DE3926065C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines LED-Feldes, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt auf einem n-leitenden Halbleitersubstrat sequentiell eine n-leitende Verbindungshalbleiterschicht, eine p-leitende Emissionshalbleiterschicht und eine Stromsperrschicht aus einem lichtdurchlässigen n-leitenden Halbleitermaterial hergestellt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt die Stromsperrschicht unter Bildung wenigstens einer Ausnehmung in der Stromsperrschicht photogeätzt wird, in einem dritten Verfahrensschritt das in den beiden ersten Verfahrensschritten hergestellte Element zur Bildung wenigstens einer Strominjektionsregion einer Oberflächenbehandlung, bei der Zink eindiffundiert wird, unterworfen wird, wobei eine auf der Unterseite des Substrats entstandene Diffusionsschicht danach wieder durch Polieren entfernt wird, und in einem vierten Verfahrensschritt wenigstens ein Elektrodenpaar mit einer auf dem Substrat und einer auf der Stromsperrschicht mit dem eindiffundierten Zink angeordnete Elektrode mit einem Fenster, das sich wenigstens über den Bereich der Ausnehmung erstreckt, aufgebracht wird.

In einem stark informationsorientierten Zeitalter, in dem die Datenverarbeitungsmöglichkeiten von Büroautomaten wie zum Beispiel Computern ständig zunehmen, verlangt ein Druckgerät als Datenausgabegerät eine hohe Geschwindigkeit und hohe Auflösung. Als Folge solcher Anforderungen wird ein LED-Feld, das eine Lichtquelle eines optischen Druckgerätes bildet, der eine elektro-photographische Technik benutzt, für hohe technische Leistung und Auflösung gefordert. Wenn jedoch die strahlende Fläche verschmälert wird, um eine hohe Auflösung zu erreichen, ist es schwierig, gleichzeitig eine hohe optische Leistung zu erhalten, daher muß die Photoemissionsleistung verstärkt werden.

Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung einer lichtemittierenden Diode ist aus der EP 00 47 591 bekannt. Die aus der genannten Druckschrift bekannte Leuchtdiode weist eine sich wenigstens über die Tiefe der Stromsperrschicht erstreckende Ausnehmung auf, in der eine sphärische Linse angeordnet ist. Auf der Stromsperrschicht mit dem eindiffundierten Zink ist eine Elektrode vorgesehen, die die Ausnehmung umgibt und bis an den Rand der Ausnehmung heranreicht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung eines LED-Feldes mit lichtemittierenden Dioden, deren Lichtausbeute gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten lichtemittierenden Dioden erhöht ist, vorzuschlagen.

Das diese Aufgabe lösende erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Fensters größer als die von der Ausnehmung eingenommene Fläche ausgebildet wird und daß das Element in einem weiteren Verfahrensschritt durch Photoätzen in eine Vielzahl von Segmenten entsprechend der Vielzahl geätzter Ausnehmungen zur Bildung des LED-Feldes unterteilt wird.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist eine weitere Erhöhung der Lichtausbeute dadurch gewährleistet, daß bei Anlegen einer Spannung der Stromfluß nicht nur senkrecht zu der Elektrode erfolgt, sondern auch in Richtung der durch die Ausnehmung gebildeten Strominjektionszone durch die Zinkdiffusionsregion verläuft, wobei die Lichtemission nicht auf den Ausnehmungsbereich beschränkt ist, sondern, da die n-leitende Stromsperrschicht durchsichtig ist, auch Licht über die Stromsperrschicht durch das entsprechend der Erfindung vergrößerte Fenster abgegeben werden kann.

Die Merkmale und Vorteile des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden hiernach erklärt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein LED- Feld nach der vorliegenden Erfindung, wobei 1(A) der schematische Querschnitt,
1(B) eine Darstellung der internen Lichtdichte eines Elementes und
1(C) eine Darstellung der Lichtdichte der externen Emission ist.

Fig. 2(A) bis (E) sind Darstellungen, die jeden Schritt der Herstellung des LED-Feldes nach der vorliegenden Erfindung zeigen.

Wenn eine Spannung an eine p-seitige Elektrode 28 in Fig. 1 angelegt wird, erfolgt der Stromfluß nicht senkrecht zu der p- Schichtenfolge wegen ihres p-n-p-n- Übergangs, sondern in Richtung der Strominjektionszone 25 durch die Zinkdiffusionsregion 26, die durch eine Zinkdiffusion zum p-Typ umgewandelt ist. Daher wird unter der Strominjektionszone 25 eine Strahlungszone 30 gebildet. Dann kann das interne innerhalb eines Elementes erzeugte Licht, wie in Fig. 1(B) gezeigt, ohne Störung durch die p-seitige Elektrode 28 nach außen abgestrahlt werden, wie in Fig. 1(C) gezeigt. Wenn die Energielücke der n-leitenden GaA1As-Schicht 24, einer den Strom blockierenden Schicht, größer als die der p-leitenden GaA1As-Strahlungsschicht 23 ist, kann die Photoemissionsleistung maximiert werden, weil die transparente n-leitende GaA1As-Schicht 24 das intern ausgestrahlte Licht hindurchläßt. Daher spielt die obenliegende GaA1As-Schicht beide Rollen, die als transparente Schicht und die als den Strom blockierende Schicht.

Anhand der Fig. 2 wird jetzt ausführlich eine bevorzugte Ausführungsform erklärt. Das Ausgangsmaterial ist ein n-leitendes einkristallines GaAs-Substrat 21 mit einer hohen Konzentration von n-Typ Verunreinigungen. Wie in Fig. 2(A) gezeigt wird ein erster Verfahrensschritt durchgeführt durch das Aufwachsen einer n-leitenden GaA1As-Verbindungsschicht 22 mit Hilfe der üblichen Flüssigphasenepitaxie über dem n- leitenden Substrat 21, einer p-leitenden GaA1As-Strahlungsschicht 23 und einer n-leitenden Stromblockierschicht 24 als einer n-leitenden GaA1As transparenten Schicht. Danach wird durch ein Photoätzverfahraen ein Teil der n-leitenden Stromblockierschicht 24 der n-leitenden GaA1As transparenten Schicht entfernt, um eine Strominjektionsregion 25 herzustellen. Hierfür wird, wie in Fig. 2(B) gezeigt, ein zweiter Verfahrensschritt durchgeführt.

Danach wird, wie in Fig. 2(C) gezeigt, ein dritter Verfahrensschritt durchgeführt, bei dem eine Zinkdiffusionsregion 26 hergestellt wird durch die Umwandlung eines Teils der Stromblockierschicht 24 der transparenten Schicht in eine p-leitende Schicht unter Benutzung der herkömmlichen Zinkdiffusionsmethode unter Vakuumverschluß.

Um das Element in eine Mehrzahl von Segmenten zu unterteilen, werden Segmentunterteilungen 27 mit einem Photoätzverfahren hergestellt und dann wird die Zinkdiffusionsregion auf der Unterseite des Substrats durch Polieren entfernt, wie in Fig. 2(D) gezeigt. Danach wird, wie in Fig. 2(E) gezeigt, ein fünfter Verfahrensschritt durchgeführt, indem eine p- seitige Elektrode 28 über dem Element und eine n-seitige Elektrodes 29 unter dem Substrat gebildet werden.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines LED-Feldes, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt auf einem n-leitenden Halbleitersubstrat sequentiell eine n-leitende Verbindungshalbleiterschicht, eine p-leitende Emissionshalbleiterschicht und eine Stromsperrschicht aus einem lichtdurchlässigen n-leitenden Halbleitermaterial hergestellt wird,
   in einem zweiten Verfahrensschritt die Stromsperrschicht unter Bildung wenigstens einer Ausnehmung in der Stromsperrschicht photogeätzt wird,
   in einem dritten Verfahrensschritt das in den beiden ersten Verfahrensschritten hergestellte Element zur Bildung wenigstens einer Strominjektionsregion einer Oberflächenbehandlung, bei der Zink eindiffundiert wird, unterworfen wird, wobei eine auf der Unterseite des Substrats entstandene Diffusionsschicht danach durch Polieren wieder entfernt wird, und
   in einem vierten Verfahrensschritt wenigstens ein Elektrodenpaar mit einer auf dem Substrat und einer auf der Stromsperrschicht mit dem eindiffundierten Zink angeordneten Elektrode mit einem Fenster, das sich wenigstens über den Bereich der Ausnehmung erstreckt, aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
   daß die Fensterfläche größer als die von der Ausnehmung eingenommene Fläche ausgebildet wird und
   daß das Element in einem weiteren Verfahrensschritt durch Photoätzen in eine Vielzahl von Segmenten entsprechend der Vielzahl geätzter Ausnehmungen zur Bildung des LED-Feldes unterteilt wird.