專利名稱：發(fā)光二極管用外延晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管用外延晶片(外延生長薄片；印itaxial wafer)，尤其是涉及高輸出發(fā)光二極管用外延晶片。本申請基于在2009年3月10日在日本申請的專利申請2009-056779號要求優(yōu)選權(quán)，將其內(nèi)容援引到本申請中。
背景技術(shù)：
近年來在研究利用人工光源的植物培育。尤其是采用使用單色性優(yōu)異、節(jié)能、長壽命、和能夠小型化的發(fā)光二極管(LED)的照明的栽培方法引人注目。另外，由目前的研究結(jié)果，作為適合于植物培育(光合作用)用的光源的發(fā)光波長之一，確認波長600 700nm區(qū)域的紅色光的效果。尤其是，對于光合作用來講波長660 670nm左右的光是反應效率高而有希望的光源。對于該波長，在過去的紅色發(fā)光二極管中，研究了由AKiaAs和hGaNP等構(gòu)成的發(fā)光層的使用(例如專利文獻1 4)。另一方面，已知具有由磷化鋁鎵銦(組成式(AlxGivx) γΙη^γΡ ；0彡X彡1，0 <γ^1)構(gòu)成的發(fā)光層的化合物半導體LED。該LED，具有Giia5Ina5P的組成的發(fā)光層的波長最長，由該發(fā)光層得到的峰波長為650nm左右。因此在比655nm長的波長的區(qū)域，化合物半導體LED難以實用化和高輝度化。具有由(AlxGa1^x)YIni_YP(0彡X彡1，0 < Y彡1)構(gòu)成的發(fā)光層的發(fā)光部，形成在砷化鎵(GaAs)單晶基板上。此時，上述發(fā)光部的組成以與GaAs單晶基板晶格常數(shù)匹配的方式選擇。另一方面，發(fā)光機理不同的激光元件，對具有應變的發(fā)光層進行了研究，但發(fā)光二極管，現(xiàn)狀是具有應變的發(fā)光層沒有實用化(例如，參照專利文獻5)。另外，進行了使用量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的發(fā)光部的研究。然而，通過量子阱結(jié)構(gòu)的使用得到的量子效應，由于使發(fā)光波長短波長化，因此存在不能夠適用于長波長化技術(shù)的問題(例如，參照專利文獻6)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻1 日本特開平9-37648號公報專利文獻2 日本特開2002-27831號公報專利文獻3 日本特開2004-221042號公報專利文獻4 日本特開2001-274454號公報專利文獻5 日本特開2000-151024號公報專利文獻6 日本國專利第3373561號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，為了作為植物培育用的照明的光源實用化，從節(jié)能和成本方面考慮，必須使用發(fā)光效率高的LED來削減使用電力和LED的使用數(shù)量。另外，確立LED的大量生產(chǎn)技術(shù)和降低成本也是重要的課題。
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尤其是，適用于植物培育用的照明的660nm波長帶的LED，以往的具有由AlGaAs構(gòu)成的發(fā)光層的LED，發(fā)光輸出功率不足，因此期望開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出功率化和/或高效率化的LED。另一方面，發(fā)光效率高的由(AlxGi^x) YIni_YP(0彡X彡1，0<Υ<1)構(gòu)成的發(fā)光層，650nm以上的長波長化時，LED用的應變發(fā)光層存在特有的技術(shù)課題，因此不能夠?qū)嵱没⒏咝驶?或大量生產(chǎn)化。尤其是，655nm以上的長波長化時，控制發(fā)光層的應變、發(fā)光波長均勻性良好的外延晶片的大量生產(chǎn)技術(shù)存在課題。本發(fā)明是鑒于上述狀況而完成的，其目的在于提供能夠大量生產(chǎn)發(fā)光波長655nm 以上的高輸出功率和/或高效率的LED的外延晶片。S卩，本發(fā)明涉及以下的發(fā)明。(1) 一種發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，具有GaAs基板、設(shè)置在上述GaAs基板上的pn結(jié)型的發(fā)光部和設(shè)置在上述發(fā)光部上的應變調(diào)整層，上述發(fā)光部具有組成式為 (ΑΙχΟε ΗΚ ινγΡ)其中，X和Y是分別滿足0彡X彡0. 1和0. 39彡Y彡0. 45的數(shù)值)的應變發(fā)光層，上述應變調(diào)整層對于發(fā)光波長透明并且具有比上述GaAs基板的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。(2)根據(jù)前項1所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變發(fā)光層的組成式為GaIIvyP (其中，Y是滿足0. 39彡Y彡0. 45的數(shù)值)。(3)根據(jù)前項1或2所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變發(fā)光層的厚度是8 30nm的范圍。(4)根據(jù)前項1 3的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變調(diào)整層的組成式為(AlxGi^x) γΙι^γΡ (其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0. 6彡Y彡1 的數(shù)值)。(5)根據(jù)前項1 3的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變調(diào)整層的組成式為Α ρε^/ ^γΡ^其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0.6彡Y彡1 的數(shù)值)。(6)根據(jù)前項1 3的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變調(diào)整層的材質(zhì)是GaP。(7)根據(jù)前項1 6的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變調(diào)整層的厚度是0. 5 20 μ m的范圍。(8)根據(jù)前項1 7的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述發(fā)光部具有上述應變發(fā)光層與勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，包含8 40層的應變發(fā)光層。(9)根據(jù)前項1 8的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于， 上述勢壘層的組成式為(AlxGi^x)YIrvYP(其中，X和Y是分別滿足0. 3彡X彡0. 7和 0. 49 ^ Y ^ 0. 52 的數(shù)值)。(10)根據(jù)前項1 9的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于， 在上述發(fā)光部的上面和下面的一方或兩方具有覆蓋層，上述覆蓋層的組成式為(AlxGa1J γΙηι_γρ (其中，X和Y是分別滿足0. 5彡X彡1和0. 48彡Y彡0. 52的數(shù)值)。(11)根據(jù)前項1 10的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述GaAs基板的面取向的范圍是從(100)方向向(0-1-1)方向偏離15° 士5°。
