JPH0329378A - ダイヤモンドを用いた電子装置の作製方法 - Google Patents

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】 「発明の利用分野」 本発明はダイヤモンドを用いた電子装置、特に可視光発
光装置の作製方法に関するものである。

「従来の技術」 発光素子に関しては、赤色発光はＧａＡｓ等の■−■化
合物半導体を用いることにより、既に１０年以上も以前
に或就している。しかしこの発光素子は赤色であり、青
色、緑色を出すことはきわめて困難であり、いわんや白
色光等の連続可視光を結晶材料で出すことは全く不可能
であった。

ダイヤモンドを用いて発光素子を作るという試みは本発
明人により既に示され、例えば昭和５６年特許願１４６
９３０号（昭和５６年９月１７日出願）に示されている
。

ダイヤモンドは耐熱性を有し、きわめて化学的に安定で
あるという長所があり、かつ原材料も炭素という安価な
材料であるため、発光素子の市場の大きさを考えると、
その工業的多量生産の可能性はきわめて大なるものがあ
る。

「従来の欠点」 しかし、このダイヤモンドを用いた発光素子を安定に、
かつ高い歩留まりで作る方法またはそれに必要な構造は
、これまでまったく示されていない。

従来のダイヤモンドを用いた可視光発光素子は一方の電
極が基板の下側に設けられ、他方がダイヤモンドの上側
に設けられた縦方向に電流を流す構造を有していた。し
かし、ダイヤモンドが多結晶構造を有している場合、電
流が結晶粒界等の電流のより流れやすい部分に局部的に
流れ、その電流集中部に多量の熱が発生してしまい、十
分な可視光の発光はないという欠点を調査した。その結
果、以下の事実が判明した。

縦方向に流す方式では、製造歩留まりにバラツキが出過
ぎる。電極部でのオーム接合またはショットキ接合が十
分安定な機能を有さないため、必要以上に高い電圧を印
加しなければならない。またその電圧もショットキ接合
の程度が素子毎にバラつき、高い製造歩留まりを期待で
きない。

またダイヤモンドは一般にＩ型（真性）およびＰ型の導
電型は作りやすいが、Ｎ型の導電型のダイヤモンドを作
ることはきわめて困難であり、結果としてダイヤモンド
のみを用いてＰＩＮ接合またはＰＮ接合を構成させるこ
とが困難であった。

また、発光源を構戒する再結合中心に対し、人為的制御
方法がまったく示されていない。

「発明の目的」 本発明は、かかる欠点を除去するために威されたもので
ある。即ち、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドを
薄膜状に形成し、この上側に一対の電極を配設させ、横
方向に電流を流すことにより多結晶の粒界の影響をより
少なくさせた。さらに電極と低抵抗の発光領域を有する
ダイヤモンドとの間に、Ｎ型またはＰ型の導電型を有す
る珪素または炭化珪素の半導体をバッファ層として構威
させた。このダイヤモンドではできにくいＮ型の導電型
を珪素または炭化珪素で具現化することにより、発光中
心はダイヤモンドにありなからＰＮまたはＰＩＮ接合を
構成させて電流注入を成就させんとした。また本発明は
、この半導体を利用して発光をする不純物領域を意図的
にセルファラインプロセスを用いて設けたものである。

本発明の技術思想の１つは、発光をするべき領域に外か
ら不純物を添加して制御形成すると、この領域の電気抵
抗が他の不純物を意図的に添加していない領域に比べて
１桁以上も小さくなり、電流が集中して流れやすいとい
う物性を見出し、これを積極的に応用して電子装置を構
威させんとしたものである。そしてダイヤモンド中の発
光領域に効率よくキャリア（電子またはホール）を一対
の電極間に電圧を印加して注入して、再結合を発光中心
間、バンド間（価電子帯一価電子帯間）又は発光中心一
バンド（伝導帯または価電子帯）間でなさしめんとした
ものである。

「発明の構成」 本発明は、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドを形
成し、ここに横方向に電流を流すことにより可視光発光
を行うための電子装置の作製方法に関する。本発明は、
ダイヤモンドの上表面にＰまたはＮ型を有する炭化珪素
（ＳｉｘＣ．−．０＜Ｘ＜１）または珪素等の半導体の
単層または多層の層（以下バッファ層ともいう）と、こ
のバッファ層上に短冊状、櫛型状、ドーナツ状等のパタ
ーンを有して導体の電極を設ける。このバッファ層のな
い領域のダイヤモンド中に、イオン注入法等により不純
物をこの電極をマスクとしてセルファライン（自己整合
）的に加速電圧を制御して注入添加を行う。

イオン注入法は、ダイヤモンドの形状、モホロジーに無
関係に、結晶粒界もバルクにも何らの添加した不純物濃
度に差が生ずることなく注入できるため、発光中心を均
一濃度に作る上で好ましい方法である。

この不純物を添加した領域、即ち不純物領域が発光領域
となる。さらにこの不純物領域の上面に他の電極を設け
る。ここに電極を設けた時、同時にバッファ層上に電極
を設けてもよい。そしてこの一対をなす双方とも上側に
作られた電極間に、パルスまたは直流、交流の電流を印
加することにより、可視光を発生、特に不純物領域で発
光させる。この不純物領域即ち発光領域は、バッファ層
の下側に存在せず、本発明においては、このバッファ層
をマスクとしてこのバッファ層の存在しない領域にセル
ファライン（自己整合）的に不純物をイオン注入して不
純物領域とする。この不純物領域を必要に応じてアニー
ルし、不純物領域の一部に他の電極を形成する．すると
本発明の電子装置の製造に必要なフォトマスク数は２種
類のみでよく、きわめて高い製造歩留まりを期待できる
。

本発明はこのバッファ層としてＰまたはＮ型の半導体を
用い、特に珪素、炭化珪素またはこれらの多層の半導体
を形成し、結果的にダイヤモンド上に半導体層を介在さ
せて、５００゜Ｃ以上の熱処理を一対をなす電極の形成
後施すことなく、横方向に電流を流し得る一対の電極を
設けたことによって、長期間の実使用条件下での信頼性
を向上せしめた。即ち構造としては、上側電極＝Ｐ型ま
たはＮ型半導体（例えば珪素または炭化珪素）一不純物
領域を有さないダイヤモンドー発光領域となる不純物領
域を有するダイヤモンドー不純物領域上に設けられた上
側電極または他のバッファ層を介しての上側電極とした
。そして上側電極と不純物が添加されていないダイヤモ
ンドとが直接密接しない構造とし、かつ他の電極は高濃
度に不純物が添加されたダイヤモンドと密接し、ダイヤ
モンドと半導体との接合を安定に生ぜしめたものである
。

さらに本発明は、青色発光をより有効に発生させるため
、このダイヤモンド中に添加する不純物として、元素周
期律表ＩＩｂ族の元素であるＺｎ（亜鉛）．Ｃｄ（カド
〔ウム），さらにＶＩｂ族の元素であるＯ（酸素），Ｓ
（イオウ），Ｓｅ（セレン），Ｔｅ（テルル）より選ば
れた元素をイオン注入法等により添加した．またダイヤ
モンド合戒にはメタノール（ＣＩＩｓＯＨ）等の炭素と
ＯＨとの化合物を用いた。

半導体中には元素周期律表のｍｂ族の元素であるＢ（ホ
ウ素），八ｌ（アノレミニウム），Ｇａ（ガリウム），
Ｉｎ（インジウム）またはｖｂ族の元素であるＮ（窒素
）．Ｐ（リン），Ａｓ（砒素），Ｓｂ（アンチモン）を
添加し、ＰまたはＮ型とした。これをダイヤモンド中に
添加してもよいが、色が青から緑方向に変わる｛頃向が
あった。

イオン注入法を用いると、ダイヤモンド中に損傷を作り
、かつ不純物も同時にすべての部分に均質の濃度に注入
添加できるため、再結合中心または発光中心をより多く
作ることができる。

不純物の添加を拡散法のみで行わんとすると、不純物が
結晶粒界に集中しやすく、添加した不純物の一部が粒界
で偏折し、活性度が小さくなってしまい、好ましくなか
った。

この注入により不純物を添加した領域は、不純物を添加
しない領域に比べてｌ桁以上電気伝導度が大きい。この
ため、一対の電極間に電圧を加えた場合、注入されるキ
ャリアが意図的にこの不純物領域に集中して流れ、電子
およびホールが再結合中心を介して互いに再結合しやす
い。この再結合工程により発光させることができる。

