DE4100668A1 - Green-emitting gallium phosphide diode useful in display appts. - comprises N=type gallium phosphide substrate, N=type gallium phosphide epitaxial layer and P=type gallium phosphide epitaxial layer - Google Patents

Green-emitting gallium phosphide diode useful in display appts. - comprises N=type gallium phosphide substrate, N=type gallium phosphide epitaxial layer and P=type gallium phosphide epitaxial layer

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Abstract

Green-emitting Ga-phosphate (Gap) (I) comprises: (i) an N-type GaP-substrate (1); (ii) an N-type GaP epitaxial layer (2,3) formed on the substrate whose impurity concn. strongly decreases on the side of the substrate; and (iii) a p-type GaP epitaxial layer (4). The novelty is that (ii) has a buffer zone (501) of an N-type GaP epitaxial layer (5) with an impurity concn. quotient of 10/microns or less. USE/ADVANTAGE - (I) can be used as a display appts. in the open since it has good weatherability and high luminosity.

Description

Die Erfindung betrifft eine grünemittierende Diode aus Gal­ liumphosphid (GaP), insbesondere eine grünemittierende Dio­ de, die als Anzeigeeinrichtung im Freien geeignet ist und demgemäß gute Wetterbeständigkeit und hohe Leuchtkraft auf­ weisen muß.The invention relates to a green-emitting diode made of Gal lium phosphide (GaP), especially a green emitting dio de, which is suitable as an outdoor display device and accordingly good weather resistance and high luminosity must point.

Viele Anzeigebauteile, wie sie in den letzten Jahren verwen­ det werden, sind lichtemittierende Halbleiterdioden mit Kri­ stallen aus III-V-Halbleitern, wie Galliumphosphid (GaP) , Galliumarsenidphosphid (GaAsP), Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs) und dergleichen. Unter diesen emittieren LEDs aus GaP grünes Licht, LEDs aus GaAsP gelb-rotes Licht und LEDs aus GaAlAs rotes Licht. In den grünemittierenden Dioden aus GaAp ist Stickstoff (N) als Verunreinigung dotiert, um Lumi­ neszenzzentren zu bilden.Many display components as they have been used in recent years Detected are light emitting semiconductor diodes with Kri consist of III-V semiconductors, such as gallium phosphide (GaP), Gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium aluminum arsenide (GaAlAs) and the like. Under these, LEDs emit out GaP green light, LEDs made of GaAsP yellow-red light and LEDs made of GaAlAs red light. In the green emitting diodes GaAp is nitrogen (N) doped as an impurity to Lumi to form nescent centers.

Beim Herstellen von grünemittierenden GaP-Dioden wird oft das Verfahren der Flüssigphasenepitaxie verwendet. Dabei werden auf ein N-Typ GaP-Substrat aufeinanderfolgend eine N-Typ GaP-Epitaxieschicht, die mit Stickstoff (N) und N-Typ Verunreinigungen wie Silizium (Si), Schwefel (S), Tellur (Te) und dergleichen dotiert ist, und eine P-Typ GaP-Epita­ xieschicht aufgewachsen, die mit P-Typ Verunreinigungen wie Zink (Zn), Cadmium (Cd) und dergleichen dotiert ist, um einen PN-Übergang zu erzeugen.Often when manufacturing green emitting GaP diodes used the method of liquid phase epitaxy. Here become successive ones on an N-type GaP substrate N-type GaP epitaxial layer covered with nitrogen (N) and N-type Impurities such as silicon (Si), sulfur (S), tellurium  (Te) and the like is doped, and a P-type GaP epita xi layer that grew with P type impurities like Zinc (Zn), Cadmium (Cd) and the like is doped to to create a PN transition.

Flüssigphasenepitaxiewachstum ist z. B. in JP-A 85 480/1987 oder JP-A 36 395/1986 beschrieben. Gemäß diesen Veröffentli­ chungen wird Flüssigphasenepitaxiewachstum typischerweise auf folgende Weise ausgeführt. In einem Kohlenstoffboot wer­ den Gallium, polykristallines GaP, ein N-Typ GaP-Substrat, auf dem die Epitaxieschichten aufzuwachsen sind, und N-Typ Verunreinigungen angeordnet, und dann erfolgt Aufheizen auf 950 bis 1050°C in einem Flüssigphasenepitaxieofen in einer Wasserstoffgasatmosphäre, um eine Schmelze von Gallium- Schwefel zu erzeugen, in der GaP gesättigt vorliegt. Während dem Wasserstoff Ammoniak zugesetzt wird, wird die Temperatur des Ofens gemäß einem vorgegebenen Programm erniedrigt, um eine mit Stickstoff dotierte N-Typ GaP-Epitaxieschicht zu erzeugen. Anschließend wird Zink (Zn) in der Gasphase als Verunreinigung vom P-Typ dem Wasserstoffgas bei einer Tempe­ ratur von etwa 880 bis 950°C zugesetzt, um eine mit Zn do­ tierte GaP-Epitaxieschicht vom P-Typ zu erzeugen. Die Ände­ rung der Donatorkonzentration in der so erhaltenen N-Typ GaP-Epitaxieschicht weist einen scharfen Abfall auf, wie in Fig. 5 dargestellt.Liquid phase epitaxy growth is e.g. B. described in JP-A 85 480/1987 or JP-A 36 395/1986. According to these publications, liquid phase epitaxial growth is typically carried out in the following manner. In a carbon boat, the gallium, polycrystalline GaP, an N-type GaP substrate on which the epitaxial layers are to be grown, and N-type impurities are placed, and then heated to 950 to 1050 ° C in a liquid phase epitaxial furnace in a hydrogen gas atmosphere to produce a melt of gallium sulfur in which GaP is saturated. As ammonia is added to the hydrogen, the temperature of the furnace is lowered according to a predetermined program to produce a nitrogen-doped N-type GaP epitaxial layer. Zinc (Zn) is then added in the gas phase as a P-type impurity to the hydrogen gas at a temperature of about 880 to 950 ° C. to produce a P-type GaP epitaxial layer doped with Zn. The change in the donor concentration in the N-type GaP epitaxial layer thus obtained exhibits a sharp drop, as shown in FIG. 5.

In Fig. 5 ist entlang der horizontalen Achse die Dicke der epitaktisch aufgewachsenen Schicht dargestellt, während in vertikaler Richtung die Konzentration aktiver Verunreinigun­ gen der Schicht dargestellt ist. Fig. 5 beinhaltet einen Substratbereich 101, in dem die Donator(Verunreinigungs)- Konzentration liegt, einen Hochkonzentrationsbereich 201 und einen Niederkonzentrationsbereich 301 der N-Typ GaP-Epi­ taxieschicht auf dem obigen Substrat, und einen P-Bereich 401, in dem die Akzeptor(Verunreinigungs)-Konzentration der auf der genannten Schicht ausgebildeten P-Typ GaP-Epitaxie­ schicht liegt. Es wird darauf hingewiesen, daß im Hochkon­ zentrationsbereich 201 die Donatorkonzentration in der N-Typ GaP-Epitaxieschicht auf hohem und beträchtlichem Wert gehal­ ten wird, während im Niederkonzentrationsbereich 301 die Konzentration nach einem scharfen Abfall auf einem niedrigen Wert gehalten wird. Die N-Typ GaP-Epitaxieschicht und die P-Typ GaP-Epitaxieschicht bilden einen sogenannten PN-Über­ gang. Die Konzentrationsänderung in beiden Schichten ist hauptsächlich für die Eigenschaften der grünemittierenden Diode zuständig, z. B. für den Abfall des Lichtemissionswir­ kungsgrades und die Leuchtstärke.In FIG. 5, the thickness of the epitaxially grown layer is shown along the horizontal axis in the vertical direction while the concentration of active Impurities shown gene of the layer. FIG. 5 includes a substrate region 101 in which the donor (impurity) concentration lies, a high concentration region 201 and a low concentration region 301 of the N-type GaP epi taxis layer on the above substrate, and a P region 401 in which the acceptor (Impurity) concentration of the P-type GaP epitaxial layer formed on the layer mentioned. It is noted that in the high concentration region 201, the donor concentration in the N-type GaP epitaxial layer is kept high and considerable, while in the low concentration region 301 the concentration is kept low after a sharp drop. The N-type GaP epitaxial layer and the P-type GaP epitaxial layer form a so-called PN junction. The change in concentration in both layers is mainly responsible for the properties of the green-emitting diode, e.g. B. for the drop in Lichtemissionswir efficiency and luminosity.

