HU177313B

HU177313B - Double pole semiconductor device emitting light

Info

Publication number: HU177313B
Authority: HU
Inventors: Frank Bugge; Gerfried Heise; Hartwin Obernik
Original assignee: Werk Fernsehelektronik Veb
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1981-09-28
Also published as: DE2712412A1; PL198163A1; DD128057A1

Abstract

The device has two highly doped regions of the p- and n-type, each with a semiconductor metal contact. A lower conductivity region joins them and a luminescent region surrounds one of them on sides and in depth. The luminscent region is straddled by a conductive strip, resting on a film with a high insulation resistance. This creates a light-emitting structure in which the charge carries balance in the semiconductor can be arranged so as to introduce the charge carriers into the luminescent region.

Description

A találmány tárgya fénykibocsátásra alkalmas, kétpólusú félvezető szerkezeti elem, amelynek fénykibocsátása különösen a látható színképtartományban van, mint amilyenek például a jelződiódák és a hibrid számjegy- és szimbólumkijelző egységek. Ezek a fénykibocsátó szerkezeti elemek üzemállapot kijelzésre, optikai jelátvitelre és különböző fajtájú kijelzések céljára szolgálnak, órákban, számítómüvekben, mérőműszerekben, biztosító berendezésekben és fogyasztási anyagoknál.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a bipolar semiconductor component capable of emitting light, which emits light in particular in the visible spectral range, such as signaling diodes and hybrid numeric and symbol display units. These light-emitting components are used for status indication, optical signal transmission and various types of displays, in watches, computers, measuring instruments, safety devices and consumables.

Fénykibocsátó szerkezeti elemeknél a félvezető bázison alapuló tisztán elektronikus szerkezeti elemektől eltérően a villamos vezérlőjelek hozzávezetésének biztosításán kívül még nagy jelentősége van a zavarmentes fényelőállításnak, és a fény átvezetésének a félvezető test külső terébe, valamint a fény kivezetésének a félvezető test házából. A félvezető testekben a 3 059117 1 sz. USA szabadalmi leírás szerint történő fényeiőállítás mellett, ahol a kisebbségi töltéshordozóknak a lumineszcencia szempontjából aktív tartományba történő belövellését alkalmazzák áteresztő irányba történő polarizálás használatával, az 1 538071 lsz. francia szabadalmi leírás szerint nagyerejü térben gerjesztik a GaP-pn-átmeneteket záróirányú letörési üzemben egészen a mikroplazma világításáig, vagy pedig infravörös gerjesztésű fényki bocsátást alkalmaznak konverziós fényporoknál a 2018353 lsz. NSZK leírás szerint.Unlike pure electronic components based on a semiconductor base, light-emitting components, apart from providing electrical control signals, the importance of undisturbed light production and transmission of light to the exterior of the semiconductor body and the light output from the housing of the semiconductor body are of great importance. Semiconductor bodies are described in Ref. In addition to light generation according to U.S. Pat. No. 5, where minority charge carriers are injected into the luminescence active region by means of transmission polarization, U.S. Pat. According to French Patent No. 3,900,353, high-flux GaP-pn transitions are excited in the upstream refraction mode up to microplasm illumination, or infrared excitation fluorescents are used. According to the description of the Federal Government.

A fény kisugárzása a félvezető testből oldalirányban történik, az egyes elemek elválasztó szélei mentén, amint azt az 1 102 633 lsz. brit szabadalmi leírás 3b. ábrája vagy pedig az 1 194976 lsz. NSZK szabadalmi leírás mutatja, vagy pedig az elemegységek egyik főfelületére merőlege2 sen, amint azt a fent már említett 1 538071 lsz. francia szabadalmi leírás ismerteti.The light is emitted from the semiconductor body laterally along the dividing edges of each element, as described in U.S. Pat. No. 1,102,633. British Patent 3b. or 1 194976; The German patent specification shows, or is perpendicular to, one of the main surfaces of the battery units, as disclosed in the above-mentioned No. 1,533,071. French Patent Specification No. 4,684,198.

A félvezető test alakjának kialakítására különböző javaslatok történtek; ezeket például az 1 108027 lsz. brit, az 5 1489338 lsz. NSZK, az 1 194976 lsz. NSZK, a 2175571 lsz. francia szabadalmi leírás, valamint az 1 539564 lsz. NSZK közrebocsátási irat ismerteti.Various suggestions have been made for the shape of the semiconductor body; these are for example disclosed in U.S. Pat. British Patent No. 5,148,938. The Federal Republic of Germany, No. 1 194976. Federal Republic of Germany, No. 2175571; French Patent Specification No. 1 539564; German Federal Patent Publication.

