发明名称 制造三、 五族化合物半导体层之方法,制造半导体发光元件之方法,及蒸气相成长装置
摘要 本发明提供一种制造三、五族化合物半导体层的方法,其步骤如下:于一反应室中,在一基板之上形成一第一三、五族化合物半导体层;以及于形成该第一三、五族化合物半导体层的步骤前后供应一三族材料气体至该反应室之中,避免该三族气体于该反应室中再蒸发。
申请公布号 TWI245314 申请公布日期 2005.12.11
申请号 TW093100452 申请日期 2004.01.08
申请人 夏普股份有限公司 发明人 中村淳一;佐佐木和明
分类号 H01L21/00;H01L33/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种制造三、五族化合物半导体层的方法,其步 骤如下: 于一反应室中,在一基板之上形成一第一三、五族 化合物半导体层;以及 于形成该第一三、五族化合物半导体层的步骤前 后供应一三族材料气体至该反应室之中,避免该三 族气体于该反应室中再蒸发。 2.如申请专利范围第1项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:藉由供应该三族材料气体来形成一第 一过渡三、五族化合物半导体层。 3.如申请专利范围第1项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中形成该第一三、五族化合物半 导体层的步骤包括下面步骤:于第一基板温度处来 形成该第一三、五族化合物半导体层。 4.如申请专利范围第1项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:于基板温度变成较佳温度以上时来供 应该三族材料气体。 5.如申请专利范围第4项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中该较佳温度系包含因该反应室 内所产生之反应产物的再蒸发而造成的晶体缺陷 及因迁移不足而造成的晶体缺陷等之晶体缺陷为 最少时的基板温度。 6.如申请专利范围第5项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:在完成形成该第一三、五族化合物半 导体层之步骤以前,于基板温度变成较佳温度以上 时来供应该三族材料气体。 7.如申请专利范围第5项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:在形成该第一三、五族化合物半导体 层之步骤以前,于基板温度变成较佳温度以上且该 基板温度提升至第一基板温度时来供应该三族材 料气体。 8.如申请专利范围第7项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:于基板温度变成较佳温度以上且该基 板温度提升至第一基板温度时来供应一五族材料 气体和该三族材料气体。 9.如申请专利范围第3项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,进一步包括下面步骤:于第二基板 温度处在该反应室中来形成一第二三、五族化合 物半导体层, 其中供应该三族材料气体的步骤包括下面步骤:于 基板温度从第一基板温度变成第二基板温度时来 供应该三族材料气体。 10.如申请专利范围第9项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤包 括下面步骤:于基板温度从第一基板温度变成第二 基板温度时来供应一五族材料气体和该三族材料 气体。 11.如申请专利范围第1项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中该第一三、五族化合物半导体 层包括In和As中至少其中一者。 12.如申请专利范围第5项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中: 该基板系GaAs基板; 形成该第一三、五族化合物半导体层的步骤包括 下面步骤:于第一基板温度处在该GaAs基板之上形 成一GaAs缓冲层; 供应该三族材料气体的步骤包括下面步骤:于基板 温度变成较佳温度以上且该基板温度提升至第一 基板温度时来供应该三族材料气体。 13.如申请专利范围第12项之制造三、五族化合物 半导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤 包括下面步骤:供应形成该GaAs缓冲层之步骤所使 用的三族材料气体来作为该三族材料气体。 14.如申请专利范围第9项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中: 该基板系GaAs基板; 形成该第一三、五族化合物半导体层的步骤包括 下面步骤:于第一基板温度处在该GaAs基板之上形 成一第一GaAs缓冲层; 形成该第二三、五族化合物半导体层的步骤包括 下面步骤:于第二基板温度处形成一第二GaAs缓冲 层;以及 供应该三族材料气体的步骤包括下面步骤:于基板 温度从第一基板温度变成第二基板温度时来供应 该三族材料气体。 15.如申请专利范围第14项之制造三、五族化合物 半导体层的方法,其中供应该三族材料气体的步骤 包括下面步骤:供应形成该第一GaAs缓冲层之步骤 以及形成该第二GaAs缓冲层之步骤中至少其中一者 所使用的三族材料气体来作为该三族材料气体。 16.如申请专利范围第14项之制造三、五族化合物 半导体层的方法,进一步包括下面步骤:于高于第 一基板温度和第二基板温度中至少其中一者的基 板温度处在该反应室之中形成一第三三、五族化 合物半导体层。 17.如申请专利范围第9项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中形成该第二三、五族化合物半 导体层的步骤包括下面步骤:于停止供应该三族材 料气体10秒钟以内,利用该三族材料气体来形成一 第二三、五族化合物半导体层。 18.如申请专利范围第12项之制造三、五族化合物 半导体层的方法,其中进一步包括下面步骤:于该 GaAs缓冲层之上形成一(A1xGa1-x)yIn1-yP层(0≦x≦1、0 ≦y<1)。 19.如申请专利范围第18项之制造三、五族化合物 半导体层的方法,其中: 形成该GaAs缓冲层的步骤包括下面步骤:于第一基 板温度处利用一第一五族材料气体来形成该GaAs缓 冲层;以及 形成该(AlxGa1-x)yIn1-yP层(0≦x≦1、0≦y<1)的步骤包 括下面步骤:于第二基板温度处利用一第二五族材 料气体来形成一(AlxGa1-x)yIn1-yP层(0≦x≦1、0≦y<1), 进一步包括下面步骤:于低于第二基板温度的基板 温度处从第一五族材料气体切换成第二五族材料 气体。 20.如申请专利范围第1项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中形成该第一三、五族化合物半 导体层的步骤包括下面步骤:利用金属有机化学蒸 气况积法来形成该第一三、五族化合物半导体层 。 21.如申请专利范围第4项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中:该较佳温度为600℃。 22.如申请专利范围第4项之制造三、五族化合物半 导体层的方法,其中:该较佳温度为630℃。 23.一种制造一半导体发光元件的方法,其包括: 制造一三、五族化合物半导体层之步骤;以及 利用该三、五族化合物半导体层来形成一半导体 发光元件之步骤,其中: 制造该三、五族化合物半导体层之步骤如下: 于一反应室中,在一基板之上形成一三、五族化合 物半导体层;以及 于形成该三、五族化合物半导体层的步骤前后供 应一三族材料气体至该反应室之中,避免该三族气 体于该反应室中再蒸发。 24.如申请专利范围第23项之制造半导体发光元件 的方法,其中形成该半导体发光元件的步骤包括下 面步骤:形成一半导体发光二极体或一半导体雷射 。 25.一种蒸气相成长装置,其包括: 一反应室,以及, 一材料气体供应区段,用以供应气体至该反应室之 中以便于该反应室中的一基板之上形成一三、五 族化合物半导体层, 其中该材料气体供应区段会于形成该三、五族化 合物半导体层前后供应一三族材料气体至该反应 室之中,避免该三族气体于该反应室中再蒸发。 26.如申请专利范围第25项之蒸气相成长装置,进一 步包括一基板加热区段,用以加热该基板。 图式简单说明: 图1A为本发明范例中所使用之蒸气相成长装置之 重要部件的结构的剖面图; 图1B为图1A之蒸气相成长装置的平面图; 图2A为用于成长三、五族化合物半导体层时,成长 温度(基板温度)和再蒸发元素数量间的关系图; 图2B为成长温度和晶体缺陷数量间的概略关系图; 图2C为实验得到的成长温度和In晶体缺陷数量间的 关系图; 图3A为本发明范例中所制造之半导体发光二极体 之示范结构的剖面图; 图3B为本发明范例中所制造之半导体雷射之示范 结构的剖面图; 图4为范例1之用以制造三、五族化合物半导体层 之方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时 间的关系图; 图5为范例2之用以制造三、五族化合物半导体层 之方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时 间的关系图; 图6为范例3之用以制造三、五族化合物半导体层 之方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时 间的关系图; 图7为范例4之用以制造三、五族化合物半导体层 之方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时 间的关系图; 图8为范例5之用以制造三、五族化合物半导体层 之方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时 间的关系图; 图9为用以制造三、五族化合物半导体层之惯用方 法中的基板温度和成长期间材料气体导入时间的 关系图; 图10为用以制造三、五族化合物半导体层之惯用 方法中的基板温度和成长期间材料气体导入时间 的关系图; 图11A为用于成长三、五族化合物半导体层所使用 之蒸气相成长装置之重要部件的结构的剖面图;以 及 图11B为图11A之蒸气相成长装置的平面图。
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