DE69504276T2 - Licht-emittierende Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Licht-emittierende Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf lichtemittierende Bauelemente und insbesondere auf oberflächenemittierende Laser und spezieller gesagt auf das Herstellen eines n-Treiber-p-Gemeinsam-Lasers, der auf einem n-Typ-Substrat hergestellt ist.
  • Ursprünglich waren Halbleiterlaser Diodenstrukturen, bei denen das Licht, das von der Kante der Laserstruktur emittiert wurde, parallel zu der Oberfläche des Halbleiterwafers war. Ungünstigerweise bietet sich diese kantenemittierende Laserstruktur nicht für eine kosteneffektive Herstellung von zweidimensionalen Arrays von Laserdioden an. Eine zweite Klasse von Laserdioden, die für die Herstellung von Laserarrays gut geeignet ist, wird derart hergestellt, daß die Laserstruktur senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterwafers ist, derart, daß das emittierte Licht senkrecht zu der Oberfläche ist. Diese Laserdioden sind allgemein als oberflächenemittierende Laser (SELs; SEL = Surface Emitting Laser) bekannt.
  • Beide Laserklassen werden auf einem Ausgangssubstrat gebildet, welches entweder semiisolierend, vom p-Typ oder vom n-Typ sein kann. Fig. 1A zeigt eine Querschnittansicht eines herkömmlichen n-Treiber-SEL 100, der auf einem semiisolierenden Substrat 102 gebildet ist. Der oberflächenemittierende Laser 100 kann als eine n-i-p-Diode betrachtet werden, die aus einer n-Typ-Spiegelregion 104, einer aktiven Region 106 und einer p-Typ-Spiegelregion 108 besteht. Eine elektrische Verbindung wird über eine Elektrode 110, die auf der oberen Oberfläche der n-Typ-Spiegelregion 104 gebildet ist, und über eine Elektrode 112, die auf der p-Typ-Spiegelregion 108 gebildet ist, hergestellt.
  • Um einen elektrischen Kontakt mit der p-Typ-Region 108 herzustellen, wird eine Ätzung durch sowohl die n-Typ-Spiegelregion 104 als auch durch die aktive Region 106 zu der p- Typ-Region 108 durchgeführt. Dies ist problematisch, da das Ätzen für den p-Typ-Kontakt epitaxiale Schichten 104, 106, 108 freilegt, welche tendenziell oxidieren. Ferner erzeugt das Ätzen für den p-Typ-Kontakt eine nicht-planare Struktur, die Bauelementzuverlässigkeitsprobleme erzeugt und die Herstellungskomplexität erhöht. Ferner reduzieren Defekte, die den semiisolierenden Substraten beigebracht werden, um die Substrate isolierend zu machen, die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1B ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen oberflächenemittierenden n-Treiber-Lasers 120, der auf einem p-Typ-Substrat 122 gebildet ist, gezeigt. Der SEL besteht aus einer n-Typ-Spiegelregion 124, einer aktiven Region 126 und einer p-Typ-Spiegelregion 128. Eine elektrische Verbindung wird über eine Elektrode 130, die auf der Oberfläche der n-Typ-Spiegelregion 124 gebildet ist, und über eine Elektrode 132, die auf der Oberfläche des p-Typ- Substrats 122 gebildet ist, hergestellt. Das bevorzugte Verfahren zum Bilden der n-, der i- und der p-Typ-Region besteht in der Molekularstrahlepitaxie. Das einzige gemeinsam verfügbare p-Typ-Substrat ist zinkdotiert. Bei typischen MBE-Wachstumstemperaturen diffundiert das Zink jedoch heraus, wodurch eine unannehmbare Hintergrundkonzentration in den Spiegelregionen 124, 128 und in der aktiven Region 126 erzeugt wird. Ferner kontaminiert die Ausdiffusion von Zink die Molekularstrahlepitaxiekammer, was in einem zusätzlichen Reinigungsschritt nach jeder Zinkkontamitation resultiert.
