JP2002517906A - ＧａＰ半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
ＧａＰ半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
ＧａＰ基板及び該基板上に配置されたエピタキシャル層からなる半導体装置、その際前記層はｎ形ドープされた部分層及びｐ形ドープされた部分層を有する。両者の部分層の間の境界領域にｐｎ接合が形成されている。エピタキシャル層は異物、即ちＮと同一でない第３及び／又は第５主族の元素を含有しかつそのＧａＰエピタキシャル層内の濃度は１０２０ｃｍ- ３未満である。
Description
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の半導体装置に関する。さらに、本発明
は請求項７の上位概念に記載の半導体装置の製造方法に関する。
は請求項７の上位概念に記載の半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】 ＧａＰからなる発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diods）は既に久し
い以前から公知でありかつ最も頻繁に使用されるＬＥＤの１つに発展した。純粋
なＧａＰ半導体材料をベースとするＬＥＤは機能性を有しかつ実地の用途分野を
有しているが、ＧａＰ−ＬＥＤは間接的バンド構造に基づき大抵意図的に不純物
がドープされる。等電中心とも称されるこのような不純物の導入により、電荷担
体の著しく大きい部分が光を放出して再結合され、このことは著しく強い明るさ
のＬＥＤを可能にする。ＧａＰ：Ｎで示されるダイオードは、等電中心としてＮ
からなる不純物を使用しかつ緑〜黄色のスペクトル領域を放出する。その際、ｐ
ｎ接合のｐ側に注入された電子は等電性Ｎによって局在化され、その際今や荷電
されたＮ-コンプレックス（N-Komplex）は正孔を引き寄せる。電子と正孔は結合
されたエキシトンを形成しこれは次いで放射崩壊する。
い以前から公知でありかつ最も頻繁に使用されるＬＥＤの１つに発展した。純粋
なＧａＰ半導体材料をベースとするＬＥＤは機能性を有しかつ実地の用途分野を
有しているが、ＧａＰ−ＬＥＤは間接的バンド構造に基づき大抵意図的に不純物
がドープされる。等電中心とも称されるこのような不純物の導入により、電荷担
体の著しく大きい部分が光を放出して再結合され、このことは著しく強い明るさ
のＬＥＤを可能にする。ＧａＰ：Ｎで示されるダイオードは、等電中心としてＮ
からなる不純物を使用しかつ緑〜黄色のスペクトル領域を放出する。その際、ｐ
ｎ接合のｐ側に注入された電子は等電性Ｎによって局在化され、その際今や荷電
されたＮ-コンプレックス（N-Komplex）は正孔を引き寄せる。電子と正孔は結合
されたエキシトンを形成しこれは次いで放射崩壊する。
【０００３】 さらに、ＧａＰ−ＬＥＤが公知であり、これは等電性不純物として中性のＺｎ
−Ｏコンプレックスを含有しかつ赤色のスペクトル領域内で発光する。この場合
も、結果として、Ｚｎ−Ｏコンプレックスで形成されるエキシトンの崩壊からの
放出が生じる。
−Ｏコンプレックスを含有しかつ赤色のスペクトル領域内で発光する。この場合
も、結果として、Ｚｎ−Ｏコンプレックスで形成されるエキシトンの崩壊からの
放出が生じる。
【０００４】 さらに既に、光学活性エピタキシャル層がＧａＡｓ１ - ｘＰｘ準三元ＩＩＩ−
Ｖ混晶から構成されたＬＥＤが公知である。隣含量ｘ＞０．４５で、この半導体
材料も間接遷移形を有するので、放射再結合のためにＮ不純物が必要になる。ｘ
＝０．６では、オレンジ赤色が達成される。黄色発光ＬＥＤを製造するためには
、混晶内の隣含量を８５％まで高めることができる。
Ｖ混晶から構成されたＬＥＤが公知である。隣含量ｘ＞０．４５で、この半導体
材料も間接遷移形を有するので、放射再結合のためにＮ不純物が必要になる。ｘ
＝０．６では、オレンジ赤色が達成される。黄色発光ＬＥＤを製造するためには
、混晶内の隣含量を８５％まで高めることができる。
【０００５】 間接的バンド構造に基づき、ＧａＰ−ＬＥＤは、結晶構造の不純物化及び障害
に対して特に敏感である。従って、強い明るさのダイオードを製造するためには
、できる限り低い転位密度を有するＧａＰ基板を選択すべきである。ＧａＰ−Ｌ
ＥＤのもう１つの欠点は、作動時間が長くなるに伴いＧａＰ−ＬＥＤの輝度の比
較的強度の低下が観察されることにある。
に対して特に敏感である。従って、強い明るさのダイオードを製造するためには
、できる限り低い転位密度を有するＧａＰ基板を選択すべきである。ＧａＰ−Ｌ
ＥＤのもう１つの欠点は、作動時間が長くなるに伴いＧａＰ−ＬＥＤの輝度の比
較的強度の低下が観察されることにある。
【０００６】 輝度低下を液相エピタキシーの際に特殊な温度制御プロフィールにより、でき
るだけ純粋な出発物質の使用により及び電気的に活性のドーピングの実施により
好ましい影響を及ぼすことが既に提案された。米国特許明細書ＵＳ４,３０３,４
６4には、結晶にＧａＰ内で電気的に活性のドーピング物質を施すことよりなる
、ＧａＰ結晶のためのチョクラルスキー製造方法が記載されている。この場合に
は、低い欠陥頻度及び良好な光学的特性を有する結晶が達成される。
るだけ純粋な出発物質の使用により及び電気的に活性のドーピングの実施により
好ましい影響を及ぼすことが既に提案された。米国特許明細書ＵＳ４,３０３,４
６4には、結晶にＧａＰ内で電気的に活性のドーピング物質を施すことよりなる
、ＧａＰ結晶のためのチョクラルスキー製造方法が記載されている。この場合に
は、低い欠陥頻度及び良好な光学的特性を有する結晶が達成される。
【０００７】 刊行物“Free-excition radiation from p-i-n diodes of Gap doped with in
dium and oxygen”, A. Tanaka et al., Applied Physics Letters, Band 28 No
. 3 (1976), p. 129-130から、強烈な緑及び薄い赤色光を放出するＧａＰ−ＬＥ
Ｄが公知である。固有の範囲は酸素供与体により発生されかつ放出光の強度はＩ
ｎドーピングにより強化される。
dium and oxygen”, A. Tanaka et al., Applied Physics Letters, Band 28 No
. 3 (1976), p. 129-130から、強烈な緑及び薄い赤色光を放出するＧａＰ−ＬＥ
Ｄが公知である。固有の範囲は酸素供与体により発生されかつ放出光の強度はＩ
ｎドーピングにより強化される。
【０００８】 文献：Maximilian Bleicher著“Halbleiter-Optoelektronik”, Dr. Alfred H
uething Verlag GmbH, Heidelberg, 1986, p. 152-161、特にp. 155に、請求項
１の上位概念に記載のＧａＰ：Ｎ−ＬＥＤ及び請求項７の上位概念に記載の製造
方法が記載されている。
uething Verlag GmbH, Heidelberg, 1986, p. 152-161、特にp. 155に、請求項
１の上位概念に記載のＧａＰ：Ｎ−ＬＥＤ及び請求項７の上位概念に記載の製造
方法が記載されている。
【０００９】 本発明の基礎とする課題は、十分な長時間安定性挙動及び特にＬＥＤとして電
流負荷の下で低い輝度低下を示す、ＧａＰ基板をベースとする冒頭に記載した形
式の半導体装置を提供することである。さらに、本発明は、このような半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
流負荷の下で低い輝度低下を示す、ＧａＰ基板をベースとする冒頭に記載した形
式の半導体装置を提供することである。さらに、本発明は、このような半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】 これらの課題を解決するために、請求項１及び７の特徴を提供する。
【００１１】 本発明は、Ｎと同一でない第ＩＩＩ及び／又はＶ主族の異物を添加することに
よりエピタキシャル成長した結晶格子を意図的に緊張させるという思想を基礎と
する。それにより、格子安定化が達成され、該格子安定化は、ＧａＰ基板に存在
する転位は従来程はっきりとせずにエピタキシャル層内の障害として継続し（即
ち、遮へい効果が達成される）かつ電流負荷により惹起された、照度低下（Degr
adation）の原因となる成長した結晶格子内の変換プロセスが少なくとも部分的
に中断されることを惹起すると見なされる。照度低下の減少の他に、こうしてＬ
ＥＤの寿命延長も達成される。
よりエピタキシャル成長した結晶格子を意図的に緊張させるという思想を基礎と
する。それにより、格子安定化が達成され、該格子安定化は、ＧａＰ基板に存在
する転位は従来程はっきりとせずにエピタキシャル層内の障害として継続し（即
ち、遮へい効果が達成される）かつ電流負荷により惹起された、照度低下（Degr
adation）の原因となる成長した結晶格子内の変換プロセスが少なくとも部分的
に中断されることを惹起すると見なされる。照度低下の減少の他に、こうしてＬ
ＥＤの寿命延長も達成される。
【００１２】 ＧａＰエピタキシャル層に、ＧａＰエピタキシャル層内で等電中心として作用
