JPH03235377A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH03235377A JPH03235377A JP2032146A JP3214690A JPH03235377A JP H03235377 A JPH03235377 A JP H03235377A JP 2032146 A JP2032146 A JP 2032146A JP 3214690 A JP3214690 A JP 3214690A JP H03235377 A JPH03235377 A JP H03235377A
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- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
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- Led Devices (AREA)
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は炭化シリコン（ＳｉＣ）半導体を用いた発光素
子等の半導体装置に関する。
子等の半導体装置に関する。
（従来の技術）
現在、ＳｉＣ単結晶は耐環境素子材料、発光素子材料と
して、研究が進められている。ＳｉＣは間接半導体では
あるが禁制帯幅が２．３９〜３．３３ｅＶまで多様な結
晶構造をとり、またｐｎ接合が製作可能なため、青色発
光ダイオードの材料として注目されている。現在、青色
発光ダイオードとして用いられている結晶構造型はα型
（ヘキサゴナル）結晶であり特に６日型は再現性良く成
長させることができるため最も研究が進んでいる。
して、研究が進められている。ＳｉＣは間接半導体では
あるが禁制帯幅が２．３９〜３．３３ｅＶまで多様な結
晶構造をとり、またｐｎ接合が製作可能なため、青色発
光ダイオードの材料として注目されている。現在、青色
発光ダイオードとして用いられている結晶構造型はα型
（ヘキサゴナル）結晶であり特に６日型は再現性良く成
長させることができるため最も研究が進んでいる。
第２図は６Ｈ−５ｉＣからなるＳｉＣ青色発光ダイオー
ドの一般的な構造を示し、１０１はｎ型６Ｈ５ｉＣより
なる単結晶のｎ−６Ｈ３ｉＣ基板、１０２は基板上の一
生面に成長させたｎ型のｎ−５ｉＣ層、１０３は該ｎ層
上に積層されＡＱをトープしたＰ型のｐ−３ｉＣ層、１
０４はｐ層表面上に形成されたＡＱ−５／合金からなる
ｐ側オーミック電極、】０５は基板１０１の他の主面に
形成されたＮ１からなるｎ側オーミック電極である。
ドの一般的な構造を示し、１０１はｎ型６Ｈ５ｉＣより
なる単結晶のｎ−６Ｈ３ｉＣ基板、１０２は基板上の一
生面に成長させたｎ型のｎ−５ｉＣ層、１０３は該ｎ層
上に積層されＡＱをトープしたＰ型のｐ−３ｉＣ層、１
０４はｐ層表面上に形成されたＡＱ−５／合金からなる
ｐ側オーミック電極、】０５は基板１０１の他の主面に
形成されたＮ１からなるｎ側オーミック電極である。
また上記ｎ−３ｉＣ層１０２およびｐ−３ｉＣ層１０３
の具体的組成はｎ−５ｉＣ層が導電型決定不純物として
Ｎ及び発光中心としてＡＱを含みそのキャリア濃度はｌ
Ｘ１０１７〜５ Ｘ １０” ／ ａｌ 、 ｐ−５ｉ
Ｃ層１０３は導電型決定不純物としてＡＱを含みそのキ
ャリア濃度は１×１０”８／−以上である。なお、上記
ｎ−５ｊ、Ｃ層およびｐ−５ｊＣ層はいずれも液相エピ
タキシャル成長法および気相エピタキシャル成長法を用
いて行なう。
の具体的組成はｎ−５ｉＣ層が導電型決定不純物として
Ｎ及び発光中心としてＡＱを含みそのキャリア濃度はｌ
Ｘ１０１７〜５ Ｘ １０” ／ ａｌ 、 ｐ−５ｉ
Ｃ層１０３は導電型決定不純物としてＡＱを含みそのキ
ャリア濃度は１×１０”８／−以上である。なお、上記
ｎ−５ｊ、Ｃ層およびｐ−５ｊＣ層はいずれも液相エピ
タキシャル成長法および気相エピタキシャル成長法を用
いて行なう。
（発明が解決しようとする課題）
上記、発光ダイオードではキャリアとしては正孔が２層
