經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 409433 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明所釀抟街節赌 本發明係闞於磷化鎵（GaP)綠色發光元件，尤指改進 電氣特性和/或獲得髙亮度之改良GaP綠色發光二極體。 g知抟術 綠色發光的GaP發光二極體，現在廣用於各種顯示裝 置等。近年來，GaP錄色發光二極體的進步神速，逐年 開發高亮度產品。 隨著如此髙亮度化，GaP绿色發光二極體的應用範圍 擴大槿廣，惟為求進一步擴大應用範圍，亟需開發更加 高亮度的發光二極體。 另外，懕市場需要，為安定供應廉價GaP綠色發光二 極體，亟需開發可極力減少發生特性不良比率構成的發 光二搔體。 習用GaP綠色發光二掻體之一般性構造.如第2(3)圖 所示。第2(a)圃中11為η型GaP單晶基板，12為不接氮 U) η型GaP層（nl層），13為摻氮η型GaP層U 2層）， 14為p型GaP層。另外，15為p電極，16為η電極。 在第2(a)圖所示GaP錄色發光二極體中，η型GaP單 晶基板11是以液體密封Czochralski法製造，添加S ,
Te, Si等ri型摻雑物，具有大約1〜2〇xi0i7c«T3的施 體濃度，為一般所用。 再者，GaP層12, 13, 14通常為利用夜相晶膜成長法 (L P E法）加K積層。 ， 不摻氮（N)的η型GaP層（nl層）12,通常添加η型摻 -3 一 本紙張尺度適用中圉囷家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---J--------裝------.-11--I---泉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印54 409433 a? _B7_____ 五、發明说明（2 ) 雜物的Si,其施脰湄度大約〇‘5〜l〇xl〇17c«T3 。^*1層 12設置目的在於媛和基板结晶缺陷對發光層的接Sn型 GaP層13结晶性之不良影響。 接氮的η型GaP層（n2層）13,做為發光層。為提高GaP 綠色發光二極體的亮度，此η 2層1 3的胞SI濃度宜降低’ 通常設定在大約1〜5x lO^c·-3施體塘度。n2層13的主 要η型摻雜物通常為Si。n2層13在液相晶膜成長過程中 ，對系铳供應氨氣，可加氮到ZxIO^cbT3左右。 p型GaP層14普通添加Ζ η等p型摻雜物，設定在大约 5〜20X10 17 c·'3的受體澹度。Ρ型Gal>層14通常為了 接縝積層於n2層13,乃添加ZxlO^c·-3左右的氮。 上逑構造的GaP錄色發光二極體中代表性雜質濃度分 佈，如第2(b)圖所示◊又，上述GaP綠色發光二極體的 構造，有例如特公昭57-54951所示。
GaP绿色發光二掻體•是在η型GaP單晶基板上利用 LPE法，將上述GaP晶膜曆積層後，於該晶瞑晶圓的η 型面和Ρ型面，分別蒸著AuGe或AuSi, AuBe或AnZn的Au合金， 實雎熱處理，利用照相蝕刻|形成第2 (a)圖所示p電極 15、η電棰16,然後分離元件而得。 在上述GaP錄色發光二極體中，必須降低欲得高亮度 而摻氮的η型GaP層腌暖濃度之理由，如待公昭57-5495 1 所述，η型GaP層中施體濃度與氮原子，度間具有相反 瞄係，即降低施體濃度，可提高η型GaP曆中的氮原子 濃度。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS > A4規格（2丨OX297公釐） ---ΓΙ*--Γ £- - I ί 0^- ----- - Τ 0¾ ，τ (请先閲讀背'δ·之注愈Ϋ項再填寫本頁) 409433 a7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印5* 五、發明説明 ( 3 ) 1 1 即 在 G a P 錄 色 發 光 二 極 體 中 9 Ga P 曆 中 的 氮 有 發 光 體 - 1 1 中 心 的 作 用 〇 另 外 r 在 G a P 綠 色 發 光 二 極 體 中 1 發 光 層 1 1 為 η 2 層 〇 因 此 9 由 於 降 低 發 光 層 的 η 2 層 中 之 施 ϋ 濃 度 1 請 1 先 1 提 高 氮 原 子 的 濃 度 * 即 可 提 高 發 光 二 極 體 的 亮 度 〇 閱 讀 背 面 I J1 所 要 解 決 的 課 1 1 之 1 本 發 明 人 等 為 開 發 極 力 降 低 特 性 不 良 9 尤 其 是 電 氣 待 1 1 I 性 不 良 率 所 構 造 之 Ga P 錄 色 發 光 二 極 體 t 進 行 各 種 試 驗 事 項 1 I % 研 究 〇 填 寫 本 i 裝 習 用 Ga P 綠 色 發 光 二 極 體 發 生 問 題 的 電 氣 特 性 不 良 之 頁 、_-· [ | —* 9 是 閘 流 晶 體 管 所 引 起 ◊ 即 向 來 LPE 法 製 成 的 Ga P 1 [ 綠 色 發 光 二 極 體 有 某 一 比 例 不 知 何 故 會 發 生 Ρ η ρ η 構 造 f I (閘流晶體管構造）， 在 電 氣 特 性 上 呈 現 負 電 姐 * 故 不 佳。 