JP2007254759A - 蛍光体および発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
、紫色−青色−黄色−赤色の可視領域で発光する蛍光体を提供する。また、実装が容易で
、演色性に優れた低コストの発光ダイオードであって、放射角による色合変化の少ない発
光ダイオードを提供する。
【解決手段】 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A
l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ことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
して、発光するSiC製蛍光体およびその製造方法、ならびにかかる蛍光体からなる半導
体用の基板および粉末に関する。また、本発明は、新しい固体照明デバイスとして今後の
普及が期待されているIII族窒化物半導体を備える発光ダイオードに関する。
DPパネルの開発が盛んに行なわれている。PDPパネルは、マトリックス状に配置した
多数の表示セルにより形成され、各表示セルには放電電極が設けられている。また、その
内部には、蛍光体が塗布され、He−XeまたはNe−Xeなどの希ガスを封入している
。放電電極に電圧を印加すると、真空紫外線が放射され、これにより蛍光体が励起し、可
視光線を発光する仕組みである。
開始すると、放電空間にある電子が電界により加速され、陽極に向かって漂行する。この
間に蛍光ランプ管内の水銀原子を電子が励起し、励起された水銀原子から放出される波長
253.7nmの紫外線により可視光を発光する。
DPのほか、蛍光ランプ、高圧水銀灯、屋内外で使用される蛍光性壁材および蛍光性タイ
ルなどによる装飾などに幅広く実用化されている。蛍光性の壁材またはタイルなどは、紫
外線の中でも、特に365nm程度の長波長の紫外線で励起され、様々な色に明るく発光
する。
は、半導体からの光はできるだけ長波長である方が、半導体への負荷が軽減される。した
がって、励起光の波長は、360nm以上が好ましく、380nm以上がより好ましく、
400nm以上が特に好ましい。
土類ハロ燐酸塩蛍光体、Eu賦活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、Eu賦活LnO蛍光
体などがある。また、緑色発光のZn2GeO4:Mn蛍光体などがあり、黄色発光のYA
G:Ce(セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体、さらに赤色
発光のY2O2S:Eu蛍光体、YVO4:Eu蛍光体などが実用化されている。
耐久性の向上および耐候性の向上が求められている。さらに、ZnSe、ZnOなどのI
I−VI族半導体を用いた蛍光体の研究が盛んに行なわれている(特許文献1参照)。
励起により、900nm以上の赤外光を発光する蛍光体が知られている(特許文献2参照
)。この蛍光体は、母材はSiCであるが、原理的には、希土類元素の発光を中心とする
ものであり、酸化物を母材とする希土類元素の添加による発光と同じ機構を用いるもので
ある。SiC結晶は、SiC単結晶を種結晶として昇華再結晶を行なう改良型レーリ法に
より作製することができる(非特許文献1参照)。
色および緑色の発光ダイオードが実用化されている。従来から存在した赤色発光ダイオー
ドと、これらの青色および緑色発光ダイオードを組み合わせることにより、光の3原色が
全て揃い、フルカラーのディスプレイ装置も実現可能である。すなわち、光の3原色全て
を混合させると、白色の光を得ることもできるようになり、白色照明用デバイスへの応用
も可能である。
れている。図9に、発光ダイオードを用いた白色光源の例を示す。この白色光源は、図9
に示すように、赤色発光ダイオード911と、緑色発光ダイオード912と、青色発光ダ
イオード913の3原色の発光ダイオードを、導電性ヒートシンク902の金属層903
上に形成し、エポキシ樹脂908により、ステム905上に固定してある。
各々に流す電流を独立に制御することで、白色のみならず、フルカラーを表示することが
可能であり、エネルギ変換効率も高い。その反面、デバイスや駆動回路が複雑で、コスト
も高くなってしまうので、単なる照明用デバイスとしては不向きである。
に示すように、青色発光ダイオード101を、導電性ヒートシンク102の金属層103
上に形成し、青色発光ダイオード101の上に、YAG系材料からなる黄色蛍光体層10
4を形成し、エポキシ樹脂108により、ステム105上に固定してある。
の光の一部が、YAG系黄色蛍光体層104で吸収され、波長570nm付近の黄色の蛍
光に変換される。このため、素子外部には、YAG系黄色蛍光体層104を透過した青色
光と、YAG系黄色蛍光体層104の発光する黄色光の両方が放出される。黄色は青色に
対して補色の関係にあるため、黄色と青色の2種類の光が混合されて、白色光が得られる
。
較的低コストで作製できる。また、現在最も高い発光効率が実現され、研究レベルでは、
輝度効率701m/W程度のものが実現されており、既存の蛍光灯とほぼ同等である。
になるほど、蛍光の発光効率が悪くなり、特に、赤色の発光効率が悪い。酸化物は、一般
にバンドギャップが非常に広いため、長波長の光源により励起させる場合に、酸化物自体
の励起を利用することはできない。そこで、希土類元素自体の励起を利用することになる
が、希土類元素を添加した素材を長波長で励起した場合の蛍光の発光効率は非常に低く、
発光効率が向上しない。
ンジニアリングなどの手法を用いることもでき、発光効率も非常に高い。しかし、II族
もVI族も電気陰性度が高いため、II−VI族半導体結晶のイオン結合性が高くなり、
経時変化を起こしやすい。
は、SiCの格子定数が非常に小さいのに対して、希土類元素は原子半径が大きいため、
希土類元素の添加により、SiCの結晶性が著しく悪化する。したがって、希土類元素の
添加量が制限されて、発光強度を大きくすることができない。
させるドナー・アクセプタ(donor acceptor)(以下、「DA]という。)ペアによる発光は
、波長650nm付近にピークを持つが、発光強度が極めて小さいため、蛍光体として利
用することはできない。