する不純物コンプレックス（Stoerstellenkomplex）、例えばＮ又はＺｎ−Ｏを
ドープすることにより、高い輝度を有する本発明によるＬＥＤを製造することが
できる。
する不純物コンプレックス（Stoerstellenkomplex）、例えばＮ又はＺｎ−Ｏを
ドープすることにより、高い輝度を有する本発明によるＬＥＤを製造することが
できる。
【００１３】 異物の濃度は、異物添加がそれ自体で転位又は別の結晶欠陥の発生を生じない
ように、一定の高さを上回るべきでない。最大の濃度値は、その都度使用される
異物に基づき変動することができかついずれにせよ１０２０ｃｍ- ３未満である
。
ように、一定の高さを上回るべきでない。最大の濃度値は、その都度使用される
異物に基づき変動することができかついずれにせよ１０２０ｃｍ- ３未満である
。
【００１４】 原則的に、異物としては等電中心として作用するＮを除いた第３及び／又は５
主族の全ての異種元素（Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）を使用する
ことができる。しかしなら、本発明の有利な実施形によれば、異物はＩｎである
。
主族の全ての異種元素（Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）を使用する
ことができる。しかしなら、本発明の有利な実施形によれば、異物はＩｎである
。
【００１５】 本発明による方法のエピタキシャル成長工程は、有利には液相エピタキシー（
ＬＰＥ：Liquid Phase Epitaxie）により実施する。それというのも、ＬＰＥは
特に欠陥の少ない結晶構造の成長を可能にするからである。
ＬＰＥ：Liquid Phase Epitaxie）により実施する。それというのも、ＬＰＥは
特に欠陥の少ない結晶構造の成長を可能にするからである。
【００１６】 以下に、本発明を図面を参照して実施例により例示的に説明する。
【００１７】 図１は、ＬＰＥの分野で本発明によるＬＰＥを製造するために使用されるスラ
イディング装置１を示す。該スライディング装置１は、ＧａＰ基板４が嵌合され
る凹所３を有するベースプレート２を有する。ＧａＰエピタキシャル層の表面は
、ベースプレート２の表面と同一平面上にある。ベースプレート２の表面の上に
、相対して並びにまたベースプレート２に対して相対的に移動可能である下方黒
鉛プレート５及び上方黒鉛プレート６が配置されている。このために、両者の黒
鉛プレート５，６は、スライディング管７と、該スライディング管７内に同軸に
案内されたスライディングロッド８とからなる軸方向マニピュレータと連結され
ている。スライディング管７は下方黒鉛プレート５と連結されており、一方スラ
イディングロッド８は上方黒鉛プレート６と作動結合されている。軸方向マニピ
ュレータ７，８は、ベースプレート２と固定結合された位置固定の中空円筒ケー
シング９に組み込まれている。
イディング装置１を示す。該スライディング装置１は、ＧａＰ基板４が嵌合され
る凹所３を有するベースプレート２を有する。ＧａＰエピタキシャル層の表面は
、ベースプレート２の表面と同一平面上にある。ベースプレート２の表面の上に
、相対して並びにまたベースプレート２に対して相対的に移動可能である下方黒
鉛プレート５及び上方黒鉛プレート６が配置されている。このために、両者の黒
鉛プレート５，６は、スライディング管７と、該スライディング管７内に同軸に
案内されたスライディングロッド８とからなる軸方向マニピュレータと連結され
ている。スライディング管７は下方黒鉛プレート５と連結されており、一方スラ
イディングロッド８は上方黒鉛プレート６と作動結合されている。軸方向マニピ
ュレータ７，８は、ベースプレート２と固定結合された位置固定の中空円筒ケー
シング９に組み込まれている。
【００１８】 ＧａＰ：Ｎ−ＬＰＥを製造するには、ＧａＰ基板を凹所３に嵌合させかつエピ
タキシー工程のために準備したＧａＰエピタキシー材料１１を下方黒鉛プレート
５の切欠１０に充填する。準備したＧａＰエピタキシー材料１１は、Ｇａに対し
てＩｎ例えば０．０１質量％を添加した純粋なＧａＰ材料からなる。このＩｎで
富化したＧａＰエピタキシー材料１１を下方黒鉛プレート５の切欠１０に導入す
る際には、下方黒鉛プレート５をベースプレート２に対して、切欠１０が凹所３
と重ならない、即ちＧａＰエピタキシー材料１１がなおＧａＰ基板４から切り離
されているように位置が調整されている。
タキシー工程のために準備したＧａＰエピタキシー材料１１を下方黒鉛プレート
５の切欠１０に充填する。準備したＧａＰエピタキシー材料１１は、Ｇａに対し
てＩｎ例えば０．０１質量％を添加した純粋なＧａＰ材料からなる。このＩｎで