Wenn diese grünemittierende Diode als lichtemittierendes An­ zeigebauteil für das Freie verwendet wird, muß sie unter an­ derem gute Wetterbeständigkeit aufweisen, um zufriedenstel­ lende Eigenschaften selbst bei hohen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit und auch niederen Temperaturen beizubehalten. Wenn jedoch die N-Typ GaP-Epitaxieschicht der LED zwischen den Bereichen 201 und 301, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, einen scharfen Abfall in der Donator-Verunreinigungs­ konzentration aufweist und sie in Kunststoff eingegossen wird und mit einem Strom bei niederen Temperaturen (unter -25°C) versorgt wird, führt der Unterschied in den thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Hochkonzentra­ tionsbereich 201 und dem Niederkonzentrationsbereich 301 der N-Typ GaP-Epitaxieschicht und weiterhin zwischen der GaP-LED (Chip) und der Plastikschicht, die den Chip kapselt, zu Spannungen, die auf die lichtemittierende Schicht wirken, was die lichtemittierenden Eigenschaften verschlechtert.If this green-emitting diode is used as a light-emitting display component for the outdoors, it must have good weather resistance, among other things, in order to maintain satisfactory properties even at high temperatures, high humidity and also at low temperatures. However, if the N-type GaP epitaxial layer of the LED between regions 201 and 301 , as shown in Fig. 5, has a sharp drop in the donor impurity concentration and is poured into plastic and with a current at low temperatures (below -25 ° C), the difference in the thermal expansion coefficients between the high concentration region 201 and the low concentration region 301 of the N-type GaP epitaxial layer and further between the GaP LED (chip) and the plastic layer, which leads to the Chip encapsulates to voltages that act on the light-emitting layer, which deteriorates the light-emitting properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein grünemittie­ rendes GaP-Bauteil anzugeben, das keine Verschlechterung seiner lichtemittierenden Eigenschaften aufweist, wenn sie Spannungen zwischen der Epitaxieschicht und einer Kunst­ stoffschicht unterliegt.The invention has for its object a green emittie specifying GaP component that no deterioration has its light emitting properties when it Tensions between the epitaxial layer and an art  layer of fabric is subject.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist durch die Merkmale von An­ spruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausge­ staltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.The component according to the invention is characterized by the features of An given 1. Advantageous further education and training Events are the subject of dependent claims.

Das erfindungsgemäße Bauteil weist eine Pufferschicht in der N-Typ GaP-Epitaxieschicht auf, die durch ihren kleinen Gra­ dienten des Konzentrationsquotienten die Spannungen verrin­ gert, wie sie auf die lichtemittierende Schicht ausgeübt werden, wodurch verhindert wird, daß sich die Lichtstärke aufgrund von Spannungen verringert.The component according to the invention has a buffer layer in the N-type GaP epitaxial layer, which is characterized by its small Gra served the concentration quotient to reduce the tensions as exerted on the light emitting layer be, which prevents the light intensity decreased due to tension.

Es wird davon ausgegangen, daß der thermische Expansions­ koeffizient von der Verunreinigungskonzentration abhängt und daß die Differenz der thermischen Expansionskoeffizienten für den Hochkonzentrationsbereich und den Niederkonzentra­ tionsbereich größer wird, wenn der Gradient des Konzentra­ tionsquotienten zunimmt, wodurch Spannungen erzeugt werden, wenn die LED bei niederen Temperaturen verwendet wird, was einen schlechten Einfluß auf die lichtemittierende Schicht des PN-Übergangs hat. Neben diesen Spannungen führt die Differenz in den thermischen Expansionskoeffizienten der LED (die) und der verkapselnden Plastikschicht zu weiteren Span­ nungen, wodurch der Abfall der Leuchtstärke noch verstärkt würde, wenn nicht die Pufferschicht vorhanden wäre.It is assumed that the thermal expansion coefficient depends on the concentration of impurities and that the difference in the thermal expansion coefficient for the high concentration range and the low concentration tion range becomes larger when the gradient of the concentration tion quotient increases, which creates tensions, if the LED is used at low temperatures what a bad influence on the light emitting layer of the PN transition. In addition to these tensions, the Difference in the thermal expansion coefficient of the LED (die) and the encapsulating plastic layer to further chip This increases the drop in luminosity would have been if the buffer layer had not been present.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigtThe invention is illustrated below by means of figures illustrated embodiments described in more detail. It shows

Fig. 1 Querschnitt durch einen grünemittierenden GaP-Dio­ denchip gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 cross section through a green emitting GaP Dio denchip according to a first embodiment of the invention.

Fig. 2 Diagramm, in dem der Verlauf der Verunreinigungs­ konzentration für verschiedene Epitaxieschichten der LED über der Dicke der Epitaxieschicht aufgetragen ist. Fig. 2 diagram in which the course of the impurity concentration for different epitaxial layers of the LED is applied over the thickness of the epitaxial layer.

Fig. 3 Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Temperatur bei einem Epitaxieherstellverfahren darstellt. Fig. 3 diagram illustrating the timing of the temperature at a Epitaxieherstellverfahren.

Fig. 4 Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Gradienten des Konzentrationsquotienten in einer Pufferschicht und der relativen Leuchtstärke darstellt. Fig. 4 diagram illustrating the relationship between the gradient of the concentration ratios in a buffer layer and the relative luminance.

Fig. 5 Diagramm gemäß Fig. 2, jedoch für eine herkömmliche LED. Fig. 5 diagram according to Fig. 2, but for a conventional LED.

Fig. 6 Schematische Darstellung einer LED-Leuchte als zweiter Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 Schematic representation of an LED light as a second embodiment of the invention.

Der Querschnitt gemäß Fig. 1 für einen grünemittierenden Diodenchip als erstem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ein N-Typ GaP-Substrat 1, eine N-Typ GaP-Epitaxie­ schicht 2 (Hochkonzentrationsbereich) mit hoher Donatorkon­ zentration auf dem Substrat 1, eine N-Typ GaP-Epitaxie­ schicht 3 (Niederkonzentrationsbereich) mit drastisch ver­ ringerter Donatorkonzentration relativ zur Konzentration der Schicht 2, eine N-Typ GaP-Epitaxieschicht (Pufferschicht) 5, in der der Gradient des Donator-Konzentrationsquotienten 10/µm oder weniger ist, und die zwischen dem Hochkonzentra­ tionsbereich 2 und dem Niederkonzentrationsbereich 3 ausge­ bildet ist, eine P-Elektrode 6 aus einer Au-Be-Legierung/Au und eine N-Elektrode 7 aus einer Au-Si-Legierung/Au.For a green-emitting diode chip as the first embodiment of the invention shows the cross section according to Fig. 1, an n-type GaP substrate 1, an n-type GaP epitaxial layer 2 (high concentration region) with high Donatorkon concentration on the substrate 1, an N-type GaP epitaxy layer 3 (low concentration region) with a drastically reduced donor concentration relative to the concentration of layer 2 , an N-type GaP epitaxial layer (buffer layer) 5 in which the gradient of the donor concentration quotient is 10 / µm or less, and the between the high concentration region 2 and the low concentration region 3 is formed, a P electrode 6 made of an Au-Be alloy / Au and an N electrode 7 made of an Au-Si alloy / Au.

Fig. 2 ist ein Profil der Verunreinigungskonzentration (C) mit folgenden Bereichen: einem Substratbereich 101, der dem N-Typ GaP-Substrat 1 entspricht, einem Hochkonzentrations­ bereich 201, der der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 2 entspricht, einem Niederkonzentrationsbereich 301, der der N-Typ GaP­ Epitaxieschicht 3 entspricht, ein P-Bereich 401, der einer P-Typ GaP-Epitaxieschicht 4 entspricht, und einem Pufferbe­ reich 501, der der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 5 entspricht, in der die Donatorkonzentration stark abnimmt. Das Anordnen der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 5 (Pufferbereich) ermöglicht es, einen gewünschten Gradienten des Konzentrationsquotien­ ten zwischen den Schichten 3 und 4 einzustellen. Der Gra­ dient des Donator-Konzentrationsquotienten der Pufferschicht 5 ist durch (C1/C2)/d gegeben, wobei C1 die Donatorkonzen­ tration im Hochkonzentrationsbereich 201 ist, C2 die Dona­ torkonzentration im Niederkonzentrationsbereich 301 ist und d die Dicke der Pufferschicht 5 ist. Als Beispiel gilt C1 = 1,3×1017 cm-3, C2 = 1.3×1016 cm-3 und d = 2 µm. Der Gradient des Konzentrationsquotienten ist dann 5/µm. Fig. 2 is a profile of impurity concentration (C) with the following fields: a substrate region 101, which corresponds to the N-type GaP substrate 1, a high-concentration region 201, the GaP epitaxial layer 2 corresponds to the N-type, a low-concentration region 301, which corresponds to the N-type GaP epitaxial layer 3 , a P region 401 which corresponds to a P-type GaP epitaxial layer 4 , and a buffer region 501 which corresponds to the N-type GaP epitaxial layer 5 in which the donor concentration decreases sharply . The arrangement of the N-type GaP epitaxial layer 5 (buffer region) makes it possible to set a desired gradient of the concentration quotient between layers 3 and 4 . The Gra serves the donor concentration quotient of the buffer layer 5 is given by (C 1 / C 2 ) / d, where C 1 is the donor concentration in the high concentration range 201 , C 2 is the donor concentration in the low concentration range 301 and d is the thickness of the buffer layer 5 is. As an example, apply C 1 = 1.3 × 10 17 cm -3 , C 2 = 1.3 × 10 16 cm -3 and d = 2 µm. The gradient of the concentration quotient is then 5 / µm.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Tem­ peratur bei einem Flüssigphasenepitaxie-Wachstumsverfahren darstellt, wie es zum Herstellen der oben genannten grün­ emittierenden Diode verwendet wird. Fig. 3 is a diagram showing the temperature over time in a liquid phase epitaxial growth method used for manufacturing the above-mentioned green emitting diode.

Herkömmlicherweise wird die Verunreinigungskonzentration in Schritten verändert, und demgemäß wird das Absenken der Tem­ peratur im Ofen zeitweise angehalten, um für eine konstante Temperatur (mit H in Fig. 3 bezeichnet) im Verlauf des Flüs­ sigphasenwachstums der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 2 zu sor­ gen. Während dieser Periode wird Ammoniak (NH3) dem Wasser­ stoff-Trägergas zugesetzt, um Silizium (N-Typ Verunreini­ gung) aus dem Flüssigphasenwachstumssystem zu entfernen, das in der Form einer Verbindung wie SixNy oder Ga-P-N vorhanden ist, wodurch die Konzentration von Silizium als Donator dra­ stisch gesenkt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verunreinigungskonzentration nicht schrittweise sondern allmählich mit einer vorgegebenen Absenkungsrate verringert, und demgemäß wird der Ofen während des Flüssigphasenwachs­ tums der N-Typ GaP-Schichten 2 und 3 nicht auf konstanter Temperatur gehalten. Bei der Erfindung wird die Temperatur des Ofens sacht erniedrigt, und die Konzentration des Ammo­ niakgases wird geeignet gewählt, wodurch die Absenkungsrate der Donator(Silizium)-Konzentration in der Galliumschmelze gesteuert wird.Conventionally, the impurity concentration is changed in steps, and accordingly, the lowering of the temperature in the furnace is temporarily stopped to sor for a constant temperature (denoted by H in Fig. 3) in the course of the liquid phase growth of the N-type GaP epitaxial layer 2 During this period, ammonia (NH 3 ) is added to the hydrogen carrier gas to remove silicon (N-type impurity) from the liquid phase growth system, which is in the form of a compound such as Si x N y or Ga-PN , which drastically reduces the concentration of silicon as a donor. According to the present invention, the impurity concentration is not gradually decreased but gradually at a predetermined rate of decrease, and accordingly the furnace is not kept at a constant temperature during the liquid phase growth of the N-type GaP layers 2 and 3 . In the invention, the temperature of the furnace is gently lowered, and the concentration of ammonia gas is appropriately selected, thereby controlling the rate of decrease in the donor (silicon) concentration in the gallium melt.

