JPH07263750A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH07263750A JPH07263750A JP7379394A JP7379394A JPH07263750A JP H07263750 A JPH07263750 A JP H07263750A JP 7379394 A JP7379394 A JP 7379394A JP 7379394 A JP7379394 A JP 7379394A JP H07263750 A JPH07263750 A JP H07263750A
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- type
- light emitting
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ｐ型ＺｎＴｅ単結晶基板の表面にｎ型ＺｎＳ
膜を真空蒸着する。その後、ＺｎＳ膜を蒸着した面にＩ
ｎを蒸着フォトリソグラフィによりｎ型電極をパタ−ン
形成し、ＺｎＴｅ単結晶基板のＺｎＳ膜が蒸着されてい
ない面にＡｕを蒸着してｐ型電極を形成する。 【効果】 II−VI族化合物半導体を用いた短波長の半導
体発光素子を蒸着という安価な方法で製造できる。
膜を真空蒸着する。その後、ＺｎＳ膜を蒸着した面にＩ
ｎを蒸着フォトリソグラフィによりｎ型電極をパタ−ン
形成し、ＺｎＴｅ単結晶基板のＺｎＳ膜が蒸着されてい
ない面にＡｕを蒸着してｐ型電極を形成する。 【効果】 II−VI族化合物半導体を用いた短波長の半導
体発光素子を蒸着という安価な方法で製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子および
その製造方法に関し、特に、II−VI族化合物半導体を用
いた半導体発光素子およびその製造方法に関する。
その製造方法に関し、特に、II−VI族化合物半導体を用
いた半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種のＯＡ機器や表示装置などに
半導体発光素子が広く使用されている。しかしながら、
短波長の光（青色）を発光するものは未だ実用化されて
いない。
半導体発光素子が広く使用されている。しかしながら、
短波長の光（青色）を発光するものは未だ実用化されて
いない。
【０００３】II−VI族化合物半導体は、直接遷移型でバ
ンドギャップが広いものが多く、短波長寄りの可視光
(青)から近紫外に至る波長域での発光素子用材料として
良好な特性を備えている。
ンドギャップが広いものが多く、短波長寄りの可視光
(青)から近紫外に至る波長域での発光素子用材料として
良好な特性を備えている。
【０００４】しかしながら、II−VI族化合物半導体の多
くは、自己補償効果のため、不純物の添加による導電型
の制御ができず、ＣｄＴｅ以外のII−VI族化合物半導体
ではｐ型またはｎ型のどちらかの半導体しかできないた
め、同一半導体の中で発光に必要なｐｎ接合を形成する
ことはできなかった。
くは、自己補償効果のため、不純物の添加による導電型
の制御ができず、ＣｄＴｅ以外のII−VI族化合物半導体
ではｐ型またはｎ型のどちらかの半導体しかできないた
め、同一半導体の中で発光に必要なｐｎ接合を形成する
ことはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決する方法として、ｐ型（またはｎ型）のII−VI族化合
物半導体超薄膜と真性II−VI族化合物半導体超薄膜とを
交互に多数積層して超格子構造とするもの（特開昭６１
−２６２７１）や、ｐ型のII−VI族化合物半導体層Ａと
ｎ型のII−VI族化合物半導体層Ｂとの中間にＡからＢに
連続的に組成を変化させた層を設けるもの（特開昭６１
−５９７８５）などが提案されているが、実用化に至っ
ていない。
決する方法として、ｐ型（またはｎ型）のII−VI族化合
物半導体超薄膜と真性II−VI族化合物半導体超薄膜とを
交互に多数積層して超格子構造とするもの（特開昭６１
−２６２７１）や、ｐ型のII−VI族化合物半導体層Ａと
ｎ型のII−VI族化合物半導体層Ｂとの中間にＡからＢに
連続的に組成を変化させた層を設けるもの（特開昭６１
−５９７８５）などが提案されているが、実用化に至っ
ていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点について検討した結果、より簡便な方法で短波長の
光を発光できる素子の製造方法を見い出した。
題点について検討した結果、より簡便な方法で短波長の
光を発光できる素子の製造方法を見い出した。