(12)根據(jù)前項1 11的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述GaAs基板的直徑是75mm以上。(1 根據(jù)前項12所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，翹曲量是200μπι以下。(14)根據(jù)前項1 13的任何一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，是用于促進植物培育的光合作用的發(fā)光二極管用外延晶片，上述應變發(fā)光層的峰發(fā)光波長是 655 675nm的范圍。(15)根據(jù)前項14所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，上述應變發(fā)光層的在發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強度，低于在上述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強度的10%。本發(fā)明的發(fā)光二極管用外延晶片，在GaAs基板上設(shè)置具有組成式為(AlxGa1J YIiVYP (其中，X和Y是分別滿足0彡X彡0. 1和0. 39彡Y彡0. 45的數(shù)值)的應變發(fā)光層的發(fā)光部。通過應變發(fā)光層的材質(zhì)采用Alfe^nP，能夠提高應變發(fā)光層的發(fā)光效率。另外， 通過將應變發(fā)光層的組成規(guī)定在上述范圍，能夠使來自應變發(fā)光層的發(fā)光波長為655nm以上。另外，本發(fā)明的發(fā)光二極管用外延晶片，在發(fā)光部上設(shè)置有應變調(diào)整層。該應變調(diào)整層對于發(fā)光波長透明，因此在使用該外延晶片制作LED時，不會吸收來自發(fā)光部的發(fā)光。 此外，該應變調(diào)整層具有比GaAs基板的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，因此能夠減少該外延晶片整體的翹曲的發(fā)生。由此，能夠抑制應變發(fā)光層發(fā)生缺陷。因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管用外延晶片，能夠提供能夠大量生產(chǎn)發(fā)光波長 655nm以上的高輸出功率和/或高效率的LED。另外，使用本發(fā)明外延晶片制作發(fā)光二極管時，與以往的采用GaAs系的發(fā)光層的發(fā)光二極管(LED)比較，能夠提供具有3倍以上的發(fā)光效率的高輸出功率發(fā)光二極管。


圖1是表示作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的剖面模式圖。圖2是表示作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的發(fā)光部的剖面模式圖。圖3是表示作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管的俯視圖。圖4是作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管的沿著圖3中表示的A-A'線的剖面模式圖。圖5A是用于說明作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的翹曲量的測定方法的圖。圖5B是用于說明作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的翹曲量的測定方法的圖。圖6是用于說明構(gòu)成作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的各層的應變的狀況的圖。圖7是表示作為本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜的圖。
具體實施方式
以下，對作為使用本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片，與使用該外延晶片的發(fā)光二極管芯片一起利用附圖詳細地進行說明。本實施方式設(shè)為上下流過電流的一般的元件結(jié)構(gòu)。以下的說明中使用的附圖為了容易理解特征，為了方便起見有時放大表示成為特征的部分，各構(gòu)成要素的尺寸比率等不一定與實際相同。<發(fā)光二極管用外延晶片>圖1是用于說明作為使用本發(fā)明的一種實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片的結(jié)構(gòu)的剖面模式圖。如圖1所示，本實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片10(以下，稱為外延晶片10)至少具有GaAs基板1、設(shè)置在GaAs基板1上的pn結(jié)型的發(fā)光部2和設(shè)置在發(fā)光部 2上的應變調(diào)整層3而概略構(gòu)成。具體地，外延晶片10具有在GaAs基板1的表面上依次層疊有由GaAs構(gòu)成的緩沖層4、下部覆蓋層5、發(fā)光部2、上部覆蓋層6和應變調(diào)整層3的元件結(jié)構(gòu)。再者，本實施方式，有時將緩沖層4、下部覆蓋層5、發(fā)光部2、上部覆蓋層6和應變調(diào)整層3合并稱為外延生長層。該元件結(jié)構(gòu)，可以適當增加公知的功能層。例如，可以設(shè)置用于降低歐姆(Ohmic) 電極的接觸電阻的接觸層、用于使元件驅(qū)動電流在整個發(fā)光部平面性地擴散的電流擴散層、反之用于限制元件驅(qū)動電流流通的區(qū)域的電流阻止層和電流狹窄層等的公知的層結(jié)構(gòu)。另外，還可以在GaAs基板1的上方設(shè)置反射層(DBR層)等公知的層結(jié)構(gòu)。GaAs基板1可以使用采用公知的制法制作的市售品的單晶基板。GaAs基板1的進行外延生長的表面優(yōu)選為平滑。GaAs基板1的表面的面取向，從品質(zhì)穩(wěn)定性的方面考慮， 優(yōu)選為容易外延生長、大量生產(chǎn)的(100)面以及從(100)偏離成士20°以內(nèi)。進而，GaAs 基板1的面取向的范圍，更優(yōu)選為從(100)方向向(0-1-1)方向偏離15° 士5°。為了使外延生長層的結(jié)晶性良好，優(yōu)選GaAs基板1的位錯密度低。具體地，例如， 為10，000個cm_2以下，優(yōu)選為1，000個cm_2以下。GaAs基板1不論是N型還是P型均可。GaAs基板1的載流子濃度可以根據(jù)所希望的電導率和元件結(jié)構(gòu)適當選擇。