JPS584833B2 - Ｇ↓ａＡ↓ｓ発光ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents
Ｇ↓ａＡ↓ｓ発光ダイオ−ドの製造方法Info
- Publication number
- JPS584833B2 JPS584833B2 JP50139126A JP13912675A JPS584833B2 JP S584833 B2 JPS584833 B2 JP S584833B2 JP 50139126 A JP50139126 A JP 50139126A JP 13912675 A JP13912675 A JP 13912675A JP S584833 B2 JPS584833 B2 JP S584833B2
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- JP
- Japan
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- gaas
- layer
- doped
- light emitting
- emitting diode
- Prior art date
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＧａＡｓ発光ダイオードの製造方法に関するも
のである。
のである。
従来ＧａＡｓ結晶を用いた高出力発光ダイオードの製造
方法においては、ｐ−ｎ接合を形成するにあたり、Ｇａ
Ａｓ結晶中において両性不純物であるＳｉを含んだＧａ
メルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓまたＡｓを含んだもの）を
用いて、液相エピタキシアル法によりｎ形ＧａＡｓ結晶
及びｐ形ＧａＡｓ結晶の連続成長を行なっている。
方法においては、ｐ−ｎ接合を形成するにあたり、Ｇａ
Ａｓ結晶中において両性不純物であるＳｉを含んだＧａ
メルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓまたＡｓを含んだもの）を
用いて、液相エピタキシアル法によりｎ形ＧａＡｓ結晶
及びｐ形ＧａＡｓ結晶の連続成長を行なっている。
このようにして製造されたｎ層のドーパントもｐ層のド
ーパントもＳｉであるＧａＡｓ発光ダイオードの外部量
子効率は通常３〜４％と大きい。
ーパントもＳｉであるＧａＡｓ発光ダイオードの外部量
子効率は通常３〜４％と大きい。
しかしながらこのＳｉドープＧａＡｓ発光ダイオードの
発光の立ち上り時間は、その電流密度により異なるが、
決して速いものではない。
発光の立ち上り時間は、その電流密度により異なるが、
決して速いものではない。
例えば、電流密度６Ａ／ｃｍ２で発光の立ち上時間は約
２．０μｓｅｃ６０Ａ／ｃｍ２で約０．５μｓｅｃであ
る。
２．０μｓｅｃ６０Ａ／ｃｍ２で約０．５μｓｅｃであ
る。
本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの製造方法は、高出力
で、しかも立ち上り時間の速い発光ダイオードを提供す
るものである。
で、しかも立ち上り時間の速い発光ダイオードを提供す
るものである。
以下図を用いて本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの製造
方法を詳細に説明する。
方法を詳細に説明する。
第１図は本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの製造におい
て使用した結晶成長装置の一例を示したものである。
て使用した結晶成長装置の一例を示したものである。
図において１０は結晶成長用ボートである。
１１は基板ホルダーであり、この基板ホルダー１１の溝
１２にはｎ形ＧａＡｓ結晶基板１が設置されている。
１２にはｎ形ＧａＡｓ結晶基板１が設置されている。
一方１３はメルトホルダーであり、メルト溜め１４には
、Ｓｉを含んだＧａメルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓまたは
Ａｓを含んだもの）１６が、またメルト溜め１５にはｐ
形不純物、例えばＺｎを含んだＧａメルト（Ｇａ溶媒に
ＧａＡｓまたはＡｓを含んだもの）１７が用意されてい
る。
、Ｓｉを含んだＧａメルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓまたは
Ａｓを含んだもの）１６が、またメルト溜め１５にはｐ
形不純物、例えばＺｎを含んだＧａメルト（Ｇａ溶媒に
ＧａＡｓまたはＡｓを含んだもの）１７が用意されてい
る。
上述のようにして準備された結晶成長用ボード１０を石
英管２１の均熱部２２に押し込む。
英管２１の均熱部２２に押し込む。
結晶成長用ボード１０全体が一定温度に落ち着いた後、
ＧａＡｓ結晶基板１表面にＧａメルト１６を接触して降
温する。
ＧａＡｓ結晶基板１表面にＧａメルト１６を接触して降
温する。
温度の降下に伴ない、ＧａＡｓ結晶基板１表面上にＳｉ
ドープｎ形ＧａＡｓ結晶層２が成長する（第２図ａ）。
ドープｎ形ＧａＡｓ結晶層２が成長する（第２図ａ）。
（なおこの際、結晶成長温度範囲を充分に高くする事に
より、ＧａＡｓ結晶基板１表面上に折出するＳｉドープ
ＧａＡｓ結晶の導電形がｎ形となるように注意する。
より、ＧａＡｓ結晶基板１表面上に折出するＳｉドープ
ＧａＡｓ結晶の導電形がｎ形となるように注意する。
）Ｓｉドープｎ形ＧａＡｓ結晶層２が適当な厚さまで成
長した段階で、Ｇａメルト１６をＳｉドープｎ形ＧａＡ
ｓ結晶層２上から取り除く。
長した段階で、Ｇａメルト１６をＳｉドープｎ形ＧａＡ
ｓ結晶層２上から取り除く。
次にＳｉドープのｎ形ＧａＡｓ結晶層２表面にＧａメル
ト１７を接触させる。
ト１７を接触させる。
石英管の均熱部２２の温度を一定忙保ち、この状態を保
持する。
持する。
この間にＧａメルト１７に含まれたＺｎはＳｉドープｎ
形ＧａＡｓ結晶層２内へ拡散し、Ｚｎドープｐ形ＧａＡ
ｓ拡散層３が形成される（第２図ｂ）。
形ＧａＡｓ結晶層２内へ拡散し、Ｚｎドープｐ形ＧａＡ
ｓ拡散層３が形成される（第２図ｂ）。
拡散の深さが適当な値になるまでこの状態を保持した後
、温度を降下して、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ拡散層３上
にＺｎドープｐ形ＧａＡｓ結晶層４を形成して成長を終
える（第２図Ｃ）。
、温度を降下して、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ拡散層３上
にＺｎドープｐ形ＧａＡｓ結晶層４を形成して成長を終
える（第２図Ｃ）。
ｎ形ＧａＡｓ結晶基板１表面及びｐ形ＧａＡｓ結晶層４
表面にそれぞれ電極６，７を形成してＧａＡｓ発光ダイ
オード８の製造を完了する（第２図ｄ）。
表面にそれぞれ電極６，７を形成してＧａＡｓ発光ダイ
オード８の製造を完了する（第２図ｄ）。
ＧａＡｓ発光ダイオード８のｐ−ｎ接合近傍の様子を第
３図に示す。
３図に示す。
第３図における各番号のものは第２図におけるそれに対
応する。
応する。
ＧａＡｓ発光ダイオード８０発光領域は、Ｚｎドープｐ
形ＧａＡｓ拡散層３及びＺｎドープｐ形ＧａＡｓ成長層
４の一部、すなわちＺｎドープｐ形ＧａＡｓ拡散層３に
接する部分である。
形ＧａＡｓ拡散層３及びＺｎドープｐ形ＧａＡｓ成長層
４の一部、すなわちＺｎドープｐ形ＧａＡｓ拡散層３に
接する部分である。
第３図で、発光ダイオードに電流を流すと、Ｓｉドープ
ｎ形ＧａＡｓ結晶層２から注入された電子はＺｎドープ
ｐ形ＧａＡｓ拡散層３で一部発光再結合し、他はこの層
を通り抜けＺｎドープｎ形ＧａＡｓ成長層４Ｋ到達して
、ここで発光再結合する。
ｎ形ＧａＡｓ結晶層２から注入された電子はＺｎドープ
ｐ形ＧａＡｓ拡散層３で一部発光再結合し、他はこの層
を通り抜けＺｎドープｎ形ＧａＡｓ成長層４Ｋ到達して
、ここで発光再結合する。
一般に電子注入により、ｐ層で光を発生する発光ダイオ
ードにおいて、ｐ層の内部量子効率はｐ層のキャリアー
濃度に依存し、キャリアー濃度が高いほど内部量子効率
は大きくなる。
ードにおいて、ｐ層の内部量子効率はｐ層のキャリアー
濃度に依存し、キャリアー濃度が高いほど内部量子効率
は大きくなる。
しかしｎ層のキャリアー濃度を大きくすると、電子のｐ
層への注入効率が悪くなり、発光ダイオードの外部景子
効率は大きくならない。
層への注入効率が悪くなり、発光ダイオードの外部景子