  • Fig. 1C zeigt eine Querschnittansicht eines oberflächenemittierenden Lasers 140, der auf einem n-Typ-Substrat 142 gebildet ist. Der SEL besteht aus einer n-Typ-Spiegelregion 144, einer aktiven Region 146 und einer p-Typ-Spiegelregion 148. Der SEL 140, der in Fig. 1C gezeigt ist, ist ein p- Treiber-SEL. Im Gegensatz zu den n-Treiber-stromgetriebenen SELs, die in den Fig. 1A und 1B gezeigt sind, wird der p- Treiber-SEL typischerweise spannungsgetrieben. Obwohl Stromtreiber für p-Treiber-SELs existieren, sind sie problematisch. Die verfügbaren Silizium-pnp-Treiber haben typischerweise eine zu geringe Geschwindigkeit für gegenwärtige Datenraten optischer Kommunikationssysteme, und GaAs -pnp-Treiber sind teuer.
  • Es existieren jedoch ebenfalls auch bei spannungsgetriebenen p-Treiber-SELs Probleme. Spannungsgetriebene p-Treiber-SELs in SEL-Arrays erfordern eine genaue Steuerung, derart, daß das Vf jedes einzelnen Lasers in dem Array gleichmäßig ist. Ungleichmäßigkeiten bei Vf erfordern eine individuelle Vorspannung jedes einzelnen Lasers in dem Laserarray, wodurch die Kosten der Lasertreiber in die Höhe steigen. Natürlich können n-Treiber-SELs aus den in Fig. 1C gezeigten Strukturen erzeugt werden, indem zwischen den einzelnen Lasern gesägt wird, und indem die p-Treiber-SELs umgedreht werden. Dies eliminiert jedoch die Möglichkeit, SEL-Arrays zu bauen.
  • Es wird ein Verfahren zum Bilden eines Arrays aus n-Treiber-Halbleiterlesern auf einem n-Typ-Substrat benötigt.
  • Die Fachveröffentlichung IEEE Lasers and Electrooptics Society 1993, Annual Meeting, Conference proceedings, 15. November 1993, Seiten 564 und 565, offenbart Laserdioden mit vertikalem Resonator, die eine aktive Region umfassen, die drei aktive Quantentöpfe zum Erzeugen von Licht aufweist, wobei die aktive Region eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei ein oberer n-Typ-Reflektor zum Reflektieren von Licht zu den aktiven Quantentöpfen hin vorgesehen ist, und wobei der erste obere Reflektor vom n-Typ auf der ersten Oberfläche der aktiven Region positioniert ist, und wobei ein zweiter unterer Reflektor vom p-Typ, der einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und eine erste und zweite gegenüberliegende Oberfläche hat, vorgesehen ist, wobei der zweite Reflektor Licht zu den Quantentöpfen hin reflektiert.
  • Die erste und die zweite Oberfläche des zweiten Reflektors sind auf der zweiten Oberfläche der aktiven Quantentöpfe positioniert. Ferner umfaßt die Laserdiode ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche. Die erste Oberfläche des Substrats ist auf der zweiten Oberfläche des zweiten Reflektors positioniert.
  • Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, ein lichtemittierendes Bauelement zu schaffen, das nicht die oben erwähnten Zuverlässigkeitsprobleme aufweist, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen lichtemittierenden Bauelements zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements gemäß Anspruch 4 gelöst.
  • Ein weiteres Verständnis des Wesens und der Vorteile der vorliegenden Erfindung kann bezugnehmend auf die restlichen Abschnitte der Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erhalten werden.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1A zeigt eine Querschnittansicht eines herkömmlichen oberflächenemittierenden n-Treiber-Lasers, der auf einem semiisolierenden Substrat gebildet ist.
  • Fig. 1B zeigt eine Querschnittansicht eines herkömmlichen oberflächenemittierenden n-Treiber-Lasers, der auf einem p-Typ-Substrat gebildet ist.
  • Fig. 1C zeigt eine Querschnittansicht eines oberflächenemittierenden p-Treiber-Lasers, der auf einem n- Typ-Substrat gebildet ist.
