JPH01175778A - 発光素子の製造法 - Google Patents
発光素子の製造法Info
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- JPH01175778A JPH01175778A JP62335866A JP33586687A JPH01175778A JP H01175778 A JPH01175778 A JP H01175778A JP 62335866 A JP62335866 A JP 62335866A JP 33586687 A JP33586687 A JP 33586687A JP H01175778 A JPH01175778 A JP H01175778A
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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】
〔目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、青色発光ダイオードや可視短波長半導体レー
ザなどの発光素子に関するものである。
ザなどの発光素子に関するものである。
（従来の技術）
ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた可視発光ダイオードは量
産化の時代に入り、また■−■族化合物半導体を用いた
可視半導体レーザも実用化の時代を迎えるに至っている
。
産化の時代に入り、また■−■族化合物半導体を用いた
可視半導体レーザも実用化の時代を迎えるに至っている
。
しかし、ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた発光素子の場合
、発光色は赤色から緑色あるいは黄色までの色に限られ
、光の三原色の一つである青色を発光させることは不可
能である。従って、青色を発光する発光ダイオード及び
緑色から青色の光を発光する半導体レーザの開発に対す
る期待が一層強まっている。そして、その期待に応える
ことのできる材料としては、青色発光を可能にする広禁
止帯幅を有する■−■族化合物半導体であるＺｎ５ｘＳ
ｅ、ｘ （０≦Ｘ≦１）が適切であると考えられる。と
いうのは、このＺｎ５ｘＳｅ、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 、Ｇ
ｅ 、ＧａＡｓ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、混晶比Ｘを選択するこ
とによって基板結晶との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）が適切であり、また、元
素周期表におけるｍｂ族元素あるいは■ｂ族元禦の導入
によって、この結晶層のｎ型伝導度の制御も可能である
からである。
、発光色は赤色から緑色あるいは黄色までの色に限られ
、光の三原色の一つである青色を発光させることは不可
能である。従って、青色を発光する発光ダイオード及び
緑色から青色の光を発光する半導体レーザの開発に対す
る期待が一層強まっている。そして、その期待に応える
ことのできる材料としては、青色発光を可能にする広禁
止帯幅を有する■−■族化合物半導体であるＺｎ５ｘＳ
ｅ、ｘ （０≦Ｘ≦１）が適切であると考えられる。と
いうのは、このＺｎ５ｘＳｅ、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 、Ｇ
ｅ 、ＧａＡｓ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、混晶比Ｘを選択するこ
とによって基板結晶との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）が適切であり、また、元
素周期表におけるｍｂ族元素あるいは■ｂ族元禦の導入
によって、この結晶層のｎ型伝導度の制御も可能である
からである。
ところが、従来の製造技術では低抵抗のｎ型伝導性を有
する半導体結晶層を得ることが難しかった。そして、こ
のことが青色を発光する発光ダイオード、半導体レーザ
の開発および実用化を阻んでいた。何となれば、発光ダ
イオード、半導体レーザを構成するには、ｎ型の結晶層
とｎ型の結晶層の両方を形成する必要があるからである
。
する半導体結晶層を得ることが難しかった。そして、こ
のことが青色を発光する発光ダイオード、半導体レーザ
の開発および実用化を阻んでいた。何となれば、発光ダ
イオード、半導体レーザを構成するには、ｎ型の結晶層
とｎ型の結晶層の両方を形成する必要があるからである
。
そこで１本発明者は、ｎ−■族生導体結晶層の母体構成
元素であるｎｂ族元素に対するｖｔｂ族元素気相比が１
〜１００の設定条件の下で、例えば、リチウム（Ｌｉ）
、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等の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により
低抵抗のＰ型伝導性を有するｎ−ｖｒ族半導体結晶層を
気相成長させる技術を開発した。
元素であるｎｂ族元素に対するｖｔｂ族元素気相比が１
〜１００の設定条件の下で、例えば、リチウム（Ｌｉ）
、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等の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により
低抵抗のＰ型伝導性を有するｎ−ｖｒ族半導体結晶層を
気相成長させる技術を開発した。
