JP2000091254A - Ｚｎ固相拡散方法およびこれを用いた発光素子 - Google Patents
Ｚｎ固相拡散方法およびこれを用いた発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 拡散領域表面の荒れをなくし、平滑な表面に
改善する。 【解決手段】 ｎ型半導体基板（ｎ型ＧａＡｓＰ基板）
１０の上に開口部１１ａを有する拡散マスク膜（ＡｌＮ
膜）１１を設け［（ａ）］、その上に拡散源膜１２およ
びアニールキャップ膜１３を成膜し［（ｃ），
（ｄ）］、アニールにより拡散源膜１２中のＺｎを拡散
マスク膜１１の開口部１１ａからｎ型半導体基板１０に
拡散させてｐ型拡散領域１４を形成し［（ｅ）］、アニ
ールキャップ膜１３および拡散源膜１２を剥離する
［（ｆ）］固相拡散工程において、拡散源膜１２をＺｎ
ＯとＳｉＯ2 の混晶膜とし、拡散源膜１２中のＺｎとＳ
ｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下とする。
改善する。 【解決手段】 ｎ型半導体基板（ｎ型ＧａＡｓＰ基板）
１０の上に開口部１１ａを有する拡散マスク膜（ＡｌＮ
膜）１１を設け［（ａ）］、その上に拡散源膜１２およ
びアニールキャップ膜１３を成膜し［（ｃ），
（ｄ）］、アニールにより拡散源膜１２中のＺｎを拡散
マスク膜１１の開口部１１ａからｎ型半導体基板１０に
拡散させてｐ型拡散領域１４を形成し［（ｅ）］、アニ
ールキャップ膜１３および拡散源膜１２を剥離する
［（ｆ）］固相拡散工程において、拡散源膜１２をＺｎ
ＯとＳｉＯ2 の混晶膜とし、拡散源膜１２中のＺｎとＳ
ｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＧａＡｓ（砒化
ガリウム）基板やＧａＡｓＰ基板などのＧａＡｓ系半導
体基板に、Ｚｎ（亜鉛）を固相拡散させ、拡散領域を形
成するＺｎ固相拡散方法に関し、さらに前記Ｚｎ固相拡
散方法を用いて作製された、ＬＥＤ（発光ダイオード）
等の発光素子に関するものである。
ガリウム）基板やＧａＡｓＰ基板などのＧａＡｓ系半導
体基板に、Ｚｎ（亜鉛）を固相拡散させ、拡散領域を形
成するＺｎ固相拡散方法に関し、さらに前記Ｚｎ固相拡
散方法を用いて作製された、ＬＥＤ（発光ダイオード）
等の発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｚｎ固相拡散は、例えば特開昭６２−１
３９３２０号公報に開示されているように、ＧａＡｓ系
のｎ型半導体基板上にＺｎを含む拡散源膜を成膜し、ア
ニールにより拡散源膜からｎ型半導体基板にＺｎを拡散
させ、ｐ型拡散領域を形成するものである。拡散源膜に
は、例えばＺｎＯ（酸化亜鉛）とＳｉＯ2 （酸化シリコ
ン）の混晶膜を用いる。
３９３２０号公報に開示されているように、ＧａＡｓ系
のｎ型半導体基板上にＺｎを含む拡散源膜を成膜し、ア
ニールにより拡散源膜からｎ型半導体基板にＺｎを拡散
させ、ｐ型拡散領域を形成するものである。拡散源膜に
は、例えばＺｎＯ（酸化亜鉛）とＳｉＯ2 （酸化シリコ
ン）の混晶膜を用いる。
【０００３】このようなＺｎ固相拡散は、気相拡散より
も、拡散深さが浅くかつ高濃度のｐ型拡散領域を形成す
ることが可能なので、例えばＬＥＤの製造工程において
ｐｎ接合を形成する工程に用いられ、光電変換特性に優
れたＬＥＤの製造を可能にしている。
も、拡散深さが浅くかつ高濃度のｐ型拡散領域を形成す
ることが可能なので、例えばＬＥＤの製造工程において
ｐｎ接合を形成する工程に用いられ、光電変換特性に優
れたＬＥＤの製造を可能にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のＺｎ固相拡散においては、拡散源膜にＺｎＯとＳｉＯ
2 の混晶膜を用いた場合に、拡散源膜中のＺｎ濃度によ
っては、アニールのときに拡散源膜と半導体基板表面と
の反応により半導体基板からのＡｓ抜けが発生し、これ
が原因で拡散領域表面に多数の凹部を生じ、拡散領域表
面が荒れてしまうことがあった。このような拡散領域表
面の荒れは、ＬＥＤの寿命等の信頼性に悪影響を与える
可能性があった。
のＺｎ固相拡散においては、拡散源膜にＺｎＯとＳｉＯ
2 の混晶膜を用いた場合に、拡散源膜中のＺｎ濃度によ
っては、アニールのときに拡散源膜と半導体基板表面と
の反応により半導体基板からのＡｓ抜けが発生し、これ
が原因で拡散領域表面に多数の凹部を生じ、拡散領域表
面が荒れてしまうことがあった。このような拡散領域表
面の荒れは、ＬＥＤの寿命等の信頼性に悪影響を与える
可能性があった。
【０００５】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたものであり、拡散源膜にＺｎＯとＳｉ
Ｏ2 の混晶膜を用いた場合に、表面が平滑なＺｎ拡散領
域を形成することができるＺｎ固相拡散を提供すること
を目的とするものである。さらに、光電変換特性および
信頼性に優れた発光素子を提供することを目的とするも
のである。
るためになされたものであり、拡散源膜にＺｎＯとＳｉ
Ｏ2 の混晶膜を用いた場合に、表面が平滑なＺｎ拡散領
域を形成することができるＺｎ固相拡散を提供すること
を目的とするものである。さらに、光電変換特性および
信頼性に優れた発光素子を提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のＺｎ固相拡散方法は、ＧａＡｓ系の半導体
