TW578316B - An n type GaP single crystal substrate and its manufacturing method - Google Patents

Description

578316 五、發明說明（1 ) (發明所屬之技術領域） 本發明係關於使用於GaP綠色系發光二極體用之晶膜 (epitaxial)基板之η型GaP單晶基板和其製造方法，特 別係關於能良好地使用於製作高亮度，且能以低順向電 壓驅動之綠色系發光二極體η型GaP單晶基板。 (以往技術） GaP係爲具有對應綠色之帶間隙（band gap)(約2.2 6eV) 之化合物半導體，主要係用作爲綠色發光二極體（LED) 之材料。 GaP因係爲間接遷移型之結晶，故內部量子效率低， 原理上係屬亮度低型者。發現改善此種情況之方法，以 氮氣（N)爲發光中心摻入發光層（通常爲形成pn接合之η 層）後亮度會急劇提昇，此方法已達實用之階段。Ν之形 成位準係位在距傳導帶約7meV下，摻入Ν之LED之發 光波長係變爲565 -570nm，顏色則成爲黃綠色（黃綠色 LED) 〇 另外，藉開發在基板與發光層之間疊積緩衝層（buffer layer)，以降低從GaP單晶基板朝在其上利用晶膜成長 法形成之pn接合構造之發光層傳播之結晶缺陷之技術 ，和控制在晶膜成長環境中之p分壓以降低在GaP層之 晶膜成長中主要因（P)之解吸（desorption)而在GaP層中 產生之結晶缺陷之技術等，對發光中心不摻雜之綠色 LED也能達成高亮度化。這種LED因不似N那樣使用 發光中心，故亮度比黃綠色LED低發光波長係約爲 五、發明說明（2 ) 5 5 5 nm，顏色係呈純綠色（純綠色LED)。 合倂這些黃綠色LED和純綠色LED統稱爲GaP綠色 系發光二極體（GaP綠色系LED)。 以下將參照圖面更詳細說明GaP綠色系LED。 第1圖係示出黃綠色LED之一般構造之槪略。首先， 視需要在η型GaP單晶基板1上生長η型GaP緩衝層 2。不生長η型GaP緩衝層2也無礙，但是，一般有生 長緩衝層之情形會提昇形成於其上之GaP層之結晶性， 進而能獲得更高亮度之LED。η型GaP緩衝層2也可疊 積多層。接著，於其上依序生長η型GaP晶膜層3，摻 入N之η型GaP晶膜層4，及p型GaP晶膜層5。 第2圖係示出純綠色LED之一般構造之槪略。首先， 依需要於η型GaP單晶基板6之生長η型GaP緩衝層 7。與黃綠色LED之情形相同，η型GaP緩衝層7不生 長也無礙，但是，一般生長緩衝層7之情形會提昇形成 於其上之GaP層之結晶性，進而獲得更高亮度之LED。 η型GaP緩衝層7也可疊積多層。接著，於其上依序生 長未摻入N之η型GaP晶膜層8，及p型GaP晶膜層 9 〇 於本說明書裡稱這樣子在GaP單晶基板上疊積GaP晶 膜層之基板爲晶膜基板（Epitaxial Substrate)。在上述那 樣製作之LED用晶膜基板之η型表面和p型表面上分別 蒸著AuGe，AuBe等之電極用之金屬薄膜，接著，藉熱 處理使這些電極用金屬薄膜材料和晶膜基板合金化。 -4- 578316 五、發明說明（3) 然後，藉微影（Photolithograpy)技術，形成p電極後利 用切割（dicing)技術分離成LED。 這些LED用晶膜基板通常係使用藉切斷硏磨以液體封 止柴可拉斯基（czochraki)。（LEC)法育成之GaP單晶條 塊（ingot)製作之GaP單晶基板而製成。另外，η型GaP 單晶基板之雜質一般係使用S，Si，及Te。