JP2003168821A - Ｚｎ系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
Ｚｎ系半導体発光素子およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2003168821A JP2003168821A JP2001365557A JP2001365557A JP2003168821A JP 2003168821 A JP2003168821 A JP 2003168821A JP 2001365557 A JP2001365557 A JP 2001365557A JP 2001365557 A JP2001365557 A JP 2001365557A JP 2003168821 A JP2003168821 A JP 2003168821A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- based semiconductor
- znteo
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 17
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 126
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 52
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 31
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 20
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 4
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004871 chemical beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- SKJCKYVIQGBWTN-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxyphenyl) methanesulfonate Chemical compound CS(=O)(=O)OC1=CC=C(O)C=C1 SKJCKYVIQGBWTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- ILXWFJOFKUNZJA-UHFFFAOYSA-N ethyltellanylethane Chemical compound CC[Te]CC ILXWFJOFKUNZJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N triethylindigane Chemical compound CC[In](CC)CC OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000171 gas-source molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000001741 metal-organic molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L33/02—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 characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/28—Materials of the light emitting region containing only elements of Group II and Group VI of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0083—Processes for devices with an active region comprising only II-VI compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｚｎ系半導体よりなる発光層での発光効率の
向上が可能であるＺｎ系半導体発光素子およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ｐ−ｎ接合界面３を、ｎ型ＺｎＴｅ
１−ｘＯｘ（０．５≦ｘ≦１）層８およびｐ型ＺｎＴｅ
１−ｘＯｘ（０≦ｘ＜０．５）層７より構成するととも
に、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８および／またはｐ型ＺｎＴｅＯ
層７の形成を、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表層側を熱酸
化処理することにより行なう。
向上が可能であるＺｎ系半導体発光素子およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ｐ−ｎ接合界面３を、ｎ型ＺｎＴｅ
１−ｘＯｘ（０．５≦ｘ≦１）層８およびｐ型ＺｎＴｅ
１−ｘＯｘ（０≦ｘ＜０．５）層７より構成するととも
に、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８および／またはｐ型ＺｎＴｅＯ
層７の形成を、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表層側を熱酸
化処理することにより行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｚｎ系半導体発光
素子およびその製造方法に関し、特に、青色から緑色の
可視波長帯に適したＺｎ系半導体発光素子およびその製
造方法に関する。
素子およびその製造方法に関し、特に、青色から緑色の
可視波長帯に適したＺｎ系半導体発光素子およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周期律表第ＩＩ族元素をＺｎ（亜鉛）と
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（Ｚｎ系半導体）は、真
性欠陥が生成される自己補償効果などの要因により、伝
導型を任意に制御することが困難とされる。このような
状況下において、近年、Ｚｎ系半導体において、周期律
表第ＶＩ族元素をＴｅ（テルル）とし、緑色の波長帯に
属するバンドギャップエネルギーの小さいＺｎＴｅ（テ
ルル化亜鉛）については、ｎ型化がなされるに至り、Ｚ
ｎＴｅを用いたホモ接合による発光素子の製造がなされ
ている。
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（Ｚｎ系半導体）は、真
性欠陥が生成される自己補償効果などの要因により、伝
導型を任意に制御することが困難とされる。このような
状況下において、近年、Ｚｎ系半導体において、周期律
表第ＶＩ族元素をＴｅ（テルル）とし、緑色の波長帯に
属するバンドギャップエネルギーの小さいＺｎＴｅ（テ
ルル化亜鉛）については、ｎ型化がなされるに至り、Ｚ
ｎＴｅを用いたホモ接合による発光素子の製造がなされ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｚ
ｎＴｅを用いたホモ接合による発光素子においては、本
来ＺｎＴｅがノンドープでｐ型であるために、ｐ型層に
比べてｎ型層におけるキャリア密度が低く、さらに、形
成されるｐ−ｎ接合界面付近に一様にキャリアが拡散す
るために、発光効率が抑制されることとなる。そこで、
発光効率を高めるために、例えば活性層をＺｎＴｅで構
成するとともに、ＺｎＴｅが含有されたＺｎ系半導体で
クラッド層を構成したダブルへテロ構造の形成が考えら
れる。しかし、ダブルへテロ構造を形成するには、通常
エピタキシャル成長法による気相成長が用いられるが、
例えば、ＺｎＴｅウエーハを基板としてダブルへテロ構
造の形成を行なった場合、ＺｎＴｅウエーハを用いたホ
モ接合によるｐ−ｎ接合界面の形成に比べて、製造コス
トが高くなるなどの問題が発生する。
ｎＴｅを用いたホモ接合による発光素子においては、本
来ＺｎＴｅがノンドープでｐ型であるために、ｐ型層に
比べてｎ型層におけるキャリア密度が低く、さらに、形
成されるｐ−ｎ接合界面付近に一様にキャリアが拡散す
るために、発光効率が抑制されることとなる。そこで、
発光効率を高めるために、例えば活性層をＺｎＴｅで構
成するとともに、ＺｎＴｅが含有されたＺｎ系半導体で
クラッド層を構成したダブルへテロ構造の形成が考えら
れる。しかし、ダブルへテロ構造を形成するには、通常
エピタキシャル成長法による気相成長が用いられるが、
例えば、ＺｎＴｅウエーハを基板としてダブルへテロ構
造の形成を行なった場合、ＺｎＴｅウエーハを用いたホ
モ接合によるｐ−ｎ接合界面の形成に比べて、製造コス
トが高くなるなどの問題が発生する。
【０００４】上記したＺｎＴｅの場合に限らず、導電型
の制御が困難とされるＺｎ系半導体より発光領域を形成
した発光素子において、該発光領域に対する効果的なキ
ャリア注入による発光効率の向上ひいては、取り出され
る輝度の向上を図ることは重要な課題とされる。
の制御が困難とされるＺｎ系半導体より発光領域を形成
した発光素子において、該発光領域に対する効果的なキ
ャリア注入による発光効率の向上ひいては、取り出され
る輝度の向上を図ることは重要な課題とされる。
【０００５】本発明は、かかる課題を考慮してなされた
ものである。すなわち、本発明は、Ｚｎ系半導体よりな
る発光領域での発光効率の向上が可能なＺｎ系半導体発
光素子およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
ものである。すなわち、本発明は、Ｚｎ系半導体よりな
る発光領域での発光効率の向上が可能なＺｎ系半導体発
光素子およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００６】
【本発明における手段および作用・効果】上記課題を解
決するための本発明におけるＺｎ系半導体発光素子は、
ｎ型層とｐ型層との界面によりｐ−ｎ接合を形成してな
る発光領域を有し、前記ｎ型層は、ＩＩ族元素のＺｎ
と、ＶＩ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成される
Ｚｎ系半導体であり、他方、前記ｐ型層は、前記ｎ型層
に比べてＴｅの含有量が多いＺｎ系半導体であることを
特徴とする。なお、本明細書におけるＺｎ系半導体は、
ＺｎＴｅおよびＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む、ＺｎＴｅと
ＺｎＯとの混晶化合物ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ≦
１）を指す。
決するための本発明におけるＺｎ系半導体発光素子は、
ｎ型層とｐ型層との界面によりｐ−ｎ接合を形成してな
る発光領域を有し、前記ｎ型層は、ＩＩ族元素のＺｎ
と、ＶＩ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成される
Ｚｎ系半導体であり、他方、前記ｐ型層は、前記ｎ型層
に比べてＴｅの含有量が多いＺｎ系半導体であることを
特徴とする。なお、本明細書におけるＺｎ系半導体は、
ＺｎＴｅおよびＺｎＯ（酸化亜鉛）を含む、ＺｎＴｅと
ＺｎＯとの混晶化合物ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ≦
１）を指す。
【０００７】上記Ｚｎ系半導体において、ノンドープで
ＺｎＯ（酸化亜鉛）はｎ型、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）
はｐ型、さらに、ＺｎＴｅとＺｎＯとの混晶化合物Ｚｎ
Ｔｅ １−ｘＯｘ（０≦ｘ≦１）ではＺｎＯ混晶比ｘが０
≦ｘ＜０．５の範囲にてｐ型、ＺｎＯ混晶比ｘが０．５
≦ｘ≦１の範囲にてｎ型の導電型を示す。そこで、本発
明においては、ｐ型層をｐ型ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦
ｘ＜０．５）（以下、単にｐ型ＺｎＴｅＯとも記す）よ
り構成し、ｎ型層をｎ型ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０．５≦
ｘ≦１）（以下、単にｎ型ＺｎＴｅＯとも記す）より構
成するとともに、これらｐ型層とｎ型層とのｐ−ｎ接合
界面にて発光領域が形成されてなる。
ＺｎＯ（酸化亜鉛）はｎ型、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）
はｐ型、さらに、ＺｎＴｅとＺｎＯとの混晶化合物Ｚｎ
Ｔｅ １−ｘＯｘ（０≦ｘ≦１）ではＺｎＯ混晶比ｘが０
≦ｘ＜０．５の範囲にてｐ型、ＺｎＯ混晶比ｘが０．５
≦ｘ≦１の範囲にてｎ型の導電型を示す。そこで、本発
明においては、ｐ型層をｐ型ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦
ｘ＜０．５）（以下、単にｐ型ＺｎＴｅＯとも記す）よ
り構成し、ｎ型層をｎ型ＺｎＴｅ１−ｘＯｘ（０．５≦
ｘ≦１）（以下、単にｎ型ＺｎＴｅＯとも記す）より構
成するとともに、これらｐ型層とｎ型層とのｐ−ｎ接合
界面にて発光領域が形成されてなる。
【０００８】このように、ノンドーピングにてｎ型もし
くはｐ型となるＺｎ系半導体より発光領域を形成するこ
とで、従来のＺｎＴｅに代表されるＺｎ系半導体から形
成されたホモ接合型の発光素子に比べて、効果的にキャ
リアを発光領域に注入することが可能となり、発光効率
の向上を図ることができる。
くはｐ型となるＺｎ系半導体より発光領域を形成するこ
とで、従来のＺｎＴｅに代表されるＺｎ系半導体から形
成されたホモ接合型の発光素子に比べて、効果的にキャ
リアを発光領域に注入することが可能となり、発光効率
の向上を図ることができる。
【０００９】次に上記本発明のＺｎ系半導体発光素子に
おけるｐ型層は、ＺｎＴｅであることを特徴とする。こ
のように、ｐ型層をＺｎＴｅとすることで、発光領域よ
り得られる発光を緑色に対応する発光波長とすることが
でき、かつ、従来のＺｎＴｅから形成されたホモ接合型
の発光素子に比べて、発光効率を向上させることが可能
となる。さらに、ｐ型層を構成するｐ型ＺｎＴｅＯのＺ
ｎＯ混晶比ｘを調整することで、発光領域より得られる
発光波長を調整することが可能である。例えば、p型層
をＺｎＴｅ０．６８Ｏ０．３２（ｘ＝０．３２）より構
成した場合、発光領域より青色に対応した発光波長（約
５００ｎｍ）を得ることができる。このように、ｐ型層
をＺｎＯを除くｐ型ＺｎＴｅＯより構成することで、緑
色より低波長側の可視波長帯の発光を発光領域より得る
ことが可能となる。
おけるｐ型層は、ＺｎＴｅであることを特徴とする。こ
のように、ｐ型層をＺｎＴｅとすることで、発光領域よ
り得られる発光を緑色に対応する発光波長とすることが
でき、かつ、従来のＺｎＴｅから形成されたホモ接合型
の発光素子に比べて、発光効率を向上させることが可能
となる。さらに、ｐ型層を構成するｐ型ＺｎＴｅＯのＺ
ｎＯ混晶比ｘを調整することで、発光領域より得られる
発光波長を調整することが可能である。例えば、p型層
をＺｎＴｅ０．６８Ｏ０．３２（ｘ＝０．３２）より構
成した場合、発光領域より青色に対応した発光波長（約
５００ｎｍ）を得ることができる。このように、ｐ型層
をＺｎＯを除くｐ型ＺｎＴｅＯより構成することで、緑
色より低波長側の可視波長帯の発光を発光領域より得る
ことが可能となる。
【００１０】上記のようなＩＩ族元素のＺｎとＶＩ族元
素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系半導体
よりなるｎ型層と、該ｎ型層に比べてＴｅの含有量が多
いＺｎ系半導体よりなるｐ型層とが形成するｐ−ｎ接合
を有してなるＺｎ系半導体発光素子の製造方法の第一と
しては、ｐ型ＺｎＴｅウエーハを酸化性雰囲気下で熱処
理して、ＩＩ族元素のＺｎとＶＩ族元素のＯ又はＯおよ
びＴｅとから構成されるＺｎ系半導体よりなるｎ型層を
形成することにより、ｐ−ｎ接合を形成することを特徴
とする。
素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系半導体
よりなるｎ型層と、該ｎ型層に比べてＴｅの含有量が多
いＺｎ系半導体よりなるｐ型層とが形成するｐ−ｎ接合
を有してなるＺｎ系半導体発光素子の製造方法の第一と
しては、ｐ型ＺｎＴｅウエーハを酸化性雰囲気下で熱処
理して、ＩＩ族元素のＺｎとＶＩ族元素のＯ又はＯおよ
びＴｅとから構成されるＺｎ系半導体よりなるｎ型層を
形成することにより、ｐ−ｎ接合を形成することを特徴
とする。
【００１１】ｐ型ＺｎＴｅウエーハを、熱酸化炉に導入
し、酸化性雰囲気下での熱処理（熱酸化処理）を施すこ
とにより、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表層側におけるＴ
ｅサイトがＯ（酸素）に置換され、導電型がｎ型である
ＺｎＯが形成される。この際、ＴｅサイトがＯに置換さ
れるサイト数により、ｐ−ｎ接合界面におけるｐ型層お
よびｎ型層を構成するＺｎ系半導体が決定される。その
一例として、図４の模式図を用いて説明すると、ｐ−ｎ
接合界面のｎ型層側におけるＴｅサイトが全てＯにて置
換された場合、ｎ型ＺｎＯ層１とｐ型ＺｎＴｅ層２にて
ｐ−ｎ接合界面３が形成される（図４（ａ））。一方、
ｐ−ｎ接合界面のｎ型層側におけるＴｅサイトが部分的
にＯにて置換された場合、ＺｎＯを除くｎ型ＺｎＴｅＯ
よりなるｎ型ＺｎＴｅＯ層４とｐ型ＺｎＴｅ層２にて、
ｐ−ｎ接合界面３が形成される（図４（ｂ））。さら
に、Ｔｅサイトが部分的にＯに置換された場合におい
て、図４（ｃ）に示すようなｐ−ｎ接合界面３を形成す
るｎ型層がＺｎＯより構成されるｎ型ＺｎＯ層１とな
り、他方、ｐ型層がＺｎＴｅを除くｐ型ＺｎＴｅＯより
構成されるｐ型ＺｎＴｅＯ層５となることも考えられ
る。このような熱酸化処理による、ｐ−ｎ接合界面のｐ
型層およびｎ型層を構成するＺｎ系半導体を決定するＴ
ｅサイトのＯに置換されるサイト数は、熱酸化処理の処
理温度および処理時間により調整することができる。
し、酸化性雰囲気下での熱処理（熱酸化処理）を施すこ
とにより、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表層側におけるＴ
ｅサイトがＯ（酸素）に置換され、導電型がｎ型である
ＺｎＯが形成される。この際、ＴｅサイトがＯに置換さ
れるサイト数により、ｐ−ｎ接合界面におけるｐ型層お
よびｎ型層を構成するＺｎ系半導体が決定される。その
一例として、図４の模式図を用いて説明すると、ｐ−ｎ
接合界面のｎ型層側におけるＴｅサイトが全てＯにて置
換された場合、ｎ型ＺｎＯ層１とｐ型ＺｎＴｅ層２にて
ｐ−ｎ接合界面３が形成される（図４（ａ））。一方、
ｐ−ｎ接合界面のｎ型層側におけるＴｅサイトが部分的
にＯにて置換された場合、ＺｎＯを除くｎ型ＺｎＴｅＯ
よりなるｎ型ＺｎＴｅＯ層４とｐ型ＺｎＴｅ層２にて、
ｐ−ｎ接合界面３が形成される（図４（ｂ））。さら
に、Ｔｅサイトが部分的にＯに置換された場合におい
て、図４（ｃ）に示すようなｐ−ｎ接合界面３を形成す
るｎ型層がＺｎＯより構成されるｎ型ＺｎＯ層１とな
り、他方、ｐ型層がＺｎＴｅを除くｐ型ＺｎＴｅＯより
構成されるｐ型ＺｎＴｅＯ層５となることも考えられ
る。このような熱酸化処理による、ｐ−ｎ接合界面のｐ
型層およびｎ型層を構成するＺｎ系半導体を決定するＴ
ｅサイトのＯに置換されるサイト数は、熱酸化処理の処
理温度および処理時間により調整することができる。
【００１２】上記のように熱酸化処理をｐ型ＺｎＴｅウ
エーハに施すことで、ｎ型ＺｎＴｅ １−ｘＯｘ（０．５
≦ｘ≦１）より構成されるｎ型ＺｎＴｅＯ層と、ｐ型Ｚ
ｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ＜０．５）から構成されるｐ
型ＺｎＴｅＯ層とのｐ−ｎ接合界面を簡便に形成するこ
とができる。そして、ｎ型ＺｎＴｅＯ層より効果的にｐ
型ＺｎＴｅＯ層にキャリアを注入することができるの
で、ＺｎＴｅ等のＺｎ系半導体より構成されるホモ接合
による発光素子に比べて、ｐ−ｎ接合界面付近のｐ型Ｚ
ｎＴｅＯ層における緑色から青色に渡る可視発光の発光
効率を向上させることができる。
エーハに施すことで、ｎ型ＺｎＴｅ １−ｘＯｘ（０．５
≦ｘ≦１）より構成されるｎ型ＺｎＴｅＯ層と、ｐ型Ｚ
ｎＴｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ＜０．５）から構成されるｐ
型ＺｎＴｅＯ層とのｐ−ｎ接合界面を簡便に形成するこ
とができる。そして、ｎ型ＺｎＴｅＯ層より効果的にｐ
型ＺｎＴｅＯ層にキャリアを注入することができるの
で、ＺｎＴｅ等のＺｎ系半導体より構成されるホモ接合
による発光素子に比べて、ｐ−ｎ接合界面付近のｐ型Ｚ
ｎＴｅＯ層における緑色から青色に渡る可視発光の発光
効率を向上させることができる。
【００１３】次に、上記のようなＩＩ族元素のＺｎとＶ
Ｉ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系
半導体よりなるｎ型層と、該ｎ型層に比べてＴｅの含有
量が多いＺｎ系半導体よりなるｐ型層とが形成するｐ−
ｎ接合を有してなるＺｎ系半導体発光素子の製造方法の
第二としては、ｎ型層をＺｎＯより構成するものとし
て、該ｎ型層をｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表面に、積層
形成することを特徴とする。
Ｉ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系
半導体よりなるｎ型層と、該ｎ型層に比べてＴｅの含有
量が多いＺｎ系半導体よりなるｐ型層とが形成するｐ−
ｎ接合を有してなるＺｎ系半導体発光素子の製造方法の
第二としては、ｎ型層をＺｎＯより構成するものとし
て、該ｎ型層をｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表面に、積層
形成することを特徴とする。
【００１４】図３（ａ）に示すように、ｐ型ＺｎＴｅウ
エーハの主表面にｎ型であるＺｎＯを積層形成させるこ
とで、ｐ型ＺｎＴｅ層２とｎ型ＺｎＯ層６との界面にて
ｐ−ｎ接合界面３を形成することができる。このように
ｎ型ＺｎＯ層６を積層形成させることで形成されるｐ−
ｎ接合界面３は、上記した熱酸化処理により形成される
図４（ａ）に示したｐ−ｎ接合界面３に比べて界面の乱
れを抑制することが可能となる。その結果、図３（ａ）
のｐ−ｎ接合界面３においては、キャリアの散乱または
非発光中心の発生が抑制されることとなり、ひいては、
ｐ型ＺｎＴｅ層２より得られる緑色発光の発光効率をさ
らに向上させることができる。また、上記したＺｎ系半
導体素子の第二の製造方法以外の第三の製造方法とし
て、図３（ｂ）に示すように、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの
表層を熱酸化処理にてｐ型ＺｎＴｅＯ（ただし、ＺｎＴ
ｅを除く）層５を形成した後、ｎ型であるＺｎＯを積層
形成させることで、ｐ型ＺｎＴｅＯ層５とｎ型ＺｎＯ層
６とによりｐ−ｎ接合界面３を形成することもできる。
この場合、熱酸化処理の処理温度および処理時間にてｐ
型ＺｎＴｅＯ層５を構成するＺｎＴｅＯのＺｎＯ混晶比
を調整することにより、緑色から青色に渡る可視波長帯
の発光を得ることができる。
エーハの主表面にｎ型であるＺｎＯを積層形成させるこ
とで、ｐ型ＺｎＴｅ層２とｎ型ＺｎＯ層６との界面にて
ｐ−ｎ接合界面３を形成することができる。このように
ｎ型ＺｎＯ層６を積層形成させることで形成されるｐ−
ｎ接合界面３は、上記した熱酸化処理により形成される
図４（ａ）に示したｐ−ｎ接合界面３に比べて界面の乱
れを抑制することが可能となる。その結果、図３（ａ）
のｐ−ｎ接合界面３においては、キャリアの散乱または
非発光中心の発生が抑制されることとなり、ひいては、
ｐ型ＺｎＴｅ層２より得られる緑色発光の発光効率をさ
らに向上させることができる。また、上記したＺｎ系半
導体素子の第二の製造方法以外の第三の製造方法とし
て、図３（ｂ）に示すように、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの
表層を熱酸化処理にてｐ型ＺｎＴｅＯ（ただし、ＺｎＴ
ｅを除く）層５を形成した後、ｎ型であるＺｎＯを積層
形成させることで、ｐ型ＺｎＴｅＯ層５とｎ型ＺｎＯ層
６とによりｐ−ｎ接合界面３を形成することもできる。
この場合、熱酸化処理の処理温度および処理時間にてｐ
型ＺｎＴｅＯ層５を構成するＺｎＴｅＯのＺｎＯ混晶比
を調整することにより、緑色から青色に渡る可視波長帯
の発光を得ることができる。
【００１５】上記した本発明におけるＺｎ系半導体発光
素子の製造方法の第二および第三におけるｎ型ＺｎＯの
積層形成は、気相成長法もしくは堆積法を用いて行なう
ことができる。また、このようにｎ型ＺｎＯを積層形成
することで、ｎ型ＺｎＯ層６の層厚の調整を、熱酸化処
理にてｎ型ＺｎＯ層１を形成させる第一の方法に比べて
容易に行なうことができる。
素子の製造方法の第二および第三におけるｎ型ＺｎＯの
積層形成は、気相成長法もしくは堆積法を用いて行なう
ことができる。また、このようにｎ型ＺｎＯを積層形成
することで、ｎ型ＺｎＯ層６の層厚の調整を、熱酸化処
理にてｎ型ＺｎＯ層１を形成させる第一の方法に比べて
