JPH0397275A - 炭化硅素の青色発光ダイオード素子 - Google Patents
炭化硅素の青色発光ダイオード素子Info
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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）
この発明は，炭化硅素のＮ型とＰ型の青色発光ダイオー
ド素子に閏する． （従来の技術） 従来，この種半導体の製造に関しては ８ｉＣは，熱的
，機械的強度に優れ，バンドギャップエネルギーが２
．６ｅＶ以上と大きい為に，放射綿にも強い等の耐環境
性半導体として，実用化が計られている．特に，ＳｉＣ
のＩＶ − ＩＶ族半導体は，Ｓｉ等！■族半導体．並
びに，ＧａＡｓ等Ｉｌｌ − Ｖ族化合物半導体と同様
に，｝）Ｎ接合の形成が可能であり，電子デバイスある
いは発光デバイスのいずれの応用も計られている．発光
デバイスの応用としては，６Ｈ−ＳｉＣのバンドギャッ
プエネルギー３ ．０４ｅＶを利用する青色発光ダイ
オードく以下「冑色ＬＥＤＪと称す）．４１１−ＳｉＣ
のバンドギャップエネルギー３．２７ｅＶを利用する紫
色ＬＥＤの製造がある． これらのＬＥＤに適する結晶の製造は，液相エビタキシ
ャル法（ＬＰＥ法）．あるいは．気相化学堆積法（ＣＶ
Ｄ法）等がある．具体例として、「応用物理学会誌 １
９７９年６月号５６５−５７ｌ頁」あるいは「応用電子
物性分科会研究報告Ｎｏ．４０５号１−６真（昭和５９
年９月２０号）」等の論文に報告さ４１ている．しがし
，前記した手法は，あくまで，バンドギャップエネルギ
ー３．０．４ｅＶの６｝１−ＳｉＣにＰＮ接合を形成し
て作成した青色ＬＥＤであり，発光出力８ ｍ Ｏ （
１と暗く．この方法で製造したＩ− Ｅ Ｄの応用は使
用範囲に於いて限定されている． さて、青色ＬＥＤが可能な半導体としては．６１｛−８
ｉＣの他にＺ ｎ Ｓ ｅ 等ＩＩ − Ｖｌ族化合物
半導体，ＧａＮのＩＩＩ − Ｖ族化合物半導体が研究
されてきた．これら２つの化合物半導体は、直接還移型
である．しかし，これらはいずれも良質で安定したＰＮ
接合の形成が困難であり，現在，実用化の目途はない．
また，ＰＮ接合を有するＬＥＤの発光出力を．向上させ
る方法としては、注入された電子または正孔を，バンド
ギャップエネルギー障壁，あるいは，電子親和力の差で
，ＰＮ接合の近傍に閉じ込めるヘテロ接合の方法がある
，ＡＩＧａＡｓ等のＩＩＩ − Ｖ族化合物半導体では
，この方法の応用が図ら−１ている． 具体例として．シングルへテロ（ Ｓ ［（ ’）型で
は「ナショナルテクニカルレポート ２５巻Ｎｏ６．１
１３１−１１４０頁」．ダブルへテロ（ＤＨ）型では「
同レポート ２９巻Ｎｏ ．６ ，７８５−７ ９
１頁」が挙げられる．八ｌＧａＡｓ等のＩＩＩ − Ｖ
族化合物半導体で，８１１型，あるいは，ＤＨ型の方法
がＬＥＤに容易に応用できたのは、ＧａＡｓ−ＡＩＡｓ
の格子定数が近似していること，真空準位を基準にした
バンドギャップエネルギーの大小の差に因るものである
．ところが、ＳｉＣ等の半導体では，ＳｉＣと格子定数
が近似し，かつ同順位を基単にしたバンドギャップエネ
ルギーのＳｉＣより大きい半導体が，見出さ４１ていな
い． （発明が解決しようとする問題点） 従って，ＬＥＤの発光出力の向上の為の方法として，《
ａ）半導体結晶の結晶性を改善して，非発光中心の密度
を減少させる方法．（ｂ）間接遷移の８ｊＣ半導体に，
何等かのアイソエレクトロニックトラップ順位を採用す
る方法，（ｃ）ＳｉＣと格子定数が近似し，バンドギャ
ップエネルギーがＳｉＣのそ−１より大きい半導体のへ
テロ接合を採用する方法等が考えら１ｌる．しかし．従
来技術の問題点として（ａ）は半導体結晶の成長条件に
係わることで、再現性に欠ける．（ｂ）はＳｉＣ半導体
でアイソエレクトロニックトラップとして働く不純物が
、まだ．見出されていない．（Ｃ）はＳｉＣ半導体で，
ＩＩＩ−Ｖ族半導体で採用されている様な、ヘテロ接合
に必要な格子定数．エネルギーギャップの条件を満足す
る異種の半導体が見出されていない．従来例に於いては
上述の様な問題点がある．本発明はこれらの問題点を解
決する事を目的とする． （問題点を解決するための手段） この発明は，前記目的を達成する為に、６方品炭化硅素
