JPS59186379A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPS59186379A
JPS59186379A JP58061154A JP6115483A JPS59186379A JP S59186379 A JPS59186379 A JP S59186379A JP 58061154 A JP58061154 A JP 58061154A JP 6115483 A JP6115483 A JP 6115483A JP S59186379 A JPS59186379 A JP S59186379A
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JP
Japan
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compound semiconductor
diffusion
semiconductor device
layer
impurities
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JP58061154A
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English (en)
Inventor
Tetsuro Kato
哲朗 加藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system

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】 本発明り化合物半導体結晶を用い、初期%註並びに信頼
性に優れた半導体装置の製造方法に関するO 現在化合物半導体結晶ばGaAs、 GaP、 1n8
b等の■−■族系を、中心として、マイクロ彼素子、電
界効果トランジスタ、発光・受充素子等に広く用いられ
ており、今後さらに三元系以上の混晶全も含めてデバイ
スとしての応用範囲を拡大するものと思われる。これら
化合物半導体結晶を用いたデバイスは原理的に、少なく
とも動作に必要な活性領域と電極とを含み、しかもその
各々に対ししばしば要求されることは良好な結晶上と低
妥触抵抗である。この要請に%で全党素子(LEIJ)
においては極めて順著であるのでこれ金側として以下に
具体的に説明する。
LEDのデバイスとして要求される主な%註げ■初期全
党効率(η)が高いこと、■通電寿命が長いこと、■順
万同電圧降下(■F)が小さく、バラツキも少ないこと
1等が挙げられる。■、及び■ぼLEL)としては極め
て当然の要求であるが最近乾電池等による低電圧駆動回
路が多く用いられるよう1Cなったこと、及び表示用素
子の如く多数個の素子(ベレット)が並列[使用される
場合が増加したこと等のため■の要求が極めて増大し、
従ってVFが太さいT、 E IJぽ仮に一定電流での
全方効率が良くても、実用上げ必ずしも有効でないこと
かある。
一万、LEDの素子(ペレット)全製造する側からみる
と、これまで前記1.El)rci求される主な%註■
、■と■げしばしばトレードオフの関係となり、■、■
及び■のすべで全最適化することは極めて困難であった
。即ち1発元効率(η)の改善手段が順万同邂圧降下(
VF)の増大v′C直結し、また逆vCVyの低減手段
がηの低下金もたらした〇−例として液相成長法V′C
よジ11型′J?よびp型エピクキ/ヤル層を形成して
いるGaP赤色赤色発子素子合を挙げる。GaP赤色L
EDの全党機構足間しては既VC足脱化されている。即
ち1全党領域ばZnとOが添加されたp型エピタキシャ
ル層及び空乏層内に限定されており、Zn(Gafイト
)と(J(Pブイト)の最近接原子対1’Cよジル−n
駁合金順万同にバイアスした時vCp型層内に注入され
る電子とクーロン力により吸引された正孔とが束縛エキ
シトン全形成し、その再結合時vC7(100A[ピー
クを持つ九を発する。従って高効率化のためにtnとO
の最近妥原子対濃度全結晶註を損なわない範囲で増加さ
せれば良く1通常それ全目的としてエビタキ/ヤル収長
後に450〜6001度の低温で熱処理全行なうのが有
効な方法であった○しかしながらLEI)テバイス爬造
上げ前記■の要求によりp型エピタキ/ヤル層表凹に低
抵抗のオーム註を有する電極を形成することが不可欠で
あるがp型エピタキシャル層の不純物濃度げ通常lX1
O(m程度でめっ、低抵抗オーミック電極が形成し難い
ため前記■の要求金酒足するための一方法として、60
0〜750℃の温度で封管拡散法によりp型エピタキシ
ャル層表面よジ0.5〜1μmの深ざ1cZnを拡散し
、p型不純物の表面濃度?5〜1OXIOCIrLに上
げた後電極を蒸着等により形成している。ところが上記
の工程を行うとZn拡散前に比し、発光効率が5〜40
%も低下し、しかも通電寿命も短くなることが比較試験
の結果明らかとなった。この原因は拡散時の熱処理の影
響のため前述のZn−Uペアの解離がおこり、有効な発
光中心の濃度が減少したこと、及び伺らかの欠陥が同時
に活性領域に発生したことの2点によると考えられる。
この対策として再び前記450〜6 o o℃の低温熱
処理?拡散終了後に引き続いて行なった場合1発元効率
、寿電寿命共に拡散前の水準以上に回復することが実験
の結果判明したが、p型エピタキシャル層表面濃度がZ
nの外方向拡散等により低下し、再び電極のオーミック
註を損なう結果となった。
以上、主1cGaP赤色発元素子を例として説明したが
、これはもちろん他の発光素子1例えは拡散法(よりp
−n接合を形成するGaAsP発九素子全党場合におい
ても拡散時に導入される結晶欠陥分取り除くため、低温
での熱処理を施す場合オーミック抵抗の増大という同様
の不具合を生じるeまた化合物半導体結晶音用いた他の
デバイスにおいても原理的にμ何ら変わることなく、デ
バイスに要求される規格と処理条件によって同様の困難
に直m−rる。
本発明は上述した従来方法の欠点(鑑みなされたもので
両立することが困難であった活性層の良好な結晶性及び
低咲触抵抗のオーム註電極を得るための新しい製造方法
の提供全目的とするものである。即ち1本発明は下記工
程全具備することケ特徴とする化合物半導体装置の製造
方法VC関する。
l)熱拡散法又はイオン注入法により化合物半導体装置
内へ不純物全導入する工程、 2)上記不純物が導入された化合物半導体結晶表圓の少
なくとも一部に金属材料を被着せしめる工程。
3)上記金属材料が被着された化合物半導体結晶全封管
内で熱処理する工程。
本発明の方法によれば電極の低吸触抵抗の%註を何ら損
なうことなく、拡散等lこよシネ純!l!/1ヶ化合物
半導体結晶の活性領域(4人することがでさ。
テバイス%註上好ましくない結晶欠陥を実用上問題とな
らない水準まで低減することが容易であジ、化合物半導
体装置の初期特注及び信頼性?飛躍的に同上させること
ができる。
本発明による化合物半導体装置の製造方法及びその効果
全実施例を用いてざら沼詳細(C説明する。
実施例1 r’l GaP赤色LEI)の例である。第
1図な実施例1で用いられたOaP赤色LEI)ウェノ
1−スの断面図である。n型GaP基板5上(公知の液
相エビタキンヤル戎長法rJ:t)Teドーグn型Ga
Pエビタキノヤル層4 、 Zn及びO添加p型()a
Pエピタキ/ヤル鳩3を形成する。次にp側の低抵抗オ
ーミック電極2得るため、p型エピタキソヤル層3表面
に封管法によpZn拡散層2 全0.5〜1μm形波す
る。このときの拡散条件としてり拡散ソースの量ハ封管
容積I OC当りZn 0.5mg 、 P4 Q、 
l mgであり。
拡散は温度7()0℃で1時間行なった。この後p型エ
ピタキ/ヤルJvI3表面全滅に金属材料としてMlケ
真窒蒸着し、続いてこれを石英封管内VC入れ3XIQ
tOrr程度の真空度で封止し、昌度50(1’cで1
0時間の封管熱処理全行なった。熱処理終了時において
は石英管全冷水で急冷TることVC工りGaP基板から
解離したP4等の物質がウェハースのA々em/こ付着
すること全防止した0制管熱処理後は電極パターニング
、裏口研磨、裏面蒸Nヶ経てベレット化された。尚、本
発明(Cよる効果全確認するため第1表に比較のため設
定された他の条件(B−Z)での実験結果をも本実施例
の条件(5)での結果と共に示す。
第1表 注) 各特性条件 明るさ、陸はIp=10mAでの値
通電寿命は室温IP=10mA通電にて初期筐のレラに
なる時間、この表においてY及びZ u Znn拡動l
いために比較的低表面a度においてもオーム註電極が得
られるAuBe fα極材料として用いている。この表
よジ明らかなように本発明による方法(よれば発光効率
(明るさに対応する〕9通電寿命、順方向電圧値いずれ
の特注も、デバイスとして要求される規格を充分に満足
しており、従来の問題点が解決された。熱処理を行なう
ことにより発光効率及び通電寿命が改善される理由ば、
前述のととく本実施例の’A 合h p型エピタキシャ
ル層内のZn−0ベア濃度の増大と、Ga空格子等が関
与しfc複合欠陥が減少することにより説明されるが1
%凹回復の速度に結晶の成長条件に依存する。本実施例
の場合、熱処理温度50(lt>こνいて12:5時間
以上で同一の回復%註が得られた。iた。第1表BとX
と?比較して解るように熱処理後の順方向電圧降下(V
P)増加が無視できるほど小さい。これは蒸着金属(本
実施例の場合M)がZnの外方向拡散に対するバリヤと
して存在していることを示す0実際。
電極の固有接触抵抗値の熱処理時間依存性を調べたとこ
ろ、熱処理温度500℃の場合、10時間後において最
小値の1.10程度であジ、この値rX、笑用的1cU
光分満足できる値である。これが本発明(おいて極めて
重要、かつ本質的な点である。また、電極形成後の熱処
理は本発明において明らかに記されている通り封管内で
行なうことが必要である。その理由豆開管で熱処理?施
す場合、電極表面の酸化及び汚れ付着の可能性が大さく
、それは第1表AとWとのボンティング件の比較におい
て明らかである。尚、AとBとの比較に見られるように
1本発明の方法を用いる場合1通常行なわれている液相
成長後の熱処理は必ずしも必要でないO 次に実施例2として()aP緑色1.El)の例を説明
する。第2図′rX実施例2で用いられたOaP緑色L
EDウェハースの断面図であるOn型IJal’基板1
1上に液相エピタキノヤル成長法九よジTeドープn型
GaPエピタキノヤル層10’に成長し、成長途中TZ
ni気相よ!1lGa溶液中へ添加することによりエビ
メキゾヤルN全p型へ反転させる。葦たn型。
p型エピタキシャル層cH全党中心として窒素をドープ
する。以下実施例1と全く同様にして封管拡散、電極形
成、封管熱処理を経てテバイス化する。GaP緑色LE
IJの場合は発光中心が窒素であるためGaP赤色L 
E I)の場合のように、拡散等により発光中心が解離
減少することはないが、活性領域の結晶注げ同様に劣化
すると考えられ、全党効率及び通電寿命に影響する。実
際1本笑施例2においては拡散、電極形成後の封管熱処
理を施すことにより発光効率で約1.1倍、通電寿命で
も約2倍の改善が見られた。通電寿命の回復率が(Ja
P赤色L I’、 Dの場合ニジ小さい理由ばC+aP
緑色LEL)の場合i  p ”睦合が成長中九形収ざ
ノするため。
結晶注が元来良好であり、拡散等の熱的損傷全党けにく
いと考えられる。本実施例(おいても累子の順万同′嘱
圧降下値(VF)rl:実施例1の場合と全く同様であ
った○ 以上、実施例全相いて詳細に説明した如く、不発明によ
る化合物半導体装置の製造方法fl−,[:れは従来ト
レードオフの関係【あジ、両立が困難と考えられていた
活性領域の結晶注の同上と、低抵抗オーミック電極の形
成が容易九実現でさ、化合物半導体装置の茜品質化及び
高信頼度化を実現できることか確認された。
尚、実施例においてげGaPLEDの場合を示したが、
前述の通ジ必ずしも全党素千屹限足されず、広く化合物
半導体結晶を用いた装置の製造法全般で適用できること
げ言う寸でもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で用いられたGaP赤色LEI)ウェ
ハースの断面図、第1表はGaP赤色LELIの製造方
法及び特注結果、第2図な実施例2で用いらfiたOa
P緑色L E 1)ウェハースの断面図である。 1・・・At’m、  2・・・亜鉛拡散層、3・・・
p型GaPエピタキシャル層(Zn、(J添加)、4・
・・n型OaPエピタキシャル層(Te添加ハ 5・・
・n型GaP基板、6・・・AuSi’l極、7・・・
A−1’ftFj、、  8−・・亜鉛拡散層、9・・
・p型OaPエピタキシャル層(Zn、N添加ハ1゜・
・・n型GaPエピタキ7ヤル層(Te添加)、11・
・・n型GaP基板、L 2− ALIS i%ii代
理人弁理士内原   晋、/:パ 躬1 図 筋2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記工程葡具備することを特徴とする化合物半導体装置
    の製造方法。 1)  熱拡散法又にイオン注入法により化合物半導体
    結晶内へ不純物を導入する工程。 2)上記の不純物が導入された化合物半導体結晶表面の
    少なくとも一部に金属材料を被着せしめる工程。 3)上記金属材料が被着された化合物半導体結晶を封管
    内で熱処理する工程。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617757A (en) * 1984-11-02 1986-10-21 Ohi Seisakusho Co., Ltd. Sliding door opening-closing mechanism
US6577005B1 (en) * 1997-11-27 2003-06-10 Kabushiki Kaishia Toshiba Fine protuberance structure and method of production thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5150665A (en) * 1974-09-03 1976-05-04 Western Electric Co Handotaisochito sonoseizoho
JPS5596633A (en) * 1979-01-19 1980-07-23 Nec Corp Method of forming electrode of semiconductor device

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