CH661153A5 - Halbleiterlichtemissionsgeraet auf galliumnitridbasis und verfahren zur herstellung desselben. - Google Patents

Halbleiterlichtemissionsgeraet auf galliumnitridbasis und verfahren zur herstellung desselben. Download PDF

Info

Publication number
CH661153A5
CH661153A5 CH5485/83A CH548583A CH661153A5 CH 661153 A5 CH661153 A5 CH 661153A5 CH 5485/83 A CH5485/83 A CH 5485/83A CH 548583 A CH548583 A CH 548583A CH 661153 A5 CH661153 A5 CH 661153A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
gallium nitride
layer
nitride layer
doped
semiconductor light
Prior art date
Application number
CH5485/83A
Other languages
English (en)
Inventor
Givi Davidovich Bagratishvili
Rusudan Bidzinovna Dzhanelidze
Vladimir Vasilievich Zorikov
Vissarion Mordek Mikhelashvili
Josif Efimovich Pekar
Rafael Iraklievich Chikovani
Manana Akakievna Chkhaidze
Svetlana Zarzandovna Akopova
Viktor Borisovich Bogdanovich
Sergei Vasilievich Svechnikov
Revaz Alexsandrovi Charmakadze
Original Assignee
Bagratishvili Givi D
Rusudan Bidzinovna Dzhanelidze
Zorikov Vladimir V
Vissarion Mordekhovich Mikhela
Pekar Josif E
Rafael Iraklievich Chikovani
Manana Akakievna Chkhaidze
Akopova Svetlana Z
Bogdanovich Viktor B
Svechnikov Sergei V
Charmakadze Revaz A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bagratishvili Givi D, Rusudan Bidzinovna Dzhanelidze, Zorikov Vladimir V, Vissarion Mordekhovich Mikhela, Pekar Josif E, Rafael Iraklievich Chikovani, Manana Akakievna Chkhaidze, Akopova Svetlana Z, Bogdanovich Viktor B, Svechnikov Sergei V, Charmakadze Revaz A filed Critical Bagratishvili Givi D
Publication of CH661153A5 publication Critical patent/CH661153A5/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/385—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending at least partially onto a side surface of the semiconductor body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die optoelektronische Halbleitertechnik, insbesondere auf die Konstruktion von Halbleiterlichtemissionsgeäten auf Galliumnitridbasis und deren Herstellungstechnologie.
Zugrundeliegender Stand der Technik
Die Halbleiterlichtemissionsgeräte auf Galliumnitridbasis und deren Herstellungstechnologie sind seit relativ länger Zeit bekannt, aber bisher ist noch kein Gerät geschaffen worden, das eine stabile Effektivität der steuerbaren Lichtstrahlung in weitem Spektrumbereich (von Ultraviolett bis Rot) besitzen würde.
Bekannt ist ein Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis (siehe H. P. Maruska, D. A. Stevenson, Solid State Electronics, v. 17, Nr. 11, 1974, SS. 1171-1179), das ein Substrat aus Einkristallstoff enthält, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist, auf das eine n-Ieitende Galliumnitridschicht und oberhalb derselben eine Galliumnitridschicht aufgebracht sind, die mit Akzeptormaterial dotiert ist. Das Gerät enthält ferner zwei Metallelektroden. Hierbei ist die Metallelektrode,
an die eine Spannnung negativer Polarität angelegt ist, auf der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht formiert, während die Metallelektrode, an die eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, auf der n-leitenden Galliumnitridschicht (im Stirnteil der Schicht) formiert ist.
Das Verfahren zur Herstellung des erwähnten Geräts schliesst das Epitaxialwachstum auf einem Substrat aus Einkristallstoff, der im sichatbaren Spektrumbereich durchlässig ist, einer n-leitenden Gallumnitridschicht, das Epitaxialwachstum auf der erwähnten Schicht einer mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht, die Ausbildung am Stirnteil der ersteren Schicht einer Metallelektrode, an die eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, an der zweiten Schicht aber einer Metallelektrode ein, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist.
Im vorstehend beschriebenen Lichtemissionsgerät stellen die epitaxialen Galliumnitridschichten zusammengewachsene Mi-kroinseln dar, die eine kontinuierliche monokristalline Facettenstruktur bilden. Die Oberfläche der epitaxialen Schichten stellt miteinander abwechselnde Kämme und Täler dar.