の青色発光ダイオード素子に於いて、Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ
とＰ型４！Ｉ−ＳｉＣのＰＮ接合を有することを特徴と
する炭化硅素の青色発光ダイオード素子である． （作 用） 上述のように．本発明は，結晶多形が存在するＳｉＣ半
導体固イ■の特性を利用するものである．さらに，６Ｈ
−８ｉＣの青色発光がドナーアクセブタ準位（以下「Ｄ
−八ベア」と称す）の再結合に基づく特性を利用するも
のである．すなわち半導体としては，ＳｉＣのホモ接合
であるが，バンドギャップエネルギーでは３．０４ｅＶ
の６ Ｈ−ＳｉＣ結晶と同３．２７ｅＶの４ １１ −
８ ｉ Ｃ結品のへテロバンドギャップエネルギーの
接合を利用する．また，８１１−ＳｉＣの青色発光は，
Ｄ−Ａへアの再結合であり，さらにＰ型不，ＩＩｌｉ物
としてＡ１をドーブするＰ型のＳｉＣ半導体結晶は．青
色のスペクトルの透過率が小さいので，注入する電子と
正孔をＰＮ接合のＮ層領域に閉じ込め、このＮ層領域で
Ｄ−Ａベアの再結合をはかるものである．さらに詳細に
説明すると．Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣの結晶基板上に，Ｎ型６
Ｈ−８ｉＣの結晶とＰ型４Ｈ−ＳｉＣの結晶を，順次結
晶成長してＰＮ接合を形成する．Ｐ型４１１−８４０か
ら注入された正孔は、ＰＮ接合のＮ層領域ヘドリフトし
，同時にＮ型５１１−８ｉＣから注入された電子は，約
０ ．２ｅＶの電子障壁によってＰＮ接合のＮ層近傍に
閉じ込めら４１る，この結果，青色発光スペクトルが透
過しやすいＮ層領域で発光し，効率よく外部に青色を取
り出すことが可能となる． （実施例その１ ） 図面に従い，本発明の炭化硅素の２１色発光ダイオード
素子の製造方法の実施例そのｌについて詳しく説明する
．（１）の水冷ジャケット構造の石英反応管の外周に、
ＲＦ加熱用ワークコイル（２〉を備えている．この水冷
ジャケット構造の石英反応管（１）の内部中央に．放熱
防止カーボン（４）で周囲を保護したＬＰＥ用カーボン
ルツボ（３）が，ルツボ固定用カーボン支柱（５）の上
に載置している．さらに，ＬＰＥ用カーボンルツボ（３
）の内部には．ｙｈＵのドーパント（Ｎ型としてはＡＩ
とＳｉＮ片．Ｐ型としてはＡＩ）と高純度シリコンから
成るメルトである（７）のドーパントとシリコンから成
るメルトを有している．更に、該（７〉のドーパントと
シリコンから成るメルトヘＳｉＣ結晶基板をデッピング
させる為に，ＳｉＣ基板支持用カーボンロンド（６）が
（８）の穴付きフタを通して出入りできるように工夫し
てある．さらに，水冷ジャケット構造の石英反応管（１
）の内部を高真空に排気する設備．並びにアルゴン不活
性ガス雰囲気の状態にする為の設備を備えている．予め
６Ｈ−ＳｉＣのカーボン（Ｃ）而を鏡面研磨したＮ型６
Ｈ−ＳｉＣ基板結晶をＳｉＣ基板支持用カーボンロッド
（６）に固定しこれをＬＰＥ用カーボンルツボ（３）の
上面フタ近傍に設置し，併せて，高純度シリコン原料３
ｏｇ． ドーパントＳｉＮ ０ ．２０ｍｇ，Ａ
１３５０ｍｇをＬＰＥ用カーボンルツボ（３）にチャー
ジしたものを，《１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部にセットする．この後．高真空排気装置（図示
せず）を用いて（１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部を脱ガスし，＃！いてＲＦ加熱用ワークコイル
（２）を用いてＬＰＥ用カーボンルツボ（３）を８００
＠Ｃまで昇温する．３０分間の「予熱」の後に，高真空
排気装置を停止し．アルゴンガスを注入し常圧状態とす
る，ＬＰＥ用カーボンルツボ《３）の上面の穴付きフタ
（８）近傍で待機しているＳｉＣ基板支持用カーボンロ
ッド（６）で６Ｈ−ＳｉＣ基板結晶付きをドーパントと
シリコンから成るメルト（７）にディブさせる．この状
態を２時間保持し，Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル結
晶（膜厚７ｕｍキャリア濃度ＮＤ−ＮＡ＝２Ｘ１０ｌ７
ａｍ−３）を形威する．この後，（６）ＳｉＣ−基板支
持用カーボンロッドでＳｉＣ基板結晶を固定してある状
態から．初期状態である．ＬＰＥ用カーボンルツボ（３
）の穴付きフタ（８）近傍まで引き揚げ，更に，ＬＰＥ