富化したＧａＰエピタキシー材料１１を下方黒鉛プレート５の切欠１０に導入す
る際には、下方黒鉛プレート５をベースプレート２に対して、切欠１０が凹所３
と重ならない、即ちＧａＰエピタキシー材料１１がなおＧａＰ基板４から切り離
されているように位置が調整されている。
【００１９】 その後、全装置を約７００〜１０００℃の温度にする。引き続き、Ｉｎで富化
したＧａＰエピタキシー材料１１に適当な方法で電気的活性ドーピング物質を加
える。この場合、該ドーピング物質はｎ形前ドープしたＧａＰ基板４の場合には
Ｈ２Ｓ（硫化水素）であってよく、該Ｈ２Ｓを上方黒鉛プレート６内の第１の開
口１２を介してエピタキシー材料１１に供給する。引き続き、下方黒鉛プレート
５を上方黒鉛プレート６と一緒にベースプレート２上を、ＧａＰエピタキシー材
料１１がＧａＰ基板上に達しかつこれと接触するようにスライドさせる。今や、
基板表面上でエピタキシャル層堆積が行われる。その際、Ｓ原子はまずＧａＰ基
板４上で成長するエピタキシャル層のｎ形ドーピングが行われる。
したＧａＰエピタキシー材料１１に適当な方法で電気的活性ドーピング物質を加
える。この場合、該ドーピング物質はｎ形前ドープしたＧａＰ基板４の場合には
Ｈ２Ｓ（硫化水素）であってよく、該Ｈ２Ｓを上方黒鉛プレート６内の第１の開
口１２を介してエピタキシー材料１１に供給する。引き続き、下方黒鉛プレート
５を上方黒鉛プレート６と一緒にベースプレート２上を、ＧａＰエピタキシー材
料１１がＧａＰ基板上に達しかつこれと接触するようにスライドさせる。今や、
基板表面上でエピタキシャル層堆積が行われる。その際、Ｓ原子はまずＧａＰ基
板４上で成長するエピタキシャル層のｎ形ドーピングが行われる。
【００２０】 所望のドーピングプロフィールを生ぜしめるためには、Ｈ２Ｓの配合を示され
ていない方法で継続して監視しかつ制御することができる。
ていない方法で継続して監視しかつ制御することができる。
【００２１】 さらに、上方黒鉛プレート６には第２の開口１３が設けられており、これを経
てこの場合には等電中心のために使用される窒素をＮＨ３（アンモニア）の一時
的供給により供給する。成長したエピタキシャル層のｐ形ドーピングは、第１の
開口１２を経て例えばＺｎ蒸気を添加することにより行うことができる。
てこの場合には等電中心のために使用される窒素をＮＨ３（アンモニア）の一時
的供給により供給する。成長したエピタキシャル層のｐ形ドーピングは、第１の
開口１２を経て例えばＺｎ蒸気を添加することにより行うことができる。
【００２２】 図２ａには、例として図１に示されたスライディング装置を用いてエピタキシ
ャル成長により製造された層構造が示されている。図２ｂは、エピタキシャル層
厚さにわたりプロットされたＳもしくはＺｎドーピング物質、Ｎ不純物及びこの
実施例で使用されたＩｎ異物の可能な所属の濃度曲線を示す。
ャル成長により製造された層構造が示されている。図２ｂは、エピタキシャル層
厚さにわたりプロットされたＳもしくはＺｎドーピング物質、Ｎ不純物及びこの
実施例で使用されたＩｎ異物の可能な所属の濃度曲線を示す。
【００２３】 図２ａによれば、ｎ形ドープされたＧａＰ基板４上で成長したエピタキシャル
層は２つの部分層１４，１５からなり、そのうちの基板側の下方部分層１４には
Ｓでｎ形ドープされており、かつその上に配置された部分層１５はＺｎ／ｐ形ド
ーピングを有する。両者の部分層１４，１５の間にｐｎ接合１６が形成されてい
る。
層は２つの部分層１４，１５からなり、そのうちの基板側の下方部分層１４には
Ｓでｎ形ドープされており、かつその上に配置された部分層１５はＺｎ／ｐ形ド
ーピングを有する。両者の部分層１４，１５の間にｐｎ接合１６が形成されてい
る。
【００２４】 図２ｂは、第１のエピタキシャル部分層１４における例えば７・１０１７ｃｍ - ３ の濃度の基板側に設けられたｎ形ドーピングがｐｎ接合１６に向かって段階
的に約３・１０１５〜５・１０１６ｃｍ- ３（この場合：１・１０１６ｃｍ- ３）
に低下することを示す。この場合、第１の部分層１４は、約４５μｍの層厚さを
有する。
的に約３・１０１５〜５・１０１６ｃｍ- ３（この場合：１・１０１６ｃｍ- ３）
に低下することを示す。この場合、第１の部分層１４は、約４５μｍの層厚さを
有する。
【００２５】 それに対して、第２の部分層１５は、２・１０１８ｃｍ- ３の範囲の比較的高
い濃度でｐ形ドープされている。第２の部分層１５におけるドーピング物質濃度
の相応する曲線は、参照符号１７ｂで示されている。第２の部分層１５の層厚さ
は、図示の実施例においては約２０μｍである。
い濃度でｐ形ドープされている。第２の部分層１５におけるドーピング物質濃度