より、ｎ層に注入され、ｎ層中でドナー−アクセプタ一
対よりなる、発光中心を介して。
より、ｎ層に注入され、ｎ層中でドナー−アクセプタ一
対よりなる、発光中心を介して。
電子と結合し発光する。この様に、従来の発光ダイオー
ドでは、ｎ層にキャリアを注入するため、２層のキャリ
ア濃度を高くする必要があった。然るに、ＳｉＣ中のＡ
ｌ１は価電子帯上、約２５０ｍｅＶと比較的深いアクセ
プター順位を形成するため、活性化率が悪く添加したＡ
Ｑの量に対し、キャリアの量は少ない。このためｎ層に
キャリアを効率良く注入できるほど、２層のキャリア濃
度を高くすると、ＡＱの高濃度添加による結晶性の劣化
をおこし、同時に発光ダイオードの発光効率が低下する
という欠点があった。このため少しでも浅い順位を形成
するアクセプター不純物が求められる。アクセプター不
純物としてはＡＱの他、■族元素を使うことができ、
Ｇａ、Ｉｎと順にアクセプター順位が深くなる。この化
学的傾向からいえばＢが最もよい筈であるが、Ｂはより
深い順位を形成するため、ＡＱが最もよいアクセプター
不純物とされてきた。
ドでは、ｎ層にキャリアを注入するため、２層のキャリ
ア濃度を高くする必要があった。然るに、ＳｉＣ中のＡ
ｌ１は価電子帯上、約２５０ｍｅＶと比較的深いアクセ
プター順位を形成するため、活性化率が悪く添加したＡ
Ｑの量に対し、キャリアの量は少ない。このためｎ層に
キャリアを効率良く注入できるほど、２層のキャリア濃
度を高くすると、ＡＱの高濃度添加による結晶性の劣化
をおこし、同時に発光ダイオードの発光効率が低下する
という欠点があった。このため少しでも浅い順位を形成
するアクセプター不純物が求められる。アクセプター不
純物としてはＡＱの他、■族元素を使うことができ、
Ｇａ、Ｉｎと順にアクセプター順位が深くなる。この化
学的傾向からいえばＢが最もよい筈であるが、Ｂはより
深い順位を形成するため、ＡＱが最もよいアクセプター
不純物とされてきた。
以上述べたように従来、ＳｉＣでは結晶性の良い高キャ
リア濃度のＰ型層をつくることが非常に難しく、発光デ
バイスの効率の向上を阻害していた。
リア濃度のＰ型層をつくることが非常に難しく、発光デ
バイスの効率の向上を阻害していた。
本発明は叙上の問題点を解決したもので、ＳｉＣ半導体
において高いキャリア濃度を示し、且つ結晶性のよいＰ
型層を達成するようなアクセプター不純物を提供するこ
とを目的とする。
において高いキャリア濃度を示し、且つ結晶性のよいＰ
型層を達成するようなアクセプター不純物を提供するこ
とを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明にかかる半導体装置は、少なくとも炭化シリコン
半導体層を含む半導体装置において、前記炭化シリコン
半導体層中に実質的に濃度の等しい■族元素および■族
元素を添加してなるものである。
半導体層を含む半導体装置において、前記炭化シリコン
半導体層中に実質的に濃度の等しい■族元素および■族
元素を添加してなるものである。
また、上記半導体層の形成に用いられる■族元素および
■族元素は、夫々の元素間に結合を有する化合物、また
は■族元素および■族元素の間に生成される化学反応中
間生成物を用いることを特徴とする。
■族元素は、夫々の元素間に結合を有する化合物、また
は■族元素および■族元素の間に生成される化学反応中
間生成物を用いることを特徴とする。
即ち、本発明は第１にＳｉＣ半導体にアクセプター不純
物として■族元素と■族元素を同時に概略等量添加する
ことにより達成されており、また、第２に■族不純物と
■族不純物とは化合物の形でＳｉＣ半導体に添加するこ
とにより達成される。
物として■族元素と■族元素を同時に概略等量添加する
ことにより達成されており、また、第２に■族不純物と
■族不純物とは化合物の形でＳｉＣ半導体に添加するこ
とにより達成される。
（作 用）
本発明によればＳｉＣ半導体で問題となるような高濃度
添加による結晶性の低下を抑制することができる。Ｄ族
元素は■族半導体中にはあまり入らず、入ったとしても
