JPH06112524A - 薄膜発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
薄膜発光ダイオードの製造方法Info
- Publication number
- JPH06112524A JPH06112524A JP26102192A JP26102192A JPH06112524A JP H06112524 A JPH06112524 A JP H06112524A JP 26102192 A JP26102192 A JP 26102192A JP 26102192 A JP26102192 A JP 26102192A JP H06112524 A JPH06112524 A JP H06112524A
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- thin film
- emitting diode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】水素を含む非晶質炭化珪素からなる薄膜発光ダ
イオードの製造方法において、炭素源に一種類の炭化水
素ガスを用い、さらに、高温、高圧、高プラズマパワー
を用いる成膜条件では、高品位の膜質を維持するのが困
難であるという問題が生じるので、これらを解決する。 【構成】光学的禁制帯幅が 2.6eV以上の水素を含む非晶
質炭化珪素からなる発光層、およびキャリア注入層を有
する薄膜発光ダイオードの製造方法において、炭素原料
としてメタンを用い、基板温度 100℃以下、反応室内圧
力 0.5Torr以下、プラズマパワー 20W以下のプラズマＣ
ＶＤを用いて、前記発光層およびキャリア注入層を作成
することを特徴とする薄膜発光ダイオードの製造方法。
イオードの製造方法において、炭素源に一種類の炭化水
素ガスを用い、さらに、高温、高圧、高プラズマパワー
を用いる成膜条件では、高品位の膜質を維持するのが困
難であるという問題が生じるので、これらを解決する。 【構成】光学的禁制帯幅が 2.6eV以上の水素を含む非晶
質炭化珪素からなる発光層、およびキャリア注入層を有
する薄膜発光ダイオードの製造方法において、炭素原料
としてメタンを用い、基板温度 100℃以下、反応室内圧
力 0.5Torr以下、プラズマパワー 20W以下のプラズマＣ
ＶＤを用いて、前記発光層およびキャリア注入層を作成
することを特徴とする薄膜発光ダイオードの製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青緑〜紫外領域の波長
で発光する薄膜発光ダイオードの製造方法に関するもの
である。
で発光する薄膜発光ダイオードの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】薄膜発光ダイオードの一例は、図１に示
すように、透明電極の第一電極（２）を形成した透明基
板（１）の上に、水素を含む非晶質炭化珪素からなるｐ
型半導体の第一キャリア注入層（３）、絶縁層である発
光層（４）、ｎ型半導体の第二キャリア注入層（５）を
この順に積層形成し、しかる後、アルミニウム、金等か
らなる第二電極（６）を積層するものである。
すように、透明電極の第一電極（２）を形成した透明基
板（１）の上に、水素を含む非晶質炭化珪素からなるｐ
型半導体の第一キャリア注入層（３）、絶縁層である発
光層（４）、ｎ型半導体の第二キャリア注入層（５）を
この順に積層形成し、しかる後、アルミニウム、金等か
らなる第二電極（６）を積層するものである。
【０００３】従来技術としては、例えば「機能材料」19
88年２月号第27頁に示されるものがある。すなわち、水
素を含む非晶質炭化珪素の製造には、炭素原料として、
メタン、エチレン、アセチレン等が使用されており、ま
た、該発光層の成膜条件としては、基板温度 180℃、総
ガス圧 1.0Torr、プラズマパワー 35Wと、高温、高圧、
高プラズマパワーの条件を用いていた。
88年２月号第27頁に示されるものがある。すなわち、水
素を含む非晶質炭化珪素の製造には、炭素原料として、
メタン、エチレン、アセチレン等が使用されており、ま
た、該発光層の成膜条件としては、基板温度 180℃、総
ガス圧 1.0Torr、プラズマパワー 35Wと、高温、高圧、
高プラズマパワーの条件を用いていた。
【０００４】この条件のもとで、メタンを使用した場
合、メタンとシラン（SiH4）の流量の和に対してメタン
の流量を30％〜90％に変化させると、得られる膜の光学
的禁制帯幅は 1.9eV〜2.3eV と比較的小さいものとな
る。一方、エチレンあるいはアセチレンを使用した場合
には、禁制帯幅は 2.1eV〜3.1eV と比較的大きくなる。
非晶質炭化水素を用いた薄膜発光ダイオードでは、発光
層は発光波長を短波長側にするために禁制帯幅を広く
し、キャリア注入層には注入がしやすいように禁制帯幅
を狭くすることが望ましい。
合、メタンとシラン（SiH4）の流量の和に対してメタン
の流量を30％〜90％に変化させると、得られる膜の光学
的禁制帯幅は 1.9eV〜2.3eV と比較的小さいものとな
る。一方、エチレンあるいはアセチレンを使用した場合
には、禁制帯幅は 2.1eV〜3.1eV と比較的大きくなる。
非晶質炭化水素を用いた薄膜発光ダイオードでは、発光
層は発光波長を短波長側にするために禁制帯幅を広く
し、キャリア注入層には注入がしやすいように禁制帯幅
を狭くすることが望ましい。
【０００５】そのため、従来技術では、発光層である光
学的禁制帯幅が 2.6eV以上の水素を含む非晶質炭化珪素
層の製造においては、炭素原料としてエチレン、アセチ
レンが使用されていた。一方、該発光層の両面に設けら
れたキャリア注入層にあっては、光学的禁制帯幅が 2.0
eV程度の水素を含む非晶質炭化珪素層を形成するため
に、炭素原料としてメタンが使用されていた。
学的禁制帯幅が 2.6eV以上の水素を含む非晶質炭化珪素
層の製造においては、炭素原料としてエチレン、アセチ
レンが使用されていた。一方、該発光層の両面に設けら
れたキャリア注入層にあっては、光学的禁制帯幅が 2.0
eV程度の水素を含む非晶質炭化珪素層を形成するため
に、炭素原料としてメタンが使用されていた。
【０００６】しかしながら、上記のように、キャリア注
入層の炭素原料と、発光層の炭素原料が異なる場合、ボ
ンベおよび配管、バルブ等をおのおの独立に設置しなけ
ればならず、製造装置が複雑になるという問題がある。
また、上記のような高温、高圧、高プラズマパワーの過
激な成膜条件では、水素の脱離や膜の損傷が大きく、高
品位の膜質を維持するのが困難であるという問題があ
る。
入層の炭素原料と、発光層の炭素原料が異なる場合、ボ
ンベおよび配管、バルブ等をおのおの独立に設置しなけ
ればならず、製造装置が複雑になるという問題がある。
また、上記のような高温、高圧、高プラズマパワーの過
激な成膜条件では、水素の脱離や膜の損傷が大きく、高
品位の膜質を維持するのが困難であるという問題があ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ボンベおよ
び配管、バルブ等をおのおの独立に設置しなければなら
ず、製造装置が複雑になるという問題と、水素の脱離や
膜の損傷が大きく、高品位の膜質を維持するのが困難で
あるという問題を解消した製造方法を提供することを目
的とするものである。
び配管、バルブ等をおのおの独立に設置しなければなら
ず、製造装置が複雑になるという問題と、水素の脱離や
膜の損傷が大きく、高品位の膜質を維持するのが困難で
あるという問題を解消した製造方法を提供することを目
的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、光学的禁制帯幅が 2.6eV
以上の水素を含む非晶質炭化珪素からなる発光層、およ
びキャリア注入層を有する薄膜発光ダイオードの製造方
法において、炭素原料としてメタンを用い、基板温度 1
00℃以下、反応室内圧力 0.5Torr以下、プラズマパワー
20W以下のプラズマ化学的気相成長法（以下プラズマＣ
ＶＤという）を用いて、前記発光層およびキャリア注入
層を作成することを特徴とする薄膜発光ダイオードの製
造方法である。
決するためになされたもので、光学的禁制帯幅が 2.6eV
以上の水素を含む非晶質炭化珪素からなる発光層、およ
びキャリア注入層を有する薄膜発光ダイオードの製造方
法において、炭素原料としてメタンを用い、基板温度 1
00℃以下、反応室内圧力 0.5Torr以下、プラズマパワー
20W以下のプラズマ化学的気相成長法（以下プラズマＣ
ＶＤという）を用いて、前記発光層およびキャリア注入
層を作成することを特徴とする薄膜発光ダイオードの製
造方法である。
【０００９】光学的禁制帯幅を変化させるには、メタン
とシラン（SiH4）の流量の和に対してメタンの流量を30
％〜95％に変化させると良い。得られる膜の光学的禁制
帯幅は 1.8eV〜3.5eV と広範囲の制御を可能とし、その
結果、炭素原料ガスをメタンのみにすることができる。
発光層の形成に際しては、光学的禁制帯幅が大きくなる
ようにし、キャリア注入層の形成には、光学的禁制帯幅
を小さくなるように設定するものである。
とシラン（SiH4）の流量の和に対してメタンの流量を30
％〜95％に変化させると良い。得られる膜の光学的禁制
帯幅は 1.8eV〜3.5eV と広範囲の制御を可能とし、その
結果、炭素原料ガスをメタンのみにすることができる。
発光層の形成に際しては、光学的禁制帯幅が大きくなる
ようにし、キャリア注入層の形成には、光学的禁制帯幅
を小さくなるように設定するものである。
【００１０】
【作用】本発明の構成を採った場合、すなわち、キャリ
ア注入層の水素を含む非晶質炭化珪素だけでなく発光層
の水素を含む非晶質炭化珪素も炭素原料にメタンを用い
ることにより、一貫して同一のガス系を使用できるた
め、製造装置を簡略化できるという作用がある。
ア注入層の水素を含む非晶質炭化珪素だけでなく発光層
の水素を含む非晶質炭化珪素も炭素原料にメタンを用い
ることにより、一貫して同一のガス系を使用できるた
め、製造装置を簡略化できるという作用がある。
【００１１】また、従来の方法で２種類のガスを必要と
したのは、ガスの種類によって得られる光学的禁制帯幅
の領域が異なるためであった。これは、それぞれの炭化
水素の分解のしやすさの度合に起因している。それに対
し、本発明では、成長条件を適切に選択することによ
り、メタンを使用した場合においても光学的禁制帯幅が
1.8eV〜3.5eV と広範囲の制御を可能とし、その結果、
炭素原料ガスをメタンのみにすることができた。
したのは、ガスの種類によって得られる光学的禁制帯幅
の領域が異なるためであった。これは、それぞれの炭化
水素の分解のしやすさの度合に起因している。それに対
し、本発明では、成長条件を適切に選択することによ
り、メタンを使用した場合においても光学的禁制帯幅が
1.8eV〜3.5eV と広範囲の制御を可能とし、その結果、
炭素原料ガスをメタンのみにすることができた。
【００１２】従来の高温、高ガス圧、高プラズマパワー
の場合、水素の脱離が生じやすくダングリングボンドが
多くなり、また、プラズマ粒子による損傷が大きい。本
発明では低温、低ガス圧、低プラズマパワーとすること
により、水素の脱離を抑え、プラズマ損傷を低減し、膜
質および膜の平坦性を向上させた。
の場合、水素の脱離が生じやすくダングリングボンドが
多くなり、また、プラズマ粒子による損傷が大きい。本
発明では低温、低ガス圧、低プラズマパワーとすること
により、水素の脱離を抑え、プラズマ損傷を低減し、膜
質および膜の平坦性を向上させた。
【００１３】
【実施例】本発明で用いた製造装置は、メタン配管と、
珪素原料配管と、水素配管と、ｐ型不純物原料配管と、
ｎ型不純物原料配管と、反応室と、基板保持手段と、プ
ラズマ発生手段よりなっている。珪素原料としてシラ
ン、ｐ型不純物原料としてジボラン（B2H6）、ｎ型不純
物原料としてホスフィン（PH3)を使用した。
珪素原料配管と、水素配管と、ｐ型不純物原料配管と、
ｎ型不純物原料配管と、反応室と、基板保持手段と、プ
ラズマ発生手段よりなっている。珪素原料としてシラ
ン、ｐ型不純物原料としてジボラン（B2H6）、ｎ型不純
物原料としてホスフィン（PH3)を使用した。
【００１４】作製した素子は、透明基板（１）、第一電
極（２）、第一キャリア注入層（３）、発光層（４）、
第二キャリア注入層（５）、第二電極（６）よりなって
いる。この実施例では、透明基板（１）にガラス、第一
電極（２）に酸化インジウム〜酸化スズ混合膜（以下Ｉ
ＴＯという）、第一キャリア注入層（３）にホウ素を添
加した水素を含む非晶質炭化珪素、発光層（４）に水素
を含む非晶質炭化珪素、第二キャリア注入層（５）にリ
ンを添加した水素を含む非晶質炭化珪素、第二電極
（６）にアルミニウムを用いている。
極（２）、第一キャリア注入層（３）、発光層（４）、
第二キャリア注入層（５）、第二電極（６）よりなって
いる。この実施例では、透明基板（１）にガラス、第一
電極（２）に酸化インジウム〜酸化スズ混合膜（以下Ｉ
ＴＯという）、第一キャリア注入層（３）にホウ素を添
加した水素を含む非晶質炭化珪素、発光層（４）に水素
を含む非晶質炭化珪素、第二キャリア注入層（５）にリ
ンを添加した水素を含む非晶質炭化珪素、第二電極
（６）にアルミニウムを用いている。
【００１５】薄膜発光ダイオード素子の作製は、ＩＴＯ
付きガラス透明基板に、まず、高周波プラズマＣＶＤに
て水素を含む非晶質炭化珪素の３層を順次堆積させる。
水素を含む非晶質炭化珪素の３層の堆積条件のうち、基
板温度は常温、総ガス圧は0.1Torr 、プラズマパワーは
10Wで共通とした。ガス流量は、第一キャリア注入層
（光学的禁制帯幅Eg=2.0eV）ではメタン30.4sccm、シラ
ン9.6sccm 、水素160sccm 、ジボラン0.1sccm 、発光層
(Eg=3.0eV)ではメタン37.2sccm、シラン2.8sccm、水素1
60sccm 、第二キャリア注入層(Eg=2.0eV)ではメタン26s
ccm、シラン14sccm、水素160sccm 、ホスフィン0.1sccm
であり、各々30nm、50nm、30nmの膜厚に堆積した。そ
の後、通常の真空蒸着法を用いて、アルミニウム電極を
100nm 堆積した。
付きガラス透明基板に、まず、高周波プラズマＣＶＤに