の相応する曲線は、参照符号１７ｂで示されている。第２の部分層１５の層厚さ
は、図示の実施例においては約２０μｍである。
【００２６】 等電再結合中心を形成するためのＮ不純物の濃度曲線は、参照符号１８で示さ
れている。該濃度曲線は、ｐｎ接合１６を越えて延びる矩形輪郭を有する。該矩
形輪郭は約２４μｍの長さにわたってエピタキシャル層の第１の部分層１４内に
突入しかつ約１０μｍの長さにわたってエピタキシャル層の第２の部分層に突入
する。この場合、Ｎ不純物の濃度は、３・１０１７ｃｍ- ３である。
れている。該濃度曲線は、ｐｎ接合１６を越えて延びる矩形輪郭を有する。該矩
形輪郭は約２４μｍの長さにわたってエピタキシャル層の第１の部分層１４内に
突入しかつ約１０μｍの長さにわたってエピタキシャル層の第２の部分層に突入
する。この場合、Ｎ不純物の濃度は、３・１０１７ｃｍ- ３である。
【００２７】 より高いＮ濃度を選択すれば、放出波長の最大はＮ不純物の間の相互作用の発
生に基づきより大きな波長に向かって黄色のスペクトル領域にシフトする。
生に基づきより大きな波長に向かって黄色のスペクトル領域にシフトする。
【００２８】 Ｉｎ異物の濃度曲線は、参照符号１９で示されている。この場合には、約２・
１０１７ｃｍ- ３の値に調整した。これはエピタキシー工程中のＧａに対してＩ
ｎ０．０１質量％の添加に相当する。Ｉｎ濃度は、図２ｂに例示されているよう
に、エピタキシャル層１４，１５の厚さにわたり一定であってもよい。この場合
には、成長したエピタキシャル層１４，１５の全範囲にわたり格子の既に述べた
安定化が達成される。しかしながら、層厚さにわたり変動するＩｎ濃度曲線を調
整すること及び／又はエピタキシャル層１４，１５の部分領域のみにＩｎをドー
プすることも可能である。このことは十分でありかつ場合により有利でもある。
それというのも、エピタキシャル層１４，１５内に電流負荷のもとで生じかつ最
終的に作動時にＬＥＤの劣化をもたらす構造変換プロセスはエピタキシャル層１
４，１５の特定の領域にのみ発生するか又は輝度の低下のために重要であるから
である。
１０１７ｃｍ- ３の値に調整した。これはエピタキシー工程中のＧａに対してＩ
ｎ０．０１質量％の添加に相当する。Ｉｎ濃度は、図２ｂに例示されているよう
に、エピタキシャル層１４，１５の厚さにわたり一定であってもよい。この場合
には、成長したエピタキシャル層１４，１５の全範囲にわたり格子の既に述べた
安定化が達成される。しかしながら、層厚さにわたり変動するＩｎ濃度曲線を調
整すること及び／又はエピタキシャル層１４，１５の部分領域のみにＩｎをドー
プすることも可能である。このことは十分でありかつ場合により有利でもある。
それというのも、エピタキシャル層１４，１５内に電流負荷のもとで生じかつ最
終的に作動時にＬＥＤの劣化をもたらす構造変換プロセスはエピタキシャル層１
４，１５の特定の領域にのみ発生するか又は輝度の低下のために重要であるから
である。
【００２９】 さらに、成長したエピタキシャル層１４，１５の良好な品質のためには、使用
するＧａＰ基板は約２・１０５ｃｍ- ３のできる限り低い転位密度を上回るべき
でない。１・１０５ｃｍ- ２未満の転移密度を有する高品質のＧａＰ基板４を使
用するのが有利である。
するＧａＰ基板は約２・１０５ｃｍ- ３のできる限り低い転位密度を上回るべき
でない。１・１０５ｃｍ- ２未満の転移密度を有する高品質のＧａＰ基板４を使
用するのが有利である。
【００３０】 図３は、作動時間に対する３つのＬＥＤ（測定点２０，２１，２２）の測定さ
れた輝度がプロットされている線図を示す。良好な比較可能性のために、ＬＥＤ
の輝度はそれぞれの初期輝度（初回の作動開始時の輝度）に対する相対量（パー
セントで）として示されかつ従って全ての３つのＬＥＤに関して時点ｔ＝０ｈで
は値１００％を有する。塗りつぶされた菱形の測定点２０及び塗りつぶされた正
方形の測定点２１は、２つの本発明によるＧａＰ：Ｎ−ＬＥＤの輝度を表し、こ
れらのエピタキシャル層１４，１５は図２ａ，ｂに基づきそれぞれＧａに対して
Ｉｎ０．０１質量％をドープした。白抜きの三角形２２は、相応する方法で形成
された、但しＩｎ配合を有しない従来の参照ＬＥＤで記録された測定点を示す。
測定は、作動電流４０ｍＡ及び温度５℃で実施した。本発明によるＬＥＤ（測定
点２０，２１）もまた参照ＬＥＤ（測定点２２）も作動時間が延びるに伴い明白
に認識可能な輝度の低下を示すことは明瞭である。しかしながら、参照ＬＥＤは
既に約２５時間後にその初期輝度の６０％に低下したが、本発明によるＬＥＤは
この時点でなおその初期値の９０％の輝度を有する。この場合、両者の本発明に
よるＬＥＤの輝度推移２０，２１は良好な一致を示す。
