DE4205584A1

DE4205584A1 - Lichtemittierendes galliumnitrid-halbleiter-bauelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE4205584A1
Application number: DE4205584A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kozawa
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1992-09-03
Also published as: JPH04273175A; JP2786952B2; US5272108A

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Galliumni trid-Halbleiterbauelement, welches blaues Licht und Licht im Bereich kurzer Wellenlängen emittiert. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelements.

Derzeit wird ein Galliumnitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-xN; 0x1, im folgenden als "GaN" bezeichnet) als bemerkenswertes Ma terial für blauleuchtende Leuchtdioden sowie Bauelemente, die Licht im Bereich kurzer Wellenlängen emittieren, ange sehen.

Da ein p-leitender Kristall mit niedrigem Widerstand aus GaN nicht herstellbar ist, besitzt eine Leuchtdiode mit GaN eine sog. MIS-Struktur, die eine Metallelektrode (M-Schicht), eine halbisolierende GaN-Schicht (I-Schicht) und eine GaN-Schicht vom N-Typ (S-Schicht) aufweist. Für die Entwicklung einer derartigen Leuchtdiode ist es wesentlich, eine Technologie zu schaffen, mit deren Hilfe eine an die n-leitende GaN-Schicht anzuschließende Elektrode gebildet wird. Bei einem lichtemittierenden Bauelement mit einem Halbleiter einer anderen III-V-Verbindung wie beispiels weise Al_xGa_1-xAs, wird die untere Elektrodenschicht auf ei nem leitenden Substrat ausgebildet. Im Fall von GaN hinge gen ist es, da das Saphirmaterial des Substrats isoliert, unmöglich, auf diesem isolierendem Substrat die Elektrode auszubilden, die an die n-leitende GaN-Schicht anzuschlie ßen ist.

Da GaN chemisch äußerst stabil ist, besteht keine Möglich keit, die I-GaN-Schicht teilweise zu entfernen, um durch chemisches Ätzen die N-Typ-GaN-Schicht freizulegen, indem man chemische Mittel einsetzt, und es ist ferner auch nicht möglich, auf der freiliegenden Oberfläche eine Elektrode auszubilden. Wenn ferner der Elektrodenabschnitt auf der Seitenfläche der N-Typ-GaN-Schicht vorgesehen und mit Me talldrähten verdrahtet ist, kann die Dicke der N-Typ-GaN- Schicht nur einige µm bis einige 10 µm betragen, so daß die Elektrode kaum zuverlässig und für die Massenproduktion un geeignet wäre. Hierzu wurden bislang die folgenden Verfah ren als Möglichkeit der Bildung von Elektroden auf der N-Typ-GaN-Schicht angegeben:
Nach einem ersten Verfahren wird eine Zone niedrigen Wider stands auf einem Teil der GaN-Schicht gebildet, indem das Substrat mit einem bestimmten Prozeß bearbeitet wird. Wie aus den Fig. 5A bis 5C der Zeichnung hervorgeht, wird bei dem epitaktischen Wachstum von GaN, nachdem eine erhabene Zone 12 mit seichten Nuten oder Kratzern auf einem Teil ei nes Saphir-Substrats 10 mit einer Anreißspitze oder einem Substratzerteiler (Fig. 5A) gebildet wurde, auch dann eher eine N-Typ-Zone 18 geringen Widerstands gebildet als eine I-Typ-Schicht (Fig. 5B), wenn eine große Menge Zink in die auf der erhabenen Zone 12 wachsende GaN-Schicht dotiert wurde. Wenn auf der Zone 18 geringen Widerstands eine N-seitige Elektrode 20 gebildet wird, kann über die Zone 18 niedrigen Widerstands vom N-Typ ein Kontakt zu einer N-Typ- GaN-Schicht 14 hergestellt werden. Weiterhin ist auf einer I-Typ-GaN-Schicht 16 getrennt von der N-seitigen Elektrode 20 eine I-seitige Elektrode 22 gebildet.

