发光二极管用外延晶片制造技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管用外延晶片，其特征在于，具备GaAs基板、设置在GaAs基板上的发光部和设置在发光部上的应变调整层，所述发光部具有组成式为(AlXGa1-X)YIn1-YP(其中，X和Y是分别满足0≤X≤0.1以及0.39＜Y≤0.45的数值)的应变发光层，所述应变调整层对于发光波长透明并且具有比所述GaAs基板的晶格常数小的晶格常数。根据本发明专利技术，能够提供可量产发光波长为655nm以上的高输出功率和/或高效率的LED的外延晶片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光二极管用外延晶片(外延生长薄片；印itaxial wafer)，尤其是涉及高输出发光二极管用外延晶片。本申请基于在2009年3月10日在日本申请的专利申请2009-056779号要求优选权，将其内容援引到本申请中。
技术介绍
近年来在研究利用人工光源的植物培育。尤其是采用使用单色性优异、节能、长寿命、和能够小型化的发光二极管(LED)的照明的栽培方法引人注目。另外，由目前的研究结果，作为适合于植物培育(光合作用)用的光源的发光波长之一，确认波长600 700nm区域的红色光的效果。尤其是，对于光合作用来讲波长660 670nm左右的光是反应效率高而有希望的光源。对于该波长，在过去的红色发光二极管中，研究了由AKiaAs和hGaNP等构成的发光层的使用(例如专利文献1 4)。另一方面，已知具有由磷化铝镓铟(组成式(AlxGivx) γΙη^γΡ ；0彡X彡1，0 <γ^1)构成的发光层的化合物半导体LED。该LED，具有Giia5Ina5P的组成的发光层的波长最长，由该发光层得到的峰波长为650nm左右。因此在比655nm长的波长的区域，化合物半导体LED难以实用化和高辉度化。具有由(AlxGa1^x)YIni_YP(0彡X彡1，0 < Y彡1)构成的发光层的发光部，形成在砷化镓(GaAs)单晶基板上。此时，上述发光部的组成以与GaAs单晶基板晶格常数匹配的方式选择。另一方面，发光机理不同的激光元件，对具有应变的发光层进行了研究，但发光二极管，现状是具有应变的发光层没有实用化(例如，参照专利文献5)。另外，进行了使用量子阱结构的发光二极管的发光部的研究。然而，通过量子阱结构的使用得到的量子效应，由于使发光波长短波长化，因此存在不能够适用于长波长化技术的问题(例如，参照专利文献6)。现有技术文献专利文献1 日本特开平9-37648号公报专利文献2 日本特开2002-27831号公报专利文献3 日本特开2004-221042号公报专利文献4 日本特开2001-274454号公报专利文献5 日本特开2000-151024号公报专利文献6 日本国专利第3373561号公报
技术实现思路
然而，为了作为植物培育用的照明的光源实用化，从节能和成本方面考虑，必须使用发光效率高的LED来削减使用电力和LED的使用数量。另外，确立LED的大量生产技术和降低成本也是重要的课题。4尤其是，适用于植物培育用的照明的660nm波长带的LED，以往的具有由AlGaAs构成的发光层的LED，发光输出功率不足，因此期望开发能够实现高输出功率化和/或高效率化的LED。另一方面，发光效率高的由(AlxGi^x) YIni_YP(0彡X彡1，0<Υ<1)构成的发光层，650nm以上的长波长化时，LED用的应变发光层存在特有的技术课题，因此不能够实用化、高效率化和/或大量生产化。尤其是，655nm以上的长波长化时，控制发光层的应变、发光波长均勻性良好的外延晶片的大量生产技术存在课题。本专利技术是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供能够大量生产发光波长655nm 以上的高输出功率和/或高效率的LED的外延晶片。S卩，本专利技术涉及以下的专利技术。(1) 一种发光二极管用外延晶片，其特征在于，具有GaAs基板、设置在上述GaAs基板上的pn结型的发光部和设置在上述发光部上的应变调整层，上述发光部具有组成式为 (ΑΙχΟε ΗΚ ινγΡ)其中，X和Y是分别满足0彡X彡0. 1和0. 39彡Y彡0. 45的数值)的应变发光层，上述应变调整层对于发光波长透明并且具有比上述GaAs基板的晶格常数小的晶格常数。(2)根据前项1所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变发光层的组成式为GaIIvyP (其中，Y是满足0. 39彡Y彡0. 45的数值)。(3)根据前项1或2所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变发光层的厚度是8 30nm的范围。(4)根据前项1 3的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变调整层的组成式为(AlxGi^x) γΙι^γΡ (其中，X和Y是分别满足0彡X彡1和0. 6彡Y彡1 的数值)。(5)根据前项1 3的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变调整层的组成式为Α ρε^/ ^γΡ^其中，X和Y是分别满足0彡X彡1和0.6彡Y彡1 的数值)。(6)根据前项1 3的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变调整层的材质是GaP。(7)根据前项1 6的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变调整层的厚度是0. 5 20 μ m的范围。(8)根据前项1 7的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述发光部具有上述应变发光层与势垒层的叠层结构，包含8 40层的应变发光层。(9)根据前项1 8的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于， 上述势垒层的组成式为(AlxGi^x)YIrvYP(其中，X和Y是分别满足0. 3彡X彡0. 7和 0. 49 ^ Y ^ 0. 52 的数值)。(10)根据前项1 9的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于， 在上述发光部的上面和下面的一方或两方具有覆盖层，上述覆盖层的组成式为(AlxGa1J γΙηι_γρ (其中，X和Y是分别满足0. 5彡X彡1和0. 48彡Y彡0. 52的数值)。(11)根据前项1 10的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述GaAs基板的面取向的范围是从(100)方向向(0-1-1)方向偏离15° 士5°。(12)根据前项1 11的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述GaAs基板的直径是75mm以上。(1 根据前项12所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，翘曲量是200μπι以下。(14)根据前项1 13的任何一项所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，是用于促进植物培育的光合作用的发光二极管用外延晶片，上述应变发光层的峰发光波长是 655 675nm的范围。(15)根据前项14所述的发光二极管用外延晶片，其特征在于，上述应变发光层的在发光波长700nm下的发光强度，低于在上述峰发光波长下的发光强度的10%。本专利技术的发光二极管用外延晶片，在GaAs基板上设置具有组成式为(AlxGa1J YIiVYP (其中，X和Y是分别满足0彡X彡0. 1和0. 39彡Y彡0. 45的数值)的应变发光层的发光部。通过应变发光层的材质采用Alfe^nP，能够提高应变发光层的发光效率。另外， 通过将应变发光层的组成规定在上述范围，能够使来自应变发光层的发光波长为655nm以上。另外，本专利技术的发光二极管用外延晶片，在发光部上设置有应变调整层。该应变调整层对于发光波长透明，因此在使用该外延晶片制作LED时，不会吸收来自发光部的发光。 此外，该应变调整层具有比GaAs基板的晶格常数小的晶格常数，因此能够减少该外延晶片整体的翘曲的发生。由此，能够抑制应变发光层发生缺陷。因此，根据本专利技术的发光二极管用外延晶片，能够提供能够大量生产发光波长 655nm以上的高输出功率和/或高效率的LED。另外，使用本专利技术外延晶片制作发光二极管时，与以往本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：濑尾则善，松村笃，竹内良一，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：