TW417313B - Epitaxial wafer and light emitting diode - Google Patents

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經濟部智尨財產局員工消費合作社印製 417313 A7 B7五、發明説明（彳） 發明背景 發明領域 本發明係關於一種超薄型磊晶層和一發光二極體。 相關技藝之說明 發光二極體爲一裝置’其可直接轉換電能爲光，其中 一順向電劉應用至半導體之Ρ — η接面。I I i—v群複 合半導體經常使用當成發光二極體之材料，此乃因爲它們 具有相關於紅外光至紫外線之波長之帶隙。在這些發光二 極體中，使用較多的是磷化鎵（G a Ρ )發光二極體發出 紅至綠光，和砷化鎵（G a A s )發光二極體發出紅外至 黃光。 圖1 0爲習知Ga P發光二極體之構造。在此構造中 ，厚度爲1 OOem且載子濃度爲8x 1 016cm— 3之η 型G a Ρ磊晶層1 3 (亦稱爲緩衝層）乃成長在厚度爲 2 8 Oem且載子濃度爲1 X 1 〇17cm~3之η型G a P 單晶基底1 2上，和由具有厚度爲2 0 且載子濃度爲 6 X 1 0lscm 3之η型Ga P磊晶層1 4構成之發光區 域1 Ρ — Γΐ接面15 ，和具有厚度爲20"m且載子濃度 爲1 X 1 017cm_3之ρ型Ga P磊晶層1 6以此順序堆 疊的提供在其上。 藉由形成η電極1 1和ρ電極1 7在上述構造上’可 獲得具有複合半導體單晶基底1 2和磊晶層1 3 - 1 6之 全部厚度4 2 0 β m之G a Ρ發光二極體2 0。 ---------1------1T------4 (請先閲讀背面之注意事項再读寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4坭格（210X297公釐） -4 - A7 417313 ___ B7___ 五、發明説明（2 ) 習知使用之緩衝層1 3之厚度極端爲1 0 0 4 m。此 乃因爲厚度爲1 0 0 // m之緩衝層1 3可提供如習知所需 求發光強度之足夠的發光強度。 緩衝層1 3需要獲得高發光強度之部份理由如下。亦 即，關於現今可用於G a P單晶基底1 2之可用材料方面 ，在高密度下，亦即，5 X 1 0 1 c m 1至1 X 1 〇5 cm_2下，會產生偏置，且它們的純度亦會降低。 因此，磊晶層在成長之早期在接近G a P單晶基底1 2之 部份上會有不良的品質，且此種磊晶層無法提供高發光強 度。因此，緩衝層1 3提供當成介於磊晶層1 4 一 1 6間 之緩衝層，其構成發光區域，和G a P單晶基底1 2。 另一個需要緩衝層之理由爲G a P單晶基底1 2之光 透射率比當成一磊晶層之緩衝層1 3差。圖1 1表示繪至 入射光波長之G a P單晶基底1 2和緩衝層1 3之光透射 率。例如，在相關於一般使用在G a P發光二極體中之黃 綠發射光波長之5 7 0 nm下，可觀察到在光透射率約5 %之差異。 因此，已使用薄複合半導體單晶基底（亦簡稱爲單晶 基底）以抑制光透射率之下降。關於獲得薄單晶基底方面 ，首先說明使用於磊晶成長薄單晶基底之方法。但是，依 照此一方法，當單晶基底變薄下，在磊晶成長處理時，更 多的單晶基底會破裂，且因此，會顯著的降低產製率。 由習知技藝判斷，用以獲得薄單晶基底之最佳方法爲 以例如藉凼在磊晶成長後之硏磨而刮除單晶蓰底之主背面 I 1 i I I —訂 n ϋ I n ^ (讀先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部智慧財產总員工消費合作社印裝 本紙张尺度適用中國國家標华（CNS ) Λ4規格（2!0乂297公康） -5- 417313 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 。