Ähnlich wie bei der Bildung der erhabenen Zone 12 wird auch dann, wenn das epitaktische Wachstum von GaN erfolgt, nach dem dielektrische Filme aus SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, usw. auf einem Teil des Saphir-Substrats 10 angeordnet sind, eine GaN-Schicht vom N-Typ mit niedrigem Widerstand auf den ge nannten Filmen ausgebildet, so daß ein Kontakt mit der N-Typ-GaN-Schicht erhalten werden kann, indem man eine N-sei tige Elektrode auf der N-leitenden GaN-Schicht niedrigen Widerstands ausbildet.

Bei dem zweiten Verfahren wird eine I-Typ-GaN-Schicht z. B. durch Trockenätzen entfernt. Wie aus den Fig. 6A bis 6C hervorgeht, wird insbesondere eine Öffnung 28 ausgebildet, nachdem auf der I-Typ-GaN-Schicht 16 (Fig. 6A) ein Film 24 aus SiO₂ aufgebracht wurde. Anschließend wird die I-Typ- GaN-Schicht 16 direkt unterhalb der Öffnung 28 durch Trockenätzen beseitigt, wobei z. B. ein Gas wie CCl₄ oder CCl₂F₂ verwendet wird, um die N-Typ-GaN-Schicht 14 freizu legen und so ein Kontaktloch 26 (Fig. 6B) zu formen, über welches ein Kontakt mit der N-Typ-GaN-Schicht 14 möglich ist, indem man eine N-seitige Elektrode 20 in dem Kontakt loch 26 ausbildet.

Nach dem Aufbringen eines SiO₂-Films auf der I-Typ-GaN- Schicht wird in ähnlicher Weise dann eine Öffnung gebildet, und mit Hilfe eines Wärmeprozesses in einer Mischgasatmo sphäre, die in einer Wasserstoffatmosphäre Wasserstoffchlo rid und Argon in einem Mischungsverhältnis von 3:1 enthält, wird die I-Typ-GaN-Schicht an der freiliegenden Oberfläche zersetzt und entfernt, so daß dann die N-Typ-GaN-Schicht freiliegt, um dort eine N-seitige Elektrode zu bilden.

In einem weiteren Verfahren wird die I-Typ-GaN-Schicht me chanisch durch Anritzen mit Hilfe einer Diamantnadel ent fernt, und anschließend wird dort eine N-seitige Elektrode gebildet.

Weil jedoch bei dem ersten Verfahren die N-Typ-Zone 18 niedrigen Widerstands unter Verwendung des auf der erhabe nen Zone 12 auf der Oberfläche des Substrats 10 gewachsenen GaN gebildet wird und die Zone 18 polykrystallin ist, ist es schwierig, die Ladungsträgerkonzentration mit guter Wie derholbarkeit genau einzustellen. Da außerdem die Zone 18 derart ausgebildet wird, daß sie sich von der Oberfläche der I-Typ-GaN-Schicht 16 zu dem Saphir-Substrat 10 er streckt, ist es nicht möglich, die Tiefe auf einen ge wünschten Wert einzustellen. Dieses Verfahren wurde in Ver bindung mit der Herstellung eines GaN-Kristalls durch Hyd rid-Dampfphasenepitaxie mit Ga-HCl-NN₃, welches früher üb lich war, angewendet, und läßt sich nicht ohne weiteres bei der Herstellung eines Kristalls mittels des derzeitig ange wendeten MOVPE-Verfahrens (metal organic vapor phase epitaxy) anwenden. Speziell bei dem MOVPE-Verfahren ist es unmöglich, auf einem dielektrischen Film wie z. B. SiO₂ oder Al₂O₃ gleichförmig eine polykristalline GaN-Schicht durch Wachstum zu bilden; damit läßt sich die Zone geringen Wi derstands nicht ausbilden.

Das zweite Verfahren erfordert einen vielstufigen komplexen Prozeß zur Bildung einer SiO₂-Schicht als Maske mit deren Muster sowie das Trockenätzen und Erhitzen zur Bildung ei ner Elektrode. Bei dem Verfahren, mit dessen Hilfe eine I-Typ-GaN-Schicht angeritzt wird, sollte die GaN-Schicht der art belastet werden, daß ein Riß entsteht; dies ist aber üblicherweise bei der Herstellung von Bauelementen Ursache für eine Verschlechterung der Ausbeute, z. B. auf Grund ei ner Verschlechterung der elektrischen Kennwerte.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein lichtemittierendes GaN-Bauelement anzugeben, welches sich ohne Behandlung ei nes Substrats durch irgendwelche mechanischen Prozesse und auch ohne die Erzeugung irgendwelcher Kontaktlöcher her stellen läßt, hervorragende Zuverlässigkeit besitzt und sich für die Massenproduktion eignet.

Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden GaN-Bauelements geschaffen werden, wobei sich das Bauelement durch hohe Zuverlässigkeit und Eignung für die Massenproduktion auszeichnet, indem ein Substrat keinerlei mechanischer Einwirkung oder komplizier ter Bearbeitungsschritte wie der Bildung von Kontaktlöchern ausgesetzt ist.

Die Erfindung ist in dem Anspruch 1 bzw. im Anspruch 9 an gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen ange geben.

Bei dem erfindungsgemäßen lichtemittierenden Halbleiter- Bauelement befindet sich direkt unterhalb der ersten oder N-seitigen Elektrode die N-Typ-Zone niedrigen Widerstands, die derart ausgebildet ist, daß sie sich durch die I-Typ- GaN-Schicht (I-Schicht) hindurch bis zu der N-Typ-GaN- Schicht (N-Schicht) erstreckt. Ein Kontakt mit der N-Typ- GaN-Schicht erfolgt durch die N-Typ-Zone niedrigen Wider stands hindurch. Diese Zone niedrigen Widerstands vom N-Typ wird gebildet durch Diffundieren des Materials der N-seiti gen Elektrode in die GaN-Schicht hinein, wobei von einem speziellen Erwärmungsprozeß Gebrauch gemacht wird. Die Tiefe der N-leitenden Zone niedrigen Widerstands sollte größer sein als die Dicke der I-Schicht und kann sich bis zu dem Saphir-Substrat hin erstrecken.

Die N-seitige Elektrode kann eine einzige Substanz, bei spielsweise Nickel, enthalten. Vorzugsweise handelt es sich um eine Doppelschichtstruktur, die ihrerseits einen ersten Film aus Titan (Ti) oder Chrom (Cr) und einen zweiten Film aus Ni oder einer Nickel-Legierung umfaßt.

Allgemein kann eine Einzelschicht-Ni-Elektrode nicht in en gem Kontakt mit der GaN-Schicht stehen. Folglich ist es möglich, die Festigkeit des Kontakts zwischen der Ni- Schicht einerseits und der GaN-Schicht andererseits dadurch zu verbessern, daß man die Elektrode über einen Film aus Ti oder Cr ausbildet und außerdem eine gute ohmsche Kennlinie nach der Erwärmung gewährleistet.

Da sich die Elektrode von der N-Schicht durch die N-lei tende Zone niedrigen Widerstands direkt unterhalb der N- seitigen Elektrode erstreckt, ist es möglich, die Kompo nente des elektrischen Widerstands des lichtemittierenden Bauelements zu reduzieren und dadurch ein gutes ohmsches Verhalten zwischen der N-seitigen Elektrode und der N- Schicht zu erhalten. Die Tiefe der Zone niedrigen Wider stands sollte größer sein als die Dicke der I-Schicht und kann in diesem Bereich nach Wunsch eingestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden im ersten Schritt mindestens die N-Schicht und die I-Schicht überein anderliegend auf einem Saphir-Substrat gebildet, z. B. durch Niederschlagen aus der Dampfphase.

Im zweiten Schritt wird die N-seitige Elektrode auf der I-Schicht mit Hilfe eines Prozesses wie z. B. eine Maskenauf dampfung oder Fotoätzung, wobei es sich um bei der Halblei terfertigung bekannte Verfahrensschritte handelt, erzeugt.

