DE2200585C3

DE2200585C3 - Process for the production of an electroluminescent semiconductor component

Info

Publication number: DE2200585C3
Application number: DE19722200585
Authority: DE
Inventors: Horace Craig Summit; Luther Lars Christian Basking Ridge; N.J. Casey jun. (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-01-07
Publication date: 1976-05-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolumineszenten Halbleiterbauelementes, bei dem ein N-leitender GaP-Körper und eine Zinkquelle aus ZnP₂ in eine Diffusionskammer eingeschlossen und ausreichend lange hierin bei einer Diffusionstemperatur von 600 bis 1200° C gehalten werden, daß mindestens in einem Teil des GaP-Körpers ein PN-Übergang entsteht.The invention relates to a method for producing an electroluminescent semiconductor component, in which an N-conductive GaP body and a zinc source made of ZnP _{2 are} enclosed in a diffusion chamber and kept therein at a diffusion temperature of 600 to 1200 ° C. for a sufficient time that at least a PN junction is created in a part of the GaP body.

Ein Verfahren dieser Art ist aus einem Aufsatz von A. E. Widmer und R. Fehlmann in der Zeitschrift »Solid-State Electronics«, Band 14 (1971), S. 423 bis 426, bekannt. Bei diesem Verfahren wird ZnP₂-Material im Überschuß bei 800 bis 950° C verwendet, und es wird die ΖηΡ,,-Quelle auf einer Temperatur gehalten, die etwa 5° C niedriger liegt als die Temperatur des GaP-Körpers.A method of this type is known from an article by AE Widmer and R. Fehlmann in the journal "Solid-State Electronics", Volume 14 (1971), pp. 423 to 426. In this process, ZnP ₂ material is used in excess at 800 to 950 ° C., and the ΖηΡ ,, source is kept at a temperature which is about 5 ° C. lower than the temperature of the GaP body.

Die Gailiuraphosphid-Elektrolumineszenzdioden mit dem höchsten Wirkungsgrad wurden bisher mil solchen Dioden erzielt, die durch zweimaliges Abscheiden dotierten Galliumpbosphids aus der flüssigen Phase auf einem Substrat hergestellt wurden. Dieses Verfahren läßt sich aber nicht in Einklang bringen mit den üblichen Techniken zur HerstellungThe Gailiuraphosphid electroluminescent diodes with the highest efficiency have so far been mil such diodes achieved by double deposition doped gallium phosphide were produced from the liquid phase on a substrate. However, this process cannot be reconciled with the usual manufacturing techniques

ίο integrierter Schaltkreise, bei denen die PN-Übergänge durch Diffusionsverfahren erzeugt werden und bei denen die Form der PN-Übergänge durch geeignete Masken bestimmt wird. Bei den Galliumphosphid-Eiektrolumineszenzdioden, die nach dem Diffusionsverfahren hergestellt wurden, lag bisher der Wirkungsgrad im roten Bereich bei maximal 0,6'Vo (Japanese Journal of Applied Physics, 9 [1970], 5, S. 468 bis 480).ίο integrated circuits in which the PN junctions can be generated by diffusion processes and in which the shape of the PN junctions is determined by suitable Masks is determined. In the case of the gallium phosphide electroluminescent diodes, which are produced according to the Diffusion processes were produced, the efficiency was previously in the red area at maximum 0.6'Vo (Japanese Journal of Applied Physics, 9 [1970], 5, pp. 468 to 480).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dasThe invention is based on the object that

ao eingangs genannte Verfahren so auszubilden, daß ein verbesserter Wirkungsgrad der Elektrolumineszenz erzielt wird.ao to train the aforementioned method so that a improved efficiency of the electroluminescence is achieved.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Menge des in die Diffusionskammer eingeschlossenenThe object is achieved in that the amount of the enclosed in the diffusion chamber

»5 ZnP_o-Materials so gewählt wird, daß sie bei der Diffusionstemperatur in wenigstens einem größeren Teil der Diffusionszeit vollständig verdampft, wobei der Dampfdruck maximal 90⁰O des Sättigungsdampfdrucks erreicht.»5 ZnP _o material is chosen so that it evaporates completely at the diffusion temperature in at least a larger part of the diffusion time, the vapor ^{pressure reaching a maximum of 90 0} O of the saturation vapor pressure.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmer gefördert.The problem is solved by the measures listed in the subclaims promoted.

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrifl 1100173 bekannt, in einen GaP-Körper aus einei Zinkatmosphäre Zink eindiffundieren zu lassen, wobei der Zinkdampfdruck dadurch beschränkt wird daß die Menge des zu verdampfenden Zinks entsprechend klein gewähjt wird. Die so erzeugten PN-Übergänge erreichen aber nicht die wünschenswerte Qualität.It is known from the German Auslegeschrifl 1100173, in a GaP body made of one Zinc atmosphere to diffuse zinc, whereby the zinc vapor pressure is limited that the amount of zinc to be evaporated is chosen correspondingly small. The PN junctions created in this way but do not achieve the desired quality.

