JPH0329381A - ダイヤモンドを用いた電子装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、ダイヤモンドを用いた電子装置、特に可視光
発光装置およびその複合化装置に関するものである。

「従来の技術」 発光素子に関しては、赤色発光はＧａＡｓ等のＩＩＩ−
■化合物半導体を用いることにより、既にｌＯ年以上も
以前に成就している。しかしこの発光素子は赤色であり
、青色、緑色を出すことはきわめて困難であり、いわん
や白色光等の連続可視光を結晶材料で出すことは全く不
可能であった。

ダイヤモンドを用いて発光素子を作るという試みは本発
明人により既に示され、例えば昭和５６年特許願１４６
９３０号（昭和５６年９月１７日出願）に示されている
。

ダイヤモンドは耐熱性を有し、きわめて化学的に安定で
あるという長所があり、かつ原材料も炭素という安価な
材料であるため、発光素子の市場の大きさを考えると、
その工業的多量生産の可能性はきわめて大なるものがあ
る。

「従来の欠点」 しかし、このダイヤモンドを用いた発光素子を安定に、
かつ高い歩留まりで作るのに必要な構造は、これまでま
ったく示されていない。

従来のダイヤモンドを用いた可視光発光素子は一方の電
極が基板の下側に設けられ、他方がダイヤモンドの上側
に設けられた縦方向に定流を流す構造を有していた。し
かし、ダイヤモンドが多結晶構造を有している場合、電
流が桔晶粒界等の宗流のより流れやすい部分に局部的に
流れ、その電流集中部に多量の熱が発生してしまい、十
分な可視光の発光はないという欠点を調査した。その結
果、以下の事実が判明した。

縦方向に流す方式では、製造歩留まりにハラツキが出過
ぎる。電極部でのオーム接合またはショットキ接合が十
分安定な機能を有さないため、必要以上に高い電圧を印
加しなければならない。またその電圧もショットキ接合
の程度が素子毎にハラつき、高い製造歩留まりを期待で
きない。

またダイヤモンドは一般にＩ型（真性）およびＰ型の導
電型は作りやすいが、Ｎ型の４Ｍ型のダイヤモンドを作
ることはきわめて困難であり、結果としてダイヤモンド
のみを用いてＰＩＮ接合またはＰＮ接合を構成させるこ
とが困難であった。

また、発光源を構成する再結合中心に対し、人為的制御
方法がまったく示されていない。

「発明の目的」 本発明は、かかる欠点を除去するために成されたもので
ある。即ち、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドを
薄膜状に形成し、この上側に一対の雷極を配設させ、横
方向に電流を流すことにより多結晶の粒界の影響をより
少なくさせた。さらに雷極と低抵抗の発光領域を有する
ダイヤモンドとの間に、Ｎ型またはＰ型の導電型を有す
る珪素または炭化珪素の半導体をバッファ層として構威
させた。このダイヤモンドではできにくいＮ型の導電型
を珪素または炭化珪素で具現化することにより、発光中
心はダイヤモンドにありながらＰＮまたはＰＩＮ接合を
構戒させて電流注入を戒就させんとした。また本発明は
、この半導体を利用して発光をする不純物領域を意図的
にセルファラインプロセスを用いて設けたものである。

本発明の技術思想の１つは、発光をするべき領域に外か
ら不純物を添加して制御形戒すると、この領域の電気抵
抗が他の不純物を意図的に添加していない領域に比べて
１桁以上も小さくなり、電流が集中して流れやすいとい
う物性を見出し、これを積極的に応用して電子装置を構
成させんとしたものである。そしてダイヤモンド中の発
光領域に効率よくキャリア（電子またはホール）を一対
の電極間に電圧を印加して注入して、再結合を発光中心
間、バンド間（価電子帯一価雷子帯間）又は発光中心−
バンド（伝導帯または価雷子’：ｊＦ　）間でなさしめ
んとしたものである。

「発明の構成」 本発明は、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドを形
成し、ここに横方向に電流を流すことにより可視光発光
を行うための電子装置に関する。

