DE2538248B2

DE2538248B2 - Elektrolumineszenz-Diode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2538248B2
Application number: DE2538248A
Authority: DE
Inventors: Francis Hauterive Porret (Schweiz)
Original assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Current assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Priority date: 1974-09-05
Filing date: 1975-08-28
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2538248A1; JPS5152290A; US4038580A; CH600578A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolumineszenz-Diode, deren Halbleiterplättchen in dem für Lichtaustritt vorgesehenen, einen strahlenden pn-Übergang aufweisenden Teil eine geringere Dicke hat als das übrige Halbleiterplättchen und auf einer Seite einen metallischen Belag trägt; vgL die US-PS 37 03 670.

Elektrolumineszenz-Dioden werden für Anzeigevorrichtungen bei Tischrechnern, Meßinstrumenten oder Uhren verwendet In vielen Fällen wird der Anwendungsbereich durch eine ungenügende Helligkeit begrenzt

Die aus der US-Patentschrift 37 03 670 bekannten Elektrolumineszenz-Dioden weisen zylindrische Übergänge auf, die senkrecht zu dem Plättchenteil geringerer Dicke, das die Absorption herabsetzt, angeordnet sind. Eine als Elektrode dienende reflektierende Fläche erlaubt es, einen kleinen Anteil des Lichtes, der in eine ungeeignete Richtung abgestrahlt wurde, zu nutzen, jedoch ist das abgestrahlte Licht nicht über den ganzen Bereich geringerer Dicke, welcher die Leuchtfläche darstellt, homogen verteilt

Ferner ist aus der DE-OS 20 30 974 eine Elektrolumi-

ίο neszenz-Diode bekannt deren Lichtausbeute durch streuende und reflektierende Wände erhöht wird.

Allerdings handelt es sich dabei um eine Diode mit einer »Mesa«-Struktur, bei der andere Maßnahmen zur Erhöhung der Lichtausbeute, wie Verminderung der Dicke der leuchtenden Zone, fehlen.

Um gleichzeitig die Verluste durch Absorption und

durch Totalreflexion an der Oberfläche zu vermindern, ist auch bekannt, oberhalb des pn-Überganges ein durchsichtiges Material zu verwenden, dessen Oberfläehe anschließend bearbeitet wird, um Kuppeln zu bilden; vgl. die US-PS 33 02 051. Bei diesen Strukturen ist von Nachteil, daß das außerhalb des durch die Kuppel definierten Raumwinkels ausgestrahlte Licht verloren geht, und daß die Ausbildung der Kuppeln mit großem Aufwand verbunden ist

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lichtabstrahlung der eingangs genannten Elektrolumineszen~-DLode zu vergrößern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Belag die jo eine Seite des Plättchenteüs geringerer Dicke vollständig bedeckt und das darauf fallende Licht zurückstreut, daß eine an den Belag angrenzende erste Schicht des Plättchenteüs geringerer Dicke aus einem Material besteht, welches das ausgestrahlte Licht nur geringfügig absorbiert, daß der planare pn-Übergang parallel zur Plättchenoberfläche in einer zweiten Schicht liegt, die an die erste Schicht angrenzt, und daß die Fläche des pn-Überganges nur einen Bruchteil der Fläche des Plättchenteüs geringerer Dicke beträgt
Daraus ergeben sich folgende wesentliche Vorteile:

a) Die geringere Fläche des pn-Überganges erlaubt es, bei gleichem mittlerem Diodenstrom höhere Stromdichten zu erzielen, was den elektrooptischen Umwandlungswirkungsgrad des pn-Überganges erhöht b) Die Begrenzung der pn-Übergangsfläche erlaubt es, einen großen Teil der Leuchtfläche von der durch die diffundierten Bereiche und den Oberflächenschichten hervorgerufenen Absorption zu befreien.

c) Der streuende und reflektierende Belag erhöht die so Wahrscheinlichkeit, daß die Strahlen aus dem Kristall austreten können.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben.

