JPH05304314A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH05304314A JPH05304314A JP10785692A JP10785692A JPH05304314A JP H05304314 A JPH05304314 A JP H05304314A JP 10785692 A JP10785692 A JP 10785692A JP 10785692 A JP10785692 A JP 10785692A JP H05304314 A JPH05304314 A JP H05304314A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高効率でかつ鮮明な青色発光を行
うことのできる発光ダイオードを提供することを目的と
する。 【構成】 本発明の発光ダイオードは、ｐｎ接合を構成
するｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層のうち少
なくとも、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣをｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむ
かって次第に濃度が増大するような濃度傾斜層と、高濃
度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層とで構成している。
うことのできる発光ダイオードを提供することを目的と
する。 【構成】 本発明の発光ダイオードは、ｐｎ接合を構成
するｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層のうち少
なくとも、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣをｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむ
かって次第に濃度が増大するような濃度傾斜層と、高濃
度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層とで構成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードに係
り、特に炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いた青色強度の高い
発光ダイオードに関する。
り、特に炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いた青色強度の高い
発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）は電気的エネ
ルギーを光エネルギーに変換する半導体装置である。Ｌ
ＥＤはｎ型物質に正孔を注入するかｐ型物質に電子を注
入するかによって発光するもので、ドナーおよびアクセ
プタの分布は量子効率および発光スペクトルを決定する
重要な要素となっている。
ルギーを光エネルギーに変換する半導体装置である。Ｌ
ＥＤはｎ型物質に正孔を注入するかｐ型物質に電子を注
入するかによって発光するもので、ドナーおよびアクセ
プタの分布は量子効率および発光スペクトルを決定する
重要な要素となっている。
【０００３】発光波長は電子遷移の大きさに依存するも
ので、青色光は、エネルギーギャップが２．６ｅＶかそ
れ以上である物質から発することができる。このような
青色ＬＥＤとしては、ガリウムナイトライド（Ｇａ
Ｎ）、ジンクサルファイド（ＺｎＳ），ジンクセレン
（ＺｎＳｅ），α−シリコンカーバイドすなわち６Ｈ構
造のＳｉＣがある。
ので、青色光は、エネルギーギャップが２．６ｅＶかそ
れ以上である物質から発することができる。このような
青色ＬＥＤとしては、ガリウムナイトライド（Ｇａ
Ｎ）、ジンクサルファイド（ＺｎＳ），ジンクセレン
（ＺｎＳｅ），α−シリコンカーバイドすなわち６Ｈ構
造のＳｉＣがある。
【０００４】ＳｉＣは、ｐ型およびｎ型の両方にドープ
され易く，青色ＬＥＤ用の半導体物質として多数の利点
がある。またＳｉＣは熱伝導性が高く電子のドリフト速
度の飽和速度が高く、ブレークダウン電圧が高いという
特徴を有している。しかしながら、ＳｉＣはＬＥＤを含
めて電子デバイス製造において実用領域には達していな
い。例えば、プロセス温度が高温を必要とすることが多
い上、高度のドーピング技術を必要とし、また極めて小
さな熱力学的差によって１５０以上の多結晶タイプに分
けられる。
され易く，青色ＬＥＤ用の半導体物質として多数の利点
がある。またＳｉＣは熱伝導性が高く電子のドリフト速
度の飽和速度が高く、ブレークダウン電圧が高いという
特徴を有している。しかしながら、ＳｉＣはＬＥＤを含
めて電子デバイス製造において実用領域には達していな
い。例えば、プロセス温度が高温を必要とすることが多
い上、高度のドーピング技術を必要とし、また極めて小
さな熱力学的差によって１５０以上の多結晶タイプに分
けられる。
【０００５】また極めて安定であることから耐環境素子
材料として研究が進められているのみならず、禁制帯幅
が２．３９〜３．３３ｅＶまでと広い幅の多様な結晶構
造をとり、またｐｎ接合が製作可能であるため、青色お
よび紫発光ダイオード材料として注目されている。
材料として研究が進められているのみならず、禁制帯幅
が２．３９〜３．３３ｅＶまでと広い幅の多様な結晶構
造をとり、またｐｎ接合が製作可能であるため、青色お
よび紫発光ダイオード材料として注目されている。
【０００６】ＳｉＣはα（ヘキサゴナール）型とβ（キ
ュービック）型の結晶構造をとるが再現性よく大型結晶
を成長することができるのはα型の６Ｈ（六方晶）型結
晶であり、最も実用化が進んでいる。これは室温でバン
ドギャップエネルギーが２．９ｅＶであり、いかなる色
のスペクトルにも適用するのに十分なものである。そし
てバンド間遷移によって紫色である４２５〜４３５ｎｍ
の波長を持つ光を得ることができる。またバンド内での
高度のキャリア生成にはドナーおよびアクセプタの浅く
高濃度のドーピングが必要である。窒素やアルミニウム
は６Ｈ（六方晶）型結晶中において最も浅いドナーおよ
びアクセプターであることが報告されている。窒素のイ
