DE69017301T2 - Halbleiter lichtemittierende Vorrichtung. - Google Patents

Halbleiter lichtemittierende Vorrichtung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung, die einen Planar-PN-Übergang oder einen Schottky-Übergang besitzt und Licht erzeugt, indem eine Sperrspannung an dem Übergang angelegt wird, um einen Lawinendurchbruch zu verursachen.
  • Eine lichtelektrische Emission durch einen Lawinendurchbruch wurde durch einen Artikel "Photo emission from avalanche breakdown" von A.G. Chynoweth und H.K. Mckey, Phys. Rev., Band 102, Seite 369, 1956 beschrieben. Andererseits wurde eine Anwendung der lichtelektrischen Emissionserscheinung bei einem lichtemittierenden Halbleiterelement in "A study of the nature und characteristics of light radiation in reverse-biased silicon junctions" von C.B. Williams und K. Daneshver, Conf. Proc. IEEE, southeast con., Seite 161, 1988 beschrieben. In diesem Artikel wird beschrieben, daß eine lichtelektrische Emissionsintensität bei einer Silizium-PN-Übergangsgrenzfläche 0,01 W/cm² beträgt. Die Halbleitervorrichtungen in diesen Artikeln umfassen Planar- PN-übergänge, wie in "Physics of Semiconductor Devices" von S.M. Sze, John Wiley & Söhne, Seite 73 beschrieben.
  • Die Schrift JP-A-59 055 085 offenbart eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung zum Erzielen einer hohen Quantenausbeute und einer hohen Stabilität durch Anordnen einer streifenförmigen Halbleiterschicht.
  • Weiterhin wird eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung in "Applied Physics Letters, 55(4) 374 (1989)" von J. Chen u.a. mit einer auf einem Substrat gebildeten n-Typ Halbleiterschicht und einer auf einem Abschnitt einer Oberfläche der n-Typ Halbleiterschicht gebildeten p-Typ Halbleiterschicht beschrieben. Die p- Typ Halbleiterschicht bildet mit der n-Typ Halbleiterschicht einen PN-Übergang. Außerdem legt eine auf einem Endabschnitt der p-Typ Halbleiterschicht gebildete Elektrode eine Sperrspannung an den PN-Übergang an, um einen Lawinendurchbruch zu verursachen.
  • Die Schrift EP-A-0 359 329, die im Sinne von Artikel 54(3) EPU ist, offenbart ferner eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung mit einem n-Typ Halbleitersubstrat und einer auf der Oberfläche des n-Typ Halbleitersubstrats gebildeten p-Typ Halbleiterschicht, wobei die p-Typ Halbleiterschicht mit dem n- Typ Halbleitersubstrat einen PN-Übergang bildet. Elektroden sind mit dem n-Typ Halbleitersubstrat und der p-Typ Halbleiterschicht zum Anlegen einer Sperrspannung an den PN-Übergang verbunden, um eine Lichtemission durch einen Lawinendurchbruch zu bewirken. Der PN-Übergang enthält einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, wobei der erste Bereich aufgrund eines Abschnitts des n-Typ Halbleitersubstrats mit einer höheren Dotierungskonzentration eine niedrigere Durchbruchsspannung als der zweite Bereich besitzt.