深い二重アクセプターを形成するとされてきたが、本発
明では■族元素と■族元素との複合体として入る。この
ため格子の歪を抑えることができ、実用上充分な高濃度
添加が可能である。また、■族元素と■族元素の組合せ
を選ぶことにより浅いアクセプター順位が形成可能であ
る。このため本発明により結晶性の良い高キャリア濃度
のＰ型層を作成する事ができ、よって発光効率の高い発
光素子を得ることができる。
添加による結晶性の低下を抑制することができる。Ｄ族
元素は■族半導体中にはあまり入らず、入ったとしても
深い二重アクセプターを形成するとされてきたが、本発
明では■族元素と■族元素との複合体として入る。この
ため格子の歪を抑えることができ、実用上充分な高濃度
添加が可能である。また、■族元素と■族元素の組合せ
を選ぶことにより浅いアクセプター順位が形成可能であ
る。このため本発明により結晶性の良い高キャリア濃度
のＰ型層を作成する事ができ、よって発光効率の高い発
光素子を得ることができる。
（実施例）
次にこの発明を発光ダイオードの実施例に従い説明する
。第１図に本発明に係る一実施例の発光ダイオードを断
面図で示す。
。第１図に本発明に係る一実施例の発光ダイオードを断
面図で示す。
まず、基板としてアチソン法により成長させた６Ｈ５ｉ
Ｃ結晶Ｃ面を有するｎ−６Ｈ５ｉＣ基板１１を用いる。
Ｃ結晶Ｃ面を有するｎ−６Ｈ５ｉＣ基板１１を用いる。
基板上にはプロパンガスとシランガスを用い化学蒸気堆
積法（ＣＶＯ）により、６Ｈ３ｉＣを成長させる。ｎ型
基板上に導電決定型不純物としてＮを添加するため、ア
ンモニアガスを同時に添加する。また、同時に発光中心
となる／ｌを添加するためトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）を同時に添加する。キャリア濃度がｌＸｌ０”
〜５Ｘ１０”／ａ＃どなるｎ型のｎ−ＳｉＣ層１２を成
長した後、これに積層しｐ型のｐ−５ｉＣ層１３を形成
する。
積法（ＣＶＯ）により、６Ｈ３ｉＣを成長させる。ｎ型
基板上に導電決定型不純物としてＮを添加するため、ア
ンモニアガスを同時に添加する。また、同時に発光中心
となる／ｌを添加するためトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）を同時に添加する。キャリア濃度がｌＸｌ０”
〜５Ｘ１０”／ａ＃どなるｎ型のｎ−ＳｉＣ層１２を成
長した後、これに積層しｐ型のｐ−５ｉＣ層１３を形成
する。
Ｐ型層の導電決定型不純物としては、ＢｅＮであり、こ
のためジメチルベリリウム（Ｂｅ （ＣＨａ ）２）と
アンモニアガスを同時に添加する。ジメチルベリリウム
とアンモニアガスは室温でも容易に反応するため、反応
室直前までは両者は分離導入を行ない、その後、混ぜ合
わせて中間反応物を形成する。成長温度としては概略１
３００℃付近で行なう。ｐ型層はキャリア濃度としては
、ｎ型層のキャリア濃度より充分に高くし、ここでは５
Ｘ １０” ／ ｃｘｌとした。
のためジメチルベリリウム（Ｂｅ （ＣＨａ ）２）と
アンモニアガスを同時に添加する。ジメチルベリリウム
とアンモニアガスは室温でも容易に反応するため、反応
室直前までは両者は分離導入を行ない、その後、混ぜ合
わせて中間反応物を形成する。成長温度としては概略１
３００℃付近で行なう。ｐ型層はキャリア濃度としては
、ｎ型層のキャリア濃度より充分に高くし、ここでは５
Ｘ １０” ／ ｃｘｌとした。
第３図はｎ型層のキャリア濃度を２Ｘ１０”／ａ＋？、
ｐ型層のキャリア濃度を５Ｘ１０”／Ｌ３１としたとき
の、従来例と本実施例発光ダイオードにおける印加電流
と発光強度との関係を示す。第３図より明かなどとく、
本実施例による発光強度は従来例に比べ２倍程度の発光
強度を示した。本発明の効果はキャリア濃度が１０１７
／ｃｉ以上で効果が明かであるが、ｎ層のキャリア濃度
をさらに下げたときの、従来例と本発明を用いた時の発
光強度の差異は顕著である。
ｐ型層のキャリア濃度を５Ｘ１０”／Ｌ３１としたとき
の、従来例と本実施例発光ダイオードにおける印加電流
と発光強度との関係を示す。第３図より明かなどとく、