オン化エネルギーは六方晶および立方晶中でそれぞれ１
００および１５５meV であり、アルミニウムのイオン化
エネルギーは六方晶および立方晶中でそれぞれ２４０お
よび２５０meV である。自由エキシトンの再結合を補助
するフォノン、および遷移に関与するドナーアクセプタ
を選択することにより、青色領域である４５０〜４８０
nmの範囲の波長を持つように構成されている。
ュービック）型の結晶構造をとるが再現性よく大型結晶
を成長することができるのはα型の６Ｈ（六方晶）型結
晶であり、最も実用化が進んでいる。これは室温でバン
ドギャップエネルギーが２．９ｅＶであり、いかなる色
のスペクトルにも適用するのに十分なものである。そし
てバンド間遷移によって紫色である４２５〜４３５ｎｍ
の波長を持つ光を得ることができる。またバンド内での
高度のキャリア生成にはドナーおよびアクセプタの浅く
高濃度のドーピングが必要である。窒素やアルミニウム
は６Ｈ（六方晶）型結晶中において最も浅いドナーおよ
びアクセプターであることが報告されている。窒素のイ
オン化エネルギーは六方晶および立方晶中でそれぞれ１
００および１５５meV であり、アルミニウムのイオン化
エネルギーは六方晶および立方晶中でそれぞれ２４０お
よび２５０meV である。自由エキシトンの再結合を補助
するフォノン、および遷移に関与するドナーアクセプタ
を選択することにより、青色領域である４５０〜４８０
nmの範囲の波長を持つように構成されている。
【０００７】正孔あるいは電子がｐｎ接合を横切って注
入される際、互いに再結合を起こす。再結合の多くは、
伝導帯から禁止帯あるいは、ドナー準位からアクセプタ
準位への電子の挙動を伴う。
入される際、互いに再結合を起こす。再結合の多くは、
伝導帯から禁止帯あるいは、ドナー準位からアクセプタ
準位への電子の挙動を伴う。
【０００８】ところで、高効率のＬＥＤを形成するに
は、発光層中のドーパントの数を増大し、再結合の起こ
る効率を高める必要がある。また、鮮明な発光を行うた
めには、結晶の透明度を高める必要がある。
は、発光層中のドーパントの数を増大し、再結合の起こ
る効率を高める必要がある。また、鮮明な発光を行うた
めには、結晶の透明度を高める必要がある。
【０００９】あらかじめ存在する電子または正孔のいず
れかのキャリアの流れあるいは注入によって、ｐあるい
はｎのいずれかの補償された層になってしまう。その結
果、青色光を得る正孔の流れを用いるために、ドナーと
アクセプタの両方にドープされる必要がある。そこでｎ
型層の一部は、ドナー（窒素）とアクセプタ（アルミニ
ウム）の両方にドープする必要がある。これは補償とし
て知られた技術および構造である。
れかのキャリアの流れあるいは注入によって、ｐあるい
はｎのいずれかの補償された層になってしまう。その結
果、青色光を得る正孔の流れを用いるために、ドナーと
アクセプタの両方にドープされる必要がある。そこでｎ
型層の一部は、ドナー（窒素）とアクセプタ（アルミニ
ウム）の両方にドープする必要がある。これは補償とし
て知られた技術および構造である。
【００１０】アクセプタの活性化速度が小さいため、室
温で満足のいくｐ+ 層を得るのは極めて困難である。ア
ルミニウムアクセプタがイオン化されるキャリア濃度の
上限は室温で約１〜２×１０18cm-3である。さらにま
た、製造技術が常にＳｉＣへのアルミニウムの溶解性に
限定されるという問題もある。
温で満足のいくｐ+ 層を得るのは極めて困難である。ア
ルミニウムアクセプタがイオン化されるキャリア濃度の
上限は室温で約１〜２×１０18cm-3である。さらにま
た、製造技術が常にＳｉＣへのアルミニウムの溶解性に
限定されるという問題もある。
【００１１】六方晶のＳｉＣ結晶中に高濃度にアルミニ
ウムをドーピングすることはできるが放出光は減少す
る。すなわち高度にアルミニウムドープされていくと、
６Ｈ：ＳｉＣ結晶は不透明となり光放出が減少する。こ
のように高度の透明度と、抵抗値とはトレードオフの関
係にあった。
ウムをドーピングすることはできるが放出光は減少す
る。すなわち高度にアルミニウムドープされていくと、
６Ｈ：ＳｉＣ結晶は不透明となり光放出が減少する。こ
のように高度の透明度と、抵抗値とはトレードオフの関
係にあった。
【００１２】このような状況の中で、高度のドーパント
濃度を得ることができ正孔同様電子の注入のもとで動作
する６Ｈ：ＳｉＣ結晶中に形成される青色ＬＥＤの製造
技術および構造が求められている。
濃度を得ることができ正孔同様電子の注入のもとで動作
する６Ｈ：ＳｉＣ結晶中に形成される青色ＬＥＤの製造
技術および構造が求められている。
【００１３】本発明は、高効率でかつ鮮明な青色発光を
行うことのできる発光ダイオードを提供することを目的
とする。すなわち、高純度かつ透明で、電流電圧特性が
良好でかつ低抵抗の強い青色発光を行うことのできる発
光ダイオードを提供することを目的とする。
行うことのできる発光ダイオードを提供することを目的
とする。すなわち、高純度かつ透明で、電流電圧特性が
良好でかつ低抵抗の強い青色発光を行うことのできる発
光ダイオードを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、６
Ｈ：ＳｉＣのｐｎ接合を用いた発光ダイオードのｐｎ接
合界面にキャリア濃度がその厚さ方向に沿って変化する
濃度傾斜層を介在させたことを特徴とする。
Ｈ：ＳｉＣのｐｎ接合を用いた発光ダイオードのｐｎ接
合界面にキャリア濃度がその厚さ方向に沿って変化する
濃度傾斜層を介在させたことを特徴とする。
【００１５】すなわちｐｎ接合を構成するｐ型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ層とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層とのうち少なくとも、ｐ型
６Ｈ：ＳｉＣをｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第に濃
度が増大するような濃度傾斜層と、高濃度の薄いｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ層とで構成するようにしている。
ｉＣ層とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層とのうち少なくとも、ｐ型