1 訂 本 發 明 人 等 針 對 LPE 法 所 製 造 G a Ρ 錄 色 發 光 二 極 體 有 1 某 一 比 率 發 生 閛 淀 晶 體 管 9 探 求 其 原 因 〇 | 首 先 就 構 成 閛 流 晶 體 管 的 元 件 構 造 進 行 解 析 〇 结 果 1 | f 構 成 閘 淀 晶 體 管 的 元 件 構 造 * 如 第 3 ( a ) 菌 所 示 0 在 第 1 I 3 ( a ) 圖 中 » 31 f 32 * 33 t 34 t 35 t 36分 別 與 第 2(a) 圖 的 冰 | 11 » 12 13 a 14 * 15 t 16部 份 栢 對 應 〇 1 1 第 3(a) 国 所 示 閛 流 晶 膻 管 構 成 元 件 P 在 不 接 氮 (Η) 的 1 1 η 型 G a P 層 (η 1層） 32與 摻 氮 的 η 型 Ga P 層 (η 2層} 33界 面 1 1 附 近 的 η 2 層 部 份 9 形 成 P 型 Ga Ρ 反 轉 層 37 這 — 點 » 與 第 \ 1 2 ( a ) 圖 所 示 通 常 GaP 綠 色 發 光 二 極 體 不 同、 〇 1 1 由 此 结 果 » 可 知 構 成 閛 流 晶 體 管 的 元 件 形, 成 ρ η ρ η 構 造。 1 I 其 次 本 發 明 人 等 為 解 析 P 型 Ga P 反 轉 層 37形 成 的 原 1 1 -5 1 1 1 1 本紙伕尺度適用中H國家標準（CNS ) A4*i格（210X297公釐> 409433 A7 B7 經濟部中央標车局貝工消费合竹社印^ 五、發明説明 ( 4 ) 1 i 因 1 利 用 二 次 除— 子 質 量 分 析 (S IMS ) » 檢 測 構 成 閘 淀 晶 骽 1 1 管 的 元 件 在 深 度 方 向 之 雑 質 濃 度 分 佈 0 1 1 構 成 閘 m 晶 體 管 的 元 件 之 雜 質 濃 度 代 表 性 分 佈 ， 如 第 請 1 先 1 3(b) 圖 所 示 0 即 P 型 G a P 反 轉 層 37含 受 體 濃 度 碳 (C) 的 閲 讀 m 度 » 超 過 拖 體 雑 質 S夕 (S i) 的 濃 度 〇 背 面- ! 之 由 此 结 果 可 知 在 構 成 閘 流 晶 體 管 的 元 件 中 » nl 層 和 η 2 注 意- 1 I 層 界 面 附 近 的 η 2 曆 部 份 之 碳 (〇 濃 度 » 超 遇 矽 (S i)濃 度 举 項 1 I 再 1 的 结 果 P 型 Ga P 反 轉 層 的 形 成 構 成 Ρ η ρ η 構 m 0 填 % 本 装 為 提 高 G a P 绿 色 發 光 二 極 體 的 亮 度 * η 2 層 施 體 濃 度 通 頁 '- 1 常 設 定 較 nl 暦 為 低 〇 而 η 2 磨 的 主 要 雜 質 si 之 偏 析 依 數 * 1 1 具 有 負 數 的 溫 度 依 賴 性 9 G a Ρ 晶 膜 層 中 所 含 Si m 度 > 在 1 I 高 溫 成 長 部 份 較 低 9 而 在 低 溫 成 長 部 份 較 高 〇 因 此 • 即 1 訂 使 n2 層 内 的 Si 雜 質 m 度 9 在 與 η 1 層 的 界 面 附 近 較 低 » 在 1 與 P 型 Ga P 層 的 界 面 附 近 較 高 〇 通 常 Ga P 錄 色 發 光 元 件 Ί 在 n2 層 施 體 雜 質 濃 度 t 與 η 1 層 的 界 面 附 近 為 1 1 1 Λ -3 X 10 16 c «Γ3 左 右 f 與 Ρ 型 Ga P 層 的 界 面 附 近 為 1 1 2 " -5 X 10 JB C B -3 左 右 0 Λ 1 因 此 * 習 知 G a P 層 内 含 有 8- -2〇x 1015c πΓΞ 左右的碳 - i 為 背 景 水 準 時 在 n2 曆 内 與 η 1 層 界 Μ 附 近 會 形 成 P 反 轉 - 1 1 層 « 结 果 即 發 生 閘 流 晶 體 管 0 1 I 本 發 明 第 巨 的 在 於 提 供 一 種 G a P 錄 色 發 光 二 極 體 1 1 V 其 構 ϋ 可 極 低 降 低 閘 流 晶 體 管 引 起 電 氣、 特 性 不 良 率 〇 1 1 本 發 明 人 等 因 應 對 G a Ρ 綠 色 發 光 二 極 體 要 求 更 高 亮 度 ! 1 1 進 行 各 種 試 驗 和 研 究 〇 1 ί -6 1 i 1 1 本紙張尺度適用中國S家標车（CNS ) A4現格（2丨0X 297公釐） A7 409433 B7 五、發明説明（5 ) 習知施體濃度在IX 10 16 cm-3 K上的領域，於發光層 的n2層胞體濃度與發光二極體的亮度間有相闞性，可知 降低n2層中的施體湄度.