JPH0222875A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
発光ダイオードの製造方法Info
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- JPH0222875A JPH0222875A JP63172941A JP17294188A JPH0222875A JP H0222875 A JPH0222875 A JP H0222875A JP 63172941 A JP63172941 A JP 63172941A JP 17294188 A JP17294188 A JP 17294188A JP H0222875 A JPH0222875 A JP H0222875A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
発光ダイオード表示装置の応用に関する分野。
（従来の技術）
従来は、ｎ形のＧａＡｓ基板上に液相、あるいは気相で
基板と同じ導電形の低抵抗のＧａ＋−ｘＡｌｘＡＳの層
をエピタキシアリ−に成長させ、この上に反対の導電形
の低抵抗のＧ ａｒ−ｘＡ １ｘＡ ｓを成長させ、こ
の基板の上面に金−亜鉛の取り出し電極を蒸着し、成形
してアノード取り出し電極とし、この電極を含む様にま
たｐ−ｎ接合が露出するようにアノード領域を写真製版
で形成してダイオードズを作った後、基板の裏面に金−
ゲルマニウム、ニッケル、金を順次蒸着しカソード電極
とし、ダイシングソーで個個のダイオードに分離し、通
常の方法でアッセンブリーして完成品にしている。
基板と同じ導電形の低抵抗のＧａ＋−ｘＡｌｘＡＳの層
をエピタキシアリ−に成長させ、この上に反対の導電形
の低抵抗のＧ ａｒ−ｘＡ １ｘＡ ｓを成長させ、こ
の基板の上面に金−亜鉛の取り出し電極を蒸着し、成形
してアノード取り出し電極とし、この電極を含む様にま
たｐ−ｎ接合が露出するようにアノード領域を写真製版
で形成してダイオードズを作った後、基板の裏面に金−
ゲルマニウム、ニッケル、金を順次蒸着しカソード電極
とし、ダイシングソーで個個のダイオードに分離し、通
常の方法でアッセンブリーして完成品にしている。
ＧａＡｓを基板として使用すると熱伝導度が悪いので、
大きい゛電流を流すと接合部の温度が上昇し発光効率が
おちる。 また、発生した光がＧａＡｓの基板に吸収さ
れるので、電気−光の変換効率が良くない。 ＧａＡｓ
はシリコンに較べ機械的強度が弱く、割れ易く゛、また
基板の直径も２〜３インチとシリコンの半分しかない。
大きい゛電流を流すと接合部の温度が上昇し発光効率が
おちる。 また、発生した光がＧａＡｓの基板に吸収さ
れるので、電気−光の変換効率が良くない。 ＧａＡｓ
はシリコンに較べ機械的強度が弱く、割れ易く゛、また
基板の直径も２〜３インチとシリコンの半分しかない。
これらの多くの欠点があるので、その改善がのぞまれ
ていた。
ていた。
その対策として、Ｇ ａｒ−ｘＡ ＩＸＡ ｓの層を比
較的厚＜ＧａＡｓ上に成長させ、この層中にｐ−ｎ接合
を形成しておき、取り出し電極をつける前にＧａＡｓを
エツチングで取り除き、基板での光の吸収を防いでいる
。 しかし、Ｇ ａｒ−ｘＡ ｌｘＡ Ｓの層は厚み
も薄く、機械的強度が不足し生産歩留まりが良くない。
較的厚＜ＧａＡｓ上に成長させ、この層中にｐ−ｎ接合
を形成しておき、取り出し電極をつける前にＧａＡｓを
エツチングで取り除き、基板での光の吸収を防いでいる
。 しかし、Ｇ ａｒ−ｘＡ ｌｘＡ Ｓの層は厚み
も薄く、機械的強度が不足し生産歩留まりが良くない。
最近では、ＧａＡｓをシリコン基板上に直接エピタキシ
アリ−に成長させる試みもなされているが、格子欠陥密
度が大きく実用の段階にはたつしていない。
アリ−に成長させる試みもなされているが、格子欠陥密
度が大きく実用の段階にはたつしていない。
（発明が改善しようとする課題）
シリコンウェーハーと同じ大きさの基板を使用し、現在
のシリコンウェハーの製造ラインの設備がそのまま使用
できる様にし、あわせて生産性の改善を計ること、基板
の機械的強度をシリコン並みにすること、発生した光が
基板などの他の部分に吸収されるのを防止すること、高
価な材料の使用量を節約することが、本発明の改善しよ
うとする課題である。
のシリコンウェハーの製造ラインの設備がそのまま使用
できる様にし、あわせて生産性の改善を計ること、基板
の機械的強度をシリコン並みにすること、発生した光が
基板などの他の部分に吸収されるのを防止すること、高
価な材料の使用量を節約することが、本発明の改善しよ
うとする課題である。
（課題を改善するための手段）
シリコンウェーハーを基板として使用し、基板の機械的
強度、サイズをシリコンウェーハーと同じにし、この基
板上にＧ ａｒ−ｘＡ ＩＸＡ Ｓ単結晶を成長させ、
この層中にｐ−ｎ接合つくる。 この単結晶をｆする方
法は「半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法」として
すでに提案されている（昭和６３年３月７日出願の同表
題の明細と図面を参照。出願番号：特 ６３−０５３２
８９）。 以下この発明を基本発明Ａと呼ぶことにする
。
強度、サイズをシリコンウェーハーと同じにし、この基
板上にＧ ａｒ−ｘＡ ＩＸＡ Ｓ単結晶を成長させ、
この層中にｐ−ｎ接合つくる。 この単結晶をｆする方
法は「半導体薄膜のレーザー溶融再結晶化方法」として
すでに提案されている（昭和６３年３月７日出願の同表
題の明細と図面を参照。出願番号：特 ６３−０５３２
８９）。 以下この発明を基本発明Ａと呼ぶことにする
。
第一図は上記基本発明Ａの製造方法の説明図である。
最初にシリコン基板（１１）を熱酸化して５ｉｎｓ被膜
（１２）を形成し、次に減圧ＣＶＤ（ケミカル・ベーパ
ー・デポジション）によりシリコン多結晶薄膜（１３）
を形成し、この上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４） 膜
（１４）を形成し、冷却媒体としてポリエチレングリコ
ール（重合度５００〜１ｏｏｏ）（Ｉｓ）でサンプルの
表面を屓った後、ポリエチレングリコールが球状に凝縮
しないようにカバーガラス（１７）で押さえ付はアルゴ
ンイオンレーザ−のビームをレンズで集光してサンプル
の表面に照射し、照射部を移動さす。
最初にシリコン基板（１１）を熱酸化して５ｉｎｓ被膜
（１２）を形成し、次に減圧ＣＶＤ（ケミカル・ベーパ
ー・デポジション）によりシリコン多結晶薄膜（１３）
を形成し、この上に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４） 膜
（１４）を形成し、冷却媒体としてポリエチレングリコ
ール（重合度５００〜１ｏｏｏ）（Ｉｓ）でサンプルの
表面を屓った後、ポリエチレングリコールが球状に凝縮
しないようにカバーガラス（１７）で押さえ付はアルゴ
ンイオンレーザ−のビームをレンズで集光してサンプル
の表面に照射し、照射部を移動さす。
第二図は溶融再結晶化時の断面中の温度分布の計算機に
よるシミュレーション結果を示す。 第三図は溶融領域
の主要部の断面図で結晶面の成長方向を示している。
よるシミュレーション結果を示す。 第三図は溶融領域
の主要部の断面図で結晶面の成長方向を示している。
基本発明Ａでは第二図、第三図に示す様に、熱している
ので、表面温度は内部温度より低くなり従来とは逆に溶
融帯（１６）のポリエチレングリコール側から単結晶が
成長する。 第三図中の小さな矢印は結晶成長方向を示
す。 このため、従来の方法では内部や側面がら発生し
勝ちであった余分なダレインの発生は防止され、レーザ
ービ−ムの移動方向が＜１．Ｏ，Ｏ＞で、基板面が（０
，０，１）面となる大きい単結晶が得られる。
ので、表面温度は内部温度より低くなり従来とは逆に溶
融帯（１６）のポリエチレングリコール側から単結晶が
成長する。 第三図中の小さな矢印は結晶成長方向を示
す。 このため、従来の方法では内部や側面がら発生し
勝ちであった余分なダレインの発生は防止され、レーザ
ービ−ムの移動方向が＜１．Ｏ，Ｏ＞で、基板面が（０
，０，１）面となる大きい単結晶が得られる。
以上が基本発明Ａの説明であるが、発光ダイオードを構
成する場合には電極の１つをシリコン基板に取らなけれ
ばならないので、基本特許を使用する場合には修正しな
くてはならない。
成する場合には電極の１つをシリコン基板に取らなけれ
ばならないので、基本特許を使用する場合には修正しな
くてはならない。
シリコン基板として低抵抗のシリコンを使用し５ｉｎｓ
膜に穴をあけ単結晶薄膜と基板との電気的接続を取らな
ければならない。 あまり、コンタクトの穴が大きいと
レーザー光で溶解する時に基板に熱が入り基板が溶解す
るので、できる限り小さな穴にする。 また、ポリシリ
コンの替わりにＧ ａ＋−ｘＡ ＩＸＡ ｓを使用する
ので、直接Ｓｉに接触するとＳｉが溶は込み発光特性が
悪くなるのでＧ ａ＋−ｘＡ ＩｘＡ ｓえの溶解度の
小さい金属をＳｉとの間に挟み、基本発明Ａに従ってＧ
ａ、−ｍＡ ｔｘＡＳ溶融再結晶化をおこない、単結
晶とする。 この後は通常の方法で発光ダイオードをつ
くる。
膜に穴をあけ単結晶薄膜と基板との電気的接続を取らな
ければならない。 あまり、コンタクトの穴が大きいと
レーザー光で溶解する時に基板に熱が入り基板が溶解す
るので、できる限り小さな穴にする。 また、ポリシリ
コンの替わりにＧ ａ＋−ｘＡ ＩＸＡ ｓを使用する
ので、直接Ｓｉに接触するとＳｉが溶は込み発光特性が
悪くなるのでＧ ａ＋−ｘＡ ＩｘＡ ｓえの溶解度の
小さい金属をＳｉとの間に挟み、基本発明Ａに従ってＧ
ａ、−ｍＡ ｔｘＡＳ溶融再結晶化をおこない、単結
晶とする。 この後は通常の方法で発光ダイオードをつ
くる。
（実施例）
第四図は、本発明を利用した発光ダイオードの製造方法
の実施例の説明図である。 第四図（ａ）、第四図（ｂ
）、第四図（Ｃ）はそれぞれＧａ＋ＩＡＩＸＡＳの単結
晶膜の製造工程、ｐ−ｎ接合の製造工程、ダイスに分離
する工程を示す。
の実施例の説明図である。 第四図（ａ）、第四図（ｂ
）、第四図（Ｃ）はそれぞれＧａ＋ＩＡＩＸＡＳの単結
晶膜の製造工程、ｐ−ｎ接合の製造工程、ダイスに分離
する工程を示す。
０．０１オームセンチ以下の抵抗率の６インチシリコン
単結晶シリコンウェーハー（１１）の表面に熱酸化によ
って５０００オグストロームのＳけな。
単結晶シリコンウェーハー（１１）の表面に熱酸化によ
って５０００オグストロームのＳけな。
よってＧ ａ＋−ｍＡ ＩＸＡ Ｓ （２３）を５０
００オグストロ一ム程度の厚みに析出させた。
００オグストロ一ム程度の厚みに析出させた。
この時に同時にｎ形不純物を添加し、０．Ｏｌオームセ
ンチ程度の低抵抗の多結晶にする。
ンチ程度の低抵抗の多結晶にする。
具体的な方法として、基板を７００°Ｃに加熱し、トリ
メチルガリウム（Ｇ ａ （ＣＨ３） 、） 、トリメ
チルアルミニウム（Ａ Ｉ （ＣＨ，） 、） 、ア
ルシン（ＡｓＨｚ）の混合ガスを水素ガスをキャリヤー
ガスとして流し、不純物としてテトラメチル錫（Ｓｎ
（ＣＨ，）ａ）を用い、この液体不純物中にった。
メチルガリウム（Ｇ ａ （ＣＨ３） 、） 、トリメ
チルアルミニウム（Ａ Ｉ （ＣＨ，） 、） 、ア
ルシン（ＡｓＨｚ）の混合ガスを水素ガスをキャリヤー
ガスとして流し、不純物としてテトラメチル錫（Ｓｎ
（ＣＨ，）ａ）を用い、この液体不純物中にった。
この上にＳｉ、Ｎ、（２４）を５００〜８００オダスト
ロームの厚さにスパッターで積み、このサンプルの表面
を重合度５００〜１０００のポリエチレングリコール（
１５）で覆い、ポリエチレングリコールが−様な厚みに
なるようカバーガラス（１７）で押さえる。 アルゴン
イオンレーザ−のビームをレンズで集光してサンプルの
表面を照射し溶融帯（１６）を作り、この溶融帯を移動
し全体を単結晶にした。
ロームの厚さにスパッターで積み、このサンプルの表面
を重合度５００〜１０００のポリエチレングリコール（
１５）で覆い、ポリエチレングリコールが−様な厚みに
なるようカバーガラス（１７）で押さえる。 アルゴン
イオンレーザ−のビームをレンズで集光してサンプルの
表面を照射し溶融帯（１６）を作り、この溶融帯を移動
し全体を単結晶にした。
この後、Ｓ ｉ３Ｎ ｍ膜を取り除き、上述のエピタキ
シアル炉を用い、低抵抗のｎ形層（１８）を４０ミクロ
ン積み、さらにこの装置を用い、不純物をデイエチル乎
亜鉛（Ｚｎ（Ｃ□Ｈ６）２）に替え、ｐ形層（１９）を
４０ミクロン積んだ。
シアル炉を用い、低抵抗のｎ形層（１８）を４０ミクロ
ン積み、さらにこの装置を用い、不純物をデイエチル乎
亜鉛（Ｚｎ（Ｃ□Ｈ６）２）に替え、ｐ形層（１９）を
４０ミクロン積んだ。
この上に金−亜鉛合金を０．５ミクロンの厚さに、この
上にさらに金を０．５ミクロンの厚さに順次蒸着し、写
真製版技術によって直径２００ミクロンのアノード取り
出し電極（２０）を形成し、電極形成後、不活性ガス中
で数分間熱処理しオーミックコンタクトを作った。
上にさらに金を０．５ミクロンの厚さに順次蒸着し、写
真製版技術によって直径２００ミクロンのアノード取り
出し電極（２０）を形成し、電極形成後、不活性ガス中
で数分間熱処理しオーミックコンタクトを作った。
アノードを極を中心に半径２００ミクロンの領域がアノ
ード領域となり、ｐ−ｎ接合が露出するよう、写真製版
技術によって余分なｐ形層の部分を取り除き、個個のダ
イオードをウェーハー上に作り上げた。
ード領域となり、ｐ−ｎ接合が露出するよう、写真製版
技術によって余分なｐ形層の部分を取り除き、個個のダ
イオードをウェーハー上に作り上げた。
この後、ウェーハーの裏面を研摩し全体の厚みを２００
ミクロンにし、裏面全面に金を蒸着してカソード取り出
し電極（２１）とした。 個個のダイオード素子にする
ため、ダイシングソーで個このようにして作られた発光
ダイオードの特性は従来の方法で作られたものとほとん
ど差はなかった。
ミクロンにし、裏面全面に金を蒸着してカソード取り出
し電極（２１）とした。 個個のダイオード素子にする
ため、ダイシングソーで個このようにして作られた発光
ダイオードの特性は従来の方法で作られたものとほとん
ど差はなかった。
第−図：シリコン薄膜のレーザー溶融再結晶化方法の断
面図 第二図：シリコン薄膜のレーザー溶融再結晶化断面内の
温度分布。（計算機シミュレーション）第三図：溶融断
面内の結晶成長面の説明第四図：発光ダイオード製造工
程説明図（符号の説明） ｌｌ：シリコン基板 １２ ： Ｓ＋Ｏ＊薄膜 １３：多結晶シリコン薄膜 １４．２４：窒化シリコン薄ＩＩＩ （Ｓ ｉ３Ｎ −
）１５：ポリエチレングリコール １６：溶融帯 １７：カバーガラス １８．２３：低抵抗ｎ形Ｇ ａ＋−ｘＡ １ｘＡ Ｓエ
ピタキシアル成長層 １９：低抵抗ｐ形Ｇａ、−ｘＡ ＩｘＡ３エピタキシア
ル成長層 ２０ニアノード電極 ２１：カソードを極 ２？、／友 ２２ ： タングステン層 （Ｗ）
面図 第二図：シリコン薄膜のレーザー溶融再結晶化断面内の
温度分布。（計算機シミュレーション）第三図：溶融断
面内の結晶成長面の説明第四図：発光ダイオード製造工
程説明図（符号の説明） ｌｌ：シリコン基板 １２ ： Ｓ＋Ｏ＊薄膜 １３：多結晶シリコン薄膜 １４．２４：窒化シリコン薄ＩＩＩ （Ｓ ｉ３Ｎ −
）１５：ポリエチレングリコール １６：溶融帯 １７：カバーガラス １８．２３：低抵抗ｎ形Ｇ ａ＋−ｘＡ １ｘＡ Ｓエ
ピタキシアル成長層 １９：低抵抗ｐ形Ｇａ、−ｘＡ ＩｘＡ３エピタキシア
ル成長層 ２０ニアノード電極 ２１：カソードを極 ２？、／友 ２２ ： タングステン層 （Ｗ）
Claims (2)
- （１）発光ダイオードの製造方法において、基板として
０．０１オームセンチ以下の低抵抗ｎ形シリコン結晶ウ
ェーハーを用い、この上にＳｉＯ＿２を積み、このＳｉ
Ｏ＿２膜に微小な直径の穴を作ろうとするダイオードの
大きさに応じて適切な間隔で設け、この上に導電性の良
い高融点の材料の薄膜を積み、この上に低抵抗のｎ形（
またはｐ形）のＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓ多結晶膜
を積み、この多結晶膜をレーザー溶融再結晶化方法によ
り単結晶にし、この単結晶を種子に低抵抗ｎ形（または
ｐ形）Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓをエピタキシアリ
ーに所望の厚みに成長させ、この上にさらに低抵抗ｐ形
（またはｎ形）Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓを所望の
厚みに積み、この上にアノード（またはカソード）取り
出し電極を設け、ｐ形領域（またはｎ方領域）が個個の
ダイオードのアノード領域（またはカソード領域）とな
るように分離し、シリコン基板にはカソード（またはア
ノード）取り出し電極を設けることを特徴とする発光ダ
イオードの製造方法。 - （２）第一項に記載した発光ダイオードの製造方法にお
いて、Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓの替わりにＧａＡ
ｓ、Ｇａ＿１＿−＿ｘＩｎ＿ｘＰ、Ｇａ＿１＿−＿ｘＩ
ｎ＿ｘＡｓ＿１＿−＿ＹＰ＿Ｙ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ＿
１＿−＿ｘＰ＿ｘを使用することを特徴とする発光ダイ
オードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172941A JPH0222875A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 発光ダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172941A JPH0222875A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 発光ダイオードの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222875A true JPH0222875A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=15951189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172941A Pending JPH0222875A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 発光ダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0222875A (ja) |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63172941A patent/JPH0222875A/ja active Pending
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