６Ｈ：ＳｉＣをｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第に濃
度が増大するような濃度傾斜層と、高濃度の薄いｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ層とで構成するようにしている。
【００１６】
【作用】本発明によれば、６Ｈ：ＳｉＣのｐｎ接合を用
いた発光ダイオードのｐｎ接合界面にキャリア濃度がそ
の厚さ方向に沿って変化する傾斜層を介在させているた
め、注入効率が高められ、発光効率が大幅に向上する。
また、高濃度となっている領域はｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層全
体に比べると薄いため、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層全体として
の透明度を損なうことはない。ここでｐ型６Ｈ：ＳｉＣ
層の膜厚は正孔の拡散長よりも小さくなるようにする。
いた発光ダイオードのｐｎ接合界面にキャリア濃度がそ
の厚さ方向に沿って変化する傾斜層を介在させているた
め、注入効率が高められ、発光効率が大幅に向上する。
また、高濃度となっている領域はｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層全
体に比べると薄いため、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層全体として
の透明度を損なうことはない。ここでｐ型６Ｈ：ＳｉＣ
層の膜厚は正孔の拡散長よりも小さくなるようにする。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１８】実施例１ 図１は、本発明実施例の発光ダイオードを示す図であ
る。この発光ダイオードでは４５０〜４８０および４２
５〜４３５nmの波長を持つ鮮明な光を放出するようにア
ンドープあるいはｎ型にドープされた６Ｈ：ＳｉＣ基板
上に成長せしめられたもので、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層が、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第にアルミニウム濃度
が増大するように構成された濃度傾斜層３と、高濃度に
アルミニウムドープされた薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層４と
で構成され、この高濃度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層４と
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５との間に接合界面が形成されるよ
うにしたことを特徴とする。
る。この発光ダイオードでは４５０〜４８０および４２
５〜４３５nmの波長を持つ鮮明な光を放出するようにア
ンドープあるいはｎ型にドープされた６Ｈ：ＳｉＣ基板
上に成長せしめられたもので、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層が、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第にアルミニウム濃度
が増大するように構成された濃度傾斜層３と、高濃度に
アルミニウムドープされた薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層４と
で構成され、この高濃度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層４と
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５との間に接合界面が形成されるよ
うにしたことを特徴とする。
【００１９】すなわちこの発光ダイオードは、ｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板６上に順次成長せしめられたｎ型６Ｈ：
ＳｉＣ層５と、高濃度にアルミニウムドープされたｐ+
型６Ｈ：ＳｉＣ層４と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層４か
ら遠ざかるにつれて次第にアルミニウム濃度が低くなる
ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３とから構成され、ｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板６およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３
にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極２と、Ｎｉ／
Ａｌ層からなる第２電極７が形成されている。
Ｈ：ＳｉＣ基板６上に順次成長せしめられたｎ型６Ｈ：
ＳｉＣ層５と、高濃度にアルミニウムドープされたｐ+
型６Ｈ：ＳｉＣ層４と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層４か
ら遠ざかるにつれて次第にアルミニウム濃度が低くなる
ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３とから構成され、ｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板６およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３
にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極２と、Ｎｉ／
Ａｌ層からなる第２電極７が形成されている。
【００２０】ここでｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５は、窒素およ
びアルミニウムドープ（Ｎ＞Ａｌ）の補償された層であ
り、ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板６よりも１から２のオーダ高