基板上にＺｎを含む拡散源膜を形成する工程と、前記拡
散源膜から前記半導体基板にＺｎを拡散させ、拡散領域
を形成する工程とを含み、前記拡散源膜が、ＺｎＯとＳ
ｉＯ2 の混晶膜であり、前記混晶膜中のＺｎとＳｉのモ
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が、０．２以下であることを
特徴とするものである。
めに本発明のＺｎ固相拡散方法は、ＧａＡｓ系の半導体
基板上にＺｎを含む拡散源膜を形成する工程と、前記拡
散源膜から前記半導体基板にＺｎを拡散させ、拡散領域
を形成する工程とを含み、前記拡散源膜が、ＺｎＯとＳ
ｉＯ2 の混晶膜であり、前記混晶膜中のＺｎとＳｉのモ
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が、０．２以下であることを
特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の請求項２記載のＺｎ固相拡
散方法は、前記拡散領域のＺｎ濃度が、６×１０19［ｃ
ｍ-3］以下であることを特徴とするものである。
散方法は、前記拡散領域のＺｎ濃度が、６×１０19［ｃ
ｍ-3］以下であることを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明の請求項３記載のＺｎ固相拡
散方法は、前記拡散領域のＺｎ濃度が、１×１０19［ｃ
ｍ-3］以上であることを特徴とするものである。
散方法は、前記拡散領域のＺｎ濃度が、１×１０19［ｃ
ｍ-3］以上であることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の請求項４記載のＺｎ固相拡
散方法は、請求項３記載の拡散方法において、前記モル
比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が、０．０５以上であることを
特徴とするものである。
散方法は、請求項３記載の拡散方法において、前記モル
比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が、０．０５以上であることを
特徴とするものである。
【００１０】本発明の発光素子は、ＧａＡｓ系の半導体
基板と、請求項３記載の拡散方法を用いて前記半導体基
板に形成された拡散領域と、前記拡散領域にコンタクト
する第１の電極と、前記半導体基板にコンタクトする第
２の電極とを備えたことを特徴とするものである。
基板と、請求項３記載の拡散方法を用いて前記半導体基
板に形成された拡散領域と、前記拡散領域にコンタクト
する第１の電極と、前記半導体基板にコンタクトする第
２の電極とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の実施の
形態を示すＬＥＤの製造工程図である。図１のＬＥＤ製
造工程は、ＧａＡｓ系のｎ型半導体基板に、本発明を適
用したＺｎ固相拡散工程によりｐ型拡散領域を形成し
［図１（ａ）〜（ｆ）］、ｐ側電極およびｎ側電極を設
ける［図２（ａ）、（ｂ）］ものである。
形態を示すＬＥＤの製造工程図である。図１のＬＥＤ製
造工程は、ＧａＡｓ系のｎ型半導体基板に、本発明を適
用したＺｎ固相拡散工程によりｐ型拡散領域を形成し
［図１（ａ）〜（ｆ）］、ｐ側電極およびｎ側電極を設
ける［図２（ａ）、（ｂ）］ものである。
【００１２】まず、ＧａＡｓ系のｎ型半導体基板１０上
に、拡散マスク膜１１を成膜する［図１（ａ）］。ｎ型
半導体基板１０には、例えばｎ型ＧａＡｓＰエピタキシ
ャル基板を用いる。また、拡散マスク膜１１には、例え
ばＡＩＮ膜を用いる。ＡｌＮ膜１１は、例えばＡｒ／Ｎ
2 混合ガスまたはＮ２ガスをスパッタガスとし、Ａｌタ
ーゲットを用いた反応性スパッタ法により成膜される。
に、拡散マスク膜１１を成膜する［図１（ａ）］。ｎ型
半導体基板１０には、例えばｎ型ＧａＡｓＰエピタキシ
ャル基板を用いる。また、拡散マスク膜１１には、例え
ばＡＩＮ膜を用いる。ＡｌＮ膜１１は、例えばＡｒ／Ｎ
2 混合ガスまたはＮ２ガスをスパッタガスとし、Ａｌタ
ーゲットを用いた反応性スパッタ法により成膜される。
【００１３】次に、ＡｌＮ膜１１に、ｎ型半導体基板１
０の拡散予定領域表面１０ａを露出させる開口部１１ａ
を形成する［図１（ｂ）］。例えば、フォトリソグラフ
ィ法により、ＡｌＮ膜１１上に拡散予定領域表面１０ａ
上を開口部とするフォトレジストパターンを形成し、熱
りん酸をエッチャントにしたウエットエッチング法によ
り、拡散予定領域表面１０ａ上のＡｌＮ膜１１をエッチ
ングして開口部１１ａを形成し、フォトレジストパター
ンを剥離する。
０の拡散予定領域表面１０ａを露出させる開口部１１ａ
を形成する［図１（ｂ）］。例えば、フォトリソグラフ
ィ法により、ＡｌＮ膜１１上に拡散予定領域表面１０ａ
上を開口部とするフォトレジストパターンを形成し、熱
りん酸をエッチャントにしたウエットエッチング法によ
り、拡散予定領域表面１０ａ上のＡｌＮ膜１１をエッチ
ングして開口部１１ａを形成し、フォトレジストパター
ンを剥離する。
【００１４】この拡散マスク膜１１は、このあとの拡散
源膜中のＺｎをｎ型半導体基板１０に拡散させるアニー
ル工程において、拡散予定領域表面１０ａ以外の表面領
域からｎ型半導体基板１０中にＺｎが拡散するのを防止