但是，當單晶基底以硏磨等刮除至基底之厚度變成1 0 y m或更低之程度時，由於硏摩處理之不良準確度或磊晶 層之不均勻成長，一部份之單晶基底會剝離而導致磊晶層 之曝露。 習知單晶基底2具有載子濃度不小於1 X 1 〇17cm_3，並允許和電極1之歐姆接觸。另一方面， 在習知發光二極體產生時 > 直接提供在單晶基底上之磊晶 層之載子濃度製成小於1 X 1 0 1 7 c m _ 3以達成高照明強 度。 因此，如果單晶基底之主背面部份剝離，且磊晶層曝 露時，歐姆電極不會形成在磊晶層之曝露區域，因此會產 生關於光電特性等問題，如順向電壓會變高。因此，習知 單晶基底之剩餘厚度不能製成薄於1 0 。 再者，以近來對小且薄之電子產品之顯著需求而言， 必須使發光二極體變成更薄。在習知之發光二極體中，複 合半導體單晶基底和磊晶層之總厚度典型爲2 5 0 //m至 4 5 ◦ e m。 經濟部智慧財產局8工消资合作社印製 發明槪要 本發明乃有鑒於上述之習知技藝之問題而完成’且其 目的乃在提供一種超薄型發光二極體，其可抑制歐姆電極 失敗之產生，和用於前述發光二極體之磊晶層3 爲了達成前述之目的|本發明提供一種磊晶晶隠’包 含一磊晶層形成在複合半導體單晶基底之主表面上1其中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） -6 - ^7313 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在主表面上之磊晶層曝露在複合半導體單晶基底之背面， 和磊晶層之曝露部份具有lxl017cm 3至2x l〇18cm 3之載子濃度。 在主表面上之磊晶層曝露在複合半導體單晶基底中且 磊晶層之曝露部份具有上述之1 X 1 017cm — 3至2 X 1 0 1 8 c m - 3之載子濃度之一磊晶晶圓可抑制歐姆電極失 敗之產生，因爲磊晶層不會引起歐姆電極無法形成在曝露 部份上和順向電流變高等問題，即使當複合半導體單晶基 底之主背面以硏磨而刮除至在主表面上之磊晶層曝露之程 度。 在上述之磊晶晶圓中，曝露在複合單晶基底之背面中 之磊晶層之載子濃度最好由1 X 1 0 17cm — 3至2 X 1 0 1 8 c m _ 3，在由複合半導體單晶基底之主表面沿磊晶 層成長方向至少5 之範圍內。 如果曝露在複合單晶基底之背面中之磊晶層之載子濃 度由1 X 1 017cm_3至2χ 1 018cm_3，在由複合 半導體單晶基底之主表面沿磊晶層成長方向至少5 # m之 範圍內，即使當有硏磨處理之振盪和磊晶層成長之不均勻 性，亦可保留充分的載子濃度以在磊晶層之曝露部份形成 歐姆接觸。 再者’在上述之慕晶晶圓中’曝露在複合半導體單晶 基底之背面之磊晶層爲一緩衝層，其具有一厚度以使偏膣 密度沿磊晶成長方向需爲固定的，且較佳的形成當成在緩 衝層上之發光層。 I I 1 脖衣 訂 —I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張足度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ2ι·>7公筱） 經濟部智慧財產局W工消费合作社印製 417313 A7 __B7__ 五、發明説明（5 ) 當曝露在複合半導體單晶基底之背面之磊晶層爲一緩 衝層，其具有一厚度以使偏置密度沿磊晶成長方向需爲固 定的，且較佳的形成當成在緩衝層上之發光層時，因爲偏 置密度之影響而引起之發光強度之降低率亦變成固定’且 因此，可降低在個別發光二極體中之發光強度之差異。 再者，依照本發明，複合半導體單晶基底最好具有 1 0 # m或更小的厚度。當基底滿足此條件時，可抑制由 於複合半導體單晶基底之光透射率之降低，且發光二極體 之厚度整體亦可製成較小。因此，可達成具有高發光強度 之超薄型發光二極體。 