本発明は、ダイヤモンドの上表面にＰまたはＮ型を有す
る炭化珪素（ＳｉｘＣ＋−ｘＯ＜Ｘ＜１）または珪素等
の半導体の単層または多層の層（以下第１のパツファ層
ともいう）と、この第１のバノファ層上に短冊状、櫛型
状、ドーナツ状等のパターンを有して第１の導体の電極
を設ける。この第１のバッファ層のない領域のダイヤモ
ンド中に、イオン注入法等により不純物をこの電極をマ
スクとしてセルフアライン（自己整合）的に加速電圧を
制御して注入添加を行う。

イオン注入法は、ダイヤモンドの形状、モホロジーに無
関係に、結晶粒界もバルクにも何らの添加した不純物濃
度に差が生ずることなく注入できるため、発光中心を均
一濃度に作る上で好ましい方法である。

この不純物を添加した領域、即ち第１の不純物領域が発
光領域となる。この第１の不純物領域の上面に第２のバ
ッファ層を設ける。このバッファ層として酸化インジュ
ームスズ、酸化インジューム、酸化亜鉛等の元素周期律
表ＩＩｂ、ＩＩＩｂ族の元素の酸化物の透光性導体また
は酸化スズ、酸化アンチモン等の元素周期律表ＩＶｂま
たはＶｂ族の元素の酸化物よりなる透光性導体、さらに
またはＰまたはＮ型を有する珪素または炭化珪素（Ｓｉ
ｘＣ＋−ｘＯ＜Ｘ＜１）よりなる半導体より選んで用い
た。

さらにこのバッファ層上に第２の導体を設ける。

本発明はこの第２のバッファ層の威分の一部を第１の不
純物領域内に添加して第２の不純物領域を形成する。

この一対をなす双方とも上側に作られた第１および第２
の導体間に、パルスまたは直流、交流の電流を印加する
ことにより、可視光を発生、特に第１および第２の不純
物領域で発光させる。

この不純物領域即ち発光領域は、第１のバッファ層の下
側に存在せず、また第２のバッファ層は透光性として発
光を遮光しないようにしている。

本発明においては、この第１のバッファ層をマスクとし
てこのバッファ層の存在しない領域にセルファライン（
自己整合）的に不純物をイオン注入して第ｌの不純物領
域とする。この第１の不純物領域の一部上に第２のバッ
ファ層を形威する。

これら全体をア二一ルし、第１の不純物領域に添加して
第２の不純物領域を第２のバッフ１層と同一または概略
同一形状に形威する。すると本発明の電子装置の製造に
必要なフォトマスク数は３種類のみでよく、きわめて高
い製造歩留まりを期待できる。

本発明の構造としては、上側電極−Ｐ型またはＮ型半導
体（例えば珪素または炭化珪素）一第１の不純物領域を
有さないダイヤモンド一発光領域となる第１および第２
の不純物領域を有するダイヤモンドー第２の不純物領域
上に設けられた第２のバッファ層を介しての上側電極と
した。

さらに本発明は、青色発光をより有効に発生させるため
、このダイヤモンド中に添加する不純物として、元素周
期律表ＩＩｂ族の元素であるＺｎ（亜鉛），Ｃｄ（カド
ミウム）．さらにｖｆｂ族の元素である０（酸素），Ｓ
（イオウ），Ｓｅ（セレン），Ｔｅ（テルル）より選ば
れた元素をイオン注入法等により添加した．またダイヤ
モンド合或にはメタノール（ＣＨ３０１１）等の炭素と
０１１との化合物を用いた。

半導体中には元素周期律表のＩＩＩｂ族の元素であるＢ
（ホウ素）．ＡＩ（アルミニウム）　，　Ｇａ　（ガリ
ウム），Ｉｎ（インジウム）またはＶｂ族の元素である
Ｎ（窒素），Ｐ（リン），Ａｓ（砒素）．Ｓｂ（アンチ
モン）を不純物として添加し、半導体をＰまたはＮ型と
した。

これをダイヤモンド中に添加してもよいが、色が青から
緑方向に変わる傾向があった。

不純物を添加した領域は、不純物を添加しない領域に比
べて１桁以上電気伝導度が大きい。このため、一対の電
極間に電圧を加えた場合、注入されるキャリアが意図的
にこの不純物領域に集中して流れ、電子およびホールが
再結合中心を介して互いに再結合しやすい．この再結合
工程により発光させることができる。

