JPS63239988A

JPS63239988A - 発光表示装置

Info

Publication number: JPS63239988A
Application number: JP62073522A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokunaga; 博之徳永; Kenji Yamagata; 憲二山方; Takao Yonehara; 隆夫米原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-05
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2579931B2

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］本発明は、発光表示装置に関するものである。

［従来の技術］発光ダイオード（ＬＥＤ）は用途に応じてさまざまの形
状に加工され、あるいは文字体のパイロットランプ、数
字表示素子として商品化されている。

他方、大面積のＬＥＤ表示素子としては、幾つもの素子
をハイブリッド化したものが試作されているに過ぎない
。また、モノリシックの素子としては、数センチ角のキ
ャラクタ表示のものが実用化されているにすぎない。

［発明が解決しようとする問題点］このように、従来のＬＥＤ素子はダイオードの作製に単
結晶の基板を用いているため、表示面積に関して一定の
制約がある。

また、単結晶基板の価格が高いために、単一の素子につ
いてみても製造コストの低減は困難である。

さらに、化合物半導体単結晶は機械的強度が低いために
、素子作製のプロセス中の取扱いには特別の注意を必要
とするという欠点がみられる。

よって、本発明の目的は上述の点に鑑み、下地基板の種
別に拘りなく所望の発光領域を有する発光表示装置を得
ることにある。

［問題点を解決するための手段コかかる目的を達成するために、本発明に係る発光表示装
置では、核形成密度の小さい非核形成面（ＳＮＤＳ）と
、該非核形成面に隣接して配され、単一核のみより結晶
成長するに充分小さい面積を有し、前記非核形成面の核
形成密度（ＮＤｓ）　　より大きい核形成密度（ＮＤＬ
）を有する核形成面とを有する基体と、前記単一核に対
する結晶形成処理条件を切換えることにより得られたビ
ｎ接合領域とを具備する。

また、その他の本発明に係る発光表示装置では核形成密
度の小さい非核形成面（ＳＮＤＳ）と、該非核形成面に
隣接して配され、単一核のみより結晶成長するに充分小
さい面積を有し、前記非核形成面の核形成密度（ＮＤｓ
）より大きい核形成密度（ＮＤＬ）を有する核形成面と
を有する基体と、前記単一核から成長した所望の導電型
に制御された単結晶領域と、前記導電型領域上に設けら
れた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた金属層とを具
備する。

［作　用］本発明では、下地基板の材料に制約されることなく（例
えば基板の材料、構成、大きさ等に制約されることなく
）その上に粒界を含まない単結晶島（あるいは粒界の位
置が制御された多結晶）を作製する際に、ｐ−ｎ接合ま
たはＭＩＳ構造を形成し、発光ダイオードとして機能さ
せる。

［実施例］以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

実施例１第１図（Ａ）〜第１図（Ｊ）は本発明を適用したＧａＰ
発光ダイオードの一実施例を示す作製工程図である。

第１図（＾）：基板１の表面にＳ　ｉＨ４と０□を用いたＣＶＤ法また
はスパッター法で１０００人程度の５ｉ０２２を堆積し
た。

第１図（Ｂ）：フォトレジスト３を使って５ｉ０２２上をバターニング
し、１μｍの窓部を残してマスキングした。

そして、イオンインブランターを用いてＰ３−イオンを
１　ｘ　１０１６／ｃ＋１１２．５ｉ０２２中に打込ん
だ。

第１図（Ｃ）：５ｉｎ２２のフォトレジストの窓にあたる部分に、Ｐイ
オンの打ち込まれたシード部４を形成した。

第１図（Ｄ）：ＰＣＪ２３雰囲気中で９００℃ｌＯ分間熱処理を行い、
次にＭＯＣＶＤ法を使ってＧａＰの単結晶島５を成長さ
せた。原料にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびＰ
Ｈ３を用いた。Ｐ）Ｉｓは反応管へ導入される直前に熱
クラッキング法によって分解し、供給した。

Ｖ　／　ＩＨ比（ＩＩＩ族に対するＶ族）−１−ｊｌｚ
比）は２．１テあり、希釈ガスはＨ２である。反応圧力
は常圧、基板温度は８５０℃である。

ｐ型ＧａＰを成長させるためには、ジエチル亜鉛（ＤＥ
Ｚｎ）を０．０２％混入させた。

第１図（Ｅ）−第１図（Ｆ）： ρ型ＧａＰ　５が所望の大きさまで成長したところで、
ドーピングガスをＤＥＺｎから水素化セレン（ｌ１２ｓ
ｅ）へ切り替えてｎ型ＧａＰ　６を成長させた。

Ｈ２Ｓｅは０．０５％混入した。

第１図（Ｇ）：成長した単結晶島５．６を機械的研磨により平坦化した
。

第１図（１１）　ニレジストでネガのパターンを作った後、八ｕ−Ｎｉ　（
２０：　１）を３０００人蒸着した。溶剤を使ってレジ
ストを溶かし、不要な部分をリフトオフしてｎ側電極７
を形成した。さらに、■２−囲気５５０℃で２分間加熱
した。

第１図（Ｉ）：５ｉ０２８をスパッター法で４０００人堆積し、フォト
リソグラフィー技術を用いてｎ層へのコンタクトホール
を形成した。

第１図（Ｊ）：Ａｇ−Ｉｎ−Ｚｎ（８：１：ｌ）を蒸着で６０００人堆
積し、フォトレジストにてパターニングを行い、その後
にＣＧ１２Ｆ２を使ったドライエツチング法によってｎ
側電極９を形成した。さらに、計算囲気６５０　℃で５
分間加熱した。

基板！として５ｉ０２のような透明な材料を用いた場合
は、素子下部から基板１を通して発光する。

これとは逆に、基板１がアルミナのように不透明な場合
は、電極７．９のコンタクト部以外をＩＴＯなどの透明
電極とすることにより、基板より手前の方向（図の上方
）から発光させることができる。

実施例２第２図（Ａ）〜第２図（１）は、ＭＩＳ型ＬＥＤ　ノひ
とつであるＧａＮ発光ダイオードを作製するための工程
図である。以下に、各工程を説明する。

第２図（Ａ）：基板１０の表面にＳｉＨ４と０．を用いたｃｖＤ法また
はスパッター法などによって、５ｉｎ２膜１１を１００
０人程度堆積した。

第２図（Ｂ）：次に、イオンブレーティング法を用いてＡＪ！　２０３
膜を３００人堆積した。すなわち、アーク放電型イオン
ブレーティング装置を用いて１Ｏ−５Ｔｏｒｒまで排気
した後、０２ガスを１〜３　ｘ　１０””Ｔｏｒｒまで
導入し、イオン化電極５０ｖ（出力５００Ｗ）　、基板
電位−５０ｖ、基板温度４００℃の条件で八ｎ　２０３
を堆積した。その後にレジストパターニングし、エッチ
ャント（ｌｈＰｏ４：ＨＮＯｓ：ＣＨ３ＣＯ０Ｈ：ｌｈ
＝　１６：ｌ：２：１４０℃）を用いて１．５　μｌに
パターニングし、これにより　ｉ　２０３のシード部１
２を形成した。

第２図（Ｃ）：ｐｃＩｌ、雰囲気で９５０℃、１０分間熱処理を行い、
次にＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＮの単結晶島Ｉ３を成
長させた。原料ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）　
。

アンモニア（ＮＨ３）を用い、Ｖ族／　ＩＩＩ族モル比
は１２０、希釈ガスはＨ２である。反応圧力は常圧とし
基板温度は１０００℃とした。

第２図（Ｄ）：成長したＧａＮの単結晶島１３を機械的研磨により平坦
化した。

第２図（Ｅ）−第２図（Ｆ）：フォトレジスト１４でパターニングしてからＺｎ”ゝイ
オン１５を１　ｘ　１０”７ｃｍ２打ち込み、］１２霊
囲気で９００℃、５分間加熱し、絶縁層１６（高抵抗Ｇ
ａＮ層）を形成した。

第２図（Ｇ）ニレジストでネガのパターンを作った後、Ｉｎ−八１を２
０００人蒸着した。次に、溶剤を使ってレジストを溶か
して不要な部分をリフトオフし、電極１７を形成した。

第２図（Ｈ）：５ｉ（ｈ　１８をスパッター法で３０００人堆積し、フ
ォトリソグラフィー技術を用いて絶縁層ｌδへのコンタ
クトホールを形成した。

第２図（■）：Ｉｎ−Ａｌ１を５０００人蒸着し、パターニングして絶
縁層１６側の電極１９を形成した。エッチャントとして
ＦｅＣＩＬ３：　ＨＣＡ　：　１１２０　＝２：３：１
０を用いた。

（召→　ＧａＮ　　Ｍｉｓ型ＬＥＤについては、既にｒ
　ＲｃＡｌｌｅｖｉｅｗ　３４（１９７６）、　Ｐ、３
３８　Ｊ、１．　Ｐａｎｋｏｖ著」として発表がなされ
ている。

以上述へたＧａＰ、ＧａＮの選択核形成ＬＥＤ製造工程
は、前述のＭＯＣＶＤ法だけでなく、ＭＢＥ法やＬＰＥ
法を用いても同様に行うことができる。また、ＧａＰや
ＧａＮ以外の他の化合物半導体材料にも同様に適用する
ことがてきる。

第３図は、第１の実施例として先に説明したｐ−ｎ接合
型ＬＥＤを単一基板上に複数個配列して成る１、ＥＤア
レーの平面図である。本図に示す５はｎ’ｌ’７ＧａＰ
結晶、６はｐ型ＧａＰ結晶、７および９は電極である（
７ｉＪ１図（Ｇ）〜第１図（Ｊ）参照）。

また、ｐ−ｎ接合型ＬＥＤの他に、第２の実施例として
説明したＭＩＳ型ＬＥＤを用いてＬＥＤアレーを形成す
ることも可能である。

更に、複数の発光色を有するＬＥＤをＬＥＤアレー内に
配列することにより、例えばＲ−Ｇ−８発光のＬＥＤを
配列することにより、カラー画像表示器を構成すること
も可能である。ここで、Ｒ（赤色）発光ＬＥＤとしては
ＧａＡｓＰを、Ｇ（緑色）発光ＬＥＤとしてはＧａＰを
、Ｂ（青色）発光ＬＥＤとしてはＧａＮを用いるのが好
適である。

［発明の効果コ本発明を実施することによって、任意の下地基板上の任
意の位置にＬＥＤ素子を容易に作製することができる。

このことにより、従来多数のＬＥＤ素子をハイブリット
化して作っていた大形表示デバイスなども、モノリシッ
ク構成として容易に作製することができる。

また、１次元光源あるいは２次元（面発光）光源も、モ
ノリシック構成としたＬＥＤアレーにより作製できるよ
うになる。

さらに、本発明によれは、セラミック等の基板上にＬＥ
Ｄを形成することも可能となるので、製造コストの低減
を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（八）〜第１図（Ｊ）はｐｎｆｉＬＥＤの作製工
程図、第２図（Ａ）〜第２図（１）はＭｉｓ型ＬＥＤの作製工
程図、第３図はＬＥＤフラッ］・パネルディスプレイを示す平
面図である。１　・・・基（反、２・・・５ｉ０２膜、３・・・フォトレジスト、４・・・シート部（ｐイオン打込域）、５・・・ｐ型Ｇ
ａＰ結晶、６・・・ｎ型ＧａＰ結晶、７・・・Ａｕ−Ｎｉ電極、８　・・・　Ｓｉ０２８桑　、９−・−Ａｇ　−Ｉｎ　−Ｚｎ合金電極、１０・・・基
板、１１・・・５ｉｎ２膜、１２・・・シート部（ｉ２０３膜）、１３−ｎ型ＧａＮ結晶、１４・・・フォトレジスト、１５・・・Ｉｎイオン、１６・・・絶縁性ＧａＮ領域、＋７−Ｉｎ　　　Ａｕ７１極、１８・・・ＳｉＯ□膜、１９・・・Ｉｎ−へλ電才伝。第１図（Ａ）　　　　　　　　　〜。Ｐ３− 第１図（Ｂ）　　　　　　　　　へ。第１図（Ｃ）　　　　　　　　　〜７第１図（Ｄ）　　　　　　　　　〜７第１図（Ｆ＞　　　　　　　　　〜７！−一法第１図（Ｉｆ）第１図（ｉ）第２図（Ａ）／ｌ。第２図（Ｂ）第２図（Ｃ）第２図（Ｄ）第２図（Ｆ）第２図（Ｇ）第２図（Ｈ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）核形成密度の小さい非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ
）と、該非核形成面に隣接して配され、単一核のみより
結晶成長するに充分小さい面積を有し、前記非核形成面
の核形成密度（ＮＤ＿Ｓ）より大きい核形成密度（ＮＤ
＿Ｌ）を有する核形成面とを有する基体と、前記単一核
に対する結晶形成処理条件を切換えることにより得られ
たｐ−ｎ接合領域とを具備したことを特徴とするｐ−ｎ接合型発光表示装置
。
（２）核形成密度の小さい非核形成面（Ｓ＿Ｎ＿Ｄ＿Ｓ
）と、該非核形成面に隣接して配され、単一核のみより
結晶成長するに充分小さい面積を有し、前記非核形成面
の核形成密度（ＮＤ＿Ｓ）より大きい核形成密度（ＮＤ
＿Ｌ）を有する核形成面とを有する基体と、前記単一核
から成長した所望の導電型に制御された単結晶領域と、前記導電型領域上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた金属層とを具備したことを特徴とするＭＩＳ型発光表示装置。