AlxGa(1-x)As衬底、红外LED用外延晶片、红外LED、制造AlxGa(1-x)As衬底的方法、制造红外LED用外延晶片的方法以及制造红外LED的方法技术

技术编号:5068338 阅读:203 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了AlxGa(1-x)As(0≤x≤1)衬底、红外LED用外延晶片、红外LED、制造AlxGa(1-x)As衬底的方法、制造红外LED用外延晶片的方法以及制造红外LED的方法,所述AlxGa(1-x)As衬底能保持高水平的透射性能,并能通过该衬底制造具有优异的光输出特性的半导体器件。具体地,本发明专利技术涉及具有AlxGa(1-x)As层(11)的AlxGa(1-x)As衬底(10a),所述AlxGa(1-x)As层(11)具有主面11a和在所述主面(11a)相反侧的背面(11b),并且本发明专利技术的AlxGa(1-x)As衬底(10a)的特征在于,在所述AlxGa(1-x)As层(11)中,所述背面(11b)中Al的组成比x大于在所述主面(11a)中Al的组成比x。另外,所述AlxGa(1-x)As衬底(10a)还包含与所述AlxGa(1-x)As层(11)的所述背面(11b)接触的GaAs衬底(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及AlxGaa_x)As衬底、红外LED用外延晶片、红外LED、制造AlxGaa_x)As衬 底的方法、制造红外LED用外延晶片的方法以及制造红外LED的方法。
技术介绍
利用化合物半导体AlxGa(1_x)AS (0 ^ χ ^ 1)(下文中也被称作“AlGaAs” (砷化铝 镓)的LED(发光二极管)被广泛用作红外光源。在诸如光通讯和无线传输的这些应用中 使用红外LED作为红外光源,并且在这些应用中,正在发生的传输数据量的不断增大以及 在更长范围的传输距离内进行传输要求提高红外LED的输出功率。在日本特开2002-335008号公报(专利文献1)中公开了制造这种红外LED的方 法的例子。在该专利文献1中提出了下列工艺步骤的实施。具体来说,首先通过液相外延 法(LPE法)在GaAs (砷化镓)衬底上形成AlxGa(1_x)As支撑衬底。在那时,Al (铝)在所述 AlxGa(1_x)AS支撑衬底中的组成比基本均勻。随后,通过有机金属气相外延法(0MVPE法)或 分子束外延法(MBE法)形成外延层。引用列表专利文献专利文献1 日本特开2002-335008号公报
技术实现思路
技术问题在上述专利文献1中,Al在所述AlxGa(1_x)AS支撑衬底中的组成比大致均勻。作 为专注研究工作的结果,本专利技术人发现问题在于,在Al的组成比高的情况下,使用这种 AlxGa(1_x)As支撑衬底制造的红外LED的性能发生劣化。作为专注研究工作的另一结果,本 专利技术人还发现问题在于,在Al的组成比低的情况下,所述AlxGaa_x)As支撑衬底的透射性能 差。其中,本专利技术的目的是能够获得AlxGa(1_x)AS衬底、红外LED用外延晶片、红外LED、 制造AlxGaa_x)As衬底的方法、制造红外LED用外延晶片的方法以及制造红外LED的方法,借 以保持高水平的透射性能,由此在半导体器件的制造中,所述器件证明具有优异的特性。解决问题的手段作为特别专心的研究工作的结果,本专利技术人不仅发现当Al的组成比高时,使用所 述AlxGa(1_x)AS支撑衬底制造的红外LED的性能变差,而且还发现了造成这种问题的原因。 即,铝具有易于氧化的倾向,因此易于在所述AlxGaa_x)As衬底的表面上形成氧化物层。由于 所述氧化物层会损伤在所述AlxGaa_x)As衬底上生长的外延层,所以证明其为造成问题的因 素,因为经由其将缺陷引入到所述外延层中。将缺陷引入外延层中的问题在于,它们对包含所述外延层的红外LED的性能是有害的。同时,本专利技术人通过研究工作还发现,Al在衬底中的组成比越低,AlxGa(1_x)AS衬底 的透射性能越差。在本文中,本专利技术的AlxGa(1_x)AS衬底为具有AlxGa(1_x)AS层(0彡χ彡1)的AlxGa(1_x) As衬底,所述AlxGa(1_x)AS层具有主面和在所述主面相反侧的背面,且本专利技术AlxGa(1_x)As衬 底的特征在于,在所述AlxGaa_x)As层中,在背面中Al的组成比χ大于在主面中Al的组成比X O在上述AlxGa(1_x)AS衬底中,AlxGa(1_x)As层优选含有多个层,且所述多个层的各个 层中Al的组成比χ沿着自所述层的背面侧的平面至其主面侧的平面的方向单调下降。在前述AlxGa(1_x)AS衬底中,设在AlxGaa_x)As层的厚度方向的两个不同点的Al的 组成比χ之差为Δ Al,并设所述两点之间的厚度差(μπι)为At,则优选AAl/At大于0/ μ m0在上述AlxGa(1_x)As 衬底中,优选 Δ Al/Δ t 不大于 6 X 1(Γ2/μ m。在上述AlxGa(1_x)AS衬底中,优选AlxGaa_x)As层的背面中Al的组成比不小于0. 12。对于上述AlxGaa_x)As衬底,优选还包括与所述AlxGa(1_x)As层的所述背面接触的 GaAs衬底。本专利技术的红外LED用外延晶片包含上述说明中任一项所述的AlxGaa_x)As衬底和 在所述AlxGaa_x)As层的所述主面上形成的且包含有源层的外延层。在上述红外LED外延晶片中,优选地,在所述外延层的与所述AlxGaa_x)As层接触 的平面中Al的组成比χ大于在所述AlxGa(1_x)AS层的与所述外延层接触的平面中Al的组成 比X。在前述红外LED用外延晶片中,优选地,所述外延层还包含具有与AlxGaa_x)As层 接触的平面的缓冲层,且所述缓冲层中Al的组成比χ小于所述有源层中Al的组成比χ。在上述红外LED外延晶片中,优选地,所述外延层还包含具有与AlxGaa_x)As层接 触的平面的缓冲层,且所述缓冲层中Al的组成比χ小于与所述外延层接触的AlxGa(1_x)AS层 的平面中Al的组成比X,且小于所述有源层中Al的组成比χ。在前述红外LED用外延晶片中,优选地,在所述AlxGa(1_x)AS层的所述主面中氧的 峰值浓度不大于5X 102°个原子/cm3。在前述红外LED用外延晶片中,优选地,在所述AlxGa(1_x)AS层的所述主面中氧的 面密度不大于2. 5 X IO15个原子/cm2。本专利技术的红外LED具有在前述说明中任一项所述的AlxGa(1_x)AS衬底;外延层;第 一电极;和第二电极。在所述AlxGaa_x)As层的所述主面上形成所述外延层,且所述外延层 包含有源层。在所述外延层的表面上形成第一电极。在所述AlxGa(1_x)AS层的背面上形成第 二电极。在具有GaAs衬底的形式的AlxGaa_x)As衬底中,在所述GaAs衬底的背面上形成所 述第二电极。本专利技术AlxGaa_x)As衬底的制造方法包括准备GaAs衬底的步骤;以及通过液 相外延法在所述GaAs衬底上生长具有主面和在所述主面相反侧的背面的AlxGa(1_x)AS层 (0 ^ χ ^ 1)的步骤。然后,在所述生长AlxGaa_x)As层的步骤中,所述方法的特征在于,将 所述AlxGaa_x)As层生长为在所述背面中Al的组成比χ大于在所述主面中Al的组成比χ。6关于上述AlxGaa_x)As衬底的制造方法,在所述生长AlxGa(1_x)As层的步骤中,优选 将AlxGa(1_x)AS层生长为含有多个层,其中Al的组成比χ沿着自所述AlxGa(1_x)As层的背面 侧的平面至其主面侧的平面的方向单调下降。在前述AlxGaa_x)As衬底制造方法中,设在AlxGaa_x)As层的厚度方向上的两个不同 点的Al的组成比χ之差为ΔΑ1,并设所述两点之间的厚度差(μπι)为At,则优选ΔΑ1/ At 大于 O/μ mo在上述AlxGa(1_x)As衬底制造方法中,优选Δ Al/ Δ t不大于6 X IO"2/ μ m。在上述AlxGaa_x)As衬底制造方法中,优选在所述AlxGa(1_x)AS层的所述背面中Al 的组成比不小于0. 12。关于上述AlxGa(1_x)AS衬底的制造方法,优选还包括除去所述GaAs衬底的步骤。本专利技术制造红外LED用外延晶片的方法包括通过在上述说明中任一项所述的制 造AlxGa(1_x)AS衬底的方法制造所述AlxGa(1_x)AS衬底的步骤;以及通过有机金属气相外延法 或分子束外延法的至少一种方法,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有Al↓[x]Ga↓[(1-x)]As层(0≤x≤1)的Al↓[x]Ga↓[(1-x)]As衬底,所述Al↓[x]Ga↓[(1-x)]As层具有主面和在所述主面相反侧的背面;所述Al↓[x]Ga↓[(1-x)]As衬底的特征在于,在所述Al↓[x]Ga↓[(1-x)]As层中,所述背面中Al的组成比x大于所述主面中Al的组成比x。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:田中聪宫原贤一北林弘之片山浩二森下知典森分达也
申请(专利权)人:住友电气工业株式会社
类型:发明
国别省市:JP[]

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