TW202135341A - 化合物半導體磊晶晶圓及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於，提供一重壽命特性良好的化合物半導體磊晶晶圓及其製造方法。
本發明之化合物半導體磊晶晶圓，係藉由p型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層與n型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面，並在包含該p-n接合界面的部分形成氮濃度固定的區域，在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)範圍進行摻雜，並從該n型GaAs1-x
Px
層往該p型GaAs1-x
Px
層的方向逐漸減少地進行摻雜。
Description
本發明係關於一種發光二極體用的化合物半導體磊晶晶圓及其製造方法。
將III-V族化合物半導體作為材料的發光二極體，例如磷化砷鎵GaAs1-x
Px
(其中，0.45≦x≦1.0)發光二極體係藉由以下方式而獲得：在n型磷化鎵(GaP)或是砷化鎵(GaAs)的單晶基板上，形成複數層n型磷化砷鎵GaAs1-x
Px
(或是磷化鎵)的磊晶層，並進一步在此磊晶層的最上層，藉由將Zn等p型雜質進行熱擴散而形成p-n接合，以形成發光層部。
或是，亦可在形成n型磷化砷鎵GaAs1-x
Px
(或是磷化鎵)的磊晶層之後，藉由一邊導入Zn等p型雜質一邊形成p型磷化砷鎵GaAs1-x
Px
(或是磷化鎵)，而形成p-n接合。
藉由選擇混晶比x，可實現從紅色到橙色並涵蓋黃色的波長區域，通常將GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)設為發光層的發光二極體，為了提升發光效率，係摻雜氮(N)作為等電子陷阱，以使光輸出提高10倍左右。
發光二極體必須亮度高，又，發光二極體的亮度必須在使用中不會降低亦即壽命要長。以往，為了使發光二極體的壽命增長，係採取了使磊晶晶圓的載子濃度降低等手段。
例如，如專利文獻1所揭露，藉由將摻雜氮之磷化砷鎵GaAs1-x
Px
層的載子濃度設為1×1015
~3×1015
(atoms/cm3
)，可防止起因於雜質的結晶性降低，並使亮度的壽命增長。
又，如專利文獻2所揭露，藉由使磷化砷鎵GaAs1-x
Px
層的氮濃度、及其分布最佳化，可防止氮在位置間的移動，亦即可防止佔據發光位置的氮隨著持續對發光元件通電，而往非發光位置移動的劣化機制，並可使亮度的壽命增長。
然而，如專利文獻1所揭露，即使將摻雜了氮之磷化砷鎵GaAs1-x
Px
層的載子濃度設為1×1015
~3×1015
(atoms/cm3
)，其壽命特性亦不能說是非常良好。特別係越低濃度(位置呈現空的狀態)越容易產生如專利文獻3所揭露之氮在位置間的移動這樣的問題。
另一方面，在如專利文獻2所揭露的僅將氮濃度及其分布最佳化中，當在磊晶生長中具有從結晶產生的非發光位置時，其效果並無法說係必定充分。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平6-196756號公報
[專利文獻2]日本特開2002-329884號公報
[專利文獻3]專利第3791672號公報
[發明所欲解決之問題]
如上所述，在以先前技術所示之以往的方法製作而成的磊晶晶圓、及使用其晶圓製作而成的發光二極體中，具有其壽命特不夠充分的問題。
本發明係鑑於上述問題點而完成者，其目的在於提供壽命特性良好的化合物半導體磊晶晶圓、及其製造方法。
[解決問題之技術手段]
本發明係為了達成上述目的而完成者，其提供一種化合物半導體磊晶晶圓，係藉由p型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層與n型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面，並在包含該p-n接合界面的部分形成氮濃度固定的區域，
在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行摻雜，並從該n型GaAs1-x
Px
層往該p型GaAs1-x
Px
層的方向逐漸減少地進行摻雜。
根據由如此之化合物半導體磊晶晶圓製造的發光元件，可為壽命特性良好的發光元件。
又，本發明係提供一種化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，其係藉由氫化物氣相成長法，在基板上藉由p型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層及n型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面，
在包含該p-n接合界面的部分摻雜氮，並形成氮濃度固定的區域，
在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行摻雜，並從該n型GaAs1-x
Px
層往該p型GaAs1-x
Px
層的方向逐漸減少地進行摻雜。
根據如此之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，能以低成本簡單地製造可獲得壽命特性良好之發光元件的化合物半導體磊晶晶圓。
[發明效果]
如以上所述，根據由本發明之化合物半導體磊晶晶圓製造的發光元件，可為壽命特性良好的發光元件。又，根據本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，能以低成本簡單地製造可獲得壽命特性良好之發光元件的化合物半導體磊晶晶圓。
如上所述，期望開發壽命特性良好的GaAsP發光元件。
本案發明人針對壽命特性良好的GaAsP發光元件重複進行探討後發現，只要係在氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行摻雜，並從n型層往p型層的方向逐漸減少地進行摻雜的化合物半導體磊晶晶圓，便可獲得壽命特性良好的發光元件，因而完成本發明。
亦即，本發明的化合物半導體磊晶晶圓，
係藉由p型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層與n型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面，並在包含該p-n接合界面的部分形成氮濃度固定之區域的化合物半導體磊晶晶圓，
並且係在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行摻雜，並從該n型GaAs1-x
Px
層往該p型GaAs1-x
Px
層的方向逐漸減少地進行摻雜的化合物半導體磊晶晶圓。
又，本發明的化合物半導體磊晶晶圓之製造方法，
係藉由氫化物氣相成長法，在基板上藉由p型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層及n型GaAs1-x
Px
(0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，
在包含該p-n接合界面的部分摻雜氮，而形成氮濃度固定的區域，
並在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍而進行摻雜，並從該n型GaAs1-x
Px
層往該p型GaAs1-x
Px
層的方向逐漸減少地進行摻雜的化合物半導體磊晶晶圓之製造方法。
以下，參照圖式詳細說明本發明，但本發明並不限定於此。
圖1係本發明之化合物半導體磊晶晶圓之一例的剖面概略圖。在化合物半導體磊晶晶圓1中，作為基板例如可使用n型單晶基板亦即GaP基板或GaAs基板。在圖1所示的例子中，係在n型GaP基板2上形成有第一層n型GaP緩衝層3，在緩衝層3上形成有第二層n型GaAs1-y
Py
層4(組成變化層4)，在組成變化層4上形成有第三層n型GaAs1-x
Px
層5(n型組成固定層5)，在n型組成固定層5上形成有第四層p型GaAs1-x
Px
層6(p型組成固定層6)。此時，藉由第三層n型GaAs1-x
Px
層5(n型組成固定層5)與第四層p型GaAs1-x
Px
層6(p型組成固定層6)而形成作為發光部的p-n接合界面7。又，在包含p-n接合界面7的部分形成了具有氮濃度大致固定之區域的氮摻雜層8。
基板上的緩衝層並未特別限定，可與基板相同亦可不同。例如，可為與基板相同的組成。亦即，在n型GaP基板2的情況下，緩衝層3可為n型GaP。
形成於緩衝層3上的組成變化層4，係根據與n型GaP基板2的距離而變化組成的層。具體而言，組成變化層4例如可為n型GaAs1-y
Py
(0.45≦y≦1.0)的層，並且隨著離n型GaP基板2越遠，混晶率y會1開始降低。其混晶率y較佳係在0.45≦y≦1.0之間變化。由於基板與組成固定層之晶格常數的差較大，因此藉由形成此組成變化層4可獲得結晶缺陷更少的組成固定層。
在組成變化層4上形成有n型GaAs1-x
Px
層5(n型組成固定層5)。n型組成固定層5係組成(混晶率x)為固定的層。在組成固定層5為GaAs1-x
Px
的情況，係選擇與LED之發光波長的值對應的混晶率x。
在此n型GaAs1-x
Px
層5(n型組成固定層5)中，係使用Te作為摻雜物。
在n型組成固定層5上形成有p型GaAs1-x
Px
層6(p型組成固定層6)。例如可使用Zn作為p型的摻雜物。
又，以包含p型GaAs1-x
Px
層6(p型組成固定層6)與n型GaAs1-x
Px
層5(n型組成固定層5)的界面，亦即作為發光部之p-n接合界面7的方式，形成具有氮濃度大致固定之區域的氮摻雜層8作為等電子陷阱。藉由在具有間接躍遷型之能隙的GaAsP中摻雜氮，可提高發光元件的光輸出。
又，在氮摻雜層8中，係將Te作為n型摻雜物在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行摻雜，並從n型GaAs1-x
Px
層5往p型GaAs1-x
Px
層6的方向逐漸減少地進行摻雜。
一般而言，在GaAsP系發光元件中，可作為發光中心而作用的氮會在半導體結晶中佔據特定位置(晶格點)，並且存在無助於發光的位置(非發光位置)。吾人將氮在位置間的移動作為亮度的劣化機制列入考量；為了使壽命特性更佳，減少非發光位置至關重要。
在GaAsP磊晶晶圓中，和不同時摻雜n型摻雜物與氮的情況相比，同時摻雜n型摻雜物亦即Te(碲)或S(硫黃)與N(氮)之情況的氮濃度較低。亦即，吾人認為n型摻雜物與氮係佔據相同位置。
本發明係藉由以n型摻雜物占據非發光位置，而減少氮在位置間的移動並實現壽命特性的改善。
另一方面，在為了以n型摻雜物佔據非發光位置而進行摻雜時，若其摻雜物(雜質)濃度過高則結晶性會降低，並且壽命特性會降低。
又，本發明之化合物半導體磊晶晶圓係傾斜狀地摻雜n型摻雜物，亦即藉由使p-n接合界面附近的n型摻雜物為低濃度，並從p型層(接合界面)往n型層方向逐漸增加n型摻雜物濃度，可同時抑制p-n接合界面附近的氮在位置間之移動，並防止因n型摻雜物(雜質)濃度而造成的結晶性之降低，進而實現壽命特性的改善。又，藉由在n型摻雜物中使用Te可獲得上述效果。
接著，參照圖1~3說明本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法。
本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，係使用氫化物氣相成長(HVPE)法來製造化合物半導體磊晶晶圓。以下，係以使用n型GaP基板作為單晶基板的情況為例子來加以說明，但本發明並不限定於此。圖2係顯示本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法之一例的流程圖。又，圖3係顯示可用於本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法之氣相成長裝置之一例的剖面圖。圖3所示之氣相成長裝置包含：石英舟20、磊晶反應器21、支撐部22、氣體導入管23、加熱器24及鎵(Ga)池25。
[準備步驟]
首先，將單晶基板W及高純度鎵(Ga)分別設置於具有積蓄Ga用之石英舟20的磊晶反應器21內之既定位置(單晶基板W係在支撐部22上)。單晶基板除了n型GaP基板之外，例如亦可採用n型GaAs基板等。
[第一層n型GaP緩衝層形成步驟]
接著，在n型GaP基板上形成緩衝層。從氣體導入管23將氮(N2
)氣導入反應器21內，在充分替換去除掉空氣後，導入作為載子氣體的高純度氫(H2
)，並停止N2
的流動，再以加熱器24進行加熱而進入升溫步驟。又，在確認完上述置入Ga之石英舟20的設置部分及單晶基板W的設置部分之溫度固定保持於既定溫度後，開始進行單晶基板W與相同組成之緩衝層(圖1的緩衝層3)的氣相成長。
將n型摻雜物摻雜用氣體導入反應器內，並為了生成作為周期表第III族元素成分原料的GaCl，而將高純度氯化氫氣體(HCl)吹入上述石英舟中的Ga池25，並從Ga池上表面吹出。另一方面，一邊導入作為n型摻雜物摻雜用氣體的二乙基碲(DETe)、及作為周期表第V族元素成分的高純度磷化氫氣體(PH3
)，一邊在單晶基板上形成緩衝層。
[第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)形成步驟]
形成緩衝層後，在緩衝層上形成第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)。在不改變HCl與DETe的導入量之情況下，使高純度砷化氫氣體(AsH3
)的導入量逐漸增加，又同時使PH3
的導入量減少，而在緩衝層上形成第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)。
[第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)形成步驟]
形成組成變化層後，在組成變化層上形成第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)。在不改變HCl、PH3
、AsH3
的導入量之情況下，一邊使n型摻雜物氣體亦即DETe的導入量逐漸減少，一邊導入含N(氮)之氣體作為等電子陷阱添加用氣體。作為氣體例如可使用高純度氨氣(NH3
)，但並不限定於此。
接著，在不改變HCl、PH3
、AsH3
、NH3
的導入量之情況下，使n型摻雜物氣體亦即DETe的導入量更加逐漸減少，而在第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)上形成第三層n型GaAs1-x
Px
(n型組成固定層)。
[第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)形成步驟]
形成n型組成固定層後，在n型組成固定層上形成第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)。在不改變HCl、PH3
、AsH3
、NH3
的導入量之情況下，一邊使DETe的導入量逐漸減少，一邊以漸升降(ramping)的方式使p型摻雜物氣體亦即二甲基鋅(DMZn)逐漸增加至既定流量為止，而形成p型GaAs1-x
Px
層。
接著，在不改變HCl、PH3
、AsH3
、DETe、DMZn的導入量之情況下，使NH3
的導入量逐漸減少而停止NH3
的導入。接著在不改變HCl、PH3
、AsH3
、DETe的導入量之情況下，以漸升降的方式使DMZn的流量更加逐漸增加而固定DMZn的流量，以在第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)上形成第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)，並結束氣相成長。
在本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法中，例如，能夠以質量流量控制器(MFC)進行流量控制，同時以漸升降的方式使DETe的導入量從8sccm到1sccm為止逐漸減少而使晶圓成長。又，例如，亦可使用反應器及配管內的殘留氣體而使n型摻雜物(Te)濃度逐漸減少。亦即，雖藉由關閉供給閥而停止DETe的供給，但由於連續地進行成長，導入配管(DETe出口至反應器入口間的配管)內的殘留氣體會通過反應器而逐漸排出，就結果而言，可進行「和藉由MFC進行流量控制時相同的摻雜」。
如以上所述，本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，可製造圖1中作為剖面圖而顯示的化合物半導體磊晶晶圓。
[實施例]
以下，列舉實施例並詳細說明本發明，但並非限定本發明。
(實施例1)
藉由HVPE法如以下所述製作磊晶晶圓。
[準備步驟]
將n型GaP單晶基板及高純度鎵(Ga)分別設置於附有積蓄Ga用之石英舟的磊晶反應器內之既定位置。GaP基板係添加3~10×1017
(atoms/cm3
)的碲(Te)，並為直徑50mm的圓形且具有從(100)面往[011]方向偏位10(°)的面。將它們同時配置於支撐部上，並使支撐部每分鐘旋轉八圈。
接著，持續將氮(N2
)氣導入反應器內20分鐘，在充分替換去除掉空氣後，以每分鐘6500sccm導入高純度氫(H2
)作為載子氣體，並停止氮氣的流動而進入升溫步驟。在確認完置入Ga的石英舟設置部分及GaP單晶基板設置部分的溫度分別保持於固定溫度後，開始進行GaAs1-x
Px
磊晶膜的氣相成長。
[第一層n型GaP緩衝層形成步驟]
導入DETe(二乙基碲)作為以氫氣稀釋後的n型摻雜物氣體，並為了生成作為周期表第III族元素成分原料的GaCl，而將高純度氯化氫氣體(HCl)吹入上述石英舟中的Ga池，並從Ga池上表面吹出。另一方面，導入高純度磷化氫氣體(PH3
)作為周期表第V族元素成分，並使第一層亦即n型GaP緩衝層成長在n型GaP基板上。
[第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)形成步驟]
形成緩衝層後，在不改變HCl的導入量之情況下，開始進行高純度砷化氫氣體(AsH3
)的導入，並使導入量逐漸增加。又同時使PH3
的導入量減少，而在第一層n型GaP緩衝層上形成第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)。
[第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)形成步驟]
形成組成變化層後，在不改變HCl、PH3
、AsH3
的導入量之情況下，一邊使n型摻雜物氣體亦即DETe的導入量逐漸減少，一邊導入高純度氨氣體(NH3
)作為等電子陷阱添加用氣體。在不改變HCl、PH3
、AsH3
、NH3
的導入量之情況下，一邊使n型摻雜物氣體亦即DETe的導入量更加逐漸減少，而在組成變化層上形成第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)。
[第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)形成步驟]
形成n型組成固定層後，在不改變HCl、PH3
、AsH3
、NH3
的導入量之情況下，並一邊使DETe的導入量逐漸減少，一邊以漸升降的方式使p型摻雜物氣體亦即DMZn逐漸增加至既定流量為止，而形成p型GaAs1-x
Px
層。接著，在不改變HCl、PH3
、AsH3
、DETe、DMZn的導入量之情況下，使NH3
的導入量逐漸減少而停止NH3
的導入。接著，在不改變HCl、PH3
、AsH3
、DETe的導入量之情況下，以漸升降的方式使DMZn流量更加逐漸增加而固定DMZn的流量，並在n型組成固定層上形成第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)之後，結束氣相成長，以製造出化合物半導體磊晶晶圓。
又，在製造化合物半導體磊晶晶圓時，係如上述般藉由一邊使DETe的導入量逐漸減少一邊成長，而在第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)~第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)中的氮濃度固定之區域(氮濃度固定區域)中，製作摻雜了n型摻雜物(Te)並使其從第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)往第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)的方向逐漸減少地進行摻雜的層(傾斜摻雜)。又，此時n型摻雜物(Te)濃度係控制在1.0×1016
到0.2×1016
(atoms/cm3
)。
製作完成的化合物半導體磊晶晶圓中，第一層n型GaP緩衝層厚度約為5μm，第二層n型GaAs1-y
Py
層(組成變化層)厚度約為20μm，第三層n型GaAs1-x
Px
層(n型組成固定層)厚度約為15μm及第四層p型GaAs1-x
Px
層(p型組成固定層)厚度約為15μm。又，包含p-n接合界面的氮濃度固定區域約為15μm。
[評估]
為了評估如此製作而成的磊晶晶圓之壽命特性(起始亮度與通電後亮度的殘留率，亦即，殘留率＝(通電後亮度/起始亮度)×100))，進行了如以下之步驟的評估。
首先，將製作完成化合物半導體磊晶晶圓取出，並進行背面研光。其後，在晶圓背面形成n型電極，並在表面的磊晶層形成p型電極。在裁切成280μm見方尺寸後，在距離晶圓外周側5mm附近，從定向平面部(OF部)、OF部的相反側部分(反OF部)及晶圓中心部的三個位置各取兩個，總計取出六個晶片。由取出之晶片來製作LED燈具，並測量流過直流電流20mA時的亮度。其後進行50mA、25℃、168小時的通電並再度進行亮度的測量。從剛製作後(起始)之亮度與通電後之亮度的值計算出殘留率。將結果顯示於表1。
(實施例2)
除了將氮濃度固定區域的n型摻雜物(Te)濃度從0.9×1016
傾斜摻雜至0.2×1016
(atoms/cm3
)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(實施例3)
除了將氮濃度固定區域的n型摻雜物(Te)濃度從0.8×1016
傾斜摻雜至0.2×1016
(atoms/cm3
)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(實施例4)
除了將氮濃度固定區域的n型摻雜物(Te)濃度從2.0×1016
傾斜摻雜至0.4×1016
(atoms/cm3
)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(比較例1)
除了將氮濃度固定區域的n型摻雜物(Te)濃度從9.0×1016
傾斜摻雜至1.8×1016
(atoms/cm3
)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(比較例2)
除了將氮濃度固定區域的n型摻雜物(Te)濃度以0.4×1016
(atoms/cm3
)水平摻雜(意指濃度平穩無變化)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(比較例3)
除了使用硫化氫氣體(H2
S)作為n型摻雜物氣體，並將氮濃度固定區域的n型摻雜物(S)濃度從2.0×1016
傾斜摻雜至0.4×1016
(atoms/cm3
)以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
(比較例4)
除了使用硫化氫氣體(H2
S)作為n型摻雜物氣體，並將氮濃度固定區域的n型摻雜物(S)濃度以0.2×1016
(atoms/cm3
)水平摻雜以外，均與實施例1相同。將結果一併顯示於表1。
【表1】
| n型摻雜物種 | 氮濃度固定區域 | 亮度的殘留率 (%) | ||
| n型摻雜之分布 | 摻雜濃度 (atoms/cm3 ) | |||
| 實施例1 | Te | 傾斜 | 1.0×1016 ~0.2×1016 | 93.3 |
| 實施例2 | Te | 傾斜 | 0.9×1016 ~0.2×1016 | 92.1 |
| 實施例3 | Te | 傾斜 | 0.8×1016 ~0.2×1016 | 91.6 |
| 實施例4 | Te | 傾斜 | 2.0×1016 ~0.4×1016 | 91.5 |
| 比較例1 | Te | 傾斜 | 9.0×1016 ~1.8×1016 | 78.5 |
| 比較例2 | Te | 水平 | 0.4×1016 | 83.1 |
| 比較例3 | S | 傾斜 | 2.0×1016 ~0.4×1016 | 55.4 |
| 比較例4 | S | 水平 | 0.2×1016 | 71.0 |
又，將實施例1(傾斜摻雜例)與比較例2(水平摻雜例)的SIMS分布顯示於圖4及圖5。
在比較例1中，係將n型摻雜物設為Te，並且在包含p-n接合界面的氮濃度固定區域中，將Te濃度從9.0×1016
傾斜摻雜至1.8×1016
(atoms/cm3
)的高濃度，但亮度的殘留率並未提高。又，在比較例2中，係將Te濃度以0.4×1016
(atoms/cm3
)水平摻雜，但亮度的殘留率並未提高。在比較例3中，係將n型摻雜物設為S，並在包含p-n接合界面的氮濃度固定區域中，將S濃度從2.0×1016
傾斜摻雜至0.4×1016
(atoms/cm3
)，但亮度的殘留率並未提高。又，在比較例4中，係將S濃度以0.2×1016
(atoms/cm3
)水平摻雜，但亮度的殘留率並未提高。
另一方面，在本發明的化合物半導體磊晶晶圓中，係將n型摻雜物設為Te，並藉由在包含p-n接合界面的氮濃度固定區域中，將Te濃度在2.0×1016
~0.2×1016
(atoms/cm3
)的範圍進行傾斜摻雜，而提高亮度的殘留率。
如以上所述，依本發明之化合物半導體磊晶晶圓，可為壽命特性良好的化合物半導體磊晶晶圓。又，依本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法，能夠以低成本簡單地製造可獲得壽命特性良好之發光元件的化合物半導體磊晶晶圓。
又，本發明並不限定於上述實施態樣。上述實施態樣僅為例示，只要具有和本發明之申請專利範圍所記載之技術思想實質上相同的構成，並可發揮相同的作用效果者，無論為何種態樣均包含於本發明的技術的範圍。
1:化合物半導體磊晶晶圓(本發明)
2:n型GaP基板
3:第一層n型GaP緩衝層
4:第二層n型GaAs1-yPy層(組成變化層)
5:第三層n型GaAs1-xPx層(n型組成固定層)
6:第四層p型GaAs1-xPx層(p型組成固定層)
7:p-n接合界面
8:氮摻雜層
20:石英舟
21:磊晶反應器
22:支撐部
23:氣體導入管
24:加熱器
25:Ga池
W:單晶基板
圖1係顯示藉由本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法而製作的化合物半導體磊晶晶圓之剖面概略圖之一例。
圖2係本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法之一例的流程圖。
圖3係顯示可用於本發明之化合物半導體磊晶晶圓的製造方法之製造裝置之一例的剖面圖。
圖4係顯示實施例1中之SIMS分布的圖式。
圖5係顯示比較例2中之SIMS分布的圖式。
1:化合物半導體磊晶晶圓(本發明)
2:n型GaP基板
3:第一層n型GaP緩衝層
4:第二層n型GaAs1-yPy層(組成變化層)
5:第三層n型GaAs1-xPx層(n型組成固定層)
6:第四層p型GaAs1-xPx層(p型組成固定層)
7:p-n接合界面
8:氮摻雜層
Claims (2)
- 一種化合物半導體磊晶晶圓， 係藉由p型GaAs1-x Px (0.45≦x≦1.0)層與n型GaAs1-x Px (0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面，並在包含該p-n接合界面的部分形成氮濃度固定的區域； 在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016 ～0.2×1016 (atoms/cm3 )的範圍進行摻雜，並該從該n型GaAs1-x Px 層往該p型GaAs1-x Px 層的方向逐漸減少地進行摻雜。
- 一種化合物半導體磊晶晶圓的製造方法， 透過氫化物氣相成長法，在基板上藉由p型GaAs1-x Px (0.45≦x≦1.0)層與n型GaAs1-x Px (0.45≦x≦1.0)層而形成作為發光部的p-n接合界面； 在包含該p-n接合界面的部分摻雜氮，並形成氮濃度固定的區域； 在該氮濃度固定的區域中，將Te作為n型摻雜物在2.0×1016 ～0.2×1016 (atoms/cm3 )的範圍進行摻雜，並從該n型GaAs1-x Px 層往該p型GaAs1-x Px 層的方向逐漸減少地進行摻雜。
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