在這些雜質中 特別是S，如日本專利公報特開平1 1 -97740號所示，係 爲造成前述黃綠色LED亮度降低之原因，因此，爲了避 免晶膜層受到因基板引起之S污染，在製作GaP綠色系 發光二極體用之晶膜基板上不使用S。 另外，上述之晶膜層主要係藉液相晶膜成長法製造。 液相晶膜成長法能大量低廉地製造結晶性良好之高品質 晶膜層。 (發明欲解決之課題） 上述那樣製作之GaP綠色系LED用晶膜基板及發光 二極體，爲了應付市場上對高亮度化之要求，不斷地藉 最佳化前述那樣之膜層構造和改良液相晶膜成長方法， 俾期提昇特性。 除此之外，另對使用於晶膜基板之GaP單晶基板也不 斷地改善其特徵。GaP單晶基板之特性改善之指標，計 有降低對應結晶缺陷之EPD(Etch Pit Density)(蝕刻坑密 度）和載體（carrier)濃度之最佳化雨種。其中，爲了降低 EPD而進行之GaP條塊之育成技術因非本發明之目的， 故省略其細節之說明。 578316 五、發明說明（4) 另外一方面，有關GaP晶膜基板之載體濃度，GaP單 晶基板之載體濃度低時基板對發光之吸收變小，因此對 LED之高亮度化係爲有效，但是，若基板之載體濃度低 時基板本身之電阻會增大。因此之故，在製作LED上具 有一種性質，其即若基板之載體濃度低時電極與結晶間 之接觸電阻和基板之體電阻（bulk resistance)會上昇，使 額定電流流過LED所需之順向電壓（VF)之値逐變大，進 而降低LED之壽命特性。相反地，若GaP單晶基板之 載體濃度高時雖能降低LED之VF，但因基板吸收發光 之故而降低LED之亮度。 這樣地，有關GaP單晶基板之載體濃度，在LED亮 度和VF之間具有對立（trade-off)之關係。因此，基板之 載體濃度具有最適之範圍，以往，載體濃度一般爲1〜 20X1017cm_3程度之GaP單晶基板係被利用於GaP綠色 系LED用晶膜基板之製作上。 但是，近年，LED之小尺寸化，減少電力消耗之要求 高漲，因此，一直努力在開發高亮度，且低VF之LED。 如前述，對GaP單晶基板之載體濃度，亮度和 Vp具有對 立關係，爲了應付此市場上之要求，有必要配合LED之 亮度’ VF之目標値改變GaP單晶基板之載體濃度之最適 範圍。 亦即，欲提高亮度需降低載體濃度之上限値，而欲降 低V f則需提高載體濃度之下限値。結果相較於以往 者，如此所得出之最適載體濃度範圍變窄。 578316 五、發明說明（5) 但是，窄化GaP單晶基板之載體濃度之最適範圍後從 T e摻雜之η型G a P單晶條塊製作G a P單晶基板時1條η 型GaP單晶條塊中載體濃度偏離新的最適範圍而不能作 爲LED用之基板使用之領域則增加。因此之故’ 1條單 晶條塊能製造出之基板之張數變小，結果導致基板成本 之增加。 另一方面，Si摻雜之η型GaP單晶條塊之情形，條塊 內之載體濃度之變化係比Te摻雜之情形小。但是，即 使使用此條塊以製作限定載體濃度之Si摻雜之GaP單 晶基板，然後疊積GaP晶膜層以製成LED，也會產生 VF參差不齊之不良情事。 因此本發明之目的在於提供一種能良好地使用於製作 高亮度，且能以低之順向電壓驅動之綠色系發光二極體 所需之η型GaP單晶基板及其製造方法。 (解決課題之手段） 本發明

