1270123 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具備在室溫具有廣禁帶寬之磷化硼系化 合物半導體層之磷化硼系化合物半導體元件，及其製造方 法、以及發光二極體。 【先前技術】 習知上，氮化鎵（GaN )等之ΙΠ族氮化物半導體被 利用於構成發光二極體（LED )或者雷射二極體（LD )等 的氮化物半導體元件（非專利文獻丨等）。III族氮化物 半導體在室溫具有比較寬的禁帶寬，此爲大家所熟知，例 如’六方晶格纖維鋅礦結晶型的氮化鎵、氮化銘（A1N ) 在室溫的禁帶寬，各大至3.4eV、5.9eV (非專利文獻2 等）。因此，ΙΠ族氮化物半導體層被應用爲發光元件的 包覆（clad )層或發光層等機能層。而且，如此帶隙大的 111族氮化物半導體層適合於構成障壁高的接面構造。例 如，在非專利文獻3中揭示有利用禁帶寬3.4 e V以上的氮 化鋁·鎵混晶（AlxGa^NiiXXS 1 )層，以構成電子供給 層和電子輸送層之異質接面的高移動度電晶體（非專利文 獻3等）。 可是，單體的磷化硼（BP)等之磷化硼系化合物半 導體以間接遷移型之III-V族化合物半導體爲所知悉。 與氮化鎵（GaN)等III族氮化物半導體不同，在磷 化硼系化合物半導體中，如故意添加（摻雜）不純物時， -4 - (2) 1270123 則可比較容易獲得P型導電層。例如，揭示有作 純物而摻雜鎂（Mg )，則可獲得P型導電層之 利文獻1等）。因此，想到可藉由廣禁帶寬的磷 合物半導體層和III族氮化物半導體層的接面， 獲得有障壁差的pn接面。 此處，例如磷化硼在室溫的禁帶寬雖爲習知 (非專利文獻2等），但是近年來，藉由汽相成 最佳化等，開發出在室溫的禁帶寬變寬爲2 · 8〜 技術。但是，在憐化硼系化合物半導體層和氮 III族氮化物半導體層中，要構成有障壁的異質 還是不足夠，需要更寬的禁帶寬之磷化硼系化合 層。而且，習知上，關於構成與III族氮化物半 寬帶隙（wide bandgap)半導體之異質接面合適 寬的磷化硼系化合物半導體層，都沒有任何的報< [專利文獻1 ] 曰本專利特開平2 -2 8 8 3 8 8號公報 [非專利文獻1] 赤崎勇編著，「III族氮化物半導體」 (株）培風館，1999年12月8日，13章以及14 [非專利文獻2] 赤崎勇編著，「III族氮化物半導體」 (株）培風館，1999年12月8日，6-8章 爲P型不 技術（專 化硼系化 可以簡易 的 2 · 0 e V 長條件的 3.4eV 之 化鎵層等 接面，此 物半導體 導體等之 的廣禁帶 ，初版， 寧 ，初版， (3) 1270123 本發明係有鑑於上述情況而完成者，目的在於：使構 成與氮化鎵（GaN)等之III族氮化物半導體具有適度障 璧寒的異質接面上，具有適當的禁帶寬之磷化硼系化合物 半導體層的構造淸楚，藉此，提供具備具有廣禁帶寬的磷 化_系化合物半導體層，元件特性優異的磷化硼系化合物 半導體元件。 [解決課題用手段] 本發明人爲了解決上述課題而進行檢討的結果，發明 以下的磷化硼系化合物半導體元件及其製造方法、以及發 #二極體。 即本發明係： (1) 一種磷化硼系化合物半導體元件，其特徵爲： 由具備由非晶質層和與該層接面而設的多結晶層所形成的 磷化硼系化合物半導體層形成，該磷化硼系化合物半導體 層在室溫的禁帶寬爲3.0eV以上4.2eV以下。 (2 )如（1 )記載之磷化硼系化合物半導體元件，其 中，上述多結晶層在室溫的禁帶寬比上述非晶質層在室溫 的禁帶寬小。 (3 )如（1 )或（2 )中任一項所記載之磷化硼系化 合物半導體兀件，其中，上述多結晶層係配置在上述非晶 質層的上方。 (4 )如（1 )至（3 )中任一項所記載之磷化硼系化 合物半導體兀件，其中，上述非晶質層以及上述多結晶層 -6- (4) 1270123 都是不故意添加不純物之非摻雜層。 (5 )如（1 )至（4 )中任一項所記載之磷化硼系化 合物半導體元件，其中，與上述磷化硼系化合物半導體層 接面而設置III族氮化物半導體層。 (6 )如（5 )記載之磷化硼系化合物半導體元件，其 中，上述III族氮化物半導體層係由組成式AU Gu In r N(但是，OS α 、沒、r$l，a+/3+r=l)或者組成式 A1 但是，OSa 、 β 、 7^1» a + β + γ =1，0<5$1，1^1爲與氮不同的第¥族元素）所表示的化 合物所形成。 (7 )如（6 )記載之磷化硼系化合物半導體元件，其 中，上述磷化硼系化合物半導體層係由磷化硼形成，上述 III族氮化物半導體層係由氮化鎵形成。 (8 )如（5 )至（7 )中任一項所記載之磷化硼系化 合物半導體元件，其中，上述磷化硼系化合物半導體層爲 Ρ型導電層，上述III族氮化物半導體層爲η型導電層， 具備藉由上述磷化硼系化合物半導體層和上述III族氮化 物半導體層之接面的ρη接面構造。 (9 )如（1 )至（8 )中任一項所記載之磷化硼系化 合物半導體元件’其中，與上述磷化硼系化合物半導體層 接面而設置歐姆接觸性或者整流性的電極。 另外’在本說明書中，所謂「多結晶層」係設爲意指 非晶質和單結晶的部位混合存在的層，或者使定向的,結帛 方向不同的多數的柱狀單結晶的結合體所形成的層。 (5) 1270123 磷化硼系化合物半導體層之禁帶寬例如在設折射率爲 n，同一波長之衰減係數爲k時，由2· n_ k所表示的多 介電常數的虛數部之光子能量依存性所求得。薄膜的折射 率 η以及衰減係數k例如藉由偏振光分析測定法 (ellipsometry)等所求得。 另外，「多結晶層被配置於非晶質層的上方」係在形 成非晶質層後，以此爲基底而形成多結晶層之意。 另外，本發明係一種磷化硼系化合物半導體元件之製 造方法，是針對（1 )至（4 )中任一項所記載之磷化硼系 化合物半導體元件之製造方法，其特徵爲具有：在2 5 0 °C 以上1 2 0 0 °C以下之溫度，使上述非晶質層汽相成長的工 程；及在75 0 °C以上1 20 0 °C以下之溫度，使上述多結晶層 汽相成長的工程。 (1 1 )如（1 〇 )記載之磷化硼系化合物半導體元件之 製造方法，其中，以同一溫度使上述非晶質層和上述多結 晶層汽相成長的同時，設上述非晶質層的汽相成長時的 V/III比率爲0.2以上50以下，上述多結晶層的汽相成長 時的V/III比率爲100以上5 00以下。 (1 2 )如（1 0 )或（1 1 )中任一項所記載之磷化硼系 化合物半導體元件之製造方法，其中，設上述非晶質層的 汽相成長速度爲50〜80nm/分鐘，上述多結晶層的汽相成 長速度爲20〜40nm/分鐘。
