[发明专利]磷化镓发光组件的制造方法以及制造装置

说明书

技术领域

本发明系关于磷化镓发光组件的制造方法以及制造装置。

背景技术

发光二极管等之发光组件通常系于化合物半导体结晶基板上进一步形成复数之化合物半导体层来制作出具有p-n接合之多层化合物半导体晶圆，然后将其组件化所得到。当中，主发光波长(主波长)为555nm～580nm之发光二极管，系于n型之磷化镓(以下亦简称为「GaP」)单结晶基板上依序形成n型以及p型GaP层至少一层，将所制作之多层结构之化合物半导体晶圆加以组件化所得者。又，主发光波长之计算方法系规定于JIS—Z8701(1995)中。

作为如上述般在n型GaP单结晶基板、或n型GaP单结晶基板上事先形成n型GaP磊晶层所得之GaP磊晶晶圆(以下总称GaP磊晶层之形成对象之GaP单结晶基板或是GaP磊晶晶圆的情形下，也简称为「GaP晶圆」)上生长GaP磊晶层(以下也称为「GaP层」)的方法，可采用液相磊晶生长法(例如回熔(melt back)式液相磊晶生长法)。所谓回熔式液相磊晶生长法，系于GaP晶圆上配置GaP溶液，之后，例如升温到950℃，让前述GaP晶圆表面之上部溶解于Ga溶液中，接着以既定之降温速度例如降温到800℃，让曾一度溶解于Ga溶液中之GaP析出于GaP晶圆上，来生长GaP层。

惟，由于GaP系间接迁移型半导体，即使形成p-n接合，在该状态下发光效率相当的低，所以通常将作为等电子阱(Isoelectronic Trap)型之发光中心而作用之氮(N)掺杂于p-n型接合附近之n型GaP层，来提高发光效率(以下，将掺杂有N之GaP层称为「掺杂GaP层」)。具体而言，在n型GaP层之液相磊晶生长时系采用将氨(NH₃)气供给于与镓(Ga)溶液相接之周围环境气氛的方法。如以下化学反应式：

所示般，一旦于Ga溶液上流通NH₃气体，Ga会与NH₃反应而在Ga溶液中形成氮化镓(GaN)。以GaN之型态进入Ga溶液中之N会伴随液相磊晶成长而掺杂入n型GaP层中。

于上述般之发光二极管中，掺杂N之GaP层之N浓度系决定发光输出之重要的因素，在相对于GaP之氮的固溶极限浓度之范围中，如图2所示意般，N浓度愈高则发光输出愈高。又，如图3所示意般，主发光波长会随着N浓度的提高而往长波长侧偏移(亦即，黄色成分变强)。从而，n型GaP层中之N浓度系依据所需之发光输出以及发光色(亦即主发光波长)而调整。

此处，用以增加n型GaP层之N浓度的方法通常系采用增加环境气氛中之NH₃之浓度的方法。尤其，欲以长波长区域之主发光波长来谋求高输出化之情形，有必要让环境气氛中之NH₃浓度做相当的增加。

惟，进行掺杂N之GaP层的磊晶生长之际，若环境气氛中之NH₃浓度高于某一浓度，则于所得之GaP磊晶晶圆的主表面，有时以该掺杂N之GaP层为起点之称为针形(spike)缺陷或是孔洞(void)缺陷的结晶缺陷(以下单称为「针形缺陷」)的形成量会急骤的增加。如图12到图13所示般，此针形缺陷B系内部具有空洞H之突起状缺陷，其具有六角形之平面形状，直径为例如0.5mm～2mm、高度为2mm左右。又，图12(a)系显示于GaP磊晶晶圆所发生之针状缺陷的平面形态之光学显微镜观察图像，(b)为显示其纵截面之放大图像。一旦形成此种之针状缺陷B，则例如以光微影技术将化合物半导体晶圆加工成为发光二极管组件之际，不但光罩会与结晶缺陷相干涉而无法进行正确的对位，且容易损伤光罩，而成为组件制造上之问题。又，在对策上若将发生针状缺陷之晶圆屏除，或是将发生针状缺陷之部分予以去除，此必然导致晶圆之制造良率的下降。

本发明之课题在于提供一种方法与装置，即使为了进行N浓度高、掺杂有N之GaP层的液相磊晶生长而供给高浓度之NH₃，仍可抑制针状缺陷之发生频率。

发明内容

为了解决上述课题，本发明之磷化镓(GaP)发光组件的制造方法，系具有GaP层之液相磊晶生长制程；其特征在于，该液相磊晶生长制程系包含一以氨气为氮源使用之氮掺杂之GaP层之生长制程，在该氮掺杂之GaP层之生长之际，让液相磊晶生长暂时停止，在该状态下将前述环境气氛之氨浓度做阶段性或连续性的增加。