(57)【要約】【課題】発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりの向上を図った発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を提供することにある。【解決手段】シングルヘテロ構造もしくはダブルヘテロ構造の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの成長プロセス終了後に、熱処理を施すことにより基板−活性層界面付近の亜鉛濃度が低くなり、熱処理を施さない場合に比べて、発光出力が大幅に上昇し、歩留まりが向上する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すことを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項２】
亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すことを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項３】
上記熱処理の温度を７００℃〜９００℃の範囲内とする請求項１又は２記載の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エピタキシャルウエハの製造方法に係り、特に、発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法としては、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させ、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハを得る方法がある。
【０００３】
また、発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法としては、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させるダブルヘテロ構造のエピタキシャルウエハを得る方法もある。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】
特開平６−３７３５４号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、赤色発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりの向上のために、種々の検討が行われている。赤色発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりを低下させる要因としてはエピタキシャルウエハ中の不純物の存在が挙げられる。その不純物は亜鉛（Ｚｎ）、テルル（Ｔｅ）及び炭素（Ｃ）である。その理由は、一般的に液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法により赤色発光ダイオード用エピタキシャルウエハを製造する際には、ｐ型ドーパントとして亜鉛、ｎ型ドーパントとしてテルルがそれぞれ用いられ、成長治具にはグラファイト（カーボン）製の治具が用いられているからである。
【０００５】
ｐ型ドーパントとして用いられる亜鉛は、ＬＰＥ法によりエピタキシャル成長を行う温度（７００℃〜９００℃）において、非常に拡散しやすい性質を有するので、エピタキシャル層に大きな影響を与えてしまう。このため赤色発光ダイオードの輝度にも大きな影響を及ぼしてしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上記課題を解決するため、発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりの向上を図った発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すものである。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る発明は、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の構成に加え、熱処理の温度を７００℃〜９００℃の範囲内とするのが好ましい。
【００１０】
本発明者等は長年にわたるエピタキシャルウエハ中の不純物対策を検討したところ、上述したように亜鉛が発光出力に大きく影響を与えることがわかった。さらに、発光出力が基板−活性層界面での亜鉛濃度に大きく影響を受けていることがわかった。
【００１１】
図４は、二次イオン分析（ＳＩＭＳ）法による基板−活性層界面の亜鉛濃度の測定結果を示す図である。左縦軸は濃度を示し、右縦軸は二次イオン強度を示す。横軸は活性層の表面から基板側への層の深さを示す。同図において亜鉛濃度が急激に増加している部分が基板−活性層界面である。活性層中（図の左側）の亜鉛濃度は８〜１０×１０１７ｃｍ−３程度であるが、基板側（図の右側）の亜鉛濃度は１×１０１９ｃｍ−３程度である。この基板−活性層界面付近の亜鉛濃度が高濃度になるほど、発光出力が低下することがわかった。
【００１２】
基板のキャリア濃度は亜鉛ドーピングにより１〜３×１０１９ｃｍ−３程度であるが、これは基板中に亜鉛が拡散しているためと考えられる。このため基板−活性層界面付近の亜鉛濃度が高くなると基板−活性層界面での光反射率が低くなり、ＰＮ接合界面で発生した光が基板に吸収されやすくなる。以上により発光出力の低下が起きると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明者等は基板−活性層界面付近の亜鉛濃度を低くするための検討を行った結果、エピタキシャルウエハの成長プロセス終了後に、さらに熱処理を施すことにより亜鉛がエピタキシャル層側に移動し、基板−活性層界面付近の亜鉛濃度が低くなり、発光出力が上昇することがわかった。
【００１４】
すなわち、本発明によれば成長プロセス終了後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すことにより、発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりの向上が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法は、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すものである。熱処理の温度は７００℃〜９００℃の範囲内とするのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法は、亜鉛をｐ型ドーパントとして用い、ｐ型ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法であって、成長後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すものである。熱処理の温度は７００℃〜９００℃の範囲内とするのが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は、本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を適用したエピタキシャルウエハの一実施例を示す構成図である。なお、電極層等は省略されている。
【００１９】
ＬＰＥ法により、ｐ型ＧａＡｓ基板１上に所望の発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２を成長させ、さらにｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２上にｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３を順次成長させ、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハを形成する。
【００２０】
次に成長プロセス終了後、シングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハの発光出力をグルービング法により測定しておく。
【００２１】
ここで、グルービング法とは、ウエハ状態で発光特性を簡易に評価する方法のことである。このグルービング法では、まず、超音波加工を用いて、ウエハ表面にリング状の電気的に分離した評価用部分（メサ部）を形成する。つまり、ｐ−ｎ接合を分離した評価用部分（メサ部）を作製し、疑似チップを作るのである。そして、メサ部に電極針を接触させて電流を流し、発光させて評価するのである。
【００２２】
次に、その成長プロセス終了後のシングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハをグラファイト製の治具にセットし、その治具をベーク炉内の所定の場所に設置し、ベーク炉内を水素で置換する。
【００２３】
ベーク炉でエピタキシャルウエハを９００℃で加熱し、５時間保持する。
【００２４】
熱処理を施して得られたシングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハの発光出力をグルービング法により再度測定する。
【００２５】
さらに、上記の熱処理方法で、温度だけを低下させて、４種類の温度でシングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハの発光出力を測定する。温度は、８５０℃、８００℃、７５０℃及び７００℃である。
【００２６】
表１に上記測定結果を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
この表からわかるように、いずれの温度の場合においても成長プロセス終了後のシングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハに熱処理を加えると、熱処理を加えない場合に比べて発光出力が大幅に上昇して、高輝度化が図れた。同表より温度８５０℃が好ましいことがわかる。
【００２９】
なお、本発明の実施例は他にも様々なものが考えられる。
【００３０】
（実施例２）
図２は本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を適用したエピタキシャルウエハの他の実施例を示す構成図である。なお、電極層等は省略されている。
【００３１】
図１に示すエピタキシャルウエハとの相違点はダブルヘテロ構造である点である。ＬＰＥ法により、ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４を成長させ、さらにｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４上に所望の発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２を成長させ、さらにｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２上にｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３を順次形成させ、エピタキシャルウエハを形成する。このダブルヘテロ構造のエピタキシャルウエハにおいても実施例１と同様な熱処理を行うことにより発光出力が上昇し、高輝度化が図れる。
【００３２】
（実施例３）
図３は本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を適用したエピタキシャルウエハの他の実施例を示す構成図である。なお、電極層等は省略されている。
【００３３】
ＬＰＥ法により、破線で示すｐ型ＧａＡｓ基板１上にｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４を成長させた後で、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４上に所望の発光波長に必要なＡｌ混晶比のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２を成長させ、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層２上にｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３を順次形成させた後で、ｐ型ＧａＡｓ基板１を除去し、裏面反射型の発光ダイオード用エピタキシャルウエハを形成する。このエピタキシャルウエハにおいても実施例１と同様な熱処理を行うことにより発光出力が上昇し、高輝度化が図れる。
【００３４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、成長プロセス終了後のエピタキシャルウエハに熱処理を施すことにより、発光ダイオードの高輝度化及び歩留まりの向上を図った発光ダイオード用エピタキシャルウエハ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エハの製造方法を適用したエピタキシャルウエハの一実施例の構成図である。
【図２】本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を適用した他の実施例を示すエピタキシャルウエハの構成図である。
【図３】本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハの製造方法を適用した他の実施例を示すエピタキシャルウエハの構成図である。
【図４】ＳＩＭＳ法による基板−活性層界面の亜鉛濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１　ｐ型ＧａＡｓ基板
２　ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層
３　ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
４　　ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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