JPS58165386A - 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

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JPS58165386A
JPS58165386A JP57048574A JP4857482A JPS58165386A JP S58165386 A JPS58165386 A JP S58165386A JP 57048574 A JP57048574 A JP 57048574A JP 4857482 A JP4857482 A JP 4857482A JP S58165386 A JPS58165386 A JP S58165386A
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light emitting
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semiconductor light
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JP57048574A
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Hiroshi Kukimoto
柊元 宏
Tatsuro Beppu
達郎 別府
Yoichi Unno
海野 陽一
Akinobu Kasami
笠見 昭信
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0083Processes for devices with an active region comprising only II-VI compounds
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分舒〕 本実−は青色の半導体発光素子の構造ならびにそO1l
造方−に関する・ 〔発明の技術的背景′とその問題点〕 璽−V族化合物亭導体を用いた赤色から緑色までの発光
素子は量蓋化の時代に人〕、デイスデレイテΔイスとし
てS広(利用されるK iji ′)え。
このような情況下で、可視域″で欠けている唯一の発光
色そある青色を与えゐ発光素子に対する期待は一層強重
つえ、にもかかわらず、これまでの−−V族穐光素子と
比肩し得る青色発光素子の製”造技留紘未だl−ら&%
/%4Dが集情である。
青色の半導体発光素子を得るえめのに110条、 件は
、用いる半導体の禁制帯幅KgがL6@Vを越えること
である。この条件を満たす半導体結晶としては、iM族
化合物半導体ではZis8 (Eg−3,5eV)、Z
n5e (Ng−L58 @V )、厘−V族化合物半
導体ではGaN (Eg−” 3.5 @V )、V族
化合物半導体ではSIC(Eg−3・V)等がある。し
かしこれらの材料はそれぞれ材料上09点をかかえてい
る0例えば、SICは同一材料でpn接合の形成できる
唯一の材料であるが、高融点材料であって大型単結晶基
板が得られていない*zvhs+Zn8・単結晶は、ブ
リッジマン法で一般に作られるが双晶構造を含み均質性
に欠けるものであ)、ま九pm*合が実現していない*
GaN4D場合も口型結晶しか得られず、基板結晶も適
轟なものがない丸め格子定数のずれtIX30襲もある
サファイア結晶上に強引に気相から成長を行っているす のが実情である’    :j’1lli、・″。
以上のように、青色発光素子の研究は行われているもの
の、そのゾロ竜スならびに素子特−性は未だ量産に耐え
得る40になっていない。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情KIl+、鋭意研究を重ねた結果、量
産に耐え得る青色の半導体慟光素子の構造と製造方法を
提供しようとするもOである。
〔発明のm畳〕
ト1族化合物半導体であるZyaBは直接遷移型結晶て
&L発光材料としては優れ丸材料である。しかしその単
結晶イyfットはブリッジマン法で作られ、形状中結晶
特性O不均−tkこと、不純物中格子欠MallO為い
こと等の九めに発光素子をζO結晶で構成するkは限界
がある・そこで発明者らは種々の方法を検討した結果、
Za8結晶と岡−の#晶系をもつ璽−V族化合物半導体
の中よ)格子電数の近接し九〇aF単結晶を基板結晶と
し、この結晶上KZm8xil・t−x結晶を一ピタキ
シャル、:、、ニー長し得為こと、その混晶比・を選択
すること:・、:によりて格子定数のずれを解消てき・
ること、と−エピタキシャル成長法としては有機金属化
金物を気相成長材料とし九気相成長法(MOCVD m
e )が適切であること、等を明らかにし、有力1kf
色発光素子量産構造ならびに方法の発明に至つ九0発光
接合としても、従来から行われてき九MI8構造の他に
、カルコ/fイライト結晶であるCuムj、Ga 1−
F (gs s・t −s 、)z結晶を用いて良質の
pm接合形成かりえることを明らかKL良。
なお、1m5zS@1−x結晶層の混晶比Xは、GaP
基板結晶との格子定数のずれを十分季さi範■KIQ]
、する九めkO15≦X≦IK選ばれる。1&、Caム
tyGa 1− y (SB 8・t−5)2結晶の混
晶比7.1については、青色発光に適m1に禁制帯幅を
得るために概略0,5≦y≦1の範■を泗び、格子定数
のずれを小さくするために概略、0.3≦嶌≦、0.7
 t)範囲を選ぶことが好ましり、辷れもの関係を菖1
図に示した0図の斜線領域はC@ムjyGa 1−ア(
81S・1−x )!結晶の好ましい混晶比y、zの範
囲を示している。       。
〔発明の効果〕
本発明によれば、量産技術の確立しているGaP単結晶
を基板結晶として、爽好な青色発光特性を示す半導体働
光素子が得られる。オ九本尭@によれば、従来Oように
遼轟な基板を欠いていえ青色発光素子Kmい量産性と発
光*aの均一化が■られる。
〔発明の実施例〕
lI麹儒−1 試作し九発光素子の構造をlIi2mk示し九・11は
m1llGaPft4[#晶でh)、この上KZII(
Ca1ls)zとit’gの熱分淋反応を利用し九MO
CVD法によ)10ml曽晶層l1を成長させ、その上
に。絶縁膜11を介して金電極14を形成してMI8構
造としえ、基板裏両にはオーム性電極1sを設けている
ζt)I11111@によ)、発光波長4601鵬、量
子効率3X104DJl好&背色尭光特性が得られ九・
GaP基板結晶上KJIL質t)Z*tl結晶が成長す
るのは、両者の格子定数すれがj111図から明らかな
ように、Oo・憾@度と小−Sいことによる。★た発光
特性が真いことは、MOCVD法轡有の非平衡的析出反
応に基〈もOと考えられる。
次にH18f!スに一部H28・を混入することにより
% Zn5z8・1−x結晶がGaP基板結晶上に成長
し。
Xを適ぶことによシ結晶の発光特性を最適にすることが
で1九、これは格子定数のずれの解消に対応しているも
のと思われる。
実施例−2 第3図に示すように5nllGaP基板結晶21にn型
Z118XI!@1−X結晶層22YI:成長させえ、
クエー・・上に、p fJ C11AjyGal−y(
8z8u−1)2結晶層JJをエピタキシャル成長させ
、両面にオーム性電1jJ4.jjt形成してpm接合
蓋発光素子を構成し友0発光色は実施例−1とほぼ等し
い青色であった。tた印加電圧は実施例−1の索□ 子に比べて低く、そのばらつきも少ない(50mA/3
.5 V±0.2V)発予ダイオ−#pが得られた。 
         ・: ゝ11 なお上記各実施例では一、、all、、GaP基板結晶
を用いたが、p型GaP基板結晶を用いてもよい、その
場合、第2図および第3図にそれぞれ対応する変形例を
第4図および第5図に示す、即ち、#I4図では、p 
11 amp基板結晶11′を用いてその上K l1l
i Zntl @晶層12を積層してMI8構造を作る
が、+a@0オー建ツタ電極11は絶縁膜11にボンタ
クトホールをあけてzm8結晶層12に接触させている
。★え第5図では、pHGaP基板結晶21を用いてp
m*合臘素子を作る九め、pmICIIムz、al−ア
(−8・t−5)z層21をメサエッチングしてalJ
Z*IJzll*1−x層21を露出させ、仁ζKIK
匈のオー建ツタ電極21を形成している。
これらの構造によっても上記各実施例と同様、棗好衣青
色尭光素子が得られる・ 以上、oap曽晶を基板とし九I−M族エビタ中シャル
結晶Zmilzl・1−!が嵐好な青色発光素子を与え
ることが確■され、更にカルコノ争イライト型結晶との
組会せ、で)m接合型発光素子が得られることも明らか
Ktつえ、これは量産璽青色藷□、。
光素子として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図紘本尭嘴で用いる化合物半導体の禁制帯幅と格子
定数の関係を示す図、第211g1は本発明の一実施例
のMI8111発光素子を示す図、第3図は他の実施例
のp**合蓋発光素子を示す図、第4EおよびwXs図
はそれぞれ第2図および萬3図の変形例を示す図である
。 7 J ・= m m GaP it lj Jdr晶
、J J −m m Zn1i結晶層、13・−絶縁膜
、14・−・金電極、IJ・・・オーム性電極、21・
・・電型GaP基板結晶、22・・・n蓋Zn8z8@
1−x結晶層、21−m1llcuムtyGa 1−y
(8−・1−s)z結晶層、14.25・・・オーム性
電極、J 1’ 、 I J’・P It GaP基板
結晶、11.21に’・・・オーム性電極。 出願人代理人 弁理土鈴 江 武 彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (II  GaP基板結晶上にn @ Z1’SXS@
     1−x結晶層(ただし、0.5≦X≦1)が積層され
    、゛このn型Zn8zS・1−x結晶層表面部に楯光接
    合を有することを特徴とする半導体発光素子、゛ (2)発光接合は、n型Zn81S・1−8結晶・層表
    面に絶縁属を介゛して電極□を設叶えMIB構造からな
    る“ことを特徴とする特許請求の範囲第゛1項記載の半
    導体発光素子、         “(3)発光接合は
    、nf[Z!1818@1−x結晶□層表面にp型Cu
     Azyaa 1−y (S$ S・1−i’)′22
    結晶(良だし、0.5≦y≦1.0.3≦2≦0.7)
    を設けたpn接合からなることを特徴とする特許請求の
    範岐第1項記載の半導体発光素子。 (41GaP基板結晶上にn型Zn5z8* 1−Fc
    層(良だし、0.5≦X≦1)をエピタキシャル成長さ
    せ、このn′型Zn8z8・1−x層表面部に発光誓合
    を形成する仁とを゛4I徽七すゐ半導体発光素子の契造
    方法。 (53mlj Km%g・11層のエピタキシャル成長
    は、有機金属を用−え気相成長法によ)行うことを豐黴
    とすゐ譬′許曽求oats第4項記載の半導体発光素子
    の製造方法。
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