JPS60193329A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPS60193329A
JPS60193329A JP59050008A JP5000884A JPS60193329A JP S60193329 A JPS60193329 A JP S60193329A JP 59050008 A JP59050008 A JP 59050008A JP 5000884 A JP5000884 A JP 5000884A JP S60193329 A JPS60193329 A JP S60193329A
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JP
Japan
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layer
substrate
type
solution
growth
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Pending
Application number
JP59050008A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Sekiwa
関和 哲男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60193329A publication Critical patent/JPS60193329A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体素子の製造方法に関し、特に液相エピタ
キシャル成長法を用いた発光ダイオードの製造方法に係
わる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、発光ダ4オードとしては、例えば第1図に示す如
く、P型のGaAs基板1上にP型の第1のGajLA
Aa層2、N型の第2のGiLAtAa層3を設け、更
にこの第2のGaAtAm層3上にオーミック電極4を
、前記基板Jの裏面にオーミック電極5を設けた構造の
ものが知られている。こうした構造の発光ダイオードは
、第2図に示す温度プログラム図を経て製造される。m
ち、まず、基板1を図示しないカート内でヒータにょシ
850℃(A点)まで加熱する。つづいて、この温度で
2時間経過した後(B点)、ボート内t−3時間程度か
けて約750”℃まで下降させる(C点)。この際、B
点からD点において不純物として亜鉛(Zn)を用いて
液相エピタキシャル成長することによシ基板1上にP型
の第1のGaAu器層2が形成される。またD点から0
点において不純物としてテルリウム(Te )を用いて
液相エピタキシャル成長することによシ第1のGILA
tAa層2上にN型層温上のGaAtAs層3が形成さ
れる。ひきつづき、0点からカート内を更に下降させる
しかしながら、こうしπ製造される発光ダイオードによ
れば、P型の第1のGaAtAs層2とN型の第2のG
aAtAa層3の接合で発光した光のうち、下方向への
光がGaAs基板1内で吸収されて外部へ出ないため、
上記接合で発光した光を有効に外部に取シ出すことがで
きないという欠点を有する。なお、この基板への光吸収
を回避するには基板を除去することが考えられるが、G
aAtA s層目体の厚さが通常40〜50μmと薄い
ため、この厚さではペレツ化ひいては製品化は不可能で
ある。
また、他の発光ダイオードとしては、第3図に示す如く
、第1図のP型のGaAs基板1の代シにP型の第3の
GaAtAs層6をベースとして用いた構造のものが知
られている。こうした構造の発光ダイオードは、第4図
の温度プログラム図を経て製造される。即ち、前述と同
様に基板1をヒータによシ950℃(E点)まで加熱し
た後、この温度で約90分加熱をつづける(F点)0つ
づいて、テート内を4時間和度かけて約750℃まで下
降させ(G点)、基板1上に厚いP型の第3のGaAA
As層6を成長させる。
以下、前記従来例1と同様な操作を行なって、この第3
のGaAtAs層6上に順次GaAtA4層2,3を成
長させた仮、前記基板1を除去し、オーミック電極4,
5を形成して発光ダイオードを製造する。しかしながら
、こうした製造方法によれば、P型の第3のGaAtA
 a層6を成長させるためには高温成長を長時間(約4
時間)行なう必要があるためP−N接合を形成するまで
に発光中心となる不純物としてのZnが成長部が逃散す
る。そして、逃散したZnが一方の発光中心となるTe
を含む成長溶融液を汚染する。従って、P−Ng合近傍
のアクセプター濃度及びドナー濃度を結晶性よくコント
ロールすることが困難である。また、再現性も非常に悪
い。こあ結果、P−N接合近傍の濃度バランスが悪くな
シ、発光ダイオードの発光効率が低下する。
〔発明の目的〕
本発明は上記84 ++’iに鑑みてなされたもので、
発光効率の高い半導体素子の製造方法を提供することを
目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、通常の方法によ)第1導電型のGaAs結晶
基根上にAtAs混晶比の高い第1導電型の第1のGa
AtAa結晶層を形成した後、この成長に寄与した半導
体溶融液を分離して前記基板を収納するyK )内の雰
囲気を密封状態にしたままが一トを反応系外に取シ出し
他の半導体溶融液をセットし、更にテートを再び反応系
に戻すことを特徴とするもので、これによシ発光中心と
なる不純物の逃散を回避し、もってこれに起因する発光
効率の低下を阻止しようとするものである。 ゛ 〔発明の輯流側〕 以下、本発明の一実施例を第5図〜第8図を参照して説
明する。ここで、第5図は本実施例で用いられる成長開
始前のデートを、第6図は反応炉の外へ取シ出した時の
テートを、第7図は本発明の一実施例に係る発光ダイオ
ードの断面図を、第8図は温度プログラム図を夫々示す
まず、第4図及び第5図のボートについて説明する。図
中の11は、半導体溶融液溜部12と廃液溜部13間に
設けられた摺動自在な結晶基板収納部である。前記半導
体溶融液溜部12には、夫々第1P型成長溜14a1第
2P型成長溜14b1第3P型成長溜14c及び第4N
型成長溜15が順次数シ付けられている。前記第1P型
成長溜14&には、AtAs混晶比が065となる量の
At、多結晶のGaAs 、Ga 、アクセプター濃度
が所定の値になる量のZnが添加されている。第2P型
成長溜14bには、AtAs混晶比が0.8と力る量の
At、多結晶のGaAa SGaが添 ′加されている
。第3P型成長溜14cには、 。
AAAI混合比が0.35となる量のA4多結晶GaA
m5Ca、が添加されている。第4N型成長溜15には
、AAAs混合比が0.8となる量のAt、多結晶Ga
As5Gaが添加されている。また、前記廃液溜部13
には、夫々第1〜第4の廃記収納室16a〜16dが設
けられている。
こうした構造のテートを用いて第8図の温度プログラム
図によりG&A6結晶基板上に液相エピタキシャル法に
よ)成長層を形成する。まず、テートを第5図の状態で
反応管内にセット後、反応系内雰囲気を真空(60分間
、到達真空度I X 10’−’TORR)にし、反応
系内の酸素等を除去した。つづいて、水素(grade
 7N −H2)を/4−ジ後1 l/ninのフロー
レイト中で約90分間反応系内の温度を960℃に保ち
(点F)、更に反応系内の温度を750℃(点G)tで
降下する。これによりGaAs結晶基結晶基板l軸上型
の第1のGao、35AAg、65A@層18が成長し
た。この後、テートの結晶基板収納部11を矢印の方向
にスライドして第1のGaO,35AtO,65”層1
8の成長に使用した第1P型成長溶融液をその層18上
よシ排除しボートを第6図の密封状態にする。ひきつづ
き、この状態で室温(点H)tで冷却し、デートを炉外
(反応系外)に取シ出した後、第2、第3P型成長溜1
4b。
14cに所定のアクセゾター濃度となる量のZn、N型
成長用に所定のドナー濃度となる量のTeを夫々極力短
時間に添加する。しかる後、ボートを炉内(反応系内)
にセットし、前記と同様に真空引き、H2パージ、フロ
ーを行々った後、従来(第2図)と同様な温度条件で厚
さ160μmの前記Gao 、 35AtO,65” 
ffB l s上に厚さ10 JimのP型のtI!、
2のGao、2Ato、8μm層19(点8〜点り間)
、厚さ1μmのP型の第3の” 0.65”0.35A
8層20(点Bで30秒間850℃を保持する)及び厚
さ40μmのN型Gao、2Ato、6μm層21を夫
々形成した。更に、前記GILAI結晶基板17をNH
4OHとH2O2の混合液で除去した後、N型のGao
、2At、8μm層21上にN型のオーミック電極22
をP型の” 0.35AtO,65”層18の裏面にP
型のオーミック電極23を形成した。次いで、表面側か
らP−N接合を越えてメサエッチングを行々い、ダイシ
ングを行なって発光ダイオードを製造した。
しかして、本発明によれば、GaA1結晶基板17の代
ルにP型の第1のG a o 、5sAZo 、b5A
8層18をペースとしたダブルへテロ構造をとるととも
に、基板J7にこのGao、s5Atg、45A11層
18を成長後、成長に寄与した第1P型成長溜14&中
の溶融液を排除し、基板17が密封状態のまま?−トを
反応系外に取シ出し他の半導体溶融液をセットしてから
ボートを再び反応系に戻す。
従って、ダブルへテロ構造によシP型の第3の”0.6
5AtO,35A”層20に活入される電子はこの成長
層内に有効に閉じ込められ、効率よく発光波長660n
mの発光に寄与させることができる。
また、56 Q nmの光を通過するALAs混晶比0
.65のGa g、35Ato、65A8層18の使用
によシ、裏面光吸収がなく発光した光を有効に取り出す
ととが可能である。4実、本発明に係る発光ダイオード
は、従来(第1図)の発光ダイオードと比べ、発光特性
を3〜4倍向上することができた。更に、従来のように
GaAtAs層の表面を溶解するメルトバック操作及び
炉外取シ出しによる表面劣化を防ぐために、厚いP型の
GaAtAg層成長後、GaAs層の成長、炉外への取
シ出し及び表面処理を行なう必要がなく、操作が簡単で
ある。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれは、従来と比べ発光効率
の大きい発光ダイオード等の半導体素子を製造する方法
を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の発光ダイオードの断面図、第2図は第1
図の発光ダイオードの製造に係る温度プログラム図、第
3図は従来の他の発光ダイオードの断面図、第4図は第
3図の発光ダイオードの製造に係る温度プログラム図、
第5図及び第6図は夫々本発明に係るデートの説明図、
第7図は本発明の一実施例に係る発光グイオードの断面
図、第8図は第7図の発光ダイオードの製造に係る1!
!度プログラム図である。 1ノ・・・結晶基板収納部、J2・・・半導体溶融液溜
部、J3・・・廃液溜部、14&〜14a・・・P型成
長溜、15・・・N型成長溜、16&〜16d・・・収
納室、17・・・GaAs結晶基板、18・・・P型の
第1の”0.35AtO,65”層、19・・−p型の
第2の”0.65AtO,35A一層、2θ−p型の第
3のGao、2Ato、8As層、2ノーN型のGaI
)、2Ato、8Am層、22.23・・・オーミ、り
電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦jI2 閃 第4@ 4問

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型のGaAs結晶基板上にAtA I混晶比の
    高い第1導電型の第1のGaAAAs結晶層を液相エピ
    タキシャル成長法によ多形成する工程と、この成長に寄
    与した半導体溶融液を分離した後、前記基板を密封状態
    にしたままが一トを反応系外に取シ出し他の半導体溶融
    液をセットする工程と、&)1再び反応系内に戻す工程
    と、前記GaAtA−結晶層上に該結晶層よj) 紅ハ
    混晶比の高i第1導電型の第2のGaAtAs結晶層を
    形成する工程と、この第20GaAtAs結晶層上に発
    光波長に必要なAtAs混晶比の第30GaAムS結晶
    層を形成する工程と、この第30GaAAAs結晶層上
    に第2のGaAtAs結晶層と同勢のAAAs混晶比を
    有した第2導電型の第4のGaAtAs結晶層を形成す
    る工程とを具備することを特徴とする半導体素子の製造
    方法。
JP59050008A 1984-03-15 1984-03-15 半導体素子の製造方法 Pending JPS60193329A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02224282A (ja) * 1988-07-05 1990-09-06 Hewlett Packard Co <Hp> 半導体発光装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02224282A (ja) * 1988-07-05 1990-09-06 Hewlett Packard Co <Hp> 半導体発光装置

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