JPH0550154B2 - - Google Patents
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- JPH0550154B2 JPH0550154B2 JP11920782A JP11920782A JPH0550154B2 JP H0550154 B2 JPH0550154 B2 JP H0550154B2 JP 11920782 A JP11920782 A JP 11920782A JP 11920782 A JP11920782 A JP 11920782A JP H0550154 B2 JPH0550154 B2 JP H0550154B2
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- JP
- Japan
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- impurity concentration
- melt
- substrate
- gallium phosphide
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高輝度な燐化ガリウム緑色発光ダイオ
ードの製造方法に関する。
ードの製造方法に関する。
従来燐化ガリウム（又はガリウム燐；GaP）を
用いた発光ダイオードにおいて緑色を高効率で発
光させるのにPn接合のｎ層濃度を低くするとよ
い事が知られていた。そして例えば特開昭56−
24985号公報によれば単にｎ層濃度を低くすると
窒素が多量に混入しているので色相が黄色側（長
波長側）にずれると共に寿命が短かくなる。従つ
て第１図ｂに示すように３段階に分けたｎ層成長
２２，２３，２４を行ない、その２層目のみアン
モニアを導入c′して同図ａにおける低濃度ｎ層３
３，３４のうちpn接合に近いｎ層３４には窒素
を入れないのがよいと主張している。
用いた発光ダイオードにおいて緑色を高効率で発
光させるのにPn接合のｎ層濃度を低くするとよ
い事が知られていた。そして例えば特開昭56−
24985号公報によれば単にｎ層濃度を低くすると
窒素が多量に混入しているので色相が黄色側（長
波長側）にずれると共に寿命が短かくなる。従つ
て第１図ｂに示すように３段階に分けたｎ層成長
２２，２３，２４を行ない、その２層目のみアン
モニアを導入c′して同図ａにおける低濃度ｎ層３
３，３４のうちpn接合に近いｎ層３４には窒素
を入れないのがよいと主張している。
然し乍ら実験を繰り返し検討した所、寿命や発
光効率はpn接合付近の窒素が影響を与えている
のではなく、むしろpn接合付近の窒素は高発光
効率に寄与し、ｎ基板からpn接合までの結晶性
や他の不純物が寿命や発光効率に影響していると
判断した。
光効率はpn接合付近の窒素が影響を与えている
のではなく、むしろpn接合付近の窒素は高発光
効率に寄与し、ｎ基板からpn接合までの結晶性
や他の不純物が寿命や発光効率に影響していると
判断した。
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第２図は本発明の実施例の燐化ガリウム緑色発
光ダイオードの液相エピタキシヤル成長の温度工
程図で、第３図はそれによつて形成された緑色発
光ダイオードの不純物濃度分布図である。
光ダイオードの液相エピタキシヤル成長の温度工
程図で、第３図はそれによつて形成された緑色発
光ダイオードの不純物濃度分布図である。
まずGaのメルトにGaP多結晶とｎ型不純物を
混入して融液をつくり、半導体基板と別途保持し
た上で高温に保持する。1030℃でしばらく保持し
た後時点Ａで半導体基板上に融液を配置して基板
表面をぬらす。その後１分あたり２乃至3.5℃で
降温してエピタキシヤル成長を行なうが、基板ボ
ートを板状にするなどして融液厚みを2.1乃至2.8
mmとし、しかも上方をすのこ状の蓋等にすること
で融液が雰囲気と接しているのが好ましい。尚融
液厚みが上述の如く薄いと成長層のみが薄くなる
傾向があるが、pn接合を基板から遠ざけると寿
命が長くなるので、メルト中に入れるGaP多結晶
を4.0重量パーセント以上と飽和状態にしておく
と成長量を短時間で増大する事ができる。
混入して融液をつくり、半導体基板と別途保持し
た上で高温に保持する。1030℃でしばらく保持し
た後時点Ａで半導体基板上に融液を配置して基板
表面をぬらす。その後１分あたり２乃至3.5℃で
降温してエピタキシヤル成長を行なうが、基板ボ
ートを板状にするなどして融液厚みを2.1乃至2.8
mmとし、しかも上方をすのこ状の蓋等にすること
で融液が雰囲気と接しているのが好ましい。尚融
液厚みが上述の如く薄いと成長層のみが薄くなる
傾向があるが、pn接合を基板から遠ざけると寿
命が長くなるので、メルト中に入れるGaP多結晶
を4.0重量パーセント以上と飽和状態にしておく
と成長量を短時間で増大する事ができる。
まずエピタキシヤル成長に先立ち微量のシリコ
ンをメルト中に付加すると共に降温前時点Ｂにお
いて硫化水素ガスを5.0c.c.／minと高濃度に短時
間雰囲気中に流し、融液の不純物濃度を高める。
そして低速度で降温して基板の不純物濃度（１〜
３×1017cm-3）１より高い５〜８×1017cm-3の濃
度２のｎ層成長１２を行なう。その後エピタキシ
ヤル成長の休止時間を45分乃至120分ずつもたせ
ながらｎ層成長１３を行ない最後にアンモニアガ