用カーボンルツボ（３）とドーパントとシリコンから成
るメルト（７）を２０”Ｃ／毎分の割合で室温まで冷却
する． この後．Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣエビタキシャル成長に使用し
たＮ型メルトを含むカーボンルツボを，（１）の水冷ジ
ャケット構造の石英反応管より取り出し．新たなカーボ
ンルツボに高純度シリコン原料３０ｇ，ドーバントＡＩ
３５０ｍｇをチャージして（１）の水冷ジャケット
構造の石英反応管内に載置する． これを前述のＮ型６Ｈ−ＳｉＣエビタキシャル成長と同
一手順で脱ガスを行ない．その後．８００＠Ｃまで予熱
し，続いて，Ａｒガスの注入で常圧状態とした後，ＬＰ
Ｅ用カーボンルツボ（３）内のドーパントとシリコンか
ら成るメルト（７）が１５００”Ｃになる様に昇温保持
する．この後、既に成長させたＮ型６Ｈ−ＳｉＣのエビ
タキシャル結晶をドーバントとシリコンから成るメルト
（７）にデイップさせる．この状態を４時間保持し．Ｐ
型４１１−ＳｉＣエビタキシャル結晶（ＷＡ厚６ｕｍ
キャリア濃度Ｎａ−Ｎｄ＝１．５ Ｘ １ ０ １７
ｃ ｍ−”）を形成する．この後，８ｉＣ基板支持用カ
ーボンロッド（６）を初期状態の位置まで引き揚げ．続
いて（３〉ＬＰＥ用カーボンルツボとドーバントとシリ
コンから成るメルト（７）を２０”Ｃ／毎分の割合で室
温まで冷却させ．この後，ＳｉＣエビタキシャル結晶を
（１）の水冷ジャケット構造の石英反応管より取り出す
． このＳｉＣエビタキシャル結晶のＰ型４ Ｈ−８ｉＣ面
にＰ型電極（ Ｔ ｉ ／ Ａ Ｉ ／ Ｔ▲／Ｐｔ／
ＡＵ）を．基板のＮ型６Ｈ−ＳｉＣ面にＮ型電極（Ｔ
ｉ ／ Ｎ ｉ ／ Ａ ｕ ）をＥＢ蒸着装置で堆積
し，アルゴンガス雰囲気中、１０００＠Ｃで１０分間の
合金処理を行なう．この後，一辺が３００ｕｍのチップ
状に加工し，Ｔｏ−５のステムにマウントし．屈折率１
．６のエボキシ横脂で封止して．青色ＬＥＤを作成す
る．この発光スペクトルは４８０ｎｍにピークを有する
ブロードなスベクトである．これは．従来の冑色ＬＥＤ
（Ｐ型６Ｈ−．ＳｉＣ／Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ）の４８３
ｎｍのブロードなピークとほぼ同一である．しかし．青
色発光出力は．２０ｍＡ邸動のとき，従来のＬＥＤが８
ｍｃｄに比して，本発明のＬＥＤが２２ｍｃｄと著しい
発光出力の向上が得ら１１た． （実施例その２ ） 続いて，実施例その２について．説明する，予じめ，カ
ーボン面を鏡而ｌＩＪｌ磨したＰ型４１１−ＳｉＣの基
板を実施例その１と同一のしＰＥ用カーボンルツボ（３
）の上面穴ｒ＝ｔきフタ（８）近傍に設定する．併せて
，高純度シリコン原料３０ｇ， ドーバントＡＩ
３００ｍｇ’ｒ（１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部のＬＰＥ用カーボンルツボ（３）にチャージす
る． これを実施例その１と同一の手順で．脱ガス，予熱し，
さらにアルゴンガス雰囲気で，１５０００Ｃに昇温する
．この後，ＳｉＣ基板支持用カーボンロッド〈６〉のＰ
型４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃ基板付きをドーバントとシリ
コンから成るメルト（７）中にデイップさせ ４時間保持し，Ｐ型４１１−ＳｉＣ（膜厚６ １３ ｍ
，キャリア濃度Ｎａ−Ｎｄ＝１ ．５Ｘ１０”Ｃｍ
−３）を形成する． この後，８ｉＣ基板支持用カーボンロッド（６）を．初
朋状態の位置まで引き揚げ．Ｍいて，（３）ＬＰＥ用カ
ーボンルツボを降温する．つぎにこのＬＰＥ用カーボン
ルツボ（３）を．高純度シリコン３０ｇ，ドーバント
ＳｉＮ Ｏ．２０ｍｇＡ１ ３５０ｍｇを含む新た
なカーボンルツボに更新する．これを脱ガスし．予熱し
，アルゴンガス雰囲気で．１７５０’Ｃに昇温する．こ
の後，上述のＳｉＣ基板支持用カーボンロツド（６〉を
．ドーバントとシリコンから成るメルト（７〉中に．デ
イップさせて．２時間保持し，Ｎ型６Ｈ−８ｊＣ（膜厚
９ ｕ ｍ ，キャリア濃度Ｎｄ−Ｎａ＝２ ．５Ｘ１
０”ｃｍ−″）を形成する．コノ後ＳｉＣ基板支持用
カーボンロッド（６）をドーハントとシリコンから成る
メルト（７）から引き揚げ，ＬＰＥ用カーボンルツボ（