(1) 係爲一種n型GaP單晶基板，其係爲同時被摻入 η型雜質之Si和Te之n型Gap單晶基板，其特徵爲該 η型GaP單晶基板中之Si濃度和Te濃度之和係在2 X 以上2xi〇18cm.3以下，以濃度係在2χι〇ι6⑽3 以上8 Χ 1〇⑽3以下，及Te濃度係在1 X l〇17cm·3以上 2Xl018cm·3 以下。 (2) ⑴貝之n型GaP單晶基板，$ n型載體濃度良好 地係在 1.5X10”cm.3 以上 1〇χι〇ΐ7__3 以下。 578316 五、發明說明（6) (3) 特別是（1)項之η型GaP單晶基板，其n型載体濃 度良好地係在2X1017citT3以上8Xl017cm·3以下。 (4) (1)至（3)項之η型GaP單晶基板，其係良好地藉液 體封止柴可拉斯基法從培養之η型GaP單晶條塊製成者。 另外本發明 (5) 係爲使用（1)至（4)項之η型GaP單晶基板製成之 GaP綠色系發光二極體用之晶膜基板。

另外本發明 (6) 係爲從（5)項之晶膜基板製成之GaP綠色系發光二 極體。 另外本發明

(7) 係爲一種η型GaP單晶基板之製造方法，其係爲同 時摻入η型雜質之Si和Te以育成n型GaP單晶條塊， 然後從該條塊製成n型G a P單晶基板之η型G a P單晶基 板之製造方法，其特徵爲添加Si和Te於GaP單晶條塊 原料內俾η型G a P單晶基板中之S i濃度和τ e濃度之和 係在2Xl017cm·3以上2Xl018cm·3以下，以濃度係在 2Xl〇16cm·3以上8Xl〇17cm·3以下，及Te濃度係在 lX1017cm_3 以上 2Xl〇18cm·3 以下。 (8) (7)項之η型GaP單晶基板之載體濃度良好地係在 1.5Xl017cnT3 以上 l〇Xl〇17cm·3 以下。 (9) 特別是（7)項之η型G a P單晶基板之載體濃度良好 地係爲2X1017cm·3以上8Xl017cm·3以下。 (10) (7)至（9)項之11型GaP單晶基板之製造方法，良 好地係藉液體封止柴可拉斯基法培養η型G a P單晶條 塊。 578316 五、發明說明（7) (發明之實施形態） 利用η型GaP單晶基板實驗求出爲應付對Gap綠色系 發光一極體之局売度化且低Vf化之市場需求所需之GaP 單晶基板之載體濃度之最適範圍之際，發現最適載體濃 度範圍係在1.5Xl017cm·3以上l〇X1〇i7cnr3以下，而在 2Xl〇17cm3以上8Xl017cm3以下則更佳。Te摻雜之 G aP條塊之情形，對以往係爲最適載體濃度範圍之1. 〇 〜20 X 1 〇17cm·3，單晶領域之95%以上係進入此範圍內， 但是採用屬於新的最適載體濃度範圍之1 · 5 X 1 017cm·3後進 入此範圍之條塊之單晶領域之百分比（合格率）則降低到70 %。 縱使對條塊培養時Te之添加條件作3種種檢討，但 對係爲新的最適載體濃度範圍之1.5〜10Xl017cm·3，Te 摻雜之GaP單晶條塊之合格率也無法改善。這是因Te 對 GaP 之分離係數（Segregation coefficient)係小於 1， 條塊內之載體濃度在單晶育成開始部份（以下稱爲頂部） 低，而朝向單晶培養結束部份（以下稱爲底部）增高之故。 因此，將Te摻雜之GaP單晶基板之載體濃度限定於前 述之最適範圍後，一根條塊內偏離載體濃度之規格之領 域變大，降低基板生產率（Yield)，進而增高GaP單晶基 板之成本。 另一方面，以S i做爲雜質之G aP單晶條塊之情形’ 條塊內之載體濃度係從頂部朝底部減少’但其變化率係 比Te摻雜之條塊之情形小，能從單晶條塊培養適合新 578316 五、發明說明（8) 定之最適載體濃度範圍而不會降低基板之生產率。 但是，實際上，使用Si摻雜之GaP單晶基板在其上 生產晶膜層，以製作GaP綠色系LED時，縱使使用相 同濃度之基板，LED之VFW會產生不均一，而有超過 VF之規格値之LED。這種現象即使增加摻入條塊之Si 之添加量以將載體濃度設定於藉前述之實驗求出之最適 値之上限附近仍會產生。再增加Si之添加量，製成之 LED之亮度仍降低。 調查造成上述現象之原因，結果發現Si摻雜之GaP 單晶基板上之載體移動度係從條塊之頂部朝底部減少之 故。結晶之電阻率係與結晶之載體濃度和載體之移動度 之積成反比例。如前述，Si摻雜之GaP單晶上條塊整體 之載體濃度之變化小，此可推定爲因底部側載體之移動 度減少而使電阻率上昇，進而，自使用此單晶基板之晶 膜基板製成之LED之VF也上昇。 Si摻雜之GaP單晶條塊上，載體之移動度自頂部朝底 部減少之原因推測係因Si之活性比率朝條塊之培養方向 (從頂部到底部）降低，亦即，不供給載體之Si在條塊之 底部側增加，進而造成GaP單晶之結晶性在底部側惡化 之故。增加Si之添加量後更增大此傾向，因此可想像得 到亮度也會降低。 再者，Te摻雜之GaP單晶條塊也是相同，其移動度 在底部側也會減少，但減少之百分比係比Si摻雜之條塊 之情形小，另外，Te摻雜之GaP單晶條塊，如前述， -10- 578316 五、 發明說明 ( 9) 在 底 部 側 載 體 濃度卻會上昇，因此電阻率不大會增加。 從 上 述 之 知 識，可想像得到欲將GaP單晶條塊之載體 濃 度 在 條 塊 之 寬廣領域上控制於最適範圍，俾以良好生 產 率 製 造 用 於 製作高亮度低順向電壓之發光二極體之 GaP 單 晶 基 板 藉使用單獨之雜質以培養η型GaP單晶條 塊 之 方 法 係 不 易達成。因此，本發明者針對將Si和Te 同 時 添 加 於 G aP單晶條塊之原料內以培養條塊，藉此消 除 單 獨 添 加 前 述Te和Si之GaP單晶基板之缺點之方法 進 行 檢 討 0 亦即 0 本 發 明者檢討調整同時摻入條塊之Te和S i之 添 加 里 俾使在GaP單晶條塊之整體單晶領域上之載體 濃 度 限 制 在 最 適範圍內，另外，如前述，可想像得到若 增 加 T e和； Si 兩者摻入結晶之量時會減少結晶內之活性 化 率 因 此 只規定GaP單晶之載體濃度係無法控制 VF .〇 因 此 之 故 ’也對實際上摻入GaP單晶基板內之Si 和 T e之濃度檢討其最適範圍。 本 發 明 者 根 據上述之方針，檢討在η型GaP單晶條塊 培 養 之 際 摻 入 之Si和Te之添加量，以最佳化η型GaP 單 晶 基 板 中 之 S i丨辰度和T e丨辰度’因此創作出本發明。 本 發 明 係 爲 同 時被摻入η型雜質之Si和Te之η型GaP 單 晶 基 板 該 η型GaP單晶基板內之Si濃度和Te濃度 之 和 係 在 2 X 1 017cm·3 以上 2Xl〇18cm·3 以下。 若 η 型 GaP 單晶基板內之Si濃度和Te濃度之和小於 2 X 1 0厂 7cm*3 則因使用此基板製作之前述G a P綠色系發 -1 1 -

578316 五、發明說明（1〇) 光二極體之VF會上昇之故而不良。另外，若Gap單晶 基板內之Si濃度和Te濃度之和大於2 X 1018cnr3，則因 使用此基板製作之前述GaP綠色系發光二極體之亮度降 低之故也不佳。

另外，本發明係使Si濃度和Te濃度之和成爲 2Xl017crrT3以上2Xl018cm·3以下，同時使η型GaP單 晶基板內之Si濃度成爲2Xl016cnT3以上8X1017cnT3以 下。Si濃度若小於2Xl016cnT3，則利用此基板製作之前 述GaP綠色系發光二極體之VF會上昇，故不良。另 外，Si濃度若大於8X1017CixT3，則因使用此基板製作之 前述GaP綠色系發光二極體之亮度下降之故也不佳。

另外，本發明如上述那樣控制Si濃度之同時使n型 GaP單晶基板中之Te濃度成爲1 X 1017cnr3以上2 X 1018cnT3以下。Te濃度若小於1 X 1017cnT3，則因使用此 基板製作之前述GaP綠色系發光二極體之VFi昇之故 而不良。另外，Te濃度若大於2X 1018cnT3，則因使用此 基板製作之前述GaP綠色系發光二極體之亮度下降之故 也不佳。 本發明係將同時被摻入S i和T e之η型G a P單晶基板 之載體濃度範圍控制在1.5X1017cm·3以上l〇Xl〇i7cm-3 以下，而在2Xl017cm_3以上8X1017cm·3以下更佳，使 用該GaP單晶基板製作GaP綠色系發光二極體用之晶膜 基板，藉此能製作高亮度，且能以低順向電壓驅動之 GaP綠色系發光二極體。 再者，在本發明，Si濃度和Te濃度或載體濃度之測 -12- 五、發明說明（11) 定値之有效數字最大因係爲2位數之程度，故第3位數 則予以四捨五入。例如，η型GaP單晶基板中之Si濃度 爲2 X 1016cm·3，Te濃度爲2 X 1018cm·3之情形，Si濃度 和Te濃度之和計算結果係爲2.〇2xi〇i8cm·3，但這種情 形第3位數經四捨五入後Si濃度和Te濃度之和係成爲 2·0 X 1018cm·3。

GaP單晶條塊之培養方法雖有水平布里茲曼 (Bridgeman)法和垂直式布里茲曼法等，本發明係良好地 使用液體封止柴可拉斯基法以培養η型GaP單晶條塊。 使用液體封止柴可拉斯基法具有能製造良好地再現結晶 性佳之GaP單晶條塊之優點。 (實施例） 下面將舉實施例更詳細地說明本發明。 (實施例1) 將既定量之GaP多結晶，和對GaP多結晶i〇〇〇g分別 以lOOmg及500mg之百分比添加Si及Te者做爲原料， 藉通常之液體封止柴可拉斯基法培養η型GaP單晶條 塊。培養溫度約爲1 5 00 °C，培養壓力約爲5〇氣壓。其 它之取向接長條件係使用例如日本專利公報特公昭第 5 9- 1 2640號記載之那樣之眾知方法。GaP單晶條塊之取 向接長方位係爲< 1 1 1〉方向。 上述那樣培養之GaP單晶條塊之單晶領域藉通常之外 周硏削作業，切斷作業，硏磨作業及侵蝕作業予以加工， 進而製成η型GaP單晶基板。 •13- 五、發明說明（12) 其次，使用此η型G a P單晶基板，藉液相晶膜成長法 ’如下述那樣製作第1圖所示之黃綠色LED用晶膜基板 。再者，在製造此黃綠色L E D用晶膜基板上，計使用8 片自上述GaP單晶條塊之頂部至底部間約隔等間隔位置 取出之η型GaP單晶基板。 首先，於此η型GaP單晶基板1上，藉通常之液相晶 膜成長法生長η型GaP緩衝層2。此η型GaP緩衝層2係 被摻入Si，載體濃度爲4XlOI7cnT3，層厚爲100/zm。 接著，藉使用眾知之橫型滑板（Slide-Board)之方法， 在η型GaP緩衝層上生長GaP晶膜層。橫型滑板之基板 把持器（holder)固定其上有生長前述η型GaP緩衝層之 前述η型GaP單晶基板，在溶液容器內做爲生長用溶液 之GaP金屬係設定於既定量。在基板和金屬分離之狀態 下，將此滑板安置於晶膜成長爐內，接著在氫氣流下昇 溫到l〇〇(TC，然後滑動基板把持器使η型GaP緩衝層和 Ga金屬接觸，如此保持1個小時使GaP緩衝層之一部 份溶解於Ga金屬直到飽和爲止。這時，含於溶解之n 型GaP緩衝層內之雜質Si和晶膜生長爐之反應管之石 英藉氫氣還原所產生之Si則溶入Ga金屬內。 然後，將溫度冷卻到960°C時則在η型GaP緩衝層上 生長Si摻雜之η型GaP晶膜層。接著保持溫度於960 °C 下，將環境氣體從氫氣切換爲添加既定量之氨氣之氬氣 和氫氣之混合氣體。迫樣作後，氨氣則與Ga金屬反應 -14- 五、發明說明（13) 而將氮氣（N)取入Ga金屬中。