  • Wegen des Planar-PN-Übergangs gibt es bei den herkömmlichen Einrichtungen gewöhnlich einen Abschnitt mit einem zylindrischen Krümmungsradius oder einem kugelförmigen Krümmungsradius um den Übergang. Da ein am Übergang anliegendes elektrisches Feld im Abschnitt mit dem zylindrischen oder kugelförmigen Krümmungsradius höher ist als in einem Planar-Übergangsabschnitt, erfolgt die lichtelektrische Emission durch den Lawinendurchbruch nur im Bereich des hohen elektrischen Feldes, d.h. nur am Rand des Übergangs, und es ist unmöglich, überall am Übergang einheitlich Licht zu emittieren. Bei einem derartigen Planar-Übergang tritt eine lichtelektrische Emission durch eine Konzentration eines elektrischen Feldes aufgrund einer Ungleichförmigkeit einer gestaltenden Form bei der Bildung des Übergangs oder durch eine Konzentration eines elektrischen Feldes aufgrund von Störstellen auf. Somit regelt eine lichtelektrische Emission durch unbeabsichtigte Faktoren die Lichtintensität der lichtelektrischen Emission oder die Position der lichtelektrischen Emission. Demzufolge ist es nicht möglich, eine lichtemittierende Einrichtung mit einer guten Steuerung zu bilden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung zu schaffen, die die bei den Einrichtungen des Standes der Technik angetroffenen Probleme löst, mit einer guten Steuerung hergestellt werden kann und einheitlich Licht emittiert.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung gelöst, mit: einem Substrat; einer n-Typ Halbleiterschicht, die auf dem Substrat gebildet ist; einer p- Typ Halbleiterschicht, die auf einem Abschnitt einer Oberfläche der n-Typ Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die p-Typ Halbleiterschicht mit der n-Typ Halbleiterschicht einen PN-Übergang bildet; und einer Elektrode, die auf einem Endabschnitt der p- Typ Halbleiterschicht zum Anlegen einer Sperrspannung an den PN- Übergang gebildet ist, um eine Lichtemission durch einen Lawinendurchbruch zu bewirken, wobei der PN-Übergang einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält, wobei der erste Bereich aufgrund eines Abschnitts der n-Typ Halbleiterschicht mit einer höheren Dotierungskonzentration eine niedrigere Durchbruchspannung als der zweite Bereich besitzt, der PN-Übergang zumindest einen ebenen Teil parallel zu einer Oberfläche des Substrats besitzt und sich der erste Bereich nur an einem Teil eines Mittelabschnitts des ebenen Teils befindet.
  • Weiterhin wird diese Aufgabe wird durch eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung gelöst, mit: einem Substrat; und einer auf dem Substrat gebildeten n-Typ Halbleiterschicht; wobei eine Schottky-Elektrodenschicht auf der n-Typ Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Schottky-Elektrodenschicht mit der n-Typ Halbleiterschicht einen Schottky-Übergang bildet; eine Kontaktelektrode an einem Endabschnitt der Schottky-Elektrodenschicht zum Anlegen einer Sperrspannung an den Schottky-Übergang gebildet ist, um einen Lawinendurchbruch zu bewirken; der Schottky- Übergang einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält, wobei der erste Bereich aufgrund eines Abschnitts der n-Typ Halbleiterschicht mit einer höheren Dotierungskonzentration eine niedrigere Durchbruchspannung als der zweite Bereich besitzt; und wobei der Schottky-Übergang zumindest einen ebenen Teil parallel zu einer Oberfläche des Substrats besitzt und sich der erste Bereich nur an einem Teil eines Mittelabschnitts des ebenen Teils befindet.
  • Die Vorteile der Erfindung werden den Fachleuten durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich werden. Es zeigen:
  • Figuren 1A und 1B eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ein Energieband der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung;
  • Fig. 3 eine Veranschaulichung eines Lichtemissionsvorgangs in der Einrichtung der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 eine Beziehung zwischen einer Photonenenergie und einer Lichtintensität bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung;
  • Fig. 5 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Figuren 6A und 6B eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 7 ein Energieband der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung;
  • Fig. 8 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Figuren 1A und 1B zeigen eine Draufsicht und eine A-A' Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung. Diese Einrichtung wird durch das folgende Verfahren hergestellt.
