JPS5918686A - ガリウム燐発光ダイオ−ド - Google Patents
ガリウム燐発光ダイオ−ドInfo
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- JPS5918686A JPS5918686A JP57128194A JP12819482A JPS5918686A JP S5918686 A JPS5918686 A JP S5918686A JP 57128194 A JP57128194 A JP 57128194A JP 12819482 A JP12819482 A JP 12819482A JP S5918686 A JPS5918686 A JP S5918686A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table characterised by the doping materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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】
本発明は転位密度を基に結晶性を改善しそれによって発
光効率を向上させたガリウム燐発光ダイオードに関する
。
光効率を向上させたガリウム燐発光ダイオードに関する
。
一般にガリウム燐を用いた発光ダイオードにおいては、
結晶性の良否の判定の目安に転位密度が用いられ、緑色
発光の場合転位密度がｌＸ１０５譚−２以下であれば発
光効率を良好ならしめる結晶といわれている。ところが
上記数値は実験室レベルでの事であって、置産用におい
ては引上げインボッＦ内で場所によって転位密度が一定
でない為転位密度による結晶性の制卸が困難で誕る。こ
の為従来はエピタキシャル成長層の結晶性が良い事を利
用して引上げ後スフイスして得た基板上に一定厚み以上
の同導電型のエピタキシャル成長層を形成し、その後Ｐ
ｎ接合を形成していた。この方法では確かにＰｎ接合近
傍での結晶性は改善されるが基板の影幣が成長層に移る
か又は基板と成長層とで格子不整合が生じて発光効率は
０．２９６止まりとなりていた。
結晶性の良否の判定の目安に転位密度が用いられ、緑色
発光の場合転位密度がｌＸ１０５譚−２以下であれば発
光効率を良好ならしめる結晶といわれている。ところが
上記数値は実験室レベルでの事であって、置産用におい
ては引上げインボッＦ内で場所によって転位密度が一定
でない為転位密度による結晶性の制卸が困難で誕る。こ
の為従来はエピタキシャル成長層の結晶性が良い事を利
用して引上げ後スフイスして得た基板上に一定厚み以上
の同導電型のエピタキシャル成長層を形成し、その後Ｐ
ｎ接合を形成していた。この方法では確かにＰｎ接合近
傍での結晶性は改善されるが基板の影幣が成長層に移る
か又は基板と成長層とで格子不整合が生じて発光効率は
０．２９６止まりとなりていた。
一方同様なガリウム燐の緑色発光ダイオードにおいてシ
リコンを不純物として用いるとよい事が報じられている
。例えば特開昭５６−８５８７９号公報によると第１図
（〜のような温度ユ、程図において、エピタキシャル開
始直前に、予じめボートＩｃ塗布しておいたＳｉＧから
Ｓｉを融液中に溶解させて、ｎ型成長をさせ、Ｐ型成長
直前にアンモニアガスを導入すると、＠２図［有］）に
示すような発光ダイオードにおいてＰｎ接合Ｃ２６１近
傍のｎｒ！（２４１はＳｌがドーグされ不純物濃度が５
〜１０ Ｘ １０”１−３、Ｐ層（ハ）はＳｉが除去さ
れかわりにＣがドープされて０．５〜１０Ｘ１０ ｃ
ｍ がよいとしている。この公報に発光効率が明示し
てないがＰｎ接合近傍Ｖ′Ｃ８土があると寿命が著しく
減少するのみでなく発光効率自体も低下する事が確認６
れた。
リコンを不純物として用いるとよい事が報じられている
。例えば特開昭５６−８５８７９号公報によると第１図
（〜のような温度ユ、程図において、エピタキシャル開