本実施例による発光強度は従来例に比べ２倍程度の発光
強度を示した。本発明の効果はキャリア濃度が１０１７
／ｃｉ以上で効果が明かであるが、ｎ層のキャリア濃度
をさらに下げたときの、従来例と本発明を用いた時の発
光強度の差異は顕著である。
本発明は上記実施例に限らない。■族元素としてはＢｅ
以外にＭｇも使用可能であり、■族元素としてはＮ以外
にＰ、 Ａｓ、 Ｓｂ等を用いることができる。
以外にＭｇも使用可能であり、■族元素としてはＮ以外
にＰ、 Ａｓ、 Ｓｂ等を用いることができる。
本発明を用いることにより従来困難であった高キャリア
濃度Ｐ型層の結晶性の改善が極めて容易に行えるように
なった。また、ｐｎ接合界面の界面順位濃度が減少しな
くなり、高効率な発光ダイオードが再現性良く作製でき
るようになった。
濃度Ｐ型層の結晶性の改善が極めて容易に行えるように
なった。また、ｐｎ接合界面の界面順位濃度が減少しな
くなり、高効率な発光ダイオードが再現性良く作製でき
るようになった。
第１図は本実施例に係る発光ダイオードの断面図、第２
図は従来例の発光ダイオードの断面図、第３図は発光ダ
イオードの電流と光出力（発光強度）との相関を本実施
例と従来例につき示す線図である。 １１− ｎ−６ＨＳｉＣ基板、 １２− ｎ−５ｉＣ（Ｎ−Ａ［ドープ）層。 １．１＝ｐ−５ｉＣ（Ｂｅ−Ｎドープ）層。
図は従来例の発光ダイオードの断面図、第３図は発光ダ
イオードの電流と光出力（発光強度）との相関を本実施
例と従来例につき示す線図である。 １１− ｎ−６ＨＳｉＣ基板、 １２− ｎ−５ｉＣ（Ｎ−Ａ［ドープ）層。 １．１＝ｐ−５ｉＣ（Ｂｅ−Ｎドープ）層。
Claims (1)
- 少なくとも炭化シリコン半導体層を含む半導体装置にお
いて、前記炭化シリコン半導体層中に実質的に濃度の等
しいII族元素およびＶ族元素を添加してなる半導体装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032146A JPH03235377A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032146A JPH03235377A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03235377A true JPH03235377A (ja) | 1991-10-21 |
Family
ID=12350763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032146A Pending JPH03235377A (ja) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03235377A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120228630A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for fabricating the same |
-
1990
- 1990-02-13 JP JP2032146A patent/JPH03235377A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120228630A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| JP2012186324A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US8624264B2 (en) | 2011-03-07 | 2014-01-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with low resistance SiC-metal contact |
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