いキャリア濃度を有している。
びアルミニウムドープ（Ｎ＞Ａｌ）の補償された層であ
り、ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板６よりも１から２のオーダ高
いキャリア濃度を有している。
【００２１】またｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４は、補償された
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５との間でｐｎ接合を形成してお
り、このｐ+ エピタキシャル成長層４の膜厚は正孔の拡
散長よりも小さい。さらにｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４のキャ
リア濃度は１〜９×１０18cm-3であった。さらにｐ+ ６
Ｈ：ＳｉＣ層４上にはアルミニウムドープされたｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ傾斜層３が成長せしめられ、外表面でのキャ
リア濃度はｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４中でのキャリア濃度よ
りも１〜２のオーダーだけ低くなっている。
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５との間でｐｎ接合を形成してお
り、このｐ+ エピタキシャル成長層４の膜厚は正孔の拡
散長よりも小さい。さらにｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４のキャ
リア濃度は１〜９×１０18cm-3であった。さらにｐ+ ６
Ｈ：ＳｉＣ層４上にはアルミニウムドープされたｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ傾斜層３が成長せしめられ、外表面でのキャ
リア濃度はｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４中でのキャリア濃度よ
りも１〜２のオーダーだけ低くなっている。
【００２２】一般に、補償されていないドナーあるいは
アクセプタ原子はＳｉＣ中で熱的にイオン化されてい
る。アルミニウムアクセプタの熱的イオン化速度は補償
による窒素原子の残留量により制御されるため、より高
い正孔濃度にしてｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３および
ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層４で、ドナー原子の残留を最少限
にすることが極めて重要である。
アクセプタ原子はＳｉＣ中で熱的にイオン化されてい
る。アルミニウムアクセプタの熱的イオン化速度は補償
による窒素原子の残留量により制御されるため、より高
い正孔濃度にしてｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３および
ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層４で、ドナー原子の残留を最少限
にすることが極めて重要である。
【００２３】製造に際しては、ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板６
上に順次エピタキシャル成長していき、最後にｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板６上およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層
３上にそれぞれＮｉ／Ａｌ層７あるいはＴｉ／Ａｌ層２
を形成し、Ａｒ雰囲気中で１０００℃のアニールを行う
ことにより、オーミックコンタクトを得ることができ
る。 次に、図２にゼロバイアスにおけるこの発光ダイ
オードのバンド構造を示す。 このバンド構造図からあ
きらかなように、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３からの
正孔は、傾斜ドーピングによりｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４に
むけて加速される。このため、ｐ+ 層単層をもつ通常の
６Ｈ：ＳｉＣＬＥＤに比較してｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４で
はより多くの正孔がｐｎ接合を越えてｎ領域すなわちｎ
型６Ｈ：ＳｉＣ層５に注入される。
上に順次エピタキシャル成長していき、最後にｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板６上およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層
３上にそれぞれＮｉ／Ａｌ層７あるいはＴｉ／Ａｌ層２
を形成し、Ａｒ雰囲気中で１０００℃のアニールを行う
ことにより、オーミックコンタクトを得ることができ
る。 次に、図２にゼロバイアスにおけるこの発光ダイ
オードのバンド構造を示す。 このバンド構造図からあ
きらかなように、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３からの
正孔は、傾斜ドーピングによりｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４に
むけて加速される。このため、ｐ+ 層単層をもつ通常の
６Ｈ：ＳｉＣＬＥＤに比較してｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４で
はより多くの正孔がｐｎ接合を越えてｎ領域すなわちｎ
型６Ｈ：ＳｉＣ層５に注入される。
【００２４】ここでＳｉＣＬＥＤの放射強度はアルミニ
ウムアクセプタのドーピング濃度によって制御される。
しかしながら上述したように６Ｈ：ＳｉＣ中でのアルミ
ニウムドーピング濃度には限界がある。
ウムアクセプタのドーピング濃度によって制御される。
しかしながら上述したように６Ｈ：ＳｉＣ中でのアルミ
ニウムドーピング濃度には限界がある。
