DE19823914B4 - Anordnung Licht emittierender Dioden - Google Patents

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Abstract

Anordnung Licht emittierender Dioden, mit einem Halbleitersubstrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Mehrzahl auf dem Substrat (10) angeordneter Licht emittierender Elemente (200, 300), wobei jedes der Mehrzahl Licht emittierender Elemente (200, 300) aufweist:
– eine zwischen einer ersten Deckschicht (12) des ersten Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Deckschicht (14) eines zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnete aktive Schicht (13),
– eine Stromdiffusionsschicht (15) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche ausschließlich auf einem Teil der zweiten Deckschicht (14) ausgebildet ist,
– eine Isolierschicht (16), die entweder mit der aktiven Schicht (13) oder der zweiten Deckschicht (14) in Berührung ist,
– eine auf der Isolierschicht (16) angeordnete Elektrode (17, 20), die elektrisch mit der Stromdiffusionsschicht (15) verbunden ist, und
– eine auf der Elektrode (17, 20) ausgebildete Elektrodenanschlussfläche,
– wobei sich die Elektrodenanschlussfläche (18) und die Stromdiffusionsschicht (15) nicht überlappen und
– wobei die in der Mehrzahl Licht emittierender Elemente...

Description

  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Licht emittierender Dioden und im speziellen auf eine Anordnung Licht emittierender Dioden, die in Datenrückeinheiten von z.B. Druckerköpfen oder Kameras eingesetzt werden kann.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Eine herkömmliche Anordnung Licht emittierender Dioden und ein Verfahren zu deren Herstellung sind z.B. in der japanischen Offenlegungsschrift JP 8-64864 A offenbart, die von Sharp Kabushiki Kaisha eingereicht worden ist, und deren Titel "Anordnung Licht emittierender Dioden und Verfahren zu deren Herstellung" lautet Die in der zuvor aufgeführten Veröffentlichung offenbarte Anordnung Licht emittierender Dioden ist in den 7 bis 10 gezeigt.
  • Die 7 zeigt eine Aufsicht der herkömmlichen Anordnung Licht emittierender Dioden. Die Anordnung Licht emittierender Dioden weist sieben. Licht emittierende Elemente 100 auf. Die 8 zeigt eine Aufsicht eines der Licht emittierenden Elemente 100 und die 9 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Licht emittierenden Elements 100 entlang der in der 8 angezeigten Linie IX-IX. Die 10 zeigt eine dreidimensionale Teilansicht der in den 7 bis 9 gezeigten Anordnung Licht emittierender Dioden.
  • Wie am besten in der 9 erkannt werden kann, enthält das Licht emittierende Element 100 ein n-leitendes GaAs-Substrat 50, eine n-leitende GaAs-Pufferschicht 51, eine n-leitende Al0,5In0,5 P-Deckschicht 52, eine undotierte aktive (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Schicht 53, eine p-leitende Al0,5In0,5P-Deckschicht 54 und eine Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 55. Die Schichten 51 bis 55 sind in dieser Reihenfolge aufeinander folgend auf dem n-leitenden GaAs- Substrat 50 angeordnet und durch ein MOCVD-Beschichtungsverfahren hergestellt.
  • Das Licht emittierende 100 Element enthält weiter eine auf der Stromdiffusions schicht 55 angeordnete Isolierschicht 56. Die Isolierschicht 56 wird gebildet, indem mittels eines Plasma-CVD-Beschichtungsverfahrens eine SiNx Schicht auf der Stromdiffusionsschicht 55 gebildet wird, wonach das Photolithographieverfahren und eine Ätzung mittels gepuffertem Fluorwasserstoff durchgeführt wird. Die Isolierschicht 56 ist vorhanden, um eine Injektion eines elektrischen Stroms unter ein Anschlussfeld 59 zu verhindern, welches nachfolgend beschrieben ist.