即可達成提高發光二極體的亮 度。 降低加氮的n型GaP層施體濃度之手段，K往採用對 該層刻意不加施體雜質的方法。 於ti2層刻意不添加施體雜質時，該麿的施體濃度主要 因下列因數而定，W由基板溶出於晶膜成長用Ga溶液中 之施骽雑質童，（2)晶膜成長爐反應管的石英玻璃（Si〇2 ) 利用H2氣體谡原所生成，混入Ga溶液中的Si量。 反應管的石英玻璃被氣體堪原而混入Ga溶液中的 Si,於n2層成長之際，因氮與矽反應而形成Si3N4, 大部份被G a溶液排除。因此.η 2層中吸取的S i濃度大約 1 〜2x1016cb-3 。 另外，基板的η型接雜物為硫（S)時，由於從基板溶 出碇（S),使η2層中的S濃度大約1〜3x101scb·3 。 向來一般由基板溶出S,是n2層施體湄度不掂降低的主 因。因此，特開平6-1 2056 1記載一種方法，利用在基板 與nl層間，稹層MTe等為摻雜物的n MGaP媛衝層，Κ 降低該媛衝層中的S濃度，即可掻力降低從基板混入n2 層的S量。 如此所得GaP錄色發光二搔體，摻氮η <'型GaP層的主 要施體雜質為Si,其濃度為1〜2X 10 16 cif3左右。如此 * 所得G a Ρ錄色發光二極體的n 2層中含S大約1 X 1 0 16 c ιτ3 -7- 本紙張尺度適用中國國家*( CNS > Λ4Αί格（210X297公釐） ---_---L------^------'訂------" .(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 好濟部中央标準局貝工消贽合作社印聚 409433 A7 B7 經漪部中*輮準局貝工消於合作社印氧 五、發明説明（6 ) 左右。 本發明人等對提高GaP绿色發光二掻體的亮度進一步 研究。 结果，本發明人等發現，按照特開平6 -1 20 5 61號記截 方法，藉降低摻氮η型GaP層中的S濃度，在接氮η型 GaP層中使Si與S共存，惟Si成為主要胞體雜質時，該 層中的S對發光二極體的亮度沒有影祺。即接氮η型GaP 層中的S ί存海〜2X10 16 cbT3左右，相對地，該層中S有 lXl〇Kcnf3左右存在時，發琨S的濃度會改變GaP錄 色發光元件的亮度，S濃度愈低，愈能改春亮度。 本發明第二目的在於提供一種GaP綠色發光元件，其 中，由於防止S雑質混入加氮的η型GaP曆U2層），可 得5雜質濃度控制到6><1015^1_3以下的112層，112層中 的S濃度在lXlOWcnf3以下的領域，確定n2層中S澹 度與發光二極體亮度之相關性，Μ提高亮度。 鹺浓_頴的丰段 本發明磷化鎵（GaP)錄色發光元件，是在η型GaP單 晶基板上，至少依次積層不摻氮（Η) η型GaP層，接氮 n型GaP層和p型GaP層，其特徵為，摻氮η型GaP層 中的碳（C)濃度在6X 1015c«r3 K下者。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )Α4規格（210X297公釐） j n-ϋ n J---- 1 i - - I I [ It τ ' · _ ____衣 i ;? (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409433 A7 B7五、發明説明（7 )
碳明 的發 質本 雑 英 石 為 改 墨 石 從 料 材 置 裝 長 成 膜 晶 將 先 等 珊 化 氮 或 測 檢 變 的 度 濃 碳 中 層 膜 晶 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 化 之 長 成 0 化 氮 或 英 石 用 改 料 材 置 裝 長 成 膜 晶 而 然 約 P 大Ga 形在 情非 的並 墨墨 石石 為的 置置 裝裝 長 長 成成 與膜 ， 晶 度為 濃視 碳可 身 中结 層此 瞑由 晶 〇 P 同 Ga相 。對 因針 主等 的人 碳明 入發 混本 内 ， 層次 膜其 晶 有 含 中 料 原 用 所 長 成 膜 晶 -ο 經濟部中央橾车局貝工消費合作社印¾ 與性 , 闢 度相 澹示 質所 雜圈 碳黑 含内 所@ 中 1 晶第 多有 P , Ga間 的度 。 料澹 査原碳 調做的 行用 進現 質發 雜果 碳结 的 中 曆 膜 晶 低 0 降度 知濃 得碳 . 的 果中 结層 示膜 所晶 圈 P 黑Ga 中低 圖降 1 可 第 ， 由度 0 濃 就 此。 於究 等研 人 Μ 明加 發法 本製 晶 碳 的 中 晶 多 用 t 所 料 原 的 長 成 膜 晶 结 多 本紙張尺度適用中因S家標卑-(CNS ) A4規格（210X297公埯> A7 409433 B7 五、發明説明（8 ) 通常GaP疲相晶膜成長茛施溫度為800〜1000T2,晶 膜成長裝置的石墨幾乎不溶於晶膜成長用Ga溶液内。其 中GaP多晶的製造是在1500C左右的高溫進行，可視為 碳從多晶成長用石墨製容器溶入GaP熔液内。结果，習 用G a P多晶中有碳5〜3 0 X 1 0 17 c «Γ3左右存在。 本發明人等將GaP多晶的合成，改在熱解氮化硼（PBH) 製容器内進行，GaP多晶中的碳濃度即可從原來 5 〜3〇x 101?c m**3 大降至 IX ΙΟ1?。》·3 Μ 下0 如此降低碳雑質濃度的GaP多晶用做晶瞑成長的原料 時，如第1圖白圈〇所示，n2層中的碳濃度可從原來的 8 〜2〇x 10 15 c··3 左右降到 6 X 1 0 15 c B-3 Μ 下0 第1圖為GaP多晶中碳濃度與使用GaP多晶的GaP晶 膜層碳濃度的翮係圖，黒圈參表示習知GaP多晶在石墨 製容器内進行製造時.GaP多晶中碳濃度與使用GaP多 晶的GaP晶瞑層中碳濃度，白圈〇表示在本發明所改良 GaP多晶在PBN製容器進行製造時，GaP多晶中碳濃度 與使用GaP多晶的GaP晶瞑層中碳濃度。 本發明人等基於上述知識，將r»2層中所含碳雜質濃度 降到6 X 1015 cm'3 Μ下，可防止在ιι2層内與nl層界面附 近形成P反轉層，使GaP綠色發光二極體中閘流晶體管 發生率幾為0 。 本發明人等為達成第二目的，對降低接氮Π型GaP層 的S濃度進行研究。 惟在習知方法中，S湄度無法降到6X10 15 CIT3K下。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（2I0X297公釐） I Is — :--l· II - ! m m ......I · 士卜 n ^^1 In U3.-° (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 409433 at B7 好濟部中央標準局貝工消费合作社印東 五、發明説明 ( 9 ) ί I 即 習 知 利 用 鍰 衝 層 防 止 S 從 基 板 混 入 η 2 層 r 即 使 可 降 低 1 1 n2 層 的 S 雑 質 濃 度 f 但 所 得 η 2 層 中 S 雜 質 最 低 水 準 Μ . ί ! 0 . 7- -1 X 1 0 16 C B -3 左 右 為 限 * 而 無 法 將 S 濃 度 控 制 在 請 1 先 1 6 < 1 0 c βΓ: 3 Μ下 D 閣 讀 本 發 明 人 等 就 摻 氮 η 型 Ga Ρ 層 的 S 濃 度 無 法 降 到 背 1¾ 1 t 之 1 6 X 1 0 15 c ft' 3 Μ下的原因， 推測各種S 源加κ追究 i 1 I 结 果 摻 氮 η 型 Ga Ρ 層 的 主 要 S 滬 * 在 於 G a Ρ 層 的 晶 事 項 J I 再 ] 膜 成 長 用 原 料 〇 填 窍 本 1 裝 本 發 明 人 等 就 Ga P 層 晶 膜 成 長 所 用 原 料 9 尤 指 G a 金 屬 頁 1 I 1 使 用 纯 度 99 .9999ΧΚ 上 f 再 於 晶 膜 成 長 步 驟 Η * * 刖 9 在 1 1 大 約 105 0 左 右 溫 度 f 於 減 壓 氛 圍 氣 體 下 或 Η ί氛圍氣 1 1 體 下 » 加 Μ 空 燒 處 理 〇 1 訂 再 者 9 形 成 晶 成 長 氛 圍 氣 體 的 Η ； ί或氬等氛圍氣體， 1 採 用 市 售 高 純 度 氣 體 t 再 於 使 用 刖 >λ 精 製 裝 置 加 Μ 純 化 1 處 理 ί 供 至 反 應 爐 〇 1 1 另 外 » 晶 膜 成 長 裝 置 材 料 的 石 墨 f 亦 使 用 高 纯 度 f 實 i 1 際 上 在 使 用 於 晶 膜 成 長 之 前 i 於 ΐ2〇ου 左 右 高 溫 f 例 如 .旅 1 在 氯 化 親HC1)氛 圍 氣 體 中 進 行 空 燒 加 Κ 純 化 處 理 0 I Ι 又 1 晶 膜 成 長 所 用 Ga P 單 晶 基 板 使 用 前 的 洗 淨 等 * 是 1 1 使 用 高 纯 度 m 品 進 行 侵 蝕 等 處 理 t 再 利 用 超 純 水 充 分 洗 1 1 淨 0 1 本 發 明 人 等 綜 合 進 行 上 述 方 法 1 始 可 將' 摻 氮 Π 型 Ga P ί ί 層 的 S m 度 控 制 到 6 X 1 0 15 c πΓΞ Μ下£ 1 1 由 上 述 方 法· 所 得 接 氮 η 型 Ga Ρ 曆 中 的 硫 (S) m 度 在 \ 1 1 -11- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家橾牟（CNS ) A4現格（2丨0 X 297公釐） A7 409433 B7 五、發明説明（10 ) 6><1015(!111_3以下的摻氮63?錄色發光二極體，其接氮 n型GaP層中的S濃度與亮度之賭係，於第4圖内用白 圈Ο表示。同時，利用習知方法所得摻氮η型GaP層中 的S濃度在7X10 15 chT3 Μ上的GaP錄色發光二極體， 其摻氮η型GaP廇中的S濃度與亮度之闞係，於第4圖 内用黒圈參表示。 如第4圖所示，摻氮η型GaP廇中的S湄度與亮度間 ，可見S澹度在2〜20X10 15 c«r3範圍有相關性，藉控 制5濃度在6乂1015<:«1~3以下，與3濃度在7〜20>< 10 15 c«T3的GaP錄色發光二極體相较，發光二極體的亮 度可提高20〜50X。 本發明利用上述方法始可製成摻氮η型GaP層S濃度 在6X10 15 c··3 Μ下之GaP绿色發光元件。 再由上述结果，由於接氮η型GaP層中的濃度在 6X 10 15 c IT3 K 下，且 S 澹度在 6x10 15 c η·3 K 下，可大 為降低閘流晶體管發生率，可得亮度比習知高的GaP綠 色發光二極體。 在本發明實施時，摻氮η型GaP層中Si濃度宜在 1 〜2 X 1 0 16 c IT3,印gri 型 GaP 層中的 Si 濃度在 2X10 16 cm·3 K上時，可提高該η型GaP層的施體濃度，則所得GaP 綠色發光二極體的亮度有降低傾向。反之，本發明實胞 時，摻氮η型G a P層中的S i澹度降到1 X Ϊ 0 16 c or3 Μ下. 加上該η型GaP層中的S濃度控制在6X10 15 c··3 Μ下， Μ該η型G a Ρ層的胞體濃度會過低，即可能在該η型G a Ρ -12- 本紙依尺度適用中國國家標车（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I I. -- ------- - - - 1 - - - I - - .(請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部中*榡率局黃工消费合作社印聚 409433 A7 B7 好濟部中央標準局員工消费合作社印农 五、發明説明 ( 11 ) 1 ! 層 中 生 成 Ρ 型 反 轉 層 0 1 1 又 1 如 上 所 述 f 利 用 η 2 層 中 S 濃 度 左 右 G a P 綠 色 發 光 1 1 - 極 體 亮 度 之 機 構 f 琨 況 不 明 0 另 外 > G a Ρ 層 中 的 S 等 請 1 先 1 雜 質 濃 度 之 測 定 » 可 利 用 例 如 二 次 離 子 質 量 分 析 (S IMS ) 閲 進 行 〇 背 面 1 1 之 1 實 例 1 注 意 I | 本 發 明 Ga Ρ 綠 色 發 % - 極 體 1 其 —* 例 為 按 下 逑 方 法 » 事 項 I I 再 1 在 η 型 Ga P 單 晶 基 板 上 « 依 次 積 層 不 摻 氮 η 型 G a P 層 * 填 寫 本 1 裝 接 氮 η 型 Ga Ρ 層 和 P 型 Ga P 層 而 形 成 〇 頁 1 I 第 5 圖 為 此 Ga P 晶 膜層成長 所 用 滑 板 式 成 長 裝 置 之 簡 圖 1 1 〇 在 第 5 圖 中 21為 基 板 容 納 用 板 » 22為 基 板 容 納 用 凹 部 i 1 1 23為 η 型 Ga P 單 晶 基 板 » 2 4為 容 納 G a 溶 液 的 滑 件 f 25 1 -訂 為 溶 液 槽 26為 Ga 溶 液 » 27為 小 孔 1 28為 蓋 〇 另 外 ， 滑 1 板 式 成 長 裝 置 可 由 石 墨 製 造 〇 | 首 先 1 在 滑 板 式 成 長 裝 置 的 凹 部 22設 置 G a P 單 晶 基 板 ! | 23 t 在 溶 液 槽 25設 置 添 加 CaP 多 晶 的 原 料 Ga 溶 液 26 r 如 1 1 第 5 圃 所 示 » 二 者 設 定 為 不 接 觸 狀 態 1 把 成 長 裝 置 放 在 .泉 I 反 應 炫 内 〇 反 應 爐 的 反 應 管 可 用 石 英 玻 璃 (S i0 2 )製造 1 1 〇 Ga Ρ 多 晶 在 製 m 之 際 * 將 PBR 製 容 器 所 用 碳 m 度 降 到 - 1 1 1 > (10 1 7 C 以下( 1 I 在 此 狀 態 1 Μ Η 2 排淨反應爐内氛圍氣體， 將反應爐 1 1 1 溫 度 上 升 到 1050 V 〇 然 後 t 在 1050 進 行( 成 長 裝 置 烘 烤 1 1 約 1 小 時 〇 其 間 * Ga P 多 晶 溶 於 Ga 溶 液 t 形. 成 Ga P 飽 和 [ 1 的 Ga 溶 液 〇 烘 烤 後 1 反 應 爐 溫 度 降 到 1000 t： I 俟 溫 度 安 1 1 -13- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS >A4規格（210 X 297公漦） 教濟部中央標车局貝工消於合作社印取 409433 A7 B7 五、發明説明（12 ) 定後，滑件24樞動，使GaP單晶基板23與Ga溶液26接觸 ，再於基板23上裝載部份Ga溶液26的狀態，移動滑件24 ,在基板上出規具有多數小孔27的部份。 在此狀態保持約5分鐘後，K1.5T： /分鐘速度，將反 應爐的溫度冷卻到95〇υ。在此冷卻過程中，GaP軍晶 基板上積層不摻氮η型GaP層（nl層）。該層的摻雜物， 係構成反應炫的反應管之石英玻璃利用H2堪原，提取 於Ga溶液中的矽（Si)。nl曆的厚度大約10# a,施體澹 度為 1〜2 X 10 17 cb·3 。 到達95〇υ後，保持反應焰溫度一定約60分鐘。在保 持開始的同時，反應炫内的氛圍氣體以加氨（ΗΚ3)的氬 氣排淨。如此一來，氨氣即透過小孔27與Ga溶液26反應 ，氮即進人Ga溶液中，進入此Ga溶液中的一部份氮，與 溶存於Ga溶液中的Si反應，製成Si3K4 。结果，Ga溶 液中的Si澹度大滅。 在950T：保持60分鐘後，反應®的溫度以1.5TC/分鐘 速度冷卻到900 X：。在此冷卻過程，形成摻氮η型GaP 層（n2層）。此摻氮η型GaP層的施體濃度，大為減少上 述Ga溶液中的Si濃度结果，降到1〜5XlOiecif3左右的 低值。n2層厚度大約l〇w β。 繼鑛到達9001C時，反應姑溫度保持一定約30分鐘。 保持開始的同時，藉氛圍氣體將鋅（ZrOiT氣供應反應坡 内。供應的Zn經多數小孔27與Ga溶液接觸，Zn即溶人Ga 溶液内。 -14 - 本紙張尺度適用中國囤榡卑（CNS > Μ規格（21〇><297公釐） ------妓------^ ——^-----.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 409433 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印^ 五、發明説明 (13 ) 1 1 再 後 再 K 1 . / 分 鐘 的 速 度 將 反 應 訄 温 度 冷 卻 到 «00 - 1 1 » 利 用 此 過 程 * 在 接 氮 η 型 Ga P 層 上 形 成 摻 氮 Ρ 型 Gs P - 1 I 層 〇 此 P 型 Ga Ρ 曆 的 受 體 濃 度 在 5 〜20 X 10 1 7 C m - 3左右 讀 1 曆 厚 先 j 〇 P 型 Ca P 度 大 約 20 U m 閲 讀 ! 1 此 後 * 切 斷 反 應 炫 的 加 熱 裝 置 電 源 1 令 反 應 魃 的 溫 度 背 面 1 i 之 I 自 然 冷 卻 到 室 溫 為 止 〇 基 板 溫 度 降 低 後 > 製 成 的 晶 膜 晶 意 ί I 圓 從 反 應 爐 取 出 t 在 晶 膜 晶 圓 的 η 型 面 和 P 型 面 > 分 別 事 項 1 再 I j 蒸 著 Au Ge 和 A u Be 1 實 施 熱 處 理 » 利 用 照 栢 蝕 刻 形 成 P 電 寫 本 1 裝 極 和 Π 電 極 » 然 後 分 離 元 件 〇 製 成 G a P 綠 色 發 光 二 極 體 頁 1 1 構 造 » 和 第 2 ( a ) 圖 所 示 相 同 〇 1 [ 本 實 施 例 1 所 得 Ga Ρ 錄 色 發 光 二 極 體 的 n2 曆 中 施 體 雜 1 I 質 濃 度 9 在 與 η 1 層 的 界 面 附 近 大 約 1 ^ -3 X 10 16 cpT3 左 右 1 IT 1 而 與 P 型 G a Ρ 層 的 界 面 附 近 大 約 2〜5 X 10 16 C β -3 左 右 1 〇 相 對 地 « n2 層 中 碳 濃 度 大 約 3 - -6 X 10 15 C班 —3 左 右 〇 [ 结 果 ’ 由 本 實 施 例 1 所 得 Ga P 綠 色 發 光 二 極 體 100 萬 1 I 個 當 中 » 發 生 閘 流 晶 體 管 為 0 〇 1 I 比 較 例 1 威 I 按 照 上 述 茛 施 例 1 同 樣 方 法 • 製 作 Ga P 錄 色 發 光 二 極 1 1 體 〇 但 比 較 例 1 攸 Μ 的 G 3 P 晶 膜 曆 成 長 * 係 使 用 習 知 石 - 1 1 墨 製 容 器 所 製 造 碳 濃 度 5 〜3 0 >< 1 017 C a"3 左右的G aP 多 [ [ 晶 為 原 料 0 1 1 按 照 本 比 較 例 1 所 得 Ga P 錄 色 發 光 二 極( 體 的 η2 層 胞 體 1 1 雜 質 m 度 t 在 與 nl 曆 的 界 面 附近大約 1〜3 X 10, 16 C 1 -3 左 右 1 I 而 與 P 型 G a Ρ 層 的 界 面 附近大約 2- -5 X 10 16 c η ，3 左 右 0 1 1 -15- i 1 1 1 本紙張尺度通用中國S家標準（CNS )八4见格（2丨0X297公釐） 409433 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 五、發明説明 ( 14 } 1 [ 相 對 地 > n5 層 中 碳 m 度 大 約 8' -2 0 X 1 0 15 c ΒΓ3左右 0 1 i 结 果 f 由 本 比 較 例 1 所 得 tP 錄 色 發 光 二 極 體 10ΰ 萬 個 . 1 1 當 中 t 發 生 閘 流 晶 體 管 有 300 個 〇 請 1 先 1 筲 例 2 閱 ik 「 本 發 明 另 —- G a P 綠 色 發 光 二 極 體 1 其 一 例 係 按 下 述 方 背 I 之 1 法 形 成 〇 % 1 1 首 先 添 加 拖 體 雜 質 的 Te 在 施 體 濃 度 大 約 2 〜10 X 事 項 1 I 再 10 17 C « -彐 的 η 型 G a P 箪 晶 基 板 上 ， 積 暦 η 型 Ga Ρ 緩 衝 層 填 寫 本 裝 0 緩 衔 層 是 按 下 述 積 層 〇 頁 ί I 在 1060 V 將 Ga P 多 晶 和 η 型 接 雜 物 的 Te溶 化 之 Ga 溶 液 1 ! r 配 置 在 η 型 Ga P 單 晶 基 板 上 0 此 Ga 溶 液 為 添 加 Te到 η 1 I 型 G a P 媛 街 層 的 施 體 濃 度 0 . 5 ^ -1 5 X 10 1 7 C πΓΞ s 在 1 060 1C 1 訂 的 Ga P 飽 和 溶 液 0 1 成 長 氛 圍 氣 體 為 氫 (Κ 2 ), 將含前述G a溶液的糸统溫 i 度 徐 徐 降 溫 9 將 溶 於 Ga 溶 液 的 Ga P 在 η 型 G a P 單 晶 基 板 1 I 上 析 出 〇 如 此 接 Te的 η 型 G a P 煖 衝 層 即 稹 層 於 η 型 GaP 1 1 單 晶 基 板 上 〇 η 型 Ga Ρ 緩 衝 層 厚 度 大 約 70 U n c k .Λ | 具 有 如 此 製 成 的 η 型 Ga P 緩 衝 層 之 η 型 Ga Ρ 單 晶 基 板 1 I 上 * 按 實 施 例 1 同 樣 方 法 依 次 積 層 不 摻 氮 η 型 GaP 層 t I 1 摻 氮 η 型 Ga Ρ 層 和 Ρ 型 G a P 層 0 惟 本 實 胞 例 2 有 Μ 不 摻 1 I 氮 η 型 G a P 層 9 摻 氮 η 型 Ga P 層 和 P 型 Ga Ρ 層 之 成 長 t \ 1 係 使 用 習 知 石 m 製 容 器 所 製 造 碳 溏 度 大 約v5， -30 X 1 ! 10 17 C Ε_3 左 右 的 Ga Ρ 多 晶 為 原 料 〇 [ I 在 製 成 的 晶 膜 晶 圓 η 型 面 和 P 型 圖 1 分 別 蒸 著 Au Ge 和 1 1 -16- 1 1 i 1 本紙張尺度適用中囡國家標準（CNS ) A4規格（2丨0:< 2W公* > 409433 a7 B7 經濟部中央標準局員工消资合作社印裝 五、發明説明 ( 15 ) 1 1 Au B G ► 實 施 熱 處 理 • 利 用 昭 相 蝕 刻 形 成 Ρ 電 極 η 電 極 * i 1 I 然 後 分 離 為 邊 3 0 0 w η 的 正 方 形 元 件 0 1 1 製 成 的 GaP 綠 色 發 光 二 極 體 構 造 如 第 6 圖 所 示 〇 在 第 請 1 先 1 6 圖 中 > 符 號 11 ]6和 第 2(a) 圖 所 示 相 同 〇 而 17為 η 型 間 讀 ] G a P 晶 圓 層 〇 背 面 1 I 之 又 » 在 上 述 實 拖 例 2 實 施 時 1 任 何 月ϋ 述 摻 氮 η 型 GaP 意 1 1 蘑 (η 2 磨） 中 S 濃 度 的 降 低 手 段 均 可 採 行 〇 即 高 純 度 原 料 事 項 1 | 再 I 的 使 用 9 用 做 氛 圍 氣 體 的 精 m 1 iik 高 纯 度 m 品 和 超 纯 水 填 寫 本 1 裝 洗 淨 基 板 t 成 長 裝 置 的 η 化 處 理 * 均 可 综 合 實 施 〇 頁 -_^ ί [ 按 照 本 實 施 例 2 所 得 Ga P 綠 色 發 光 二 極 體 的 n2 層 中 施 1 1 體 雑 質 m 度 J Si 為 1 " -2 X 10 C fl"3 f S 為 2〜6 X 10 15 cm·3 1 1 〇 又 t 該 發 光 二 極 體 的 亮 度 在 順 向 電 流 20 m A時 為 10 20 1 訂 B C d (平 均 15 fi C d) 〇 1 hh齡 例 2 1 Ί 利 用 上 述 實 施 例 2 同 樣 方 法 ί 製 作 Ga Ρ 綠 色 發 光 二 極 1 | 體 〇 但 比 較 例 2 係 顒 於 Ga P 晶 膜 層 的 成 長 1 >a_4- 刖 述 η2 曆 中 1 1 S m 度 的 降 低 手 段 * 無 法 採 取 習 知 的 同 樣 方 式 0 東 I 由 比 較 例 2 所 得 Ga P 錄 色 發 光 二 極 體 的 〇2 層 中 胞 體 雜 * i | 質 m 度 » Si 為 1〜2 X 10 16 c a -3 » S 大 約 1X1 0 16 c m*2 « • 1 ί 該 發 光 二 極 體 在 順 向 電 流 20 m Α時 為 7- -1 5 Β c d (平均 [ 1 10 n c d) 〇 1 I 官 脐 例 3 ί 1 I 本 實 m 例 3 利 用 上 述 實 施 例 2 同 樣 方 法 * m 作 Ga P 绿 1 Ι 色 發 光 二 極 體 • 惟 本 實 施 例 3 不 摻 氮 η 型 Ga P 曆 * 接 氮 1 1 I -17" 1 1 1 1 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4*ΙΙ格（2IOX297公漦> 409433 A7 B7 好濟部中央標丰局員工消费合鲊社印^ 五、發明説明 ( 16 ) 1 1 η 型 Ga Ρ 層 和 P 型 GaP 曆 成 長 時 » 是 使用 製 造 時 所 用 - ί 1 ΡΒΝ 製 容 器 把 碳 濃 度降 到 ί X 1〇1 7 C mt · m · 3 Μ下的G aP 多晶 1 1 為 原 料 〇 請 1 先 1 實 施 例 3 所 得 GaP綠 色 發 光 二 極 體 的m2 層 中 胞 體 雜質 閲 讀 m 度 » S ί 為 1〜2 X 10 16 C B -3 S 濃 度 為 -6 X 10 15 c e'3 背 面 1 I 之 〇 相 對 地 η 2 層 中 的碳 m 度 大 約 3 " -6 X 10 15 c H -3 左 右0 /ί. 