In dem dritten Schritt wird die SiO₂-Schicht als Schutz schicht aufgedampft, und anschließend erfolgt eine Erwär mung, um eine Wechselwirkung zwischen der N-seitigen Elek trode und der GaN-Schicht zu veranlassen, damit das Mate rial der N-seitigen Elektrode in die GaN-Schicht eindiffun diert und die n-leitende Zone niedrigen Widerstands er zeugt. Zu dieser Zeit beträgt die Temperatur bei der Erwär mung vorzugsweise von 700 bis 1000°C, am meisten bevorzugt von 800 bis 900°C. Übersteigt die Erwärmungstemperatur den Wert von 1000°C, wurde auf Grund der Wärmeentwicklung die I-Schicht insgesamt degenerieren. Liegt die Temperatur un terhalb von 700°C, so läßt sich keine gute N-leitende Zone niedrigen Widerstands erhalten. Dieser Erwärmungsprozeß er folgt, während ein Stickstoff- oder ein Wasserstoffgas zu geführt wird. Die Erwärmungszeit beträgt vorzugsweise 15 Sekunden bis 1 Minute. Um die Diffusion der Dotierstoffe und die termische Beschädigung der GaN-Schicht zu steuern, handelt es sich bei der Erwärmungseinheit um einen Typ mit Infrarotlampe, die sich rasch erwärmen oder rasch abkühlen läßt.

In einem vierten Schritt wird die SiO₂-Schicht entfernt, und dann wird beispielsweise durch Aufdampfen die I-seitige Elektrode ausgebildet. Der sich ergebende Wafer wird in Chips vorbestimmter Abmessungen geschnitten, z. B. mittels eines Substratszerkleinerers. Als Ergebnis erhält man lich temittierende Bauelemente.

Bei diesem Verfahren wird die N-leitende Zone niedrigen Wi derstands gebildet durch Diffundieren des Materials der N-seitigen Elektrode in die GaN-Schicht und führt zu folgen den Ergebnissen:

1. Da die N-leitende Zone niedrigen Widerstands direkt un terhalb der N-seitigen Elektrode gebildet wird, befinden sich die N-seitige Elektrode und die N-Typ-Zone niedrigen Widerstands notwendigerweise an derselben Stelle. Damit ist es überflüssig, die Zone niedrigen Widerstands oder das Kontaktloch mit der N-seitigen Elektrode auszurichten, wie es beim herkömmlichen Verfahren der Fall ist.
2. Die N-Typ-Zone niedrigen Widerstands gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zu dem Fall, bei dem die N-Typ-Zone nied rigen Widerstands gleichzeitig mit dem Wachstum der GaN- Schicht nach der Vorverarbeitung des Saphir-Substrats ge bildet wird (das oben erläuterte erste Verfahren nach dem Stand der Technik) durch Erwärmung nach der Ausbildung der N-seitigen Elektrode gebildet. Deshalb ist es möglich, die Ladungsträgerkonzentration der Zone niedrigen Widerstands exakt und mit guter Wiederholbarkeit dadurch zu steuern, daß man die Erwärmungszeit und die Temperatur unabhängig von den Wachstumsbedingungen der GaN-Schicht einstellt, so daß der elektrische Widerstand des lichtemittierenden Bau elements verringert und Ungleichmäßigkeiten von Kennlinien der Bauelemente reduziert werden.
Bei dem ersten Verfahren nach dem Stand der Technik er streckt sich die Zone niedrigen Widerstands von der Ober fläche der I-Typ-GaN-Schicht bis zu dem Saphir-Substrat. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Tiefe der Zone niedrigen Widerstands unter den Erwärmungs bedingungen so zu steuern, daß sie auf einen gewünschten Wert eingestellt wird. Hiermit ist es möglich, die Zone niedrigen Widerstands mit einer gewünschten Tiefe derart auszubilden, daß sie sich durch die I-Schicht hindurch er streckt.
3. Für den Fall, daß ein Kontaktloch ausgebildet wird (wie bei dem oben erläuterten zweiten Verfahren nach dem Stand der Technik), muß man viele Schritte und viel Zeit zur Bil dung der SiO₂-Schicht aufwenden, die als Ätzmaske für das Trockenätzen dient. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind lediglich einfache Schritte erforderlich, die relativ wenig Zeit in Anspruch nehmen. Damit erzielt man eine gute Bauelementausbeute bei billiger Herstellung.

Im folgendem werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht einer typi schen Leuchtdiode, bei der ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Galliumnitrid-Halbleiterbauele ment Anwendung findet,

Fig. 2A bis 2F schematische Schnittansichten zum Veran schaulichen des Herstellungsvorgangs für die in Fig. 1 gezeigte Leuchtdiode,

Fig. 3 das Ergebnis der Auger-Elektronenspektralanalyse vor der Erhitzung, um zu bestätigen, ob eine Zone niedrigen Widerstands gebildet wurde,

Fig. 4 das Ergebnis der Auger-Elektronenspektralanalyse nach der Erhitzung, um zu bestätigen, ob eine Zone niedrigen Widerstands gebildet wurde,

Fig. 5A bis 5C schematische Schnittansichten eines typi schen Prozesses zum Herstellen eines herkömmlichen Galliumnitrid-Halbleiterbauelements; und

Fig. 6A bis 6C schematische Schnittansichten eines typi schen Prozesses zum Herstellen eines weiteren her kömmlichen Galliumnitrid-Halbleiterbauelements.

Fig. 1 zeigt eine Leuchtdiode als Beispiel für ein Lichte mittierendes Galliumnitrid-Halbleiter-Bauelement.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besitzt die Leuchtdiode ein Saphir-Substrat 30, auf der eine Pufferschicht 32 aus AlN mit einer Dicke von etwa 500 Ångström gebildet ist. Auf der Oberseite der Pufferschicht 32 befindet sich eine im fol genden als "N-Schicht" bezeichnete N-Typ-GaN-Schicht 34 mit einer Dicke von etwa 2,5 µm. Weiterhin befindet sich auf der Oberseite der N-Schicht 34 eine halbisolierende GaN- Schicht (im folgendem als "I-Schicht" bezeichnet) 36, die eine Dicke von etwa 0,2 µm besitzt. Auf der Oberseite der I-Schicht 36 sind getrennt voneinander eine I-seitige Elek trode 42 aus Metall, die elektrisch mit der I-Schicht 36 verbunden ist, und eine N-seitige Elektrode 40 aus Metall, die mit der N-Schicht 34 verbunden ist, ausgebildet. Direkt unterhalb der N-seitigen Elektrode 40 ist eine N-Typ-Zone 38 niedrigen Widerstands gebildet, die sich durch die I-Schicht 36 hindurch zu der N-Schicht 34 erstreckt.

Im folgendem soll unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden, wie die Leuchtdiode hergestellt wird.

Die Leuchtdiode wird nach dem MOVPE-Verfahren hergestellt.

Zunächst wird ein monokristallines Saphir-Substrat 30 mit einem organischen Reinigungsmittel gereinigt und erwärmt. Das Substrat wird dann von einer Aufnahme in einer Reak tionskammer einer MOVPE-Apparatur gehalten. Dann wird das Saphir-Substrat 30 zehn Minuten lang bei einer Temperatur von 1200°C in Dampf geätzt, während in die Kammer Wasser stoff eingeleitet wird.

Dann wird eine Pufferschicht 32 aus AlN mit einer Dicke von etwa 500 Ångström gebildet. Anschließend wird eine N-Schicht 34 in Form eines N-Typ-GaN-Films mit einer Dicke von etwa 2,5 µm, sowie eine I-Schicht 36 in Form eines halbisolierenden GaN-Films mit einer Dicke von etwa 0,2 µm übereinander gebildet. Auf diese Weise erhält man den in Fig. 2A dargestellten, mehrschichtigen LED-Wafer (erster Schritt der Herstellung).

Dann wird gemäß Fig. 2B auf der gesamten Oberseite der I-Schicht 36 eine Ti-Elektrodenschicht 40a sowie eine Ni- Elektrodenschicht 40b durch Aufdampfen übereinanderliegend gebildet, wobei die Filme eine Dicke von etwa 100 bzw. von etwa 3000 Ångström besitzen. Auf die Oberseite der Ni-Elek trodenschicht 40b wird ein Fotoresist 44 aufgebracht und mittels Fotolitographie in ein vorbestimmtes Muster ge bracht, so daß ein Abschnitt stehen bleibt, an welchem die mit der N-Schicht 34 zu verbindende Elektrode ausgebildet wird. Dann wird gemäß Fig. 2C der Fotoresist 44 maskiert, und die freiliegenden Bereiche der Ti-Elektrodenschicht 40a und der Ni-Elektrodenschicht 40b werden fortgeätzt, worauf hin das Fotoresist 44 beseitigt wird. Damit ist eine N-sei tige Elektrode 40 gebildet (zweiter Schritt).

Dann wird gemäß Fig. 2D auf der gesamten Oberseite sowohl der I-Schicht 36 als auch der N-seitigen Elektrode 40 eine SiO₂-Schicht 46 durch Aufdampfen gebildet, welche eine Dicke von etwa 1000 Ångström besitzt. Die sich ergebende Probe wird in Stickstoffgas beispielsweise mittels einer Infrarotlampe erwärmt, und nachdem die Temperatur 900°C er reicht hat, wird die Probe etwa 20 bis 50 Sekunden auf die ser Temperatur gehalten, bevor sie abgekühlt wird. Damit ist gemäß Fig. 2E eine N-Typ-Zone 38 niedrigen Widerstands in der GaN-Schicht ausgebildet (der dritte Schritt).

Auf die Oberseite der SiO₂-Schicht 46 wird ein Fotoresist aufgebracht und mittels Fotolitographie zu einem bestimmten Muster verarbeitet, so daß außer an dem Elektrodenab schnitt, der mit der I-Schicht 36 zu verbinden ist, das Ma terial stehenbleibt. Anschließend wird auf der gesamten Oberseite der Probeeinheit eine Al-Schicht aufgedampft, und die Probe wird ein einer SiO₂-Trennlösung eingeweicht, um die SiO₂-Schicht 46 zu entfernen, womit auch das Fotoresist und die Al-Schicht beseitigt werden, die direkt auf der SiO₂-Schicht 46 liegen. Damit ist gemäß Fig. 2F eine I-seitige Elektrode an die I-Schicht 36 angeschlossen (der vierte Schritt).

Wie oben ausgeführt ist, ist es möglich, ein lichtemittie rendes Galliumnitrid-Halbleiter-Bauelement vom MIS-(Metal- Insulator-Semiconductor) Typ gemäß Fig. 1 herzustellen.

In dem dritten Schritt der Herstellung wird die N-Typ-Zone 38 niedrigen Widerstands gebildet, indem die Diffusion zwi schen der N-seitigen Elektrode 40 und der GaN-Schicht durch Erhitzung erleichtert wird. Um dies zu bestätigen, wurden folgende Analysen durchgeführt.

Fig. 3 und 4 zeigen die Beobachtungsergebnisse der durch die Auger-Elektronenspektralanalyse durchgeführten Beobach tung der Änderung der Zusammensetzung der Probe, d. h. der N-seitigen Elektrode 40, und zwar schrittweise vor und nach der Erwärmung. Zum besseren Verständnis sind in den Analyseergebnissen der Fig. 3 und 4 die Kennlinien für Ti, O und Ti+N fortgelassen, und es sind lediglich die Kenn linien für Ni und Ga dargestellt.

Aus dem Vergleich zwischen den Analyseergebnissen nach den Fig. 3 und 4 kann man ersehen, daß nach der Erwärmung Ni in die GaN-Schicht eingedrungen ist, und daß die N-Typ-Zone niedrigen Widerstands gebildet wurde durch die gegenseitige Diffusion zwischen dem Material der N-seitigen Elektrode 40 und der GaN-Schicht.

Anhand der Strom-Spannungs-Kennlinie der nach dem oben er läuterten Verfahren hergestellten Leuchtdiode (Fig. 1) wurde eine Aufbauspannung von 6V bestätigt, was etwa 3/4 im Ver gleich zu der herkömmlichen Struktur entspricht. Damit ist die Treiberspannung herabgesetzt.

Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei der N-seiti gen Elektrode 40 um eine Doppelschichtstruktur, die eine Schicht aus Ti und eine Schicht aus Ni umfaßt. Alternativ kann es sich bei der N-seitigen Elektrode 40 um eine Dop pelschichtstruktur handeln, die eine Cr-Schicht und eine Ni-Schicht umfaßt. Es kann sich auch um eine einschichtige Struktur mit lediglich einer Ni-Schicht handeln.

Die Dicken der verschiedenen Schichten des lichtemittieren den Bauelements gemäß der Erfindung können abhängig von der Bauelementauslegung geändert werden, wobei man folgendes berücksichtigt: Das Saphir-Substrat hat eine Dicke von 100 bis 1000 µm. Die Dicke der Pufferschicht beträgt 50 Ångström bis 2 µm. Die N-Schicht ist 0,5 bis 10 µm dick. Die I-Schicht hat eine Dicke von 0,01 bis 1 µm. In einer alternativen Ausführungsform muß die N-Schicht oder die I-Schicht keine Einzelschichtstruktur besitzen. Die N-Schicht kann eine Doppelschicht sein und eine N-Schicht mit niedri ger Ladungsträgerkonzentration und eine N⁺-Schicht mit ho her Ladungsträgerkonzentration umfassen, und zwar in dieser Reihenfolge von der Verbindung der N- und der I-Schichten aus gesehen. Die I-Schicht kann einen Doppelschichtaufbau besitzen und eine I-_L-Schicht geringer Störstoffkonzentra tion des p-Typs und eine I_H-Schicht hoher Störstoffkonzentration des P-Typs umfassen, und zwar in der Reihenfolge von der Verbindung der I- und der N-Schichten aus gesehen. Mit einem solchem Mehrschichtaufbau ist es möglich, die Intensität des von der Leuchtdiode emittierten blauen Lichts im Vergleich zu der Verwendung eines einfachen I-N-Übergangs zu verstärken.

Claims

1. Lichtemittierendes Galliumnitrid-Halbleiterbauele ment, umfassend:

a) ein Substrat (30) aus einem Halbleiter oder einem Isolator,
b) eine N-Schicht (34) aus einem n-leitenden Galli umnitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-xN;0x1),
c) eine I-Schicht (36) aus einem halbisolierendem Galliumnitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-xN;0x1),
d) eine erste, auf der I-Schicht (36) gebildete Elektrode (40),
e) eine Zone (38) niedrigen Widerstands, die sich von der ersten Elektrode (40) aus durch die I-Schicht (36) hindurch zumindest bis zu der N-Schicht (34) erstreckt, und die durch Diffusion des Materials der ersten Elektrode (40) gebildet ist; und
f) eine zweite Elektrode (42), die getrennt von der ersten Elektrode auf der I-Schicht (36) gebildet ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die N-Schicht einen Einzelschichtaufbau besitzt.

3. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die N-Schicht einen Mehrschichtaufbau besitzt, der aus laminierten Schichten verschiedener Stoffe besteht.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die I-Schicht einen Einzelschichtaufbau aufweist.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die I-Schicht eine Mehrschichtstruktur ist, die aus laminierten Schichten verschiedener Stoffe besteht.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Elektrode eine Mehrschichtstruktur aufweist und aus laminierten Schichten verschiedener Stoffe besteht.

7. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die erste Elektrode eine Doppelschicht-Laminatstruktur ist, die aus einem ersten Titan- oder Chromfilm und einem zweiten Film aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Substrat aus Saphir besteht.

9. Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Galliumnitrid-Halbleiterbauelements umfassend:

a) Ausbilden mindestens einer N-Schicht (34) aus ei nem n-leitenden Galliumnitrid-Halbleiter und einer I-Schicht (36) aus halbisolierendem Galliumnitrid-Halbleiter nacheinander auf einem Substrat aus einem Halbleiter oder einem Isolator;
b) Ausbilden einer ersten Elektrode (40) auf einer Fläche der I-Schicht (36),
c) durch Wärmebehandlung Ausbilden einer Zone (38) niedrigen Widerstands direkt unterhalb der ersten Elektrode (40), wobei die Zone (38) durch die I-Schicht (36) zumindestens zu der N-Schicht (34) führt; und
d) Ausbilden einer von der ersten Elektrode (40) ge trennten zweiten Elektrode (42) auf der Fläche der I-Schicht (36).

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem im Schritt (a) eine Pufferschicht (32) auf dem Substrat gebildet und dann auf der Pufferschicht (32) die N-Schicht (34) erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Puffer schicht Aluminiumnitrid aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Schritt (a) mit Hilfe des MOVPE-Verfahrens (metal organic vapor phase epitaxy) durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das Erwärmen im Schritt (c) bei einer Temperatur von 700 bis 1000°C durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das Erwärmen im Schritt (c) 15 Sekunden bis 1 Minute lang durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem das Erwärmen im Schritt (c) in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas oder Wasserstoffgas durchgeführt wird.