JPS63213378A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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- JPS63213378A JPS63213378A JP62045146A JP4514687A JPS63213378A JP S63213378 A JPS63213378 A JP S63213378A JP 62045146 A JP62045146 A JP 62045146A JP 4514687 A JP4514687 A JP 4514687A JP S63213378 A JPS63213378 A JP S63213378A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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 characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/28—Materials of the light emitting region containing only elements of group II and group VI of the periodic system
- H01L33/285—Materials of the light emitting region containing only elements of group II and group VI of the periodic system characterised by the doping materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0083—Processes for devices with an active region comprising only II-VI 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、半導体発光素子、特に青色発光素子に関す
る。
る。
（従来の技術）
ＺｎＳｅ、 ＺｎＳ等広い禁制帯幅と直接遷移型のエネ
ルギー帯構造を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、可
視〜紫外領域の発光素子材料として注目されている。青
色発光ダイオードは、既に実用化されている赤〜緑の発
光ダイオードと合わせてカラーディスプレイの応用範囲
を広げ、青色〜紫外領域の半導体レーザは、光デイスク
メモリ光源としてその記録密度を向上させることから、
これら短波長発光素子の早期実用化が待たれている。
ルギー帯構造を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、可
視〜紫外領域の発光素子材料として注目されている。青
色発光ダイオードは、既に実用化されている赤〜緑の発
光ダイオードと合わせてカラーディスプレイの応用範囲
を広げ、青色〜紫外領域の半導体レーザは、光デイスク
メモリ光源としてその記録密度を向上させることから、
これら短波長発光素子の早期実用化が待たれている。
しかし、これまでの■−■族化合物半導体発光素子と比
肩し得る■−■族化合物半導体発光素子の製造技術は未
だ確立されていないのが現状である。
肩し得る■−■族化合物半導体発光素子の製造技術は未
だ確立されていないのが現状である。
高効率の発光素子の形成には、 ｐｎ接合による電流注
入構造の実現が不可欠である。上記■−■族化合物半導
体においては、ｐ型不純物としてはｌ族及び■族元素、
ｎ型不純物としては■族及び■族元素がそれぞれ浅い不
純物準位を形成して低抵抗の電気伝導を実現し得る。
入構造の実現が不可欠である。上記■−■族化合物半導
体においては、ｐ型不純物としてはｌ族及び■族元素、
ｎ型不純物としては■族及び■族元素がそれぞれ浅い不
純物準位を形成して低抵抗の電気伝導を実現し得る。
一方、上記発光素子の製造技術としては、大面積基板上
に高品質の結晶を形成できる点で、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ法）等のエピタキシャル成長法が工業的に量産性に優
れている。エピタキシャル成長法では基板結晶上に、ｐ
型層ｎ型層を順次成長して（又はその逆順で）ρｎ接合
を形成する。
に高品質の結晶を形成できる点で、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ法）等のエピタキシャル成長法が工業的に量産性に優
れている。エピタキシャル成長法では基板結晶上に、ｐ
型層ｎ型層を順次成長して（又はその逆順で）ρｎ接合
を形成する。
しかし、ｐ型不純物としてＩ族、特にＬｉを用いた場合
、良く知られている様にＬｉのイオン半径が小さいため
に結晶中でＬｉが移動し易く、そのため結晶成長中に、
高温下でＬｉが拡散し、ρｎ接合の不純物プロファイル
が乱れる、ｐ型領域のＬｉ濃度が低下してキャリア濃度
が低下する等の問題があった。このため、ｐｎ接合特性
の悪化、直列抵抗成分の増加により１発光素子の電気的
特性、発光特性が悪化する。素子特性の再現性が確立で
きない等。
、良く知られている様にＬｉのイオン半径が小さいため
に結晶中でＬｉが移動し易く、そのため結晶成長中に、
高温下でＬｉが拡散し、ρｎ接合の不純物プロファイル
が乱れる、ｐ型領域のＬｉ濃度が低下してキャリア濃度
が低下する等の問題があった。このため、ｐｎ接合特性
の悪化、直列抵抗成分の増加により１発光素子の電気的
特性、発光特性が悪化する。素子特性の再現性が確立で
きない等。
ＩＩ −ＶＩ族化合物半導体発光素子を製造する上での
障害となっていた。
障害となっていた。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した従来におけるＩＩ−ＶＩ族半導体発光素子の製
造に際して、量産性に優れたエピタキシャル成長法によ
り、ｐ型ドーパントとして■族特にＬｉを用いてｐｎ接
合を形成しようとすると、結晶成長中に高温化でＬＬが
拡散し、所望のｐｎ接合プロファイルを得ることが難し
く、良好な素子特性を再現性良く得られないことが問題
であった。
造に際して、量産性に優れたエピタキシャル成長法によ
り、ｐ型ドーパントとして■族特にＬｉを用いてｐｎ接
合を形成しようとすると、結晶成長中に高温化でＬＬが
拡散し、所望のｐｎ接合プロファイルを得ることが難し
く、良好な素子特性を再現性良く得られないことが問題
であった。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、結晶成長中のＬ
Ｌの拡散を防ぎ、所望の素子特性を再現性良く得ること
のできるＩＩ−ＶＩ族半導体発光素子の製造方法を提供
することである。
Ｌの拡散を防ぎ、所望の素子特性を再現性良く得ること
のできるＩＩ−ＶＩ族半導体発光素子の製造方法を提供
することである。
（問題点を解決するための手段）
本発明の要点は、ｐ型層にドープされたＬｉの拡散を防
止するために、エピタキシャル成長時にｎ型層にもｐ型
層と同濃度のＬｉを同時にドーピングし、ρｎ接合の両
側においてＬｉ濃度が等しくなる様にすることである。
止するために、エピタキシャル成長時にｎ型層にもｐ型
層と同濃度のＬｉを同時にドーピングし、ρｎ接合の両
側においてＬｉ濃度が等しくなる様にすることである。
その際ｎ型層のドナー性不純物の総量はＬｉ濃度よりも
大きくしておくことにより、アクセプタの共存下におい
てもｎ型伝導を実現し得る。
大きくしておくことにより、アクセプタの共存下におい
てもｎ型伝導を実現し得る。
（作 用）
本発明によれば、ｎ型層とｐ型層のＬｉ濃度が同一であ
るために、少くともｐｎ接合近傍においてはＬｉの濃度
勾配が存在しなくなり、エピタキシャル成長時にｐｎ接
合近傍の不純物プロファイルが変化することがない。し
たがって、ρｎ接合の電気特性及び発光特性の悪化を防
止し、再現性良く所望の素子特性を実現することができ
る。
るために、少くともｐｎ接合近傍においてはＬｉの濃度
勾配が存在しなくなり、エピタキシャル成長時にｐｎ接
合近傍の不純物プロファイルが変化することがない。し
たがって、ρｎ接合の電気特性及び発光特性の悪化を防
止し、再現性良く所望の素子特性を実現することができ
る。
（実施例）
第１図に本発明の一実施例である青色発光素子の製造工
程を示すｓ Ｚｎドープのｎ型Ｚｎ５ｓ基板ｌｌ上に、
ＭＯＣＶＤ法により先ずｎ型Ｚｎ５ｅ層１２を成長させ
る（第１図（ａ））。原料ガスにはジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚｎ）及びジメチルセレン（ＤＭＳＱ）を用いる。
程を示すｓ Ｚｎドープのｎ型Ｚｎ５ｓ基板ｌｌ上に、
ＭＯＣＶＤ法により先ずｎ型Ｚｎ５ｅ層１２を成長させ
る（第１図（ａ））。原料ガスにはジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚｎ）及びジメチルセレン（ＤＭＳＱ）を用いる。
結晶成長の温度は５００℃である。その際、ｎ型不純物
としてＣＱを １−クロロオクタンにより供給すると同
時に、ｐ型不純物ＬＬを次に形成するｐ型Ｚｎ５ｅ層１
３中の濃度と同一濃度になる様にブチルリチウムにより
供給する。ここで、ｎ型ＺｎＳａＭ１２中のｃｎ濃度は
ｌ Ｘ １０” ａｍ−”とし、同時に存在するＬ１濃
度Ｉ Ｘ １０” （！ｍ−”よりも大きくした０次に
１−クロロオクタンの供給を停止し、ブチルリチウムの
供給量及び他の条件は変化させずにｐ型Ｚｎ５ｅ層１３
を形成する（第１図（ｂ））。このとき、Ｐ型層ｎＳａ
Ｍ！１１３中のＬｉ濃度はｎ型Ｚｎ５ｅ層１２中の値と
同じくＩＸ １０１ｒ″Ｃｍ−’となる。最後にＺｎ５
ｅ基板１１裏面にＩｎ −Ｇａ電極１４を形成し、ｐ型
Ｚｎ５ｅ層１３の表面にＡｕ電極１５を形成して発光素
子を完成する（第１図（Ｃ））。
としてＣＱを １−クロロオクタンにより供給すると同
時に、ｐ型不純物ＬＬを次に形成するｐ型Ｚｎ５ｅ層１
３中の濃度と同一濃度になる様にブチルリチウムにより
供給する。ここで、ｎ型ＺｎＳａＭ１２中のｃｎ濃度は
ｌ Ｘ １０” ａｍ−”とし、同時に存在するＬ１濃
度Ｉ Ｘ １０” （！ｍ−”よりも大きくした０次に
１−クロロオクタンの供給を停止し、ブチルリチウムの
供給量及び他の条件は変化させずにｐ型Ｚｎ５ｅ層１３
を形成する（第１図（ｂ））。このとき、Ｐ型層ｎＳａ
Ｍ！１１３中のＬｉ濃度はｎ型Ｚｎ５ｅ層１２中の値と
同じくＩＸ １０１ｒ″Ｃｍ−’となる。最後にＺｎ５
ｅ基板１１裏面にＩｎ −Ｇａ電極１４を形成し、ｐ型
Ｚｎ５ｅ層１３の表面にＡｕ電極１５を形成して発光素
子を完成する（第１図（Ｃ））。
この様にして得られた発光素子は、 ｐｎ接合の良好な
電流−電圧特性と青色発光特性を示し、Ｌｉの拡散によ
るｐｎ接合特性の悪化は生じなかった。また、素子特性
の再現性も良好であった。
電流−電圧特性と青色発光特性を示し、Ｌｉの拡散によ
るｐｎ接合特性の悪化は生じなかった。また、素子特性
の再現性も良好であった。
第２図は、別の実施例の発光素子の製造工程である。こ
の実施例では、ｐ型ＧａＡｓ基板２１上に同じ＜ ＭＯ
ＣＶＤ法によりｐ型ＺｎＳ、、 １Ｓｅ、 、 ｓ層２
２及びｐ型Ｚｎ５ｅ層２３を順次積層形成する（第２図
（ａ））。イオウの原料にはジエチルイオウ（ＤＥＳ）
を用い、Ｐ型不純物Ｌｉの原料としてブチルリチウムを
用いる６他の条件は第一の実施例の場合と同様である。
の実施例では、ｐ型ＧａＡｓ基板２１上に同じ＜ ＭＯ
ＣＶＤ法によりｐ型ＺｎＳ、、 １Ｓｅ、 、 ｓ層２
２及びｐ型Ｚｎ５ｅ層２３を順次積層形成する（第２図
（ａ））。イオウの原料にはジエチルイオウ（ＤＥＳ）
を用い、Ｐ型不純物Ｌｉの原料としてブチルリチウムを
用いる６他の条件は第一の実施例の場合と同様である。
次にブチルリチウムは同一量供給したままでｎ型不純物
ＡＱをトリエチルアルミニウム（ｒＥＡｆｆｉ）により
供給し、他は同様の条件でｎ型ＺｎＳ、 、□ＳｅＱ
＋ ９層２４を形成する（第２図（ｂ））。 このとき
、ｎ型Ｚｎ５ｏ ｊ ｔ Ｓｓ、 ｌ ４１層２４中の
ＡＱ濃ノ窪はＩ Ｘ １０１７ｃｘ−”とし、同時に存
在するＬｉの濃度ｌＸｌ０”■−１よりも大きくなる様
にする。最後にＧａＡｓ基板２１裏面にＡｕ−Ｚｎ電極
２５を形成し、 ｎ型ＺｎＳ６，１Ｓｅｏ、ｇＰ！Ｊ２
４の表面にＩｎ −Ｇａ電極２６を形成して発光素子を
完成する（第２図（Ｃ））。
ＡＱをトリエチルアルミニウム（ｒＥＡｆｆｉ）により
供給し、他は同様の条件でｎ型ＺｎＳ、 、□ＳｅＱ
＋ ９層２４を形成する（第２図（ｂ））。 このとき
、ｎ型Ｚｎ５ｏ ｊ ｔ Ｓｓ、 ｌ ４１層２４中の
ＡＱ濃ノ窪はＩ Ｘ １０１７ｃｘ−”とし、同時に存
在するＬｉの濃度ｌＸｌ０”■−１よりも大きくなる様
にする。最後にＧａＡｓ基板２１裏面にＡｕ−Ｚｎ電極
２５を形成し、 ｎ型ＺｎＳ６，１Ｓｅｏ、ｇＰ！Ｊ２
４の表面にＩｎ −Ｇａ電極２６を形成して発光素子を
完成する（第２図（Ｃ））。
このダブルへテロ構造素子において、ｐ型Ｚｎ５ｅ層２
３の禁制帯幅は２．７ａＶであり、これを挟むＺｎＳＺ
ｎＳ５ｅ、 ２４の禁制帯幅は２．８ｅＶである。従っ
て両者の禁制帯幅の差により生じるポテンシャル障壁に
よってＰ型Ｚｎ５ｅ層２３には電子および正孔が有効に
閉じこめられ、効率のよい放射性再結合が生じる。
３の禁制帯幅は２．７ａＶであり、これを挟むＺｎＳＺ
ｎＳ５ｅ、 ２４の禁制帯幅は２．８ｅＶである。従っ
て両者の禁制帯幅の差により生じるポテンシャル障壁に
よってＰ型Ｚｎ５ｅ層２３には電子および正孔が有効に
閉じこめられ、効率のよい放射性再結合が生じる。
このためこの発光素子は良好な電流−電圧特性と、高効
率の青色発光を示す。また、素子特性の再現性も第一の
実施例と同様良好であった。
率の青色発光を示す。また、素子特性の再現性も第一の
実施例と同様良好であった。
本発明は、上記実施例に限られるものではない。
例えば■−■族化合物半尋体層として上記実施例で挙げ
たＺｎ５ａ、 Ｚｎ５ｚＳｅ、−１系の他に、ＺｎＳ、
ＺｎＴｅ及びこれらの混晶系ＺｎＳ工Ｓｅ、−ｆ−リ
Ｔｅｙ等を用いることができる。ＴＩ−ＶＩ族化合物半
導体層のエピタキシャル成長方法としても、ＭＯＣＶＤ
法に限らず、他の気相成長法やＭＢＥ法あるいは液相成
長法を利用することが可能である。
たＺｎ５ａ、 Ｚｎ５ｚＳｅ、−１系の他に、ＺｎＳ、
ＺｎＴｅ及びこれらの混晶系ＺｎＳ工Ｓｅ、−ｆ−リ
Ｔｅｙ等を用いることができる。ＴＩ−ＶＩ族化合物半
導体層のエピタキシャル成長方法としても、ＭＯＣＶＤ
法に限らず、他の気相成長法やＭＢＥ法あるいは液相成
長法を利用することが可能である。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
本発明によれば、量産性に優れたエピタキシャル成長法
により、■−■族化合物半導体を用いた青色〜紫外領域
の短波長発光素子の素子特性を再現性良く実現すること
ができる。その様にして得られる青色発光ダイオードは
、既に実用化されている赤〜緑の発光ダイオードと合わ
せて、ＬＥＤカラーディスプレイの機能を拡げ、また、
青色〜紫外領域の半導体レーザは光デイスクメモリ光源
としてその記録密度を向上させうる。
により、■−■族化合物半導体を用いた青色〜紫外領域
の短波長発光素子の素子特性を再現性良く実現すること
ができる。その様にして得られる青色発光ダイオードは
、既に実用化されている赤〜緑の発光ダイオードと合わ
せて、ＬＥＤカラーディスプレイの機能を拡げ、また、
青色〜紫外領域の半導体レーザは光デイスクメモリ光源
としてその記録密度を向上させうる。
第１図は本発明の一実施例である発光素子の製造工程を
説明するための図、第２図は他の実施例の発光素子の製
造方法を説明するための図である。 ］、１−ｎ型Ｚｎ５ｅ基板 ＋２−ｎ型Ｚｎ５ｏ層 １３−ｐ型Ｚｎ５ｅ層 １４、２６−Ｉｎ−Ｇａ’ｆ＋５．極 １５・・・＾１１電極 ２１− ｐ −ＧａＡｓ基板 ２：’＝ｐ Ｚｎ５ｎ、ＩＳＯ，、、、＋層２３−
ｐ −ＺｎＳｅ層 ２４ ”’ ｎ −Ｚｎ５ｎ、 、 Ｓｅ＋＋ 、 、
層２５ ・・・Ａｕ −Ｚｎ電極。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 慕久男 第１図
説明するための図、第２図は他の実施例の発光素子の製
造方法を説明するための図である。 ］、１−ｎ型Ｚｎ５ｅ基板 ＋２−ｎ型Ｚｎ５ｏ層 １３−ｐ型Ｚｎ５ｅ層 １４、２６−Ｉｎ−Ｇａ’ｆ＋５．極 １５・・・＾１１電極 ２１− ｐ −ＧａＡｓ基板 ２：’＝ｐ Ｚｎ５ｎ、ＩＳＯ，、、、＋層２３−
ｐ −ＺｎＳｅ層 ２４ ”’ ｎ −Ｚｎ５ｎ、 、 Ｓｅ＋＋ 、 、
層２５ ・・・Ａｕ −Ｚｎ電極。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 慕久男 第１図
Claims (1)
- 半導体基板上に、第１導伝型及び第２導伝型のII−VI族
化合物半導体層を順次エピタキシャル成長してｐｎ接合
が形成され、前記ｐ型層の主要なアクセプタ不純物がリ
チウムである半導体発光素子の製造方法において、前記
ｎ型層のエピタキシャル成長に際して、ドナー不純物と
同時にリチウムを添加し、ｐｎ接合の両側において結晶
中のリチウム濃度が等しくなる様にし、かつその値はｎ
型層中のドナー不批物よりも小さくなる様にしたことを
特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045146A JPS63213378A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045146A JPS63213378A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213378A true JPS63213378A (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=12711141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045146A Pending JPS63213378A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63213378A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0342881A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-25 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
| JPH0456176A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-24 | Stanley Electric Co Ltd | ２―６族間化合物半導体装置 |
| JPH0456175A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-24 | Stanley Electric Co Ltd | ２―６族間化合物半導体装置 |
| US5604136A (en) * | 1995-05-26 | 1997-02-18 | National Science Council | Method of manufacturing light converter with amorphous-silicon pin heterojunction diode |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62045146A patent/JPS63213378A/ja active Pending
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