Es ist auch bereits bekannt, auf einem GaP-Körpei eine Maske anzubringen und durch die öffnung dei Maske Zink in den GaP-Körper einzudiffundierer (deutsche Offenlegungsschrift 1 810 418).It is also already known to attach a mask to a GaP body and to pass the opening through the mask Mask to diffuse zinc into the GaP body (German Offenlegungsschrift 1 810 418).

Galliumphosphid-Dioden mit erhöhtem Wirkungs grad sind im Diffusionsverfahren unter Verwendung einer völlig verdampfenden Menge von ZnP₂ al; Zinkquelle erzeugt worden, wobei die Diffusion ir einer zugeschmolzenen Kapsel ausgeführt wurde. Eir Einschluß in der Kapsel von 8 bis 40 ⁰Zo von dei Menge ZnP₂, die bei der Diffusionstemperatur genai einen gesättigten ΖηΡ,-Dampf in der Kapsel erzeugt führt zu Oberflächenkonzentraitionen der Zinkdotie rung, die im allgemeinen für derzeit betrachtete Elek trolumineszenzbauelemente nützlich sind. Als Muste hergestellte lichtemittierende Dioden, die durch Zink diffusion aus der Dampfphase unter Verwendun] eimer solchen Zinkquelle herj'estellt worden sind haben eine Rotemission mit Wirkungsgraden erzeugt die im allgemeinen zwischen 0,8 und 1,5 % lagen wobei eine Mehrzahl von Bauelementen im Bereicl von 1 bis 1,2% lag. Dies ist eine bedeutende Steige rung im Wirkungsgrad und macht die Bauelement für einen viel größeren Anwendungsbereich geeignei Diese Bauelemente wurden durch eine Diffusion ii Tellur- und sauerstoffdotierte Epitaxialschichten er zeugt, die auf einem tellurdotierten Substrat gezüch tet worden sind. Diese höheren Wirkungsgrade deGallium phosphide diodes with increased efficiency are in the diffusion process using a completely evaporating amount of ZnP ₂ al; Zinc source was generated, the diffusion being carried out in a sealed capsule. Eir inclusion in the capsule of 8 to 40 ⁰ Zo of the amount of ZnP ₂ , which genai generates a saturated ΖηΡ, vapor in the capsule at the diffusion temperature leads to surface concentrations of zinc doping which are generally useful for currently considered elec troluminescent components. Light-emitting diodes produced as samples, which have been produced by zinc diffusion from the vapor phase using such a zinc source, have produced a red emission with efficiencies that were generally between 0.8 and 1.5%, with a majority of components in the range was from 1 to 1.2%. This is a significant increase in efficiency and makes the device suitable for a much wider range of applications. These devices were created by diffusion of tellurium and oxygen-doped epitaxial layers grown on a tellurium-doped substrate. These higher efficiencies de

Rotemission wurden nach einer Hitzebehandlung der vorhandenen DonatorenaateUs abhängt, hängt dasRed emission were dependent on the existing donor community after a heat treatment, that depends

Bauelemente lneuier zinkfreien Atmosphäre im An- Maß. mit welchem der Übergang vorrückt, von derStructural elements have a new zinc-free atmosphere to measure. with which the transition advances, from the

schluß an den Diffusionsschntt verwirklicht. auf der Plättchenoberfläche verfügbaren Zinkmengerealized at the diffusion section. Amount of zinc available on the platelet surface

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Aus- ab. Man hat gefunden, daß bei konstanter Tempera-In the following, the invention will be based on from. It has been found that at constant temperature

führungsbeispielen naher erläutert -.verden. In der 5 tür und Zeit die Übergangstiefe sich ungefähr linearexamples of management explained in more detail -.verden. In the 5 door and time the transition depth is approximately linear

Zeichnung zeigt mit der eingeschlossenen ZnP₂-Menge ändert. Ge-Drawing shows changes with the included amount of ZnP ₂ . Ge

_: Fig. 1 eine vertikale SchniLynsicht einer züge- wohnlich werden Zeiten, die größer als 15 Minuten _: Fig. 1 is a vertical sectional view of a comfortable time that is longer than 15 minutes

schmolzenen Diffusionsampulle, die vor der Erwär- sind, benötigt, um einen Übergang zu erzeugen, dermelted diffusion ampoule, which are prior to heating, is required to create a transition that

mung auf die Diffusionstemperatur dargestellt ist, genügend weit unterhalb der Oberfläche liegt, umtion on the diffusion temperature is shown, is sufficiently far below the surface to