回路およびデバイスが複雑であるため、実装が難しく、歩留まりが低い点、および光の放
射角度により、色むらが生じるという様々な解決すべき課題がある。
、黄色蛍光体層104を励起することによって黄色光に変換され、青色と黄色がともに外
部に放出されることによって白色光を得ている。この場合、青色光と黄色光の強度比を適
切に設定しないと、色合いが変化する。したがって、青色発光ダイオード101上に形成
される黄色蛍光体層104の膜厚および蛍光体濃度を適切かつ均一に調整する必要がある
。このため、黄色蛍光体粉沫を樹脂製のバインダ中に均一に混入し、均一な膜厚で塗布す
る技術が必要となる。
は、放出角度により蛍光体層を通過する行路長が異なる。このため、放出角度により白色
の色合いの変化が避けられない。さらに、図10に示すような青色発光ダイオード101
と黄色蛍光体層104との組み合わせでは、赤色成分が極めて少ないため、照明光源とし
て重要である演色性が劣り、赤色の再現性が低いという課題もある。
主として、紫色−青色−黄色−赤色の可視領域で発光する蛍光体を提供することにある。
また、水銀放電管、高圧水銀灯、LED(laser emitting diode)などの光源からの一次光
、PDPパネルの放電による真空紫外線または電子線などにより、特性のよい蛍光を効率
よく発する蛍光体を提供することにある。
ードを提供することにある。さらに、放射角による色合変化の少ない発光ダイオードを提
供することにある。
れか1種類以上の元素と、Nとにより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、1015/cm3〜1020/cm3である態様が好ましく
、1016/cm3〜1020/cm3である態様がより好ましい。
〜650nmにピーク波長を有するものが含まれる。かかるSiCは、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であるものが好ましい。
0nm〜550nmにピーク波長を有するものが含まれる。かかるSiCは、NおよびA
l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/cm3〜1
018/cm3であり、他方の濃度が1016/cm3〜1019/cm3であるものが好ましい
。
50nm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、
第1の局面によれば、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。
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。
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〜550n
m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。
0nm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、
第1の局面によれば、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。
2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。
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。
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、基板上に窒化物半導体からなる発光素子を備えることを特徴とする。
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、6H型SiC単結晶蛍光体層上に、窒化物半導体からなる発
光素子を備えることを特徴とする。かかる発光ダイオードにおいては、窒化物半導体から
なる発光素子の発光波長が、408nm以下であるものが好適である。
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であるものが好ましく、1017/cm3〜1019/cm3
であるものがより好ましい。
紫色の可視領域の長波長光または電子線などによって励起して、紫色−青色−黄色−赤色
の可視領域で効率よく発光する蛍光体を提供することができる。
るため、実装が簡単な白色光源を低コストで提供することができる。この白色光源は、内
部で白色光を作っているため、放射角による色合いの変化が無視できるほど小さく、発光
効率に優れている。
本発明のSiC製蛍光体は、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ていることを特徴とする。かかる。SiC製蛍光体は、紫外領域また
は青色−紫色の可視領域の長波長光源または電子線などの外部光源によって励起し、主と
して、紫色−青色−黄色−赤色の可視領域で発光する。
して、波長500nm〜750nmの蛍光を発し、500nm〜650nmにピーク波長
を有する。また、AlおよびNによりドーピングされたSiC製蛍光体は、波長400n
m〜750nmの蛍光を発し、400nm〜550nmにピーク波長を有する。さらに、
Al、BおよびNによりドーピングされたSiC製蛍光体は、400nm〜750nmの
蛍光を発し、400nm〜650nmにピーク波長を有する。
け入れるのに十分な不純物準位の状態密度が必要である。この点で、BまたはAlのうち
いずれか1種類以上の元素による不純物濃度と、Nによる不純物濃度がいずれも、1015
/cm3以上である態様が好ましく、1016/cm3以上である態様がより好ましく、10
18/cm3以上であると特に好ましい。一方、不純物濃度が高すぎる場合には蛍光の発光
効率が落ちる傾向にあるため、1020/cm3以下が好ましい。
が1015/cm3〜1018/cm3であり、他方の濃度が1016/cm3〜1019/cm3で
ある態様が好ましい。一方、NおよびAlによりドーピングする場合も、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である態様が好ましい。本明細書において、発光は、波長404.