  • Das Licht emittierende Element 100 enthält weiter eine aus einem Ti/AuZn-Material gebildete p-seitige Elektrode 57, die auf der Stromdiffusionsschicht 55 angeordnet ist und auch die Isolierschicht 56 bedeckt, eine aus einem AuGe/Ni-Material gebildete n-seitige Elektrode 58, die auf einer Rückoberfläche des Substrats 50 angeordnet ist, und das vorzugsweise durch Ti/Au-Sputtern auf die p-seitigen Elektrode 57 aufgebrachte Anschlussfeld 59. Rotes Licht wird im Wesentlichen von einem Bereich 155 der Stromdiffusionsschicht 55 abgestrahlt, auf dem die Isolierschicht 56 nicht gebildet ist.
    •
  • In der in den 7 bis 10 gezeigten herkömmlichen Licht emittierenden Diode ist die Stromdiffusionsschicht 55 in einem Bereich vorhanden, in dem ein Lichtdurchlauf nicht erwünscht ist, nämlich in einem zu dem Bereich 155 unterschiedlichen Bereich. Demnach dehnt sich ein die Lichtemission treibender Strom durch die Stromdiffusionsschicht aus, wodurch Licht durch einen Bereich verläuft, in dem der Lichtdurchgang nicht erwünscht ist. Das heißt, dass die Stromdiffusionsschicht als ein Lichtleiter wirkt, wodurch Licht durch einen Bereich hindurchgeschickt wird, in dem dies nicht erwünscht ist. Im Ergebnis ist der Ort der Lichtabstrahlung jedes Licht emittierenden Elements unscharf.
    •
  • Aus der EP 0 683 527 A1 sind LED-Anordnungen mit Halbleiterzwischenverbindungen bekannt. Dabei ist eine Mehrzahl Licht emittierender Elemente vorgesehen. Die dort ebenfalls vorgesehenen Stromdiffusionsschichten erstrecken sich auf Bereiche, die von einer weiteren Schicht abgedeckt sind, wobei die abgedeckten Bereiche nicht zum Lichtdurchgang benutzt werden können. Zielsetzung des Gegenstands der hier vorgestellten Anordnung Licht emittierender Elemente ist das Vermeiden von Unebenheiten, die auf einem Schichtsubstrat durch verwendete Ätztechniken verursacht werden können. Diese Unebenheiten werden durch das Auffüllen entstandener Gräben zwischen mesaartigen Strukturen vermieden.
  • Bei der JP 52-142490 A wird bei einer Licht emittierenden Diode eine Stromdiffusionsschicht vorgesehen, die sich auch in Bereiche einer mesaförmigen Struktur der Diode erstreckt, welche durch eine positive Elektrode abgedeckt werden, so dass diese abgedeckten Bereiche ebenfalls dem Lichtdurchgang nicht dienen.
  • Bei der Licht emittierenden Anordnung der Druckschrift JP 8-64864 A ist ebenfalls eine Stromdiffusionsschicht vorgesehen, die sich auch unterhalb von Bereichen erstreckt, welche durch die vorgesehene Elektrode oder entsprechende Elektrodenanschlussflächen abgedeckt werden. Diese abgedeckten Bereiche können ebenfalls nicht dem Lichtdurchgang der Licht emittierenden Anordnung und ihrer Dioden dienen.
  • Die Druckschrift JP 5-327015 A betrifft eine Anordnung Licht emittierender Dioden, die zur Aussendung von Licht über Kantenflächen ausgebildet sind. Dabei werden bestimmte Licht emittierende Schichten und die dazu gehörenden Stromdiffusionsschichten durch entsprechende Elektroden und Anschlüsse abgedeckt, wodurch einem Lichtdurchgang oder einer Lichtaussendung in diesen abgedeckten Bereichen gerade entgegengewirkt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgegenüber wird erfindungsgemäß eine Anordnung Licht emittierender Dioden vorgeschlagen, und zwar mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Mehrzahl auf dem Substrat angeordneter Licht emittierender Elemente, wobei jedes der Mehrzahl Licht emittierender Elemente aufweist: eine zwischen einer ersten Deckschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Deckschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnete aktive Schicht, eine Stromdiffusionsschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche ausschließlich auf einem Teil der zweiten Deckschicht ausgebildet ist, eine Isolierschicht, die entweder mit der aktiven Schicht oder der zweiten Deckschicht in Berührung ist, eine auf der Isolierschicht angeordnete Elektrode, die elektrisch mit der Stromdiffusionsschicht verbunden ist, und eine auf der Elektrode ausgebildete Elektrodenanschlussfläche, wobei sich die Elektrodenanschlussfläche und die Stromdiffusionsschicht nicht überlappen und wobei die in der Mehrzahl Licht emittierender Elemente jeweils enthaltenen Stromdiffusionsschichten gegeneinander isoliert sind.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Stromdiffusionsschicht einen mesaförmigen Querschnitt auf, und die Elektrode ist so ausgebildet, dass sie die gesamte der Elektrodenanschlussfläche zugewandte Seitenoberfläche der Stromdiffusionsschicht bedeckt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die aktive Schicht aus (AlxGa1–x)yIn1–yP (0≤x≤1, 0≤y≤1).