そして、斯る技術に関しては、既に特願昭６２−７１５
６７号および特願昭６２−２３８６５５号により出願が
為されている。
６７号および特願昭６２−２３８６５５号により出願が
為されている。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、上述した技術によれば、ｎ型半導体結晶層に
は格子欠陥が比較的多く、また結晶の不純物の安定性が
不充分であり、発光素子としての寿命もあまり長くない
という問題があった。
は格子欠陥が比較的多く、また結晶の不純物の安定性が
不充分であり、発光素子としての寿命もあまり長くない
という問題があった。
本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので
、その目的とするところは、半導体基板結晶上に、少な
くともＰ型伝導性をもつ半導体結晶層を■−■族半導体
で構成した発光素子において、ｎ型半導体結晶層の格子
欠陥を少なくし、結晶中の不純物の安定性を高めること
にある。
、その目的とするところは、半導体基板結晶上に、少な
くともＰ型伝導性をもつ半導体結晶層を■−■族半導体
で構成した発光素子において、ｎ型半導体結晶層の格子
欠陥を少なくし、結晶中の不純物の安定性を高めること
にある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上記問題点を解決するために、半導体基板結
晶上に少なくとも、低抵抗のｎ型伝導性をもつＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体結晶層を有する発光素子において、前記■−
■族半導体結晶層が、アクセプタ元素としてＩａ族元素
とＶｂ族元素とを含んで形成されていることを特徴とし
たものである。
晶上に少なくとも、低抵抗のｎ型伝導性をもつＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体結晶層を有する発光素子において、前記■−
■族半導体結晶層が、アクセプタ元素としてＩａ族元素
とＶｂ族元素とを含んで形成されていることを特徴とし
たものである。
（作用）
本発明によれば、ｎ−ｖｉ族半導体結晶層にｎ型伝導性
を帯有させるアクセプタ元素としてＩａ族元素だけでな
くＶｂ族元素を含有させたので、■族元素をＩａ族元素
が占めたときに生じる■族の空格子点をＶｂ族元素で埋
めることができる。従って、格子欠陥を少なくし結晶性
を良好にすることができる。
を帯有させるアクセプタ元素としてＩａ族元素だけでな
くＶｂ族元素を含有させたので、■族元素をＩａ族元素
が占めたときに生じる■族の空格子点をＶｂ族元素で埋
めることができる。従って、格子欠陥を少なくし結晶性
を良好にすることができる。
そして、Ｉａ族元素は、結晶中で移動し易く不安定であ
るが、半導体結晶層中にＩａ族元素だけでなくＶｂ族元
素を含有させることにより、Ｉａ族元素とＶｂ族元素と
が隣接した結晶格子位置を占めるようにすることができ
、その間に結合状態を形成することができる。従って、
Ｉａ族元素の結晶中での移動を抑制することができ、特
性の安定性を高めることができ、延いては寿命の長い発
光ダイオードを提供することができる。
るが、半導体結晶層中にＩａ族元素だけでなくＶｂ族元
素を含有させることにより、Ｉａ族元素とＶｂ族元素と
が隣接した結晶格子位置を占めるようにすることができ
、その間に結合状態を形成することができる。従って、
Ｉａ族元素の結晶中での移動を抑制することができ、特
性の安定性を高めることができ、延いては寿命の長い発
光ダイオードを提供することができる。
（実施例）
以下、本発明を実施例に従って説明する。
第１図は１本発明の一つの実施例を示す断面図である。
同図において、１はｎ型ＧａＡｓ結晶からなる半導体基
板結晶で、該半導体基板結晶１上に、ｎ型の伝導性を有
するＺｎ５ｘＳｅ、ｘ （ｘ：ｏ、０８）からなる結晶
層２が気相成長により形成されている。３はｎ型結晶層
２上に気相成長により形成されたＰ型の伝導性を有する
Ｚｎ５ｘＳｅ、ｘからなる結晶層であり、ｐ型伝感性を
備えるために必要なアクセプタ元素として、Ｉａ族元素
であるリチウム（Ｌｉ ）とＶｂ族元素であるチッ素（
Ｎ）を含有している。このｎ型結晶層３と上記ｎ型結品
層２との間にｐｎ接合が形成される。４はｎ側のオーミ
ック電極、５はｐ側のオーミック電極である。
板結晶で、該半導体基板結晶１上に、ｎ型の伝導性を有
するＺｎ５ｘＳｅ、ｘ （ｘ：ｏ、０８）からなる結晶
層２が気相成長により形成されている。３はｎ型結晶層
２上に気相成長により形成されたＰ型の伝導性を有する
Ｚｎ５ｘＳｅ、ｘからなる結晶層であり、ｐ型伝感性を
備えるために必要なアクセプタ元素として、Ｉａ族元素
であるリチウム（Ｌｉ ）とＶｂ族元素であるチッ素（
Ｎ）を含有している。このｎ型結晶層３と上記ｎ型結品
層２との間にｐｎ接合が形成される。４はｎ側のオーミ
ック電極、５はｐ側のオーミック電極である。
第１図に示した発光ダイオードは、
Ｚｎ５ｘＳｅ、ｘからなるｎ型結晶層３がアクセプタ元
素としてＩａ族元素であるリチウム（Ｌｉ ）とＶｂ族
元素であるチッ素（Ｎ）とを含んで゛いるので、Ｉａ族
元素のみをアクセプタ元素として含有したＺｎ５ｘＳｅ
、ｘ結晶層に比較して格子欠陥を少なくすることができ
る。即ち、Ｉａ族元素であるＬＬが■族であるＺｎに結
びつくとＳｓに空格子点をつくることが知られており、
従って、上記特願昭６２−２３８６５５号にて提案した
青色発光素子のように、Ｉａ族元素のみをアクセプタ元
素として半導体結晶中に導入した場合には、結晶欠陥が
発生し、不純物濃度を高くしようとすると、自ずと格子
欠陥数も多くなるという不都合があった。
素としてＩａ族元素であるリチウム（Ｌｉ ）とＶｂ族
元素であるチッ素（Ｎ）とを含んで゛いるので、Ｉａ族
元素のみをアクセプタ元素として含有したＺｎ５ｘＳｅ
、ｘ結晶層に比較して格子欠陥を少なくすることができ
る。即ち、Ｉａ族元素であるＬＬが■族であるＺｎに結
びつくとＳｓに空格子点をつくることが知られており、
従って、上記特願昭６２−２３８６５５号にて提案した
青色発光素子のように、Ｉａ族元素のみをアクセプタ元
素として半導体結晶中に導入した場合には、結晶欠陥が
発生し、不純物濃度を高くしようとすると、自ずと格子
欠陥数も多くなるという不都合があった。
これに対し、本発明のようにアクセプタ元素としてＶｂ
族元素であるＮも導入させて気相成長させることにより
、Ｓｅの空格子点をそのＶｂ族元素であるＮによって埋
めて格子欠陥をなくすことができる。依って、不純物濃
度を高くしても結晶欠陥の少ないｐ型結晶層を気相成長
により形成することができる。
族元素であるＮも導入させて気相成長させることにより
、Ｓｅの空格子点をそのＶｂ族元素であるＮによって埋
めて格子欠陥をなくすことができる。依って、不純物濃
度を高くしても結晶欠陥の少ないｐ型結晶層を気相成長
により形成することができる。
また、Ｌｉは結晶中においては移動し易＜、 ｐ型結晶
層の安定性を悪くする要因となるが１本発明においては
、Ｎもアクセプタ元素として結晶中に含有しているので
、ＮがＬｉと隣接した結晶格子位置を占めてＬｉとの間
に結合状態をつくる。
層の安定性を悪くする要因となるが１本発明においては
、Ｎもアクセプタ元素として結晶中に含有しているので
、ＮがＬｉと隣接した結晶格子位置を占めてＬｉとの間
に結合状態をつくる。
従って、ＮによってＬＬの移動が抑止され、結晶層３の
安定性が高くなり、延いては発光素子の寿命を大幅に延
長させることができる。
安定性が高くなり、延いては発光素子の寿命を大幅に延
長させることができる。
尚、ｎ型のＧａＡｓ基板結晶１上のｎ型結晶層２及びｐ
型結晶層３は、前記特願昭６２−７１５６７号および特
願昭６２−２３８６５５号において示されているように
、有機金属気相エピタキシー装置あるいは分子線エピタ
キシー装置を用いての連続エピタキシャル成長により形
成することができる。
型結晶層３は、前記特願昭６２−７１５６７号および特
願昭６２−２３８６５５号において示されているように
、有機金属気相エピタキシー装置あるいは分子線エピタ
キシー装置を用いての連続エピタキシャル成長により形
成することができる。
尚１本発明は、上述した実施例にのみに限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様で
の実施が可能である。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様で
の実施が可能である。
例えば、Ｚｎ５ｘＳａ、ｘ結晶Ｍ３中にｐ型伝導性を与
えるＴａ族のアクセプタ元素としては、Ｌｉのほか、Ｎ
ａ （ナトリウム）、Ｋ（カリウム）を用いることが
でき、Ｖｂ族のアクセプタ元素としては、Ｎのほか、リ
ン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）を用いることができる。
えるＴａ族のアクセプタ元素としては、Ｌｉのほか、Ｎ
ａ （ナトリウム）、Ｋ（カリウム）を用いることが
でき、Ｖｂ族のアクセプタ元素としては、Ｎのほか、リ
ン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）を用いることができる。
また、上述した実施例では、半導体基板結晶ｌとしてｎ
型ＧａＡｓ基板結晶を用いたが、ｐ型ＧａＡｓ基板結晶
を半導体基板結晶として用いても良く、この場合には、
ｐ型ＧａＡｓ基板結晶の上に。
型ＧａＡｓ基板結晶を用いたが、ｐ型ＧａＡｓ基板結晶
を半導体基板結晶として用いても良く、この場合には、
ｐ型ＧａＡｓ基板結晶の上に。
ｐ型結晶層を積層し、その上にｎ型Ｚｎ５ｅ結晶層を順
に積層する必要があり、このような構造によっても、上
記した具体例と同様な青色発光特性を有する青色発光素
子が得られる。
に積層する必要があり、このような構造によっても、上
記した具体例と同様な青色発光特性を有する青色発光素
子が得られる。
また、上記の実施例において、ＩＩ−ＶＩ族族基導体し
てＧａＡｓと格子整合する組成のＺｎ５ｘＳｅ、ｘ結晶
層（ｘ岬０．０８ ）を用いたとき、発光色は青色を呈
し、量子効率は、はぼ２倍に上昇したが、Ｚｎ５ｘＳｅ
、ｘ結晶層の混晶比Ｘは、所望の発光波長に応じて格子
定数の近い最適の基板結晶を選び、０≦Ｘ≦１の範囲で
変化させればよい。
てＧａＡｓと格子整合する組成のＺｎ５ｘＳｅ、ｘ結晶
層（ｘ岬０．０８ ）を用いたとき、発光色は青色を呈
し、量子効率は、はぼ２倍に上昇したが、Ｚｎ５ｘＳｅ
、ｘ結晶層の混晶比Ｘは、所望の発光波長に応じて格子
定数の近い最適の基板結晶を選び、０≦Ｘ≦１の範囲で
変化させればよい。
以上の説明から明らかなように１本発明によれば、ｐ型
伝導性を有するｎ−ｖｉ族半導体結晶層が、アクセプタ
元素としてＩａ族元素とＶｂ族元素を含んで形成されて
いるから、Ｉａ族元素のみ含んでなるものと比較して、
該ＩＴ−ＶＩ族半導体結晶層として不必要な格子欠陥が
なく、不純物濃度が高く、低抵抗でしかも安定性に優れ
たものが得られ。
伝導性を有するｎ−ｖｉ族半導体結晶層が、アクセプタ
元素としてＩａ族元素とＶｂ族元素を含んで形成されて
いるから、Ｉａ族元素のみ含んでなるものと比較して、
該ＩＴ−ＶＩ族半導体結晶層として不必要な格子欠陥が
なく、不純物濃度が高く、低抵抗でしかも安定性に優れ
たものが得られ。
よって長期に亘って安定して可視短波長光を発光させ得
る発光素子を提供することができる。