このイオン注入法を用いて第１の不純物領域を形威し、
第２のバッファ層を透光性酸化物導電膜で形成した後、
酸素を含む雰囲気、例えば酸素、ＮＯｘ　、大気中で熱
アニ〜ルを例えば２００〜１０００゜Ｃで行って、第２
のバッファ層の下に同一または概略同一形状の第２の不
純物領域を形戒することができる。加えて第１の不純物
領域に元素周期律表ｖｔｂ族の元素である酸素を追加し
て、既に注入させた不純物に加え添加し、発光効率を高
めることができる。

これらの結果、電流を横方向に流すことにより電流の局
部集中を防ぎ、ダイヤモンド中に均一にイオン注入によ
り添加された第１、第２の不純物領域中を電流が流れ、
バンド間遷移、バンドー再結合中心または発光中心間の
遷移、または再結合中心同士または発光中心同士間での
遷移によるキャリアの再結合が起きる。その再結合のエ
ネルギバンド間隔（ギャップ）に従って可視光発光をな
さしめんとしたものである。特にその可視光は、この遷
移するエネルギバンド中に従って青色、緑を出すことが
できる。さらに複数のバンド間の再結合中心のエネルギ
レベルを作ることにより、白色光等の連続光をも作るこ
とが可能である。

青色発光をより積極的に行う不純物の種類および導電型
の構威を示す。

絶縁表面を有する基板上に、ダイヤモンド中にＩＩｂ族
の不純物、例えば（Ｃｌｌｓ）　２ＺｎをＣＩｌ，ＯＨ
と水素とをともに添加してプラズマ気相法により成膜す
る。このダイヤモンドの上側の第１のパンフ１層として
の半導体をＰまたはＮ型として形成する。

半導体を選択的に除去し、その除去された領域のダイヤ
モンド上部に、元素周期律表ｖｔｂ族またはＩＩｂ族特
にｖｔｂ族の不純物、例えば０＋Ｓ＋Ｓｅを選択？に添
加して第１の不純物領域とした。この第１の不純物領域
上の一部に、第２のバッファ層として、酸化インジュー
ムスズ、酸化インジュームまたは酸化亜鉛を設けた。さ
らにこの第２のハンファ層と同一または概略同一形状で
その直下に元素周期律表ＩＩｂまたはＩＩｒｂ族の元素
の不純物またはこれと酸素とが添加されている第２の不
純物領域を有する。第２のバソファ層上に第２の導体を
有す構威である。

逆の導電型の構成および不純物の種類として、絶縁表面
を有する基板上に０，　Ｓ，　Ｓｅ，　Ｔｅが添加され
たダイヤモンドを形或する。そして１１■Ｓ，１１■Ｓ
　ｅ　＋　１＋　２　Ｔ　ｅ　＋（Ｃｌｌ３）　！Ｓ，
（ＣＨ３）　ｚＳｅ，　（ｃｌｌ３）　２ＴｅをＣ　Ｉ
１　，０　１１　と水素とを用いてプラズマ法によりダ
イヤモンド戒膜中に添加する。また上側の第１のバッフ
ァ層としての半導体をＰまたはＮ型として、第１の不純
物領域にＩＩｂ族またはＶＩｂ族の不純物、特にＩＩｂ
族の不純物例えばＺｎ，Ｃｄをイオン注入法により添加
し、第１の不純物領域を作る。この第ｌの不純物領域上
に第２のバッファ層を酸化スズ、酸化アンチモンにより
設け、この第２のバッファ層と同一または概略同一形状
で元素周期律表ＩＶｂ族のスズ、Ｖｂ族のアンチモンま
たはＶｌｂ族の元素を添加、または酸素とともに添加し
て第２の不純物領域を構成せしめる。第２のバッファ層
上に第２の導体を電極として形成し、また第１のバッフ
ァ層である半導体上にも他の第１の導体の電極を形成す
る。いわゆる逆導電型であってもよい。