例如，在GaAs基板1是摻雜硅的η型的場合，優(yōu)選載流子濃度是1 X IO17 5Χ IO18CnT3的范圍。與此相對，在GaAs基板1為摻雜了鋅的P型場合， 優(yōu)選載流子濃度是2 X IOw 5 X IO19CnT3的范圍。GaAs基板1的厚度根據(jù)基板的尺寸有適宜的范圍。GaAs基板1的厚度比適宜的范圍薄時，在外延晶片10的制造過程中存在開裂、收率降低的可能性。另一方面，GaAs基板 1的厚度比適宜的范圍厚時材料成本增加。因此，GaAs基板1的基板尺寸大的場合，例如， 直徑為75mm的場合，為了防止操作時的裂紋，優(yōu)選為250 500 μ m的厚度。同樣地，直徑為50mm的場合，優(yōu)選為200 400 μ m的厚度，直徑為IOOmm的場合，優(yōu)選為350 600 μ m 的厚度。再者，本實施方式從生產(chǎn)效率的觀點考慮，優(yōu)選GaAs基板1的直徑是75mm以上。這樣地，通過根據(jù)GaAs基板1的基板尺寸來增厚基板的厚度，能夠降低起因于后述的應變發(fā)光層7的外延晶片10的翹曲。由此，外延生長中的溫度分布變得均勻，因此能夠縮小外延晶片10面內(nèi)的波長分布。再者，GaAs基板1的形狀不特別限定于圓形，也可以是矩形等。發(fā)光部2，如圖1所示，下部覆蓋層5和上部覆蓋層6 —起構(gòu)成雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。另外，在使用外延晶片10制作發(fā)光二極管(LED)時為了控制發(fā)光波長，優(yōu)選發(fā)光部2構(gòu)成阱結(jié)構(gòu)。即，如圖2所示，優(yōu)選發(fā)光部2是在兩端具有應變發(fā)光層(也稱為阱層或well層)7的、應變發(fā)光層7與勢壘層(也稱為壘層)8的多層結(jié)構(gòu)發(fā)光部2的層厚優(yōu)選是0. 02 2 μ m的范圍。另外，發(fā)光部2的傳導類型沒有特別的限定，非摻雜、P型和η型的任何一種都可以選擇。為了提高發(fā)光效率，優(yōu)選為結(jié)晶性良好的非摻雜或低于3Χ IO17cnT3的載流子濃度。應變發(fā)光層7具有(AlxGai_x) YIrvYP (其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0 < Y彡1 的數(shù)值)的組成。上述X優(yōu)選為0. 1以下，更優(yōu)選為0。另外，上述Y優(yōu)選為0. 37 0. 46 的范圍，更優(yōu)選為0. 39 0. 45的范圍。應變發(fā)光層7的層厚優(yōu)選為8 30nm范圍。在此，應變發(fā)光層7是層厚低于約6nm 的薄膜的場合，由于阱結(jié)構(gòu)的量子效應，發(fā)光波長變短，不能夠得到希望的655nm以上的波長。因此，應變發(fā)光層7的層厚優(yōu)選是附帶考慮層厚的變動而不呈現(xiàn)量子效應的8nm以上。 另外，若考慮層厚的控制容易程度，優(yōu)選為IOnm以上。另一方面，應變發(fā)光層7的層厚超過 30nm時，應變量過大，因此容易發(fā)生結(jié)晶缺陷和/或表面的異常因而不優(yōu)選。勢壘層8具有(AlxGa1^x) YIrvYP (其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0 < Y彡1 的數(shù)值)的組成。上述X優(yōu)選0.3 0.7的范圍，更優(yōu)選0.4 0.6的范圍。另外，上述Y 優(yōu)選0. 48 0. 52的范圍，更優(yōu)選0. 49 0. 52的范圍，最優(yōu)選0. 49 0. 51的范圍。勢壘層8的層厚優(yōu)選比應變發(fā)光層7的層厚厚。由此，能夠提高應變發(fā)光層7的發(fā)光效率。另外，必須通過勢壘層8使發(fā)光效率最佳化并且緩和應變發(fā)光層7發(fā)生的應變。 因此，勢壘層8優(yōu)選至少為15nm以上的層厚，更優(yōu)選為20nm以上的層厚。另一方面，勢壘層8的層厚超過50nm時接近于發(fā)光波長的波長，出現(xiàn)光的干涉、布拉格反射等光學的影響。 因此，勢壘層8優(yōu)選為50nm以下的層厚，更優(yōu)選為40nm以下的層厚。如以上所述地應變發(fā)光層7的層厚薄、勢壘層8的層厚厚時，利用勢壘層8吸收應變發(fā)光層7的應變，并且應變發(fā)光層7難以發(fā)生結(jié)晶缺陷。在應變發(fā)光層7與勢壘層8的多層結(jié)構(gòu)中，交替地層疊應變發(fā)光層7和勢壘層8的成對的數(shù)沒有特別的限定，但優(yōu)選為8對以上、40對以下。S卩，優(yōu)選發(fā)光部2包含8 40層的應變發(fā)光層。在此，作為發(fā)光部2的發(fā)光效率較佳的范圍，應變發(fā)光層7為8層以上。另一方面，由于應變發(fā)光層7和勢壘層8載流子濃度低，因此若形成為很多的對，則正向電壓 (VF)增大。為此，優(yōu)選為40對以下，更優(yōu)選為30對以下。另外，應變發(fā)光層具有的應變，由于外延生長基板與發(fā)光部2的晶格常數(shù)不同，因此是發(fā)光部2中發(fā)生的應力(stress)。因此，當交替地層疊應變發(fā)光層7和勢壘層8的成對的數(shù)，即，發(fā)光部2中包含的應變發(fā)光層7 的層的數(shù)量超過上述范圍時，發(fā)光部2不耐應變，發(fā)生結(jié)晶缺陷，發(fā)生表面狀態(tài)的惡化和發(fā)光效率降低等的問題。在應變發(fā)光層7為如圖3和圖4那樣的上下流過電流的元件結(jié)構(gòu)(發(fā)光二極管 20)的場合，其峰發(fā)光波長優(yōu)選是655 675nm的范圍，更優(yōu)選是660 670nm的范圍。上述范圍的發(fā)光波長是適合于植物培育(光合作用)用的光源的發(fā)光波長之一，對于光合作用反應效率高因而優(yōu)選。另一方面，利用700nm以上的長波長區(qū)域的光時，引起抑制植物培育的反應，因此優(yōu)選長波長區(qū)域的光量少。所以，為了高效率地進行植物培育，最優(yōu)選對于光合作用反應最佳的655 675nm的波長區(qū)域的光較強，且不含有700nm以上的超波長區(qū)域的光的紅色光源。
另外，應變發(fā)光層7的在發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強度，優(yōu)選是低于上述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強度的10%。使用具有這樣的特性的應變發(fā)光層7的外延晶片10制作的發(fā)光二極管，能夠很適合作為用于促進植物培育的光合作用的照明使用。另外，應變發(fā)光層7的構(gòu)成，可以選擇組成、層厚和層數(shù)使得滿足上述特性。應變調(diào)整層3，如圖1所示，隔著上部覆蓋層6設(shè)置在發(fā)光部2上。另外，應變調(diào)整層3對于來自發(fā)光部2 (應變發(fā)光層7)的發(fā)光波長是透明的。進而，應變調(diào)整層3具有比上述GaAs基板1的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。作為應變調(diào)整層3，可以使用具有(AlxGai_x)YIni_YP(其中，X和Y是分別滿足 0彡X彡1和0. 6彡Y彡1的數(shù)值)的組成的材料。