  • Eine n-Typ Halbleiterschicht 2 mit einer Dotierungskonzentration von 3 x 10¹&sup6; cm&supmin;³ wurde auf einem n-Typ Halbleitersubstrat 1 (GaAs (100) beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) durch Molekularstrahl-Epitaxie(MBE)-Aufwuchs gebildet. Ein Photolack in einem Bereich 3 ist durch ein Photolithographieverfahren abgetragen und Silizium-Ionen wurden bei einer Beschleunigungsspannung von 80 KeV injiziert. Weiter wurde ein Photolack in einem Bereich 5 durch ein entsprechendes Photolackverfahren abgetragen und Zink(Zn)-Ionen wurden bei einer Beschleunigungsspannung von 40 KeV injiziert.
  • Es wird dann in einer Arsen-Umgebung bei 850ºC für 30 Sekunden ausgeheilt, um die Dotieratome zu aktivieren. Der Bereich 3 wurde zu einem hochdotierten n-Typ Bereich mit einer Spitzendotierungskonzentration von ungefähr 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ gemacht und der Bereich 5 wurde zu einer p-Typ Halbleiterschicht mit einer Spitzendotierungskonzentration von nicht weniger als ungefähr 1 x 10¹&sup9; cm&supmin;³ gemacht. Die Größe des hochdotierten n-Typ Bereichs 3 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5 um im Durchmesser. Wenn er größer als 5 um ist, wird keine einheitliche Lichtemission erreicht und die Wärmeerzeugung nimmt zu. Die Dicke der p-Typ Halbleiterschicht 5 ist vorzugsweise nicht größer als 0,1 um. Falls sie größer als 0,1 um ist, fällt ein Lichtdurchlaßgrad rasch ab.
  • SiO&sub2; wurde auf die Halbleiterschicht gesputtert, um eine Isolierschicht 9 zu bilden. Ein Photolack an einer vorbestimmten Position wurde durch das gleiche Photolackverfahren abgetragen wie das vorstehend beschriebene und ein Abschnitt der Isolierschicht 9 wurde abgeätzt, um eine Öffnung zu bilden. Darauf wurde Chrom/Gold durch Dampfabscheidung aufgetragen und ein unnötiger Abschnitt wurde durch Ätzen entfernt, und eine ohmsche Kontaktelektrode 6 auf der p-Typ Halbleiterschicht 5 wurde gebildet. Eine Aluminium-Kontaktelektrode 11 wurde zur Verbindung mit der Elektrode 6 gebildet. Eine ohmsche Kontaktelektrode 8 wurde auf einer Bodenfläche des Substrats 1 gebildet. Ein elektrisches Feld zur Vorspannung in Sperrichtung wurde von einer Energieversorgung 7 über Elektroden 6 und 8 an die so gebildete Einrichtung angelegt, sodaß Licht h von der Oberseite des Bereichs 3 emittiert wurde.
  • Die Funktion der Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun erklärt.
  • Fig. 2 zeigt ein Energieband der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden durch Verbinden der p-Typ Halbleiterschicht 5 mit der n- Typ Halbleiterschicht 2 und durch Anlegen der Sperrspannung zum Bewirken des Lawinendurchbruchs eine Anzahl von Elektronen und Löchern in einer Verarmungsschicht erzeugt. Die erzeugten Elektronen und Löcher bewirken nicht nur einen normalen Zwischenbandübergang, der in Fig. 3 durch Bezugszeichen a gezeigt ist, sondern auch eine Rekombination von Ladungsträgern mit einer hohen Energie, was durch Bezugszeichen b gezeigt ist, oder einen Innerbandübergang, der durch Bezugszeichen c gezeigt ist, und es wird Licht emittiert.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird der hochdotierte n-Typ Bereich 3, der sich vom anderen Bereich unterscheidet, in der n- Typ Halbleiterschicht 2 gebildet, um eine Verarmungsschicht zu bilden, die durch eine gebrochene Linie 4 in Fig. 1B gezeigt ist. Ein einheitliches und hohes elektrisches Feld wird über dem gesamten hochdotierten n-Typ Bereich 3 gebildet, sodaß die Lichtemission nur im hochdotierten Bereich einheitlich erfolgt.