再者，前述之緩衝層最好具有之厚度爲1 2 0 至 2 5 0 //m »當緩衝層滿足此條件時，在緩衝層中偏置密 度沿磊晶層成長方向爲固定之範圍變大，且因此，可獲得 在個別發光二極體中具有小差異之發光二極體。 在本發明之磊晶晶圓中，複合半導體單晶基底和磊晶 層之總厚度最好爲2 Ο Ο μ m或更小。 如果發光二極體藉由使用具有此一厚度之磊晶晶圓產 生時，可獲得可充分滿足薄且小電子產生之生產需求之發 光二極體。 依照本發明，複合半導體單晶基底以磷化鎵製成，複 合半導體單晶基底之導電型式和緩衝層之導電型式皆爲η 型’且發光區域最好摻雜氮當成照射中心。 藉由使用具有此構造之本發明之磊晶晶圆，可產製用 於顯示之發光二極體，如指示燈和數値指示裝置等，且可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2⑴X297公釐） I ϋ I— 訂 I I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 經濟部眢慧財產局員工消費合作社印" __417313 ；；_ 五、發明説明（6 ) 獲得肉眼最高可見度之可展現約5 7 0 n m波長之綠光之 發光二極體。 本發明之發光二極體包含依照本發明之前述磊晶晶圓 ，其上形成電極。在本發明之發光二極體中，形成在複合 半導體單晶基底側上之至少一部份之電極最好形成在磊晶 層之曝露區域上方。 依照本發明，可提供一超薄型發光二極體，其中可抑 制歐姆電極失敗之產生，和用於發光二極體之磊晶晶圓。 因此，本發明可充分的滿足未來對薄發光二極體之需求， 且可充分的配合小且薄電子產品之生產。 圖式簡單說明 圖1爲依照本發明之G a P發光二極體之範例構造： 圖2爲介於用於G a P發光二極體之磊晶晶圓之偏置 密度和緩衝層厚度間之關係； 圖3爲介於緩衝層之厚度和G a P發光二極體之發光 強度間之關係圖： 圖4爲介於接近單晶基底之磊晶層之載子濃度和順向 電壓V r間之關係圖； 圖5爲用以產生在範例中所述之發光二極體之磊晶晶 圓之方法； 圖6顯示用於在範例中所述之發光二極體之磊晶晶圆 之盘晶成長之處理步驟； 圖7爲用於在範例中所述之發光二極體之磊晶晶11之 本紙張尺度適用1丨7國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） t—. 抑农[ . n ^ II1 '旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 417417313 A7 B7 五、發明説明（7 ) 磊晶成長之處理步驟圖； 圖8爲在範例中處理發光一極體之嘉晶晶圓成爲發光 二極體之步驟圖； 圖9爲以範例中所述之熔回方法產生用於發光二極體 之磊晶晶圓之方法； 圖1 0爲習知G a P發光二極體之範例構造： 圖1 1爲G a P單晶基底和當成入射光之波長之函數 之光透射率之緩衝層之比較圖；和 圖1 2爲由具有不同厚度之緩衝層之用於發光二極體 之兩片磊晶層而得之多數發光二極體之發光強度之頻率分 佈圖。圖2 ( a )爲具有1 7 0 厚之緩衝層之晶圓 ，和圖1 2 ( b )爲具有8 0 ；am厚之緩衝層之晶圓。

主要元件對照表 1 3 : η 型 G 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 1 7 4 Ρ晶晶層 η型G a Ρ單晶基底 P — η接面 Ρ型G a Ρ磊晶層 η電極 Ρ電極 η型G a Ρ磊晶層 3 :緩衝層 2 : G a P單晶基底 8 :部份曝露部份 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29?公釐） . I f . 訂 I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 -10 - 31^ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明説明（ 9 :磊晶晶圓 4 : η型嘉晶層 6 : ρ型幕晶層 6 1 :成長容器 6 3 :熔融容器 6 2 :熔融鎵 6 4 :鎵磷多晶體 6 5 :碲 6 6 :滑動桿 6 8 :熔融鎵 6 7 :孔 8 1 :切割刀片 較佳實施例之詳細說明 以下本發明將藉由以G a Ρ發光二極體當成本發明之 範例實施例詳細說明本發明，但是’本發明並不限於此。 圖1爲依照本發明之發光二極體裝置之範例。在圖1 中，厚度爲5 或更多且載子濃度爲1 X 1 017cm_3 至2x 1 〇18cm_3之緩衝層3 a直接形成在複合半導體 Ga P單晶基底2之主表面上。在Ga P單晶基底2以硏 磨等刮除而變薄時，具有載子濃度爲1 x 1 〇 1 7 c m 3至 2 X 1 0 1 8 c m 3之緩衝層3 a之部份曝露部份8形成在 G a P單晶基底2之主背面上。 藉由使用本發明之磊晶晶圆之前述構造，G a P氓晶 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） ---------神衣------1T------.^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 經濟部智惡財產局員工消"合作社印災 4·ϊΤ3.!.λ: α7 __Β7 五、發明説明（9 ) 棊底2可藉由刮除而變薄至1 0 a m或更小的厚度。但是 ，由於G a P單晶基底2具有如習知不小於1 X 1 0 1 7 c m — 3之載子濃度，且其可和電極1歐姆接觸，其 難以完全的移除，而會部份的保留。 在考量緩衝層3 a之成長之不均勻性和刮除之處理準 確性下，直接形成在G a P單晶基底2上之具有載子濃度 爲1 X 1 017cm 一 3至2x 1 018cm — 3之緩衝層3必 須具有至少5 之厚度。緩衝層3 a可只以具有前述載 子濃度之緩衝層3 a構成。但是，當緩衝層3 a之厚度超 過5 0 時，因爲不適當的高載子濃度而致透射率之降 低所導致之發光強度之降低變成無法忽略。 因此，緩衝層3 a最好具有5 jtzm至5 0 //m之厚度 。再者，和緩衝層3 a比較，具有低載子濃度之第二緩衝 層3 b直接形成在緩衝層3 a上以構成緩衝層3。緩衝層 3最好具有120vm至250em之厚度。 以下說明爲何上述構造較佳之原因。圖2爲關於用於 G a P半導體發光二極體之磊晶層之緩衝層3之厚度和偏 置密度之關係。由圖2可知，當緩衝層3之厚度變大時， 在緩衝層3中產生之偏置密度降低，但是，當緩衝層3之 厚度超過1 2 0 a m時，對於成長速度約1 X 1 〇 1 cm 2而言，偏置密度變成固定。 由圖2可知1偏置密度在緩衝層3之厚度方向高達 1 Ο Ο V m之範園顯示一梯度，其相當於習知緩衝層3之 厚度。因此，偏置密度隨緩衝層3之厚度之震盪而改變， 本紙悵尺度適用中囤國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 2y7公釐） - ,H^衣 H Γ I— H » — I i'^ (請先閲讀背面之注意事項再敁寫本頁) -12 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 417313 A7 A7 B7 五、發明説明（10) 且因此發光強度亦會震盪。此即爲在個別發光二極體間之 發光強度差異之原因。 圖3顯示G a P半導體發光二幾體之實際發光強度和 緩衝層3之厚度間之關係。如圖3所示，因爲發光強度易 於因偏置密度而震盪”發光強度與由緩衝層3之厚度增加 而引起之偏置密度降低成反比的尖銳增加。由圖亦可知， 當緩衝層3之厚度超過1 2 0 //m時，偏置密度對於成長 方向變成固定，且發光強度之增加率變成相當溫和。 當緩衝層3之厚度超過1 2 0 時發光強度之增加 變成溫和之另一原因爲由基底2之光吸收之影響之降低， 其乃因爲當緩衝層之厚度增加時，G a P單晶基底2之相 關厚度降低而引起的。 圖1 2 ( a )和（b )顯示表示由用於具有不同緩衝 層3之厚度之發光二極體之兩片磊晶晶圓而得之多數發光 二極體之發光強度之頻率分佈圖。在圖1 2中，可知在與 厚度爲80#m之例比較（圖12 (b))下，當緩衝層 3之厚度爲170/zm (圖12 (a))時，發光二極體 之發光強度較高，和震盪較小。 亦即，如圖2所示，當緩衝層3之厚度爲1 2 Ο β m 或更多時，偏置密度1其約爲3 x 1 04 cm 2接近單晶 基底2之表面，在約爲1 X 1 0 1 c m 2爲穩定的’其低 於習知所觀察者。因此|可獲得在個別二極體中具有較高 發光強度和較小差異之發光二極體。 以下更詳細說明此點。偏置會展現更複雜的行爲’例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 κ 297公釐） I--------^------ΪΤ------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 - 經濟部智惡財產局員工消費合作社印製 417313 A7 B7 __ 五、發明説明（n) 如，形成具有雜質之複合體’和形成所謂的深位準。例如 ，當它們形成具有施體之複合體時，約〇 3 5 e V之深 位準形成在對比於在室溫上之G a P帶隙，即2 . 2 6 eV。此位準高於Te之0076eV之位準，其爲經 常使用於G a P之η型摻雜劑。 如果形成深位準時，在光照射下’會發生在深位準周 緣之電子和電洞之再結合，且因此1可抑制在淺位準中之 再結合。如此可使內部量子效率降低。 一般而言，在發光二極體之內部量子效率？？ i和外部量 子效率77 ^ x t 7?間具有下列關係：

?7ext=?7 iX 7] iX (7?exi :外部量子效率，:射入效率，:內 部量子效率，：取出效率） 外部量子效率即來自一發光二極體之外部發光總量對 流經發光二極體之總電流之比例。射入效率即少數載子射 入發光區域之比例，其有助於光發射。內部量子效率即在 射入用於光發射中引起發射再結合以發出光之少數載子之 比例。取出效率即由裝置取出之發射光之比例。 亦即’當在緩衝層3中之偏置密度藉由使用緩衝層3 之厚度超過1 2 0 g m而降低時，內部量子效率；^ 1變高， 且因此外部量子效率X t變高。結果，發光強度變高。 但是，當緩衝層3之厚度超過2 5 0 m時，會呈現 本紙張尺度適用中國阐家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公康） ---------裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 417313 A7 ___B7___ 五、發明説明（12) 之趨勢爲偏置密度再度增加，如圖2所示。因此，緩衝層 3之厚度最好不要低於1 2 0 ，且不要超過2 5 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β m 。 圖4爲在接近G a P單晶基底2之緩衝層3 a中之載 子濃度和順向電壓V F之關係。由圖4可知，當載子濃度變 成低於1 X 1 0 1 7 c m _ 3時，順向電壓V ,，突然增加。此 乃因爲當載子濃度低時，具有η電極1之歐姆接觸變成相 當困難。 亦即，爲了完成介於曝露在G a Ρ單晶基底2之主背 面中之η電極1和緩衝層3 a間之良好歐姆接觸，緩衝層 3 a之載子濃度最好不小於1 X ]_ 〇1; cm_3。 但是，當緩衝層3 a之載子濃度變成高於2 X 1 0lscm — 3時，在緩衝層3a中產生之偏置超過2x 1 〇 5 c m — 2。