JPS62186576A - 砒化ガリウム赤外発光ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents

砒化ガリウム赤外発光ダイオ−ドの製造方法

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JPS62186576A
JPS62186576A JP61029359A JP2935986A JPS62186576A JP S62186576 A JPS62186576 A JP S62186576A JP 61029359 A JP61029359 A JP 61029359A JP 2935986 A JP2935986 A JP 2935986A JP S62186576 A JPS62186576 A JP S62186576A
Authority
JP
Japan
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gaas
gallium arsenide
epitaxial layer
emitting diode
light emitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP61029359A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Shiose
伸行 塩瀬
Kazuo Kiyohashi
幾世橋 和夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS62186576A publication Critical patent/JPS62186576A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/011Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/013Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は砒化ガリウム赤外発光ダイオードの製造方法に
関し、特に硅素(以下8i)を不純物として添加する砒
化ガリウム(GaAs )赤外発光ダイオードの製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
発光ダイオード線長寿命、低消費電力、高速郷の長所を
有するため、近年各方面において使用されるようになシ
各種ディスプレイ、及び家庭電化製品等のリモートコン
トロール装置の発光源、及び光結合素子等に幅広く用い
られている。
特に、SiドープGaAs赤外発光ダイオードは、N 
W GaAs基板1上に、 GaAg多結晶、不純物と
しての8iを含むGa溶融液を接触させ、SiがChA
s中において両性不純物であるという性質を利用して徐
冷法によル、高温側よJN型エピタキシャル層1.Pf
fiエピタキシャル層3と順次連続的に容易に形成する
ことが可能であ〕、さらに5iOGaAs中の発光に寄
与する不純物レベルがかな如深く(アクセプターレベル
〜Q、1eV)、結晶中での再吸収が比較的少なく、高
効率であることKよシ最も大量に製造されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の8iド一プGaAa赤外発光ダイオード
は、GaAs中の81がエピタキシャル成長において偏
析係数が0.14と小さい性質により成長方向に対して
濃度が上昇する傾向があシ以下に図を使用して説明する
ようにペレット上面での吸収によシ光の取シ出し効率を
低下させる構造となっていた。
第3図(a)、 (b)に従来のSiドーグGaAs赤
外発光ダイオードの構造及び正味の不純物濃度プロファ
イルを示す。また第2図にはカセイ等(H、C、Ca5
eyet al)によシジャーナル・オブ・アプライド
・フィジックス(Journ、al of Appli
ed Ph)rsic3)の1976年の46巻、1号
、250頁に記載されたP型GaAsにおける吸収係数
の不純物濃度及び波長(光子エネルギー)依存性を示し
た。また、SiドープGaAs赤外発光ダイオードの発
光領域はP−N接合近傍からP型エピタキシャル層領域
側へ約50pm程度であることがアプライド・フィジッ
クス−vターズ(Applied Physics L
etter3)の1966年の9巻6号に工フイシェン
ト・エレクトロルミネセンス・フロムGaAsダイオー
ド・アット・300°にという題名で記載されている。
以上より発光領域であるP型エピタキシャル層は成長方
向(上面方向)に対して不純物濃度が上昇し、それに伴
い吸収係数も増大する為、現状の不純物濃度プロファイ
ルにおいては、発光した光を外部特に上面から効率よく
取り出しているとは言えず、いまだ改善すべき点として
残されていた。
そこで従来は、発光領域としてのPfiエビタΦシャル
層(50μm)の上に、 GaAsよ)禁制帯幅の広い
(1,6〜1.7 eV)8iドープGa 1−x A
fixAa層(0,1≦X≦0.3 )f:設け、Ga
As層内での発光外を効率よく取り出す構造が考案され
実用化され始めている。しかし、この構造の場合、光取
り出し効率は向上する反面、 Oa+−エAflXAt
A層内でのキャリア移動度の低下及びGa I−x I
J、xAs層は混晶比Xが高くなるに従い金属電極との
オーミック性が低下することによシ赤外発光ダイオード
としての重要な特性のひとつである順方向電圧の増大と
いう副作用を伴ない、特に大電流領域(lr=100m
A以上)で使用される定電圧駆動リモートコントロール
装置の発光源としては取シ出し効率向上の効果を出しき
れていないことが大きな欠点となっている。
本発明の目的は、SiドーグGa Asエピタキシャル
層の性質である成長方向に対して不純物濃度が上昇し表
面に近づくにしたがって、吸収係数αが大きくなシ上面
からの光取シ出し効率が低下することを避けることが可
能で、高効率のSiドープGaAs赤外発光ダイオード
を実現し、またコスト面においても資材面、能率面で従
来法よシ優位性を有する砒化ガリウム赤外発光ダイオー
ドの製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、SiドープGaAs赤外発光ダイオードの製
法において、SiがGa As中において両性不純物で
あるという性質を利用し、徐冷法によ、QN型GaA 
s基板上へN型エピタキシャル層、P型エピタキシャル
層を連続して形成するプロセスにおいて、P型エピタキ
シャル層成長中にアンモニアガス(NHl)  を雰囲
気ガスとして用いることにより、P型エピタキシャル層
の上に前記P層より低不純物濃度のP型エピタキシャル
層を連続して形成することを特徴とする。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例によシ形成されたSiドープ
GaAs赤外発光ダイオードの不純物濃度分布プロファ
イルを示す図である。
まず不純物濃度5 X 10’丁Cm−”、厚さ350
/1m08iドープGaAs単結晶基板を用いて、Ga
10g当F) GaAs多結晶1.5 g、 8i25
mgを添加した融液を用いて、成長開始温度920℃降
温レートし5℃/分、雰囲気ガスL+流量Z5 fi/
分でN型エピタキシャル層1250μm、P型エピタキ
シャル層13aを50μm成長させたところで(約s 
20℃)、雰囲気ガスをアルゴン(Ar ’) トNH
,ガスに切シ換える。この時の流量はArガス21/分
、 NH,ガス0.51フ分でib、820Cの状態m
M保持した後再び降温レート1.5℃/分で成長開始さ
せた。この、静雰囲気中で8iはNH。
〜6− の一部と反応して窒化物(SisNa)となる為、団。
導入によシSi濃度が低下し、低不純物濃度のP型エピ
タキシャル層13bが形成される。なお、窒素(N)は
GaA s中へも導入されるが、不純物の極性としては
N型を示し、不純物レベルもひじょうに浅い為、特に発
光ダイオードに対しての悪影響はない。これらに関して
はワイセンベルグ等(L、R,Weisenberg 
et al )の著書マチ−リア/l/−リサーチ・オ
ン令GaAs−アンド−InP(MaterialRe
search on GaAs and Ink)の2
5頁のプロバチ4”オフ゛・ニレメンタル・アンド・コ
ンパウンド・セミコンダクターズ(Propertie
s of Elemental andCompoun
d Sem1conductor )のところに記載さ
れている。以上の手法で30μmの低濃度P型エピタキ
シャル層を成長した。その時の不純物濃度プロファイル
は第1図に示す通シであった。
次に上記のようにして製造したエピタキシャルウェーハ
に対しP側電極形成用補償拡散を亜鉛(Zn )で行な
い表面不純物濃度?]: I X 1026c m’。
深さ1μmのP+層を形成し、その後所定のプロセスに
よりAJI表面(P層側)電極、基板側研磨、基板側電
極として人uGe/AuN i/Auの順の蒸着を行人
い、総厚200/1m、400pm×400pmの細切
)のベレットにして所定のエツチングを施した後諸特性
を測定した。その結果、発光出力はペレットにエポキシ
樹脂をコーティングした状態で従来品に比較して20%
向上し、v慰従来品と同等である好結果を得た。ただし
出力測定は積分球を使用し、全光束を測定している。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば8iドープGaA 
s基板上へN 型GaAsエピタキシャル層、P型Ga
Asエピタキシャル層を連続成長させた後、成長系の雰
囲気ガスとしてNH,ガスを導入することによシ、前記
Pfiエピタキシャル層表面の不純物濃度に比較して低
い不純物濃度のP型エピタキシャル層を追加成長するこ
とによjt、SiドープGaAsエピタキシャル層の性
質である成長方向に対して不純物濃度が上昇し表面に近
づくにしたがって吸収係数aが大きくなシ上面からの光
取シ出し効率が低下することを避けることが可能で、高
効率の8iドープG aAs赤外発光ダイオードを実現
することが可能である。またコスト面においても従来と
同等であJ) Ga I−x Alas層を上積み成長
する場合と比較すれば資材面、能率面で大きく優位性を
示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による8iド一プGaAs赤外発光ダイ
オードの不純物濃度分布図、第2図はPgよる赤外発光
ダイオードで(a)は断面図、Φ)は不純物濃度分布図
である。 1・・・−・・N型GaAs基板、2.12・・・・・
・N型エピタキシャル層、3.131・・・・・・P型
エピタキシャル層、13b・−・・・・低不純物濃度P
型エピタキシャル層。 基ネ受75’  S  の 2巨離 ()とm)第1図 幀 口 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 不純物として硅素を用い、1回の液相エピタキシャル成
    長にてN型層、P型層の順に連続的に層を成長させる砒
    化ガリウム赤外発光ダイオードの製造方法において、P
    型層の成長途中段階において少なくともひとつの雰囲気
    ガスとしてアンモニア(NH_3)を導入することを特
    徴とする砒化ガリウム赤外発光ダイオードの製造方法。
JP61029359A 1986-02-12 1986-02-12 砒化ガリウム赤外発光ダイオ−ドの製造方法 Pending JPS62186576A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9112084B2 (en) 2009-09-15 2015-08-18 Showa Denko K.K. Light emitting diode, light emitting diode lamp, and illuminating apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9112084B2 (en) 2009-09-15 2015-08-18 Showa Denko K.K. Light emitting diode, light emitting diode lamp, and illuminating apparatus

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