このイオン注入法を用いる場合、この後酸素を含む雰囲
気、例えば酸素、ＮＯｘ　、大気中で熱アニールを例え
ば２００〜１０００゜Ｃで行っても損傷がそのまま残り
、原子的な意味での歪エネルギが緩和されるのみである
ため、元素周期律表ＶＩｂ族の元素である酸素を追加し
て、既に注入させた不純物に加え添加し、発光効率を高
めることができる。

これらの結果、電流を横方向に流すことにより電流の局
部集中を防ぎ、ダイヤモンド中に均一にイオン注入によ
り添加された不純物領域中を電流が流れ、バンド間遷移
、バンドー再結合中心または発光中心間の遷移、または
再結合中心同士または発光中心同士間での遷移によるキ
ャリアの再結合が起きる。その再結合のエネルギバンド
間隔（ギャップ〉に従って可視光発光をなさしめんとし
たものである。特にその可視光は、この遷移するエネル
ギバンド巾に従って青色、緑を出すことができる。さら
に複数のバンド間の再結合中心のエネルギレベルを作る
ことにより、白色光等の連続光をも作ることが可能であ
る。

青色発光をより積極的に行う不純物の種類および導電型
の構威を示す。

絶縁表面を有する基板上に、ダイヤモンド中に■ｂ族の
不純物、例えば（ＣＨｆｆ）２ＺｎをＣｌｈＯＩ＋と水
素とをともに添加してプラズマ気相法により威膜する。

このダイヤモンドの上側のバッファ層としての半導体を
Ｎ型として形成する。半導体を選択的に除去し、その除
去された領域のダイヤモンド上部に、元素周期律表ＶＩ
ｂ族またはＩＩｂ族特にＶＩｂ族の不純物、例えばＳ，
Ｓｅを選択的に添加して不純物領域とした。この不純物
領域上の一部に他の電極またはバッファ層を介して他の
電極を設け、基板の上側に設けられた一対の電極間に電
圧を印加する場合が優れていた。

逆の導電型の構戒および不純物の種類として、絶縁表面
を有する基板上に０，　Ｓ．　Ｓｅ，　Ｔｅをが添加さ
れたダイヤモンドを形成する。そしてそれらのダイヤモ
ンドはＩＩ　２Ｓ　Ｉ　ＩＩ　ｚＳｅ　＋　ＩＩ　２　
Ｔｅ＋　（ｃｌｌ　ｚ）　２　Ｓｌ　（Ｃｌｌ　ｉ）　
２ｓｅ　＋（Ｃｌｌｚ）ｚＴｅをＣＩ＋３０１１と水素
とを用イテフラスマ法ニよりダイヤモンド戒膜中に添加
することにより形成される。また上側のバッファ層とし
ての半導体をＰ型として、不純物領域にＩＩｂ族または
ｖｔｂ族の不純物、特にＩＩｂ族の不純物例えばＺｎ，
Ｃｄをイオン注入法により添加し、不純物領域を作る。

この不純物領域上に電極または他のバッファ層を介して
の電極を形成し、またバッファ層である半導体上にも電
極を形成する。いわゆる逆導電型であってもよい。

以下に本発明を実施例に従って記す。

「実施例ｌ」 本発明において、第１図はその製造工程が示されている
。第１図（Ａ）に示す如く、窒化珪素膜が形成された絶
縁表面を有する基板（１）上にダイヤモンド（２）を第
３図に示す有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置を用いて作製し
た。有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置により、ダイヤモンド
膜を形戒する方法等に関しては、本発明人の出願になる
特願昭６１−２９２８５９（薄膜形成方法（昭和６１年
１２月８日出Ｈ）に示されている。その概要を以下に示
す。

窒化珪素膜（１−２）が公知のプラズマ気相法により０
．１〜０．５　μｍの厚さに形成されたシリコン半導体
（１−１）基板を、ダイヤモンド粒を混合したアルコー
ルを用いた混合液中に浸し、超音波を１分〜１時間加え
た。するとこの絶縁表面を有する基板（１）上に微小な
損傷を多数形成させることができる。この損傷は、その
後のダイヤモンド形戒用の核のもととすることができる
。この基板（１）を有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置（以下単にプラズマＣＶＤ装置ともいう）内に配設し
た。このプラズマＣｖＤ装置は、２．４５ＧＩｌｚの周
波数のマイクロ波エネルギを最大１０ＫＷまでマイクロ
波発振器（１８）　．アテニュエイタ（１６Ｌ石英窓（
４５）より反応室（１９）に加えることができる。また
磁場をヘルムホルツコイル（１７）　，　（１７’）を
用い、８７５ガウスの共鳴面を構或せしめるため最大２
．２ＫＧにまで加えた。この？イルの内部の基板（１）
をホルダ（１３）に基板おさえ（１４）で配設させた。