7nmの光線(紫色)を入射したときの発光を、堀場製作所製PHOTOLUMINOR−Sにより測
定した数値で表す。また、N、AlまたはBの濃度は、SIMS(二次イオン質量分析装
置)により測定した数値で表す。
、X線または電子線を放射する光源であるが、特に、波長100nm〜500nmである
青色−紫色などの可視光線および紫外線が、発光強度の大きい蛍光を発する傾向があるの
で好ましい。SiC半導体は、3eV程度の広い禁制帯幅を持ち、不純物の添加により、
バンド中に様々な順位を作ることができる。特に、6H型のSiCではバンド端の波長が
408nmであり、SiCのバンドギャップを利用すれば、このバンド端の波長より短い
波長により励起することが可能であり、比較的長波長の光を励起源として利用することが
できる。
となるBを十分に活性化した条件で、Nをドナーとしてドーピングし、DAペアの濃度が
1015/cm3〜1018/cm3であるときに、発光強度が十分に高くなることを見出した
。DAペアの濃度は、発光強度が向上する点で、下限は、5×1015/cm3以上がより
好ましく、1016/cm3以上が特に好ましく、2×1016/cm3以上がさらに好ましい
。一方、上限は、同様に発光強度を高める点で、8×1017/cm3以下がより好ましい
。
、良好な発光が得られる点で、下限は、1016/cm3以上がより好ましく、5×1016
/cm3以上が特に好ましい。一方、上限は、同様に良好な発光が得られる点で、1019
/cm3以下がより好ましく、5×1018/cm3以下が特に好ましい。
に、ブロードなスペクトルを示し、赤色−黄色の良好な蛍光を発する。すなわち、本発明
のSiC製蛍光体は、波長500nm〜750nmの蛍光を発し、波長550nm〜68
0nmにおいて発光強度が大きい。また、500nm〜650nmにピーク波長を有し、
570nm〜630nmにピーク波長を有するものが好ましい。発光波長とその相対強度
は、SiC内のBとNのドーピング濃度により異なる。
度条件を見出した。すなわち、6H型のポリタイプSiC結晶に、アクセプタとなるAl
を十分に活性化した条件で、Nをドナーとしてドーピングし、DAペアの濃度が1015/
cm3〜1018/cm3であるときに、発光強度が十分に高くなることを見出した。DAペ
アの濃度は、発光強度が向上する点で、下限は、5×1015/cm3以上がより好ましく
、1016/cm3以上が特に好ましく、2×1016/cm3以上がさらに好ましい。一方、
上限は、同様に発光強度を高める点で、8×1017/cm3以下がより好ましい。
は、良好な発光が得られる点で、下限は、1016/cm3以上がより好ましく、5×101
6/cm3以上が特に好ましい。一方、上限は、同様に良好な発光が得られる点で、1019
/cm3以下がより好ましく、5×1018/cm3以下が特に好ましい。
うに、ブロードなスペクトルを示し、青色のブロードな蛍光を発する。すなわち、本発明
のSiC製蛍光体は、波長400nm〜750nmの蛍光を発し、波長400nm〜55
0nmにおいて発光強度が大きい。また、400nm〜550nmにピーク波長を有し、
410nm〜470nmにピーク波長を有するものが好ましい。発光波長とその相対強度
は、SiC内のAlとNのドーピング濃度により異なる。
本発明のSiC製蛍光体の製造方法は、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。かかる方法により、SiCをNおよびBによりドーピン
グし、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となるようにドーピング濃度を調整することで
き、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SiC製蛍光体を製造することができる。
成することができる。SiC結晶は、改良型のレーリ法により作製することができるが、
この方法は、種結晶を用いるため、結晶の核形成過程を制御することができ、また不活性
ガスにより雰囲気を100Pa〜15kPa程度に制御して、結晶の成長速度などを再現
性よくコントロールすることができる。
3の蓋24に取り付け、昇華再結晶の原料22であるSiC結晶粉末を、黒鉛製坩堝23
に加え、Arなどの不活性ガスの雰囲気中、133Pa〜13.3kPa、2000℃〜
2400℃に加熱する。加熱に際しては、図2の矢印に示すように、原料22であるSi
C結晶性粉末を少し高温(H)とし、種結晶21が少し低温(L)になるように温度勾配
が設定される。原料22は、昇華後、温度勾配に基づき形成される濃度勾配により、種結
晶21の方向に拡散し、輸送される。SiC単結晶20の成長は、種結晶21に到着した
原料ガスが種結晶上に再結晶することにより実現される。
び原料粉末への不純物元素またはその化合物の添加により制御することができる。特に、
N2ガスを添加して昇華再結晶すると、5×1018/cm3以上のN濃度の制御が容易であ
る点で好ましい。また、1×1018/cm3以下のDAペアの濃度制御を安定化し、再現
性を高め、発光強度を向上させる点で、Nを積極的に添加するように設定するとともに、
Bを安定して結晶中に添加するように条件を設定するのが好ましい。
により、N濃度が1015/cm3〜1018/cm3であるSiC製蛍光体を製造することが
できる。この場合、蛍光の発光強度を高める点では、N2ガスの分圧は5%〜10%が好
ましい。
化の初期にB濃度が高く、結晶化の後半ではB濃度が低下し、B濃度が安定しないという
欠点がある。このため、Mを、Ta、Nb、ZrまたはHfのいずれか少なくとも1つを
含む金属として、MB2により表記されるB化合物として添加すると、B濃度が結晶成長
中に変化することが少なくすることができるので好ましい。また、LaB6またはB4Cと
して添加しても同様にB濃度の変化を抑えることができるので好ましい。かかる方法によ
り、容易に、1017/cm3〜1018/cm3台の濃度のBを安定して添加することができ
る。
いても、Bを徐々に放出する特徴を有するため、B単体を含有した炭素をB源として用い
、昇華再結晶する方法は、Bを添加したSiC結晶を形成する方法として優れている。前
もって、1500℃以上の高温でB単体を含浸させた炭素を、原料に添加しておくことに
より、結晶中のB濃度の変化をほとんどなくすことができ有利である。
に保って昇華再結晶することにより、N2ガスを添加することなく、NとBの双方を同時
にSiC内に添加することができる。この場合、Bの添加量が相対的に低下する傾向があ
るため、上述のいずれかの方法を併用し、Bを積極的に添加するのが好ましい。BNを用
いる昇華再結晶法により、DAのペア濃度が1×1018/cm3〜8×1018/cm3であ
るSiC製蛍光体を安定して得ることができる。
度を強めることができる点で好ましい。熱処理により、エネルギ的に不活性な態様で混入
していたBおよびNが、SiまたはCの位置に定着して、活性化する結果、DAペアの濃
度が高められることによるものであると考察する。
.05mol%〜15mol%となるように混合したものを原料とすることにより、10
16/cm3〜1019/cm3の濃度のBを容易に安定してSiC結晶中に添加することがで
きる。この場合、B源として、MB2、BNまたはLaB6など、B単体(金属ホウ素)以
外を配合するときは、B源中に含まれるBについての換算量を配合量とする。B源の配合
量は、蛍光の発光強度を高める点で、SiC粉末に対して2.5mol%〜5mol%が
好ましい。
B2、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。かかる方法により、Si
CをNおよびBによりドーピングし、NまたはBのうちいずれか一方の濃度が1015/c
m3〜1018/cm3であり、他方の濃度が1016/cm3〜1019/cm3となるようにド
ーピング濃度を調整することでき、外部光源により励起して発光し、波長500nm〜7
50nmの蛍光を発し、500nm〜650nmにピーク波長を有するSiC製蛍光体を
製造することができる。
熱拡散を施すSiCは、たとえば、昇華再結晶法により、Nを1017/cm3程度ドーピ
ングしたものを用いることができる。また、熱拡散に際して、B源をSiC結晶に直接接
触させると、B源とSiC結晶とが反応し、SiC結晶が侵食される場合があるため、B
源はSiC結晶から0.1mm程度離隔して熱拡散する態様が好ましい。
、好ましくは1700℃〜2000℃に加熱し、3時間〜5時間保持することにより、S
iC結晶の表面に厚さ3μm程度のBによる拡散層が形成される。これに、たとえば、出
力30W、波長250nmの紫外線を照射すると、肉眼で確認できる蛍光を発する。
在する拡散層が形成される場合がある。強い蛍光を発する領域は、SiC結晶の表面から
2μm〜4μmであるから、表面の高濃度B層を厚さ2μm程度除去し、発光強度を高め
るのが好ましい。たとえば、熱拡散後、酸性雰囲気下において、1000℃以上、好まし
くは1200℃〜1400℃で、2時間〜4時間加熱し、酸化膜を形成し、つぎに、たと
えば、フッ酸などにより化学処理して、酸化膜の表面を除去するのが好ましい。表面層の
除去は、そのほか、研磨により、または反応性イオンエッチング(RIE)によっても、
好ましく実施することができる。さらに、昇華再結晶の場合と同様に、熱拡散後、130
0℃以上で1時間以上の熱アニール処理を施すと、蛍光の発光強度を強めることができる
点で好ましい。
16/cm3〜1019/cm3であるSiC製蛍光体の製造方法を例示するものである。しか
し、本発明は、BとNのペア濃度が1015/cm3〜1018/cm3であり、BまたはNの
うちいずれか一方の濃度が1016/cm3〜1019/cm3であるSiC製蛍光体において
顕著な効果を奏するから、Nの濃度が1016/cm3〜1019/cm3であり、Bの濃度が
1015/cm3〜1018/cm3であるSiC製蛍光体およびその製造方法も本発明に含ま
れる。
本発明の半導体用基板および粉末は、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ことを特徴とする。
は粉末などに、本発明のSiC製蛍光体を用いると、得られる発光デバイスは、半導体か
らの青色−紫外光の1次光により、6H型SiC単結晶蛍光体が励起して、紫色−青色−
黄色−赤色の可視領域の2次光を発するため、半導体からの直接光とSiC製蛍光体から
の2次光との混合光、または2次光の混合光により、優れた白色光を得ることができる。
び粉末は、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方法により製造することができる。表面
層の除去は、前述したように、1000℃以上の酸化性雰囲気下で酸化膜を形成し、形成
した酸化膜の表面をフッ酸などにより除去する方法、または研磨により除去する方法、ま
たは反応性イオンエッチングにより除去する方法が好ましい。
び粉末は、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
よっても製造することができる。かかる態様においては、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が好ましい。
CまたはLaB6などをB源として炭素製のカプセルに封入して混入し、炭素製坩堝内で
、真空下、1300℃〜2000℃に加熱し、3時間〜5時間保持する。得られるSiC
粉末は、表面にBが高濃度で存在するため、SiC粉末を酸化性雰囲気下で、1000℃
〜1400℃に、2時間〜4時間保持し、その後、たとえばフッ酸などにより化学処理し
、表面の酸化膜を除去すると、強い蛍光を観察することができる。
製坩堝の中に原料SiC粉末を入れ、加熱焼成することによっても、所定のドーピングが
可能である。原料のSiC粉末は、純度98%以上であれば、製造方法は限定されず、必
ずしも単結晶SiCを使用する必要はない。
ため、SiC粉末の粒径の下限は2μmであり、2.5μm以上が好ましい。また、良好
な蛍光を発する層は、表面から1μm〜4μmであり、表面から4μmより深部は、発光
強度を弱めるため、SiC粉末の粒径の上限は10μmであり、8μm以下が好ましい。
同様の理由により、中心粒径は、3μm〜6μmが好ましく、4μm〜5μmがより好ま
しい。
本発明の発光ダイオードは、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、基板上に窒化
物半導体からなる発光素子を備えることを特徴とする。
製基板が蛍光を発し、窒化物半導体からの光と混合して、固体白色光源を実現することが
できる。また、困難な実装技術を必要とせず、白色光の色温度再現性も高く、演色性に優
れる光源を提供することが可能となる。
上に、波長400nm程度の紫色光を発光するGaN系半導体を有する発光ダイオードは
、GaN系半導体からの紫色光を励起光源としてSiC基板が黄色の蛍光を発するから、
SiCからの黄色の蛍光と、GaN系半導体からの紫色光を利用することにより、再現性
が高く、演色性の良好な白色光を得ることができる。
6H型SiC単結晶蛍光体からなる1または2以上の層を、SiCからなる半導体用基板
上に有し、6H型SiC単結晶蛍光体層上に、窒化物半導体からなる発光素子を備える態
様の発光ダイオードは、窒化物半導体による青色光または紫色光を励起光として、SiC
基板上の1または2以上の蛍光体層が、添加された不純物に応じて蛍光を発するから、こ
れらの蛍光を混合することにより、または窒化物半導体からの光と蛍光を混合することに
より、優れた固体白色光源を提供することができる。
た第1のSiC層を形成し、第1のSiC層上に、BおよびNをドーピングした第2のS
iC層を形成し、第2のSiC上に、波長400nm程度の紫色光を発光するGaN系半
導体を有する発光ダイオードは、GaN系半導体からの紫色光を励起光源として、第2の
SiC層が黄色の蛍光を発し、第1のSiC層が青色の蛍光を発するから、SiC層から
の黄色と青色の蛍光を利用することにより、再現性が高く、演色性の良好な白色光を得る
ことができる。
とにより、SiC基板を本発明の蛍光体として利用し、白色光を得ることができる。一方
、SiC基板を、蛍光体として利用せず、基板上に形成するSiC蛍光体層および窒化物
半導体層を利用して、良好な白色光を得ることができる。本発明の発光ダイオードにおけ
る6H型SiC単結晶蛍光体の、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は、発光効率を高める点で、いずれの濃度も、
1016/cm3〜1019/cm3が好ましく、1017/cm3〜1019/cm3がより好まし
い。
基板401上に、AlおよびNを添加した第1の不純物添加SiC層402、BおよびN
を添加した第2の不純物添加SiC層403を、たとえばCVD法によってエピタキシャ
ル成長させる。さらに、SiC層403上に、たとえば、有機金属化合物気相成長法によ
ってエピタキシャル成長させ、AlGaNバッファ層404、n−GaN第1コンタクト
層405、n−AlGaN第1クラッド層406、GaInN/GaN多重量子井戸活性
層407、p−AlGaN電子ブロック層408、p−AlGaN第2クラッド層409
、p−GaN第2コンタクト層410を形成する。つぎに、p−GaN第2コンタクト層
410上に、Ni/Auからなるp電極411を形成した後、図4に示すように、n−G
aN第1コンタクト層405が露出するまでエッチングし、n−GaN第1コンタクト層
405上にn電極412を形成することにより、本発明の発光ダイオードが得られる。こ
の例では、窒化物半導体からなる発光素子は、第2の不純物添加SiC層403上にある
各層を指す。
不純物準位に緩和する。したがって、不純物をドーピングしたSiC層は、SiC基板4
01とAlGaNバッファ層404の間に配置する態様が好ましい。窒化物半導体は、G
aNなどのIII族窒化物半導体などより適宜選択することができるが、励起波長となる
発光素子における発光波長が、6H型SiCの吸収端波長である408nm以下の波長と
なるように半導体を選択するのが好ましい。
きるが、拡散によって形成することも可能である。たとえば、窒化物半導体をエピタキシ
ャル成長させる前に、Nを添加したSiC基板にスパッタした炭素をマスクとして、局所
的にBもしくはAlを拡散し、部分的に黄色部、青色部を分け、単一プロセスで演色性を
制御できる複合ダイオードを得ることも可能である。また、2層以上の不純物添加層を形
成する態様のほか、1層に同時にB、AlおよびNを添加しても同様の効果が得られる。
SiC製蛍光体を、図1に示すように、改良型レーリ法により作成した。まず、種結晶
であるSiC単結晶からなる基板1を、黒鉛製るつぼ3の蓋4の内面に取り付けた。また
、黒鉛製るつぼ3の内部には、原料2となる高純度のSiC粉末(JIS粒度#250)
とB源を混合した後、充填した。
英管5の内部に設置し、黒鉛製るつぼ3の周囲を黒鈴製の熱シールド7で被覆した。雰囲
気ガスとして、ArガスとN2ガスを、流量計10を介して、導入管9により石英管5の
内部へ流した(Arガスの流量1リットル/分)。つづいて、ワークコイル8に高周波電
流を流し、原料2の温度が2300℃で、基板1の温度が2200℃になるように調節し
た。
石英管5の内部を減圧した。減圧は、大気圧から133Paまで20分かけて徐々に行な
い、133Paで5時間保持することにより、直径55mm、厚さ10mmのSiC結晶
を得た。
mol%のB単体(金属ホウ素)を含浸した炭素を用い、SiC粉末に対して、B単体が
0.05mol%となるようにSiC粉末に混合し、原料粉末とした。
cm3であり、Bは3×1016/cm3であった。また、得られたSiC単結晶から、直径
55mm、厚さ0.3mmの結晶を切り出した後、片面を研磨加工を行ない、平坦面につ
いて蛍光を測定した。測定の結果、ピーク波長は620nmであり、波長500nm〜7