Die genaue Herstellfolge wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. In einem Kohlenstoffboot werden Ga, polykri­ stallines GaP, eine N-Typ Verunreinigung (die abhängig vom Fall unter Umständen nicht verwendet wird) wie Si oder S, und das GaP-Substrat 1 angeordnet. Dies alles wird in Was­ serstoffatmosphäre im Ofen auf etwa 1000°C aufgeheizt und während einer vorgegebenen Zeitspanne auf dieser Temperatur gehalten. Dadurch wird eine Gallium-Phosphor-Schmelze gebil­ det, in der GaP gesättigt vorliegt. Die Gallium-Phosphor- Schmelze wird zu einem Zeitpunkt A mit dem N-Typ GaP-Sub­ strat 1 in Kontakt gebracht, wonach die Temperatur der Schmelze auf etwa 970°C (Punkt B) abgesenkt wird, z. B. mit einer Absenkrate von 1-5°C/min, wodurch die N-Typ GaP-Epi­ taxieschicht 2 (Hochkonzentrationsbereich) gebildet wird. Anschließend werden 0,1-0,4% Ammoniakgas bezogen auf das Wasserstoffgas dem Trägergas zugesetzt, und die Temperatur der Schmelze wird langsam auf etwa 920°C (Punkt C) abge­ senkt, was mit einer Rate erfolgt, die geringer ist als die zuvor genannte, und z. B. 0,02-1,5°C/min beträgt, wodurch die N-Typ GaP-Epitaxieschicht 5 (Pufferbereich gebildet wird, in der die Donatorkonzentration langsam abnimmt. Dann wird die Temperatur der Schmelze weiter auf etwa 900°C er­ niedrigt (Punkt D), was mit höherer Absenkrate erfolgt, z. B. mit 1-5°C/min, wodurch die N-Typ GaP-Epitaxieschicht 3 (Niederkonzentrationsbereich) mit drastisch verringerter Do­ natorkonzentration ausgebildet wird. Anschließend wird Dampf von Zn als P-Typ Verunreinigung in den Ofen eingeführt, um die Gallium-Phosphor-Schmelze bei beibehaltener Temperatur in den P-Typ zu wandeln; danach wird das Einleiten von Ammo­ niakgas angehalten (Punkt E). Dann wird die Temperatur er­ neut bis auf etwa 830°C (Punkt F) mit vorgegebener Absenk­ rate erniedrigt, wodurch die P-Typ GaP-Epitaxieschicht 4 ge­ bildet wird. Auf diese Weise wird ein GaP-Epitaxiewafer für eine LED hergestellt, bei dem die jeweiligen Dicken der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 2 (Hochkonzentrationsbereich), der Pufferschicht 5 und der N-Typ GaP-Epitaxieschicht 3 (Niederkonzentrationsbereich) etwa 20-40 µm, 1-15 µm bzw. 10-30 µm sind.The exact manufacturing sequence will now be described with reference to FIG. 3. Ga, polycrystalline GaP, an N-type impurity (which may not be used depending on the case) such as Si or S, and the GaP substrate 1 are placed in a carbon boat. All of this is heated to about 1000 ° C. in a hydrogen atmosphere in the furnace and kept at this temperature for a predetermined period of time. This forms a gallium-phosphorus melt in which GaP is saturated. The gallium-phosphorus melt is brought into contact with the N-type GaP substrate 1 at a time A, after which the temperature of the melt is lowered to about 970 ° C. (point B), for. B. with a lowering rate of 1-5 ° C / min, whereby the N-type GaP epi taxis layer 2 (high concentration range) is formed. Then 0.1-0.4% ammonia gas based on the hydrogen gas is added to the carrier gas, and the temperature of the melt is slowly lowered to about 920 ° C. (point C), which takes place at a rate which is lower than that previously named, and z. B. 0.02-1.5 ° C / min, whereby the N-type GaP epitaxial layer 5 (buffer region is formed in which the donor concentration slowly decreases. Then the temperature of the melt is further reduced to about 900 ° C (Point D), which takes place at a higher rate of lowering, for example at 1-5 ° C./min, whereby the N-type GaP epitaxial layer 3 (low concentration range) is formed with a drastically reduced donor concentration P-type impurity introduced into the furnace to convert the gallium-phosphorus melt to the P-type at a maintained temperature, then the introduction of ammonia gas is stopped (point E), and the temperature is then raised again to about 830 ° C (point F) with a predetermined lowering rate, thereby forming the P-type GaP epitaxial layer 4. In this way, a GaP epitaxial wafer for an LED is produced in which the respective thicknesses of the N-type GaP epitaxial layer 2 (high concentration area), the buffer layer 5 and the N-type GaP epitaxial layer 3 (low concentration range) are approximately 20-40 µm, 1-15 µm and 10-30 µm, respectively.

Auf dem so hergestellten Epitaxiewafer werden die N-Elektro­ de 7 und die P-Elektrode 6 ausgebildet, und dann wird es in Quadrate von 0,25 mm×0,25 mm bis 0,50 mm×0,50 mm zer­ schnitten, um erfindungsgemäße LED-Chips mit einer Dicke von 0,25-0,35 mm zu erhalten. Der Chip wird dann durch Prägebon­ den auf einem Leiterrahmen befestigt, und anschließend wer­ den Drähte angebondet, und es erfolgt ein Vergießen in Kunststoff. Dadurch wird der Herstellvorgang für eine grün­ emittierende Diode hoher Leuchtstärke abgeschlossen, die zu­ verlässig im Freien verwendet werden kann.On the epitaxial wafer thus produced, the N-electrode de 7 and the P-electrode 6 are formed, and then it is cut into squares from 0.25 mm × 0.25 mm to 0.50 mm × 0.50 mm to obtain LED chips according to the invention with a thickness of 0.25-0.35 mm. The chip is then attached to a lead frame by embossing, and then who is bonded to the wires, and then cast in plastic. This completes the manufacturing process for a green emitting diode of high luminosity that can be used reliably outdoors.

Fig. 4 veranschaulicht die Eigenschaftsverschlechterung der grünemittierenden Diode bei niederer Temperatur auf Grund­ lage der Beziehung zwischen relativer Leuchtstärke (verti­ kale Achse) und dem Gradienten des Konzentrationsquotienten (horizontale Achse) der Pufferschicht 5 (Pufferbereich 501) für eine grünemittierende Diode mit einem kunststoffvergos­ senen Chip von 0,35 mm×0,35 mm und einem Emitterstrom von 50 mA bei niederer Temperatur (etwa -25°C) für 500 Stunden. In verschiedenen Fällen wurde nach dem Anlegen von Strom an eine LED für 500 Stunden eine Leuchtstärke gemessen, die 100% bezogen auf die ursprüngliche Leuchtstärke über­ schritt, jedoch ist dies auf sogenannte Alterungseffekte zurückzuführen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, verringert sich die Verschlechterung der Leuchtstärke bei tiefen Temperatu­ ren dann, wenn der Gradient des Konzentrationsquotienten von 10/µm über 5/µm zu 1/µm hin kleiner wird. Für praktische Anwendungen liegt der geeignete Gradient des Konzentrations­ quotienten im Bereich zwischen 0,5/µm und 10/µm. Fig. 4 illustrates the property deterioration of the green emitting diode at a low temperature based on the relationship between the relative luminosity (vertical axis) and the gradient of the concentration quotient (horizontal axis) of the buffer layer 5 (buffer area 501 ) for a green emitting diode with a plastic potted chip of 0.35 mm × 0.35 mm and an emitter current of 50 mA at low temperature (about -25 ° C) for 500 hours. In various cases, after applying power to an LED, a luminosity was measured for 500 hours, which exceeded 100% of the original luminosity, but this is due to so-called aging effects. As can be seen from FIG. 4, the deterioration of the luminosity at low temperatures is reduced when the gradient of the concentration quotient becomes smaller from 10 / µm over 5 / µm to 1 / µm. For practical applications, the suitable gradient of the concentration quotient is in the range between 0.5 / µm and 10 / µm.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer LED-Leuchte als anderer Ausführungsform der Erfindung. Sie weist einen grünemittierenden Diodenchip 21 aus GaP, einen Leiterrahmen 22, einen Golddraht 23 und einen Kunststoffverguß 24 aus durchsichtigem Epoxidharz auf. Die LED-Leuchte wurde mit 50 mA bei -25°C für 500 Stunden beschrieben. Die relative Leuchtstärke der LED-Leuchte, die für 500 Stunden betrieben wurde, entspricht der des vorstehend beschriebenen Falls, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 6 is a schematic diagram of an LED lamp as a different embodiment of the invention. It has a green-emitting diode chip 21 made of GaP, a lead frame 22 , a gold wire 23 and a plastic encapsulation 24 made of transparent epoxy resin. The LED lamp was described with 50 mA at -25 ° C for 500 hours. The relative luminosity of the LED lamp, which was operated for 500 hours, corresponds to that of the case described above, as shown in FIG. 4.