以下に本発明を実施例に従って記す。

「実施例１」 本発明において、第１図にその製造工程を示す。

第１図（Ａ）に示す如く、窒化珪素膜が形威された絶縁
表面を有する基仮（１）上にダイヤモンド（２）を第３
図に示す有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置を用いて作製した
。有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置により、ダイヤモンド膜
を形威する方法等に関しては、本発明人の出願になる特
願昭６１−　２９２８５９　（薄膜形戒方法（昭和６１
年１２月８日出願）に示されている。

その概要を以下に示す。

窒化珪素膜（１−２）が公知のプラズマ気相法により０
．１〜０．５　μｍの厚さに形威されたシリコン半導体
（１−１）基板を、ダイヤモンド粒を混合したアルコー
ルを用いた混合液中に浸し、超音波を１分〜１時間加え
た。するとこの絶縁表面を有する基Ｆｉ（１）上に微小
な損傷を多数形成させることができる。この損傷は、そ
の後のダイヤモンド形威用の核のもととすることができ
る。この基板（１）を有磁場マイクロ波プラズマＣνＤ
装置（以下単にプラズマＣｖＤ装置ともいう）内に配設
した。このプラズマＣＶＤ装置は、２．４５ＧＨｚの周
波数のマイクロ波エネルギを最大１０Ｋ−までマイクロ
波発振２Ｗ（１８），アテニュエイタ（１６），石英窓
（４５）より反応室（ｌ９）に加えることができる。ま
た磁場をヘルムホルッコイル（１７）　，　（１７゜）
を用い、８７５ガウスの共鳴面を構威せしめるため最大
２．２ＫＧにまで加えた。このコイルの内部の基板（１
）をホルダ（１３）に基板おさえ（ｌ４）で配設させた
。また基板位置移動機構（４２）で反応炉内での位置を
調節し、１０−３〜１０−　”　ｔｏｒｒまでに真空引
きをした。この後これらに対して、メチルアルコール（
ＣＬＯＩ＋）またはエチルアルコール（ＣｄｌｓＯ｝１
）等のＣ−ＯＨ結合を有する気体、例えばアルコ−　／
Ｌ／　（２２）を水素（２１）　テ４０　〜２００体積
ｘｎｏｏ体積％の時は　Ｃｌ１ｚＯＩＩ：Ｉｈ＝ｌ：ｌ
に対応）に希釈して導入した。

必要に応じジメチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃｌｌ３）ｚ）をＺｎ
　（ＣＩ１３）　ｚ／Ｃｌｌ＋０１１＝０．５　〜３”
ｌ＝　（体積２）として系（２３）より成膜中に均一に
添加した。このダイヤモンドをＰ型にしたい場合は、Ｐ
型不純物としてトリノチルボロン（Ｂ（ＣＩ１３）３）
を系（２３）よりＢ（ＣＨ３）３／ＣＩ｛３０Ｈ　＝０
．５〜３ｚ導入して、ダイヤモンドをＰ型化した。

さらに逆にドーパントとしてｖｔｂ族の元素である０，
　Ｓ，　Ｓｅ，　Ｔｅを添加する場合、系（２４）より
、例えば（ｌｌＺｓマタハ（ＣＨ３）！Ｓ）／　ＣＩ１
３０１１　＝０．１　〜３％添加してもよい。ダイヤモ
ンドの成長は、反応室（１９）の圧力を排気系（２５）
より不要気体を排気して、０．Ｏｌ〜３　ｔｏｒｒ例え
ば０．２６ｔｏｒｒとした。２．２ＫＧ　（キロガウス
）の磁場を（１７）　．　（１７′）より加え、基板（
１）の位置またはその近傍が８７５ガウスとなるように
した。マイクロ波は４ＫＷを加えた。このマイクロ波の
エネルギに加えて、補助の熱エネルギをホルダ（ｌ３）
より加え、基板の温度を２００〜１０００℃、例えば８
００゜Ｃとした。