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines Musters io brauchbar zu sein, während Zeiten, die größer alsFig. 2 is a vertical sectional view of a pattern io useful during times greater than

einer Difusionsvorrichtung mitsamt einer Ampulle, 24 Stunden sind, sich selten für einen solchen Fabri-a diffusion device with an ampoule, 24 hours are seldom suitable for such a factory.

welche die Diffusionstemperatur erreicht hat, kationsschritt als praktisch erweisen. Natürlich hängtwhich has reached the diffusion temperature, the cation step prove practical. Of course it depends

Fig. 3 eine vertikale Schnittansicht eines Musters die Zeitwahl auch von der Diffusionstemperatur ab,Fig. 3 is a vertical sectional view of a pattern, the time selection also from the diffusion temperature,

eines diffundierten Überganges einer Elektrolumines- da die Diffusion bei höherer Temperatur schnellera diffused transition of an electroluminescent because the diffusion is faster at higher temperatures

zenzdiode, ,₅ vorrückt. Für die betrachteten Materialien ist einezenzdiode,, ₅ advances. For the materials considered is one

ί Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines Elektro- Diffusion gewöhnlich auf den Temperaturbereich 600ί Fig. 4 is a vertical sectional view of an electro-diffusion usually on the temperature range 600

lumineszenzdiodenmusters mit diffundiertem Über- bis 1200° C beschränkt. Niedrigere TemperaturenLuminescent diode pattern with diffused over- limited to 1200 ° C. Lower temperatures

gang einschließlich maskierter Gebiete, wo kein dif- erfordern unzweckmäßig lange Diffusionszeiten, wäh-passage including masked areas where no diffusion requires inappropriately long diffusion times, while

fundierter Übergang gebildet worden ^;st, rend höhere Temperaturen zu einer Verschlechterungsound transition has been made ^; st, higher temperatures tend to deteriorate

Fig. 5 eine grafische Darstellung der ZnP₂-Menge ao des zu diffundierenden Plättchens führen können.5 shows a graphic representation of the amount of ZnP ₂ ao of the platelet to be diffused.

(Ordinate) als Funktion der reziproken Diffusions- F i g. 3 zeigt das Muster einer Diode 30 mit PN-(Ordinate) as a function of the reciprocal diffusion F i g. 3 shows the pattern of a diode 30 with PN-

temperatur (Abszisse), in welcher die bevorzugten, Übergang, die einen Teil 31 eines diffundierten Plätt-temperature (abscissa), in which the preferred transition that forms part 31 of a diffused plateau

erfindungsgemäßen Bereiche dargestellt sind. chens und elektrische Kontakte 37 auf jeder Seite desAreas according to the invention are shown. chens and electrical contacts 37 on each side of the

Der Diffusionsprozeß aus der Dampfphase, der PN-Übergangs 38 aufweist.The diffusion process from the vapor phase, which has PN junction 38.

Gegenstand dieser Erfindung ist, schließt die Ein- as F i g. 4 zeigt ebenfalls ein Bauelement 40 mit diffunführung einer Menge der Verbindung ZnP.,, welche diertem Übergang. Während der Diffusion sind jenicht ausreicht, um bei der Diffusionstemperatur doch Teile 42 der Oberfläche des Plättchens 45, aus einen gesättigten Dampf zu erzeugen, in eine abge- welchem das Bauelement gemacht ist, durch irgenddichtete Diffusionskammer ein. Unter dieser Vor- ein geeignetes Maskierungsmaterial 41 abgedeckt, aussetzung ist das ursprünglich eingeführte ZnP₂ 30 Diese Maske 41 hat eine Zinkdiffusion in diesen Teivollständig verdampft, wenn die Temperatur auf die len der Plättchenoberfläche 42 verhindert, so daß die Diffusionstemperatur angestiegen ist. Diese Ver- durch die Diffusion gebildeten PN-Übergänge 48 nur dampfung braucht nicht augenblicklich vor sich zu unter den frei liegenden Teilen 43 der Oberfläche gegehen, aber die benötigte Zeit ist viel kleiner als die bildet sind. Es sind elektrische Kontakte zu jedem Zeit, während welcher man die Diffusion voran- 35 dieser frei liegenden Teile 43 dargestellt. Diese Komschreiten läßt. Bei typischen Anordnungen, die ein bination von Maskierungs- und Diffusionsschritten ist Volumen von weniger als 1 Liter aufweisen, werden bei der Technologie der Integrierten Schaltungen die Verdampfung und ein anfänglicher Ausgleich üblich und zeigt in diesem Zusammenhang die Nützinnerhalb 5 Minuten erreicht. lichkeit der offenbarten Methode.The subject of this invention includes the as F i g. 4 likewise shows a component 40 with diffusion of a quantity of the compound ZnP. ,, which dated junction. During the diffusion, they are not sufficient to generate parts 42 of the surface of the platelet 45 from a saturated vapor, into which the component is made, through any sealed diffusion chamber at the diffusion temperature. With this in mind, a suitable masking material 41 is covered, exposure is the originally introduced ZnP ₂ 30 This mask 41 has completely evaporated a zinc diffusion in this part when the temperature on the cells of the platelet surface 42 prevents so that the diffusion temperature has risen. These PN junctions 48 formed by diffusion only need to go in front of them to under the exposed parts 43 of the surface, but the time required is much shorter than the time it is formed. Electrical contacts are shown at all times during which the diffusion of these exposed parts 43 is shown. This lets go. In typical arrangements, which are a combination of masking and diffusion steps, have volumes of less than 1 liter, evaporation and an initial equalization are common in integrated circuit technology and in this context shows the benefits achieved within 5 minutes. possibility of the disclosed method.