【０００７】すなわち、本発明は、第１の導電型のII−
VI族化合物半導体単結晶基板の上に、第２の導電型を示
し、かつ該第１の導電型のII−VI族化合物半導体のバン
ドギャップより大きいバンドギャップを有する化合物半
導体の膜が成長されて、ｐｎ接合が形成されていること
を特徴とする半導体発光素子を提供するものである。
VI族化合物半導体単結晶基板の上に、第２の導電型を示
し、かつ該第１の導電型のII−VI族化合物半導体のバン
ドギャップより大きいバンドギャップを有する化合物半
導体の膜が成長されて、ｐｎ接合が形成されていること
を特徴とする半導体発光素子を提供するものである。
【０００８】また、第１の導電型を示すII−VI族化合物
半導体単結晶基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該
第１の導電型のII−VI族化合物半導体のバンドギャップ
より大きいバンドギャップを有する化合物半導体の膜を
成長して、ｐｎ接合を形成することを特徴とする半導体
発光素子の製造方法を提供するものである。
半導体単結晶基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該
第１の導電型のII−VI族化合物半導体のバンドギャップ
より大きいバンドギャップを有する化合物半導体の膜を
成長して、ｐｎ接合を形成することを特徴とする半導体
発光素子の製造方法を提供するものである。
【０００９】さらに、上記化合物半導体の膜の成長方法
が蒸着あるいはスパッタリング法であることを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
が蒸着あるいはスパッタリング法であることを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
【００１０】従来、例えばｎ型ＺｎＳｅ膜とｐ型ＺｎＴ
ｅ膜を接合させてｐｎ接合を形成させようとすると、そ
れらの格子定数がそれぞれＺｎＳｅ（ 5.668 Å）、Ｚ
ｎＴｅ（ 6.103 Å）と大きく相違するため、ミスフィ
ット転位が導入されて、発光できるような素子ができな
かった（特開平２−１５２２８４）。
ｅ膜を接合させてｐｎ接合を形成させようとすると、そ
れらの格子定数がそれぞれＺｎＳｅ（ 5.668 Å）、Ｚ
ｎＴｅ（ 6.103 Å）と大きく相違するため、ミスフィ
ット転位が導入されて、発光できるような素子ができな
かった（特開平２−１５２２８４）。
【００１１】そこで、本発明者らはミスフィット転位が
導入されて膜の結晶性が悪くなっても発光させる方法に
ついて鋭意検討した結果、発光を基板側で行わせること
により、膜の結晶性が悪くなっても発光できると考え、
本発明に至った。
導入されて膜の結晶性が悪くなっても発光させる方法に
ついて鋭意検討した結果、発光を基板側で行わせること
により、膜の結晶性が悪くなっても発光できると考え、
本発明に至った。
【００１２】すなわち、基板と膜を接合させてｐｎ接合
を形成すればミスフィット転位は膜に導入されるが、発
光を基板側で行わせることでキャリアの再結合が妨げら
れることがなくなる。
を形成すればミスフィット転位は膜に導入されるが、発
光を基板側で行わせることでキャリアの再結合が妨げら
れることがなくなる。
【００１３】また、基板のバンドギャップより膜のバン
ドギャップを大きくすることにより、大部分のキャリア
が基板側に存在してキャリアの再結合も基板側で起こり
発光を基板側で行わせることができる。例えば、ｐ型基
板にｎ型の膜を接合する場合について説明すると、接合
前の基板と膜のバンドギャップは図１に示すとおりであ
るが、接合後はフェルミ準位Ｅｆが一致して図２に示す
ようになり、伝導帯のポテンシャル障壁ΔＥｃより価電
子帯のポテンシャル障壁ΔＥｖが大きくなる。これに順
バイアスを加えると、バンドギャップは図３に示すよう
にポテンシャル障壁ΔＥｃ，ΔＥｖはバイアスを加える
前に比べ小さくなり、キャリアが注入される。しかし、
ΔＥｃよりΔＥｖの方が大きいので、電子ｅは容易に基
板（ｐ）側に注入されるが、ホ−ルｈは膜（ｎ）側には
少ししか注入されず、大部分のキャリアが基板側に存在
してキャリアの再結合も基板側で起こり発光を基板側で
行わせることができる。ｎ型基板にｐ型の膜を接合する
場合も同様に発光を基板側で行わせることができる。
ドギャップを大きくすることにより、大部分のキャリア
が基板側に存在してキャリアの再結合も基板側で起こり
発光を基板側で行わせることができる。例えば、ｐ型基
板にｎ型の膜を接合する場合について説明すると、接合
前の基板と膜のバンドギャップは図１に示すとおりであ
るが、接合後はフェルミ準位Ｅｆが一致して図２に示す
ようになり、伝導帯のポテンシャル障壁ΔＥｃより価電
子帯のポテンシャル障壁ΔＥｖが大きくなる。これに順
バイアスを加えると、バンドギャップは図３に示すよう
にポテンシャル障壁ΔＥｃ，ΔＥｖはバイアスを加える
前に比べ小さくなり、キャリアが注入される。しかし、
ΔＥｃよりΔＥｖの方が大きいので、電子ｅは容易に基
板（ｐ）側に注入されるが、ホ−ルｈは膜（ｎ）側には
少ししか注入されず、大部分のキャリアが基板側に存在
してキャリアの再結合も基板側で起こり発光を基板側で
行わせることができる。ｎ型基板にｐ型の膜を接合する
場合も同様に発光を基板側で行わせることができる。
【００１４】また、膜に基板のII−VI族化合物半導体の
バンドギャップより大きい化合物半導体を用いるので膜
側から光が吸収されることなく光を取り出すことができ
る。
バンドギャップより大きい化合物半導体を用いるので膜
側から光が吸収されることなく光を取り出すことができ
る。
【００１５】さらに、化合物半導体の膜は液相エピタキ
シ−，有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ），分子線エピ
タキシ−（ＭＢＥ）、ハライドＣＶＤなどによるエピタ
キシャル単結晶膜であっても良いが、多結晶やアモルフ
ァスでも良いので、その形成手段として蒸着やスパッタ
リング法などのより安価な方法を用いることができる。
シ−，有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ），分子線エピ
タキシ−（ＭＢＥ）、ハライドＣＶＤなどによるエピタ
キシャル単結晶膜であっても良いが、多結晶やアモルフ
ァスでも良いので、その形成手段として蒸着やスパッタ
リング法などのより安価な方法を用いることができる。
【００１６】なお、本発明の第１の導電型を示すII−VI
族化合物半導体単結晶基板と、第２の導電型の化合物半
導体膜の具体的な組合わせとしては以下のものがある。
括弧内の数値は３００ＫでのバンドギャップＥｇ（ｅ
Ｖ）を示す。
族化合物半導体単結晶基板と、第２の導電型の化合物半
導体膜の具体的な組合わせとしては以下のものがある。
括弧内の数値は３００ＫでのバンドギャップＥｇ（ｅ
Ｖ）を示す。
【００１７】ｐ型ＺｎＴｅ（２．２６）単結晶基板を用
いた場合、膜としてｎ型のＣｄＳ（２．４１），ＺｎＳ
ｅ（２．６７）およびＺｎＳ（３．８）がある。ｐ型Ｃ
ｄＴｅ（１．４４）単結晶基板を用いた場合、膜として
ｎ型のＣｄＳｅ（１．７４），ＣｄＳ（２．４１），Ｚ
ｎＳｅ（２．６７）およびＺｎＳ（３．８８）がある。
ｎ型のＣｄＴｅ（１．４４）またはＣｄＳｅ（１．７
４）単結晶基板を用いた場合、膜としてｐ型のＺｎＴｅ
（２．２６）がある。
いた場合、膜としてｎ型のＣｄＳ（２．４１），ＺｎＳ
ｅ（２．６７）およびＺｎＳ（３．８）がある。ｐ型Ｃ
ｄＴｅ（１．４４）単結晶基板を用いた場合、膜として
ｎ型のＣｄＳｅ（１．７４），ＣｄＳ（２．４１），Ｚ
ｎＳｅ（２．６７）およびＺｎＳ（３．８８）がある。
ｎ型のＣｄＴｅ（１．４４）またはＣｄＳｅ（１．７
４）単結晶基板を用いた場合、膜としてｐ型のＺｎＴｅ
（２．２６）がある。
【００１８】また、本発明の第１の導電型を示すII−VI
族化合物半導体単結晶基板は、第１の導電型を示すII−
VI族化合物半導体単結晶基板上に同じく第１の導電型を
示すII−VI族化合物半導体のホモエピタキシャル膜を形
成したものであっても良いことは勿論である。例えば、
ｐ型ＺｎＴｅ単結晶基板上にｐ型ＺｎＴｅエピタキシャ
ル膜を形成したエピ付き基板など。
族化合物半導体単結晶基板は、第１の導電型を示すII−
VI族化合物半導体単結晶基板上に同じく第１の導電型を
示すII−VI族化合物半導体のホモエピタキシャル膜を形
成したものであっても良いことは勿論である。例えば、
ｐ型ＺｎＴｅ単結晶基板上にｐ型ＺｎＴｅエピタキシャ
ル膜を形成したエピ付き基板など。
【００１９】以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例】厚さ５００μｍのｐ型ＺｎＴｅ（Ｅｇ＝２．
２６ｅＶ）単結晶基板の表面をＢｒ系エッチァントで２
〜３μｍエッチングした後、その表面にｎ型ＺｎＳ（Ｅ
ｇ＝３．８ｅＶ）を２×１０-6Torr の真空下で約５μ
ｍ蒸着させた。その後、ＺｎＳ膜を蒸着した面の全面に
Ｉｎを蒸着した後フォトリソグラフィによりｎ型電極を
パタ−ン形成し、ＺｎＴｅ単結晶基板のＺｎＳ膜が蒸着
されていない面の全面にＡｕを蒸着してｐ型電極を形成
した。
２６ｅＶ）単結晶基板の表面をＢｒ系エッチァントで２