する機能を有する。拡散マスク膜１１は、Ｚｎが拡散す
るの防止できるものであれば、ＡｌＮ膜以外の絶縁膜
（例えばＳｉＮ膜）でもよい。ただし、フッ酸を含むエ
ッチャントを用いたウエットエッチング工程がある場合
には、ＳｉＮ膜等ではフッ酸に対して耐食性を持たない
ため、拡散マスク膜１１はＡｌＮ膜であることが望まし
い。
源膜中のＺｎをｎ型半導体基板１０に拡散させるアニー
ル工程において、拡散予定領域表面１０ａ以外の表面領
域からｎ型半導体基板１０中にＺｎが拡散するのを防止
する機能を有する。拡散マスク膜１１は、Ｚｎが拡散す
るの防止できるものであれば、ＡｌＮ膜以外の絶縁膜
（例えばＳｉＮ膜）でもよい。ただし、フッ酸を含むエ
ッチャントを用いたウエットエッチング工程がある場合
には、ＳｉＮ膜等ではフッ酸に対して耐食性を持たない
ため、拡散マスク膜１１はＡｌＮ膜であることが望まし
い。
【００１５】次に、拡散源膜１２を全面に成膜する［図
１（ｃ）］。拡散源膜１２には、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混
晶膜（ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜）を用いる。ＡｌＮ膜１１の
開口部１１ａにおいては、ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜１２はｎ
型半導体基板１０表面の拡散予定領域表面１０ａに接触
している。ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜１２は、例えばＮ2 ガス
をスパッタガスとし、スパッタターゲットにＺｎＯとＳ
ｉＯ2 の混晶ターゲットを用いたＲＦスパッタ法により
成膜される。
１（ｃ）］。拡散源膜１２には、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混
晶膜（ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜）を用いる。ＡｌＮ膜１１の
開口部１１ａにおいては、ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜１２はｎ
型半導体基板１０表面の拡散予定領域表面１０ａに接触
している。ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜１２は、例えばＮ2 ガス
をスパッタガスとし、スパッタターゲットにＺｎＯとＳ
ｉＯ2 の混晶ターゲットを用いたＲＦスパッタ法により
成膜される。
【００１６】ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜１２のＺｎとＳｉのモ
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）は、本実施の形態では０．２
とする。例えば上記のＲＦスパッタ法において、モル比
Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を調整するには、混晶ターゲット
のＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶比を調整すればよい。
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）は、本実施の形態では０．２
とする。例えば上記のＲＦスパッタ法において、モル比
Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を調整するには、混晶ターゲット
のＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶比を調整すればよい。
【００１７】次に、アニールキャップ膜１３を全面に成
膜する。［図１（ｄ）］。アニールキャップ膜１３に
は、例えばＳｉＮ膜、ＡｌＮ膜などの窒化膜、またはＳ
ｉＯ2膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜などの酸化膜を用いる。アニー
ルキャップ膜１３は、例えばプラズマＣＶＤ法やスパッ
タ法により成膜される。アニールキャップ膜１３は、Ｚ
ｎを拡散源膜１２からｎ型半導体基板１０に拡散させる
アニール工程において、Ｚｎが拡散源膜１２からアニー
ル雰囲気中に逃散するのを防止する機能を有する。
膜する。［図１（ｄ）］。アニールキャップ膜１３に
は、例えばＳｉＮ膜、ＡｌＮ膜などの窒化膜、またはＳ
ｉＯ2膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜などの酸化膜を用いる。アニー
ルキャップ膜１３は、例えばプラズマＣＶＤ法やスパッ
タ法により成膜される。アニールキャップ膜１３は、Ｚ
ｎを拡散源膜１２からｎ型半導体基板１０に拡散させる
アニール工程において、Ｚｎが拡散源膜１２からアニー
ル雰囲気中に逃散するのを防止する機能を有する。
【００１８】次に、Ｎ2 雰囲気中でアニールすることに
より、拡散源膜１２中のＺｎを拡散予定領域表面１０ａ
からｎ型半導体基板１０に拡散させ、ｐ型拡散領域１４
を形成する［図１（ｅ）］。アニール温度と時間は、所
望の拡散深さＸｊに応じて選択すればよい。本実施の形
態では、７００［℃］、５時間とした。