In F i g. 1 befinden sich ein N-leitendes Gallium- 40 Verschiedene quantitative Aspekte der ErfindungIn Fig. 1 there is an N-type gallium 40 Various quantitative aspects of the invention

phosphidplättchen 11 und eine ZnP₂-Charge 12 in sind in F i g. 5 dargestellt. Auf der Ordinate der gra-Phosphide platelets 11 and a ZnP ₂ charge 12 are shown in FIG. 5 shown. On the ordinate of the gra-

einer zugeschmolzenen Ampulle 13. Diese als Bei- fischen Darstellung (F i g. 5) ist die Anzahl an Mikro-a fused ampoule 13. This illustration (Fig. 5) is the number of micro-

spiel zu betrachtende Diffusionskammer ist durch gramni des ΖηΡ_Σ dargestellt, das in der Diffusions-The diffusion chamber to be considered is represented by the gramni of the ΖηΡ _Σ , which in the diffusion

Zuschmelzen unter Vakuum für den Diffusions- kammer pro cm³ des Diffusionskammervolumens ein-Melting under vacuum for the diffusion chamber per cm ³ of the diffusion chamber volume

prozeß vorbereitet worden. In manchen Fällen kann 45 geschlossen ist. Wenn das Galliumphosphid und dieprocess has been prepared. In some cases 45 can be closed. When the gallium phosphide and the

der Einschluß einer geringen Menge eines besonde- in der Kammer eingeschlossenen Trageglieder einthe inclusion of a minor amount of a special support member included in the chamber

ren Gases vorteilhaft sein. beachtliches Volumen haben, muß dieses VolumenRen gas be advantageous. must have considerable volume, this volume must

In Fig. 2 ist die Ampulle 23 mit ihrem Inhalt in vom Kammervolumen abgezogen werden, wenn die einen Ofen oder eine andere geeignete Heizvorrich- ZnP₂-Menge berechnet wird, die in die Kammer eintung 24 gebracht, und die Temperatur der Ampulle 50 zuschließen ist. Auf der Abszisse ist der Kehrwert 23 ist auf die Diffusionstemperatur angestiegen. Die- der in Kelvingraden gemessenen Diffusionstemperaser Temperaturanstieg hat dazu geführt, daß die tür aufgetragen. Die entsprechende Celsiustemperatur ZnP₂-Charge 12 vollständig verdampft ist und nun ist am oberen Rand angegeben. Kurve 51 stellt die als Dampf 25 vorhanden ist. Wenn man die Diffu- experimentell ermittelte ΖηΡ,-Menge dar, welche sion fortschreiten läßt, diffundiert Zink aus dem 55 gerade ausreicht, um bei der Diffusionstemperatur Dampf in das N-leitende Galliumpnosphidplättchen. eine gesättigte Atmosphäre in der Diffusionskammer Da Zink in Galliumphosphid einen Akzeptor dar- zu schaffen. Das heißt, für irgendeine bestimmte stellt, bildet sich in dem Galliumphosphidplättchen Diffusionstemperatur wird eine ZnP₂-Menge, die unein PN-Übergang, wenn man die Diffusion fortschrei- terhalb dieser Kurve 51 liegt, während mindestens ten läßt. Die Konzentration der Zinkatome im Dampf 60 eines größeren Teils der Diffusionszeit vollständig und die Temperatur der Diffusionskammer bestimm- verdampfen, während Mengen, die eine Darstellung ten die Zinkkonzentration, die sich an der Gallium- oberhalb der Kurve 51 geben, nicht vollständig verphosphidoberfläche einstellt. dampfen, und ein unverdampfter Teil der ZnP₂-In Fig. 2, the ampoule 23 is withdrawn with its contents in from the chamber volume when the one furnace or other suitable Heizvorrich- ZnP ₂ amount is calculated that is brought into the chamber 24, and the temperature of the ampoule 50 is to close . The reciprocal value 23 has risen to the diffusion temperature on the abscissa. This rise in diffusion temperature, measured in Kelving degrees, has caused the door to appear. The corresponding Celsius temperature ZnP ₂ charge 12 has completely evaporated and is now indicated at the top. Curve 51 represents which is present as steam 25. If one represents the amount of ΖηΡ, determined by diffusion, which allows sion to progress, zinc diffuses from the 55 just enough to move vapor into the N-conductive gallium phosphide platelets at the diffusion temperature. a saturated atmosphere in the diffusion chamber as zinc in gallium phosphide creates an acceptor. That is to say, for any particular point, if the diffusion temperature is formed in the gallium phosphide platelet, a ZnP ₂ amount will remain at least ten at a PN junction if the diffusion is progressing beyond this curve 51. The concentration of zinc atoms in the vapor 60 for a greater part of the diffusion time is completely evaporated and the temperature of the diffusion chamber is determined, while quantities which represent the zinc concentration on the gallium above curve 51 are not completely phosphide surface. steam, and an unevaporated part of the ZnP ₂ -

Mit fortschreitender Zeit diffundiert das Zink in Charge wird während der Diffusion zurückbleiben,As time progresses, the zinc in the batch will diffuse will remain during the diffusion,

das Galliumphosphid, und der PN-Übergang rückt 65 Im Gegensatz zu gleichzeitigen Arbeiten andererthe gallium phosphide, and the PN junction is advancing 65 In contrast to the simultaneous work of others

näherungsweise mit der Quadratwurzel der Zeit tiefer (A. E. W i d m e r u. a., Solid State Electronics, 14approximately with the square root of time lower (A. E. W i d m e r u. a., Solid State Electronics, 14

in das Plättchen 21 vor. Da die Bildung des PN- [1971], S. 423 bis 426) ist es als vorteilhaft gefundeninto the plate 21. Since the formation of the PN [1971], pp. 423 to 426) it is found to be advantageous

Übergangs von der Kompensation des im Plättchen worden, den Diffusionsprozeß unter Verwendung vonTransition from the compensation of the in the platelet has been made using the diffusion process

ZnP₂-Mengen auszuführen, die durch Punkte wesent- mebehandlungen im Anschluß an die Diffusion bei Hch unterhalb der Kurve 51 dargestellt werden. Temperaturen unterhalb der Diffusionstemperatur W i d m e r u. a. hatten beobachtet, daß eine hohe die Rotlichtemission der Bauelemente verbessern, Zink-Oberflächenkonzentration in Galliumphosphid wenn sie in einer im wesentlichen zinkfreien Atmoeine kristalline Beschädigung erzeugt, welche in dem 5 Sphäre durchgeführt werden. Die bevorzugten Tem-Kristall vorrückt. Eine Verringerung der Kristallbe- peraturen und Zeiten für die Wärmebehandlung ent-Schädigung wird beobachtet, wenn die Zink-Ober- sprechen im allgemeinen den beim Stand der Technik flächenkonzentration reduziert wird. Unterhalb einer gefundenen. Diese Temperaturen liegen bei etwa Oberflächenkonzentration von 10²⁰ Zinkatomen pro 400° C, und die Zeiten sind länger als 2 Stunden,
ecm ist keine auf das Vorhandensein von Zinkatomen io
zurückzuführende Oberflächenbeschädigung beobachtet worden. W i d m e r u. a. hatten diese Verbesse- Beispiele
rung dadurch erzielt, daß sie während des Diffusionsvorgangs die Temperatur der Quelle um 5° C niedri- U) Rotemittierende Dioden wurden erfindungsgeger hielten als diejenige des Halbleiterkörpers und 15 ^{maß durch die} folgende Methode hergestellt: Man dadurch den Dampfdruck geringfügig erniedrigten. ließ eine tellur-und sauerstoffdotierte Epitaxialschicht Es wird jedoch keine sichtbare Verbesserung bewirkt, ^auf an GaP-Plättchen aufwachsen, das von einem bis die Charge auf 90% der Sättigungsmenge redu- ^nach der Czochralski-Methode gezüchteten Kristall ziert ist. Diese Grenze wird durch Kurve 52 dar- geschnitten worden war. Man ließ die Schicht aus gestellt ao einer Galliumlösung aufwachsen, die mit GaP gesät-ZnP ₂ quantities to be carried out, which are represented by points of substantial treatments following the diffusion at Hch below curve 51. Temperatures below the diffusion temperature Widmer et al. Had observed that a high zinc surface concentration in gallium phosphide improves the red light emission of the components if it produces crystalline damage in an essentially zinc-free atmosphere, which is carried out in the sphere. The preferred tem-crystal is advancing. A reduction in the crystal temperatures and times for the heat treatment to remove damage is observed when the zinc talk is generally reduced to the surface concentration in the prior art. Below one found. These temperatures are around a surface concentration of 10 ²⁰ zinc atoms per 400 ° C, and the times are longer than 2 hours
ecm is no io for the presence of zinc atoms
surface damage attributable to it has been observed. W idmer et al. Had these improvement examples
achieved tion that they during the diffusion process, the temperature of the source at 5 ° C niedri- U) red-emitting diodes were held erfindungsgeger than that of the semiconductor body 15 and ^{measured by the} following method were prepared: one thereby lowered the vapor pressure slightly. left a tellurium and oxygen-doped epitaxial layer There, however, no visible improvement is effected, ^on at GaP platelet grow, which is a sheet of the batch to 90% of the saturation amount reduc- ^nac h grown crystal using the Czochralski method. This limit is shown by curve 52. The layer was allowed to grow from a gallium solution that was sown with GaP.

Wenn ZnP_n als Zinkquelle verwendet werden soll, ^ö& und mit 0.02 Molprozent Ga₂O₃ und 0,016 Atomist es wünschenswert, daß die Menge ausreicht, einen Prozent Tellur dotiert war. Die so erzeugte 30 Mikro-Phosphor-Partialdruck in der Diffusionskammer zu rneter dicke Schicht hatte eine Donatorenkonzentraerzeugen, der bei der Diffusionstemperatur größer als ^{ποη von 5} ' ¹O¹⁷ pro ecm. Dieses zusammengesetzte der Phosphor-Gleichgewichtsdruck über Gallium- »5 Plättchen wurde gereinigt und in eine Diffusionsphosphid ist. Kurve 53, die auf Grund veröffentlichter ^kaP^sel gegeben (hergestellt aus einem 15 cm langen Information abgeleitet worden ist, stellt die Zink- Abschnitt eines an einem Ende zugeschmolzenen phosphidmenge dar, die, wenn sie verdampft wird, Quarzglasrohres mit einem Innendurchmesser von einen Phosphor-Partialdruck als eine Funktion der 10 mm) zusammen mit einigen kleinen ZnP₂-Kristal-Tcmperatur erzeugt, der dem Phosphor-Gleichge- 30 len mit einem Gesamtgewicht von 134 Mikrogramm. wichtsdruck über Galliumphosphid gerade gleich ist. ^{Das Rohr} wurde leergepumpt und zugeschmolzen, Unterhalb 900° C fällt die Kurve 53 unter einen Wert ^{um eme} Kapsel mit einem Volumen von 3,31 ecm zu von 0,01 Mikrogramm pro ecm des Kammervolumens. ^blIden. Die 6 cm lange Kapsel wurde gereinigt und Solche Mengen sind unzweckmäßig klein, so daß «> einem Ofen mit einer 46 cm langen gleichmäßigen Kurve 56 die untere, erfindungsgemäße Grenze für 35 Temperaturzone (±0,3° C) gegeben und dort Temperaturen unter 900° C darstellt. 16 Stunden lang auf 900⁰C gehalten. Die KapselIf ZnP _n to be used as a source of zinc, ^ö & and 12:02 mole percent Ga ₂ O ₃ and 0.016 Atomist, it is desirable that the amount is sufficient percentage tellurium doped. The thus-produced 30 micro-phosphorus partial pressure in the diffusion chamber to rneter thick layer had a Donatorenkonzentraerzeugen which at the diffusion temperature greater than ^ποη cc ^{of 5} 'O ¹ ¹⁷ per. This composite of the equilibrium phosphorus pressure over gallium »5 platelets was purified and turned into a diffusion phosphide. Curve 53, which published on basic ^ka P ^sel added (prepared from a 15 cm long information is derived, is the zinc portion of a closed at one end phosphidmenge which, when it is vaporized, the quartz glass tube with an inner diameter of a phosphor -Partial pressure as a function of 10 mm) together with some small ZnP ₂ crystal temperature that is equivalent to phosphorus with a total weight of 134 micrograms. weight pressure over gallium phosphide is just the same. ^{The tube} was pumped dry and melted shut. Below 900 ° C. curve 53 falls below a value ^{around a} capsule with a volume of 3.31 ecm to 0.01 micrograms per ecm of the chamber volume. ^blinds . The 6 cm long capsule was cleaned and such quantities are inexpediently small, so that an oven with a 46 cm long uniform curve 56 is given the lower limit according to the invention for 35 temperature zones (± 0.3 ° C) and temperatures below 900 Represents ° C. Maintained at 900 ^° C. for 16 hours. The capsule

Messungen bei 900° C haben gezeigt, daß Zink- wurde mit einer feuchten Asbestzange aus dem OfenMeasurements at 900 ° C have shown that zinc was removed from the furnace with damp asbestos tongs

Oberflächenkonzentrationen zwischen 2-10« und genommen was zu einer Kondensation des Zmk-Surface concentrations between 2-10 «and taken which lead to a condensation of the Zmk-

1020 Zinkatomen pro ecm durch die Verwendung von Phosphor-Gases führte, die eher an der Innenseite1020 zinc atoms per ecm resulted from the use of phosphorus gas, which tends to be on the inside

ZnP₂-Chargen zwischen 10 und 50 Mikrogramm pro 40 der Kapselwand als an dem Plättchen stattfand. DasZnP ₂ batches between 10 and 50 micrograms per 40 of the capsule wall as occurred on the platelet. The

ecm des Kapselvolumens erreicht werden. Dies stellt Plattchen wurde dann herausgenommen, gereinigtecm of the capsule volume can be achieved. This represents plates was then taken out, cleaned

einen Bereich zwischen etwa 8 und 40 »/0 der ZnP₀- und in eine leergepumpte Kapsel gegeben. Das Plätt-a range between about 8 and 40 »/ 0 of the ZnP ₀ - and placed in an emptied capsule. The plate

SättigungsmengebeiderDiffusionstemperatur(900°C) ^chen wurde in dieser Kapsel für 8 Stunden bei 750⁰CSaturated amount of both diffusion temperature (900 ° C) was ^chen in this capsule for 8 hours at 750 ⁰ C.

dar. Dieser Bereich der Zink-Oberflächenkonzentra- einer Wärmebehandlung unterzogen. Im AnschlußThis area of the zinc surface concentration is subjected to a heat treatment. In connection

tion stellt einen bevorzugten Bereich für derzeit be- 45 daran wurde eine zweite Wärmebehandlung 16 Stun-tion is a preferred area for the 45

trachtete elektrolumineszente Bauelemente dar. Über den lang m einer Wasserstoffatmosphäre bei 525° C den Diffusionstemperaturbereich von 600 bis 1200° C ausgeführt. Dieser Prozeß ergab ungefähr 13 Mikro-Trachtete electroluminescent components. Over the long m of a hydrogen atmosphere at 525 ° C executed the diffusion temperature range from 600 to 1200 ° C. This process resulted in approximately 13 micro-

stellt dieser Prozentsatz einen bevorzugten Bereich ^meter unterhalb der Oberfläche einen PN-Übergangthis percentage represents a preferred area ^meters below the surface of a PN junction

für die erßndungsgemäße Durchführung dar. Die »n der Epitaxialschicht. Es wurden Standardherstel-for the implementation according to the invention. Die »n of the epitaxial layer. Standard manufacturers

öberen und unteren Grenzen dieses Bereiches wer- so lüngsprozesse angewendet, um acht Dioden von demUpper and lower limits of this range are so applied to eight diodes from the

den durch Kurven 54 und 55 dargestellt. Plättchen herzustellen. Der Wirkungsgrad dieserrepresented by curves 54 and 55. To manufacture platelets. The efficiency of this

Die am meisten verbreitete Methode zum Erhalt Dioden lag im Bereich von 1,1 bis 1,5"/« Rotüchtvon Rotlichtemission von GaP-Dioden beinhaltet den Emissions-Quantenausbeute bei einer Stromdichte Einfluß von Sauerstoff als einen zusätzlichen Dotier- ^von ¹ Ampere pro cm² Übergangsfläche und im Bestoff im ziakdötäerten Bereich. Für das hier betrach- 55 ■««* von 0,8 bis 0,9 °/o Rotlicht-Emissions-Ciuantentete Bauelement mit diffundiertem Übergang ist es ausbeute bei 7 Ampere pro cm* Übergangsfläche,
wünschenswert, daß der Sauerstoff vor der Zinkdiffusion in das N-leiteode Plättchen eingelagert wird Tabelle I
(Sauerstoff diffundiert in GaP sehr langsam). In der Übergangstiefe als Funktion der Zeit
Zeitschrift »Brit J. Appl. Phys. (J. Phys. D>, 1969, 60 (850° C — Zinkdruck 0,022 Atmosphären)
Ser. 1, Vol. 2, S. 1180 bis 11S2, wird ausgeführt, daß
bei Elektrolumineszenzdioden mit diffundiertem Übergang eh.e Wärmebehandlung bei Temperaturen unterhalb der Diffusionstemperaturen im Anschluß an den
Diffusionsvorgang die Rotlichtemission dieser Bau- «5
elemente verbesserte. In gleicher Weise hat man für
Bauelemente, die nach dem erfindungsgemäßen
Prozeß hergestellt worden sind, gefunden, daß War-The most common method of obtaining diodes was in the range of 1.1 to 1.5 "/« red light emission from GaP diodes includes the emission quantum yield at a current density influence of oxygen as an additional doping ^of ¹ ampere per cm ² Transition area and in the substance in the ziakdötäerten area. For the component considered here with a diffused transition, the yield is 7 amperes per cm * transition area,
It is desirable that the oxygen be incorporated into the N-conductive platelet prior to zinc diffusion. Table I
(Oxygen diffuses very slowly in GaP). In the transition depth as a function of time
Journal »Brit J. Appl. Phys. (J. Phys. D>, 1969, 60 (850 ° C - zinc pressure 0.022 atmospheres)
Ser. 1, Vol. 2, pp. 1180 to 11S2, it is stated that
in the case of electroluminescent diodes with a diffused transition eh.e heat treatment at temperatures below the diffusion temperatures following the
Diffusion process the red light emission of this building- «5
elements improved. In the same way one has for
Components according to the invention
Process, found that war-

Zeit
(Stunden)time
(Hours) Tiefe
(Mikrometer)depth
(Micrometer) 4
15
17
644th
15th
17th
64 5bis 6
10 bis 12
' 13 bis 14
34 bis 355 to 6
10 to 12
'13 to 14
34 to 35

(2) Es wurde eine Diffusionsserie für verschiedene Zeitdauern bei 850° C und einem Zinkdruck von 0,022 Atmosphären durchgeführt (oder die Ergebnisse wurden auf diesen Druck umgerechnet), um dif: Veränderung der Ubergangstiefe in Abhängigkeit wem der Zeit zu beobachten. Das Verfahren entsprach dem oben angegebenen, und die Ergebnisse sind aus Tabelle I ersichtlich.(2) A diffusion series was made for various periods of time at 850 ° C and a zinc pressure of 0.022 atmospheres (or the results were converted to this pressure) to dif: Change in transition depth depending on whom to observe over time. The procedure complied that given above and the results are shown in Table I.

(3) Es wurde eine Diffusionsserie für einige verschiedene ZnP₂-Gewichtsmengen 16 Stunden lang bei 900° C durch ein dem Beispiel (1) gleiches Verfahren durchgeführt. Eine repräsentative Auswahl der sich ergebenden Übergangstiefen und Rotlicht-Emissionswirkungsgrade ist aus Tabelle 2 ersichtlich.(3) A series of diffusions was carried out for several different amounts by _{weight of ZnP 2 for} 16 hours at 900 ° C. by a method similar to Example (1). A representative selection of the resulting transition depths and red light emission efficiencies can be seen in Table 2.

Table II

Änderung der Ubergangstiefe in Abhängigkeit von der ZnP₂-GewichtsmengeChange of the transition depth as a function of the amount of ZnP ₂ weight

5
ZnP₂-Gewiehts-
menge pro cm¹ des
Kapselvolumens5
ZnP ₂ -weight-
amount per cm ¹ des
Capsule volume IOIO 2727 ÜbergangstiefeTransition depth Elektrolumineszenz
wirkungsgradElectroluminescence
efficiency (Mikrogramm)(Micrograms) 4141 (Mikrometer)(Micrometer) (%)(%) 4646 6868 99 1,01.0 1313th 1,41.4 1717th 1,21.2 2424 0,550.55

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing an electroluininescent semiconductor component, in which an N-conductive GaP body and a zinc source made of ZnP ,, enclosed in a diffusion chamber and kept therein at a diffusion temperature of 600 to 1200 ° C for a sufficient time that at least one part of the GaP body a PN junction is created, characterized in that the amount of ZnP ₂ material enclosed in the diffusion chamber is chosen so that it evaporates completely at the diffusion temperature in at least a larger part of the diffusion time, the vapor pressure not exceeding 90 ° / o of the saturation vapor pressure reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that a diffusion time of 15 minutes up to 24 hours is selected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the zinc source _{contains more than 0.01 micrograms of ZnP 8} per cm ^{3 of} chamber volume and is at least sufficient to generate a phosphorus pressure that is equal to the phosphorus equilibrium pressure over GaP at the diffusion temperature .

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the zinc source is included in such an amount that it delivers _{8 to 40% of the saturation amount of the ZnP 2 at the diffusion temperature.}

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the GaP body additionally for at least 2 hours of heat treatment in an essentially zinc-free one Atmosphere at a temperature higher than 400 ° C.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least an area of the GaP body surface is masked to prevent zinc diffusion into that area impede.