３）を降温する．このＳｉＣエビタキシャル結晶に，実
施例そのｌと同一の電極を形成し．一辺が３ ０ ０
ｕ ｍのチップ状に加工し．ＬＥＤを形成する． このＬＥＤのスペクトルは．実施例その１のそれと同一
である．また青色発光出力は，２０ｍＡ駆動のとき，２
０ｍｃｄを得る． （発明の効果） この発明のＰ型４｝１−８ｉＣ／Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣのへ
テロバンドギャップエネルギーの接合によるＮ層領域の
電子の閉じ込め，並びに発光領域Ｎ層への正孔の効果的
な注入をすることによって．著しく明るい青色ＬＥＤを
提供することが可能となり，その効果は絶大である．
ド素子に閏する． （従来の技術） 従来，この種半導体の製造に関しては ８ｉＣは，熱的
，機械的強度に優れ，バンドギャップエネルギーが２
．６ｅＶ以上と大きい為に，放射綿にも強い等の耐環境
性半導体として，実用化が計られている．特に，ＳｉＣ
のＩＶ − ＩＶ族半導体は，Ｓｉ等！■族半導体．並
びに，ＧａＡｓ等Ｉｌｌ − Ｖ族化合物半導体と同様
に，｝）Ｎ接合の形成が可能であり，電子デバイスある
いは発光デバイスのいずれの応用も計られている．発光
デバイスの応用としては，６Ｈ−ＳｉＣのバンドギャッ
プエネルギー３ ．０４ｅＶを利用する青色発光ダイ
オードく以下「冑色ＬＥＤＪと称す）．４１１−ＳｉＣ
のバンドギャップエネルギー３．２７ｅＶを利用する紫
色ＬＥＤの製造がある． これらのＬＥＤに適する結晶の製造は，液相エビタキシ
ャル法（ＬＰＥ法）．あるいは．気相化学堆積法（ＣＶ
Ｄ法）等がある．具体例として、「応用物理学会誌 １
９７９年６月号５６５−５７ｌ頁」あるいは「応用電子
物性分科会研究報告Ｎｏ．４０５号１−６真（昭和５９
年９月２０号）」等の論文に報告さ４１ている．しがし
，前記した手法は，あくまで，バンドギャップエネルギ
ー３．０．４ｅＶの６｝１−ＳｉＣにＰＮ接合を形成し
て作成した青色ＬＥＤであり，発光出力８ ｍ Ｏ （
１と暗く．この方法で製造したＩ− Ｅ Ｄの応用は使
用範囲に於いて限定されている． さて、青色ＬＥＤが可能な半導体としては．６１｛−８
ｉＣの他にＺ ｎ Ｓ ｅ 等ＩＩ − Ｖｌ族化合物
半導体，ＧａＮのＩＩＩ − Ｖ族化合物半導体が研究
されてきた．これら２つの化合物半導体は、直接還移型
である．しかし，これらはいずれも良質で安定したＰＮ
接合の形成が困難であり，現在，実用化の目途はない．
また，ＰＮ接合を有するＬＥＤの発光出力を．向上させ
る方法としては、注入された電子または正孔を，バンド
ギャップエネルギー障壁，あるいは，電子親和力の差で
，ＰＮ接合の近傍に閉じ込めるヘテロ接合の方法がある
，ＡＩＧａＡｓ等のＩＩＩ − Ｖ族化合物半導体では
，この方法の応用が図ら−１ている． 具体例として．シングルへテロ（ Ｓ ［（ ’）型で
は「ナショナルテクニカルレポート ２５巻Ｎｏ６．１
１３１−１１４０頁」．ダブルへテロ（ＤＨ）型では「
同レポート ２９巻Ｎｏ ．６ ，７８５−７ ９
１頁」が挙げられる．八ｌＧａＡｓ等のＩＩＩ − Ｖ
族化合物半導体で，８１１型，あるいは，ＤＨ型の方法
がＬＥＤに容易に応用できたのは、ＧａＡｓ−ＡＩＡｓ
の格子定数が近似していること，真空準位を基準にした
バンドギャップエネルギーの大小の差に因るものである
．ところが、ＳｉＣ等の半導体では，ＳｉＣと格子定数
が近似し，かつ同順位を基単にしたバンドギャップエネ
ルギーのＳｉＣより大きい半導体が，見出さ４１ていな
い． （発明が解決しようとする問題点） 従って，ＬＥＤの発光出力の向上の為の方法として，《
ａ）半導体結晶の結晶性を改善して，非発光中心の密度
を減少させる方法．（ｂ）間接遷移の８ｊＣ半導体に，
何等かのアイソエレクトロニックトラップ順位を採用す
る方法，（ｃ）ＳｉＣと格子定数が近似し，バンドギャ
ップエネルギーがＳｉＣのそ−１より大きい半導体のへ
テロ接合を採用する方法等が考えら１ｌる．しかし．従
来技術の問題点として（ａ）は半導体結晶の成長条件に
係わることで、再現性に欠ける．（ｂ）はＳｉＣ半導体
でアイソエレクトロニックトラップとして働く不純物が
、まだ．見出されていない．（Ｃ）はＳｉＣ半導体で，
ＩＩＩ−Ｖ族半導体で採用されている様な、ヘテロ接合
に必要な格子定数．エネルギーギャップの条件を満足す
る異種の半導体が見出されていない．従来例に於いては
上述の様な問題点がある．本発明はこれらの問題点を解
決する事を目的とする． （問題点を解決するための手段） この発明は，前記目的を達成する為に、６方品炭化硅素
の青色発光ダイオード素子に於いて、Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ
とＰ型４！Ｉ−ＳｉＣのＰＮ接合を有することを特徴と
する炭化硅素の青色発光ダイオード素子である． （作 用） 上述のように．本発明は，結晶多形が存在するＳｉＣ半
導体固イ■の特性を利用するものである．さらに，６Ｈ
−８ｉＣの青色発光がドナーアクセブタ準位（以下「Ｄ
−八ベア」と称す）の再結合に基づく特性を利用するも
のである．すなわち半導体としては，ＳｉＣのホモ接合
であるが，バンドギャップエネルギーでは３．０４ｅＶ
の６ Ｈ−ＳｉＣ結晶と同３．２７ｅＶの４ １１ −
８ ｉ Ｃ結品のへテロバンドギャップエネルギーの
接合を利用する．また，８１１−ＳｉＣの青色発光は，
Ｄ−Ａへアの再結合であり，さらにＰ型不，ＩＩｌｉ物
としてＡ１をドーブするＰ型のＳｉＣ半導体結晶は．青
色のスペクトルの透過率が小さいので，注入する電子と
正孔をＰＮ接合のＮ層領域に閉じ込め、このＮ層領域で
Ｄ−Ａベアの再結合をはかるものである．さらに詳細に
説明すると．Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣの結晶基板上に，Ｎ型６
Ｈ−８ｉＣの結晶とＰ型４Ｈ−ＳｉＣの結晶を，順次結
晶成長してＰＮ接合を形成する．Ｐ型４１１−８４０か
ら注入された正孔は、ＰＮ接合のＮ層領域ヘドリフトし
，同時にＮ型５１１−８ｉＣから注入された電子は，約
０ ．２ｅＶの電子障壁によってＰＮ接合のＮ層近傍に
閉じ込めら４１る，この結果，青色発光スペクトルが透
過しやすいＮ層領域で発光し，効率よく外部に青色を取
り出すことが可能となる． （実施例その１ ） 図面に従い，本発明の炭化硅素の２１色発光ダイオード
素子の製造方法の実施例そのｌについて詳しく説明する
．（１）の水冷ジャケット構造の石英反応管の外周に、
ＲＦ加熱用ワークコイル（２〉を備えている．この水冷
ジャケット構造の石英反応管（１）の内部中央に．放熱
防止カーボン（４）で周囲を保護したＬＰＥ用カーボン
ルツボ（３）が，ルツボ固定用カーボン支柱（５）の上
に載置している．さらに，ＬＰＥ用カーボンルツボ（３
）の内部には．ｙｈＵのドーパント（Ｎ型としてはＡＩ
とＳｉＮ片．Ｐ型としてはＡＩ）と高純度シリコンから
成るメルトである（７）のドーパントとシリコンから成
るメルトを有している．更に、該（７〉のドーパントと
シリコンから成るメルトヘＳｉＣ結晶基板をデッピング
させる為に，ＳｉＣ基板支持用カーボンロンド（６）が
（８）の穴付きフタを通して出入りできるように工夫し
てある．さらに，水冷ジャケット構造の石英反応管（１
）の内部を高真空に排気する設備．並びにアルゴン不活
性ガス雰囲気の状態にする為の設備を備えている．予め
６Ｈ−ＳｉＣのカーボン（Ｃ）而を鏡面研磨したＮ型６
Ｈ−ＳｉＣ基板結晶をＳｉＣ基板支持用カーボンロッド
（６）に固定しこれをＬＰＥ用カーボンルツボ（３）の
上面フタ近傍に設置し，併せて，高純度シリコン原料３
ｏｇ． ドーパントＳｉＮ ０ ．２０ｍｇ，Ａ
１３５０ｍｇをＬＰＥ用カーボンルツボ（３）にチャー
ジしたものを，《１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部にセットする．この後．高真空排気装置（図示
せず）を用いて（１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部を脱ガスし，＃！いてＲＦ加熱用ワークコイル
（２）を用いてＬＰＥ用カーボンルツボ（３）を８００
＠Ｃまで昇温する．３０分間の「予熱」の後に，高真空
排気装置を停止し．アルゴンガスを注入し常圧状態とす
る，ＬＰＥ用カーボンルツボ《３）の上面の穴付きフタ
（８）近傍で待機しているＳｉＣ基板支持用カーボンロ
ッド（６）で６Ｈ−ＳｉＣ基板結晶付きをドーパントと
シリコンから成るメルト（７）にディブさせる．この状
態を２時間保持し，Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣエピタキシャル結
晶（膜厚７ｕｍキャリア濃度ＮＤ−ＮＡ＝２Ｘ１０ｌ７
ａｍ−３）を形威する．この後，（６）ＳｉＣ−基板支
持用カーボンロッドでＳｉＣ基板結晶を固定してある状
態から．初期状態である．ＬＰＥ用カーボンルツボ（３
）の穴付きフタ（８）近傍まで引き揚げ，更に，ＬＰＥ
用カーボンルツボ（３）とドーパントとシリコンから成
るメルト（７）を２０”Ｃ／毎分の割合で室温まで冷却
する． この後．Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣエビタキシャル成長に使用し
たＮ型メルトを含むカーボンルツボを，（１）の水冷ジ
ャケット構造の石英反応管より取り出し．新たなカーボ
ンルツボに高純度シリコン原料３０ｇ，ドーバントＡＩ
３５０ｍｇをチャージして（１）の水冷ジャケット
構造の石英反応管内に載置する． これを前述のＮ型６Ｈ−ＳｉＣエビタキシャル成長と同
一手順で脱ガスを行ない．その後．８００＠Ｃまで予熱
し，続いて，Ａｒガスの注入で常圧状態とした後，ＬＰ
Ｅ用カーボンルツボ（３）内のドーパントとシリコンか
ら成るメルト（７）が１５００”Ｃになる様に昇温保持
する．この後、既に成長させたＮ型６Ｈ−ＳｉＣのエビ
タキシャル結晶をドーバントとシリコンから成るメルト
（７）にデイップさせる．この状態を４時間保持し．Ｐ
型４１１−ＳｉＣエビタキシャル結晶（ＷＡ厚６ｕｍ
キャリア濃度Ｎａ−Ｎｄ＝１．５ Ｘ １ ０ １７
ｃ ｍ−”）を形成する．この後，８ｉＣ基板支持用カ
ーボンロッド（６）を初期状態の位置まで引き揚げ．続
いて（３〉ＬＰＥ用カーボンルツボとドーバントとシリ
コンから成るメルト（７）を２０”Ｃ／毎分の割合で室
温まで冷却させ．この後，ＳｉＣエビタキシャル結晶を
（１）の水冷ジャケット構造の石英反応管より取り出す
． このＳｉＣエビタキシャル結晶のＰ型４ Ｈ−８ｉＣ面
にＰ型電極（ Ｔ ｉ ／ Ａ Ｉ ／ Ｔ▲／Ｐｔ／
ＡＵ）を．基板のＮ型６Ｈ−ＳｉＣ面にＮ型電極（Ｔ
ｉ ／ Ｎ ｉ ／ Ａ ｕ ）をＥＢ蒸着装置で堆積
し，アルゴンガス雰囲気中、１０００＠Ｃで１０分間の
合金処理を行なう．この後，一辺が３００ｕｍのチップ
状に加工し，Ｔｏ−５のステムにマウントし．屈折率１
．６のエボキシ横脂で封止して．青色ＬＥＤを作成す
る．この発光スペクトルは４８０ｎｍにピークを有する
ブロードなスベクトである．これは．従来の冑色ＬＥＤ
（Ｐ型６Ｈ−．ＳｉＣ／Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ）の４８３
ｎｍのブロードなピークとほぼ同一である．しかし．青
色発光出力は．２０ｍＡ邸動のとき，従来のＬＥＤが８
ｍｃｄに比して，本発明のＬＥＤが２２ｍｃｄと著しい
発光出力の向上が得ら１１た． （実施例その２ ） 続いて，実施例その２について．説明する，予じめ，カ
ーボン面を鏡而ｌＩＪｌ磨したＰ型４１１−ＳｉＣの基
板を実施例その１と同一のしＰＥ用カーボンルツボ（３
）の上面穴ｒ＝ｔきフタ（８）近傍に設定する．併せて
，高純度シリコン原料３０ｇ， ドーバントＡＩ
３００ｍｇ’ｒ（１）の水冷ジャケット構造の石英反応
管の内部のＬＰＥ用カーボンルツボ（３）にチャージす
る． これを実施例その１と同一の手順で．脱ガス，予熱し，
さらにアルゴンガス雰囲気で，１５０００Ｃに昇温する
．この後，ＳｉＣ基板支持用カーボンロッド〈６〉のＰ
型４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃ基板付きをドーバントとシリ
コンから成るメルト（７）中にデイップさせ ４時間保持し，Ｐ型４１１−ＳｉＣ（膜厚６ １３ ｍ
，キャリア濃度Ｎａ−Ｎｄ＝１ ．５Ｘ１０”Ｃｍ
−３）を形成する． この後，８ｉＣ基板支持用カーボンロッド（６）を．初
朋状態の位置まで引き揚げ．Ｍいて，（３）ＬＰＥ用カ
ーボンルツボを降温する．つぎにこのＬＰＥ用カーボン
ルツボ（３）を．高純度シリコン３０ｇ，ドーバント
ＳｉＮ Ｏ．２０ｍｇＡ１ ３５０ｍｇを含む新た
なカーボンルツボに更新する．これを脱ガスし．予熱し
，アルゴンガス雰囲気で．１７５０’Ｃに昇温する．こ
の後，上述のＳｉＣ基板支持用カーボンロツド（６〉を
．ドーバントとシリコンから成るメルト（７〉中に．デ
イップさせて．２時間保持し，Ｎ型６Ｈ−８ｊＣ（膜厚
９ ｕ ｍ ，キャリア濃度Ｎｄ−Ｎａ＝２ ．５Ｘ１
０”ｃｍ−″）を形成する．コノ後ＳｉＣ基板支持用
カーボンロッド（６）をドーハントとシリコンから成る
メルト（７）から引き揚げ，ＬＰＥ用カーボンルツボ（
３）を降温する．このＳｉＣエビタキシャル結晶に，実
施例そのｌと同一の電極を形成し．一辺が３ ０ ０
ｕ ｍのチップ状に加工し．ＬＥＤを形成する． このＬＥＤのスペクトルは．実施例その１のそれと同一
である．また青色発光出力は，２０ｍＡ駆動のとき，２
０ｍｃｄを得る． （発明の効果） この発明のＰ型４｝１−８ｉＣ／Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣのへ
テロバンドギャップエネルギーの接合によるＮ層領域の
電子の閉じ込め，並びに発光領域Ｎ層への正孔の効果的
な注入をすることによって．著しく明るい青色ＬＥＤを
提供することが可能となり，その効果は絶大である．
図面第■図は．本発明の炭化硅素の青色発光ダイオード
素子の製造装置の構成図で，第２図は，本発明の炭化硅
素の青色発光ダイオード素子の実施例その１の断層を示
す構成図，第３図は，実施例その２の断層を示す構成図
であり．図面中の番号の意味を次ぎに記載します． （１）．．．水冷ジャケット構造の石英反応管（２）．
．．ＲＦ加熱用ワークコイル（３）．．．ＬＰＥ用カー
ボンルツボ （４）．．．放熱防止カーボン（５）．．
．ルツボ固定用カーボン支柱（６）．．．８ｊＣ基板支
持用カーボンロッド（７）。，，ドーバントとシリコン
から成るメルト（８）．．．穴付きフタ（９）．．．Ｐ
型素子，（１０）．．．Ｎ型素子，（１１）．．．Ｐ型
４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃエビタキシセル結晶．（１２）
．．．Ｎ型８１｛−８ｉＣエビタキシャル結晶，（１３
）．．．Ｎ型８１１−８ｉＣ結晶基板．（１４）．．．
Ｎ型６ １ｉ − ８ ｉ Ｃエビタキシャル結晶，（
１５）．．．Ｐ型４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃエビタキシャ
ル結晶，（１６）．．．Ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ結晶史板．
素子の製造装置の構成図で，第２図は，本発明の炭化硅
素の青色発光ダイオード素子の実施例その１の断層を示
す構成図，第３図は，実施例その２の断層を示す構成図
であり．図面中の番号の意味を次ぎに記載します． （１）．．．水冷ジャケット構造の石英反応管（２）．
．．ＲＦ加熱用ワークコイル（３）．．．ＬＰＥ用カー
ボンルツボ （４）．．．放熱防止カーボン（５）．．
．ルツボ固定用カーボン支柱（６）．．．８ｊＣ基板支
持用カーボンロッド（７）。，，ドーバントとシリコン
から成るメルト（８）．．．穴付きフタ（９）．．．Ｐ
型素子，（１０）．．．Ｎ型素子，（１１）．．．Ｐ型
４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃエビタキシセル結晶．（１２）
．．．Ｎ型８１｛−８ｉＣエビタキシャル結晶，（１３
）．．．Ｎ型８１１−８ｉＣ結晶基板．（１４）．．．
Ｎ型６ １ｉ − ８ ｉ Ｃエビタキシャル結晶，（
１５）．．．Ｐ型４ Ｈ − Ｓ ｉ Ｃエビタキシャ
ル結晶，（１６）．．．Ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ結晶史板．
Claims (1)
- １ ６方晶炭化ケイ素の青色発光ダイオード素子に於い
て、Ｎ型６Ｈ−ＳｉＣとＰ型４Ｈ−ＳｉＣのＰＮ接合を
有することを特徴とする青色炭化硅素の発光ダイオード
素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233902A JPH0397275A (ja) | 1989-09-09 | 1989-09-09 | 炭化硅素の青色発光ダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233902A JPH0397275A (ja) | 1989-09-09 | 1989-09-09 | 炭化硅素の青色発光ダイオード素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397275A true JPH0397275A (ja) | 1991-04-23 |
Family
ID=16962374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1233902A Pending JPH0397275A (ja) | 1989-09-09 | 1989-09-09 | 炭化硅素の青色発光ダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0397275A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5313078A (en) * | 1991-12-04 | 1994-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Multi-layer silicon carbide light emitting diode having a PN junction |
| US5536952A (en) * | 1992-03-24 | 1996-07-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heterojunction bipolar transistor |
| US5541423A (en) * | 1991-11-21 | 1996-07-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Monocrystalline diamond semiconductor device and several electronic components employing same |
| US6927422B2 (en) * | 2002-10-17 | 2005-08-09 | Astralux, Inc. | Double heterojunction light emitting diodes and laser diodes having quantum dot silicon light emitters |
-
1989
- 1989-09-09 JP JP1233902A patent/JPH0397275A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5541423A (en) * | 1991-11-21 | 1996-07-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Monocrystalline diamond semiconductor device and several electronic components employing same |
| US5313078A (en) * | 1991-12-04 | 1994-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Multi-layer silicon carbide light emitting diode having a PN junction |
| US5536952A (en) * | 1992-03-24 | 1996-07-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heterojunction bipolar transistor |
| US5624853A (en) * | 1992-03-24 | 1997-04-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming heterojunction bipolar transistors |
| US6927422B2 (en) * | 2002-10-17 | 2005-08-09 | Astralux, Inc. | Double heterojunction light emitting diodes and laser diodes having quantum dot silicon light emitters |
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