れた輝度がプロットされている線図を示す。良好な比較可能性のために、ＬＥＤ
の輝度はそれぞれの初期輝度（初回の作動開始時の輝度）に対する相対量（パー
セントで）として示されかつ従って全ての３つのＬＥＤに関して時点ｔ＝０ｈで
は値１００％を有する。塗りつぶされた菱形の測定点２０及び塗りつぶされた正
方形の測定点２１は、２つの本発明によるＧａＰ：Ｎ−ＬＥＤの輝度を表し、こ
れらのエピタキシャル層１４，１５は図２ａ，ｂに基づきそれぞれＧａに対して
Ｉｎ０．０１質量％をドープした。白抜きの三角形２２は、相応する方法で形成
された、但しＩｎ配合を有しない従来の参照ＬＥＤで記録された測定点を示す。
測定は、作動電流４０ｍＡ及び温度５℃で実施した。本発明によるＬＥＤ（測定
点２０，２１）もまた参照ＬＥＤ（測定点２２）も作動時間が延びるに伴い明白
に認識可能な輝度の低下を示すことは明瞭である。しかしながら、参照ＬＥＤは
既に約２５時間後にその初期輝度の６０％に低下したが、本発明によるＬＥＤは
この時点でなおその初期値の９０％の輝度を有する。この場合、両者の本発明に
よるＬＥＤの輝度推移２０，２１は良好な一致を示す。
【００３１】 ここに記載したＳでのｎ形ドーピングの代わりに、例えばＴｅをドーピング物
質として使用することもできる。さらに、Ｎ不純物の代わりに既に述べたＺｎＯ
コンプレックスを等電中心として使用することもできる。
質として使用することもできる。さらに、Ｎ不純物の代わりに既に述べたＺｎＯ
コンプレックスを等電中心として使用することもできる。
【図１】 ＧａＰ基板へのドープされたＧａＰエピタキシャル層のＬＰＥのためのスライ
ディング装置の略示図である。
ディング装置の略示図である。
【図２ａ】 本発明によるＬＥＤの層構造の略示断面図である。
【図２ｂ】 図２ａに示されたＬＥＤにおけるドーピング物質、不純物及び異物の濃度曲線
曲線を示す図である。
曲線を示す図である。
【図３】 作動時間に依存した３つのＬＥＤの輝度低下を示す線図である。
１ スライディング装置、 ２ ベースプレート、 ４ ＧａＰ基板、 ５
下方黒鉛プレート、 ６ 上方黒鉛プレート、 ７ スライディング管、 ８
スライディングロッド、 ９ 中空円筒ケーシング、 １０ 切欠、 １１ Ｇ
ａＰエピタキシー材料、 １２ 第１の開口、 １３ 第２の開口、 １４ 第
１の部分層、 １５ 第２の部分層、１６ ｐｎ接合、 １７ａ，１７ｂ ドー
ピング物質濃度曲線、 １８ Ｎ濃度曲線、 １９ Ｉｎ濃度曲線、 ２０ 本
発明によるＬＥＤの輝度、 ２１ 本発明によるＬＥＤの輝度、 ２２ 参照Ｌ
ＥＤの輝度
下方黒鉛プレート、 ６ 上方黒鉛プレート、 ７ スライディング管、 ８
スライディングロッド、 ９ 中空円筒ケーシング、 １０ 切欠、 １１ Ｇ
ａＰエピタキシー材料、 １２ 第１の開口、 １３ 第２の開口、 １４ 第
１の部分層、 １５ 第２の部分層、１６ ｐｎ接合、 １７ａ，１７ｂ ドー
ピング物質濃度曲線、 １８ Ｎ濃度曲線、 １９ Ｉｎ濃度曲線、 ２０ 本
発明によるＬＥＤの輝度、 ２１ 本発明によるＬＥＤの輝度、 ２２ 参照Ｌ
ＥＤの輝度
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月１４日（２０００．８．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ハイトボルン ドイツ連邦共和国 ツァイトラーン エー デンターラー シュトラーセ 15 デー (72)発明者 ゲラルト シェンメル ドイツ連邦共和国 ツァイトラーン トロ ッパウアー シュトラーセ 26 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE43 CG01 CG07 EB01 HA02 QA02 QA12 QA27 5F041 AA40 AA44 CA37 CA48 CA49 CA50 CA53 CA55 CA56 CA57 CA58 CA63 5F053 AA01 DD07 FF01 GG01 HH04 JJ01 JJ03 KK04 KK06 KK10 LL02 RR07
Claims (10)
- 【請求項１】 −ＧａＰからなる基板（４）及び −基板上に配置された、ｎ形ドープされた部分層及びｐ形ドープされた部分層を
含むＧａＰエピタキシャル層（１４，１５） を有する半導体装置であって、その際 −−両者の部分層（１４，１５）の間の境界領域内にｐｎ接合（１６）が形成さ
れており、かつ −−ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）の、ｐｎ接合（１６）を有する光学
活性層領域に等電中心として作用する不純物コンプレックスがドープされている