上述X也取決于外延晶片10的元件結(jié)構(gòu)，但由于Al濃度低的材料化學性穩(wěn)定，因此優(yōu)選為0. 5以下，更優(yōu)選為0。另外，上述Y的下限值優(yōu)選為0.6以上。在此，若將發(fā)光部2 (應變發(fā)光層7)具有的應變相同的場合進行比較，則上述Y的值小時應變調(diào)整層3的應變調(diào)整效果變小。因此，需要增厚應變調(diào)整層3 的層厚，應變調(diào)整層3成膜時的生長時間和成本上升，因此上述Y的值優(yōu)選為0. 6以上，更優(yōu)選為0.8以上。另外，作為應變調(diào)整層3，也可以很適合地使用對于發(fā)光波長透明、并具有 AlxGai_xASl_YPY (其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0. 6彡Y彡1的數(shù)值)的組成的III-V 族半導體材料。具有上述組成的應變調(diào)整層3，晶格常數(shù)根據(jù)Y的值而變化。上述Y的值大時晶格常數(shù)變小。另外，對于發(fā)光波長的透明度，與上述X和Y的雙方相關(guān)聯(lián)，因此只要選擇X和Y的值使得成為透明的材料即可。進而，作為應變調(diào)整層3，可以使用GaP。該GaP不需要調(diào)整組成并且應變調(diào)整效果大，因此從生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性的方面考慮最適合作為應變調(diào)整層3的材料。應變調(diào)整層3具有比作為外延生長基板的GaAs基板1的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)， 因此具有緩和應變發(fā)光層7包含的應變量的偏差的功能。因此，通過設(shè)置應變調(diào)整層3，具有發(fā)光波長等特性均勻化、防止裂紋等的結(jié)晶缺陷發(fā)生的效果。在此，應變調(diào)整層3的層厚優(yōu)選是0. 5 20 μ m的范圍，更優(yōu)選是3 15 μ m的范圍。若層厚小于0. 5 μ m，則不足以緩和應變光層7的應變量的偏差，層厚超過20 μ m 時，生長時間長且成本增大因而不優(yōu)選。另外，通過控制應變調(diào)整層3的組成，即使是使用薄的GaAs基板1的場合也能夠降低外延晶片10的翹曲，因此能夠制作面內(nèi)波長分布小的外延晶片10。另外，對于相同厚度的基板而言，GaAs基板1的尺寸越大則外延晶片10的翹曲越大。然而，通過控制應變調(diào)整層3的組成，例如，即使是使用直徑75mm以上的大口徑的GaAs基板1的場合，也能夠降低外延晶片10的翹曲。此外，例如，為了實現(xiàn)高輝度化進行功能性基板與外延晶片10的接合的元件結(jié)構(gòu)的場合，外延晶片10的翹曲大時產(chǎn)生裂紋等的問題，因此優(yōu)選減小外延晶片 10的翹曲。外延晶片10的翹曲量，例如，使用直徑75mm以上的GaAs基板1的場合，優(yōu)選為 200 μ m以下，更優(yōu)選為150 μ m以下。再者，基板尺寸越大則存在翹曲越大的傾向。例如， 基板尺寸為75mm的場合，根據(jù)應變調(diào)整層和應變發(fā)光層的組成以及基板的厚度而變動，但翹曲量為約50 150 μ m的范圍。另外，基板尺寸為IOOmm的場合，根據(jù)應變調(diào)整層和應變發(fā)光層的組成以及基板的厚度而變動，但翹曲量為約80 200 μ m的范圍。即，作為基板尺寸，優(yōu)選為75mm以上、IOOmm以下。
在此，對本實施方式中的外延晶片10的翹曲的測定方法一邊參照圖5A和圖5B — 邊進行說明。首先，如圖5A所示，將外延晶片10載置在平坦面上使得GaAs基板2為下側(cè)， 即外延生長層為上側(cè)。此時，外延晶片10 向上凸。然后，測定該外延晶片10的中央部分距離平坦面的高度A。接著，如圖5B所示，將外延晶片10載置在平坦面上使得GaAs基板2為上側(cè)，即外延生長層為下側(cè)。此時，外延晶片10向下凸。然后，測定該外延晶片10的中央部分與平坦面接觸的部分的高度(即，外延晶片10的厚度)B。最后，算出由高度A的值減去高度B的值得到的值(A-B的值)。該值定義為本實施方式中的外延晶片10的翹曲量。接著，一邊參照圖6 —邊對應變調(diào)整層3緩和應變的機理(應變調(diào)整層3、與GaAs 基板1和發(fā)光部2的晶格常數(shù)的關(guān)系)進行說明。如圖6所示，應變調(diào)整層3的晶格常數(shù)處于比成為基準的GaAs基板1的晶格常數(shù)小的側(cè)。該狀態(tài)設(shè)為_(負)應變。與此相對，發(fā)光部2中的應變發(fā)光層7的晶格常數(shù)處于比成為基準的GaAs基板1的晶格常數(shù)大的側(cè)。該狀態(tài)設(shè)為+(正)應變。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，起因于應變調(diào)整層3的負應變的存在，將發(fā)光波長長波長化，因此具有減小需導入到應變發(fā)光層7中的正應變的偏差的效果。如上所述，應變發(fā)光層7的發(fā)光波長由應變發(fā)光層7的層厚、組成和應變量決定。這樣，對應變發(fā)光層7的發(fā)光波長給予影響的要素多，因此存在由于各要素的偏差的協(xié)調(diào)效應因而波長的偏差容易變大的傾向。例如，優(yōu)選應變發(fā)光層7為層厚30nm以下的薄膜，但由于是薄的膜，因此難以均勻地控制層厚。而且，由于層厚與導入的應變量存在相關(guān)關(guān)系，因此由于應變發(fā)光層7的層厚產(chǎn)生偏差，使得所導入的應變量也發(fā)生偏差，結(jié)果應變發(fā)光層7的發(fā)光波長發(fā)生偏差。在此發(fā)現(xiàn)，通過在包含具有正應變的應變發(fā)光層7的發(fā)光部2上設(shè)置應變調(diào)整層3，該應變調(diào)整層3具有的負應變，將因應變發(fā)光層7的層厚的偏差而大大地向正側(cè)偏移的應變拉向負側(cè)， 從而應變發(fā)光層7的應變量的偏差變小。該應變調(diào)整層3的效果，即使是應變發(fā)光層7的應變量的偏差的原因取決于應變發(fā)光層7的組成的偏差的場合也是同樣的。然而，沒有應變調(diào)整層3的以往的發(fā)光二極管用外延晶片的結(jié)構(gòu)中，由于發(fā)光波長等的特性的偏差大，因此收率降低，并且不能夠滿足品質(zhì)要求且不能夠大量生產(chǎn)。與此相對，本實施方式的外延晶片10，為在發(fā)光部2上設(shè)置了應變調(diào)整層3的元件結(jié)構(gòu)?？烧J為該現(xiàn)象對于應變向正側(cè)大大偏移的發(fā)光層具有較大地調(diào)整應變的功能。由此，為了進行長波長化所必需的應變發(fā)光層7的應變量在晶片面內(nèi)和晶片間被均勻化，發(fā)光波長和輸出特性的偏差變小。并且，外延晶片10的表面狀態(tài)也得到改善。因此，例如，直徑75mm以上的大口徑晶片或外延生長的總面積為350cm2以上的多枚的同時生長成為可能，因此能夠格外地提高生產(chǎn)率。緩沖層4，如圖1所示設(shè)置在GaAs基板1上。緩沖層4具有緩和用于外延生長的基板的結(jié)晶缺陷或晶格應變的傳遞的功能。因此，如果選擇基板的品質(zhì)和/或外延生長條件則不一定需要緩沖層4。另外，緩沖層4的材質(zhì)，優(yōu)選為與用于外延生長的基板相同的材質(zhì)。因此，在本實施方式中，緩沖層 4優(yōu)選與GaAs基板1相同地使用GaAs。另外，為了減少缺陷的傳遞，緩沖層4也可以使用由與GaAs基板1不同的材質(zhì)構(gòu)成的多層膜。緩沖層4的厚度優(yōu)選為0. 1 μ m以上，更優(yōu)選為0. 2μ 以上。下部覆蓋層5和上部覆蓋層6如圖1所示分別設(shè)置在發(fā)光部2的下面和上面。具體地，下部覆蓋層5設(shè)置在發(fā)光部2的下面?zhèn)?GaAs基板1側(cè))，上部覆蓋層6設(shè)置在發(fā)光部2的上面?zhèn)?應變調(diào)整層3側(cè))，并且，成為由下部覆蓋層5和上部覆蓋層6從下面和上面夾持發(fā)光部2的結(jié)構(gòu)。作為下部覆蓋層5和上部覆蓋層6的材質(zhì)，優(yōu)選與緩沖4晶格匹配，并且?guī)侗葢儼l(fā)光層7大的材質(zhì)，更優(yōu)選帶隙比勢壘層8大的材質(zhì)。作為上述材質(zhì)，例如，可舉出具有 AlxGa1^xAs的組成的化合物、具有(AlxGai_x)YIrvYP(其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1和0 < Y < 1的數(shù)值)的組成的化合物。具有AlxGai_xAs的組成的場合，上述X的值優(yōu)選下限值為0.5以上，更優(yōu)選為0.6以上。另外，具有(AlxGai_x)YIrvYP(其中，X和Y是分別滿足 0 ^ X ^ 1 ^P 0 < Y ^ 1的數(shù)值)組成的場合，上述X的值優(yōu)選下限值為0.3以上、更優(yōu)選為0.5以上。另外，上述Y的值優(yōu)選0.48 0.52的范圍，更優(yōu)選0. 49 0. 52的范圍，最優(yōu)選0. 49 0.51的范圍。下部覆蓋層5與上部覆蓋層6極性不同。另外，下部覆蓋層5和上部覆蓋層6的載流子濃度和厚度可以設(shè)為公知的適宜的范圍，優(yōu)選將條件最佳化以使得發(fā)光部2的發(fā)光效率提高。另外，通過控制下部覆蓋層5和上部覆蓋層6的組成也能夠降低外延晶片10的翹曲。具體地，作為下部覆蓋層5，例如，優(yōu)選使用具有摻雜了 Si的η型的(AlxGa1J YIiVYP (其中，X和Y是分別滿足0. 3彡X彡1和0. 48 < Y彡0. 52的數(shù)值)的組成的半導體材料。另外，載流子濃度優(yōu)選IXlO17 IXlO18cnT3的范圍，層厚優(yōu)選0. 5 2μπι的范圍。再者，下部覆蓋層5的極性是與GaAs基板1相同的極性(η型)，但在將外延晶片10用于除去GaAs基板1的結(jié)構(gòu)的LED的場合沒有該限制。另一方面，作為上部覆蓋層6，例如，優(yōu)選使用具有摻雜了 Mg的ρ型的(AlxGai_x) YIiVYP (其中，X和Y是分別滿足0. 3彡X彡1和0. 48 < Y彡0. 52的數(shù)值)的組成的半導體材料。另外，載流子濃度優(yōu)選2X IO17 2X IO18CnT3的范圍，層厚優(yōu)選0. 5 5 μ m的范圍。再者，上部覆蓋層6 (和應變調(diào)整層3)的極性可以考慮元件結(jié)構(gòu)來進行選擇。例如，如圖3和圖4所示，在將外延晶片用于上下流過電流的元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管20的場合，設(shè)為與GaAs基板1不同的極性(ρ型)。另外，也可以在下部覆蓋層5與發(fā)光部2之間、發(fā)光部2與上部覆蓋層6之間以及上部覆蓋層6與應變調(diào)整層3之間，設(shè)置用于使兩層間的帶(band)不連續(xù)性平緩地變化的中間層。該場合，優(yōu)選各中間層分別由具有上述兩層的中間的禁帶寬度的半導體材料構(gòu)成?！赐庋泳闹圃旆椒ā到又?，對本實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片10 (外延晶片10)的制造方法進行說明。 本實施方式的外延晶片10，是在GaAs基板1上依次外延生長、層疊緩沖層4、下部覆蓋層5、發(fā)光部2、上部覆蓋層6、應變調(diào)整層3構(gòu)成的外延生長層。本實施方式可以使用分子束外延法(MBE)和減壓有機金屬化學氣相沉積法 (M0CVD法)等公知的生長方法。其中，優(yōu)選使用大量生產(chǎn)性優(yōu)異的MOCVD法。具體地，生長所使用的GaAs基板1，優(yōu)選在生長前實施洗滌工序和熱處理等的預處理，除去表面的污染和自然氧化膜?？梢栽?MOCVD裝置內(nèi)安置8枚以上的直徑50 150mm的GaAs基板1，使構(gòu)成上述外延生長層的各層同時地外延生長而進行層疊。另外，作為MOCVD裝置，可以使用自公轉(zhuǎn)型或高速旋轉(zhuǎn)型等的市售的大型裝置。在使上述外延生長層的各層外延生長時，作為III族構(gòu)成元素的原料，例如，可以使用三甲基鋁((CH3)3Al)、三甲基鎵((CH3)3Ga)和三甲基銦((CH3)3In)等。另外，作為Mg的摻雜原料，例如，可以使用雙環(huán)戊二烯基鎂(bis-(C5H5)2Mg)等。另外，作為Si的摻雜原料， 例如，可以使用乙硅烷(Si2H6)等。另外，作為V族構(gòu)成元素的原料，可以使用膦(PH3)和胂 (AsH3)等。另外，作為各層的生長溫度，作為應變調(diào)整層3使用ρ型GaP的場合，可以使用 720 770°C，其他的各層可以使用600 700°C。此外，各層的載流子濃度、層厚和溫度條件等可以進行適當選擇。這樣地制造的外延晶片10，盡管具有應變發(fā)光層7但具有沒有結(jié)晶缺陷的良好的表面狀態(tài)。另外，外延晶片10也可以對應于元件結(jié)構(gòu)實施研磨等的表面加工。另外，也可以磨削GaAs基板1的背面來調(diào)整厚度。<植物培育用的發(fā)光二極管>對于將本實施方式的發(fā)光二極管用外延晶片10 (外延晶片10)作為元件的場合進行說明。如圖3和圖4所示，發(fā)光二極管20具有使用外延晶片在上下流過電流的元件結(jié)構(gòu)。具體地，發(fā)光二極管20，在應變調(diào)整層3的上面和GaAs基板1的下面設(shè)置有加工成所希望的形狀的歐姆電極9A和9B。作為該歐姆電極9A和9B可以使用公知的電極材料。例如，η型電極可以使用AuGe等，ρ型電極可以使用AuBe等。發(fā)光二極管20，可以通過在外延晶片10的上面和下面形成歐姆電極9Α和9Β，采用劃片(dicing)法裁切成所希望的尺寸的芯片后，通過蝕刻除去破碎層來進行制造。接著，將使用本實施方式的外延晶片10制作的發(fā)光二極管20的發(fā)光光譜示于圖 7。如圖7所示，發(fā)光二極管20的發(fā)光光譜，峰發(fā)光波長是655 675nm的范圍。另外，發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強度低于峰發(fā)光波長下的發(fā)光強度的10%，因此，使用外延晶片10 制作的發(fā)光二極管20，可以很適合地作為用于促進植物培育的光合作用的照明使用。如以上說明，根據(jù)本實施方式的外延晶片10，在GaAs基板1上設(shè)置有發(fā)光部 2，該發(fā)光部2具有組成式為(AlxGai_x)YIrvYP(其中，X和Y是分別滿足0彡X彡0. 1和 0. 39 ^ Y ^ 0. 45的數(shù)值)的應變發(fā)光層。通過應變發(fā)光層7的材質(zhì)采用AlGalnP，能夠提高應變發(fā)光層7的發(fā)光效率。另外，通過將應變發(fā)光層7的組成規(guī)定在上述 范圍，能夠使來自應變發(fā)光層7的發(fā)光波長為655nm以上。另外，本實施方式的外延晶片10，在發(fā)光部2上設(shè)置有應變調(diào)整層3。該應變調(diào)整層3對于發(fā)光波長是透明的，因此使用該外延晶片10制作發(fā)光二極管20時，不會吸收來自發(fā)光部2的發(fā)光。進而，由于該應變調(diào)整層3具有比GaAs基板1的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)， 因此能夠降低該外延晶片10整體的翹曲的發(fā)生。由此，能夠抑制應變發(fā)光層7中的缺陷的發(fā)生。另外，根據(jù)本實施方式的外延晶片10，能夠提供可大量生產(chǎn)發(fā)光波長655nm以上的高輸出功率和/或高效率的LED的外延晶片。
實施 例以下，利用實施例具體地說明本發(fā)明的效果。再者，本發(fā)明不限定于這些實施例。在本實施例中，具體地說明使用本發(fā)明涉及的發(fā)光二極管用外延晶片制作發(fā)光二極管的例子。另外，本實施例中制作的發(fā)光二極管，是具有AlGaInP發(fā)光部的紅色發(fā)光二極管。本實施例制作了在GaAs基板上使包含由GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層的外延生長層生長的外延晶片。并且，為了特性評價制作發(fā)光二極管芯片，評價晶片面內(nèi)和晶片間的偏差。(實施例1)實施例1的發(fā)光二極管，首先，在摻雜了 Si的η型的GaAs單晶構(gòu)成的半導體基板上，依次層疊外延生長層，制作了外延晶片。GaAs基板，將從(100)面向(0-1-1)方向傾斜 15°的面作為生長面，使載流子濃度為2X1018cnT3。所謂外延生長層是摻雜了 Si的η型的 GaAs構(gòu)成的緩沖層、摻雜了 Si的η型的(Ala5Gaa5)a5Ina5P構(gòu)成的低電阻層、摻雜了 Si的η 型的Ala5Ina5P構(gòu)成的下部覆蓋層、非摻雜的Gaa44Intl. ^5Pzi(Ala53Gaa47)tl5Ina5P的對構(gòu)成的應變發(fā)光層/勢壘層、摻雜了 Mg的ρ型的Ala5Ina5P構(gòu)成的上部覆蓋層、(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P 構(gòu)成的薄膜的中間層、摻雜了 Mg的ρ型GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層。本實施例使用減壓有機金屬化學氣相淀積裝置法(M0CVD裝置)，使直徑76mm和厚度350 μ m的GaAs基板18枚同時地生長來形成外延晶片。使外延生長層生長時，作為III族構(gòu)成元素的原料，使用三甲基鋁((CH3)3Al)、三甲基鎵((CH3)3Ga)以及三甲基銦 ((CH3)3In)。另夕卜，作為Mg的摻雜原料，使用雙環(huán)戊二烯基鎂(bis-(C5H5)2Mg)。另外，作為 Si的摻雜原料，使用乙硅烷(Si2H6)15另外，作為V族構(gòu)成元素的原料，使用膦(PH3)以及胂 (AsH3)。另外，作為各層的生長溫度，對于ρ型GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層為770V，對于其他的各層為680°C。GaAs構(gòu)成的緩沖層，載流子濃度為約2X 1018cm_3，層厚為約0. 5 μ m。低電阻層載流子濃度為約3X 1018cm_3，層厚為約3 μ m。下部覆蓋層載流子濃度為約2 X 1018cm_3、層厚為約0. 5 μ m。應變調(diào)整層為非摻雜且層厚約17nm的Gaa44Ina56P,勢壘層為非摻雜且層厚約 19nm的(Ala53Gaa47)a5Ina5Pt5另外，交替地層疊22對的應變發(fā)光層和勢壘層。上部覆蓋層載流子濃度為約8X 1017cm_3、層厚為約0. 5 μ m。中間層載流子濃度為約8 X 1017cm_3、層厚為約0. 05 μ m。GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層載流子濃度為約3 X 1018cm_3、層厚為約9 μ m。接著，為了使外延晶片的厚度為250 μ m，磨削GaAs基板調(diào)整厚度。接著，在構(gòu)成外延生長層的由GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層的表面上，采用真空蒸鍍法形成0. 2 μ m的AuBe膜，形成1 μ m的Au膜。然后，利用一般的光刻方法實施圖案化，形成直徑IOOym的圓形的ρ型歐姆電極。接著，在GaAs基板的背面，以AuGe以及Ni合金成為0. 5 μ m、Au成為1 μ m的方式采用真空蒸鍍法形成η型歐姆電極。然后，在450°C進行10分鐘的熱處理來合金化，形成低電阻的P型以及η型歐姆電極。接著，使用劃片機(切割鋸；dicing saw)以350 μ m間隔切斷GaAs基板進行芯片化。使用硫酸-過氧化氫混合液蝕刻除去由劃片導致的破碎層和污物，制作了實施例1的發(fā)光二極管。將如上述那樣制作的實施例1的發(fā)光二極管芯片均等地制樣，組裝各晶片17個χ 18枚=306個的安裝在安裝基板上的發(fā)光二極管燈。將評價該發(fā)光 二極管的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和ρ型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長660. 4nm的紅色光，正向流過20毫安(mA)電流時的正向電壓(Vf)為約2. 0伏特(V)。另外，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為4mW。 組裝的全部的發(fā)光二極管芯片的峰波長的偏差(最大_最小)為2. lnm。(實施例2)實施例2的發(fā)光二極管，是只改變實施例1的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層和勢壘層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，實施例2的發(fā)光二極管，將上述實施例1的應變發(fā)光層改變成非摻雜且層厚約IOnm的Gaa42Ina58P,將上述實施例1的勢壘層改變成非摻雜且層厚約30nm 的(Ala53Gaa47)a5Ina5P,交替地層疊了 20對的應變發(fā)光層和勢壘層。將評價安裝了實施例2的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為660. 5nm 的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另外， 正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為3. 6mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為 2. 3nm。(實施例3)實施例3的發(fā)光二極管是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，實施例3的發(fā)光二極管，將上述實施例2的應變發(fā)光層變更成非摻雜且層厚約 15nm 的 Gaci 41Ina49P15將評價安裝了實施例3的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為668. Onm 的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另夕卜，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為3. 7mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為2. 2nm。(實施例4)實施例4的發(fā)光二極管是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，實施例4的發(fā)光二極管，將上述實施例2的阱層變更成非摻雜且層厚約 25nm 的 Ga0.45Ina55P。將評價安裝了實施例4的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長656. Onm的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特。另外，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為4. Omff0組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為 2. lnm。(實施例5)實施例5的發(fā)光二極管是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，實施例5的發(fā)光二極管，將上述實施例2的應變發(fā)光層變更成非摻雜且層厚約 IOnm 的 Gaa39Ina61Pn將評價安裝了實施例5的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為670. Onm的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另外， 正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為3. Smff0組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為 2. 8nm。(比較例1)比較例1的發(fā)光二極管，是將實施例2的發(fā)光二極管的表面層變更成沒有應變的層的發(fā)光二極管。在此，比較例1的發(fā)光二極管，將上述實施例2的應變調(diào)整層變更成 (Al0 7Ga0 3) 0 5In0 5P 層。將評價安裝了比較例1的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為660nm的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另外， 正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為2. 5mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為7.3nm。發(fā)光波長分布大，不能夠滿足特性。(比較例2)比較例2的發(fā)光二極管是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，比較例2的發(fā)光二極管，將上述實施例1的應變發(fā)光層變更成非摻雜且層厚約 5nm 的 Gaa38Ina 62P。將評價安裝了比較例2的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為651. 5nm 的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另夕卜，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為3. lmW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為4. 3nm。由于量子效應，發(fā)光波長低于655nm，不能夠滿足特性。(比較例3)比較例3的發(fā)光二極管，是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，比較例3的發(fā)光二極管，將上述實施例2的應變發(fā)光層的組成變更成
Ga0 37In0 63 °在比較例3中制作的外延晶片中，在由ρ型GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層的表面發(fā)生了起因于應變發(fā)光層的組成的結(jié)晶缺陷(陰影部分)。將評價安裝了比較例3的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為677. 7nm 的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.3伏特(V)。另夕卜，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為1. 3mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為3.9nm。由于上述的應變調(diào)整層的缺陷的發(fā)生，發(fā)光輸出功率低，不能夠滿足特性。(比較例4)比較例4的發(fā)光二極管是只改變實施例1的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，比較例4的發(fā)光二極管，將上述實施例1的應變發(fā)光層的組成變更成
Ga0 481 nO. 52卩。 將評價安裝了比較例4的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管燈的特性和均勻性的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和P型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為647. 7nm 的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA)的電流時的正向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。另夕卜，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為3. 3mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為2. 5nm。發(fā)光波長小于655nm，不能夠滿足特性。(比較例5) 比較例5的發(fā)光二極管是只改變實施例2的發(fā)光二極管的應變發(fā)光層和勢壘層的構(gòu)成的發(fā)光二極管。在此，比較例5的發(fā)光二極管，將上述實施例2的應變發(fā)光層改變成非摻雜且層厚約30nm的Gaa44Ina56P,將上述實施例1的勢壘層變更成非摻雜且層厚約30nm 的(Ala53Gaa47)a5Ina5P,交替地層疊了 12對的應變發(fā)光層和勢壘層。