始直前に、予じめボートＩｃ塗布しておいたＳｉＧから
Ｓｉを融液中に溶解させて、ｎ型成長をさせ、Ｐ型成長
直前にアンモニアガスを導入すると、＠２図［有］）に
示すような発光ダイオードにおいてＰｎ接合Ｃ２６１近
傍のｎｒ！（２４１はＳｌがドーグされ不純物濃度が５
〜１０ Ｘ １０”１−３、Ｐ層（ハ）はＳｉが除去さ
れかわりにＣがドープされて０．５〜１０Ｘ１０ ｃ
ｍ がよいとしている。この公報に発光効率が明示し
てないがＰｎ接合近傍Ｖ′Ｃ８土があると寿命が著しく
減少するのみでなく発光効率自体も低下する事が確認６
れた。
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、ガリウム
燐の基板上ｖＣ８ｉをドープした層を成長させ、続いて
Ｓｉを除去した層をそれぞれ同導電型のまま成長させる
事で結晶の連続性（整合）と改善を行々い発光効率と寿
命を著しく向上させたもので、以下実施例に基づいて本
発明の詳細な説明する。
燐の基板上ｖＣ８ｉをドープした層を成長させ、続いて
Ｓｉを除去した層をそれぞれ同導電型のまま成長させる
事で結晶の連続性（整合）と改善を行々い発光効率と寿
命を著しく向上させたもので、以下実施例に基づいて本
発明の詳細な説明する。
第２図は本発明実施例のガリウム燐緑色発光ダイオード
を製造する時の液相エピタキシャル成長の温度工程図で
、第３図はそれによって形成された緑色発光ダイオード
の不純物濃度分布図である。
を製造する時の液相エピタキシャル成長の温度工程図で
、第３図はそれによって形成された緑色発光ダイオード
の不純物濃度分布図である。
まずＧａのメルトにＧａＰ多結晶とｎ型不純物ケ混入し
て融液をつくシ、半導体基板と別途保持した上で高温に
保持する。１０３０℃でしばらく保持した後、時点穴で
半導体基板上に融液を配置して基板表面なぬらす。その
後１分あたり２乃至３．５℃で降温してエピタキシャル
成長を行りうが、基板ボートを板状にする々どして融液
厚みを２．１１乃至２．８ｆｌとし、しかも上方をすの
こ状の蓋等にすることで融液が雰囲気と接しているのが
好ましい。尚融液厚みが上述の如く薄いと成長層みが薄
くなる傾向があるが、Ｐｎ接合を基板から遠ざけると寿
命が長くなるので、メルト中に入れるＧａＰ多結晶を４
．０電縫を４．０重社パーセント以上と飽和状態にして
おくと成長量を短時間で増大する事ができる。
て融液をつくシ、半導体基板と別途保持した上で高温に
保持する。１０３０℃でしばらく保持した後、時点穴で
半導体基板上に融液を配置して基板表面なぬらす。その
後１分あたり２乃至３．５℃で降温してエピタキシャル
成長を行りうが、基板ボートを板状にする々どして融液
厚みを２．１１乃至２．８ｆｌとし、しかも上方をすの
こ状の蓋等にすることで融液が雰囲気と接しているのが
好ましい。尚融液厚みが上述の如く薄いと成長層みが薄
くなる傾向があるが、Ｐｎ接合を基板から遠ざけると寿
命が長くなるので、メルト中に入れるＧａＰ多結晶を４
．０電縫を４．０重社パーセント以上と飽和状態にして
おくと成長量を短時間で増大する事ができる。
まずエピタキシャル成長に先立ち１０−４乃至１０−１
０−３ａｔの微臘のシリコンを多結晶又は単結晶の形で
メルト中ＶＣｆ−１加すると共に降温前時点（靭におい
て硫化水素ガスを５．ＯＣＣ／ｍｉｎと高濃度に短時間
雰囲気中ｒｃ流し、融液の不純物濃度を高める。そして
低速反で降温して基板の不純物濃度（１〜！１８１０１
７倒−３）［ＪＪよシ高い５〜８ｘ１０１７ＣＩ４−５
の濃度（２）のｎ層成長圓を行なう。その後エピタキシ
ャル成長の休止時間を４５分乃至１２０分ずつもたせな
がらｎ層成長（１３１を行ない最後にアンモニアガス雰
囲気の中（ｑでｎ層成長Ｉを行なう。アンモニアガスは
雰囲気ガスに対し体積比でＱ、４％程度でよい。休止時
間（即ち定温保持時間）を設ける事で結晶内の転位密度
が低くなるが、同時に融液中の不純物濃度も低下するの
で順次低不純物濃度のｎ層が得られる。そして特に最後
