DE4327029C2 - Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter - Google Patents

Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter

Info

Publication number
DE4327029C2
DE4327029C2 DE4327029A DE4327029A DE4327029C2 DE 4327029 C2 DE4327029 C2 DE 4327029C2 DE 4327029 A DE4327029 A DE 4327029A DE 4327029 A DE4327029 A DE 4327029A DE 4327029 C2 DE4327029 C2 DE 4327029C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current diode
infrared high
junction
recess
aluminum content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4327029A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4327029A1 (de
Inventor
Klaus Dr Gillessen
Helmut Dr Renz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vishay Semiconductor GmbH
Original Assignee
Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Temic Telefunken Microelectronic GmbH filed Critical Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Priority to DE4327029A priority Critical patent/DE4327029C2/de
Publication of DE4327029A1 publication Critical patent/DE4327029A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4327029C2 publication Critical patent/DE4327029C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H30/00Remote-control arrangements specially adapted for toys, e.g. for toy vehicles
    • A63H30/02Electrical arrangements
    • A63H30/04Electrical arrangements using wireless transmission
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004Devices characterised by their operation
    • H01L33/0008Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbin­ dungs-Halbleiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hochstromdioden sollen insbesondere als Infrarotpulsdioden zur Daten­ übertragung einerseits eine möglichst niedrige Flußspannung aufweisen, um beispielsweise in einer batteriebetriebenen Fernsteuerung mit niedriger Spannung eingesetzt werden zu können. Andererseits sollen sie eine mög­ lichst hohe Strahlungsleistung abgeben können, um auch bei relativ großer Distanz zum Empfänger dort ein ausreichend großes Signal abzugeben.
Ein bekanntes Material zur Herstellung derartiger Dioden ist mit Silizium do­ tiertes Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs:Si). Aufgrund der Gegebenheiten des ternären GaAlAs-Phasendiagramms und verursacht durch das Herstel­ lungsverfahren der Flüssigphasenepitaxie fällt der Aluminiumgehalt von der n-leitenden Oberflächen-Schicht bis zur Unterseite der p-leitenden Schicht Kontinuierlich ab.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Diode nach dem Stand der Technik anhand einer Schnittzeichnung und einer Kurve, die den Alumini­ umgehalt als Funktion des Orts innerhalb des Halbleiterkörpers angibt. An der äußeren Begrenzungsfläche der n-leitenden Oberflächen-Schicht 3 beträgt der Aluminiumgehalt ca. 30 At%, am pn-Übergang 7 ca. 8 At%. An der Unterseite der p-leitenden Schicht 2 ist der Aluminiumgehalt auf einen kleinen Wert nahe 0 At% abgefallen.
Zur Erhöhung der Strahlungsleistung einer solchen Diode ist es vorteilhaft, die Dicke der Oberflächen-Schicht 3 merklich zu vergrößern. Es zeigt sich aber, daß die Vergrößerung der Dicke dieser Oberflächen-Schicht nicht möglich ist, ohne andere Eigenschaften der Diode in unzulässigem Maße zu verändern.
Um beispielsweise die Dicke der Oberflächen-Schicht 3 auf das ca. 11/2fache zu erhöhen, muß der Aluminiumgehalt an der Oberfläche dieser Schicht 3 auf ca. 60 At% angehoben werden, wenn der Aluminiumgehalt am pn- Übergang 7 konstant bei 8 At% belassen werden soll. Weil aber der Kontaktwi­ derstand und der spezifische widerstand von Galliumaluminiumarsenid mit zunehmendem Aluminiumgehalt stark ansteigt, erhöht sich dadurch der Serienwiderstand der Diode erheblich, was einen Anstieg der Flußspannung der Diode auf einen hohen, unbrauchbaren wert zur Folge hat.
Die Herstellung und den Aufbau einer lichtemitierenden Diode nach dem Stand der Technik beschreibt die Druckschrift Appl. Phys. Lett., Vol. 46, No 10, 15 May 1985, Seiten 978 bis 980. Die dort beschriebene (Ga, Al)As:Te, Zn lichtemitierende Diode mit einem sich allmählich verändernden Bandab­ stand (graded band gap) weist einen 12%-igen Wirkungsgrad und eine kur­ ze Abfallszeit (bis zu 12 ns) auf.
Rechteckige, trapezförmige oder V-förmige Vertiefungen in bestimmten Schichten oder in der Vorderseiten-Kontaktierung bei Laserdioden sind be­ kannt, beispielsweise aus den Druckschriften "Appl. Phys. Lett." 37 (1980), Seite 257-260, FR 2 502 847 A1 und "IEE Proceedings" 135, Pt. J (1988), Seite 233-241. Solche Vertiefungen dienen zur Erhöhung der Stromdichte durch Eingrenzung des Anregungsstroms auf einen verhältnismäßig engen Kanal. Eine derartige Vertiefung erstreckt sich über die gesamte Ausdehnung der Vorder­ seiten-Kontaktierung einer Laserdiode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die zum Zweck einer höheren Strahlungsleistung eine größere Dicke der Ober­ flächen-Schicht des Halbleiterkörpers besitzt, die aber gegenüber dem Stand der Technik keinen erhöhten Serienwiderstand aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wonach die äußere Begrenzungsfläche des einen Bereichs eine Ver­ tiefung hat, deren Bodenbereich einen Aluminiumgehalt zwischen dem des pn-Übergangs und dem Maximalwert aufweist und die der Kontaktierung dient.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß zur Erhöhung der Strahlungsleistung die Dicke der Oberflächen-Schicht wirksam vergrößert werden kann, ohne daß der Serienwiderstand und in Folge dessen die Flußspannung der Diode ansteigt. Demzufolge wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Oberflächen-Schicht gewählt, die ca. 50-70 µm dick ist und eine Vertiefung von ca. 20 µm aufweist, so daß der Abstand zwischen dem Anschlußkontakt in der Vertie­ fung der Oberflächen-Schicht und dem pn-Übergang ca. 30 -50 µm beträgt. Solche Dioden eignen sich insbesondere für den Betrieb als Pulsdiode.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Diode besteht aus dem Halbleiterkörper 1, dem an der n-leitenden Oberflächen-Schicht angebrachten An­ schlußkontakt 5 aus AuGe und dem Rückseitenkontakt 6 aus AuZn. Der Halbleiterkörper, der aus GaAlAs besteht, setzt sich aus einer p-leitenden Schicht 2 und einer n-leitenden Schicht 3 zusammen, die miteinander den pn-Übergang 7 bilden. Die Kontaktierung 5 der n-leitenden Schicht 3 erfolgt in der beispiels­ weise durch ein naß- oder trockenchemisches Ätzverfah­ ren hergestellten Vertiefung 4. Die gegenüber dem Stand der Technik um ca. 20 µm dickere n-leitende Schicht 3 ermöglicht eine wesentlich bessere optische Auskopplung der am pn-Übergang 7 entstehenden infraroten Strahlung. Um bei einem GaAlAs-Halbleiter den Aluminiumgehalt am pn-Übergang 7 auf ca. 8 At% konstant zu halten, steigt er an der Oberfläche der n-leitenden Schicht aufgrund deren größerer Dicke auf ca. 60 At% an. Das bedeutet auch einen unannehmbar großen Anstieg des Serienwider­ standes der Diode, weil mit zunehmendem Aluminiumgehalt der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials Galliumaluminiumarsenid und der Widerstand Halbleiter- Kontaktmetall stark ansteigt. Um diesen Nachteil zu um­ gehen, erfolgt die Kontaktierung der n-leitenden Schicht 3 nicht an deren Oberfläche mit einem Alumini­ umgehalt von ca. 60 At%, sondern an der durch die Vertiefung 4 zugänglichen Stelle mit einem Aluminiumge­ halt von ca. 30 At%. Der in seiner gesamten Dicke gleichgebliebene Halbleiterkörper 1 weist so gegenüber dem Stand der Technik bei gleich großem Serienwider­ stand eine durch verbesserte optische Auskopplung hervorgerufene, weitaus höhere Strahlungsleistung auf.
Der Gesamtverlauf des Al-Gehalts über den Querschnitt des Halbleiterkörpers 1 ergibt sich aus dem Diagramm der Fig. 2. Danach beträgt der Al-Gehalt an der nicht vom Kontakt 5 bedeckten Oberfläche der n-leitenden Schicht 3 ca. 60 At%, nimmt in der Vertiefung 4 an der Kontaktierungsstelle auf 30 At% ab und sinkt weiter kontinuierlich bis auf ca. 8 At% am pn-Übergang 7 ab um schließlich sich dem Wert 0 am Rückseitenkontakt 6 an­ zunähern.