  • Fig. 2A zeigen eine Querschnittansicht eines n-Treiber- und 2B SEL, der auf einem n-Typ-Substrat hergestellt ist, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 3A zeigen eine Querschnittansicht eines n-Treiber- und 3B SEL, der auf einem n-Typ-Substrat hergestellt ist, gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine Querschnittansicht des n- Treiber-SEL 200 gezeigt, der auf einem n-Typ-Substrat 202 hergestellt ist, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2A zeigt einen unten emittierenden n-Treiber-SEL. Fig. 2B zeigt einen oben emittierenden n-Treiber-SEL. Der gezeigte n-Treiber-SEL 200 besteht aus einer aktiven Region 204, aus einer ersten und einer zweiten Spiegelregion 206, 208, die auf gegenüberliegenden Seiten der aktiven Region positioniert sind, einer Pufferregion 210 und einem Substrat 202. Für die Diskussion kann der SEL 200 als eine n-i-p-Diode mit einer n-Typ-Spiegelregion 206, einer aktiven Region 204 und einer p-Typ-Spiegelregion 208 betrachtet werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung haben das Substrat 202 und die erste Spiegelregion 206 einen ersten Leitfähigkeitstyp. Die zweite Spiegelregion 208 und die Pufferregion 210 weisen einen zweiten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ. Somit schafft das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein Verfahren zum Herstellen eines n-Treiber- Halbleiterlasers auf einem n-Typ-Substrat. Bei der vorliegenden Erfindung haben sowohl der erste als auch der zweite Spiegel 206, 208 eine erste und eine zweite Seite. Die akti ve Region 204 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Spiegel 206, 208 positioniert, derart, daß die erste Seite der ersten Spiegelregion neben der ersten Seite der aktiven Region ist, während die erste Seite des zweiten Spiegels neben der zweiten gegenüberliegenden Seite der aktiven Region ist. Die Pufferregion 210 ist zwischen der Substratregion und der Spiegelregion positioniert, derart, daß die erste Seite der Pufferregion neben der zweiten Seite der zweiten Spiegelregion ist, und daß die zweite Seite der Pufferregion neben der ersten Seite der Substratregion ist.
  • Die erste und die zweite Spiegelregion 206, 208 sind aus abwechselnden Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes unter Verwendung von in der Technik bekannten Techniken aufgebaut. Die Dicke jeder Schicht ist auf ein Viertel der Wellenlänge von zu emittierendem Licht ausgewählt. Die abwechselnden Schichten bilden Bragg-Spiegel. Die abwechselnden Schichten sind typischerweise aus AlAs und GaAs oder AlGaAs aufgebaut.
  • Die Lichterzeugungsregion 209 der aktiven Region 204 erzeugt Licht aufgrund von spontaner und stimulierter Emission über die Rekombination von Elektronen und Löchern, die durch die Vorspannung in Flußpolung der n-i-p-Diode erzeugt werden. Die Lichterzeugungsregion 209 des lichtemittierenden Bauelements 200, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist typischerweise aus einem oder mehreren Quantentöpfen aus InGaAs, GaAs, AlGaAs oder InAlGaAs aufgebaut, welche von der ersten und der zweiten Spiegelregion 206, 208 durch Kaschierungsregionen (Cladding-Regionen) 211a, 211b getrennt sind. Die Auswahl und Dicke des Materials hängt von der erwünschten Wellenlänge des Lichts ab, das von dem SEL 200 emittiert wird.
  • An den SEL 200 wird eine elektrische Leistung zwischen den Kontakten 212, 214 angelegt. Der Übergang 216, der zwischen der Pufferregion 210 und dem Substrat 202 gebildet ist, bildet einen Tunnelkontakt. Die Pufferregion 210 besteht typischerweise aus einer ersten Schicht 220 mit einer ersten Do tierungskonzentration und einer zweiten degenerativ dotierten Schicht 218 mit einer zweiten Dotierungskonzentration. Die Tunneldiode ist in Sperrichtung vorgespannt, derart, daß das Anlegen einer Spannung an die Elektrodenkontakte 212, 214 Strom durch den degenerativ dotierten p-n-Übergang 216 injiziert. Typischerweise ist die Tunneldiode in Sperrichtung vorgespannt, indem eine negative Spannung an den Kontakt 212 angelegt wird, und indem der Kontakt 214 auf Masse gelegt wird.
  • Es sollte angemerkt werden, daß der SEL, der in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, nicht maßstabsgerecht gezeigt ist. Insbesondere wurden die Spiegelregionen 206, 208 und die aktive Region 204 vergrößert dargestellt, um die Zeichnungen übersichtlich zu halten. In der Praxis beträgt die Dicke der Substratregion 202 etwa 150 un im Vergleich zu etwa 10 um kombinierter Dicke der Spiegelregionen 206, 208, der aktiven Region 204 und der Pufferregion 210. Die Elektroden 212, 214 haben etwa einen Durchmesser von 10 um, während die Elektrode 214 eine Öffnung von etwa 20 bis 150 um aufweist.
  • Ein Array von SELs kann aufgebaut werden, indem eine Mehrzahl von Schichten auf dem Substrat 202 abgeschieden werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Schichten mittels Molekularstrahlepitaxie abgeschieden. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem der p-Kontakt über eine Tunnelinjektion 216 hergestellt ist, besteht die Substratregion 202 aus drei Schichten. Die erste Schicht 221 ist das GaAs-Substrat. Das GaAs ist mit einem n-Typ-Dotierstoff, vorzugsweise Silizium, dotiert und hat eine Siliziumdotierstoffkonzentration, welche typischerweise in dem Bereich von 5 · 10¹&sup7; bis 5 · 10¹&sup9; Atome/cm³ besteht. Die zweite Schicht 222 ist eine mit Silizium dotierte GaAs-Schicht vom n-Typ, die typischerweise eine Dotierstoffkonzentration in dem Bereich von 5 · 10¹&sup8; bis 1 · 10¹&sup9; Atome/ cm³ und eine Dicke im Bereich von 100 bis 3.000 Angström aufweist (1 nm = 10 Å). Die dritte Schicht 224 der Substratregion 202 ist eine degenerativ dotierte n-Typ-Schicht, die typischerweise eine Dicke aufweist, die in dem Bereich von 100 bis 1.000 Å liegt und dieselbe hat eine Dotierstoffkonzentration in dem Bereich von etwa 5 · 10¹&sup7; bis 1 · 10¹&sup9; Atome/cm³.
  • Die Pufferregion 210 besteht typischerweise aus zwei Schichten 218, 220, die durch Molekularstrahlepitaxie mit unterschiedlichen Dotierstoffkonzentrationen aufgewachsen sind. Die erste Schicht 218 ist eine sehr degenerativ dotierte GaAs-Schicht vom p-Typ, die typischerweise mit Kohlenstoff dotiert ist und eine Dotierstoffkonzentration im Bereich von 1 · 10¹&sup9; bis 1 · 10²¹ Atome/cm³ aufweist, und deren Dicke im Bereich von 100 bis 1.000 Å liegt. Die bevorzugte Dotierstoffkonzentration beträgt 1 · 1020 Atome/cm³, und die bevorzugte Dicke beträgt 200 Å. Die zweite Schicht 220 der Pufferregion 210 ist typischerweise GaAs dotiert mit Kohlenstoff mit einer Dotierstoffkonzentration in dem Bereich von 5 · 10¹&sup7; bis 1 · 10²&sup0; Atome/cm³ und einer Dicke im Bereich von 1.000 bis 5.000 Angström. Die bevorzugte Dotierstoffkonzentration beträgt 5 · 10¹&sup9; Atome/cm³, und die bevorzugte Dicke beträgt 3.000 Å.
  • Obwohl die Anzahl von Schichten und die Dotierstoffkonzentrationen der Substratregion 202 und der Pufferregion 210 variieren können, liegt ein wichtiger Punkt darin, daß eine ausreichend hohe Dotierstoffkonzentration an dem Übergang 216 zwischen der n-Typ-Substratregion 202 und der p-Typ-Pufferregion 210 vorhanden ist, um einen Tunnelkontakt zu bilden, derart, daß Strom einfach über den Übergang 216 fließen kann. Die Dotierstoffkonzentration der ersten Schicht 218 der Pufferregion liegt beispielsweise in dem Bereich von 1 · 10¹&sup9; bis 1 · 10²¹ Atome/cm³, die Dotierstoffkonzentration kann jedoch auch höher sein. Die Größe 1 · 10²¹ Atome/cm³ ist eher eine Funktion davon, was vernünftigerweise durch die gegenwärtige Prozeßtechnologie erreichbar ist und stellt keine Begrenzung hinsichtlich der Bildung eines Tunnelkontakts dar.
  • Zusätzlich zu Variationen der Anzahl von Schichten und Do tierstoffkonzentrationen der Substratregion 202 und der Pufferregion 210 können ebenfalls die Materialien variieren, die beim Bilden der Substratregion 202 und der Pufferregion verwendet werden. Statt des Verwendens von GaAs, um alle Schichten der Substratregion 202 und der Pufferregion 210 zu bilden, könnten bestimmte Schichten auch aus InGaAs oder einem Material mit anderem Bandabstand bestehen. Die dritte Schicht 224 der Substratregion und die erste Schicht 218 der Pufferregion können beispielsweise degenerativ dotiertes InGaAs sein. Unter Verwendung von InGaAs am Tunnelübergang 216 ist eine niedrigere Tunnelspannung möglich.
  • Nach dem Herstellen der p-Typ-Pufferregion 210 werden die zweite Spiegelregion 208, die aktive Region 204 und die erste Spiegelregion 206 gemäß den in der Technik bekannten Techniken gebildet. In Fig. 2A besteht die zweite Spiegelregion 208 aus abwechselnden p-Typ-Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die Dicke jeder Schicht ist ausgewählt, um ein Viertel der Laserwellenlänge zu betragen. Unter der Annahme einer Laserwellenlänge von 980 nm würde jede der abwechselnden Schichten in der Spiegelregion eine Dicke von 9.800 Km haben, wobei n der Brechungsindex der Schicht ist.
  • Nach dem Bilden der zweiten Spiegelregion wird die aktive Region 204 gebildet. Die Dicke der aktiven Region 204 sollte der Laserwellenlänge entsprechen oder ein Vielfaches der Laserwellenlänge sein. Typischerweise besteht die aktive Region 204 aus einer Lichterzeugungsregion 209, die zwischen einer ersten und einer zweiten Begrenzungs- oder Kaschierungsregion 211a, 211b positioniert ist. In Fig. 2A ist die erste Kaschierungsschicht 211a p-dotiertes AlGaAs mit einer bevorzugten Dotierstoffkonzentration von 5 · 101 Atome/cm³ und einer Dicke von etwa 1.000 Å. Die Lichterzeugungsregion 209 besteht aus abwechselnden GaAs-Barriereschichten und In0,2Ga0,8As-Schichten (nicht gezeigt), die Quantentopfstrukturen bilden. Nach dem Bilden der Lichterzeugungsregion wird eine zweite Kaschierungsregion 211b gebildet. Die zwei te Kaschierungsregion ist typischerweise aus n-dotiertem AlGaAs mit einer n-Typ-Dotierstoffkonzentration von 5 · 10¹&sup7; Atome/cm³ und einer Dicke von etwa 1.000 Å.
  • Nach dem Herstellen der aktiven Region 204 wird die erste Spiegelregion 206 gebildet. Die erste Spiegelregion 206 besteht aus abwechselnden n-Typ-Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes und einer Dicke gleich einem Viertel der Laserwellenlänge. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel existieren 15 Paare von abwechselnden Schichten. Beispielhaft sind die abwechselnden Schichten aus AlAs, das mit Silizium dotiert ist und eine Dotierstoffkonzentration von 1 x 10¹&sup8; Atome/cm³ aufweist, und aus GaAs, das mit Silizium dotiert ist und eine Dotierstoffkonzentration von 1 · 10¹&sup8; Atome/cm³ aufweist. Die Regionen 230 der ersten Spiegelregion 206 können mittels eines Implantationsschritts in Regionen mit hohem Widerstand umgewandelt werden. Typischerweise wird dies durch Implantation mit Wasserstoffatomen erreicht.
  • Nach dem Herstellen der n-Typ-Spiegelregion 206 wird der Kontakt zu dem SEL hergestellt. Bezugnehmend auf Fig. 2A ist ein unten emittierender SEL gezeigt, der einen Tunnelübergang 216 aufweist, der zwischen dem n-Typ-Substrat 202 und der p-Typ-Pufferregion 210 gebildet ist. Bei der Bauelementestruktur, die in Fig. 2A gezeigt ist, sind die n-Kontakte 214 somit an der unteren Oberfläche des n+-Substrats 202 hergestellt. Der n-Kontakt 212 ist an der oberen Oberfläche der n-Typ-Spiegelregion 206 hergestellt. Fig. 2B zeigt einen oben emittierenden SEL. Der oben emittierende SEL ist zu dem unten emittierenden Laser, der in Fig. 2A gezeigt ist, ähnlich, der unten emittierende SEL umfaßt jedoch typischerweise eine Phasenanpassungsschicht 236, die bei dem oben emittierenden SEL nicht zu finden ist.
  • Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht des n-Treiber-SEL, der auf einem n-Typ-Substrat gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
  • Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das alternative Ausführungsbeispiel eine Lichterzeugungsregion 304, eine erste und eine zweite Spiegelregion 306, 308, die auf gegenüberliegenden Seiten der Lichterzeugungsregion 304 positioniert sind, wobei die zweite Spiegelregion 306 eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, eine Pufferregion 310, die auf der zweiten Seite der zweiten Spiegelregion 306 positioniert ist, und ein Substrat 302. Obwohl die in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiele eine Pufferregion 310 umfassen, ist bei dem alternativen Ausführungsbeispiel kein Tunnelübergang zwischen der Pufferregion 310 und dem Substrat 302 gebildet.
  • Fig. 3A zeigt einen unten emittierenden SEL gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel. Fig. 3B zeigt einen oben emittierenden SEL gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in Fig. 3B gezeigten Ausführungsbeispiel wird der p-Kontakt nicht unter Verwendung eines Tunnelkontakts, sondern unter Verwendung eines Durchgangslochs zu der Pufferregion 310 hergestellt. Der p- Kontakt 314 wird hergestellt, indem durch die n-Typ-Spiegelregion 306, die aktive Region 304 und die p-Typ-Spiegelregion 308 zu der Oberfläche der p-Typ-Pufferregion 310 geätzt wird und ein Metallkontakt 312 gebildet wird. Alternativ, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, kann der p-Kontakt 314 hergestellt werden, indem eine Ätzung von unten durch die n+ -Substratschicht 302 zu der p-Typ-Pufferregion 310 durchgeführt wird.
  • Bei den Ausführungsbeispielen 3A und 3B wird ein Übergang 316 zwischen dem Substrat 302 und der Pufferregion 310 gebildet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel wird jedoch bei dem in den Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel kein Tunnelkontakt gebildet. Somit ist die Dotierstoffkonzentrationsdifferenz an dem Übergang 316 nicht kritisch. Bei dem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Substratregion 302 ferner allein aus einem n-Typ-GaAs-Substrat, während die Puf ferregion aus einer einzigen p-Typ-dotierten GaAs-Schicht besteht.
  • Es ist offensichtlich, daß die obige Beschreibung nur illustrativ und nicht begrenzend sein soll. So können beispielsweise die Materialien, Dotierstoffkonzentrationen und Dicken der verschiedenen Schichten, die das Bauelement aufweist, variieren. Ferner kann die Anzahl von Schichten, die das Substrat, der Puffer und die Spiegelregionen umfassen, variieren. Der Bereich der Erfindung sollte daher nicht bezugnehmend auf die obige Beschreibung, sondern statt dessen bezugnehmend auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem gesammten Bereich der Äquivalente, zu denen solche Ansprüche berechtigen, bestimmt werden.

