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公開番号2025100614
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025062847,2019235697
出願日2025-04-07,2019-12-26
発明の名称半導体スタック層、半導体素子及びその製造方法
出願人晶元光電股ふん有限公司,Epistar Corporation
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10H 20/824 20250101AFI20250626BHJP()
要約【課題】本発明は、半導体スタック層、半導体素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】かかる半導体素子は、第一半導体層及び発光構造を含む。第一半導体層は、第一III-V族半導体材料、第一不純物及び第二不純物を含む。発光構造は、第一半導体層に位置し、且つ活性構造を含む。第一半導体層では、第二不純物の濃度は、第一不純物の濃度よりも大きく、第一不純物は、炭素であり、第二不純物は、水素である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子であって、
第一III-V族半導体材料を含む第一半導体層；
前記第一半導体層の上に位置し、かつ活性構造を含む発光構造；
前記第一半導体層の下に位置し、かつ第二III-V族半導体材料を含む第二半導体層；及び
前記第一半導体層と前記発光構造との間に位置し、かつ第三III-V族半導体材料を含む第三半導体層を含み、
前記第一半導体層、前記第二半導体層及び前記第三半導体層は第一不純物を含み、
前記第一半導体層は窒素を含まず、
前記第一半導体層では、前記第一不純物の濃度分布は少なくとも、複数の局部最大値及び複数の局部最小値を含み、前記複数の局部最大値と前記複数の局部最小値は交互で出現し、前記複数の局部最大値のうちの何れか１つは、前記複数の局部最小値のうちの何れか１つよりも大きい、半導体素子。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第一半導体層の導電型はn型である、半導体素子。
【請求項３】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第二III-V族半導体材料の各組成元素は前記第一III-V族半導体材料の各組成元素とはすべて異なる、半導体素子。
【請求項４】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第一不純物の前記第一半導体層における濃度は前記第一不純物の前記第三半導体層における濃度よりも大きい、半導体素子。
【請求項５】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第一半導体層の厚さは1μm以上かつ5μm以下である、半導体素子。
【請求項６】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記活性構造は第四III-V族半導体材料を含み、前記第四III-V族半導体材料は四元III-V族半導体材料である、半導体素子。
【請求項７】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第三III-V族半導体材料は前記第一III-V族半導体材料と同じである、半導体素子。
【請求項８】
請求項1に記載の半導体素子であって、
前記第一半導体層、前記第二半導体層及び前記第三半導体層は第二不純物をさらに含む、半導体素子。
【請求項９】
請求項8に記載の半導体素子であって、
前記第一不純物及び前記第二不純物は前記第一半導体層において10
16
cm
-3
よりも大きい不純物濃度を有する、半導体素子。
【請求項１０】
半導体素子のパッケージ構造であって、
載置体；
前記載置体上に位置する半導体素子；及び
前記半導体素子を覆うパッケージ材料を含み、
前記半導体素子は請求項1乃至9のうちの任意の1項に記載の半導体素子である、パッケージ構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に関し、特に、半導体スタック層を含む発光素子に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
科学技術の日進月歩に伴い、半導体素子は、情報伝送、エネルギー変換などの分野において非常に重要な役割を果たしており、関連する材料の研究開発も持続的に行われている。例えば、第III族及び第V族元素を含むIII-V族半導体材料は、各種の光電素子、例えば、発光ダイオード（Light emitting diode、LED）、レーザーダイオード（Laser diode、LD）、太陽電池（Solar cell）などに応用することができ、また、照明、医療、表示、通信、検出、電源システムなどの分野に応用することもできる。発光ダイオード素子は、固体照明光源に適し、且つ消費電力が低く、使用寿命が長いなどの利点を有するため、従来の光源の代わりに、交通信号機、バックライトモジュール、各種の照明、医療機器などに大量応用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、半導体スタック層、半導体素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面によれば、半導体素子が提供され、それは、第一半導体層及び発光構造を含む。第一半導体層は、第一III-V族半導体材料、第一不純物及び第二不純物を含む。発光構造は、第一半導体層に位置し、且つ活性構造を含む。第一半導体層では、第二不純物の濃度は、第一不純物の濃度よりも高く、第一不純物は、炭素であり、第二不純物は、水素である。
【０００５】
本発明の他の側面によれば、半導体素子の製造方法が提供され、それは、第一半導体層を形成し、第一半導体層は、第一III-V族半導体材料、第一不純物及び第二不純物を含み；及び、発光構造を形成し、発光構造は、第一半導体層に位置し、且つ活性構造を含む、ことを含む。第一半導体層では、第二不純物の濃度は、第一不純物の濃度よりも高く、第一不純物は、炭素であり、第二不純物は、水素である。
【０００６】
本発明の他の側面によれば、半導体スタック層が提供され、それは、第一半導体層及び第二半導体層を含む。第一半導体層は、第一III-V族半導体材料、第一不純物及び第二不純物を含む。第二半導体層は、第一半導体層に位置し、且つ第二III-V族半導体材料を含む。第一半導体層では、第二不純物の濃度は、第一不純物の濃度よりも高く、第一不純物は、炭素であり、第二不純物は、水素であり、第一半導体層のXRD FWHMは、300arcsec以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施例における半導体スタック層の構造図である。
本発明の一実施例における半導体素子の一部の構造図である。
本発明の一実施例における半導体素子の一部の構造図である。
本発明の一実施例における半導体素子の構造図である。
本発明の一実施例における半導体素子の構造図である。
本発明の一実施例における半導体スタック層の製造方法を示す図である。
本発明の一実施例における半導体スタック層の製造方法を示す図である。
本発明の一実施例における半導体スタック層の製造方法を示す図である。
本発明の一実施例における半導体スタック層の製造方法を示す図である。
本発明の一実施例における半導体素子の一部の範囲における元素の濃度と深さの関係図である。
図5Eに示す炭素（C）の濃度曲線の局部拡大図である。
本発明の一実施例における半導体素子のパッケージ構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、幾つかの実施例を説明することにより、当業者が本発明をより容易に理解し得るようにする。なお、これらの実施例は、例示に過ぎず、本発明を限定するものでない。また、当業者は、ニーズに応じて、以下に記載の実施例を調整しても良く、例えば、プロセスの順序を変更し、及び／又は、幾つかのステップを増減しても良い。
【０００９】
一般式InGaAsPは、In
x1
Ga
1-x1
As
1-y1
P
y1
を表し、そのうち、0＜x1＜1、0＜y1＜1であり；AlGaInAsは、（Al
y2
Ga
（1-y2）
）
1-x2
In
x2
Asを表し、そのうち、0＜x2＜1、0＜y2＜1であり；一般式AlGaInPは、（Al
y3
Ga
（1-y3）
）
1-x3
In
x3
Pを表し、そのうち、0＜x3＜1、0＜y3＜1であり；一般式InGaAsは、In
x4
Ga
1-x4
Asを表し、そのうち、0＜x4＜1であり；本発明における半導体素子に含まれる各層の組成及び添加物、不純物（ドーパント）は、任意の適切な方法、例えば、SIMS（secondary ion mass spectrometer）により分析することができ、各層の厚さも、任意の適切な方法、例えば、TEM（transmission electron microscopy）又はSEM（scanning electron microscope、）により分析することができる。また、本発明に言及される各不純物は、故意に添加され又は非故意に添加されるものである。故意に添加されることは、例えば、エピタキシャル成長期間内でイン・サイチュ（in-situ）ドーピングを行うこと、及び／又は、エピタキシャル成長後にP型又はN型ドーパントを用いて植え込み（implanting）プロセスを実行することを指す。非故意に添加されることは、例えば、プロセスの設計により生成されることを意味する。
【００１０】
当業者が理解すべきは、以下に説明される各実施例をもとに、他の構成要素を追加しても良いということである。例えば、特別な説明がない限り、「第一層に第二層を形成する」のような説明は、第一層が第二層に直接接触する実施例を含む可能性があり、第一層と第二層との間に他の層があり、両者が互いに直接接触しない実施例を含む可能性もある。また、各層の上下の関係は、構造又は素子の異なる方位での操作又は使用に伴って変わることがある。さらに、本発明では、「実質的にX材料のみからなる」層というような表現は、該層の主な組成がX材料であることを表すが、ドーパントや不可避不純物も含むことを排除しない。
（【００１１】以降は省略されています）

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