因爲此偏置作用當成非照射中心，因此最 好保持緩衝層3 a之載子濃度爲2x 1 018cm_3或更小 以獲得具有高照明強度之發光二極體。 經濟部智慧財產局肖工消費合作杜印奴 亦即，緩衝層3a之載子濃度最好爲lx l〇17cm-3 至 2xl018cm-3。 範例 以後進一步更詳細說明本發明之發光二極體和用於發 光二極體之磊晶晶圓。但是，本發明並不限於此。 (範例1 ) 本紙張尺度通用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（2丨〇〆297公釐） -15 - 417313 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 ___五、發明説明（13) 圖5示意的顯示用於產生用於本發明之發光二極體之 磊晶晶圓9之方法。如圖5所示’緩衝層3 a和3 b連續 的成長在具有載子濃度lxl017cm 3之η型GaP單 晶基底2上當成η型G a P緩衝層3 ’且η型磊晶層4和 Ρ型裔晶層6進一步形成在其上當成發光區域。一 Ρ _ η 接面5亦顯示於圖中。 此處使用之G a Ρ單晶基底2之厚度爲2 0 0 //m至 300em。由經驗發現，厚度不超過200；am之 G a P單晶基底易於破裂且難以操控，且因此使用不小於 2 0 0 # m厚度之基底。當然，在較少受到破裂之處理步 驟中可使用薄基底。 另一方面，當使用具有不小於3 0 0 厚之G a P 單晶基底2時，可降低破裂之產生。但是，藉由硏磨等可 能移除之量增加，而此會變成增加成本之因素之一。但是 當特殊處理步驟需要不小於3 0 0 /zm之厚度之基底時， 其可不小於3 0 0 ym。 在此例中，使用具有2 8 0 厚之η型G a P單晶 基底。 首先，在圖6所示之液相磊晶成長裝置中，n型 G a Ρ單晶基底2位於一成長容器6 1中，熔融容器6 3 充塡以熔融鎵6 2 |且鎵磷多晶體6 4和T e 6 5 ，η型 摻雜劑添加於此。 而後’溶融錄6 2之溫度上升至圖7 (其表示一熱處 理圖）所示之T i，以熔解鎵磷多晶體6 4和T e 6 5以準 I n I 1 ϋ I ^ n H 旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X29?公釐〉 -16- 417313 at B7___ 五、發明説明（14) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 備熔融鎵6 8。再者’熔融容器6 3以一滑動桿6 6在溫 度丁：上移動，因此和G a P飽和之熔融鎵6 8需經由提供 在熔融容器6 3中之孔6 7傳送至G a P單晶基底2上。 而後，熔融鎵6 8之溫度逐漸降低至T 2 ’如圖7所示’以 獲得緩衝層3 a。 在磊晶成長時’欲獲得之磊晶層之厚度可藉由改變用 以逐漸冷卻之溫度範圍丁1一丁2和熔融鎵6 8之厚度D而 變化。例如，當成長溫度範圍移位至相當高的範圍時’或 沿垂直於G a P單晶基底2之方向之熔融鎵6 8之厚度增 加時，緩衝層3之厚度傾向於變薄。因此’成長溫度範圍 Ti — T2和熔融鎵6 8之厚度D由考量緩衝層3之厚度而 決定。 關於此例，爲了成長具有1 5 厚度和1 X 1017cm 3載子濃度之緩衝層3a ，GaP單晶基底2 和熔融鎵68在1050 °C下接觸，該溫度以1 . 〇°〇/ 分之速率降低至1 0 1 0°C，且而後* G a P單晶基底2 由熔融鎵68分離以完成緩衝層3a之磊晶成長。 經濟部智惡財產局負工消費合作社印"

而後，在緩衝層3 a上，具有1 4 0 厚度和5 X 1 〇16cm-3載子濃度之緩衝層3 b ’以及η型磊晶層4 和Ρ型磊晶層6 (其直接有助於發光，且厚度爲2 0 /im )在液相中以相似方式成長。在此例中，在η型磊晶層4 之成長時，Ν Η ：)氣體導入成長容器6 1 ，因此’這些層必 須摻雜Ν (氮）當成照射中心。 再者，在η型磊晶層4成畏後，Ζ η (鋅）’一 ρ嗯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ 2们公麓） -17- 41731 A7 B7 經濟部智惡財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（15) 摻雜劑，蒸發且導入成長容器6 1以形成p - η接面5和 Ρ型磊晶層6。 雖然在此例中已說明η型磊晶層4和ρ型磊晶層6堆 疊在緩衝層3上之方法（磊晶層循序成長之堆疊方法）， 但是，亦可使用藉由熔融緩衝層3 b之上部份而得之 G a P使用當成用於磊晶層之成長材料之方法（熔回方法 )。在此例中，緩衝層3 b必須設計成成長至用於欲熔融 之部份之厚度之最大厚度。 在構成發光區域之緩衝層3和磊晶層4和6成長在液 相中之G a P單晶基底上後，G a P單晶基底2之主背面 以硏磨機刮除，如圖5或9所示，以獲得用於具有總厚度 2 0 0 //m和約5 7 0 nm發光波長之G a P半導體發光 二極體之磊晶晶圓9。G a P單晶基底2之最厚部份之厚 度爲5 v m。 在主背面處理後，G a P單晶基底2部份移除且緩衝 層3 a曝露之部份形成在晶晶晶圓9之主背表面上。在曝 露部份8上之緩衝層3 a之載子濃度爲1 X 1 〇i7cm — 3 〇 最後，以真空蒸發和熱處理沉積金在用於G a P半導 體發光二極體之磊晶晶圓9上，電極1和7以石印形成， 且每個裝置以切割刀片分離以提供G a P半導體裝置（發 光二極體）1 0在具有如圖1所示之每邊約2 5 0 jum之 立方形中（圖8 )。如圖1所示，形成在G a P單晶®底 2側上之η電極乃形成在緩衝層3 a之曝露部份8上方。 ---------裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210XW7公釐） -18 - 417313 A7 B7 五、發明説明（16) 當對於具有緩衝層3 a之曝露部份8之G a p半導體 裝置1 0量測順向電壓V F時，在2 0 m A之電流下，其爲 2 1 0V，且其相當於不具有曝露部份8之相似Ga p 半導體裝置之V •値。 歐姆電極失敗率爲〇%。藉由施加5 OmA之電流至 G a P半導體裝置1 〇，在2 5 X；之溫度和5 0%之濕度 下’當檢査照明強度之衰減時，在1 〇 〇 〇小時後，照明 強度爲初始値之7 4 %或更大。 (比較例1 ) 以如同範例1相同的方式評估具有總厚度爲2 〇 〇 Am且除了該裝置不具有緩衝層3 a外具有如範例1之 G a P半導體裝置1 〇相同的構造之G a p半導體裝置。 在G a P單晶基底2之背面中之緩衝層3 b之曝露部份之 載子濃度爲5 X 1 ◦ 16 c m_3。 當對於此比較例之G a P半導體裝置量測順向電壓V F 時’在20mA之電流下，其爲2.16V，且其高於不 具有曝露部份8之相似G a P半導體裝置之V r値約 0 · 0 6 V。 歐姆電極失敗率爲3 4%。藉由施加5 0mA之電流 至G a P半導體裝置1 〇，在2 5°C之溫度和5 0%之濕 度下’當檢查照明強度之衰減時，在1 〇 〇 〇小時後，照 明強度爲初始値之6 2 %。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2丨〇><297公慶） ---------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 線. 經濟部智慧財度局員工消f合作社印製 -19- 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 417313 av __B7_____ 五、發明说明（17) (範例2 ) 以如同範例1相同的方式評估具有總厚度爲1 6 5 且除了緩衝層3 a之厚度爲5 ’緩衝層3b之厚 度爲1 1 5 ，和緩衝層之總厚度爲1 2 0；αηι外具有 如範例1之Ga P半導體裝置1 0相同的構造之Ga P半 導體裝置。