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JPH0695580B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents
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JPH0695580B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor light emitting device

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JPH0695580B2
JPH0695580B2 JP18684085A JP18684085A JPH0695580B2 JP H0695580 B2 JPH0695580 B2 JP H0695580B2 JP 18684085 A JP18684085 A JP 18684085A JP 18684085 A JP18684085 A JP 18684085A JP H0695580 B2 JPH0695580 B2 JP H0695580B2
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light emitting
znsyse
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照之 水本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は青色発光を呈する半導体発光装置の製法に関す
る。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that emits blue light.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明はn−型ZnSySe1-y(0≦y≦1)とP−型ZnSyS
e1-y(0≦y≦1)によって形成されるP−n接合を利
用した青色発光を呈する半導体発光装置の製法において
ジアルキル亜鉛を含む付加体を亜鉛ソースとする有機金
属気相熱分解法(MOCVD法)によって前記n−型又はP
−型ZnSySe1-y層を形成することにより、青色発光を呈
する半導体装置を大量に生産することを可能にしたもの
である。
The present invention is applicable to n-type ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) and P-type ZnSyS.
Metal-organic vapor phase pyrolysis method using a dialkylzinc-containing adduct as a zinc source in a method of manufacturing a semiconductor light-emitting device that exhibits blue light emission using a P-n junction formed by e 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) N-type or P depending on (MOCVD method)
By forming the −-type ZnSySe 1 -y layer, it is possible to mass-produce semiconductor devices that emit blue light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来報告又は実用化されている青色発光を呈する半導体
発光装置の概略を以下に述べる。
An outline of a semiconductor light emitting device that emits blue light, which has been reported or put into practical use, is described below.

1.バルクのZnSe単結晶にドーパントを拡散して形成した
P−n接合を有する発光装置。(例えば、J.Appl.Phy
s.,57,(1985)2210.公開特許公報 昭59−6583参照) 2.バルクのZnSySe1-y単結晶にドーパントを拡散して形
成したP−n接合を有する発光装置。(例えば、Appl.P
hys.Lett.,27(1975)74.参照) 3.バルクのn−型ZnSySe1-y単結晶に絶縁層、電極層を
積層したMIS構造を有する発光装置。(例えば、Appl.Ph
ys.Lett.,27(1975)697.Japan.J.Appl.Phys.,13(197
4)357.Japan.J.Appl.Phys.,16(1977)77.参照) 4.n−型GaN上に絶縁層、電極層を積層したMIS構造を有
する発光装置。(例えば日経エレクトロニクス 1981年
5月11号P.82.参照) 5.SiCのP−n接合を利用した発光装置。(例えば、日
経エレクトロニクス 1979年5月28日号 P.111.参照) 〔発明が解決しようとする目的〕 前述の従来技術では以下に述べる様な問題点を有する。
1. A light emitting device having a P-n junction formed by diffusing a dopant into a bulk ZnSe single crystal. (For example, J.Appl.Phy
s., 57 , (1985) 2210. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 59-6583. 2. A light emitting device having a Pn junction formed by diffusing a dopant into a bulk ZnSySe1-y single crystal. (For example, Appl.P
hys. Lett., 27 (1975) 74.) 3. A light emitting device having a MIS structure in which an insulating layer and an electrode layer are laminated on a bulk n-type ZnSySe 1 -y single crystal. (For example, Appl.Ph
ys.Lett., 27 (1975) 697.Japan.J.Appl.Phys., 13 (197
4) 357.Japan.J.Appl.Phys., 16 (1977) 77.) 4. A light emitting device having an MIS structure in which an insulating layer and an electrode layer are laminated on n-type GaN. (See, for example, Nikkei Electronics May 11, 1981, p. 82.) 5. Light emitting device using SiC P-n junction. (See, for example, Nikkei Electronics May 28, 1979 issue P.111.) [Purpose of Invention] The above-mentioned prior art has the following problems.

イ.従来技術1及び2………現在大型化の極めて難しい
とされているバルク結晶を出発材料とし、しかもドーパ
ントの拡散工程を、密閉系においてバッチ処理で行なう
ため、量産性、プロセスの再現性に乏しい。
I. Prior arts 1 and 2 ... Bulk production, which is said to be extremely difficult to increase in size at present, is used as a starting material, and the dopant diffusion process is performed by batch processing in a closed system. Therefore, mass productivity and process reproducibility are poor. .

ロ.従来技術3及び4………発光装置が、MIS構造をと
っており、絶縁層を介して注入した少数キャリアーの再
結合によって発光がおこるために、P−n接合面近接に
おいて、多数キャリアー同志を再結合させて発光を行な
う従来技術1及び2と比較して、原理的に発光効率が低
くなってしまう。
B. Prior art 3 and 4 ... The light emitting device has a MIS structure, and light is emitted by recombination of minority carriers injected through an insulating layer. In principle, the light emission efficiency is lower than in the prior arts 1 and 2 in which light is recombined to emit light.

ハ.従来技術5………SiCが間接遷移型の半導体である
ため、発光効率の向上が難しく、しかも、SiCの大口径
基板が得られないために量産性も乏しい。
C. Conventional technology 5 ... Since SiC is an indirect transition type semiconductor, it is difficult to improve luminous efficiency, and mass production is poor because a large-diameter substrate of SiC cannot be obtained.

そこで本発明においては、従来技術における上述の問題
点を解決するもので、その目的とするところは、高発光
効率の期待できる直接遷移型半導体であるZnSySe11yを
もちいて、P−n接合を有する半導体発光装置を、良質
な大口径基板が入手可能であるGaAs,GaP,Siなどの上
に、量産性及び結晶成長の制御性に優れしかも良質のエ
ピタキシャル膜が得られるジアルキル亜鉛とジアルキル
セレンの付加体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとす
るMOCVD法によって作製し、青色発光を呈する半導体発
光装置を量産するところにある。
Therefore, in the present invention, the above-mentioned problems in the prior art are solved, and the purpose thereof is to use a ZnSySe 11 y, which is a direct transition type semiconductor that can be expected to have high luminous efficiency, to form a P-n junction. The semiconductor light-emitting device has a large-diameter substrate of good quality, and on GaAs, GaP, Si, etc., it is possible to obtain dialkylzinc and dialkylselenium, which are excellent in mass productivity and controllability of crystal growth, and which can obtain a good quality epitaxial film. A semiconductor light emitting device that emits blue light is manufactured by a MOCVD method using an organic zinc compound that is an adduct as a zinc source.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る半導体発光装置の製法は、ジアルキル亜鉛
を含む付加体を亜鉛ソースとする有機金属気相熱分解法
により、n−型ZnSySe1-y及びp−型ZnSySe1-y層(0≦
y≦1)を形成することを特徴とする。
Preparation of a semiconductor light-emitting device according to the present invention, by metal organic vapor phase pyrolysis method using adduct containing dialkyl zinc and zinc source, n- type ZnSySe 1- y and p- type ZnSySe 1- y layer (0 ≦
y ≦ 1) is formed.

さらに、前記付加体として、一般式R2Zn−SeR2(R=Cn
H2n+1)で表されるジアルキル亜鉛とジアルキルセレン
の付加体を用いることを特徴とする。
Further, as the adduct, a compound represented by the general formula R 2 Zn—SeR 2 (R = Cn
It is characterized by using an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium represented by H 2 n +1 ).

さらに、前記付加体として、ジアルキル亜鉛及びジアル
キルセレンを両者のうち低沸点成分の量を過剰に混合
し、反応及び熟成を行った後、前記過剰に混合した成分
を分離して得られるジアルキル亜鉛とジアルキルセレン
の付加体を用いることを特徴とする。
Further, as the adduct, dialkylzinc and dialkylselenium are mixed in excess with each other in an amount of a low-boiling point component, reacted and aged, and then the dialkylzinc obtained by separating the excessively mixed component is obtained. It is characterized by using an adduct of dialkyl selenium.

さらに、前記反応及び熟成が、0℃〜40℃に保持する工
程、徐々に昇温する工程、しかる後に30℃〜80℃に保持
する工程を含む加熱処理による反応及び熟成であること
を特徴とする。
Further, the reaction and aging are characterized by being a reaction and aging by heat treatment including a step of holding at 0 ° C to 40 ° C, a step of gradually raising the temperature, and then a step of holding at 30 ° C to 80 ° C. To do.

〔実施例〕〔Example〕

本発明において用いる付加体からなる有機亜鉛化合物の
製法について説明する。
A method for producing an organozinc compound composed of an adduct used in the present invention will be described.

ジアルキル亜鉛(R2Zn)とジアルキルセレン(R2Se)の
付加体は電子受容体としてのR2Znと、電子供与体として
のR2Seとの1対1の酸−塩基反応の結果得られるもので R2Zn−SeR2 の構造からなる。付加体の製造にあたっては以下の工程
が必要である。
The adduct of dialkylzinc (R 2 Zn) and dialkylselenium (R 2 Se) was obtained as a result of a one-to-one acid-base reaction between R 2 Zn as an electron acceptor and R 2 Se as an electron donor. It has a structure of R 2 Zn-SeR 2 . The following steps are required for producing the adduct.

R2ZnとR2Seとを、両者のうち低沸点成分を概ね過剰に、
好ましくは、低沸点成分対高沸点成分の比率を1.05〜1.
2当量比として混合し、両者を低沸点成分の沸点以下
で、概そ0℃〜40℃で10分〜3時間、好ましくは10〜35
℃で30分〜1時間充分に反応させる。
R 2 Zn and R 2 Se, the low boiling point component of both is generally in excess,
Preferably, the ratio of low boiling point component to high boiling point component is 1.05-1.
They are mixed at a ratio of 2 equivalents, and both are mixed at a boiling point of a low-boiling point component or less at about 0 ° C to 40 ° C for 10 minutes to 3 hours, preferably 10 to 35
Sufficiently react at 30 ° C for 1 minute to 1 hour.

その後反応を完結するために、徐々に昇温し、30〜80℃
で10分〜2時間、好ましくは10〜15℃/時間の割で昇温
し、30〜70℃で30分〜1時間熟成させる。
After that, to complete the reaction, gradually raise the temperature to 30-80 ° C.
The temperature is raised for 10 minutes to 2 hours, preferably 10 to 15 ° C./hour, and aged at 30 to 70 ° C. for 30 minutes to 1 hour.

最後に、過剰成分を蒸留により留出除去、つまり分離す
る。
Finally, excess components are distilled off, ie separated.

付加体の生成は以下の事実により確認できる。The formation of the adduct can be confirmed by the following facts.

(1) 両者の混合により発熱する。(1) Heat is generated by mixing the two.

(2) 生成した付加体の蒸気圧−温度曲線は、出発原
料のR2Zn及びR2Seのいずれとも異なる。
(2) The vapor pressure-temperature curve of the produced adduct is different from that of R 2 Zn and R 2 Se which are the starting materials.

(3) 原料の仕込み量から蒸留により分離された留出
過剰成分を差し引いた残量はR2ZnとR2Sが1:1で付加体を
形成していると仮定した重量に一致する。
(3) the remaining amount obtained by subtracting the separated distillate excess components by distillation from the charged amounts of the raw materials is R 2 Zn and R 2 S 1: match the weight was assumed to form the adduct with 1.

具体的な実施例として(CH32Znと(CH32Seからなる
付加体(CH32Zn−Se(CH3について述べる。
Specific examples (CH 3) 2 Zn and (CH 3) 2 Se consisting adduct (CH 3) 2 Zn-Se (CH 3) 2 will be described.

300ml丸底フラスコに(CH32Seを63.5g(0.583モル)
仕込み、撹拌しながら(CH32Zn58.5g(0.613モル)を
滴下ロートにより滴下して反応させた。反応は発熱反応
で、発熱量は大であった。
63.5 g (0.583 mol) of (CH 3 ) 2 Se in a 300 ml round bottom flask
After charging, with stirring, 58.5 g (0.613 mol) of (CH 3 ) 2 Zn was added dropwise with a dropping funnel to react. The reaction was exothermic and the exotherm was large.

反応温度を8〜15℃に制御し、40分間反応を行った。そ
の後15℃/時間の割で徐々に昇温し、45℃で1時間熟成
した。その後蒸留により不要な過剰分を留出除去、つま
り分離した。生成物は118gであった。
The reaction temperature was controlled at 8 to 15 ° C and the reaction was carried out for 40 minutes. Thereafter, the temperature was gradually raised at a rate of 15 ° C./hour and aging was carried out at 45 ° C. for 1 hour. Thereafter, unnecessary excess was distilled off by distillation, that is, separated. The product was 118 g.

第1図は得られた付加体の蒸気圧−温度特性を示す。横
軸1が温度、縦軸2が蒸気圧である。
FIG. 1 shows the vapor pressure-temperature characteristics of the obtained adduct. The horizontal axis 1 is temperature and the vertical axis 2 is vapor pressure.

実線3が付加体の、又破線4,5が各々、原料であるSe(C
H3及び(CH32Znの蒸気圧特性を示す。
The solid line 3 is the adduct, and the broken lines 4 and 5 are the raw material Se (C
2 shows vapor pressure characteristics of H 3 ) 2 and (CH 3 ) 2 Zn.

又、表1に代表的温度に於ける蒸気圧の値を示す。Table 1 shows vapor pressure values at typical temperatures.

又同様の工程を経る事により、表2に示す付加体が得ら
れた。
Moreover, the adduct shown in Table 2 was obtained by going through the same steps.

以下に上述の製造方法によって形成される付加体を用い
たMOCVD法による半導体発光装置の作製例を示す。
An example of manufacturing a semiconductor light emitting device by the MOCVD method using the additional body formed by the above manufacturing method will be shown below.

第2図は本発明において用いるMOCVD装置の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of the MOCVD apparatus used in the present invention.

石英ガラス製の横型反応管6の内部にはSiCコーティン
グを施したグラファイト製サセプター7が置かれ、さら
にその上には基板8が置かれている。反応炉の側面から
高周波加熱炉、赤外線炉、または抵抗加熱炉9などによ
り基板加熱を行なう。基板温度はグラファイト製サセプ
ター7の中に埋め込んだ熱電対10によりモニターする。
反応管は排気系11及び廃ガス処理系12とバルブ13,14を
介して接続されている。Znソースである付加体はバブラ
ー15に封入されている。n−型ドーパントのソースとな
るIII族元素を含む有機金属化合物又はハロゲン元素を
含む有機化合物はバブラー16に封入されている。キャリ
アーガス,セレン水素(H2Se)及び硫水素(H2S)はそ
れぞれボンベ17,18,24に充填されている。純化装置19に
よって精製されたキャリアーガス,セレン化水素及び硫
化水素はマスフローコントローラ20により流量制御され
る。バブラー15,16に封入された付加体及び、n−型ド
ーパントは恒温槽21により所定温度に維持されている。
バブラーの中に適当量のキャリアーガスを導入しバブリ
ングを行なうことにより所望の量の付加体及びn−型ド
ーパントが供給される。ボンベ25にはn−型ドーパント
となる、塩素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素などの
ガスが、またボンベ26にはP−型ドーパントとなるアン
モニア,リン化水素,ヒ化水素などのガスがそれぞれ水
素ガスで希釈された状態で充填してある。ドーパントガ
スはマスフローコントローラ20により流量制御される。
以上の様にして供給された付加体、セレン水素、硫化水
素及びドーパントはそれぞれキャリアーガスによって希
釈された後に合流し三方バルブ22を経て反応管6へ導入
される。三方バルブ22は原料ガスの反応管6への導入及
び廃ガス処理系12への廃棄の切り換えを行なう。第2図
には横型反応炉を示したが縦型反応炉においても基本的
構成は同じである。但し基板の回転機構を設けることに
より得られる膜の均一性を確保する必要がある。
Inside a horizontal reaction tube 6 made of quartz glass, a graphite susceptor 7 coated with SiC is placed, and a substrate 8 is placed thereon. The substrate is heated from the side surface of the reaction furnace by a high-frequency heating furnace, an infrared furnace, a resistance heating furnace 9, or the like. The substrate temperature is monitored by a thermocouple 10 embedded in the graphite susceptor 7.
The reaction tube is connected to the exhaust system 11 and the waste gas treatment system 12 via valves 13 and 14. The Zn source adduct is enclosed in a bubbler 15. A bubbler 16 is filled with an organic metal compound containing a group III element or an organic compound containing a halogen element, which is a source of the n-type dopant. Carrier gas, hydrogen selenium (H 2 Se) and hydrogen sulphate (H 2 S) are filled in cylinders 17, 18 and 24, respectively. The flow rates of the carrier gas, hydrogen selenide, and hydrogen sulfide purified by the purifier 19 are controlled by the mass flow controller 20. The adduct and the n-type dopant enclosed in the bubblers 15 and 16 are maintained at a predetermined temperature by the thermostatic bath 21.
A desired amount of the adduct and the n-type dopant are supplied by introducing an appropriate amount of carrier gas into the bubbler and performing bubbling. Gases such as chlorine, hydrogen chloride, hydrogen bromide and hydrogen iodide, which are n-type dopants, are supplied to the cylinder 25, and ammonia, hydrogen phosphide, hydrogen arsenide and the like, which are P-type dopants, are supplied to the cylinder 26. Each gas is filled in a state diluted with hydrogen gas. The flow rate of the dopant gas is controlled by the mass flow controller 20.
The adduct, hydrogen selenium, hydrogen sulfide, and the dopants supplied as described above are diluted with the carrier gas, then merged, and introduced into the reaction tube 6 through the three-way valve 22. The three-way valve 22 switches the introduction of the raw material gas to the reaction tube 6 and the disposal to the waste gas treatment system 12. Although a horizontal reactor is shown in FIG. 2, the basic structure is the same in a vertical reactor. However, it is necessary to ensure the uniformity of the film obtained by providing the rotation mechanism of the substrate.

基板上へのZnSySe1-y(0≦y≦1)のエピタキシャル
成長は以下の様にして行なう。洗浄とエッチング処理を
施した基板を反応炉内にセットする。しかる後に反応炉
内を10-5Torr程度まで真空引きし、系内に残留するガス
を除く。キャリアーガスを導入して系内を常圧に戻した
後1〜2/min程度のキャリアーガスを流しつつ昇温を
開始する。キャリアーガスは水素又はヘリウムを用い
た。基板温度が所定温度に到達し、安定した後、原料ガ
スの供給を開始してZnSySe1-yの成長を行なう。所定の
時間成長を行なった後、原料の供給をストップし、冷却
する。冷却中はHe又はH2を1〜2/min流しておく。基
板表面の熱エッチを防ぐためにセレン化水素又は硫化水
素を50〜60ml/min程度流しながら冷却してもよい。基板
が室温にもどったら反応炉内を排気し、系内に残留する
硫化水素を除去する。系内を大気圧に戻した後に基板を
とり出す。
The epitaxial growth of ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) on the substrate is performed as follows. The cleaned and etched substrate is set in the reaction furnace. After that, the inside of the reaction furnace is evacuated to about 10 -5 Torr to remove the gas remaining in the system. After introducing the carrier gas and returning the system to normal pressure, the temperature rise is started while flowing the carrier gas at about 1 / min / min. Hydrogen or helium was used as the carrier gas. After the substrate temperature reaches a predetermined temperature and becomes stable, the supply of raw material gas is started to grow ZnSySe 1 -y. After growing for a predetermined time, the supply of the raw material is stopped and the material is cooled. He or H 2 is allowed to flow at 1 to 2 / min during cooling. In order to prevent thermal etching of the substrate surface, hydrogen selenide or hydrogen sulfide may be cooled while flowing about 50 to 60 ml / min. When the substrate returns to room temperature, the reaction furnace is evacuated to remove the hydrogen sulfide remaining in the system. After returning the system to atmospheric pressure, the substrate is taken out.

第2図に示したMOCVD装置を用いて上述の工程に従って
結晶成長を行なうことにより、n−型ZnSySe1-y,P−型Z
nSySe1-yのエピタキシャル膜が形成できる。
By performing crystal growth using the MOCVD apparatus shown in FIG. 2 according to the above steps, n-type ZnSySe 1 -y, P-type Z
An epitaxial film of nSySe 1 -y can be formed.

〔実施例1〕 ZnSe P−n接合を有する半導体発光装置の作製 n−型ヒ化ガリウム(GaAs)の(100)面,(100)面か
ら(110)面の方向に5゜あるいは2゜のずれを有する
面上に以下のステップに従って半導体発光装置の作製を
行なう。
[Example 1] Fabrication of semiconductor light emitting device having ZnSe P-n junction (100) plane of n-type gallium arsenide (GaAs), 5 ° or 2 ° from (100) plane to (110) plane. A semiconductor light emitting device is manufactured on the misaligned surface according to the following steps.

1.n−型ZnSeの形成 基板温度:200〜350℃ (CH32Zn−Se(CH3なる付加体のバブリングガス
流量:バブラー温度−15℃において、30ml/min H2で希釈した2%H2Seの供給量:200ml/min トリエチルアルミニウム(TEAl)のバブリングガス流
量:バブラー温度−10℃において10〜30ml/min キャリアーガスを含む全ガス流量:4.5/min 成長時間:200min 以上の条件下において、GaAs上に約3μmのn−型ZnSe
層がエピタキシャル成長できる。膜の比抵抗は、0.5〜1
0Ω・cm程度であった。
1. Formation of n-type ZnSe Substrate temperature: 200-350 ° C (CH 3 ) 2 Zn-Se (CH 3 ) 2 bubbling gas flow rate of the adduct: Dilute with 30 ml / min H 2 at bubbler temperature of -15 ° C Supply rate of 2% H 2 Se: 200ml / min Bubbling gas flow rate of triethylaluminum (TEAl): 10-30ml / min at bubbler temperature -10 ℃ Total gas flow rate including carrier gas: 4.5 / min Growth time: 200min or more Under conditions of about 3 μm n-type ZnSe on GaAs
The layer can be grown epitaxially. The specific resistance of the film is 0.5-1
It was about 0 Ω · cm.

2.P型ZnSeの形成 n−型ZnSe層の形成終了後、三方バルブ22の操作により
反応ガスの反応炉への供給を中断する。続いて、n−型
ドーパントであるTEAlの供給を中止し、P−型ドーパン
トであるNH3の供給を開始する。しばらくの間、反応ガ
スを廃棄し、流量が安定した後に再び三方バルブ22を操
作して反応ガスを反応炉に導入する。n−型ZnSe層の上
にP−型ZnSe層を積層する。成長条件は下記の通りであ
る。
2. Formation of P-type ZnSe After the formation of the n-type ZnSe layer is completed, the supply of the reaction gas to the reaction furnace is interrupted by operating the three-way valve 22. Then, the supply of TEAl which is an n-type dopant is stopped, and the supply of NH 3 which is a P-type dopant is started. The reaction gas is discarded for a while, and after the flow rate is stabilized, the three-way valve 22 is operated again to introduce the reaction gas into the reaction furnace. A P-type ZnSe layer is laminated on the n-type ZnSe layer. The growth conditions are as follows.

H2で希釈した5%NH3の供給量:5〜50ml/min 成長時間:200min その他の条件はn−型ZnSeの形成条件と同じである。The supply amount of 5% NH 3 was diluted with H 2: 5~50ml / min Growth Time: 200 min Other conditions are the same as the conditions for forming the n- type ZnSe.

このとき厚さ約3μmのP−型ZnSe層がエピタキシャル
成長できる。膜の比抵抗は概ね10〜150Ω・cm程度であ
った。
At this time, a P-type ZnSe layer having a thickness of about 3 μm can be epitaxially grown. The specific resistance of the film was about 10 to 150 Ω · cm.

3.オーム性接触の形成 下記の条件により、オーム性接触を形成する。3. Formation of ohmic contact An ohmic contact is formed under the following conditions.

GaAs基板 Au−Ge(Ge=12wt−%)又はAu−Snを約2000Å程度蒸着
後、不活性雰囲気中250〜400℃で5〜10min間熱処理 P−型ZnSe層 イ.Au,In,Zn,などを約1000Å程度蒸着する。
GaAs substrate Au-Ge (Ge = 12wt-%) or Au-Sn is vapor-deposited at about 2000Å and then heat-treated in an inert atmosphere at 250-400 ° C for 5-10 min. P- type ZnSe layer a. Au, In, Zn, About 1000Å is deposited.

ロ.導伝性銀ペーストを塗る。B. Apply conductive silver paste.

ハ.In−Ga,In−Hgを表面に付着し、不活性雰囲気中300
〜400℃で約5min間熱処理 以上の工程を経て形成されたP−n接合を有する発光装
置を、200μm×200μm程度のチップに切り出した後、
P−層側及びgaAs基板側からリードをとり出し、順方向
バイアスを印加すると、青色発光が得られる。発光強度
は電流とともに増加し、20mA通電時の発光輝度は約2〜
3ミリカンデラであった。
C. In-Ga, In-Hg is attached to the surface and 300
Heat treatment at ˜400 ° C. for about 5 minutes After cutting the light emitting device having a P-n junction formed through the above steps into a chip of about 200 μm × 200 μm,
When leads are taken out from the P-layer side and the gaAs substrate side and a forward bias is applied, blue light emission is obtained. Luminous intensity increases with current, and the luminous brightness at 20mA is about 2
It was 3 millicandela.

代表的な発光スペクトルを第3図に示す。発光スペクト
ルのピーク波長は室温において概ね475〜485nmに位置
し、半値幅は約10nm程度であった。発光色は肉眼では純
粋な青色であった。本実施例において次の様な効果が得
られた。
A typical emission spectrum is shown in FIG. The peak wavelength of the emission spectrum was located at about 475 to 485 nm at room temperature, and the full width at half maximum was about 10 nm. The luminescent color was pure blue to the naked eye. In this example, the following effects were obtained.

1.同一ウエハーから作製した発光装置の発光波長、発光
の閾値電圧、電流のバラツキは平均して10%程度であっ
た。
1. The variations in the emission wavelength, the emission threshold voltage, and the current of the light emitting device manufactured from the same wafer were about 10% on average.

2.異なるウエハー又は異なるバッチでP−n接合を形成
したウエハーから作製した発光装置の特性のバラツキは
15〜20%程度であった。
2. The variation in the characteristics of the light emitting device manufactured from different wafers or wafers with P-n junctions formed in different batches is
It was about 15 to 20%.

上述の如くバラツキの少ない発光装置を本実施例におい
ては大量に生産することができる。本実施例は、直径約
1インチのウエハーに発光装置の作製をおこなったが、
反応炉の大きさ及び形状をかえることにより、さらに口
径の大きいウエハーを複数枚処理することも可能であ
る。ちなみに、製造工程に要する時間は、ZnSeの成長工
程に約8時間、後の工程に約5時間程度である。密閉系
においてバルク結晶を取り扱う従来技術に比べて著しく
量産性が向上するのは自明である。
As described above, the light emitting device with less variation can be mass-produced in this embodiment. In this example, the light emitting device was manufactured on a wafer having a diameter of about 1 inch.
By changing the size and shape of the reaction furnace, it is possible to process a plurality of wafers having a larger diameter. By the way, the time required for the manufacturing process is about 8 hours for the growth process of ZnSe and about 5 hours for the subsequent processes. It is self-evident that the mass productivity is significantly improved as compared with the conventional technique of handling a bulk crystal in a closed system.

〔実施例2〕 ZnSySe1-y(0<y≦1)P−n接合を有する半導体発
光装置の製法。
Example 2 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device having a ZnSySe 1 -y (0 <y ≦ 1) Pn junction.

n−型ヒ化ガリウム(GaAs),リン化ガリウム(Ga
P),シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge)の(100)
面,(100)面から(110)面の方向に5゜あるいは2゜
のずれを有する面上に以下のステップに従って半導体発
光装置の作製を行なう。
n-type gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (Ga
P), Silicon (Si), Germanium (Ge) (100)
A semiconductor light emitting device is manufactured according to the following steps on a plane having a deviation of 5 ° or 2 ° in the direction from the (100) plane to the (110) plane.

1.n−型ZnSySe1-yの形成 基板:200〜350℃ (CH32Zn-Se(CH3なる付加体のバブリングガス流
量:バブラー温度−15℃において30ml/min H2で希釈した2%H2Seの供給量:0〜200ml/min H2で希釈した2%H2Sの供給量:0〜200ml/min トリエチルアルミニウム(TEAl)のバブリングガス流
量:バブラー温度−10℃において10〜30ml/min キャリアーガスを含む全ガス流量:4.5/min 成長時間:200min ZnSySe1-yの固相組成比yを変化させるためには、原料
ガス中のH2SeとH2Sの組成比を変化させればよい。第4
図にガス組成とZnSySe1-yの固相組成比の相関を示す。
エピタキシャル成長するZnSySe1-yの結晶性を向上させ
るためには、基板と格子整合のとれる固相組成を選ぶこ
とが望しい。表3に基板の種類と、用いた基板と格子整
合のとれるZnSySe1-yを成長するためのH2Se,H2S組成比
を示す。
1. Formation of n-type ZnSySe 1 -y Substrate: 200 to 350 ° C (CH 3 ) 2 Zn-Se (CH 3 ) 2 bubbling gas flow rate of the adduct: bubbler temperature -15 ° C at 30 ml / min H 2 the supply amount of 2% H 2 Se diluted: 0~200ml / min H supply amount of diluted 2% H 2 S in 2: 0~200ml / min bubbling gas flow rate of triethylaluminum (TEAl): bubbler temperature -10 ° C. Total gas flow rate including carrier gas at 10 to 30 ml / min: 4.5 / min Growth time: 200 min In order to change the solid phase composition ratio y of ZnSySe 1 -y, H 2 Se and H 2 S in the source gas should be changed. The composition ratio may be changed. Fourth
The figure shows the correlation between the gas composition and the solid-phase composition ratio of ZnSySe 1 -y.
In order to improve the crystallinity of epitaxially grown ZnSySe 1 -y, it is desirable to select a solid-phase composition that is lattice-matched with the substrate. Table 3 shows the types of substrates and the composition ratios of H 2 Se and H 2 S for growing ZnSySe 1 -y that has a lattice match with the substrates used.

以上の条件下において、約3μmのn−型ZnSySe1-y層
がエピタキシャル成長できる。膜の比抵抗は0.5〜20Ω
・cm程度であった。
Under the above conditions, an n-type ZnSySe 1 -y layer of about 3 μm can be epitaxially grown. The specific resistance of the film is 0.5 to 20Ω
・ It was about cm.

2.P−型ZnSeの形成 n−型ZnSySe1-y層の形成終了後、三方バルブ22の操作
により反応ガスの反応炉への供給を中断する。続いて、
n−型ドーパントであるTEAlの供給を中止し、p−型ド
ーパントであるNH3の供給を開始する。しばらくの間、
反応ガスを廃棄し、流量が安定した後に再び三方バルブ
22を操作して反応ガスを反応炉に導入する。n−型ZnSy
Se1-y層の上にP−型ZnSySe1-y層を積層する。成長条件
は下記の通りである。
2. Formation of P-type ZnSe After the formation of the n-type ZnSySe 1 -y layer is completed, the supply of the reaction gas to the reaction furnace is interrupted by operating the three-way valve 22. continue,
discontinue the supply of TEAl a n- type dopant starts supply of NH 3 is p- type dopant. For a while,
Three-way valve again after discarding the reaction gas and stabilizing the flow rate
22 is operated to introduce the reaction gas into the reaction furnace. n-type ZnSy
A P-type ZnSySe 1 -y layer is laminated on the Se 1 -y layer. The growth conditions are as follows.

H2で希釈した5%NH3の供給量:5〜50ml/min 成長時間:200min その他の条件はn−型ZnSySe1-yの形成条件と同じであ
る このとき厚さ約μmのP−型ZnSySe1-y層がエピタキシ
ャル成長できる。膜の比抵抗は概ね15〜200Ω・cm程度
であった。
The supply amount of 5% NH 3 was diluted with H 2: 5~50ml / min Growth Time: 200 min Other conditions are the same as the conditions for forming the n- type ZnSySe 1- y P- type in this case a thickness of about μm ZnSySe 1- y layer can be grown epitaxially. The specific resistance of the film was about 15 to 200 Ω · cm.

3.オーム性接触の形成 下記の条件により、オーム性接触を形成する。3. Formation of ohmic contact An ohmic contact is formed under the following conditions.

GaP基板 Au−Si(Si=2%)又はAu−Snを2000Å程度蒸着後、不
活性雰囲気中500〜600℃、5分間熱処理 Si,Ge基板 Al又はAl−Si(Si=2%)を3000Å程度スパッタあるい
は蒸着し、不活性雰囲気中、300℃30分間熱処理 P−型ZnSySe1-y層 イ.Au,In,Zn,などを約1000Å程度蒸着する。
GaP substrate Au-Si (Si = 2%) or Au-Sn is vapor-deposited at about 2000Å, then heat-treated at 500-600 ℃ for 5 minutes in an inert atmosphere Si, Ge substrate Al or Al-Si (Si = 2%) 3000Å Sputtering or vapor deposition, heat treatment at 300 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere P-type ZnSySe 1 -y layer b. Au, In, Zn, etc. are vapor deposited at about 1000Å.

ロ.導伝性銀ペーストを塗る。B. Apply conductive silver paste.

ハ.In−Ga,In−Hgを表面に付着し、不活性雰囲気中300
〜400℃で約5min間熱処理 以上の工程を経て形成されたP−n接合を有する発光装
置を200μm×200μm程度のチップに切り出した後、P
−層側及びGaAs基板側からリードをとり出し、順方向バ
イアスを印加すると、青色発光が得られる。発光強度は
電流とともに増加し、25mA通電時の発光輝度は約2〜2.
5ミリカンデラであった。
C. In-Ga, In-Hg is attached to the surface and 300
Heat treatment at ~ 400 ° C for about 5 minutes After cutting the light emitting device having a P-n junction formed through the above steps into a chip of about 200 µm x 200 µm,
-When leads are taken out from the layer side and the GaAs substrate side and a forward bias is applied, blue light emission is obtained. The emission intensity increases with the current, and the emission brightness at 25 mA is about 2 to 2.
It was 5 millicandela.

発光スペクトルのピーク波長はZnSySe1-yの組成に応じ
て変化し、yの増大とともに短波長側へシフトした。半
値幅は約10nm程度であった。
The peak wavelength of the emission spectrum changed according to the composition of ZnSySe 1 -y, and shifted to the short wavelength side as y increased. The full width at half maximum was about 10 nm.

本実施例においても〔実施例1〕と同様の効果が得られ
た。
Also in this example, the same effect as that of [Example 1] was obtained.

〔実施例3〕 実施例1,2においてはn−型ドーパントとしてTEAlを用
いたが容易に類推できる如くZnSySe1-yへのAlの添加と
同様にして、Ga,Inの添加も、対応する有機金属化合
物、例えばトリエチルガリウム(沸点=143℃),トリ
エチルインジウム(沸点=184℃)を用いることにより
可能である。このほかn−型ドーパントとしては,塩
素、塩化水素,臭化水素,ヨウ化水素や、ハロゲン元素
を含む有機化合物、例えば、1.4−ジクロルブタン,臭
化プロピル,ヨウ化メチレンなどを用いることが可能で
上述の実施例と同様にハロゲン元素をドナーとするn−
型ZnSySe1-yが形成できる。
[Example 3] In Examples 1 and 2, TEAl was used as the n-type dopant, but as can be easily analogized, the addition of Ga and In also corresponds to the addition of Al to ZnSySe 1 -y. It is possible by using an organometallic compound such as triethylgallium (boiling point = 143 ° C.) and triethylindium (boiling point = 184 ° C.). In addition, as the n-type dopant, chlorine, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, or an organic compound containing a halogen element, such as 1.4-dichlorobutane, propyl bromide, or methylene iodide, can be used. N- using a halogen element as a donor as in the above-described embodiment
A type ZnSySe 1 -y can be formed.

P−型ドーパントとしては、NH3のほか、PH3 AsH3など
を使用することができる。
In addition to NH 3 , PH 3 AsH 3 or the like can be used as the P-type dopant.

以上の様なドーパントを用いて製造した発光装置は、ド
ーピング量が実施例1及び2と同程度の時には、実施例
1又は2で得られたものと同様の特性を示した。
The light emitting device manufactured by using the above dopants showed the same characteristics as those obtained in Example 1 or 2 when the doping amount was about the same as those in Examples 1 and 2.

さらに亜鉛ソースとしての付加体についても、実施例1,
2で用いた(CH32Zn−Se(CH3の他に表2に挙げた
3種類の付加体を用いることができる。付加体の供給量
が、実施例1,2におけるバブリング条件で与えられる(C
H32Zn−Se(CH3の供給量と同じ時、ZnSe及びZnSy
Se1-yの成長速度は同じであり、また得られる発光装置
の特性も同レベルであった。
Furthermore, regarding the adduct as a zinc source, Example 1,
Was used in 2 (CH 3) 2 Zn- Se (CH 3) 2 in addition to it is possible to use three types of adducts listed in Table 2. The supply amount of the adduct is given under the bubbling conditions in Examples 1 and 2 (C
H 3) 2 ZnSe (CH 3 ) at the same time as the second supply amount, ZnSe and ZnSy
The growth rate of Se 1 -y was the same, and the characteristics of the obtained light emitting device were at the same level.

このほか容易に類推できるが如く、ZnSe,Zn全を成長基
板として用い、その上に、ZnSySe1-y(0≦y≦1)な
る層で形成されるP−n接合を利用した発光装置も製造
可能である。
In addition, as can be easily analogized, a light emitting device using ZnSe and Zn as a growth substrate and a Pn junction formed by a layer of ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) on the growth substrate is also available. It can be manufactured.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した様に本発明によれば、n−型ZnSySe1-y
(0≦y≦1)とP−型ZnSySe1-y(0≦y≦1)によ
って形成されるP−n接合を利用した青色発光を呈する
半導体発光装置の製法においてジアルキル亜鉛を含む付
加体を亜鉛ソースとする有機金属気相熱分解法(MOCVD
法)によって前記n−型又はP−型ZnSySe1-y層を形成
することにより青色発光を呈する半導体装置を安定して
量産することが可能となった。本発明が、青色発光を呈
する半導体装置の製造及び、それらを用いた種々のデバ
イスの普及に寄与するところ極めて大きいと確信する。
As described above, according to the present invention, n-type ZnSySe 1 -y
(0 ≦ y ≦ 1) and a P-type ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) P-n junction utilizing a Pn junction. Metalorganic vapor phase pyrolysis using zinc source (MOCVD
Method), the n-type or P-type ZnSySe 1 -y layer can be formed to stably mass-produce semiconductor devices that emit blue light. We believe that the present invention is extremely large in that it contributes to the manufacture of semiconductor devices exhibiting blue light emission and the spread of various devices using them.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は(CH32Zn−Se(CH3の蒸気圧−温度特性
図 1……温度、2……蒸気圧、3……付加体4……Se(CH
3、5……Zn(CH3 第2図は本発明において用いるMOCVD装置の概略図 6……石英ガラス製反応管、7……SiCコーティングを
施したグラファイト製サセプター、8……基板、9……
高周波加熱炉又は赤外線炉又は抵抗加熱炉、10……熱電
対、11……排気系、12……廃ガス処理系、13,14……バ
ルブ、15……付加体の入ったバブラー、16……n−型ド
ーパントの入ったバブラー、17……キャリアーガスの入
ったボンベ18……セレン化水素の入ったボンベ19……ガ
ス純化装置、20……マスフロコントローラ、21……恒温
槽、22……三方バルブ、23……バルブ、24……硫化水素
の入ったボンベ、25……n−型ドーパント用ガスの入っ
たボンベ26……P−型ドーパント用ガスの入ったボンベ 第3図は本発明にかかる製法によって作製された半導体
発光装置の発光スペクトル。 第4図は、ZnSySe1-y層を形成する際の、ガス組成と得
られる結晶組成の相関図。
Figure 1 is (CH 3) 2 Zn-Se (CH 3) 2 vapor pressure - temperature characteristic diagram 1 ...... temperature, 2 ...... vapor pressure, 3 ...... adduct 4 ...... Se (CH
3 ) 2 , 5 ... Zn (CH 3 ) 2 Fig. 2 is a schematic diagram of the MOCVD apparatus used in the present invention 6 ...... Quartz glass reaction tube, 7 ... SiC coated graphite susceptor, 8 ... Board, 9 ...
High-frequency heating furnace or infrared furnace or resistance heating furnace, 10 ... Thermocouple, 11 ... Exhaust system, 12 ... Waste gas treatment system, 13, 14 ... Valve, 15 ... Bubbler with additional body, 16 ... … Bubber containing n-type dopant, 17 …… Cylinder containing carrier gas 18 …… Cylinder containing hydrogen selenide 19 …… Gas purifier, 20 …… Mass flow controller, 21 …… Constant temperature bath, 22 ...... Three-way valve, 23 …… Valve, 24 …… Cylinder containing hydrogen sulfide, 25 …… Cylinder containing n-type dopant gas 26 …… Cylinder containing P-type dopant gas Fig. 3 The emission spectrum of the semiconductor light-emitting device produced by the manufacturing method concerning this invention. FIG. 4 is a correlation diagram between the gas composition and the obtained crystal composition when the ZnSySe 1 -y layer is formed.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ジアルキル亜鉛を含む付加体を亜鉛ソース
とする有機金属気相熱分解法により、n−型ZnSySe1-y
及びp−型ZnSySe1-y層(0≦y≦1)を形成すること
を特徴とする半導体発光装置の製法。
1. An n-type ZnSySe 1- y is obtained by a metalorganic vapor phase thermal decomposition method using an adduct containing dialkylzinc as a zinc source.
And a p-type ZnSySe 1- y layer (0 ≦ y ≦ 1) is formed.
【請求項2】前記付加体として、一般式R2Zn−SeR2(R
=CnH2n+1)で表されるジアルキル亜鉛とジアルキルセ
レンの付加体を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体発光装置の製法。
2. The adduct of the general formula R 2 Zn—SeR 2 (R
The manufacturing method of the semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium represented by the formula: = CnH 2 n +1 ) is used.
【請求項3】前記付加体として、ジアルキル亜鉛及びジ
アルキルセレンを両者のうち低沸点成分の量を過剰に混
合し、反応及び熟成を行った後、前記過剰に混合した成
分を分離して得られるジアルキル亜鉛とジアルキルセレ
ンの付加体を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の半導体発光装置の製法。
3. As the adduct, dialkylzinc and dialkylselenium are obtained by excessively mixing low boiling point components of both, reacting and aging, and then separating the excessively mixed components. The method for producing a semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium is used.
【請求項4】前記反応及び熟成が、0℃〜40℃に保持す
る工程、徐々に昇温する工程、しかる後に30℃〜80℃に
保持する工程を含む加熱処理による反応及び熟成である
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体発
光装置の製法。
4. The reaction and aging are the reaction and aging by heat treatment including a step of holding at 0 ° C. to 40 ° C., a step of gradually raising the temperature, and then a step of holding at 30 ° C. to 80 ° C. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein
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