(57)【要約】【課題】ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの表面平坦度を改善でき、これにより発光ダイオードチップを製造する際の発光強度の歩留まりを向上できるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハを提供する。【解決手段】Ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層５、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６、およびＧａＰからなる電流拡散層７を順次積層するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１の製造方法において、ＧａＰからなる電流拡散層７を、まず１以上１００以下のＶ／III比で成長し（低Ｖ／III比部分８）、その後１００以上２００以下のＶ／III比で成長させる（高Ｖ／III比部分９）ものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型ＧａＡｓ基板を反応炉内にセットし、そのＮ型ＧａＡｓ基板上に、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、およびＧａＰからなる電流拡散層を順次積層するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法において、
ＧａＰからなる電流拡散層を、まず１以上１００以下のＶ／III比で成長し（低Ｖ／III比部分）、その後１００以上２００以下までのＶ／III比で成長させる（高Ｖ／III比部分）ことを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項２】
反応炉内の温度を５５０℃以上７５０℃以下、前記電流拡散層の低Ｖ／III比部分のＶ／III比を５０、高Ｖ／III比部分のＶ／III比を１５０として成長させる請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法により成長されたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハであって、
前記ＧａＰからなる電流拡散層のうち低Ｖ／III比部分が１０ｎｍ以上であることを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光強度の歩留まりを向上できるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法およびＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子用エピタキシャルウェハは、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などを用いて製造されている。この方法において、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハを成長させる際には、気相成長装置内に設置した基板を加熱し、各エピタキシャル層の原料となるIII族有機金属原料ガスとＶ族原料ガス、またキャリアガスおよびドーパント原料ガスを成長炉内に導入し、炉内で混合ガスを熱分解させ、基板上に結晶膜をエピタキシャル成長させる。
【０００３】
従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子の製造方法の１つとして、まず、ＭＯＶＰＥ法によってＮ型ＧａＡｓ基板上に、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、発光部となるアンドープＡｌＧａＩｎＰ系活性層、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、およびＰ型の電流拡散層をエピタキシャル成長させ、その後電流拡散層の表面の一部に円形の表面側電極を、Ｎ型ＧａＡｓ基板裏面全体に裏面側電極を設け、電極形成後、エピタキシャルウェハを切断し、発光ダイオードチップを製造する方法がある。
【０００４】
この発光ダイオードチップ製造工程において、電流を流して発光強度（の面内分布）を測定することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６８２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の半導体発光素子用エピタキシャルウェハは、電流拡散層の材料としてＧａＰ、Ｐ型クラッド層の材料としてＡｌＧａＩｎＰが用いられているが、この両材料は格子定数の差が大きく、両エピタキシャル層の界面には格子不整合が発生する。格子不整合が発生すると、その上のエピタキシャル層（本件の場合は、ＧａＰからなる電流拡散層）に結晶欠陥が発生し、エピタキシャルウェハ表面に凹凸が発生し、発光ダイオードチップ製造工程において発光強度の歩留まりが低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの表面平坦度および発光ダイオードチップを製造する際の発光強度の歩留まりを向上できるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法およびＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、Ｎ型ＧａＡｓ基板を反応炉内にセットし、そのＮ型ＧａＡｓ基板上に、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層、およびＧａＰからなる電流拡散層を順次積層するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法において、ＧａＰからなる電流拡散層を、まず１以上１００以下のＶ／III比で成長し（低Ｖ／III比部分）、その後１００以上２００以下のＶ／III比で成長させる（高Ｖ／III比部分）、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、反応炉内の温度を５５０℃以上７５０℃以下、前記電流拡散層の低Ｖ／III比部分のＶ／III比を５０、高Ｖ／III比部分のＶ／III比を１５０として成長させる請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の方法により成長されたＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハであって、前記ＧａＰからなる電流拡散層のうち低Ｖ／III比部分が１０ｎｍ以上であるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの表面平坦度を改善できるので、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハを用いて発光ダイオードチップを製造する際の発光強度のウェハ面内分布を改善でき歩留まりを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１３】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの簡易構造図である。
【００１４】
