JPS5994888A - ＳｉＣ多色発光ダイオ−ド及びその製造方法 - Google Patents
ＳｉＣ多色発光ダイオ−ド及びその製造方法Info
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- JPS5994888A JPS5994888A JP57205066A JP20506682A JPS5994888A JP S5994888 A JPS5994888 A JP S5994888A JP 57205066 A JP57205066 A JP 57205066A JP 20506682 A JP20506682 A JP 20506682A JP S5994888 A JPS5994888 A JP S5994888A
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Classifications
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- 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
- H01L33/02—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 characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/34—Materials of the light emitting region containing only elements of Group IV of the Periodic Table
-
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- 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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- 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】
く技術分野〉
本発明は新蜆な５ＩＣ（シリコンカーバイド）多色発光
ダイオード及びその製造方法に関する。
ダイオード及びその製造方法に関する。
く背景技術〉
現在Ｓａｃ単結晶は耐環境性素子材料として研究が進め
られている。またＳＩＣは間接遷移型のｆｆ−■化合物
であり、種々の結晶榴造が存在しその禁止帯幅は２．６
９〜３ｉ３ｅＶまで多岐にわたると共にＰ−ｎ接合形成
が可能なことがら赤色から青色まで全ての可視光を発光
可能な発光ダイオード材料として有望視されている。
られている。またＳＩＣは間接遷移型のｆｆ−■化合物
であり、種々の結晶榴造が存在しその禁止帯幅は２．６
９〜３ｉ３ｅＶまで多岐にわたると共にＰ−ｎ接合形成
が可能なことがら赤色から青色まで全ての可視光を発光
可能な発光ダイオード材料として有望視されている。
上述した如くＳＩｃは種々の結晶構造を有しており、そ
の構造を大別するとα型とβ型とに分りられる。なかで
もα型の６Ｈ（ヘキサゴナール）タイプ及びβ型の５０
（キュービック）タイプは［１現性良く成長させること
ができろ。
の構造を大別するとα型とβ型とに分りられる。なかで
もα型の６Ｈ（ヘキサゴナール）タイプ及びβ型の５０
（キュービック）タイプは［１現性良く成長させること
ができろ。
マｆニー６Ｈ−８ｉ Ｃ及ヒ３ ｃ−ｓ Ｉ Ｃハ夫々
３． ＤｅＶ及び２．２ｅＶ程度のバンドギャップを有
しており、従って６Ｈ−３Ｉｃは青色発光素子材料とし
て、また３Ｏ−８ｌｃは赤色発光素子材料として有用で
ある。
３． ＤｅＶ及び２．２ｅＶ程度のバンドギャップを有
しており、従って６Ｈ−３Ｉｃは青色発光素子材料とし
て、また３Ｏ−８ｌｃは赤色発光素子材料として有用で
ある。
具体的には例えば不純物としてＡｎ（アルミニウム〕及
びＮ（窒素）を夫々の結晶中にドープすることにより、
６Ｈ−８＋ｃのエネルギーギャップは約２．６８ｅｖと
なり、マタ５ Ｃ−Ｓ Ｉ Ｏノハンドギャップは約１
．８８ｅＶとなり、夫々波長４８０ ｎＩｎ及ヒ６ Ｂ
Ｏｎｍの発光が可能となる。
びＮ（窒素）を夫々の結晶中にドープすることにより、
６Ｈ−８＋ｃのエネルギーギャップは約２．６８ｅｖと
なり、マタ５ Ｃ−Ｓ Ｉ Ｏノハンドギャップは約１
．８８ｅＶとなり、夫々波長４８０ ｎＩｎ及ヒ６ Ｂ
Ｏｎｍの発光が可能となる。
更にＳＩＣの結晶成長に際して、第１図に示されるよう
な気相成長での基板依存特性が見出されている。即ち、
同図Ａに示す如くα型の結晶構造を有するＳａｃ基板上
にＳＩＣ結晶を成長させると１３００℃〜１７００セで
はβ型の結晶構造を有したＳａｃ単結晶が成長し、１７
００℃〜２１００℃ではα型の結晶構造を有したＳｉＣ
単結晶が成長する。また、同図Ｂに示す如くβ型の結晶
措】り？を有するｌ） Ｉ Ｃ基板上にＳＩＣ結晶を成
長させると１３００ｔ〜１８００ｔ’：ではβ型の結晶
構造を有したＳＩＣ単結晶が成長し、１８００ ｔ’〜
２１０［］ｔ！ではα型の結晶構造を有したＳｉＣ単結
晶が成長する。従って同図Ｃに示すように１７ｏ ｏ
”ｃ〜１８００℃の成長温度域では成長層の結晶構造は
基板の結晶構造と同一となる。以下斯る成長温度域を基
板依存域と称する。
な気相成長での基板依存特性が見出されている。即ち、
同図Ａに示す如くα型の結晶構造を有するＳａｃ基板上
にＳＩＣ結晶を成長させると１３００℃〜１７００セで
はβ型の結晶構造を有したＳａｃ単結晶が成長し、１７
００℃〜２１００℃ではα型の結晶構造を有したＳｉＣ
単結晶が成長する。また、同図Ｂに示す如くβ型の結晶
措】り？を有するｌ） Ｉ Ｃ基板上にＳＩＣ結晶を成
長させると１３００ｔ〜１８００ｔ’：ではβ型の結晶
構造を有したＳＩＣ単結晶が成長し、１８００ ｔ’〜
２１０［］ｔ！ではα型の結晶構造を有したＳｉＣ単結
晶が成長する。従って同図Ｃに示すように１７ｏ ｏ
”ｃ〜１８００℃の成長温度域では成長層の結晶構造は
基板の結晶構造と同一となる。以下斯る成長温度域を基
板依存域と称する。
尚、斯る基板依存域は気相成長時のみ生じるものではな
く、液相、分子線エピタキシャル成長等信の結晶成長番
こおいても同様に生じろ。
く、液相、分子線エピタキシャル成長等信の結晶成長番
こおいても同様に生じろ。
〈 本発明の目的及び開示 〉
本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、新規な
ＳｉＣ多色発光ダイオード及びその製造方法を提供せん
とするものである。
ＳｉＣ多色発光ダイオード及びその製造方法を提供せん
とするものである。
本発明のＳｉＣ多色発光ダイオードの特徴は、第１導電
型でかつ第１結晶型を有するＳｉＣ基板、該基板表面に
部分的に積層され第２結晶型のＳｉＣからなる第１居、
該第１層上に積層され第１導電型でかつ第２結晶型のＳ
ｓＣからなる第２層、該第２Ｗ！ｉ上に積層され第２導
電型でかつ第２結晶型のＳｉＣからなる第６届、上記基
板の上記第１層が積層されていない表面の露出部分に積
層され第１導電型でかつ第１結晶型のＳａｃからなる第
４層、該第４層上に積層され第２導電型でかつ第１結晶
型のＳ ｓ Ｃからなる第５層とを具備することにあり
、またその製造方法の特徴は、第１専電型でかつ第１結
晶型を有するＳｉＣ基板の一生面上に第２結晶型のＳＩ
Ｃからなる第１月をエピタキシャル成長させる工程、上
記第１層を部分的にに 除去し上記基板の一生面を部分白木露出させる工程、上
記基板の露出主面上及び上記第１層上に基板依存域にて
第１導電型及び第２導電型のＳａｃを順次エピタキシャ
ル成長させ、上記第１Ｂ上に第１導電型でかつ第２結晶
型の第２層及び第２導電型でかつ第２結晶型の第６層を
形成し、上記露出した基板上に第１導電型でかつ第１結
晶型の第４層及び第２導電型でかつ第１結晶型の第５層
を形成する工程、少なくとも上記第６層と第５層との境
界を除去する工程からなることにある。
型でかつ第１結晶型を有するＳｉＣ基板、該基板表面に
部分的に積層され第２結晶型のＳｉＣからなる第１居、
該第１層上に積層され第１導電型でかつ第２結晶型のＳ
ｓＣからなる第２層、該第２Ｗ！ｉ上に積層され第２導
電型でかつ第２結晶型のＳｉＣからなる第６届、上記基
板の上記第１層が積層されていない表面の露出部分に積
層され第１導電型でかつ第１結晶型のＳａｃからなる第
４層、該第４層上に積層され第２導電型でかつ第１結晶
型のＳ ｓ Ｃからなる第５層とを具備することにあり
、またその製造方法の特徴は、第１専電型でかつ第１結
晶型を有するＳｉＣ基板の一生面上に第２結晶型のＳＩ
Ｃからなる第１月をエピタキシャル成長させる工程、上
記第１層を部分的にに 除去し上記基板の一生面を部分白木露出させる工程、上
記基板の露出主面上及び上記第１層上に基板依存域にて
第１導電型及び第２導電型のＳａｃを順次エピタキシャ
ル成長させ、上記第１Ｂ上に第１導電型でかつ第２結晶
型の第２層及び第２導電型でかつ第２結晶型の第６層を
形成し、上記露出した基板上に第１導電型でかつ第１結
晶型の第４層及び第２導電型でかつ第１結晶型の第５層
を形成する工程、少なくとも上記第６層と第５層との境
界を除去する工程からなることにある。
実施例
第２図は本発明のＳＩＣ多色発光ダイオードの一実施例
を示し、（１）は６Ｈタイプのｎ型ＳｉＣ基板、（２）
は該基板の一生面に部分的１？−積層された６０タイプ
のｎ型ＳｉＣからなる第１層、（３）は該第１層上に積
層された３Ｃタイプのｎ型ＳＩＣからなる第２層であり
、該第２層には不純物として屓」及びＮ（、Ｊの量〈Ｎ
の量）がドーヒ０ングされ、発光中心となるＡＩ−Ｎ対
を有すと共に１０ 〜１０ ／ｃｍ のキャリア濃
度を有する。（４）は上記第２層（３）上に積層された
５０タイプのｐ型ＳｉＣからなる第６層であり、該第３
層は不純物としてＡＱ。
を示し、（１）は６Ｈタイプのｎ型ＳｉＣ基板、（２）
は該基板の一生面に部分的１？−積層された６０タイプ
のｎ型ＳｉＣからなる第１層、（３）は該第１層上に積
層された３Ｃタイプのｎ型ＳＩＣからなる第２層であり
、該第２層には不純物として屓」及びＮ（、Ｊの量〈Ｎ
の量）がドーヒ０ングされ、発光中心となるＡＩ−Ｎ対
を有すと共に１０ 〜１０ ／ｃｍ のキャリア濃
度を有する。（４）は上記第２層（３）上に積層された
５０タイプのｐ型ＳｉＣからなる第６層であり、該第３
層は不純物としてＡＱ。
４がドーピングされ、１０ 〜１０ ／１ のキャリア
濃度を有している。従って、第２層（３）と第５層た６
Ｈタイプのｎ型Ｓ＋ＣからなるｆｒＳ４層であり、該第
４層は不純物としてＡｌ及びＮを含み、発光中心となる
ＡＩ−Ｎ対を有すと共にキャリアｔζ１度は１０ 〜１
０／ｃｒ３である。（６）は上記第４層上に積層された
６Ｈタイプのｐ型Ｓ ｔ Ｃからなる第５層であり、該
第５層は不純物としてＡｌを含み６ １０ 〜１０ ７ｃｍ のキャリア濃度を有する。従っ
て第４層（５）と第５層（６）との界面には青色発光接
合（８）が存在する。（９）〜［１１）は夫々基板（１
）裏面、口３層（４）表面及び第５層（６）表面に形成
されたオーミック性の第１〜第６電極、ｕ′２は第３闘
（４）と第５層（６）とを分離する溝である。
濃度を有している。従って、第２層（３）と第５層た６
Ｈタイプのｎ型Ｓ＋ＣからなるｆｒＳ４層であり、該第
４層は不純物としてＡｌ及びＮを含み、発光中心となる
ＡＩ−Ｎ対を有すと共にキャリアｔζ１度は１０ 〜１
０／ｃｒ３である。（６）は上記第４層上に積層された
６Ｈタイプのｐ型Ｓ ｔ Ｃからなる第５層であり、該
第５層は不純物としてＡｌを含み６ １０ 〜１０ ７ｃｍ のキャリア濃度を有する。従っ
て第４層（５）と第５層（６）との界面には青色発光接
合（８）が存在する。（９）〜［１１）は夫々基板（１
）裏面、口３層（４）表面及び第５層（６）表面に形成
されたオーミック性の第１〜第６電極、ｕ′２は第３闘
（４）と第５層（６）とを分離する溝である。
斯る発光ダイオードにおいてｆ３１− 第２ 雪片（９
）ＧｒｊＩ間に順方向バイアスを印加すると赤色発光接
合（７）近傍において波長約６８０ｎｍの赤色光が得ら
れ、また第１、弗６電極（９）１１１間に順方向バイア
スを印加すると青色発光接合（８）近傍において波長約
４８０ｎｍの青色光が得られる。更に第１、第２電極＋
９１（１ω間及び＠１、第３電極（９１＋１１１間に同
時に順方向バイアスを印加することにより赤色、青色発
光接合＋７１ ＋８＋近傍が発光し、赤色と青色との混
合色も得られる。
）ＧｒｊＩ間に順方向バイアスを印加すると赤色発光接
合（７）近傍において波長約６８０ｎｍの赤色光が得ら
れ、また第１、弗６電極（９）１１１間に順方向バイア
スを印加すると青色発光接合（８）近傍において波長約
４８０ｎｍの青色光が得られる。更に第１、第２電極＋
９１（１ω間及び＠１、第３電極（９１＋１１１間に同
時に順方向バイアスを印加することにより赤色、青色発
光接合＋７１ ＋８＋近傍が発光し、赤色と青色との混
合色も得られる。
尚、上記第２〜第５層（３）〜（６）の不純物は実施例
に限定されるものではなく、例えば第２、第６層＋３１
＋４１にドーピングしたＡ／に替えてＢｅ（ベリリウ
ム）を用いることも可能である。また第１層（２）は実
施例において６０タイプのｎ型ＳｉＣで構成したが、こ
れ番こ限るものではなく第２図に示す如く第２層（３）
と第４履（５）とが直接電気的に接続された状態では第
１層（２）を３Ｃタイプのｐ型ＳＩＣで構成しても同様
な効果が得られることは明らかである。
に限定されるものではなく、例えば第２、第６層＋３１
＋４１にドーピングしたＡ／に替えてＢｅ（ベリリウ
ム）を用いることも可能である。また第１層（２）は実
施例において６０タイプのｎ型ＳｉＣで構成したが、こ
れ番こ限るものではなく第２図に示す如く第２層（３）
と第４履（５）とが直接電気的に接続された状態では第
１層（２）を３Ｃタイプのｐ型ＳＩＣで構成しても同様
な効果が得られることは明らかである。
次に上記第２図の発光ダイオードの製造方法を第３図Ａ
〜Ｄを用いて説明する。
〜Ｄを用いて説明する。
第５図Ａは第１工程を示し、６Ｈタイプのｎ型ｊＥｉｔ
ｃ基板（１）上に３Ｃタイプのｎ型Ｓ ｒ Ｃからなる
第１ｆｆｉ＋２１を形成する。斯る第１層（２）は気相
成長において成長温度を１３００ｔ″〜１７００℃に保
持することにより得られる。
ｃ基板（１）上に３Ｃタイプのｎ型Ｓ ｒ Ｃからなる
第１ｆｆｉ＋２１を形成する。斯る第１層（２）は気相
成長において成長温度を１３００ｔ″〜１７００℃に保
持することにより得られる。
第３図Ｂは第２工程を示し、上記第１ｎ［２１を部ング
することにより行える。
することにより行える。
第５図Ｃは第５工程を示し、露出した基板（１）表面及
び第１層（２）上にｎ型ＳｉＣ単結晶及びｐ型ＳＩＣ単
結晶を順次エピタキシャル成長にて積層させる。斯る成
長を例えば気相成長の上述した基板依存域（１７００１
〜１Ｂ００′Ｃ）で行なうと、第１層（２）上には３Ｃ
タイプのｎ型Ｓａｃからなる第２層（３）及び３Ｃタイ
プのｐ型Ｓａｃからなる第６層（４）が、また第１層（
２）の存在しない基板（１）の−上面にはるＨタイプの
ｎ型Ｓ ｔ Ｃからなる第４層（５）及び６Ｈタイプの
ｐ型Ｓ＋０からなる第５層（６）が夫々成長する。尚、
このとき既述した如く第２〜第５層（３）〜（６）には
発光対及び導電型決定のためのＡ７？、Ｎ等の不純物が
ドープされる。
び第１層（２）上にｎ型ＳｉＣ単結晶及びｐ型ＳＩＣ単
結晶を順次エピタキシャル成長にて積層させる。斯る成
長を例えば気相成長の上述した基板依存域（１７００１
〜１Ｂ００′Ｃ）で行なうと、第１層（２）上には３Ｃ
タイプのｎ型Ｓａｃからなる第２層（３）及び３Ｃタイ
プのｐ型Ｓａｃからなる第６層（４）が、また第１層（
２）の存在しない基板（１）の−上面にはるＨタイプの
ｎ型Ｓ ｔ Ｃからなる第４層（５）及び６Ｈタイプの
ｐ型Ｓ＋０からなる第５層（６）が夫々成長する。尚、
このとき既述した如く第２〜第５層（３）〜（６）には
発光対及び導電型決定のためのＡ７？、Ｎ等の不純物が
ドープされる。
第６図りは最終工程を示し、少なくとも第６層（４）と
第５層（６）とを分離可能な溝（１２＋を形成する。斯
る溝形成は第２工程で用いたエツチング液を用いてエツ
チング除去することにより行える。
第５層（６）とを分離可能な溝（１２＋を形成する。斯
る溝形成は第２工程で用いたエツチング液を用いてエツ
チング除去することにより行える。
その後、基板（１）裏面、第５層（４）表面及び第５層
（６）表面に夫々オーミック性の第１〜第３電極（９）
〜（１３を形成することにより第２図に示したＳｉＣ多
色発光ダイオードが完成する。
（６）表面に夫々オーミック性の第１〜第３電極（９）
〜（１３を形成することにより第２図に示したＳｉＣ多
色発光ダイオードが完成する。
上述した如く本実施例においてはｎ型ＳｉＣとｐ型Ｓ
ｉ Ｃを連続して形成することにより発光波長の異なる
２接合が同時に形成できる。
ｉ Ｃを連続して形成することにより発光波長の異なる
２接合が同時に形成できる。
尚、本実施例では基板としてろＨタイプのｎ型ＳｉＣ基
板を用いたがｐ型を用いてもよく、このとき各成長層の
導電型は実施例とは逆導電型とする。また、基板を３Ｃ
タイプのものを用いるときには、第１層の結晶構造を６
Ｈタイプにすることにより第２、第３層は６Ｈタイプと
なり、第４、第５層は６０タイプとなる。更に上記各成
長は気相成長だけでなく液相成長、分子線エピタキシャ
ル成長等、他の成長方法でも形成可能である。
板を用いたがｐ型を用いてもよく、このとき各成長層の
導電型は実施例とは逆導電型とする。また、基板を３Ｃ
タイプのものを用いるときには、第１層の結晶構造を６
Ｈタイプにすることにより第２、第３層は６Ｈタイプと
なり、第４、第５層は６０タイプとなる。更に上記各成
長は気相成長だけでなく液相成長、分子線エピタキシャ
ル成長等、他の成長方法でも形成可能である。
く効 果〉
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば同一基板
上に異なる発光波長を有する２接合を有するので多色発
光素子として応用範囲が広く、かつ上記２接合は同時に
形成できるので製造が簡単で量産性に富む。
上に異なる発光波長を有する２接合を有するので多色発
光素子として応用範囲が広く、かつ上記２接合は同時に
形成できるので製造が簡単で量産性に富む。
第１図はＳｚＯ単結晶の成長特性を示す特性図、色
第２図は本発明のＳ ｉＣ＠、発光ダイオードの実施例
を示す断面図、第５図Ａ−Ｄは本発明のＳｔＣ青色発光
ダイオードの製造の実施例を示す工程別図である。 （１）・・・基板、（２）〜（６）・・・第１〜第５層
。 １１′ン！「１ １′（Ｓ２江・ｌ 第８図 〜≠ 丁 ］
を示す断面図、第５図Ａ−Ｄは本発明のＳｔＣ青色発光
ダイオードの製造の実施例を示す工程別図である。 （１）・・・基板、（２）〜（６）・・・第１〜第５層