容易に行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明を行なう。図２は本発明の一実施形態におけ
るＺｎ系半導体発光素子の要部を示す概略断面図であ
る。上記したが、ＺｎＴｅとＺｎＯとの混晶化合物Ｚｎ
Ｔｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ≦１）ではＺｎＯ混晶比ｘが０
≦ｘ＜０．５の範囲にてｐ型導電性を示すｐ型ＺｎＴｅ
Ｏとなり、ＺｎＯ混晶比ｘが０．５≦ｘ≦１の範囲にて
ｎ型導電性を示すｎ型ＺｎＴｅＯとなる。図２における
ｐ−ｎ接合界面３は、ｐ型ＺｎＴｅＯより構成されるｐ
型ＺｎＴｅＯ層７と、ｎ型ＺｎＴｅＯより構成されるｎ
型ＺｎＴｅＯ層８とにより形成されてなる。従来、Ｚｎ
Ｔｅ等のＺｎ系半導体よりホモ接合を構成した発光素子
では、Ｚｎ系半導体の導電型の制御が困難なことに起因
して発光領域への効果的なキャアリア注入が抑制される
問題があった。しかし図２に示すｐ−ｎ接合界面３をな
すｎ型ＺｎＴｅＯ層８とｐ型ＺｎＴｅＯ層７は、ノンド
ーピングにて、それぞれｎ型とｐ型を示すＺｎ系半導体
より構成されるので、発光領域９にｎ型ＺｎＴｅＯ層８
より効果的にキャリア注入を行なうことが可能となる。
その結果、発光領域９における発光効率を向上させるこ
とができる。
用いて説明を行なう。図２は本発明の一実施形態におけ
るＺｎ系半導体発光素子の要部を示す概略断面図であ
る。上記したが、ＺｎＴｅとＺｎＯとの混晶化合物Ｚｎ
Ｔｅ１−ｘＯｘ（０≦ｘ≦１）ではＺｎＯ混晶比ｘが０
≦ｘ＜０．５の範囲にてｐ型導電性を示すｐ型ＺｎＴｅ
Ｏとなり、ＺｎＯ混晶比ｘが０．５≦ｘ≦１の範囲にて
ｎ型導電性を示すｎ型ＺｎＴｅＯとなる。図２における
ｐ−ｎ接合界面３は、ｐ型ＺｎＴｅＯより構成されるｐ
型ＺｎＴｅＯ層７と、ｎ型ＺｎＴｅＯより構成されるｎ
型ＺｎＴｅＯ層８とにより形成されてなる。従来、Ｚｎ
Ｔｅ等のＺｎ系半導体よりホモ接合を構成した発光素子
では、Ｚｎ系半導体の導電型の制御が困難なことに起因
して発光領域への効果的なキャアリア注入が抑制される
問題があった。しかし図２に示すｐ−ｎ接合界面３をな
すｎ型ＺｎＴｅＯ層８とｐ型ＺｎＴｅＯ層７は、ノンド
ーピングにて、それぞれｎ型とｐ型を示すＺｎ系半導体
より構成されるので、発光領域９にｎ型ＺｎＴｅＯ層８
より効果的にキャリア注入を行なうことが可能となる。
その結果、発光領域９における発光効率を向上させるこ
とができる。
【００１７】また、ｐ型ＺｎＴｅＯ層７を構成するｐ型
ＺｎＴｅＯのＺｎＯ混晶比を調整することで、発光領域
９より、緑色から青色に渡る広波長領域の可視光を発光
させることが可能である。
ＺｎＴｅＯのＺｎＯ混晶比を調整することで、発光領域
９より、緑色から青色に渡る広波長領域の可視光を発光
させることが可能である。
【００１８】図２に示すｎ型ＺｎＴｅＯ層８および／ま
たはｐ型ＺｎＴｅＯ層７は、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主
表層側を熱酸化処理する製造方法にて形成することがで
きる。その製造工程を以下に示す。ｐ型ＺｎＴｅウエー
ハ主表面をアセトン溶剤による洗浄にて有機物除去する
とともに、純水で水洗し乾燥することで、ｐ型ＺｎＴｅ
ウエーハ主表面の洗浄を行なう。その後、ｐ型ＺｎＴｅ
ウエーハを熱酸化炉に導入し、酸素雰囲気下において３
５０℃以上７００℃以下の温度範囲で熱処理を行い、ｐ
型ＺｎＴｅウエーハの主表層側におけるＴｅサイトをＯ
にて置換することにより、図２に示すｎ型ＺｎＴｅＯ層
８および／またはｐ型ＺｎＴｅＯ層７を形成する。ま
た、上記熱酸化処理における処理温度が３５０℃未満で
は、ＴｅサイトをＯに置換する熱酸化処理が有効に機能
せず、他方、熱処理温度が７００℃を超えると、Ｔｅサ
イトを置換したＯが、飛散してしまう不具合が生じる。
そのため、熱酸化処理の処理温度は３５０℃以上７００
℃以下の温度範囲にて行なうことが望ましい。さらに、
熱酸化処理の処理温度が高くなるに伴い、ＴｅがＯに置
換されるサイト数が増加するので、上記温度範囲におい
て処理温度および処理時間を調整することにより、図４
に示すような、ｐ−ｎ接合界面３をなすｐ型層および／
またはｎ型層を構成するＺｎ系半導体を適宜決定するこ
とが可能である。
たはｐ型ＺｎＴｅＯ層７は、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主
表層側を熱酸化処理する製造方法にて形成することがで
きる。その製造工程を以下に示す。ｐ型ＺｎＴｅウエー
ハ主表面をアセトン溶剤による洗浄にて有機物除去する
とともに、純水で水洗し乾燥することで、ｐ型ＺｎＴｅ
ウエーハ主表面の洗浄を行なう。その後、ｐ型ＺｎＴｅ
ウエーハを熱酸化炉に導入し、酸素雰囲気下において３
５０℃以上７００℃以下の温度範囲で熱処理を行い、ｐ
型ＺｎＴｅウエーハの主表層側におけるＴｅサイトをＯ
にて置換することにより、図２に示すｎ型ＺｎＴｅＯ層
８および／またはｐ型ＺｎＴｅＯ層７を形成する。ま
た、上記熱酸化処理における処理温度が３５０℃未満で
は、ＴｅサイトをＯに置換する熱酸化処理が有効に機能
せず、他方、熱処理温度が７００℃を超えると、Ｔｅサ
イトを置換したＯが、飛散してしまう不具合が生じる。
そのため、熱酸化処理の処理温度は３５０℃以上７００
℃以下の温度範囲にて行なうことが望ましい。さらに、
熱酸化処理の処理温度が高くなるに伴い、ＴｅがＯに置
換されるサイト数が増加するので、上記温度範囲におい
て処理温度および処理時間を調整することにより、図４
に示すような、ｐ−ｎ接合界面３をなすｐ型層および／
またはｎ型層を構成するＺｎ系半導体を適宜決定するこ
とが可能である。
【００１９】このように、熱酸化処理による製造方法に
てＺｎ系半導体より構成されるｐ型層およびｎ型層より
ｐ−ｎ接合界面３を形成させることで、ｎ型ＺｎＴｅＯ
層８より効果的にｐ型ＺｎＴｅＯ層７にキャリアを注入
することができる。その結果、従来のＺｎ系半導体より
構成されるホモ接合による発光素子に比べて、発光領域
９における緑色から青色に渡る可視発光の発光効率を向
上させることができる。
てＺｎ系半導体より構成されるｐ型層およびｎ型層より
ｐ−ｎ接合界面３を形成させることで、ｎ型ＺｎＴｅＯ
層８より効果的にｐ型ＺｎＴｅＯ層７にキャリアを注入
することができる。その結果、従来のＺｎ系半導体より
構成されるホモ接合による発光素子に比べて、発光領域
９における緑色から青色に渡る可視発光の発光効率を向
上させることができる。
【００２０】図２に示したｎ型ＺｎＴｅＯ層８は、ｎ型
ＺｎＴｅＯを気相成長もしくは堆積させることで形成す
ることもできる。このように、ｎ型ＺｎＴｅＯの気相成
長もしくは堆積にてｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成すること
で、上記した熱酸化処理にてｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成
した場合に比べて、ｐ−ｎ接合界面３における界面の乱
れを抑制することが可能である。その結果、ｐ−ｎ接合
界面３での、キャリアの散乱または非発光中心の発生が
抑制されることとなり、ひいては、ｐ型ＺｎＴｅＯ層７
より得られる発光の発光効率をさらに向上させることが
できる。さらに、ｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長もしくは堆
積させることでｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成する利点とし
ては、上記した熱酸化処理の製造方法に比べて、ｎ型Ｚ
ｎＴｅＯ層８の層厚制御が容易であることである。
ＺｎＴｅＯを気相成長もしくは堆積させることで形成す
ることもできる。このように、ｎ型ＺｎＴｅＯの気相成
長もしくは堆積にてｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成すること
で、上記した熱酸化処理にてｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成
した場合に比べて、ｐ−ｎ接合界面３における界面の乱
れを抑制することが可能である。その結果、ｐ−ｎ接合
界面３での、キャリアの散乱または非発光中心の発生が
抑制されることとなり、ひいては、ｐ型ＺｎＴｅＯ層７
より得られる発光の発光効率をさらに向上させることが
できる。さらに、ｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長もしくは堆
積させることでｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成する利点とし
ては、上記した熱酸化処理の製造方法に比べて、ｎ型Ｚ
ｎＴｅＯ層８の層厚制御が容易であることである。
【００２１】ｎ型ＺｎＴｅＯの気相成長によるｎ型Ｚｎ
ＴｅＯ層８を形成する製造工程は、上記した熱酸化処理
による製造方法と同様の工程でｐ型ＺｎＴｅウエーハ主
表面の洗浄を行なった後、気相成長用反応炉にｐ型Ｚｎ
Ｔｅウエーハを導入して、該ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主
表面にｎ型ＺｎＴｅＯを積層することで、ｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８を形成することができる。また、図３（ｂ）と同
様なＺｎ系半導体にてｐ−ｎ接合界面３を形成させるた
めに、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成させる前に、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅウエーハの主表層側を熱酸化処理することにより主
表層にｐ型ＺｎＴｅＯ（ただし、ＺｎＴｅを除く）層を
形成した後、その主表面にｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成す
ることもできる。
ＴｅＯ層８を形成する製造工程は、上記した熱酸化処理
による製造方法と同様の工程でｐ型ＺｎＴｅウエーハ主
表面の洗浄を行なった後、気相成長用反応炉にｐ型Ｚｎ
Ｔｅウエーハを導入して、該ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主
表面にｎ型ＺｎＴｅＯを積層することで、ｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８を形成することができる。また、図３（ｂ）と同
様なＺｎ系半導体にてｐ−ｎ接合界面３を形成させるた
めに、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成させる前に、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅウエーハの主表層側を熱酸化処理することにより主
表層にｐ型ＺｎＴｅＯ（ただし、ＺｎＴｅを除く）層を
形成した後、その主表面にｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成す
ることもできる。
【００２２】上記したｎ型ＺｎＴｅＯの気相成長は、Ｍ
ＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法も
しくはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法といった気
相成長法にて行なうことができる。なお、本明細書にお
いてＭＢＥは、金属元素成分源と非金属元素成分源との
両方を固体とする狭義のＭＢＥに加え、金属元素成分源
を有機金属とし非金属元素成分源を固体とするＭＯＭＢ
Ｅ（Metal Organic Molecular Beam Epitaxy）、金属元
素成分源を固体とし非金属元素成分源を気体とするガス
ソースＭＢＥ、金属元素成分源を有機金属とし非金属元
素成分源を気体とする化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ
（Chemical Beam Epitaxy））を概念として含む。
ＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法も
しくはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法といった気
相成長法にて行なうことができる。なお、本明細書にお
いてＭＢＥは、金属元素成分源と非金属元素成分源との
両方を固体とする狭義のＭＢＥに加え、金属元素成分源
を有機金属とし非金属元素成分源を固体とするＭＯＭＢ
Ｅ（Metal Organic Molecular Beam Epitaxy）、金属元
素成分源を固体とし非金属元素成分源を気体とするガス
ソースＭＢＥ、金属元素成分源を有機金属とし非金属元
素成分源を気体とする化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ
（Chemical Beam Epitaxy））を概念として含む。
【００２３】上記の気相成長法として、例えばＭＯＶＰ
Ｅ法を用いた場合、図２のｎ型ＺｎＴｅＯ層８を構成す
るｎ型ＺｎＴｅＯの主原料としては、次のようなものを
用いることができる： ・酸素成分源ガス：酸素ガスを用いることもできるが、
酸化性化合物ガスの形で供給することが、有機金属との
過度の反応を抑制する観点において望ましい。具体的に
は、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＯなど。本実施形態で
は、Ｎ２Ｏ（亜酸化窒素）を用いている。 Ｔｅ源ガス：ジエチルテルル（DEＴｅ）など。 ・Ｚｎ源（金属成分源）ガス：ジメチル亜鉛（ＤＭＺ
ｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
Ｅ法を用いた場合、図２のｎ型ＺｎＴｅＯ層８を構成す
るｎ型ＺｎＴｅＯの主原料としては、次のようなものを
用いることができる： ・酸素成分源ガス：酸素ガスを用いることもできるが、
酸化性化合物ガスの形で供給することが、有機金属との
過度の反応を抑制する観点において望ましい。具体的に
は、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＯなど。本実施形態で
は、Ｎ２Ｏ（亜酸化窒素）を用いている。 Ｔｅ源ガス：ジエチルテルル（DEＴｅ）など。 ・Ｚｎ源（金属成分源）ガス：ジメチル亜鉛（ＤＭＺ
ｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
【００２４】上記の主原料を用いて、３００℃〜８００
℃程度の温度雰囲気下にて層厚が１〜２０μｍ程度とな
るようにｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長させることでｎ型Ｚ
ｎＴｅＯ層８が形成される。その際、ｐ型ＺｎＴｅＯ層
７を構成するｐ型ＺｎＴｅＯとｎ型ＺｎＴｅＯとの格子
不整合を緩和する目的で、ｎ型ＺｎＴｅＯを３００℃〜
５００℃程度の比較的低温で、臨界膜厚以下の５〜５０
ｎｍ程度の層厚となるように気相成長を行なった後、４
００℃〜８００℃程度まで温度を上昇させた温度雰囲気
下にて、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚が１〜２０μｍ程度
となるように、さらにｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長させる
方法をとることもできる。該方法を用いることで、ｎ型
ＺｎＴｅＯ層８の結晶性を向上させることができ、その
結果、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８のｎ型導電性が向上するとと
もに、発光領域９に効果的にキャリア注入させることが
できる。
℃程度の温度雰囲気下にて層厚が１〜２０μｍ程度とな
るようにｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長させることでｎ型Ｚ
ｎＴｅＯ層８が形成される。その際、ｐ型ＺｎＴｅＯ層
７を構成するｐ型ＺｎＴｅＯとｎ型ＺｎＴｅＯとの格子
不整合を緩和する目的で、ｎ型ＺｎＴｅＯを３００℃〜
５００℃程度の比較的低温で、臨界膜厚以下の５〜５０
ｎｍ程度の層厚となるように気相成長を行なった後、４
００℃〜８００℃程度まで温度を上昇させた温度雰囲気
下にて、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚が１〜２０μｍ程度
となるように、さらにｎ型ＺｎＴｅＯを気相成長させる
方法をとることもできる。該方法を用いることで、ｎ型
ＺｎＴｅＯ層８の結晶性を向上させることができ、その
結果、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８のｎ型導電性が向上するとと
もに、発光領域９に効果的にキャリア注入させることが
できる。
【００２５】上記したｎ型ＺｎＴｅＯの気相成長にて形
成されるｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚であるが、形成され
る層厚が1μｍ未満であると、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８から
発光領域９へ有効なキャリア数を注入することができな
い。他方、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚を２０μｍより大
きくした場合、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８から発光領域９に効
果的にキャリア注入させ、かつ発光素子側面からの光取
り出し効果の増大が期待できるが、層厚を過度に大きく
すると製造コスト上昇の要因となるので、ｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８の層厚は２０μｍ以下とするのが望ましい。ま
た、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成するｎ型ＺｎＴｅＯの屈
折率は２．０程度と比較的低く、発光領域９より得られ
る発光を主にｎ型ＺｎＴｅＯ層８側より取り出す場合、
ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の主表面と空気との界面における全
反射の臨界角を大きくとることができるので、ｎ型Ｚｎ
ＴｅＯ層８の層厚を２０μｍ以下としてもｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８の主表面より十分に光取り出しを行なうことが可
能である。これら内容を考慮して、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８
の層厚は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが望まし
い。
成されるｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚であるが、形成され
る層厚が1μｍ未満であると、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８から
発光領域９へ有効なキャリア数を注入することができな
い。他方、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の層厚を２０μｍより大
きくした場合、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８から発光領域９に効
果的にキャリア注入させ、かつ発光素子側面からの光取
り出し効果の増大が期待できるが、層厚を過度に大きく
すると製造コスト上昇の要因となるので、ｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８の層厚は２０μｍ以下とするのが望ましい。ま
た、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形成するｎ型ＺｎＴｅＯの屈
折率は２．０程度と比較的低く、発光領域９より得られ
る発光を主にｎ型ＺｎＴｅＯ層８側より取り出す場合、
ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の主表面と空気との界面における全
反射の臨界角を大きくとることができるので、ｎ型Ｚｎ
ＴｅＯ層８の層厚を２０μｍ以下としてもｎ型ＺｎＴｅ
Ｏ層８の主表面より十分に光取り出しを行なうことが可
能である。これら内容を考慮して、ｎ型ＺｎＴｅＯ層８
の層厚は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが望まし
い。
【００２６】上記ｎ型ＺｎＴｅＯ層８の形成時にｎ型ド
ーパントとして、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎの１種又は２種以
上を添加することによりｎ型キャリアをドーピングする
ことも可能である。ドーパントガスとしては、以下のよ
うなものが使用できる。 ・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、
トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など； ・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）など； ・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
ーパントとして、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎの１種又は２種以
上を添加することによりｎ型キャリアをドーピングする
ことも可能である。ドーパントガスとしては、以下のよ
うなものが使用できる。 ・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、
トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など； ・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）など； ・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
【００２７】また、上記した気相成長以外に、ｎ型Ｚｎ
ＴｅＯを堆積させることによりｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形
成させる場合、スパッタ法等の堆積法にて行なうことが
できる。
ＴｅＯを堆積させることによりｎ型ＺｎＴｅＯ層８を形
成させる場合、スパッタ法等の堆積法にて行なうことが
できる。
【００２８】以上、説明した製造方法にて図２に示す積
層構造の形成が終了した後、図１に示すように、例え
ば、Ａｌよりなるｎ電極１０および、Ｉｎよりなるｐ型
電極１１を形成することで、ｎ型電極１０側より光取り
出しを行なうＺｎ系半導体発光素子１００を得ることが
できる。
層構造の形成が終了した後、図１に示すように、例え
ば、Ａｌよりなるｎ電極１０および、Ｉｎよりなるｐ型
電極１１を形成することで、ｎ型電極１０側より光取り
出しを行なうＺｎ系半導体発光素子１００を得ることが
できる。
【図１】本発明のＺｎ系半導体発光素子の一実施形態を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図２】本発明の実施形態を示すＺｎ系半導体発光素子
の要部概略断面図。
の要部概略断面図。
【図３】気相成長法または堆積法により形成される本発
明に係わるＺｎ系半導体発光素子を説明するための模式
図。
明に係わるＺｎ系半導体発光素子を説明するための模式
図。
【図４】熱酸化処理により形成される本発明に係わるＺ
ｎ系半導体発光素子を説明するための模式図。
ｎ系半導体発光素子を説明するための模式図。
１ ｎ型ＺｎＯ層
２ ｐ型ＺｎＴｅ層
３ ｐ−ｎ接合界面
４ ｎ型ＺｎＴｅＯ層
５ ｐ型ＺｎＴｅＯ層
６ ｎ型ＺｎＯ層
７ ｐ型ＺｎＴｅＯ層
８ ｎ型ＺｎＴｅＯ層
９ 発光領域
１００ Ｚｎ系半導体発光素子
Claims (7)
- 【請求項１】 ｎ型層とｐ型層との界面によりｐ−ｎ接
合を形成してなる発光領域を有し、前記ｎ型層は、ＩＩ
族元素のＺｎと、ＶＩ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとか
ら構成されるＺｎ系半導体であり、他方、前記ｐ型層
は、前記ｎ型層に比べてＴｅの含有量が多いＺｎ系半導
体であることを特徴とするＺｎ系半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記ｐ型層は、ＺｎＴｅから構成される
Ｚｎ系半導体であることを特徴とする請求項１記載のＺ
ｎ系半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記ｐ型層は、ＩＩ族元素のＺｎと、Ｖ
Ｉ族元素ＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系半導体で
あることを特徴とする請求項１記載のＺｎ系半導体発光
素子。 - 【請求項４】 ｐ型ＺｎＴｅウエーハを酸化性雰囲気下
で熱処理して、ＩＩ族元素のＺｎとＶＩ族元素のＯ又は
ＯおよびＴｅとから構成されるＺｎ系半導体よりなるｎ
型層を形成することにより、ｐ−ｎ接合を形成すること
を特徴とするＺｎ系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 ＺｎＯよりなるｎ型層と、ＩＩ族元素の
ＺｎとＶＩ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成され
るＺｎ系半導体よりなるｐ型層との界面にｐ−ｎ接合を
形成してなる発光領域を有するＺｎ系半導体発光素子の
製造方法であって、ｐ型ＺｎＴｅウエーハの主表面に、
前記ｎ型層を積層形成することを特徴とするＺｎ系半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 ＺｎＯよりなるｎ型層と、ＩＩ族元素の
ＺｎとＶＩ族元素のＯ又はＯおよびＴｅとから構成され
るＺｎ系半導体よりなるｐ型層との界面にｐ−ｎ接合を
形成してなる発光領域を有するＺｎ系半導体発光素子の
製造方法であって、ｐ型ＺｎＴｅウエーハを酸素雰囲気
下で熱処理した後の主表面に、前記ｎ型層を積層形成す
ることを特徴とするＺｎ系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記積層形成は、気相成長法もしくは堆
積法を用いて行なうことを特徴とする請求項５または６
に記載のＺｎ系半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365557A JP3861995B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Ｚｎ系半導体発光素子の製造方法 |
| US10/496,667 US20050009223A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-01 | Zn based semiconductor luminiscent element and method for preparation thereof |
| AU2002344621A AU2002344621A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-01 | Zn BASED SEMICONDUCTOR LUMINESCENT ELEMENT AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF |
| PCT/JP2002/011426 WO2003049206A1 (fr) | 2001-11-30 | 2002-11-01 | Element luminescent semi-conducteur a base de zn et son procede de fabrication |
| TW091132565A TWI256147B (en) | 2001-11-30 | 2002-11-05 | Zn based semiconductor luminescent element and method for preparation thereof |
| US11/475,016 US7332364B2 (en) | 2001-11-30 | 2006-06-27 | Method of fabricating a Zn-base semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365557A JP3861995B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Ｚｎ系半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003168821A true JP2003168821A (ja) | 2003-06-13 |
| JP3861995B2 JP3861995B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=19175564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001365557A Expired - Fee Related JP3861995B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Ｚｎ系半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20050009223A1 (ja) |
| JP (1) | JP3861995B2 (ja) |
| AU (1) | AU2002344621A1 (ja) |
| TW (1) | TWI256147B (ja) |
| WO (1) | WO2003049206A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11653517B2 (en) | 2020-01-08 | 2023-05-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Light-emitting device, method of manufacturing the same, and apparatus including light-emitting device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006009781A2 (en) * | 2004-06-17 | 2006-01-26 | On International, Inc. | Dynamic p-n junction growth |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148719A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Japan Energy Corp | 半導体発光素子 |
| JPH10270799A (ja) * | 1997-03-21 | 1998-10-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子 |
| JP2000332296A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Stanley Electric Co Ltd | ｐ型ＩＩ―ＶＩ族化合物半導体結晶、その成長方法及びそれを用いた半導体装置 |
| JP2001168392A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6342313B1 (en) * | 1998-08-03 | 2002-01-29 | The Curators Of The University Of Missouri | Oxide films and process for preparing same |
| US6791257B1 (en) * | 1999-02-05 | 2004-09-14 | Japan Energy Corporation | Photoelectric conversion functional element and production method thereof |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001365557A patent/JP3861995B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-01 WO PCT/JP2002/011426 patent/WO2003049206A1/ja active Application Filing
- 2002-11-01 AU AU2002344621A patent/AU2002344621A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-01 US US10/496,667 patent/US20050009223A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-05 TW TW091132565A patent/TWI256147B/zh not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-06-27 US US11/475,016 patent/US7332364B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148719A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-06-07 | Japan Energy Corp | 半導体発光素子 |
