[發明專利]磷化鎵發光組件的制造方法以及制造裝置

無效

• 申請號: 01141187.2
• 申請日: 2001-09-29
• 公開（公告）號: CN1345096A
• 公開（公告）日: 2002-04-17
• 發明（設計）人: 樋口晉;鈴木由佳里;川崎真;相原健
• 申請（專利權）人: 信越半導體株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 孫敬國

技術領域

本發明系關于磷化鎵發光組件的制造方法以及制造裝置。

背景技術

發光二極管等之發光組件通常系于化合物半導體結晶基板上進一步形成復數之化合物半導體層來制作出具有p-n接合之多層化合物半導體晶圓，然后將其組件化所得到。當中，主發光波長(主波長)為555nm～580nm之發光二極管，系于n型之磷化鎵(以下亦簡稱為「GaP」)單結晶基板上依序形成n型以及p型GaP層至少一層，將所制作之多層結構之化合物半導體晶圓加以組件化所得者。又，主發光波長之計算方法系規定于JIS—Z8701(1995)中。

作為如上述般在n型GaP單結晶基板、或n型GaP單結晶基板上事先形成n型GaP磊晶層所得之GaP磊晶晶圓(以下總稱GaP磊晶層之形成對象之GaP單結晶基板或是GaP磊晶晶圓的情形下，也簡稱為「GaP晶圓」)上生長GaP磊晶層(以下也稱為「GaP層」)的方法，可采用液相磊晶生長法(例如回熔(melt?back)式液相磊晶生長法)。所謂回熔式液相磊晶生長法，系于GaP晶圓上配置GaP溶液，之后，例如升溫到950℃，讓前述GaP晶圓表面之上部溶解于Ga溶液中，接著以既定之降溫速度例如降溫到800℃，讓曾一度溶解于Ga溶液中之GaP析出于GaP晶圓上，來生長GaP層。

惟，由于GaP系間接遷移型半導體，即使形成p-n接合，在該狀態下發光效率相當的低，所以通常將作為等電子阱(Isoelectronic?Trap)型之發光中心而作用之氮(N)摻雜于p-n型接合附近之n型GaP層，來提高發光效率(以下，將摻雜有N之GaP層稱為「摻雜GaP層」)。具體而言，在n型GaP層之液相磊晶生長時系采用將氨(NH₃)氣供給于與鎵(Ga)溶液相接之周圍環境氣氛的方法。如以下化學反應式：

所示般，一旦于Ga溶液上流通NH₃氣體，Ga會與NH₃反應而在Ga溶液中形成氮化鎵(GaN)。以GaN之型態進入Ga溶液中之N會伴隨液相磊晶成長而摻雜入n型GaP層中。

于上述般之發光二極管中，摻雜N之GaP層之N濃度系決定發光輸出之重要的因素，在相對于GaP之氮的固溶極限濃度之范圍中，如圖2所示意般，N濃度愈高則發光輸出愈高。又，如圖3所示意般，主發光波長會隨著N濃度的提高而往長波長側偏移(亦即，黃色成分變強)。從而，n型GaP層中之N濃度系依據所需之發光輸出以及發光色(亦即主發光波長)而調整。

此處，用以增加n型GaP層之N濃度的方法通常系采用增加環境氣氛中之NH₃之濃度的方法。尤其，欲以長波長區域之主發光波長來謀求高輸出化之情形，有必要讓環境氣氛中之NH₃濃度做相當的增加。

惟，進行摻雜N之GaP層的磊晶生長之際，若環境氣氛中之NH₃濃度高于某一濃度，則于所得之GaP磊晶晶圓的主表面，有時以該摻雜N之GaP層為起點之稱為針形(spike)缺陷或是孔洞(void)缺陷的結晶缺陷(以下單稱為「針形缺陷」)的形成量會急驟的增加。如圖12到圖13所示般，此針形缺陷B系內部具有空洞H之突起狀缺陷，其具有六角形之平面形狀，直徑為例如0.5mm～2mm、高度為2mm左右。又，圖12(a)系顯示于GaP磊晶晶圓所發生之針狀缺陷的平面形態之光學顯微鏡觀察圖像，(b)為顯示其縱截面之放大圖像。一旦形成此種之針狀缺陷B，則例如以光微影技術將化合物半導體晶圓加工成為發光二極管組件之際，不但光罩會與結晶缺陷相干涉而無法進行正確的對位，且容易損傷光罩，而成為組件制造上之問題。又，在對策上若將發生針狀缺陷之晶圓屏除，或是將發生針狀缺陷之部分予以去除，此必然導致晶圓之制造良率的下降。

本發明之課題在于提供一種方法與裝置，即使為了進行N濃度高、摻雜有N之GaP層的液相磊晶生長而供給高濃度之NH₃，仍可抑制針狀缺陷之發生頻率。

發明內容

為了解決上述課題，本發明之磷化鎵(GaP)發光組件的制造方法，系具有GaP層之液相磊晶生長制程；其特征在于，該液相磊晶生長制程系包含一以氨氣為氮源使用之氮摻雜之GaP層之生長制程，在該氮摻雜之GaP層之生長之際，讓液相磊晶生長暫時停止，在該狀態下將前述環境氣氛之氨濃度做階段性或連續性的增加。