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Info
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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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Landscapes
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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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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℃。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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)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)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。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62071567A JPS63271982A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 発光素子及びその製造法 |
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 |
US07/639,306 US5140385A (en) | 1987-03-27 | 1991-01-04 | Light emitting element and method of manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62071567A JPS63271982A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 発光素子及びその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63271982A true JPS63271982A (ja) | 1988-11-09 |
Family
ID=13464413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62071567A Pending JPS63271982A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 発光素子及びその製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63271982A (ja) |
GB (1) | GB8807134D0 (ja) |
Citations (1)
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 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62071567A patent/JPS63271982A/ja active Pending
-
1988
- 1988-03-25 GB GB888807134A patent/GB8807134D0/en active Pending
Patent Citations (1)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8807134D0 (en) | 1988-04-27 |
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