50nmの蛍光を発し、図3に示すようなブロードなスペクトルを呈した。
スペクトルの形状はほぼ同じであったが、発光の相対強度が、熱アニール処理前のものに
比べて2倍以上に向上した。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を5%とし、B単体のSiC粉末に対
する濃度を0.5mol%とした以外は、実施例1と同様にしてSiC結晶を製造した。
得られたSiC結晶のNとBの濃度は、Nが3×1018/cm3であり、Bが1×1017
/cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例1と同様であったが、発光の相
対強度は実施例1における熱アニール処理前の結晶に比べてほぼ3倍に向上した。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を10%とし、B単体のSiC粉末に
対する濃度を5mol%とした以外は、実施例1と同様にしてSiC結晶を製造した。得
られたSiC結晶のNとBの濃度は、Nが8×1018/cm3であり、Bが5×1017/
cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例1と同様であったが、発光の相対
強度は実施例1における熱アニール処理前の結晶に比べてほぼ5倍に向上した。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を30%とし、B単体のSiC粉末に
対する濃度を15mol%とした以外は、実施例1と同様にしてSiC結晶を製造した。
得られたSiC結晶のNとBの濃度は、Nが1×1019/cm3であり、Bが1×1018
/cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例1と同様であったが、発光の相
対強度は実施例1における熱アニール処理前の結晶に比べてほぼ1/10に低下した。
0%とし、B単体のSiC粉末に対する濃度を0.05mol%〜15mol%とするこ
とにより、Nが5×1017/cm3〜1×1019/cm3であり、Bが3×1016/cm3
〜1×1018/cm3であるSiC製蛍光体が得られ、かかる蛍光体は波長500nm〜
750nmの蛍光を発し、500nm〜650nmにピーク波長を有することがわかった
。
原料粉末にB源を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、改良型レーリ法によ
り、直径55mm、厚さ10mmのSiC単結晶を得た。得られたSiC単結晶から、実
施例1と同様に、直径55mm、厚さ0.3mmの結晶を切り出した後、片面を研磨加工
した。つぎに、TaB2をB源とし、SiC粉末に対して3mol%のTaB2をSiC粉
末に混合した後、治具に固定した。この治具に、研磨加工した前述のSiC結晶を取り付
け、SiC結晶の平坦面とTaB2との間隔が0.1mmとなるように調製した。
熱し、4時間保持した。得られた結晶について蛍光を測定したところ、実施例1と同様に
、ピーク波長が620nmであり、波長500nm〜750nmの蛍光を発し、図3に示
すようなブロードなスペクトルを呈した。また、得られたSiC結晶のBとNの濃度を、
SIMSにより測定すると、Nは5×1017/cm3であり、Bは5×1016/cm3〜8
×1018/cm3であった。
変化がなかったが、発光の相対強度が2倍に向上した。つぎに、結晶の表面をRIEによ
り2μm削り落とすと、蛍光スペクトルの形状は同様で、削り落とす前に比べて発光の相
対強度が1.5倍に向上した。
実施例5において得られたSiC単結晶を乳鉢で粉砕し、分級して、粒径2μm〜3μ
mの粉末を得、この粉末を白色のBN焼結体からなる坩堝に入れて、加熱焼成した。焼成
は、N2ガスの雰囲気下、300Paに減圧して行ない、1800℃で4時間保持した。
焼成後、SiC粉末を乳鉢で粉砕し、大気雰囲気(酸化性雰囲気)下、1200℃で3時
間加熱して表面に酸化膜を形成した。得られた焼結体を70%のフッ酸で処理し、表面を
厚さ1μm程度除去し、乾燥して、粉末を得た。
00nm〜750nmの蛍光を発し、実施例5と同様のブロードなスペクトルを呈した。
また、得られた粉末のBとNの濃度を、SIMSにより測定すると、Nは7×1017/c
m3であり、Bは9×1017/cm3であった。
図4に、本実施例の発光ダイオードの構造を示す。SiC基板401上に、Alおよび
Nを添加した第1の不純物添加SiC層402、BおよびNを添加した第2の不純物添加
SiC層403を、たとえばCVD法によってエピタキシャル成長させ、形成した。さら
に、SiC層403上に、たとえば有機金属化合物気相成長法によって、AlGaNバッ
ファ層404、n−GaN第1コンタクト層405、n−AlGaN第1クラッド層40
6、GaInN/GaN多重量子井戸活性層407、p−AlGaN電子ブロック層40
8、p−AlGaN第2クラッド層409、p−GaN第2コンタクト層410を形成し
た。つぎに、p−GaN第2コンタクト層410上に、Ni/Auからなるp電極411
を形成した後、図4に示すように、n−GaN第1コンタクト層405が露出するまでエ
ッチングし、n−GaN第1コンタクト層405上にn電極412を形成し、発光ダイオ
ードを得た。
。実装は、ステム505上に形成した絶縁性ヒートシンク502の金属層503a、50
3b上に、金バンプ504を介しエピサイドダウン方式で行なった。その後、金属層50
3aと配線用リード506とを金線507aで接続し、金属層503bに金線507bを
接続し、エポキシ樹脂508で固定した。
イオードに電流が注入された。この結果、図4のGaInN/GaN多重量子井戸活性層
407において、波長400nmの紫色光が放出された。この紫色光のうち、SiC基板
401の方向へ放出された光は、第2の不純物添加SiC層403と第1の不純物添加S
