(57)【要約】【課題】不要な赤外発光を抑えた発光ダイオードを得るための発光ダイオード用エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１導電型の基板２上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜３に用いられるＧａＡｓ層が多数の欠陥を有するので、ＧａＡｓ層からの不要な赤外発光スペクトルが低減する。従って本発光ダイオード用エピタキシャルウェハ８を用いて発光ダイオード１を、赤外線によって作動する機器の近傍で発光させてもその機器が誤動作することが低減する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜が形成され、該分布ブラッグ反射膜上に第１導電型のクラッド層が形成され、第１導電型のクラッド層の上に活性層が形成され、該活性層上に第２導電型のクラッド層が形成された発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、上記分布ブラッグ反射膜に用いられるＧａＡｓ層が多数の欠陥を有することを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウェハ。
【請求項２】
第１導電型の基板上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜を形成し、該分布ブラッグ反射膜上に第１導電型のクラッド層を形成し、第１導電型のクラッド層の上に活性層を形成し、該活性層上に第２導電型のクラッド層を形成する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法において、上記分布ブラッグ反射膜に用いられるＧａＡｓ層に多数の欠陥を形成することを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項３】
上記ＧａＡｓ層へのドーパントの濃度を５．０×１０１８ｃｍ−３以上とする請求項２に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項４】
上記ＧａＡｓ層の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以上とする請求項２または３に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１導電型の基板上にＧａＡｓ層とＡｌＩｎＰ層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜を形成し、分布ブラッグ反射膜上に第１導電型のクラッド層を形成し、第１導電型のクラッド層の上に活性層を形成し、活性層上に第２導電型のクラッド層を形成した発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、分布ブラッグ反射膜を作製するために必要なＧａＡｓ層の膜厚は数１式で求められ、ＡｌＩｎＰ層の膜厚は数２式で求められる。
【０００３】
【数１】
ＧａＡｓ層の膜厚［ｎｍ］＝λ０／（４×ｎ１）
【０００４】
【数２】
ＡｌＩｎＰ層の膜厚［ｎｍ］＝λ０／（４×ｎ２）
但し、λ０は反射させたい光の波長［ｎｍ］であり、ｎ１は反射させたい光の波長に対するＧａＡｓ層の屈折率であり、ｎ２は反射させたい光の波長に対するＡｌＩｎＰ層の屈折率である。
【０００５】
このようにして求められた膜厚のＧａＡｓ層、ＡｌＩｎＰ層を欠陥が少なくなるような成長条件で交互に数十回組み合わせて分布ブラッグ反射膜が作製される（分布ブラッグ反射膜を用いた例としては、例えば特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０２６３８５公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＧａＡｓ層を用いた分布ブラッグ反射膜を有するＬＥＤ（発光ダイオード）チップは、この分布ブラッグ反射膜がヘテロ構造となっているため、ＧａＡｓ層からの８５０ｎｍ付近の赤外発光スペクトルが多く含まれるようになる。このため、このチップを用いたＬＥＤを赤外線によって動作する機器の近傍で発光させると、そのＬＥＤの赤外発光によってその機器が誤動作してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、不要な赤外発光を抑えた発光ダイオードを得るための発光ダイオード用エピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１導電型の基板上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜が形成され、分布ブラッグ反射膜上に第１導電型のクラッド層が形成され、第１導電型のクラッド層の上に活性層が形成され、活性層上に第２導電型のクラッド層が形成された発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、分布ブラッグ反射膜に用いられるＧａＡｓ層が多数の欠陥を有するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、第１導電型の基板上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜を形成し、分布ブラッグ反射膜上に第１導電型のクラッド層を形成し、第１導電型のクラッド層の上に活性層を形成し、活性層上に第２導電型のクラッド層を形成する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法において、分布ブラッグ反射膜に用いられるＧａＡｓ層に多数の欠陥を形成するものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の構成に加え、ＧａＡｓ層へのドーパントの濃度を５．０×１０１８ｃｍ−３以上とするのが好ましい。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の構成に加え、ＧａＡｓ層の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、第１導電型の基板上にＧａＡｓ層と他の半導体層とを組み合わせた第１導電型の分布ブラッグ反射膜に用いられるＧａＡｓ層が多数の欠陥を有するので、発光スペクトルのうちのＧａＡｓ層からの不要な赤外発光スペクトルが低減する。従って本発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いて発光ダイオードを、赤外線によって作動する機器の近傍で発光させてもその機器が誤動作することが低減する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いた発光ダイオードの一実施の形態を示す構造図である。
【００１６】
この発光ダイオード１は、第１導電型としてのｎ型のＧａＡｓ基板２の上に、ｎ型のＧａＡｓ層とｎ型の他の半導体層との組合せが交互に積層されると共に多数の欠陥を有するｎ型の分布ブラッグ反射膜３、ｎ型のクラッド層４、活性層５、第２導電型としてのｐ型のクラッド層６及びｐ型の電流分散層７を順次積層した発光ダイオード用エピタキシャルウェハ８の、ＧａＡｓ基板２に裏面電極９を形成し、電流分散層７の上部中央に表面電極１０を形成したものである。
【００１７】
分布ブラッグ反射膜３のＧａＡｓ層へのドーパントの濃度を５．０×１０１８ｃｍ−３以上とし、ＧａＡｓ層の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。
【００１８】
次にこのような発光ダイオード１に用いられる発光ダイオード用エピタキシャルウェハ８の製造方法について説明する。
【００１９】
ＭＯＶＰＥ法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長法）により第１導電型ＧａＡｓ基板としてのｎ型ＧａＡｓ基板２上にｎ型ＧａＡｓ層とｎ型ＡｌＩｎＰ層との組合せを交互に積層した２０ペアからなる分布ブラッグ反射膜３を形成する。この分布ブラッグ反射膜３のｎ型ＧａＡｓ層の成長条件は、膜厚が４０．０ｎｍであり、キャリア濃度が５．０×１０１８ｃｍ−３であり、かつ成長速度が３．０ｎｍ／ｓｅｃである（キャリア濃度は５．０×１０１８ｃｍ−３以上が好ましく、かつ成長速度は３．０ｎｍ／ｓｅｃ以上が好ましい）。ＡｌＩｎＰ層の成長条件は、膜厚が４９．５ｎｍであり、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３であり、かつ成長速度が０．５ｎｍ／ｓｅｃである。
【００２０】
分布ブラッグ反射膜３のＡｌＩｎＰ層の上に厚さが０．５μｍでキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３のｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、厚さが０．５μｍのアンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層５、厚さが０．５μｍでキャリア濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、厚さが５μｍでキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３のｐ型ＡｌＩｎＰ電流分散層７を順次成長させることにより分布ブラッグ反射膜３のＧａＡｓ層に多数の欠陥を有する発光ダイオード用エピタキシャルウェハ８が得られる。
【００２１】
このようにして得られた発光ダイオード用エピタキシャルウェハ８を用いてＬＥＤチップを製作し、特性評価を行った。
【００２２】
図２（ａ）は本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いたＬＥＤチップの発光特性を示す図であり、図２（ｂ）は従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いたＬＥＤチップの発光特性を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）において、横軸は波長を示し、縦軸は強度を示す。
【００２３】
サブピークである不要な赤外発光スペクトル（８５０ｎｍ）に関して、従来の分布ブラッグ反射膜を有するＬＥＤチップでは、主ピーク（６３０ｎｍ）に対するサブピークの強度の割合が１５％程度であったのに対して（図２（ｂ））、本発明の分布ブラッグ反射膜を有するＬＥＤチップでは、主ピークに対するサブピークの強度の割合が３％程度と大幅に低減することができた。また、主ピークである６３０ｎｍ近傍での赤色発光の出力は変わらず２．４ｍＷであり、順方向電圧Ｖｆも変わらず１．９Ｖであった。
【００２４】
尚、活性層に近い側の第１の導電型の分布ブラッグ反射膜の数ペアのＧａＡｓ層中に含まれる欠陥を少なくし、そのＧａＡｓ層の上に積層される活性層に悪影響を及ぼさないようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、不要な赤外発光を抑えた発光ダイオードを得るための発光ダイオード用エピタキシャルウェハ及びその製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いた発光ダイオードの一実施の形態を示す構造図である。
【図２】（ａ）は本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いたＬＥＤチップの発光特性を示す図であり、（ｂ）は従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いたＬＥＤチップの発光特性を示す図である。
【符号の説明】
１  発光ダイオード
２  第１の導電型のＧａＡｓ基板（ｎ型ＧａＡｓ基板）
３  第１の導電型の分布ブラッグ反射膜（ｎ型の分布ブラッグ反射膜）
４  第１の導電型のクラッド層（ｎ型のクラッド層）
５  活性層
６  第２の導電型のクラッド層（ｐ型のクラッド層）
７  第２の導電型の電流分散層（ｐ型の電流分散層）
８  発光ダイオード用エピタキシャルウェハ
９  裏面電極
１０  表面電極
【図１】
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【図２】
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