A sík, lapos félvezető testek alkalmazása is ismeretes, azonban így készült lumineszkáló diódákat I. Ladany és 0 H. Kressel szerint (RCA—Review 33. kötet, 1972, 529. oldal) nem lehet olyan jó külső hatásfokkal üzemeltetni, mint a célszerűen kialakított félvezető testekkel készülteket.The use of flat, flat semiconductor bodies is also known, but luminescent diodes made in this way are, according to I. Ladany and 0 H. Kressel (RCA-Review Vol. 33, 1972, p. 529), not operated with as good an external efficiency as made with semiconductor bodies.

Nagy külső hatásfok elérésére és intenzív fénykibocsá5 tás biztosítására normális vagy megnövelt elöfeszítés mellett számos javaslat történt gyártmánystruktúrákra, vagy pedig olyan eljárási módokra vonatkozóan, amelyekkel félvezető lapokat lehet kezelni lapocskákra történő darabolás előtt vagy után. A félvezető anyag előnyösen GaP0 ból van, amint azt a Philip’s Technische Rundschau 22. kötet, 1960'61, 11. szám, 401. oldal ismerteti. Ebben az anyagban a 2 243 524 lsz. NSZK közrebocsátási irat szerint a nitrogén beépülési koncentrációja segítségével zöld, sárga vagy vörös emissziós szín állítható be. A vörös 5 emissziós szín a 3703671 lsz. USA szabadalmi leírás szerint oxigénnek cinkkel szennyezett zónába való beépítésével is elérhető. Azt a tényt, hogy nagy oxigénkoncentráció a p-vezető zónában és nagy nitrogénkoncentráció az n-vezető zónában az injektálási áramok növekményekre való 0 felosztását okozza a zöld és vörös emissziós tartomány177313 bán, tudatosan felhasználták arra, hogy növekvő áramerősséggel az emisszióban színváltozásokat hozzanak létre (3603 833 Isz, USA szabadalmi leírás).In order to achieve high external efficiencies and provide high light output with normal or increased tension, a number of proposals have been made for fabricated structures or methods of treating semiconductor wafers before or after cutting into wafers. Preferably, the semiconductor material is GaP0 as described in Philip's Technische Rundschau Volume 22, 1960'61, No. 11, page 401. In this material, U.S. Patent No. 2,243,524. According to the German Patent Publication, the green, yellow or red emission color can be adjusted using the nitrogen concentration. The red 5 emission colors are 3703671. It is also disclosed by the incorporation of oxygen in a zinc-contaminated zone. The fact that the high oxygen concentration in the p-conductor zone and the high concentration of nitrogen in the n-conductor zone causes the injection currents to be divided into increments of 0 by the green and red emission ranges177313 has been deliberately used to create color changes3 with increasing current ( 833 IS, U.S. Pat.

Az a körülmény, hogy SiO,, ALÓ. vagy TiO. típusú szigetelőrétegeket alkalmaznak, valamint hőkezelést oxigéntől nem mentes atmoszférában, veszélyt jelent a színegységesség és az emisszió szempontjából rekombinációnál' a lehető legnagyobb energiaszintkülönbségen át a GaP-félvezetőben, A vöröstől a sárgáig terjedő fényemissziót a 3 725 749 lsz. USA szabadalmi leírás szerint GaAs, ,pben is előállítják.The fact that SiO ,, UNDER. or TiO. Type I insulating layers and heat treatment in a non-oxygen-free atmosphere present a hazard to color uniformity and emission through recombination through the widest possible difference in energy levels in the GaP semiconductor. Red to yellow light emission is described in U.S. Pat. No. 3,725,749. U.S. Pat.

A 3 584267 lsz. USA szabadalmi leírásból, valamint az 1 809 303 lsz. NSZK közrebocsátást iratból többek között az is ismeretes, hogy folyékony fázisból származó GaPepitaxiát nagyon hatásos fénykibocsátó struktúrák előállítására alkalmazzák a vörös és nemvörös színképtartományban. Ezen folyamat számára nem lehet GaAsszubsztrátumokat alkalmazni.No. 3,582,467. U.S. Pat. It is also known from the German Patent Application that GaPepitaxia from the liquid phase is used to produce highly effective light-emitting structures in the red and non-red spectral regions. GaAsubstrates cannot be used for this process.

Lumineszcencia-aktív rétegeknek gázfázisú epitaxiával történő felvitele GaAs-szubsztrátumokra messzemenően meghatározza a tennék konstrukcióját. A fénynek a szubsztrátumban történő teljes abszorpcióját feltételezve, valamint feltételezve, hogy a fénykisugárzás a félvezető test azon felületének oldaláról történik, amely a pn-álmenethez a legközelebb fekszik, úgy magával a pn-átmenettel és a pn-átmeneten levő érintkező elrendezéssel szemben az a követelmény, hogy optimálisan alacsony ab zorpciója legyen. A 87 102 lsz. NDK szabadalmi leírás szerint optimalizált szennyezési profil ismeretes. Legkedvezőbb cinkkoncentrációs gradiensként az 1811 807 lsz. NSZK közrebocsátást irat szerint pn-átmenetnél 1-től 20 10 Zn,cn” érték adódik. Még izoelektronikus zavaróhelyek beépítésének is a 2 131 391 lsz. NSZK közrebocsátást irat szerint a félvezető test egy kiválasztott rétegében kell történnie.The application of luminescence-active layers to GaAs substrates by gas-phase epitaxis largely determines the construction of the article. Assuming complete absorption of light in the substrate and assuming light emission from the side of the surface of the semiconductor body that is closest to the pn transition, the requirement for the pn transition itself and the contact arrangement at the pn transition is for optimum low absorption. No. 87,102. An optimized contamination profile according to the GDR patent is known. As the most advantageous zinc concentration gradient, l. According to the German Government's publication, the pn transition gives a value of 1 to 20 10 Zn, cn '. Even the installation of isoelectronic interferences is described in U.S. Patent No. 2,131,391. According to the document of the Federal Republic of Germany, a selected layer of the semiconductor body must be made.

Amennyiben nagyfelületű pn-átmenet szennyezést végeznek gázfázisú epitaxiával vagy folyékony fázisú epitaxiával GaP-szubsztrátumokon, a minőség vizsgálata és ellenőrzése csak a diódaelemekre való szétdarabolás után lehetséges. Hiányosságot jelent, hogy a pn-átmenetek a szétdarabolás után a mesa-maratási módszer utáni állapothoz hasonlóan nyitottak, és ezért védeni kell azokat. A szétválasztott pn-átmeneteket még érintkezőkkel kell ellátni. Az a felület, amely a pn-átmenetet tartalmazza, nem sík, hanem egy mélyebben fekvő és egy magasabban fekvő tartománya is van. A magassági különbségek kedvezőtlenek a fotolitográfia, a csatlakozó érintkezőnek a félvezetők fém érintkező íré való felvitele, valamint elkülönített elemek vizsgálata számára. A leképzési sík kb. 25 pm-es magasságkülönbségénél a körvonalhoz hű fotolitográfiai eljárás a szigetelőrétegekben vagy fémrétegekben nem lehetséges. Amennyiben a csatlakozó érintkezők helyét a mesa-kiemelkedésről az alsóbb szintre helyeznék, ugyanilyen magasságkülönbséget kellene áthidalni. Fémes vezetősávok előállítása, például rápárologtatás útján, nehézkes, minthogy sem a fotolitográfia a mesa-kiemelkedés lejtőjénél, sem pedig a vezetősáv-terhelési stabilitása ilyen magas emelkedéseknél nem elégíti ki a követelményeket. A 2 328 905 lsz. NSZK közrebocsátási irat szerint raszteralakú fémérintkezőket ötvöznek be a GaP-testbe. A 2211 216 lsz. NSZK közrebocsátási iratból MlS-lumineszcencia diódák, a 2 031 021 és 2 347 847 lsz. NSZK közrebocsátási iratokból fényelektromos diódák számára szükséges érintkezőrétegek ismeretesek, amelyeket villamos közbenső rétegek útján árnyékolnak le a GaP felületekkel szemben.If large-area pn transition is contaminated by gas-phase epitaxy or liquid-phase epitaxy on GaP substrates, quality inspection and control is only possible after fragmentation on diode elements. A disadvantage is that the pn transitions after splitting are similar to the state after the mesa etching method and therefore need to be protected. Separated pn transitions must still be provided with contacts. The surface containing the pn transition is not flat but has a deeper and a higher region. Height differences are unfavorable for photolithography, for applying a contact to a semiconductor metal contact wire, and for examining isolated elements. The mapping plane is approx. At a height difference of 25 µm, a photolithographic technique that is faithful to the outline is not possible in the insulating or metallic layers. If the connector contacts were moved from the mesa protrusion to the lower level, the same height difference would have to be bridged. The production of metallic guide bands, for example by evaporation, is difficult, since neither photolithography at the slope of the mesa protrusion nor the stability of the guide bar load at such high elevations can meet the requirements. No. 2,328,905. According to the German Patent Publication, raster-shaped metal contacts are incorporated into the GaP body. No. 2211,216. U.S. Patent Publication No. MLS-Luminescence Diodes Nos. 2,031,021 and 2,347,847; US Patent Publication Documents disclose the contact layers required for photovoltaic diodes, which are shielded by electrical intermediate layers against the GaP surfaces.

Valamennyi eddig ismertetett lumineszcencia diódánál és érintkező elrendezésnél közös vonás, hogy a működés függőleges üzemben történik, merőlegesen a lapocskán keresztül, a lapocska egyik oldalától a másik, vele szemközt fekvő oldalhoz. Számos ilyenfajta diódánál a testre merőlegesen a testen keresztülfolyó áram mellett még ezzel párhuzamos periferikus áram is fellép.A common feature of all of the luminescence diodes and contact arrangements described above is that the operation occurs in a vertical mode, perpendicular to the blade from one side of the blade to the other. Many such diodes also have a parallel peripheral current perpendicular to the body, along with the current flowing through the body.

A periferikus áram teljes kiküszöbölésére azokon a helyeken, amelyeken nagyfelületű, mélységben modulált pnátmenet egy kerek GaAs-test oldalélének felületére talál, az 1 285623 lsz. NSZK közzétételi irat szerint egy járulékos elektródán keresztül egy nagymértékben p-vezető központi zóna és egy külső gyűrűzóna közötti csatornaellenállást járulékos feszültségforrás segítségével negatív előfeszültségre helyezünk a központi zónával szemben. Ilyen feltételek mellett az a térfogatáram uralkodik, amely a pzóna középtartományából a szemközt fekvő köroldalon levő érintkező felé folyik, és lineáris kapcsolat áll fenn a teljes villamos áram és a fénykisugárzás között, és emellett nagyobb a fénykihasználás és jobb élettartam tulajdonságok adódnak. Minthogy az 1 285623 lsz. NSZK közzétételi irat szerint hárompólusos lumineszcenciaelem üzemeltetése két különálló feszültségforrás segítségével túlságosan költséges, a p-zónát nagymértékben szennyezett p-központi részre és ekörül elrendezett gyengébben szennyezett p-csatornagyűrűre korlátozták, amely mesa-szerűen emelkedik a szabadon elhelyezett n-vezető felület fölé. Minthogy azonban a csatornaellenállás nem alakítható nagyobbra. mint a periferikus pn-átmenet áteresztő irányú ellenállása, ezen diódaalak csekély hozam kinyerését megnövelt technológiai ráfordítással kell megvalósítani.For the complete elimination of peripheral current at sites where a large surface-depth modulated sputum surface is found on the side edge of a round GaAs body, U.S. Pat. According to the disclosure document of the Federal Republic of Germany, the channel resistor between a highly? -Conductive central zone and an outer ring zone is applied via an auxiliary electrode to a negative bias against the central zone by means of an additional voltage source. Under these conditions, the flow rate from the central region of the zone to the contact on the opposite side of the zone prevails, and there is a linear relationship between the total electric current and the light emission, which results in higher light utilization and improved service life. Since U.S. Pat. According to the German publication, the operation of a three-pole luminescence element using two separate voltage sources is too costly, the p-zone is limited to a heavily contaminated p-center portion and a circumferentially less-contaminated p-channel ring, rising to a mesa-like free surface. However, since the channel resistance cannot be increased. as the permeability resistance of the peripheral pn transition, the low yielding of these diode shapes must be accomplished with increased technological input.

Az 1 489338 isz. NSZK közzétételi irat szerint az érintkező előállítás.·. ^ra a hátoldali felületen egy p-szennyezésű anyaggyöngyöt, tz elülső oldalon levő diffundált pzónáig, átötvöztek. Az n-zónához tartozó érintkezőt a gyöngy mellett helyezték el. Az 1 272452 lsz. NSZK közzétételi irat szerint egy GaP-test egyik oldalára ráolvasztással két fémgolyót rögzítenek. Az ötvözést eljárás általános hiányossága, hogy a töltéshordozó áramok ellentétes vezetőképességű, szorosan szomszédos tartományok közötti részekre koncentrálódnak, továbbá a struktúrának erősen helytől függő emissziója, valamint az érintkezőkön fellépő rekombinációs veszély az emitterstruktúra ismert függőleges üzemét kényszeritette ki. A töltéshordozó áramok oldalirányú vezetésének szükségessége a GaP-testben vagy hasonló anyagokban mindezideig nem volt jobban kielégíthető.Is 1,489,338. According to the disclosure document of the Federal Republic of Germany, contact manufacturing. ^r a bead of p-contaminated material on the backside surface, up to the diffused zone on the front side tz. The contact for the n-zone is located next to the bead. No. 1,272,452. According to the disclosure document of the Federal Republic of Germany, two metal balls are fused to one side of a GaP body. A general disadvantage of the alloying process is that the charge carrier currents are concentrated in regions of oppositely conductive, closely adjacent regions, and the highly site-dependent emission of the structure and the recombination hazard at the contacts have forced the known vertical operation of the emitter structure. The need for lateral guidance of the charge carrier currents in the GaP body or similar materials has so far not been better satisfied.

Egy másik előállítási felfogás szerint a lumineszkáló elrendezések kontrasztvezérlésére nehézfémmel szennyezett GaAs anyagból levő, külső fényre reagáló fényvillamos vezetőréteget alkalmaznak, sorbakötve lumineszkáló GaAs,„_flP₍₁,₄-diódaelemniel, hogy a dióda fényerejét automatikusan lehessen növelni a helyiség növekvő megvilágításával. Egy lumineszcenciadióda és egy fényvillamos vezető oldalirányú elhelyezésével a 2175 571 lsz. francia szabadalmi leírás szerint az oldalirányú és függőleges áramfolyást fényelektromos hatással vezérlik.Another manufacturing concept is to use a light-responsive photoelectric conductive layer of heavy metal-contaminated GaAs for contrast control of luminescent arrays, sequentially luminescent GaAs, " _fl P ₍₁ , _4- diode elementel) to automatically increase the luminance of the diode. and by positioning a photovoltaic conductor laterally according to French Patent No. 2175 571, the lateral and vertical current flows are controlled by a photoelectric effect.

Célunk, hogy találmányunk tárgyával olyan kétpólusú félvezető elemet alakítsunk ki, amelynek fénykisugárzása túlnyomórészben a látható spektrumtartományban van, és a kialakítással a konstrukciólehetőségeket kívánjuk bővíteni, és ezt különösen a lumineszcencia szempontjából aktív tartományok kialakításával, a pn-átmenetek felületvédelmével, és az érintkezők méretének és alakjának kialakításával kívánjuk elérni, és a félvezető elemnél az anód- és katódcsatlakozások egy felületoldalon való elrendezése válik lehetővé, és amelynél a félvezető testből történő fénykisugárzás az abszorbeáló vagy reflektáló szennyezési zónáktól vagy érintkező mezőktől egyáltalán nem gátolva, a fényáteresztő félvezető test szabad felületén keresztül történik. A hasznos hatás új eljárási lépéssorozat következménye. amellyel kiküszöböljük, hogy áthelyezzük a költséges eljárási lépéseket az egyedi feldolgozásból csoport-, vagy tárcsamegmunkálásba és lehetővé tesszük az elemek vizsgálatát a darabolás előtt. Ezenkívül további célunk, hogy a hiányosságokat, mint például az optikai jellemzők romlását, az elégtelen színtisztaságot, amely az alacsony zöld/vörös arányok miatt áll elő, vagy pedig a nagy injekciós áramoknál vagy potenciálkülönbségeknél későn jelentkező emissziót kiküszöböljük, és a villamos stabilitást a gyártási eljárásban és az alkatrészüzemben megnöveljük.It is an object of the present invention to provide a bipolar semiconductor element whose light emission is predominantly in the visible spectral range, and is intended to expand the design possibilities, in particular by providing luminescence active regions, surface finishes for pn transitions, and and allows the anode and cathode connections on a surface to be arranged on a semiconductor element, wherein light emitted from the semiconductor body is not impeded at all by the free surface of the light-transmitting semiconductor body, without being obstructed at all by absorbing or reflecting dirt or contact areas. The beneficial effect is the result of a new set of procedural steps. which eliminates the need to move the costly process steps from individual processing to group or disc machining and to allow inspection of the elements before cutting. In addition, it is a further object of the invention to eliminate deficiencies such as deterioration in optical performance, insufficient color purity due to low green / red ratios, or late emission at high injection currents or potential differences, and electrical stability in the manufacturing process. and increase it in the parts plant.

Kitűzött célunkkal kapcsolatban a feladatunk abban áll, hogy fénykibocsátó szerkezetet alakítsunk ki. amelynél a félvezetőben a töltéshordozó mérleget úgy tudjuk beállítani, hogy a töltéshordozókat a lumineszcencia-tartományba lehet vezetni.In relation to our goal, our task is to provide a light-emitting structure. wherein the charge carrier balance in the semiconductor can be adjusted so that the charge carriers can be guided into the luminescence range.

Az eddig ismert megoldások hiányosságainak műszaki okai abban állnak, hogy vertikális üzem alkalmazásánál a diódastruktúrában a fénykibocsátó felületet egy érintkező zavarta, a töltéshordozó bevezetése mind ez ideig választás nélkül, a félvezető minden részébe történt, tehát azokba a tartományokba is, amelyekben nem történt sugárzást keltő rekombináció, nagy fényerőkhöz nagyobb injektálási áramok voltak szükségesek, míg oldalt elhelyezett kontaktuselrendezésű struktúránál olyan üzem, mint egy látszólagos vertikális struktúránál, nem volt lehetséges, oldalt elhelyezett érintkezőkkel rendelkező struktúra villamosán és termikusán nem volt megfelelően terhelhető, nem lehetett terjedelmes felületű érintkezőmezőket használni, a pn-átmenetek vagy nyitottak, mesaszerűek voltak, vagy pedig csak egy szigetelőréteggel voltak lefedve, az oxigén és mély központokat képező szennyeződések behatolása nem volt kielégítően megakadályozva, az oldalstruktúra előállítására a szennyezési technológia — legyen az diffúzió vagy ötvözés — nem maszkoló szigetelőrétegek, vagy nagy ötvözési hőmérsékletek alkalmazásához volt kötve, és a gyártási ciklust lumineszcencia-„chip”-ekre történő darabolás után elégtelen elővizsgálat és költséges szerelési eljárások kedvezőtlenül terhelték.The technical reasons for the shortcomings of the prior art solutions are that the contact of the light-emitting surface in the diode structure with vertical operation has been disturbed by the introduction of the charge carrier so far into all parts of the semiconductor, including those regions where no radiation-producing recombination has occurred. for high brightnesses, higher injection currents were needed, while for a side-facing structure, operation like an apparent vertical structure was not possible, a structure with side-facing contacts was not electrically and thermally loaded, and large-area contact fields could not be used. the transitions were either open, mesa-like, or covered with only one layer of insulating material, with no penetration of oxygen and deep center impurities Inadequately prevented, contamination technology, whether diffusion or alloying, was applied to the side structure to produce non-masking insulating layers or high alloying temperatures, and inadequate pre-testing and costly assembly processes after cutting the production cycle to luminescence chips .

A találmány szerint a feladatot fénykibocsátásra alkalmas kétpólusú félvezető elemmel oldjuk meg, amelynek fénykibocsátása különösen a látható spektrumtartományban van és egy félvezető anyagból levő lemeztestet tartalmaz, széles energiahiány hellyel, két ellentétes vezetési fajtájú érintkeztetett zónával és a felületoldalon egynél több fém-félvezető érintkezővel van ellátva, egy lumineszcenciát generáló tartomány közelében, a megoldást az biztosítja, hogy két, egymással ellentétes vezetési fajtájú, nagymértékben szennyezett tartomány felületszerűen kiterjedve, a felületig hatolóan van elrendezve, és mindegyik tartomány egy fémes félvezető érintkezővel van ellátva. Ezeket a tartományokat oldalt és mélységben egy kisebb vezetőképességű összekötőzóna, valamint egy lumineszcencia tartomány választja el egymástól. Egy villamosán vezető lemez nagy szigetelési ellenállású vékony réteggel van szigetelve, legalább az, oldalsó lummeszcenciatartomány szélén, a pn-átmenet felület felé való áthatolásának vonalára merőlegesen, olyan szélességben, amely nagyobb ezen lumineszcencia tartomány vastagságánál, és a lumineszcencia tartományt áthidalóan van elhelyezve. Ez a vezetőle mez villamosán össze van kötve az ellentétes vezetési fajtájú zóna szomszédos fém félvezető érintkezőjével. Az ellentétes vezetési fajtájú zóna folyásirányú aktiválásánál a ’ helytől független potenciállal terhelt vezetőlemez alatt az oldalsó lumineszcencia tartomány szélén legalább egy fajta rekombinációs partnerek bevezetése tartósan blokkolva van, és a lumineszcencia ott veszteségmentesen ki van küszöbölve. Az említett rekombinációs partnereket a mozgató vektorokban a mozgási vonalak tekintetében úgy változtatjuk, hogy ugyanúgy, mint a többi rekombinációs partner, a lumineszcencia tartományba jutnak. A rekombinációnál előállított fény kisugárzása legalább egy másik szabad felületen keresztül történik. Az a felületoldal, amelyen a fém-félvezető felületi érintkezők vannak elhelyezve, a mikrométer tartományig el van simítva. Mindkét fémfeivezető érintkező a csatlakozó elektródák útján közvetlenül aktiválva van.According to the present invention, the object is solved by a bipolar semiconductor element capable of emitting light, the light emitting of which is particularly in the visible spectral region and comprising a plate body of semiconductor material, a wide energy shortage, two opposed conductive contact zones and more than one metal semiconductor near a luminescence generating region, the solution is provided by the fact that two highly contaminated conductive regions of opposite polarity are superficially extending to the surface and each region is provided with a metallic semiconductor contact. These regions are separated laterally and in depth by a lower conductivity junction zone and a luminescence region. An electrically conductive plate is insulated with a thin layer of high insulation resistance, at least at the edge of the lateral luminescence region perpendicular to the line of penetration of the pn transition to the surface, at a width greater than the thickness of this luminescence region and spanning the luminescence region. This conductor is electrically connected to the adjacent metal semiconductor contact of the opposite conductivity zone. During the downstream activation of the opposite conductance type zone, the introduction of at least one type of recombination partner under the guide plate loaded with a location independent potential is permanently blocked and the luminescence there is eliminated without loss. Said recombination partners in the moving vectors are altered with respect to the lines of motion so that, like other recombination partners, they are in the luminescence range. The light produced by the recombination is emitted through at least one other free surface. The surface side on which the metal semiconductor surface contacts are located is smoothed to the micrometer range. Both metal lead contacts are directly activated via the connecting electrodes.

A találmány tárgyának egy további kialakítása szerint az összekötő zónán levő szigetelő réteg feletti maradék fedetlen felület az első vezető lapig terjedően további vezetőlemezzel van borítva, amely össze van kötve a második, nagymértékben szennyezett tartomány fém-félvezető érintkezőjével.According to a further embodiment of the present invention, the remaining exposed surface above the insulating layer on the interconnecting zone is covered with an additional conductive plate up to the first conductive plate which is connected to the metal semiconductor contact of the second highly contaminated region.

A szigetelő réteg fölött, az összekötő zónán elhelyezett további vezető lemez, előnyösen úgy is kiképezhető, hogy nincs érintkező kiképezve az ellentétes vezetési fajtájú, nagymértékben szennyezett zónatartományok legalább egyike felé.Further conductive plate disposed above the insulating layer on the interconnection zone may also preferably be configured such that no contact is formed towards at least one of the highly contaminated zone ranges of opposite conductivity.

A találmány szerint mindegyik fém-félvezető érintkező és mindegyik vezetőlemez által képzett összefüggő fémfelület fölött egységes határolósikkal rendelkező kiemelkedés van elrendezve, hogy ezáltal megkönnyítse a félvezető lapocskáknak a külső vezetékekkel való kapcsolatát. A villamosán vezető lapocskák a lumineszcenciás fényt áteresztő, vagy át nem eresztő fém vagy fémoxid rétegből vannak előállítva. Fényátnemeresztő réteg esetében a szigetelő réteg vastagsága a lumineszcencia hullámhosszának körülbelül a fele, korrigálva a törésmutató befolyásával.In accordance with the present invention, each metal semiconductor contact and a protrusion of a uniform metal surface formed by a continuous metal surface formed by each conductor plate are arranged to facilitate the connection of the semiconductor wafers to the outer conductors. The electrically conductive discs are made of a metal or metal oxide layer, which is transparent or impermeable to luminescent light. In the case of the opaque layer, the thickness of the insulating layer is about half the wavelength of the luminescence, corrected by the influence of the refractive index.

Egy második előnyös találmány szerinti kialakításnál a szigetelő rétegek fényáteresztő vezető lemez alatt olyan rétegvastagságértékkel vannak elhelyezve, amely a lumineszcencia hullámhosszának a negyedrésze, korrigálva a törésmutató értékével.In a second preferred embodiment of the invention, the insulating layers are placed under a light transmission guide plate with a layer thickness value that is a quarter of the wavelength of luminescence corrected by the refractive index value.

Ebben az esetben a találmány szerint a fém-félvezető érintkező, amely a lumineszcencia szempontjából aktív felületoldalon van, a szubsztrátum szemközt fekvő oldalán levő fémérintkezővel van összekötve. Ez a kapcsolat különösen az egységes vezetőfajtájú félvezető testrészen keresztül és zárórétegtől nem zavarva jön létre. Az ellentétesen vezető zónák injektálási feszültségének hozzárendelése itt két különböző felületoldal felől történik. A töltéshordozók bevezetése a lumineszcencia tartományba azonban legalább egy vezetőlemez segítségével történik a találmány szerint.In this case, according to the invention, the metal semiconductor contact, which is on the luminescence active surface side, is connected to the metal contact on the opposite side of the substrate. This connection is made especially through the uniform conductor semiconductor body part and without interfering with the barrier layer. The injection voltage of the oppositely conducting zones is assigned here from two different surface sides. However, the charge carriers are introduced into the luminescence region by means of at least one guide plate according to the invention.