〜３μｍエッチングした後、その表面にｎ型ＺｎＳ（Ｅ
ｇ＝３．８ｅＶ）を２×１０-6Torr の真空下で約５μ
ｍ蒸着させた。その後、ＺｎＳ膜を蒸着した面の全面に
Ｉｎを蒸着した後フォトリソグラフィによりｎ型電極を
パタ−ン形成し、ＺｎＴｅ単結晶基板のＺｎＳ膜が蒸着
されていない面の全面にＡｕを蒸着してｐ型電極を形成
した。
【００２０】このように電極を形成した基板をスクライ
ブ・へき開して発光素子とし、２０ｍＡの電流を流した
ところ、緑色の発光を確認できた。
ブ・へき開して発光素子とし、２０ｍＡの電流を流した
ところ、緑色の発光を確認できた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、こ
れまで実用化されていないII−VI族化合物半導体を用い
た短波長の半導体発光素子を蒸着やスパッタリング法と
いう安価な方法で製造できる。
れまで実用化されていないII−VI族化合物半導体を用い
た短波長の半導体発光素子を蒸着やスパッタリング法と
いう安価な方法で製造できる。
【図１】本発明の半導体発光素子のｐｎ接合前のバンド
ギャップを示す図である。
ギャップを示す図である。
【図２】本発明の半導体発光素子のｐｎ接合時のバンド
ギャップを示す図である。
ギャップを示す図である。
【図１】本発明の半導体発光素子のｐｎ接合後、順バイ
アスを加えた後のバンドギャップを示す図である。
アスを加えた後のバンドギャップを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の導電型のII−VI族化合物半導体単
結晶基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該第１の導
電型のII−VI族化合物半導体のバンドギャップより大き
いバンドギャップを有する化合物半導体の膜が成長され
て、ｐｎ接合が形成されていることを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項２】 第１の導電型を示すII−VI族化合物半導
体単結晶基板の上に、第２の導電型を示し、かつ該第１
の導電型のII−VI族化合物半導体のバンドギャップより
大きいバンドギャップを有する化合物半導体の膜を成長
して、ｐｎ接合を形成することを特徴とする半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項３】 上記化合物半導体の膜の成長方法が蒸着
あるいはスパッタリング法であることを特徴とする請求
項２記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7379394A JPH07263750A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7379394A JPH07263750A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263750A true JPH07263750A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13528428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7379394A Pending JPH07263750A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263750A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012173778A3 (en) * | 2011-06-16 | 2013-06-27 | 3M Innovative Properties Company | Booster films for solar photovoltaic systems |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP7379394A patent/JPH07263750A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012173778A3 (en) * | 2011-06-16 | 2013-06-27 | 3M Innovative Properties Company | Booster films for solar photovoltaic systems |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011009 |