より、拡散源膜１２中のＺｎを拡散予定領域表面１０ａ
からｎ型半導体基板１０に拡散させ、ｐ型拡散領域１４
を形成する［図１（ｅ）］。アニール温度と時間は、所
望の拡散深さＸｊに応じて選択すればよい。本実施の形
態では、７００［℃］、５時間とした。
【００１９】次に、拡散源膜１２とアニールキャップ膜
１３とを全面剥離する［図１（ｆ）］。例えば、エッチ
ャントにバッファードフッ酸（ＨＦ：ＮＨ4 Ｆ＝１：
６）を用いたウエットエッチング法により、拡散源膜１
２とアニールキャップ膜１３とを同時に剥離する。な
お、拡散マスク膜１１は残され、ｎ型半導体基板１０と
ＬＥＤの電極との間の層間絶縁膜となる。以上によりＺ
ｎの固相拡散工程を終了する。
１３とを全面剥離する［図１（ｆ）］。例えば、エッチ
ャントにバッファードフッ酸（ＨＦ：ＮＨ4 Ｆ＝１：
６）を用いたウエットエッチング法により、拡散源膜１
２とアニールキャップ膜１３とを同時に剥離する。な
お、拡散マスク膜１１は残され、ｎ型半導体基板１０と
ＬＥＤの電極との間の層間絶縁膜となる。以上によりＺ
ｎの固相拡散工程を終了する。
【００２０】本実施の形態では、拡散源膜（ＺｎＯ・Ｓ
ｉＯ2 膜）１２のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２
にしてあるので、アニールのときに拡散源膜１２とｎ型
半導体基板１０表面との反応によるｎ型半導体基板１０
からのＡｓ抜けが発生せず、拡散領域表面１４ａは荒れ
のない平滑な表面となる。
ｉＯ2 膜）１２のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２
にしてあるので、アニールのときに拡散源膜１２とｎ型
半導体基板１０表面との反応によるｎ型半導体基板１０
からのＡｓ抜けが発生せず、拡散領域表面１４ａは荒れ
のない平滑な表面となる。
【００２１】次に、ｐ側電極１６を形成する［図２
（ａ）］。ｐ側電極１６は、層間絶縁膜１５（拡散マス
ク膜１１）上および発光開口部１５ａ（開口部１１ａ）
内に設けられており、発光開口部１５ａ内においてｐ型
拡散領域１４にコンタクトしている。ｐ側電極１６に
は、例えばＡｌ電極を用いる。全面にＡｌ膜を成膜し、
このＡｌ膜をパターニングしてＡｌ電極１６を形成し、
シンターすることによりＡｌ電極１６をｐ型拡散領域１
４にオーミックコンタクトさせる。
（ａ）］。ｐ側電極１６は、層間絶縁膜１５（拡散マス
ク膜１１）上および発光開口部１５ａ（開口部１１ａ）
内に設けられており、発光開口部１５ａ内においてｐ型
拡散領域１４にコンタクトしている。ｐ側電極１６に
は、例えばＡｌ電極を用いる。全面にＡｌ膜を成膜し、
このＡｌ膜をパターニングしてＡｌ電極１６を形成し、
シンターすることによりＡｌ電極１６をｐ型拡散領域１
４にオーミックコンタクトさせる。
【００２２】次に、ｎ側電極１７を形成する［図２
（ｂ）］。ｎ側電極１５は、ｎ型半導体基板１０の裏面
（ｐ型拡散領域１４形成面とは反対側の面）全面に設け
られており、ｎ型半導体基板１０にコンタクトとしてい
る。ｎ側電極１７には、例えばＡｕ合金電極を用いる。
ｎ型半導体基板１０の裏面全面にＡｕ合金膜を成膜して
Ａｕ合金電極１７を形成し、シンターすることによりＡ
ｕ合金電極１７をｎ型半導体基板１０にオーミックコン
タクトさせる。以上により、電極形成工程が終了し、Ｌ
ＥＤが完成する。
（ｂ）］。ｎ側電極１５は、ｎ型半導体基板１０の裏面
（ｐ型拡散領域１４形成面とは反対側の面）全面に設け
られており、ｎ型半導体基板１０にコンタクトとしてい
る。ｎ側電極１７には、例えばＡｕ合金電極を用いる。
ｎ型半導体基板１０の裏面全面にＡｕ合金膜を成膜して
Ａｕ合金電極１７を形成し、シンターすることによりＡ
ｕ合金電極１７をｎ型半導体基板１０にオーミックコン
タクトさせる。以上により、電極形成工程が終了し、Ｌ
ＥＤが完成する。
【００２３】図３はＺｎ固相拡散工程により形成された
拡散領域の表面を示すＳＥＭ写真である。図３（ａ）は
ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜（拡散源膜）のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ
＋Ｓｉ）を０．２とした本実施の形態のＺｎ固相拡散工
程により形成された拡散領域表面、図３（ｂ）は上記の
モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．５としたＺｎ固相拡
散工程（従来のＺｎ固相拡散工程）により形成された拡
散領域表面である。また、図３（ａ）および（ｂ）は、
いずれもＡｌＮ膜（拡散マスク膜）の寸法８［μｍ］×
１５［μｍ］の開口部内においてｎ型ＧａＡｓＰ基板に
形成された拡散領域の表面写真である。
拡散領域の表面を示すＳＥＭ写真である。図３（ａ）は
ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜（拡散源膜）のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ
＋Ｓｉ）を０．２とした本実施の形態のＺｎ固相拡散工
程により形成された拡散領域表面、図３（ｂ）は上記の
モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．５としたＺｎ固相拡
