(57)【要約】【課題】  不純物である酸素を低減させ、赤色発光ダイオードを高輝度かつ高い歩留りで製造できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法及びＬＥＤ用エピタキシャルウェハを提供する。【解決手段】  基板上に、ＡｌＧａＡｓ活性層、ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するシングルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを製造する方法において、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を２５０℃程度に約２時間保持し、その間に真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで原料溶液及びグラファイト成長治具の純化を行った後、成長させるようにしたものである。【選択図】  図１
2007048875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ＡｌＧａＡｓ活性層、ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するシングルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを製造する方法において、エピタシャル層成長前に成長炉内温度を、１００〜３００℃に保持し、真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで原料溶液及びグラファイト成長治具の純化を行った後、前記ＡｌＧａＡｓ活性層及びＡｌＧａＡｓクラッド層を成長させることを特徴とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項２】
基板上に、第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、第２導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するダブルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを製造する方法において、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、１００〜３００℃に保持し、真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで原料溶液及びグラファイト成長治具の純化を行った後、前記第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層、前記ＡｌＧａＡｓ活性層、前記第２導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層を成長させることを特徴とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項３】
エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、２５０℃程度で、約２時間程度保持し、その間に真空引き及びＨ2 パージを１０回程度連続的に繰り返して行う請求項１又は２記載のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載した製造方法により作製されたことを特徴とするＬＥＤ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、半導体デバイスの製造方法に関し、特にＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法及びＬＥＤ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】
近年、ＡｌＧａＡｓを用いた赤色発光ダイオードの輝度が向上し、ディスプレイパネルや自動車用ハイマウントストップランプとして用いられるようになってきた。
【０００３】
この赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）は、白昼でも認識できる程度に輝度が高いことが要求される。この要求に答えるべく、構造面では、シングルヘテロ接合構造（ＳＨ構造）、ダブルヘテロ接合構造（ＤＨ構造）、裏面反射型ＤＨ構造等の発光ダイオード（ＬＥＤ）が開発されてきた。また、海外でも生産され、発光輝度を含めた電気特性の向上、安価生産が最重要課題である。
【０００４】
これらＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造には、液相エピタキシャル成長法が用いられている。液相エピタキシャル成長法では、基板上にエピタキシャル層を積層するにあたり、基板を各層の原料溶液に順次接触させて行く。ＬＥＤの高輝度化を含めた電気特性の向上、歩留り向上のためにエピタキシャル層内での欠陥低減、特に基板−エピタキシャル層界面、及びＰＮ界面での欠陥低減が重要な課題となっている。
【０００５】
従来、欠陥の低減を図るために、各層のドーパントやキャリア濃度の最適化、或いはエピタキシャル成長条件（例えば、温度や操作等）の最適化等が図られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−９４１４５号公報
【特許文献３】特開２００１−１５８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液相エピタキシャル法により赤色発光ダイオード用のエピタキシャルウェハを作製する際、原料はＧａ・ＧａＡｓ・Ａｌ・Ｚｎ・Ｔｅが通常用いられる。
【０００８】
これらの原料及びグラファイト治具は、原料セットを大気中で行うため、必然的に不純物である酸素を取り込んでしまう。この状態でエピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル層の結晶欠陥の原因となりＬＥＤの輝度及び電気特性に悪影響を及ぼし歩留り低下の原因となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、不純物である酸素を低減させ、赤色発光ダイオードを高輝度かつ高い歩留りで製造できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法及びＬＥＤ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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板上に、ＡｌＧａＡｓ活性層、ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するシングルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを製造する方法において、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、１００〜３００℃に保持し、真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで原料溶液及びグラファイト成長治具の純化を行った後、前記ＡｌＧａＡｓ活性層及びＡｌＧａＡｓクラッド層を成長させるようにしたＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、基板上に、第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、第２導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するダブルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを製造する方法において、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、１００〜３００℃に保持し、真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで原料溶液及びグラファイト成長治具の純化を行った後、前記第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層、前記ＡｌＧａＡｓ活性層、前記第２導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層を成長させるようにしたＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、２５０℃程度で、約２時間保持し、その間に真空引き及びＨ2 パージを１０回程度連続的に繰り返して行う請求項１又は２記載のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載した製造方法により作製されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、赤色発光ダイオードを高輝度かつ高い歩留りで製造できるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な一実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明は、エピタキシャル層成長前に成長炉内温度を、１００〜３００℃、好ましくは２５０℃程度に保持し、その間に、真空引き及びＨ2 パージを連続的に行うことで、不純物である酸素を低減させ、赤色発光ダイオードを高輝度かつ高歩留りで製造するようにしたものである。
【００１７】
すなわち、グラファイト成長治具のグラファイト内に含まれる水分は、１００℃〜３００℃の間で放出され、３００℃以上は昇温しても放出されないことが知見により得られた。
【００１８】
そこで本発明者等は、１００〜３００℃で１〜４時間、好ましくは２５０℃程度で、２時間に保持した状態で、真空引きとＨ2 パージを連続的に行えばグラファイト治具内の水分を放出することができ、これにより不純物である酸素量を大きく低減できると考えた。
【００１９】
成長治具には通常使用されるカーボン製のグラファイト治具を用いた。
【００２０】
ｐ型ＧａＡｓ基板とエピタキシャル層の原料であるＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを成長治具にセットし、液相エピタキシャル成長装置内の所定の箇所にセットした。
【００２１】
先ず、不純物である酸素量を低減するため、図１に示すような温度プログラムを用い、９００℃に昇温する前段で、２５０℃で２時間保持し、真空引き（１×１０-3ｔｏｒｒ）とＨ2 パージを連続的に１０回繰り返し原料純化を行った後、水素気流中で上記成長装置を９００℃に加熱して、３時間保持後、７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させた。
【００２２】
降温中に、上記基板を順次成長溶液に接触させ、基板上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層を順次成長させて、シングルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを形成した。
【００２３】
得られたエピタキシャルウェハに電極を形成してチップを作製後、ステムに取り付けてエポキシ樹脂でコートして発光ダイオードを作製し発光輝度、電気特性を評価した。
【００２４】
次に、従来例として、図２に示す温度プログラムを用い、水素気流中で上記成長装置を直ちに９００℃まで加熱して、３時間保持後、７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させた。
【００２５】
降温中に上記基板を順次成長溶液に接触させ、基板上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層を順次成長させて、シングルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを形成した。
【００２６】
そして、同様の方法で、作製したエピタキシャルウェハの評価を行った。
【００２７】
表１は、本発明と従来例のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの輝度及び歩留りを示す。
【００２８】
【表１】
2007048875.tif 000003
【００２９】
表１から明らかな通り、本発明では、輝度が１１．３ｍｃｄ、歩留まり９８．７％であるのに対し、従来例では、輝度８．９ｍｃｄ、歩留まり８８．２％であり、本発明は、従来例より輝度で２７．０％向上、歩留りで１１．９％向上させることができた。
【００３０】
また、同様にして、基板上に、第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、第２導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層を液相エピタキシャル法により順次形成するダブルヘテロ接合構造のエピタキシャルウェハを形成したところ、ダブルヘテロ接合構造エピタキシャルウェハでも同様に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の温度プログラムを示す図である。
【図２】従来例の温度プログラムを示す図である。
【図１】
2007048875.tif 000004
【図２】
2007048875.tif 000005