JPS5816535A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
Landscapes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
本発明はアルミニウムを含むＩ−Ｖ化合物半導体、特に
砒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡＱＡｓ ）発光素子
を、高温高湿の条件下で通電を行なった場合におこる光
出力の劣化を防ぐ構造ならびに、その製造方法に関する
ものである。
砒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡＱＡｓ ）発光素子
を、高温高湿の条件下で通電を行なった場合におこる光
出力の劣化を防ぐ構造ならびに、その製造方法に関する
ものである。
近年■−ｖ族化合物半導体は発光ダイオード。
レーザ、ホール素子あるいはＦＩＴ等、各種半導体装置
に実用されている。特に発光ダイオードは時計および各
種メータ類あディジタル表示装置や表示ランプ等として
応用分野が拡大している。このような応用分野の拡大に
伴ない性能面の向上が要求される。例えば、最近脚光を
あびている自動車用表示装置等においては、過酷な使用
条件の下で、かつ太陽光の下でも認識できる高輝度発光
ダイオードが要望されている。
に実用されている。特に発光ダイオードは時計および各
種メータ類あディジタル表示装置や表示ランプ等として
応用分野が拡大している。このような応用分野の拡大に
伴ない性能面の向上が要求される。例えば、最近脚光を
あびている自動車用表示装置等においては、過酷な使用
条件の下で、かつ太陽光の下でも認識できる高輝度発光
ダイオードが要望されている。
発明者らはＧａ１ｌム５−ＧａＡｓ系結晶を用いて、数
百ｍｃｄという高輝度発光ダイオードを実現している。
百ｍｃｄという高輝度発光ダイオードを実現している。
第１図にこのＧａＡｌムＢ発光ダイオードの断面図を示
す。ＺｎドープＧａム８基板１上に、通常の液相エピタ
キシャル法を用いて、ｚｎｎドープ−ＧａＡＱＡｓ層２
、Ｔｅドープｎ −ＧａＡｌｌＡｓ層３ｆ：成長させる
。２層２およびｎ層３のムｆｆ１Ａｓの混晶比はｐｎ接
合部でそれぞれ０．３２および０．７種度である１、そ
の後ｎ側電極１１、ｐ側電極１２を形成し゛（発光ダイ
λ−ドは発成す４）。
す。ＺｎドープＧａム８基板１上に、通常の液相エピタ
キシャル法を用いて、ｚｎｎドープ−ＧａＡＱＡｓ層２
、Ｔｅドープｎ −ＧａＡｌｌＡｓ層３ｆ：成長させる
。２層２およびｎ層３のムｆｆ１Ａｓの混晶比はｐｎ接
合部でそれぞれ０．３２および０．７種度である１、そ
の後ｎ側電極１１、ｐ側電極１２を形成し゛（発光ダイ
λ−ドは発成す４）。
ところで、ＡＱを組成分として含有する…−Ｖ族化合物
半導体例えば前記ＧａＡＱＡｓ結晶は酸素。
半導体例えば前記ＧａＡＱＡｓ結晶は酸素。
水等に対して必ずしも安定でなく、結晶表面は酸化ある
いは吸湿し易い。特にムａ含有量が多い場ＧａＡＱム８
結果を用いて形成した発光ダイオードでは、高温高湿の
条件の下で通電を行うと、第２図の部分拡大断面図で示
すように、結晶表面に光吸収の大きい光吸収層４が成長
し、発光出力の低下する不都合が生じる。
いは吸湿し易い。特にムａ含有量が多い場ＧａＡＱム８
結果を用いて形成した発光ダイオードでは、高温高湿の
条件の下で通電を行うと、第２図の部分拡大断面図で示
すように、結晶表面に光吸収の大きい光吸収層４が成長
し、発光出力の低下する不都合が生じる。
第３図はかかる発光ダイオードを、たとえば８５℃、８
５％の高温高湿雰囲気中に配置し、順方向電流を２０
ｍム（Ｄ、 Ｃ）流す高温高湿通電試験の結果を示す図
であり、図示するように通電時間が約６００時間が経過
した時の発光出力ΔＰは−初期値んの３０〜６０％とな
り、発光出力は著 −るしく劣化する。
５％の高温高湿雰囲気中に配置し、順方向電流を２０
ｍム（Ｄ、 Ｃ）流す高温高湿通電試験の結果を示す図
であり、図示するように通電時間が約６００時間が経過
した時の発光出力ΔＰは−初期値んの３０〜６０％とな
り、発光出力は著 −るしく劣化する。
本発明は、このようなアルミを含むｌ−■化合物半導体
装置に高温高湿の条件下で通電したときに生じる劣化を
防止するために、前記Ｎ−Ｖ化合物半導体装置の表面に
所定の要件をみたす絶縁膜を形成することを特徴とした
半導体発光装置ならびにその製造方法を提供するもので
ある。
装置に高温高湿の条件下で通電したときに生じる劣化を
防止するために、前記Ｎ−Ｖ化合物半導体装置の表面に
所定の要件をみたす絶縁膜を形成することを特徴とした
半導体発光装置ならびにその製造方法を提供するもので
ある。
本発明をＧａＡＱＡｓ発光ダイオードを例示した第４図
の工程フローチャートを参照して詳細に説明する。結晶
成長は徐冷法を用い通常の液相エピタキシャル法で行な
った。ＺｎドープＧａム８基板２１〔第４図（ａ）〕を
装填した高純度カーボンボートに成長用溶液として、Ｇ
ａ結晶を用い、金属ムａ過剰のＧａＡ ｓ多結晶ならび
に各層への不純物としてＺｎ、、Ｔｅを秤量して装填す
る。この成長ボートを石英反応管の中に押入し、高純度
Ｈ２ガス雰囲気中で反応系全体を昇温させる。８５０℃
の高温でＧａ溶液中へ各種添加物を充分溶解させた後、
第２層成長用溶融液をＧａ１ｎ基板２１に接触させる。
の工程フローチャートを参照して詳細に説明する。結晶
成長は徐冷法を用い通常の液相エピタキシャル法で行な
った。ＺｎドープＧａム８基板２１〔第４図（ａ）〕を
装填した高純度カーボンボートに成長用溶液として、Ｇ
ａ結晶を用い、金属ムａ過剰のＧａＡ ｓ多結晶ならび
に各層への不純物としてＺｎ、、Ｔｅを秤量して装填す
る。この成長ボートを石英反応管の中に押入し、高純度
Ｈ２ガス雰囲気中で反応系全体を昇温させる。８５０℃
の高温でＧａ溶液中へ各種添加物を充分溶解させた後、
第２層成長用溶融液をＧａ１ｎ基板２１に接触させる。
反応系全体を０．５℃／分の冷却速度で徐冷し、第１層
ｐ −ＧａＡＱＡｓ層２２を所定の厚さに成長する。
ｐ −ＧａＡＱＡｓ層２２を所定の厚さに成長する。
コ（７） 場合、ｐ−にａＡｆｆｉＡｓ層２２中ではム
ｉｓ混晶比は成長とともに減少する。したがって発光ビ
一り波長を所定の値にするためにはｐｎ接合部での人込
ムＢ混晶比を制御する必要がある。この実施例ではｐｎ
接合部でのムｆｆ１Ａｓ混晶比を０．３２とした。
ｉｓ混晶比は成長とともに減少する。したがって発光ビ
一り波長を所定の値にするためにはｐｎ接合部での人込
ムＢ混晶比を制御する必要がある。この実施例ではｐｎ
接合部でのムｆｆ１Ａｓ混晶比を０．３２とした。
その後、成長ボートをスライドさせ第２層成長用溶融液
をＧａＡｓ基板上に接触させる。同様に第２層ｎ −Ｇ
ａＡＱＡｓ ｑ ２３を所定の厚さ成長する。
をＧａＡｓ基板上に接触させる。同様に第２層ｎ −Ｇ
ａＡＱＡｓ ｑ ２３を所定の厚さ成長する。
第２層ｎ −ＧａムａムＢ層２３のム話６混晶比は発光
した光に対して透明となるよう０．７〜０．８としであ
る。第１層ならびに第２層の成長膜厚は３０〜４０μｍ
、２０〜３０μｍである〔第４図（ｂ））。
した光に対して透明となるよう０．７〜０．８としであ
る。第１層ならびに第２層の成長膜厚は３０〜４０μｍ
、２０〜３０μｍである〔第４図（ｂ））。
成長終了後、表面に付着したＧａを除去し、通常の真空
蒸着法を用いてｎ側電極３１を形成する。
蒸着法を用いてｎ側電極３１を形成する。
ｎ側室、極材料としてＡｕ−８ｎ （１０％〕を用いた
〔第４図（Ｃ）〕。その後、レジストを保護膜としてメ
サ止ツチングを行なう。メサ幅は６０〜６゜を用いた〔
第４図（ｄ）〕。
〔第４図（Ｃ）〕。その後、レジストを保護膜としてメ
サ止ツチングを行なう。メサ幅は６０〜６゜を用いた〔
第４図（ｄ）〕。
その後、基板全体を所定の厚さく３ｏＯμｍ士２０μｍ
）に研摩し、ｐ側電極材料としてムｕ −Ｂｅ（１％）
を用いて、全面に真空蒸着を行ないｐ側電極３２を形成
する〔第４図（ｅ）〕。
）に研摩し、ｐ側電極材料としてムｕ −Ｂｅ（１％）
を用いて、全面に真空蒸着を行ないｐ側電極３２を形成
する〔第４図（ｅ）〕。
しかる後、アンモニア水と過酸化水素水の混合液を用い
て、ＧａＡＱＡｓ層２２．２．３の表面に絶縁膜４１を
形成する。この場合の液の混合比は、ＮＨ４ＯＨ： Ｈ
２Ｏ２，＝ １ ：２０とした。さらに、Ｎ２雰囲気中
で１００℃以上の温度たとえば４２０℃の加熱処理を約
１０分間施す。なお雰囲気は酸化性ガ支雰囲気でもよい
。形成された絶縁膜２１の厚みは５００〜１０００Ａ程
度である〔第４図（ｆ）〕。
て、ＧａＡＱＡｓ層２２．２．３の表面に絶縁膜４１を
形成する。この場合の液の混合比は、ＮＨ４ＯＨ： Ｈ
２Ｏ２，＝ １ ：２０とした。さらに、Ｎ２雰囲気中
で１００℃以上の温度たとえば４２０℃の加熱処理を約
１０分間施す。なお雰囲気は酸化性ガ支雰囲気でもよい
。形成された絶縁膜２１の厚みは５００〜１０００Ａ程
度である〔第４図（ｆ）〕。
このようにして形成した絶縁膜中にはアルミニウムを含
む［−Ｖ化合物半導体の組成元素の少くとも１種が含ま
れており、しかも、この絶縁膜４１は可視光に対して透
明である。
む［−Ｖ化合物半導体の組成元素の少くとも１種が含ま
れており、しかも、この絶縁膜４１は可視光に対して透
明である。
以上の工程を経ることによって、発光ダイオードの素子
部が形成される。ところで、図面上では単一のＧａＡＱ
Ａｓ発光ダイオードを示したが、実際には素子の作り込
みはＺｎドープ゛ＧａＡｓウエーノ・の中になされるも
ので、１枚のＺｎドープＧａＡｓウェーハ中には多数の
素子が同時に作り込まれる。したがって、ウェーハ中に
作り込まれた素子を個々に分断したのち、これらをステ
ムにマウントし、さらに、樹脂封止を行うことによって
発光ダイオードは完成する。
部が形成される。ところで、図面上では単一のＧａＡＱ
Ａｓ発光ダイオードを示したが、実際には素子の作り込
みはＺｎドープ゛ＧａＡｓウエーノ・の中になされるも
ので、１枚のＺｎドープＧａＡｓウェーハ中には多数の
素子が同時に作り込まれる。したがって、ウェーハ中に
作り込まれた素子を個々に分断したのち、これらをステ
ムにマウントし、さらに、樹脂封止を行うことによって
発光ダイオードは完成する。
第６図は以上の第４図の工程を経て形成した発光ダイオ
ードの高温高湿通電試験の結果を示す図であり、条件は
萌述した従来の発光ダイオードの試験条件と同一である
。本発明を用いた発光ダイオードでは図示するように通
電時間が１０００時間を超えても、発光出力に劣化は殆
んど認められなめ１った。
ードの高温高湿通電試験の結果を示す図であり、条件は
萌述した従来の発光ダイオードの試験条件と同一である
。本発明を用いた発光ダイオードでは図示するように通
電時間が１０００時間を超えても、発光出力に劣化は殆
んど認められなめ１った。
なお、以上の説明では絶縁膜がアンモニア水と過酸化水
素水の混合液による化学処理で形成されたものであった
が、前述した要件が満たされるならば、これがｃ’ｖｎ
法あるいは蒸着法で形成されたものでもよい。さらに、
本発明は発光ダイオー−ド以外の半導体装置にも適用可
能であることはいうまでもない。
素水の混合液による化学処理で形成されたものであった
が、前述した要件が満たされるならば、これがｃ’ｖｎ
法あるいは蒸着法で形成されたものでもよい。さらに、
本発明は発光ダイオー−ド以外の半導体装置にも適用可
能であることはいうまでもない。
以上説明したところから明らかなように、本発明の半導
体装置は高温高湿の雰囲気中での使用によっても発光出
力等の性能に劣化をきたすことのないものであり、その
応用範囲を拡大しうる効果を奏する。また、その製造方
法も通常の製造工程に大幅な変更をもたらすことのない
ものであり、高性能な半導体装置の実現に大きく寄与す
るものである。
体装置は高温高湿の雰囲気中での使用によっても発光出
力等の性能に劣化をきたすことのないものであり、その
応用範囲を拡大しうる効果を奏する。また、その製造方
法も通常の製造工程に大幅な変更をもたらすことのない
ものであり、高性能な半導体装置の実現に大きく寄与す
るものである。
第１図はＧａＡｎ人８発光ダイオードの断面図、第２図
は従来のＧａＡＱＡｓ発光ダイオードの高温高湿通電試
験で光出力に劣化が認められる素子の部分拡大断面図、
第３図は従来のＧａＡＱＡ８発光ダイオードの高温高湿
通電試験の結果を示す図、第４図の（ａ）〜（１）は本
発明の一実施例によるＧａＡＱＡｓ発光ダイオードの製
造工程断面図、第６図は本発明を用いて作成されたＧａ
Ａｆｆム８発光ダイオードの高温高湿通電試験の結果を
示す図である。 ２１・・・・・・Ｚｎドープｐ−Ｇａム８基板、２２°
・・・・・ｐ −ＧａＡＱＡｓ層、２３−− ｎ −Ｇ
ａ１ｔム８層、３１・・・・・・ｎ側電極、３２・・・
・・・ｐ側電極、４１・・・・・・絶縁膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 １ 第２図 内聞 Ｃｈｏｕｒ） 第４１３１１
は従来のＧａＡＱＡｓ発光ダイオードの高温高湿通電試
験で光出力に劣化が認められる素子の部分拡大断面図、
第３図は従来のＧａＡＱＡ８発光ダイオードの高温高湿
