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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Quantenmulden-Einrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen dieser Einrichtung, insbesondere
auf eine Quantenmulden-Einrichtung mit einer ESD-Festigkeit (elektro-statische
Festigkeit (ESD)) und ein Verfahren zum Herstellen der Einrichtung.
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In
den vergangenen Jahren wurde eine Multi-Quantenmulden-Struktur verbreitet
bei der Licht-emittierenden Halbleiterstruktur angewandt. Es wurden
außerdem
verschiedene verbesserte Multi-Quantenmulden-Strukturen untersucht
und entwickelt. Eine moderne Multi-Quantenmulden-Struktur wird häufig bei
einer Licht-emittierenden Diode oder einer Laserdiode verwendet.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Quantenmulden-Einrichtung 10. Die
herkömmliche
Quantenmulden-Einrichtung 10 umfaßt ein GaAs-Substrat 12 eines
ersten Leitfähigkeitstypus
und eine GaAs-Pufferschicht 14 auf dem GaAs-Substrat 14.
Eine AlGaInP-Überzug-Schicht 16 des
ersten Leitfähigkeitstypus
ist auf der GaAs-Pufferschicht 14 gebildet. Eine untere
Grenzschicht 18 ist auf der AlGaInP-Überzug-Schicht 16 gebildet.
Eine Aktivschicht 20 ist auf der unteren Grenzschicht 18 gebildet.
Eine obere Grenzschicht 22 ist auf der Aktivschicht 20 gebildet.
Eine AlGaInP-Überzug-Schicht 24 eines
zweiten Leitfähigkeitstypus
ist auf der oberen Grenzschicht 22 gebildet. Schließlich ist
eine Deckschicht 26 des zweiten Leitfähigkeitstypus auf der AlGaInP-Überzug-Schicht 24 gebildet,
wobei die Deckschicht 24 eine Fensterschicht oder eine
ohmsche Kontaktschicht ist.
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2 ist
eine schematische Darstellung der Aktivschicht 20, die
in 1 gezeigt ist. Die Aktivschicht der herkömmlichen
Quantenmulden-Einrichtung 10 besitzt eine Multi-Quantenschichten-Struktur, die
durch abwechselndes Stapeln von mehreren Sperrschichten 19 und
mehreren Quantenmulden-Schichten 21 gebildet wird. Jede
Sperrschicht 19 und jede Quantenmulden-Schicht 21 besteht
aus nicht-dotiertem AlGaInP.
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3 ist
ein ESD-Leistungstestdiagramm der in
1 gezeigten
Quantenmulden-Einrichtung
10.
Lange Zeit haben ESD-Probleme, die vom menschlichen Körper oder
von einer Maschine herkommen, in der Quantenmulden-Einrichtung
10 existiert.
Insbesondere nähert
sich bei der Quantenmulden-Einrichtung
10, die eine emittierende
Lichtwellenlänge
zwischen 570 nm und 650 nm hat, der angesammelte prozentuale Fehler
(Ausfall) der Quantenmulden-Einrichtung
10 fast 100%, wenn
eine Fehlerspannung, die von ESD resultiert, von 0 V bis 3 kV gemäß den ESD-Leistungstestergebnissen
angehoben wird. Aus diesem Grund offenbart die
US 5 116 767 A eine Laserdiode,
die eine Passivierungsschicht besitzt, um die elektrische Belastung,
die durch künstliche
oder mechanische ESD herbeigeführt
wird, zu verbessern. Die Passivierungsschicht belastet jedoch die
Technologie des Epitaxy-Prozesses und vergrößert die Herstellungskosten.
Daher wird diese nicht verbreitet angewandt.
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In
der
EP 0 210 616 A2 wird
ein Halbleiterlaser mit hoher Zuverlässigkeit vorgeschlagen, der
aus Sperrschichten und Quantenmuldenschichten besteht, wobei die
Sperrschichten mit einem Fremdstoff höherer Dichte dotiert sind als
die Quantenmuldenschichten. Die Quantenmuldenschichten sind jeweils an
ihren Grenzen zu der n-dotierten
und der p-dotierten Überzugsschicht
undotiert. Diejenigen Teile der Sperrschichten, die an eine Quantenmuldenschicht grenzen,
sind ebenfalls undotiert. Nahe der p-dotierten Überzugsschicht sind die Sperrschichten
n-dotiert und nahe der n-dotierten Überzugsschicht sind die Sperrschichten
p-dotiert.
