发明名称 磷化镓发光元件及其制造方法
摘要 于n型GaP层12与p型GaP层14之间的p-n接合部,设置一掺杂有氮、且施体浓度与受体浓度皆低于 1×1016个/cm3的低载体浓度层 13,藉此,可提升亮度20%~30%。若将低载体浓度层 13之施体浓度与受体浓度设定成低于1×1016个/cm3,则代表施体浓度与受体浓度之差的载体浓度必然低于1×1016个/cm3。藉由将作为发光中心作用之施体的浓度设定成低于1×1016个/cm3,可延长载体之寿命,且藉由将载体浓度设定为甚低于邻接之层12,14,可提升电子或电洞之注入所产生之发光效率。
申请公布号 TW513817 申请公布日期 2002.12.11
申请号 TW089122658 申请日期 2000.10.27
申请人 信越半导体股份有限公司 发明人 山田 雅人;口 晋;汤本 晃生;川崎 真;相原 健
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 林镒珠 台北市长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种磷化镓发光元件,系于磷化镓单结晶基板上形成有n型磷化镓层与p型磷化镓层至少各一层;其特征在于,于n型磷化镓层与p型磷化镓层之间的p-n接合部,设置一掺杂有氮、且施体浓度与受体浓度低于11016个/cm3的低载体浓度层。2.如申请专利范围第1项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层系p型磷化镓层。3.如申请专利范围第1或第2项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层之载体浓度系低于11016个/cm3。4.如申请专利范围第1或第2项之磷化镓发光元件,其中,对前述低载体浓度层所掺杂之掺杂物含有硫与碳。5.如申请专利范围第3项之磷化镓发光元件,其中,对前述低载体浓度层所掺杂之掺杂物含有硫与碳。6.如申请专利范围第4项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层中之碳浓度高于硫浓度。7.如申请专利范围第5项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层中之碳浓度高于硫浓度。8.如申请专利范围第1项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层之厚度系介于3m~20m。9.一种磷化镓发光元件,系于磷化镓单结晶基板上形成有n型磷化镓层与p型磷化镓层至少各一层;其特征在于,于n型磷化镓层与p型磷化镓层之间的p-n接合部,形成有一施体浓度与受体浓度皆调整成低于11016个/cm3.掺杂有氮的低载体浓度层,且该低载体浓度层含有硫与碳作为掺杂物,而碳浓度系设定成高于硫浓度。10.如申请专利范围第1或第9项之磷化镓发光元件,其中,前述低载体浓度层中之氮浓度系低于31017个/cm3。11.如申请专利范围第1或第9项之磷化镓发光元件,其中,前述磷化镓发光元件之发光波长系介于560nm~562nm。12.如申请专利范围第11项之磷化镓发光元件,其中,前述磷化镓发光元件之低载体浓度层中之氮浓度系介于31016个/cm3~1.51017个/cm3。13.一种磷化镓发光元件之制造方法,系用以制造于磷化镓单结晶基板上形成有n型磷化镓层与p型磷化镓层至少各一层之磷化镓发光元件;其特征在于,系将收容于碳制之成长容器中之镓溶液中所溶入的n型掺杂物,以对前述成长容器内进行减压的方式来挥发后,一边将氨气供给于前述成长容器内、一边在镓溶液中进行液相磊晶成长,藉此,于n型磷化镓层与p型磷化镓层之间的p-n接合部,设置一掺杂有氮、且施体浓度与受体浓度皆低于11016个/cm3的低载体浓度层。14.如申请专利范围第13项之磷化镓发光元件之制造方法,其中,系以让残存于前述低载体浓度层中之n型掺杂物的浓度低于碳浓度的方式来对前述成长容器内进行减压。15.如申请专利范围第13或14项之磷化镓发光元件之制造方法,其中,前述n型掺杂物含有硫。16.一种磷化镓发光元件之制造方法,系用以制造于磷化镓单结晶基板上形成有n型磷化镓层与p型磷化镓层至少各一层之磷化镓发光元件:其特征在于,系在收容于碳制之滑动船内之溶有高浓度之n型掺杂物的镓溶液中,于磷化镓单结晶基板上进行n型磷化镓层之液相磊晶成长之后,将在磷化镓单结晶基板上已成长该n型磷化镓层的化合物半导体晶圆自镓溶液分开,然后令前述滑动船相对于前述镓溶液滑动,一边对前述成长容器供给氨气,一边于溶有低浓度之n型掺杂物或完全未溶入掺杂物的镓溶液中进行液相磊晶成长,藉此,于n型磷化镓层与p型磷化镓层之间的p-n接合部,设置一掺杂有氮、且施体浓度与受体浓度皆低于11016个/cm3的低载体浓度层。17.如申请专利范围第13或16项之磷化镓发光元件之制造方法,其中,前述低载体浓度层之载体浓度系低于11016个/cm3。18.如申请专利范围第13或16项之磷化镓发光元件之制造方法,其中,系供给氨气让前述低载体浓度层之氮浓度低于31017个/cm3。19.如申请专利范围第18项之磷化镓发光元件之制造方法,其中,前述低载体浓度层之氮浓度系介于31016个/cm3~1.51017个/cm3。图式简单说明:图1所示系本发明之GaP发光元件之截面及其厚度方向之载体浓度分布之示意图。图2系用以说明藉液相成长法于化合物半导体单结晶基板上形成磊晶层之成长容器的图。图3所示系图1之低载体浓度层中之N浓度与所得之GaP发光元件的主发光波长之关系图表。图4所示系图3之主发光波长与所得之GaP发光元件的亮度之关系图表。图5所示系图1之低载体浓度层中之N浓度与所得之GaP发光元件的残光率之关系图表。图6所示系实施形态2所使用之液相磊晶成长装置之一例的构成图。图7所示系实施形态2所使用之液相磊晶成长装置之液相成长程式之温阶变化图。图8A系实施形态3之制程说明图,图8B系接于图8A之制程图,图8C系接于图8B之制程图,图8D系接于图8C之制程图,图8E系接于图8D之制程图,图8F系接于图8E之制程图,图8G系接于图8F之制程图,图8G系接于图8F之制程图,图8H系接于图8G之制程图。图9所示系习知方法所得之GaP发光元件之截面及其厚度方向之载体浓度分布之示意图。图10所示系图1之GaP发光元件中,通电开始不久后之主发光波长与连续通电1000小时后之主发光波长的关系图表。
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