また基板位置移動機構（４２）で反応炉内での位置を調
節し、１０−”〜１０−６ｔｏｒｒまでに真空引きをし
た。この後これらに対して、メチルアルコール（Ｃ　Ｉ
Ｉ　３　０　Ｈ　）またはエチルアルコール（Ｃｚ１ｌ
ｓ０１Ｉ）等のＣ−０１１結合を有する気体、例えばア
ルコール（２２）を水素（２１）で４０〜２００体積χ
（１００体積％の時は　Ｃｔｌ３０１１：ＩＩ■−１：
１に対応）に希釈して導入した。

必要に応しジメチル亜鉛（Ｚｎ　（Ｃｌｌｘ）　ｚ）を
Ｚｎ（Ｃ！ｈ）ｚ／ＣＨ　３０１１　＝　０．　５〜３
χ（体積χ）として系（２３）より戊膜中に均一に添加
した。このダイヤモンドをＰ型にしたい場合は、Ｐ型不
純物としてトリメチルボロン（Ｂ（ＣＨ３）ｌ）を系（
２３）よりＢ　（ＣＩｌ：ｌ）　：ｌ／ＣＩ１３０１１
　＝　０．５〜３ｘ導入して、ダイヤモンドをＰ型化し
た。

さらに逆にドーパントとしてｖｔｂ族の元素であるＳ，
　Ｓｅ，　Ｔｅを添加する場合、系（２４）より、例え
ば（＋１■Ｓマタは（ＣＬ）　ｚＳ）／　Ｃ！ｈＯｔｌ
　＝０．　１　〜３”Ｘ添加してもよい。ダイヤモンド
の成長は、反応室（１９）の圧力を排気系（２５）より
不要気体を排気して、０．０ｌ〜３　ｔｏｒｒ例えば０
．２６ｔｏｒｒとした。２．２ＫＧ　（キロガウス）の
磁場を（１７）　，　（１７’　）より加え、基板（１
）の位置またはその近傍が８７５ガウスとなるようにし
た．マイクロ波は４ＫＷを加えた。このマイクロ波のエ
ネルギに加え、補助の熱エネルギをホルダ（１３）より
加えて基板の温度を２００〜１０００’Ｃ、例えば８０
０゜Ｃとした。

するとこのマイクロ波エネルギで分解されプラズマ化し
たアルコール中の炭素は、基板上に戒長し、単結晶のダ
イヤモンドを多数柱状に或長させることができた。同時
にこのダイヤモンド以外にグラファイト戒分も形成され
やすいが、これは酸素および水素と反応し、炭酸ガスま
たはメタンガスとして再気化する。結果として、結晶化
した炭素即ちダイヤモンド（２）を第１図（Ａ）に示し
た如＜、０．５〜３μｍ例えば平均厚さ１．３μｍ（威
膜時間２時間）の戒長を基板（１）上にさせることがで
きた。

即ち、第１図（Ａ）において、絶縁表面を有する基板（
１）上にＺｎまたはＢが添加されたダイヤモンド（２）
またはアンドープ（意図的に不純物を添加しない状態）
ダイヤモンド（２）を形成した。

これらの上側にＰ型の導電型の珪素または炭化珪素（Ｓ
ｉｘＣ．　０＜Ｘ＜１）（３）をプラズマＣＶＯ法にて
シラン（Ｓｉｎｓ）をアルコールのかわりに加え、また
■ｂ族の不純物気体、例えばＢ　２　Ｉ＋　．を同時に
加えてＰ型珪素を、またはこれらの気体に炭化物気体を
加えて、プラズマＣＶＤ法により炭化珪素（ＳｉｘＣ１
−、Ｑ＜Ｘｄ）を３００人〜０．３　μｍの厚さに形成
した。この形成をダイヤモンドと同様のプラズマＣｖＤ
装置を用いて作る。

これらの威膜はＰ型、Ｎ型と異なる不純物を添加するた
め、マルチチャンバ方式とじてダイヤモンド或膜用反応
室、Ｎ型半導体ｉ１ｆｃ膜用反応室として、それらを互
いに連結して多量生産を図ることは有効である。

第１図（Ｂ）ではバッファ層（３）を第１のフォトマス
クのにより選択的に除去して第１図（Ｂ）を得た． 第１図（Ｉｌ）に示す如く、このフォトレジスト（４）
，（４”），バッファ層（３），（３’）をマスクとし
て５０〜２００　ＫｅＶの加速電圧を用いて、イオン注
入法によりＳまたはＳｅをＩ　Ｘ　１０’　”〜５　Ｘ
　１０”ｃｍ−’、例えば６　ＸＩＯ１９ｃｍ−’の濃
度に添加して不純物領域（５）を形成した。すると第ｌ
図（Ｃ）に示す如く、バッファ層（３），（３’）の端
部と不純物領域（５）の端部（２０）とを互いに一致ま
たは概略一致させることができる。　このため、バッフ
ァ層を介して不純物領域に電流を流す際、製品毎にこの
合わせ精度のバラツキによる印加電圧のバラツキを防ぐ
ことができた。この後バッファ層（３）上のフォトレジ
ストを除去した。これら全体を酸素中または大気中で必
要に応じて熱処理を施し、不純物領域中の格子歪をとり
、さらにこの中に酸素を添加した。これら全体を希弗酸
中に浸し、バッファＮ（３）　，　（３”）上の酸化珪
素威分を除去した。

第１図（Ｄ）の次の製造工程において、この上にモリブ
デン、タングステン（２９−１）を０．０５〜０．５　
μｍの厚さにバッファ層として形成した。この時、同一
材料を同一工程で（９−１）として形成してもよい。さ
らにこの上にアルξニウム（２９−２）　，　（９−２
）をワイヤボンディング用の電極用部材として０．５〜
２μｍの厚さに形成してもよい。

この後、この電極用部材を第２のフォトマスク■を用い
てフォトエッチング法により選択的に除去し、電極（９
−１）　．　（９−２）即ち（９）および（２９−１）
，（２９−２）即ち（２９）を形成した。即ちフォトレ
ジストを選択的に形成し、プラズマを用いた公知のドラ
イエッチング方法により除去した。

次にこの電極（９−２）　．　（２９−２）上にワイヤ
ボンディング（８）　．　（２Ｂ）を施した。さらにこ
れら全体に窒化珪素膜（６）を反射防止膜としてコート
した。

これはリードフレームに発光素子を設け、ワイヤボンデ
ィング後実施した。第１図（Ｄ）はこの構造を示す。

又、これら全体を透光性プラスチックスでモールドし、
耐湿性向上、耐機械性向上をはかることは有効である。

この第１図（Ｄ）の構造において、一対をなす電極即ち
（９）と（２９）との間ニ１０〜２００ｖ（直流〜１０
０Ｈ２デューティー比１）例えば５０Ｖの電圧で印加し
た。　すると電極（９）一バッファＮ（３）一不純物領
域のないダイヤモンド（２）一不純物領域のあるダイヤ
モンド（５）一電極（２９）と電流（１１）を流すこと
ができた。不純物領域（５）が不純物の添加されていな
い他のダイヤモンドに比べ、１桁以上抵抗が小さいため
、この不純物領域の下側にもある不純物が添加されてい
ないダイヤモンド中ではなく、電流がこの不純物領域に
集中的に流れ、ここでの電子、ホール（キャリア）の再
結合により発光し、光に対して遮光性のある半導体（３
）及び電極（９）の存在しない領域（不純物領域）（５
）より外部（上方）に光を放出させることができた。

即ち、このダイヤモンドの不純物領域（５）を中心とし
た部分から可視光発光、特に４７５ｎｍ±５ｎｎ＋の青
色の発光をさせることが可能となった。強度は１７カン
デラ／ＩＩ１２を有していた。

「実施例２」 この実施例において、完威図を第２図（Ａ）に示す。そ
の製造工程は概略第１図に示す実施例ｌと同じである。

即ち、絶縁表面を有する基板（１）上に０．５〜３μｍ
、例えば１．２μｍの平均厚さでアンドープのダイヤモ
ンドを形成した。この後、このダイヤモンド（２）表面
に対して、Ｐ型の珪素または炭化珪素半導体（３）　（
ＳｉｘＣ．−ｘ　Ｏ＜Ｘ＜１）をハッファＮ（３）とし
て形成した。この後フォトエッチング法（第１のマスク
の）を用い、半導体を選択的に除去し、バッファ層（３
）を選択的に残した。

次に、元素周期律表■ｂ族の元素であるＺｎをダイヤモ
ンド（２）の上部にバッファ層（３）およびその上のフ
ォトレジストをマスクとして９．５　ＸＩＯ１９ｃｍ−
”の濃度にイオン注入して、不純物領域（５）を作った
。

この実施例では発光中心用の不純物として元素周期律表
ＶＩｂ族ではなく、ＩＩｂ族の元素を主成分として用い
た。

さらにこの不純物領域に他のハッファ層を設けることな
く、直接アルミニウムを電極（２９）として１．５μｍ
の厚さに設けた。同時に電極（９）にも第２のフォトマ
スク■を用いて設けて４００〜５００　’Ｃの大気中で
熱処理を施した。

不純物領域には直接アルミニウムを一電極として密接さ
せている。

その他は実施例１と同一工程とした。

本実施例においても、不純物領域（５）上には、保護用
反射防止膜（６）が形成されている。

一対の電極（２９）　，　（９）間に４０Ｖの電圧を印
加した。

するとここからは４８０ｎｎ＋の波長の青色発光を認め
ることができた。その強度は１４カンデラ／　ｍ　ｔと
実施例ｌよりは暗かった。しかし、十分実用化は可能で
あった。

「実施例３」 この実施例は、第２図（Ｂ）にその完成した縦断面図を
示す。製造工程は実施例１と概略同一である。電極は櫛
型に多数設け、大面積の発光素子とした。

実施例１において、絶縁表面を有する基板（１）上にダ
イヤモンド（２）を酸素添加しつつ形成した。

これらの上にＮ型の炭化珪素半導体（３），（３”），
（３゛）を形成した。

この後、ダイヤモンド（２）にＶＩｂ族の元素のＳｅ（
セレン）をイオン注入法により５０〜２００　ＫｅＶの
加速電圧を用いＩ　Ｘ１０′９〜６　×ＩＯ２０ｃｍ−
”の濃度に添加し、不純物領域（５）を形成した。する
とこの半導体の端部と不純物領域の端部（２０）とを、
一敗または概略一致させることができた。さらに不純物
領域（５）上にＰ型の半導体（２９−１）　，　（２９
−１　’　）を他のバッファ層として選沢的に形成した
。

これを大気中で７５０〜９００　”Ｃでアニールし、不
純物領域（５）には酸素をより高濃度で添加し、かつ格
子歪を消滅させて酸素とセレンと２種類のＶＩｂ族の元
素を加えた。

バッファ層を構威する半導体（３），（３’），（３”
）（２９−１），　（２９−１’）上の酸化珪素威分を
希弗酸で溶去した。次にアルミニウムを、２μｍの厚さ
にこれら半導体上に電極（９）　，　（９’）．　（９
”　）＋　（２９−２）　．　（２９−２゛）として形
成した。

この電子装置をスクライブブレイクし、リードフレーム
またはステム上に密接させた後にワイヤボンド（８）　
．　（２８）を形成した。

最後に実施例１と同じ窒化珪素膜を反射防止膜（６）と
して形成した。発光面積が大きいため、また双方の電極
とダイヤモンドとの間にバッファ層を介在させたため、
長期安定性を有するに加えて、波長４９０±１０ｎｍ．
２９カンデラ／ｍ　ｔの緑色がかった青色発光を作るこ
とができた。

「効果」 これまで知られた縦方向に電流を流すダイヤモンドを用
いた発光素子では、電極と基板とに４０Ｖの電圧をＩＯ
分加えるだけでダイヤモンドが６０″Ｃ近い温度となり
、上側電極とダイヤモンドとが密接しているため反応し
、劣化してしまった。しかし本発明は、絶縁表面を有す
る基板上にダイヤモンドを設け、この上に一対の電極を
存在させて、ダイヤモンドに対し横方向にキャリアの注
入を不純物領域に行った。構造としては、バッファ層と
不純物領域とを一致または概略一致させるセルファライ
ン構造とし、さらに遮光効果のある半導体層とは密接さ
せた位置に発光させるための不純物領域を形成する構造
とする。これにより、４０〜１００ｖのパルス電圧を印
加しても、可視光発光を威就するに加えて、発光した光
が反射防止膜をへて外部に何らの障害物もなく放出させ
得るため、高輝度を或就できた。さらに発光部である不
純物領域に電極材料が拡散してくることがないため、約
１ケ月間連続で印加しても、その発光輝度に何らの低下
も実験的にはみられなかった。

本発明は１つの発光素子を作る場合を主として示した。

しかし同一基板上に複数のダイヤモンドを用いた発光装
置を作り、電極を形成した後、適当な大きさにスクライ
ブ、ブレイクをしてｌつづつ単体とすることができる．
または、多数の発光源を同一基板上に集積化した発光装
置、例えばマトリックスアレーをさせた発光装置とする
ことは有効である。

また本発明方法は使用するフォトマスクも２種類のみで
あり、きわめて高い歩留まりを期待できる．例えば４イ
ンチウエハ上に０．８ｍｍ　ｘ０．８　１１１１１＋の
ＬＨＩ）を作製する場合、１０’ケのＬＥＤを同一ウエ
ハより一方に作ることができた。

本発明において、ダイヤモンドは多結晶の薄膜状のもの
を中心として示した．しかしこのダイヤモンドが１つの
単結晶のダイヤモンドである場合はさらに高輝度、発光
効率等のよい物性が期待できることはいうまでもない。

しかしより高価になってしまう欠点を有している。

本発明において、絶縁表面を有する基板としてシリコン
上に窒化珪素膜を形成した基板のみならず、その他の絶
縁物、炭化珪素を形成したものでもよい。また十分絶縁
性を有する結晶ダイヤモンド等下方向に電流が流れない
ものであれば本発明を実施する基板として用いることが
できる。

かかる発光装置を含め、同じダイヤモンドを用いて、ま
たこの上または下側のシリコン半導体を用い、ダイオー
ド、トランジスタ、抵抗、コンデンサを一体化して作り
、複合し、集積化した電子装置を構威せしめることは有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤモンド電子装置の作製工程およ
びその縦断面図を示す。 第２図は本発明の他の電子装置の縦断面図を示す。 第３図は本発明に用いるための基板上にダイヤモンドを
形成するための有磁場マイクロ波装置の１例を未す。 １　・　・　・　・　・　・　・ ２　・　・　・　・　・　・　・ ３．３’　．３”　．２９−１，２９ ４　・　・　・　・　・　・　・ ５　・　・　・　・　・　・　・ ６　・　・　・　・　・　・　・ ７　・　・　・　・　・　・　・ ８，２８　・　・　・　・　・ ｌ１・　・　・　・　・　・　・ ９．２９−２．２９−２’　・　・ １３・　・　・　・　・　・　・ １６・　・　・　・　・　・　・ １７．　１７’　・　・　・　・　・ １８・　・　・　・　・　・　・ ・基板 ・ダイヤモンド ｌ゛　・　・　・バッファ層 ・フォトレジスト ・不純物領域 ・反射防止膜 ・電極 ・ボンディングされたワイヤ ・注入される電流通路 ・上側電極 ・ホルダ ・アテニュエイタ ・マグネット ・マイクロ波発振器 １９・　・　・　・　・ ２０・　・　・　・　・ ２１，２２，２３．２４ ２５・　・　・　・　・ ４２・　・　・　・　・ ■，■・　・　・ ・反応室 ・不純物領域の端部 ・ドーピング系 ・排気系 ・移動機構 ・フォトエッチングプロセス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドと該ダイヤ
   モンド上に半導体を選択的に形成する工程と、前記半導
   体の除去された領域のダイヤモンドに前記半導体をマス
   クとして不純物を添加して不純物領域を形成する工程と
   、該不純物領域上および前記半導体上に一対をなす電極
   を形成する工程とを有することを特徴とするダイヤモン
   ドを用いた電子装置の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、不純物の添加は元
   素周期律表IIｂ族またはVIｂ族の元素がイオン注入法に
   より添加されたことを特徴とするダイヤモンドを用いた
   電子装置の作製方法。 ３、絶縁表面を有する基板上にダイヤモンドと該ダイヤ
   モンド上にバッファ層を選択的に形成する工程と、前記
   バッファ層の除去された領域のダイヤモンドに前記バッ
   ファ層をマスクとして不純物を添加して不純物領域を形
   成する工程と、前記バッファ層上に電極を形成するとと
   もに、該不純物領域上に他の電極または前記不純物層上
   に他のバッファ層と、該電上に電極を形成する工程とを
   有することを特徴とするダイヤモンドを用いた電子装置
   の作製方法。