Claims (5)

1. Infrarot-Hochstromdiode mit einem aus Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs) bestehenden Halbleiterkörper (1), der einen ebenen pn-Übergang (7) auf­ weist, welcher den Halbleiterkörper (1) in zwei Bereiche (2, 3) trennt, die jeweils mit einem Kontakt (5, 6) versehen sind, wobei der Aluminiumgehalt des einen Bereichs (3) senkrecht zum pn-Übergang (7) kontinuierlich zu­ nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzungsfläche des einen Bereichs (3) eine Vertiefung (4) hat, deren Bodenbereich einen Alumi­ niumgehalt zwischen dem des pn-Übergangs (7) und dem Maximalwert auf­ weist und die der Kontaktierung dient.
2. Infrarot-Hochstromdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumgehalt von ca. 60 At% an der äußeren Begrenzungsfläche über ca. 30 At% am Boden der Vertiefung (4) und ca. 8 At% am pn-Übergang (7) kontinuierlich auf einen wert nahe 0 At% über dem anderen Bereich (2) abfällt.
3. Infrarot-Hochstromdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefung (4) ca. 20 µm beträgt bei einer Schichtdicke des einen Bereichs (3) von ca. 50 bis 70 µm.
4. Infrarot-Hochstromdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vertiefung (4) aufweisende Bereich (3) n-leitend ist.
5. Infrarot-Hochstromdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Vertiefung (4) angebrachte Kon­ takt (5) aus Gold-Germanium (AuGe) und der andere Kontakt (6) aus Gold-Zink (AuZn) besteht.
DE4327029A 1993-08-12 1993-08-12 Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter Expired - Fee Related DE4327029C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4327029A DE4327029C2 (de) 1993-08-12 1993-08-12 Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4327029A DE4327029C2 (de) 1993-08-12 1993-08-12 Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4327029A1 DE4327029A1 (de) 1995-02-16
DE4327029C2 true DE4327029C2 (de) 1998-04-16

Family

ID=6494986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4327029A Expired - Fee Related DE4327029C2 (de) 1993-08-12 1993-08-12 Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4327029C2 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2502847A1 (fr) * 1981-03-25 1982-10-01 Western Electric Co Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs comportant une structure de canalisation du courant

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2502847A1 (fr) * 1981-03-25 1982-10-01 Western Electric Co Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs comportant une structure de canalisation du courant

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Appl.Phys.Lett." 37 (1980) 257-260 *
"IEE Proceedings" 135, Pt. J (1988) 233-241 *
et al: High Brightness GaAlAs He- terojunction Red LED's. In: IEEE Transactions on Electron Devices, Apr.1981, Vol.ED-28, No.4, S.416-420 *
et al: Improvement of GaAs-GaAlAs doub- le-heterostructure laser wafer by Ga¶1-x¶Al¶x¶As buffer layer. In: Appl. Phys. Lett., 37, 6, 15.Sept.1980, S.503-505 *
HEINDL, C.: Leistungs-Infrarot- diode aus Gallium-Aluminium-Arsenid. In: Siemens Forsch- u. Entwickl.Ber., Bd.9,, 1980, Nr.6, S.339-346 *
LEIBENZEDER, S. *
SHIMA K. *
u.a.: High efficiency, high modu-lation bandwidth (Ga,Al)As:Te,Zn light-emitting diodes with graded band gap. In: Appl.Phys.Lett., 46, 10, 15. Mai 1985, S.978-980 *
VARON, Jacques *

Also Published As

Publication number Publication date
DE4327029A1 (de) 1995-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2499668B1 (de) Dünnfilm-halbleiterbauelement mit schutzdiodenstruktur und verfahren zur herstellung eines dünnfilm-halbleiterbauelements
DE891580C (de) Lichtelektrische Halbleitereinrichtungen
DE1152763C2 (de) Halbleiterbauelement mit mindestens einem PN-UEbergang
EP2519980B1 (de) Lichtemittierender halbleiterchip
DE19517697A1 (de) Strahlungsemittierende Diode
DE3136682C2 (de)
EP0283496B1 (de) Halbleiterbauelement mit einer anodenseitigen p-zone und einer anliegenden schwach dotierten n-basiszone
DE2851643A1 (de) Lichtaktivierte lichtemittierende vorrichtung
DE102006051745A1 (de) LED-Halbleiterkörper und Verwendung eines LED-Halbleiterkörpers
DE1210488B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-bauelementen, insbesondere von Tunnel-Diodenbzw. Esaki-Dioden, mit im Halbleiterkoerper eingebettetem PN-UEbergang
DE4116530C2 (de) Laserdiodenarray und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10157233A1 (de) Halbleitervorrichtung und die Halbleitervorrichtung verwendende photonische Halbleitervorrichtung
DE102008051048A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper
DE3124633A1 (de) "halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung"
DE19935998B4 (de) Mehrfach-Halbleiterlaserstruktur mit schmaler Wellenlängenverteilung
DE19945134C2 (de) Lichtemittierendes Halbleiterbauelement hoher ESD-Festigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1817955A1 (de) Laseranordnung aus zwei halbleiterlasern
DE60127030T2 (de) ESD-beständige Vorrichtung und Herstellungsverfahren dazu
DE4327029C2 (de) Infrarot-Hochstromdiode aus einem Verbindungs-Halbleiter
DE1217000B (de) Photodiode
DE3041818C2 (de)
DE3614463C2 (de)
DE1127484B (de) Halbleiterkristalldiode mit flaechenhaftem PN-UEbergang ueber den ganzen Querschnitt des Halbleiterkoerpers und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112019005619B4 (de) Diodenlaser und verfahren zum betreiben eines diodenlasers
DE1591090C3 (de) Schaltungsanordnung zum Erzeugen von hohen Spitzenleistungen

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: VISHAY SEMICONDUCTOR GMBH, 74072 HEILBRONN, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee