JPS60111482A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

発光ダイオードの製造方法

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JPS60111482A
JPS60111482A JP59225608A JP22560884A JPS60111482A JP S60111482 A JPS60111482 A JP S60111482A JP 59225608 A JP59225608 A JP 59225608A JP 22560884 A JP22560884 A JP 22560884A JP S60111482 A JPS60111482 A JP S60111482A
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melt
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light emitting
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ジークフリート、ライベンツエーダー
クリスチーネ、ハインドル
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、１「−Ｖ族化合物半導体特にＴｅとＺｎを
ドーパントとする（　Ｇａ、Ａｔ）　Ａｓ半導体から成
る発光ダイオードをｎおよびｐドーグされたＧａ、Ａｔ
、Ａｓ融体から液相エピタキンイによって製造する方法
に関する。
発光ダイオードはｐｎ接合を備える半導体ダイオードで
あって、そのｐｎ接合に順方向電圧を印加するとｐｎ接
合隣接区域内で赤外、可視又は紫外領域の無方向性、イ
ンコヒーレント電磁放射が発生する。発光ダイオードの
半導体材料としては％に■−ｖ族化合物が適している。
発光ダイオードは光エレクトロニクスの分野で種々の用
途に適用されている。例えば発光ダイオードによって電
気エネルギーを光に変換し光学的に伝送することができ
る。この場合発光ダイオードの光出力はできるだけ大き
くする必要がある。
〔従来の技術〕
ヘテロエビタキンイ法に従いＡｔ量と電気伝導型を異に
する二つの混合結晶層を二種類のＧａ。
ＡＡ、Ａｓ融体からＧａＡｓ基板−ヒにエピタキシャル
成長さ亡ることは文献（Ｉ　Ｗ　Ｋ　Ｅ　Ｔｒａｎｓａ
ｃｌ：；、ｏｎｏｎ　Ｅ］、ｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ、　Ｆ　Ｄ−２８，Ａ　４゜Ａｐｒｉｌ　１９８１
）に記載され公知である。ヘテロ構造の形成に必要な複
数回のエピタキシイエ程には複数のＡ４含有Ｇａ融体を
必要とし、高度の技術が要求される。（に厚さが２０μ
ｍから３０７１　ｍの混合結晶層内のＡｔ量を一定に保
持するためには比較的厚いＧａ、Ａｔ、、Ａｓ融体が必
要となる。
Ａｔ含有量を層の成長に伴って連続的に低下させる製造
方法も公知である。この方法は傾斜エネルギー帯ギャッ
プ（ｇｒａｄｅｄ　−ｂａｎｄ　−ｇａｐ　ｐｒ−ｏｃ
ｅｅｓ　）と呼ばれているもので、文献（Ｊｏｕｒｎａ
ｌｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　Ｖｏｌ　
４８．　Ａ６．　Ｊｕｎｅｌ　９７７　）に発表されて
いる。例えばＴｅを使用する場合のようにドーパントが
エネルギー帯エツジの近くに組み込まれると、ｐｎ接合
において発生した光の吸収損失が大きく発光効率が低い
。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、高能率の発光ダイオードの製造方法
を開発することである。ピーク放射波長λが６２０ｎｍ
から７００ｎｍの間にある可視光領域の（’　Ｇａ　、
’　Ａｔ）　Ａｓ系発光ダイオードの場合〔発明の要旨
および効果〕 上記の目的を達成するためこの発明は、Ｇ値Ａ日基板表
面にＳ、Ｓθ又はＴｅによってｎドープしたＧａ、Ａ４
　Ａｓ融体からｎ型の第１　ＧａＡｔＡＥ１層をエピタ
キシャル成長させ、中間析出が終った後ＧａＡｓ基板に
接触することなくこのエピタキシャル層の上にＺｒｒ又
はＭｇでｐドープされたＧａＡｓ基板層をエピタキシャ
ル成長させる。これによって効率の高い発光ダイオード
が作られる。中間析出に対して補助基板を使用すること
は特に効果的である。
この発明によればＳ、Ｓθ又はＴｅをドープしたＧａ　
、’　Ａｔ量、Ａｓ融体から傾斜エネルギー帯ギャップ
をもってＧａＡ／！、Ａｓ層が析出する。その際ＧａＡ
ｔＡ３　融体をＺｎ又はＭｇで反転ドープすることによ
シ最初にガス相から析出した（　Ｇａ、Ａｌ　）　Ａｓ
エピタキシーヤル層の上にｐ　−ＧａＡｔＡ＋ｉ層が成
長し、ｐｎ接合が形成される。
極めて急峻なギャップ移行が達成されることからこの発
明による方法を以後ステップ・グレーディング法と呼ぶ
ことにする。
Ｓ、Ｓθ又はＴｅがエネルギー帯エツジ近くに組み込ま
れることによって生ずる吸収損失を阻止するためには、
エネルギー帯ギャップの移行を少くともｐｎ接合区域に
おいては充分急峻にすると効果的である。このエネルギ
ー帯ギャップの移行の急峻性はＧａ、Ａ、ｔ、Ａｓ融体
のＡ４含有量を高くするか融体の冷却速度を高めるかあ
るいはその双方を実施することによって達成される。融
体の冷却速度を０．５乃至５に／―にすると効果的であ
る。
この発明によるステップ・クレーディング法によりｎ型
とｐ型の（Ｇａ、Ａｔ）　ＡＥＩ層のＡｔ濃度がｐｎ接
合区域内で階段状に変化する。これによつてｎ層からよ
り効果的なｐ層への電子注入が増大し、ダイオード゛の
発光強度が上昇する。
階段状の移行はへテロ・エビタギシイにおいて二つの融
体のＡｔ含有量を変えることによっても達成されるが、
この方法は高度の熟練を必要とする。これに反してこの
発明によればｎ層とｐ層の間の混な結晶組成を階段状に
変化させるために一種類のＧａ、Ａｔ、Ａｓ融体だけで
足りる。それぞれのエピタキシャル成醍層の混合結晶組
成が一定となるヘテロ構造に比べてこの発明の方法によ
る場合ｐ、を含有量はｎ層において光放射方向に上昇す
るから光放出効率が改善される。
この発明の方法によって作られた発光ダイオード’　ハ
可視スペクトル領域においてのインジケータ・ランプ、
７セグメント・ディスプレイ、アルファニューメリック
表示素子としてテレビジョン装置、データならびに信号
装置、コンンユーマー電子装置に使用される。
〔実施例〕
第１図に示した実施例と第２図、第３図についてこの発
明を更に詳細に説明する。
第１図にｎ　−ＧａＡｔＡ、ｓ層Ｉの成長情況を示す。
ｎ　−ａａＡＡＡｓ層の厚さは主基板から融体が離れる
時点２で決まるが、この時点従って層の厚さと放出光波
長は可変である。このｎ　−ＧａＡ、４Ａｓ層の成長後
は別の層析出３が副基板上に低いＡｔ含有量をもって行
なわれる。この析出の間Ｚｎが蒸発し、点４において主
基板にＡｔ含有量が低下したＧａ。
ＡＬ、Ａｓ融体が接触する。融体又は基板の位置の変更
は移動ボート又は回転ボートによる。エネルギー帯が階
段状に変化する部分にｐｎ接合が形成され、５として示
されている部分でＺｎドープの（Ｇａ、Ａｔ　）　Ａｓ
層が成長する。
第２図において６はｎ型、７はｐ型の（Ｇａ　、　ＡＡ
）Ａｓ層であり、８はｐ層の接触、９はｎ層の接触、１
０　’ｒｉ　ＧａＡｓ基板である。この基板はエピタキ
ンイ後光放出を改善するため除去される。ｐｎ接合にお
いて放射性再結合によって発生した光子１１はほとんど
吸収損失無しにＡｔ含有量が放射方向に増大している０
層６を通して放出される。
第３図はこの発明の方法を実施する装置を示す。
エピタキシャル成長は水平に置かれたグラファイトボー
ト内で行なわれる。
移動ボート１２にはＧａ、ＡＳ−基板１４を収める凹み
１３があり、ボート箱１５には室１６が作られ、Ａｔを
含むＧａ、ＡＥＩ融体はこの室に入れられる。融体のＡ
ｔ原子比率は４’Ｘ　１０−３からｌＯ×１０−３の間
である。
ｙ−ｈハｙｌ鼠が流れる石英管内に置かれ、エピタキシ
ャル析出温度の約９２０′Ｃに加熱される。
熱力学平衡に達した後ＧａＡｓ基板にＴｅをドープした
Ｇａ、Ａｔ、Ａｓ融体を接触゛させ炉を冷却すると、エ
ピタキシャル成長が始まる。ＴｅをドープしたＧａＡｔ
Ａｓ層１．７ｆｉ成長した後時点２において融体をＧａ
Ａｓ基板から離す。以後の析出は融体内又は補助基板上
に起る。
融体内又は補助基板上に析出する時点３では別に加熱さ
れる石英管のガス流入口に置かれたＺｎが蒸発する。こ
れによってロドープされたＯＡ。
Ａｔ、Ａ８融体のドーピングが打消され、最後にはｐド
ープされる。時点４において基板はＡｔ量が低下したＧ
ａ、Ａｔ、Ａｓ融体に接触し、更に冷却するとｐ層が析
出する。これによってｐｎ接合の位置が階段状のギャッ
プ移行部分に固定される。
基板から融体を離す時点２によってｎ層の厚さが変り、
成長に伴ってＧａＡｅ融体中のＡｔ量の減少により放出
光波長が変化する。
【図面の簡単な説明】
第１図はｎＧａＡｔＡｓ層の成長過程を示し、第２図は
この発明の方法によって作られた発光ダイオードの構成
を示し、第３図はこの発明の方法を実施する装置の概念
図である。第２図において１０　・ＧａＡｓ基板、６　
＝−ｎ　（ＧａＡｔ）Ａｓ層、７−ｐ　（Ｇａ、Ａｔ）
　Ａｓ層、８−ｐ層接触、９　・−ｎ層接触。 （６１１ｇ）代理人弁理士冨村　超 ＩＧ　３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）　ＧａＡｓ基板表面ｉｃｓ、Ｂｅ　又はＴｅによっ
    てねドープされたＧａ　、　Ａｔ、　Ａｓ融体がら第１
    のｎ型ＧａＡｔＡｓ層をエピタキシャル成長させ、中間
    析出の後ｎ　ＧａＡｓ基板層がエピタキシャル成長した
    基板の上にＺｎ又はＭｇによってｐドープされたＧａＡ
    ｔＡｓ層をＧａＡｓ基板に接触することなくエピタキシ
    ャル成長させることを特徴とするｎドープＧａ、ＡＬ、
    Ａｓ融融体トドドープＧａ　Ａｔ、Ａｓ融体からの液相
    エピタキシィにより（Ｇａ、Ａｔ）　Ａｓ発光ダイオー
    ドを製造する方法。 ２）エネルギー帯ギャップの移行が急峻であるようにＧ
    ａ、Ａｔ、Ａｓ融体から析出させることを４！ｉ、徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）エネルギー帯ギャップの急峻な移行が、出発融体中
    のＡｌ比率を４　Ｘ　１．０　から１０×１０　の間の
    高い値にすることによって達成されることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４）エネルギー帯ギャップの急峻な移行が、融体の冷却
    速度を毎分０．５Ｋから５にの高い値にすることによっ
    て達成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
    載の方法。 ５）９００１Ｃから１０００１：の間の温度で飽和させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
    一つに記載の方法。 ６）中間析出を補助基板上に行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項乃至第５項の一つに記載の方法。
JP59225608A 1983-10-28 1984-10-26 発光ダイオードの製造方法 Pending JPS60111482A (ja)

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DE3339272.2 1983-10-28
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AT (1) ATE32288T1 (ja)
DE (2) DE3339272A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6174388A (ja) * 1984-09-19 1986-04-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置の製造方法
DE3604260A1 (de) * 1986-02-11 1987-08-13 Max Planck Gesellschaft Fluessigkeitsepitaxieverfahren
US5326716A (en) * 1986-02-11 1994-07-05 Max Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. Liquid phase epitaxial process for producing three-dimensional semiconductor structures by liquid phase expitaxy
FR2629475A1 (fr) * 1988-03-29 1989-10-06 Radiotechnique Compelec Procede d'obtention d'une couche monocristalline ternaire hetero-epitaxiee sur une couche binaire et creuset pour sa mise en oeuvre
US4912532A (en) * 1988-08-26 1990-03-27 Hewlett-Packard Company Electro-optical device with inverted transparent substrate and method for making same
US5185288A (en) * 1988-08-26 1993-02-09 Hewlett-Packard Company Epitaxial growth method
US5448082A (en) * 1994-09-27 1995-09-05 Opto Diode Corporation Light emitting diode for use as an efficient emitter or detector of light at a common wavelength and method for forming the same
US5653801A (en) * 1995-04-06 1997-08-05 University Of Maryland Baltimore County Method for reducing contamination in semiconductor by selenium doping
DE19630689C1 (de) * 1996-07-30 1998-01-15 Telefunken Microelectron Halbleiteranordnung und Verfahren zum Herstellen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3537029A (en) * 1968-06-10 1970-10-27 Rca Corp Semiconductor laser producing light at two wavelengths simultaneously
DE2847091C3 (de) * 1978-10-28 1982-03-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ga↓1↓-↓x↓Al↓x↓ AS:Si-Epitaxieschichten
US4342148A (en) * 1981-02-04 1982-08-03 Northern Telecom Limited Contemporaneous fabrication of double heterostructure light emitting diodes and laser diodes using liquid phase epitaxy
US4507157A (en) * 1981-05-07 1985-03-26 General Electric Company Simultaneously doped light-emitting diode formed by liquid phase epitaxy
DE3124817A1 (de) * 1981-06-24 1983-01-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Lumineszenzdiode mit hohem wirkungsgrad und hoher grenzfrequenz der modulierbarkeit
US4427841A (en) * 1982-06-29 1984-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Back barrier heteroface AlGaAs solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
DE3469115D1 (en) 1988-03-03
EP0143957A1 (de) 1985-06-12
US4606780A (en) 1986-08-19
EP0143957B1 (de) 1988-01-27
ATE32288T1 (de) 1988-02-15
DE3339272A1 (de) 1985-05-09

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