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In
der
US 5,959,307 A wird
ein Nitrid-Halbleiter vorgestellt, der eine Indium-haltige Aktivschicht enthält und eine
hochgradig lichtemittierende Wirkung besitzt. Dabei weist eine erste
Halbleiterschicht, die in Kontakt mit der ersten Oberfläche der
Aktivschicht steht, einen größeren Energiebandabstand auf
als die Aktivschicht. Eine zweite Halbleiterschicht ist weiter von
der Aktivschicht entfernt als die erste und weist einen kleineren
Energiebandabstand auf als die erste und eine dritte Halbleiterschicht,
wiederum weiter von der Aktivschicht entfernt, weist wieder einen
größeren Energiebandabstand
auf als die zweite.
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In
der
JP 10135573 A wird
eine Halbleiteranordnung mit n-dotierten Sperrschichten und undotierten
Muldenschichten für
eine Verkleinerung des Lichtbegrenzungsfaktors pro Schicht vorgeschlagen.
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In
der
JP 09232666 A wird
eine InGaAsP-Anordnung vorgeschlagen, mit der ein niedriger Schwellstrom
realisiert werden kann, indem insbesondere eine Quantenmuldenschicht
n-dotiert wird.
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In
Shimizu, H. u. a.: 1.3-μm
InAsP n-Type Modulation-Doped MQW Lasers Grown by Gas-Source Molecular
Beam Epitaxy (in IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,
Vol. 5, No. 3, 1999, S. 449–456)
sind Untersuchungen des Einflusses von n-Dotierung und Wachstumstemperatur
auf die Schwellstromdichte einer 1.3-μm InAsP n-dotierten Quantenmuldeneinrichtung beschrieben. In
Mawatari, H.; u. a.: Spectral Linewidth and Linewidth Enhancement
Factor in 1.5-μm
Modulation-Doped Strained Multiple-Quantum-Well Lasers (in Jpn. J. Appl. Phys.,
Vol. 33, 1994, S. 811–814)
wird über den
Linienbreiten-Verstärkungsfaktor
(α-Faktor)
einer 1.5-μm
dotierten Quantenmuldeneinrichtung berichtet.
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Um
die obigen Schwierigkeiten zu überwinden,
offenbart die vorliegende Erfindung eine Quantenmulden-Einrichtung
gemäß den Ansprüchen 1 und
2 und ein Verfahren zum Herstellen dieser Einrichtung gemäß den Ansprüchen 9 und
10. Die Quantenmulden-Einrichtung umfaßt abwechselnd gestapelte n
Quantenmulden-Schichten und n Sperrschichten, wobei die Quantenmulden-Schichten
und die Sperrschichten abwechselnd mit einem Dotierstoff dotiert
sind und wobei n eine positive ganze Zahl ist. Die Quantenmulden-Einrichtung
mit dem obigen Aufbau wird üblicherweise
bei einer Licht-Emittiereinrichtung als Aktivschicht bezeichnet.
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Das
Verfahren zum Bilden einer Quantenmulden-Einrichtung umfaßt die Schritte,
abwechselnd n Quantenmulden-Schichten und n Grenzschichten zu stapeln,
und während
des Stapelschritts die Quantenmulden-Schichten und die Sperrschichten
abwechselnd mit einem Dotierstoff zu dotieren, wobei n positive
ganze Zahl ist.
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Bei
anderen Ausführungsformen
umfaßt
die Quantenmulden-Einrichtung außerdem ein Substrat, eine Pufferschicht,
eine untere Überzug-Schicht,
eine untere Grenzschicht, eine obere Grenzschicht, eine obere Überzug-Schicht
und eine Deckschicht.
