JPS6057214B2 - 電気発光物質の製法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体物質の調製および半導体装置の製造に
分野に関する。
分野に関する。
好適な実施態様においては、本発明は電気光学（エレク
トロルミネセンス）ｔｌ料および装置の分野に関する。
本発明に関連して、接合装置中に組込まれた場合に縁
色光の放射を増大させるための放射的再結合中心として
作用する等電トラップを形成するようにりん化ガリウム
（ＧａＰ）中に窒素を導入し得るということが当業上知
られている。
トロルミネセンス）ｔｌ料および装置の分野に関する。
本発明に関連して、接合装置中に組込まれた場合に縁
色光の放射を増大させるための放射的再結合中心として
作用する等電トラップを形成するようにりん化ガリウム
（ＧａＰ）中に窒素を導入し得るということが当業上知
られている。
ＧａＰ（製造装置中でそれが単結晶基板（以下本明細書
では「基質」という。）として用いられているかあるい
はエピタキシャルフィルムとして用いられるかあるいは
その両方として用いられるかそのいずれの・場合でも）
中に窒素を導入するために特に配慮された上記の先行技
術方法は、明らかに溶液成長法あるいは液相エピタキシ
ャル法に限られていた。これらの先行技術方法の典型と
しては、例えば米国特許第３４６２３加号明細書中に、
電気発光ＧａＰ装置が、元素状ガリウム（Ｇａ）の融解
物に一つの伝導型のドープ剤を含有する多結晶性ＧａＰ
および窒素ガリウム（ＧａＮ）を加え密封石英アンプル
中で１２００′Ｃに加熱し、それから約１０時間かけて
８００℃に冷却することによつて製造されることが記載
されている。この方法中で形成された、窒素ドープされ
たＧａＰの不規則形状の単結晶は濃ＨＣｅ中ての洗浄に
よりガリウムから抽出され、所望の大きさおよび形状に
切りそろえられ且つ研磨される。このように形成された
生成物は、その上に異なる伝導型のＧａＰのエピタキシ
ャル層がチッピングとして知られている液相技術によつ
て成長される基質として用いられる。二端子Ｐ−Ｎ接合
装置を組立てるために接点がＰおよびＮ領域に取付けら
れる。その他の先行技術方法では窒素ドープされたＧａ
Ｐエピタキシャルフィルムは、エピタキシャルフィルム
中のＧａＰの伝導型とは反対の伝導型のＧａＰの基質上
に液相エピタキシャル沈着例えばチッピングすることに
よつて成長させられている。
では「基質」という。）として用いられているかあるい
はエピタキシャルフィルムとして用いられるかあるいは
その両方として用いられるかそのいずれの・場合でも）
中に窒素を導入するために特に配慮された上記の先行技
術方法は、明らかに溶液成長法あるいは液相エピタキシ
ャル法に限られていた。これらの先行技術方法の典型と
しては、例えば米国特許第３４６２３加号明細書中に、
電気発光ＧａＰ装置が、元素状ガリウム（Ｇａ）の融解
物に一つの伝導型のドープ剤を含有する多結晶性ＧａＰ
および窒素ガリウム（ＧａＮ）を加え密封石英アンプル
中で１２００′Ｃに加熱し、それから約１０時間かけて
８００℃に冷却することによつて製造されることが記載
されている。この方法中で形成された、窒素ドープされ
たＧａＰの不規則形状の単結晶は濃ＨＣｅ中ての洗浄に
よりガリウムから抽出され、所望の大きさおよび形状に
切りそろえられ且つ研磨される。このように形成された
生成物は、その上に異なる伝導型のＧａＰのエピタキシ
ャル層がチッピングとして知られている液相技術によつ
て成長される基質として用いられる。二端子Ｐ−Ｎ接合
装置を組立てるために接点がＰおよびＮ領域に取付けら
れる。その他の先行技術方法では窒素ドープされたＧａ
Ｐエピタキシャルフィルムは、エピタキシャルフィルム
中のＧａＰの伝導型とは反対の伝導型のＧａＰの基質上
に液相エピタキシャル沈着例えばチッピングすることに
よつて成長させられている。
このＧａＰ基質はさらに窒素によつてドープされてもよ
いしまたはされなくてもよい。気相法によつて電気発光
ダイオードを製造することもまた知られている。
いしまたはされなくてもよい。気相法によつて電気発光
ダイオードを製造することもまた知られている。
しかしながら、気相法中て窒素により殊更にＧａＰをド
ーピングした光放射ダイオードに適当な電気発光物質を
製造するこ，とを教示している先行技術はないようであ
る。一つの既知方法では、硫黄ドープされたＧａＰが気
相から三塩化りん（ＰＣｅ３）移動法より砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基質上にエピタキシャル沈着された。この
方法ては、ＰＣ′３を運ふ精製された水．素が、硫黄不
純物を運ふ水素流と一緒にされ、そしてこの気体状混合
物が石英反応管に導入されて９３０゜ＣてＧａと反応し
且つＧａＡｓ基質上にエピタキシャル沈着されたＧａＰ
を生成する。その後、Ｐ型ドープ剤例えば亜鉛またはベ
リリウムがＢｅがＰ−Ｎ接合を形成するためにＮ型Ｇａ
Ｐ層中に拡散された。エピタキシャルＧａＰ／ＧａＡｓ
構造から製造されたダイオードの発光スペクトルは、と
りわけ、窒素の弧立原子が偶然に付加された（故意では
なしに添加された）不純物として存在していることを示
した。装置材料の中に窒素添加の可能な源泉またはそう
した局所があるかどうは、−すなわちＧａＰのＰあるい
はＮ領域のいずれにあるかについての意見は提示されて
いない。ここに言及した方法はもつと詳細に０ジャーナ
ル●オブ●アプライド・フイジクスョ第４１巻第１号第
３２１〜３２８頁１９７師１月にデイールシユケ氏等に
よつて記載されている。半導体物質中への等電不純物の
混入に関しての先行技術はガリウム砒化りん化物すなわ
ちＧａＡｓｌ−ＸＰｘ（ここではＸはどんな方法で製造
されても０．２より大きく１より小さい値である）のご
とき２成分系■一■族化合物の合金（混晶または個溶体
）からの電気発光（エレクトロルミネセンス）装置の製
造に関する積極的な開示を含んてはいない。
ーピングした光放射ダイオードに適当な電気発光物質を
製造するこ，とを教示している先行技術はないようであ
る。一つの既知方法では、硫黄ドープされたＧａＰが気
相から三塩化りん（ＰＣｅ３）移動法より砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基質上にエピタキシャル沈着された。この
方法ては、ＰＣ′３を運ふ精製された水．素が、硫黄不
純物を運ふ水素流と一緒にされ、そしてこの気体状混合
物が石英反応管に導入されて９３０゜ＣてＧａと反応し
且つＧａＡｓ基質上にエピタキシャル沈着されたＧａＰ
を生成する。その後、Ｐ型ドープ剤例えば亜鉛またはベ
リリウムがＢｅがＰ−Ｎ接合を形成するためにＮ型Ｇａ
Ｐ層中に拡散された。エピタキシャルＧａＰ／ＧａＡｓ
構造から製造されたダイオードの発光スペクトルは、と
りわけ、窒素の弧立原子が偶然に付加された（故意では
なしに添加された）不純物として存在していることを示
した。装置材料の中に窒素添加の可能な源泉またはそう
した局所があるかどうは、−すなわちＧａＰのＰあるい
はＮ領域のいずれにあるかについての意見は提示されて
いない。ここに言及した方法はもつと詳細に０ジャーナ
ル●オブ●アプライド・フイジクスョ第４１巻第１号第
３２１〜３２８頁１９７師１月にデイールシユケ氏等に
よつて記載されている。半導体物質中への等電不純物の
混入に関しての先行技術はガリウム砒化りん化物すなわ
ちＧａＡｓｌ−ＸＰｘ（ここではＸはどんな方法で製造
されても０．２より大きく１より小さい値である）のご
とき２成分系■一■族化合物の合金（混晶または個溶体
）からの電気発光（エレクトロルミネセンス）装置の製
造に関する積極的な開示を含んてはいない。
上記のデイールシユケ氏等の論文中、エピタキシャルＧ
ａＰ層がＧａＡｓ基質に由来する砒素原子によつて汚染
され、その結果ＧａＡｓｘＰｌ−ｘ（普通の条件で成長
された結晶に対する最も代表的な曲線では、砒素のモル
分率はＧａＰ／ＧａＡｓ界面で０．０６の最大値ももち
、それからへだたるにつれて減少して１．０７ＷＬの距
離においては０．０２以下の値となる）の組成を生ずる
ことが言及されている。
ａＰ層がＧａＡｓ基質に由来する砒素原子によつて汚染
され、その結果ＧａＡｓｘＰｌ−ｘ（普通の条件で成長
された結晶に対する最も代表的な曲線では、砒素のモル
分率はＧａＰ／ＧａＡｓ界面で０．０６の最大値ももち
、それからへだたるにつれて減少して１．０７ＷＬの距
離においては０．０２以下の値となる）の組成を生ずる
ことが言及されている。
上記のとおり、砒素は故意てなくＧａＡｓ基質からエピ
タキシャルＧａＰ中へ導入されており、ＧａＰ層中の砒
素の存在は発光スペクトルの解析および電子追跡測定に
よる証明前には著者等にとつても未知てあつた。さらに
上記のごとくデイールシユケ氏等は、発光スペクトルに
よつて存在が示された窒素の弧立原子がＮ型のＧａＰあ
るいはＰ型のＧａＰ中のいずれに存在するのかも示して
はいない。いずれにしろ、砒素同様窒素の故意でなく添
加されたものである。アプライド・フイジクス・レター
ス第１倦第７号第２１０〜２１頌、１９６奔４月１日）
中にデイーン氏等により記載された方法では、窒素によ
つてドープされた、りん含有量の高いＧａＡｓｘＰ，−
ｏ（ここてｘ＜０．２である）は約１０４０゜Ｃに加熱
された開管反応炉中へ湿つた水素気流中のホスフィン（
ＰＨ３）およびアルシン（ＡｓＨ３）を導入しそこて水
が焼結された窒化硼素（ＢＮ）と反応して結晶成長帯域
上のＮＨ３を生ずることによつて蒸気から成長された。
タキシャルＧａＰ中へ導入されており、ＧａＰ層中の砒
素の存在は発光スペクトルの解析および電子追跡測定に
よる証明前には著者等にとつても未知てあつた。さらに
上記のごとくデイールシユケ氏等は、発光スペクトルに
よつて存在が示された窒素の弧立原子がＮ型のＧａＰあ
るいはＰ型のＧａＰ中のいずれに存在するのかも示して
はいない。いずれにしろ、砒素同様窒素の故意でなく添
加されたものである。アプライド・フイジクス・レター
ス第１倦第７号第２１０〜２１頌、１９６奔４月１日）
中にデイーン氏等により記載された方法では、窒素によ
つてドープされた、りん含有量の高いＧａＡｓｘＰ，−
ｏ（ここてｘ＜０．２である）は約１０４０゜Ｃに加熱
された開管反応炉中へ湿つた水素気流中のホスフィン（
ＰＨ３）およびアルシン（ＡｓＨ３）を導入しそこて水
が焼結された窒化硼素（ＢＮ）と反応して結晶成長帯域
上のＮＨ３を生ずることによつて蒸気から成長された。
ＮＨ３からの窒素は成長している結晶全体にわたつて大
体一様にＧａＡｓｘＰｌ−ｏをドープするのに用いられ
た。しかしながら、上記のデイーン氏等による論文は主
に、ｘ＜０．２に対する光学吸収スペクトルの実験結果
に基づいて、りん含有量の高いＧａＡ）ＸＰｌ？Ｘ中の
等電窒素部域におけるエクスサイトン（ＥｘｃｉｔＯｎ
）の局在エネルギーに関する考察に向けられている。デ
イーン氏等の論文では電気発光砒焦りん化ガリウムＰ−
Ｎ接合装置の製造あるいはそれらの特性に関する教示は
なされなかつた。上記の先行技術方法ては、等電不純物
たる窒素は通常、エピタキシャルフィルムおよび／また
はその上に前記フィルムが沈着されるような基質の中に
一様に分布される。
体一様にＧａＡｓｘＰｌ−ｏをドープするのに用いられ
た。しかしながら、上記のデイーン氏等による論文は主
に、ｘ＜０．２に対する光学吸収スペクトルの実験結果
に基づいて、りん含有量の高いＧａＡ）ＸＰｌ？Ｘ中の
等電窒素部域におけるエクスサイトン（ＥｘｃｉｔＯｎ
）の局在エネルギーに関する考察に向けられている。デ
イーン氏等の論文では電気発光砒焦りん化ガリウムＰ−
Ｎ接合装置の製造あるいはそれらの特性に関する教示は
なされなかつた。上記の先行技術方法ては、等電不純物
たる窒素は通常、エピタキシャルフィルムおよび／また
はその上に前記フィルムが沈着されるような基質の中に
一様に分布される。
等電窒素部域からの電気発光はＰ−Ｎ接合空間荷電領域
付近で起るので、その物質の残りの部分にある窒素原子
は放射された放射線の一部を吸収する。所望の窒素プロ
フィルを得るためには、液相エピタキシヤルニ重チッピ
ング技術を用いるべきことが示された。かかる提案され
た方法では、一つの伝導型の層を成長させる最初のチッ
ピング操作中、エピタキシャル成長冷却サイクルは所定
の窒素濃度を有する層の成長後に中断され、そして窒素
含量はＧａ成長溶液中のＧａＮ濃度を増大させるように
ＮＨ３濃度を調節することによつて増大された。冷却サ
イクルを再関した際、続いての層成長は所望の一層高濃
度の窒素を有する。次に反対の伝導型の層が所望のＧａ
Ｎレベルを含む融解物から第２のチッピング操作をなす
ことによつて成長される。所望の成長期間の後、冷却サ
イクルは中断され且つＧａＮはＧａ成長融解物から蒸発
される。冷却サイクル再開と同時に、残りの層は低窒素
レベルで成長する。従つて、本発明の目的は窒素ドープ
されたＣａＡｓｌ−０Ｐｘ１気発光物質の製造のための
気相方法を提供することてある。
付近で起るので、その物質の残りの部分にある窒素原子
は放射された放射線の一部を吸収する。所望の窒素プロ
フィルを得るためには、液相エピタキシヤルニ重チッピ
ング技術を用いるべきことが示された。かかる提案され
た方法では、一つの伝導型の層を成長させる最初のチッ
ピング操作中、エピタキシャル成長冷却サイクルは所定
の窒素濃度を有する層の成長後に中断され、そして窒素
含量はＧａ成長溶液中のＧａＮ濃度を増大させるように
ＮＨ３濃度を調節することによつて増大された。冷却サ
イクルを再関した際、続いての層成長は所望の一層高濃
度の窒素を有する。次に反対の伝導型の層が所望のＧａ
Ｎレベルを含む融解物から第２のチッピング操作をなす
ことによつて成長される。所望の成長期間の後、冷却サ
イクルは中断され且つＧａＮはＧａ成長融解物から蒸発
される。冷却サイクル再開と同時に、残りの層は低窒素
レベルで成長する。従つて、本発明の目的は窒素ドープ
されたＣａＡｓｌ−０Ｐｘ１気発光物質の製造のための
気相方法を提供することてある。
本発明の別の目的はＧａＡｓｌ？ＸＰｘのエピタキシャ
ル層の特定領域に窒素を導入する簡単な方法を提供する
ことである。
ル層の特定領域に窒素を導入する簡単な方法を提供する
ことである。
本発明のさらに別の目的は電気発光装置製造の際使用す
るに特に適当な新規物を提供することである。
るに特に適当な新規物を提供することである。
本発明のさらに別の目的はここで製造された窒素ドープ
されたＧａＡｓｌ−ＸＰｘから製造された改良された電
気発光装置を提供することてある。
されたＧａＡｓｌ−ＸＰｘから製造された改良された電
気発光装置を提供することてある。
これらおよびその他の目的は以下の発明の詳細な説明か
ら明らであろう。
ら明らであろう。
本発明は半導体物質の接合領域のみの中へ等電不純物を
導入する気相方法およびそれから製造される半導体装置
に関する。
導入する気相方法およびそれから製造される半導体装置
に関する。
好適な態様では、本発明は後で電気発光装置中で組込ま
れるＧａＡｓｌ−ＸＰｘ物質の特定領域中へ窒素を導入
する方法に関する。ＧａＡｓｌ−ＸＰｘは水素中のハロ
ゲン化水素とＧａと反応させ且つその反応混合物をＰＨ
３、ＡｓＨ３および一つの伝導型の不純物ドープ剤を運
ふ水素と組合せてＧａＡｓｌ−ＸＰｘを形成させ、この
ものをエピタキシャルフィルムごとき適当な基質上に蒸
気相から沈着させることによつて製造される。
れるＧａＡｓｌ−ＸＰｘ物質の特定領域中へ窒素を導入
する方法に関する。ＧａＡｓｌ−ＸＰｘは水素中のハロ
ゲン化水素とＧａと反応させ且つその反応混合物をＰＨ
３、ＡｓＨ３および一つの伝導型の不純物ドープ剤を運
ふ水素と組合せてＧａＡｓｌ−ＸＰｘを形成させ、この
ものをエピタキシャルフィルムごとき適当な基質上に蒸
気相から沈着させることによつて製造される。
成長したフィルムの組成は基質と接触している砒素一リ
んが制御された比であつて、しかも所望の砒素対りんの
比に達するまて成長層の中て変化しているような一連の
領域を生ずるように制御される。所望の砒素対りんの比
になつたとき窒素を反応物気流中に導入し、Ｐ−Ｎ接合
が形成され且つ放射線が生ぜしめられるべき狭い領域で
のみの成長しつつある±ピタキシヤル層中へ窒素を混入
せしめる。その後、反応物蒸気中へ前に用いたのとは反
対の伝導型の不純物を導入するかまたは成長が停止され
てからエピタキシャル層中へ反対の型の不純物を拡散す
るかのいずれかによつてＰ−Ｎ接合が形成される。窒素
ドープされたＧａ．Ａｓｌ−ＸＰｘエピタキシャル構・
造はその後慣用の方法で電気発光装置中へ組込まれる。
んが制御された比であつて、しかも所望の砒素対りんの
比に達するまて成長層の中て変化しているような一連の
領域を生ずるように制御される。所望の砒素対りんの比
になつたとき窒素を反応物気流中に導入し、Ｐ−Ｎ接合
が形成され且つ放射線が生ぜしめられるべき狭い領域で
のみの成長しつつある±ピタキシヤル層中へ窒素を混入
せしめる。その後、反応物蒸気中へ前に用いたのとは反
対の伝導型の不純物を導入するかまたは成長が停止され
てからエピタキシャル層中へ反対の型の不純物を拡散す
るかのいずれかによつてＰ−Ｎ接合が形成される。窒素
ドープされたＧａ．Ａｓｌ−ＸＰｘエピタキシャル構・
造はその後慣用の方法で電気発光装置中へ組込まれる。
ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ組成中の砒素対りんの比率を変える
ことによつて、発光ダイオードは赤から緑までの範囲の
色の改良された輝度および効率を有する光を放射するよ
うに構成てきる。７例１ 好ましい態様においては、エピタキシャルフィルムの製
造および沈着のために本発明で用いた方法および装置は
一般的には米国特許第３２１８２０５号明細書で公開さ
れているものに類似している。
ことによつて、発光ダイオードは赤から緑までの範囲の
色の改良された輝度および効率を有する光を放射するよ
うに構成てきる。７例１ 好ましい態様においては、エピタキシャルフィルムの製
造および沈着のために本発明で用いた方法および装置は
一般的には米国特許第３２１８２０５号明細書で公開さ
れているものに類似している。
この例では第１Ｅ図で断面で示された装置を製造するの
に用いられたエピタキシャル構造の物質の製造について
言及する。第１Ａ〜１Ｃ図に示されたエピタキシャル成
長操作ては１００結晶学的面に対して５゜の方向にある
単結晶ＧａＰの清浄で研磨された基質ウェハーが炉中に
ある溶融したシリカ反応管中におかれた。
に用いられたエピタキシャル構造の物質の製造について
言及する。第１Ａ〜１Ｃ図に示されたエピタキシャル成
長操作ては１００結晶学的面に対して５゜の方向にある
単結晶ＧａＰの清浄で研磨された基質ウェハーが炉中に
ある溶融したシリカ反応管中におかれた。
反応管は管および基質の表面から酸素を除去するために
水素でフラッシュされた。反応物蒸気は５０ｃｃ／分の
水素気流中へ３．５ｃｃ／分でＨＣ′気流を導入し且つ
その気流を元素状のＧａ上を７７０゜Ｃで通過させるこ
とによつて製造された。同時に、水素混合物に０．２９
ｃｃ／分のＡｓＨ３、０．８８ｃｃ／分のＰＨ３および
約０．３ｃｃ／分の１００ｐｐｍテルル化ジエチルが導
入されている４５０ｃｃ／分の第２の水素流が補給され
、且つ９２５℃に加熱された反応管の反応帯域中で前記
のＨＣｅ−Ｇａ反応混合物と一緒にされた。この反応帯
域からそれら蒸気は８２５゜Ｃに加熱された管の冷却部
分に移動してそこでＧａＡｓ，−ＸＰｘのエピタキシャ
ル沈着がＧａＰ基質上で開始された。格子不整台による
ひすみおよび結晶欠陥を最小にするために、約１２μｍ
厚さのＧａＰの最初の層がＧａＰ基質上にエピタキシャ
ル沈着される。次いで、反応物原料流中のＰＨ３および
ＡｓＨ３の相対割合を調節することによつて、混晶率変
化層、すなわち、連続的に組成変化した層２が約８μｍ
の厚さまで成長され、式ＧａＡｓＯ．２３５ｐＯ．７６
５に対応する最終組成に至る。この組成物のエピタキシ
ャル沈着は、混晶率一定層すなわち層３を約３３０μｍ
厚さに成長させるまで続けられる。エピタキシャル成−
長の最終時期中に、水素混合物中の３００ｃｃ／分の１
０％ＮＨ３が３００ｃｃ／分の出の代りに用いられて窒
素ドープされたエピタキシャル層４すなわち、窒素をド
ーピングした混晶率一定層を約１８μｍ成長させ、その
後成長は停止され且つその系が周囲と．同じになるまで
冷却される。この段階の構造は第１Ｃ図に示されている
。上記のごとく製造された物質の試料は次いで３ｍ９の
Ｚｎおよび３ｍ９のりんを含む真空にし且つ密封したア
ンブル中て８７５゜Ｃて２紛間拡散されて第ＪｌＤ図に
示された窒素ドープされた層の中で約６μｍ深さにＰ領
域４ｂとＰ−Ｎ接合５を生ずる。
水素でフラッシュされた。反応物蒸気は５０ｃｃ／分の
水素気流中へ３．５ｃｃ／分でＨＣ′気流を導入し且つ
その気流を元素状のＧａ上を７７０゜Ｃで通過させるこ
とによつて製造された。同時に、水素混合物に０．２９
ｃｃ／分のＡｓＨ３、０．８８ｃｃ／分のＰＨ３および
約０．３ｃｃ／分の１００ｐｐｍテルル化ジエチルが導
入されている４５０ｃｃ／分の第２の水素流が補給され
、且つ９２５℃に加熱された反応管の反応帯域中で前記
のＨＣｅ−Ｇａ反応混合物と一緒にされた。この反応帯
域からそれら蒸気は８２５゜Ｃに加熱された管の冷却部
分に移動してそこでＧａＡｓ，−ＸＰｘのエピタキシャ
ル沈着がＧａＰ基質上で開始された。格子不整台による
ひすみおよび結晶欠陥を最小にするために、約１２μｍ
厚さのＧａＰの最初の層がＧａＰ基質上にエピタキシャ
ル沈着される。次いで、反応物原料流中のＰＨ３および
ＡｓＨ３の相対割合を調節することによつて、混晶率変
化層、すなわち、連続的に組成変化した層２が約８μｍ
の厚さまで成長され、式ＧａＡｓＯ．２３５ｐＯ．７６
５に対応する最終組成に至る。この組成物のエピタキシ
ャル沈着は、混晶率一定層すなわち層３を約３３０μｍ
厚さに成長させるまで続けられる。エピタキシャル成−
長の最終時期中に、水素混合物中の３００ｃｃ／分の１
０％ＮＨ３が３００ｃｃ／分の出の代りに用いられて窒
素ドープされたエピタキシャル層４すなわち、窒素をド
ーピングした混晶率一定層を約１８μｍ成長させ、その
後成長は停止され且つその系が周囲と．同じになるまで
冷却される。この段階の構造は第１Ｃ図に示されている
。上記のごとく製造された物質の試料は次いで３ｍ９の
Ｚｎおよび３ｍ９のりんを含む真空にし且つ密封したア
ンブル中て８７５゜Ｃて２紛間拡散されて第ＪｌＤ図に
示された窒素ドープされた層の中で約６μｍ深さにＰ領
域４ｂとＰ−Ｎ接合５を生ずる。
領域２，３，４ａおよび４ｂを含めて全エピタキシャル
層は正味ドナー濃度約３刈０１６礪−３までテルルによ
つてドープされた。 ク上記の方法
で生成された物質は次いで装置に製造された。仕上りウ
ェハーは基質側から約５ミルの厚さにラップされた。層
３の厚さのため、これは基質１、層２、および第１Ｄ図
の破線６であられされたレベルまでの層３の部分を除去
する結果になる。第１Ｅ図に示されたウェハーが製造さ
れる。層２から４ｂ（第１Ｄ図）までの合計厚さが約５
ミル以下であるエピタキシャル構造体についてはその装
置第１Ｇ図に示される。Ｎ型表面６（第１Ｅ図）への抵
抗接触はその表面にＡｕ／Ｇｅ（１２％）合金の層７（
第１Ｆおよび１Ｇ図）を真空蒸着し且つその表面を負端
子９（陽端子は示されていない）をもつ適当なヘッダー
８（ＴＯ−１８ノヘツダーのごとき）に結合させること
によつて作られた。次いで、超音波結合によつてそこに
金線１０を結合することによつて装置のＰ表面への抵抗
接触がなされた。本発明のこの態様に従つて製造された
組成の物．質によつて作られた電気発光ダイオードは第
６図にれは室温で測定された窒素ドープされたダイオー
ドと窒素を含まないダイオードとの輝度対合金組成につ
いての比較曲線を示している）の上方の曲線を参照する
とわかるように６０４０Ａの波長において２０Ａ／ｃイ
の電流密度では約８３０フイートーランベールの平均輝
度を生じた。
層は正味ドナー濃度約３刈０１６礪−３までテルルによ
つてドープされた。 ク上記の方法
で生成された物質は次いで装置に製造された。仕上りウ
ェハーは基質側から約５ミルの厚さにラップされた。層
３の厚さのため、これは基質１、層２、および第１Ｄ図
の破線６であられされたレベルまでの層３の部分を除去
する結果になる。第１Ｅ図に示されたウェハーが製造さ
れる。層２から４ｂ（第１Ｄ図）までの合計厚さが約５
ミル以下であるエピタキシャル構造体についてはその装
置第１Ｇ図に示される。Ｎ型表面６（第１Ｅ図）への抵
抗接触はその表面にＡｕ／Ｇｅ（１２％）合金の層７（
第１Ｆおよび１Ｇ図）を真空蒸着し且つその表面を負端
子９（陽端子は示されていない）をもつ適当なヘッダー
８（ＴＯ−１８ノヘツダーのごとき）に結合させること
によつて作られた。次いで、超音波結合によつてそこに
金線１０を結合することによつて装置のＰ表面への抵抗
接触がなされた。本発明のこの態様に従つて製造された
組成の物．質によつて作られた電気発光ダイオードは第
６図にれは室温で測定された窒素ドープされたダイオー
ドと窒素を含まないダイオードとの輝度対合金組成につ
いての比較曲線を示している）の上方の曲線を参照する
とわかるように６０４０Ａの波長において２０Ａ／ｃイ
の電流密度では約８３０フイートーランベールの平均輝
度を生じた。
比較のために、上記のごとく製造された同じ物質の第２
の試料は窒素ドープされた層（第１Ｃ図の領域４）を除
去するように処理された後に窒素ドープされた層中への
Ｚｎ拡散のための上述と同一条件でＺｎドープ剤の拡散
を行なつてＰ−Ｎ接合を作つた。
の試料は窒素ドープされた層（第１Ｃ図の領域４）を除
去するように処理された後に窒素ドープされた層中への
Ｚｎ拡散のための上述と同一条件でＺｎドープ剤の拡散
を行なつてＰ−Ｎ接合を作つた。
窒素を含まない物質から作られた１０個のダイオードの
バッチの平均輝度は窒素を含まないダイオードに対する
第６図の実線を参照するとわかるように５８００Ａにお
いて電流密度２０Ａ／Ｃｌｌでわずか５８フイートーラ
ンベールであつた。例２この例はＧａＡｓ基質を用い且
つＰ−Ｎ接合を拡散剤として砒化亜鉛（ＺｒｌＡＳ２）
を用いることによつて形成する本発明の一態様を示す。
バッチの平均輝度は窒素を含まないダイオードに対する
第６図の実線を参照するとわかるように５８００Ａにお
いて電流密度２０Ａ／Ｃｌｌでわずか５８フイートーラ
ンベールであつた。例２この例はＧａＡｓ基質を用い且
つＰ−Ｎ接合を拡散剤として砒化亜鉛（ＺｒｌＡＳ２）
を用いることによつて形成する本発明の一態様を示す。
操作は前例に記載したとおりであり、また第１Ａ−１Ｆ
図に示された段階および構造を参照されたい。
図に示された段階および構造を参照されたい。
反応体ガスは７８０℃において元素状Ｑａ上に５０ｃｃ
／分の↓中５．４ｃｃ／分のＨＣｅを通過させ且つ得ら
れる混合物を２．６ｃｃ／分のＡｓＨ３および１．４ｃ
ｃ／分のＰＨ３を含む４５０ｃｃ／分のＨ２と約９２５
℃の反応温度で一緒にすることによつて調製された。Ｈ
２中１００ｐｐｍテルル化ジエチル混合物約０．４ｃｃ
／分を主Ｈ２気流に加えて正味ドナー濃度約６刈０１６
Ｃｍ−３とした。その後、反応混合物を８４０℃の沈着
温度で（１００）面の２、以内に配位されている単結晶
ＧａＡｓ基質１と接触させた。気相においてＰＨ３およ
びＡｓＨ３の相対濃度を調節することによつて徐々に組
成の変る層２を基質上に成長さて約６５μｍの厚さにし
た。なおそのレベルでは合金組成はＧａＡｓＯ．５２５
ｐＯ．４７５であつた。次いでこの組成のエピタキシャ
ル層３は約１９２μｍの厚さに成長させられた。成長期
間の最終の数分間、３００ｃｃ／分のＨ２中１０％ＮＨ
３混合物は３００ｃｃ／分のＨ２と置換されて約１２μ
ｍの窒素ドープされた表面相（拡散剤の領域４）を生成
させた。次いで上記の組成の物質は真空の密封アンプル
中て４５分間８００℃で８ｍ９のＺｎＡｓ２によつて拡
散されて表面下約５μｍにＰ領域４ｂおよびＰ−Ｎ接合
５を形成することによりダイオードに製造された。約５
ミルの厚さにラップ化且つ上記と同様抵抗接触およびリ
ードを取付けた後では、このように構成された一連の発
光ダイオード（ＬＥＤ）は第６図の上方の（窒素ドープ
された）曲線に示されているように電流密度２０Ａ／Ｃ
ｆＬでは約１１００フイートーランベールの平均輝度を
示した。比較のため、窒素をドープした層（第１Ｃ図の
領域４）を除去し且つ例１に記載した方法のＺｒｌＡｓ
２で再拡散したことを除いては同じ組成の合金から作ら
れた別の一連のＬＥＤはわずかに４９０フイートーラン
ベールの平均輝度を示したにすぎなかつた。１０Ａ／ｃ
イ電流密度を減じると、本例の合金組成物から作られた
窒素ドープされたＬＥＤは６６５０Ａの波長で４７０フ
イートーランベールの平均輝度を示した。
／分の↓中５．４ｃｃ／分のＨＣｅを通過させ且つ得ら
れる混合物を２．６ｃｃ／分のＡｓＨ３および１．４ｃ
ｃ／分のＰＨ３を含む４５０ｃｃ／分のＨ２と約９２５
℃の反応温度で一緒にすることによつて調製された。Ｈ
２中１００ｐｐｍテルル化ジエチル混合物約０．４ｃｃ
／分を主Ｈ２気流に加えて正味ドナー濃度約６刈０１６
Ｃｍ−３とした。その後、反応混合物を８４０℃の沈着
温度で（１００）面の２、以内に配位されている単結晶
ＧａＡｓ基質１と接触させた。気相においてＰＨ３およ
びＡｓＨ３の相対濃度を調節することによつて徐々に組
成の変る層２を基質上に成長さて約６５μｍの厚さにし
た。なおそのレベルでは合金組成はＧａＡｓＯ．５２５
ｐＯ．４７５であつた。次いでこの組成のエピタキシャ
ル層３は約１９２μｍの厚さに成長させられた。成長期
間の最終の数分間、３００ｃｃ／分のＨ２中１０％ＮＨ
３混合物は３００ｃｃ／分のＨ２と置換されて約１２μ
ｍの窒素ドープされた表面相（拡散剤の領域４）を生成
させた。次いで上記の組成の物質は真空の密封アンプル
中て４５分間８００℃で８ｍ９のＺｎＡｓ２によつて拡
散されて表面下約５μｍにＰ領域４ｂおよびＰ−Ｎ接合
５を形成することによりダイオードに製造された。約５
ミルの厚さにラップ化且つ上記と同様抵抗接触およびリ
ードを取付けた後では、このように構成された一連の発
光ダイオード（ＬＥＤ）は第６図の上方の（窒素ドープ
された）曲線に示されているように電流密度２０Ａ／Ｃ
ｆＬでは約１１００フイートーランベールの平均輝度を
示した。比較のため、窒素をドープした層（第１Ｃ図の
領域４）を除去し且つ例１に記載した方法のＺｒｌＡｓ
２で再拡散したことを除いては同じ組成の合金から作ら
れた別の一連のＬＥＤはわずかに４９０フイートーラン
ベールの平均輝度を示したにすぎなかつた。１０Ａ／ｃ
イ電流密度を減じると、本例の合金組成物から作られた
窒素ドープされたＬＥＤは６６５０Ａの波長で４７０フ
イートーランベールの平均輝度を示した。
この値は２０Ａ／Ｃｄで窒素ドープされていないＬＥＤ
によつて示された輝度と同じ程度の大きさである。この
性能はこの合金組成（これは間接エネルギー帯ギャップ
領域にある）に対して典型的に得られるものよソー層良
好な程度の大きさであり且つ直接エネルギー帯ギャップ
領域にあるＧａＡｓＯ．６４ｐＯ．３６なる組成の窒素
ドープされていない合金からの赤色発光ＬＥＤのそれに
匹適する輝度である。すなわち本発明による窒素の付加
によつて一般的に同等の輝度のＬＥＤが６５００Ａから
５６００Ａまでのスペクトル領域全般にわたつて製造で
きる。これはスペクトルの黄色部分においては特に重要
てある。何故なれば高輝度の黄色発光性ＬＥＤは今まて
のところ入手不可能であつたからである。本発明の窒素
ドープされた電子放射装置の改良された効率性能を窒素
を含まない装置と比較するため第２〜４図を示す。
によつて示された輝度と同じ程度の大きさである。この
性能はこの合金組成（これは間接エネルギー帯ギャップ
領域にある）に対して典型的に得られるものよソー層良
好な程度の大きさであり且つ直接エネルギー帯ギャップ
領域にあるＧａＡｓＯ．６４ｐＯ．３６なる組成の窒素
ドープされていない合金からの赤色発光ＬＥＤのそれに
匹適する輝度である。すなわち本発明による窒素の付加
によつて一般的に同等の輝度のＬＥＤが６５００Ａから
５６００Ａまでのスペクトル領域全般にわたつて製造で
きる。これはスペクトルの黄色部分においては特に重要
てある。何故なれば高輝度の黄色発光性ＬＥＤは今まて
のところ入手不可能であつたからである。本発明の窒素
ドープされた電子放射装置の改良された効率性能を窒素
を含まない装置と比較するため第２〜４図を示す。
ここで言及されている外部量子効率はＡｕ／Ｇｅ予成形
物（プレフォーム）を用いるＴＯ−１８ヘッダー上に載
置したエポキシ被包されたダイオード（エポキシレンズ
は第１図に示されていない）を用いて得られた。第２図
について述べるに、窒素の添加は所定のＧａＡｓｌ−Ｘ
Ｐｘ組成に対する、ピーク発光エネルギー（ｅ■）従つ
て波長におけるシフトをひき起すことが注目されよう。
物（プレフォーム）を用いるＴＯ−１８ヘッダー上に載
置したエポキシ被包されたダイオード（エポキシレンズ
は第１図に示されていない）を用いて得られた。第２図
について述べるに、窒素の添加は所定のＧａＡｓｌ−Ｘ
Ｐｘ組成に対する、ピーク発光エネルギー（ｅ■）従つ
て波長におけるシフトをひき起すことが注目されよう。
オングストローム単位（Ａ）の波長を電子ボルト単位（
ＥＶ）のピーク発光エネルギーに換算するには、波長の
値で換算系数１２３９５を割ればよい。すなわちｅ■＝
〒である。窒素ドープかれたＬＥＤとドープされていな
いＬＥＤの発光ピーク間の差は合金組成の函数として変
化する。窒素ドープされたＬＥＤとされていないＬＥＤ
のピーク発光エネルギー間の差はＸを減少させるにつれ
て増大し、０．５くｘ＜０．６の領域では約０．１５ｅ
Ｖの最大差に近づく。ピークの位置およびバンド幅は電
流密度と共に変化し且つその変化の性質および程度は合
金組成および温度に依存する。第２図にプロットされた
ピーク発光エネルギーは１０Ａ／ｃ！ｌという比較的低
い注入電流密度で得られた。第３図には外部量子効率を
ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ組成の函数としてプロットした。
ＥＶ）のピーク発光エネルギーに換算するには、波長の
値で換算系数１２３９５を割ればよい。すなわちｅ■＝
〒である。窒素ドープかれたＬＥＤとドープされていな
いＬＥＤの発光ピーク間の差は合金組成の函数として変
化する。窒素ドープされたＬＥＤとされていないＬＥＤ
のピーク発光エネルギー間の差はＸを減少させるにつれ
て増大し、０．５くｘ＜０．６の領域では約０．１５ｅ
Ｖの最大差に近づく。ピークの位置およびバンド幅は電
流密度と共に変化し且つその変化の性質および程度は合
金組成および温度に依存する。第２図にプロットされた
ピーク発光エネルギーは１０Ａ／ｃ！ｌという比較的低
い注入電流密度で得られた。第３図には外部量子効率を
ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ組成の函数としてプロットした。
ＩＥＤの効率はＸが減少するにつれて大となる。効率の
この増加は主として２つの因子に依るところが多いと信
じられる。第１は、窒素中心の増大していく深さがトラ
ップされたエクスサイトンの熱的安定性を増大させる結
果となる。第２は（１００）および（イ）００）ミニマ
ム間の差はＸが減少するにつれて減少するという事実が
、Ａ線発光に対する遷移確率を増大させるようになるの
だろうということである。第４図は種々の合金組成につ
いて、外部効率をピーク発光波長に対してプロットした
窒素ドープ・されたＬＥＤと窒素を含まないＬＥＤとに
対する曲線を示す。
この増加は主として２つの因子に依るところが多いと信
じられる。第１は、窒素中心の増大していく深さがトラ
ップされたエクスサイトンの熱的安定性を増大させる結
果となる。第２は（１００）および（イ）００）ミニマ
ム間の差はＸが減少するにつれて減少するという事実が
、Ａ線発光に対する遷移確率を増大させるようになるの
だろうということである。第４図は種々の合金組成につ
いて、外部効率をピーク発光波長に対してプロットした
窒素ドープ・されたＬＥＤと窒素を含まないＬＥＤとに
対する曲線を示す。
窒素ドープされたＬＥＤの効率はグラフに示されたスペ
クトルの全体について窒素を含まないＬＥＤのそれより
大きい。これらの曲線の最大の差は、それこそが窒素ド
ープされたＬＥＤの外部効率が窒素が含まないＬＥＤの
それに優つている最も大きな改良点であるが、一般にス
ペクトルの黄色領域にある。第３図を参照すると、０．
５〈ｘ〈０．６の合金組成領域では、窒素ドープされた
ＬＥＤの効率は窒素を含まないＬＥＤのそれより２０倍
以上も大きい。
クトルの全体について窒素を含まないＬＥＤのそれより
大きい。これらの曲線の最大の差は、それこそが窒素ド
ープされたＬＥＤの外部効率が窒素が含まないＬＥＤの
それに優つている最も大きな改良点であるが、一般にス
ペクトルの黄色領域にある。第３図を参照すると、０．
５〈ｘ〈０．６の合金組成領域では、窒素ドープされた
ＬＥＤの効率は窒素を含まないＬＥＤのそれより２０倍
以上も大きい。
この効率が増大するのを示す別の方法は第５図に示され
ており、そこでは窒素ドープされたＬＥＤと窒素を含ま
ないものとの効率の比ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ：Ｎ ？を合金組成に対して目盛つた第５ ＧａＡｓ１−ＸＰｘ 図に示される。
ており、そこでは窒素ドープされたＬＥＤと窒素を含ま
ないものとの効率の比ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ：Ｎ ？を合金組成に対して目盛つた第５ ＧａＡｓ１−ＸＰｘ 図に示される。
窒素ドープされたダイオードの量子効率は合金組成の強
い函数てあるけれども、その発光効率と輝度はＸ＞０．
４の領域ては合金組成とはほぼ独立している。
い函数てあるけれども、その発光効率と輝度はＸ＞０．
４の領域ては合金組成とはほぼ独立している。
その理由は人間の眼が感度がＸが減少するにつれて減少
し、色は緑から黄色を経て赤に変ることがある。窒素ド
ーピングのある場合およびない場合で得られた典型的輝
度性能は第６図に示されており、ここでは輝度は合金組
成の函数としてプ咄ントされている。第１Ｂ〜１Ｄ図を
参照してみると、本発明の好ましい態様ては徐々に変る
合金組成をもつ層２は１〜３００ＰＴｒＬ以上であるこ
とができるが、今までのところ約２５μｍの程度の層で
最もよい結果が得られている。
し、色は緑から黄色を経て赤に変ることがある。窒素ド
ーピングのある場合およびない場合で得られた典型的輝
度性能は第６図に示されており、ここでは輝度は合金組
成の函数としてプ咄ントされている。第１Ｂ〜１Ｄ図を
参照してみると、本発明の好ましい態様ては徐々に変る
合金組成をもつ層２は１〜３００ＰＴｒＬ以上であるこ
とができるが、今までのところ約２５μｍの程度の層で
最もよい結果が得られている。
一定合金組成の領域３は好ましくは約１００μｍの厚さ
てあるが、０〜３００μｍあるいはそれ以上の範囲の厚
さであつてもよい。窒素ドープされた表面層のＮ型領域
４ａは約５μｍが好ましいが、もつと広くＯ〜３００Ｐ
７ＴＬあるいはそれ以一上の範囲の厚さてあつてもよい
。窒素ドープされた層のＰ型領域４ｂは約５〜１０ｐｒ
ｒＬの厚さであることが好ましいが、もつと広くは１か
ら２５μｍあるいはそれより少々厚くてもよい。すなを
ち若干の態様ては、一定組成合金層３および／または窒
．素ドープされた層４ａの一方あるいは両方を本発明の
エピタキシャルＧａＡｓｌ−ＸＰｘ構造およびＬＥＤ力
）らはずしてしまつてもよいことを注目されたい。しか
しながら、上記の例で述べたように好ましい態様ではエ
ピタキシャルＧａＡｓｌ−ＸＰｘ構造は第・１Ｆ図に示
したごとくであつて層１および２がラッピングによつて
除去されている。エピタキシャルフィルムをドーピング
する際用いられる伝導型を決定する不純物を始めに組成
の徐々に変化する領域２の中へ導入され且つ連続的に残
りの成長期間全体をとおして加えられてもよし、あるい
はまず一定組成層３の成長の始めに不純物を導入しても
よい。
てあるが、０〜３００μｍあるいはそれ以上の範囲の厚
さであつてもよい。窒素ドープされた表面層のＮ型領域
４ａは約５μｍが好ましいが、もつと広くＯ〜３００Ｐ
７ＴＬあるいはそれ以一上の範囲の厚さてあつてもよい
。窒素ドープされた層のＰ型領域４ｂは約５〜１０ｐｒ
ｒＬの厚さであることが好ましいが、もつと広くは１か
ら２５μｍあるいはそれより少々厚くてもよい。すなを
ち若干の態様ては、一定組成合金層３および／または窒
．素ドープされた層４ａの一方あるいは両方を本発明の
エピタキシャルＧａＡｓｌ−ＸＰｘ構造およびＬＥＤ力
）らはずしてしまつてもよいことを注目されたい。しか
しながら、上記の例で述べたように好ましい態様ではエ
ピタキシャルＧａＡｓｌ−ＸＰｘ構造は第・１Ｆ図に示
したごとくであつて層１および２がラッピングによつて
除去されている。エピタキシャルフィルムをドーピング
する際用いられる伝導型を決定する不純物を始めに組成
の徐々に変化する領域２の中へ導入され且つ連続的に残
りの成長期間全体をとおして加えられてもよし、あるい
はまず一定組成層３の成長の始めに不純物を導入しても
よい。
好ましい態様では、エピタキシャルフィルムはＮ型不純
物でドープされ且つＰ型不純物で拡散されてＰ−Ｎ接合
を形成する。適当な不純物は当業技術上通例用いられて
いるもの、例えばＮ型ドーピングには、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ
またはＳｉおよびＰ型ドーピングにはＢｅ，Ｚｎまノた
はＣｄを包含する。Ｎ型不純物濃度範囲は広く約２．０
×１０１６〜２．０×１０１７ｃｍ−３であり且つ好ま
しくは約７．０×１０１６ｃ！ｎ−３てある。Ｐ型不純
物の表面濃度は典型的には１０１９原子／Ｃｒｌの程度
である。上記のごとく窒素ドープ剤に関しては、好まし
，い具体例では窒素はＰ−Ｎ接合が形成されるべき領域
、典型的には５〜２０μｍの上部表面領域（第１Ｃ図の
層４）でのみ成長中のエピタキシャルフィルム中へ選択
的に導入される。この表面領域における窒素濃度は典型
的には約１×１０１８〜１×１０１９原子／Ｃｒｌであ
る。しかしながら、本発明の最も好ましいという程では
ない具体例では全エピタキシャルフィルム（層２〜４ｂ
）は窒素でドープされ得るが、層４ａの下ではもつずつ
と低い濃度てある。等電不純物に任意の適当な源、例え
ば元素状窒素、その気体状あるいは揮発性化合物から導
入されてもよい。組成の変化を伴なう合金層２は直線的
に変つてもよいしまた非直線的に変つてもよい。
物でドープされ且つＰ型不純物で拡散されてＰ−Ｎ接合
を形成する。適当な不純物は当業技術上通例用いられて
いるもの、例えばＮ型ドーピングには、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ
またはＳｉおよびＰ型ドーピングにはＢｅ，Ｚｎまノた
はＣｄを包含する。Ｎ型不純物濃度範囲は広く約２．０
×１０１６〜２．０×１０１７ｃｍ−３であり且つ好ま
しくは約７．０×１０１６ｃ！ｎ−３てある。Ｐ型不純
物の表面濃度は典型的には１０１９原子／Ｃｒｌの程度
である。上記のごとく窒素ドープ剤に関しては、好まし
，い具体例では窒素はＰ−Ｎ接合が形成されるべき領域
、典型的には５〜２０μｍの上部表面領域（第１Ｃ図の
層４）でのみ成長中のエピタキシャルフィルム中へ選択
的に導入される。この表面領域における窒素濃度は典型
的には約１×１０１８〜１×１０１９原子／Ｃｒｌであ
る。しかしながら、本発明の最も好ましいという程では
ない具体例では全エピタキシャルフィルム（層２〜４ｂ
）は窒素でドープされ得るが、層４ａの下ではもつずつ
と低い濃度てある。等電不純物に任意の適当な源、例え
ば元素状窒素、その気体状あるいは揮発性化合物から導
入されてもよい。組成の変化を伴なう合金層２は直線的
に変つてもよいしまた非直線的に変つてもよい。
しかし好ましい具体例てはそれはＧａＡｓあるいはＧａ
Ｐ基質の組成から所望の最終組成まて直線的に変化せし
められる。本発明の電気発光装置は別々のＬＥＤとして
かまたは通例の光リトグラフ技術によつてそれらの一連
のものとして製造され得る。
Ｐ基質の組成から所望の最終組成まて直線的に変化せし
められる。本発明の電気発光装置は別々のＬＥＤとして
かまたは通例の光リトグラフ技術によつてそれらの一連
のものとして製造され得る。
本発明の窒素ドープされたＧａＡｓｌ−ＸＰｘ合金組成
物はスペクトルの可視物におけるＬＥＤの製作に使用す
るのに特に適当である。
物はスペクトルの可視物におけるＬＥＤの製作に使用す
るのに特に適当である。
可視光線は０．２くＸく１．０の領域内の物質中て生ず
るけれども、本発明のＬＥＤの好ましい範囲はＸが約０
．３および０．９の間である。赤色発光ＬＥＤに対して
はＸは０．４と０．６の間そして黄色発光ＬＥＤではｘ
は０．６と０．９の間が好ましい範囲てある。本発明の
ＬＥＤに関しては更に、所望の物質を製造するのに本質
的な最初の層（第１図における１および２）の存在は最
終装置の操作には本質的なものでななく、１００〜１５
０μｍの便利な値に半導体チップの厚さを減らすために
はそれらを除いてもよい。
るけれども、本発明のＬＥＤの好ましい範囲はＸが約０
．３および０．９の間である。赤色発光ＬＥＤに対して
はＸは０．４と０．６の間そして黄色発光ＬＥＤではｘ
は０．６と０．９の間が好ましい範囲てある。本発明の
ＬＥＤに関しては更に、所望の物質を製造するのに本質
的な最初の層（第１図における１および２）の存在は最
終装置の操作には本質的なものでななく、１００〜１５
０μｍの便利な値に半導体チップの厚さを減らすために
はそれらを除いてもよい。
基質としてＧａＡｓを用いる具体例では、基質１および
組成変化領域２を除いて吸収損失を最小にし且つ層７か
ら反射される放射線を得ることが好ましい。本発明の精
神を逸脱することなく種々の変形が可能てある。
組成変化領域２を除いて吸収損失を最小にし且つ層７か
ら反射される放射線を得ることが好ましい。本発明の精
神を逸脱することなく種々の変形が可能てある。
例えば本発明の範囲内にある別の態様では、その格子構
造がＧａ．Ａｓｌ−ＸＰｘフィルムのエピタキシャル成
長と融和性のある別の基質例えばＥ．ｓｌ等の利用も包
含している。その他の合金系が電気発光装置への製作の
ために本発明と同様にして窒素およびその他の等電不純
物でドーピングするのに用いられる。上記の実施例て特
に用いたもの以外の蒸気相エピタキシャル沈着法も本発
明に属するものてある。
造がＧａ．Ａｓｌ−ＸＰｘフィルムのエピタキシャル成
長と融和性のある別の基質例えばＥ．ｓｌ等の利用も包
含している。その他の合金系が電気発光装置への製作の
ために本発明と同様にして窒素およびその他の等電不純
物でドーピングするのに用いられる。上記の実施例て特
に用いたもの以外の蒸気相エピタキシャル沈着法も本発
明に属するものてある。
以下に本発明の要旨ならびに実施の態様の代表例を列記
する。
する。
１．式ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ（ここてｘは０．２より大き
く１．０より小さい範囲の値である）を有し、その中に
第１の伝導型の不純物原子を含有し且つその表面領域に
は等電不純物原子および上記第１の型とは反対の伝導型
の不純物原子を含有してその中にＰ−Ｎ接合を形成して
いる電気発光物質を特徴とする製造物品。
く１．０より小さい範囲の値である）を有し、その中に
第１の伝導型の不純物原子を含有し且つその表面領域に
は等電不純物原子および上記第１の型とは反対の伝導型
の不純物原子を含有してその中にＰ−Ｎ接合を形成して
いる電気発光物質を特徴とする製造物品。
２．上記等電不純物原子が窒素原子であることを特徴と
する前記第１項記載の物品。
する前記第１項記載の物品。
３．上記物質中てＸが一定値であることを特徴とする前
記第１項記載の物品。
記第１項記載の物品。
４．上記の物質の底面から上面までの距離につれてＸが
連続的に変るような値であることを特徴とする前記第１
項記載の物品。
連続的に変るような値であることを特徴とする前記第１
項記載の物品。
５．基質がＧａＰであることを特徴とする第１項記載の
物品。
物品。
６．基質がＧａ．Ａｓであることを特徴とする第１項記
載の物品。
載の物品。
７．第１の伝導型の不純物原子がＮ型伝導性であること
を特徴とする前記第１項記載の物品。
を特徴とする前記第１項記載の物品。
８．第１の伝導型の不純物原子がＰ型伝導性であること
を特徴とする第１項記載の物品。
を特徴とする第１項記載の物品。
９．（ａ）第１の伝導型のＧａＡｓｌ−ＸＰｘの形成お
よび沈着（式中ｘの最初の値がＯ〜１ての範囲で最終の
値が〉０．２とく１．０の範囲てある）に必要な反応物
質および等電不純物を気相て一緒にし、（ｂ）上記反応
物質および等電不純物のエピタキシャルフィルムを適当
な基質上に沈着させ、且つ（ｃ）上記エピタキシャルフ
ィルム中のそれとは反対の伝導型の不純物原子を拡散さ
せてＰ−Ｎ接合をその中に形成せしめることを特徴とす
る電気発光物質の製造法。
よび沈着（式中ｘの最初の値がＯ〜１ての範囲で最終の
値が〉０．２とく１．０の範囲てある）に必要な反応物
質および等電不純物を気相て一緒にし、（ｂ）上記反応
物質および等電不純物のエピタキシャルフィルムを適当
な基質上に沈着させ、且つ（ｃ）上記エピタキシャルフ
ィルム中のそれとは反対の伝導型の不純物原子を拡散さ
せてＰ−Ｎ接合をその中に形成せしめることを特徴とす
る電気発光物質の製造法。
１０．上記等電不純物を上記反応物蒸気中に導入し且つ
Ｐ−Ｎ接合が形成されるべき上記フィルムの領域でのみ
エピタキシャルフィルム中へそれを混入させることを特
徴とする前記第９項記載の方法。１１．等電不純物が窒
素であり且つ基質がＧａＰおよびＧａＡｓからなる群か
ら選ばれることを特徴とする前記第１０項記載の方法。
Ｐ−Ｎ接合が形成されるべき上記フィルムの領域でのみ
エピタキシャルフィルム中へそれを混入させることを特
徴とする前記第９項記載の方法。１１．等電不純物が窒
素であり且つ基質がＧａＰおよびＧａＡｓからなる群か
ら選ばれることを特徴とする前記第１０項記載の方法。
１２．段階（ｃ）におけるＰ−Ｎ接合が前に用いたのと
反対伝導型の不純物原子および等電不純物原子を含む付
加的層を成長させることによつて形成せしめられること
を特徴とする前記第９項記載の方法。
反対伝導型の不純物原子および等電不純物原子を含む付
加的層を成長させることによつて形成せしめられること
を特徴とする前記第９項記載の方法。
添付図面において、第１Ａ〜１Ｅ図は本発明による半導
体物質の製造のための一連の段階を示すものであり、第
１Ｆおよび１Ｇ図は本発明により製作された半導体装置
の典型的具体例の断面図てあり、ま第２〜６図は窒素添
加の場合と不添加の場ごＧａＡｓｌ−０Ｐｘ装置の種々
の性能および装置特性についての比較曲線を示す。 １・・・基質、２・・・連続的に組成変化する層、３・
・・層、４・・・窒素ドープされたエピタキシャル層、
４ａ，４ｂ・・・Ｐ一領域、５・・・Ｐ−Ｎ接合、６・
・・Ｎ型表面、７・・・Ａｕ／Ｇｅ合金層、８・・・ヘ
ッダー、９・・・″負端子、１０・・・金線。
体物質の製造のための一連の段階を示すものであり、第
１Ｆおよび１Ｇ図は本発明により製作された半導体装置
の典型的具体例の断面図てあり、ま第２〜６図は窒素添
加の場合と不添加の場ごＧａＡｓｌ−０Ｐｘ装置の種々
の性能および装置特性についての比較曲線を示す。 １・・・基質、２・・・連続的に組成変化する層、３・
・・層、４・・・窒素ドープされたエピタキシャル層、
４ａ，４ｂ・・・Ｐ一領域、５・・・Ｐ−Ｎ接合、６・
・・Ｎ型表面、７・・・Ａｕ／Ｇｅ合金層、８・・・ヘ
ッダー、９・・・″負端子、１０・・・金線。
Claims (1)
- １ 単結晶基板上にｎ型ＧａＡｓ＿１＿−＿ｘＰ＿ｘ（
０≦ｘ≦１）混晶率変化層及びｎ型ＧａＡｓ＿１＿−＿
ｘＰ＿ｘ（０．４≦ｘ≦０．９５）混晶率一定層を気相
成長させ、続いてＰ型不純物を拡散させてｐｎ接合を有
するＧａＡｓ＿１＿−＿ｘＰ＿ｘ（０．４≦ｘ≦０．９
５）混晶エピタキシャルウェハからなる電気発光物質を
製造する方法において、上記混晶率一定層を成長させる
際にＮＨ＿３ガスを気相成長装置内に導入して窒素を１
×１０＾１＾８÷１×１０＾１＾９ｃｍ＾−＾３の濃度
でドーピングした層を形成し、また上記ｐ型不純物を拡
散させる際に上記窒素をドーピングした層の少なくとも
約５μｍがｎ型層側に存在し、かつ、少なくとも約５μ
ｍがｐ型層側に存在するようにしたことを特徴とする方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15831271A | 1971-06-30 | 1971-06-30 | |
| US158312 | 1971-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105539A JPS58105539A (ja) | 1983-06-23 |
| JPS6057214B2 true JPS6057214B2 (ja) | 1985-12-13 |
Family
ID=22567541
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6454572A Pending JPS584471B1 (ja) | 1971-06-30 | 1972-06-29 | |
| JP57098575A Expired JPS6057214B2 (ja) | 1971-06-30 | 1982-06-10 | 電気発光物質の製法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6454572A Pending JPS584471B1 (ja) | 1971-06-30 | 1972-06-29 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US3725749A (ja) |
| JP (2) | JPS584471B1 (ja) |
| BE (1) | BE785633A (ja) |
| DE (1) | DE2231926B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8598022B2 (en) | 2009-10-27 | 2013-12-03 | Advanced Technology Materials, Inc. | Isotopically-enriched boron-containing compounds, and methods of making and using same |
| CN108565198A (zh) | 2012-02-14 | 2018-09-21 | 恩特格里斯公司 | 用于改善注入束和源寿命性能的碳掺杂剂气体和协流 |
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| US3462320A (en) * | 1966-11-21 | 1969-08-19 | Bell Telephone Labor Inc | Solution growth of nitrogen doped gallium phosphide |
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| JPS4921991B1 (ja) * | 1969-06-27 | 1974-06-05 | ||
| NL153030B (nl) * | 1969-09-05 | 1977-04-15 | Hitachi Ltd | Licht-uitzendende halfgeleiderdiode. |
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-
1971
- 1971-06-30 US US00158312A patent/US3725749A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-06-29 DE DE2231926A patent/DE2231926B2/de not_active Ceased
- 1972-06-29 JP JP6454572A patent/JPS584471B1/ja active Pending
- 1972-06-29 BE BE785633A patent/BE785633A/xx not_active IP Right Cessation
-
1977
- 1977-03-07 US US05/775,070 patent/USRE29845E/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-06-10 JP JP57098575A patent/JPS6057214B2/ja not_active Expired
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| BE785633A (fr) | 1972-12-29 |
| DE2231926B2 (de) | 1981-06-04 |
| US3725749A (en) | 1973-04-03 |
| USRE29845E (en) | 1978-11-21 |
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