DE4017632A1

DE4017632A1 - Lichtemittierende halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE4017632A1
Application number: DE4017632A
Authority: DE
Inventors: Hideto Sugawara; Masayuki Ishikawa; Yoshihiro Kokubun; Yukie Nishikawa; Shigeya Naritsuka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1990-12-06
Anticipated expiration: 2010-06-01
Also published as: US5048035A; DE4017632C2

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Halbleitervor richtung, insbesondere eine lichtemittierende Halbleitervor richtung mit einem Halbleitermaterial aus einem InGaAlP- System.

Von den Halbleitern aus Verbindungen der Gruppen III-V mit zu GaAs passendem Gitter besitzen In_1-y (Ga_1-xAl_x)_y P-Misch kristalle (0 x 1 und 0 y 1) den größten direkten Übergangsbandabstand und haben somit erhebliche Beachtung als Materialien zur Herstellung lichtemittierender Vorrich tungen für den Bereich sichtbaren Lichts gefunden. In jüngster Zeit konnte auf einem GaAs-Substrat durch chemisches Bedampfen mit Hilfe einer organometallischen Verbindung (im folgenden als "MOCVD-Verfahren" bezeichnet) eine InGaAlP- Kristallschicht gebildet werden. Es ist auch bereits ein unter Verwendung dieser Technik hergestellter Halbleiter laser für sichtbares Licht bekanntgeworden.

Bei einer lichtemittierenden Diode für einen Bereich sicht baren Lichts wird in einem Rotbereich ein Material aus dem GaAlAs-System zur Herstellung einer Vorrichtung hoher Leuchtdichte verwendet. Da jedoch ein indirektes Übergangs material, wie GaP oder GaAsP in einem Bereich kürzerer Wellenlänge als derjenigen des Rotbereichs verwendet wird, konnte bisher noch keine Vorrichtung hoher Leuchtdichte ent sprechend derjenigen einer Vorrichtung für den Rotbereich bereitgestellt werden.

Da ein Material aus dem InGaAlP-System - wie beschrieben - bis zu einem Grünbereich eine direkte Übergangsbandstruktur aufweist, läßt sich unter Verwendung eines solchen Materials eine lichtemittierende Diode hoher Leuchtkraft über einen breiten Bereich sichtbaren Lichts herstellen. Zur Herstellung einer solchen Vorrichtung muß jedoch zur Verminderung des Systemwiderstands der Vorrichtung InGaAlP niedrigen spezifischen Widerstands gezüchtet werden. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, einen niedrigen Widerstand aufweisendes InGaAlP bereitzu stellen, und zwar insbesondere in einer Schicht vom p-Typ. Zur Senkung des Widerstands einer Schicht vom p-Typ muß hoch konzentriert mit Fremdatomen vom p-Typ dotiert werden. Wenn jedoch bei einem Material vom InGaAlP-System Fremdatome in hoher Konzentration eindotiert werden, läßt sich lediglich ein Teil der eindotierten Fremdatome elektrisch aktivieren, d.h. die Aktivität sinkt unter Sättigung der Trägerkonzen tration. Wenn darüber hinaus der Al-Anteil erhöht wird, sinkt das Verhältnis der vorhandenen eindotierten Fremdatome unter Begrenzung der Konzentration an den eindotierten Fremdatomen. Darüber hinaus ist die Mobilität der Träger in InGaAlP ver gleichsweise gering. Insbesondere ist die Mobilität der Löcher ausgesprochen gering und liegt in der Größenordnung von 10-20 cm²/V · s. Folglich läßt sich der Widerstand beim Dotieren in einer Konzentration von etwa 10¹⁸ cm^-3 nicht be sonders stark vermindern. Aus diesem Grund verbreitern sich in einem LED-Gebilde, bei dem in der angegebenen Reihenfolge auf ein Substrat aus GaAs vom n-Typ eine erste Plattier schicht mit InGaAlP vom n-Typ, eine aktive Schicht aus InGaAlP und eine zweite Plattierschicht aus InGaAlP vom p-Typ aufgetragen sind, von einer Elektrode injizierte Löcher nicht ohne weiteres in seitliche Richtung, wobei der Hauptteil der Lichtemissionsrekombination in der aktiven Schicht unterhalb einer Elektrode auf der Seite der Schicht vom p-Typ stattfindet. Folglich erfolgt eine Lichtemission in lediglich einem peripheren Bereich der Elektrode auf der Seite der Schicht vom p-Typ, was zu einem sehr niedrigen Emissionslichtextraktionsgrad führt. Da Dotiermittel vom n-Typ relativ einfach in hoher Konzentration dotiert werden können, läßt sich durch Aufeinanderstapeln einer ersten Plattierschicht aus InGaAlP vom p-Typ, einer aktiven Schicht aus InGaAlP und einer zweiten Plattierschicht aus InGaAlP (in der angegebenen Reihenfolge) auf ein Substrat aus GaAs vom p-Typ ein LED-Gebilde herstellen. Die Elektro nenmobilität in in einer Plattierschicht zu verwendendem InGaAlP ist in einem Zusammensetzungsbereich mit hohem Al- Anteil nicht so hoch, d.h. etwa 100 cm²/V · s. Zur Verbreitung eines Injektionsstroms in seitliche Richtung muß folglich die Dicke der zweiten Plattierschicht vom n-Typ auf einige 10 µm oder mehr erhöht werden. Theoretisch ist es nicht un möglich, nach dem als Kristallzüchtungsverfahren für das InGaAlP-Material geeigneten MOCVD-Verfahren einen dicken Film der angegebenen Stärke zu züchten. Diese Technik ist jedoch nicht praktikabel, da sie beispielsweise eine sehr lange Wachstumszeit oder eine sehr große Menge an gasförmi gem Lieferanten für das Material der Gruppe V erfordert.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung hohen Lichtextraktionsgrades und hoher Leuchtkraft anzugeben.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung aus einem aus einer Verbindung bestehenden Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer auf dem Substrat gebildeten InGaAlP-Schicht mit einem licht emittierenden Bereich, einer auf der InGaAlP-Schicht ge bildeten GaAlAs-Schicht größeren Bandabstands als ihn die InGaAlP-Schicht aufweist, und einer auf einem Teil der GaAlAs-Schicht gebildeten Elektrode, wobei Licht von einer Oberfläche auf der Elektrodenseite mit Ausnahme der Elektrode emittiert wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung aus einem aus einer Verbindung be stehenden Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer auf dem Substrat gebildeten und im wesentlichen aus InGaAlP eines ersten Leitfähigkeitstyps bestehenden unteren Plattierschicht, einer auf der unteren Plattierschicht be findlichen und im wesentlichen aus InGaAlP bestehenden aktiven Schicht, einer auf der aktiven Schicht gebildeten und im wesentlichen aus InGaAlP eines zweiten Leitfähigkeits typs bestehenden oberen Plattierschicht und einem auf der oberen Plattierschicht gebildeten Stromblockierbereich des ersten Leitfähigkeitstyps größeren Bandabstands als ihn die die aktive Schicht bildende InGaAlP-Schicht aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung aus einem aus einer Verbindung be stehenden Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer auf dem Substrat gebildeten und im wesentlichen aus InGaAlP des ersten Leitfähigkeitstyps bestehenden unteren Plattierschicht, einer auf der unteren Plattierschicht vor gesehenen und im wesentlichen aus InGaAlP bestehenden aktiven Schicht und einer auf der aktiven Schicht gebildeten und im wesentlichen aus InGaAlP eines zweiten Leitfähigkeitstyps bestehenden oberen Plattierschicht, wobei selektiv zwischen dem Substrat und der unteren Plattierschicht ein Zwischen bandabstandsbereich mit größerem Bandabstand als ihn das Substrat aufweist und geringerem Bandabstand als ihn die untere Plattierschicht besitzt, gebildet wird.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen in den Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine LED (Leuchtdiode) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt zur Veranschaulichung der Strom verteilung und eines lichtemittierenden Bereichs der LED gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine LED mit einer Strom blockierschicht gemäß einer anderen Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 4A bis 4D Querschnitte zur Erläuterung der Herstel lungsstufen der in Fig. 3 dargestellten LED;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine modifizierte LED ge mäß Fig. 3;

Fig. 6 und 7 Querschnitte durch eine LED mit einer Strom blockierschicht gemäß einer weiteren Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer LED mit einem Zwischenbandabstandsbereich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 einen Querschnitt durch die LED gemäß Fig. 8 und

Fig. 10 und 11 eine perspektivische bzw. plane Darstellung der Beziehung zwischen einem Zwischenbandabstands bereich und einer Elektrode auf der n-Typseite bei einer modifizierten LED gemäß Fig. 8.

Wie bereits erwähnt, ist in Fig. 1 in schematischem Quer schnitt der Aufbau einer Ausführungsform einer erfindungs gemäßen lichtemittierenden Halbleitervorrichtung dargestellt.

Fig. 1 zeigt, daß nach und nach auf eine Hauptfläche eines aus n-GaAs bestehenden Substrats 11 eine untere Plattier schicht 12 aus n-In_0,5(Ga_1-xAl _x)_0,5P, eine aktive Schicht 13 aus In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P, eine obere Plattierschicht 14 aus p-In_0,5(Ga_1-zAl _z)_0,5P, eine p-Ga_1-pAl As-Schicht 15 und eine aus p-GaAs bestehende Kontaktschicht 16 aufgetragen sind. Auf der Kontaktschicht 16 befindet sich eine p-typseitige erste Elektrode 17 aus Au-Zn, während auf der anderen Hauptfläche des Substrats 11 eine n-typseitige zweite Elektrode 18 aus Au-Ge vorgesehen ist. Die Dicke der p-GaAlAs-Schicht 15 ist größer als diejenige der oberen Plattierschicht 14.

Die Fig. 2 zeigt die Stromverteilung und den lichtemittieren den Bereich im Inneren der Vorrichtung gemäß Fig. 1. In Fig. 2 zeigen gestrichelt dargestellte Pfeile 19 die Strom verteilung in der Vorrichtung, mit der Bezugszahl 10 ist der lichtemittierende Bereich bezeichnet. Zur Gewährleistung eines hohen Lichtemissionsgrades genügen die Al-Anteile x, y und z in jeder InGaAlP-Schicht folgenden Erfordernissen: y ≦ x und y ≦ z. Dies bedeutet, daß ein solcher Doppel heteroübergang gebildet wird, daß der Bandabstand der als lichtemittierende Schicht dienenden aktiven Schicht 13 ge ringer ist als diejenigen der beiden Plattierschichten 12 und 14 vom p- bzw. n-Typ. Jeder Index x, y und z genügt einer der folgenden Ungleichungen:

0 ≦ x ≦ 1, vorzugsweise 0,5 ≦ x ≦ 1,
0 ≦ y ≦ 1, vorzugsweise 0 ≦ y ≦ 0,6,
0 ≦ z ≦ 1, vorzugsweise 0,5 ≦ z ≦ 1.

Für die p-GaAlAs-Schicht 15 wird der Bandabstand größer ge wählt als für die aktive Schicht 13, so daß die Schicht 15 in bezug auf die Wellenlänge des durch die aktive Schicht 13 emittierten Lichts durchlässig wird. So genügt beispiels weise p in Ga_1-pAl _pAs der Ungleichung 0,45 ≦ p ≦ 1.

Obwohl im folgenden eine LED der angegebenen Doppelhetero übergangsstruktur näher erläutert wird, ist der Schichtauf bau des aktiven Schichtteils in bezug auf den Lichtextrak tionsgrad nicht von wesentlicher Bedeutung. Folglich dürften Einzelheteroübergangs- und Homoübergangsstrukturen der ge schilderten Doppelheteroübergangsstruktur äquivalent sein.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Aufbau sind die Dicke und Trägerkonzentration jeder Schicht im folgenden in Klammern angegeben: Substrat 11 (80 µm, 3 × 10¹⁸ cm^-3), untere Plattierschicht 12 (1 µm, 5 × 10¹⁷ cm^-3), aktive Schicht 13 (0,5 µm, nicht dotiert), obere Plattierschicht 14 (0,2 µm, 4 × 10¹⁷ cm^-3) , p-GaAlAs-Schicht 15 (3 µm, 3 × 10¹⁸ cm^-3) und Kontaktschicht 16 (0,1 µm, 3 × 10¹⁸ cm^-3). Es sei darauf hingewiesen, daß die Dicke der p-GaAlAs-Schicht 15 vorzugs weise 1 µm bis 20 µm beträgt.

Ein Merkmal des beschriebenen Aufbaus ist, daß auf der Schicht 12 eine p-GaAlAs-Schicht 15 weit größerer Dicke als sie die obere Plattierschicht 14 aus p-InGaAlP aufweist, gebildet ist. Die Überlegenheit dieses Aufbaus wird noch näher erläutert werden.

Wenn die p-GaAlAs-Schicht 15 in der in Fig. 1 dargestellten Struktur nicht vorhanden ist, ist die Stromverbreitung in der oberen Plattierschicht aus p-InGaAlP gering, da ihr (spezifischer) Widerstand hoch ist. Die Stromverbreitung kann durch Er höhen der Dicke der Schicht aufgeweitet werden. Da jedoch in einem Material aus dem InGaAlP-System die Wärmeleit fähigkeit gering ist, ist wegen einer Verschlechterung der Kristallqualität und Beeinträchtigung der darüberliegenden Schicht eine große Filmdicke nicht erwünscht. Darüber hinaus muß bei einem Halbleitermaterial aus dem InGaAlP-System wegen der begrenzten Wachstumsgeschwindigkeit im Hinblick auf die Kristallqualität die Wachstumsdauer verlängert werden, um einen dicken Film wachsen zu lassen. Wenn in der Plattierschicht Fremdatome hohen Diffusionsvermögens ver wendet werden, erfolgt folglich eine Fremdatomdiffusion zu der aktiven Schicht unter Beeinträchtigung der Eigenschaften der betreffenden Vorrichtung. Aus diesem Grunde bereitet es Schwierigkeiten, eine dicke InGaAlP-Schicht zu züchten. Durch Ausbilden der p-GaAlAs-Schicht 15 mit Gitteranpassung an GaAs zur Gewährleistung eines niedrigen Widerstands und einer hohen Wachstumsgeschwindigkeit auf der oberen Plattier schicht 14 aus p-InGaAlP kann sich ein aus der Elektrode injizierter Strom in der p-GaAlAs-Schicht 15 ausbreiten und dabei eine Lichtemission in einem breiten Bereich mit Aus nahme eines Teils unmittelbar unterhalb der Elektrode her beiführen. Die Widerstandswerte der oberen Plattierschicht 14 aus p-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P und der p-(Ga_0,2Al_0,8)As-Schicht 15 dieser Ausführungsform und bei der angegebenen Träger konzentration betragen 1 Ωcm bzw. 0,05 Ωcm. Da der Wider standsunterschied groß ist, verbreitet sich ein aus der Elektrode injizierter Strom in hohem Maße in der p-GaAlAs- Schicht 15, bevor er die Plattierschicht 14 vom p-Typ er reicht.

In der dargestellten Stapelstruktur beträgt bei der betref fenden Vorrichtung der Al-Gehalt y in der aus In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P bestehenden aktiven Schicht 0,3. Um einen Strom zum Fließen zu bringen, wird in Vorwärtsrich tung eine Spannung angelegt. Dies führt zu der in Fig. 2 dargestellten Stromverteilung. Über einen breiten Ober flächenbereich der Vorrichtung mit Ausnahme der p-typseiti gen Elektrode (Au-Zn) 17 erfolgt eine Lichtemission mit einer Spitzenwellenlänge bei 610 mm.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderte Ausführungs form beschränkt. Bei der geschilderten Ausführungsform be sitzt die aktive Schicht die Zusammensetzung In_0,5(Ga_0,7Al_0,3)_0,5P. Durch Ändern des Al-Gehalts dieser Zusammensetzung läßt sich eine Lichtemission im Bereich des sichtbaren Lichts von Rot nach Grün erreichen. Die Zu sammensetzung der Plattierschicht beträgt bei der geschil derten Ausführungsform In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P. Auch diese Zusammensetzung ist kein "Muß", vielmehr kann jede Zusammen setzung gewählt werden, sofern in bezug auf die aktive Schicht ein akzeptabler Bandabstandunterschied zum Ein fangen von Trägern gewährleistet ist. Bei der geschilderten Ausführungsform befindet sich zwischen der aktiven InGaAlP- Schicht 13 und der p-GaAlAs-Schicht 15 eine obere Plattier schicht 14 aus p-InGaAlP, die gleiche Wirkung (wie mit diesem Schichtaufbau) erreicht man bei einer Struktur, bei der die p-GaAlAs-Schicht 15 direkt auf der aktiven Schicht 13 aus InGaAlP vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau ist jedoch der Bandabstandunterschied in bezug auf die aktive Schicht 13 geringer als bei der Struktur, bei der die aus p-InGaAlP bestehende obere Plattierschicht 14 vorhanden ist. Folglich kommt es bei ersterer Ausführungsform leichter zu einem Überfließen von Trägern unter geringfügiger Beeinträchtigung der Eigenschaften der Vorrichtung. Da jedoch durch die Strom verbreitung in der p-GaAlAs-Schicht ein weit höherer Licht extraktionsgrad erreichbar ist als mit üblicher Bauweise, hat sich der Gebrauch dieser Struktur in hohem Maße als vor teilhaft erwiesen. Neben den genannten Bauweisen erzielt man dieselbe Wirkung auch mit einer Struktur, bei der eine GaAlAs-Schicht auf einem lichtemittierenden Bereich aus InGaAlP unterschiedlichen Al-Gehalts vorgesehen ist, oder bei einer Struktur, bei der ein lichtemittierender Bereich durch eine InGaAlP-Schicht und eine GaAlAs-Schicht gebildet sind.

Bei der geschilderten Ausführungsform beträgt der Al-Gehalt der Ga_1-pAl _pAs-Schicht 0,8. Die Zusammensetzung ist jedoch nicht auf diese Zusammensetzung beschränkt, vielmehr kann jede Zusammensetzung gewählt werden, deren Bandabstand für eine Durchlässigkeit für die Wellenlänge des vom lichtemittieren den Bereich emittierten Lichts ausreicht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten LED besitzt die auf der Plattierschicht vorgesehene p-GaAlAs-Schicht eine weit größere Filmdicke und einen niedrigeren Widerstand als sie die p-InGaAlP-Plattierschicht aufweist. Folglich breitet sich ein aus dem Elektrodenbereich injizierter Strom in der p-GaAlAs-Schicht über einen weiten Bereich mit Ausnahme einer Stelle unmittelbar unterhalb der Elektrode aus, bevor er die p-InGaAlP-Plattierschicht erreicht. Da in diesem Falle der lichtemittierende Bereich über einen breiten Be reich mit Ausnahme der Stelle unmittelbar unterhalb der Elektrode verbreitert werden kann, erhöht sich der Licht extraktionsgrad unter Gewährleistung einer kräftig leuchten den Lichtemission, d.h. einer hohen Leuchtdichte.

Die in Fig. 3 im Querschnitt dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LED besitzt eine Doppelhetero struktur, die durch aufeinanderfolgendes Ablagern einer Pufferschicht 22 aus n-GaAs einer Dicke von 0,5 µm, die durch Si-Dotierung auf eine Fremdatomkonzentration vom n-Typ von 2 × 10¹⁸ cm^-3 gebracht wurde, einer unteren Plattierschicht 23 aus n-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Dicke von 2 µm, die durch Si-Dotierung auf eine Fremdatomkonzen tration vom n-Typ von 2 × 10¹⁸ cm^-3 gebracht wurde, einer nicht-dotierten aktiven Schicht 24 einer Dicke von 0,5 µm aus In_0,5(Ga_0,55Al_0,45)_0,5P, einer ersten oberen Plattier schicht 25 aus p-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Dicke von 1 µm, die durch Zn-Dotierung auf eine Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 4 × 10¹⁷ cm ³ gebracht wurde, einer Strom blockierschicht 26 aus n-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7) _0,5P einer Dicke von 0,5 µm, die durch Si-Dotierung auf eine Fremdatom konzentration vom n-Typ von 2 × 10¹⁷ cm^-3 gebracht wurde, einer zweiten oberen Plattierschicht 27 aus p-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Dicke von 1 µm, die durch Zn- Dotierung auf eine Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 7 × 10¹⁷ cm^-3 gebracht wurde, und einer Kontaktschicht 28 aus p-In_0,5Ga_0,5P einer Dicke von 0,05 µm, die durch Zn- Dotierung auf eine Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 1 × 10¹⁸ cm^-3 gebracht wurde, auf einem Substrat 21 aus n-GaAs, das durch Si-Dotierung auf eine Fremdatomkonzen tration vom n-Typ von 3 × 10¹⁸ cm^-3 gebracht wurde, ent standen ist. Auf der unteren Seite des Substrats 21 ist eine n-typseitige Elektrode, d.h. eine erste Elektrode 29 a aus Au-Ge vorgesehen. Auf der Kontaktschicht 28 befindet sich eine p-typseitige Elektrode, d.h. eine zweite Elektrode 29 b aus Au-Zn.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4D wird nun ein Ver fahren zur Herstellung der in Fig. 3 dargestellten LED näher erläutert.

Zunächst wird durch Si-Dotierung bis zu einer Fremdatom konzentration vom n-Typ von 3 × 10¹⁸ cm^-3 ein n-GaAs-Substrat 21 hergestellt. Danach erfolgt eine Si-Dotierung im oberen Teil der Substratoberfläche nach einem unter vermindertem Druck durchgeführten chemischen Bedampfungsverfahren unter Verwendung einer organometallischen Verbindung (im folgenden als "unter vermindertem Druck durchgeführtes MOCVD-Verfahren" be zeichnet). Hierbei entsteht eine Pufferschicht 22 aus n-GaAs einer Fremdatomkonzentration vom n-Typ von 3 × 10¹⁸ cm^-3 und einer Dicke von 0,5 µm. Hierauf erfolgt eine ähnliche Si-Dotierung zur Bildung der unteren Plattier schicht 23 aus n-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Fremdatom konzentration vom n-Typ von 3 × 10¹⁸ cm^-3 und einer Dicke von 2 µm. Eine aktive Schicht 24 aus In_0,5(Ga_0,55Al_0,45)_0,5P einer Dicke von 0,5 µm wird ohne Dotierung hergestellt. Unter Zn-Dotierung erhält man eine erste obere Plattierschicht 25 aus p-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 4 × 10¹⁷ cm^-3 und einer Dicke von 1 µm. Mittels Si-Dotierung wird dann eine Stromblockierschicht 26 aus n-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Fremdatomkonzentration vom n-Typ von 2 × 10¹⁷ cm^-3 und einer Dicke von 0,5 µm er zeugt. Anschließend erfolgt eine Zn-Dotierung zur Bildung einer zweiten oberen Plattierschicht 27 aus p-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P einer Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 7 × 10¹⁷ cm^-3 und einer Dicke von 1 µm. Schließlich erfolgt eine Zn-Dotierung zur Bildung einer Kontaktschicht 28 aus p-In_0,5Ga_0,5P einer Fremdatomkonzentration vom p-Typ von 1 × 10¹⁸ cm^-3 und einer Dicke von 0,05 µm. Diese Schichten werden aufeinanderfolgend zur Bildung einer Doppelhetero übergangsstruktur wachsen gelassen. Schließlich erfolgt eine Si-Dotierung zur Züchtung einer Deckschicht 30 aus n-GaAs einer Fremdatomkonzentration vom n-Typ von 8 × 10¹⁸ cm^-3 und einer Dicke von 0,5 µm (Fig. 4A). Das geschilderte, unter vermindertem Druck durchgeführte MOCVD-Verfahren wird bei einer Substrattemperatur von 730°C einem Druck im Reaktions rohr von 3325 Pa und einer Wachstumsgeschwindigkeit von 3 µm/h durchgeführt.

Nach dem Wegätzen eines Teils der Deckschicht 30 aus n-GaAs, an den eine p-typseitige Elektrode angeschlossen werden soll (vgl. Fig. 4B), wird 30 min lang bei 650°C getempert. In diesem Fall erfolgt die Temperung in einer pH 3-Atmosphäre zur Verhinderung eines Verdampfens von P aus freiliegenden Oberflächen der aus p-In_0,5Ga_0,5P bestehenden Kontakt schicht 18. Durch diese Temperung wird der Leitfähigkeitstyp eines Teils 26 a der Stromblockierschicht 26 aus n-In_0,5(Ga_0,3Al_0,7) _0,5P entsprechend einem unteren Bereich der Deckschicht 30 aus n-GaAs in den p-Typ geändert.

Nachdem die n-GaAs-Deckschicht 30 weggeätzt worden ist (vgl. Fig. 4C), wird auf der gesamten unteren Oberfläche des Sub strats 21 aus n-GaAs eine Au-Ge-Elektrode 29 a gebildet. Auf der Kontaktschicht 28 aus p-In_0,5Ga_0,5P wird eine Au-Zn- Elektrode 29 b gebildet. Schließlich wird ein Teil der Deck schicht 30 aus p-In_0,5Ga_0,5P mit Ausnahme eines Bereichs entsprechend der Au-Zn-Elektrode 29 b weggeätzt (vgl. Fig. 4D).

Wird in Vorwärtsrichtung für einen Stromfluß durch ein 0,3 mm × 0,3 mm große quadratische Vorrichtung der ange gebenen Stapelstruktur eine Spannung angelegt, erfolgt eine Grünlichtemission mit einer Spitzenwellenlänge bei 550 mm aus einem peripheren Bereich mit Ausnahme des Bereichs der Au-Zn-Elektrode. Diese Vorrichtung wird mittels eines Epoxyharzes eingegossen, worauf die Leuchtkraft der ver gossenen Vorrichtung ermittelt wurde. Hierbei zeigte es sich, daß die Grünlicht emittierende Diode eine hohe Leucht kraft von mehr als 500 mcd aufwies. Dieses Ergebnis ist im Vergleich zu der mit üblichem GaP erreichbaren Licht emission(leucht)dichte von nicht mehr als 200 mcd bemerkens wert.

Im Zusammenhang mit Fig. 5 wird nun eine Modifizierung der in Fig. 3 dargestellten LED näher erläutert.

Da die in Fig. 5 dargestellte LED der in Fig. 3 dargestell ten LED mit Ausnahme der Formen der Stromblockierschicht, der Kontaktschicht und der Au-Zn-Elektrode entspricht, werden die restlichen Teile mit den auch in Fig. 3 benutzten Bezugsziffern bezeichnet und auf eine detaillierte Be schreibung derselben verzichtet.

Fig. 5 zeigt, daß auf einer Stromblockierschicht 36 in einem Umfangsbereich eine Kontaktschicht 38 und eine Au-Zn- Elektrode 39 b aufliegen.

Diese Bauweise erreicht man bei Durchführung eines entspre chenden Herstellungsverfahrens wie in Fig. 4A bis 4D gezeigt, durch Ausbilden einer Deckschicht 30 aus n-GaAs (vgl. Fig. 4C) auf einem zentralen Bereich.

Bei der lichtemittierenden Diode dieser Bauweise läßt sich die Stromdichte in einem lichtemittierenden Bereich ohne weiteres auf einen höheren Wert bringen als ihn die in Fig. 3 dargestellte lichtemittierende Diode aufweist. Auf diese Weise erhält man eine lichtemittierende Diode (noch) höherer Leuchtkraft bzw. -dichte.

Bei den in Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen be sitzt die Stromblockierschicht die Zusammensetzung In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P. Die Zusammensetzung der Stromblockier schicht ist jedoch nicht auf diese spezielle Zusammensetzung beschränkt, man kann vielmehr beliebige Zusammensetzungen wählen, sofern lediglich ein akzeptabler Bandabstand zur Gewährleistung von Durchlässigkeit für die Wellenlänge des von der aktiven Schicht emittierten Lichts gewährleistet ist. Bei der geschilderten Ausführungsform besitzt die aktive Schicht die Zusammensetzung In_0,5(Ga_0,55Al_0,45)_0,5P. Durch Ändern des Al-Gehalts dieser Zusammensetzung läßt sich eine Lichtemission im Bereich sichtbaren Lichts von Rot nach Grün erreichen. Obwohl bei der geschilderten Ausfüh rungsform die Plattierschicht die Zusammensetzung In_0,5(Ga_0,3Al_0,7)_0,5P aufweist, ist deren Zusammensetzung nicht auf die konkret angegebene Zusammensetzung beschränkt. Man kann vielmehr jede Zusammensetzung wählen, sofern ein akzeptabler Bandabstandunterschied in bezug auf die aktive Schicht zum Einfangen von Trägern gewährleistet ist. Bei der geschilderten Ausführungsform wird für die Deckschicht zwar GaAs vom n-Typ benutzt, dieselbe Wirkung erreicht man jedoch auch bei Verwendung von GaAlAs vom n-Typ oder InGaAlP vom n-Typ. Bei der geschilderten Ausführungsform wird als in die Plattierschicht vom p-Typ zu dotierendes Fremdatom Zn verwendet, die gleiche Wirkung erreicht man je doch auch bei Verwendung anderer Fremdatome vom p-Typ, wie Mg.

Im folgenden wird das Prinzip der in Fig. 3 bis 5 darge stellten Ausführungsformen detailliert erläutert. Nachteilig an einer üblichen lichtemittierenden Diode aus In_1-y (Ga_1-xAl _x)_yP (0 ≦ x ≦ 1 und 0 ≦ y ≦ 1) ist, daß die Lichtemission auf einen peripheren Bereich einer Oberflächen elektrode begrenzt ist. Es hat sich nun gezeigt, daß sich die geschilderten Schwierigkeiten dadurch lösen lassen, daß man in einer Plattierschicht vom p-Typ einen Stromblockier bereich vom n-Typ ausbildet und daß man diesen durch selek tive Diffusion in der Plattierschicht vom p-Typ enthaltenen Fremdatomen vom p-Typ herstellen kann. Dies bedeutet, daß bei diesem Aufbau ein Stromfluß in der Plattierschicht vom p-Typ durch eine p-n-Übergangspotentialsperre, die wegen des n-Leitfähigkeitstyps des Stromblockierbereichs entstan den ist, in Richtung auf einen peripheren Bereich gekrümmt wird. Als Ergebnis erfolgt eine Lichtemission in einem Be reich entsprechend einem Bereich außerhalb der p-seitigen Elektrode unter Verbesserung des Emissionslichtextraktions grades. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß die Diffusion der in der Plattierschicht vom p-Typ enthaltenen Fremdatome vom p-Typ von der Struktur einer auf der Plattierschicht vom p-Typ gebildeten Deckschicht abhängt. Konkret wurde auf der InGaAlP-Schicht vom n-Typ eine Zn als Fremdatom enthaltende InGaAlP-Schicht vom p-Typ und auf letzterer eine Deckschicht aus GaAs vom n-Typ gebildet. Danach wurde ein Teil der Deck schicht zur Freilegung der Oberfläche der InGaAlP-Schicht vom p-Typ und unter Zurücklassung eines Teils der die Ober fläche der InGaAlP-Schicht vom p-Typ bedeckenden Deckschicht weggeätzt. Anschließend wurde getempert. Hierbei diffundierte Zn in die InGaAlP-Schicht vom n-Typ unterhalb des noch mit der Deckschicht bedeckten Bereichs, wobei der Leitfähigkeits typ der InGaAlP-Schicht in den p-Typ umgewandelt wurde. In den Bereich der InGaAlP-Schicht vom n-Typ, in dem die Deck schicht entfernt wurde, diffundierte kein Zn, so daß der Leitfähigkeitstyp dieses Schichtbereichs nach wie vor der n-Typ war. Die Diffusion von Zn geht leichter vonstatten, wenn die Konzentration an Zn in der InGaAlP-Schicht vom p-Typ höher und der Al-Gehalt in der InGaAlP-Schicht vom n-Typ größer sind. Durch Erhöhen des Al-Gehalts der in die Plattierschicht vom p-Typ eingefügten InGaAlP-Schicht vom n-Typ auf einen höheren Wert als ihn die aus InGaAlP be stehende aktive Schicht aufweist und Einstellen der Kon zentration vom Zn in der Plattierschicht vom p-Typ auf einen geeigneten Wert läßt sich folglich in der Plattierschicht vom p-Typ eine InGaAlP-Schicht vom n-Typ einer Form ent sprechend derjenigen der auf der Oberfläche der Plattier schicht vom p-Typ gebildeten GaAs-Deckschicht vom n-Typ eingraben. Eine ähnliche Wirkung erreicht man bei Verwen dung von GaAlAs vom n-Typ oder InGaAlP vom n-Typ anstelle von GaAs vom n-Typ bei der Herstellung der Deckschicht.

Wie bereits erwähnt, ist bei der in Fig. 3 und 5 dargestell ten Ausführungsform einer lichtemittierenden Diode mit dem In_1-y(Ga_1-xAl _x)_yP-Systemmaterial (0 ≦ x ≦ 1 und 0 ≦ y ≦ 1) der Stromblockierbereich für die Stromausbreitung in der Deckschicht vom p-Typ gebildet und eingegraben. Da emittier tes Licht durch Stromausbreitung ohne Unterbrechung durch eine Elektrode abgezogen werden kann, läßt sich auf diese Weise eine mit hoher Leuchtkraft sichtbares Licht emittieren de Diode herstellen.

Vorteilhaft an der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus auch, daß durch lediglich einmaliges Kristallwachstum der Stromblockierbereich gebildet und eingegraben werden kann.

Die Fig. 6 und 7 erläutern eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 6 entsprechen die Bezugszahlen 41 bis 45 den Bezugs zahlen 11 bis 15 in Fig. 1. Durch eine einzige Kristall züchtung auf einer p-Ga_1-pAl _pAs-Schicht 45 werden eine Deckschicht 46 aus p-InGaP und eine Stromblockierschicht 47 aus n-In_0,5(Ga_1-zAl _z)_0,5P gebildet. Die Bildung der Stromblockierschicht 47 aus n-InGaAlP erfolgt durch selek tive Ätzung mit Hilfe von heißer Phosphorsäure. Danach werden durch eine zweite Kristallzüchtung nach und nach eine p-Ga_1-pAl _pAs-Schicht 48 und eine Kontaktschicht 49 aus p-GaAs aufeinander aufgetragen. Auf der Kontaktschicht 49 bzw. der anderen Hauptfläche eines n-GaAs-Substrats 41 werden eine p-typseitige Elektrode 50 aus Au-Zn bzw. eine n-typseitige Elektrode 51 aus Au-Ge vorgesehen.

Die p-typseitige Elektrode 50 wird unmittelbar über der Stromblockierschicht nach einer Abhebmethode unter Ver wendung eines Resists o. dgl. oder durch Ätzen gebildet. Ein Teil der Kontaktschicht 49 aus p-GaAs mit Ausnahme eines Bereichs entsprechend der Elektrode 50 wird mit Hilfe eines selektiven Ammoniak/Wasserstoffperoxid-Ätzsystems entfernt.

Wenn man den Al-Anteil y einer aktiven Schicht 43 aus In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P erhöht, dient die p-InGaP-Deckschicht 46 als Absorptionsschicht in bezug auf die Lichtemission der aktiven Schicht. Im allgemeinen läßt sich keine gute Kristallzüchtung auf einer GaAlAs-Schicht durchführen, da deren GaAlAs-Oberfläche als Hauptwachstumsfläche leicht unter Bildung eines Oxidfilms oxidiert wird. Zur Bildung der Stromblockierschicht 47 aus n-InGaAlP muß ein ätz mittelselektives Material verwendet werden. Folglich wird bei dieser Ausführungsform die p-InGaP-Schicht 46 vorge sehen. Die Schicht 46 braucht lediglich so dick zu sein, daß den genannten Anforderungen Genüge getan wird. Mit abnehmender Dicke wird die genannte Absorptionswirkung in bezug auf die Lichtemission der aktiven Schicht geschwächt. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Dicke der Schicht 46 50 nm. Die Dickewerte und Trägerkonzentrationen der Schichten 41 bis 45 entsprechen den Dickewerten bzw. Trä gerkonzentrationen der Schichten 11 bis 15 in Fig. 1. Die Dickewerte und Trägerkonzentrationen der sonstigen Schich ten sind im folgenden in Klammern angegeben: Stromblockier schicht aus n-In_0,5(Ga_1-zAl _z)_0,5P (0,15 µm, 2 × 10¹⁸ cm^-3), p-Ga_1-pAl _pAs-Schicht 48 (5 µm, 2 × 10¹⁸ cm^-3 und Kontakt schicht 49 aus p-GaAs (0,1 µm, 3 × 10¹⁸ cm^-3).

Die geschilderte Bauweise unterscheidet sich von üblichen Strukturen und der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form darin, daß durch die zweite Kristallzüchtung auf der Schicht 44 die p-GaAlAs-Schicht 45 weit größerer Dicke als sie die obere Plattierschicht 44 aus p-InGaAlP auf weist, abgelagert wird, auf der p-GaAlAs-Schicht 45 der dünne p-InGaP-Film und die Stromblockierschicht 47 aus n-InGaAlP unmittelbar unter der p-typseitigen Elektrode gebildet werden und auf der Oberseite der Schicht 47 die p-GaAlAs-Schicht 48 entsteht. Die Überlegenheit dieser Bauweise wird im folgenden näher erläutert.

Wie bereits im Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erläutert, ist bei üblicher Bauweise die Stromausbreitung in der oberen Plattierschicht aus p-InGaAlP wegen ihres hohen Widerstands gering. Da folg lich eine Lichtemission hauptsächlich unmittelbar unter halb des Stroms erfolgt, erhält man hierbei keine hoch wirksame LED. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form dient jedoch die einen niedrigen Widerstand aufweisende p-GaAlAs-Schicht zur Stromverbreitung und folglich Aus breitung eines lichtemittierenden Bereichs, so daß sich auf diese Weise eine hochwirksame LED bereitstellen läßt. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform dient die auf der p-GaAlAs-Schicht 45 befindliche Stromblockierschicht 47 zur weiteren Ausbreitung des Stroms und Verbreitung des lichtemittierenden Bereichs. Dabei fließt ein von der Elektrode 50 injizierter Strom in einen Bereich der p-GaAlAs-Schicht 48 ohne darunter befindliche Stromblockier schicht. Der durch die Wirkung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in die p-GaAlAs-Schicht 45 injizierte Strom breitet sich weiter aus und ermöglicht eine Lichtemission in einem breiten Bereich mit Ausnahme eines Teils unmittel bar unterhalb des Stroms. Wenn man hierbei die Außenfläche der p-seitigen Elektrode mit der Außenfläche der Strom blockierschicht zusammenfallen läßt oder in die Außenfläche der Stromblockierschicht "einbaut", läßt sich der Einfluß der Elektrodenabdeckung des lichtemittierenden Bereichs vermindern. In der Tat werden bei der geschilderten Stapel struktur die p-typseitige Elektrode eines Durchmessers A von 200 µm und die Stromblockierschicht eines Durchmessers B von 240 µm konzentrisch gebildet. Bei der Herstellung der Vorrichtung beträgt der Al-Gehalt der aus In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P bestehenden aktiven Schicht 0,3. Für einen Stromfluß ist eine Spannung in Vorwärtsrichtung angelegt. Hierbei erreicht man eine Lichtemission über einer Leuchtintensität bzw. -kraft von 1 cd mit einer Spitzenwellenlänge bei 585 nm über einen breiten Bereich der Vorrichtungsfläche mit Aus nahme des Bereichs der p-typseitigen Elektrode 50. Der Einfluß der Lichtabsorption durch die p-Ga_1-pAl _pAs-Schicht läßt sich in bezug auf die Lichtemission kürzerer Wellen länge durch Erhöhen des Gehalts p vermindern. In der Tat wurde bei einer Grünlicht emittierenden Vorrichtung eine Lichtemission einer Leuchtintensität von 1 cd bei einer Spitzenwellenlänge von 555 nm erreicht, wenn p auf 0,7 bis 0,8 eingestellt und der y-Gehalt der aktiven Schicht In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P mit 0,5 gewählt wird.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die p-typseitige Elektrode und die Stromblockierschicht kreis förmig. Dieselbe Wirkung wie bei dieser Ausführungsform er reicht man jedoch auch, wenn nur die Außenfläche der p-typ seitigen Elektrode mit der Stromblockierschicht zusammen fällt oder in diese "eingebaut" ist. Bei dieser Ausführungs form wird für die Stromblockierschicht zwar n-InGaAlP ver wendet, es kann darüber hinaus auch jegliches Material, bei spielsweise n-GaAs, verwendet werden, solange es einen ein fachen Fluß von injiziertem Strom verhindert und selektive Ätzeigenschaften in bezug auf die darunterliegende Deck schicht aufweist. In diesem Fall dient GaAs als Absorptions schicht in bezug auf die Lichtemission der aktiven Schicht. Da jedoch der im anderen Bereich erhaltene Lichtextraktions grad auf einen weit höheren Wert als ihn übliche Strukturen ermöglichen, angestiegen ist, hat sich diese Bauweise als besonders vorteilhaft erwiesen. Obwohl bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform p-GaAlAs für die bei der zweiten Kristallzüchtung gebildete eingegrabene Schicht verwendet wird, kann man darüber hinaus jegliches Material, beispielsweise p-InGaAlP, verwenden, sofern es nur einen Bandabstand aufweist, der Durchlässigkeit in bezug auf die Lichtemission der aktiven Schicht gewährleistet. Zur Ge währleistung von Durchlässigkeit in bezug auf die Licht emission der aktiven Schicht muß in diesem Fall jedoch der Al-Gehalt der eingegrabenen Schicht größer sein als derjenige der aktiven Schicht.

Die die Stromblockierschicht umfassende Bauweise der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist nicht exakt auf die in Fig. 6 dargestellte Bauweise beschränkt. So erreicht man beispielsweise, wie in Fig. 7 dargestellt, eine akzeptable Lichtemission in einem Bereich mit Ausnahme eines Teils un mittelbar unter einer Elektrode auch durch Ausbilden einer Schicht direkt auf einer oberen Plattierschicht aus p-InGaAlP und Bereitstellen einer Stromblockierschicht über eine eingegrabene Schicht. In Fig. 7 entsprechen die Be zugszahlen 61 bis 64 und 66 bis 71 den Bezugszahlen 41 bis 44 und 46 bis 51 in Fig. 6.

Fig. 8 zeigt in teilweise weggeschnittener Darstellung eine LED gemäß einer weiteren Ausführungsform der Er findung.

In Fig. 8 bedeuten die Bezugsziffern 81 ein Substrat aus p-GaAs, 82 eine aus p-InGaP bestehende Schicht mit dazwi schenliegendem Bandabstand, 83 eine untere Plattierschicht aus p-In_0,5(Ga_1-xAl _x)_0,5P, 84 eine aktive Schicht aus In_0,5(Ga_1-zAl _z)_0,5P, 85 eine obere Plattierschicht aus n-In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P, 86 eine Kontaktschicht aus n-GaAs, 87 eine n-typseitige Elektrode und 88 eine p-typseitige Elektrode. Die Schicht 82 mit dazwischenliegendem Bandab stand wird als komplementäres Muster zu demjenigen der Elektrode 87 hergestellt. Das heißt, die Schicht 82 mit dazwischenliegendem Energieabstand ist nicht unmittelbar unter der n-typseitigen Elektrode 87 vorhanden, während die untere Plattierschicht 83 aus p-InGaAlP sich in direktem Kontakt mit einem freiliegenden Teil 81 a des p-GaAs-Sub strats 81 unmittelbar unterhalb der Elektrode 87 befindet.

In Fig. 9 ist die gemäß Fig. 8 aufgebaute Vorrichtung im Querschnitt dargestellt. Sie zeigt in der Vorrichtung die Stromverteilung und den lichtemittierenden Bereich. Die Stromverteilung in der Vorrichtung ist in Fig. 9 durch einen Pfeil 91 angezeigt. Ein schraffierter Bereich 92 entspricht dem lichtemittierenden Bereich. Zur Gewähr leistung eines hohen Lichtemissionsgrades müssen die Al- Gehalte x, y und z jeder Schicht den Erfordernissen z ≦ x und z ≦ y genügen, wobei ein derartiger Doppelhetero übergang gebildet wird, daß der Energieabstand einer als lichtemittierende Schicht dienenden aktiven Schicht 94 ge ringer ist als diejenigen der beiden Plattierschichten 83 und 85 vom p- bzw. n-Typ. Obwohl im vorliegenden eine LED mit einer solchen Doppelheteroübergangsstruktur beschrieben wird, ist die Schichtstruktur des aktiven Schichtbereichs hinsichtlich des Lichtextraktionsgrades nicht von wesent licher Bedeutung. In gleicher Weise kann man eine Einzel heteroübergangsstruktur oder eine Homoübergangsstruktur benutzen.

In der Bauweise gemäß den Fig. 8 und 9 ist der Spannungs abfall in einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 81 aus p-GaAs und der unteren Plattierschicht 83 aus p-InGaAlP weit größer als der jeweilige Spannungsabfall in den Grenz flächen zwischen dem Substrat 81, der aus p-InGaP be stehenden Schicht 82 mit dazwischenliegendem Energieab stand und der aus p-InGaAlP bestehenden Plattierschicht 83. Folglich fließt selektiv ein Strom durch einen Bereich, in dem die aus p-InGaP bestehende Schicht 82 mit dazwi schenliegendem Energieabstand vorhanden ist. Da der Wider stand der unteren Plattierschicht 83 aus p-InGaAlP höher ist als derjenige der oberen Plattierschicht 85 aus n-InGaAlP, breitet sich folglich der Strom in der oberen Plattierschicht 85 breit aus. Demzufolge fließt in der aktiven Schicht 84 aus InGaAlP der Strom durch einen peripheren Bereich unmittelbar unter der Elektrode 87.

Da bei dieser Ausführungsform die Schicht 82 mit dazwischen liegendem Energieabstand nicht unmittelbar unterhalb der Elektrode 87 vorhanden ist, erfolgt der Hauptteil der Lichtemission in einem Bereich, in dem keine Elektrode 87 vorhanden ist. Folglich wird emittiertes Licht ohne Störung durch die Kontaktschicht 86 oder die Elektrode 87 extern abgeleitet. Auf diese Weise läßt sich ein hoher Extraktions grad und folglich eine Lichtemission starker Leuchtkraft realisieren.

In Fig. 10 ist in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform als schematische Anordnung gezeigt. Fig. 11 zeigt in schematischer Darstellung die Lagebeziehung zwi schen einer Schicht mit dazwischenliegendem Energieabstand und einer n-typseitigen Elektrode (bei dieser Ausführungs form) von der Oberseite her gesehen. In den Fig. 10 und 11 entsprechen die Bezugszahlen 101 bis 108 den Bezugszahlen 81 bis 88 in Fig. 8. Die Materialien und Zusammensetzungs verhältnisse der verschiedenen Bereiche entsprechen den jenigen der Ausführungsform gemäß Fig. 8. Diese Ausfüh rungsform unterscheidet sich von obiger Ausführungsform in den Mustern der n-typseitigen Elektrode und der Schicht mit dazwischenliegendem Energieabstand. Genauer gesagt, sind hierbei mehrere n-typseitige Elektroden 107 streifen förmig angeordnet. In gleicher Weise sind mehrere Schichten 102 mit dazwischenliegendem Energieabstand in einer Rich tung senkrecht zur Richtung der Elektroden 107 ebenfalls streifenförmig angeordnet.

Bei einer solchen Anordnung der Schichten 102 mit dazwischen liegendem Energieabstand und der n-typseitigen Elektroden 107, sind Bereiche, in denen die Schichten 102 unmittelbar unterhalb der Elektroden 107 liegen, vorhanden. Da jedoch der Strom, der sich in nicht mit den Elektroden 107 bedeckte Bereiche ausgebreitet hat, groß ist, läßt sich ein hoher Lichtextraktionsgrad gewährleisten. Vorteilhaft an dem in Fig. 10 dargestellten Aufbau ist, daß bei der Herstellung der Schichten 102 mit dazwischenliegendem Energieabstand und der n-typseitigen Elektroden 107 keine komplizierte Maskenausrichtung erforderlich ist.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich der Lichtextraktions grad noch weiter erhöhen, wenn man die Schichten 102 mit dazwischenliegendem Energieabstand parallel zu den n-typ seitigen Elektroden 107 anordnet, d.h. wenn man die Schichten 102 in einem komplementären Muster zu demjenigen der Elektroden 107 anordnet. In diesem Fall muß jedoch für die Schichten 102 und die Elektroden 107 eine Maskenaus richtung erfolgen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt. Bei den in Fig. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsformen handelt es sich um licht emittierende Halbleitervorrichtungen mit p-InGaP als Schicht mit dazwischenliegendem Bandabstand. Dieselbe Wirkung erreicht man jedoch bei Verwendung von Materialien mit dazwischenliegendem Energieabstand zwischen der InGaAlP-Plattierschicht und dem GaAs-Substrat, bei spielsweise von InGaAlP oder GaAlAs zur Herstellung der Schicht mit dazwischenliegendem Energieabstand. Erfin dungsgemäß ist die Bauweise des lichtemittierenden Bereichs nicht auf einen Doppelheteroübergang beschränkt, es kann sich hierbei auch um einen Einzelheteroübergang oder einen Homoübergang handeln. Darüber hinaus lassen sich die Leitfähigkeitstypen jeden Bereichs umkehren. In diesem Falle wird die Lagebeziehung der Plattierschichten vom p- bzw. n-Typ vertikal umgekehrt. Obwohl die Stromausbreitung in der aktiven Schicht geringer ist als bei den zuvor be schriebenen Ausführungsformen, ist sie immer noch weit größer als bei den üblichen Strukturen.

Im Zusammenhang mit den in Fig. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsformen wurde detailliert beschrieben, daß zwi schen dem Substrat und dem lichtemittierenden Bereich selektiv eine Schicht mit dazwischenliegendem Energieabstand gebildet wurde, zumindest ein Teil unmittelbar unterhalb der Elektrode auf der Lichtextraktionsseite keine Schicht mit dazwischenliegendem Energieabstand aufweist und die Schicht mit dem dazwischenliegendem Energieabstand in einem Bereich unmittelbar unterhalb der Elektrode vorhanden ist.

Folglich breitet sich ein von der Elektrode zu der Schicht mit dem dazwischenliegendem Energieabstand fließender Strom in einem Bereich mit Ausnahme des Teils unmittelbar unter halb der Elektrode aus. Dies führt dazu, daß (auch) der lichtemittierende Bereich auf einen Bereich mit Ausnahme des Teils unmittelbar unterhalb der Elektrode ausgedehnt werden kann, so daß der Lichtextraktionsgrad steigt. Auf diese Weise läßt sich eine lichtemittierende Halbleiter vorrichtung hoher Leuchtkraft oder -dichte bereitstellen.

Claims

1. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, umfassend ein aus einer Verbindung bestehendes Halbleitersubstrat (11) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
eine auf dem Substrat ausgebildete InGaAlP-Schicht (13) mit einem lichtemittierenden Bereich;
eine auf der InGaAlP-Schicht ausgebildete GaAlAs-Schicht (15) des zweiten Leitfähigkeitstyps größeren Bandabstands als ihn die InGaAlP-Schicht (13) aufweist, und
eine auf einem Teil der GaAlAs-Schicht (15) gebildete Elektrode (17),
wobei Licht von einer Oberfläche auf der Elektrodenseite mit Ausnahme der Elektrode (17) emittiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GaAlAs-Schicht (15) die Zusammensetzung Ga_1-pAl _pAs (0,45 ≦ p ≦ 1) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die InGaAlP-Schicht (13) aus einer aktiven Schicht der Zusammensetzung In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P (0 ≦ y ≦ 1) be steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (11) und der aktiven Schicht (13) eine untere Plattierschicht (12) des ersten Leitfähig keitstyps einer Zusammensetzung In_0,5(Ga_1-xAl _x) _0,5P (0 ≦ x ≦ 1) und zwischen der aktiven Schicht (13) und der InGaAlP-Schicht (15) eine obere Plattierschicht (14) des zweiten Leitfähigkeitstyps einer Zusammensetzung In_0,5(Ga_1-xAl _z) _0,5P (0 ≦ z ≦ 1) gebildet sind, wobei x, y und z den Bedingungen y ≦ x und y ≦ z genügen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die GaAlAs-Schicht (15) eine größere Schichtdicke aufweist als die obere Plattierschicht (14).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (17) im wesentlichen aus GaAs be steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der GaAlAs-Schicht (15) und der Elektrode (17) eine im wesentlichen aus GaAs des zweiten Leit fähigkeitstyps bestehende Kontaktschicht (16) vorge sehen ist.

8. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, umfassend ein aus einer Verbindung bestehendes Halbleitersubstrat (11) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
eine auf dem Substrat (11) gebildete, im wesentlichen aus InGaAlP des ersten Leitfähigkeitstyps bestehende untere Plattierschicht (12);
eine auf der unteren Plattierschicht (12) gebildete und im wesentlichen aus InGaAlP bestehende aktive Schicht (13);
eine auf der aktiven Schicht (13) gebildete und im we sentlichen aus InGaAlP eines zweiten Leitfähigkeitstyps bestehende obere Plattierschicht (14) und
eine auf der oberen Plattierschicht (14) gebildete GaAlAs-Schicht (15) eines zweiten Leitfähigkeitstyps größeren Bandabstands als ihn die die aktive Schicht (12) bildende InGaAlP-Schicht aufweist,
wobei Licht von einer Oberfläche auf der Elektrodenseite mit Ausnahme der Elektrode (17) emittiert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die GaAlAs-Schicht (15) eine größere Schichtdicke auf weist als die obere Plattierschicht (14).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die GaAlAs-Schicht (15) die Zusammensetzung Ga_1-pAl_pAs (0,45 ≦ p ≦ 1) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (13) die Zusammensetzung In_0,5(Ga_1-yAl _y)_0,5P (0 ≦ y ≦ 1) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (17) im wesentlichen aus GaAs besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der GaAlAs-Schicht (15) und der Elektrode (17) eine im wesentlichen aus GaAs des zweiten Leit fähigkeitstyps bestehende Kontaktschicht (16) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine lichtemittierende Diode handelt.