JPH0738459B2 - Blue light emitting device manufacturing method - Google Patents
Blue light emitting device manufacturing methodInfo
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- JPH0738459B2 JPH0738459B2 JP18684285A JP18684285A JPH0738459B2 JP H0738459 B2 JPH0738459 B2 JP H0738459B2 JP 18684285 A JP18684285 A JP 18684285A JP 18684285 A JP18684285 A JP 18684285A JP H0738459 B2 JPH0738459 B2 JP H0738459B2
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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MIS(Metal−Insulator−Semiconductor)構造
を有するZnSySe1−y(0≦y≦1)の青色発光素子に
関する。The present invention relates to a ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) blue light emitting device having a MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) structure.
従来考察されているZnSySe1−y層を発光層としたMIS型
青色発光素子の製造法には次の様なものがある。The following is a conventional method of manufacturing a MIS type blue light emitting device using a ZnSySe 1 -y layer as a light emitting layer.
1. バルクのZnSe又はZnSに亜鉛融液処理を施すことに
より低抵抗化した後に、壁開面上に絶縁層、金属電極を
積層する。(例えばAppl.Phys.Let.,27(1975)697.Jap
anese J.Appl.Phys.,16(1977)77.参照) 2. n−Gap上にジアルキル亜鉛とH2Sを原料とするMOCV
D法によって作製したn−型ZnS層に絶縁層、金属電極を
積層する。(例えば、公開特許公報 昭58−165386,Ext
ended Abstracts of the 15th Conference on Solid St
ate Devices and Materials 1983 pp349 B−7−8参
照) 3. 単結晶基板上に分子線エピタキシー法(MBE法)に
よりZnSe層を成長して、MIS構造又は、ヘテロp−n接
合を形成する。(例えば、公開特許公報 昭57−18889,
昭58−21383,昭59−11688,昭59−16393,昭59−172278参
照) 〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕 上述の従来技術1〜3については次の様な問題点があ
る。1. Bulk ZnSe or ZnS is subjected to zinc melt treatment to reduce its resistance, and then an insulating layer and a metal electrode are laminated on the open wall surface. (For example Appl.Phys.Let., 27 (1975) 697.Jap
anese J. Appl. Phys., 16 (1977) 77.) 2. MOCV using dialkylzinc and H 2 S as raw materials on n-Gap
An insulating layer and a metal electrode are laminated on the n-type ZnS layer manufactured by the D method. (For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 58-165386, Ext.
ended Abstracts of the 15th Conference on Solid St
ate Devices and Materials 1983 pp349 B-7-8) 3. A ZnSe layer is grown on a single crystal substrate by a molecular beam epitaxy method (MBE method) to form a MIS structure or a hetero pn junction. (For example, JP-A-57-18889,
(See Sho-58-21383, Sho-59-11688, Sho-59-16393, Sho-59-172278) [Problems and Objectives to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior arts 1 to 3 have the following problems. .
従来技術1について バルクのZnSe,ZnSの結晶成長及び亜鉛融液処理がそれぞ
れバッチプロセスであり、長時間を要するための量産性
に乏しい。(例えば、封管を用いたヨウ素輸送法では7
〜10日で約1cm3程度の結晶しかできない) 従来技術2について n−GaP上にジメチル亜鉛とH2Sを用いたMOCVD法におい
て、トリエチルアルミニウム(TEAl)をドーピングする
ことによりAl添加ZnS(以下ZnS:Alと略す)を形成した
がas−grownにおける比抵抗が104Ω・cmと極めて高いた
めに、このZnS:Alを発光層とするMIS型青色発光素子は
実現していない。これは、原料のジメチル亜鉛が非常に
活性であるために、原料ガスが基板に達する以前に反応
し生じたZnS微粒子が成長膜中に取り込まれ、得られる
膜の結晶性が低下してしまうからである。Regarding Conventional Technique 1 Crystal growth of bulk ZnSe and ZnS and zinc melt treatment are batch processes, respectively, and it takes a long time, so mass productivity is poor. (For example, in the iodine transport method using a sealed tube, 7
Approximately about 1 cm 3 of crystals can be formed in 10 days) About Conventional Technique 2 In the MOCVD method using dimethylzinc and H 2 S on n-GaP, Al-doped ZnS (hereinafter ZnS: Al) was formed, but since the specific resistance in as-grown is extremely high at 10 4 Ω · cm, a MIS type blue light emitting device using this ZnS: Al as a light emitting layer has not been realized. This is because the raw material dimethylzinc is so active that the ZnS fine particles generated by the reaction before the raw material gas reaches the substrate are taken into the growth film, and the crystallinity of the obtained film deteriorates. Is.
従来技術3について MBE法では10-9〜10-11Torrという超高真空を必要とする
ため装置製造費及び維持費が高い。また装置の構造が複
雑なために大型化が難しく、1バッチ当りのウエハー処
理能力もさほど多くないために、量産性に乏しいことが
欠点となっている。Regarding Conventional Technique 3, the MBE method requires an ultrahigh vacuum of 10 -9 to 10 -11 Torr, and thus the equipment manufacturing cost and maintenance cost are high. Further, since the structure of the apparatus is complicated, it is difficult to increase the size, and the wafer processing capacity per batch is not so large, so that the mass productivity is poor.
そこで本発明はこの様な問題を解決するものでその目的
とするところは、ZnSySe1−y(0≦y≦1)を発光層
とするMIS型青色発光素子を優れた量産性と再現性をも
って製造する方法を提供することにある。Therefore, the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a MIS type blue light emitting element having ZnSySe 1 -y (0 ≦ y ≦ 1) as a light emitting layer with excellent mass productivity and reproducibility. It is to provide a manufacturing method.
本発明の青色発光素子の製造法は、基板の一方の面上
に、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(0≦y≦
1)層を形成する工程、前記n−型ZnSySe1-y層上に絶
縁層を形成する工程、前記絶縁層上及び前記基板の他方
の面上に電極層を形成する工程、を有することを特徴と
する。The method for manufacturing a blue light-emitting device according to the present invention is a method of manufacturing an n-type ZnSySe 1- y (0 ≦ y ≦ on one surface of a substrate by a metal organic vapor phase thermal decomposition method using an adduct containing dialkylzinc as a zinc source.
1) a step of forming a layer, a step of forming an insulating layer on the n-type ZnSySe 1- y layer, and a step of forming an electrode layer on the insulating layer and the other surface of the substrate. Characterize.
また、前記付加体が、一般式R2Zn−SeR2(RはCnH2n+1
を表す)で表されるジアルキル亜鉛とジアルキルセレン
の付加体であることを特徴とする。In addition, the adduct has the general formula R 2 Zn—SeR 2 (R is CnH 2 n +1
Represents an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium.
また、前記付加体が、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
及び熟成を行つた後、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
であることを特徴とする。Further, the adduct, dialkylzinc and dialkylselenium are mixed by excessively mixing low boiling point components of both, and after reaction and aging, dialkylzinc obtained by separating the excessively mixed components is obtained. It is characterized by being an adduct of dialkyl selenium.
また、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 a 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.
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.
R2Znと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。Adducts of R 2 Zn and R 2 Se is a R 2 Zn as an electron acceptor, one-to-one acid and R 2 Se as an electron donor - with those resulting from the base reaction R 2 Zn-SeR It consists of two structures. 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0.5〜1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 0 ° C for 0.5 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、つまりゆっくりと反
応を行う。After that, to complete the reaction, gradually raise the temperature to 30-80 ° C.
The temperature is raised at a rate of 10 minutes to 2 hours, preferably 10 to 15 ° C./hour, and aged at 30 to 70 ° C. for 30 minutes to 1 hour, that is, the reaction is performed slowly.
最後に過剰成分を蒸留により分離する。Finally, excess components are separated by distillation.
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 excess component separated 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(CH3)2Znと(CH3)2Seからなる
付加体(CH3)2Zn−Se(CH3)2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(CH3)2Seを63.5g(0.583モル)
仕込み、撹拌しながら(CH3)2Zn 58.5g(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
While charging and stirring (CH 3 ) 2 Zn 58.5 g (0.613 mol)
Was added dropwise with a dropping funnel and reacted. 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. After that, unnecessary excess was separated by distillation. 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)2及び(CH3)2Zn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.
又同様の工程お経る事により表2に示す付加体が得られ
た。 Further, the adducts shown in Table 2 were obtained through the same steps.
以下の上述の製造方法によって形成される付加体を用い
た青色発光素子の製造例を示す。 An example of manufacturing a blue light emitting element using an adduct formed by the above-described manufacturing method will be described below.
〔実施例1〕 ZnSeを発光層とするMIS型発光素子の製造実施例を以下
に示す。Example 1 An example of manufacturing a MIS type light emitting device having ZnSe as a light emitting layer is 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。またAlのソースとなるトリエチ
ルアルミニウム(TEAl)はバブラー16に封入されてい
る。キャリアーガス及びセレン化水素はそれぞれボンベ
17,18に充填されている。純化装置19によって精製され
たキャリアーガス及びセレン化水表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、TEAl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TEAlが供給される。バブラー15,16及びボンベ18
より供給された付加体、TEAlセレン化水素はそれぞれキ
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. In addition, triethylaluminum (TEAl), which is a source of Al, is enclosed in a bubbler 16. The carrier gas and hydrogen selenide are each in a cylinder.
It is filled in 17,18. The flow rates of the carrier gas and the selenized water surface purified by the purifier 19 are controlled by the mass flow controller 20. The additional body and TEAl enclosed in the bubblers 15 and 16 are maintained at a predetermined temperature by a thermostat 21. A desired amount of the adduct and TEAl are supplied by introducing a suitable amount of carrier gas into the bubbler and performing bubbling. Bubblers 15, 16 and cylinders 18
The supplied adduct and TEAl hydrogen selenide are each diluted with carrier gas and then merged together to form a three-way valve.
It is introduced into the reaction tube 6 via 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.
(100)面、(100)面から(110)面の方向に5゜ある
いは2゜のずれを有する面においてスライスし、鏡面研
磨した低抵抗n−型のヒ化ガリウム(GaAs)基板トリク
ロルエチレン,アセトン,メタノールによる超音波洗浄
を施こす。しかる後にH2SO4:H2O2:H2O=5:1:1(体積
比)なるエッチング液により室温での2minのエッチング
を行なう。純水を用いてエッチングを停止し、純水,メ
タノールにて洗浄した後、ダイフロン中に保存した。基
板は反応管へのセットを行なう直前にダイフロンより取
り出し、乾燥窒素ブローによりダイフロンを乾燥除去す
る。基板セットの後反応炉内を10-5Torr程度までの真空
引きし、系内に残留するガスを除く。キャリアーガスを
導入して系内に常圧に戻した後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。加熱には赤外線
加熱炉を用いた。キャリアーガスとしては、純度99.999
9%のHeまたは純化装置を通過させたH2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、低抵抗ZnSe膜の成長を行なう。付加体とし
て、ジメチル亜鉛とジメチルセレンによって形成される
(CH3)2Zn−Se(CH3)2を用いた。以下に示す成長条
件により約3μmのZnSe:Alが形成される。Low resistance n-type gallium arsenide (GaAs) substrate trichloroethylene sliced and mirror-polished on a (100) plane and a plane having a deviation of 5 ° or 2 ° from the (100) plane to the (110) plane, Perform ultrasonic cleaning with acetone and methanol. Then, etching is performed for 2 minutes at room temperature with an etching solution of H 2 SO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 5: 1: 1 (volume ratio). The etching was stopped using pure water, washed with pure water and methanol, and then stored in Die Freon. Immediately before setting the substrate in the reaction tube, the substrate is taken out from the diflon and the diflon is dried and removed by dry nitrogen blowing. After setting the substrate, 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 it to the normal pressure in the system, the temperature rise is started while flowing the carrier gas at about 1 to 2 / min. An infrared heating furnace was used for heating. As carrier gas, purity 99.999
9% He or H 2 passed through a purifier was used. After the substrate temperature reaches a predetermined temperature and stabilizes, the supply of the source gas is started and the low resistance ZnSe film is grown. As adduct, formed by dimethylzinc and dimethyl selenium (CH 3) 2 Zn-Se (CH 3) was used 2. Under the growth conditions shown below, ZnSe: Al of about 3 μm is formed.
基板温度200〜350℃、原料導入口から基板までの距離20
cm、付加体バブリング量−15℃において30ml/min、TEAl
バブリング量−10℃において20ml/min、Heで希釈した1
%のH2Seの供給量、200ml/min、キャリアーガスを含む
全ガス流量、4.5/min、成長時間190min ZnSe:Al層の
形成後、次の手順に従い、ZnSe絶縁層を形成する。Substrate temperature 200-350 ℃, distance from raw material inlet to substrate 20
cm, bubbling amount of adduct 30 ml / min at -15 ℃, TEAl
Bubbling amount 20 ml / min at -10 ℃, diluted with He 1
% H 2 Se supply rate, 200 ml / min, total gas flow rate including carrier gas, 4.5 / min, growth time 190 min After forming the ZnSe: Al layer, a ZnSe insulating layer is formed according to the following procedure.
1. 三方バルブ22の操作により原料ガスとガス処理系12
へ廃棄することにより反応管6への供給を中断する。1. By operating the three-way valve 22, the source gas and gas processing system 12
Then, the supply to the reaction tube 6 is interrupted by discarding.
2. バブラー16のバルブ23の操作によりTEAlの供給を中
止する。2. Stop the TEAl supply by operating the valve 23 of the bubbler 16.
3. しばらくガスの廃棄を行ない配管内に残留するTEAl
を除去する。TEAlの除去を効率よく行なうために、すべ
ての原料ガス及びキャリアーガスの供給を中断し、バル
ブ13,14を介して配管内の脱気を排気系11により行なっ
てもよい。3. TEAl remaining in the pipe after gas is discarded for a while
To remove. In order to efficiently remove TEAl, the supply of all the raw material gases and the carrier gas may be interrupted, and the exhaust system 11 may evacuate the inside of the piping via the valves 13 and 14.
4. 三方バルブ22の操作により、付加体と硫化水素から
なる原料ガスを反応管6に導入する。4. By operating the three-way valve 22, the raw material gas consisting of the adduct and hydrogen sulfide is introduced into the reaction tube 6.
これによりアンドーブZnSeの成長が開始する。約7minの
成長により1000Å程度のアンドープZnSe層が形成され
る。This starts the growth of Andove ZnSe. An undoped ZnSe layer of about 1000 Å is formed by the growth for about 7 minutes.
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He希釈1%のH2
Se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
セレン化水素を除去する。系内を大気圧に戻した後に基
板をとり出す。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. 1% H 2 diluted with He to prevent thermal etching of the substrate surface
It may be cooled while flowing Se at about 50 to 60 ml / min. When the substrate returns to room temperature, the reaction furnace is evacuated to remove the hydrogen selenide remaining in the system. After returning the system to atmospheric pressure, the substrate is taken out.
絶縁層としては、上述の様に付加体を亜鉛ソースとする
MOCVD法で形成されたアンドーブZnSeを用いる他に、ス
パッタ又は電子ビーム蒸着等によりZnSe:Al上に厚さ100
0〜2000Å程度の絶縁膜を積層しても良い。材料はSiO2,
Si3N4,Ta2O5,Al2O3,ZnS,NaF,MgF2などで良い。As the insulating layer, the additive is used as the zinc source as described above.
In addition to using Andove ZnSe formed by MOCVD method, a thickness of 100 on ZnSe: Al by sputtering or electron beam evaporation.
An insulating film of about 0 to 2000 Å may be laminated. The material is SiO 2 ,
Si 3 N 4, Ta 2 O 5, Al 2 O 3, ZnS, NaF, good, etc. MgF 2.
続いて下記の条件により、基板の裏面にオーム性接触を
形成する。Then, an ohmic contact is formed on the back surface of the substrate 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350〜500℃で5〜10min間熱処理 最後に絶縁層上にコンタクト用の電極として、金またIT
O層を形成する。光の取り出しを確保するため、Auは30
〜500Å程度の厚さにする。GaAs substrate Au-Ge (Ge = 12wt-%) or Au-Sn is vapor-deposited at about 2000Å, and then heat-treated in an inert atmosphere at 350-500 ° C for 5-10min. Finally, as a contact electrode on the insulating layer, gold IT again
Form an O layer. 30 Au to ensure light extraction
Set the thickness to about 500Å.
以上の様にして作製したMIS構造に有する素子に順方向
のバイアス電圧を印加すると、1〜2V付近から発光が観
測された。When a forward bias voltage was applied to the device having the MIS structure manufactured as described above, light emission was observed from around 1 to 2V.
発光強度は素子を流れる電流に比例して増加した。発光
スペクトルは室温で475nm付近にピークを有しており、
素子の発光効率は約10-3であった。The emission intensity increased in proportion to the current flowing through the device. The emission spectrum has a peak at around 475 nm at room temperature,
The luminous efficiency of the device was about 10 -3 .
上述の実施例においては、従来技術にない次の様な効果
が得られた。In the above-described embodiment, the following effects, which are not available in the prior art, were obtained.
1.同一ウエハー内又は異なるバッチ間で比較した素子特
性のバラツキは約10%であった。特性のバラツキは素子
製造工程の改善によりさらに低減できると思われる。1. The variation in device characteristics was about 10% when compared in the same wafer or between different batches. It seems that variations in characteristics can be further reduced by improving the device manufacturing process.
2.上述の工程の中でMOCVD法によるZnSe層の作製に要す
る時間は1バッチ当り約4時間であり、従来法における
バルク結晶の成長に比べ、1ケタ以上の量産化が期待で
きる。2. In the above-mentioned steps, the time required to prepare the ZnSe layer by MOCVD is about 4 hours per batch, and mass production of one digit or more can be expected compared to the bulk crystal growth in the conventional method.
3.ウエハーの1バッチ当りの処理能力は、反応管の大き
さと形状によって処理枚数及び口径の増大が可能であ
る。3. With respect to the processing capacity per wafer batch, the number of processed wafers and the diameter can be increased depending on the size and shape of the reaction tube.
以上の実施例から容易に類推できる如くZnSe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。バブリング温度における蒸気圧とバウリ
ングガスの流量から計算される供給量がトリエチルアル
ミニウムのそれと等しいとき、ZnSe:Ga,ZnSe:Inを発光
層とするMIS型青色発光素子もZnSe:Alを発光層とするも
のと同様の特性を示した。As can be easily inferred from the above examples, similarly to the addition of Al to ZnSe, the addition of Ga and In also corresponds to the corresponding organometallic compounds such as triethylgallium (boiling point = 143 ° C.) and triethylindium (boiling point = 184 ° C.). C.) is possible. When the supply amount calculated from the vapor pressure at the bubbling temperature and the flow rate of the bowling gas is equal to that of triethylaluminum, the MIS type blue light emitting device having ZnSe: Ga, ZnSe: In as the light emitting layer also has ZnSe: Al as the light emitting layer. It showed similar characteristics to those of
III族元素の有機金属化合物の代りに、塩素,塩化水素
あるいはハロゲン元素を含む有機化合物を上述の実施例
におけるZnSe成長時に導入することにより、ZnSe:Alと
同様の電気的特性を呈するZnSe:X(X=Cl,Br,I)なる
単結晶薄膜が製造できる。これを発光層とするMIS型青
色発光素子が作製できた。得られた素子の特性はZnSe:A
lを発光層とする素子と同様であった。By introducing an organic compound containing chlorine, hydrogen chloride, or a halogen element instead of the group III element organometallic compound during the ZnSe growth in the above-mentioned examples, ZnSe: X exhibiting the same electrical characteristics as ZnSe: Al. A single crystal thin film of (X = Cl, Br, I) can be manufactured. A MIS type blue light emitting device using this as a light emitting layer could be manufactured. The characteristics of the obtained device are ZnSe: A
It was the same as the device using l as the light emitting layer.
本実施例に於ては(CH3)2Znと(CH3)2Seとから得られ
る付加体を用いたが、表−2に示す付加体及び同様にし
て形成される他の付加体を亜鉛ソースとしても、供給量
や製造条件が本実施例と同じ時、同様の特性を有する半
導体装置が得られた。In this example, an adduct obtained from (CH 3 ) 2 Zn and (CH 3 ) 2 Se was used, but the adducts shown in Table 2 and other adducts formed in the same manner are used. As for the zinc source, when the supply amount and manufacturing conditions were the same as those of this example, a semiconductor device having similar characteristics was obtained.
〔実施例2〕 〔実施例1〕において、セレン化水素の代わりに硫化水
素をVI族ソースとして用いることによりZnS:X(X=Al,
Ga,In,Cl,Br,I)を発光層とするMIS型青色発光素子が作
製できる。この時、硫化水素は第2図において、ガスボ
ンベ24よりHeベース2%のガスとして供給され、マスフ
ローコントローラ20により流量制御された後に反応管6
へ導入される。成長温度350℃以下では、アルキルセレ
ンの分解速度が極めて小さいため、ZnS:X内へのセレン
の取り込みは無視できる。Example 2 In Example 1, by using hydrogen sulfide as a group VI source instead of hydrogen selenide, ZnS: X (X = Al,
A MIS type blue light emitting device having a light emitting layer of Ga, In, Cl, Br, I) can be manufactured. At this time, in FIG. 2, hydrogen sulfide is supplied as a He-base 2% gas from the gas cylinder 24, and the flow rate is controlled by the mass flow controller 20 before the reaction tube 6
Be introduced to. At a growth temperature of 350 ° C. or lower, the decomposition rate of alkyl selenium is extremely low, so the incorporation of selenium into ZnS: X can be ignored.
〔実施例1〕と同様の処理を施した低抵抗n−型のヒ化
ガリウム(GaAs),リン化ガリウム(GaP)またはシリ
コン(Si)基板に〔実施例1〕と同様にしてZnS:Xの成
長を行なう。基板のエッチング条件及びZnS:Xの成長条
件は次の通りである。ZnS: X was applied to a low-resistivity n-type gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP) or silicon (Si) substrate treated in the same manner as in [Example 1] in the same manner as in [Example 1]. Grow. The substrate etching conditions and ZnS: X growth conditions are as follows.
エッチング条件 GaP基板 HCl:HNO3=3:1(体積比)室温で30sec Si基板 HF:H2O=1:1(体積比)室温で2min 成長条件 基板温度250〜350℃,原料導入口から基板までの距離20
cm、付加体バブリング量−15℃において30ml/min、TEAl
バブリング量−10℃において20ml/min、Heで希釈した2
%のH2Sの供給量100ml/min、キャリアーガスを含む総ガ
ス流量4.5/min、成長時間190min 上記成長条件で約3μmのZnS:A層が形成できる。ド
ーパントの種類を代えることにより同様にしてZnS:X
(X=Ga,In,Cl,Br,I)が形成できる。Etching conditions GaP substrate HCl: HNO 3 = 3: 1 (volume ratio) at room temperature for 30 seconds Si substrate HF: H 2 O = 1: 1 (volume ratio) at room temperature for 2 min Growth conditions Substrate temperature 250-350 ℃, from raw material inlet Distance to board 20
cm, bubbling amount of adduct 30 ml / min at -15 ℃, TEAl
Bubbling amount-20 ml / min at -10 ℃, diluted with He 2
% H 2 S supply rate 100 ml / min, total gas flow rate including carrier gas 4.5 / min, growth time 190 min Under the above growth conditions, a ZnS: A layer of about 3 μm can be formed. Similarly, ZnS: X can be changed by changing the type of dopant.
(X = Ga, In, Cl, Br, I) can be formed.
続いて〔実施例1〕と同じ後工程を施すことにより、MI
S型発光素子が作製できる。GaP基板Si基板へのオーム性
コンタクトの形成条件は以下の通りである。Then, by performing the same post-process as in [Example 1], MI
An S-type light emitting device can be manufactured. The conditions for forming the ohmic contact with the GaP substrate and the Si substrate are as follows.
GaP基板 Au−Si(Si=2wt−%)を約2000Å程度蒸着後、不活性
雰囲気中400〜600℃において5〜10min間熱処理 Si基板 Al又はAl−Si(Si=2wt−%)を3000Å程度スパッタあ
るいは蒸着し、不活性雰囲気中300℃,30min間熱処理 作製されたMIS型発光素子は、数V程度の順方向バイア
ス電圧の印加により、470〜475nm付近にピークを有する
青色発光を呈した。ELスペクトルはZnSe:Xを発光層とす
る素子に比べてブロードであった。発光スペクトルの代
表例を第3図に示す、素子の発光効率は約10-4〜10-3で
あった。また本実施例においても〔実施例1〕と同様の
効果が得られた。GaP Substrate Au-Si (Si = 2wt-%) is vapor-deposited at about 2000Å and then heat-treated in an inert atmosphere at 400-600 ℃ for 5-10min Si substrate Al or Al-Si (Si = 2wt-%) is about 3000Å The MIS type light emitting device manufactured by sputtering or vapor deposition and heat treatment at 300 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere exhibited blue light emission having a peak in the vicinity of 470 to 475 nm when a forward bias voltage of about several V was applied. The EL spectrum was broader than that of the device using ZnSe: X as the light emitting layer. A typical example of the emission spectrum is shown in FIG. 3, and the emission efficiency of the device was about 10 −4 to 10 −3 . Also, in this example, the same effect as in [Example 1] was obtained.
〔実施例3〕 〔実施例1,2〕と同様にして、VI族ソースにセレン化水
素と硫化水素を用いることでZnSySe1−y:X(0<y<
1)(X=Al,Ga,In,Cl,Br,I)を発光層とするMIS型青
色発光素子が作製できる。セレンと硫黄の組成は、供給
量比により任意に変えられる。第4図にガス組成をZnSy
Se1−yの固相組成比に相関をを示す。[Example 3] Similar to [Examples 1 and 2], ZnSySe 1 -y: X (0 <y <was obtained by using hydrogen selenide and hydrogen sulfide as the group VI source.
1) A MIS type blue light emitting device having a light emitting layer of (X = Al, Ga, In, Cl, Br, I) can be manufactured. The composition of selenium and sulfur can be arbitrarily changed depending on the supply amount ratio. Figure 4 shows the gas composition of ZnSy.
It shows a correlation with the solid phase composition ratio of Se 1 -y.
作製されたMIS型素子は、〔実施例1〕又は〔実施例
2〕で作製した素子と同様の特性を示した。また本実施
例においても〔実施例1〕と同様の効果が得られた。The produced MIS type element showed the same characteristics as the element produced in [Example 1] or [Example 2]. Also, in this example, the same effect as in [Example 1] was obtained.
以上説明したように、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−他ZnSy
Se1-y(0≦y≦1)層を形成することにより、MIS型青
色発光素子を優れた量産性と再現性をもって製造するこ
とが可能となった。As described above, n-other ZnSy is produced by the organometallic vapor phase pyrolysis method using an adduct containing dialkylzinc as a zinc source.
By forming the Se 1- y (0 ≦ y ≦ 1) layer, it became possible to manufacture the MIS type blue light emitting device with excellent mass productivity and reproducibility.
本発明が可視発光ダイオードを用いたディスプレイの製
造時に寄与するところ極めて大きいと確信する。We are convinced that the present invention greatly contributes to manufacturing a display using a visible light emitting diode.
第1図は(CH3)2Zn−Se(CH3)2の蒸気圧−温度特性
図 1……温度、2……蒸気圧、3……付加体、4……Se
(CH3)2、5……Zn(CH3)2 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……トリエチ
ルアルミニウムなどのドーパントが入ったバブラー、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 第3図は本発明において作製された青色発光素子の発光
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 Figure 2 is a schematic view 6 ...... quartz glass reaction tube of the MOCVD apparatus used in the present invention, 7 graphite susceptor subjected to ...... SiC coating, 8 …… Substrate, 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 ... … Bubblers containing dopants such as triethylaluminum, 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 Fig. 3 shows the emission spectrum of the blue light emitting device manufactured in the present invention. FIG. 4 is a correlation diagram of the gas composition and the obtained crystal composition when forming the ZnSySe 1 -y layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 則久 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特開 昭58−165386(JP,A) 特開 昭58−218181(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Norihisa Okamoto 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Suwa Seikosha Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-165386 (JP, A) 58-218181 (JP, A)
Claims (4)
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(0≦y≦1)層を形成する工程、 前記n−型ZnSySe1-y層上に絶縁層を形成する工程、 前記絶縁層上及び前記基板の他方の面上に電極層を形成
する工程、 を有することを特徴とする青色発光素子の製造法。1. An n-type ZnSySe 1- y (0 ≦ y ≦ 1) layer is formed on one surface of a substrate by a metal organic vapor phase pyrolysis method using an adduct containing dialkylzinc as a zinc source. A step of forming an insulating layer on the n-type ZnSySe 1- y layer, a step of forming an electrode layer on the insulating layer and the other surface of the substrate; Manufacturing method.
H2n+1を表す)で表されるジアルキル亜鉛とジアルキル
セレンの付加体であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の青色発光素子の製造法。2. The adduct has the general formula R 2 Zn—SeR 2 (R is Cn
The method for producing a blue light-emitting device according to claim 1, which is an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium represented by H 2 n +1 ).
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
の付加体であることを特徴とする特許請求の範囲第2項
記載の青色発光素子の製造法。3. The adduct is obtained by diluting dialkylzinc and dialkylselenium in excess of low-boiling components, reacting and aging, and separating the excessively mixed components. The method for producing a blue light emitting device according to claim 2, which is an adduct of dialkylzinc and dialkylselenium.
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項記載の青色発光
素子の製造法。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 blue light emitting element according to claim 3, wherein
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18684285A JPH0738459B2 (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Blue light emitting device manufacturing method |
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| JP18684285A JPH0738459B2 (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Blue light emitting device manufacturing method |
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|---|---|
| JPS6247176A JPS6247176A (en) | 1987-02-28 |
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ID=16195585
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58165386A (en) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | Hiroshi Kukimoto | Semiconductor light emitting element and manufacture thereof |
| JPS58218181A (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-19 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and manufacture thereof |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18684285A patent/JPH0738459B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPS6247176A (en) | 1987-02-28 |
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