iC層402へ進入し、ほぼ全てがこれらの層に吸収されるとともに各々の層の不純物準
位による蛍光を生じた。
加されており、400nmの紫色光で励起されると、図3に示すようなスペクトルを持つ
蛍光を放出した。この蛍光は、図3から明らかなとおり、波長が500nm〜750nm
で、ピーク波長が約600nmであり、黄色の蛍光であるが、600nmを超える赤色成
分も比較的多く含んでいた。また、第2の不純物添加SiC層403の厚さは、20μm
であった。
添加されており、400nmの光で励起されると、図6に示すようなスペクトルを持つ蛍
光を放出した。この蛍光は、図6から明らかなとおり、波長が400nm〜750nmで
、ピーク波長が460nm付近の青色光であった。また、第1の不純物添加SiC層40
2の厚さは、20μmであった。
色性にすぐれた白色光が得られた。混合比の調節は、前述のドーピング濃度とSiC層4
02、403の膜厚を変化させることによって可能であった。このことから、白色光の色
温度の調節が容易であることがわかった。また、発光ダイオードの内部で白色光を生成し
ているので、放出される白色光の色合いの角度依存性も無視できるほど小さかった。
図7に、本実施例の発光ダイオードの構造を示す。この発光ダイオードは、図7に示す
ように、Nドープのn−SiC基板701上に、AlおよびNを添加した第1の不純物添
加SiC層702と、BおよびNを添加した第2の不純物添加SiC層703をCVD法
によってエピタキシャル成長させた。さらに、SiC層703上に、有機金属化合物気相
成長法によって、n−AlGaNバッファ層704、n−GaN第1コンタクト層705
、n−AlGaN第1クラッド層706、GaInN/GaN多重量子井戸活性層707
、p−AlGaN電子ブロック層708、p−AlGaN第2クラッド層709、p−G
aN第2コンタクト層710を積層した。つぎに、p−GaN第2コンタクト層710の
表面に、Ni/Auからなるp電極711を形成し、SiC基板701の表面には、n電
極712を部分的に形成し、発光ダイオードを得た。
。実装は、ステム805上に形成した絶縁性ヒートシンク802の金属層803上に、エ
ピサイドダウン方式で行なった。その後、金属層803と配線用リード806とを金線8
07で接続し、エポキシ樹脂808で固定した。
結果、図7のGaInN/GaN多重量子井戸活性層707において、波長400nmの
紫色光が放出された。この紫色光のうち、SiC基板701の方向へ放出された光は、第
2の不純物添加SiC層703と、第1の不純物添加SiC層702へ進入し、ほぼ全て
が、これらの2層に吸収されるとともに、各SiC層の不純物準位による蛍光を発した。
加されており、400nmの光で励起されると、図3に示すようなスペクトルを持つ蛍光
を放出した。この蛍光は、図3から明らかなとおり、波長が500nm〜750nmで、
ピーク波長が約600nmであり、黄色の蛍光であるが、600nmを超える赤色成分も
比較的多く含んでいた。また、第2の不純物添加SiC層703の厚さは、30μmであ
った。
添加されており、400nmの光で励起されると、図6に示すようなスペクトルを持つ蛍
光を放出した。この蛍光は、図6から明らかなとおり、波長が400nm〜750nmで
、ピーク波長が460nm付近の青色光であった。また、第1の不純物添加SiC層70
2の厚さは、30μmであった。
色性にすぐれた白色光が得られた。混合比の調節は、ドーピングする不純物濃度とSiC
層702、703の膜厚を変化させることによって可能であった。このことから、白色光
の色合いの調節が容易であることがわかった。また、発光ダイオードの内部で白色光を生
成しているので、放出される白色光の色合いの角度依存性も無視できるほど小さかった。
本実施例では、発光波長が440nm〜480nmである従来の窒化物半導体発光ダイ
オードと、本発明の発光ダイオードとを組み合わせて、白色光を合成した。本発明の発光
ダイオードは、窒化物半導体による紫色光を励起光として黄色の蛍光を発する発光ダイオ
ードとした。
として、BとNでドーピングした第2の不純物添加SiC層のみ形成した以外は、実施例
8と同様にして発光ダイオードを製作し、図8に示すように、実施例8と同様に実装した
。
波長400nmの紫色光が放出され、SiC基板の方向へ放出された紫色光は、不純物添
加SiC層へと進入し、不純物添加SiC層によりほぼ全てが吸収され、蛍光を発した。
り、400nmの光で励起されると、図3に示すようなスペクトルを持つ黄色の蛍光を放
出した。この黄色の蛍光は、図3から明らかなとおり、波長が500nm〜750nmで
、ピーク波長が約600nmであり、600nmを超える赤色成分も比較的多く含んでい
た。また、不純物添加SiC層の厚さは、30μmであった。
による従来の発光ダイオード(図示していない。)と組み合わせて配置し、黄色に発光す
るダイオードからの放射光と、従来のダイオードからの放射光とを、3:1で混合するこ
とにより、演色性に優れた白色光を合成することができた。
が実用化されているが、本実施例で製作した発光ダイオードは、図3に示すようにブロー
ドなスペクトルを示すため、青色発光ダイオードと組み合わせることによって、より容易
に演色性の高い白色を得ることができることがわかった。
結晶成長時のB源の代わりに、Al単体をSiC粉末に対して、0.1mol%となる
ようにSiC粉末に混合し、原料粉末とした以外は実施例1と同様にしてSiC結晶を成
長した。得られたSiC結晶のAlとNの濃度は、Nが5×1017/cm3であり、Al
は2×1016/cm3であった。また、蛍光スペクトルは、ピーク波長が430nmであ
り、波長400nm〜750nmの蛍光を発し、図6に示すようなブロードなスペクトル
を呈した。
スペクトルの形状はほぼ同じであったが、発光の相対強度が、熱アニール処理前のものに
比べて2倍以上に向上した。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を5%とし、Al単体のSiC粉末に
対する濃度を1mol%とした以外は、実施例10と同様にしてSiC結晶を製造した。
得られたSiC結晶のNとAlの濃度は、Nが5×1018/cm3であり、Alが1×1
017/cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例10と同様であったが、発
光の相対強度は、実施例10における熱アニール処理前の結晶に比べてほぼ2倍に向上し
た。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を10%とし、Al単体のSiC粉末
に対する濃度を10mol%とした以外は、実施例10と同様にしてSiC結晶を製造し
た。得られたSiC結晶のNとAlの濃度は、Nが8×1018/cm3であり、Alが4
×1017/cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例10と同様であったが
、発光の相対強度は、実施例10における熱アニール処理前の結晶に比べてほぼ3倍に向
上した。
結晶成長時の雰囲気ガスにおけるN2ガスの分圧を30%とし、Al単体のSiC粉末
に対する濃度を20mol%とした以外は、実施例10と同様にしてSiC結晶を製造し
た。得られたSiC結晶のNとAlの濃度は、Nが1×1019/cm3であり、Alが1
×1018/cm3であった。また、蛍光スペクトルの形状は実施例10と同様であったが
、発光の相対強度は実施例10における熱アニール処理前の結晶に比べて、ほぼ1/3以
下に低下した。
ないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲に
よって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
あっても、効率のよい蛍光を発するため、励起光と蛍光の混合色を得ることができ、半導
体素子などが発光する比較的長波長の励起光を使った発光ダイオードを製造することが可
能である。この発光ダイオードは、演色性に優れ、低コストであり、発光効率の高い白色
光源として有用である。また、SiCは共有結合性が高い材料であり、変質しにくく、導
電性もあるため、強い電子線にも耐え、放電管やPDPにも使用することが可能である。
8 ワークコイル、9 導入管、401 SiC基板、402 第1の不純物添加SiC
層、403 第2の不純物添加SiC層、404 AlGaNバッファ層、405 n−
GaN第1コンタクト層、406 n−AlGaN第1クラッド層、407 GaInN
/GaN多重量子井戸活性層、408 p−AlGaN電子ブロック層、409 p−A
lGaN第2クラッド層、410 p−GaN第2コンタクト層、411 p電極、41
2 n電極。
Claims (17)
- 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1015/cm3〜1020/cm3の濃度でドーピングされ、Nにより1015/cm3〜1020/cm3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。
- 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1に記載のSiC製蛍光体。
- 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1または2に記載のSiC製蛍光体。
- 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3に記載のSiC製蛍光体。
- 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1に記載のSiC製蛍光体。
- 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5に記載のSiC製蛍光体。
- 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。 - 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。 - 熱拡散後、表面層を除去することを特徴とする請求項8に記載のSiC製蛍光体の製造方法。
- 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7または8に記載のSiC製蛍光体の製造方法。
- 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1015/cm3〜1020/cm3の濃度でドーピングされ、Nにより1015/cm3〜1020/cm3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。
- 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11に記載の半導体用基板。
- 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11に記載の半導体用基板。
- 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。 - 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。 - 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14または15に記載の半導体用基板の製造方法。
- BまたはAlのうちいずれか1種類以上の元素により1015/cm3〜1020/cm3の濃度でドーピングされ、Nにより1015/cm3〜1020/cm3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。
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