。 １１′ン！「１ １′（Ｓ２江・ｌ 第８図 〜≠ 丁 ］
Claims (2)
- （１）第１導電型でかつ第１結晶型を有するＳＩＣ基板
、該基板表面に部分的に積層され第２結晶型のＳｉＣか
らなる第１層、該第１農上に積層され、第１導電型でか
つ第２結晶型のｓＩｃからなる第２層、該第２層上に積
層され第２導電型でかつ第２結晶型のＳａｃからなる第
５層、上記基板の上記第１届が積層されていない表面の
露出部分に積層され第１導電型でかつ第１結晶型のＳＩ
Ｃからなる第４層、該第４層上に積層され第２導電型で
かつ第１結晶型のＳＩｃからなる第５層とを具備するこ
とを特徴とするＳＩＣ多色発光ダイオード。 - （２）第１導電型でかつ第１結晶型を有するＳＩＣ基板
の一生面上に第２結晶型のＳＩＣからなる第１周をエピ
タキシャル成長させる工程、上記第１層を部分的に除去
し上記基板の一生面を部分的第１層上に基板依存域にて
第１辱電型及び第２導電型のＳＩＣを順次エピタキシャ
ル成長させ、上記第１層上に第１導電型でかつ第２結晶
型の第２層及び第２導電型でかつ第２結晶型の第５層を
形成し、上記露出した基板上に第１導電型でかつ第１結
晶型の第４層及び第２導電型でかつ第１結晶型の第５Ｂ
を形成する工程、少なくとも上記第６層と第５層との境
界を除去する工程からなることを特徴とするＳＩＣ多色
発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205066A JPS5994888A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | ＳｉＣ多色発光ダイオ−ド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205066A JPS5994888A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | ＳｉＣ多色発光ダイオ−ド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5994888A true JPS5994888A (ja) | 1984-05-31 |
Family
ID=16500860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205066A Pending JPS5994888A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | ＳｉＣ多色発光ダイオ−ド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5994888A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5027168A (en) * | 1988-12-14 | 1991-06-25 | Cree Research, Inc. | Blue light emitting diode formed in silicon carbide |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP57205066A patent/JPS5994888A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5027168A (en) * | 1988-12-14 | 1991-06-25 | Cree Research, Inc. | Blue light emitting diode formed in silicon carbide |
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