另外，在本說明書中，所謂「V/III比率」係意指磷 等第V族原子濃度對於供應給汽相成長區域之硼等第III (6) !27〇123 族原子濃度之比率。 另外，本發明係： (1 3 ) —種發光二極體，是針對具備：依序積層下部 包覆層’及發光層，及上部包覆層所形成的積層構造之發 光二極體’其特徵爲：上述發光層爲111族氮化物半導體 ® ’上述上部包覆層係設由非晶質層和與該層接面而設的 多結晶層所形成之在室溫的禁帶寬爲3. 〇eV以上4.2eV以 下的磷化硼系化合物半導體層。 【實施方式】 以下’詳細說明本發明 [磷化硼系化合物半導體元件] #胃明之磷化硼系化合物半導體元件係具備磷化硼系 {匕合物半導體層所形成，該磷化硼系化合物半導體層係由 非晶質（amorphous )層和與該層接面而射的多結晶層所 形成。藉由採用此種構造，可以提供：在室溫的禁帶寬具 有* 3.0eV以上4.2eV以下的廣禁帶寬之磷化硼系化合物半 導體層的磷化硼系化合物半導體元件。 &本發明中’所謂「磷化硼系化合物半導體層」係含 硼（B )和隣（p )之立方晶格閃鋅礦結晶型的m_v族化 合物半導體’例如’可舉以組成式Β α A1 ^ G a r I η 1 - α -沒- rPl-5ASc5(但是，Ocq ^1，0$ yS <1，〇 ^ r <1，〇 < 組成式 ΒαΑ1 ^ Ga r Inl--9- (7) 1270123 at -沒- rPl.5N5(但是，0<(2$1， OS /3 <1， <1， 〇 < α+θ+7 SI，0<S 6 <1)所表示的化合物。具體爲， 可以舉含：卓體的憐化棚（BP)或憐化棚·錄·姻（組 成式 BaGa rlnl- α-τΡ:〇<α^1，0$7<1)，氮化 磷硼（組成式B P 1 - 5 N 5 : 0 < S 5 < 1 )，砷化縣硼（組成 式 BaPuAs5:0<a $1， 〇<$ (5 <1)等多數的 V 族元 素之混晶的例子。特別是，單體的磷化硼爲磷化硼系化合 物半導體層的基本構成故，可以適當地使用。另外，如以 廣禁帶寬的磷化硼爲基材，則可以獲得廣禁帶寬的磷化硼 系混晶 ° 磷化硼系化合物半導體層可以矽（S i )結晶、藍寶石 (α-Α12〇3單結晶）、六方晶格或者立方晶格的碳化砂 (SiC )或氮化鎵（GaN )等的結晶基板，或者以形成在 這些結晶基板上的III族氮化物半導體層等爲基底而形 成。 其形成方法例如以：鹵素（h a 1 〇 g e η)法（參考「日本結 晶成長學會誌」，Vol.24，No.2(l 997)，ρ· 1 50 )、氮化法 (參考[Crystal Growth，24/25( 1 974),ρ·1 9 3 - 1 9 6 )分子束 磊晶法（參考 J.Solid Sat ate Chem.?1 3 3(1 997)?p.269-272 )、有機金屬化學汽相堆積（MOCVD)法（參考 Inst.Phys.C〇n f.Ser.?No.l29(IOP Publishing
Ltd_(UK，1 99 3 )，p.1 5 7 - 1 62)等汽相成長法爲適當。其中， MOCVD法係以三甲基硼（（C2H5 ) 3B )等易分解性物質 爲硼源故’可以比較低溫使非晶質層汽相成長，所以比較 -10 - (8) 1270123 合適。 在本發明中，關於構成磷化硼系化合物半導體層之非 晶質層和多結晶層的形成順序，並無限定。但是，結晶基 板等之基底構成材料和磷化硼系化合物半導體層的晶格失 配大時，如設爲在形成非晶質層後，在其上方接合多結晶 層而設之構造時，則可以獲得沒有龜裂（crack )之多結 晶層，較爲合適。此係在磷化硼系化合物半導體層的非晶 質層有緩和晶格失配之作用的關係。 在非晶質層配置多結晶層時，非晶質層的厚度以設爲 2nm以上爲佳。非晶質層的厚度在低於2nm時，有時無 法均勻地使非晶質層涵蓋基底表面的全體而成長以均勻覆 »成爲被堆積層之基底的表面。另外，本發明之磷化硼系 化合物半導體元件其非晶質層的層後愈厚時，磷化硼系化 合物半導體層整體之禁帶寬變得愈大，較爲合適。例如， 具有厚度50nm之非晶質層的磷化硼系化合物半導體層在 室溫的禁帶寬爲4.2eV程度。 另外，非晶質層或者多結晶層的層厚例如可以利用長 度測量用的高分解能掃描型電子顯微鏡（S EM )或者透過 型電子顯微鏡（TEM )加以實際測量。 在本發明的磷化硼系化合物半導體層中，以與磷化硼 系化合物半導體層接合而設置III族氮化物半導體層爲 佳。此處，III族氮化物半導體可舉以氮化鎵等的組成式 AlaGa^InrN(0^ a 、冷、r^1， 冷 +7叫）所表示之 化合物，或者組成式A1 α G a 〃 I n r Ν 5 Μ !. 5 (但是，〇 $ α、 -11 - (9) 1270123 /5 、r$i，a+/5+r=i，〇<〇gi，M 爲與氮不同的第 v族元素）所表示的化合物等。 在單體的磷化硼（BP )等之磷化硼系化合物半導體 層中，與111族氮化物半導體不同，以a s - g r 〇 w η狀態可以 簡易獲得低電阻的Ρ型導電層。另一方面，在III族氮化 物半導體中，可以容易地使n型導電層汽相成長。因此， 介由與Ρ型磷化硼系化合物半導體層接而而設置η型III 族氮化物半導體，可以簡便構成具有適當的障壁差的ρη 接面型異質構造。例如，藉由室溫的禁帶寬約2.7eV之 η型氮化鎵.銦（GasInrN: 0$/?、r $1)所形成的發光 層和禁帶寬約3. OeV之ρ型磷化硼層，可以構成障壁差約 0.3 eV之pn接面型異質構造的發光部。另外，具備廣禁 帶寬的磷化硼層之此種ρη接面構造，可以適合利用於構 成高耐壓的ρη接面型二極體。 特別是在磷化硼系化合物半導體層由磷化硼形成， III族氮化物半導體由氮化鎵（GaN)形成時，可以形成良質 的磷化硼系化合物半導體層，較爲合適。 立方晶格閃鋅礦結晶型的磷化硼（BP )之a軸晶格常 數爲0.45 4nm之故，磷化硼的{ 1 1 1卜結晶面的晶格面間隔 爲 0.319nm。另一方面，纖維鋅礦結晶型的氮化鎵 (GaN)的a軸晶格常數爲0.318nm，立方晶格的氮化鎵 的a軸晶格常數爲〇 . 4 5 1 n m。如此，磷化硼的{ 1 1 1卜結晶 面的晶格面間隔和纖維鋅礦結晶型或者立方晶格之氮化鎵 的a軸晶格常數幾乎一致。因此，在六方晶格或者立方晶 -12- (10) 1270123 格的氮化鎵單結晶層上幾乎沒有晶格失配（mismatch ) 故，可以使錯合錯爲等結晶缺陷密度小的良質之磷化硼層 成長。因此，藉由磷化硼層和六方晶格或立方晶格的氮化 鎵層，可以構成能夠抑制局部耐壓不良（local breakdown )之產生的異質接面構造，可以合適使用於 LED或者LD等用途。 如在III族氮化物半導體的基底接合故意添加（摻 雜）不純物之磷化硼系化合物半導體層時，則磷化硼系化 合物半導體層內的不純物擴散以及侵入基底，會有使基底 的電氣特性惡化之情形。例如，在由η型氮化鎵單結晶形 成的III族氮化物半導體上添加鎂（Mg)以形成ρ型導電層 之磷化硼層時，則添加的鎂擴散於η型氮化鎵單結晶層 內，電性補償η型載氣，而使氮化鎵層高電阻化。 因此，在本發明中，都以藉由不故意添加不純物之所 謂的非摻雜層來構成構成磷化硼系化合物半導體層之非晶 質層以及多結晶層爲佳。如藉由非摻雜層構成磷化硼系化 合物半導體層時，則不會對與其接面之III族氮化物半導 體等的基底造成不好的變化，可以構成ρη接面構造，比 較適合。 在以非摻雜形成Ρ型磷化硼系化合物半導體層上，如 控制汽相成長溫度等即可。例如，在（〇 · 〇 · 〇 · 1 _) -氮化 鎵單結晶表面上使非摻雜的（i〗1)-磷化硼成長時，如將汽 相成長溫度設爲大槪1 0 0 0 °c時，則容易獲得P型導電 層，如大槪在1 000 °C以下時，則可以容易獲得η行導電 -13- (11) 1270123 層。 即使爲非摻雜狀態’在磷化硼系化合物半導體層中’ 可以容易獲得載氣濃度1X1019cnr3以上的低電阻之P型 或者 η型導電層。例如，可以獲得室溫的載氣濃度約 2X1019cnT3、電阻率約5Χ1(Γ2Ω · cm之低電阻的ρ型導 電層。特別是如在超過1 000 °C的高溫使非晶質層汽相成 長時，則可有效獲得整體爲低電阻之磷化硼系化合物半導 體層。而且，在此種低電阻之P型或者型的磷化硼系化合 物半導體層上可以形成良好接觸性的歐姆性電極（歐姆接 觸性電極）或者整流性電極，較爲合適。 歐姆性電極材料可以使用一般使用在形成於砷化鎵 (GaAs )等之III-V族化合物半導體上的歐姆性電極之材 料。例如，在P型磷化硼層上形成由金·鋅（Zn )、金· 鈹（Be)等金合金等形成之p型歐姆性電極，在η型磷化 硼系化合物半導體元件上形成由金（Au ) ·鍺（Ge )、 金·錫（Sn )、金·銦（In )等金合金等所形成的η型歐 姆性電極。 如在磷化硼系化合物半導體層上形成接觸性優異的歐 姆性電極，例如可以獲得順向電壓（Vr )低或者臨界値電 壓（Vth )低的LED或者LD，較爲合適。另外，歐姆性 電極特別可以良好地形成在將非晶質層配置於下方，將多 結晶層配置在其上方之構造的磷化硼系化合物半導體層 上。此係與非晶質層相比，多結晶層在室溫的禁帶寬小， 容易獲得接觸性良好之歐姆性電極的關係。例如，將源極 -14- (12) 1270123 (source)或者汲極（drain)之歐姆性電極與禁帶寬更小 的多結晶層接觸而配置的構造，可以合適地利用於構成高 電子移動度型MESFET。 雖然說明了以將非晶質層配置於下方，將多結晶層配 置於其上方以構成磷化硼系化合物半導體層爲佳，但是其 之相反構造亦可。在多結晶層上設置禁帶寬更大的非晶質 層而成的磷化硼系化合物半導體層，可以合適於形成非整 流性的電極（例如，簫特基（Schottky )接觸型電極 等）。簫特基接觸性電極材料可以使用一般用於形成在 Π I - V族化合物半導體層上之簫特基接觸性電極的材料， 例如，鋸（A1)、金（Au)、鈦（Ti)、鉬（Ta)、銳 (Nb )等。 在高電阻的非晶質層上設置簫特基接觸性電極，將配 置在非晶質層的下方的多結晶層當成電子供給層的構造， 例如可以合適地使用於構成場效型電晶體（MESFET)。 [磷化硼系化合物半導體層之形成方法] 以下，詳細說明構成本發明之磷化硼系化合物半導體 元件的磷化硼系化合物半導體層之形成方法。 構成磷化硼系化合物半導體層之非晶質層和多結晶層 可以利用不同的汽相成長裝置而形成，也可以利用相同的 汽相成長裝置而形成。但是，利用同一汽相成長裝置，將 這些各層連續地予以汽相成長，由生產性的觀點而言較爲 理想。 例如，可以利用同一汽相成長裝置’在25CTC以上 -15- (13) 1270123 1 200 °C以下的範圍內之一定溫度形成非晶質層後 在7 5 0 °C以上1 2 00 °C以下的溫度使多結晶層汽相 外’非晶質層和多結晶層的成膜順序也可以相反 質層成膜之際，以將汽相成長溫度設爲可使構成 的元素之原料在汽相成長區域充分熱分解，以使 之25 0 °C以上爲合適。另一方面，在多結晶層成 了促進結晶化，以將汽相成長溫度設爲75 0 °C以 另外，在認一層的成膜中，爲了避免由於B13P2 量體的產生，而阻礙由單體的磷化硼（BP )或 材之磷化硼系化合物半導體所形成的磷化硼系化 體層的成長，所以汽相成長溫度以在1 2 0 0 °C以 爲適當。 利用同一汽相成長裝置，可以同一溫度連續 層和多結晶層汽相成長。在此情形下，可使磷化 物半導體的構成元素之原料的供給比率（V/III 續或者階段性地變化。藉由使V/III比率改變， 非晶質層和多結晶層而形成。例如，在以Ξ (BC13 )和三氯化磷（PC13 )爲原料之鹵素汽 中，V/III比率如控制PC13對於供應給汽相成 BC13的流量即可予以調整。 形成非晶質層後，在其上方形成多結晶層時 低的V/III比率使非晶質層成長後，以比此高的 率使多結晶層汽相成長即可。反之，形成多結晶 其上方形成非晶質層時，則將V/III比率由高比 ，接著， 成長。另 。在非晶 非晶質層 成膜進行 膜時，爲 上爲佳。 等之硼多 以此爲基 合物半導 下的溫度 使非晶質 棚系化合 比率）連 可以區別 三氯化硼 木目成長法 長區域之 ，以比較 V/III 比 層後，在 率改變爲 -16- (14) 1270123 低比率即可。另外，如使v / ΠI比率週期性改變，則可相 互週期性地形成非晶質層和多結晶層。適合於f吏非晶質層 汽相成長的v /111比率爲〇 · 2以上5 0以下，適合於形成多 結晶層之V/III比率爲1 〇〇以上5 00以下。 形成的層爲非晶質層或者多結晶層，例如可由藉由X 射線繞射法或電子束繞射法等之繞射圖案（diffraction p a 11 e r η )予以判別。 非晶質層和多結晶層的汽相成長溫度並無特別限制， 如將非晶質層的成長速度設爲多結晶層的成長速度以上 時’則整體可以形成廣禁帶寬的磷化硼系化合物半導體 層’較爲合適。具體爲，以將非晶質層的成長速度設爲 5 0〜8 0 nm/分鐘，將多結晶層的成長速度設爲比使非晶質 層汽相成長時小的20〜40nm/分鐘爲佳。 使非晶質層以及多結晶層汽相成長時的成長速度，主 要可以供應給汽相成長區域的硼等之第Π][族構成元素的 每單位時間的供給量予以調整。但是，在超過丨〇〇〇它之 溫度的汽相成長中，會有依存於在汽相成長區域的磷原料 之濃度而使成長速度變動的情形故，在高溫的汽相成長 中’爲了微調整成長速度，以精密地調整第III族構成元 素和第V族構成元素雙方對於汽相成長區域的供給量爲 佳。 例如，在藉由三甲基硼（（C2H5 ) 3Β ) /膦（ΡΗ3 ) /HU反應系統MOCVD法之磷化硼的非晶質層之汽相成長 時’藉由將硼源的供給量設爲約2.5Χ10-4莫耳/分鐘，將 -17- (15) 1270123 磷源的供給量設爲約5·1Χ1(Γ3莫耳/分鐘，則可在1025 °C中獲得約60nm/分鐘的成長速度。 在本發明中，矽藉由非晶質層和與該層接合而設置的 多結晶層以構成磷化硼系化合物半導體層之故，如上述 般，可以提供在室溫的禁帶寬具有3. OeV以上4.2eV以下 的廣禁帶寬之磷化硼系化合物半導體層的磷化硼系化合物 半導體元件。在本發明中，構成磷化硼系化合物半導體層 之非晶質層達成帶來大禁帶寬之磷化硼系化合物半導體層 的作用。 而且，具備此種廣禁帶的磷化硼系化合物半導體層之 本發明的磷化硼系化合物半導體元件可以適當地使用於具 備障壁差大的異質接面構造而元件特性優異的LED或LD 等。例如，在室溫的禁帶寬爲3.OeV以上4.2eV以下的廣 禁帶寬之磷化硼系化合物半導體層可以適當地使用於LED 或LD中，將載子封閉於發光層之具有足夠的超過0.3 eV 之障壁差的包覆（clad)層等。另外，在LED中，可以適 當地使用於使近紫外光或者短波長可見光的發光充分透過 於外部的視窗（window )層。 [實施例] 接著，說明關於本發明之實施例。 (實施例） 製造在Si單結晶基板上具備由汽相成長而成的非晶 -18- (16) 1270123 質層和多結晶層所形成的磷化硼系化合物半導體層之pn 接面型雙異質（DH)接面構造的發光二極體（LED)以作 爲本發明的磷化硼系化合物半導體元件。第1圖係模型地 顯示所製造的L E D之剖面構造。 基板1 0 1係使用磷（P )摻雜η型（1 1丨）一 S i單結 晶基板。
首先，在基板101的（111) 一表面上藉由常壓（略 大氣壓）有機金屬汽相磊晶（MOVPE )法，以非摻雜堆 積磷化硼（BP )非晶質層1 02。磷化硼非晶質層丨〇2係以 三甲基硼（（C2H5) 3B)爲硼源，以膦（PH3)爲磷源， 在4 5 0 °C加以堆積。對於MOVPE反應系統之磷源對於硼 源的每單位時間的供給濃度比率（PH3/(C2H5)3B : V/III 比率）設爲1 6。另外，隣化硼非晶質層1 〇 2的層厚設爲 1 0nm 〇 停止上述的硼源之供給，結束磷化硼非晶質層1 02的 汽相成長後，在磷源（PH3 )和氫（H2 )的混合環境中， 將基板101的溫度上升至925 °C。然後，再度流通硼源， 在磷化硼非晶質層102上以非摻雜在92 5 °C堆積η型 { 1 1 1 }-磷化硼單結晶層103。汽相成長時的V/III比率設 爲1 3 00。磷化硼單結晶層1 〇3的層厚設爲1 20nm。 接著，藉由鎵（Ga) /氨（NH3) /氫（H2)反應系 統氮化VPE法，於105 (TC在磷化硼單結晶層103上堆積 由氮化鎵（GaN )單結晶所形成的下部包覆層i 〇4。下部 包覆層104的層厚設爲3em。 -19- (17) 1270123 另外，藉由三甲基鎵（（CH3) 3Ga) /三甲基銦 ((CH3 ) 3In ) /H2反應系統常壓MOCVD法，於8 5 0 °C在 下部包覆層104上使由n型氮化鎵·銦（Gao.9oIno.ioN) 形成的η型發光層1〇5汽相成長。η型發光層105的載氣 濃度設爲7X1017cm·3，層厚設爲50nm。 接著，藉由（C2H5)3B/PH3/H2反應系統常壓 MOCVD 法’於1 02 5 °C在η型發光層105上開始磷化硼非晶質層 l〇6a的汽相成長。使磷化硼非晶質層106a汽相成長時的 V/III比率（=ph3/(C2H5)3B )設爲16。另外，磷化硼非 晶質層106a係以50nm/分鐘的成長速度成長。正確經過 3 〇秒鐘，繼續汽相成長，形成層厚2 5 nm的磷化硼非晶質 層1 06a後，即刻增加對於汽相成長區域所供給的PH3的 流量，設V/III比率爲120。藉此，接續在磷化硼非晶質 層l〇6a上，堆積磷化硼多結晶層l〇6b。磷化硼多結晶層 106b係以成長速度30 nm/分鐘進行汽相成長。另外，磷化 硼多結晶層l〇6b的層厚設爲3 8 0nm。如此，形成由非摻 雜的磷化硼非晶質層1 〇6a和非摻雜的磷化硼多結晶層 106b之2層構造所形成的層厚405nm的p型磷化硼層 1 0 6 ° 獲得之P型磷化硼層106的載氣濃度係藉由一般的霍 爾（H a 11 )效應測量法，測量爲約1 X 1 0 1 9 c πΓ3。 另外，由利用一般的偏振光橢圓計（ellipsometer ) 所測量的折射率（η)和衰減係數（k )的乘積（=2 · η · k )之光子能量依存性所得到的Ρ型磷化硼層1 〇 6在室溫 -20- (18) 1270123 的禁帶寬約3.6eV，知道p型磷化硼層i〇6可以適當地利 用爲發光層1〇5的上部包覆層以及使來自發光層105的發 光透過於外部之充分的視窗層。 另外，所獲得的P型磷化硼層1 0 6之藉由一般剖面 TEM法所測量的錯位密度平均爲低於lX103/cm2，錯位密 度低於1X1 〇2/ cm2的區域也部份存在。 將P型磷化硼層106當成上部包覆層，在其中央部設 置以Au · Be合金（Au99質量％ · Be 1質量％ )爲下層， 以Au爲下層之雙層構造的p型歐姆電極107。兼爲接線 用的銲墊（pad )電極之p型歐姆電極1〇7設爲直徑約 120//m的圓形。另一方面，在基板101的背面略全面配 置由鋁（A1 ) •銻（Sb )合金所形成的 η型歐姆電極 108 ° 如此，製造將η型發光層1 〇 5以由η型氮化鎵層所形 成的下部包覆層104和由ρ型磷化硼層1〇6所形成的上部 包覆層夾持的ρη接面型DH構造之LED。 在所獲得的LED的p型以及n型歐姆電極1〇7、108 間流通順向20mA的動作電流，發出波長約43 Onm的藍色 帶光，利用一般的積分球所測量的晶片（chip )狀態下的 亮度爲7mcd。另外，由近視野發光圖案，判明發光強度 在發光層105的略全面爲均勻。此係做成將歐姆電極107 與錯位密度小的P型磷化硼層1 0 6接觸而設置的構造故， 起因於習知技術可見到的介由錯位之元件驅動電流往發光 層1 〇 5的短路流通之微小的發光亮點的發生受到抑制的關 -21 - (19) 1270123 係。 由發光波長可算出發光層105的禁帶寬 知道與成爲上部包覆層之p型磷化硼層106 到0.7 e V。另外，做成與低錯位密度的p型 接觸而設置歐姆電極1 0 7的構造故，也確認沒 壓不良（local breakdown)。因此，得以提供 2 0mA時的順向電壓（Vf)約3 V，反向電流| 的反向電壓（V r )爲8 V以上的良好整流特性； 如此在本實施例中，得以提供整流特性優 發光強度的均勻性也優異的LED。 [發明效果] 如依據本發明，做成具備由非晶質層和與 設置的多結晶層所形成的磷化硼系化合物半導 故，可以提供具有在室溫的禁帶寬爲3. OeV以 下的廣禁帶寬之磷化硼系化合物半導體層之元 的磷化硼系化合物半導體元件。 【圖式簡單說明】 第1圖係模型顯示在關於本發明之實施例 pn接面型LED的剖面構造。 [符號說明] 1 〇 1 :基板 約 2.9eV， 禁帶寬約大 化硼層1 0 6 有局部的耐 順向電流爲 ;1 0 // m 時 :LED。 異的同時， 該層接面而 體層的構造 上4.2eV以 件特性優異 中所製造的 -22- (20) 1270123 102 :磷化硼非晶質層 1 0 3 :磷化硼單結晶層 104 :下部包覆層（氮化鎵結晶層） 105: η型發光層（氮化鎵·銦層） 106 :磷化硼層（上部包覆層） 106a :磷化硼非晶質層 1 0 6 b :異質接多結晶層 107: p型歐姆電極 10 8* η型歐姆電極