板収納部１７に、この第１のｎ型ＧａＰ
エピタキシャル層２を形成した基板５をセットした。第
１の溶液溜１８には第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
３の成長用溶液１９となるＧａメタル、ＧａＰ多結晶、
およびＳ源としてＧａ2 Ｓ3 をセットし、第２の溶液溜
１８’にはｐ型ＧａＰエピタキシャル層４の成長用溶液
１９’となるＧａメタルとＧａＰ多結晶をセットした。
【００３９】基板５と成長用溶液１９、１９’を分離し
た状態のまま、このスライドボートをエピタキシャル成
長炉にセットし、水素気流下で１０００℃まで昇温し、
１０００℃で１時間保持した後、基板ホールダー１６を
スライドさせて基板５とｎ型ＧａＰエピタキシャル層成
長用溶液１９とを接触させ、９００℃まで１℃／分の冷
却速度で徐冷して第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３
を成長させた。
【００４０】次に、９００℃で基板ホールダーをさらに
スライドさせ、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３を
成長させた基板とｐ型ＧａＰエピタキシャル層成長用溶
液１９’とを接触させ、水素気流中にＺｎ蒸気を流し、
ｐ型ＧａＰエピタキシャル成長用溶液１９’中に所定量
のＺｎを取り込ませた後、温度を８００℃まで１℃／分
の冷却速度で徐冷してｐ型ＧａＰエピタキシャル層４を
成長させた。このとき、８５０℃以下の温度では、Ｚｎ
蒸気量を増加させ、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４中の
キャリア濃度が、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３
との界面側よりも表面側で高くなるようにした。
【００４１】成長が終了後、基板と成長用溶液を分離し
て室温まで冷却し、エピタキシャルウェーハを得た。得
られたエピタキシャルウェーハの第２のｎ型エピタキシ
ャル層３のｐ型ＧａＰエピタキシャル層４との界面側の
キャリア濃度は２×１０17ｃｍ-3であった。また、ｐ型
ＧａＰエピタキシャル層４の第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層３との界面側のキャリア濃度は６×１０17ｃｍ
-3、表面側のキャリア濃度は２０×１０17ｃｍ-3であっ
た。またｐ型ＧａＰエピタキシャル層４中のＳ濃度は５
×１０16ｃｍ-3であった。
【００４２】なお、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層成長用
溶液１９’にはＳを故意には添加していないが、第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層成長用溶液１９からのＳの
混入、または／および原料や雰囲気からのＳの混入によ
り、ｐ型ＧａＰエピタキシャル層４中に、微量のＳが含
まれる。このエピタキシャルウェーハから作製した発光
ダイオードの輝度を、表１に示した。
【００４３】
【表１】
【００４４】上記表１に示した結果より、本発明に係わ
る実施例１のＧａＰ純緑色発光ダイオードの輝度は、比
較例に係わる従来のＧａＰ純緑色発光ダイオードの輝度
と比較して、約２２％輝度が向上した。さらに、第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層と前記ｐ型ＧａＰエピタキ
シャル層とを各々異なる成長用溶液から成長させた実施
例２のＧａＰ純緑色発光ダイオードは、比較例に係わる
従来のＧａＰ純緑色発光ダイオードの輝度と比較して、
約３８％輝度が向上した。これにより本発明の効果は明
らかである。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、従来よりも高輝度なＧ
ａＰ純緑色発光ダイオード用エピタキシャルウェーハが
得られる。なお、実施例では横型スライドボート法によ
るエピタキシャル成長の例を示したが、成長方法はこれ
に限定されるものではなく、ディップ法等の他の成長法
でも同様の効果が得られる。また、実施例２では、第２
のｎ型ＧａＰエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエピタキシ
ャル層を別々の成長用溶液から成長させる方法として、
第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエピタ
キシャル層を連続して成長させる例を示したが、例え
ば、第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層とｐ型ＧａＰエ
ピタキシャル層を、まったく独立したエピタキシャル成
長工程で成長させても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なＧａＰ純緑色発光ダイオードの構造を
示す図。
【図２】ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中のＳ濃度と輝度
の関係を示す図。
【図３】第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層のｐ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層との界面側のキャリア濃度と輝度の
関係を示す図。
【図４】ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の第２のｎ型Ｇａ
Ｐエピタキシャル層との界面側のキャリア濃度と輝度の
関係を示す図。
【図５】実施例１および比較例で用いたエピタキシャル
成長用横型スライドボートの断面概略図。
【図６】実施例２で用いたエピタキシャル成長用横型ス
ライドボートの断面概略図。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＰ単結晶基板 ２ 第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層 ３ Ｎをドープしない第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層 ４ ｐ型ＧａＰエピタキシャル層 ５ ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に第１のｎ型ＧａＰエピタ
キシャル層を形成した基板 ６ 基板ホルダー ７ 基板収納部 ８ 溶液溜 ９ 成長用溶液 １６ 基板ホルダー １７ 基板収納部 １８ 溶液溜 １８’ 溶液溜 １９ 成長用溶液 １９’ 成長用溶液

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｎ型ＧａＰ単結晶基板上に、第１のｎ型
    ＧａＰエピタキシャル層と、窒素（Ｎ）をドープしない
    第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層と、ｐ型ＧａＰエピ
    タキシャル層を形成してなるＧａＰ純緑色発光ダイオー
    ド用エピタキシャルウェーハにおいて、 前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層中のイオウ（Ｓ）濃度
    が１×１０17ｃｍ-3以下であり、 かつ前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層の前記第２のｎ型
    ＧａＰエピタキシャル層との界面側のキャリア濃度が、
    前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層の前記ｐ型Ｇａ
    Ｐエピタキシャル層との界面側のキャリア濃度の２倍よ
    りも大きく、 かつ前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃度
    が、表面側で前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層と
    の界面側よりも高く、 前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層の前記ｐ型Ｇａ
    Ｐエピタキシャル層との界面側におけるキャリア濃度が
    ０．５〜５×１０17ｃｍ-3であり、 前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層のキャリア濃度が、前
    記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側で１〜
    １０×１０17ｃｍ-3であり、表面側で１０〜５０×１０
    17ｃｍ-3であることを特徴とするＧａＰ純緑色発光ダイ
    オード用エピタキシャルウェーハ。
  2. 【請求項２】 前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
    の前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層との界面側における
    キャリア濃度が１〜３×１０17ｃｍ-3であることを特徴
    とする請求項１記載のＧａＰ純緑色発光ダイオード用エ
    ピタキシャルウェーハ。
  3. 【請求項３】 前記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層
    と前記ｐ型ＧａＰエピタキシャル層とが、各々異なる成
    長用溶液から成長させたエピタキシャル層であることを
    特徴とする請求項１または２記載のＧａＰ純緑色発光ダ
    イオード用エピタキシャルウェーハ。
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