JP2005187791A5 - - Google Patents

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本発明のＳｉＣ製蛍光体は、外部光源により励起して発光し、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされたことを特徴とする。かかる蛍光体においては、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素によるドーピング濃度と、Ｎによるドーピング濃度がいずれも、１０１６／ｃｍ３〜１０２０／ｃｍ３である態様が好ましい。 The SiC phosphor of the present invention emits light when excited by an external light source , and is doped with one or more elements of B or Al at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3. It is doped with a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 . In such a phosphor, and doping concentration by any one or more elements of B or Al, any doping concentration by N, preferably embodiment is 10 16 / cm 3 ~10 20 / cm 3.

本発明の半導体用基板は、外部光源により励起して発光する蛍光体であって、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなることを特徴とする。かかる半導体基板には、ＮおよびＢによりドーピングされ、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなるものが含まれる。さらに、ＮおよびＡｌによりドーピングされ、波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、４００ｎｍ〜５５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる半導体基板が含まれる。 The semiconductor substrate of the present invention is a phosphor that emits light when excited by an external light source , and is doped at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 with one or more elements of B or Al. is characterized in that it consists of more 10 15 / cm 3 ~10 20 / 6H -type doped at a concentration of cm 3 SiC single crystal phosphor N. Such semiconductor substrates include those made of 6H-type SiC single crystal phosphor doped with N and B, emitting fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, and having a peak wavelength at 500 nm to 650 nm. Further, a semiconductor substrate made of 6H-type SiC single crystal phosphor that is doped with N and Al, emits fluorescence with a wavelength of 400 nm to 750 nm, and has a peak wavelength at 400 nm to 550 nm is included.

本発明の半導体用粉末は、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなり、粒径が２μｍ〜１０μｍであり、中心粒径が３μｍ〜６μｍであることを特徴とする。 The semiconductor powder of the present invention is doped with one or more elements of B or Al at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 , and with N is 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm. 3 is doped with a concentration of 3 , excited by an external light source, emits fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, consists of a 6H-type SiC single crystal phosphor having a peak wavelength at 500 nm to 650 nm, and has a particle size of 2 μm to 10 μm, The center particle size is 3 μm to 6 μm.

本発明の発光ダイオードは、第１の局面によれば、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素と、Ｎとによりドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる半導体用基板と、該基板上に窒化物半導体からなり発光波長が６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長以下である発光素子を備えることを特徴とする。 According to a first aspect, the light-emitting diode of the present invention includes a semiconductor substrate composed of a 6H-type SiC single crystal phosphor doped with one or more elements of B or Al and N, Do Ri emission wavelength of the nitride semiconductor on a substrate, characterized in that it comprises a light emitting element is less than the absorption edge wavelength of 6H-type SiC.

また、第２の局面によれば、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素と、Ｎとによりドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる１または２以上の層を、ＳｉＣ製の半導体用基板上に有し、前記６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体層上に、窒化物半導体からなり発光波長が６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長以下である発光素子を備えることを特徴とする。

Further, according to the second aspect, one or more layers made of 6H-type SiC single crystal phosphor doped with one or more elements of B or Al and N are made of SiC. has a semiconductor for substrate, the 6H-type SiC single crystal phosphor layer, an emission wavelength Ri Do nitride semiconductor is characterized in that it comprises a light emitting element is less than the absorption edge wavelength of 6H-type SiC.

Claims (21)

ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素と、Ｎとによりドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる半導体用基板と、該基板上に窒化物半導体からなり発光波長が６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長以下である発光素子を備えることを特徴とする発光ダイオード。 Any one or more elements and, doped 6H-type SiC semiconductor substrate made of single crystal phosphor, Do Ri emission wavelength 6H-type SiC of a nitride semiconductor on the substrate by the N of B or Al A light emitting diode comprising a light emitting element having an absorption edge wavelength equal to or less than the above . ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素と、Ｎとによりドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる１または２以上の層を、ＳｉＣ製の半導体用基板上に有し、前記６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体層上に、窒化物半導体からなり発光波長が６Ｈ型ＳｉＣの吸収端波長以下である発光素子を備えることを特徴とする発光ダイオード。 One or two or more layers made of 6H-type SiC single crystal phosphor doped with one or more elements of B or Al and N are provided on a SiC semiconductor substrate, and the 6H -type SiC single crystal phosphor layer, light-emitting diode comprising: a light emitting element emission wavelength Ri Do a nitride semiconductor is less than the absorption edge wavelength of 6H-type SiC. 前記６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体における、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素によるドーピング濃度と、Ｎによるドーピング濃度がいずれも、１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード。 In the 6H-type SiC single crystal phosphor, the doping concentration by one or more elements of B and Al and the doping concentration by N are both 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3. The light-emitting diode according to claim 1, wherein the light-emitting diode is a light-emitting diode. 前記６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体における、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素によるドーピング濃度と、Ｎによるドーピング濃度がいずれも、１０１７／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。 In the 6H-type SiC single crystal phosphor, the doping concentration with one or more elements of B or Al and the doping concentration with N are both 10 17 / cm 3 to 10 19 / cm 3. The light-emitting diode according to claim 3. 外部光源により励起して発光する蛍光体であって、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされたことを特徴とするＳｉＣ製蛍光体。 A phosphor that emits light when excited by an external light source , doped with one or more elements of B or Al at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 , and 10 15 / cm with N A SiC phosphor doped with a concentration of 3 to 10 20 / cm 3 . ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素によるドーピング濃度と、Ｎによるドーピング濃度がいずれも、１０１６／ｃｍ３〜１０２０／ｃｍ３であることを特徴とする請求項５に記載のＳｉＣ製蛍光体。 6. The SiC according to claim 5, wherein a doping concentration by one or more elements of B or Al and a doping concentration by N are both 10 16 / cm 3 to 10 20 / cm 3. Made phosphor. 波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有することを特徴とする請求項５または６に記載のＳｉＣ製蛍光体。   The phosphor made of SiC according to claim 5 or 6, which emits fluorescence having a wavelength of 500 nm to 750 nm and has a peak wavelength of 500 nm to 650 nm. ＮおよびＢによりドーピングされ、ＮまたはＢのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることを特徴とする請求項７に記載のＳｉＣ製蛍光体。 Doped by N and B, and the concentration of either N or B is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 and the other concentration is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 The SiC phosphor according to claim 7. 波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、４００ｎｍ〜５５０ｎｍにピーク波長を有することを特徴とする請求項５に記載のＳｉＣ製蛍光体。   6. The SiC phosphor according to claim 5, which emits fluorescence having a wavelength of 400 nm to 750 nm and has a peak wavelength of 400 nm to 550 nm. ＮおよびＡｌによりドーピングされ、ＮまたはＡｌのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であることを特徴とする請求項９に記載のＳｉＣ製蛍光体。 It is doped with N and Al, and the concentration of either N or Al is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 , and the other concentration is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 The SiC phosphor according to claim 9. 外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有し、ＮおよびＢによりドーピングされ、ＮまたはＢのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であるＳｉＣ製蛍光体の製造方法であって、
ＬａＢ６、Ｂ４Ｃ、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＺｒＢ２、ＨｆＢ２、ＢＮ、または、Ｂを含有した炭素をＢ源とし、昇華再結晶法によりＳｉＣ結晶を形成することを特徴とするＳｉＣ製蛍光体の製造方法。 Excited by an external light source, emits fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, has a peak wavelength at 500 nm to 650 nm, is doped with N and B, and the concentration of either N or B is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 , and the other concentration is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 .
LaB 6 , B 4 C, TaB 2 , NbB 2 , ZrB 2 , HfB 2 , BN, or carbon containing B is used as a B source, and an SiC crystal is formed by sublimation recrystallization. A method for producing a phosphor. 外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有し、ＮおよびＢによりドーピングされ、ＮまたはＢのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３であるＳｉＣ製蛍光体の製造方法であって、
Ｂ単体、ＬａＢ６、Ｂ４Ｃ、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＺｒＢ２、ＨｆＢ２またはＢＮをＢ源とし、真空下または不活性ガス雰囲気下において、１５００℃以上で、ＳｉＣに熱拡散することを特徴とするＳｉＣ製蛍光体の製造方法。 Excited by an external light source, emits fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, has a peak wavelength at 500 nm to 650 nm, is doped with N and B, and the concentration of either N or B is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 , and the other concentration is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 .
Using B alone, LaB 6 , B 4 C, TaB 2 , NbB 2 , ZrB 2 , HfB 2 or BN as a B source, heat diffusion to SiC at 1500 ° C. or higher in a vacuum or in an inert gas atmosphere A method for producing a SiC phosphor. 熱拡散後、表面層を除去することを特徴とする請求項１２に記載のＳｉＣ製蛍光体の製造方法。   13. The method for producing a SiC phosphor according to claim 12, wherein the surface layer is removed after the thermal diffusion. 昇華再結晶または熱拡散の後、１３００℃以上で１時間以上の熱アニール処理を施すことを特徴とする請求項１１または１２に記載のＳｉＣ製蛍光体の製造方法。   The method for producing a SiC phosphor according to claim 11 or 12, wherein after annealing by sublimation or thermal diffusion, a thermal annealing treatment is performed at 1300 ° C or higher for 1 hour or longer. 外部光源により励起して発光する蛍光体であって、ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされた６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなることを特徴とする半導体用基板。 A phosphor that emits light when excited by an external light source , doped with one or more elements of B or Al at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 , and 10 15 / cm with N A semiconductor substrate comprising a 6H-type SiC single crystal phosphor doped at a concentration of 3 to 10 20 / cm 3 . ＮおよびＢによりドーピングされ、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなることを特徴とする請求項１５に記載の半導体用基板。   The semiconductor substrate according to claim 15, comprising a 6H-type SiC single crystal phosphor doped with N and B, emitting fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm and having a peak wavelength at 500 nm to 650 nm. ＮおよびＡｌによりドーピングされ、波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、４００ｎｍ〜５５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなることを特徴とする請求項１５に記載の半導体用基板。   The semiconductor substrate according to claim 15, comprising a 6H-type SiC single crystal phosphor that is doped with N and Al, emits fluorescence having a wavelength of 400 nm to 750 nm, and has a peak wavelength of 400 nm to 550 nm. 外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有し、ＮおよびＢによりドーピングされ、ＮまたはＢのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる基板の製造方法であって、
Ｂ単体、ＬａＢ６、Ｂ４Ｃ、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＺｒＢ２、ＨｆＢ２またはＢＮをＢ源とし、真空下または不活性ガス雰囲気下において、１５００℃以上で、ＳｉＣに熱拡散する工程と、
表面層を除去する工程と
を備えることを特徴とする半導体用基板の製造方法。 Excited by an external light source, emits fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, has a peak wavelength at 500 nm to 650 nm, is doped with N and B, and the concentration of either N or B is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 , and the concentration of the other is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 .
A process of thermally diffusing into SiC at 1500 ° C. or higher in a vacuum or an inert gas atmosphere using B alone, LaB 6 , B 4 C, TaB 2 , NbB 2 , ZrB 2 , HfB 2 or BN as a B source; ,
And a step of removing the surface layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: 外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有し、ＮおよびＢによりドーピングされ、ＮまたはＢのうちいずれか一方の濃度が１０１５／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３であり、他方の濃度が１０１６／ｃｍ３〜１０１９／ｃｍ３である６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなる基板の製造方法であって、
結晶成長時の雰囲気ガスが、ガス分圧で１％〜３０％のＮ２ガスを含み、原料ＳｉＣが、０．０５ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％のＢ源を含むことを特徴とする昇華再結晶法によりＳｉＣ結晶を形成する半導体用基板の製造方法。 Excited by an external light source, emits fluorescence with a wavelength of 500 nm to 750 nm, has a peak wavelength at 500 nm to 650 nm, is doped with N and B, and the concentration of either N or B is 10 15 / cm 3 to 10 18 / cm 3 , and the concentration of the other is 10 16 / cm 3 to 10 19 / cm 3 .
The sublimation recrystallization method is characterized in that the atmosphere gas at the time of crystal growth includes 1% to 30% N 2 gas by gas partial pressure, and the raw material SiC includes 0.05 mol% to 15 mol% B source. A method for manufacturing a semiconductor substrate for forming a SiC crystal. 昇華再結晶後または熱拡散後、１３００℃以上で熱アニール処理を施すことを特徴とする請求項１８または１９に記載の半導体用基板の製造方法。   20. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 18, wherein a thermal annealing treatment is performed at 1300 ° C. or higher after sublimation recrystallization or thermal diffusion. ＢまたはＡｌのうちいずれか１種類以上の元素により１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、Ｎにより１０ １５ ／ｃｍ ３ 〜１０ ２０ ／ｃｍ ３ の濃度でドーピングされ、外部光源により励起して、波長５００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光を発し、５００ｎｍ〜６５０ｎｍにピーク波長を有する６Ｈ型ＳｉＣ単結晶蛍光体からなり、粒径が２μｍ〜１０μｍであり、中心粒径が３μｍ〜６μｍであることを特徴とする半導体用粉末。 Doped at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 with one or more elements of B or Al , doped at a concentration of 10 15 / cm 3 to 10 20 / cm 3 with N , and external It is excited by a light source, emits fluorescence having a wavelength of 500 nm to 750 nm, and consists of a 6H-type SiC single crystal phosphor having a peak wavelength at 500 nm to 650 nm. A powder for semiconductor, characterized in that it exists.
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