F i g. 1 zeigt in einer Sicht von oben eine erste Ausführungsform der Elektrolumineszenz-Diode;

Fig.2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig.l;

F i g. 3 erläutert die Rolle der Vielfachreflexion;
Fig.4 stellt den Leuchtwirkungsgrad als Funktion der Stromdichte dar;

Fig.5 stellt die Absorption als Funktion der Wellenlänge dar;

F i g. 6 stellt die Strahlungsintensität als Funktion der Wellenlänge dar;

b5 Fig.7 zeigt in einer Sicht von oben eine zweite Ausführungsform der Elektrolumineszenz-Diode;

F i g. 8 stellt einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 7 dar.

Eine erste Ausführungsform ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt Diese eignet sich besonders gut für Elektrolumineszenz-Dioden aus einem Material mit direkten Strahlungsübergängen, wie z. B. GaAsi _,P» mit jr<0,45. Derartige Materialien mit strahlender Rekombination des direkten Typs haben eins Emission, deren kurze Wellenlängen stark der Absorption in dem Material unterworfen sind. So ist z. B. der Absorptionskoeffizient χ des GaAsoiPo,4 ungefähr 3000 cm-' für eine Wellenlänge, die der Emissionsspitze entspricht

Um die Verluste durch diese starke Absorption zu vermindern, werden in der ersten Ausführungsform gleichzeitig drei Mittel eingesetzt Das erste besteht darin, vom Substrat ausgehend das Halbleiterplättchen unter den strahlenden pn-Übergängen in der Dicke zu verringern, wobei der Teil verringerter Dicke die Leuchtfläche definiert Das zweite Mittel besteht darin, diesen Teii verringerter Dicke bis zur Höhe der Obergänge für das durch diese ausgesandte Licht durch Verändern der Zusammensetzung des Haibleiterplättchens während der Herstellung durchlässig zu machen. Das dritte Mittel besteht darin, die Fläche der strahlenden pn-Übergänge auf einen Bruchteil der Leuchtfläche zu beschränken, wodurch die gemäß Fig.2 nach unten ausgesandten Strahlen reflektiert und, unter Erleidung einer minimalen Absorption, durch die Leuchtfläche austreten können. Außerdem wählt man einen reflektierenden und streuenden Belag R, der die Wahrscheinlichkeit des Austritts eines reflektierenden Strahls erhöht Dieser Belag befindet sich ungefähr in einer Entfernung von 15 bis 40 μηι von den strahlenden Obergängen in durch Abtragen des Halbleiterplättchens gebildeten Ausnehmungen unter dem Leuchtteil L der Elektrolumineszenz-Dioden. Diese Ausnehmungen werden durch selektives und kontrolliertes Ätzen hergestellt Die streuenden Eigenschaften werden durch Sandstrahlen der Oberflächen der Ausnehmung verbessert Anschließend werden die Oberflächen metallisiert Versuche haben gezeigt daß das Verhältnis der Dicke zur Breite des Teils verringerter Dicke in der Größenordnung eines Zehntels die besten Resultate erzielt.

Im vorliegenden Beispiel enthält die Struktur folgende Schichten (F i g. 2):

— ein GaAs-Substrat 1 mit n-Leitfähigkeit,

— eine Schicht 2 mit einer Dicke von ungefähr 50 μΐη, worin die Zusammensetzung χ der Epitaxialschicht von *= 0 bis .r = x₂ wächst, wodurch, vom GaAs-Substrat ausgehend, eine durchsichtige Verbindung erreicht wird,

— eine durchsichtige Schicht 3 mit einer Dicke von ungefähr 15-40μπι aus GaASi-^P₁₂ mit einer festen Zusammensetzung A₂,

— eine Schicht 4 mit einer Dicke von ungefähr 1,5 μπι mit einer von xi nach x\ abnehmenden Zusammensetzung und

— eine Schicht 5 mit einer Dicke von ungefähr 7 μπι aus GaAsi_.,iP,i mit einer festen Zusammensetzung χι, in welcher man die Zone ρ der strahlenden pn-Übergänge durch abschließende Diffusion eines Akzeptors, wie Zn, in einem Quarzrohr erzeugt