形式のものにおいて、 −ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）が異物を含有し、該異物がＮと同一で
ない第３主族の元素及び／又は第５主族の元素であり、かつそのＧａＰエピタキ
シャル層（１４，１５）内の最大濃度が１０２０ｃｍ- ３未満である ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）内の異物の最大濃度
が１０１９ｃｍ- ３未満でありかつ特に約１０１８ｃｍ- ３であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 異物の濃度がＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）の厚さ
にわたり実質的に一定であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置
。 - 【請求項４】 異物がＩｎであることを特徴とする請求項１から３までのい
ずれか１項記載の半導体装置。 - 【請求項５】 ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）の光学活性層領域内
の不純物コンプレックスの濃度（１８）が１０１７〜５・１０１８ｃｍ- ３、特
に５・１０１７〜１０１８ｃｍ- ３であることを特徴とする請求項１から４まで
のいずれか１項記載の半導体装置。 - 【請求項６】 不純物コンプレックスがＮであることを特徴とする請求項１
から５までのいずれか１項記載の半導体装置。 - 【請求項７】 以下の製造工程： −ＧａＰ基板（４）を準備する、 −異なるドーピングの２つの部分層を含むＧａＰエピタキシャル層（１４，１５
）をエピタキシャル成長させる、その際 −−両者の部分層（１４，１５）の間の境界領域内にｐｎ接合（１６）を形成さ
せる、及び −−ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）の、ｐｎ接合（１６）を有する光学
活性層領域に等電中心として作用する不純物コンプレックスをドープする からなる半導体装置の製造方法において、 −ＧａＰエピタキシャル層（１４，１５）に異物を導入し、その際該異物がＮと
同一でない第３主族の元素及び／又は第５主族の元素であり、かつそのＧａＰエ
ピタキシャル層（１４，１５）内の最大濃度が１０２０ｃｍ- ３未満である ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 エピタキシャル層（１４，１５）の成長工程を液相エピタキ
シー（ＬＰＥ）により行うことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項９】 液相エピタキシーの際に使用するＧａ溶液にエピタキシャル
成長工程の前にＩｎをＧａに対して最大１質量％、特に最大０．０７質量％を添
加することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 使用するＧａＰ基板（４）が２・１０５ｃｍ- ２未満、特
に１・１０５ｃｍ- ２未満の転位密度を有することを特徴とする請求項７から９
までのいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19824566A DE19824566C1 (de) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | GaP-Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE19824566.1 | 1998-06-02 | ||
| PCT/DE1999/001549 WO1999063602A1 (de) | 1998-06-02 | 1999-05-26 | GaP-HALBLEITERANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DERSELBEN |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002517906A true JP2002517906A (ja) | 2002-06-18 |
Family
ID=7869632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000552723A Pending JP2002517906A (ja) | 1998-06-02 | 1999-05-26 | ＧａＰ半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010010375A1 (ja) |