【００２５】ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層５中では、自由電子か
らアクセプタへ、ドナーからアクセプタへの遷移および
自由エキシトンの生成によって、さらに放出強度を増大
することになる。
らアクセプタへ、ドナーからアクセプタへの遷移および
自由エキシトンの生成によって、さらに放出強度を増大
することになる。
【００２６】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。
る。
【００２７】この例では、図３に示すように、前記第１
の構造に加え、補償されたｎ型層を窒素ドープの濃度傾
斜層（ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層）１３と高濃度の窒
素ドープ層（ｎ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層）１２とで構成したこ
とを特徴とするものである。ここでは基板との界面にお
けるｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３のキャリア濃度
は、ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板１４内の濃度とほぼ等しく、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３の外表面における濃度
よりも２乃至３オーダー高いものとなっている。補償さ
れたｎ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１２は均一に窒素ドープされ
補償されており、膜厚は電子の拡散長よりも小さい。ｎ
+ ６Ｈ：ＳｉＣ層１２のキャリア濃度は基板１４のキャ
リア濃度よりも２から３のオーダーだけ高いものとなっ
ている。
の構造に加え、補償されたｎ型層を窒素ドープの濃度傾
斜層（ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層）１３と高濃度の窒
素ドープ層（ｎ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層）１２とで構成したこ
とを特徴とするものである。ここでは基板との界面にお
けるｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３のキャリア濃度
は、ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板１４内の濃度とほぼ等しく、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３の外表面における濃度
よりも２乃至３オーダー高いものとなっている。補償さ
れたｎ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１２は均一に窒素ドープされ
補償されており、膜厚は電子の拡散長よりも小さい。ｎ
+ ６Ｈ：ＳｉＣ層１２のキャリア濃度は基板１４のキャ
リア濃度よりも２から３のオーダーだけ高いものとなっ
ている。
【００２８】ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層１２の表面にはアルミ
ニウムドープされたｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層１１およびｐ型
６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０がそれぞれ図１中でＬＥＤ
のｐｎ接合を構成するｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４およびｐ型
６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３で示したのと同様に形成され
ている。
ニウムドープされたｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層１１およびｐ型
６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０がそれぞれ図１中でＬＥＤ
のｐｎ接合を構成するｐ+ ６Ｈ：ＳｉＣ層４およびｐ型
６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層３で示したのと同様に形成され
ている。
【００２９】すなわち、この発光ダイオードは、ｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板１５上に順次成長せしめられたｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ層１４と、このｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層１４から
遠ざかるにつれてドナー濃度が次第に増大するｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３と、高濃度のｎ+ 型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ層１２と、高濃度にアルミニウムドープされたｐ+
型６Ｈ：ＳｉＣ層１１と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１
１から遠ざかるにつれて次第にアルミニウム濃度が低く
なるｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０とから構成され、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板１４およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度
傾斜層１０にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極１
５と、Ｎｉ／Ａｌ層からなる第２電極８が形成されてい
る。