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Der
Dotierstoff der Quantenmulden-Einrichtung steuert die Durchbruchsspannung
und die Ausgangssignalintensität
der Quantenmulden-Einrichtung und vermeidet somit einen künstlichen
und mechanischen ESD-Fehler (Ausfall). Bei einer Ausführung ist
der Dotierstoff ein n-Dotierstoff, welcher Te, Se oder Si umfaßt. Bei
der anderen Ausführungsform ist
der Dotierstoff ein p Dotierstoff, welcher Mg, C oder Zn umfaßt. Die
Konzentration des Dotierstoffs liegt zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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1 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Quantenmulden-Einrichtung;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer Aktivschicht, die in 1 gezeigt
ist;
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3 ist
ein ESD-Leistungstestdiagramm der Quantenmulden-Einrichtung, die
in 1 gezeigt ist
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Quantenmulden-Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
ein ESD-Leistungstestdiagramm der in 4 gezeigten
Quantenmulden-Einrichtung;
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6 ist
ein Prozeßflußdiagramm
zum Herstellen der in 4 gezeigten Quantenmulden-Einrichtung;
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7 ist
ein ausführliches
Flußdiagramm des
Prozeßschritts 118 in 6;
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8 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode der
ersten Ausführungsform,
bei der die Quantenmulden-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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9 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode gemäß der zweiten Ausführungsform;
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10 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode gemäß der dritten
Ausführungsform;
und
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11 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode gemäß der vierten Ausführungsform.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer Quantenmulden-Einrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die vorliegende Erfindung stellt eine Quantenmulden-Einrichtung 30 bereit,
die bei einer Licht-emittierenden Einrichtung verwendet werden kann,
beispielsweise einer Licht-emittierende Diode oder einer Laserdiode.
Die Quantenmulden-Einrichtung 30 umfaßt eine Aktivschicht 38,
welche abwechselnd gestapelte n Quantenmulden-Schichten 42 und n Sperrschichten 44 umfaßt, wobei
die Quantenmulden-Schichten 42 und die Sperrschichten 44 abwechselnd
mit Dotierstoff dotiert sind und wobei n eine positive ganze Zahl
ist.
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Der
Dotierstoff ist ein n-Dotierstoff (n-leitender Dotierstoff), Te,
Se oder Si, oder ein p-Dotierstoff, Mg, C oder Zn. Die Konzentration
des Dotierstoffs liegt zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3. Die Aktivschicht 38 besteht
aus (AlxGa1-x)0.51In0.49P, wobei
x zwischen 0 und 0,4 liegt und durch die emittierende Lichtwel lenlänge festgelegt
ist. Beispielsweise betragt x gleich 0,15, wenn die Wellenlänge der
Aktivschicht 38, die Licht-emittiert, gleich 610 nm ist.
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Bei
anderen Ausführungsformen
umfaßt
die Quantenmulden-Einrichtung 30 außerdem ein Substrat 32.
Die abwechselnd gestapelten Quantenmulden-Schichten 42 und
die Sperrschichten 44 sind auf dem Substrat 32 angeordnet.
Das Substrat 32 ist ein n-GaAs-Substrat oder ein Ge-Substrat.
Außerdem umfaßt die Quantenmulden-Einrichtung 30 eine
untere n-Überzug-Schicht 36 und
eine obere p-Überzug-Schicht 40.
Die untere Überzug-Schicht 36 ist eine
AlGaInP-Schicht oder eine AlInP-Schicht, die auf dem Substrat 12 angeordnet
ist. Die obere Überzug-Schicht 40 ist
eine AlGaInP-Schicht oder eine AlInP-Schicht, die auf der Aktivschicht 38 angeordnet sind.
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Die
Quantenmulden-Einrichtung 30 umfaßt außerdem eine untere Grenzschicht 46 und
eine obere Grenzschicht 48. Die untere Grenzschicht 46 ist zwischen
der unteren Überzug-Schicht 36 und
der Aktivschicht 38 angeordnet, und die obere Grenzschicht 48 ist
zwischen der Aktivschicht 38 und der oberen Überzug-Schicht 40 angeordnet.
Die untere Grenzschicht 46 und die obere Grenzschicht 48 ist eine
dotierte oder nicht-dotierte AlGaInP-Schicht. In der dotierten AlGaInP-Schicht
ist der Dotierstoff ein n-Dotierstoff, Te, Se oder Si, oder ein
p-Dotierstoff, Mg, C oder Zn. Die Dotierstoffkonzentration liegt
zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3.
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Die
Quantenmulden-Einrichtung 30 umfaßt außerdem eine Pufferschicht 34.
