JPS59129482A - 発光半導体装置の製造方法 - Google Patents
発光半導体装置の製造方法Info
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- JPS59129482A JPS59129482A JP58004508A JP450883A JPS59129482A JP S59129482 A JPS59129482 A JP S59129482A JP 58004508 A JP58004508 A JP 58004508A JP 450883 A JP450883 A JP 450883A JP S59129482 A JPS59129482 A JP S59129482A
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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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分Ｔ）
本発明は発光゛１′導体装置の製造方法、とくに、ヘテ
ロ接合を有する発光゛１４導体装置の製造方法に関する
。
ロ接合を有する発光゛１４導体装置の製造方法に関する
。
従来例の構成とその問題点
発光ダイオード（ＬＥＤ ）は、小型堅牢、低消費電力
であることに加え、多色性と装飾的外観とが相俟って、
広い分野で利用されている。最近で２ベーコ゛ は、光ファイバと組合わせて、光伝送システム用光源と
して、ＯＡ機器やロボットの分野でも使用されるように
なるにつれて、高輝度化の要望も一段と強くなっている
。
であることに加え、多色性と装飾的外観とが相俟って、
広い分野で利用されている。最近で２ベーコ゛ は、光ファイバと組合わせて、光伝送システム用光源と
して、ＯＡ機器やロボットの分野でも使用されるように
なるにつれて、高輝度化の要望も一段と強くなっている
。
ところで、可視ＬＥＤの場合、高出力が要望される分野
では、ヘテロ接合をもつ半導体素子、たとえば、ＧａＡ
／Ａｓ−ＧａＡｓ 、 ＧａＡｓＰ−ＧａＰなどのｐｎ
接合のものが、しばしば使用される。
では、ヘテロ接合をもつ半導体素子、たとえば、ＧａＡ
／Ａｓ−ＧａＡｓ 、 ＧａＡｓＰ−ＧａＰなどのｐｎ
接合のものが、しばしば使用される。
ヘテロ接合は、異種の半導体で接合を形成するため、通
常のホモ接合、すなわち単一半導体のｐｎ接合と比較し
て、数多くの問題点を有する。
常のホモ接合、すなわち単一半導体のｐｎ接合と比較し
て、数多くの問題点を有する。
たとえば、ヘテロ接合の場合、結晶構造、格子定数を一
致させて結晶への歪を極力減少させることは当然である
が、熱膨張係数の差により接合界面で格子不整合を生み
、これによる歪の発生が起こるのもそのひとつである。
致させて結晶への歪を極力減少させることは当然である
が、熱膨張係数の差により接合界面で格子不整合を生み
、これによる歪の発生が起こるのもそのひとつである。
また、不純物を添加する場合も、ヘテロ界面で偏析が起
こり易く、その結果、高密度の界面準位が発生し、特性
を悪くすることもある。
こり易く、その結果、高密度の界面準位が発生し、特性
を悪くすることもある。
ＧａＡｄＡｓにょるＬＥＤにより、さらに詳しくみ３・
、コ ると、従来のＬＥＤは、第１図（ａ）および同（ｂ）に
示す断面構造およびＡ／Ａｓ混晶比のものがよく用いら
れる。一般にｐ−ＧａＡｓ基板１上にｐ−ＧａＡ４Ａｓ
層２を形成するが、結晶成長は徐冷法によるエピタキシ
ャル成長法を用い、発光効率と視感度の関係より、発光
領域でのＡ ｌｋｓ混晶比が０．３６となるように、人
ｌ添加量が制御される。その後ｎ −ＧａＡｌＡｓ層３
を形成するが、ｐｎ接合で発光した光を吸収されること
なく取り出すために、このｎ−ＧａＡ／Ａｓ層３は人７
Ｊｓ混晶比を０．７と高くする。
、コ ると、従来のＬＥＤは、第１図（ａ）および同（ｂ）に
示す断面構造およびＡ／Ａｓ混晶比のものがよく用いら
れる。一般にｐ−ＧａＡｓ基板１上にｐ−ＧａＡ４Ａｓ
層２を形成するが、結晶成長は徐冷法によるエピタキシ
ャル成長法を用い、発光効率と視感度の関係より、発光
領域でのＡ ｌｋｓ混晶比が０．３６となるように、人
ｌ添加量が制御される。その後ｎ −ＧａＡｌＡｓ層３
を形成するが、ｐｎ接合で発光した光を吸収されること
なく取り出すために、このｎ−ＧａＡ／Ａｓ層３は人７
Ｊｓ混晶比を０．７と高くする。
４．５は金属電極である。ＧａＡ７ｊｊＡｓ層３をｎ型