在比較例5中制作的外延晶片中，在由ρ型GaP構(gòu)成的應變調(diào)整層的表面發(fā)生了起因于應變發(fā)光層的組成的結(jié)晶缺陷(陰影部分)。將安裝了比較例5的發(fā)光二極管的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和ρ型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為668. 5nm的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA) 的電流時的正向電壓(Vf)為約2.3伏特(V)。另外，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為 1. lmW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為3. 7nm。由于發(fā)生缺陷，發(fā)光輸出功率低，不能夠滿足特性。(比較例6)比較例6的發(fā)光二極管，采用作為以往技術(shù)的液相外延法形成。是改變成在GaAs 基板上具有以Ala35Gaa65As為發(fā)光層，上下覆蓋層為Ala7Gaa3As的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光部的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管。將安裝了比較例6的發(fā)光二極管的結(jié)果示于表1。如表1所示，在η型和ρ型歐姆電極間流過電流的結(jié)果，射出了峰波長為660. 7nm的紅色光。另外，正向流過20毫安(mA) 的電流時的正向電壓(Vf)為約1.9伏特(V)。另外，正向電流為20mA時的發(fā)光輸出功率為 1.2mW。組裝的全部的發(fā)光二極管燈的峰波長的偏差為7. 2nm。輸出功率低，發(fā)光波長分布大，不能夠滿足特性。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，具備GaAs基板、設(shè)置在所述GaAs基板上的pn結(jié)型的發(fā)光部和設(shè)置在所述發(fā)光部上的應變調(diào)整層，所述發(fā)光部具有組成式為(AlxGai_x)YIni_YP&應變發(fā)光層，其中，X和Y是分別滿足 0彡X彡0. 1以及0. 39彡Y彡0. 45的數(shù)值，所述應變調(diào)整層對于發(fā)光波長透明并且具有比所述GaAs基板的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變發(fā)光層的組成式為GEIyIIvyP,其中，Y是滿足0. 39彡Y彡0. 45的數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變發(fā)光層的厚度為8 30nm的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變調(diào)整層的組成式為(AIxGjVx)yIiVyP,其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1以及0. 6彡Y彡1 的數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變調(diào)整層的組成式為Α ρ ^Α ^Λ，其中，X和Y是分別滿足0彡X彡1以及0. 6彡Y彡1的數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變調(diào)整層的材質(zhì)為GaP。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變調(diào)整層的厚度為0. 5 20 μ m的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述發(fā)光部具有所述應變發(fā)光層與勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，包含8 40層的所述應變發(fā)光層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述勢壘層的組成式為(AIXG^JYIivyP，其中，X和Y分別是滿足0. 3彡X彡0. 7以及0. 49彡Y彡0. 52 的數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于， 在所述發(fā)光部的上面和下面的一方或兩方具有覆蓋層，所述覆蓋層的組成式為(AIxGjVx)yIiVyP,其中，X和Y是分別滿足0.5彡X彡1以及 0. 48彡Y彡0. 52的數(shù)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述 GaAs基板的面取向的范圍是從(100)方向向(0-1-1)方向偏離15° 士5°。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 11的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述 GaAs基板的直徑為75mm以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，翹曲量為200μπι以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1 13的任一項所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，是用于促進植物培育的光合作用的發(fā)光二極管用外延晶片，所述應變發(fā)光層的峰發(fā)光波長為 655 675nm的范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，所述應變發(fā)光層的在發(fā)光波長700nm下的發(fā)光強度低于在所述峰發(fā)光波長下的發(fā)光強度的10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管用外延晶片，其特征在于，具備GaAs基板、設(shè)置在GaAs基板上的發(fā)光部和設(shè)置在發(fā)光部上的應變調(diào)整層，所述發(fā)光部具有組成式為(AlXGa1-X)YIn1-YP(其中，X和Y是分別滿足0≤X≤0.1以及0.39＜Y≤0.45的數(shù)值)的應變發(fā)光層，所述應變調(diào)整層對于發(fā)光波長透明并且具有比所述GaAs基板的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可量產(chǎn)發(fā)光波長為655nm以上的高輸出功率和/或高效率的LED的外延晶片。
文檔編號H01L33/30GK102422445SQ20108001908
公開日2012年4月18日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者松村篤, 瀨尾則善, 竹內(nèi)良一 申請人:昭和電工株式會社