JPS584835B2

JPS584835B2 - ＧａＰ緑色発光表示装置

Info

Publication number: JPS584835B2
Application number: JP52094872A
Authority: JP
Inventors: 岩本正巳; 定政哲雄
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-08-08
Filing date: 1977-08-08
Publication date: 1983-01-27
Also published as: JPS5351988A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はＧａＰ緑色発光表示装置の改良に関する。

従来より、モノリシツク型の半導体発光表示装置は種々
の方法で作られており、例えばＧａＡｓ１−ｘＰｘを用
いたプレーナ型の赤色発光表示装置は既に広く応用され
ている。

一方、赤色光は人間の目に強い刺激を与えるため、緑色
の半導体発光表示装置の開発も各所で行われている。

しかし、高効率で緑色光を発光する材料は現在のところ
ＧａＰに限られており、ＧａＰ緑色発光表示装置では未
だ十分なコントラストが得られていないのが実情である
。

その理由を第１図を用いて説明する。第１図はＧａＰ結
晶を用いたプレーナ型モノリシツク発光表示装置を模式
的に示しており、硫黄と窒素を含むｎ型ＧａＰ基板１に
選択的に窓をあけた拡散マスク２を設け、亜鉛拡散を行
ってＰ型層３を形成したものである。

この構成でｐｎ接合に順バイアス電流を流すことにより
、ｐｎ接合面から緑色光Ａが出射される。

ところが、外部からの光が発光領域外の拡散マスク２０
表面あるいはＧａＰ基板１の表面で反射されて人間の目
に入る反射光Ｂ，Ｃが相当大きい。

また、ＧａＰ結晶は透明であるため、基板１内に入って
裏面で反射されて出て、くる反射光Ｄも無視できない。

即ち、所望の緑色光Ａに対して反射光Ｂ，Ｃ，Ｄが太き
いため、発光部と非発光部とのコントラストが非常に悪
く、表示装置としての鮮明度、分解度に欠けるという問
題があった。

この発明は上記した点に鑑みてなされたもので、発光部
と非発光部のコントラストを上げ、表示装置としての鮮
明度、分解度の向上を図ったＧａＰ緑色発光表示装置を
提供するものである。

この発明の骨子は、ＧａＰ緑色発光表示装置において、
ＧａＰ基板表面の発光部以外を１６００〜２４００Ａの
窒化シリコン膜で覆い、かつ、ＧａＰ基板裏面を粗面と
して、この面に光吸収体層を被着することによりコント
ラスト向上を図った点にある。

窒化シリコン膜は通常ＧａＰ基板に不純物を選択拡散す
る際に拡散マスクとして用いられるのであるが、特にこ
のマスクを上記した厚さで形成し、そのまま非発光部表
面に残すことにより、緑色光について大幅なコントラス
ト向上が実現するものである。

その理由を以下に説明する。ＧａＰ基板にマスクを被覆
した場合、外光に対する反射を最小にする条件は、Ｇａ
Ｐ基板の屈折率ｎｓ、マスクの屈折率をｎとすると、ｎ
ｓ＝ｎ２で与えられる。

緑色光に対しては、ｎｓ＝３．５であるから、ｎ＝１．
９程度が最適条件ということになる。

窒化シリコン膜は２００〜８５０℃で形成することによ
って屈折率を１．９程度にすることが可能であり、従っ
て拡散マスクとして窒化シリコン膜を用い、その厚さを
所定範囲に設定すれば緑色光の反射を殆んど零とするこ
とができるわけである。

第２図はＧａＰ基板表面に窒化シリコン膜を被覆し、裏
面には光吸収体層を被着して、緑色フィルタを介して外
光を与えた場合の、窒化シリコン膜の厚さと緑色反射光
の強さの関係を測定したデータである。

なお、緑色反射光の強さは緑色フィルタを通過した外光
の強さに対する比率で表わしてある。

また、窒化シリコン膜の厚さは選択拡散マスクとして実
用上使用される範囲に限ってある。

このデータから明らかなように、窒化シリコン膜の厚さ
を１６００〜２４００Ａの範囲に選ぶことによって、緑
色反射光が効果的に抑えられることが判る。

次にこの発明の実施例第３図ａ〜ｅおよび第４図を参照
して説明する。

第３図はウエハの処理工程を示すもので、まず、硫黄と
窒素を含むｎ型ＧａＰ基板１１を用い、その表面に２０
０〜８００℃でシランガスとアンモニアガスを反応させ
るいわゆるＣＶＤ法により１６００〜２４００Ａの窒化
シリコン膜１２を被覆する（ａ）。

次にホトレジスト（図示せず）をマスクとしてフレオン
プラズマエッチングにより窒化シリコン膜１２を選択エ
ッチングして所定位置のＧａＰ基板１１の表面を露出さ
せる（ｂ）。

そして、残された窒化シリコン膜１２を選択拡散マスク
として亜鉛を拡散し、約５μｍの深さのｐ型層１３，１
３１，１３２を形成する（ｃ）。

そして、ＧａＰ基板１１の裏面を５μｍ以上研磨した後
、表面には金−ベリリウム（１ωｔ％）合金および金を
蒸着し、これをパターニングしてｐ型層１３の表面にｐ
側電極１４，１４１，１４２を形成する（ｄ）。

研磨したＧａＰ基板１１の裏面を粗面に保つためには、
研磨後酸処理を施さない方がよい。

次に、ＧａＰ基板１１の裏面には、非晶質もしくは多結
晶質のシリコン層１５を０．５〜１．５μｍの厚さ被着
し、続いて金−シリコン（２ωｔ％）合金層１６、金層
１７を連続的に被着して多層のｎ側電極１８を形成する
（ｅ）。

このｎ側電極１８は光吸収体層を兼ねたもので、基板裏
面を粗面としたことにより効果的な光吸収体層となる。

そして、５００℃、１０分間の熱処理をした後、チップ
として切り出し、第４図に示すようにステム１９上に金
−エポキシペーストを用いて固定した後、ステムに設け
られたｐ側リード２０，２０１，２０２とｐ側電極１４
の間を金線２１，２１１，２１２でボンデイング接続し
、上部に緑色フィルタ２２を設置して、表示装置を完成
する。

ｎ側リード２３はステム１９と一体接続され、電気的に
は素子のｎ側電極１８と接続されている。

このように構成して、リード２０と２３の間に順方向バ
イアスを印加することによりｐ型層１３と基板１１との
接合面で緑色発光し、所望のパターンが表示される。

この場合、発光部からの光は緑色フィルタ２２を通過し
て人間の目に感知される。

一方、緑色フィルタ２２を通って素子に入る外光は、非
発光部領域では前述した神山により窒化シリコン膜１２
では反射されることはない。

そして、この窒化シリコン膜１２を通ってＧａＰ基板１
１内に進行した光は、粗面とした裏面に設けた多層構造
のｎ側電極１８が良好な光吸収体層として働くため、裏
面で反射して戻ってくることもない。

従って非発光部の領域はほぼ完全に黒になり、極めて鮮
明度、分解度の高い緑色発光表示が行われる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではない。

例えば、実施例では素子の前面に緑色フィルタを設置し
たが、第５図に示すようにステムに表子をマウントして
ポンデイングした後、全体を緑色の透明樹脂２４でモー
ルドしてもよい。

樹脂モールドはフィルタの固定に比べて作業性がよく、
しかも振動に対して強いという利点がある。

また、実施例ではｎ側電極としてシリコン層、金−シリ
コン合金層、金層からなる積層膜を用いて光吸収体とし
ての機能を持たせたが、シリコン層がなくても十分光吸
収体層として働く。

更にまた、ゲルマニウム層、金一ゲルマニウム合金層、
金層からなる積層膜を光吸収体を兼ねたｎ側電極として
もよい。

その他、この発明はその越旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＧａＰ緑色発光表示装置の発光部と非発光部の
コントラストを説明するだめの図、第２図はこの発明の
効果を説明するだめの実験データを示す図、第３図ａ〜
ｅはこの発明の一実施例のウエハ処理工程を説明するた
めの図、第４図は得られだウエハから切り出したチップ
をステムにマウントして緑色発光表示装置として完成し
た状態を示す図、第５図はこの発明の他の実施例のＧａ
Ｐ緑色発光表示装置を示す図である。１１・・・ｎ型ＧａＰ基板、１２・・・窒化シリコン膜
、１３，１３１，１３２・・・ｐ型層、１４，１４１，
１４２・・・ｐ側電極、１５・・・シリコン層、１６・
・・金−シリコン合金層、１７・・・金層、１８・・・
ｎ側電極（光吸収体層）、１９・・・ステム、２０，２
０，２０２・・・ｐ側リード、２１，２１１，２１２
・・・金線、２２・・・緑色フィルタ、２３・・・ｎ側
リード２４・・・緑色の透明樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

１ＧａＰ基板にＰｎ接合を形成して緑色発光表示を行
わせる装置において、発光部以外の基板表面を１６００
〜２４００Ａの窒化シリコン膜で覆い、基板裏面を粗面
としてこの面に光吸収体層を被着してなることを特徴と
するＧａＰ緑色発光表示装置。