Die epitaxJalen Schichten 2 bis 5 werden während des Wachsens mit Hilfe eines Donators, wie Se oder Te, η-dotiert Die in der soeben beschriebenen Struktur notwendigen verschiedenen chemischen Zusammensetzungen χ werden reproduzierbar mittels der Technik der Epitaxie in der Gasphase erhalten. Dazu genügt es, die Menge und das Verhältnis der Gase PH3 und AsH* die in die Reaktionskammer eingeleitet werden, anzupassen. Da der Wert der verbotenen Zone E_glp der Verbindung GaAsi-,Ρ, als Funktion von χ steigt kann man es immer einrichten, daß die Differenz

in der Größenordnung der Emissionsbandbreite der Schicht 5 liegt wodurch die Schicht 3 für das durch die in der Schicht 5 gelegenen Obergänge ausgesandte Licht durchsichtig wird.

Nach dem Wachsen der epitaxialen Schicht mit variabler Zusammensetzung von Ga(AsP) wird in der »Gasphase« auf der Zone 5 eine isolierende Nitrid schicht 6 (S13N4) abgeschieden. In dieser isolierenden Schicht werden mittels eines konventionellen Verfahrens der Photogravur Fenster L geöffnet wobei eine Maske aus pyrolitischem SiO₂ (Vapox) benutzt wird, um stellenweise das Nitrid anzugreifen. Die Isolierschicht 6 dient einerseits als Diffusionsmaske und andererseits dazu, die Elektrode und den Anschluß £Ί außerhalb des Fensters L gemäß F i g. 1 elektrisch zu isolieren.

Die Diffusion der p-Bereiche durch das Fenster L in der Schicht 5 des η-Typ Kristalls erhält man, indem man die epitaxiale Scheibe mit einer Quelle von Zn und As unter Vakuum in ein Quarzrohr stellt. Die Diffusionsdauer beträgt 15 Stunden bei 650° C. Diese Diffusionstechnik wird häufig bei der industriellen Herstellung von Elektrolumineszenz-Dioden des Typs Ga(AsP) verwen-

jo det. Sie erlaubt eine Diffusion, die sich von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von ungefähr 1,7 μπι erstreckt Die Scheiben werden anschließend geschliffen und poliert Anschließend stellt man eine Ätzmaske her, um eine Ausnehmung 100 in der Scheibe unter den soeben hergestellten Übergängen zu bijden.

Das Abtragen unter den Übergängen wird durch mikroskopische Beobachtung in Transmission überwacht Dieses erlaubt das Ätzen bei einer wohlbestimm- ten Dicke der Restschicht abzubrechen.

Nach dem Ätzen wird die Oberfläche der Ausnehmung durch Sandstrahlen mit Hilfe eines Al₂Os (5 μπ^-ΡϋΙνεκίΓαηΙβ streuend gemacht.

Daraufhin wird die Scheibe gemäß einer in der Ga(AsP)-Technologie üblichen Methode mit ohmischen Kontakten versehen; die obere Elektrode E\ mit ihren Fingern besteht aus einer Al-Schicht während die

gemeinsame Elektrode £2 aus Au-Sn gebildet ist

Die Au-Sn-Schicht wird in den abgetragenen Teilen

nicht als reflektierendes Metall beibehalten, da ihr Wirkungsgrad dadurch, daß sie zur Bildung eines ohmischen Kontakts legiert wird, erniedrigt wird. Nach dem Legieren wird ein zweites Aufdampfen einer Schicht von Au oder Al von 5000 A Dicke auf der Unterseite (Fig.2) der epitaxialen Sicheibe durchgeführt um die Reflexionseigenschaften zu verbessern.

In einem letzten Photogravurverfahren werden im Innern der Fenster L die örtlichen Rekombinationszonen abgegrenzt, wobei das Ätzen des epitaxialen GaASi -_XP_X (Typ ρ und n) mit einem Bad aus 9 : H₂SO₄ (75%ig),l 1H₂O₂ durchgeführt wird.

Die Dicke der Schicht 5 mit fester Zusammensetzung x\ von ungefähr 7 μπι ist notwendig, urn die strahlenden Rekombinationszonen von den zahlreichen Kristallde fekten zu entfernen, die in der Nähe der zweiten Rampe 4 erzeugt werden. Ohne diese Vorsichtsmaßnahme würden die Dioden eine wesentliche Abnahme des internen Wirkungsgrades erleiden. Würde man die

Schicht 5 mit ihrer Schicht ρ auf dem ganzen Teil geringerer Dicke beibehalten, würde ihr Absorptionsvermögen den Weg den ein Strahl in dieser Zone durchlaufen kann, und seine Chancen hinauszugelangen, stark einschränken. Aus diesem Grunde wird ein großer Bruchteil der von den Schichten 4 und 5 besetzten Oberfläche auf dem Teil verringerter Dicke durch Ätzen entfernt, wodurch verkleinerte strahlende Rekombinationszonen erzeugt werden, um die das Licht durch Vielfachreflexionen im Teil geringerer Dicke austreten kann. Ein weiterer Vorteil, den man aus der Verdünnung der Rekombinationszonen ziehen kann, ist daran gebunden, daß sich der elektrooptische Wirkungsgrad der Elektrolumineszenz-Dioden im allgemeinen als Funktion der injizierten Stromdichte erhöht. Dieses wird durch das Diagramm der F i g. 4 erläutert, worin der Leuchtwirkungsgrad Feiner Ga-Αβο,βΡο,^-Diode als Funktion seiner Stromdichte j aufgetragen ist Der Leuchtwirkungsgrad F, das heißt der pro Einheit des injizierten Stromes ausgestrahlte Lichtfluß, ist proportional dem Wirkungsgrad einer Diode. Die Messungen wurden mit gepulstem Strom durchgeführt, um jegliche Erwärmung zu vermeiden.

Im Beispiel gemäß F i g. 1 und 2 nimmt die gesamte Oberfläche der Rekombinationszonen ¹A der Leuchtfläche L ein. Für einen gegebenen Diodenstrom erhält man auf diese Weise eine Erhöhung der Stromdichte um einen Faktor 4, welches eine Erhöhung des Wirkungsgrades um mindestens 50% nach sich zieht und eine Erhöhung der Leuchtdichte der Leuchtfläche, wodurch der Kontrast der Anzeige verbessert wird. Für eine Anzeige mit gegebener Leuchtdichte kann diese Erhöhung des Wirkungsgrades dazu benutzt werden, um die Intensität des Stromes zu verringern, das heißt, um den Verbrauch der Anzeige sowie die Fläche der Halbleiterelemente für die Steuerung der Anzeige herabzusetzen.

Der reflektierende und streuende Belag R bewirkt eine isotrope Verteilung des Lichtes, d. h. ein auffallender Strahl erhält eine identische Wahrscheinlichkeit, in irgendeine Richtung zurückgeworfen zu werden.

Verschiedene Lichtwege sind beispielsweise in den Fig.2 und 3 angegeben, wobei die Fig.3 einen vergrößerten Ausschnitt des abgetragenen Teils der F i g. 2 darstellt Die mit LD(direktes Licht) bezeichneten Strahlen, die einer Punktlichtquelle P₁ entstammen, charakterisieren die normale Emission einer Elektrolumineszenz-Diode, d. h. diejenige, die der Brechung an der Grenzschicht p-Bereich-Luft unterworfen ist und in einem Konus von 16° für Ga(AsP) austritt Die Strahlen LAisind Beispiele von vielfachreflektiertem Licht.

In F i g. 3 bemerkt man unter anderem drei besondere vielfachreflektierte Strahlen: LMu der aus einer Punktquelle austritt und durch den Belag R in einem günstigen Winkel reflektiert wird und direkt austreten kann, da er sich im Austrittskonus befindet LM₂, der ebenfalls aus der Punktquelle kommt und in einem Winkel reflektiert wird der größer als 16° C ist Er erleidet deshalb eine Totalreflexion an der Grenzschicht Halbleiterplättchen-Luft und fällt ein zweites Mal auf den Belag R, wodurch er dieses Mal in eine geeignete Ausgangsrichtung zurückgeworfen wird. LMi stellt einen Fall dar, worin das Licht zuerst nach oben geworfen wird, eine Totalreflexion an der Oberfläche erleidet und nach einer Reflexion auf dem Boden in einem günstigen Winkel austreten kann. Falls die Absorption der abgetragenen Schicht gering ist, kann der Strahl mehrere Durchgänge zwischen der Oberfläche und dem Boden durchlaufen. Dieses erhöht beträchtlich die Austrittschancen.

Eine einfache Formel erlaubt es, den durch die Vielfachreflexionen erhaltenen Gewinn auszudrücken. ■■> Sie stammt aus einem Modell mit vereinfachter Struktur mit einer mittleren Absorption ä. einer Zone mit der Dicke d, einer isotropen Streuung und einem Belag R mit einer Reflexion = 1.

Der Gewinn oder Verstärkung einer solchen in Struktur, für welche « ■ d endlich ist (0<«d<oo) gegenüber einer Struktur, welche das Herausbringen des Lichtes durch Vielfachreflexion nicht fördert (S · d= oo), ist durch das Verhältnis der externen Wirkungsgrade beider Strukturen gegeben:

ii_cx,(äid =

T-(T-("o/2'

wobei n₀ der Brechungsindex für Luft und n\ der Brechungsindex für die Zone mit der Dicke t/ist

Diese Formel zeigt daß, falls ä ■ dgegen 0 strebt, d. h.

wenn die Absorption im Teil geringerer Dicke gegen 0 geht oder seine Transparenz gegen I — die

Verstärkung gegen (2/Ji/no)² strebt d. h. es ergibt sich ein 2^r) potentieller Gewinn von 49 für einen Ga(AsP)-KristalL

für welchen ti\ = 3,5 ist Ein Mittel, um λ · d zu vermindern ist die Dicke der

Schicht zu verringern und ein anderes, S zu vermindern.

Für eine Struktur, die aus N übereinandergelagerten j» Schichten besteht ist

j') wobei oii und d, der Absorptionskoeffizient bzw. die

Dicke der Schicht /sind. Das heißt wenn man einen Teil

der Schicht durchsichtig macht verkleinert man den mittleren Wert des Koeffizienten ÖL

Diese Möglichkeit wird in F i g. 5 illustriert, die die

Absorptionskoeffizienten χ als Funktion der Wellenlänge λ für zwei Zusammensetzungen mit *ι=0,40 und Af₂=0,42 von GaASi-χΡχ mit η-Typ Dotierung von /7=1,2 · 10" cm-³darstellt Erzeugt man, wie vorher beschrieben und in den F i g. 2 und 3 erläutert eine Schicht mit der Zusammensetzung xi, mit xi>x\ unterhalb derjenigen mit der Zusammensetzung x\, ist es möglich, die Durchlässigkeit der Schicht A₂ (<X2 < αϊ) für die von den in der Schicht mil der Zusammensetzung x\ gelegenen pn-Übergänger erzeugte Strahlung sehr stark zu erhöhen. In der F i g. 5 ist deshalb noch die Bandbreite AIA}li) der elektrohimineszenten Strahlungsintensität /_r eingezeichnet Das Maximum der Strahlung liegt bei λΗ.=652^ηητ. Die Schicht mit der Zusammensetzung Jr₂ weist bei diesel Wellenlänge einen Absorptionskoeffizienten auf, dei mindestens 250mal geringer ist als für diejenige mit jti.

In Fig.6 ist die Intensität der Elektrolumineszeru IJIr mn als Funktion der Wellenlänge Λ für verschiedene Fälle aufgetragen. /_rnux ist dabei der Maximalwert dei

bo Kurve /. IJh max ist für folgende Fälle eingezeichnet:

I Elektrolumineszenz-Diode mit geringerer Dicke II nicht abgetragene Elektrolumineszenz-Diode HI Differenz zwischen I - II b5 IV Fall II nach Absorption über 7 μπι im Stoff mit dei

Komposition x\

V Fall IV multipliziert mit dem Gewinn durch di< Vielfachreflexion.

Die Kurve I zeigt die Strahlungsintensität einer bis 25 μπι unter den Rekombinationszonen abgetragenen Diode. Der durch die Struktur erzielte Gewinn gegenüber der nichtabgetragenen Diode ist offensichtlich und beträgt ungefähr einen Faktor 4.

Die Kurven III, IV und V bestätigen, daß dieser Gewinn von der Vielfachreflexion des Lichtes herrührt. Da die Kurve III die Differenz zwischen den beiden gemessenen Kurven I und II ist, entspricht sie der durch Vielfachreflexionen in der abgetragenen Diode gewonnenen Lichtmenge. Wenn dies der Fall ist, kann diese Lichtmenge auch von II ausgehend errechnet werden, wobei in Rechnung zu stellen ist, daß die Emission des Überganges in der Richtung des reflektierenden und streuenden Belags teilweise in der Schicht mit der Zusammensetzung x\ von 7 μπι Dicke absorbiert wird (Kurve IV) bevor sie durch Vielfachreflexionen gemäß der vorhergehenden Beschreibung und der angegebenen Formel (Kurve V) austreten kann. Aus der guten Übereinstimmung zwischen den KurvenV und II geht hervor, daß die 4fache Strahlungsverstärkung der Vielfachreflexion zuzuschreiben ist.

Der in mlumen/A ausgedrückte Leuchtwirkungsgrad F berücksichtigt die spektrale Empfindlichkeit des Auges. Er ist daher eine besser angemessene Größe als die Strahlungsintensität I_n um die Elektrolumineszenz von Dioden einer Anzeigevorrichtung miteinander vergleichen zu können. In mlumen/A ausgedrückt, verringert sich der in Fig.6 dargestellte Gewinn auf eine Größe um 2,5, weil das Auge für die Kurve I weniger empfindlich ist als für die Kurve II. Wie aus den Kurven II, und V hervorgeht, wird die Verschiebung von

1 = II + V in bezug auf II gegen größere Wellenlägen hin dadurch bedingt, daß das Licht, bevor es vielfach reflektiert wird, durch die Schicht 5 mit der Zusammensetzung x\ absorbiert wird.

Die Verwendung eines anderen Materials, z. B.

Al,Gai-xAs,

für das ein abrupter Wechsel der Zusammensetzung möglich ist, ohne neue Kristalldefekte zu erzeugen, erlaubt es, die Dicke der Schicht 5 von F i g. 2 auf etwa

2 μΐη zu reduzieren, d. h. auf eine Dicke, die nur wenig größer als die Diffusionslänge der Akzeptoren ist Dieses vermindert die Absorption der Struktur, erhöht ihren Gewinn und vermeidet die Verschiebung der Kurve I bezüglich II. In diesem Fall ist die für die Gewinnung des Lichtes durch Vielfachreflexionen vorgeschlagene Struktur ähnlich derjenigen von F i g. 2 mit Ausnahme der Schichtbereiche 2 und 4, deren Dicke auf 0 reduziert werden kann.

Eine andere Möglickeit bietet die Verwendung eines epitaxialen Materials, für welches das Emissionsband einen genügenden Abstand von der Grundabsorption des Kristalls aufweist Ein derartiges Material ist beispielsweise GaASI-JPx mit x=0,6. Stark mit Stickstoff dotiert, entsteht seine Emission unter Mitwirkung der Stickstoffatome, deren Energieniveaus sich im Innern der verbotenen Zone befinden. Die

Energie des ausgesandten Lichts ist aus diesem Grunde kleiner als diejenige, die dem Grundabsorptionsband des Materials entspricht, wodurch eine beträchtliche Verminderung der Absorption eintritt.

Ein auf einem derartigen Material beruhendes Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 7 und 8 dargestellt. In diesen Figuren sind für die gleichen Objekte die gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 vorgesehen. Man erkennt insbesondere:

— die Schicht 2 mit einer Dicke von ungefähr 50 μπι, deren Zusammensetzung χ von x=0 (Substrat GaAs) oder χ = 1 (Substrat GaP) bis x= x\ variiert,

— eine durchsichtige Schicht 7 mit einer Dicke von ungefähr 15—40 μπι aus GaAsi__r,P^, mit einer festen Zusammensetzung x\,

— eine Schicht 8 mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 10 μΐη aus GaAsi-^P«, (N), die während des Wachstums stark mit Stickstoff dotiert wurde, in die p-Bereiche der strahlenden Übergänge diffundieri werden.

Die epitaxialen Schichten 2,7 und 8 werden während des Wachstums mit Hilfe eines Donators, wie Se oder Te, n-dotiert.

j Wie schon bereits beschrieben, werden die gewünschten verschiedenen chemischen Verbindungen dadurch erhalten und überwacht, daß die Menge und das Verhältnis von PH3 und ASH3 beim Eintritt in die Reaktionskammer während der Epitaxie aufeinander

jo abgestimmt werden. Die η-Dotierung wird durch Steuerung des Einströmens des Gasgemisches, das aus in einem Wasserstoffstrom verdünnten H₂Se oder (C₂Hs)₂Te besteht, und die Stickstoffdotierung durch Eingeben von NH3 am Ende der Epitaxie durchgeführt.

Nach diesem Wachstum wird eine Nitridschicht 6 auf der Schicht 8 abgeschieden und Fenster für die p-Diffusion durch Photogravur geöffnet Diese Fenster weisen kleinere Abmessungen auf als die nachgehend abgetragenen Teile des Halbleiterplättchens, um die Absorption der vielfach reflektierten Strahlen durch die p-Bereiche zu minimalisieren. Die folgenden Verfahrensschritte sind die gleichen wie für die erste AusführungsVariante und dienen dem gleichen Ziel: die Diffusion der p-Bereiche in einem Rohr, das Abtragen des Kristalls bis zur und eventuell mit einem Teil der Schicht 7, die Herstellung des streuenden Belags und das Aufbringen der Elektroden E\ und U₂.

Diese Ausführung weist eine vorzügliche Fähigkeit für die Gewinnung von Licht durch Vielfachreflexionen auf, weil sie die Transparenz der Schicht 7 mit einer geringen Absorption in der Schicht 8 für die durch die Übergänge erzeugte Strahlung miteinander verbindet Auf diese Weise können die ausgesandten Strahler mehrmals die Strecke zwischen der Leuchtfläche L und

v, dem Belag R durchlaufen, bevor sie absorbiert werden.

Eine Änderung dieser Ausführungsform kann einen weiteren Gewinn hervorrufen, indem rings um die pn-Übergänge die Schicht 8 durch Ätzen abgetrager wird.

Hierzu 4 BIiUt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrolumineszenz-Diode, deren Halbleiterplättchen in dem für Lichtaustritt vorgesehenen, einen strahlenden pn-übergang aufweisenden Teil eine geringere Dicke hat als das übrige Halbleiterplättchen und auf einer Seite einen metallischen Belag trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag die eine Seite des Plättchenteüs geringerer Dicke vollständig bedeckt und das darauf fallende Licht zurückstreut, daß eine an den Belag angrenzende erste Schicht des Plättchenteüs geringerer Dicke aus einem Material besteht, welches das ausgestrahlte Licht nur geringfügig absorbiert, daß der planare pn-Obergang parallel zur Plättchenoberfläche in einer zweiten Schicht liegt, die an die erste Schicht angrenzt, und daß die Fläche des pn-Überganges nur einen Bruchteil der Fläche des Plättchenteüs geringerer Dicke beträgt

2. Elektrolumineszenz-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des strahlenden pn-Überganges ungefähr ein Viertel der Fläche des Plättchenteils geringerer Dicke einnimmt

3. Elektrolumineszenz-Diode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchenteil geringerer Dicke mehrere parallel zur Plättchenoberfläche angeordnete strahlende pn-Übergänge aufweist

4. Elektrolumineszenz-Diode nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus GaAsi-X₂P₁₂ besteht daß der pn-Übergang in einem Material aus GaASi-X₂P_x, mit Xi < 0,45 liegt, daß x\ < «ist und daß in einem an die erste Schicht angrenzenden Schichtbereich der zweiten Schicht die Zusammensetzung kontinuierlich von X₁ nach x\ übergeht

5. Elektrolumineszenz-Diode nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet daß die erste und die zweite Schicht aus GaASi-^₁P_x, mit Afi > 0,45 bestehen.

6. Elektrolumineszenz-Diode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Xi= 0,6 beträgt und daß die zweite Schicht mit Stickstoff dotiert ist

7. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenz-Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Belages nach Ätzen und Sandstrahlen des HaIbleiterplättchens erfolgt.