Die Pufferschicht 34 ist eine n-GaAs-Schicht, die zwischen
der unteren Überzug-Schicht 36 und
dem Substrat 32 gebildet ist.
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Bei
der anderen Ausführungsform
umfaßt die
Quantenmulden-Einrichtung 30 außerdem eine Deck-Schicht 50 auf
der oberen Überzug-Schicht 40. Die
Deck-Schicht 50 ist eine GaP-Schicht oder eine GaAs-Schicht.
Für eine
Licht-emittierende Diode ist die Überzug-Schicht 50 eine Fensterschicht.
Für eine Laserdiode
ist die Überzug-Schicht 50 eine
ohmsche Kontaktschicht.
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In 5 ist
ein ESD-Leistungstestdiagramm der in 4 gezeigten
Quantenmulden-Einrichtung 30 gezeigt. Die Quantenmulden-Einrichtung 30 nach der
vorliegenden Erfindung reduziert beträchtlich Fehler (Ausfälle), die
von ESD resultieren, da die Quantenmulden-Einrichtung 30 eine
periodisch-delta-dotierte Aktivschicht 38 umfaßt. Die
Durchbruchsspannung und die Lichtemissionsintensität der Quantenmulden-Einrichtung 30 werden
durch den n- oder den p-Dotierstoff einer vorherbestimmten Dotierkonzentration
manipuliert. Das ESD-Leistungstestdiagramm der herkömmlichen
Quantenmulden-Einrichtung 10 ist in 3 gezeigt.
Die Ergebnisse des ESD-Leistungstests der Quantenmulden-Einrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, daß der
Fehlerprozentsatz lediglich zwischen 0% und 10% liegt, wenn Fehlerspannung,
die aus ESD resultiert, 8 kV erreicht, wie in 5 gezeigt
ist.
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6 zeigt
ein Flußdiagramm
eines Prozesses 110 zum Herstellen der Quantenmulden-Einrichtung 30,
die in 4 gezeigt ist. 7 ist ein
ausführliches
Flußdiagramm
des Schrittes 118 des in 6 gezeigten
Prozesses 110. Der Prozeß 110 zum Herstellen
der Quantenmulden-Einrichtung 30 nach der vorliegenden
Erfindung umfaßt
die folgenden in 6 gezeigten Schritte:
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Schritt 111:
Bereitstellen eines n-Substrats 32;
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Schritt 112:
Herstellen einer Pufferschicht 34 auf dem Substrat 32;
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Schritt 114:
Herstellen einer unteren n-Überzug-Schicht 36 auf
der Pufferschicht 34;
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Schritt 116:
Herstellen einer unteren Grenzschicht 46 auf der unteren
n-Überzug-Schicht 36;
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Schritt 118:
Herstellen einer periodisch-delta-dotierten Aktivschicht 38 auf
der unteren Grenzschicht 46;
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Schritt 120:
Herstellen einer oberen Grenzschicht 48 auf der Aktivschicht 38;
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Schritt 122:
Herstellen einer oberen p-Überzug-Schicht 40 auf
der oberen Grenzschicht 48; und
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Schritt 124:
Herstellen einer Deckschicht 50 auf der oberen p-Überzug-Schicht 40.
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Der
Schritt 118 umfaßt
außerdem
die folgenden ausführlichen
Schritte, wie in 7 gezeigt ist:
ausführlicher
Schritt 126A: Herstellen einer dotierten Quantenmulden-Schicht 42 auf
der unteren Grenzschicht 46, wobei der Dotierstoff der
Quantenmulden-Schicht 42 eine n-Dotierung ist, die Te, Se und Si umfaßt, oder
eine p-Dotierung, die Mg, C und Zn umfaßt, und wobei die Dotierstoffkonzentration
zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt;
ausführlicher
Schritt 128A: Herstellen einer Sperrschicht 44 auf
der Quantenmulden-Schicht 42; und
ausführlicher
Schritt 130A: mehrmaliges Wiederholen des Schritts 126A bis 128A.
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Alternativ
kann der Schritt 118 die folgenden in 7 gezeigten
ausführlichen
Schritte umfassen:
ausführlicher
Schritt 126B: Herstellen einer Quantenmulden-Schicht 42 auf
der unteren Überzug-Schicht 46;
ausführlicher
Schritt 128B: Herstellen einer dotierten Sperrschicht 44 auf
der Quantenmulden-Schicht 42, wobei der Dotierstoff der
Sperrschicht 44 ein n-Dotierstoff ist, welcher Te, Se und
Si umfaßt,
oder ein p-Dotierstoff, welcher Mg, C und Zn umfaßt, und
wobei die Dotierstoffkonzentration zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt; und
ausführlicher
Schritt 130B: mehrmaliges Wiederholen der ausführlichen
Schritte 126B bis 128B.
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Beispiel 1
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8 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode 60 nach
der ersten Ausführungsform,
bei der die Quantenmulden-Einrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Die Quantenmulden-Einrichtung 30 nach
der vorliegenden Erfindung wird bei einer Licht-emittierenden Diode
angewandt. Die Licht-emittierende Diode 60 ist auf einem
GaAs-Substrat 62 hergestellt, welches eine (100) Hauptkristallebene
besitzt, die mit –2
oder +2 Grad zur (111) Ebene geneigt ist und eine n-Dotierstoffkonzentration
von 1 × 1018/cm3 hat. Die Dicke
des GaAs-Substrats 62 beträgt ungefähr 350 μm. Zunächst wird eine GaAs-Pufferschicht 64,
die eine n-Dotierstoffkonzentration von 1 × 1018/cm3 hat, auf dem Substrat 62 gebildet.
Danach wird eine untere n-AlInP-Überzug-Schicht 66 auf
der Pufferschicht 64 gebildet, wobei die Dicke der unteren
n-Überzug-Schicht 66 0,5 bis
1 μm liegt.
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Weiter
wird eine untere n-AlGaInP-Grenzschicht 76 auf der unteren
n-Überzug-Schicht 66 gebildet,
wobei die Dotierstoffkonzentration der unteren Grenzschicht 76 zwischen
5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt und
die Dicke 0,05 bis 0,1 μm
beträgt. Danach
wird eine periodisch-delta-dotierte AlGaInP-Aktivschicht 68 auf
der unteren Grenzschicht 76 gebildet. Die Aktivschicht 68 wird
durch abwechselndes Stapeln von 25 Schichten aus Quantenmulden-Schichten 72 und 25 Schichten
aus Sperrschichten 74 gebildet, wobei ein Te-Dotierstoff
mit einer Dotierkonzentration zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 in jede Sperrschicht 74 dotiert
wird. Jede Quantenmulden-Schicht 72 ist eine undotierte
AlGaInP-Schicht. Danach wird eine obere n-AlGaInP-Grenzschicht 78 auf
der Aktivschicht 68 gebildet, wobei die Dotierstoffkonzentration
der oberen Grenzschicht 78 bei 5 × 1016/cm3 bis 3 × 1018/cm3 liegt, und
die Dicke 0,05 bis zu 0,1 μm
beträgt.
Anschließend
wird eine obere p-AlInP-Überzug-Schicht 70 auf
der oberen Grenzschicht 78 gebildet, wobei die Dicke der
oberen p-Überzug-Schicht 70 0,5 μm beträgt. Schließlich wird
eine p-GaP-Fensterschicht 80 mit einer Dicke von 8 μm auf der
oberen p-Überzug-Schicht 70 gebildet.
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Beispiel 2
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9 zeigt
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode 82 nach
der zweiten Ausführungsform.
Die Licht-emittierende Diode 82 ist auf einem GaAs-Substrat 62 gebildet,
die eine (100) Hauptkristallebene besitzt, die mit –2 oder
+2 Grad zur (111) Ebene geneigt ist und eine n-Dotierstoffkonzentration
von 1 × 1018/cm3 hat. Die Dicke
des GaAs-Substrats 62 beträgt ungefähr 350 μm. Zunächst wird eine GaAs-Pufferschicht 64,
die eine n-Dotierstoffkonzentration von 1 × 1018/cm3 hat, auf dem Substrat 62 gebildet.
Danach wird eine untere n-AlInP-Überzug-Schicht 66 auf
der Pufferschicht 64 gebildet, wobei die Dicke der unteren
n-Überzug-Schicht 66 zwischen
0,5 und 1 μm
liegt. Weiter wird eine untere n-AlGaInP-Grenzschicht 76 auf
der unteren n-Überzug-Schicht 66 gebildet,
wobei die Dotierkonzentration der unteren Grenzschicht 76 zwischen
5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt und
die Dicke 0,5 bis 0,1 μm
beträgt.
Anschließend
wird periodisch-delta-dotierte AlGaInP-Aktivschicht 84 auf
der unteren Grenzschicht 76 gebildet. Die Aktivschicht 84 ist
durch abwechselndes Stapeln von 25 Schichten von Quantenmulden-Schichten 86 und
von 25 Schichten von Sperrschichten 88 gebildet, wobei
ein Te-Dotierstoff mit einer Dotierstoffkonzentration zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 in jede Quantenmulden-Schicht 86 dotiert
wird. Jede Sperrschicht 88 ist eine undotierte AlGaInP-Schicht.
Danach wird eine obere n-AlGaInP-Grenzschicht 78 auf
der Aktivschicht 84 gebildet, wobei eine Dotierstoffkonzentration
der oberen Grenzschicht 78 zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 beträgt und die
Dicke zwischen 0,05 und 0,1 μm
beträgt.
Danach wird eine obere p-AlGaInP-Überzug-Schicht 70 auf
der oberen Grenzschicht 78 gebildet, wobei die Dicke der
oberen p-Überzug-Schicht 70 0,5 μm beträgt. Schließlich wird
eine p-GaP-Fensterschicht 80 mit einer Dicke von 8 μm auf der
oberen p-Überzug-Schicht 70 gebildet.
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Beispiel 3
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10 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode 90 nach
der dritten Ausführungsform.
Die Licht-emittierende Diode 90 ist auf einem GaAs-Substrat 62 gebildet,
welche eine (100) Hauptkristallebene besitzt, die mit –2 oder
+2 Grad zur (111) Ebene geneigt ist und eine n-Dotierstoffkonzentration
von 1 × 1018/cm3 hat. Die Dicke des
GaAs-Substrats 62 beträgt
ungefähr
350 μm.
Zunächst
wird eine GaAs-Pufferschicht 64, die eine n-Dotierstoffkonzentration
von 1 × 1018/cm3 hat, auf dem
Substrat 62 gebildet. Danach wird eine untere n-AlInP-Überzug-Schicht 66 auf
der Pufferschicht 64 gebildet, wobei die Dicke der unteren
n-Überzug-Schicht 60 zwischen
0,5 und 1 μm
liegt. Außerdem
wird eine untere p-AlGaInP-Grenzschicht 98 auf der unteren
n-Überzug-Schicht 66 gebildet,
wobei die Dotierstoffkonzentration der unteren Grenzschicht 98 zwischen
5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 beträgt und die
Dicke bei 0,05 bis 0,1 μm
liegt. Danach wird eine periodisch-delta-dotierte AlGaInP-Aktivschicht 92 auf der
unteren Grenzschicht 76 gebildet. Die Aktivschicht 92 wird
durch abwechselndes Stapeln von 25 Schichten von Quantenmulden-Schichten 94 und 25 Schichten
von Sperrschichten 96 gebildet, wobei ein Mg-Dotierstoff
mit einer Dotierstoffkonzentration zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 in jede Sperrschicht 96 dotiert
wird. Jede Quantenmulden-Schicht 94 ist eine undotierte
AlGaInP-Schicht. Danach wird eine obere p-AlGaInP-Grenzschicht 100 auf
der Aktivschicht 92 gebildet, wobei eine Dotierstoffkonzentration
der oberen Grenzschicht 100 zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt und
die Dicke zwischen 0,05 und 0,1 μm
beträgt.
Danach wird eine obere p-AlInP-Überzeug-Schicht 70 auf
der oberen Grenzschicht 78 gebildet, wobei die Dicke der
oberen p-Überzug-Schicht 70 0,5 μm beträgt. Schließlich wird
ein p-GaP-Fensterschicht 80 mit einer Dicke von 8 μm auf der
oberen p-Überzug-Schicht 70 gebildet.
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Beispiel 4
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11 ist
eine schematische Darstellung einer Licht-emittierenden Diode 102 nach
der vierten Ausführungsform.
Die Licht-emittierende Diode 102 wird auf einem GaAs-Substrat 62 gebildet,
welches eine (100) Hauptkristallebene besitzt, die mit –2 oder +2
Grad in bezug auf die (111) Ebene geneigt ist und eine n-Dotierstoffkonzentration
von 1 × 1018/cm3 besitzt. Die
Dicke des GaAs-Substrats 62 beträgt ungefähr 350 μm. Zunächst wird eine GaAs-Pufferschicht 64,
die eine n-Dotierstoffkonzentration von 1 × 1018/cm3 hat, auf dem Substrat 62 gebildet.
Anschließend
wird eine untere n-AlInP-Überzug-Schicht 66 auf
der Pufferschicht 64 gebildet, wobei die Dicke der unteren
n-Überzug-Schicht 66 zwischen
0,5 und 1 μm
liegt. Weiter wird eine untere p-AlGaInP-Grenzschicht 98 auf
der unteren n-Überzug-Schicht 66 gebildet,
wobei die Dotierstoffkonzentration der unteren Grenzschicht 98 zwischen
5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt, und
die Dicke 0,05 bis 0,1 μm
beträgt. Anschließend wird
eine periodisch-delta-dotierte AlGaInP-Aktivschicht 104 auf
der unteren Grenzschicht 98 gebildet. Die Aktivschicht 104 ist
durch abwechselndes Stapeln von 25 Schichten von Quantenmulden-Schichten 106 und
von 25 Schichten von Sperrschichten 108 gebildet, wobei
jede Quantenmulden-Schicht 106 mit einer Mg-Dotierung mit
einer Dotierstoffkonzentration zwischen 5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 dotiert ist.
Jede Sperrschicht 108 ist eine nicht-dotierte AlGaInP-Schicht. Anschließend ist
eine obere p-AlGaInP-Grenzschicht 100 auf der Aktivschicht 104 gebildet,
wobei die Dotierstoffkonzentration der oberen Grenzschicht 100 zwischen
5 × 1016/cm3 und 3 × 1018/cm3 liegt und
die Dicke zwischen 0,05 und 0,1 μm
liegt. Danach wird eine obere p-AlGaInP-Überzug-Schicht 70 auf
der oberen Grenzschicht 100 gebildet, wobei die Dicke der
oberen p-Überzug-Schicht 70 0,5 μm beträgt. Schließlich wird
eine p-GaP-Fensterschicht 80 mit einer Dicke von 8 μm auf der
oberen p-Überzug-Schicht 70 gebildet.
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Im
Vergleich zur herkömmlichen
Quantenmulden-Einrichtung 10 übernimmt die Quantenmulden-Einrichtung 30 nach
der vorliegenden Erfindung die periodisch-delta-dotierten Aktivschichten 38, 68, 84, 92 und 104,
wobei mehrere Quantenmulden-Schichten 42 und mehrere Sperrschichten 44 ausgewählt werden
und abwechselnd mit einem n- oder einem p-Dotierstoff einer vorherbestimmten Dotierstoffkonzentration
dotiert werden (5 × 1016/cm3 bis 3 × 1018/cm3). Da der n-
oder der p-Dotierstoff der vorherbestimmten Konzentration verwendet
werden kann, um die Durchbruchsspannung und die Emissionslichtintensität der Quantenmulden-Einrichtung 30 zu
steuern, werden Fehler (Ausfälle)
aufgrund von ESD der Quantenmulden-Einrichtung 30 stark
reduziert bei einer akzeptablen Lichtemissionsintensität, wodurch
die Betriebssicherheit der Quantenmulden-Einrichtung 30 verbessert
wird. Außerdem
kann jede Strukturschicht der Quantenmulden-Einrichtung 30 nach
der vorliegenden Erfindung durch Wachsen (Züchten) aufgebracht werden,
wobei ein metall-organisches Dampf phasen-Epitaxy-Verfahren (MOVEP)
verwendet wird und wobei die Vorbereitung einer ESD-Passivierungsschicht
zum Vermeiden eines ESD-Fehlers (ESD-Ausfalls) überflüssig ist. Daher ist das Verfahren
zur Herstellung der Quantenmulden-Einrichtung 30 nach der
vorliegenden Erfindung relativ einfach und niedrig bezüglich der
Herstellungskosten.