JPS60115271A - リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法 - Google Patents
リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法Info
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- JPS60115271A JPS60115271A JP58222203A JP22220383A JPS60115271A JP S60115271 A JPS60115271 A JP S60115271A JP 58222203 A JP58222203 A JP 58222203A JP 22220383 A JP22220383 A JP 22220383A JP S60115271 A JPS60115271 A JP S60115271A
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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
- H01L33/02—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
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
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- 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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- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
本発明は化合物半導体素子の製造方法に係り、特に高効
率のリン化ガリウム（ＧａＰ）赤色発光素子の製造方法
の改良に関する。
率のリン化ガリウム（ＧａＰ）赤色発光素子の製造方法
の改良に関する。
ＧａＰ結晶を用いた発光素子は、添加元素により、緑色
発光から赤色発光まで得られ、種々の表示素子として数
多く使用されている。ＧａＰ発光素子の赤色発光は、Ｐ
−Ｎ接合の近傍のｐ型層で発生し、その発光中心は亜鉛
（Ｚｎ）と酸素（０）との最近接対であることが知られ
ている。したがって、発光効率を向上させる為には、第
１にｐ型層への電子の注入効率を向上させること、第２
に発光中心であるＺｎ−０濃度を増加させること、第３
にＰ−Ｎ接合の近傍の非発光再結合となる各種の結晶欠
陥を減らすことが必要である。
発光から赤色発光まで得られ、種々の表示素子として数
多く使用されている。ＧａＰ発光素子の赤色発光は、Ｐ
−Ｎ接合の近傍のｐ型層で発生し、その発光中心は亜鉛
（Ｚｎ）と酸素（０）との最近接対であることが知られ
ている。したがって、発光効率を向上させる為には、第
１にｐ型層への電子の注入効率を向上させること、第２
に発光中心であるＺｎ−０濃度を増加させること、第３
にＰ−Ｎ接合の近傍の非発光再結合となる各種の結晶欠
陥を減らすことが必要である。
ＧａＰ赤色発光素子は、ｎ型基板上にまずｎ型層層エピ
タキシャル成長させる、所謂、二重成長法により得られ
る。ガリウム溶液に添加したＧａ２Ｏ３は高温で、溶媒
であるガリウムと反応して揮発性の亜酸化物Ｇａ２０（
Ｇａ２０３＋４Ｇａ＋ ３０ａ２０）となりガリウム溶
液中の酸素濃度が低下する為、ｐ型層の成長は一般に密
閉容器中で行なわれている。現在、一般に採用されてい
る量産型のｐ型層の形成方法４よｎ型層を成長させたＧ
ａＰ基板とＧａ２Ｏ３及びＺｎを添加したガリウム溶液
とを密閉容器内に治め、該容器を横型成長炉内に設置し
、ガリウム溶液を高温で飽和させた後、上記ＧａＰ基板
とガリウム溶液とを回転等により接触させる方法が採用
されている。
タキシャル成長させる、所謂、二重成長法により得られ
る。ガリウム溶液に添加したＧａ２Ｏ３は高温で、溶媒
であるガリウムと反応して揮発性の亜酸化物Ｇａ２０（
Ｇａ２０３＋４Ｇａ＋ ３０ａ２０）となりガリウム溶
液中の酸素濃度が低下する為、ｐ型層の成長は一般に密
閉容器中で行なわれている。現在、一般に採用されてい
る量産型のｐ型層の形成方法４よｎ型層を成長させたＧ
ａＰ基板とＧａ２Ｏ３及びＺｎを添加したガリウム溶液
とを密閉容器内に治め、該容器を横型成長炉内に設置し
、ガリウム溶液を高温で飽和させた後、上記ＧａＰ基板
とガリウム溶液とを回転等により接触させる方法が採用
されている。
この方法の欠点は、成長開始前の昇温・飽和などの工程
でガリウム溶液と同時にｎ型層を成長させたＧａＰ基板
も高温に長時間さらされる為に揮発成分であるリン（Ｐ
）の抜は等によるｎ型層の熱劣化が避は得ないことであ
る。
でガリウム溶液と同時にｎ型層を成長させたＧａＰ基板
も高温に長時間さらされる為に揮発成分であるリン（Ｐ
）の抜は等によるｎ型層の熱劣化が避は得ないことであ
る。
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、熱劣化を防
ぎつつ、発光中心であるＺｎ−０濃度を増加させること
を目的としたものである。すなわち、縦型浸漬法を採用
し、ｐ型層を形成させるに際して成長開始直前までｎ型
層を成長させた基板を成長炉外の低温部に保持し、該基
板がガリウム溶液に浸漬された状態でガリウム溶液槽を
密閉することを特徴とする高効率のＧａＰ赤色発光素子
の製造方法を提供するものである。
ぎつつ、発光中心であるＺｎ−０濃度を増加させること
を目的としたものである。すなわち、縦型浸漬法を採用
し、ｐ型層を形成させるに際して成長開始直前までｎ型
層を成長させた基板を成長炉外の低温部に保持し、該基
板がガリウム溶液に浸漬された状態でガリウム溶液槽を
密閉することを特徴とする高効率のＧａＰ赤色発光素子
の製造方法を提供するものである。
実施例
以下、図面を参照して１本発明の一実施例を説明する。
第１図〜第３図は本発明の実施において用いた縦型浸漬
法の成長装置による操作方法を模式的に示したもので、
石英製反応管ｌ内には、ＧａＰ多結晶、酸化ガリウム（
Ｃｉａ２０３）及び亜鉛（Ｚｎ）を添加したガリウム溶
液槽２、及び基板ボルダ−３が配ｌされ反応管の外側に
は加熱用電気炉４が設けられている。また反応管上部に
は、ガス供給１１５が、下部には排出口６が設けられて
いる。以下、成長工程について説明する。
法の成長装置による操作方法を模式的に示したもので、
石英製反応管ｌ内には、ＧａＰ多結晶、酸化ガリウム（
Ｃｉａ２０３）及び亜鉛（Ｚｎ）を添加したガリウム溶
液槽２、及び基板ボルダ−３が配ｌされ反応管の外側に
は加熱用電気炉４が設けられている。また反応管上部に
は、ガス供給１１５が、下部には排出口６が設けられて
いる。以下、成長工程について説明する。
層厚２０〜７０ｇｍのｎ型層を成長されたｎ！１’４
ＧａＰ基板７を石英製基板ホルダー４に、設置し、イ１
英製溶液槽３に金属ガリウム（Ｇａ）５ｋｇ ＧａＰ多
結晶２２０ｇＧａ２Ｏ３１０ｇ及びＺｎ ２ｇを収容し
真空１６換後、アルゴンガス２ＫＬ１分を流入しなから
１０２００Ｃまで＋ｊ１温する。この時、基板ホルダー
４は第１図のごとく炉外上部の低温ゾーンに保持しであ
る。
ＧａＰ基板７を石英製基板ホルダー４に、設置し、イ１
英製溶液槽３に金属ガリウム（Ｇａ）５ｋｇ ＧａＰ多
結晶２２０ｇＧａ２Ｏ３１０ｇ及びＺｎ ２ｇを収容し
真空１６換後、アルゴンガス２ＫＬ１分を流入しなから
１０２００Ｃまで＋ｊ１温する。この時、基板ホルダー
４は第１図のごとく炉外上部の低温ゾーンに保持しであ
る。
１０２０°Ｃで６０分間保持しＧａＰ多結晶を十分溶解
させた後、基板ホルダー４を第２図のごとく、ガリウム
溶液の真上で予熱の為１０分間保持する。この時、石英
製のＭ８により溶液槽は第２図のごとくの密閉状態とな
る。
させた後、基板ホルダー４を第２図のごとく、ガリウム
溶液の真上で予熱の為１０分間保持する。この時、石英
製のＭ８により溶液槽は第２図のごとくの密閉状態とな
る。
１０分間経過後、ガリウム溶液中に基板ホルダーを浸漬
し、第３図のような浸漬状態で一定時間、たとえば３０
分間保持し酸素を飽和させた後、一定の冷却速度、たと
えば２°Ｃ／分で９８０°Ｃまで冷却し、亜鉛と酸素と
を添加したｐ型層を成長させる。 ８８０°Ｃで基板ホ
ルダーを溶液より分解し、電気炉の電源を切り自然放冷
させる。使用したガリウム溶液は、亜鉛、酸化ガリウム
及びＧａＰ多結晶を適当酸追加し繰り返し使用される。
し、第３図のような浸漬状態で一定時間、たとえば３０
分間保持し酸素を飽和させた後、一定の冷却速度、たと
えば２°Ｃ／分で９８０°Ｃまで冷却し、亜鉛と酸素と
を添加したｐ型層を成長させる。 ８８０°Ｃで基板ホ
ルダーを溶液より分解し、電気炉の電源を切り自然放冷
させる。使用したガリウム溶液は、亜鉛、酸化ガリウム
及びＧａＰ多結晶を適当酸追加し繰り返し使用される。
この工程でｎ型層」二に、層厚４０〜８０ｇｍ、表面ア
クセプタツｊ度（ＮＡ） ３〜５ Ｘ １０１７ｃｍ−
３のｐ型層が形成される。以１−１のようにして得られ
たＧａＰ赤色発光素子は・１１均発光効率４％（測定電
流密度２ Ａ ／ ｃ ｍ’上モールドし）と高い効率
を有していた。
クセプタツｊ度（ＮＡ） ３〜５ Ｘ １０１７ｃｍ−
３のｐ型層が形成される。以１−１のようにして得られ
たＧａＰ赤色発光素子は・１１均発光効率４％（測定電
流密度２ Ａ ／ ｃ ｍ’上モールドし）と高い効率
を有していた。
比 較 例 ｌ
ｎ型層の熱劣化の影響を比較する為に第２図の状態で成
長開始直前まで保持し、その他条件は本発明実施例と同
一条件でＰ型層を成長させたところ、得られたＧａＰ赤
色発光素子の平均発行効率は１．５％（測定電流密度２
Ａ ／ ｃ ｍ’ モールドなし）で本発明実施例の
局以下であった。
長開始直前まで保持し、その他条件は本発明実施例と同
一条件でＰ型層を成長させたところ、得られたＧａＰ赤
色発光素子の平均発行効率は１．５％（測定電流密度２
Ａ ／ ｃ ｍ’ モールドなし）で本発明実施例の
局以下であった。
比較例２
石英製の蓋によるガリウム溶液槽の寓閉効果を確認する
為に石英製の蓋を取り除いた以外は本発明実施例と同一
条件でｐ型層を成長させたところ、得られたＧａＰ赤色
発光素子の平均発行効率は２．８％（測定電流密度２
Ａ’／ ｃ ｍ’ モールドなし）ｔであった。
為に石英製の蓋を取り除いた以外は本発明実施例と同一
条件でｐ型層を成長させたところ、得られたＧａＰ赤色
発光素子の平均発行効率は２．８％（測定電流密度２
Ａ’／ ｃ ｍ’ モールドなし）ｔであった。
また、走査電子顕微鏡（ＳＥＮ）を用い電子線誘起電流
（ＥＢＩＧ）により、ｎ型層の正孔の拡散長Ｌｈを測定
した。実施例の発光効率４．２％の素子ではＬｈ−３，
８ルｍ、比較例１の発光効率１．４％の素子ではＬｈ＝
１．６ｇｍ、比較例２の発光効率２．８％の素子では
Ｌｈ＝ ４．０ｇｍであった。これらの結果から比較例
１の発光効率の低い原因は、ｎ型層の熱劣化によるもの
、また比較例２の発光効率の低い原因は発光中心である
Ｚ蘭濃度の減少によるものと推定される。
（ＥＢＩＧ）により、ｎ型層の正孔の拡散長Ｌｈを測定
した。実施例の発光効率４．２％の素子ではＬｈ−３，
８ルｍ、比較例１の発光効率１．４％の素子ではＬｈ＝
１．６ｇｍ、比較例２の発光効率２．８％の素子では
Ｌｈ＝ ４．０ｇｍであった。これらの結果から比較例
１の発光効率の低い原因は、ｎ型層の熱劣化によるもの
、また比較例２の発光効率の低い原因は発光中心である
Ｚ蘭濃度の減少によるものと推定される。
以上のように、簡単な構造の縦型浸漬型成長装置を用い
、成長開始直前まで基体を低温部に保持することにより
、熱劣化を防ぎかつ成長中は、溶液槽に蓋をし、発光中
心を形成する酸素の気相への逃げを防ぐことにより、高
効率のＧａＰ赤色発光素子が安定して製造可能となった
。本実施例では、溶液槽及び蓋の材質として石英を用い
たが、黒鉛、窒化ケイ素あるいは窒化ホウ素等であって
も良い。
、成長開始直前まで基体を低温部に保持することにより
、熱劣化を防ぎかつ成長中は、溶液槽に蓋をし、発光中
心を形成する酸素の気相への逃げを防ぐことにより、高
効率のＧａＰ赤色発光素子が安定して製造可能となった
。本実施例では、溶液槽及び蓋の材質として石英を用い
たが、黒鉛、窒化ケイ素あるいは窒化ホウ素等であって
も良い。
第１、第２、第３図は、この発明に係る縦型浸漬型成長
装置の断面構造を示す説明図である。 １・・・石英反応管 ２・・・石英製ガリウム溶液槽３
・・・石英製基板ホルダー ４・・・電気炉５・・・ガ
ス供給口 ６・・・ガス排出口 ７・・・基体８・・・
石英製蓋 特許出願人 昭和電工株式会社 代 理 人 弁理士 菊地精−
装置の断面構造を示す説明図である。 １・・・石英反応管 ２・・・石英製ガリウム溶液槽３
・・・石英製基板ホルダー ４・・・電気炉５・・・ガ
ス供給口 ６・・・ガス排出口 ７・・・基体８・・・
石英製蓋 特許出願人 昭和電工株式会社 代 理 人 弁理士 菊地精−
Claims (1)
- ｎ型リン化ガリウム層を成長させたｎ型リン化ガリウム
基板を基体として、該層上に酸化ガリウム及び亜鉛を添
加したリン化ガリウム溶液を用いて、縦型浸漬法液相エ
ピタキシャル成長により、ｐ型リン化ガリウム層を形成
させるに際して、成長開始直前まで」二記基体を成長炉
外に保持し、基体がガリウム溶液に浸漬された状態でガ
リウム溶液槽を密閉することを特徴とするリン化ガリウ
ム赤色発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222203A JPS60115271A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222203A JPS60115271A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60115271A true JPS60115271A (ja) | 1985-06-21 |
Family
ID=16778747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58222203A Pending JPS60115271A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | リン化ガリウム赤色発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60115271A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06302858A (ja) * | 1993-04-12 | 1994-10-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＰ赤色発光素子基板及びその製造方法 |
| US5922126A (en) * | 1996-05-31 | 1999-07-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor liquid phase epitaxial growth method and apparatus, and its wafer holder |
| JP2011249650A (ja) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Chube Univ | ＧａＡｓの液相エピタキシャル成長法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438600A (en) * | 1977-09-01 | 1979-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparing bimorph element |
| JPS5891099A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-30 | Kokusai Electric Co Ltd | 縦型液相エピタキシヤル成長装置 |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP58222203A patent/JPS60115271A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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