散工程（従来のＺｎ固相拡散工程）により形成された拡
散領域表面である。また、図３（ａ）および（ｂ）は、
いずれもＡｌＮ膜（拡散マスク膜）の寸法８［μｍ］×
１５［μｍ］の開口部内においてｎ型ＧａＡｓＰ基板に
形成された拡散領域の表面写真である。
【００２４】モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．５の拡
散源膜を用いた固相拡散工程により形成された拡散領域
の表面は、凹部が多く、荒れが生じているが［図３
（ｂ）］、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２の拡散
源膜を用いた本実施の形態の固相拡散工程により形成さ
れた拡散領域の表面は、凹部のない平滑な表面となって
いる［図３（ａ）］。図３から明らかなように、本実施
の形態の固相拡散工程のように拡散源膜中のＺｎとＳｉ
のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を低くすることにより、
拡散領域表面の荒れを改善できる。
散源膜を用いた固相拡散工程により形成された拡散領域
の表面は、凹部が多く、荒れが生じているが［図３
（ｂ）］、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２の拡散
源膜を用いた本実施の形態の固相拡散工程により形成さ
れた拡散領域の表面は、凹部のない平滑な表面となって
いる［図３（ａ）］。図３から明らかなように、本実施
の形態の固相拡散工程のように拡散源膜中のＺｎとＳｉ
のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を低くすることにより、
拡散領域表面の荒れを改善できる。
【００２５】図４は拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚ
ｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）と拡散領域表面の凹部密度との関係
［図４（ａ）］、および拡散領域のＺｎ濃度と拡散領域
表面の凹部密度との関係［図４（ｂ）］を示した図であ
る。図４（ａ）のポイントＡ，Ｂ，Ｃと、図４（ｂ）の
ポイントａ，ｂ，ｃとは、それぞれ対応している。例え
ば、拡散源膜中のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が図４
（ａ）のポイントＡの値であるときには、拡散領域のＺ
ｎ濃度は図４（ｂ）のポイントａの値となる。
ｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）と拡散領域表面の凹部密度との関係
［図４（ａ）］、および拡散領域のＺｎ濃度と拡散領域
表面の凹部密度との関係［図４（ｂ）］を示した図であ
る。図４（ａ）のポイントＡ，Ｂ，Ｃと、図４（ｂ）の
ポイントａ，ｂ，ｃとは、それぞれ対応している。例え
ば、拡散源膜中のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が図４
（ａ）のポイントＡの値であるときには、拡散領域のＺ
ｎ濃度は図４（ｂ）のポイントａの値となる。
【００２６】拡散源膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が
０．５のときには、拡散領域表面の凹部密度は４×１０
18［個／ｃｍ2 ］程度であり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓ
ｉ）が小さくなるに従い、拡散領域表面の凹部密度は低
くなり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２のときに
は、拡散領域表面の凹部密度はほとんど０になる［図４
（ａ）］。従って、拡散領域表面の凹部をなくし、拡散
領域表面を平滑な表面面に改善するためには、拡散源膜
のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下にすればよ
い。また、ＬＥＤの製造工程においては、拡散源膜のモ
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下にすれば、拡散
領域表面を平滑な表面に改善でき、これにより寿命等の
信頼性に優れたＬＥＤを製造できる。
０．５のときには、拡散領域表面の凹部密度は４×１０
18［個／ｃｍ2 ］程度であり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓ
ｉ）が小さくなるに従い、拡散領域表面の凹部密度は低
くなり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２のときに
は、拡散領域表面の凹部密度はほとんど０になる［図４
（ａ）］。従って、拡散領域表面の凹部をなくし、拡散
領域表面を平滑な表面面に改善するためには、拡散源膜
のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下にすればよ
い。また、ＬＥＤの製造工程においては、拡散源膜のモ
ル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下にすれば、拡散
領域表面を平滑な表面に改善でき、これにより寿命等の