するとこのマイクロ波エネルギで分解されプラズマ化し
たアルコール中の炭素は、基板上に戒長し、単結晶のダ
イヤモンドを多数柱状に威長させることができた。同時
にこのダイヤモンド以外にグラファイト成分も形威され
やすいが、これは酸素および水素と反応し、炭酸ガスま
たはメタンガスとして再気化する。結果として、結晶化
した炭素即ちダイヤモンド（２）を第１図（Ａ）に示し
タ如く、０．５〜３μｍ例えば平均厚さ１．３μｍ（威
膜時間２時間）の威長を基板（１）上にさせることがで
きた． 即ち、第１図（Ａ）において、絶縁表面を有する基板（
１）上にＺｎまたはＢが添加されたダイヤモンド（２〉
またはアンドープ（意図的に不純物を添加しない状態）
ダイヤモンド（２）を形成した．これらの上側にＰ型の
導電型の珪素または炭化珪素（ＳｉｘＣ．．　０＜Ｘ＜
１）　（３）をプラズマＣＶＤ法にてシラン（ＳｉＨｎ
）をアルコールのかわりに加え、また■ｂ族の不純物気
体、例えばＢ　，Ｉ１　．を同時に加えてＰ型珪素を、
またはこれらの気体に炭化物気体を加えて、プラズマＣ
ｖＤ法により炭化珪素（ＳｉｘＣ＋−ｘＯ＜Ｘｄ）を３
００人〜０．３μｍの厚さに形威した。この形或をダイ
ヤモンドと同様のプラズマＣＶＤ装置を用いて作る。

第１のバッファ層（３）上にタングステン、モリブデン
、クロム、金、白金、チタンより選ばれた耐熱性、耐酸
化性の導体（７）を形威した。第１のフォトマスク（４
）により選択的に除去のして第１図（Ｂ）を得た。

第１図（Ｃ）に示す如く、このフォトレジスト（４），
（４’）．第１の導体（７）．（７’）、バッファ層（
３）　，　（３’　”）をマスクとして５０〜２００　
ＫｅＶの加速電圧を用い、イオン注入法によりＳまたは
ＳｅをＩＸＩＯ”〜５×１０２０ｃｏｄ−”、例えば７
　ＸＩＯ”ｃｍ−’の濃度に添加して第１の不純物領域
（５）を形威した。すると第１図（Ｃ）に示す如く、第
１のバッファ層（３）．（３゜〉の端部と不純物領域（
５）の端部（２０）とを互いに一致または概略一致させ
ることができる。

このため、第１のバッファ層を介して第１の不純物領域
に電流を流す際、製品毎にこの合わせ精度のバラッキに
よる印加電圧のバラッキを防ぐことができた。この後導
体（７）　．　（７’）上のフォトレジスト（４）　，
　（４゜）を除去した。

さらに、第１の不純物領域（５）上に選択的に第２のバ
ッファ層（２７）を形成した。ここでは透光性のバッフ
ァ層とした。即ち、酸化インジュームスズまたは酸化亜
鉛を０．１〜０．４μｍの厚さに形威し、第２のフォト
マスク■によりエッチングし、遺択的に第１の不純物Ｍ
域上に形成した。

これら全体を酸素中または大気中で熱処理を施し、第２
のバッファ層の戒分の一部を第１の不純物領域中に添加
し、第２の不純物領域（２６）を形威した。これは４０
０〜１０００℃の温度で行った。すると第２の不純物領
域にはインジュームまたは亜鉛および酸素がより多く添
加されていた。

第１図（Ｄ）の次の製造工程において、この上にアルξ
ニウム（２９）　，　（９）をワイヤボンディング用の
電極用部材として０．５〜２μｍの厚さに形威した。

この後、この電極用部材を第３のフォトマスク■を用い
てフォトエッチング法により選択的に除去し、第１の導
体（９）および第２の導体（２９）を形成した。即ちフ
ォトレジストを選択的に形威し、プラズマを用いた公知
のドライエッチング方法により除去した。

