JPS5918687A - ガリウム燐発光ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents
ガリウム燐発光ダイオ−ドの製造方法Info
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- JPS5918687A JPS5918687A JP57128195A JP12819582A JPS5918687A JP S5918687 A JPS5918687 A JP S5918687A JP 57128195 A JP57128195 A JP 57128195A JP 12819582 A JP12819582 A JP 12819582A JP S5918687 A JPS5918687 A JP S5918687A
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Classifications
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- 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
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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】
本発明は結晶性を改善しカ一つｎ層の不純物温度を低下
させる事によりて発光効率を向上させたガリウム燐発光
ダイオードの製造方法に関する。
させる事によりて発光効率を向上させたガリウム燐発光
ダイオードの製造方法に関する。
一般にガリウム燐を用い念発光ダイオードにおいては、
結晶性の良否の判定の目安に転位密度が用いられ、緑色
発光の場合転位密度がｌＸ１０’ｃｓ−２以下であれば
発光効率を良好ならしめる結晶といわれている。ところ
が上記θ値は実除室レベルでの事であって、１産用にお
いては引上げイシゴット内で場所によって転位密度が一
定でない為転位密度による結晶性の制卸が回能である。
結晶性の良否の判定の目安に転位密度が用いられ、緑色
発光の場合転位密度がｌＸ１０’ｃｓ−２以下であれば
発光効率を良好ならしめる結晶といわれている。ところ
が上記θ値は実除室レベルでの事であって、１産用にお
いては引上げイシゴット内で場所によって転位密度が一
定でない為転位密度による結晶性の制卸が回能である。
この為従来はエピタキシャル成長層の結晶性が良い事を
利用して引上げ後スライスして得た基板上に一定厚み以
上の同導電型のエピタキシャル成長層を形成し、七の後
Ｐｎ接合を形成していた。この方法では確かにＰｎ接合
近傍での結晶性は改善されるが基板の影響が成長層に移
るか又は基板と成長層とで格子不整合が生じて発光効率
は０．２９６止まりとなりていた。
利用して引上げ後スライスして得た基板上に一定厚み以
上の同導電型のエピタキシャル成長層を形成し、七の後
Ｐｎ接合を形成していた。この方法では確かにＰｎ接合
近傍での結晶性は改善されるが基板の影響が成長層に移
るか又は基板と成長層とで格子不整合が生じて発光効率
は０．２９６止まりとなりていた。
一方同様なガリウム燐の緑色発光ダイオードにおいてシ
リコンを不純物として用いるとよい事が報じられている
。例えば特開昭５６−８５８７９号公軸によると第１図
（ａ）のような温度工程図において、エピタキシャル開
始直＠に、予じめボートに塗布しておいたＳｉＣからＳ
ｉを融液中に溶解させて、ｎ型成長をさせ、Ｐ型成長直
前にアンモニアガスを導入すると、第２図［有］）に示
すような発光ダイオードにおいてＰｎ接合（、’６１近
傍の１層Ｃ２４）はＳｌがドープされ不純物濃度が５〜
ｌ０ＸＩＯ”ａｓｓ ’ 、Ｐ層（ハ）はＳｌが除去さ
れかわシにＣがドープされて０．５〜１０ Ｘ １０
”ａｓｓ−３がよイトシティる。この公報に発光効率が
明示して々いかＰｎ接合近傍ｖｃｓｉがあると寿命が著
しく減少するのみでなく発光効率自体も低下する事が確
認された。
リコンを不純物として用いるとよい事が報じられている
。例えば特開昭５６−８５８７９号公軸によると第１図
（ａ）のような温度工程図において、エピタキシャル開
始直＠に、予じめボートに塗布しておいたＳｉＣからＳ
ｉを融液中に溶解させて、ｎ型成長をさせ、Ｐ型成長直
前にアンモニアガスを導入すると、第２図［有］）に示
すような発光ダイオードにおいてＰｎ接合（、’６１近
傍の１層Ｃ２４）はＳｌがドープされ不純物濃度が５〜
ｌ０ＸＩＯ”ａｓｓ ’ 、Ｐ層（ハ）はＳｌが除去さ
れかわシにＣがドープされて０．５〜１０ Ｘ １０
”ａｓｓ−３がよイトシティる。この公報に発光効率が
明示して々いかＰｎ接合近傍ｖｃｓｉがあると寿命が著
しく減少するのみでなく発光効率自体も低下する事が確
認された。
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、ガリウム
燐の基板上にＳｉをドープした層を成長させ、続いてＳ
ｉを除去した層をそれぞれ同導電型のまま成長させる事
で結晶の連続性（整合］と改善を行ない１発光効率と寿
命を著しく向上させたもので、以下実施例に基づいて本
発明の詳細な説明する。
燐の基板上にＳｉをドープした層を成長させ、続いてＳ
ｉを除去した層をそれぞれ同導電型のまま成長させる事
で結晶の連続性（整合］と改善を行ない１発光効率と寿
命を著しく向上させたもので、以下実施例に基づいて本
発明の詳細な説明する。
第２図は本発明実施例のガリウム燐緑色発光ダイオード
の液相エピタキシャル成長の温度工程図で、第３図はそ
れによりて形成された緑色発光ダイオードの不純１１！
Ｉ！Ｉ濃度分布図である。
の液相エピタキシャル成長の温度工程図で、第３図はそ
れによりて形成された緑色発光ダイオードの不純１１！
Ｉ！Ｉ濃度分布図である。
まずＧａのメルトｖＣＧａＰ多結晶、ｎ型不純物を混入
してりくりた融液と半導体基板を分離させて昇温する。
してりくりた融液と半導体基板を分離させて昇温する。
約１０３０℃でしばらく保持した後、時点（Ｎで半導体
基板上に融液を配置して基板表面をぬらす。その後１分
あたり２乃至３．５℃で降温してエピタキシャル成長を
行なうが、基板ボートを板状にするなどして融液厚みを
２．１乃至２．８鱈とし、しかも上方をすのこ状の蓋等
にすることで融液が雰囲気と接しているのが好ましい。
基板上に融液を配置して基板表面をぬらす。その後１分
あたり２乃至３．５℃で降温してエピタキシャル成長を
行なうが、基板ボートを板状にするなどして融液厚みを
２．１乃至２．８鱈とし、しかも上方をすのこ状の蓋等
にすることで融液が雰囲気と接しているのが好ましい。
伺融液厚みが上述の如く薄いと成長厚みが薄くなる傾向
があるが、Ｐｎ接合を基板から遠ざけると寿命が長くな
るので、メルト中に入れるＧａＰ多結晶を４．０取置パ
一セント以上と飽和状態にしておくと成長駄を短時間で
増大する事ができる。
があるが、Ｐｎ接合を基板から遠ざけると寿命が長くな
るので、メルト中に入れるＧａＰ多結晶を４．０取置パ
一セント以上と飽和状態にしておくと成長駄を短時間で
増大する事ができる。
まずエピタキシャル成長に先立ち微駄のシリコンなメル
ト中に付加すると共に降温前時点ＣＢ）において硫化水
素ガスを５．０ｃｃ／ｍｉｎと高濃度に短時間雰囲気中
に流し、融液の不純物濃度を高める。
ト中に付加すると共に降温前時点ＣＢ）において硫化水
素ガスを５．０ｃｃ／ｍｉｎと高濃度に短時間雰囲気中
に流し、融液の不純物濃度を高める。
そして低速度で降温して基板の不純物濃度（１〜５ｘ
１０ ”ｃｍ ’） （１１よシ高い５〜８Ｘ１０
（１１＋−３の濃度（２）のｎ層成長（１３を行なう。
１０ ”ｃｍ ’） （１１よシ高い５〜８Ｘ１０
（１１＋−３の濃度（２）のｎ層成長（１３を行なう。
その後エピタキシャル成長の休止時間を４５分乃至１２
０分ずつもたせ々がらｎ層成長（１３１を行ない最後に
アンモニアガス雰囲気の中０でｎ層成長ａ４を行なう。
０分ずつもたせ々がらｎ層成長（１３１を行ない最後に
アンモニアガス雰囲気の中０でｎ層成長ａ４を行なう。
アンモニアガスは雰囲気ガスに対し体積比で０．４％程
度でよい。休止時間（即ち定温保持時間）を設ける事で
結晶内の転位密度が低くなるが伺時に融液中の不純＠濃
度も低下するので順次低不純物濃度のｎ層が得られる。
度でよい。休止時間（即ち定温保持時間）を設ける事で
結晶内の転位密度が低くなるが伺時に融液中の不純＠濃
度も低下するので順次低不純物濃度のｎ層が得られる。
そして特に最後のｎ層成長ａ４ではアンモニアガスと融
液中の８１が反応し１でＦ３４ｓＮａ等の析出を行々い
、実質的に融液中のＳｉが１／４乃至ゾ１０に除去でき
るので、窒素は含まれるが１０４６．５程度の極めて低
不純物濃度（４Ｊのｎｌが形成される。向アンモニアガ
スの導入のかわシＶｃ０．１乃至ｔＯ重敞％のＧａＮを
１０００℃以上の融液に落下混入しても窒化硅素を析出
させてＳｉ濃度を低減できる。
液中の８１が反応し１でＦ３４ｓＮａ等の析出を行々い
、実質的に融液中のＳｉが１／４乃至ゾ１０に除去でき
るので、窒素は含まれるが１０４６．５程度の極めて低
不純物濃度（４Ｊのｎｌが形成される。向アンモニアガ
スの導入のかわシＶｃ０．１乃至ｔＯ重敞％のＧａＮを
１０００℃以上の融液に落下混入しても窒化硅素を析出
させてＳｉ濃度を低減できる。
その後時点鋤で融液に亜鉛を導入してＰ成長ａ５１を行
なう。このようなＰ層は０．８〜ｔ７Ｘ１０”倒−５の
高不純物濃度（５）で制卸できるが、あまり高濃度にす
ると結晶性がくずれ、光吸収等を生じるので好ましくな
い。
なう。このようなＰ層は０．８〜ｔ７Ｘ１０”倒−５の
高不純物濃度（５）で制卸できるが、あまり高濃度にす
ると結晶性がくずれ、光吸収等を生じるので好ましくな
い。
通常上述の如（Ｐｎ接合「６）で１１１８ａＩＩ−５か
ら１０１６ａＩ−５までの濃度差があると寿命が短かか
つたりスイッチング動作を起こすが、上述の如く結晶性
（特ｒｃ濃度差のある部分の格子整合や転位密度）を整
え々がら複数のｎ層を形成する事と、Ｐｎ接合近傍の８
１不純物を窒化硅素の形で除去して実質的に１ ｇ １
６．、−５以下に低減させた事で、スイッチング動作は
生じない、、また電流分布もよくなるので、従来（Ｄ、
２５１りよりはるかに高い０．４５％（平均）の発光効
率を得る事ができ、さらに８０９６輝度低下に１５００
時間以上（高温大電流による過負荷試験）という長寿命
な素子が得られたｅ 以上の如く本発明は、ｎ型ガリウム燐基板に融液を接触
さもてｎ型層をエピタキシャル成長させる第１の工程と
、その融液と窒素化合物を接触させて窒化硅素を析出さ
せる第２の工程と、再びｎ型層をエピタキシャル成長さ
せる第３の工程と、Ｐ型層を形成する第４の工程とを具
備しているので％Ｐｎ接合附近のｎ層濃度を充分低く出
来発光効率のよい発光ダイオードを得る事ができ九〇
ら１０１６ａＩ−５までの濃度差があると寿命が短かか
つたりスイッチング動作を起こすが、上述の如く結晶性
（特ｒｃ濃度差のある部分の格子整合や転位密度）を整
え々がら複数のｎ層を形成する事と、Ｐｎ接合近傍の８
１不純物を窒化硅素の形で除去して実質的に１ ｇ １
６．、−５以下に低減させた事で、スイッチング動作は
生じない、、また電流分布もよくなるので、従来（Ｄ、
２５１りよりはるかに高い０．４５％（平均）の発光効
率を得る事ができ、さらに８０９６輝度低下に１５００
時間以上（高温大電流による過負荷試験）という長寿命
な素子が得られたｅ 以上の如く本発明は、ｎ型ガリウム燐基板に融液を接触
さもてｎ型層をエピタキシャル成長させる第１の工程と
、その融液と窒素化合物を接触させて窒化硅素を析出さ
せる第２の工程と、再びｎ型層をエピタキシャル成長さ
せる第３の工程と、Ｐ型層を形成する第４の工程とを具
備しているので％Ｐｎ接合附近のｎ層濃度を充分低く出
来発光効率のよい発光ダイオードを得る事ができ九〇
第１図は従来の発光ダイオードの温度工程図（ａ）と素
子の模式図（ｂ）、第２図は本発明実施例のガリウム燐
緑色発光ダイオードの液相エビタキＶヤル成長の温度工
程図で、第６図はそれによつで形成された緑色発光ダイ
オードの不純物濃度分布図である。 Ｇ２１１３１（１４１−ｎ層成長、（１５１−Ｐｌ［７
％。
子の模式図（ｂ）、第２図は本発明実施例のガリウム燐
緑色発光ダイオードの液相エビタキＶヤル成長の温度工
程図で、第６図はそれによつで形成された緑色発光ダイ
オードの不純物濃度分布図である。 Ｇ２１１３１（１４１−ｎ層成長、（１５１−Ｐｌ［７
％。
Claims (1)
- １）ｎ型ガリクム燐基板に融液を接触させてｎ型層をエ
ピタキシャル成長させる第１の工程と、その融液と窒素
化合物を接触させて窒化硅素を析出させる第２の工程と
、再びｎ型層をエピタキシャル成長させる第３の工程と
、Ｐ型層を形成する第４の工程とを具備した事を特徴と
するガリウム燐発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128195A JPS5918687A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128195A JPS5918687A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918687A true JPS5918687A (ja) | 1984-01-31 |
| JPH0550155B2 JPH0550155B2 (ja) | 1993-07-28 |
Family
ID=14978801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57128195A Granted JPS5918687A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918687A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453975A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Manufacture for gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5453976A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5661182A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Gap green light-emitting element |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP57128195A patent/JPS5918687A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453975A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Manufacture for gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5453976A (en) * | 1977-10-07 | 1979-04-27 | Toshiba Corp | Gallium phosphide green light emitting element |
| JPS5661182A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Gap green light-emitting element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550155B2 (ja) | 1993-07-28 |
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