| EP (1) | EP1084514A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002517906A (ja) |
| DE (1) | DE19824566C1 (ja) |
| TW (1) | TW442980B (ja) |
| WO (1) | WO1999063602A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065553A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-22 | Midwest Research Institute | Isoelectronic co-doping |
| DE10135574B4 (de) * | 2001-07-20 | 2009-09-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Fertigung von Schichtstrukturen auf Substraten mittels Flüssigphasenepitaxie |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2297494A1 (fr) * | 1975-01-07 | 1976-08-06 | Radiotechnique Compelec | Procede de realisation de cristaux semiconducteurs a pieges isoelectroniques d'azote et cristaux ainsi fabriques |
| JPS6028800B2 (ja) * | 1977-10-17 | 1985-07-06 | 住友電気工業株式会社 | 低欠陥密度りん化ガリウム単結晶 |
| JPS56126987A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Semiconductor Res Found | Light emitting diode |
| JPH05241498A (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-21 | Kanebo Ltd | 歯牙模型 |
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| DE19537545A1 (de) * | 1995-10-09 | 1997-04-10 | Telefunken Microelectron | Verfahren zur Herstellung einer Lumineszenzdiode |
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1998
- 1998-06-02 DE DE19824566A patent/DE19824566C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-26 EP EP99936321A patent/EP1084514A1/de not_active Withdrawn
- 1999-05-26 JP JP2000552723A patent/JP2002517906A/ja active Pending
- 1999-05-26 WO PCT/DE1999/001549 patent/WO1999063602A1/de not_active Application Discontinuation
- 1999-05-28 TW TW088108828A patent/TW442980B/zh active
-
2000
- 2000-12-04 US US09/728,682 patent/US20010010375A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1084514A1 (de) | 2001-03-21 |
| DE19824566C1 (de) | 1999-12-02 |
| WO1999063602A1 (de) | 1999-12-09 |
| TW442980B (en) | 2001-06-23 |
| US20010010375A1 (en) | 2001-08-02 |
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