JPS6154618A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPS6154618A
JPS6154618A JP59176263A JP17626384A JPS6154618A JP S6154618 A JPS6154618 A JP S6154618A JP 59176263 A JP59176263 A JP 59176263A JP 17626384 A JP17626384 A JP 17626384A JP S6154618 A JPS6154618 A JP S6154618A
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JP
Japan
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layer
type
substrate
gaalas
crystal layer
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JP59176263A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Sekiwa
関和 哲男
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体素子の製造方法に関し、特に液相エピタ
キシャル成長法を用いた発光ダイオードの製造方法に係
わる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、発光ダイオードとしては、例えば第5図に示す如
<%P型のGkAs基板1キにP型の第1のGaAlA
s層2、N型の第2のGaALAs層3を設け、更にこ
の第2のGaAlAs層3上にオーミック電極4を、前
記基板1の裏面にオーミック電極5を設けた構造のもの
が知られている。こうした構造の発光ダイオードは、第
6図に示す温度プログラム図を経て製造される。即ち、
まず、基板1を図示しないデート内でヒータによシ 。
850℃(A点)まで加熱する。つづいて、この温度で
2時間経過した後(B点)%&−)内を3時間程度かけ
て約750℃まで下降させる(0点)。この際、B点か
らD・点において不純物として亜鉛(Zn )を用いて
液相エビタキシャル成長することによシ基板1上にP型
の第1のGaAlAs層2が形成される。またD点から
0点において不純物としてテルリウム(Te )を用い
て液相エピタキシャル成長することによシ第1のGaA
lAs層2上にN型の第2のGaAlAs層3が形成さ
れる。ひきつづき、0点からデート内を更に下降させる
しかしながら、こうして製造される発光ダイオードによ
れば、P型の第1のGnAIAs層2とN型の第2のG
aAlAs層3の接合で発光した光のうち、下方向への
光がGaAs基板1内で吸収されて外部へ出ないため、
上記接合で発光した光を有効に外部に取り出すことがで
きないという欠点を有する。なお、この基板への光吸収
を回避するには基板を除去することが考えられるが、G
aAlAs層自体の厚さが通常40〜50μmと薄いた
め、この厚さではペレッ化ひいては製品化は不可能であ
る。
また、他の発光ダイオードとしては、第7図に示す如く
、第5図のP型のGaAs基板1の代シにP型の第3の
GaAlAs層6をペースとして用いた構造のものが知
られている。こりした構造の発光ダイオードは、第8図
の温度プログラム図を経て製造される。即ち、前述と同
様に基板1をヒータによシ950℃(E点)まで加熱し
た後、この温度で約90分加熱をつづける(謔)。
つづいて、ボート内を4時間程度かけて約750℃まで
下降させ(G点)、基板1上に厚いP型の第3のGaA
lAs層6を成長させる。
以下、前記従来例と同様な操作を行なって、この第3の
GaAtAa層6上に順次GaAjAs層2.3を成長
させた後、前記基板1を除去し、オーミック電極4,5
を形成して発光ダイオードを製造する。しかしながら、
こうした製造方法によれば、P型の第3のGaAlAs
層6を成長させるためには高温成長を長時間(約4時間
)行なう必要があるため、P−N接合を形成するまでに
発光中心となる不純物としてのznが成長溝が逃散する
。そして、逃散したZnが一方の発光中心となるT@を
含む成長溶融液を汚染する。従って、P−N接合近傍の
アクセプター濃度及びドナー濃度を結晶性よくコントロ
ールすることが困難である。また、再現性も非常に悪い
。この結果、P−N接合近傍の濃度バランスが悪くなシ
、発光ダイオードの発光効率が低下する。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、発光効率の
高い半導体素子の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
〔発明の概要〕
本発明は、通常の方法によシ第1導電型のGaAs結晶
基板上にAlAs混晶比の高い第1導電型の第1のGa
AlAs結晶層を形成した枝、この成長に寄与した半導
体溶融液を分離せずそのままの状態で急冷した後、ホー
ドを反応系外に取り出し他の半導体溶融液なセットし、
更にホードを再び反応系に戻すことを特徴とするもので
、これによシ発光中心となる不純物の逃散を回避し、も
ってこれに起因する発光効率の低下を阻止しようとする
ものである・ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して説
明する。ここで、第1図は本実施例で用いられる成長開
始前のデートを、第2図は反応炉の外へ取り出した時の
ポートを、第3図は本発明の一実施例に係る発光ダイオ
ードの断面図を、第4図は温度プログラム図を夫々示す
寸ず、第1図及び第2図のボートについて説明する。図
中の11は、半導体溶融液溜部12と廃液溜部13間に
設けられた摺動自在な結晶基板収納部である。前記半導
体溶融液溜部12には、夫々第1P型成長溜14a1第
2P型成長溜14b1第3P型成長溜14e及び第4N
型成長溜15が順次数シ付けられている。前記第1P型
成長溜14aには、AlAs混晶比が0.65となる量
のu1多結晶のGaAs 、 Ga 、アクセプター濃
度が所定の値に力る量のZnが添加されている。第2P
型成長溜14bには、AlAs混晶比が0.8となる量
のAt、多結晶のGaAs、Ga、アクセッター濃度が
所定の値になる量のZnが添加されている。第3P型成
長溜14cには、AtA a混合比が0.35となる量
のAt、多結晶GaAs 、 Ga 、が添加されてい
る。第4N型成長溜15には、AlAt5混合比が0.
8となる量のAt。
多結晶GaAa 、 Ga 、  ドナー濃度が所定の
値に々る量のTeが添加されている。また、前記廃液溜
部13には、夫々第1〜第4の廃記収納室16h〜16
dが設けられている。
こうした構造のデートを用いて第4図の温度プログラム
図によp GaAs結晶基板上に液相エピタキシャル法
によシ成長層全形成する。まず、ボートを第1図の状態
で反応管内にセット後、反応系内雰囲拭を真空(60分
間、到達真空度I X 10 ’TORR)にし、反応
系内の酸素等を除去した。つづいて、水素(grade
 7 N −H2)ヲノクージ後1 t/Tnjnのフ
ローレイト中で約90分間反応系内の温度を950℃に
保ち(点F)、更に反応系内の温度を750℃(点G)
まで降下する。これによp GaAg結晶基板17上に
厚いP型の第1のGa o 、 35Mo、 6 sA
sAlB12長した。との後、使用した第1P型成長溜
14a中の半導体溶融液を排除せず、第2図のボート状
態で室温(点H)まで冷却した。ひきつづき、室温まで
冷却後、ボートを炉外(反応系外;空気中)に取り出し
た後、第2.第3P型成長溜14b、14cに所定のア
クセプター濃度となる量のZn)N型成長用に所定のド
ナー濃度となる量のToを夫々極力短時間に添加する。
しかる後、ボートを炉内(反応系内)に再びセットし、
前記と同様に真空引き、H2パージ、フローを行なった
後、従来(第6図)と同様な温度条件で厚さ160μm
の前記GIILO55Ato65A8層18上に厚さ1
0 μmのP型の第2のGa o 、 2Ato 、 
5All 層19(点8〜点り間)、厚さ1μmのP型
の第3のGao 、 、5sAto 、 3sAZ1層
20(点Bで30秒間850℃を保持する)及び厚さ4
0μmのN型Gao、述e−a 、sAsAs層管1々
形成した。更に、前記GaAs結晶基板17をNH4O
HとH2O2の混合液で除去した後、N型のGao2A
tosAs層21上にN型のオーミック電極22をP型
のGIL o 、 3sAto 、 65As層18の
裏面にP型のオーミック電極23を形成した。次いで、
表面側からP−N接合を越えてメサエッチングを行ない
、ダイシングを行なって発光ダイオードを製造した。
しかして、本発明によれば、 GaAs結晶基板17の
代りにP型の第1のGao 3sAto65A11層1
8をペースとしたダブルへテロ構造をとるとともに、基
板17にこのGao 3sAlo、5BAa層18を成
長後、成長に寄与した第1P型成長溜14a中の溶融液
を排除することなく第2図のボート状態で室温まで急冷
され、基板17が密封状態を保たれる。従って、次の効
果を有する。
■ P型の第3のGao 65AtO55A8層(アク
ティブ層)20が、両側よシAtA II混晶比の高い
層即ちP型の第2のGa O、zAzg 、 aAsJ
i* J 9及びN型Gao2Ato8As層21で挾
まれているため、アクティブ層20に注入された注入さ
れた電子はとの層内に有効に閉じ込められ、効率よく発
光に寄与させることができる。
■ 発光波長660 nmの光を通過するAtA s混
晶比0.65のGa 8.3sAZ o 、 、s s
A8AlB12用によシ、裏面光吸収が々く発光した光
を有効に取り出すととが可能である。事実、本発明に係
る発光ダイオードは、従来(第5図)の発光ダイオード
と比べ、発光特性を4〜5倍向上することができる。
■ 従来の如(、GaAlAs層の表面を溶解するソリ
ューションエッチ(S−E)操作及び炉外(空気中)取
り出しによる表面劣化を防止するため、厚いP型のGa
AlAs層成長後、GaAs層の成長、炉外への取り出
し、酸類等の表面処理及び上記S−E操作を行なう必要
がなく、操作が簡単である。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、従来と比べ発光効率
の大きい発光ダイオード等の半導体素子を製造する方法
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明に係るボートの説明図、
第3図は本発明の一実施例に係る発光ダイオードの断面
図、第4図は第3図の発光ダイオードの製造に係る温度
プログラム図、第5図は従来の発光ダイオードの断面図
、第6図は第5図の発光ダイオードの製造に係る温度プ
ログラム図、第7図は従来の他の発光ダイオードの断面
図、第8図は第7図の発光ダイオードの製造に係る温度
プログラム図である。 11・・・結晶基板収納部、12・・・半導体溶融液部
、13・・・廃液溜部、14a〜14c・・・P型成長
溜、15・・・N型成長溜、16ay16d・・・収納
室、17・・・GaAs結晶基板、I8・・・P型の第
1のGao 35AtO65a8層、19−P型の第2
のGa O、65Ato 、 5 sAs M、20 
・p型の第3のGao、2Ato、8A8層、21・・
・N型のGa o 、 2Ato、 8A8層、z2,
23・・・オーミック電極。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第 1 図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電型のGaAs結晶基板上にAlAs混晶比の高
    い第1導電型の第1のGaAlAs結晶層を液相エピタ
    キシャル成長法により形成する工程と、この成長に寄与
    した半導体溶融液を分離せずそのままの状態で急冷した
    後、ボートを反応系外に取り出し他の半導体溶融液をセ
    ットする工程と、ボートを再び反応系内に戻す工程と、
    前記 GaAlAs結晶層上に該結晶層よりAlAs混晶比の
    高い第1導電型の第2のGaAlAs結晶層を形成する
    工程と、この第2のGaAlAs結晶層上に発光波長に
    必要なAlAs混晶比の第3のGaAlAs結晶層を形
    成する工程と、この第3のGaAlAs結晶層上に第2
    のGaAlAs結晶層と同等のAlAs混晶比を有した
    第2導電型の第4のGaAlAs結晶層を形成する工程
    とを具備することを特徴とする半導体素子の製造方法。
JP59176263A 1984-08-24 1984-08-24 半導体素子の製造方法 Pending JPS6154618A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234069A (ja) * 1990-02-09 1991-10-18 Showa Denko Kk GaAlAs発光ダイオード及びその製造方法
US5172195A (en) * 1990-04-18 1992-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Double heterostructure GaAlAs 610-640 nm LED
US6025251A (en) * 1995-09-29 2000-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a plurality of semiconductor components

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