JPS58218181A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPS58218181A JPS58218181A JP57100310A JP10031082A JPS58218181A JP S58218181 A JPS58218181 A JP S58218181A JP 57100310 A JP57100310 A JP 57100310A JP 10031082 A JP10031082 A JP 10031082A JP S58218181 A JPS58218181 A JP S58218181A
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- JP
- Japan
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- crystal layer
- type
- single crystal
- semiconductor
- light
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/012—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group II-IV materials
- H10H20/0125—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group II-IV materials with a substrate not being Group II-VI materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/052—Light-emitting semiconductor devices having Schottky type light-emitting regions; Light emitting semiconductor devices having Metal-Insulator-Semiconductor type light-emitting regions
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- Led Devices (AREA)
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】
〔発明の技術４野〕
本発明は、金属−絶縁物一半導体からなる゛ＭＩＳ型半
導体発光素子およびその製造方法の改良に関する。
導体発光素子およびその製造方法の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕 □近年、化合
物半導体材料を用い、可視領域から赤外領域にかけて発
光する各種の半導体発光素子が実用化され、これらの高
輝度化が行な□われている。その中でも青色領域の発光
ダイオードは、未だ満足できる性能には程遠く、またコ
ストも高くその製造方法の改良が特に必要とされている
。
物半導体材料を用い、可視領域から赤外領域にかけて発
光する各種の半導体発光素子が実用化され、これらの高
輝度化が行な□われている。その中でも青色領域の発光
ダイオードは、未だ満足できる性能には程遠く、またコ
ストも高くその製造方法の改良が特に必要とされている
。
青色発光ダイオード材料の禁制帯幅は２．．６（ｅＶ）
以上必要であシ、現在実用化されている材料としては８
１０．ＧａＮ、Ｚｎ８ｅ、Ｚｎ８ およ。
以上必要であシ、現在実用化されている材料としては８
１０．ＧａＮ、Ｚｎ８ｅ、Ｚｎ８ およ。
びＺｎ ８ｘ ５＝１−ｘ 等があげられる。これら
の材料のうち高輝度発光が期待される直接遷移型の半導
体であるＧａＮ、Ｚｎ５ｅ、Ｚｎ８ およびＺｎ８ｘ
Ｓｅｌ−ｘ 等は、いずれもその成長温度が高いので
、良質で大型の基板結晶を得るのが困難である。このた
め、格子定数および熱膨張係数の近い基板結晶を用いこ
の基板結晶上に形成しなければ々らない。また、ＧａＮ
、Ｚｎ５ｅ。
の材料のうち高輝度発光が期待される直接遷移型の半導
体であるＧａＮ、Ｚｎ５ｅ、Ｚｎ８ およびＺｎ８ｘ
Ｓｅｌ−ｘ 等は、いずれもその成長温度が高いので
、良質で大型の基板結晶を得るのが困難である。このた
め、格子定数および熱膨張係数の近い基板結晶を用いこ
の基板結晶上に形成しなければ々らない。また、ＧａＮ
、Ｚｎ５ｅ。
Ｚｎ８ およびＺｎ Ｓｘ ５ｅｌ−ｙ は、ＰＮ
接合を形成することが困難であるため、エレクトロルミ
ネッセンスを効率良く得る発光原子とするにはＭＩａ型
構造とすることが不可決である。
接合を形成することが困難であるため、エレクトロルミ
ネッセンスを効率良く得る発光原子とするにはＭＩａ型
構造とすることが不可決である。
このような理由から青色発光素子として。
ＧａＰ基板上にＺｎ８或いはＺ ｎ ８ ｘ Ｓ ｅ
Ｉ−ｚを、ＧａＡａ 基板上にＺｎ５ｅ主、またサフ
ァイア基板上にＧａＮを形成するぞＩＳ型半導体発光素
子が考えられている。し示し、 Ｚｎ８ｅは緑色に。や
オいえＫＭＪ！ＩＥあ、）□ｉｂ１．ツアイア基板上、
、：□ｉバー のＧａＮはナファイアとの格子定数および熱膨張係数の
違いから良質な結晶が得にくいという点で問題がある。
Ｉ−ｚを、ＧａＡａ 基板上にＺｎ５ｅ主、またサフ
ァイア基板上にＧａＮを形成するぞＩＳ型半導体発光素
子が考えられている。し示し、 Ｚｎ８ｅは緑色に。や
オいえＫＭＪ！ＩＥあ、）□ｉｂ１．ツアイア基板上、
、：□ｉバー のＧａＮはナファイアとの格子定数および熱膨張係数の
違いから良質な結晶が得にくいという点で問題がある。
また、従来Ｚｎ８やＺｎ ＳＸ ８１！１−Ｘ を用い
たＭＩｇ型発光発光素子いては絶縁層を酸化法による酸
化ｐＩＪまたはスパッター膜で形成していたが、酸化膜
では膜厚の制御が難しく、スパッター膜では界面率′位
が多数発生するため発光効率が低下し、さらにピンホー
ルの発生を防ぐことができないため効率良いキャリア注
入ができない等の問題があった。
たＭＩｇ型発光発光素子いては絶縁層を酸化法による酸
化ｐＩＪまたはスパッター膜で形成していたが、酸化膜
では膜厚の制御が難しく、スパッター膜では界面率′位
が多数発生するため発光効率が低下し、さらにピンホー
ルの発生を防ぐことができないため効率良いキャリア注
入ができない等の問題があった。
本発明の目的は、結晶性が良く高い発光効率を有し、さ
らに再現性があり、かつ量産に適したＭＩａ型半導体発
光素子およびその製造方法を提供することにある。
らに再現性があり、かつ量産に適したＭＩａ型半導体発
光素子およびその製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕、１
本発明の骨子は、ＭＩａ型半導体発光素子においてその
絶縁性薄膜を下地半導体結晶層と同１”’、１１１１ 一組式の高抵抗半導体結晶層で形成することに髭。
絶縁性薄膜を下地半導体結晶層と同１”’、１１１１ 一組式の高抵抗半導体結晶層で形成することに髭。
ある。前述したように、絶縁性薄膜として下地半導体結
晶と異質の材料を用いた場合には、良、 １い特性が
得られていなかった。そこで本発明者等が鋭意研究を重
ねた結果、半導体結晶層としてＮ型Ｚｎ ８ｘ ５ｅｌ
−ｘｆ用いると共に、絶縁性薄膜としてＺｎ８Ｘ８ｅ１
−ｚと同一組成の高抵抗化合物半導体結晶を用い、これ
らをＭＯＯＶＤ法により連続的に成長形成することによ
シ、高品質のＭＩＳ型発光発光接合られることが判明し
た。
晶と異質の材料を用いた場合には、良、 １い特性が
得られていなかった。そこで本発明者等が鋭意研究を重
ねた結果、半導体結晶層としてＮ型Ｚｎ ８ｘ ５ｅｌ
−ｘｆ用いると共に、絶縁性薄膜としてＺｎ８Ｘ８ｅ１
−ｚと同一組成の高抵抗化合物半導体結晶を用い、これ
らをＭＯＯＶＤ法により連続的に成長形成することによ
シ、高品質のＭＩＳ型発光発光接合られることが判明し
た。
本発明はこのような点に着目し、 Ｇ ａ Ｐ単結晶基
板上にＮ型のＺｎ ８ｚ ５ｅｌ−１（０，５＜ｘ≦１
）結晶層を形成し、このＺｎ８ｚＳｅ１−１結晶１−上
に絶縁性薄膜および金属膜を順次形成してなるＭＩ８．
型半導、体発光素子において、前記絶縁性薄膜を前記Ｚ
ｎ ８Ｘ ５ａｔ−Ｘ結晶層と同一組成を持つ高抵抗化
合物半導体結晶層で形成するようにしたものである。
板上にＮ型のＺｎ ８ｚ ５ｅｌ−１（０，５＜ｘ≦１
）結晶層を形成し、このＺｎ８ｚＳｅ１−１結晶１−上
に絶縁性薄膜および金属膜を順次形成してなるＭＩ８．
型半導、体発光素子において、前記絶縁性薄膜を前記Ｚ
ｎ ８Ｘ ５ａｔ−Ｘ結晶層と同一組成を持つ高抵抗化
合物半導体結晶層で形成するようにしたものである。
また１本発明は上記構造の半導体発光素子を製造するに
際し、ＧＪＩＰ単結晶基板上に有機金属化合物を用いた
気相成長法によ、９Ｎ型の” Ｓｘ ８６１−ｘ （０
，５（ｘ≦１）結晶層を成長形成したのち、これに連続
して上記Ｎ型Ｚ ｎ ８ ｚ ８ ｅ １−Ｘ結晶層上
に該結晶層と同一組成を持つ高抵抗化合物半導体結晶層
を成長形成し、しかるのち上記高抵抗化合物半導体結晶
層上に金属膜を被着するようにした方法である。
際し、ＧＪＩＰ単結晶基板上に有機金属化合物を用いた
気相成長法によ、９Ｎ型の” Ｓｘ ８６１−ｘ （０
，５（ｘ≦１）結晶層を成長形成したのち、これに連続
して上記Ｎ型Ｚ ｎ ８ ｚ ８ ｅ １−Ｘ結晶層上
に該結晶層と同一組成を持つ高抵抗化合物半導体結晶層
を成長形成し、しかるのち上記高抵抗化合物半導体結晶
層上に金属膜を被着するようにした方法である。
（発明の効果〕
本発明によれば、Ｎ型低抵抗Ｚｎ８結晶層（またはＮ型
低抵抗Ｚｎａｘ８ｅｌ−１結晶層）と絶縁性Ｚｎ８結晶
層（または絶縁性Ｚｎ１３ｘｓｅ、−：ｃ結晶層）とを
同一チェンバ内で連続して積層させるため、空気中から
の汚染が防止でき、またＮ型層と絶縁層がホモエピタキ
シャル成長となるために界面準位の増加を防ぐことがで
き、その上ＭＯＯＶＤ成長させるのでピンホールの発生
をなくし、島い発光効率をもつ良質の青色発光が得られ
、なおかつ容易に絶縁層の厚みを再現性良く制御できる
等の、効果を奏する。
低抵抗Ｚｎａｘ８ｅｌ−１結晶層）と絶縁性Ｚｎ８結晶
層（または絶縁性Ｚｎ１３ｘｓｅ、−：ｃ結晶層）とを
同一チェンバ内で連続して積層させるため、空気中から
の汚染が防止でき、またＮ型層と絶縁層がホモエピタキ
シャル成長となるために界面準位の増加を防ぐことがで
き、その上ＭＯＯＶＤ成長させるのでピンホールの発生
をなくし、島い発光効率をもつ良質の青色発光が得られ
、なおかつ容易に絶縁層の厚みを再現性良く制御できる
等の、効果を奏する。
Ｍ１図乃至第３図は本発明の一実施例に係わるＭＩａ型
半導体発光素子の製造工程を示す断面模式図である。−
まず第１図に示す如くＮ型 。
半導体発光素子の製造工程を示す断面模式図である。−
まず第１図に示す如くＮ型 。
ＧａＰ結晶基板１上に原料としてジメチル亜鉛（ＤＭＺ
）および硫化水素（Ｈ，８）を用いたＭＯＯＶＤ法によ
りＮ型低抵抗硫化亜鉛（Ｚｎ８）単結晶層２をエピタキ
シャル成長させる。この際、トリエチルアルミニウム（
ＴＥＡＩりを用いてＡＩ！を添加することによシＮ型低
抵抗化する。
）および硫化水素（Ｈ，８）を用いたＭＯＯＶＤ法によ
りＮ型低抵抗硫化亜鉛（Ｚｎ８）単結晶層２をエピタキ
シャル成長させる。この際、トリエチルアルミニウム（
ＴＥＡＩりを用いてＡＩ！を添加することによシＮ型低
抵抗化する。
次に、Ｔ ＥＡ／の供給を停止することによシ第２図に
示す如く絶縁性硫化亜鉛Ｚｎ８単結晶層３を成長させる
。しかるのち、第３図に示す如く絶縁性Ｚｎ８単結晶層
Ｓの上部の一部にショットキー電極４を被着させＧａＰ
結晶基板１の下面全体にオーム性電極５を形成した。な
お、成長中の基板温度は５００°０であった。
示す如く絶縁性硫化亜鉛Ｚｎ８単結晶層３を成長させる
。しかるのち、第３図に示す如く絶縁性Ｚｎ８単結晶層
Ｓの上部の一部にショットキー電極４を被着させＧａＰ
結晶基板１の下面全体にオーム性電極５を形成した。な
お、成長中の基板温度は５００°０であった。
このようにして作成した実施例発光素子と、比較例とし
て従来行なわれ七きた酸化法による絶縁層、スパッタ膜
による絶縁層を持つ素子とを比較してみると次表のよう
になった。ただしＮ型低抵抗層はＭＯＯｖＤ法によ）積
層させておく。 ′ この表により実施例素子では、従来の方法に比べ膜厚の
制御および均一性にすぐれていることが判る。また、発
光波長も青色の発光域だけであシ長波長側にｔ４根跡程
しか見られなかった。
て従来行なわれ七きた酸化法による絶縁層、スパッタ膜
による絶縁層を持つ素子とを比較してみると次表のよう
になった。ただしＮ型低抵抗層はＭＯＯｖＤ法によ）積
層させておく。 ′ この表により実施例素子では、従来の方法に比べ膜厚の
制御および均一性にすぐれていることが判る。また、発
光波長も青色の発光域だけであシ長波長側にｔ４根跡程
しか見られなかった。
１
酸化法およびスパッタ膜の場合長波長側の８人発光域と
考えられる領域にも発光が見られる。
考えられる領域にも発光が見られる。
これは共に空・気中における汚染によｊ５Ｎ型層に深い
発光中心が発生することによると考えられる。また、発
光効率の差はピンホールおよび界面準位の発生が有効な
キャリアの注入を妨げているものと考えられる。
発光中心が発生することによると考えられる。また、発
光効率の差はピンホールおよび界面準位の発生が有効な
キャリアの注入を妨げているものと考えられる。
かくして本実施例によれば、絶縁ノーの膜厚が再現性良
く制御可能で、しかも連続的に積層させることで空気中
からの汚染をうけることなく絶縁層を形成できるため、
高効率で長波長側に余計な発光のない青色発光素子が得
られる。
く制御可能で、しかも連続的に積層させることで空気中
からの汚染をうけることなく絶縁層を形成できるため、
高効率で長波長側に余計な発光のない青色発光素子が得
られる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要、旨を逸脱しない範囲で、植々斐形して実施
することができる。例えば、前記半導体結晶層としてＺ
ｎ８のかわシにｚｎｉｓｅを用いることもできる。この
場合。
く、その要、旨を逸脱しない範囲で、植々斐形して実施
することができる。例えば、前記半導体結晶層としてＺ
ｎ８のかわシにｚｎｉｓｅを用いることもできる。この
場合。
Ｇ ａ Ｐとの格子定数の差をなくすることができるた
めホモエピタキシャル成長に近い界面状態を得ることが
でき、非常に高効率（５Ｘ１０−’）の発光金得られる
。また、ＧａＰ基板上にＮ型低抵抗Ｚｎ８ｚ８ｅ、−２
を積層させ、その上にＮ型低抵抗ＺｎＳ発光層を積層さ
せ、さらに絶縁性Ｚｎ８結晶層を積層させるようにして
もよい。
めホモエピタキシャル成長に近い界面状態を得ることが
でき、非常に高効率（５Ｘ１０−’）の発光金得られる
。また、ＧａＰ基板上にＮ型低抵抗Ｚｎ８ｚ８ｅ、−２
を積層させ、その上にＮ型低抵抗ＺｎＳ発光層を積層さ
せ、さらに絶縁性Ｚｎ８結晶層を積層させるようにして
もよい。
これにより、Ｎ型Ｚｎ８発光層の結晶性を向上させるこ
とができ、よシ毘効率の発光素子を得ることも可能であ
る。
とができ、よシ毘効率の発光素子を得ることも可能であ
る。
第１図乃至第３図は本発明の一笑施例に係わるＭ Ｉ
Ｓ型半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 １・・・Ｎ型ＧａＰ結晶基板（半導体基板）、２−Ｎ型
低抵抗Ｚｎ８単結晶層（Ｎ型Ｚｎ８ｚ８ｅ１−Ｘ結晶層
）、３・・・絶縁性ＺｎＳ単結晶層（高抵抗半導体結晶
層）、４・・・ショットキー電極、５・・・オーム性電
極。
Ｓ型半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 １・・・Ｎ型ＧａＰ結晶基板（半導体基板）、２−Ｎ型
低抵抗Ｚｎ８単結晶層（Ｎ型Ｚｎ８ｚ８ｅ１−Ｘ結晶層
）、３・・・絶縁性ＺｎＳ単結晶層（高抵抗半導体結晶
層）、４・・・ショットキー電極、５・・・オーム性電
極。
Claims (2)
- （１）ＧａＰ単結晶基級上にＮ型のＺｎ５ｘ８ｅｌ−ｘ
（０，５（ｘ≦１）結晶層を形成し、このＺｎ ５ｘＳ
ｅ１−ｘ結晶１−上に絶縁性薄膜および金属膜を順次形
成してなるＭＩＳ型半導体発光素子にお゛いて、前記絶
縁性＃膜を前記Ｚｎ８ｘＳｅＩ−２結晶層と同一組成を
持つ高抵抗化合物半導体結晶Ｊ−で形成したことを特像
とする半導体発。 光素子。 - （２）ＧａＰ単結晶基板上にＮ型のＺｎ８ｘＳｅｌ−Ｘ
（０，５＜ ｘ≦１）結晶層を成長形成したのち、この
Ｎ型Ｚｎ Ｓｘ Ｓ ｅｊ−ｘ結晶上に該結晶層と同一
組成を持つ高抵抗化合物半導体結晶層を成長形成し、か
つ上記Ｚｎ ８ｘ Ｓｅｌ□結晶層および・高抵抗化合
物半導体結晶層を有機金属化合物を用いた気相成長法に
よ多連続的に成長形成し、しかるのち上記高抵抗化合物
半導体結晶層上に金属膜を被着することを格徴とす石Ｍ
ＩＳ型半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100310A JPS58218181A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100310A JPS58218181A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58218181A true JPS58218181A (ja) | 1983-12-19 |
Family
ID=14270595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100310A Pending JPS58218181A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58218181A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139960U (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-13 | 三洋電機株式会社 | 白色発光素子 |
| JPS6247176A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子の製造法 |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57100310A patent/JPS58218181A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139960U (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-13 | 三洋電機株式会社 | 白色発光素子 |
| JPS6247176A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Seiko Epson Corp | 青色発光素子の製造法 |
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