DE2755433C2 - Strahlungsemittierende Halbleiterdiode - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine strahlungsemittierende Halbleiterdiode mit einem PN-Uebergang, der parallel zur einen Hauptflaeche des Halbleiterkoerpers verlaeuft. Strahlungsemittierende Dioden hoher Strahlungsdichte und/oder kurzer Schaltzeiten, wie sie beispielsweise fuer die optische Nachrichtenuebertragung durch Glasfasern oder Luft benoetigt werden, erfordern eine hohe Stromdichte und eine geringe Sperrschichtkapazitaet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine strahlungsemittierende Halbleiterdiode anzugeben, die diese Bedingungen erfuellt und die sich gleichzeitig in einfacher Weise kontaktieren laesst. Zur Loesung dieser Aufgabe wird bei einer Halbleiterdiode der eingangs erwaehnten Art vorgeschlagen, dass der PN-Uebergang durch einen Graben begrenzt ist, der an einer Stelle durch einen Steg unterbrochen ist fuer eine Leitbahn, die auf dem Steg verlaeuft und die eine Verbindung herstellt zwischen einer Elektrode, die sich innerhalb des vom Graben umschlossenen Bereichs der Halbleiteroberflaeche befindet, und einer Anschlussflaeche, die sich ausserhalb des vom Graben umschlossenen Bereichs der Halbleiteroberflaeche befindet. Der Graben hat ausser der Begrenzung des PN-Ueberganges die vorteilhafte Wirkung, Strahlung, die in einer Richtung in der Ebene des PN-Ueberganges emittiert wird, zu reflektieren und in eine Richtung naeherungsweise senkrecht zur Halbleiteroberflaeche umzulenken. ...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlungseniiuierende Halbleiterdiode gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Strahlungsemittierende Halbleiterdiode ist aus der US-PS 40 38 580 bekannt. Die bekannte Strahlungsemittierende Halbleiterdiode weist im Halbleiterkörper einen Graben auf, in dem sich zwei Halbleiterbereiche befinden, die aus dem Graben herausragen und sich zu einem Rand des Grabens erstrecken. In den beiden Halbleiterbereichen befinden sich pn-Übergänge. Auf den Halbleiterbereichen sind Elektroden angeordnet, die sich aus dem Graben heraus zu einer auf einer Isolierschicht befindlichen Anschlußfläche erstrekken. Zur Herstellung der bekannten Halbleiterdiode wird auf der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers eine Isolierschicht hergestellt, die Isolierschicht mit einer öffnung versehen und im Bereich unter der Öffnung ein begrenzter pn-übergang hergestellt. Anschließend werden auf dem Halbleiterbereich, der mit dem Halbleiterkörper den pn-übergang bildet, Elektroden hergestellt, die sich auf die Isolierschicht zu Anschlußflächen erstrecken, die gleichzeitig mit den Elektroden hergestellt werden. Nach der Kontaktierung erfolgen zu beiden Seiten der Elektroden Ätzungen derart, daß im Halbleiterkörper ein Graben mit zwei aus dem Graben herausragendtn Halbleiterbereichen entsteht, in denen sich pn-Übergänge befinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine strahlungsemittierende Halbleiterdiode anzugeben, bei der kein begrenzter pn-übergang hergestellt werden muß, sondern bei der ein durchgehender pn-übergang verwendet werden kann. Außerdem soll die Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiterdiode einen geringeren Aufwand erfordern als die Herstellung der bekannten Strahlungsemittierenden Halbleiterdiode.

Diese Aufgabe wird bei einer strahlungsemittierenden Halbleiterdiode gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Graben hat außer der Begrenzung des pn-Überganges wegen seiner herstellungsbedingt schrägen Wände die vorteilhafte Wirkung, Strahlung, die in einer Richtung in der Ebene des pn-Überganges emittiert wird, zu reflektieren und in eine Richtung näherungsweise senkrecht zur Halbleiteroberfläche umzulenken.

Die Halbleiterdiode nach der Erfindung ist vorzugsweise mit einer Isolierschicht zur Passivierung der Halbleiterfläche versehen, auf der die Leitbahn verläuft, die die Elektrode mit der Anschlußfläche bzw. dem Anschlußflecken unter Benutzung des dazwischen befindlichen Steges verbindet Die Elektrode, die vom Graben umschlossen ist, ist vorzugsweise ringförmig oder kreisscheibenförmig ausgebildet.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Halbleiterdiode nach der Erfindung in der Draufsicht, die

Fig.2 zeigt dieselbe Diode in einer Schnittdarstellung und die

F i g. 2 zeigt dieselbe Diode in einer perspektivischen Darstellung.

Die Strahlungsemittierende Halbleiterdiode der F i g. 1 bis 3 besteht aus einem Halbleiterkörper 1 vom ersten Leitungstyp, in dessen eine Seite eine Halbleiterzone 2 vom zweiten Leitungstyp eingebracht ist. Die Herstellung der Halbleiterzone 2 erfolgt vorzugsweise durch Flüssigphasen- oder Gasphasenepitaxie, kann aber auch durch Diffusion oder durch Ionenimplantation hergestellt werden.