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Stromdiffusionsschichten der Mehrzahl von Licht emittierenden Elementen im Wesentlichen linear angeordnet.
    •
  • So verbindet die hier beschriebene Erfindung die Vorteile, eine Anordnung Licht emittierender Dioden zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Lichtabstrahlung anzugeben und auch einen klaren und scharfen Ort der Lichtabstrahlung zu bieten, indem die Ausdehnung von Licht in einen unerwünschten Bereich verhindert wird.
  • Diese und andere Vorteile dieser Erfindung werden den Fachleuten auf diesem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung in bezug auf die beigefügten Figuren verdeutlicht.
    •
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt eine Aufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anordnung Licht emittierender Dioden nach dieser Erfindung;
  • 2 zeigt eine Aufsicht auf ein Licht emittierendes Element, das in der Anordnung Licht emittierender Dioden enthalten ist, die in der 1 gezeigt ist;
  • 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 2 gezeigten Licht emittierenden Elements entlang der in der 2 angezeigten Linie III-III;
  • 4 zeigt eine dreidimensionale Teildarstellung der in der 1 gezeigten Anordnung Licht emittierender Dioden;
  • 5 zeigt eine Aufsicht auf ein Licht emittierendes Element, das in einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Anordnung Licht emittierender Dioden nach dieser Erfindung enthalten ist;
  • 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 5 gezeigten Licht emittierenden Elements entlang der in der 5 gezeigten Linie VI-VI;
  • 7 zeigt eine Aufsicht auf eine herkömmliche Anordnung Licht emittierender Dioden;
  • 8 zeigt eine Aufsicht auf ein Licht emittierendes Element, das in der herkömmlichen Anordnung Licht emittierender Dioden enthalten ist, die in der 7 gezeigt ist;
  • 9 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 8 gezeigten Licht emittierenden Elements entlang der in der 8 gezeigten Linie IX-IX; und
  • 10 eine dreidimensionale Teildarstellung der in der 7 gezeigten herkömmlichen Anordnung Licht emittierender Dioden.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird diese Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand illustrativer Beispiele beschrieben.
  • In den folgenden Beispielen sind die angegebenen Störstellendichten der Schichten, Schichtdicken und Verfahren zur Erzeugung der Schichten beispielhaft und diese Erfindung ist nicht auf diese numerischen Angaben und Verfahren begrenzt.
  • (Beispiel 1)
  • Die 1 zeigt eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung Licht emittierender Dioden nach dieser Erfindung. Die Anordnung Licht emittierender Dioden nach dem ersten Ausführungsbeispiel enthält sieben Licht emittierende Elemente 200. Die 2 zeigt eine Aufsicht auf eines der Licht emittierenden Elemente 200 und die 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Licht emittierenden Elements 200 entlang der in der 2 gezeigten Linie III-III. Die 4 zeigt eine dreidimensionale Teildarstellung der in den 1 bis 3 gezeigten Anordnung Licht emittierender Dioden. In Bezug auf die 3 wird ein Verfahren der Herstellung des Licht emittierenden Elements 200 beschrieben.