Herkömmliche Halbleiter-LEDs hoher Leuchtstärke und mit ho­ hem Lichtemissionswirkungsgrad zur Anwendung im Freien un­ terliegen einer Verschlechterung ihrer Eigenschaften bei niederen Temperaturen aufgrund von Spannungen, wohingegen die erfindungsgemäße grünemittierende GaP-Diode keine solche Verschlechterung aufgrund von Spannungen erfährt, sondern hohe Leuchtstärke und guten Wirkungsgrad beibehält. Licht­ emittierende Halbleiterbauteile mit einer erfindungsgemäßen grünemittierenden GaP-LED werden sich im Markt durchsetzen, indem die Nachfrage immer weiter steigt.Conventional semiconductor LEDs with high luminosity and with high hem light emission efficiency for outdoor use are subject to deterioration in their properties low temperatures due to tension, whereas the green emitting GaP diode according to the invention does not Undergoes deterioration due to tension, but maintains high luminosity and good efficiency. Light emitting semiconductor components with an inventive green-emitting GaP LEDs will prevail in the market, by increasing the demand.

Wie vorstehend beschrieben, kann mit der Erfindung ein lichtemittierendes GaP-Bauteil angegeben werden, bei dem dafür gesorgt ist, daß die Leuchtstärke auch dann nicht ab­ nimmt, wenn es bei niederen Temperaturen betrieben wird, wodurch sich ein weiterer Anwendungsbereich als Anzeigebau­ teil im Freien öffnet.As described above, the invention can be used light-emitting GaP component can be specified in which it is ensured that the luminosity does not decrease even then if it is operated at low temperatures, which is another area of application as display construction part opens outdoors.

Claims (4)

1. Grünemittierendes Galliumphosphidbauteil mit einem N-Typ Galliumphosphidsubstrat (1), einer N-Typ Galliumphosphid- Epitaxieschicht (2, 3), die auf dem Substrat ausgebildet ist und deren Verunreinigungskonzentration von der Seite des Substrats aus stark abnimmt, und einer P-Typ Galliumphos­ phid-Epitaxieschicht (4), die auf der N-Typ Galliumphosphid- Epitaxieschicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die N-Typ Galliumphosphid-Epitaxieschicht (2, 3) einen Puf­ ferbereich (501) aus einer N-Typ Galliumphosphid-Epitaxie­ schicht (5) mit einem Gradienten des Verunreinigungskonzen­ trationsquotienten von 10/µm oder weniger aufweist.1. Green emitting gallium phosphide device with an N-type gallium phosphide substrate ( 1 ), an N-type gallium phosphide epitaxial layer ( 2 , 3 ) which is formed on the substrate and whose impurity concentration decreases greatly from the side of the substrate, and a P-type Galliumphos phid epitaxial layer ( 4 ), which is formed on the N-type gallium phosphide epitaxial layer, characterized in that the N-type gallium phosphide epitaxial layer ( 2 , 3 ) has a buffer area ( 501 ) made of an N-type gallium phosphide epitaxy layer ( 5 ) with a gradient of the impurity concentration ratio of 10 / µm or less. 2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient des Verunreinigungskonzentrationsquotienten 0,5/µm-10/µm ist.2. Component according to claim 1, characterized in that the Gradient of the pollution concentration quotient 0.5 / µm-10 / µm. 3. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verunreinigung Silizium oder Schwefel ist.3. Component according to one of claims 1 or 2, characterized ge indicates that the contamination is silicon or sulfur is. 4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dicke der Pufferschicht (501) 1-15 µm ist.4. Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the buffer layer ( 501 ) is 1-15 microns.
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