在2 0 m A之電流上之順向電壓’照明強度’ 和照明強度衰減位準相當於範例1中所獲得者。 (範例3 ) 以如同範例1相同的方式評估具有總厚度爲1 6 5 且除了緩衝層3 a之載子濃度爲2x 1 018cm — 3外 具有如範例1之G a P半導體裝置1 〇相同的構造之 G a P半導體裝置。雖然照明強度較範例2所得者差5 % ，但是，在2 0 m A之電流上之順向電壓，和照明強度衰 減位準相當於範例2中所獲得者。 (比較例2 ) 以如同範例1相同的方式評估具有總厚度爲1 6 5 //m且除了緩衝層3 a之載子濃度爲5x 1 018cm 3外 具有如範例1之G a P半導體裝置1 〇相同的構造'之 G a P半導體裝置。所發現的是，雖然在2 0 m A之電流 上之順向電壓和照明強度衰減位準相當於範例1中所獲得 者’但是’相較於範例2，照明強度降低2 0 %。 本發明並不限於上述之實施例。上述之實施例只爲範 本纸张尺度通用1卜固國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 装 訂------'線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本莧) -20- 417313 A7 B7 五、發明説明（18) 例而已，而具有如申請專利範圍所述之實質相同構造且提 供相似的功能和優點者仍包括在本發明之範疇內° 雖然本發明之前述實施例和範例皆以G a P發光二極 體當成範例說明，但是本發明並不限於上述之實施例，且 可使用於利用其它複合半導體，如G a A s發光二極體之 發光二極體。 ---------^! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------線 經濟部智葸財產局員工消资合作杜印1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2U)X297公釐） -21 -

Claims (1)

1. s K 8 8 Λ ΒΓ-ϋ 417313 六、申請專利範圍 (讀先間讀背函之.，:Λ意事哼再填寫本頁) 1 . 一種磊晶晶圓，包含一磊晶層形成在複合半導體 單晶基底之主表面上，其中在主表面上之磊晶層曝露在複 .合半導體單晶基底之背面，和磊晶層之曝露部份具有1 X 1 017cm 3至2χ 1 018cm_3之載子濃度。 2 .如申請專利範圍第1項之磊晶晶圓，其中在曝露 在複合半導體單晶基底之背，面之磊晶層之載子濃度由1 X 1 〇17cm-3至2x 1 018cm — 3，在由複合半導體單 晶基底之主表面沿磊晶層成長方向至少5 // m之範圍內。 3 _如申請專利範圍第1項之磊晶晶圓，其中曝露在 複合半導體單晶基底之磊晶層爲一緩衝層，其具有一厚度 以使偏置密度沿磊晶成長方向需爲固定的，且磊晶層形成 當成在緩衝層上之發光區域。 4 .如申請專利範圍第2項之磊晶晶圓，其中曝露在 複合半導體單晶基底之磊晶層爲一緩衝層，其具有一厚度 以使偏置密度沿磊晶成長方向需爲固定的’且磊晶層形成 當成在緩衝層上之發光區域。 5 .如申請專利範圍第1項之磊晶晶圓，其中複合半 導體單晶基底具有1 0 或更小的厚度。 6 ·如申請專利範圍第2項之晶晶晶圓’其中複合半 導體單晶基底具有1 0 // m或更小的厚度。 7 .如申請專利範圍第3項之嘉晶晶圓 '其中複合半 導體單晶基底具有1 〇 // m或更小的厚度。 8 .如申請專利範圍第4項之幕晶晶圓’其中複合半 導體單晶基·底具有1 0 // m或更小的厚度° 夂紙决尺度i4川_卜«内革丨ί阜U'vs i 洛（2ί(>/297公釐J -22 -