通電試験の結果を示す図、第４図の（ａ）〜（１）は本
発明の一実施例によるＧａＡＱＡｓ発光ダイオードの製
造工程断面図、第６図は本発明を用いて作成されたＧａ
Ａｆｆム８発光ダイオードの高温高湿通電試験の結果を
示す図である。 ２１・・・・・・Ｚｎドープｐ−Ｇａム８基板、２２°
・・・・・ｐ −ＧａＡＱＡｓ層、２３−− ｎ −Ｇ
ａ１ｔム８層、３１・・・・・・ｎ側電極、３２・・・
・・・ｐ側電極、４１・・・・・・絶縁膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 １ 第２図 内聞 Ｃｈｏｕｒ） 第４１３１１
Claims (3)
- （１）アルミニウムを含む化合物半導体表面に、少なく
とも前記化合物半導体組成元素を１つ以上含有する絶縁
膜を被着した構造を有することを特徴とする半導体装置
。 - （２）絶縁膜が可視光に対して透明な膜よりなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置０髪
啼侍禰。 - （３）ｐｎ接合の作り込まれたアルミニウムを含む化合
物半導体基板に、過酸化水素水ならびにアンモニア水を
含む混合液に浸漬しその表面に絶縁膜を成長する処理と
同処理で成長させた絶縁膜を不活性ガスあるいは酸化性
ガス雰囲気中において熱処理する処理とを施すことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115756A JPS5816535A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115756A JPS5816535A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5816535A true JPS5816535A (ja) | 1983-01-31 |
Family
ID=14670264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56115756A Pending JPS5816535A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5816535A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127699A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-14 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | ひ化ガリウム・アルミニウム混晶エピタキシヤルウエハ及びその製造方法 |
| JPS61191084A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-25 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
| JPS6220383A (ja) * | 1985-07-18 | 1987-01-28 | Nec Corp | 化合物半導体装置 |
| US5064780A (en) * | 1988-03-29 | 1991-11-12 | U.S. Philips Corporation | Method of obtaining a ternary monocrystalline layer by means of hetero-epitaxy on a binary layer and a crucible suitable for putting the method into effect |
| JPH0794777A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子の製造方法 |
| JP2010141241A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Seiko Epson Corp | 発光装置の製造方法および発光装置 |
-
1981
- 1981-07-23 JP JP56115756A patent/JPS5816535A/ja active Pending
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