Die Strukturunvollkommenheiten und besondere Morphologie der Oberfläche der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht (Abwechseln von Kämmen und Tälern) führt zur ungleichmässigen Potentialverteilung auf der Schichtoberfläche. Hierbei speichern sich die Akzeptorzusätze an den Spitzen und in den Tälern der erwähnten Schicht in den Zwischenräumen zwischen den Körnern.
Während des Betriebs des Geräts (bei Anlegen einer äusseren Spannung) führen die vorgenannten Faktoren zur Entstehung in der mit Akzeptormaterial dotierten Schicht von Stromverlustkanälen (d.h. von niederohmigen Abschnitten) bzw. zum unumkehrbaren Schichtendurchschlag und hierdurch zur Einstellung von Lichtstrahlung.
In einem gewissen Grad sind die vorstehend beschriebenen Nachteile in einem Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis überwunden (siehe die FR-PS Nr. 2 363 000, veröf-fentl. am 05.05.78). Das erwähnte Gerät enthält ein Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumbereich durchlässig ist. Auf das Substrat ist eine n-leitende Galliumnitridschicht aufgebracht. Auf die erwähnte Schicht ist eine Galliumnitridschicht aufgebracht, die mit Akzeptormaterial dotiert ist und aus zwei Subschichten besteht. Hierbei ist die erstere Sub-schicht mit Akzeptormaterial nur schwach dotiert und unmittelbar auf die n-leitende Galliumnitridschicht aufgebracht, während die zweite aktive Subschicht mit Akzeptormaterial stark dotiert und auf die erstere Subschicht aufgebracht ist.
Das Gerät enthält ferner zwei Metallelektroden. Die Metallelektrode, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist, ist auf der aktiven Subschicht der mit Akzeptormaterial dotierten Subschicht ausgebildet. Die Metallelektrode, an die eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, ist auf der n-leitenden Galliumnitridschicht ausgebildet.
Das Verfahren zur Herstellung des erwähnten Geräts schliesst das Epitaxialwachstum auf einem Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumbereich durchlässig ist, einer n-leitenden Gallkiumnitridschicht, das Epitaxialwachstum auf der erwähnten n-leitenden Schicht einer Galliumnitridschicht ein, die mit Akzeptormaterial dotiert ist und aus zwei Subschichten besteht. Hierbei wird zunächst die Schicht, die mit Akzeptormaterial schwach dotiert ist, und erst dann die aktive Subschicht aufgewachsen, die mit Akzeptormaterial stark dotiert ist. Durch Feinregelung von Reagenzienverbrauch, hohe Genauigkeit der Aufrechterhaltung der Wachstumstemperatur und geringe anfängliche Wachstumsgeschwindigkeit der n-leitenden Galliumnitridschicht erzielt man eine glatte Oberfläche der aktiven Subschicht der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht, was eine gleichmässigere Verteilung der Akzeptorzusätze in der Schicht möglich macht.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
661 153
Danach werden die Metallelektroden ausgebildet. Die Metallelektrode, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist, wird auf der n-leitenden Galliumnitridschicht ausgebildet. Hierbei wird die zweite Metallelektrode entweder am Stirnteil der n-leitenden Galliumnitridschicht ausgebildet, oder aber schafft man eine Mesa-Struktur (d.h. man ätzt die dotierte Galliumnitridschicht bis zum Freilegen der n-leitenden Galliumnitridschicht weg), wonach man auf der Oberfläche der freigelegten Schicht eine Metallelektrode ausbildet.
Wie bereits vorstehend erwähnt, erhöht die verhältnismässig gleichförmige Verteilung von Akzeptorzusätzen in der Galliumnitridschicht die Qualität des hergestellten Geräts in einem gewissen Masse.
Jedoch wird wegen des kritischen Charakters von technologischen Parametern bei der Gerätherstellung keine ausreichend hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleistet. Dies erklärt sich dadurch, dass es in technologischer Hinsicht schwierig ist, eine dickengleichmässige, mit Akzeptormaterial stark dotierte dünne (in der Grössenordnung von 1000 Â) aktive Subschicht der Galliumnitridschicht aufzubringen und zugleich auch eine gleichmässige Verteilung der erwähnten Akzeptorzusätze in der gesamten Subschicht zu gewährleisten. Daher kommt es zur Ausbildung von niederohmigen Abschnitten in der aktiven Subschicht, was zum Stromverlust über die aktive Subschicht während des Gerätsbetriebs, zur unterschiedlichen Spannungsabfallgrösse in verschiedenen Abschnitten der aktiven Subschicht und zur ungleichmässigen Farbe der durch einzelne Abschnitte der aktiven Subschicht erzeugten Lichtstrahlung führt.