信頼性に優れたＬＥＤを製造できる。
【００２７】また、拡散源膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓ
ｉ）が０．５であるときには、拡散領域のＺｎ濃度は１
０×１０19［個／ｃｍ-3］程度であり、モル比Ｚｎ／
（Ｚｎ＋Ｓｉ）が小さくなるに従い、拡散領域のＺｎ濃
度も低くなり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２の
ときには、拡散領域のＺｎ濃度は、６×１０19［個／ｃ
ｍ-3］程度になる［図４（ｂ）］。従って、拡散領域表
面の凹部をなくし、拡散領域表面を平滑な表面に改善す
るために、拡散源膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を
０．２以下にした場合には、拡散領域のＺｎ濃度は６×
１０19［個／ｃｍ-3］以下になる。
ｉ）が０．５であるときには、拡散領域のＺｎ濃度は１
０×１０19［個／ｃｍ-3］程度であり、モル比Ｚｎ／
（Ｚｎ＋Ｓｉ）が小さくなるに従い、拡散領域のＺｎ濃
度も低くなり、モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．２の
ときには、拡散領域のＺｎ濃度は、６×１０19［個／ｃ
ｍ-3］程度になる［図４（ｂ）］。従って、拡散領域表
面の凹部をなくし、拡散領域表面を平滑な表面に改善す
るために、拡散源膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を
０．２以下にした場合には、拡散領域のＺｎ濃度は６×
１０19［個／ｃｍ-3］以下になる。
【００２８】さらに、ＬＥＤの光電変換特性を考慮する
と、拡散領域のＺｎ濃度は、１×１０19［個／ｃｍ-3］
以上であることが望ましい。図４から拡散源膜のモル比
Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．０５のとき、拡散領域のＺ
ｎ濃度は、１．５×１０19［個／ｃｍ-3］程度となる。
従って、ＬＥＤの製造工程においては、拡散源膜のモル
比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．０５以上、０．２以下と
すれば、拡散領域のＺｎ濃度を１×１０19［個／ｃ
ｍ-3］以上にできるとともに、拡散領域表面を平滑な表
面に改善でき、これにより光電変換特性および信頼性に
優れたＬＥＤを製造できる。
と、拡散領域のＺｎ濃度は、１×１０19［個／ｃｍ-3］
以上であることが望ましい。図４から拡散源膜のモル比
Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が０．０５のとき、拡散領域のＺ
ｎ濃度は、１．５×１０19［個／ｃｍ-3］程度となる。
従って、ＬＥＤの製造工程においては、拡散源膜のモル
比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．０５以上、０．２以下と
すれば、拡散領域のＺｎ濃度を１×１０19［個／ｃ
ｍ-3］以上にできるとともに、拡散領域表面を平滑な表
面に改善でき、これにより光電変換特性および信頼性に
優れたＬＥＤを製造できる。
【００２９】このように本実施の形態のＺｎ固相拡散工
程によれば、ｎ型ＧａＡｓＰ基板にｐ型拡散領域を形成
する場合に、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶膜を拡散源膜とし
て用い、拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ
＋Ｓｉ）を０．２とすることにより、拡散源膜とｎ型Ｇ
ａＡｓＰ基板表面との反応を抑制し、拡散領域表面を荒
れのない平滑な表面にすることができる。
程によれば、ｎ型ＧａＡｓＰ基板にｐ型拡散領域を形成
する場合に、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶膜を拡散源膜とし
て用い、拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ
＋Ｓｉ）を０．２とすることにより、拡散源膜とｎ型Ｇ
ａＡｓＰ基板表面との反応を抑制し、拡散領域表面を荒
れのない平滑な表面にすることができる。
【００３０】また、本実施の形態のＺｎ固相拡散工程を
用いてＬＥＤを製造することにより、信頼性および発光
特性に優れたＬＥＤを製造することができる。
用いてＬＥＤを製造することにより、信頼性および発光
特性に優れたＬＥＤを製造することができる。
【００３１】なお、上記実施の形態では、半導体基板と
してＧａＡｓＰ基板を使用したが、本発明のＺｎ固相拡
散方法は、ＧａＡｓ基板、ＡｌＧａＡｓ基板、ＡｌＧａ
ＡｓＰ基板、ＩｎＧａＡｓ基板などのＧａＡｓ系半導体
基板にも適用可能である。
してＧａＡｓＰ基板を使用したが、本発明のＺｎ固相拡
散方法は、ＧａＡｓ基板、ＡｌＧａＡｓ基板、ＡｌＧａ
ＡｓＰ基板、ＩｎＧａＡｓ基板などのＧａＡｓ系半導体
基板にも適用可能である。
【００３２】また、上記実施の形態では、半導体基板の
拡散予定領域表面のみにＺｎを拡散させる選択的固相拡
散について説明したが、本発明のＺｎ固相拡散方法は、
半導体基板全面にＺｎを固相拡散させる場合にも適用で