図１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１は、Ｎ型ＧａＡｓ基板２上に、ＧａＡｓバッファ層３、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層５、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６、およびＧａＰからなる電流拡散層７を順次積層した構造を有している。
【００１５】
電流拡散層７は、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６上に１以上１００以下のＶ／III比で形成された低Ｖ／III比部分８と、その低Ｖ／III比部分８上に１００以上２００以下のＶ／III比で形成された高Ｖ／III比部分９とで構成される。
【００１６】
ＧａＡｓバッファ層３は、Ｎ型ＧａＡｓ基板２とＮ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４との格子不整合を緩和するために形成される。
【００１７】
Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６は、屈折率が低く、バンドギャップエネルギーが高い半導体層であり、これらの層はＡｌＧａＩｎＰ系活性層５に隣接あるいは近接して形成される。
【００１８】
電流拡散層７は、電流をチップの面方向に拡散させて、広い発光面積を得るために形成される。電流拡散層７は、その低Ｖ／III比部分８の厚さを１０ｎｍ以上とすることにより、効果的な電流拡散を行える。
【００１９】
本実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１では、電流拡散層７が、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６上に形成された低Ｖ／III比部分８と、その低Ｖ／III比部分８上に形成された高Ｖ／III比部分９とで構成されることで、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６から電流拡散層７にかけて格子定数が緩やかに変化し、ウェハ表面の平坦度（表面平坦度）を改善できる。
【００２０】
これにより、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１を用いて発光ダイオードチップを製造する際、発光強度のウェハ面内分布を改善できるので歩留まりを向上することができる。
【００２１】
このＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１の製造方法を説明する。
【００２２】
先ず、ＭＯＶＰＥ装置などの慣用の半導体製造装置の反応炉内にＮ型ＧａＡｓ基板２をセットする。その後、反応炉内の温度を例えば５５０℃以上７５０℃以下としてＮ型ＧａＡｓ基板２を加熱する。
【００２３】
その加熱したＮ型ＧａＡｓ基板２上に、ＧａＡｓバッファ層３、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層５、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層６を順次積層する。
【００２４】
そして、電流拡散層７を形成する際に、まず１以上１００以下のＶ／III比、例えばＶ／III比を５０として低Ｖ／III比部分８を成長させ、さらにその低Ｖ／III比部分８上に１００以上２００以下のＶ／III比、例えばＶ／III比を１５０として高Ｖ／III比部分９を成長させて電流拡散層７を形成する。
【００２５】
低Ｖ／III比部分８の厚さを１０ｎｍ以上とすることで、効果的な電流拡散を行える。
【００２６】
これにより、発光ダイオードチップを製造したときの発光強度のウェハ面内分布（歩留まり）を改善することができるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１が得られる。
【実施例】
【００２７】
Ｎ型ＧａＡｓ基板２を反応炉にセットし、ＭＯＶＰＥ法を用いて図１に示したＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハをエピタキシャル成長した。
【００２８】
反応炉内の温度は、概ね５５０℃以上７５０℃以下である。高Ｖ／III比部分９のＶ／III比は１５０、低Ｖ／III比部分８のＶ／III比は５０で製造した（実施例）。実施例においてＶ／III比の変更は、Ｖ族原料流量の変更により実施した。
【００２９】
また、比較のため、従来方法による構造も製造した（従来例）。従来例では、図１において、高Ｖ／III比部分９、低Ｖ／III比部分８共にＶ／III比は１００、つまり電流拡散層でのＶ／III比は一定とした。
【００３０】
表１に実施例および従来例の表面平坦度の結果を示す。表面平坦度の測定は表面粗さ測定装置（サーフェススキャン）を用い、指標としてはＨＡＺＥ（曇り具合を示す。単位ｐｐｍ）を用いた。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
本発明の製造方法により製造された実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１では、従来例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハと比較して表面平坦度に改善が見られた。
【００３３】
また、表２に実施例および従来例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハから発光ダイオードチップを製造し、発光強度を測定、評価した結果を示す。
【００３４】
【表２】
2010135497.tif 000004
【００３５】
表２に示すように、実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ１を用いた発光ダイオードチップでは、従来例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハを用いた発光ダイオードチップと比較して、発光強度のウェハ面内分布（歩留まり）に改善が見られた。
【００３６】
また、本発明の検討の経緯において、低Ｖ／III比部分８と高Ｖ／III比部分９を反対に配置した（すなわち、Ｎ型ＧａＡｓ基板２側を高Ｖ／III比部分９、ウェハ表面側を低Ｖ／III比部分８とした）ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハも製造したが、本発明に述べるような効果は得られなかった。
【００３７】
よって、Ｎ型ＧａＡｓ基板２側から低Ｖ／III比部分８、高Ｖ／III比部分９を順次積層することで本発明で述べた効果が見込める。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハの簡易構造図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子用エピタキシャルウェハ
２  Ｎ型ＧａＡｓ基板
３  ＧａＡｓバッファ層
４  Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層
５  ＡｌＧａＩｎＰ系活性層
６  Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層
７  電流拡散層
８  低Ｖ／III比部分
９  高Ｖ／III比部分
【図１】
2010135497.tif 000005