JPS5846876B2 - リン化ガリウム発光素子の製造方法 - Google Patents
リン化ガリウム発光素子の製造方法Info
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- JPS5846876B2 JPS5846876B2 JP51072541A JP7254176A JPS5846876B2 JP S5846876 B2 JPS5846876 B2 JP S5846876B2 JP 51072541 A JP51072541 A JP 51072541A JP 7254176 A JP7254176 A JP 7254176A JP S5846876 B2 JPS5846876 B2 JP S5846876B2
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- crystal
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- gallium phosphide
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、発光効率の高いリン化ガリウム（ＧａＰ
）発光素子の製造方法に関するものである。
）発光素子の製造方法に関するものである。
一般に、ＧａＰ発光素子は、ｐｎ接合を有するＧａＰ結
晶に、亜鉛と酸素とを所要量ドープすることにより赤色
発光が得られ、また窒素をドープすると緑色発光が得ら
れることがよく知られている。
晶に、亜鉛と酸素とを所要量ドープすることにより赤色
発光が得られ、また窒素をドープすると緑色発光が得ら
れることがよく知られている。
以下、ＧａＰ緑色発光素子を例にとり、その製造方法の
従来例を、第１図に示す縦断面図で説明する。
従来例を、第１図に示す縦断面図で説明する。
液体封じ込め高圧引上げ法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａ
−ｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓ’ｋｉ Ｍ
ｅｔｈｏｄ ）で作成されたｎ形ＧａＰ結晶基板１（以
下ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板と略する）と、ｎ形不純物と
してイオウまたはテルルをドープしたＧａＰ結晶成長用
溶液とを温度１０００℃〜１１００℃で対接させ、しか
る後に上記ｎ形ＧａＰ結晶成長用溶液を、所定の冷却速
度で冷却させると、上記ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１にｎ
形ＧａＰ液相エピタキシャル成長結晶２（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｊｇ結晶、以下ＬＰＥ結晶と
略する）が成長する。
−ｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓ’ｋｉ Ｍ
ｅｔｈｏｄ ）で作成されたｎ形ＧａＰ結晶基板１（以
下ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板と略する）と、ｎ形不純物と
してイオウまたはテルルをドープしたＧａＰ結晶成長用
溶液とを温度１０００℃〜１１００℃で対接させ、しか
る後に上記ｎ形ＧａＰ結晶成長用溶液を、所定の冷却速
度で冷却させると、上記ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１にｎ
形ＧａＰ液相エピタキシャル成長結晶２（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｊｇ結晶、以下ＬＰＥ結晶と
略する）が成長する。
次に、このｎ形ＬＰＥ結晶２とｐ形不純物例えば亜鉛を
ドープした結晶成長用溶液とを温度１０００℃〜１１０
０℃で対接させ、ｐ形ＬＰＥ結晶３を成長させる。
ドープした結晶成長用溶液とを温度１０００℃〜１１０
０℃で対接させ、ｐ形ＬＰＥ結晶３を成長させる。
このようにして、ｎ形ＬＰＥ結晶２とｐ形ＬＰＥ結晶３
との接合面にｐｎ接晶４が形成される。
との接合面にｐｎ接晶４が形成される。
このｐｎ接合４を用いてＧａＰ緑色発光素子を作成する
場合には、発光に寄与する緑色発光中心濃度を上げるた
めに、窒素のドーピングをｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶２の液
相エピタキシャル成長時に行う。
場合には、発光に寄与する緑色発光中心濃度を上げるた
めに、窒素のドーピングをｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶２の液
相エピタキシャル成長時に行う。
しかしながら、このような方法においては、周知の如く
ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１には、液相エピタキシャル成
長法によって形成された結晶に比べて、ケイ素、および
酸素などの不純物が多く含まれている上に、多くの欠陥
も含まれているので、１０００℃〜１１００℃の高温度
でｎ形ＧａＰＬＥＣ基板１とｎ形ＧａＰ結晶成長用溶液
とを対接させ、液相エピタキシャル成長法によって形成
されるｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶２にも、ｎ形ＧａＰＬＥＣ
基板１中のケイ素および酸素などの不純物、ならびに欠
陥などが導入されて、発光効率の高いＧａＰ発光素子を
作成することが困難であるという欠点があつｔも この発明は、上述の欠点に鑑みてなされたもので、ｎ形
（またはｐ形）ＧａＰ ＩＪＣ基板と、不純物をドープ
したｎ形（またはｐ形）Ｇａｐ ＬＰＥ結晶との間に、
低濃度のｎ形（またはｐ形）ＬＰＥ結晶が介在するよう
に低温度で液相エピタキシャル成長を行い、上記ＧａＰ
ＬＥＣ基板に含まれる不純物および欠陥などが上記不
純物をドープしたＧａＰ ＬＰＥ結晶に導入されるの
を防止するようにすることを目的とする。
ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１には、液相エピタキシャル成
長法によって形成された結晶に比べて、ケイ素、および
酸素などの不純物が多く含まれている上に、多くの欠陥
も含まれているので、１０００℃〜１１００℃の高温度
でｎ形ＧａＰＬＥＣ基板１とｎ形ＧａＰ結晶成長用溶液
とを対接させ、液相エピタキシャル成長法によって形成
されるｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶２にも、ｎ形ＧａＰＬＥＣ
基板１中のケイ素および酸素などの不純物、ならびに欠
陥などが導入されて、発光効率の高いＧａＰ発光素子を
作成することが困難であるという欠点があつｔも この発明は、上述の欠点に鑑みてなされたもので、ｎ形
（またはｐ形）ＧａＰ ＩＪＣ基板と、不純物をドープ
したｎ形（またはｐ形）Ｇａｐ ＬＰＥ結晶との間に、
低濃度のｎ形（またはｐ形）ＬＰＥ結晶が介在するよう
に低温度で液相エピタキシャル成長を行い、上記ＧａＰ
ＬＥＣ基板に含まれる不純物および欠陥などが上記不
純物をドープしたＧａＰ ＬＰＥ結晶に導入されるの
を防止するようにすることを目的とする。
以下、この発明によるＧａＰ緑色発光素子の製造方法の
一実施例を、第２図ａ ”−ｃにそれぞれ示す縦断面図
で説明する。
一実施例を、第２図ａ ”−ｃにそれぞれ示す縦断面図
で説明する。
第２図ａは第１図の工程後の状態を示す。
この第１の工程では、ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１上に、
不純物濃度Ｉ ＸＩ ０１６ｃｍ−３以下の所要厚さの
第１のリン化ガリウム結晶層であるアンドープｎ形Ｇａ
Ｐ ＬＰＥ結晶５を、水素ガスの雰囲気中で結晶成長開
始温度および冷却速度をそれぞれ例えば８５０℃および
０．５℃／ｍｉｎ の条件のもとで、液相エピタキシャ
ル成長させる。
不純物濃度Ｉ ＸＩ ０１６ｃｍ−３以下の所要厚さの
第１のリン化ガリウム結晶層であるアンドープｎ形Ｇａ
Ｐ ＬＰＥ結晶５を、水素ガスの雰囲気中で結晶成長開
始温度および冷却速度をそれぞれ例えば８５０℃および
０．５℃／ｍｉｎ の条件のもとで、液相エピタキシャ
ル成長させる。
このとき、水素ガスの雰囲気中に微量のアンモニヤガス
が含まれていても差支えない。
が含まれていても差支えない。
第２図すは第２の工程後の状態を示す。
この第２の工程では、上記アンドープｎ形ＧａＰ ＬＰ
Ｅ結晶５上に、ｎ形不純物としてテルル、またはイオウ
をドープした不純物濃度が２×１０１７ｃｔｎ−３の第
２のリン化ガリウム結晶層であるｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶
２を、緑色発光の中心となる窒素をドープするに要する
アンモニヤガスを微量に含む水素ガスの雰囲気中で結晶
成長開始温度１ｏｏｏ℃から徐冷して液相エピタキシャ
ル成長させる。
Ｅ結晶５上に、ｎ形不純物としてテルル、またはイオウ
をドープした不純物濃度が２×１０１７ｃｔｎ−３の第
２のリン化ガリウム結晶層であるｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶
２を、緑色発光の中心となる窒素をドープするに要する
アンモニヤガスを微量に含む水素ガスの雰囲気中で結晶
成長開始温度１ｏｏｏ℃から徐冷して液相エピタキシャ
ル成長させる。
このｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２の液相エピタキシャル成
長時に、ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１に含まれる不純物お
よび欠陥などが、ｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２内に導入さ
れるのを、アンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶５の介在に
よって、防止することができる。
長時に、ｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１に含まれる不純物お
よび欠陥などが、ｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２内に導入さ
れるのを、アンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶５の介在に
よって、防止することができる。
第２図Ｃは、これに続く第３の工程後の状態を示す。
この第３の工程では、ｎ形ＧａＰ Ｌ Ｐ Ｅ結晶２上
に、亜鉛をドープした不純物濃度 １×１０１８ｃｔｎ−３の第３のリン化ガリウム結晶層
であるｐ形ＧａＰＬＰＥ結晶３を結晶成長開始温度９８
０℃から徐冷して液相エピタキシャル成長させ、ｎ形Ｇ
ａＰ ＬＰＥ結晶２とｐ形ＧａＰＬＰＥ結晶３との接合
面で、緑色ＧａＰ発光素子を作成するに要するｐｎ接合
４を形成する。
に、亜鉛をドープした不純物濃度 １×１０１８ｃｔｎ−３の第３のリン化ガリウム結晶層
であるｐ形ＧａＰＬＰＥ結晶３を結晶成長開始温度９８
０℃から徐冷して液相エピタキシャル成長させ、ｎ形Ｇ
ａＰ ＬＰＥ結晶２とｐ形ＧａＰＬＰＥ結晶３との接合
面で、緑色ＧａＰ発光素子を作成するに要するｐｎ接合
４を形成する。
このようにして形成された結晶から緑色ＧａＰ発光素子
を製造した場合には、先に述べた如く、ｎ形ＧａＰ Ｌ
ＰＥ結晶２内には、緑色ＧａＰ発光素子の発光効率に悪
影響を及ぼすｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１に含１れる不純
物および欠陥などの導入がほとんどないので、この緑色
ＧａＰ発光素子の発光効率が０．１〜０．２％となり、
従来の方法で製造された緑色ＧａＰ発光素子の発光効率
が、０．０２〜０．０５％程度であったのに比べ、４倍
から１０倍の高い発光効率の緑色ＧａＰ発光素子が再現
性よく製造することができる。
を製造した場合には、先に述べた如く、ｎ形ＧａＰ Ｌ
ＰＥ結晶２内には、緑色ＧａＰ発光素子の発光効率に悪
影響を及ぼすｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板１に含１れる不純
物および欠陥などの導入がほとんどないので、この緑色
ＧａＰ発光素子の発光効率が０．１〜０．２％となり、
従来の方法で製造された緑色ＧａＰ発光素子の発光効率
が、０．０２〜０．０５％程度であったのに比べ、４倍
から１０倍の高い発光効率の緑色ＧａＰ発光素子が再現
性よく製造することができる。
上記実施例の方法では、アンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結
晶５の不純物濃度を１×１０１６ｃｍ−３とし、その結
晶成長開始温度を８５０℃としたが、これに限らず、こ
の不純物濃度が５Ｘ１０”ｃｍ １以下で、その結晶成
長開始温度も不純物をドープしたｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結
晶２の結晶成長開始温度１ｏｏｏ℃よりも低い９５０℃
以下であればよい。
晶５の不純物濃度を１×１０１６ｃｍ−３とし、その結
晶成長開始温度を８５０℃としたが、これに限らず、こ
の不純物濃度が５Ｘ１０”ｃｍ １以下で、その結晶成
長開始温度も不純物をドープしたｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結
晶２の結晶成長開始温度１ｏｏｏ℃よりも低い９５０℃
以下であればよい。
なお、上述のように、アンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶
５上に緑色ＧａＰ発光素子のｐｎ接合４を２重液相エピ
タキシャル成長法によって形成する方法について述べた
が、このｐｎ接合４を、ｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２上に
拡散法によりｐ形波散層を形成し、このｐ形波散層とｎ
形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２とで形成させても差支えなく、
またこれまで緑色ＧａＰ発光素子の製造方法について述
べてきたが、この発明による方法は、これに限らず赤色
ＧａＰ発光素子の製造方法にも適用し得ることは言うま
でもない。
５上に緑色ＧａＰ発光素子のｐｎ接合４を２重液相エピ
タキシャル成長法によって形成する方法について述べた
が、このｐｎ接合４を、ｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２上に
拡散法によりｐ形波散層を形成し、このｐ形波散層とｎ
形ＧａＰ ＬＰＥ結晶２とで形成させても差支えなく、
またこれまで緑色ＧａＰ発光素子の製造方法について述
べてきたが、この発明による方法は、これに限らず赤色
ＧａＰ発光素子の製造方法にも適用し得ることは言うま
でもない。
以上詳述したように、この発明によるリン化ガリウム発
光素子の製造方法においては、ｎ形（またはｐ形）のＧ
ａＰ結晶基板上に低不純物濃度のｎ形（またはｐ形）の
第１のＧａＰ結晶層を低温度で作成した後に、ｎ形（ま
たはｐ形）の第２のＧａＰ結晶層とｐ形（またはｎ形）
の第３０ＧａＰ結晶層を作成してｐｎ接合を形成させる
ので、ＧａＰ基板に含まれる不純物および欠陥などが、
第２０ＧａＰ結晶層に導入されるのを防止することがで
きるため、従来の方法にくらべ、非発光再結合中心の原
因となる不純物および欠陥などの少いｐ−ｎ接合をもつ
発変素子が得られ、その結果、発光効率の高い発光素子
が得られる効果がある。
光素子の製造方法においては、ｎ形（またはｐ形）のＧ
ａＰ結晶基板上に低不純物濃度のｎ形（またはｐ形）の
第１のＧａＰ結晶層を低温度で作成した後に、ｎ形（ま
たはｐ形）の第２のＧａＰ結晶層とｐ形（またはｎ形）
の第３０ＧａＰ結晶層を作成してｐｎ接合を形成させる
ので、ＧａＰ基板に含まれる不純物および欠陥などが、
第２０ＧａＰ結晶層に導入されるのを防止することがで
きるため、従来の方法にくらべ、非発光再結合中心の原
因となる不純物および欠陥などの少いｐ−ｎ接合をもつ
発変素子が得られ、その結果、発光効率の高い発光素子
が得られる効果がある。
第１図は従来のＧａＰ緑色発光素子の製造方法を示す縦
断面図、第２図ａ −ｅはそれぞれこの発明によるＧａ
Ｐ緑色発光素子の製造方法の一実施例を示す縦断面図で
ある。 図において、１はｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板、２はｎ形不
純物をドープしたｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶、３はｐ形不
純物をドープしたｐ形ＧａＰ ＬＥＰ結晶、４はｐｎ接
合面、５は低濃度のアンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶を
示す。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。
断面図、第２図ａ −ｅはそれぞれこの発明によるＧａ
Ｐ緑色発光素子の製造方法の一実施例を示す縦断面図で
ある。 図において、１はｎ形ＧａＰ ＬＥＣ基板、２はｎ形不
純物をドープしたｎ形ＧａＰ ＬＰＥ結晶、３はｐ形不
純物をドープしたｐ形ＧａＰ ＬＥＰ結晶、４はｐｎ接
合面、５は低濃度のアンドープｎ形ＧａＰＬＰＥ結晶を
示す。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｎ形（またはｐ形）のリン化ガリウム結晶板上に、
低不純物濃度のｎ形（またはｐ形）の第１のリン化ガリ
ウム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、上記第１のリン化ガリウム結晶層上にこれより不
純物濃度の高いｎ形（またはｐ形）の第２のリン化ガリ
ウム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、および上記第２のリン化ガリウム結晶層上にｐ形
（またはｎ形）の第３のリン化ガリウム結晶層を形成す
る工程を備え、上記第１のリン化ガリウム結晶層の結晶
成長開始温度を上記第２のリン化ガリウム結晶層の結晶
成長開始温度より低温度に設定することを特徴とするリ
ン化ガリウム発光素子の製造方法。 ２ 第３のリン化ガリウム結晶層を液相エピタキシャル
成長法により形成することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のリン化ガリウム発光素子の製造方法。 ３ 第３のリン化ガリウム結晶層を不純物拡散法により
形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
リン化ガリウム発光素子の製造方法っ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51072541A JPS5846876B2 (ja) | 1976-06-18 | 1976-06-18 | リン化ガリウム発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51072541A JPS5846876B2 (ja) | 1976-06-18 | 1976-06-18 | リン化ガリウム発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52155081A JPS52155081A (en) | 1977-12-23 |
| JPS5846876B2 true JPS5846876B2 (ja) | 1983-10-19 |
Family
ID=13492308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51072541A Expired JPS5846876B2 (ja) | 1976-06-18 | 1976-06-18 | リン化ガリウム発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846876B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930797A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-18 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 液相エピタキシヤル成長方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5643632B2 (ja) * | 1972-08-19 | 1981-10-14 |
-
1976
- 1976-06-18 JP JP51072541A patent/JPS5846876B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52155081A (en) | 1977-12-23 |
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