意 1 I 結 果 » 實 胞 例 3 所得 GaP 錄 色 發 光 二極 體 100 萬 m 中， 事 項 1 I 再 發 生 閘 流 晶 體 管 為 0 , 該 發 光 二 極 體 亮度 在 顒 向 電 流20 填 寫 本 装 B A時 » 為 10 20 m c d (平 均 15 DI C d) 〇 頁 Ν_ 1 I 發 明 效 果 ! [ 按 照 本 發 明 1 降 低碳 濃 度 的 GaP 多 晶用 做 晶 瞑 成 長原 1 I 料 時 t 可 將 摻 氮 η 型Ga P 層 (η 2層） 中 的碳 濃 度 由 原 來的 1 訂 8-20X10 lscnT3左右降至6 X 10 15 C霣 -3 K 下， 可 防 止 在 n2層 1 内 與 η 1 層 界 面 附 近 形成 P 反 轉 層 » 在 GaP 綠 色 發 光 二極 1 I 體 發 生 閘 流 晶 體 管 的比 率 幾 乎 為 0 0 1 I 结 果 « 在 Ga P 綠 色發 光 二 極 體 製 造 中f 除 了 大 減 不良 1 1 率 外 » 並 可 節 省 製 品的 閘 流 晶 體 管 不 良之 檢 査 步 驟 ，效 > I 果 很 大 〇 * 1 I 另 據 本 發 明 » 得 摻氮 η 型 Ga P 層 (η 2層） 中 S 濃 度 控制 - 1 1 在 6 > c 1 015 c m - Μ下的G aP 錄色發光二極體结果， 與晋 1 I 知 接 氮 η 型 Ga Ρ 層 中S m 度 大 約 1 X 1 0 16 C β~ξ 左右的Gap 1 1 錄 色 發 光 二 搔 體 相 較， 可 提 高 發 光 二 極亮 度 20 50卜 1 1 再 者 1 將 n2層 中 的碳 濃 度 降 到 6X1 015 c 以下， 且 1 I n2 層 中 的 S 濃 度 控 制在 6 X 1 0 15 c B*3 Μ下， 幾可不發生 1 ! _ 1 8 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4#見格（2丨OX 297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印^ 409433 A? B7 五、發明説明（17 ) 閘滾晶體管，且可提高亮度的GaP綠色發光二極體。 圖忒簡匿說明 第1圖為GaP多晶中碳濃度與使用GaP多晶的Ga#膜層 中碳澹度之關係圖； 第2 (a)圖為習知GaP綠色發光二極體構造K及實施例 1和比較例1所鼷GaP綠色發光二極體構造圖； 第2(b)圖為習知GaP錄色發光二極體雑質濃度分佈圖； 第3 (a)圔為形成閘流晶體管之元件構造圖； 第3(b)圖為形成閘流晶體管之雜質濃度分佈圖； 第4圖為GaP錄色發光二極體的摻氮η型GaP層中S 濃度與亮度關係圖： 第5圖為GaP晶膜層成長用滑板式成長裝置圖； 第6圄為實胞例2和3 Μ及比較例2所雇GaP錄色發 光二極體構造圖。 符號說明 11 : η型G a P單晶基板 12 :摻氮η型GaP層（nl層） 1 3 :摻氮η型G a P層（η 2層） 14 : ρ 型 GaP 層 15 : p電極 16 : η電極 1 7 : η型G a Ρ鍰衝層 ‘ 2 1 :基板容納用板 ， 22:容納基板的凹部 -19" 本紙張尺度適用中國國家標卑（CNS ) Λ4见格（210Χ297公釐） -----.----<------、1T_--^----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印聚 B7 五、發明説明（18 ) 23 ： η 型 Ga Ρ 單 晶 基 板 24 ： 容 納 G a 溶 液 之 滑 板 25 ： 溶 液 槽 27 ： 小 孔 28 ： 蓋 31 ·· η 型 Ga Ρ 單 晶 基 板 32 ： 不 接 氮 η 型 G a P 層（nl層） 33 : 摻 氮 η 型 Ga P 層 (n2 層） 3 4 ： η 型 G a Ρ 層 35： Ρ 電 極 36 ： η 電 極 37 ： Ρ 型 Ga Ρ 反 轉 層 -20- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝_ - 本紙張尺度適用中国國家標準（CNS ) A4規格（210X297公箱）