きる。この場合、拡散マスク膜の形成工程が省かれる。
拡散予定領域表面のみにＺｎを拡散させる選択的固相拡
散について説明したが、本発明のＺｎ固相拡散方法は、
半導体基板全面にＺｎを固相拡散させる場合にも適用で
きる。この場合、拡散マスク膜の形成工程が省かれる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＺｎ固相拡
散方法によれば、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶膜を拡散源膜
として用い、拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／
（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下とすることにより、拡散源
膜と半導体基板表面との反応を抑制し、拡散領域表面を
荒れのない平滑な表面にすることができるという効果が
ある。
散方法によれば、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶膜を拡散源膜
として用い、拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／
（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．２以下とすることにより、拡散源
膜と半導体基板表面との反応を抑制し、拡散領域表面を
荒れのない平滑な表面にすることができるという効果が
ある。
【００３４】また、本発明の発光素子によれば、拡散源
膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．０５〜０．２と
した固相拡散工程により拡散領域を形成することによ
り、寿命等の信頼性を向上させることができ、これによ
り寿命および光電変換特性に優れた発光素子を得られる
という効果がある。
膜のモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）を０．０５〜０．２と
した固相拡散工程により拡散領域を形成することによ
り、寿命等の信頼性を向上させることができ、これによ
り寿命および光電変換特性に優れた発光素子を得られる
という効果がある。
【図１】本発明の実施の形態を示すＬＥＤの製造工程図
である（固相拡散工程）。
である（固相拡散工程）。
【図２】本発明の実施の形態を示すＬＥＤの製造工程図
である（電極形成工程）。
である（電極形成工程）。
【図３】本発明の実施の形態のＺｎ固相拡散工程により
形成された拡散領域の表面を示すＳＥＭ写真である。
形成された拡散領域の表面を示すＳＥＭ写真である。
【図４】拡散源膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ
＋Ｓｉ）と拡散領域表面の凹部密度との関係、および拡
散領域中のＺｎ濃度と拡散領域表面の凹部密度との関係
を示す図である。
＋Ｓｉ）と拡散領域表面の凹部密度との関係、および拡
散領域中のＺｎ濃度と拡散領域表面の凹部密度との関係
を示す図である。
１０ ｎ型半導体基板（ｎ型ＧａＡｓＰ基板）、 １２
拡散源膜（ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜）、 １４ ｐ型拡散
領域（Ｚｎ拡散領域）、 １６ ｐ側電極、１７ ｎ側
電極。
拡散源膜（ＺｎＯ・ＳｉＯ2 膜）、 １４ ｐ型拡散
領域（Ｚｎ拡散領域）、 １６ ｐ側電極、１７ ｎ側
電極。
フロントページの続き (72)発明者 荻原 光彦 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA43 CA02 CA12 CA35 CA36 CA37 CA38 CA39 CA49 CA53 CA72
Claims (5)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ系の半導体基板上にＺｎを含む
拡散源膜を形成する工程と、 前記拡散源膜から前記半導体基板にＺｎを拡散させ、拡
散領域を形成する工程とを含み、 前記拡散源膜が、ＺｎＯとＳｉＯ2 の混晶膜であり、 前記混晶膜中のＺｎとＳｉのモル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓ
ｉ）が、０．２以下であることを特徴とするＺｎ固相拡
散方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の拡散方法において、 前記拡散領域のＺｎ濃度が、６×１０19［ｃｍ-3］以下
であることを特徴とするＺｎ固相拡散方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の拡散方法において、 前記拡散領域のＺｎ濃度が、１×１０19［ｃｍ-3］以上
であることを特徴とするＺｎ固相拡散方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の拡散方法において、 前記モル比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｉ）が、０．０５以上であ
ることを特徴とするＺｎ固相拡散方法。 - 【請求項５】 ＧａＡｓ系の半導体基板と、 請求項３記載の拡散方法を用いて前記半導体基板に形成
された拡散領域と、前記拡散領域にコンタクトする第１
の電極と、 前記半導体基板にコンタクトする第２の電極とを備えた
ことを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25806698A JP2000091254A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ｚｎ固相拡散方法およびこれを用いた発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25806698A JP2000091254A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ｚｎ固相拡散方法およびこれを用いた発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091254A true JP2000091254A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17315065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25806698A Withdrawn JP2000091254A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ｚｎ固相拡散方法およびこれを用いた発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000091254A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310368A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| WO2009037955A1 (ja) * | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | 太陽電池の製造方法 |
| AU2006242030B2 (en) * | 2005-04-26 | 2011-06-23 | Naoetsu Electronics Co., Ltd. | Solar cell manufacturing method, solar cell, and semiconductor device manufacturing method |
| CN103477419A (zh) * | 2011-03-31 | 2013-12-25 | 东京毅力科创株式会社 | 用于通过固相扩散形成超浅掺杂区域的方法 |
| WO2015096304A1 (zh) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 中国科学院微电子研究所 | 在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法 |
| CN112885934A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种提高产品良率的led芯片制备方法 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP25806698A patent/JP2000091254A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310368A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| WO2006117975A1 (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| AU2006242030B2 (en) * | 2005-04-26 | 2011-06-23 | Naoetsu Electronics Co., Ltd. | Solar cell manufacturing method, solar cell, and semiconductor device manufacturing method |
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| CN103477419B (zh) * | 2011-03-31 | 2017-07-07 | 东京毅力科创株式会社 | 用于通过固相扩散形成超浅掺杂区域的方法 |
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| CN112885934A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种提高产品良率的led芯片制备方法 |
| CN112885934B (zh) * | 2019-11-29 | 2022-06-14 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种提高产品良率的led芯片制备方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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