(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直ブリッジマン法によって製造され、不純物硬化作用を伴うホウ素が３×１０１８ｃｍ−３〜８×１０１８ｃｍ−３混入されたＧａＡｓ基板であって、転位密度５００個／ｃｍ２以下で厚さが１５０〜２００μｍであると共に、エピタキシャル成長後に基板裏面をある厚さ研磨して削りとることを施すことをしない低転位ＧａＡｓ基板上に、化合物半導体としてＧａＡｌＡｓ若しくはＩｎＧａＡｌＰをエピタキシャル成長させてなることを特徴とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）用エピタキシャルウェハとして用いられるＧａＡｓ基板には、通常、転位密度（ＥＰＤ）約１０，０００個／ｃｍ2 程度のものが使用されている。この理由は、
▲１▼半導体レーザ（ＬＤ）ほど素子にした場合の転位の影響が少ない（転位密度はそれほど少なくなくてもよい）。
【０００３】
▲２▼低価格が要求される。
【０００４】
等のためである。
【０００５】
ところで、ＬＥＤ用のエピタキシャル層は、ＬＤ用に比べて厚く（数十μｍ以上）成長される。そのため、基板とエピタキシャル層との界面の歪みが大きくなり、割れやすくなってしまう。
【０００６】
そこで、厚めの基板を使用し、最終的に、基板裏面をある厚さ研磨して削りとることが行われている（バックラップ）。ＧａＡｓ基板は割れやすいので、通常２００μｍ以上の厚さで仕上げる必要があり、このようなバックラップが必要となる場合が多くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＰＤが１０，０００個／ｃｍ2 程度の基板は、通常、横型ボート法（ＨＢ法またはＧＦ法）で成長した結晶から製造される場合が多く、直径２インチのものでも２００μｍ以下の厚さに仕上げると割れやすくなり、ほとんど実用化されていない。そのため、通常、エピタキシャル成長した後にバックラップ工程を入れることが行われているが手間がかかる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、バックラップが不要な薄さを有し、しかも割れにくいＬＥＤ用エピタキシャルウェハ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本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハは、垂直ブリッジマン法によって製造され、不純物硬化作用を伴うホウ素が３×１０１８ｃｍ−３〜８×１０１８ｃｍ−３混入されたＧａＡｓ基板であって、転位密度５００個／ｃｍ２以下で厚さが１５０〜２００μｍであると共に、エピタキシャル成長後に基板裏面をある厚さ研磨して削りとることを施すことをしない低転位ＧａＡｓ基板上に、化合物半導体としてＧａＡｌＡｓ若しくはＩｎＧａＡｌＰをエピタキシャル成長させてなるものである。
【００１２】
垂直ブリッジマン法（ＶＢ法、ＶＧＦ法）によって製造されたＥＰＤ≦５００個／ｃｍ2 の低転位基板上にエピタキシャル成長を行うことにより得られるエピタキシャルウェハはボート法によって得られるＥＰＤが１０，０００個／ｃｍ2 の基板と比較すると、強度的に強く、直径が３インチ、４インチでありながら、２００μｍ以下の厚さのエピタキシャルウェハにしても割れにくい。その理由は、
(1) ほとんど無転位に近い結晶であるため、結晶中の格子歪が少ない。
【００１３】
(2) 通常のボート法結晶と比較してホウ素が多量（１×１０18ｃｍ-3〜１×１０19ｃｍ-3、好ましくは３×１０18ｃｍ-3〜８×１０18ｃｍ-3）に混入するため、不純物硬化作用を伴う。
【００１４】
等が考えられる。
【００１５】
半導体レーザ（ＬＤ）用エピタキシャルウェハに関しては、エピタキシャル層が薄いため、歪みが入りにくく、割れの問題は特に問題にはならない。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【００１８】
本エピタキシャルウェハは、厚さｔ1 が約１８０μｍの低転位のｐ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓクラッド層２、ｐ−Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層３、ｎ−Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓウィンドウ層４を厚さｔ2 が約５０〜８０μｍ程度になるように順次形成したものである。
【００１９】
ｐ−ＧａＡｓ基板１は、転位密度５００個／ｃｍ2 以下の低転位基板であり、垂直ブリッジマン法によって製造されたものである。なお、ｐ−ＧａＡｓ基板１の厚さは２００μｍ以下が好ましい。
【００２０】
このように構成したことで、バックラップが不要な薄さを有し、しかも割れにくいエピタキシャルウェハを提供することができる。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
ＧａＡｌＡｓ系ダブルヘテロ（ＤＨ）構造赤色ＬＥＤについて述べる。
【００２２】
厚さ１８０μｍのＰ型ＧａＡｓ基板を２０枚準備する。１０枚はＨＢ法の基板（ＥＰＤが略１０，０００個／ｃｍ2 ）、残りの１０枚はＶＢ法の基板（ＥＰＤが略２００個／ｃｍ2 ）。縦型ＬＰＥ装置を用い、２０枚の基板上に同時に図１に示す構造をエピタキシャル成長させた。クラッド層２はＰ−Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘは略０．６）、活性層３はＰ−Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ（ｙは略０．３５）、ウィンドウ層４は、ｎ−Ｇａ1-y Ａｌz Ａｓ（ｚ＝０．６〜０．５）である。
【００２３】
この赤色ＬＥＤの発光波長は６５０ｎｍである。
【００２４】
成長終了後、治具からエピタキシャルウェハを取り出したところ、５０×５０ｍｍのエピタキシャルウェハに対し、反りが約７ｍｍ発生していることが分かった。各１０枚のエピタキシャルウェハを使用し、ＬＥＤのプロセスに流したところ、途中工程のエピタキシャルウェハ割れの発生頻度に明確な差が現れた。その結果を表１に示す。表１はエピタキシャルウェハの割れ発生頻度と最終ＬＥＤ歩留まりとの関係を示す。
【００２５】
【表１】
0004234828.tif 000002
【００２６】
ＨＢ法の基板を使用したエピタキシャルウェハは、周辺スクライブと真空吸着工程で１０枚とも割れてしまったのに対し、ＶＢ法の基板を使用したエピタキシャルウェハは真空吸着時に１枚割れただけであった。ＬＥＤチップとしての最終歩留は、前者が５６％であったのに対し、後者は９８％であった。
【００２７】
（実施例２）
厚さ２００μｍの基板を用いた以外は、実施例１と同様の条件でエピタキシャル成長させ、ＬＥＤプロセスに流したところ、ＶＢ法基板を使用したものは、割れの発生が無く、１００％の歩留であったのに対し、ＨＢ法基板を用いたものは割れの発生は合計３０％、ＬＥＤ歩留は８６％であった。
【００２８】
（実施例３）
厚さ１５０μｍのＶＢ法基板２０枚を用い、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成長させ、ＬＥＤプロセスに流したところ、割れの発生は合計５枚、ＬＥＤ歩留は９１％であった。
【００２９】
以上の結果により、ＶＢ法低転位結晶を基板として用いれば、厚さ２００μｍ以下、１５０μｍまでは、ＬＥＤ用基板として使用できることが分かった。
【００３０】
（実施例４）
ＶＢ法基板の転位密度を変化させてエピタキシャル成長を行ったところ、ＥＰＤが５００個／ｃｍ2 であれば、十分効果があることが分かった。
【００３１】
本実施例ではＬＰＥ法によるＧａＡｌＡｓ系ＬＥＤ用エピタキシャルウェハについてのみ述べたが、ＭＯＶＰＥ法によるＩｎＧａＡｌＰ系、ＬＥＤ用にも適用できることは自明である。
【００３２】
垂直ブリッジマン法であれば、ＶＢ法、ＶＧＦ法いずれでもよい。またドーパントもｐ型、ｎ型、ｕｎドープのいずれでもよい。オフアングル付きの基板の場合も同様に効果がある。
【００３３】
以上において、
(1) 薄い基板を用いることにより、ＬＥＤ製造工程におけるバックラップ工程が不要となる。
【００３４】
(2) エピタキシャルウェハそのものの強度が強くなるので、ＬＥＤプロセスでの歩留が向上する。
【００３５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３６】
バックラップが不要な薄さを有し、しかも割れにくいＬＥＤ用エピタキシャルウェハの提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
【符号の説明】
１  ｐ−ＧａＡｓ基板
２  ｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓクラッド層
３  ｐ−Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層
４  ｎ−Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓウィンドウ層
【図１】
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