次にこの導体（９）　，　（２９）上にワイヤボンデイ
ング（８）　．　（２８）を施した。さらにこれら全体
に窒化珪素膜（６）を反射防止膜としてコートした。

これはリードフレームに発光素子を設け、ワイヤボンデ
ィング後実施した。第１図（Ｄ）はこの構造を示す。

又、これら全体を透光性プラスチックスでモールドし、
耐湿性向上、耐機械性向上をはかることは有効である。

この第１図（Ｄ）の構造において、一対をなす電極即ち
（９）と（２９）との間に１０〜２００Ｖ（直流〜１０
０Ｈｚデューイ比１）例えば５０Ｖの電圧で印加した。

すると第１の導体（７）一バッファ層（３）一第１の不
純物領域のないダイヤモンド（２）一第１の不純物領域
のあるダイヤモンド（５）一第２の不純物領域のあるダ
イヤモンド（２６）一第２のバッファ層（２７）一第２
の導体（２９）と、電流（１１）を流すことができた。

第１および第２の不純物領域（５）　，　（２６）は不
純物の添加されていない他のダイヤモンドに比べ、ｌ桁
以上抵抗が小さい。このため、これらの不純物領域の下
側にもある不純物が添加されていないダイヤモンド中で
はなく、電流がこの不純物領域に集中的に流れ、ここで
の電子、ホール（キャリア）の再結合により発光し、光
に対して遮光性のある半導体（３）及び導体（７）の存
在しない領Ｍｉ（不純物領域）　（５）　，透光性のバ
ッファ層（２６）より外部（上方）に光を放出させるこ
とができた。

即ち、このダイヤモンドの第１の不純物領域（５）を中
心とした部分から可視光発光、特に４７５ｎｍ±５ｎｍ
の青色の発光をさせることが可能となった。

強度は１９カンデラ／ＩＩＩｔを有していた。

「実施例２」 この実施例において、完成図を第２図（Ａ）に示す．そ
の製造工程は概略第１図に示す実施例１と同じである。

即ち、絶縁表面を有する基板（１）上に０．５〜３μｍ
１例えば１．２μｍの平均厚さでアンドーブのダイヤモ
ンドを形威した。この後、このダイヤモンド（２）表面
に対して、Ｐ型の珪素または炭化珪素半導体（ＳｉｘＣ
ｌ−，　０＜Ｘｄ）をバッファ層（３〉　として形威し
た。この後フォトエッチング法（第１のマスク■）を用
い、半導体を選択的に除去し、バッファ層（３）を選択
的に残した．（第２図では第１のバッフプ層上に導体（
第１図（７）に対応〉は省略した） 次に第２図（Ａ）に示す如く、元素周期律表ＩＩｂ族の
元素であるＺｎをダイヤモンド（２）の上部にバッファ
Ｎ（３）およびその上のフォトレジストをマスクとして
？．５　ＸＩＯ１″Ｃｍ−’の濃度にイオン注入して、
第１の不純物領域（５）を作った。

この実施例では、発光中心用の不純物として元素周期律
表ｖｔｂ族ではなく、ＩＩｂ族の元素を主戒分として用
いた。

さらに、この不純物領域上に第２のバッファ層（２７）
を形成するため、透光性導ｔ膜、例えばＳ，Ｓｓが添加
された酸化スズを０．１〜０．４μｍの厚さにスパッタ
法により形威した。

これらを第２のフォトマスク■で選択的に除去し、第２
のバッフｙ　Ｎ　（２７）を形成した。これら全体を酸
化物雰囲気で熱処理を施した。第２の不３屯物領域（２
６）を第１の不純物領域上部に同一または概略同一形状
で形威した。この後、同時に第１のバッファ層（３）も
ダイヤモンド（２）と反応し、アロイＮ（３０）が形威
された。これは電流を注入するための接合（２０）をよ
り良好に互いに電気的に連拮させ得る効果を有する。

この第２のバンファ層（２７）上に金属、例えばアル逅
ニウムを電極（２９）として１．５μｍの厚さに設けた
。同時に電極（９）にも第３のフォトマスク■を用いて
設けた。

