JP2803513B2 - 化合物半導体に亜鉛を拡散する方法 - Google Patents
化合物半導体に亜鉛を拡散する方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード等を得
るためにＧａＡｓＰ等の化合物半導体にＺｎを拡散する
方法に関する。
るためにＧａＡｓＰ等の化合物半導体にＺｎを拡散する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＧａＡ
ｓＰ発光ダイオードを得るために、ｎ型ＧａＡｓＰ結晶
にＺｎを気相拡散させて浅いｐ型領域を形成することは
良く知られている。この拡散は、封管中において、Ｚ
ｎ、Ａｓ、Ｐの蒸気圧を制御してＧａＡｓＰ結晶の分解
を抑制しつつ行われる。
ｓＰ発光ダイオードを得るために、ｎ型ＧａＡｓＰ結晶
にＺｎを気相拡散させて浅いｐ型領域を形成することは
良く知られている。この拡散は、封管中において、Ｚ
ｎ、Ａｓ、Ｐの蒸気圧を制御してＧａＡｓＰ結晶の分解
を抑制しつつ行われる。
【０００３】ところで、発光素子の発光効率の向上が要
求されている。この要求に応えるための方法として次の
３つが知られている。 （１） ｎ型基板に対する不純物Ｚｎの拡散プロファイ
ルを急しゅんにし、少数キャリアの注入効率を高め、少
数キャリアの絶対量を高めることによって発光効率を高
める。 （２） 結晶性を良くして少量キャリアのライフタイム
を長くし、発光効率を向上させる。 （３） ｐｎ接合で発生した光の結晶内部での吸収を少
なくして発光効率を向上させる。このためには一般にｐ
ｎ接合を基板の表面の近くに形成する。しかし、現在の
技術ではすべてを満足させることが不可能である。
求されている。この要求に応えるための方法として次の
３つが知られている。 （１） ｎ型基板に対する不純物Ｚｎの拡散プロファイ
ルを急しゅんにし、少数キャリアの注入効率を高め、少
数キャリアの絶対量を高めることによって発光効率を高
める。 （２） 結晶性を良くして少量キャリアのライフタイム
を長くし、発光効率を向上させる。 （３） ｐｎ接合で発生した光の結晶内部での吸収を少
なくして発光効率を向上させる。このためには一般にｐ
ｎ接合を基板の表面の近くに形成する。しかし、現在の
技術ではすべてを満足させることが不可能である。
【０００４】本発明の目的は、ｐｎ接合近傍の結晶性の
劣化を防いで高い発光効率を得ることができる亜鉛（Ｚ
ｎ）の拡散方法を提供することにある。
劣化を防いで高い発光効率を得ることができる亜鉛（Ｚ
ｎ）の拡散方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、化合物半導体基板の表面に酸化シリコンと
酸化リンとを含む多孔質の未焼成の膜を作る工程と、不
純物としての亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化合
物半導体基板を加熱し、前記未焼成の膜を介して前記化
合物半導体基板内に亜鉛を拡散させる工程と、不純物と
して亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化合物半導体
基板を更に加熱し、前記未焼成の膜を焼成する工程と、
前記化合物半導体基板を更に加熱し、亜鉛を前記化合物
半導体基板内に深く拡散させる工程とを有することを特
徴とする化合物半導体に亜鉛を拡散する方法に係わるも
のである。
の本発明は、化合物半導体基板の表面に酸化シリコンと
酸化リンとを含む多孔質の未焼成の膜を作る工程と、不
純物としての亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化合
物半導体基板を加熱し、前記未焼成の膜を介して前記化
合物半導体基板内に亜鉛を拡散させる工程と、不純物と
して亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化合物半導体
基板を更に加熱し、前記未焼成の膜を焼成する工程と、
前記化合物半導体基板を更に加熱し、亜鉛を前記化合物
半導体基板内に深く拡散させる工程とを有することを特
徴とする化合物半導体に亜鉛を拡散する方法に係わるも
のである。
【０００６】
【発明の作用及び効果】本発明においては、半導体基板
の上に未焼成の酸化シリコンと酸化リンとを含む膜を有
する状態で亜鉛（Ｚｎ）の気相拡散を開始する。未焼成
の膜はポーラス即ち多孔質であるので、拡散初期の段階
ではＺｎが膜を容易に通過し、基板に入り込む。これに
より、基板の表面近傍領域に高濃度のＺｎ拡散層が形成
される。拡散処理を継続させると、酸化シリコンと酸化
リンを含む膜が焼成されて緻密化し、Ｚｎの通過をほぼ
完全に阻止する。更に拡散処理を進めると、基板表面領
域のＺｎ拡散層のＺｎが内部に拡散する。この拡散は極
くゆっくり進み、不純物拡散プロファイルにキンク（ｋ
ｉｎｋ）が生じ非直線性を有する不純物分布になる。ｐ
ｎ接合は基板内の比較的深い位置に生じ、この近傍の結
晶性の劣化は少ない。ｐｎ接合が基板の深い位置に生じ
且つ不純物Ｚｎの濃度が低いということは前述した発光
効率を向上させるための（３）及び（１）の方法に反す
るが、これ等の不利益よりも本発明に従う利益が大き
い。これにより、発光効率の大きい素子の提供が可能に
なる。
の上に未焼成の酸化シリコンと酸化リンとを含む膜を有
する状態で亜鉛（Ｚｎ）の気相拡散を開始する。未焼成
の膜はポーラス即ち多孔質であるので、拡散初期の段階
ではＺｎが膜を容易に通過し、基板に入り込む。これに
より、基板の表面近傍領域に高濃度のＺｎ拡散層が形成
される。拡散処理を継続させると、酸化シリコンと酸化
リンを含む膜が焼成されて緻密化し、Ｚｎの通過をほぼ
完全に阻止する。更に拡散処理を進めると、基板表面領
域のＺｎ拡散層のＺｎが内部に拡散する。この拡散は極
くゆっくり進み、不純物拡散プロファイルにキンク（ｋ
ｉｎｋ）が生じ非直線性を有する不純物分布になる。ｐ
ｎ接合は基板内の比較的深い位置に生じ、この近傍の結
晶性の劣化は少ない。ｐｎ接合が基板の深い位置に生じ
且つ不純物Ｚｎの濃度が低いということは前述した発光
効率を向上させるための（３）及び（１）の方法に反す
るが、これ等の不利益よりも本発明に従う利益が大き
い。これにより、発光効率の大きい素子の提供が可能に
なる。
【０００７】
【実施例】次に、図１〜図４を参照して本発明の実施例
に係わる発光ダイオードの製造方法を説明する。図１に
示すようにＧａ0.15Ａｓ0.85Ｐで示すことができるｎ型
ＧａＡｓＰ半導体基板１を用意し、この基板１の表面に
ＳｉＯ2 （二酸化けい素）粉末を５．９重量％とＰ2 Ｏ
5 （五酸化リン）粉末を０．１重量％とを含む有機溶剤
（有機バインダを含む溶剤）とから成るガラス膜形成液
を滴下し、基板１をスピンナにより回転することによっ
て約１５００オングストロームの厚さの膜を作り、約８
０℃で乾燥することによって溶剤を蒸発させて未焼成の
膜２を形成した。この膜２は未焼成であるのでポーラス
である。即ち、この膜２は基板１の表面にＳｉＯ2粒子
及びＰ2 Ｏ5 粒子が不規則に付着した状態のものであ
る。
に係わる発光ダイオードの製造方法を説明する。図１に
示すようにＧａ0.15Ａｓ0.85Ｐで示すことができるｎ型
ＧａＡｓＰ半導体基板１を用意し、この基板１の表面に
ＳｉＯ2 （二酸化けい素）粉末を５．９重量％とＰ2 Ｏ
5 （五酸化リン）粉末を０．１重量％とを含む有機溶剤
（有機バインダを含む溶剤）とから成るガラス膜形成液
を滴下し、基板１をスピンナにより回転することによっ
て約１５００オングストロームの厚さの膜を作り、約８
０℃で乾燥することによって溶剤を蒸発させて未焼成の
膜２を形成した。この膜２は未焼成であるのでポーラス
である。即ち、この膜２は基板１の表面にＳｉＯ2粒子
及びＰ2 Ｏ5 粒子が不規則に付着した状態のものであ
る。
【０００８】次に、図１に示す膜２を有する基板１を図
３に原理的に示すようにアンプル（容器）３内にボート
４と共に入れ、またアンプル３内にＺｎＡｓ2 ソ−ス５
とＰ2 （リン）ソ−ス６とを設けて封管し、これ等を約
７００℃に加熱した。この加熱を開始すると、Ｚｎ、Ａ
ｓ、Ｐの蒸気雰囲気が得られ、ｐ型不純物としてのＺｎ
がポーラスな未焼成の膜２を通して基板１の表面近傍に
拡散する。拡散開始初期においては膜２によるＺｎの阻
止機能はほとんどないので、Ｚｎは比較的高濃度に基板
１に導入される。
３に原理的に示すようにアンプル（容器）３内にボート
４と共に入れ、またアンプル３内にＺｎＡｓ2 ソ−ス５
とＰ2 （リン）ソ−ス６とを設けて封管し、これ等を約
７００℃に加熱した。この加熱を開始すると、Ｚｎ、Ａ
ｓ、Ｐの蒸気雰囲気が得られ、ｐ型不純物としてのＺｎ
がポーラスな未焼成の膜２を通して基板１の表面近傍に
拡散する。拡散開始初期においては膜２によるＺｎの阻
止機能はほとんどないので、Ｚｎは比較的高濃度に基板
１に導入される。
【０００９】拡散処理を進めると、図１に示す膜２は焼
成されて図２に示すガラス化された膜２ａになる。この
ガラス化膜２ａは図１の膜２に比べて緻密であり、Ｚｎ
の拡散を阻止する。
成されて図２に示すガラス化された膜２ａになる。この
ガラス化膜２ａは図１の膜２に比べて緻密であり、Ｚｎ
の拡散を阻止する。
【００１０】ガラス化膜２ａのためにＺｎの気相拡散が
実質的に阻止された状態で更に加熱処理を継続すると、
基板１の表面近傍領域のＺｎが基板１の内部に拡散す
る。この拡散処理を２００時間程度続けると、ｐｎ接合
までの深さｘが約１０μｍになる。この方法に従うＺｎ
の不純物分布のプロファイルは図４に概略的に示すよう
にキンクを有する非直線的になり、ｐｎ接合近傍での不
純物Ｚｎの濃度は低い。
実質的に阻止された状態で更に加熱処理を継続すると、
基板１の表面近傍領域のＺｎが基板１の内部に拡散す
る。この拡散処理を２００時間程度続けると、ｐｎ接合
までの深さｘが約１０μｍになる。この方法に従うＺｎ
の不純物分布のプロファイルは図４に概略的に示すよう
にキンクを有する非直線的になり、ｐｎ接合近傍での不
純物Ｚｎの濃度は低い。
【００１１】上述のように気相からＺｎの導入を遮断
し、基板１内の不純物Ｚｎの再分布によってｐ型領域７
を得ると、ｐ型領域７の表面の不純物濃度はほとんど低
下しない状態で深い拡散層が形成される。ｐｎ接合近傍
は表面から深い位置にあると共に、不純物Ｚｎの濃度が
低いので、欠陥の少ない結晶性の良い領域であり、ここ
での少数キャリアのライフタイム即ち拡散長は長い。こ
の結果、空間電荷層内での発光に寄与しない再結合を少
なくし、空間電荷層を通り抜けて発光に寄与する少数キ
ャリアの再結合を増やして発光効率を増大させることが
できる。深い拡散層を形成し且つｐｎ接合近傍の不純物
濃度を低くすると、前述したように少数キャリアの注入
効率の低減及び発生した光の内部吸収の増大が生じる
が、これによるマイナスよりも本発明に従う結晶性の良
いことによるプラスが大幅に大きくなり、発光効率を大
幅に向上させることができる。なお、発光ダイオードを
完成させるためには、基板１の表面のガラス化膜２ａを
除去し、周知の方法で基板表面の中央に一方の電極を形
成し、基板１の裏面に他方の電極を形成した。
し、基板１内の不純物Ｚｎの再分布によってｐ型領域７
を得ると、ｐ型領域７の表面の不純物濃度はほとんど低
下しない状態で深い拡散層が形成される。ｐｎ接合近傍
は表面から深い位置にあると共に、不純物Ｚｎの濃度が
低いので、欠陥の少ない結晶性の良い領域であり、ここ
での少数キャリアのライフタイム即ち拡散長は長い。こ
の結果、空間電荷層内での発光に寄与しない再結合を少
なくし、空間電荷層を通り抜けて発光に寄与する少数キ
ャリアの再結合を増やして発光効率を増大させることが
できる。深い拡散層を形成し且つｐｎ接合近傍の不純物
濃度を低くすると、前述したように少数キャリアの注入
効率の低減及び発生した光の内部吸収の増大が生じる
が、これによるマイナスよりも本発明に従う結晶性の良
いことによるプラスが大幅に大きくなり、発光効率を大
幅に向上させることができる。なお、発光ダイオードを
完成させるためには、基板１の表面のガラス化膜２ａを
除去し、周知の方法で基板表面の中央に一方の電極を形
成し、基板１の裏面に他方の電極を形成した。
【００１２】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） Ａｓ蒸気、Ｐ蒸気はＧａＡｓＰ半導体における
Ａｓ及びＰの解離を抑制する機能を有するが、これが不
要な場合にはこれ等の一方または両方を省くことができ
る。 （２） 未焼成の膜２を得るための乾燥は、焼成（ガラ
ス化）が生じない範囲の種々の温度（好ましくは１００
℃以下）で実施することができる。 （３） 図１の半導体基板１をｎ型ＧａＰ基板の上に気
相エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓＰ層を形
成したものとし、このＧａＡｓＰ層に本発明に従うＺｎ
を拡散させてｐｎ接合を形成することができる。 （４） Ｚｎの拡散を６５０℃〜８００℃の範囲の温度
で１００時間〜３００時間の範囲で実行することができ
る。 （５） 膜２を作るためのＳｉＯ2 を３〜１０％、Ｐ2
Ｏ5 を０．０６〜０．２％とすることができる。また、
ＳｉＯ2 とＰ2 Ｏ5 の比率を１００：０．５〜５にする
ことができる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） Ａｓ蒸気、Ｐ蒸気はＧａＡｓＰ半導体における
Ａｓ及びＰの解離を抑制する機能を有するが、これが不
要な場合にはこれ等の一方または両方を省くことができ
る。 （２） 未焼成の膜２を得るための乾燥は、焼成（ガラ
ス化）が生じない範囲の種々の温度（好ましくは１００
℃以下）で実施することができる。 （３） 図１の半導体基板１をｎ型ＧａＰ基板の上に気
相エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓＰ層を形
成したものとし、このＧａＡｓＰ層に本発明に従うＺｎ
を拡散させてｐｎ接合を形成することができる。 （４） Ｚｎの拡散を６５０℃〜８００℃の範囲の温度
で１００時間〜３００時間の範囲で実行することができ
る。 （５） 膜２を作るためのＳｉＯ2 を３〜１０％、Ｐ2
Ｏ5 を０．０６〜０．２％とすることができる。また、
ＳｉＯ2 とＰ2 Ｏ5 の比率を１００：０．５〜５にする
ことができる。
【図１】半導体基板に未焼成の膜を形成した状態を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】未焼成の膜がガラス化膜になり且つｐｎ接合が
形成された状態を示す断面図である。
形成された状態を示す断面図である。
【図３】アンプルを使用した拡散装置を原理的に示す図
である。
である。
【図４】Ｚｎの拡散の深さと不純物濃度との関係を示す
図である。
図である。
１ ＧａＡｓＰ半導体基板 ２ 未焼成膜
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体基板の表面に酸化シリコン
と酸化リンとを含む多孔質の未焼成の膜を作る工程と、 不純物としての亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化
合物半導体基板を加熱し、前記未焼成の膜を介して前記
化合物半導体基板内に亜鉛を拡散させる工程と、 不純物として亜鉛を含む蒸気の存在下において前記化合
物半導体基板を更に加熱し、前記未焼成の膜を焼成する
工程と、 前記化合物半導体基板を更に加熱し、亜鉛を前記化合物
半導体基板内に深く拡散させる工程と を有することを特
徴とする化合物半導体に亜鉛を拡散する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286693A JP2803513B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 化合物半導体に亜鉛を拡散する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286693A JP2803513B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 化合物半導体に亜鉛を拡散する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232062A JPH06232062A (ja) | 1994-08-19 |
| JP2803513B2 true JP2803513B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=12370785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3286693A Expired - Fee Related JP2803513B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 化合物半導体に亜鉛を拡散する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803513B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4677732B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2011-04-27 | 住友電気工業株式会社 | 真空封止装置、真空封止方法及び不純物拡散方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937925A (en) * | 1974-06-25 | 1976-02-10 | Ibm Corporation | Modular transaction terminal with microprocessor control |
| JPS51140559A (en) * | 1975-05-30 | 1976-12-03 | Hitachi Ltd | Impurities diffusing to iii-v group compound semi-conductor base plate |
| JPS61194828A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 開管法によるＺｎ拡散法 |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP3286693A patent/JP2803513B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06232062A (ja) | 1994-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |