发明名称 发光元件用磊晶晶圆之评估方法,电脑可读取之记录媒体以及发光元件用磊晶晶圆
摘要 本发明之目的是,不用激励载体(carrier)密度,来提供发光元件用磊晶晶圆(epitaxial wafer)之评估方法,其能迅速且以不破坏方式测量真正的使用寿命(lifetime)。甚者,其目的亦能提供比知者更高发光效率之发光元件用磊晶晶圆。在发光元件用磊晶晶圆照射上述激励光,并且依照所产生之光激励发光(photoluminescence)光强度时间在一定位以下时之强度变化速度来求出不发光使用寿命。甚着,提供具有下列特征之发光元件用磊晶晶圆:如上述般所求得之不发光使用寿命是在20奈(nano)秒以上,或者,到活性层之锌扩散量是在1E13(10l3)原子/cm2以内。
申请公布号 TW494581 申请公布日期 2002.07.11
申请号 TW088115222 申请日期 1999.09.03
申请人 东芝股份有限公司 发明人 赤池康彦;鹫塚章一
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种发光元件用磊晶晶圆之评估方法,其特征在于:在发光元件用磊晶晶圆照射激励光;在上述发光元件用磊晶晶圆之活性层经由激励载体,来检测所产生之光激励发光;依照上述光激励发光强度之时间变化在一定値以下时之上述光激励发光强度之变化速度,来导出少数载体之不发光使用寿命。2.如申请专利范围第1项之评估方法,其中上述光激励发光强度之时间变化是与下列式子相似,I(t)=Aiexp(-t/i)(但是,Ai,在I(0)=1所规定指数部分之系数,i,在表示下列式子时之辅助文字是表示i=1,2,3,…)I(t)=Aiexp(-t/i)=Alexp(-t/1)+A2exp(-t/2)+…经由下列式子n(t)=-I(t)/(dI(t)/dt)依照伴随所定义使用寿命n(t)之经过时间t的收歛値,来导出上述不发光使用寿命。3.如申请专利范围第2项之评估方法,其中上述使用寿命n(t)是定义成K(t)=d(1/n(t))/dt以K(t)实质上变成0时之使用寿命n(t)来作为上述不发光使用寿命。4.如申请专利范围第3项之评估方法,其中上述发光元件用磊晶晶圆,在上述活性层上面是设置有比相对于上述光激励发光吸收率为100%低之层,并经由上述层来检测上述光激励发光。5.如申请专利范围第4项之评估方法,其中上述发光元件用磊晶晶圆,是具有含有作为受体(acceptor)之锌(Zn)层。6.如申请专利范围第5项之评估方法,其中上述不发光使用寿命为20奈秒以上之上述发光元件用磊晶晶圆是判断为合格品。7.如申请专利范围第5项之评估方法,其中上述活性层,是含有InGaAlP层。8.如申请专利范围第5项之评估方法,其中上述活性层,是含有GaAs层。9.一种电脑可读取之记录媒体,其能记录在电脑实施之下列者:输入处理,在发光元件用磊晶晶圆之活性层经由激励载体来输入所产生之光激励发光强度;及导出处理,依照上述光激励发光强度之时间变化在一定値以下时之上述光激励发光强度的变化速度来导出不发光使用寿命。10.如申请专利范围第9项之电脑可读取之记录媒体,其中上述光激励发光强度之时间变化是与下列式子近似,I(t)=Aiexp(-t /i)(但是,Ai,在I(0)=1是所规定之指数部分系数,i,在表示下列式子时之辅助文字,是表示i=1,2,3,…)I(t)=Aiexp(-t /i)=Alexp(-t /1)+A2exp(-t /2)+…经由下列式子n(t)=-I(t)/(dI(t)/dt)依照伴随所定义之使用寿命n(t)经过时间t的收歛値来导出使用寿命。11.如申请专利范围第10项之电脑可读取之记录媒体,其中上述使用寿命n(t)是定义成下列式子,K(t)=d(1/n(t))/dt以K(t)在实质变成0时之使用寿命n(t)来作为上述不发光使用寿命。12.如申请专利范围第11项之电脑可读取之记录媒体,其中上述不发光使用寿命为20奈秒以上之上述发光元件用磊晶晶圆是判断为合格品。13.一种发光元件用之磊晶晶圆,其特征在于:具备有n型半导体层;设置在上述n型半导体层上面之活性层;及p型半导体层,是含有设置在上述活性层上面之锌(Zn);从上述p型半导体层到上述活性层之上述锌扩散量,是在1E13原子/cm2以内。14.如申请专利范围第13项之发光元件用之磊晶晶圆,其中在上述发光元件用磊晶晶圆照射激励光;在上述发光元件用磊晶晶圆之活性层经由激励载体,来检测所产生之光激励发光;依照上述光激励发光强度之时间变化在一定値以下时之上述光激励发光强度之变化速度,所导出之少数载体的不发光使用寿命是在20奈秒以上。15.如申请专利范围第14项之发光元件用之磊晶晶圆,其中上述光激励发光强度之时间变化是与下列式子相似,I(t)=Aiexp(-t /i)(但是,Ai,在I(0)=1是所规定之指数部分系数,i,在以所表示时之辅助文字,是表示i=1,2,3,…)I(t)=Aiexp(-t/i)=Alexp(-t /1)+A2exp(-t /2)+…经由下列式子n(t)=-I(t)/(dI(t)/dt)依照伴随所定义之使用寿命n(t),经过时间t的收歛値,所导出之上述不发光使用寿命是在20奈秒以上。16.如申请专利范围第15项之发光元件用之磊晶晶圆,其中上述使用寿命n(t)是定义成下列式子,K(t)=d(1/n(t))/dt以K(t)在实质变成0时之使用寿命n(t)是在20奈秒以上。17.如申请专利范围第16项之发光元件用之磊晶晶圆,其中上述活性层,是含有InGaAlP层。18.如申请专利范围第16项之发光元件用之磊晶晶圆,其中上述活性层,是含有GaAs层。图式简单说明:图1是表示与本发明有关之评估装置基本构造方块图。图2是俯视图,其图示以硬体(hardware)实现图1所示之本发明评估装置的解析装置6之概念。图3是图示样品1之概略结构截面图。图4是图表图,其表示经由本发明所测得InCaAlP系列发光二极体之PL强度衰减曲线。图5是图表图,其描述在本发明之激励载体密度是横轴,依照PL光衰减曲线近似式子所计算之使用寿命値是纵轴。图6是图表图,其表示藉由本发明所测得使用寿命和发光二极体发光效率之相关关系。图7是图表图,其表示藉由习知方法所测得使用寿命和发光二极体发光效率之相关关系。图8是在经由本发明新评估之InGaAlP系列发光二极体晶圆,以相对値来表示每个晶片之发光效率的度数者。图9是图表图,其图示藉由MOCVD法之InGaAlP系列发光二极体SIMS的杂质侧面图(profile)。图10是图表图,其表示锌扩散量和不发光使用寿命之关系。
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