その他は実施例１と同一工程とした。

本実施例においても、第１および第２の不純物領域（５
）　，　（２６）上には、保護用反射防止膜（６）が形
威されている。

一対の電極（２９）　，　（９）間に４０νの電圧を印
加した。

するとここからは４８０ｎｍの波長の青色発光を認める
ことができた。その強度は１７カンデラ／ｍ２　と実施
例１よりは暗かった。しかし、十分実用化は可能であっ
た。

「実施例３」 この実施例は、第２図（Ｂ）にその完威した縦断面図を
示す。製造工程は実施例２と概略同一である。電極は櫛
型に多数設け、大面積の発光素子とした。

実施例ｌにおいて、絶縁表面を有する基板（１）上にダ
イヤモンド（２）を酸素添加しつつ形威した．これらの
上にＮ型の炭化珪素半導体（３）　．　（３’），　（
３”　）を第１のバッファ層として形成した。

この後、ダイヤモンド（２）にｖｔｂ族の元素のＳｅ（
セレン）をイオン注入法により５０〜２００　ＫｅＶの
加速電圧を用いＩ　ＸＩＯＩ９〜６　ＸＩＯ”Ｃｍ−３
の濃度に添加し、第１の不純物領域（５）を形威した。

するとこの第１のバッファ層（３）の端部と第１の不純
物領域の端部（２０）とを、一致または概略一致させる
ことができた．さらに第１の不純物領域（５）上に第２
のバッファ７１（２７）　．　（２７’）をＰ型の半導
体を選択的に形成した。

これを大気中で７００〜９００゜Ｃでアニールして、第
１の不純物領域（５）の上部に第２の不純物領域（２６
）　，　（２６’）を形成した。またアロイ層（３０）
　．　（３０’　）　．（３０”）をも合わせて形威し
た。これらの不純物領域には酸素をより高濃度で添加し
、かつ格子歪を消滅させて酸素とセレンと２種類のｖｔ
ｂ族の元素を加えた． バッファ層を構戒する半導体（３）　，　（３′）．（
３”）．（２９）．　（２９’）上の熱処理で形威され
てしまう酸化珪素成分を希弗酸で溶去した。次にアルミ
ニウムを、２μｍの厚さにこれら半導体上に電極（９）
，（９’）．　（９”　）．　（２９）　．　（２９’
）として形威した。

この電子装置をスクライブブレイクし、リードフレーム
またはステム上に密接させた後にワイヤボンド（８）　
，　（２Ｂ）を形威した。

最後に、実施例１と同じ窒化珪素膜を反射防止膜（６）
として形成した。発光面積が大きいため、また双方の電
極とダイヤモンドとの間にバッファ層を介在させたため
、長期安定性を有するに加えて、波長４９２±Ｉｌｎｍ
，３１カンデラ／ｍ　ｔの緑色がかった青色発光を作る
ことができた。

「効果」 これまで知られた縦方向に電流を流すダイヤモンドを用
いた発光素子では、電極と基板とに４０Ｖの電圧を１０
分加えるだけでダイヤモンドが６０゜Ｃ近い温度となり
、上側電極とダイヤモンドとが密接しているため反応し
、劣化してしまった。しかし本発明は、絶縁表面を有す
る基板上にダイヤモンドを設け、この上に一対の電極を
存在させて、ダイヤモンドに対し横方向にキャリアの注
入を不純物領域に行った。構造としては、２つのバッフ
ァ層と２つの不純物領域とを互いに端部で一致または概
略一致させるセルファライン構造とし、さらに遮光効果
のある半導体層とは密接させた位置に発光させるための
不純物領域を形威する構造とする。これにより、４０〜
１００ｖのパルス電圧を印加しても、可視光発光を威就
するに加え、発光した光が反射防止膜をへて外部に何ら
の障害物もなく放出させ得るため、高輝度を成就できた
。さらに発光部である不純物領域に電極材料が拡散して
くることがないため、約１ケ月間連続で印加しても、そ
の発光輝度に何らの低下も実験的にはみられなかった． 本発明は１つの発光素子を作る場合を主として示した。

しかし同一基板上に複数のダイヤモンドを用いた発光装
置を作り、電極を形成した後、適当な大きさにスクライ
フ゛、ブレイクをして１つづつ単体とすることができる
。または、多数の発光源を同一基板上に集積化した発光
装置、例えばマトリックスアレーをさせた発光装置とす
ることは有効である。

また本発明方法は使用するフォトマスクも３種類のみで
あり、きわめて高い歩留まりを期待できる．例えば４イ
ンチウエハ上に０．８ｍｍ　Ｘ０．８　ｍｍのＬＥＤを
作製する場合、１０’ケのＬＥＤを同一ウェハより一方
に作ることができた。

