JPS5929416A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS5929416A JPS5929416A JP57139418A JP13941882A JPS5929416A JP S5929416 A JPS5929416 A JP S5929416A JP 57139418 A JP57139418 A JP 57139418A JP 13941882 A JP13941882 A JP 13941882A JP S5929416 A JPS5929416 A JP S5929416A
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (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】
産業上の利用分野
本発明は半導体装置の製造方法に関するものであシ、液
相エピタキシャル成長の途中でキャリア濃度を制御する
ことにより、単一溶液でキャリア≧雫度の異った三層の
形成が可能な液相エピタキシャル成長法を与えるもので
ある。
相エピタキシャル成長の途中でキャリア濃度を制御する
ことにより、単一溶液でキャリア≧雫度の異った三層の
形成が可能な液相エピタキシャル成長法を与えるもので
ある。
従来例の構成とその問題点
窒素（Ｎ）を発光中心とした燐化ガリウム（ＣａＰ）発
光ダイオードは、緑色発光ダイオードとして現在広く用
いられているが、一般に発光効率が他の発光ダイオード
と比較して低い。第１図は従来例ＧａＰ緑色発光ダイオ
ードの断面図である。同図に示すものは、ｎ形ＧａＰ基
板１上にｎ形ＧａＰエピタキシャル層２を、その上にｐ
形ＧａＰエピタキシャル層３を形成し、ｎおよびｐ側電
極４，５を設けた構造である。この構造においては、ｎ
形エピタキシャル層２のキャリア濃度を減少すると自由
ドナーの悪影響が小さくなるだめ発光効率が向上するこ
とが知られている。
光ダイオードは、緑色発光ダイオードとして現在広く用
いられているが、一般に発光効率が他の発光ダイオード
と比較して低い。第１図は従来例ＧａＰ緑色発光ダイオ
ードの断面図である。同図に示すものは、ｎ形ＧａＰ基
板１上にｎ形ＧａＰエピタキシャル層２を、その上にｐ
形ＧａＰエピタキシャル層３を形成し、ｎおよびｐ側電
極４，５を設けた構造である。この構造においては、ｎ
形エピタキシャル層２のキャリア濃度を減少すると自由
ドナーの悪影響が小さくなるだめ発光効率が向上するこ
とが知られている。
第２図は実験上から得られる発光効率のｎキャリア濃度
依存性である。高効率化のためには、ｎ形エピタキシャ
ル層２を１ｏｃＩｒＬ 以下の低濃度にしなければな
らない。一方、ｎ形エピタキシャル層２のキャリア濃度
を５Ｘ１０（１’ｍ以下に減少してゆくと、ｎ基板１と
の界面付近のｎ形エピタキシゲル層２の一部がｐ形に反
転するという傾向が起こる。これはボート中の残留アク
セプターの影響によるものである。このような背景から
、従来、高効率化のだめの１層２のドナー濃度低下には
限界が生じる。そこで、第３図に示すような構造が一般
に用いられている。この構造は、ｎ形ＧａＰ基板６の上
に２×１ｏｃｒＩＬ以上の濃度の１層７を形成して上記
のｐ反転層の形成を防止するとともに、更に前述のよう
な５Ｘ１０（１ｍ以下の低濃度のｎ形ＧａＰエピタキシ
ャル層８を、ついで、ｐ形ＧａＰエピタキシャル層９を
形成している。このような構造を製作するだめには、通
常の液相エピタキシャル成長法では３つの溶液を用意す
ることが必要となり、経済性の点ならびにボート構造が
複雑になって量産性の点等で劣るという欠点があった。
依存性である。高効率化のためには、ｎ形エピタキシャ
ル層２を１ｏｃＩｒＬ 以下の低濃度にしなければな
らない。一方、ｎ形エピタキシャル層２のキャリア濃度
を５Ｘ１０（１’ｍ以下に減少してゆくと、ｎ基板１と
の界面付近のｎ形エピタキシゲル層２の一部がｐ形に反
転するという傾向が起こる。これはボート中の残留アク
セプターの影響によるものである。このような背景から
、従来、高効率化のだめの１層２のドナー濃度低下には
限界が生じる。そこで、第３図に示すような構造が一般
に用いられている。この構造は、ｎ形ＧａＰ基板６の上
に２×１ｏｃｒＩＬ以上の濃度の１層７を形成して上記
のｐ反転層の形成を防止するとともに、更に前述のよう
な５Ｘ１０（１ｍ以下の低濃度のｎ形ＧａＰエピタキシ
ャル層８を、ついで、ｐ形ＧａＰエピタキシャル層９を
形成している。このような構造を製作するだめには、通
常の液相エピタキシャル成長法では３つの溶液を用意す
ることが必要となり、経済性の点ならびにボート構造が
複雑になって量産性の点等で劣るという欠点があった。
発明の目的
本発明は上記欠点を除去し、単一の溶液でキャリア濃度
の異った３つの層の形成が可能な液相エピタキシャル成
長法を提供するものである。
の異った３つの層の形成が可能な液相エピタキシャル成
長法を提供するものである。
発明の構成
本発明は、所定組成物を含む溶液を基板に接触させて液
相エピタキシャル成長する第１の工程と、その後、減圧
によって前記溶液中のドーピング不純物濃度を減少させ
た後、再びこの溶液を用いて成長する第２の工程と、気
相より反対の電導型ドーピング不純物をその溶液中に入
れた後、この溶液を用いて成長し、前記第１．第２の工
程で形成れにより、単一の溶液を用いて、かつ、その内
部のドーピング不純物の濃度および電導型をかえる工程
の制御を気相制御法で実施して、高効率発光半導体装置
を実現し得るようになしだものである。
相エピタキシャル成長する第１の工程と、その後、減圧
によって前記溶液中のドーピング不純物濃度を減少させ
た後、再びこの溶液を用いて成長する第２の工程と、気
相より反対の電導型ドーピング不純物をその溶液中に入
れた後、この溶液を用いて成長し、前記第１．第２の工
程で形成れにより、単一の溶液を用いて、かつ、その内
部のドーピング不純物の濃度および電導型をかえる工程
の制御を気相制御法で実施して、高効率発光半導体装置
を実現し得るようになしだものである。
実施例の説明
第４図は本発明の液相エピタキシャル成長法に用いられ
る製造装置の略図である。石英反応管１゜の一つの端１
１にアクセプター不純物の金属１２を置き、中央部１３
に１つの溶液槽をもつボート１４を設置し、反応管１ｏ
の他端１６はポンプ１６に接続され、反応管内が減圧状
態にできるように配備されている。また、反応管１ｏは
領域１１，１３の温度を独立に制御出来るように加熱体
２０．２１が配置されている。
る製造装置の略図である。石英反応管１゜の一つの端１
１にアクセプター不純物の金属１２を置き、中央部１３
に１つの溶液槽をもつボート１４を設置し、反応管１ｏ
の他端１６はポンプ１６に接続され、反応管内が減圧状
態にできるように配備されている。また、反応管１ｏは
領域１１，１３の温度を独立に制御出来るように加熱体
２０．２１が配置されている。
まず、３×１ｏｃＩｒＬのｎ形ＧａＰ基板２３をボート
内基板置部１７に設置し溶液槽１８に溶液１９を入れる
。液組成はガリウム（Ｇａ）２０ｇｙ 多結晶ＧａＰ
５００ ａ９＋ ドナー不純物としてテ／ｌ／ ／Ｌ
／ （Ｔｅ）６０μｙである。この液を水素雰囲気中（
１気圧入１０３０’Ｃで加熱し、６０分間放置し充分に
溶解した後、基板２３に接触させる。接触後３ｏ分間放
置したのち、速度１°嶋で９６ｏ℃まで冷却し、この基
板２３上にｎ形エピタキシャル層を形成する。電子キャ
リア濃度は２Ｘ１０（ｍ で厚さは２２μｍである。次
に９５０℃で冷却を中止し、溶液１９を一定温度に保持
し、反応管内をポンプ１６で排気しＯ−０５Ｔｏｒｒの
減圧状態にする。この条件下では、溶液中のドナー不純
物のＴｏが蒸発し、溶液中のＴｅ濃度は減少する。勿論
、減圧、温度２時間等によってその濃度が変化するので
、その選定条件は、予め杷握しておくことが必要である
。
内基板置部１７に設置し溶液槽１８に溶液１９を入れる
。液組成はガリウム（Ｇａ）２０ｇｙ 多結晶ＧａＰ
５００ ａ９＋ ドナー不純物としてテ／ｌ／ ／Ｌ
／ （Ｔｅ）６０μｙである。この液を水素雰囲気中（
１気圧入１０３０’Ｃで加熱し、６０分間放置し充分に
溶解した後、基板２３に接触させる。接触後３ｏ分間放
置したのち、速度１°嶋で９６ｏ℃まで冷却し、この基
板２３上にｎ形エピタキシャル層を形成する。電子キャ
リア濃度は２Ｘ１０（ｍ で厚さは２２μｍである。次
に９５０℃で冷却を中止し、溶液１９を一定温度に保持
し、反応管内をポンプ１６で排気しＯ−０５Ｔｏｒｒの
減圧状態にする。この条件下では、溶液中のドナー不純
物のＴｏが蒸発し、溶液中のＴｅ濃度は減少する。勿論
、減圧、温度２時間等によってその濃度が変化するので
、その選定条件は、予め杷握しておくことが必要である
。
次に、再び反応管内を１気圧の水素雰囲気に変え、１・
ｏ ’Ｃ１５＋で再び冷却を開始する。９ｏｏ℃まで冷
却するとｎ形エピタキシャル層８が３ｏμｍ形成される
。ここでは上記したように溶液１８中のＴｅ濃度が減少
しているだめ、ｎ形エピタキシャル層８の電子キャリ濃
度は減少し約４Ｘ１０ｃｒＬ程度となっている。反応管
の中央部領域１３の温度が９００℃になったところで同
反応管の一端部１１領域の温度を６００℃まで上昇させ
、アクセプター不純物金属亜鉛（Ｚｕ）１２を蒸発させ
る。これにより１、溶液１９の中へＺｕが拡散し、同溶
液１９はかのドーピングされた状態となる。そこで９０
０℃より速度１′Ｃ−１５＋でＳＯＯｏＣまで冷却し続
けると得られたエピタキシャル層はＴｏとＺｎがドープ
され、ｈ濃度がＴｅ濃度より高いためｐ形となる。正孔
キャリア濃度は１×１０ｃＩＩＬ、厚さは２０μｍであ
る。
ｏ ’Ｃ１５＋で再び冷却を開始する。９ｏｏ℃まで冷
却するとｎ形エピタキシャル層８が３ｏμｍ形成される
。ここでは上記したように溶液１８中のＴｅ濃度が減少
しているだめ、ｎ形エピタキシャル層８の電子キャリ濃
度は減少し約４Ｘ１０ｃｒＬ程度となっている。反応管
の中央部領域１３の温度が９００℃になったところで同
反応管の一端部１１領域の温度を６００℃まで上昇させ
、アクセプター不純物金属亜鉛（Ｚｕ）１２を蒸発させ
る。これにより１、溶液１９の中へＺｕが拡散し、同溶
液１９はかのドーピングされた状態となる。そこで９０
０℃より速度１′Ｃ−１５＋でＳＯＯｏＣまで冷却し続
けると得られたエピタキシャル層はＴｏとＺｎがドープ
され、ｈ濃度がＴｅ濃度より高いためｐ形となる。正孔
キャリア濃度は１×１０ｃＩＩＬ、厚さは２０μｍであ
る。
発明の効果
以上のように本発明は液相エピタキシャル成長過程に減
圧状態を形成し、溶液中の不純物量を減少せしめること
によりキャリア濃度の異ったエビタキンヤル層を１つの
溶液で製作可能ならしめ、かつ気相よりの溶液内への不
純物ドーピングによって前記不純物を補償し、前記エピ
タキシャル層と電導型の■っだ層を形成するものである
から、（１′Ｌ−の溶液でキャリア濃度の異った層を製
作することが出来、量産性および経済性の点で極めて優
れている。
圧状態を形成し、溶液中の不純物量を減少せしめること
によりキャリア濃度の異ったエビタキンヤル層を１つの
溶液で製作可能ならしめ、かつ気相よりの溶液内への不
純物ドーピングによって前記不純物を補償し、前記エピ
タキシャル層と電導型の■っだ層を形成するものである
から、（１′Ｌ−の溶液でキャリア濃度の異った層を製
作することが出来、量産性および経済性の点で極めて優
れている。
尚、ここでは、ＧａＰ緑色発光ダイオードについて述べ
だが、他の半導体の液相エピタキシャル成長にも応用出
来ることは明らかである。
だが、他の半導体の液相エピタキシャル成長にも応用出
来ることは明らかである。
第１図は通常のＧａＰ緑色発光ダイオードの断面図、第
２図は発光効率とｎ層のキャリア濃度との関係図、第３
図は高効率ＧａＰ緑色発光ダイオードの断面図、第４図
は本発明に用いられる製造装置の概念図である。 ６・・・・・・ＧａＰ基板、７・・・・・・高濃度ｎ形
ＧａＰエピタキシャル層、８・・団ｅ低濃度ｎ形ＧａＰ
エピタキ７ヤル層、９・・・・・・ｐ形ＧａＰエピタキ
シャル層、１０・・・・・・反応管、１１・・・・・・
反応管の端、１２・・・・・アクセプター不純物金属亜
鉛、１３・・・・・・反応管の中央部、１４・・・・°
・液相エピタキシャル成長用ボート、１６・・・・・排
気口、１６・・・・・・ポンプ、１７・・・・・ＧａＰ
基板、１８・・・・・・溶液槽、１９・・・・・・溶液
。
２図は発光効率とｎ層のキャリア濃度との関係図、第３
図は高効率ＧａＰ緑色発光ダイオードの断面図、第４図
は本発明に用いられる製造装置の概念図である。 ６・・・・・・ＧａＰ基板、７・・・・・・高濃度ｎ形
ＧａＰエピタキシャル層、８・・団ｅ低濃度ｎ形ＧａＰ
エピタキ７ヤル層、９・・・・・・ｐ形ＧａＰエピタキ
シャル層、１０・・・・・・反応管、１１・・・・・・
反応管の端、１２・・・・・アクセプター不純物金属亜
鉛、１３・・・・・・反応管の中央部、１４・・・・°
・液相エピタキシャル成長用ボート、１６・・・・・排
気口、１６・・・・・・ポンプ、１７・・・・・ＧａＰ
基板、１８・・・・・・溶液槽、１９・・・・・・溶液
。
Claims (1)
- 所定組成物を含む溶液を半導体基板に接触さ動て液相エ
ピタキシャル成長する第１の工程と、その後減圧によっ
て前記溶液中のドーピング不純物濃度を減少せしめだ後
回びこの溶液を用いて液相エピタキシャル成長する第２
の工程と、気相により前記ドーピング不純物と反対の電
導型ドーピング不純物を前記溶液中に導入した後、この
溶液を用いて前記第１，２工程で形成した液相エピタキ
シャル成長層とは反対の電導型の層を形成する第３の工
程とをそなえた半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57139418A JPS5929416A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57139418A JPS5929416A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5929416A true JPS5929416A (ja) | 1984-02-16 |
| JPH0250617B2 JPH0250617B2 (ja) | 1990-11-02 |
Family
ID=15244753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57139418A Granted JPS5929416A (ja) | 1982-08-10 | 1982-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929416A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61173924A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-05 | 東洋製罐株式会社 | 延伸多層プラスチック容器の製法 |
| US4840553A (en) * | 1986-03-20 | 1989-06-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal mold structure for molding multi-layer resin |
-
1982
- 1982-08-10 JP JP57139418A patent/JPS5929416A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61173924A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-05 | 東洋製罐株式会社 | 延伸多層プラスチック容器の製法 |
| JPS6367469B2 (ja) * | 1985-01-30 | 1988-12-26 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | |
| US4840553A (en) * | 1986-03-20 | 1989-06-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal mold structure for molding multi-layer resin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0250617B2 (ja) | 1990-11-02 |
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