| JPH10270799A (ja) * | 1997-03-21 | 1998-10-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子 |
| JP2000332296A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Stanley Electric Co Ltd | ｐ型ＩＩ―ＶＩ族化合物半導体結晶、その成長方法及びそれを用いた半導体装置 |
| JP2001168392A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, vol. 53, JPN4006016903, 1981, pages 605 - 610, ISSN: 0000769932 * |
| JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, vol. 21, no. 6, JPN4006016901, 1992, pages 653 - 657, ISSN: 0000769930 * |
| JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, vol. 21, no. 6, JPNX006015205, 1992, pages 653 - 657, ISSN: 0000728683 * |
| JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 17, no. 5, JPN4006016904, 1980, pages 1074 - 7079, ISSN: 0000769933 * |
| 第４４回応用物理学関係連合講演会講演予稿集, vol. 第１分冊, JPN4006016905, 1997, pages 189 - 28, ISSN: 0000769934 * |
| 第４８回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 , vol. 第１分冊, JPN4006016902, 2001, pages 330 - 29, ISSN: 0000769931 * |
| 第４８回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 , vol. 第１分冊, JPNX006015206, 2001, pages 330 - 29, ISSN: 0000728684 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11653517B2 (en) | 2020-01-08 | 2023-05-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Light-emitting device, method of manufacturing the same, and apparatus including light-emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7332364B2 (en) | 2008-02-19 |
| US20050009223A1 (en) | 2005-01-13 |
| JP3861995B2 (ja) | 2006-12-27 |
| TW200300617A (en) | 2003-06-01 |
| WO2003049206A1 (fr) | 2003-06-12 |
| AU2002344621A1 (en) | 2003-06-17 |
| TWI256147B (en) | 2006-06-01 |
| US20060246618A1 (en) | 2006-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3859148B2 (ja) | Ｚｎ系半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2005277374A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2002319702A (ja) | 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体素子 | |
| JPH08139361A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| CN114883460A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116598396A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、led | |
| CN103441197A (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN117410402B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法、Micro-LED芯片 | |
| CN109004073B (zh) | 一种提高GaN基LED芯片发光效率的外延生长方法 | |
| JP4045499B2 (ja) | ＺｎＯ系半導体素子の製造方法 | |
| CN116682909B (zh) | 一种led外延片、制备方法及led芯片 | |
| CN112670378A (zh) | 一种发光二极管及其制造方法 | |
| JP4781028B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体積層体及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4232363B2 (ja) | ＺｎＯ系半導体発光素子 | |
| JP3861995B2 (ja) | Ｚｎ系半導体発光素子の製造方法 | |
| JPH05243613A (ja) | 発光素子およびその製造方法 | |
| JP2001077480A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2000312032A (ja) | 化合物半導体エピタキシャルウエハとその製造方法及び、これを用いて製造される発光ダイオード | |
| JP4061497B2 (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| US9698310B2 (en) | Method for producing a semiconductor device | |
| JP3564811B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| CN117153974B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、led | |
| JP2001036137A (ja) | エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード | |
| JP2597624B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR20090002165A (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060606 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060906 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060919 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091006 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091006 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |