発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法
【課題】ウェハ面内の輝度ムラを低減することができ、しかも順方向電圧の上昇を抑制することが可能なＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法を提供すること。
【解決手段】加熱されたｎ型基板１上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キ
ャリアガス、ドーパント原料ガスを供給して、ｎ型基板１上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層３，活性層４，ｐ型クラッド層５を有する発光部７と、ｐ型ＧａＰ電流分散層６とを成長させるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法であって、ｐ型クラッド層５の成長後、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度より昇温しつつ、供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長する。
【解決手段】加熱されたｎ型基板１上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キ
ャリアガス、ドーパント原料ガスを供給して、ｎ型基板１上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層３，活性層４，ｐ型クラッド層５を有する発光部７と、ｐ型ＧａＰ電流分散層６とを成長させるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法であって、ｐ型クラッド層５の成長後、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度より昇温しつつ、供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法に関し、更に詳しくは、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｐ型クラッド層上にｐ型ＧａＰ電流分散層を有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関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード用エピタキシャルウェハの作製には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法が多く用いられている（例えば、特許文献１参
照）。
【０００３】
図３は、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）用エピタキシャルウェハを示す断面図である。
図３に示された従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハ３０は、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５、ｐ型ＧａＰ電流分散層３６を、順に積層した構造を有する。ＧａＰ電流分散層３６の表面（主表面）３６ｃは、外部へ光を取り出すための光取出面となる。
【０００４】
ＭＯＶＰＥ法による上記ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ３０の製造方法を説明する。
先ず、ヒータにより６５０℃に加熱された成長炉内の基板３１上に、キャリアガス、例えば水素と共に、必要とするIII族原料、例えばＴＭＧ（トリメチルガリウム），ＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム），ＴＭＩ（トリメチルインジウム）と、Ｖ族原料、例えばＰＨ３（ホスフィン）と、ドーパント原料ガスとを供給する。基板３１上には、それら原料ガスの熱分解反応により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５がエピタキシャル成長する。
続いて、基板３１を、例えば７１０℃まで昇温する。基板３１が７１０℃になった時点でその温度を保ったまま、III族原料ガス，Ｖ族ガス，ドーパント原料ガスを供給して、
ｐ型ＧａＰ電流分散層３６を成長させる。ＧａＰ電流分散層３６の成長温度を、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の成長温度より高く設定するのは、ＧａＰ電流分散層３６の成長初期の欠陥を抑制するためである（例えば、特許文献２参照）。
このように作製されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ３０の基板３１の裏面側にｎ側電極を形成し、ＧａＰ電流分散層３６上にｐ側電極等を形成し、ダイシングにより個々の素子ごとに分離等することで、ＬＥＤのチップ（ベアチップ）が作製される。このプロセスの中で、光の取出効率を高めるために、ＧａＰ電流分散層３６の表面（主表面）３６ｃを粗面化する粗面化処理が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４７７６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５を形成した後、ＧａＰ電流分散層３６を成長させるまでの昇温過程で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面に荒れ（結晶欠陥など）が生じてい
た。
【０００７】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面に荒れが生じると、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面状態を引き継いで成長したｐ型ＧａＰ電流分散層３６の表面にも、荒れが生じることになる（このことは、エピタキシャルウェハの表面の曇り度合い（ヘイズレベル）が、面内で不均一な分布を持つことにもなる）。このように表面３６ｃが荒れたｐ型ＧａＰ電流分散層３６に粗面化処理を施すと、ウェハ面内で粗面の凹凸にムラができ、ウェハ面内で輝度分布のムラが生じる原因となっていた。
【０００８】
また、上記昇温過程では、エピタキシャルウェハの周辺部（外周部など）のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５に、処理炉内に残留していたｎ型ドーパントが混入し、エピタキシャルウェハの周辺部の順方向電圧（Ｖｆ）が高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、ウェハ面内の輝度分布のムラを低減することができ、しかも順方向電圧の上昇を抑制することが可能な発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、加熱されたｎ型基板上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原
料ガス、キャリアガス、及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を有する発光部と、ｐ型ＧａＰ電流分散層と、を成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ｐ型クラッド層の成長後に、成長温度を、前記ｐ型クラッド層の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中の前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら成長させた、厚さが１５０ｎｍ以上である前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記ｐ型ＧａＰ電流分散層の表面は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハ面内において、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であ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である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウェハ面内の輝度分布のムラを低減することができ、しかも順方向電圧の上昇を抑制することが可能な発光ダイオード用エピタキシャルウェハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態及び一実施例に係る発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【図２】比較例に係る発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【図３】従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０の断面構造を示す図である。本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、ＭＯＶＰＥ法により作製される。
【００１８】
本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、図１に示すように、ｎ型基板１（ｎ型導電性基板）上に、少なくとも、ＡｌＧａＩｎＰ系材料（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１））からなるｎ型クラッド層３，活性層４，ｐ型クラッド層５を有する発光部７と、ｐ型ＧａＰ電流分散層６と、が積層形成されている。発光部７は、ｎ型クラッド層３とｐ型クラッド層５との間に活性層４を備えるダブルヘテロ構造である。本実施形態のＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０では、ｎ型基板１とｎ型クラッド層３との間に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２が形成されている。なお、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を設けずに、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３を直接ｎ型基板（ｎ型導電性基板）１上に形成してもよい。
【００１９】
ｐ型ＧａＰ電流分散層６は、図１に示すように、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａと、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂと、を有する。
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａは、ｐ型クラッド層５の成長後に、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、即ち成長速度を次第に増加させて成長させた層である。
上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ち（即ち成長速度を一定に保ち）ながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に成長させた層である。
【００２０】
以下、本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０の製造方法を説明する。
【００２１】
先ず、ＭＯＶＰＥ装置の成長炉内にｎ型基板（ｎ型導電性基板）１を設置する。ｎ型導電性基板１としては、例えばｎ型ＧａＡｓ基板が用いられる。
【００２２】
（発光部７の形成）
ヒータにより所定の温度（本実施形態では約６５０℃）に加熱されたｎ型基板１上に、必要となる、III族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス（水素ガス）、及びドーパン
ト原料ガスを供給して、ｎ型基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層４と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５とを順次エピタキシャル成長させる。
ｐ型ドーパントとしては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃなどを挙げることができる。また、ｎ型ドーパントとしては、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｔｅなどを挙げることができる。
【００２３】
（ｐ型ＧａＰ電流分散層６の形成）
続いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５上にｐ型ＧａＰ電流分散層６をエピタキシャ
ル成長させる。ｐ型ＧａＰ電流分散層６には、例えばＭｇがｐ型不純物としてドープされる。
以下、ｐ型ＧａＰ電流分散層６の下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ及び上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂを形成する工程を説明する。
【００２４】
（下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの形成）
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長終了後に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長温度（本実施形態では６５０℃）より高温（本実施形態では７１０℃）に基板温度を昇温する。本実施形態では、従来のように昇温工程の後にＧａＰ層を成長させるのではなく、所定温度（本実施形態では７１０℃）に昇温するまでの昇温過程において、Ｇａ原料ガス（例えばＴＭＧ）及びＰ原料ガス（例えばＰＨ３）を含む供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させ、即ち成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長する。この下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長時には、供給ガス中のＰ原料ガスの供給量は略一定とし、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加（例えば一定の割合で供給量を増加）させる。
本実施形態では、従来のように昇温工程を待つことなく、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長終了後の昇温過程において、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させ、即ち成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長している。このため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の表面の荒れを抑制することができる。
【００２５】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長を、低温（例えば、６５０℃に近い温度）で、且つ高速（例えば、０．７ｎｍ／ｓｅｃを超える速度）で行うと、ＡｌＧａＩｎＰ系のｐ型クラッド層とｐ型ＧａＰ電流分散層との間にある大きな格子不整合により、ＧａＰ電流分散層に多数の格子欠陥が発生する。
これを回避するために、本実施形態では、ｐ型クラッド層５の成長後に、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度乃至これに近い温度から次第に上昇させつつ、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させることによって成長速度を低速（例えば、０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下）から次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させている。これにより、表面状態の良好な下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを形成でき、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの白濁や表面の凹凸を低減することができる。
【００２６】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長は、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長することが好ましい。
上記条件で下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させるのは、次の理由からである。
【００２７】
下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度が０．７ｎｍ／ｓｅｃよりも大きくなってくると、ＧａＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層との格子不整合の緩和がなされず、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハに白濁の発生，表面に不均一な凹凸の発生などの不具合が生じてしまうが、成長初期の成長速度が０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下であると、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５と下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａとの格子不整合が緩和され、上記不具合の発生を抑制することができる。つまり、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの表面状態は良好となる。
【００２８】
一方、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度が０．４ｎｍ／ｓｅｃより小さいと、昇温初期の段階で成長する下部ＧａＰ電流分散層６ａの膜厚が薄いため、成長炉内に残留したｎ型ドーパントがｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５に混入し、順方向電圧Ｖｆが上昇してしまうので、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度は０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上とするのがよい。
【００２９】
また、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期の成長速度が３．０ｎｍ／ｓｅｃより大きいと、ＧａＰ層の横方向への成長が阻害されて、多くの結晶欠陥が発生し、この下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に形成される上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの表面状態が悪化して白濁してしまう。したがって、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下とするのがよい。
【００３０】
更に、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期の成長速度は、１．７ｎｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは２．１ｎｍ／ｓｅｃ以上、より好ましくは２．５ｎｍ／ｓｅｃ以上とする。
【００３１】
また、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さは、１５０ｎｍ以上であることが好ましい。本実施形態では、基板の温度を６５０℃から７１０℃に昇温させているが、この昇温に要する時間は、約１２０秒であり、好ましい成長速度の単位時間当りの増加割合は、０．０１５ｎｍ／ｓｅｃ程度である。このため、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さが１５０ｎｍより薄い場合には、所望の終期の成長温度まで昇温する前に、終期の成長速度に達してしまう場合があるからである。
【００３２】
（上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの形成）
続いて、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長後に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、即ち成長温度及び成長速度を保ちながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂを成長する。上部ＧａＰ電流分散層６ｂは、電流を分散性を持たせるために、ある程度、厚く形成する。本実施形態に係る上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの膜厚は、約３０００ｎｍである。
この上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、良好な表面状態の下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期における成長温度及び成長速度を保って成長させているので、結晶性が良く表面状態は良好となる。
【００３３】
（粗面化処理及びチップ化処理）
続いて、ＧａＰ電流分散層６の表面６ｃに粗面化処理を施すことにより、光の取出効率を向上させる。粗面化処理としては、例えば湿式エッチングなどを挙げることができる。ｐ型ＧａＰ電流分散層６の表面６ｃが荒れていないので、粗面化処理後のウェハ面内の粗面ムラがなく、ウェハ面内におけるＬＥＤチップの輝度分布ムラを抑制することができる。
続いて、ｎ型基板１の裏面側とＧａＰ電流分散層６上にそれぞれｎ側電極、ｐ側電極を形成し、チップ作製プロセス等により、ＬＥＤ（ベアチップ）を作製する。
【実施例】
【００３４】
（実施例）
次に、本発明に係る一実施例を説明する。
本実施例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、図１に示されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０と同様な構成である。本実施例では、ＭＯＶＰＥ法によりＬＥＤ用エピタキシャルウェハを製造した。
【００３５】
先ず、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板（ｎ型基板）１を、ヒータによって６５０°に加熱しながら、キャリアガスとして水素を用いて、III族原料のＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム），ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム），ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、Ｖ族原料のＰＨ３（ホスフィン）、ドーパント原料のＨ２Ｓｅ（セレン化水素）、Ｃｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を、必要に応じて供給して、Ｓｉドープのｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上に、Ｓｅドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｅドープのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ活性層４、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５を順に形成した。
【００３６】
続いて、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長後、表１に示すように、基板温度を６５０℃から７１０℃に昇温した。この昇温過程で、Ｇａ原料ガス（ＴＭＧ）の供給量を次第に増加させて、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させる。詳細には下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの初期の成長速度を０．５ｎｍ／ｓｅｃ，成長終期の成長速度を２．１ｎｍ／ｓｅｃとして、成長速度を次第に増加させて（例えば、成長速度の単位時間当りの増加量を略一定量に設定）、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させた。この際、Ｐ原料ガス（ＰＨ３）の供給量は略一定とした。
昇温完了後、基板温度７１０℃とＧａ原料ガスの供給量とを略一定に保ち、即ち成長速度を２．１ｎｍ／ｓｅｃに保ちながら、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６を下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に形成した。
【００３７】
上記実施例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法により作製された各エピタキシャル層のキャリア濃度，膜厚等は以下の通りである。
ＳｅドープのＧａＡｓバッファ層２は、膜厚２００ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３であり、Ｓｅドープのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３は、膜厚４００ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３であり、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４は膜厚５００ｎｍであり、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５は、膜厚５００ｎｍ，キャリア濃度５×１０１７ｃｍ−３であり、Ｍｇドープの下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａは、膜厚１５０ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８以上２×１０１８ｃｍ−３以下であり、Ｍｇドープの上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、膜厚３０００ｎｍ，キャリア濃度２×１０１８以上４×１０１８ｃｍ−３以下である。
【００３８】
このようにして作製されたエピタキシャルウェハ１０の表面状態は、ウェハ面内で略均一に平坦であった。サーフスキャン測定器によりヘイズレベルを測定すると、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であった。つまり、このウェハの表面状態は良好であった。
また、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さを１５０ｎｍ以上、例えば５５０ｎｍに形成した場合でも、ウェハの表面状態が同様に良好であった。
上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの厚さは、好ましくは２０００ｎｍ以上とするのがよい。例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル層を膜厚１０μｍ形成したが、このときのエピタキシャルウェハの表面、すなわち上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの表面状態は良好であった。
【００３９】
続いて、上述したエピタキシャルウェハ１０の上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６の表面に粗面化処理を行い、ｎ型基板１の裏面にｎ側電極を形成し、ｐ型ＧａＰ電流分散層６上にｐ側電極を形成し、チップ作製プロセス等により、ＬＥＤチップを作製した。
作製された複数のＬＥＤチップそれぞれに２０ｍＡの電流を流して発光させて、それぞれの輝度を測定した。輝度の最小値／最大値（輝度の最小値と最大値の比）は、０．９３（９３％）であった。このＬＥＤチップの順方向電圧Ｖｆは、１．８８Ｖであった。
【００４０】
なお、本実施例で用いたＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１（エピタキシャルウェハ１０）の径は３インチであるが、係る径を３インチ以上、例えば４インチ〜６インチとした場合であっても同様の効果が得られる。
【００４１】
（比較例１〜比較例３）
図２は、比較例１から比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の断面構造を
示す図である。図２に示すように、比較例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハでは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５上に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａ及び上部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ｂからなるｐ型ＧａＰ電流分散層２６が形成されており、それ以外の構成は上記実施例と同様である。
【００４２】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａを形成する際に、表１に示すように、比較例１では成長初期の成長速度を０．３ｎｍ／ｓｅｃに設定し、比較例２では成長初期の成長速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃに設定した。これ以外は、実施例と同じ条件で比較例１、比較例２に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０を作製した。
【００４３】
比較例３では、表１に示すように、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層２６ａの成長初期の成長速度を実施例と同じ０．５ｎｍ／ｓｅｃとし，成長終期の成長速度を３．５ｎｍ／ｓｅｃとして成長速度を傾斜的に増加させつつ、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａを成長させた。昇温完了後、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ｂの成長速度を３．５ｎｍ／ｓｅｃとした。これ以外は、実施例と同じ条件で、比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０を作製した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
比較例１に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面２６ｃは、ウェハ面内で略均一に平坦であった。ヘイズレベルは７２００ｐｐｍであった。このエピタキシャルウェハの表面状態は、良好であった。
このエピタキシャルウェハ２０から作製された複数のＬＥＤチップにおいて、輝度の最小値／最大値は０．９５（９５％）であった。このＬＥＤチップの順方向電圧Ｖｆは、１．９５Ｖであった。つまり、比較例１では実施例（Ｖｆ＝１．８８Ｖ）と比べて順方向電圧Ｖｆが高い値を示した。
【００４６】
比較例２に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面は、面内全体で白濁していた。顕微鏡で観察すると、ウェハ表面は凹凸状となっていた。つまり、このエピタキシャルウェハ２０には、多くの結晶欠陥が生じていた。
このエピタキシャルウェハ２０から作製された複数のＬＥＤチップにおいて、輝度の最小値／最大値は０．８０（８０％）であった。また、ＬＥＤチップの順方向電圧（Ｖｆ）は、１．９Ｖであった。
【００４７】
比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面は、面内全体で白濁していた。顕微鏡で観察すると、ウェハ表面は凹凸状となっていた。つまり、このエピタキシャルウェハ２０には、多くの結晶欠陥が生じていた。このエピタキシャルウェハ２０にはあまりに多くの結晶欠陥が生じているため、チップ作製プロセスを行える状態ではなかった。
【符号の説明】
【００４８】
１ ｎ型基板（ｎ型ＧａＡｓ導電性基板）
２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４ アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層（発光層）
５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６ ｐ型ＧａＰ電流分散層
６ａ 下部ｐ型ＧａＰ電流分散層
６ｂ 上部ｐ型ＧａＰ電流分散層
７ 発光部
１０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法に関し、更に詳しくは、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｐ型クラッド層上にｐ型ＧａＰ電流分散層を有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関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード用エピタキシャルウェハの作製には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法が多く用いられている（例えば、特許文献１参
照）。
【０００３】
図３は、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）用エピタキシャルウェハを示す断面図である。
図３に示された従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハ３０は、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５、ｐ型ＧａＰ電流分散層３６を、順に積層した構造を有する。ＧａＰ電流分散層３６の表面（主表面）３６ｃは、外部へ光を取り出すための光取出面となる。
【０００４】
ＭＯＶＰＥ法による上記ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ３０の製造方法を説明する。
先ず、ヒータにより６５０℃に加熱された成長炉内の基板３１上に、キャリアガス、例えば水素と共に、必要とするIII族原料、例えばＴＭＧ（トリメチルガリウム），ＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム），ＴＭＩ（トリメチルインジウム）と、Ｖ族原料、例えばＰＨ３（ホスフィン）と、ドーパント原料ガスとを供給する。基板３１上には、それら原料ガスの熱分解反応により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５がエピタキシャル成長する。
続いて、基板３１を、例えば７１０℃まで昇温する。基板３１が７１０℃になった時点でその温度を保ったまま、III族原料ガス，Ｖ族ガス，ドーパント原料ガスを供給して、
ｐ型ＧａＰ電流分散層３６を成長させる。ＧａＰ電流分散層３６の成長温度を、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の成長温度より高く設定するのは、ＧａＰ電流分散層３６の成長初期の欠陥を抑制するためである（例えば、特許文献２参照）。
このように作製されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ３０の基板３１の裏面側にｎ側電極を形成し、ＧａＰ電流分散層３６上にｐ側電極等を形成し、ダイシングにより個々の素子ごとに分離等することで、ＬＥＤのチップ（ベアチップ）が作製される。このプロセスの中で、光の取出効率を高めるために、ＧａＰ電流分散層３６の表面（主表面）３６ｃを粗面化する粗面化処理が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４７７６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５を形成した後、ＧａＰ電流分散層３６を成長させるまでの昇温過程で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面に荒れ（結晶欠陥など）が生じてい
た。
【０００７】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面に荒れが生じると、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の表面状態を引き継いで成長したｐ型ＧａＰ電流分散層３６の表面にも、荒れが生じることになる（このことは、エピタキシャルウェハの表面の曇り度合い（ヘイズレベル）が、面内で不均一な分布を持つことにもなる）。このように表面３６ｃが荒れたｐ型ＧａＰ電流分散層３６に粗面化処理を施すと、ウェハ面内で粗面の凹凸にムラができ、ウェハ面内で輝度分布のムラが生じる原因となっていた。
【０００８】
また、上記昇温過程では、エピタキシャルウェハの周辺部（外周部など）のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５に、処理炉内に残留していたｎ型ドーパントが混入し、エピタキシャルウェハの周辺部の順方向電圧（Ｖｆ）が高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、ウェハ面内の輝度分布のムラを低減することができ、しかも順方向電圧の上昇を抑制することが可能な発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、加熱されたｎ型基板上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原
料ガス、キャリアガス、及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を有する発光部と、ｐ型ＧａＰ電流分散層と、を成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ｐ型クラッド層の成長後に、成長温度を、前記ｐ型クラッド層の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中の前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら成長させた、厚さが１５０ｎｍ以上である前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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である。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記ｐ型ＧａＰ電流分散層の表面は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハ面内において、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であ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である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウェハ面内の輝度分布のムラを低減することができ、しかも順方向電圧の上昇を抑制することが可能な発光ダイオード用エピタキシャルウェハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態及び一実施例に係る発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【図２】比較例に係る発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【図３】従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０の断面構造を示す図である。本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、ＭＯＶＰＥ法により作製される。
【００１８】
本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、図１に示すように、ｎ型基板１（ｎ型導電性基板）上に、少なくとも、ＡｌＧａＩｎＰ系材料（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１））からなるｎ型クラッド層３，活性層４，ｐ型クラッド層５を有する発光部７と、ｐ型ＧａＰ電流分散層６と、が積層形成されている。発光部７は、ｎ型クラッド層３とｐ型クラッド層５との間に活性層４を備えるダブルヘテロ構造である。本実施形態のＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０では、ｎ型基板１とｎ型クラッド層３との間に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２が形成されている。なお、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を設けずに、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３を直接ｎ型基板（ｎ型導電性基板）１上に形成してもよい。
【００１９】
ｐ型ＧａＰ電流分散層６は、図１に示すように、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａと、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂと、を有する。
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａは、ｐ型クラッド層５の成長後に、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、即ち成長速度を次第に増加させて成長させた層である。
上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ち（即ち成長速度を一定に保ち）ながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に成長させた層である。
【００２０】
以下、本実施形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０の製造方法を説明する。
【００２１】
先ず、ＭＯＶＰＥ装置の成長炉内にｎ型基板（ｎ型導電性基板）１を設置する。ｎ型導電性基板１としては、例えばｎ型ＧａＡｓ基板が用いられる。
【００２２】
（発光部７の形成）
ヒータにより所定の温度（本実施形態では約６５０℃）に加熱されたｎ型基板１上に、必要となる、III族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス（水素ガス）、及びドーパン
ト原料ガスを供給して、ｎ型基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層４と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５とを順次エピタキシャル成長させる。
ｐ型ドーパントとしては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃなどを挙げることができる。また、ｎ型ドーパントとしては、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｔｅなどを挙げることができる。
【００２３】
（ｐ型ＧａＰ電流分散層６の形成）
続いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５上にｐ型ＧａＰ電流分散層６をエピタキシャ
ル成長させる。ｐ型ＧａＰ電流分散層６には、例えばＭｇがｐ型不純物としてドープされる。
以下、ｐ型ＧａＰ電流分散層６の下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ及び上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂを形成する工程を説明する。
【００２４】
（下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの形成）
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長終了後に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長温度（本実施形態では６５０℃）より高温（本実施形態では７１０℃）に基板温度を昇温する。本実施形態では、従来のように昇温工程の後にＧａＰ層を成長させるのではなく、所定温度（本実施形態では７１０℃）に昇温するまでの昇温過程において、Ｇａ原料ガス（例えばＴＭＧ）及びＰ原料ガス（例えばＰＨ３）を含む供給ガス中のＧａ原料ガスの供給量を次第に増加させ、即ち成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長する。この下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長時には、供給ガス中のＰ原料ガスの供給量は略一定とし、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加（例えば一定の割合で供給量を増加）させる。
本実施形態では、従来のように昇温工程を待つことなく、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長終了後の昇温過程において、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させ、即ち成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長している。このため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の表面の荒れを抑制することができる。
【００２５】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長を、低温（例えば、６５０℃に近い温度）で、且つ高速（例えば、０．７ｎｍ／ｓｅｃを超える速度）で行うと、ＡｌＧａＩｎＰ系のｐ型クラッド層とｐ型ＧａＰ電流分散層との間にある大きな格子不整合により、ＧａＰ電流分散層に多数の格子欠陥が発生する。
これを回避するために、本実施形態では、ｐ型クラッド層５の成長後に、成長温度を、ｐ型クラッド層５の成長温度乃至これに近い温度から次第に上昇させつつ、Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させることによって成長速度を低速（例えば、０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下）から次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させている。これにより、表面状態の良好な下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを形成でき、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの白濁や表面の凹凸を低減することができる。
【００２６】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長は、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長することが好ましい。
上記条件で下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させるのは、次の理由からである。
【００２７】
下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度が０．７ｎｍ／ｓｅｃよりも大きくなってくると、ＧａＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層との格子不整合の緩和がなされず、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハに白濁の発生，表面に不均一な凹凸の発生などの不具合が生じてしまうが、成長初期の成長速度が０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下であると、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５と下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａとの格子不整合が緩和され、上記不具合の発生を抑制することができる。つまり、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの表面状態は良好となる。
【００２８】
一方、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度が０．４ｎｍ／ｓｅｃより小さいと、昇温初期の段階で成長する下部ＧａＰ電流分散層６ａの膜厚が薄いため、成長炉内に残留したｎ型ドーパントがｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５に混入し、順方向電圧Ｖｆが上昇してしまうので、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長初期の成長速度は０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上とするのがよい。
【００２９】
また、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期の成長速度が３．０ｎｍ／ｓｅｃより大きいと、ＧａＰ層の横方向への成長が阻害されて、多くの結晶欠陥が発生し、この下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に形成される上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの表面状態が悪化して白濁してしまう。したがって、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下とするのがよい。
【００３０】
更に、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期の成長速度は、１．７ｎｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは２．１ｎｍ／ｓｅｃ以上、より好ましくは２．５ｎｍ／ｓｅｃ以上とする。
【００３１】
また、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さは、１５０ｎｍ以上であることが好ましい。本実施形態では、基板の温度を６５０℃から７１０℃に昇温させているが、この昇温に要する時間は、約１２０秒であり、好ましい成長速度の単位時間当りの増加割合は、０．０１５ｎｍ／ｓｅｃ程度である。このため、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さが１５０ｎｍより薄い場合には、所望の終期の成長温度まで昇温する前に、終期の成長速度に達してしまう場合があるからである。
【００３２】
（上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの形成）
続いて、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長後に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、即ち成長温度及び成長速度を保ちながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂを成長する。上部ＧａＰ電流分散層６ｂは、電流を分散性を持たせるために、ある程度、厚く形成する。本実施形態に係る上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの膜厚は、約３０００ｎｍである。
この上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、良好な表面状態の下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの成長終期における成長温度及び成長速度を保って成長させているので、結晶性が良く表面状態は良好となる。
【００３３】
（粗面化処理及びチップ化処理）
続いて、ＧａＰ電流分散層６の表面６ｃに粗面化処理を施すことにより、光の取出効率を向上させる。粗面化処理としては、例えば湿式エッチングなどを挙げることができる。ｐ型ＧａＰ電流分散層６の表面６ｃが荒れていないので、粗面化処理後のウェハ面内の粗面ムラがなく、ウェハ面内におけるＬＥＤチップの輝度分布ムラを抑制することができる。
続いて、ｎ型基板１の裏面側とＧａＰ電流分散層６上にそれぞれｎ側電極、ｐ側電極を形成し、チップ作製プロセス等により、ＬＥＤ（ベアチップ）を作製する。
【実施例】
【００３４】
（実施例）
次に、本発明に係る一実施例を説明する。
本実施例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０は、図１に示されたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ１０と同様な構成である。本実施例では、ＭＯＶＰＥ法によりＬＥＤ用エピタキシャルウェハを製造した。
【００３５】
先ず、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板（ｎ型基板）１を、ヒータによって６５０°に加熱しながら、キャリアガスとして水素を用いて、III族原料のＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム），ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム），ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、Ｖ族原料のＰＨ３（ホスフィン）、ドーパント原料のＨ２Ｓｅ（セレン化水素）、Ｃｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を、必要に応じて供給して、Ｓｉドープのｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上に、Ｓｅドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｅドープのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ活性層４、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５を順に形成した。
【００３６】
続いて、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の成長後、表１に示すように、基板温度を６５０℃から７１０℃に昇温した。この昇温過程で、Ｇａ原料ガス（ＴＭＧ）の供給量を次第に増加させて、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させる。詳細には下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの初期の成長速度を０．５ｎｍ／ｓｅｃ，成長終期の成長速度を２．１ｎｍ／ｓｅｃとして、成長速度を次第に増加させて（例えば、成長速度の単位時間当りの増加量を略一定量に設定）、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層６ａを成長させた。この際、Ｐ原料ガス（ＰＨ３）の供給量は略一定とした。
昇温完了後、基板温度７１０℃とＧａ原料ガスの供給量とを略一定に保ち、即ち成長速度を２．１ｎｍ／ｓｅｃに保ちながら、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６を下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａ上に形成した。
【００３７】
上記実施例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法により作製された各エピタキシャル層のキャリア濃度，膜厚等は以下の通りである。
ＳｅドープのＧａＡｓバッファ層２は、膜厚２００ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３であり、Ｓｅドープのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３は、膜厚４００ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３であり、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４は膜厚５００ｎｍであり、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５は、膜厚５００ｎｍ，キャリア濃度５×１０１７ｃｍ−３であり、Ｍｇドープの下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａは、膜厚１５０ｎｍ，キャリア濃度１×１０１８以上２×１０１８ｃｍ−３以下であり、Ｍｇドープの上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂは、膜厚３０００ｎｍ，キャリア濃度２×１０１８以上４×１０１８ｃｍ−３以下である。
【００３８】
このようにして作製されたエピタキシャルウェハ１０の表面状態は、ウェハ面内で略均一に平坦であった。サーフスキャン測定器によりヘイズレベルを測定すると、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であった。つまり、このウェハの表面状態は良好であった。
また、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ａの厚さを１５０ｎｍ以上、例えば５５０ｎｍに形成した場合でも、ウェハの表面状態が同様に良好であった。
上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの厚さは、好ましくは２０００ｎｍ以上とするのがよい。例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル層を膜厚１０μｍ形成したが、このときのエピタキシャルウェハの表面、すなわち上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６ｂの表面状態は良好であった。
【００３９】
続いて、上述したエピタキシャルウェハ１０の上部ｐ型ＧａＰ電流分散層６の表面に粗面化処理を行い、ｎ型基板１の裏面にｎ側電極を形成し、ｐ型ＧａＰ電流分散層６上にｐ側電極を形成し、チップ作製プロセス等により、ＬＥＤチップを作製した。
作製された複数のＬＥＤチップそれぞれに２０ｍＡの電流を流して発光させて、それぞれの輝度を測定した。輝度の最小値／最大値（輝度の最小値と最大値の比）は、０．９３（９３％）であった。このＬＥＤチップの順方向電圧Ｖｆは、１．８８Ｖであった。
【００４０】
なお、本実施例で用いたＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１（エピタキシャルウェハ１０）の径は３インチであるが、係る径を３インチ以上、例えば４インチ〜６インチとした場合であっても同様の効果が得られる。
【００４１】
（比較例１〜比較例３）
図２は、比較例１から比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の断面構造を
示す図である。図２に示すように、比較例に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハでは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５上に、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａ及び上部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ｂからなるｐ型ＧａＰ電流分散層２６が形成されており、それ以外の構成は上記実施例と同様である。
【００４２】
下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａを形成する際に、表１に示すように、比較例１では成長初期の成長速度を０．３ｎｍ／ｓｅｃに設定し、比較例２では成長初期の成長速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃに設定した。これ以外は、実施例と同じ条件で比較例１、比較例２に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０を作製した。
【００４３】
比較例３では、表１に示すように、下部ｎ型ＧａＰ電流分散層２６ａの成長初期の成長速度を実施例と同じ０．５ｎｍ／ｓｅｃとし，成長終期の成長速度を３．５ｎｍ／ｓｅｃとして成長速度を傾斜的に増加させつつ、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ａを成長させた。昇温完了後、上部ｐ型ＧａＰ電流分散層２６ｂの成長速度を３．５ｎｍ／ｓｅｃとした。これ以外は、実施例と同じ条件で、比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０を作製した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
比較例１に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面２６ｃは、ウェハ面内で略均一に平坦であった。ヘイズレベルは７２００ｐｐｍであった。このエピタキシャルウェハの表面状態は、良好であった。
このエピタキシャルウェハ２０から作製された複数のＬＥＤチップにおいて、輝度の最小値／最大値は０．９５（９５％）であった。このＬＥＤチップの順方向電圧Ｖｆは、１．９５Ｖであった。つまり、比較例１では実施例（Ｖｆ＝１．８８Ｖ）と比べて順方向電圧Ｖｆが高い値を示した。
【００４６】
比較例２に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面は、面内全体で白濁していた。顕微鏡で観察すると、ウェハ表面は凹凸状となっていた。つまり、このエピタキシャルウェハ２０には、多くの結晶欠陥が生じていた。
このエピタキシャルウェハ２０から作製された複数のＬＥＤチップにおいて、輝度の最小値／最大値は０．８０（８０％）であった。また、ＬＥＤチップの順方向電圧（Ｖｆ）は、１．９Ｖであった。
【００４７】
比較例３に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハ２０の表面は、面内全体で白濁していた。顕微鏡で観察すると、ウェハ表面は凹凸状となっていた。つまり、このエピタキシャルウェハ２０には、多くの結晶欠陥が生じていた。このエピタキシャルウェハ２０にはあまりに多くの結晶欠陥が生じているため、チップ作製プロセスを行える状態ではなかった。
【符号の説明】
【００４８】
１ ｎ型基板（ｎ型ＧａＡｓ導電性基板）
２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４ アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層（発光層）
５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６ ｐ型ＧａＰ電流分散層
６ａ 下部ｐ型ＧａＰ電流分散層
６ｂ 上部ｐ型ＧａＰ電流分散層
７ 発光部
１０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたｎ型基板上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス、
及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を有する発光部と、ｐ型ＧａＰ電流分散層と、を成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記ｐ型クラッド層の成長後に、成長温度を、前記ｐ型クラッド層の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中の前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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２】
前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長することを特徴とする請求項１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３】
前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら成長させた、厚さが１５０ｎｍ以上である前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長することを特徴とする請求項１又は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】
前記ｐ型ＧａＰ電流分散層の表面は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハ面内において、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか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１】
加熱されたｎ型基板上に、必要とするIII族原料ガス、Ｖ族原料ガス、キャリアガス、
及びドーパント原料ガスを供給して、前記ｎ型基板上に、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を有する発光部と、ｐ型ＧａＰ電流分散層と、を成長させる発光ダイオード用エピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記ｐ型クラッド層の成長後に、成長温度を、前記ｐ型クラッド層の成長温度より昇温しつつ、Ｇａ原料ガス及びＰ原料ガスを含む供給ガス中の前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら、下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長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２】
前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長後に、該下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の成長の終期における成長温度及びＧａ原料ガスの供給量を保ちながら、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層上に上部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長することを特徴とする請求項１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３】
前記Ｇａ原料ガスの供給量を次第に増加させながら成長させた、厚さが１５０ｎｍ以上である前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の初期の成長速度を、０．４ｎｍ／ｓｅｃ以上０．７ｎｍ／ｓｅｃ以下とし、前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層の終期の成長速度を３．０ｎｍ／ｓｅｃ以下として、成長速度を次第に増加させながら前記下部ｐ型ＧａＰ電流分散層を成長することを特徴とする請求項１又は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】
前記ｐ型ＧａＰ電流分散層の表面は、発光ダイオード用エピタキシャルウェハ面内において、ヘイズレベルが３５００ｐｐｍ以上７２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２７８２６２（Ｐ２０１０−２７８２６２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２９６５８（Ｐ２００９−１２９６５８）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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