Zur Begrenzung der sich im Ausführungsbeispiel durch den gesamten Halbleiterkörper 1 erstreckenden Halbleiterzone 2 ist ein Graben 3 vorgesehen, der die Halbleiterzone 2 seitlich begrenzt, so daß durch die Grabenbegrenzung eine bestimmte Emissionsfläche bzw. Emissionsbegrenzung erzielt wird. Der Graben 3 wird beispielsweise durch Ätzen hergestellt

Der Graben 3, der im Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet ist, ist an einer Stelle unterbrochen, damit ein Steg 4 aus Halbleitermaterial für die Leitbahn 5 entsteht, die eine Verbindung zwischen der Elektrode 6 und der Anschlußfläche bzw. dem Anschlußflecken 7 herstellt. Die Leitbahn 5 verläuft nicht unmittelbar auf dem Steg 4, sondern auf einer Isolierschicht 8, die sich auf der Halbleiteroberfläche befindet. In dem vom Graben umschlossenen Gebiet ist die Isolierschicht 8 unter der Elektrode 6 teilweise geöffnet, um den Stromfluß durch den vom Graben begrenzten pn-übergang zu ermöglichen. Die Isolierschicht 8 besteht beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid. Die Elektrode 6, die vom Graben 3 umschlossen ist, ist im Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet, während die Anschlußfläche 7 eine Rechteckform aufweist.

Die Herstellung der Strahlungsemittierenden Halbleiterdiode der F i g. 1 bis 3 erfolgt beispielsweise dadurch, daß die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 vom ersten Leitungstyp ganzflächig mit einer Epitaxieschicht versehen wird, die ganz oder teilweise dem zweiten Leitungstyp angehört. Vorteilhaft können auch mehrere Epitaxieschichten aufgebracht werden, so daß die bekannten Strukturen des Hetero- und des Doppelhetero-Überganges oder des Emitters mit vergrößertem Bandabstand entstehen.
Anschließend wird die mit dem Dn-Übereane verse-

hene Oberflächenseite des Halbleiterkörpers mit einer lsolierschicht 8 bedeckt. Die Herstellung der Isolierschicht erfolgt ζ. B. durch pyrolithische Abscheidung von S1O2. Nach der Herstellung der Isolierschicht 8 werden in die Isolierschicht Öffnungen für die Elektrode 6 eingeätzt.

Die Herstellung der Elektrode 6 und der Anschlußfläche 7 erfolgt beispielsweise durch Aufdampfen und anschließendes Ätzen der vorgesehenen Leitbahnform. Als Metall für die Elektrode 6 und die Anschiußfläche 7 eignet sich im Falle eines Halbleiterkörpers aus GaAs z. B. Al oder Au : Zn für eine p-leitende Oberfläche, bzw. Au : Ge oder Sn für eine η-leitende Oberfläche.

Abschließend wird der Graben 3 in den Halbleiterkörper eingeätzt, und zwar derart, daß der ursprünglich sich durch den gesamten Halbleiterkörper erstreckende pn-übergang in zwei Bereiche aufgeteilt wird, die nur durch den Steg 4 für die Leitbahn 5 verbunden sind. Der Graben 3 muß bis in die Nähe des pn-Überganges 9, oder sogar darüber hinaus geätzt werden, um den Stromfluß effektiv zu begrenzen. Die Reflexion der in der Ebene des pn-Überganges emittierten Strahlung wird günstig beeinflußt, wenn die Ätztiefe über den pn-Übergang hinausreicht und der Böschungswinkel etwa 45 Grad beträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Strahlungsemittierende Halbleiterdiode mit einem pn-Obergang, der parallel zur großflächigen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers verläuft, bei der ein Graben vorhanden ist, durch einen Steg unterbrochen ist, der als Unterlage für eine Leitbahn dient, die eine Verbindung herstellt zwischen einer Elektrode, die sich innerhalb des vom Graben umschlossenen Bereichs der Halbleiteroberfläche befindet und einer Anschlußfläche, die sich außerhalb des vom Graben umschlossenen Bereichs der Halbleiteroberfläche befindet dadurch gekennzeichnet, daß sich der pn-übergang (9) durch den gesamten Halbleiterkörper (1) erstreckt und daß der Graben (3) den pn-übergang (9) in einen inneren und in einen äußeren Bereich unterteilt

2. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie passiviert ist und daß die Leitbahn über eine Isolierschicht auf dem Steg verläuft.

3. Halbleiterdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des vom Graben umschlossenen Bereichs befindliche Elektrode ringförmig oder kreisscheibenförmig ausgebildet ist.

4. Halbleiterdiode nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Böschungswinkel des Grabens näherungsweise 45 Grad beträgt.