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das hohe elektrische Feld durch Bilden des hochdotierten n-Typ Bereichs 3 gebildet, um einen Elektron-Loch-Paar-Erzeugungswirkungsgrad zu erhöhen und damit die Lichtemissionswahrscheinlichkeit zu erhöhen und eine Helligkeitssteuerung zu erhalten. Weiterhin wird durch Anlegen einer hohen Energie an die Elektronen-Löcher Licht mit einer höheren Energie als ein Bandabstand Eg emittiert.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der n-Typ Halbleiter als das Halbleitersubstrat 1 verwendet. Somit wird ein höchstes elektrisches Feld unter der p-Typ Halbleiterschicht 5, die sich unverdeckt an der Oberfläche befindet, gebildet und die Elektronen, die in der p-Typ Halbleiterschicht 5 Minoritätsträger sind, sind an der Lawinenverstärkung am stärksten beteiligt. Bei einer Verwendung eines Halbleitersubstrats 1 (zum Beispiel Silizium), bei dem sich der Elektron-Loch-Paar-Erzeugungswirkungsgrad abhängig von der Art von Ladungsträgern ändert und die Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren durch die Elektronen größer ist als die Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch die Löcher, wird folglich der Elektronerzeugungswirkungsgrad durch das vorliegende Ausführungsbeispiel verbessert.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, daß die Dicke der p-Typ Halbleiterschicht 5 dünn genug ist, um das an der PN-Übergangsgrenzfläche erzeugte Licht vollständig zu übertragen und einen Lichtübertragungsverlust zu verringern.
  • Durch den vorstehenden Aufbau wird eine lichtemittierende Einrichtung mit einer in Fig. 4 gezeigten Beziehung zwischen der Photonenenergie und der Lichtintensität mit einer guten Steuerung hergestellt.
  • Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 zeigt wie Fig. 1B eine Schnittansicht der Einrichtung. In Fig. 5 sind die gleichen Elemente wie diejenigen in Fig. 1B mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Einrichtung wurde bei dem folgenden Verfahren hergestellt.
  • Eine n-Typ Halbleiterschicht 2 mit einer Dotierungskonzentration von 5 x 10¹&sup6; cm&supmin;³ wurde epitaxial auf ein n-Typ Halbleitersubstrat 1 (Silizium (100) beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) durch ein Dampfabscheidungs(CVD)-Verfahren aufgewachsen. Dann wurde SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 400 nm (4000 Å) mittels thermischer Diffusion gebildet, und ein Photolack an einer vorbestimmten Position wurde durch ein Photolackverfahren abgetragen und SiO&sub2; wurde durch eine Fluorsäure-Ätzflüssigkeit entfernt, um eine ringförmige Öffnung auf der Oberseite des Bereichs 10 zu bilden. Dann wurde Bor (B) durch einen geeigneten Dotierstoff thermisch eindiffundiert, um einen p-Typ Schutzringbereich 10 zu bilden. Dann wurde der SiO&sub2;-Bereich auf der Oberseite des lichtemittierenden Bereichs 3 durch das Photolackverfahren und die Ätzflüssigkeit entfernt. Phosphor(P)-Ionen wurden in den Bereich 3 injiziert und Gallium(Ga)-Ionen wurden in den Bereich 5 injiziert, um den Bereich 3 zum n-Typ Halbleiter mit einer Spitzendotierungskonzentration von ungefähr 8 x 10¹&sup7; cm&supmin;³ und den Bereich 5 zur p-Typ Halbleiterschicht mit einer Spitzendotierungskonzentration von nicht weniger als ungefähr 1 x 10¹&sup9; zu machen. Die Ionen wurden bei einer niedrigen Beschleunigung injiziert, sodaß die Dicke der p-Typ Halbleiterschicht 5 nicht größer als 50 nm (500 Å) ist und sie wurde geeignet geätzt. Dann wurden ohmsche Kontaktelektroden 6 und 8 gebildet, um die lichtemittierende Einrichtung zu vervollständigen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schutzringbereich 10 um den hochdotierten n-Typ Bereich 3 gebildet, um die durch die gebrochene Linie 4 gezeigte Verarmungsschicht zu bilden, sodaß das elektrische Feld stärker auf den Bereich 3 konzentriert ist, um den Lichtemissionswirkungsgrad zu verbessern.
  • Figuren 6A und 6B zeigen eine Draufsicht und eine A-A' Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung. Diese Einrichtung wurde bei dem folgenden Verfahren hergestellt.
  • Zuerst wurde eine n-Typ Halbleiterschicht 12 mit einer Dotierungskonzentration von 3 x 10¹&sup6; cm&supmin;³ auf einem n-Typ Halbleitersubstrat 21 (GaAs (100) beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) durch Molekularstrahlepitaxie(MBE)-Aufwuchs gebildet. Ein Photolack in einem Bereich 13 wurde durch ein Photolithographie-Photolackverfahren abgetragen und Silizium-Ionen wurde bei einer Beschleunigungsspannung von 80 KeV injiziert. Dann wurde sie in einer Arsen-Umgebung bei 850ºC für 30 Sekunden ausgeheilt, um die Dotierungsatome zu aktivieren. Der Bereich 13 wurde zu einem hochdotierten Halbleiterbereich mit einer Spitzendotierungskonzentration von ungefähr 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ gemacht.
  • Dann wurde SiO&sub2; durch ein Sputterverfahren bis zu einer Dicke von 400 nm (4000 Å) aufgetragen und ein Photolack an einer vorbestimmten Position durch das gleiche Photolackverfahren wie das vorstehend beschriebene abgetragen. Das SiO&sub2; auf einem Abschnitt auf der Oberseite der Einrichtung wurde durch eine Fluorsäuren- Naßätzung entfernt und eine Isolationsschicht 19 gebildet. Dann wurde eine Dampfabscheidung mit Chrom/Gold durchgeführt und ein überflüssiger Abschnitt wurde durch Ätzen entfernt. Eine ohmsche Kontaktelektrodenschicht 16 wurde zum Kontaktieren einer Schottky-Elektrodenschicht 15, die später zu bilden war, gebildet. Eine ohmsche Kontaktelektrode 18 wurde ebenfalls auf der Bodenfläche des Substrats 21 gebildet.
  • Wolfram (W) wurde als eine Schottky-Elektrodenschicht 15 bis zu einer Dicke von ungefähr 15 nm (150 Å) durch Elektronenstrahl(EB)-Dampfabscheidung aufgetragen, um einen Schottky-Übergang zu bilden. Der Wert n betrug 1,05 bei einer Barrierenhöhe von ΦSB = 0,8 eV des Schottky-Übergangs. Zuletzt wurde eine Aluminium-Kontaktelektrode 31 gebildet. Ein in Sperrrichtung vorgespanntes elektrisches Feld wurde von einer Energieversorgung 17 über Elektroden 16 und 18 an die so hergestellte Einrichtung angelegt. Licht h wurde von der Oberseite des Bereichs 13 emittiert.
  • Die Funktion der Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun erklärt.
  • Fig. 7 zeigt ein Energieband der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Schottky-Elektrodenschicht 15 mit der n-Typ Halbleiterschicht 12 verbunden und die Sperrspannung wird daran angelegt, um den Lawinendurchbruch zu bewirken, sodaß eine Anzahl von Elektronen und Löchern in den Verarmungsschichten erzeugt werden. Die erzeugten Elektronen und Löcher bewirken den Zwischen- Bandübergang, die Ladungsträgerrekombination oder den Inner-Bandübergang, wie in Fig. 3 gezeigt ist, um Licht zu emittieren.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der hochdotierte n-Typ Bereich 13, der sich von anderen Bereichen unterscheidet, in der n-Typ Halbleiterschicht 12 gebildet, um die durch die gebrochene Linie 14 in Fig. 6B gezeigte Verarmungsschicht zu bilden. Durch Bilden eines einheitlichen und hohen elektrischen Feldbereichs über den gesamten hochdotierten n-Typ Bereich 13 erfolgt die Lichtemission nur beim hochdotierten Bereich 13 einheitlich.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der hochdotierte Bereich 13 wie vorstehend beschrieben gebildet, um das hohe elektrische Feld zu bilden und den Elektron-Loch-Paar-Erzeugungswirkungsgrad zu erhöhen und die Wahrscheinlichkeit einer Lichtemission zu erhöhen, um die Helligkeitssteuerung zu erhalten. Ferner wird eine hohe Energie an die Elektronen-Löcher angelegt, sodaß Licht mit einer höheren Energie als der Bandabstand Eg emittiert wird.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der n-Typ Halbleiter wie das Halbleitersubstrat 21 verwendet. Somit wird das höchste elektrische Feld unterhalb der Schottky-Elektrodenschicht 15 auf der Oberfläche gebildet und die Elektronen in der Schottky-Elektrodenschicht 15 tragen am meisten zur Lawinenverstärkung bei. Bei einer Verwendung eines Substrats 21 (zum Beispiel Silizium), bei dem sich der Elektron-Loch-Paar-Erzeugungswirkungsgrad abhängig von der Art von Ladungsträgern ändert und die Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch die Elektronen größer ist als die Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch die Löcher, wird demzufolge der Elektronenerzeugungswirkungsgrad durch das vorliegende Ausführungsbeispiel verbessert.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es notwendig, daß die Dicke der Schottky-Elektrodenschicht 15 dünn genug ist, um das an der PN-Übergangsgrenzfläche erzeugte Licht vollständig zu übertragen und den Lichtübertragungsverlust zu verringern. Bei dieser Verbindung beträgt die Dicke der Schottky-Elektrodenschicht 15 vorzugsweise weniger als 0,1 um. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Beziehung zwischen der Photonenenergie und der Lichtintensität die gleiche wie die in Fig. 4 für das erste Ausführungsbeispiel gezeigte.
  • Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der Einrichtung genauso wie Fig. 6B. In Fig. 8 sind die gleichen Elemente wie diejenigen in Fig. 6B gezeigten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Einrichtung wurde durch das folgende Verfahren hergestellt.
  • Zuerst wurde eine n-Typ Halbleiterschicht 12 mit einer Dotierungskonzentration von 5 x 10¹&sup6; cm&supmin;³ auf ein n-Typ Halbleitersubstrat 21 (Silizium (100) beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) durch ein Dampfabscheidungs(CVD)-Verfahren epitaxial aufgewachsen. Dann wurde SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 400 nm (4000 Å) durch thermische Diffusion gebildet. Ein Photolack an einer vorbestimmten Position wurde durch das Photolackverfahren abgetragen und das SiO&sub2; an dieser Position wurde durch eine Fluorsäuren-Ätzflüssigkeit entfernt, um eine ringförmige Öffnung auf einem Bereich 30 zu bilden. Dann wurde Bor (B) durch einen geeigneten Dotierstoff thermisch eindiffundiert, um einen p-Typ Schutzringbereich 30 zu bilden. Das SiO&sub2; auf der Oberseite des Lichtemissionsbereichs wurde durch das vorstehend erwähnte Photolackverfahren und die Ätzflüssigkeit entfernt, und Phosphor(P)-Ionen wurden in den Bereich 13 in der gleichen Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel injiziert, um den n-Typ Halbleiter mit einer Spitzendotierungskonzentration von ungefähr 8 x 10¹&sup7; cm&supmin;³ nach dem Ausheilen zu bilden. Dann wurden ohmsche Kontaktelektroden 16 und 18 gebildet und zuletzt wurde Gold (Au) bis zu einer Dicke von 15 nm (150 Å) durch Dampfabscheidung aufgetragen, um eine Schottky-Elektrodenschicht 15 zu bilden.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Gold (Au) als das Material für die Schottky-Elektrodenschicht 15 verwendet, obwohl das keine Einschränkung darstellt, und irgendein anderes, einen Schottky-Übergang bildendes, Material kann verwendet werden. Ein anderes Material als Metall, wie etwa Silicide, Karbonide oder Boronide, kann verwendet werden. Ein Material, das einen geringen spezifischen Widerstand und einen hohen Lichtdurchlaßgrad besitzt und selbst dann gleichförmig ist, wenn es dünn ist, ist vorzuziehen.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schutzringbereich 30 um den hochdotierten n-Typ Bereich 13 gebildet, um die durch die gebrochene Linie 14 gezeigte Verarmungsschicht zu bilden und das elektrische Feld wird daran konzentriert. Demzufolge wird der Lichtemissionswirkungsgrad verbessert.

Claims (8)

1. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung mit:
einem Substrat (1);
einer n-Typ Halbleiterschicht (2), die auf dem Substrat (1) gebildet ist;
einer p-Typ Halbleiterschicht (5), die auf einem Abschnitt einer Oberfläche der n-Typ Halbleiterschicht (2) gebildet ist, wobei die p-Typ Halbleiterschicht (5) mit der n-Typ Halbleiterschicht (2) einen PN-Übergang bildet; und
einer Elektrode (6), die auf einem Endabschnitt der p-Typ Halbleiterschicht (5) zum Anlegen einer Sperrspannung an den PN- Übergang gebildet ist, um eine Lichtemission durch einen Lawinendurchbruch zu bewirken,
wobei
der PN-Übergang einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält,
der erste Bereich aufgrund eines Abschnitts (3) der n-Typ Halbleiterschicht mit einer höheren Dotierungskonzentration eine niedrigere Durchbruchspannung als der zweite Bereich besitzt,
der PN-Übergang zumindest einen ebenen Teil parallel zu einer Oberfläche des Substrats (1) besitzt und
der erste Bereich nur an einem Teil eines Mittelabschnitts des ebenen Teils ist.
2. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (10) der p-Typ Halbleiterschicht (5) um den ersten Bereich dicker ist als andere Abschnitte der p-Typ Halbleiterschicht (5).
3. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des ersten Bereichs nicht mehr als 5 um im Durchmesser beträgt.
4. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der p-Typ Halbleiterschicht (5) in dem ersten Bereich nicht größer als 0,1 um ist.
5. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung, mit:
einem Substrat (21); und
einer n-Typ Halbleiterschicht (12), die auf dem Substrat (21) gebildet ist;
wobei
eine Schottky-Elektrodenschicht (15) auf der n-Typ Halbleiterschicht (12) gebildet ist, wobei die Schottky-Elektrodenschicht (15) mit der n-Typ Halbleiterschicht (12) einen Schottky-Übergang bildet;
eine Kontaktelektrode (16) an einem Endabschnitt der Schottky- Elektrodenschicht (15) zum Anlegen einer Sperrspannung an den Schottky-Übergang gebildet ist, um einen Lawinendurchbruch zu bewirken;
der Schottky-Übergang einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält, wobei der erste Bereich aufgrund eines Abschnitts (13) der n-Typ Halbleiterschicht (12) mit einer höheren Dotierungskonzentration eine niedrigere Durchbruchspannung als der zweite Bereich besitzt; und wobei
der Schottky-Übergang zumindest einen ebenen Teil parallel zu einer Oberfläche des Substrats (21) besitzt und sich der erste Bereich nur an einem Teil eines Mittelabschnitts des ebenen Teils befindet.
6. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige p-Typ Halbleiterschicht (30) um den ersten Bereich gebildet ist.
7. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des ersten Bereichs nicht mehr als 5 um im Durchmesser beträgt.
8. Lichtemittierende Halbleitereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schottky-Elektrodenschicht (15) in dem ersten Bereich nicht mehr als 0,1 um beträgt.
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