ス雰囲気の中ｃでｎ層成長１４を行なう。休止時
間（即ち定温保持時間）を設ける事で結晶内の転
位密度が低くなるが、同時に融液中の不純物濃度
も低下するので順次低不純物濃度のｎ層が得られ
る。そして特に最後のｎ層成長１４では、アンモ
ニアガスと融液中のSiが反応してSi3N4等の析出
を行ない、実質的に融液中のSiが1/4乃至1/10に
除去できるので、窒素は含まれるが1016cm-3程度
の極めて低不純物濃度４のｎ層が形成される。
上述のｎ層を形成する工程をまとめて説明する。
１〜３×1017cm-3の不純物濃度１を有するｎ型の
燐化ガリウム基板に、融液を接触させる。そして
基板より不純物濃度の高くなる様に、５〜８×
1017cm-3からなる不純物濃度の高い２ｎ層を形成
する様に、基板上にｎ層成長１２を行う。その
後、成長の休止期間を設けながら、上述のｎ層よ
り不純物濃度の低いｎ層を形成する様に、ｎ層成
長１３を行う。最後に気相から融液中に窒素を導
入して、不純物濃度の最も低い４ｎ層を形成する
様に、ｎ層成長１４を行う。この様にｎ層は不純
物濃度が３つの段階状に順次低くなる様に形成さ
れる。
ンをメルト中に付加すると共に降温前時点Ｂにお
いて硫化水素ガスを5.0c.c.／minと高濃度に短時
間雰囲気中に流し、融液の不純物濃度を高める。
そして低速度で降温して基板の不純物濃度（１〜
３×1017cm-3）１より高い５〜８×1017cm-3の濃
度２のｎ層成長１２を行なう。その後エピタキシ
ヤル成長の休止時間を45分乃至120分ずつもたせ
ながらｎ層成長１３を行ない最後にアンモニアガ
ス雰囲気の中ｃでｎ層成長１４を行なう。休止時
間（即ち定温保持時間）を設ける事で結晶内の転
位密度が低くなるが、同時に融液中の不純物濃度
も低下するので順次低不純物濃度のｎ層が得られ
る。そして特に最後のｎ層成長１４では、アンモ
ニアガスと融液中のSiが反応してSi3N4等の析出
を行ない、実質的に融液中のSiが1/4乃至1/10に
除去できるので、窒素は含まれるが1016cm-3程度
の極めて低不純物濃度４のｎ層が形成される。
上述のｎ層を形成する工程をまとめて説明する。
１〜３×1017cm-3の不純物濃度１を有するｎ型の
燐化ガリウム基板に、融液を接触させる。そして
基板より不純物濃度の高くなる様に、５〜８×
1017cm-3からなる不純物濃度の高い２ｎ層を形成
する様に、基板上にｎ層成長１２を行う。その
後、成長の休止期間を設けながら、上述のｎ層よ
り不純物濃度の低いｎ層を形成する様に、ｎ層成
長１３を行う。最後に気相から融液中に窒素を導
入して、不純物濃度の最も低い４ｎ層を形成する
様に、ｎ層成長１４を行う。この様にｎ層は不純
物濃度が３つの段階状に順次低くなる様に形成さ
れる。
その後時点Ｄで融液に亜鉛を導入してＰ層成長
１５を行なう。このようなＰ層は0.8〜1.7×1018
cm-3の高不純物濃度５で制御できるが、あまり高
濃度にすると結晶性がくずれ、光吸収等を生じる
ので好ましくない。
１５を行なう。このようなＰ層は0.8〜1.7×1018
cm-3の高不純物濃度５で制御できるが、あまり高
濃度にすると結晶性がくずれ、光吸収等を生じる
ので好ましくない。
通常上述の如くpn接合で1018cm-3から1016cm-3
までの濃度差があると寿命が短かかつたりスイツ
チング動作を起こすが、上述の如く結晶性（特に
濃度差のある部分の格子整合や転位）を整えなが
ら複数のｎ層を形成する事と、pn接合近傍のSi
不純物を低減させた事でスイツチング動作は生じ
ない。またpn接合近傍のｎ層に上述した検討結
果を加味する事で従来（0.2％）よりはるかに高
い0.45％の発光効率を得る事ができ、しかも80％
輝度低下に1500時間以上（高温大電流試験）とい
う長寿命な素子が得られた。尚、基板のすぐあと
の高不純物濃度層を設けたことで、上記結晶性が
より安定して整のい、しかも融液厚みがうすいの
で一板の基板でのエピタキシヤル成長厚みが略均
一となるので電極付などの後工程が容易となり生
産性がよい。
までの濃度差があると寿命が短かかつたりスイツ
チング動作を起こすが、上述の如く結晶性（特に
濃度差のある部分の格子整合や転位）を整えなが
ら複数のｎ層を形成する事と、pn接合近傍のSi
不純物を低減させた事でスイツチング動作は生じ
ない。またpn接合近傍のｎ層に上述した検討結
果を加味する事で従来（0.2％）よりはるかに高
い0.45％の発光効率を得る事ができ、しかも80％
輝度低下に1500時間以上（高温大電流試験）とい
う長寿命な素子が得られた。尚、基板のすぐあと
の高不純物濃度層を設けたことで、上記結晶性が
より安定して整のい、しかも融液厚みがうすいの
で一板の基板でのエピタキシヤル成長厚みが略均
一となるので電極付などの後工程が容易となり生
産性がよい。
以上の如く本発明は、ｎ型の燐化ガリウム基板
に融液を接触させる第１の工程と、休止期間を設
けながら複数のｎ層をエピタキシヤル成長させ最
後に気相から融液中に窒素を導入してｎ層をエピ
タキシヤル成長させる第２の工程と、Ｐ層をエピ
タキシヤル成長させてpn接合を形成させる第３
の工程とを具備しているので安定した結晶性の高
い発光効率長寿命の燐化ガリウム緑色発光ダイオ
ードを製造できる。
に融液を接触させる第１の工程と、休止期間を設
けながら複数のｎ層をエピタキシヤル成長させ最
後に気相から融液中に窒素を導入してｎ層をエピ
タキシヤル成長させる第２の工程と、Ｐ層をエピ
タキシヤル成長させてpn接合を形成させる第３