て水素を含む非晶質炭化珪素の３層を順次堆積させる。
水素を含む非晶質炭化珪素の３層の堆積条件のうち、基
板温度は常温、総ガス圧は0.1Torr 、プラズマパワーは
10Wで共通とした。ガス流量は、第一キャリア注入層
（光学的禁制帯幅Eg=2.0eV）ではメタン30.4sccm、シラ
ン9.6sccm 、水素160sccm 、ジボラン0.1sccm 、発光層
(Eg=3.0eV)ではメタン37.2sccm、シラン2.8sccm、水素1
60sccm 、第二キャリア注入層(Eg=2.0eV)ではメタン26s
ccm、シラン14sccm、水素160sccm 、ホスフィン0.1sccm
であり、各々30nm、50nm、30nmの膜厚に堆積した。そ
の後、通常の真空蒸着法を用いて、アルミニウム電極を
100nm 堆積した。
【００１６】このようにして作製した発光ダイオードに
直流電圧を印加し、良好な発光を得ている。
直流電圧を印加し、良好な発光を得ている。
【００１７】
【発明の効果】本発明の水素を含む非晶質炭化珪素を用
いた薄膜発光ダイオードの製造方法は、炭素原料として
メタンのみを用いているので、製造装置が簡略化できる
という効果がある。また、基板温度 100℃以下、総ガス
圧 0.5Torr以下、プラズマパワー 20W以下のプラズマＣ
ＶＤを使用することにより、高品位の膜を再現性よく得
られるという効果がある。
いた薄膜発光ダイオードの製造方法は、炭素原料として
メタンのみを用いているので、製造装置が簡略化できる
という効果がある。また、基板温度 100℃以下、総ガス
圧 0.5Torr以下、プラズマパワー 20W以下のプラズマＣ
ＶＤを使用することにより、高品位の膜を再現性よく得
られるという効果がある。
【００１８】
【図１】薄膜発光ダイオードの一例を示す断面図であ
る。
る。
１ 透明基板 ２ 第一電極 ３ 第一キャリア注入層 ４ 発光層 ５ 第二キャリア注入層 ６ 第二電極
Claims (1)
- 【請求項１】光学的禁制帯幅が 2.6eV以上の水素を含む
非晶質炭化珪素からなる発光層、およびキャリア注入層
を有する薄膜発光ダイオードの製造方法において、炭素
原料としてメタンを用い、基板温度 100℃以下、反応室
内圧力 0.5Torr以下、プラズマパワー 20W以下のプラズ
マＣＶＤを用いて、前記発光層およびキャリア注入層を
作成することを特徴とする薄膜発光ダイオードの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26102192A JPH06112524A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜発光ダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26102192A JPH06112524A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜発光ダイオードの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112524A true JPH06112524A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17355949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26102192A Pending JPH06112524A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜発光ダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112524A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112750933A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-05-04 | 长沙壹纳光电材料有限公司 | 一种led芯片及其制作方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP26102192A patent/JPH06112524A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112750933A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-05-04 | 长沙壹纳光电材料有限公司 | 一种led芯片及其制作方法 |
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