Claims (6)

1. Ein lichtemittierendes Bauelement (200) mit folgenden Merkmalen:
einer aktiven Region (204; 304), die eine Lichterzeugungsregion (209) zum Erzeugen von Licht als Reaktion auf Licht, das dieselbe durchtritt, aufweist, wobei die aktive Region eine erste Oberfläche und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche aufweist;
einer ersten Spiegelregion (206; 306) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste Spiegelregion (206; 306) zum Reflektieren von Licht zu der Lichterzeugungsregion (209) dient, wobei die erste Spiegelregion (206; 306) auf der ersten Oberfläche der aktiven Region positioniert ist;
einer zweiten Spiegelregion (208; 308) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp und mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche, wobei die zweite Spiegelregion (208; 308) zum Reflektieren von Licht zu der Lichterzeugungsregion (209) hin dient, wobei die erste Oberfläche der zweiten Spiegelregion auf einer zweiten Oberfläche der aktiven Region positioniert ist;
einer Pufferregion (210; 310) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der Pufferregion auf der zweiten Oberfläche der zweiten Spiegelregion positioniert ist, wobei die Pufferregionschicht einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist; und
einer Substratregion (202; 302) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der Substratregion auf der zweiten Oberfläche der Pufferregion positioniert ist, wobei die Substratregion einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist,
wobei die Pufferregion (210; 310) und die Substratregion (202; 302) einen Tunnelkontakt bilden, und wobei der Tunnelkontakt in Sperrichtung vorgespannt ist.
2. Das Bauelement gemäß Anspruch 1, bei dem die Dotierstoffkonzentration des Abschnitts der Pufferregion (210; 310), der die Substratregion (202; 302) kontaktiert, degenerativ dotiert ist, und bei dem der Abschnitt der Substratregion, der die Pufferregion kontaktiert, degenerativ dotiert ist.
3. Das Bauelement gemäß Anspruch 2, bei dem die Dotierstoffkonzentration der Pufferregion, die die Substratregion kontaktiert, in dem Bereich von 1 · 10¹&sup9; bis 1 · 10²¹ Atome/cm³ liegt, und die Dotierstoffkonzentration des Abschnitts der Substratregion, der die Pufferregion kontaktiert, in dem Bereich von 5 · 10¹&sup7; bis 5 · 10¹&sup9; Atome/cm³ liegt.
4. Ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements (200) mit folgenden Schritten:
Bilden einer n-i-p-Diode, die Strom in einer Flußrichtung leitet, wobei die n-i-p-Diode durch folgende Schritte hergestellt wird:
Bilden einer aktiven Region (204; 304), die eine Lichterzeugungsregion (209) zum Erzeugen von Licht als Reaktion auf Licht, das dieselbe durchtritt, aufweist, wobei die aktive Region eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt,
Bilden einer ersten Spiegelregion (206; 306) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste Spiegelregion zum Reflektieren von Licht zu der Lichterzeugungsregion (209) hin dient, wobei die erste Spiegelregion auf der ersten Oberfläche der aktiven Region positioniert ist, und
Bilden einer zweiten Spiegelregion (208; 308) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die zweite Spiegelregion zum Reflektieren von Licht zu der Lichterzeugungsregion (209) hin dient, wobei die erste Oberfläche der zweiten Spiegelregion auf der zweiten Oberfläche der aktiven Region positioniert ist;
Bilden einer Pufferregion (210; 310) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die erste Oberfläche der Pufferregion auf der zweiten Oberfläche der zweiten Spiegelregion positioniert ist, wobei die Pufferregionschicht einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei der Schritt des Bildens der Pufferregion einen Schritt des degenerativen Dotierens eines Abschnitts (218) der Pufferregion benachbart zu der zweiten Oberfläche derselben aufweist; und
Bilden einer Substratregion (202; 302) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche der Substratregion auf der zweiten Oberfläche der Pufferregion positioniert ist, wobei die Substratregion einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei der Schritt des Bildens der Substratregion einen Schritt des degenerativen Dotierens eines Abschnitts (224) der Substratregion benachbart zu der Pufferregion aufweist, wobei der Schritt des degenerativen Dotierens einen Tunnelkontakt (216) bildet, der durch den Strom in Sperrichtung vorgespannt ist, der durch die n-i-p- Diode in der Flußrichtung fließt.
5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist, während der zweite Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist.
6. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die Dotierstoffkonzentration der Pufferregion, die die Substratregion kontaktiert, in dem Bereich von 1 · 10¹&sup9; bis 1 · 10²¹ Atome/cm³ liegt, und die Dotierstoffkonzentration des Abschnitts der Substratregion, die die Pufferregion kontaktiert, in dem Bereich von 5 · 10¹&sup7; bis 5 · 10¹&sup9; Atome/cm³ liegt.
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