之後，緩衝將溫度冷卻至 9〇〇t時則在Si摻雜之η型GaP晶膜層上生長N摻雜之 η型GaP晶膜層。 接著，保持溫度於9 0 0 °C，供給鋅（Ζ η )蒸氣於環境氣 體中，使在Ga溶液中溶入既定量之Ζη。接著，再將溫 度緩緩冷卻到800°C時則在Ν摻雜之η型GaP晶膜層上 生產Ζη摻雜之p型GaP晶膜層。 藉上述之程序，在生長η型GaP緩衝層2之η型GaP 單晶基板1之上依序疊積Si摻雜之η型GaP晶膜層3， N摻雜之η型GaP晶膜層4，Ζη摻雜之P型GaP晶膜層 S ° 俟結束全部晶膜層之生長後，則滑動基板把持器使與 生長溶液分離，接著冷卻到室溫時即得出GaP黃綠色 LED用晶膜基板。藉劈開以切斷此晶膜基板之一部份， 俾製成測定用斷片。使用此斷片並藉CV測定GaP單晶 基板之載體濃度。另外，藉SIMS法對相同之斷片測定 GaP單晶基板中之Si和Te之濃度。 其次，對採取測定用斷片後剩餘之GaP黃綠色LED 用晶膜基板之兩面進行硏磨（rub)及拋光（Polish)加工後 ，在P側表面上蒸鍍Au-Be合金，另在η側表面上蒸鍍 Au-Ge合金，然後，藉一般之微影術形成電極。另外’ 爲了評估對GaP單晶基板之VF之影響，於此階段測定 最接近基板側（η側表面）之電極間之電阻（以下稱爲電極 間電阻（Rnn))。 五、發明說明（14) 如前述，基板之載體濃度和移動度因支配基板之體電 阻，故藉此Rnn之測定，能評估基板對LED之VF提供 之影響。已知Rnii和VF之間有正相關。因此之故，藉 決定對應降低VF之際之目標値之Rnn値，比較此値與 實際之基板之Rnn之値，能判定基板是否具有降低VF 所需之充份之載體濃度和載體移動度。 然後，切斷此GaP黃綠色LED用晶膜基板，分離後 即得出GaP黃綠色LED。接著，評估此LED之亮度。 亮度係對前述之一片GaP黃綠色LED用晶膜抽出100 點LED進行測定，並以其平均値做爲代表値。 (實施例2,3) 變更上述實施例1之Si和Te之添加量，培養與實施 例1者不同之Si及Te濃度之GaP單晶條塊。GaP多結 晶每lkg添加之Si和Te之量係如下表1所示。使用這 些GaP單晶條塊，藉與實施例1者相同之步驟順序製作 晶膜基板製造所用之n型GaP單晶基板，GaP黃綠色 LED用晶膜基板，及GaP黃綠色LED，然後測定亮度及 Rnn之特性。 [表1 ] 表1實施例2，3之雜質添加條件 水準 Te(mg) Si(mg) 實施例2 700 130 實施例3 300 70 第3圖示出上述之實施例〗，2,3製作之GaP單晶基板 -16- 五、發明說明（15 ) 中之Si濃度，Te濃度和黃綠色LED之電極間電阻及亮 度特性之判疋結果之關係。第3圖係將貫施例1製作之 LED樣本之測定値，實施例2製作之LED樣本之測定値 及實施例3製作之LED樣本之測定値分別以〇，□和 ，及△和▲描繪。〇，□，△之標記係表示電極間電 阻，和亮度皆滿足目標位準之點，實施例2之·之標記 係表示亮度在目標位準以下之樣本，實施例3之▲之標 記係表示電極間電阻大於目標値之樣本。另外，圖中插 入5條連結Si和Te濃度之和爲一定之點之曲線做爲補 助線。有關第3圖上有附註A，B，C之測定點，將參照 第4，5圖於下文說明。 從第3圖得知在實施例1上得出之LED樣本，全部之 點在電極間電阻，亮度上皆滿足目標位準。亦即，得知 使用自以實施例1之條件製作之GaP單晶條塊之任何領 域製作之GaP單晶基板能製作亮度及電極間電阻皆滿足 目標特性之GaP黃綠色LED。 相對於此，使用自實施例2及實施例3製作之條塊採 樣之基板製作黃綠色LED之情形，發現即使使用相同之 條塊有亮度及電極間電阻皆能達到目標之LED樣本也有 無法達到目標之樣本。另外，自第3圖得知使用S i濃度 和Te濃度之和係在2Xl017cnT3以上2X1018cm·3以下， Si濃度係在2Xl016cm_3以上8Xl017cm·3以下，及Te濃 度係在1 X 1 〇17cm·3以上2 X 1 018cm·3以下之GaP單晶基 板時電極間電阻，亮度特性皆滿足目標位準。 -17- 578316 五、發明說明（16) 另外，第4圖係示出GaP單晶基板之載體濃度和得出 之LED之亮度關係。此圖之標記係與第3圖者相同。第 4圖上有A，B附記之點（_之標記）係與第3圖之a，b 者相同爲LED樣本之測定値。這些兩點之載體濃度雖係 8〜9X1017cnT3，但第3圖所示，Si濃度因係在8Xl〇"em-3 以上，故亮度降低。因此，從第4圖得知，有關亮度若 載體濃度係爲10X1017cm_3以下，8Xl017cm·3以下更佳 ，則能達成目標位準。 另外，第5圖係示出GaP單晶基板之載體濃度和電極 間電阻之關係。此圖之標記也與第3圖者相同。第5圖 上有附記C字之點（▲標記）係與第3圖之c者相同爲 LED樣本之測定値。此LED樣本之載體濃度雖係爲K8 X 1017cnT3，但如第3圖所示Si濃度因係在2 X l〇i6cnr3 以下，故電極間電阻上昇。因此，從第5圖得知有關電 極間電阻，載體濃度若係爲1.5Xl017cm·3以上2Xl〇i7cm-3 以上更佳，則能達成目標位準。 彙總以上之結果，欲同時滿足亮度和電極間電阻（亦 即對應電極間電阻之VF)之目標位準，只要對晶膜層成 長上使用之η型GaP單晶基板同時摻入η型雜質之Si 和Te ’使前述n型GaP單晶基板中之si濃度和Te濃度 之和係在2xi〇17cm·3以上2X1018cm·3以下，另前述η 型GaP單晶基板中之Si濃度係在2 x 1〇16cm·3以上8 X 1017cnT3以下，及前述n型Gap單晶基板中之Te濃度係 在lXl〇17cm·3以上2X1018cm·3以下時則可。 再1者’前述η型GaP單晶基板之載體濃度若在 - 18· 五、發明說明（17 ) 1-5 X l〇17cr X 1 017cm·3

^性優良之GaP黃綠色發光二極體。 另外，發現若以實施例1所示之s i和Te之添加條件 培養GaP單晶條塊時則能自條塊之整個領域製作滿足上 述之Si濃度，Te濃度及載體濃度之最適條件之Gap單 曰曰基板，縱使載體濃度之最適範圍狹窄，但自Gap單晶 條塊製成基板之合格率不會降低，再者能符合液體封止 柴可拉斯基法等所要之GaP單晶條塊之培養條件之這種 Si和Te之最適添加條件係能藉實驗決定。 本發明者也對GaP純綠色LED進行相同之實驗，有 關GaP單晶基板之Si濃度，Te濃度以及載體濃度之最 適値也獲得與GaP黃綠色LED者相同之結果。 (發明效果） 如上述，本發明之結果，爲了應付GaP綠色系發光二 極體之高亮度化及低VF化之要求，縱使窄化n型GaP 單晶基板之載體濃度之最適範圍，也能製作基板產率不 降低之GaP單晶條塊。另外，能製出可適用於從該條塊 製造GaP綠色系LED之GaP單晶基板。 若使用本發明之單晶基板，製作GaP綠色系發光二極 體用晶膜基板時能製作出不會產生因GaP單晶基板引起 之VF之不均一或亮度降低，而具有高亮度且低VF之發 光二極體。 (圖式之簡單說明） -19- 578316 五、發明說明（彳8 ) 第1圖係GaP黃綠色發光二極體之構造之槪略圖。 第2圖係GaP純綠色發光二極體之構造之槪略圖。 第3圖係示出有關本發明之實施例1，2，3製作之 LED樣本，GaP單晶基板中之Si濃度及Te濃度和亮度 ，電極間電阻之判定結果之關係。 第4圖係示出有關本發明之實施例l，2,3，GaP單晶基 板之載體濃度和亮度之關係。 第5圖係示出有關本發明之實施例l，2,3，GaP單晶基 板之載體濃度和電極間電阻之關係。 (符號之說明） 1 η型GaP單晶基板 2 η型GaP緩衝層 3 η型GaP晶膜層 4 N摻雜η型GaP晶膜層 5 P型GaP晶膜層 6 η型GaP單晶基板 7 η型GaP緩衝層 8 η型GaP晶膜層 9 P型GaP晶膜層 -20-

Claims (1)

1. 578316 I 淞·” n !i - 六、申請專利範圍 第9 1 1 045 5 1號「n型GaP單晶基板及其製造方法」專利案 (92年11月14日修正本） Λ申請專利範圍： 1 · 一種η型GaP單晶基板，其係爲同時被摻入η型雜 質之Si和Te之η型GaP單晶基板，其特徵爲該η型 GaP單晶基板中之Si濃度和Te濃度之和係在2 X l〇】7cm·3 以上 2X l〇18cm·3以下，Si 濃度係在 2X 10I6cm.3 以上8 X 1017cm·3以下，及Te濃度係在1 X 1 0 1 7 cm - 3 以上 2Xl〇18cm·3以下。 2 .如申請專利範圍第1項之n型GaP單晶基板，其中n 型載體濃度係在1.5xl〇17cm·3以上10X1017cm·3以下。 3 ·如申請專利範圍第1項之η型GaP單晶基板，其中n 型載體濃度係在2Xl〇17cm·3以上8XlO】7cm·3 以下。 4 ·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之η型GaP 單晶基板，其中η型GaP單晶基板係自藉液體封止 柴可拉斯基法培養之η型GaP單晶條塊製成者。 5 .如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之η型 GaP單晶基板，其中該單晶基板可用於製作GaP綠色 系發光二極體用之晶膜基板。 6 .如申請專利範圍第4項之η型GaP單晶基板，其中 該單晶基板可用於製作GaP綠色系發光二極體用之 晶膜基板。 7 .如申請專利範圍第5項之η型GaP單晶基板，其中 578316 六、申請專利範圍 該單晶基板可用於製作Gap綠色系發光二極體。 8 .如申請專利範圍第6項之η型G a P單晶基板，其中 該單晶基板可用於製作Gap綠色系發光二極體。 9 ·—種n型GaP單晶基板之製造方法，其係爲培養同 時被摻入η型雜質之Si和Te之^型GaP單晶條塊， 自該條塊製作η型GaP單晶基板之n型GaP單晶基 板之製造方法’其特徵爲將Si和Te添加於GaP單晶 條塊之原料內，俾使n型〇 aP單晶基板中之s i濃度 和Te濃度之和作成爲以上2χ 1〇18cm_3 以下，Si 濃度爲 2Xl016cm·3 以上 8 Xl〇17cm·3以下及Te濃度爲ixi〇i7cm.3以上 2Xl〇18cm_3 以下。 1 0 .如申if專利範圍第9項之η型GaP單晶基板之製造 方法’其中η型GaP單晶基板之載體濃度係作成ι.5 X 1017cm_3 以上 1〇 X i〇〗7cnr3 以下。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之n型GaP單晶基板之製造 方法，其中11型GaP單晶基板之載體濃度係作成2 X 1〇17cm·3 以上 8 X l0i7Cm.3 以下。 I2.如申請專利範圍第9至第u項中任一項之11型 GaP單晶基板之製造方法，其中藉柴可拉斯基法培 養η型GaP單晶條塊。