効率は大きくならない。
そこでｐ層のキヤリヤー濃度を大きくし、同時にｎ層の
キャリアー濃度を大きくすると、今度は結晶欠陥の増加
や不純物自身の効果によるダイオードのリーク電流が増
加し、外部量子効率を大きくする事が出来ない。
キャリアー濃度を大きくすると、今度は結晶欠陥の増加
や不純物自身の効果によるダイオードのリーク電流が増
加し、外部量子効率を大きくする事が出来ない。
第３図においては，ｐ−ｎ接合５に隣接するｐ層はＳｉ
ドープＧａＡｓ結晶成長層のＺｎ拡散層３である。
ドープＧａＡｓ結晶成長層のＺｎ拡散層３である。
ＳｉドープＧａＡｓエピタキシアル層は結結晶性が非常
に良く、非発光性再結合中心も少ない。
に良く、非発光性再結合中心も少ない。
ＳｉドープＧａＡｓ成長層２から注入された電子は、Ｓ
ｉドープＱａＡｓ成長層のＺｎ拡散層３で一部発光再結
合するが、他はこの層を通り抜け、Ｚｎドープｐ形Ｇａ
Ａｓ成長層４に到達し、ここで発光再結合、非発光性の
再結合をする。
ｉドープＱａＡｓ成長層のＺｎ拡散層３で一部発光再結
合するが、他はこの層を通り抜け、Ｚｎドープｐ形Ｇａ
Ａｓ成長層４に到達し、ここで発光再結合、非発光性の
再結合をする。
ｐ形ＧａＡｓ拡散層３のキャリアー濃度はＺｎドープｐ
形ＧａＡｓ成長層４のキャリアー濃度よりも小さいので
、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ成長層４が直接ｐ−ｎ接合に
接する場合よりも電子のｐ層への注入効率が良くなる。
形ＧａＡｓ成長層４のキャリアー濃度よりも小さいので
、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ成長層４が直接ｐ−ｎ接合に
接する場合よりも電子のｐ層への注入効率が良くなる。
従って、ｐ形拡散層３とｐ形成長層４のＺｎドープ量及
びｐ形ＧａＡｓ拡散層３の厚さを制御する事により、外
部量子効率の大きいＧａＡｓ発光ダイオードを製作する
事が出来る。
びｐ形ＧａＡｓ拡散層３の厚さを制御する事により、外
部量子効率の大きいＧａＡｓ発光ダイオードを製作する
事が出来る。
一方、発光の立ち上り時間も、ｐ形拡散層３とｐ形成長
層４のＺｎドープ量及びｐ形ＧａＡｓ拡散層３の厚さに
依存する。
層４のＺｎドープ量及びｐ形ＧａＡｓ拡散層３の厚さに
依存する。
ｐ形ＧａＡｓ拡散層３の厚さを薄くすれば、発光の立ち
上り時間を速くする事が出来るが、あまり薄くすると外
部量子効率が極端に小さくなる。
上り時間を速くする事が出来るが、あまり薄くすると外
部量子効率が極端に小さくなる。
実際、我々は本発明の製造法により、Ｚｎドープ量及び
ｐ形ＧａＡｓ拡散層の厚さを制御する事により外部量子
効率がＳｉドープ（ｎ層のドーパントも、ｐ層のドーパ
ントもＳｉである）ＧａＡｓ発光ダイオードの外部量子
効率とほぼ同程度であり、発光の立ち上り時間が約２０
ｎｓｅｃ（電流密度６０／ｃｍ２）のＧａＡｓ発光ダイ
オードを得る事が出来た。
ｐ形ＧａＡｓ拡散層の厚さを制御する事により外部量子
効率がＳｉドープ（ｎ層のドーパントも、ｐ層のドーパ
ントもＳｉである）ＧａＡｓ発光ダイオードの外部量子
効率とほぼ同程度であり、発光の立ち上り時間が約２０
ｎｓｅｃ（電流密度６０／ｃｍ２）のＧａＡｓ発光ダイ
オードを得る事が出来た。
上述の説明においては、結晶成長をチイツピング法によ
り行なったが、他の液相結晶成長法、例えばテイツピン
グ法や温度差法にも本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの
製造方法は適用される。
り行なったが、他の液相結晶成長法、例えばテイツピン
グ法や温度差法にも本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの
製造方法は適用される。
また、第２のＧａメルトにドープするアクセプター不純
物としてはＺｎのほかに、Ｃｄ，Ｇｅ，Ｈｇ，Ｌｉ，Ｎ
ａ，Ｍｇ等を用いてもよいのは勿論である。
物としてはＺｎのほかに、Ｃｄ，Ｇｅ，Ｈｇ，Ｌｉ，Ｎ
ａ，Ｍｇ等を用いてもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のＧａＡｓ発光ダイオードの製造方法に
用いる結晶成長装置の一例を示したものであり、第２図
はその製造プロセスの一例を説明する図、第３図は第２
図ｄに示したＧａＡｓ発光ダイオードのｐ−ｎ接合付近
の様子を表わしたものである。 図中、１：ｎ形ＧａＡｓ結晶基板、２：Ｓｉドープｎ形
ＧａＡｓ結晶層、３：ｐ形ＧａＡｓ拡散層、４：ｚｎド
ープｐ形ＧａＡｓ成長層、５：ｐ−ｎ接合。
用いる結晶成長装置の一例を示したものであり、第２図
はその製造プロセスの一例を説明する図、第３図は第２
図ｄに示したＧａＡｓ発光ダイオードのｐ−ｎ接合付近
の様子を表わしたものである。 図中、１：ｎ形ＧａＡｓ結晶基板、２：Ｓｉドープｎ形
ＧａＡｓ結晶層、３：ｐ形ＧａＡｓ拡散層、４：ｚｎド
ープｐ形ＧａＡｓ成長層、５：ｐ−ｎ接合。
Claims (1)
- １ ｎ形ＧａＡｓ結晶基板上に、Ｓｉを含む第１のＧａ
メルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓまたはＡｓを溶かし込んだ
もの）を用いてＳｉドープｎ形ＧａＡｓ結晶中でアクセ
プターう工程、前記Ｓｉドープｎ形ＧａＡｓ結晶成長層
表面に、Ｓｉ以外のＧａＡｓ結晶中でアクセプターとな
る不純物を含む第２のＧａメルト（Ｇａ溶媒にＧａＡｓ
またはＡｓを溶かし込んだもの》を接触せしめ、一定時
間この状態を保つ事により、第２のＧａメルト中に含ま
れたアクセプターとなる不純物を前記Ｓｉドープｎ形Ｇ
ａＡｓ結晶成長層内に内部拡散せしめ、該Ｓｉドープｎ
形ＧａＡｓ結晶成長層内にｐ−ｎ接合を形成する工程、
前記工程後、前記第２のＧａメルトを用いて前記ｎ形Ｇ
ａＡｓ晶成長層上にｐ形ＧａＡｓ結晶の液相成長を行な
う工程を備えたＣａＡｓ発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50139126A JPS584833B2 (ja) | 1975-11-19 | 1975-11-19 | Ｇ↓ａＡ↓ｓ発光ダイオ−ドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50139126A JPS584833B2 (ja) | 1975-11-19 | 1975-11-19 | Ｇ↓ａＡ↓ｓ発光ダイオ−ドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5263088A JPS5263088A (en) | 1977-05-25 |
| JPS584833B2 true JPS584833B2 (ja) | 1983-01-27 |
Family
ID=15238108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50139126A Expired JPS584833B2 (ja) | 1975-11-19 | 1975-11-19 | Ｇ↓ａＡ↓ｓ発光ダイオ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584833B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61185921A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相エピタキシヤル成長方法 |
| JPS61225821A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Fujitsu Ltd | 液相エピタキシャル成長方法 |
| JPS61268023A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-27 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
-
1975
- 1975-11-19 JP JP50139126A patent/JPS584833B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5263088A (en) | 1977-05-25 |
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