本発明において、ダイヤモンドは多結晶の薄膜状のもの
を中心として示した。しかしこのダイヤモンドが１つの
単結晶のダイヤモンドである場合はさらに高輝度、発光
効率等のよい物性が期待できることはいうまでもない。

しかしより高価になってしまう欠点を有している。

本発明において、絶縁表面を有する基板としてシリコン
上に窒化珪素膜を形成した基板のみならず、その他の絶
縁物、炭化珪素を形威したものでもよい。即ち、十分絶
縁性を有する結晶ダイヤモンド等下方向に電流が流れな
いものであれば本発明を実施する基板として用いること
ができる。

かかる発光装置を含め、同じダイヤモンドを用いて、ま
たこの上または下側のシリコン半導体を用い、ダイオー
ド、トランジスタ、抵抗、コンデンサを一体化して作り
、複合し、集積化した電子装置を構戒せしめることは有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤモンド電子装置の作製工程およ
びその縦断面図を示す。 第２図は本発明の他の電子装置の縦断面図を示す。 第３図は本発明に用いるための基板上にダイヤモンドを
形威するための有磁場マイクロ波装置の１例を示す。 １　・　・　・　・　・　・　・　・ ２　・　・　・　・　・　・　・　・ ３．３’　，３”　，２７，２７゜　・４　・　・　・
　・　・　・　・　・ ５　・　・　・　・　・　・　・　・ ６　・　・　・　・　・　・　・　・ ７　・　・　・　・　・　・　・　・ ８，２８　・　・　・　・　・　・ １１　・　・　・　・　・　・　・　・９，２９．２９
′・　・　・　・　・ １３・　・　・　・　・　・　・　・ ｌ６・　・　・　・　・　・　・　・ １７．１７’　・　・　・　・　・　・１８・　・　・
　・　・　・　・　・ ｌ９・　・　・　・　・　・　・　・ ２０・　・　・　・　・　・　・　・ ・基板 ・ダイヤモンド ・バッファ層 ・フォトレジスト ・不純物領域 ・反射防止膜 ・電極 ・ボンディングされたワイヤ ・注入される電流通路 ・上側電極 ・ホルダ ・アテニュエイタ ・マグネット ・マイクロ波発振器 ・反応室 ・不純物領域の端部 ２１，２２．２３．２４ ２５・　・　・　・　・ ３０．３０”，３０１ ４２・　・　・　・　・ ■．■，■・ ・ドーピング系 ・排気系 ・アロイ層 ・移動機構 ・フォトエッチングプロセス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁表面を有する基板上のダイヤモンド上面に密接
   して第１のバッファ層と第１の導体とを有し、該バッフ
   ァ層または導体の存在しない領域の前記ダイヤモンドの
   第１の不純物領域を前記バッファ層の端部に端部を一致
   または概略一致させて設け、前記第１の不純物領域の上
   部に第２の不純物領域と該領域と同一または概略同一の
   形状を有して第２のバッファ層とを設けたことを特徴と
   する、ダイヤモンドを用いた電子装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１のバッファ層
   はＰまたはＮ型の半導体よりなり、前記第１の不純物領
   域は元素周期律表IIｂまたはVIｂ族の不純物が添加して
   設けられ、第２の不純物領域は元素周期律表IIｂまたは
   IIIｂ族の元素が不純物として添加して設けられ、該第
   ２の不純物領域上には酸化インジューム、酸化インジュ
   ームスズまたは酸化亜鉛が第２のバッファ層として設け
   られたことを特徴とするダイヤモンドを用いた電子装置
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、バッファ層はＰま
   たはＮ型の半導体よりなり、第１の不純物領域は元素周
   期律表IIｂまたはVIｂ族の不純物が添加され、第２の不
   純物領域は元素周期律表ＶｂまたはVIｂ族の元素が不純
   物として添加され、該第２の不純物領域上には酸化スズ
   、酸化アンチモンが第２のバッファ層として設けられた
   ことを特徴とするダイヤモンドを用いた電子装置。