All dies gestattet es nicht, beim Betrieb des Geräts eine stabile Effektivität der steuerbaren Lichtstrahlung in weitem Spektrumbereich (von Ultraviolett bis Rot) zu gewährleisten.
Ausserdem verlängert die komplizierte Aufbringung der aktiven Subschicht und die komplizierte Ausbildung von Metallelektroden den technologischen Herstellungszyklus des Geräts in erheblichem Masse, wodurch seine Herstellungskosten gesteigert werden.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis zu schaffen und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu entwickeln, deren konstruktive und technologische Besonderheiten es erlauben würden, durch Vereinfachung der Herstellungstechnologie des Geräts bei dessen Betrieb eine stabile Effektivität der steuerbaren Lichtstrahlung in weitem Spektrumbereich (von Ultraviolett bis Rot) zu gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis, das ein Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist, auf das eine n-leitende Galliumnitridschicht und oberhalb derselben eine mit Akzeptormaterial dotierte Galliumnitridschicht aufgebracht sind, sowie Metallelektroden enthält, an die eine von denen eine Spannung negativer Polarität, an die andere aber eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, erfin-dungsgemäss oberhalb der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht eine Isolierstoffschicht formiert ist.
Die formierte Isolierstoffschicht trennt die in bezug auf den elektrischen Durchschlag kritischen niederohmigen Abschnitte der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht vom Kontakt mit der Metallelektrode. Hierdurch wird die Möglichkeit eines Stromverlustes und der eventuellen Durchbruchser-scheinungen während des Gerätbetriebs ausgeschlossen.
Also wird beim Gerätbetrieb eine stabile Effektivität der steuerbaren Lichtstrahlung in weitem Spektrumbereich (von Ultraviolett bis Rot) gewährleistet.
Ausserdem entfällt die Notwendigkeit, eine glatte Oberfläche der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht erzielen zu müssen, was die Herstellungstechnologie des Geräts in erheblichem Masse vereinfacht, den technologischen Zyklus kürzer macht und die Herstellungskosten herabsetzt.
Bei Einsatz eines Geräts, bei dem die dotierte Galliumnitridschicht durch stark ausgeprägte Ungleichförmigkeit des elektronischen Widerstandes gekennzeichnet ist, ist die Isolierstoffschicht zweckmässigerweise aus Aluminiumoxid formiert.
Beim Einsatz eines Geräts, bei dem die dotierte Galliumnitridschicht durch relative Gleichförmigkeit von elektrischem Widerstand gekennzeichnet ist, ist die Isolierstoffschicht zweckmässigerweise aus Galliumnitridoxid formiert.
Am einfachsten in der Herstellung ist eine Modifikation des angemeldeten Geräts, in der auf der Isolierstoffschicht die beiden Metallelektroden ausgebildet sind. Hierbei ist die Notwendigkeit der Elektrodenausbildung am Stirnteil der Galliumnitridschicht bzw. der Schaffung einer Mesa-Struktur mit nachfolgender Elektrodenausbildung ausgeschlossen.
Ausserdem ist in der beschriebenen Konstruktion des Geräts die Grösse der Lichtemissionsflächen nur durch Auflösungsvermögen der Photolithographie begrenzt, mit deren Hilfe die Elektroden ausgebildet werden, was die Erzeugung von mehr-elementigen Skalen und Matrizen ermöglicht.
Effektiver hinsichtlich der Betriebsspannungshöhe ist eine Modifikation des angemeldeten Geräts, in der auf der Isolierstoffschicht eine Metallelektrode ausgebildet ist, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist, während die andere Elektrode auf der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht ausgebildet ist.
In dieser Modifikation des Geräts bleibt während dessen Betrieb eine Zunahme des Spannungsabfalls aus, was den vorhergehenden Modifikationen des Geräts eigen ist. Dies ist durch Shunten der Metallelektrode mit der n-leitenden Galliumnitridschicht über die Stromverlustkanäle in der dotierten Galliumnitridschicht erreicht.
Die gestellte Aufgabe wird ferner auch dadurch gelöst, dass im Verfahren zur Herstellung des angemeldeten Halbleiterlicht-emissionsgeräts, das das Epitaxialwachstum auf einem Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist, einer n-leitenden Galliumnitridschicht, das Epitaxialwachstum auf der erwähnten Schicht einer mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht sowie die Ausbildung von zwei Mellallelektroden einschliesst, erfindungsgemäss vor der Ausbildung der Metallelektroden auf der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht eine Isolierstoffschicht formiert wird.
Die erwähnte Herstellungstechnologie des Geräts ist kostengünstiger und einfacher als die bekannte Technologie, weil die Notwendigkeit der Erzielung einer glatten Oberfläche der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht entfällt.
Die Isolierstoffschicht trennt die in bezug auf den elektrischen Durchschlag kritischen niederohmigen Abschnitte der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht von der Metallelektrode, wodurch eventuelle Stromverluste und Entstehung von Durchschlagserscheinungen während des Gerätbetriebs ausgeschlossen werden.
Bei der Herstellung des Geräts mit einer dotierten Galliumnitridschicht, die durch stark ausgeprägte Ungleichförmigkeit hinsichtlich des elektrischen Widerstandes gekennzeichnet ist, wird zweckmässigerweise die Isolierstoffschicht durch elektrochemische Abscheidung von Aluminium in einem Elektrolyt, der ein Aluminiumsalz enthält, und nachfolgende anodische Oxydation des abgeschiedenen Aluminiums formiert.
Bei der Herstellung des Geräts mit einer dotierten Galliumnitridschicht, die durch relative Gleichförmigkeit von elektrischem Widerstand gekennzeichnet ist, wird zweckmässigerweise die Isolierstoffschicht durch anodische Oxydation der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht formiert.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
661153
4
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung durch konkrete Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis gemäss der Erfindung, im Längsschnitt;
Fig. 2 Modifikation des angemeldeten Geräts mit auf der Isolierstoffschicht formierten Elektroden gemäss der Erfindung, im Längsschnitt;
Fig. 3 Modifikation des angemeldeten Geräts, bei dem die eine Elektrode auf der Isolierstoffschicht, die andere Elekrode aber auf der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht ausgebildet ist, im Längsschnitt, gemäss der Erfindung.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Das Halbleiterlichtemissionsgerät auf Gallumnitridbasis enthält ein Substrat 1 (siehe Fig. 1 der Zeichnungen) aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist (beispielsweise aus Saphir). Auf das Substrat 1 ist eine n-leitende Galliumnitridschicht 2 aufgebracht. Oberhalb der erwähnten Galliumnitridschicht 2 ist eine mit Akzeptormaterial dotierte Galliumnitridschicht 3 aufgebracht. Hierbei lassen sich Elemente der 2. Gruppe des periodische Systems, d.h. Zn, Be, Cd, Li und Mg als dotierende Akzeptorzusätze verwenden.
Erfindungsgemäss ist oberhalb der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht 3 eine Isolierstoffschicht 4 formiert.
Beim Einsatz des Geräts mit einer dotierten Galliumnitridschicht 3, die durch stark ausgeprägte Ungleichförmigkeit hinsichtlich des elektrischen Widerstandes gekennzeichnet ist, wird die Isolierstoffschicht 4 zweckmässigerweise aus Aluminiumoxid formiert.
Beim Einsatz des Geräts mit einer dotierten Galliumnitridschicht, die durch relative Gleichförmigkeit von elektrischem Widerstand gekennzeichnet ist, wird die Isolierstoffschicht 4 zweckmässigerweise aus Galliumnitridoxid formiert.
Das Gerät enthält zwei Metallelektroden 5 und 6. Hierbei ist die Metallelektrode 5, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist, auf der Isolierstoffschicht 4 ausgebildet. Die Metallelektrode 6, an die eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, ist am Stirnteil der n-leitenden Galliumnitridschicht 2 ausgebildet.
Am einfachsten in der Herstellung ist eine Modifikation des angemeldeten Geräts, die in Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen abgebildet ist. Die konstruktive Ausführung der vorliegenden Modifikation des angemeldeten Geräts ist grundsätzlich dieselbe wie vorstehend beschrieben. Jedoch sind in dieser Gerätmodifikation auf der Isolierstoffschicht 4 die beiden Metallelektroden 5 und 6 ausgebildet.
Effektiver in bezug auf die Betriebsspannungsgrösse ist eine Modifikation des angemeldeten Geräts, die in Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen abgebildet ist. Die kontruktive Ausführung dieser Gerätmodifikation ist grundsätzlich dieselbe wie vorstehend beschrieben. Jedoch ist in dieser Gerätmodifikation auf der Isolierstoffschicht 4 die Metallelektrode 5 ausgebildet, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist. Die Metallelektrode 6, an die eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, ist auf der mit Akzeptorzusätzen dotierten Galliumnitridschicht 3 ausgebildet.
Das Verfahren zur Herstellung des angemeldeten Halbleiter-lichtemissionsgeräts auf Galliumnitridbasis schliesst folgende Operationen ein.
Auf einem Substrat 1 (siehe Fig. 1-3 der beiliegenden Zeichnungen) aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist (beispielsweise aus Saphir), wird nach der Chlorid-Hydridmethode eine n-leitende Galliumnitridschicht 2 epitaxial aufgewachsen. Auf der erwähnten Galliumnitridschicht 2 wird eine Galliumnitridschicht 3 epitaxial aufgewachsen, die mit Akzeptormaterial (beispielsweise mit Zink) dotiert ist. Auf der Galliumnitridschicht 3 wird eine Isolierstoffschicht 4 formiert.
Bei der Herstellung des Geräts mit einer Galliumnitridschicht 3, die durch stark ausgeprägte Ungleichförmigkeit hinsichtlich des elektrischen Widerstandes gekennzeichnet ist, wird die Isolierstoffschicht durch elektrochemische Abscheidung von Aluminium in einem Elektrolyt, der ein Aluminiumsalz enthält, und nachfolgende anodische Oxydation des abgeschiedenen Aluminiums formiert.
Bei der Herstellung des Geräts mit einer Galliumnitridschicht 3, die durch relative Gleichförmigkeit von elektrischem Widerstand gekennzeichnet ist, wird die Isolierstoffschicht 4 durch anodische Oxydation der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht 3 gebildet.
Während der Formierung der Isolierstoffschicht 4 lagert sich der isolierende Stoff vorwiegend in den niederohmigen Abschnitten der dotierten Galliumnitridschicht 3.
Danach führt man die Ausbildung der Metallelektroden 5 und 6 aus. Hierzu wird eine Metallschicht (beispielsweise eine Aluminiumschicht) aufgedampft, und dann werden die Elektroden 5 und 6 auf photolithographischem Wege ausgebildet.
Es seien nun konkrete Herstellungsbeispiele des Halbleiter-Lichtemissionsgeräts auf Galliumnitridbasis erläutert.
Beispiel 1
Auf einem Saphirsubstrat mit einer Orientation von (10-12) wurde nach der Chlorid-Hydridmethode eine n-leitende Galliumnitridschicht epitaxial aufgewachsen. Das Epitaxialwachstum erfolgte bei einer Temperatur von 1040 ±2°C im Laufe von 600 sek. Die Schichtdicke war 10"5 m.
Auf der erwähnten Schicht wurde eine mit Zink dotierte Galliumnitridschicht epitaxial aufgewachsen. Das Epitaxialwachstum erfolgte bei einer Temperatur von 900±2°C im Laufe von 120 sek. Hierbei betrug die Temperatur der Dotierungsquelle 580 +3 °C. Die Schichtdicke war 8 • 10"7 m.
Die erzeugte Struktur brachte man in einen Elektrolyt, der ein Aluminiumsalz enthielt und folgende Zusammensetzung hatte:
Aluminiumbromid (wasserfrei), kg 0,080
Bromwasserstoff (gasförmig), kg 0,010
Paraffin, kg 0,015
Dimethylbenzol, m3 10"3
Die Isolierstoffschicht wurde durch elektrolytische Abscheidung von Aluminium im erwähnten Elektrolyt formiert. Die Aluminiumabscheidung erfolgte im Laufe von 60 sek bei einer Temperatur von 23 ±2°C und einer Stromdichte von 100 A/m2.
Danach wurde anodische Oxydation des abgeschiedenen Aluminiums in der wässrigen Lösung der Oxalsäure C2H2O4 vorgenommen. Die wässrige Lösung der Oxalsäure wurde mit einem Proportionsverhältnis von 50 kg/m3 Wasser angesetzt. Die anodische Oxydation erfolgte im Laufe von 120 sek bei einer Temperatur von 30±2°C und einer Stromdichte von 200 A/m2.
Danach wurde auf die gewonnene Isolierstoffschicht eine Aluminiumschicht von einer Dicke von 6 • 10"7 aufgedampft und wurden nach dem photolithographischen Verfahren die Elektroden ausgebildet.
Das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Halbleiterlichtemissiongerät besass folgende Parameter.
LichtstrahlungsWellenlängen, m (4,6-5) • IO"7;
Betriebsspannung, V 5-8 Lichtstärke bei Stromstärke von
(5-10) • IO"3, Cd ^ IO"4.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
661 153
Beispiel 2
Bei der Herstellung des Gerätes erfolgte das Epitaxialwachstum auf einem Saphirsubstrat der n-leitenden Gallumnitrid-schicht und der mit Zink dotierten Galliumnitridschicht so, wie dies im Beispiel 1 beschrieben war.
Die Isolierstoffschicht wurde durch anodische Oxydation der dotierten Galliumnitridschicht formiert. Hierzu wurde die erzeugte Struktur in einen Elektrolyt gebracht, der eine Lösung der Pyrophosphorsäure H4P2O7 im Furfurylalkohol C5H6O2 darstellte, und anodische Oxydation der dotierten Galliumnitridschicht durchgeführt.
Die anodische Oxydation dauerte 90 sek lang bei einer Temperatur von 18±2°C und einer Stromdichte von 100 A/m2.
Die Ausbildung der Metallelektroden erfolgte so, wie dies im Beispiel 1 beschrieben war.
Das hergestellte Halbleiterlichtemissionsgerät besass folgende Parameter:
Lichtstrahlungswellenlänge, m (4,6-5,0) • IO"7
Betriebsspannung, V 5-8
Lichtstärke bei Stromstärke von (5-10) • IO"3 A, Cd IO"4.
s Es versteht sich von selbst, dass vorstehend lediglich einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung erläutert wurden, die verschiedene Abwandlungen und Ergänzungen zulassen, welche für die auf diesem Fachgebiet kompetenten Fachleute offensichtlich sind. Denkbar sind auch andere Modifikationen, 10 die vom Grundprinzip und Umfang der Erfindung, die durch die Patentansprüche festgelegt sind, nicht abweichen.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Mit dem besten Erfolg kann die vorliegende Erfindung bei 15 der Herstellung von Halbleiterlichtemissionsgeräten (beispielsweise Optronen und Optronenmatrizen) unterschiedlicher funktionaler Zweckbestimmung verwendet werden.
v
1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

  1. 661153
    2
    PATENTANPRÜCHE
    1. Halbleiterlichtemissionsgerät auf Galliumnitridbasis, das ein Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist, auf das eine n-leitende Galliumnitridschicht und oberhalb derselben eine mit Akzeptormaterial dotierte Galliumnitridschicht aufgebracht sind, sowie zwei Metallelektroden enthält, an die eine von denen eine Spannung negativer Polarität, an die andere aber eine Spannung positiver Polarität angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht (3) eine Isolierstoffschicht (4) formiert ist.
  2. 2. Halbleiterlichtemissionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffschicht (4) aus Aluminiumoxid formiert ist.
  3. 3. Halbleiterlichtemissionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffschicht (4) aus Galliumnitridoxid formiert ist.
  4. 4. Halbleiterlichtemissionsgerät nach einem beliebigen von den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierstoffschicht (4) die beiden Metallelektroden (5 und 6) ausgebildet sind.
  5. 5. Halbleiterlichtemissionsgerät nach einem beliebigen von den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierstoffschicht (4) die Metallelektrode (5) ausgebildet ist, an die eine Spannung negativer Polarität angelegt ist, während die andere Metallelektrode (6) auf der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht (3) ausgebildet ist.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlichtemissions-geräts nach Anspruch 1, das das Epitaxialwachstum auf einem Substrat aus Einkristallstoff, der im sichtbaren Spektrumgebiet durchlässig ist, einer n-leitenden Galliumnitridschicht, das Epitaxialwachstum auf der erwähnten n-leitenden Galliumnitridschicht einer mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht sowie die Ausbildung von zwei Metallelektroden ein-schliesst, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausbildung der Metallelektroden auf der mit Akzeptormaterial dotierten Gal-lumnitridschicht eine Isolierstoffschicht formiert wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffschicht durch elektrochemische Abschei-dung von Aluminium in einem Elektrolyt, der ein Aluminiumsalz enthält, und nachfolgende anodische Oxydation des abgeschiedenen Aluminiums formiert wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffschicht durch anodische Oxydation der mit Akzeptormaterial dotierten Galliumnitridschicht formiert wird.
    Technisches Gebiet
CH5485/83A 1982-02-02 1982-02-02 Halbleiterlichtemissionsgeraet auf galliumnitridbasis und verfahren zur herstellung desselben. CH661153A5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SU1982/000002 WO1983002685A1 (en) 1982-02-02 1982-02-02 Semiconductor light emitting device on gallium nitride base and method for manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH661153A5 true CH661153A5 (de) 1987-06-30

Family

ID=21616762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH5485/83A CH661153A5 (de) 1982-02-02 1982-02-02 Halbleiterlichtemissionsgeraet auf galliumnitridbasis und verfahren zur herstellung desselben.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4608581A (de)
JP (1) JPS59500120A (de)
CH (1) CH661153A5 (de)
DE (1) DE3249344T1 (de)
FR (1) FR2514566A1 (de)
GB (1) GB2123607B (de)
WO (1) WO1983002685A1 (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4911102A (en) * 1987-01-31 1990-03-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Process of vapor growth of gallium nitride and its apparatus
US5218216A (en) * 1987-01-31 1993-06-08 Toyoda Gosei Co., Ltd. Gallium nitride group semiconductor and light emitting diode comprising it and the process of producing the same
DE3852402T2 (de) * 1987-01-31 1995-05-04 Toyoda Gosei Kk Galliumnitridartige Halbleiterverbindung und daraus bestehende lichtemittierende Vorrichtung sowie Verfahren zu deren Herstellung.
US4862471A (en) * 1988-04-22 1989-08-29 University Of Colorado Foundation, Inc. Semiconductor light emitting device
US5278433A (en) * 1990-02-28 1994-01-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer
CA2037198C (en) * 1990-02-28 1996-04-23 Katsuhide Manabe Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound
US6362017B1 (en) 1990-02-28 2002-03-26 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound
US6830992B1 (en) * 1990-02-28 2004-12-14 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method for manufacturing a gallium nitride group compound semiconductor
US5210051A (en) * 1990-03-27 1993-05-11 Cree Research, Inc. High efficiency light emitting diodes from bipolar gallium nitride
US6953703B2 (en) 1991-03-18 2005-10-11 The Trustees Of Boston University Method of making a semiconductor device with exposure of sapphire substrate to activated nitrogen
US5633192A (en) * 1991-03-18 1997-05-27 Boston University Method for epitaxially growing gallium nitride layers
JP3098773B2 (ja) * 1991-03-18 2000-10-16 トラスティーズ・オブ・ボストン・ユニバーシティ 高絶縁性単結晶窒化ガリウム薄膜の作製及びドープ方法
DE69333250T2 (de) * 1992-07-23 2004-09-16 Toyoda Gosei Co., Ltd. Lichtemittierende Vorrichtung aus einer Verbindung der Galliumnitridgruppe
US5578839A (en) * 1992-11-20 1996-11-26 Nichia Chemical Industries, Ltd. Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device
US5912498A (en) * 1997-10-10 1999-06-15 Lucent Technologies Inc. Article comprising an oxide layer on GAN
US5905275A (en) * 1996-06-17 1999-05-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Gallium nitride compound semiconductor light-emitting device
JP3457511B2 (ja) * 1997-07-30 2003-10-20 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
JP2001267555A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
AU2003285768A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-30 Ammono Sp. Z O.O. A template type substrate and a method of preparing the same
US7592637B2 (en) * 2005-06-17 2009-09-22 Goldeneye, Inc. Light emitting diodes with reflective electrode and side electrode
US8154127B1 (en) 2007-07-30 2012-04-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical device and method of making the same
KR100999747B1 (ko) * 2010-02-10 2010-12-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
WO2018080874A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 Spy Eye, Llc Femtoprojector optical systems
US10768515B2 (en) 2017-12-12 2020-09-08 Tectus Corporation Method for manufacturing ultra-dense LED projector using thinned gallium nitride
US10388641B2 (en) 2017-10-19 2019-08-20 Tectus Corporation Ultra-dense LED projector
US10673414B2 (en) 2018-02-05 2020-06-02 Tectus Corporation Adaptive tuning of a contact lens
US10649239B2 (en) 2018-05-30 2020-05-12 Tectus Corporation Eyeglasses with embedded femtoprojectors
US11721796B2 (en) 2021-03-29 2023-08-08 Tectus Corporation LED displays fabricated using hybrid bonding

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3683240A (en) * 1971-07-22 1972-08-08 Rca Corp ELECTROLUMINESCENT SEMICONDUCTOR DEVICE OF GaN
US3740622A (en) * 1972-07-10 1973-06-19 Rca Corp Electroluminescent semiconductor device for generating ultra violet radiation
US3783353A (en) * 1972-10-27 1974-01-01 Rca Corp Electroluminescent semiconductor device capable of emitting light of three different wavelengths
FR2382103A2 (fr) * 1977-02-28 1978-09-22 Radiotechnique Compelec Dispositif semiconducteur electroluminescent au nitrure de gallium et procede pour l'obtenir
DE2738329A1 (de) * 1976-09-06 1978-03-09 Philips Nv Elektrolumineszierende galliumnitridhalbleiteranordnung und verfahren zu deren herstellung
US4094704A (en) * 1977-05-11 1978-06-13 Milnes Arthur G Dual electrically insulated solar cells
US4396929A (en) * 1979-10-19 1983-08-02 Matsushita Electric Industrial Company, Ltd. Gallium nitride light-emitting element and method of manufacturing the same
JPS6055996B2 (ja) * 1979-12-05 1985-12-07 松下電器産業株式会社 電場発光半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1983002685A1 (en) 1983-08-04
FR2514566A1 (fr) 1983-04-15
GB2123607A (en) 1984-02-01
FR2514566B1 (de) 1984-12-07
JPS59500120A (ja) 1984-01-19
GB8322975D0 (en) 1983-09-28
GB2123607B (en) 1986-05-29
DE3249344T1 (de) 1984-01-12
US4608581A (en) 1986-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH661153A5 (de) Halbleiterlichtemissionsgeraet auf galliumnitridbasis und verfahren zur herstellung desselben.
DE3919462C2 (de)
DE2826486C2 (de)
DE2626564C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Mesa-Struktur für eine Galliumphosphid-Elektrolumineszenzanordnung
DE3007809C2 (de) Halbleiterlichtausstrahlungselement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19828970C2 (de) Verfahren zur Herstellung und Vereinzelung von Halbleiter-Lichtemissionsdioden
DE2713298A1 (de) Halbleiterlaser
DE2823973A1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiters und nach diesem verfahren hergestellter halbleiter
DE2701102A1 (de) Halbleiter-injektionslaser
DE3015422C2 (de)
DE2509585B2 (de) Halbleiterbauelement mit mehreren epitaktischen Halbleiterschichten, insbesondere Halbleiterlaser oder Feldeffektransistor, sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE69133388T2 (de) Herstellungsmethode von Halbleiterstrukturen mit Qantumquellenleitungen
DE2312162C3 (de) Halbleiterlaserplättchen und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0058231B1 (de) Herstellung von Lumineszenz- oder Laserdioden mit intern begrenzter Leuchtfläche
DE2600319A1 (de) Verfahren zur herstellung einer ir-lumineszenzdiode
DE3932277C2 (de)
DE2507357A1 (de) Halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE3923755C2 (de)
DE2941476A1 (de) Verfahren zum spalten von halbleitermikroplaettchen in einzelstuecke
DE2825387C2 (de) Lichtemittierendes Halbleiterelement
DE3527269A1 (de) Halbleitervorrichtung
EP2514049A1 (de) Halbleiterlaser
DE3535046C2 (de)
DE2556503C2 (de) Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen einer Halbleiterschicht auf einem Substrat
DE102015102378B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased