JPS63271982A - 発光素子及びその製造法 - Google Patents

発光素子及びその製造法

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JPS63271982A
JPS63271982A JP62071567A JP7156787A JPS63271982A JP S63271982 A JPS63271982 A JP S63271982A JP 62071567 A JP62071567 A JP 62071567A JP 7156787 A JP7156787 A JP 7156787A JP S63271982 A JPS63271982 A JP S63271982A
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JP
Japan
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group
crystal layer
semiconductor
type conductivity
light emitting
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JP62071567A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kukimoto
柊元 宏
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INKIYUUBEETAA JAPAN KK
Misawa Co Ltd
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INKIYUUBEETAA JAPAN KK
Misawa Co Ltd
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は1例えば青色発光ダイオードや可視短波長半導
体レーザなどの発光素子及びその製造法に関するもので
ある。
(従来の技術) 近年、m−v族化合物半導体を用いた赤色から緑色まで
の可視発光ダイオードの製造は、既に量産化の時代に入
り、また、赤色から黄色までの可視発光半導体レーザも
実用化の時代を迎えるに至っているが、これに伴って、
可視域で欠けている唯一の発光色である青色を与える発
光ダイオード、及び緑色から青色の光を発する可視短波
長半導体レーザの開発に対する期待も一層強まっている
そこで、このような青色を与える発光ダイオード及び緑
色から青色の光を発する可視短波長半導体レーザに用い
られる発光素子用の材料としては、広禁止帯幅を有する
II−VI族化合物半導体であるZ n SxS e、
x(0≦X≦1)が期待されているが、これらの材料を
用いて実用的な発光素子を製造するためには、n型及び
p型の伝導性を制御して結晶層を得る必要がある。
ところで、上記したII−VI族化合物半導体であるZ
 n SxS e□−Xは、直接遷移型結晶で、優れた
発光特性を有する材料であること、Si、Ge。
G a A sあるいはGaP単結晶の基板結晶上にエ
ピタキシャル成長し得ること、その混晶比Xを選択する
ことによって格子定数のずれを解消できること、このエ
ピタキシャル成長法として有機金属化合物を原料とする
気相成長法(MOCVD)あるいは分子線エピタキシャ
ル成長法(MBE)が適切であること、等が明らかにさ
れており、また、元素周期表におけるmb族元素あるい
はmb族元素の導入によってこの結晶層のn型伝導度の
制御も可能である。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、従来の製造技術においては、上記したような
n型伝導性を示すII −VI族化合物半遵体結晶層で
あるZ n SxS e□−X結晶層を有機金属気相エ
ピタキシー法及び分子線エピタキシー法によって半導体
基板結晶上に容易に成長させることができる反面、p型
伝導度の制御として、N、P、AsなどのV族元素を不
純物として導入することが試みられているが、低抵抗の
p型伝導性を示す気相成長による製造技術は、未だに開
発されていないのが現状である。
本発明者は、上記の事情に鑑みて種々研究した結果、p
型不純物の導入に際して、If −VI族半導体結晶層
の母体構成元素であるmb族元素に対するVIb族元素
の気相比の所定範囲の設定条件の下で、Ia族元素及び
それらの化合物を導入することによってp型伝導度の制
御が実現可能になることを見出し、本発明の発光素子及
びその製造法を提唱するに至ったものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記した問題点を解決するために、本発明は。
半導体基板結晶上に、低抵抗のp型伝導性を有するII
−VI族半導体結晶層を気相成長させてなる構成を物と
しての特定発明とし、この特定発明に対する製造手段と
して、半導体基板結晶上に、低抵抗のp型伝導性を有す
るn−vi族半導体結晶層を気相成長させるにあたり、
前記II −VI族半導体結晶層の母体構成元素である
mb族元素に対するmb族元素の気相比が1〜100の
設定条件の下で、  Ia族元素及びそれらの化合物を
不純物として導入することを特徴としてなるものである
(作 用) すなわち、本発明は、上記したように、半導体基板結晶
上に、低抵抗のp型伝導性を有するn −■族半導体結
晶層を気相成長させるとともに、前記1l−VI族半導
体結晶層を気相成長させるに際して、その母体構成元素
であるmb族元素に対するmb族元素の気相比が1〜1
00の設定条件の下で。
la族元素及びそれらの化合物を不純物として導入する
ようにしたことから、例えば母体構成元素としてのmb
族元素に亜鉛(Z n)を、mb族元素にセレン(Ss
)及び硫黄(S)を用い、かつ不純物としてのIa族元
素としてリチウム(Li)、ナトリウム(Na)または
カリウム(K)及びそれらの化合物を導入するようにす
れば、低抵抗のp型伝導性を示すZn5xSe、−xエ
ピタキシャル結晶層を再現性良く成長させることができ
、これによって、n型伝導性を示すZnSxSe1−x
とで構成されるp−n型接合を有する青色発光ダイオー
ド並びにI nxGayAI、−x−yP及びCuAI
yG al、y (SzS e□−z) 、などの材料
と組合せた可視短波長半導体レーザの量産化を図ること
ができるとともに、高温で動作する電子デバイスを実現
化することが可能になる。
(実 施 例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。
第1図は本発明に係る青色発光ダイオードや可視短波長
半4体レーザなどの発光素子を製造するに用いられる有
機金属気相エピタキシー装置による第1実施例を示すも
のであり、図中゛1はII −VI族半導体結晶層の母
体構成元素であるIIb族元素としての亜鉛の供給ボン
ベ、2及び3は同じく■−VI族半導体結晶層の母体構
成元素であるvib族元素としてのセレン及び硫黄の供
給ボンベ、4は不純物として導入されるIa族元素とし
てのリチウムまたはナトリウムあるいはカリウム及びそ
れらの化合物の供給ボンベで、これらの各供給ボンベ1
,2.3及び4から母体構成元素及び不純物元素を石英
管からなる反応炉5に選択的に供給し、これによって、
加熱用高周波コイル6で加熱制御される反応炉5内にグ
ラファイト製の支持用サセプタ7を介して支持された半
導体基板結晶8上に。
n−VI族半導体結晶層を気相成長させてなる構成を有
するものである。
また、第2図は本発明に係る分子線エピタキシー装置に
よる第2実施例を示すものであり1図中11は抵抗加熱
型ルツボ、12は液体窒素シュラウドで、この液体窒素
シュラウド12の中心部にモリブデン製支持台14によ
り支持された半導体基板結晶13上に、シャッタ15を
介してIf−VI族半導体結晶層を気相成長させてなる
構成を有するものである。
次に、上記した各装置による発光素子の製造過程を具体
的に説明する。
具体例1: 母体原料としてジメチル亜鉛及びジエチルセレンを、p
型不純物として窒化リチウムを用い、水素ガスをキャリ
アガスとして、これらをそれぞれI  X  1 0−
’mole/win、 2  X  1 0−’mol
e/win、 3 ×10−”mole/winの流量
で、第1図に示す反応炉5に導入した。この結果、45
0℃に加熱したグラファイト製支持用サセプタ7に設置
したG a A s基板結晶8上に、1時間につき1μ
mのZn5e結晶がエピタキシャル成長した。このエピ
タキシャル結晶のキャリア濃度は、8 、8 X 10
17cm−”で、抵抗率は、0.19Ω・cmであった
具体例2: 母体原料としてジメチル亜鉛、ジエチルセレン及びエチ
ル硫黄を、また、p型不純物としてセレン化リチウムを
用い、水素ガスをキャリアガスとして、これらをそれぞ
れI X 10”−’mole/sin、2X 10−
’mole/win、5 X I Q−’mole/+
minさらに3X 10−”mole/++inの流量
で、G a A s基板結晶8上に、p型のZ n S
xS e、−x Cx’= 0 、08)を成長させた
。このときのキャリア濃度は、5.9×1()tGCl
m−3で、抵抗率は、0.5Ω”Qmであった。
具体例3: 母体原料として亜鉛、硫黄及びセレンを、また。
p型不純物として窒化リチウムを用い、第2図に示すよ
うな分子線エピタキシー装置において、それぞれの原料
を300℃、310℃、200℃。
470℃に保持して、抵抗加熱型ルツボ11により蒸発
させ、300℃に加熱したモリブデン製の支持台14上
に固定したGaAs基板結晶13上に堆積させたところ
、1時間に0.5μmの速度でZnSxSe1−x C
x”io、08)結晶がエピタキシャル成長した。この
ときの成長層のキャリア濃度は、4 、5 X 10”
c+m−3で、抵抗率は、0.8Ω・cmであった。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されないものであ
り、本発明の要旨を変えない範囲で種々変更実施可能な
ことは勿論である。
[5!明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、半導
体基板結晶上に、低抵抗のp型伝導性を有するIf−V
I族半導体結晶層を気相成長させるとともに、前記II
−VI族半導体結晶層を気相成長させるに際して、その
母体構成元素であるIIb族元素に対するVIb族元素
の気相比が1〜100の設定条件の下で、Ia族元素及
びそれらの化合物を不純物として導入するようにしたこ
とから、低抵抗のp型伝導性を示すn−VI族半導体結
晶層を再現性良く気相成長させることができ、これによ
って、n型伝導性を示すII−VI族半導体結晶層とで
構成される可視短波長半導体レーザの量産化を図ること
ができるとともに、従来実現できなかったトランジスタ
などの高温で動作可能な電子デバイスが実現化すること
ができるというすぐれた効果を有する発光素子及びその
製造法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る発光素子を製造するに用いられる
有機金属気相エピタキシー装置による第1実施例を示す
概略的説明図、第2図は本発明に係る分子線エピタキシ
ー装置による第2実施例を示す概略的説明図である。 1・・・IIb族元素供給ボンベ。 2.3・・・VIb族元素供給ボンベ、4・・・不純物
供給ボンベ。 5・・・反応炉、 6・・・加熱用高周波コイル、 7・・・支持用サセプタ、 8・・・半導体基板結晶。 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板結晶上に、低抵抗のp型伝導性を有す
    るII−VI族半導体結晶層を気相成長させたことを特徴と
    する発光素子。
  2. (2)半導体基板結晶上に、低抵抗のp型伝導性を有す
    るII−VI族半導体結晶層を気相成長させるにあたり、前
    記II−VI族半導体結晶層の母体構成元素であるIIb族元
    素に対するVIb族元素の気相比が1〜100の設定条件
    の下で、 I a族元素及びそれらの化合物を不純物とし
    て導入することを特徴とする発光素子の製造法。
  3. (3)前記母体構成元素としてのIIb族元素に亜鉛(Z
    n)を、VIb族元素にセレン(Se)及び硫黄(S)を
    用い、かつ不純物としての I a族元素としてリチウム
    (Li)、ナトリウム(Na)またはカリウム(K)及
    びそれらの化合物を導入することを特徴とする特許請求
    の範囲第2項に記載の発光素子の製造法。
JP62071567A 1987-03-27 1987-03-27 発光素子及びその製造法 Pending JPS63271982A (ja)

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US07/173,067 US5068204A (en) 1987-03-27 1988-03-25 Method of manufacturing a light emitting element
GB888807134A GB8807134D0 (en) 1987-03-27 1988-03-25 Light emitting element & manufacturing method thereof
DE3810245A DE3810245A1 (de) 1987-03-27 1988-03-25 Lichtemittierendes element und verfahren zu seiner herstellung
FR8804025A FR2613136A1 (fr) 1987-03-27 1988-03-28 Element electroluminescent et son procede de fabrication
GB08807312A GB2204731A (en) 1987-03-27 1988-03-28 Light emitting element and method of manufacture
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63184373A (ja) * 1986-09-26 1988-07-29 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法

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JPS63184373A (ja) * 1986-09-26 1988-07-29 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法

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