の工程とを具備しているので安定した結晶性の高
い発光効率長寿命の燐化ガリウム緑色発光ダイオ
ードを製造できる。
第１図は従来の発光ダイオードの不純物濃度分
布図ａと温度工程図ｂ、第２図は本発明実施例の
燐化ガリウム緑色発光ダイオードの液相エピタキ
シヤル成長の温度工程図で、第３図はそれによつ
て形成された緑色発光ダイオードの不純物濃度分
布図である。 １２，１３，１４……ｎ層成長、１５……Ｐ層
成長。
布図ａと温度工程図ｂ、第２図は本発明実施例の
燐化ガリウム緑色発光ダイオードの液相エピタキ
シヤル成長の温度工程図で、第３図はそれによつ
て形成された緑色発光ダイオードの不純物濃度分
布図である。 １２，１３，１４……ｎ層成長、１５……Ｐ層
成長。
Claims (1)
- １ ｎ型の燐化ガリウム基板に融液を接触させる
第１の工程と、前記基板より不純物濃度の高いｎ
層とそのｎ層より不純物濃度の低いｎ層を休止期
間を設けながら順次エピタキシヤル成長させ、最
後に気相から融液中に窒素を導入して不純物濃度
の最も低いｎ層をエピタキシヤル成長させ、不純
物濃度が階段状に順次低くなる様に形成させる第
２の工程と、ｐ層をエピタキシヤル成長させて
pn接合を形成させる第３の工程とを具備した事
を特徴とする燐化ガリウム緑色発光ダイオードの
製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57119207A JPS599983A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燐化ガリウム緑色発光ダイオ−ドの製造方法 |
| US06/509,186 US4562378A (en) | 1982-07-08 | 1983-06-29 | Gallium phosphide light-emitting diode |
| DE19833324220 DE3324220A1 (de) | 1982-07-08 | 1983-07-05 | Gallium-phosphid-leuchtdiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57119207A JPS599983A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燐化ガリウム緑色発光ダイオ−ドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS599983A JPS599983A (ja) | 1984-01-19 |
| JPH0550154B2 true JPH0550154B2 (ja) | 1993-07-28 |
Family
ID=14755579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57119207A Granted JPS599983A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 燐化ガリウム緑色発光ダイオ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS599983A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922374A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 緑色発光ダイオ−ドの製造方法 |
| JPH06219279A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-08-09 | Sankosha:Kk | 多灯形色灯式信号機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453975A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Manufacture for gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5661182A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Gap green light-emitting element |
-
1982
- 1982-07-08 JP JP57119207A patent/JPS599983A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453975A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Manufacture for gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5661182A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Gap green light-emitting element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS599983A (ja) | 1984-01-19 |
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