半导体叠层、半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种半导体叠层、半导体元件及其制造方法。半导体元件包含第一半导体层以及发光结构。第一半导体层包含第一III‑V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物。发光结构位于第一半导体层上且包含活性结构。在第一半导体层中，第二掺杂物的浓度大于第一掺杂物的浓度，且第一掺杂物为碳，第二掺杂物为氢。

【技术实现步骤摘要】
半导体叠层、半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及一种半导体元件，尤其是涉及一种包含半导体叠层的发光元件。
技术介绍
随着科技日新月异，半导体元件在信息传输及能量转换等领域扮演非常重要的角色，相关材料的研究开发也持续进行。举例而言，包含三族及五族元素的III-V族半导体材料可应用于各种光电元件如发光二极管(Lightemittingdiode，LED)、激光二极管(Laserdiode，LD)、太阳能电池(Solarcell)等，也可应用于照明、医疗、显示、通讯、感测、电源系统等领域。发光二极管元件适用于固态照明光源且具有耗电量低以及寿命长等优点，因此已逐渐取代传统光源而大量被应用于交通号志、背光模块、各式照明及医疗设备等。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体元件，其包含第一半导体层以及发光结构。第一半导体层包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物。发光结构位于第一半导体层上且包含活性结构。在第一半导体层中，第二掺杂物的浓度大于第一掺杂物的浓度，且第一掺杂物为碳，第二掺杂物为氢。本专利技术又提供一种半导体元件的制造方法，其包含：形成第一半导体层，其包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物；以及形成发光结构，位于第一半导体层上且包含活性结构。在第一半导体层中，第二掺杂物的浓度大于第一掺杂物的浓度，且第一掺杂物为碳，第二掺杂物为氢。本专利技术另提供一种半导体叠层，其包含第一半导体层以及第二半导体层。第一半导体层包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物。第二半导体层位于第一半导体层上且包含第二III-V族半导体材料。在第一半导体层中，第二掺杂物的浓度大于第一掺杂物的浓度，且第一掺杂物为碳，第二掺杂物为氢，且第一半导体层的XRD半高宽为300arcsec以下。附图说明图1为本专利技术一实施例的半导体叠层的结构示意图；图2A为本专利技术一实施例的半导体元件的部分结构示意图；图2B为本专利技术一实施例的半导体元件的部分结构示意图；图3为本专利技术一实施例的半导体元件的结构示意图；图4为本专利技术一实施例的半导体元件的结构示意图；图5A至图5D为本专利技术一实施例的半导体叠层的制造方法示意图；图5E为本专利技术一实施例的半导体元件的部分范围的元素的浓度与深度的关系图；图5F为图5E中表示碳(C)的浓度曲线的局部放大示意图；图6为本专利技术一实施例的半导体元件的封装结构示意图。符号说明10：半导体叠层20、20’、30、40、60：半导体元件61：封装基板62：通孔63：载体63a：第一部分63b：第二部分65：接合线66：接触结构66a、66b：接触垫68：封装材料100、300、400、500：第一半导体层102、402、502：第二半导体层204、304、404、504：第三半导体层206、306、406：发光结构208、308、408：第四半导体层210、310、410：活性结构212、312、412：第五半导体层414：窗户层416：接触层600：封装结构318、418：第一电极320、420：第二电极S510、S520、S530、S540：步骤C1：第一浓度C2：第二浓度C3：第二浓度CL1、CL2、CLi、CM1、CM2、CMi：浓度具体实施方式以下实施例将伴随着附图说明本专利技术的概念，在附图或说明中，相似或相同的构件将使用相似或相同的标号进行说明，并且若未特别说明，附图中各元件的形状或尺寸仅为例示，实际上并不限于此。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。通式InGaAsP代表Inx1Ga1-x1As1-y1Py1，其中0<x1<1，0<y1<1；AlGaInAs代表(Aly2Ga(1-y2))1-x2Inx2As，其中0<x2<1，0<y2<1；通式AlGaInP代表(Aly3Ga(1-y3))1-x3Inx3P，其中0<x3<1，0<y3<1；通式InGaAs代表Inx4Ga1-x4As，其中0<x4<1；本
技术实现思路
的半导体元件包含的各层组成及添加物、掺杂物可用任何适合的方式分析而得，例如二次离子质谱仪(secondaryionmassspectrometer，SIMS)，而各层的厚度也可用任何适合的方式分析而得，例如穿透式电子显微镜(transmissionelectronmicroscopy，TEM)或是扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscope，SEM)。此外，本
技术实现思路
中所提及的各掺杂物可为故意添加或非故意添加。故意添加例如是通过在外延成长期间原位(in-situ)掺杂及/或通过在外延成长之后使用P型或N型掺质进行注入(implanting)。非故意添加例如是因制作工艺的设计而产生。所属领域中具通常知识者应理解，可以在以下所说明各实施例的基础上添加其他构件。举例来说，在未特别说明的情况下，「在第一层上形成第二层」的描述可能包含第一层与第二层直接接触的实施例，也可能包含第一层与第二层之间具有其他层而彼此不直接接触的实施例。另外，各层的上下关系可能随着结构或元件在不同方位的操作或使用而改变。此外，在本
技术实现思路
中，一层「实质上由X材料所组成」的叙述表示该层的主要组成为X材料，但并不排除包含掺杂物或不可避免的杂质。图1为本
技术实现思路
一实施例的半导体叠层10的结构示意图。半导体叠层10包括第一半导体层100以及第二半导体层102。第二半导体层102邻接于第一半导体层100。在本实施例中，第一半导体层100的一表面100a与第二半导体层102的一表面102a直接接触。第一半导体层100以及第二半导体层102之间无其他结构(例如缓冲层等)存在。在本实施例中，第一半导体层100包含第一III-V族半导体材料。第一III-V族半导体材料例如为二元III-V族半导体材料。第一III-V族半导体材料为由化学元素周期表中三族和五族元素所组成的材料。三族元素可为镓(Ga)或铟(In)。五族元素可为砷(As)或磷(P)，且较佳为不包含氮(N)。在一实施例中，第一半导体层100实质上由第一III-V族半导体材料所组成，例如实质上由二元III-V族半导体材料所组成。在一实施例中，第一半导体层100可包含InP，较佳为第一半导体层100实质上由InP所组成。第一半导体层100可包含掺杂物。在一实施例中，第一半导体层100包含第一掺杂物及第二掺杂物。在本实施例中，第一半导体层100中第二掺杂物的浓度大于第一掺杂物的浓度。第一掺杂物例如是碳(C)，第二掺杂物例如是氢(H)。由此，第一半导体层100可具有性质稳定且外延缺陷较少的表面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件，其特征在于，包含：/n第一半导体层，包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物；以及/n发光结构，位于该第一半导体层上且包含活性结构；/n其中，在该第一半导体层中，该第二掺杂物的浓度大于该第一掺杂物的浓度，且该第一掺杂物为碳，该第二掺杂物为氢。/n

【技术特征摘要】
20181228 TW 1071478571.一种半导体元件，其特征在于，包含：
第一半导体层，包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物；以及
发光结构，位于该第一半导体层上且包含活性结构；
其中，在该第一半导体层中，该第二掺杂物的浓度大于该第一掺杂物的浓度，且该第一掺杂物为碳，该第二掺杂物为氢。


2.如权利要求1所述的半导体元件，还包含第二半导体层，位于该第一半导体层上，其中该第二半导体层包含第二III-V族半导体材料，且该第一III-V族半导体材料与该第二III-V族半导体材料不同。


3.如权利要求1所述的半导体元件，还包含第三半导体层，位于该第一半导体层及该发光结构之间，该第三半导体层包含第三III-V族半导体材料，且该第一III-V族半导体材料与该第三III-V族半导体材料相同。


4.如权利要求3所述的半导体元件，其中该第一半导体层以及该第三半导体层还包含第三掺杂物，且该第三掺杂物在该第一半导体层中的浓度低于该第三掺杂物在该第三半导体层中的浓度。


5.一种半导体元件的制造方法，包含：
提供第一半导体层，其包含第一III-V族半导体材料、第一掺杂物及第二掺杂物；以及
形成发光结构，位于该第一半导体层上且包含活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟扬，李荣仁，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71