にする添加不純物としてＴｅを用いるが、Ｔｅは液相か
ら固相への分配係数が大きく結晶中へ入り易い。ｅａＡ
ＩＡｓ発光ダイオードの発光領域はｐ−ＧａＡ ＩＡｓ
層であるため１発光効率を向上させるためには電子の注
入効率を」−げることが必要である。
にする添加不純物としてＴｅを用いるが、Ｔｅは液相か
ら固相への分配係数が大きく結晶中へ入り易い。ｅａＡ
ＩＡｓ発光ダイオードの発光領域はｐ−ＧａＡ ＩＡｓ
層であるため１発光効率を向上させるためには電子の注
入効率を」−げることが必要である。
すなわちＴｏの添加量を増加することが必要であるが、
前述したようにヘテロ界面に高濃度の界面準位層が発生
し、結晶性が悪くなるとともに、クロス・ドーピング等
により添加量を多くすることが出来ず発光効率も悪かっ
た。しかも徐冷法で成長する場合、発光領域より離れる
につれてエネルギーギャップＥｇが増加する。それゆえ
発光した光は、ｐｎ接合近傍で吸収され、したがって、
発光効率はｐｎ接合近傍から放射される光のみしか寄与
しないので良くなかった。
前述したようにヘテロ界面に高濃度の界面準位層が発生
し、結晶性が悪くなるとともに、クロス・ドーピング等
により添加量を多くすることが出来ず発光効率も悪かっ
た。しかも徐冷法で成長する場合、発光領域より離れる
につれてエネルギーギャップＥｇが増加する。それゆえ
発光した光は、ｐｎ接合近傍で吸収され、したがって、
発光効率はｐｎ接合近傍から放射される光のみしか寄与
しないので良くなかった。
発明の目的
本発明は上述の問題点を解消するものであり、ヘテロ界
面での高濃度準位の発生を抑制し、結晶性を良くすると
ともに、注入効率を向上させ、高輝度化を実現し得る発
光半導体装置の製造方法を提供するものである。
面での高濃度準位の発生を抑制し、結晶性を良くすると
ともに、注入効率を向上させ、高輝度化を実現し得る発
光半導体装置の製造方法を提供するものである。
発明の構成
本発明は、要約するに、−導電形の半導体結晶基板上に
一層以上の同導電形結晶成長層を形成し、前記成長層上
に不純物を含寸ない第１の領域を形成し、前記第１の領
域上に前記基板とは反対導電形の高濃度不純物層を形成
すると共に熱過程でそれぞれの不純物を前記第１の領域
内へ転移させる工程をそなえた発光半導体装置の製造方
法であり、５べ一−′・ 不純物を含まない第１の領域の形成により、ｐｎ接合近
傍での添加不純物の偏析がなくなり、結晶欠陥の発生が
みられなくなるとともに、高濃度不純物層および基板側
の結晶成長層から拡散によって転移した不純物の存在に
より、注入効率、発光再結合効率も十分に高くでき、高
輝度化が実現される。
一層以上の同導電形結晶成長層を形成し、前記成長層上
に不純物を含寸ない第１の領域を形成し、前記第１の領
域上に前記基板とは反対導電形の高濃度不純物層を形成
すると共に熱過程でそれぞれの不純物を前記第１の領域
内へ転移させる工程をそなえた発光半導体装置の製造方
法であり、５べ一−′・ 不純物を含まない第１の領域の形成により、ｐｎ接合近
傍での添加不純物の偏析がなくなり、結晶欠陥の発生が
みられなくなるとともに、高濃度不純物層および基板側
の結晶成長層から拡散によって転移した不純物の存在に
より、注入効率、発光再結合効率も十分に高くでき、高
輝度化が実現される。
実施例の説明
本発明を、 ＧａＡ／Ａｓ赤色ＬＥＤの場合について第
２図の実施例断面図により詳細に説明する。ｐ−Ｇ＆人
Ｓ基板１（ｚｎドープ、濃度１〜２ Ｘ １ｄ”ｃｒ／
１−３）上に、通常の徐冷法を用いて、ｐ −ＧａＡｌ
Ａｓ層２１を形成する。このｐ−ＧａＡｊｌｌＡｓ層２
１の厚さは、２０〜３０μｍであり、添加不純物は亜鉛
Ｚｎ 。
２図の実施例断面図により詳細に説明する。ｐ−Ｇ＆人
Ｓ基板１（ｚｎドープ、濃度１〜２ Ｘ １ｄ”ｃｒ／
１−３）上に、通常の徐冷法を用いて、ｐ −ＧａＡｌ
Ａｓ層２１を形成する。このｐ−ＧａＡｊｌｌＡｓ層２
１の厚さは、２０〜３０μｍであり、添加不純物は亜鉛
Ｚｎ 。
濃度は１〜２×１ｏ１８ｃｒｒＬ−３である。ＡｌＡｓ
混品比混晶比じ込め効果を出すため０．８としである。
混品比混晶比じ込め効果を出すため０．８としである。
ｐ −ＧａＡｌＡｓ層２１を成長する場合の成長溶液の
組成はＧ４１．！７当りの人ｅ添加量は９，５ ｍｇＣ
ｚ ａＡｓ多結晶は３２ ｍｊｉであり９００℃より８
００°Ｇまで徐冷を行なった。ｐ−ＧａＡｌＡｓ層２１
を形成後、族６ページ 長溶液を交換しノンドープ発光領域層２２を形成する。
組成はＧ４１．！７当りの人ｅ添加量は９，５ ｍｇＣ
ｚ ａＡｓ多結晶は３２ ｍｊｉであり９００℃より８
００°Ｇまで徐冷を行なった。ｐ−ＧａＡｌＡｓ層２１
を形成後、族６ページ 長溶液を交換しノンドープ発光領域層２２を形成する。
成長溶液中のに７Ｉ 、ＧａＡｓ多結晶のＧａ１ｇに対
する比率は０，８６ ｍｊｉ 、 ３１．５ ｍｊＪで
ある。発光領域層２２のＡ７！Ａｓ混晶比は、視感効率
の関係から０．３６に制御されている。°膜厚は、閉じ
込め効果を出すため０．５μｍ以下に制御されている。
する比率は０，８６ ｍｊｉ 、 ３１．５ ｍｊＪで
ある。発光領域層２２のＡ７！Ａｓ混晶比は、視感効率
の関係から０．３６に制御されている。°膜厚は、閉じ
込め効果を出すため０．５μｍ以下に制御されている。
その後、ヘテロ界面での不純物偏析を無くし結晶欠陥を
減少させるためノンドープ閉込め層３１を形成する。Ａ
７７Ａｓ混晶比は０．８で膜厚は１．０〜１．１５４ｍ
である。成長溶液１ｇ当りのＡｌ、ＧａＡｓ多結晶の添
加量は、それぞれ６．３ ｍ９ 、１２ ｍｊｉである
。その後ＡｌＡｓ混晶比が０．６５のｎ−ＧａＡ／Ａｓ
層３２を２ｏ〜２５μ情形成する。不純物濃度は５〜１
０×１０１７ＣＩｒＬ−３である。ｆｉ −Ｇａ１７１
８層３２を成長する間に、発光領域層２２．ノンドープ
閉じ込め層３１に亜鉛およびテルルが拡散される。結晶
成長後、ｎ側電極４．ｐ側電極５を形成する。メサエッ
チを施し、素子分離を行ない所定のステムにマウントす
る。
減少させるためノンドープ閉込め層３１を形成する。Ａ
７７Ａｓ混晶比は０．８で膜厚は１．０〜１．１５４ｍ
である。成長溶液１ｇ当りのＡｌ、ＧａＡｓ多結晶の添
加量は、それぞれ６．３ ｍ９ 、１２ ｍｊｉである
。その後ＡｌＡｓ混晶比が０．６５のｎ−ＧａＡ／Ａｓ
層３２を２ｏ〜２５μ情形成する。不純物濃度は５〜１
０×１０１７ＣＩｒＬ−３である。ｆｉ −Ｇａ１７１
８層３２を成長する間に、発光領域層２２．ノンドープ
閉じ込め層３１に亜鉛およびテルルが拡散される。結晶
成長後、ｎ側電極４．ｐ側電極５を形成する。メサエッ
チを施し、素子分離を行ない所定のステムにマウントす
る。
第３図にノンドープ層（発光領域２２および閉７
じ込め層３１）の膜厚と発光出力および応答速度の関係
を示す。第３図に示すように発光領域２２の膜厚が薄い
程発光出力は高くなり、応答速度も速くなる。これは、
閉じ込め効果が大きくなるとともに拡散による亜鉛のｐ
ｎ接合界面でのドープ量が多くなり、発光１ｆ結合の確
率が増加するためである。一方、閉じ込め層３１の膜厚
が薄い程、発光出力は増加するが、上記効果とさらに、
閉じ込め層３１を介して高濃度ｎ−ＧａＡｄＡｓ層３２
より電子が発光領域層２２へ注入され発光効率が高くな
るものである。
を示す。第３図に示すように発光領域２２の膜厚が薄い
程発光出力は高くなり、応答速度も速くなる。これは、
閉じ込め効果が大きくなるとともに拡散による亜鉛のｐ
ｎ接合界面でのドープ量が多くなり、発光１ｆ結合の確
率が増加するためである。一方、閉じ込め層３１の膜厚
が薄い程、発光出力は増加するが、上記効果とさらに、
閉じ込め層３１を介して高濃度ｎ−ＧａＡｄＡｓ層３２
より電子が発光領域層２２へ注入され発光効率が高くな
るものである。
発明の効果
本発明は、前記より明らかなように、ヘテロ構造の発光
領域および閉込め層をノンドープにし、かつ隣接する高
濃度層より拡散により不純物ｊ４Ｑ加を行かうことによ
り、発光領域での結晶性を向上させるとともに、ヘテロ
界面での不純物の偏析を押え、なおかつ前配閉じ込め層
の膜厚を電子の拡散長以下にすることにより、隣接する
高濃度層より電子の注入を行ない、発光効率の向上を計
るものである。
領域および閉込め層をノンドープにし、かつ隣接する高
濃度層より拡散により不純物ｊ４Ｑ加を行かうことによ
り、発光領域での結晶性を向上させるとともに、ヘテロ
界面での不純物の偏析を押え、なおかつ前配閉じ込め層
の膜厚を電子の拡散長以下にすることにより、隣接する
高濃度層より電子の注入を行ない、発光効率の向上を計
るものである。
本発明はＧａＡｓ基板 ＤＨ赤色発光ダイオードについ
て述べたが、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ。
て述べたが、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ。
ＧａＰ等、発光ダイオードについても同様のことが言え
るのは言うまでもない。
るのは言うまでもない。
第１図（ａ）は従来のＧａＡ７Ｊｓ赤色発光ダイオード
の構造断面図、同図（ｂ）はＡ４Ａｓ混晶比プロファイ
ル図、第２図は本発明によるＧａＡβＡｓ赤色発光ダイ
オードの構造断面図、第３図は本発明による発光領域層
の膜厚と発光出力、応答速度の関係図である。 １−・−ｐ−ＧａＡｓ基板、２１−・−−−−ｐ−Ｇａ
Ａ ７Ａｓ層（高濃度層）２２・・・・・・ノンドープ
ＧａＡ４Ａｓ層（発光領域層）３１・・・・・・ノンド
ープＧａＡ４Ａｓ層（閉じ込め層）、３２・・・・・・
ｎ−ＧａＡ、５Ａｓ層（高濃度層）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１湯部
ｌ 図゛ 郡 （０′″）（ｂ） 第２図 １３図 膜１
の構造断面図、同図（ｂ）はＡ４Ａｓ混晶比プロファイ
ル図、第２図は本発明によるＧａＡβＡｓ赤色発光ダイ
オードの構造断面図、第３図は本発明による発光領域層
の膜厚と発光出力、応答速度の関係図である。 １−・−ｐ−ＧａＡｓ基板、２１−・−−−−ｐ−Ｇａ
Ａ ７Ａｓ層（高濃度層）２２・・・・・・ノンドープ
ＧａＡ４Ａｓ層（発光領域層）３１・・・・・・ノンド
ープＧａＡ４Ａｓ層（閉じ込め層）、３２・・・・・・
ｎ−ＧａＡ、５Ａｓ層（高濃度層）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１湯部
ｌ 図゛ 郡 （０′″）（ｂ） 第２図 １３図 膜１
Claims (1)
- 一導電形の半導体結晶基板上に一層以上の同導電形結晶
成長層を形成し、前記成長層−４二に不純物を含捷ない
第１の領域を形成し、前記第１の領域上に前記基板とは
反対導電形の高濃度不純物層を形成すると共に熱過稈で
それぞれの不純物を前記第１の領域内へ転移させること
を特徴とする発光半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004508A JPS59129482A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 発光半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004508A JPS59129482A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 発光半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59129482A true JPS59129482A (ja) | 1984-07-25 |
Family
ID=11585989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004508A Pending JPS59129482A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 発光半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59129482A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284781A (en) * | 1993-04-30 | 1994-02-08 | Motorola, Inc. | Method of forming light emitting diode by LPE |
| JP2008251232A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Daihen Corp | 集電装置 |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004508A patent/JPS59129482A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284781A (en) * | 1993-04-30 | 1994-02-08 | Motorola, Inc. | Method of forming light emitting diode by LPE |
| JP2008251232A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Daihen Corp | 集電装置 |
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