  • Zuerst werden die folgenden Schichten aufeinanderfolgend in der folgenden Reihenfolge vorzugsweise durch ein MOCVD-Beschichtungsverfahren auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 10 gebildet: Eine n-leitende GaAs-Pufferschicht 11 (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × l0l7cm–3), eine n-leitende Al0,5In0,5P-Deckschicht 12 (erste Deckschicht; n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017cm–3), eine undotierte aktive (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Schicht 13, eine p-leitende Al0,5In0,5P-Deckschicht 14 (zweite Deckschicht; p-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 3 × 1017 cm–3), und eine p-leitende Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 15. In diesem Beispiel ist die n-Leitung ein erster Leitfähigkeitstyp und die p-Leitung ein zweiter Leitfähigkeitstyp. Die Schichten 11 bis 15 haben jeweils ungefähre Dicken von z.B. 0,5 μm, 1 μm, 0,6 μm, 1 μm und 3 μm.
  • Nachfolgend wird die Stromdiffusionsschicht 15 vorzugsweise durch Photolithographie, eine Ätzung mittels einer aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid bestehenden Ätzflüssigkeit und einer Behandlung mittels erwärmter Phosphorsäure teilweise entfernt, bis die p-leitende Deckschicht 14 oder die undotierte aktive Schicht 13 freigelegt ist, wobei die Stromdiffusionsschicht 15 so geformt wird, dass sie einen mesaförmigen Querschnitt aufweist (nachfolgend manchmal als die "mesaförmige Stromdiffusionsschicht" bezeichnet). Auf diese Weise werden die in jeweils zwei nebeneinander liegenden Licht emittierenden Elementen 200 enthaltenen Stromdiffusionsschichten 15 physisch gegeneinander isoliert. Wird der Grad der Mesaätzung größer, nämlich wenn die Mesaätzung solange ausgeführt wird, bis die aktive Schicht 13 anstelle der p-leitenden Deckschicht 14 offen gelegt ist, werden die Stromdiffusionsschichten 15 des zweiten Leitfähigkeitstyps besser elektrisch und optisch isoliert. Für praktische Anwendungen reicht jedoch eine Mesaätzung, die solange durchgeführt wird, bis die p-leitende Deckschicht 14 offen gelegt ist.
  • Nachfolgend wird auf der p-leitenden Deckschicht 14 eine isolierende SiNx -Schicht 16 vorzugsweise mittels des Plasma-CVD-Beschichtungsverfahrens gebildet, um die mesaförmige Stromdiffusionsschicht 15 zu bedecken, wonach diese vorzugsweise mittels Photolithographie und einer Ätzung mittels gepuffertem Fluorwasserstoff gemustert wird. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, wird die Isolierschicht 16 so geätzt, dass sie eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der geätzten Stromdiffusionsschicht 15 sowohl mit deren oberen Kante als auch mit einer oberen Oberfläche der p-leitenden Deckschicht 14 oder der undotierten aktive Schicht 13 teilweise bedeckt lässt.
  • Nachfolgend wird Ti/AuZn auf die gemusterte Isolierschicht 16 und die Stromdiffusionsschicht 15 gesputtert und es wird das Photolithographieverfahren und eine Ätzung mittels einer Iodätzflüssigkeit und verdünntem Fluorwasserstoff durchgeführt. Anschließend wird die resultierende Schicht aufgeheizt, wodurch eine p-seitige Elektrode 17 gebildet wird.
  • Auf einer rückseitigen Oberfläche des n-leitenden GaAs-Substrats 10 wird AuGe/Ni abgelagert und aufgeheizt, wodurch eine n-seitige Elektrode 19 gebildet wird. Ti/Au wird auf die p-seitige Elektrode 17 gesputtert und es wird das Photolithographieverfahren und eine chemische Ätzung mittels einer Iod-Ätzflüssigkeit und verdünntem Fluorwasserstoff durchgeführt. Auf diese Weise wird ein Anschlussfeld (Elektrodenanschlussfläche) 18 auf der p-seitigen Elektrode 17 erzeugt.
  • Unterhalb des Anschlussfeldes 18 und der p-seitigen Elektrode 17 verbleibt die p-leitende Deckschicht 14. Demnach wird auch in dem Fall kein Leckstrom generiert, der nicht über den PN-Übergang verläuft, wenn in die Isolierschicht 16 Stiftlöcher gemacht werden. So erzeugen die in der Isolierschicht 16 vorhandenen Stiftlöcher keine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften. Weiter weist die p-leitende Deckschicht 14 einen höheren Widerstand als die Stromdiffusionsschicht 15 auf. Demzufolge fließt der injizierte Strom nur unterhalb der Stromdiffusionsschicht 15 über den PN-Übergang. Demzufolge tritt in einem Bereich der p-leitenden Deckschicht 14, der sich unterhalb der Elektrodenanschlussfläche 18 befindet, keine wesentliche Lichtausbreitung auf. Auch wenn eine Lichtausbreitung auftreten sollte, wird das Licht durch die Elektrodenanschlussfläche 18 abgeblockt. So wird ein Lecklicht aus der Umgebung der Elektrodenanschlussfläche 18 verhindert.
  • Wie es in der 3 gezeigt ist, ist die Elektrodenanschlussfläche 18 oberhalb der Isolierschicht 16 angeordnet, wobei dazwischen liegend die p-seitige Elektrode 17 vorhanden ist und sich die Isolierschicht 16 in Kontakt mit der aktiven Schicht 13 oder der p-leitenden Deckschicht 14 befindet. Auf diese Weise blockiert die Elektrodenanschlussfläche 18 das sich von einem Bereich eines Licht emittierenden Bereichs unterhalb der Elektrodenanschlussfläche 18 ausdehnende Licht. In dieser Patentbeschreibung enthält der Licht emittierende Bereich die Entladungsschicht 13, die n-leitende Deckschicht 12 und die p-leitende Deckschicht 14.
  • Da die Stromdiffusionsschicht 15 nur in einem gewünschten das Licht durchlassenden Bereich 115 vorhanden ist (erster Bereich; mit einer Größe von etwa 40 μm bis 100 μm × 40 μm bis 100 μm), kommt rotes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 590 nm mit einer hohen Effizienz aus dem Lichtdurchlassbereich 115. In dieser Patentbeschreibung dient die Stromdiffusionsschicht als Lichtdurchlassbereich.
  • Entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels wird bei der monolithischen Anordnung Licht emittierender Dioden (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P mit direktem Übergang als aktive Schicht 13 (Licht emittierende Schicht) verwendet und die Stromdiffusionsschicht 15 wird als Ergebnis einer Mesaätzung erhalten. Diese Elemente verbessern die Effizienz der Lichtabstrahlung der Anordnung Licht emittierender Dioden in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die mesaförmige Stromdiffusionsschicht 15 ist auch bei der Verhinderung des Flusses eines in ein Licht emittierendes Element 200 injizierten elektrischen Stroms in ein anderes Licht emittierendes Element 200 vorteilhaft und ebenfalls bei der Erzeugung des Stromflusses in einer konzentrierten Weise in den Licht emittierenden Ort des Licht emittierenden Elements 200 von Vorteil. So ist der Licht emittierende Punkt klar und scharf. Die Stromdiffusionsschicht 15 kann auch nicht als ein Lichtleiter dienen, der das Licht in einen von dem Lichtdurchlassbereich 115 unterschiedlichen Bereich des Licht emittierenden Elements 200 führt.
  • Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel undotiertes (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P als aktive Schicht 13 eingesetzt wurde, kann je nach Bedarf eine p-leitende aktive Schicht oder eine n-leitende aktive Schicht verwendet werden.
  • (Beispiel 2)
  • Eine Anordnung Licht emittierender Dioden nach dieser Erfindung kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Elementen mit einem unterschiedlichen Aufbau enthalten. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird solch ein Licht emittierendes Element 300 in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. Die 5 zeigt eine Aufsicht auf das Licht emittierende Element 300 und die 6 zeigt dieses in einer Querschnittsdarstellung entlang der in der 5 gezeigten Linie VI-VI. Elemente, die zu denen zuvor in Bezug auf die 1 bis 4 diskutierten identisch sind, tragen identische Referenzzeichen und werden nachfolgend nicht mehr beschrieben.
  • Wie am besten in der 5 erkannt werden kann, dehnt sich eine Metallelektrode 20 von einer oberen Oberfläche der Stromdiffusionsschicht 15 so aus, dass sie die gesamte der Elektrodenanschlussfläche 18 zugewandte Seitenoberfläche 15a der Stromdiffusionsschicht 15 bedeckt. Aufgrund dieses Aufbaus kann sich Licht von der Seitenoberfläche 15a der Stromdiffusionsschicht 15 nicht in einen Bereich des Licht emittierenden Elements 300 ausdehnen, der zu dem Lichtdurchlassbereich unterschiedlich ist, der zu dem Lichtdurchlassbereich 115 in der 3 korrespondiert.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Elements 300 wird in Bezug auf die 6 beschrieben.
  • Zuerst werden die folgenden Schichten aufeinander folgend in der folgenden Reihenfolge vorzugsweise durch ein MOCVD-Beschichtungsverfahren auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 10 gebildet: Eine n-leitende GaAs-Pufferschicht 11 (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 101 7cm–3), eine n-leitende Al0,5In0,5P-Deckschicht 12 (erste Deckschicht; n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017cm–3), eine undotierte aktive (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Schicht 13, eine p-leitende Al0,5In0,5P-Deckschicht 14 (zweite Deckschicht; p-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 3 × 101 7 cm–3), und eine p-leitende Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 15. In diesem Beispiel ist die n-Leitung ein erster Leitfähigkeitstyp und die p-Leitung ein zweiter Leitfähigkeitstyp. Die Schichten 11 bis 15 haben jeweils ungefähre Dicken von z.B. 0,5 μm, 1 μm, 0,6 μm, 1 μm und 3 μm.
  • Nachfolgend wird die Stromdiffusionsschicht 15 vorzugsweise durch Photolithographie, eine Messätzung mittels einer aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid bestehenden Ätzflüssigkeit und einer Behandlung mittels erwärmter Phosphorsäure teilweise entfernt, bis die p-leitende Deckschicht 14 oder die undotierte aktive Schicht 13 freigelegt ist, wobei die Stromdiffusionsschicht 15 so geformt wird, dass sie einen mesaförmigen Querschnitt aufweist. Auf diese Weise werden die in jeweils zwei nebeneinander liegenden Licht emittierenden Elementen 300 enthaltenen Diffusionsschichten 15 physisch gegeneinander isoliert.
  • Nachfolgend wird auf der p-leitenden Deckschicht 14 eine isolierende SiNx -Schicht 16 vorzugsweise mittels des Plasma-CVD-Beschichtungsverfahrens gebildet, um die mesaförmige Stromdiffusionsschicht 15 zu bedecken, wonach diese vorzugsweise mittels Photolithographie und einer Ätzung mittels gepuffertem Fluorwasserstoff gemustert wird. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, wird die Isolierschicht 16 so gebildet, dass sie eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der geätzten Stromdiffusionsschicht 15 sowohl mit deren oberen Kante als auch mit einer Oberfläche der p-leitenden Deckschicht 14 oder der undotierten aktiven Schicht 13 bedeckt.
  • Nachfolgend wird Ti/AuZn auf die gemusterte Isolierschicht 16 und die Stromdiffusionsschicht 15 gesputtert und es wird das Photolithographieverfahren und eine Ätzung mittels einer Jodätzflüssigkeit und verdünntem Fluorwasserstoff durchgeführt. Anschließend wird die resultierende Schicht aufgeheizt, wodurch eine p-seitige Elektrode 20 gebildet wird. Wie zuvor beschrieben, bedeckt die p-seitige Elektrode 20 die gesamte Seitenoberfläche 15a der Stromdiffusionsschicht 15, wohingegen die p-seitige Elektrode 17 in dem ersten Ausführungsbeispiel die Seitenoberfläche der Stromdiffusionsschicht 15 nur teilweise bedeckt. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels verhindert weiter, dass sich Licht von der Seitenoberfläche 15a der Stromdiffusionsschicht 15 in einen Bereich des Licht emittierenden Elements 300 ausdehnt, der zu dem Lichtdurchlassbereich unterschiedlich ist, der zu dem in der 3 gezeigten Lichtdurchlassbereich 115 korrespondiert.
  • Auf einer rückseitigen Oberfläche des n-leitenden GaAs-Substrats 10 wird AuGe/Ni abgelagert und aufgeheizt, wodurch eine n-seitige Elektrode 19 gebildet wird. Ti/Au wird auf die p-seitige Elektrode 20 gesputtert und es wird das Photolithographieverfahren und eine chemische Ätzung mittels einer Jodätzflüssigkeit und verdünntem Fluorwasserstoff durchgeführt. Auf diese Weise wird ein Anschlussfeld (Elektrodenanschlussfläche) 18 auf der p-seitigen Elektrode 20 erzeugt.
  • Entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels werden bei der monolithischen Anordnung Licht emittierender Dioden die mesaförmige Stromdiffusionsschicht 15 und die Metallelektrode 20 verwendet, die die gesamte Seitenoberfläche 15a bedeckt. Demnach wird Licht von der Seitenoberfläche 15a der Stromdiffusionsschicht 15 abgeblockt. Im Ergebnis wird ein Licht emittierender Punkt erhalten, der klarer und schärfer ist.
  • Obwohl in dem zweiten Ausführungsbeispiel undotiertes (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P als aktive Schicht 13 eingesetzt wurde, kann je nach Bedarf eine p-leitende aktive Schicht oder eine n-leitende aktive Schicht verwendet werden. Als alternativer Aufbau kann eine vielschichtige Reflexionsschicht zwischen der n-leitenden GaAs-Pufferschicht 11 (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017 cm–3) und der n-leitenden Al0,5In0,5P-Deckschicht 12 (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017 cm–3) angeordnet werden, die 20 Paare von n-leitenden Al0,5In0,5P-Schichten (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017 cm–3) und n-leitende (Al0,4Ga0,6)0,5In0,5P-Schichten (n-leitende Störstellendichte: vorzugsweise 5 × 1017 cm–3) enthält. Solch ein Aufbau verbessert die Effizienz der Lichtabstrahlung weiter.
  • Nachfolgend wird die Neigung der Seitenoberflächen der Stromdiffusionsschicht 15 beschrieben. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem ein Sperrwinkel des Halbleitersubstrats 10 während des MOCVD-Beschichtungsverfahrens von der (100) Ebene auf die (111) Ebene geändert wird, eine signifikant sich langsam ändernde Neigung im besonderen in eine Richtung erzeugt, wenn eine Seite 17b (2) parallel zu der <110> Orientierung ausgerichtet ist. Solch eine Neigung ist ebenfalls bei dem in den 5 und 6 gezeigten Licht emittierenden Element erzeugbar. In diesem Fall, in dem die Seite 17b der Stromdiffusionsschicht 15 nicht parallel zu der <110> Orientierung ausgerichtet sein kann, wird der Licht emittierende Bereich so gemustert, dass die Seitenoberfläche 17b parallel zu der <100> Orientierung ausgerichtet ist. Der Licht emittierende Bereich enthält die aktive Schicht, die p-leitende Deckschicht und die n-leitende Deckschicht.
  • Wie zuvor beschrieben, verbessert eine Anordnung Licht emittierender Dioden nach dieser Erfindung die Effizienz der Lichtabstrahlung (Effizienz der externen Lichtabstrahlung), und verhindert auch, dass ein in ein Licht emittierendes Element injizierter elektrischer Strom in andere Licht emittierende Elemente injiziert wird. Weiter fließt der Strom in dem Licht emittierenden Element in einer konzentrierten Weise nur an den Ort der Lichtabstrahlung, wodurch der Licht emittierende Punkt klar und scharf ist.
  • In dem Fall, in dem die Stromdiffusionsschicht nur in einem bestimmten Licht durchlassenden Bereich vorhanden ist (erster Bereich), wird verhindert, dass die Stromdiffusionsschicht als Lichtleiter dient, der das Licht an einen Bereich des Licht emittierenden Elements führt, der unterschiedlich zu dem Lichtdurchlassbereich ist. Dieser Aufbau dient ebenfalls einem klaren und scharfen Licht emittierenden Punkt.
  • Die Anordnung Licht emittierender Dioden kann einen Aufbau haben, bei dem eine Elektrodenanschlussfläche oberhalb der Isolierschicht angeordnet ist, wobei dazwi schen eine an die Stromdiffusionsschicht angeschlossene Elektrode angeordnet ist. Die Isolierschicht befindet sich in Kontakt mit der aktiven Schicht und der Deckschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps. In solch einem Fall wird das Licht auch dann durch die Elektrodenanschlussfläche abgeblockt und kann deshalb nicht aus der Umgebung der Elektrodenanschlussfläche lecken, wenn sich das Licht unterhalb der Elektrodenanschlussfläche in einem Bereich in der Deckschicht ausdehnt, der den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  • Für den Fall, dass eine Metallelektrode zur Abdeckung der gesamten Oberfläche der Stromdiffusionsschicht vorhanden ist, wird das Licht von der Stromdiffusionsschicht abgeblockt, wodurch verhindert wird, dass es sich in einen Bereich des Licht emittierenden Elements ausdehnt, der unterschiedlich zu dem Lichtdurchlassbereich ist. Auf diese Weise wird ein klarer und scharfer Licht emittierender Punkt erhalten.

Claims (7)

  1. Anordnung Licht emittierender Dioden, mit einem Halbleitersubstrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Mehrzahl auf dem Substrat (10) angeordneter Licht emittierender Elemente (200, 300), wobei jedes der Mehrzahl Licht emittierender Elemente (200, 300) aufweist: – eine zwischen einer ersten Deckschicht (12) des ersten Leitfähigkeitstyps und einer zweiten Deckschicht (14) eines zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnete aktive Schicht (13), – eine Stromdiffusionsschicht (15) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welche ausschließlich auf einem Teil der zweiten Deckschicht (14) ausgebildet ist, – eine Isolierschicht (16), die entweder mit der aktiven Schicht (13) oder der zweiten Deckschicht (14) in Berührung ist, – eine auf der Isolierschicht (16) angeordnete Elektrode (17, 20), die elektrisch mit der Stromdiffusionsschicht (15) verbunden ist, und – eine auf der Elektrode (17, 20) ausgebildete Elektrodenanschlussfläche, – wobei sich die Elektrodenanschlussfläche (18) und die Stromdiffusionsschicht (15) nicht überlappen und – wobei die in der Mehrzahl Licht emittierender Elemente (200, 300) jeweils enthaltenen Stromdiffusionsschichten (15) gegeneinander isoliert sind.
  2. Anordnung Licht emittierender Dioden nach Anspruch 1, bei welcher die Isolierschicht (16) teilweise eine Seitenfläche der Stromdiffusionsschicht (15) bedeckt.
  3. Anordnung Licht emittierender Dioden nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die aktive Schicht (13) aus (AlxGa1–x)yIn1–yP besteht, mit 0≤x≤1, 0≤y≤1.
  4. Anordnung Licht emittierender Dioden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Deckschicht (14) einen höheren Widerstand als die Stromdiffusionsschicht (15) aufweist, so dass der Fluss eines injizierten Stroms in dem PN-Übergang unterhalb der Stromdiffusionsschicht (15) konzentriert ist.
  5. Anordnung Licht emittierender Dioden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Stromdiffusionsschichten (15) der Mehrzahl von Licht emittierenden E lementen (200, 300) linear angeordnet sind.
  6. Anordnung Licht emittierender Dioden nach einem der vorangehenden Ansprüche, – bei welcher die Stromdiffusionsschicht (15) eine Mesaform aufweist und – bei welcher die Elektrode (17, 20) derart vorgesehen ist, dass sie die gesamte Seitenoberfläche (15a) der Stromdiffusionsschicht (15 ) abdeckt, wobei die Seitenoberfläche (15a) der Elektrodenanschlussfläche (18) angrenzend ausgebildet ist.
  7. Anordnung Licht emittierender Dioden nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Stromdiffusionsschicht (15) jedes Licht emittierenden Elements (200, 300) nur in einem Licht emittierenden Bereich davon ausgebildet ist.
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