JPH0329380A - 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
発光装置およびその複合化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ッキが出過
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、発光源を構或する再結合中心に対し、人為的ＩＩ
Ｉ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がらＰＮまたはＰＩＮ接合を
構戒させて電流注入を威就させんとした。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？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
光領域ニ効率ヨ＜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−
バンド（伝導帯または価電子ＪｊＦ　）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＋■Ｏ＜Ｘ＜１）または珪素等の半導体の単
層または多層の層（以下第１のバッファ層ともいう）と
、この第ｌのバッファ層上に短叫状、樽型状、ドーナツ
状等のパタンを有して第１の導体の電極を設ける。この
第１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？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、即ち第１の不純物領域が発
光領域となる。この第１の不純物領域の上面に第２のバ
ッファ層を設ける。このバッファ層として酸化インジュ
ームスズ、酸化インジューム、酸化亜鉛等の元素周期律
表ｎｂ、Ｉｂ族の元素の酸化物の透光性導体または酸化
スズ、酸化アンチモン等の元素周期律表ＩＶｂまたはｖ
ｂ族の元素の酸化物よりなる透光性導体、さらにまたは
ＰまたはＮ型を有する珪素または炭化珪素（ＳｉｘＣ＋
■０＜Ｘ＜１）よりなる半導体より選んで用いた。さら
にこのバッファ層上に第２の導体を設ける。

本発明はこの第２のバッファ層の戒分の一部を第１の不
純物領域内に添加して第２の不純物領域を形或する。

この一対をなす双方とも上側に作られた第１および第２
の導体間に、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、特に第１および第２の不純
物領域で発光させる。

この不純物領域即ち発光領域は、第１のバッファ層の下
側に存在せず、また第２のバッファ層は透光性として発
光を遮光しないようにしている。

本発明においては、この第１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第１の不純物領
域とする。この第１の不純物領域の一部上に第２のバッ
ファ層を形戊する。

これら全体をアニールし、第１の不純物領域に添加して
第２の不純物領域を第２のバッファ層と同一または概略
同一形状に形成する。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３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。

本発明の構造としては、上側電極一Ｐ型またはＮ型半導
体（例えば珪素または炭化珪素）一第１の不純物領域を
有さないダイヤモンドー発光領域となる第１および第２
の不純物領域を有するダイヤモンドー第２の不純物領域
上に設けられた第２のバッファ層を介しての上側電極と
した。

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ｎｂ族の元素であるＺｎ（亜鉛），’Ｃｄ（カド
くウム），さらに■ｂ族の元素である０（Ｍ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成にはメタノール（ＣＨ３０１１）
等の炭素と０１１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），＾ｌ（アルくニウム）．Ｇａ（ガリウム），Ｉ
ｎ（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）を不
純物として添加し、半導体を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
向に変わる傾向があった。

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１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て第１の不純物領域を形成し、
第２のバッファ層を透光性酸化物導電膜で形成した後、
酸素を含む雰囲気、例えば酸素、ＮＯｘ　ｓ大気中で熱
アニールを例えば２００　〜１０００”Ｃで行って、第
２のバッファ層の下に第２の不純物領域を形成すること
ができる。加えて第１の不純物領域に元素周期律表Ｖｌ
ｂ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
り添加された第１、第２の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
の構或を示す。

絶縁表面を有する基板上に、ダイヤモンド中にｎｂ族の
不純物、例えば（ＣＨｉ）ｚＺｎをＣＨ３０１１と水素
？をともに添加してプラズマ気相法により戒膜する。こ
のダイヤモンドの上側の第１のバッファ層としての半導
体をＰまたは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■ｂ族またはｍｂ族特に■
ｂ族の不純物、例えばＯ，Ｓ，Ｓｅを選択的に添加して
第ｌの不純物領域とした。この第１の不純物領域上の一
部に、第２のバッファ層として、酸化インジュームスズ
、酸化インジュームまたは酸化亜鉛を設けた。さらにこ
の第２のバッファ層と同一または概略同一形状でその直
下に元素周期律表ｎｂ族の元素の不純物またはこれと酸
素とが添加されている第２の不純物領域を有する。

第２のバッファ層上に第２の導体を有す構成である。

逆の導電型の構或および不純物の種類として、絶縁表面
を有する基板上にＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅが添加されたダイ
ヤモンドを形成する。そして１１■Ｓ，１１■Ｓ　ｅ　
＋　ＩＩ　ｚ　Ｔ　ｅ　＋（Ｃｌ１３）　２Ｓ＋　（Ｃ
Ｈ：ｌ）　ｚｓｅ，　（ＣＨ３）　ｚＴｅをＣＩ＋３０
１１と水素とを用いてプラズマ法によりダイヤモンド成
膜中に添加する。また上側の第１のバッツァ層としての
半導体をＰまたはＮ型として、第１の不純物領域にｎｂ
族または■ｂ族の不純物、特にｎｂ族の不純物例えばＺ
ｎ　，　Ｃｄをイオン注入法により添加し、第１の不純
物領域を作る。この第１の不純物領域上に第２のバッフ
ァ層を酸化スズ、酸化アンチモンにより設け、この第２
のバ・冫ファ層と同一または概略同一形状で元素周期律
表ＩＶｂ族のスズ、ｖｂ族のアンチモンまたは■ｂ族の
元素を添加、または酸素とともに添加して第２の不純物
領域を構威せしめる。第２のバンファ層上に第２の導体
を電極として形成し、また第１のバッファ層である半導
体上にも他の第１の導体の電極を形成する。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１ｊ 本発明において、第１図にその製造工程を示す。

第１図（八）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ＣＶＯ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
を形成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（　３膜形成方法（昭和６１
年１２月８日出願）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／）
Ｏ．１〜０．５μｍの厚さに形成されたシリコン半４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〜ｌ時間加え
た。するとこＯｔｅ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成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、２．４５ＧＩＩｚ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（１Ｂ）　，アテニュエイタ（１６）．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成せしめるため
最大２．２ＫＧにまで加えた。このコイルの内部の基板
（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、１０−３〜１０−’ｔｏｒｒ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（
ＣＩ！３０Ｈ）またはエチルアルコール（Ｃ．ＩＩＳＯ
Ｉ＋）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（１
００体積％の時は　Ｃｌｌ３０Ｈ：Ｈｚ＝ｂｌに対応）
に希釈して導入した。

必要に応じジメチル亜鉛（Ｚｎ　（Ｃｌｈ）　ｚ）をＺ
ｎ（ＣＩＩ３）ｚ／ＣＩ｛ｚＯＨ＝０．５　〜３２　（
体積２）として系（２３）より戒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（ｎ（ｃｏ３）ｚ）を系（２３
）よりＢ（Ｃｌｌｚ）ｓ／ＣｌｌｚＯＩＩ　＝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■ｂ族の元素であるＯ，　
Ｓ，Ｓｅ，　Ｔｅを添加する場合、系（２４）より、例
えば（ＨｚＳマタハ（Ｃｌｌｉ）ｚｓ）／　ＣＨ＋ＯＨ
　＝０．１　〜３Ｋ添加してもよい。ダイヤモンドの戒
長は、反応室（ｌ９）の圧力を排気系（２５）より不要
気体を排気して、０．０１〜３ｔｏｒｒ例えば０．２６
ｔｏｒｒ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４Ｋ一を加えた。このマイクロ波のエネルギに
加えて、補助の熱エネルギをホルダ（１３）より加え、
基板の温度を２００〜１０００″Ｃ、例えば８００℃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、基板上に成長し、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（或
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＋−ｘ　Ｏ＜Ｘ＜１）　（３）をプラズ？ＣＶＤ
法ニテシラン［Ｓｉｌｌ４）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　ｚ　ＩＩ　ｂ
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（Ｓ
ｉｘＣ＋−ｘＱ＜Ｘｄ）を３００人〜０．３μｍの厚さ
に形成した。この形或をダイヤモンドと同様のプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて作る。

第１のバッファＮ（３）上にタングステン、モリブデン
、クロム、金、白金、チタンより選ばれた耐熱性、耐酸
化性の導体（７）を形成した．第１のフォトマスク（４
）により選択的に除去■して第１図（Ｂ）を得た。

第１図（Ｃ）に示す如く、このフォトレジスト（４），
（４’）．第ｌの導体（７）　，　（７′）、バッファ
ｊｉｉ（３）．（３’）をマスクとして５０〜２００　
ＫｅＶの加速電圧を用い、イオン注入法にょりＳまたは
Ｓｅを１×１０１８〜５×１０”ｃ＃ｌ−”、例えば７
　ＸＩＯ”ｃｍ−’の濃度に添加して第１の不純物領域
（５）を形成した。すると第１図（Ｃ）に示す如く、第
１のバッファ層（３）　．　（３゜）の端部と不純物領
域（５）の端部（２ｏ）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、第１のバッファ層を介して第１の不純物領域
に電流を流す際、製品毎にこの合わせ精度のバラッキに
よる印加電圧のバラッキを防ぐことができた。この後導
体（７）．（７’）上のフォトレジスト（４）　，　（
４”）を除去した。

さらに、第１の不純物領域（５）上に選択的に第２のバ
ッファＮｉｌ（２７）を形成した。ここでは透光性のバ
ッファ層とした。即ち、酸化インジュームスズまたは酸
化亜鉛を０．１〜０．４　μｍの厚さに形成し、第２の
フォトマスク■にょリエッチングし、選択的に第１の不
純物領域上に形成した。

これら全体を酸素中または大気中で熱処理を施し、第２
のバッファ層の戒分の一部を第１の不純物Ｗｉ域中に添
加し、第２の不純物領域（２６）を形或した。これは４
００〜１０００゜Ｃの温度で行った。すると第２の不純
物領域にはインジュームまたは亜鉛および酸素がより多
く添加されていた。

第１図（Ｄ）の次の製造工程において、この上にアルミ
ニウム（２９）　，　（９）をワイヤボンディング用の
電極用部材として０．５〜２μｍの厚さに形成した。

この後、この電極用部材を第３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、第１の導
体（９）および第２の導体（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。

次にこの導体（９）　，　（２９）上にワイヤボンディ
ング（８）　，　（２８＞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）との間に１０〜２００Ｖ　（直流〜１
００ＩＩｚデューイ比１）例えば５０Ｖの電圧で印加し
た。

すると第１の導体（７）一バッファ層（３）一第１の不
純物領域のないダイヤモンド（２）一第１の不純物領域
のあるダイヤモンド（５）一第２の不純物領域のあるダ
イヤモンド（２６）一第２のバッファ層（２７）一第２
の導体（２９）と、電流（１１）を流すことができた。

第Ｉおよび第２の不純物領域（５）　，　（２６）は不
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。このため、これらの不純物領域の下
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）及び導体（７）の存
在しない領域（不純物領域）　（５）　．透光性のバッ
ファ層（２６）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第１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±５ｎｍ
の青色の発光をさせることが可能となった。

強度は１９カンデラ／ｍ２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１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型の珪素まタハ炭化珪素半導体（ＳｉｘＣ
＋−，ｌＯ＜Ｘ＜１）をバ７７ｙ層（３）として形成し
た。この後フォトエッチング法（第ｌ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。（第２図では第１のバッファ層上に導体（
第１図（７）に対応）は省略した） 次に第２図（Ａ）に示す如く、元素周期律表ｎｂ族の元
素であるＺｎをダイヤモンド（２）の上部にバッファＮ
（３）およびその上のフォトレジストをマスクとして７
．５　ＸＩＯ１ｃｍ−”の濃度にイオン注入して、第１
の不純物領域（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■ｂ族ではなく、■ｂ族の元素を主成分として用いた
。

さらに、この不純物領域上に第２のバッファ層（２７）
を形或するため、透光性導電膜、例えばＳ，Ｓｅが添加
された酸化スズを０．１　−０．４　μｍの厚さにスパ
ッタ法により形成した。

これらを第２のフォトマスク■で選択的に除去し、第２
のバッファ層（２７）を形成した。これら全体を酸化物
雰囲気で熱処理を施した。第２の不純物領域（２６）を
第１の不純物領域上部に同一または概略同一・形状で形
成した。この後、同時に第１のバッファＮ（３）もダイ
ヤモンド（２）と反応し、アロイｌｉ　（３０）が形成
された。これは電流を注入するための接合（２０）をよ
り良好に互いに電気的に連結させ得る効果を有する。

この第２のバッファＩＪ　（２７）上に金属、例えばア
ルξ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３のフォトマスク■を用
いて設けた。

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、第１および第２の不純物領域（５
）　．　（２６）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４８０ｎｍの波長の青色発光を認める
ことができた。その強度は１７カンデラ／　ｍ　２と実
施例１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）にその完威した縦断面図を
示す。製造工程は実施例２と概略同一である。電極は樽
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゜”）を第１のバッファ層として形成した． この後、ダイヤモンド（２）にｖｔｂ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　ＸＩＯ”〜６　ＸＩＯ”ｃｍ−’の
濃度に添加し、第１の不純物領域（５）を形成した。す
るとこの第ｌのバッファ層（３〉の端部と第１の不純物
領域の端部（２０）とを、一致または概略一致させるこ
とができた。さらに第１の不純物領域（５）上に第２の
バッファｉｉ（２７），（２７’）をＰ型の半導体を選
択的に形成した。

これを大気中で７００〜９００゜Ｃでアニールして、第
１の不純物領域（５）の上部に第２の不純物領域（２６
）　．　（２６’）を形成した。またアロイＪＷ　（３
０）　．　（３０’）．（３０”゜）をも合わせて形成
した。これらの不純物領域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■
ｂ族の元素を加えた。

バッファ層を構威する半導体（３）　．　（３’　）　
，　（３”），（２７）　．　（２７’　”）上の熱処
理で形成されてしまう酸化珪素成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）．（２９
’）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ツ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４９２±１１ｎｍ
．３１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１０
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、２つのバッツ
ァ層と２つの不純物領域とを互いに端部で一致または概
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
不純物領域を形或する構造とする。これにより、４０〜
ＩＯＯＶのパルス電圧を印加しても、可視光発光を或就
するに加え、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、高輝度を戒就できた
。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
フ゛、フ゛レイクをして１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３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　ｍｍのＬＩＥＤ
を作製する場合、１０４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。即ち、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成せしめることは有
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例を示す。 １　・　・　・　・　・　・ ２　・　・　・　・　・　・ ３．３’，３”，２７．２７’ ４　・　・　・　・　・　・ ５　・　・　・　・　・　・ ６　・　・　・　・　・　・ ７　・　・　・　・　・　・ ８，２８　・　・　・　・ １１・　・　・　・　・　・ ９，　２９．　２９’　・　・　・ 基板 ダイヤモンド 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 １３・　・　・　・　・ １６・　・　・　・　・ １７．１７’　　・　・　・ １８・　・　・　・　・ １９・　・　・　・　・ ２０・　・　・　・　・ ２Ｌ２２　２３，２４ ２５・　・　・　・　・ ３０．　３０’　，　３０” ４２・　・　・　・　・ ■，■，■・ ・ホルダ ・アテニュエイタ ・マグネット ・マイクロ波発振器 ・反応室 ・不純物領域の端部 ・ドーピング系 ・排気系 ・アロイ層 ・移動機構 ・フォトエッチングプロセス −４！ 第 ３ 図

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を形成する
   工程と、該ダイヤモンド上に選択的に第１のバッファ層
   または導体を形成する工程と、該バッファ層または導体
   の除去された領域のダイヤモンドに前記バッファ層また
   は導体をマスクとして不純物を添加して第１の不純物領
   域を形成する工程と、該不純物領域上に第２のバッファ
   層または導体を形成し、該バッファ層または導体の一部
   成分を前記不純物領域に添加して第２の不純物領域を形
   成する工程とを有することを特徴としたダイヤモンドを
   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、第２のバッファ層
   は酸化インジューム、酸化インジュームスズ、酸化スズ
   、酸化亜鉛の透光性導電材料よりなり、第１の導体はタ
   ングステン、モリブデン、クロム、金、白金、チタンよ
   り選ばれた耐熱性、耐酸化性を有する導体よりなり、第
   １のバッファ層はＰまたはＮ型の珪素または炭化珪素よ
   りなることを特徴としたダイヤモンドを用いた電子装置
   の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、第２のバッファ層
   はＰまたはＮ型の珪素または炭化 珪素の半導体よりなり、第１のバッファ層 はＮまたはＰ型の珪素または炭化珪素の半 導体よりなることを特徴としたダイヤモン ドを用いた電子装置の作製方法。