Ｈ：ＳｉＣ基板１５上に順次成長せしめられたｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ層１４と、このｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層１４から
遠ざかるにつれてドナー濃度が次第に増大するｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１３と、高濃度のｎ+ 型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ層１２と、高濃度にアルミニウムドープされたｐ+
型６Ｈ：ＳｉＣ層１１と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１
１から遠ざかるにつれて次第にアルミニウム濃度が低く
なるｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０とから構成され、
ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板１４およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度
傾斜層１０にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極１
５と、Ｎｉ／Ａｌ層からなる第２電極８が形成されてい
る。
【００３０】オーミックコンタクトはｎ型６Ｈ：ＳｉＣ
基板１４およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０上に、
図１に示したのと同様にＮｉ／Ａｌ層１５およびＴｉ／
Ａｌ層８を形成した後、１０００℃のＡｒ雰囲気中でア
ニールすることによって得られる。
基板１４およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１０上に、
図１に示したのと同様にＮｉ／Ａｌ層１５およびＴｉ／
Ａｌ層８を形成した後、１０００℃のＡｒ雰囲気中でア
ニールすることによって得られる。
【００３１】図４はこの発光ダイオードのゼロバイアス
時の図３のダイオードのバンド構造図である。この例の
さらなる長所は前記第１の実施例の構造に加え、ｎ型お
よびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１３および１０の濃度傾斜によ
りそれぞれｐｎ接合近傍でのキャリアの拡散長を伸ばす
のみならず、キャリア濃度を増大せしめたことである。
これにより、キャリアの再結合を増大し、ＬＥＤの発光
効率をさらに増大することができる。
時の図３のダイオードのバンド構造図である。この例の
さらなる長所は前記第１の実施例の構造に加え、ｎ型お
よびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１３および１０の濃度傾斜によ
りそれぞれｐｎ接合近傍でのキャリアの拡散長を伸ばす
のみならず、キャリア濃度を増大せしめたことである。
これにより、キャリアの再結合を増大し、ＬＥＤの発光
効率をさらに増大することができる。
【００３２】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。
る。
【００３３】この発光ダイオードは、アルミニウムドー
プのｐ型６Ｈ：ＳｉＣ基板２１上に形成された傾斜ドー
プｐｎ接合高強度の青色ＬＥＤであり、４５０〜４８０
および４２５〜４３５nmの波長をもつ鮮明な光を発する
ように形成されたもので、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層が、ｎ型
６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第にアルミニウム濃度が増
大するように構成された濃度傾斜層２０と、高濃度にア
ルミニウムドープされた薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１９と
で構成され、この高濃度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１９
とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層１８との間に接合界面が形成され
るようにしたことを特徴とする。
プのｐ型６Ｈ：ＳｉＣ基板２１上に形成された傾斜ドー
プｐｎ接合高強度の青色ＬＥＤであり、４５０〜４８０
および４２５〜４３５nmの波長をもつ鮮明な光を発する
ように形成されたもので、ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層が、ｎ型
６Ｈ：ＳｉＣ層にむかって次第にアルミニウム濃度が増
大するように構成された濃度傾斜層２０と、高濃度にア
ルミニウムドープされた薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１９と
で構成され、この高濃度の薄いｐ型６Ｈ：ＳｉＣ層１９
とｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層１８との間に接合界面が形成され
るようにしたことを特徴とする。
【００３４】すなわちこの発光ダイオードは、ｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板２１上に順次成長せしめられこのｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板２１から遠ざかるにつれて次第にアルミ
ニウム濃度が増大するｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層２０
と、高濃度にアルミニウムドープされた薄いｐ+ 型６
Ｈ：ＳｉＣ層１９と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１９か
ら遠ざかるにつれて次第に窒素濃度が低くなるｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１８とから構成され、ｐ型６Ｈ：
ＳｉＣ基板２１およびｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１８
にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極２と、Ｎｉ／
Ａｌ層からなる第２電極７が形成されている。
Ｈ：ＳｉＣ基板２１上に順次成長せしめられこのｐ型６
Ｈ：ＳｉＣ基板２１から遠ざかるにつれて次第にアルミ
ニウム濃度が増大するｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層２０
と、高濃度にアルミニウムドープされた薄いｐ+ 型６
Ｈ：ＳｉＣ層１９と、このｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１９か
ら遠ざかるにつれて次第に窒素濃度が低くなるｎ型６
Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１８とから構成され、ｐ型６Ｈ：
ＳｉＣ基板２１およびｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１８
にそれぞれＴｉ／Ａｌ層からなる第１電極２と、Ｎｉ／
Ａｌ層からなる第２電極７が形成されている。
【００３５】ここでｎ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層１８
は、窒素およびアルミニウムドープ（Ｎ＞Ａｌ）の補償
された層である。
は、窒素およびアルミニウムドープ（Ｎ＞Ａｌ）の補償
された層である。
【００３６】アルミニウムドープの非補償ｐ型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ濃度傾斜層２０はアルミニウムドープのｐ型６Ｈ：
ＳｉＣ基板２１上に成長せしめられかつこの基板２１よ
りも１〜２オーダー高いキャリア濃度を持つ。非補償ｐ
+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１９はキャリア濃度１〜９×１０18
cm-3をもつように成長せしめられ、この膜厚は正孔の拡
散長よりも小さく形成される。さらにこのｎ型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ濃度傾斜層は均一濃度にしてもよくこの場合キャリ
ア濃度は１×１０17cm-3〜９×１０18cm-3とする。
ｉＣ濃度傾斜層２０はアルミニウムドープのｐ型６Ｈ：
ＳｉＣ基板２１上に成長せしめられかつこの基板２１よ
りも１〜２オーダー高いキャリア濃度を持つ。非補償ｐ
+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層１９はキャリア濃度１〜９×１０18
cm-3をもつように成長せしめられ、この膜厚は正孔の拡
散長よりも小さく形成される。さらにこのｎ型６Ｈ：Ｓ
ｉＣ濃度傾斜層は均一濃度にしてもよくこの場合キャリ
ア濃度は１×１０17cm-3〜９×１０18cm-3とする。
【００３７】図６はゼロバイアス時の図５のダイオード
のバンド構造図である。
のバンド構造図である。
【００３８】この例のさらなる長所はｐ型６Ｈ：ＳｉＣ
基板２１およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層２０中の正
孔が、傾斜ドーピングによるバイアスの元でｐ+ ６Ｈ：
ＳｉＣ層１９にむけて加速されるとともに、ｎ型６Ｈ：
ＳｉＣ濃度傾斜層１８中の電子が傾斜ドーピングにより
同様に加速される。
基板２１およびｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層２０中の正
孔が、傾斜ドーピングによるバイアスの元でｐ+ ６Ｈ：
ＳｉＣ層１９にむけて加速されるとともに、ｎ型６Ｈ：
ＳｉＣ濃度傾斜層１８中の電子が傾斜ドーピングにより
同様に加速される。
【００３９】そこで、キャリア数は従来のＬＥＤに比べ
ＬＥＤのｐｎ接合の近傍で増大する。高いキャリア数を
もつことにより再結合を増大しその結果ＬＥＤの効率が
向上する。
ＬＥＤのｐｎ接合の近傍で増大する。高いキャリア数を
もつことにより再結合を増大しその結果ＬＥＤの効率が
向上する。
【００４０】図７は本発明のＬＥＤの青色発光スペクト
ルであり、波長に配する強度を任意単位でプロットした
ものである。主にここでは４５０〜４８０および４２５
〜４３５nmに２つの発光波長を持つ。
ルであり、波長に配する強度を任意単位でプロットした
ものである。主にここでは４５０〜４８０および４２５
〜４３５nmに２つの発光波長を持つ。
【００４１】ここでは６Ｈ：ＳｉＣ基板上の６Ｈ：Ｓｉ
Ｃエピタキシャル成長層に形成された傾斜ドーピングｐ
ｎ接合青色ＬＥＤについて説明した。本発明中ドナーお
よびアクセプタの両方の傾斜ドーピングを行うことによ
り再結合領域を伸ばすのと同様に再結合領域中でのキャ
リア数の増大をはかることができる。このため本発明の
ＳｉＣＬＥＤの強度は従来のＬＥＤの数倍以上となって
いる。従って本発明のＳｉＣＬＥＤの市場コストは大幅
に低減される。
Ｃエピタキシャル成長層に形成された傾斜ドーピングｐ
ｎ接合青色ＬＥＤについて説明した。本発明中ドナーお
よびアクセプタの両方の傾斜ドーピングを行うことによ
り再結合領域を伸ばすのと同様に再結合領域中でのキャ
リア数の増大をはかることができる。このため本発明の
ＳｉＣＬＥＤの強度は従来のＬＥＤの数倍以上となって
いる。従って本発明のＳｉＣＬＥＤの市場コストは大幅
に低減される。
【００４２】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することが可能である。
で種々変形して実施することが可能である。
【００４３】
【効果】以上説明してきたように、本発明によれば、６
Ｈ：ＳｉＣのｐｎ接合を用いた発光ダイオードのｐｎ接
合界面に、キャリア濃度がその厚さ方向に沿って変化す
る傾斜層を介在させているため、透過率を減少させるこ
となく注入効率が高められ、発光効率が大幅に向上す
る。
Ｈ：ＳｉＣのｐｎ接合を用いた発光ダイオードのｐｎ接
合界面に、キャリア濃度がその厚さ方向に沿って変化す
る傾斜層を介在させているため、透過率を減少させるこ
となく注入効率が高められ、発光効率が大幅に向上す
る。
【図１】本発明の第１の実施例の発光ダイオードを示す
図
図
【図２】同発光ダイオードのゼロバイアス時のバンド構
造を示す図
造を示す図
【図３】本発明の第１の実施例の発光ダイオードを示す
図
図
【図４】同発光ダイオードのゼロバイアス時のバンド構
造を示す図
造を示す図
【図５】本発明の第１の実施例の発光ダイオードを示す
図
図
【図６】同発光ダイオードのゼロバイアス時のバンド構
造を示す図
造を示す図
【図７】本発明実施例の発光ダイオードの青色発光スペ
クトルを示す図
クトルを示す図
２ 第２の電極 ３ ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ（補償）濃度傾斜層 ４ ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層 ５ ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ層 ６ ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板 ７ 第１の電極 ８ 第２の電極 １０ ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層 １１ ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層 １２ ｎ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層 １３ ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ（補償）濃度傾斜層 １４ ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ基板 １５ 第１の電極 １６ 第２の電極 １８ ｎ型６Ｈ：ＳｉＣ（補償）濃度傾斜層 １９ ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ層 ２０ ｐ+ 型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層 ２１ ｐ型６Ｈ：ＳｉＣ基板 ２２ 第１の電極
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の導電型の６Ｈ：ＳｉＣ基板と前記
６Ｈ：ＳｉＣ基板上に形成された第１の導電型を有する
第１の６Ｈ：ＳｉＣエピタキシャル成長層とこの上層に
形成された第２の導電型を有する第２の６Ｈ：ＳｉＣエ
ピタキシャル成長層とを具備し、 前記第１および第２の６Ｈ：ＳｉＣエピタキシャル成長
層間のｐｎ接合を用いた発光ダイオードにおいて前記第
１および第２の６Ｈ：ＳｉＣエピタキシャル成長層のう
ち少なくともｐ型の６Ｈ：ＳｉＣエピタキシャル成長層
がｐｎ接合界面に位置する高濃度の薄いｐ型６Ｈ：Ｓｉ
Ｃエピタキシャル成長層と前記ｐｎ接合界面から遠ざか
るに従って次第に濃度が小さくなるように形成されたｐ
型６Ｈ：ＳｉＣ濃度傾斜層とから構成されていることを
特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10785692A JPH05304314A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10785692A JPH05304314A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304314A true JPH05304314A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14469805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10785692A Pending JPH05304314A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05304314A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006006556A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2008-04-24 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2008277447A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | El-Seed Corp | 蛍光基板及び発光装置 |
| US7829374B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-11-09 | Panasonic Corporation | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP10785692A patent/JPH05304314A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006006556A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2008-04-24 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP4644193B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2011-03-02 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2008277447A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | El-Seed Corp | 蛍光基板及び発光装置 |
| US7829374B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-11-09 | Panasonic Corporation | Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same |
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