る発光素子を提供することができる。
第１図は、本発明の−っの実施例の構成を示す断面図で
ある。 １・・・・・・半導体基板結晶、 ２・・・・・・ｎ型結晶層、 ３・・・・・・ｐ型結晶層、 ４．５・・・・・・オーミック電極。
ある。 １・・・・・・半導体基板結晶、 ２・・・・・・ｎ型結晶層、 ３・・・・・・ｐ型結晶層、 ４．５・・・・・・オーミック電極。
Claims (1)
- 半導体基板結晶上に、少なくとも、気相成長された低
抵抗のｐ型伝導性をもつII−VI族半導体結晶層を有する
発光素子において、前記II−VI族半導体結晶層が、アク
セプタ元素として I ａ族元素とＶｂ族元素とを含んで
形成されていることを特徴とする発光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33586687A JP2670523B2 (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 発光素子の製造法 |
| DE3810245A DE3810245A1 (de) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Lichtemittierendes element und verfahren zu seiner herstellung |
| US07/173,067 US5068204A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Method of manufacturing a light emitting element |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP33586687A JP2670523B2 (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 発光素子の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01175778A true JPH01175778A (ja) | 1989-07-12 |
| JP2670523B2 JP2670523B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=18293257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33586687A Expired - Lifetime JP2670523B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-12-29 | 発光素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670523B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294480A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JP2007234807A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933910A (ja) * | 1972-07-29 | 1974-03-28 | ||
| JPS6247175A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Seiko Epson Corp | 半導体発光装置の製法 |
| JPS62101091A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子 |
| JPS63184343A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-07-29 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶の成長方法 |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33586687A patent/JP2670523B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4933910A (ja) * | 1972-07-29 | 1974-03-28 | ||
| JPS6247175A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Seiko Epson Corp | 半導体発光装置の製法 |
| JPS62101091A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子 |
| JPS63184343A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-07-29 | Toshiba Corp | 化合物半導体結晶の成長方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294480A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JP2007234807A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670523B2 (ja) | 1997-10-29 |
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