のＭｔ？［長Ｃｌ４１では、アンモニアガスと融液中の
Ｓｉが反応して５ｉ３Ｎａ等の析出を行ない、実質的に
融液中のＳ工が１／４乃至１／、。に除去できるので、
窒素は含寸れるが１０１６．．３程度の極めて低不純物
濃度（４）のｎ層が形成される。尚アンモニアガスの導
入のかわシに０，１乃至ｔＯ重鼠％のＧａＮを１０００
℃以上の融液に落下混入しても窒化硅素を析出させてＳ
ｉ濃度を低減できる。そし℃これらの状態での転位密度
は２．４乃至９．８ Ｘ １ｏ１ｃＲ−２であった。
０−３ａｔの微臘のシリコンを多結晶又は単結晶の形で
メルト中ＶＣｆ−１加すると共に降温前時点（靭におい
て硫化水素ガスを５．ＯＣＣ／ｍｉｎと高濃度に短時間
雰囲気中ｒｃ流し、融液の不純物濃度を高める。そして
低速反で降温して基板の不純物濃度（１〜！１８１０１
７倒−３）［ＪＪよシ高い５〜８ｘ１０１７ＣＩ４−５
の濃度（２）のｎ層成長圓を行なう。その後エピタキシ
ャル成長の休止時間を４５分乃至１２０分ずつもたせな
がらｎ層成長（１３１を行ない最後にアンモニアガス雰
囲気の中（ｑでｎ層成長Ｉを行なう。アンモニアガスは
雰囲気ガスに対し体積比でＱ、４％程度でよい。休止時
間（即ち定温保持時間）を設ける事で結晶内の転位密度
が低くなるが、同時に融液中の不純物濃度も低下するの
で順次低不純物濃度のｎ層が得られる。そして特に最後
のＭｔ？［長Ｃｌ４１では、アンモニアガスと融液中の
Ｓｉが反応して５ｉ３Ｎａ等の析出を行ない、実質的に
融液中のＳ工が１／４乃至１／、。に除去できるので、
窒素は含寸れるが１０１６．．３程度の極めて低不純物
濃度（４）のｎ層が形成される。尚アンモニアガスの導
入のかわシに０，１乃至ｔＯ重鼠％のＧａＮを１０００
℃以上の融液に落下混入しても窒化硅素を析出させてＳ
ｉ濃度を低減できる。そし℃これらの状態での転位密度
は２．４乃至９．８ Ｘ １ｏ１ｃＲ−２であった。
その後時点の）で融液に即鉛を導入して２層成長（１５
１を行なう。このよりなＰｌｉ！は０．８〜１．７ Ｘ
１０１Ｆｌ、ＩＩ＋−５の商不純物譲度（５）で制御
できるが、あまりｌ’ｌ ｂｔＪ度にすると結晶性がく
ずれ、光吸収等が生じるので好ましくない。
１を行なう。このよりなＰｌｉ！は０．８〜１．７ Ｘ
１０１Ｆｌ、ＩＩ＋−５の商不純物譲度（５）で制御
できるが、あまりｌ’ｌ ｂｔＪ度にすると結晶性がく
ずれ、光吸収等が生じるので好ましくない。
通常上述の如＜ｐｎ接合］６）で１０１８．、−５から
１０ｃｍ までの濃度差があると寿命が短かかうた
シスイツチング動作を起こすが、上述の如くシリコンを
基板上成長層のみに導入する事で結晶性（特に濃度差の
ある部オの格子整合や転位密度）を整えながら複数のｎ
層を形成する事と、ＰｎＪ妾合近傍の８１不純物を窒化
物の形で除去して実質的に１０１６．ＩＲ３以下に低減
させた事で、スイッチング動作は生じない。また電流分
布もよくなるので、従来（０，２％）よりはるかに高い
０．４５％（平均）の発光効率を得る事ができ、さらｒ
Ｃ８０％輝度低下に１５００時間以上（高温大電流によ
る過負荷試験ンという長寿命な素子が得られた。
１０ｃｍ までの濃度差があると寿命が短かかうた
シスイツチング動作を起こすが、上述の如くシリコンを
基板上成長層のみに導入する事で結晶性（特に濃度差の
ある部オの格子整合や転位密度）を整えながら複数のｎ
層を形成する事と、ＰｎＪ妾合近傍の８１不純物を窒化
物の形で除去して実質的に１０１６．ＩＲ３以下に低減
させた事で、スイッチング動作は生じない。また電流分
布もよくなるので、従来（０，２％）よりはるかに高い
０．４５％（平均）の発光効率を得る事ができ、さらｒ
Ｃ８０％輝度低下に１５００時間以上（高温大電流によ
る過負荷試験ンという長寿命な素子が得られた。
以上の如く本発明は、ｎ型ガリウム燐基板と。
その基板上にエピタキシャル成長されたシリコンを含む
ｎ層と、その上に積層びれたシリコンを１０１６個−３
以下に除去したｎ層と、そのシリコンを除去したｎ層と
Ｐｎ接合を形成するように形成されたＰ絹とｆｉｒ：具
備したガリウム燐発光ダイオードであるから発光効率が
高く長寿命な緑色発光を得ることができた。
ｎ層と、その上に積層びれたシリコンを１０１６個−３
以下に除去したｎ層と、そのシリコンを除去したｎ層と
Ｐｎ接合を形成するように形成されたＰ絹とｆｉｒ：具
備したガリウム燐発光ダイオードであるから発光効率が
高く長寿命な緑色発光を得ることができた。
第１図は従来の発光ダイオードの温度工程図（ａ）と模
式図の）、第２図は本発明実施例のガリクム燐緑色発光
ダイオードを製造する時の液相エピタキシャル成長の温
度工程図で、第３図はそれによって形成された緑色発光
ダイオードの不純物濃度分布図である。 Ｔ：１７ＪＩＪ３ｕ４Ｊ−ｎ層成長、＋１５１−Ｐ層成
長。 出願人三洋電機株式会社外１名
式図の）、第２図は本発明実施例のガリクム燐緑色発光
ダイオードを製造する時の液相エピタキシャル成長の温
度工程図で、第３図はそれによって形成された緑色発光
ダイオードの不純物濃度分布図である。 Ｔ：１７ＪＩＪ３ｕ４Ｊ−ｎ層成長、＋１５１−Ｐ層成
長。 出願人三洋電機株式会社外１名
Claims (1)
- １）ｎ型ガリウム燐基板と、その基板上にエピタキシャ
ル成長されたシリコンを含むｎ層と、七の上に積層びれ
たシリコンを１０１６０１１’以下に除去したｎ層と、
そのりＩＪコンを除去したｎ／ｉ’ｉとＰｎ接合を形成
するように形成されたＰ層とを具備した事７ａ−特徴と
するガリウム燐発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128194A JPS5918686A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128194A JPS5918686A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918686A true JPS5918686A (ja) | 1984-01-31 |
Family
ID=14978775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57128194A Pending JPS5918686A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | ガリウム燐発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918686A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300792A (en) * | 1991-10-15 | 1994-04-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Gap red light emitting diode |
| JPH06342935A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＰ純緑色発光素子基板 |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP57128194A patent/JPS5918686A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300792A (en) * | 1991-10-15 | 1994-04-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Gap red light emitting diode |
| JPH06342935A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＰ純緑色発光素子基板 |
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