Célszerű az is, ha a fémérintkezőt a szubsztrátum oldalon fényátnemereszfő és reflektáló anyagból képezzük ki.It is also desirable to provide a metal contact on the substrate side made of opaque and reflective material.

A találmány szerint az érintkező összefüggő fém-félvezető érintkezőrácsból áll, amelynek a lyukai között előre meghatározott rétegvastagságú szigetelő réteg szigetek vannak, amelyeknek rétegvastagsága a lumineszcencia hullámhosszának közel a fele.According to the invention, the contact consists of a continuous metal semiconductor contact lattice having insulating layer islands having a predetermined layer thickness between its holes having a layer thickness close to half the wavelength of the luminescence.

Továbbá a lumineszcencia tartomány a találmány szerint vagy az Összekötő zónába van beiktatva, vagy pedig az összekötő zónával ellentétesen vezető zónában helyezkedik el.Further, according to the invention, the luminescence region is either included in the interconnection zone or is located opposite to the interconnection zone.

Zöld vagy sárga lumineszcencia számára az összekötő zóna a GaP félvezető anyagban, n-vezetőtípusú. Vörös lumineszcencia számára a GaAsP félvezető anyagban vagy GaP félvezető anyagban p-vezetőtípusú ősszekötőzóna van alkalmazva.For green or yellow luminescence, the linking zone in the GaP semiconductor material is of the n-conductor type. For red luminescence, the GaAsP semiconductor material or GaP semiconductor material has a p-conductor type primer linking zone.

A találmány tárgyának egy további kiviteli alakjánál a felületi érintkezők közötti összekötő zónában járulékos tartomány van beiktatva, amelynél ismételt vezetési fajta váltás van alkalmazva és a beiktatás laposan a felületről az Összekötő zónába behatolóan van kialakítva. Célszerű, ha ezt az ismételten történő vezetési fajta változás tartományát a lumineszcencia zóna tartományában rendezzük el.In a further embodiment of the present invention, an additional region is inserted in the interconnection zone between the surface contacts, whereby a repeated change of conductivity is applied and the insertion is formed flat from the surface into the interconnection zone. It is expedient to arrange this range of repeated conduction change in the region of the luminescence zone.

Egyes alkalmazások esetén előnyös, ha a két nagyobb mértékben szennyezett és ellentétes vezetési fajtájú tartomány közül az egyiket kisebb vezetŐképességü epitaxiális rétegen keresztül vezetjük át nagyobb mértékben szennyezett kristálytartományba. Más alkalmazások céljára viszont előnyösebb, ha egy nagymértékben szennyezett tartomány mellett egy gerenda alakú félvezető testben két ellentétesen vezető, nagyobb mértékben szennyezett tartomány van elhelyezve, és mindegyik tartomány fém-félvezető érintkezővel van ellátva.In some applications, it is advantageous to pass one of the two more contaminated and opposite conductivity regions into a more contaminated crystal region through a lower conductivity epitaxial layer. For other applications, on the other hand, it is preferable that, in addition to a highly contaminated region, there are two oppositely conductive, more contaminated regions in a beam-shaped semiconductor body, each having a metal semiconductor contact.

Végül célszerű, ha a zölden lumineszkáló GaP-testekben az anódosan polarizált, nagymértékben szennyezett tartomány és a kismértékben szennyezett összekötő zóna egy teljes felületoldalt foglal el és az anódérintkező a lumineszcencia tartomány oldalsó külső széle fölé nyúlik, és ezt szigetelőén áthidalja. A szabad oldalfelületeken keresztül történő fénykisugárzás a lapocska hátoldalán történő kisugárzással, vagy pedig a lapocska elülső oldalán történő kisugárzással is kiegészíthető.Finally, in green-luminescent GaP bodies, the anodically polarized highly contaminated region and the slightly contaminated linking zone occupy an entire surface side and the anode contact extends over the lateral outer edge of the luminescence region and bridges it with its insulator. Radiation through the free side surfaces may be complemented by radiation from the back of the blade or from the front of the blade.

A találmány szerinti struktúra kizárólag villamos eszközöket használ fel a töltéshordozó-mérleg beállítására. Emellett lehetővé válik az új struktúra fő előnye, hogy valamennyi érintkező a félvezetőtest egy felület-oldalán helyezkedik el és lehetővé válik a normális fénykisugárzás a második felületről, az optikai tulajdonságok befolyásolása nélkül és ez azáltal válik lehetővé, hogy nagymértékben kiküszöböljük a sugárzást keltő rekombinációkkal erősen veszélyeztetett térfogatrészeket és elkerüljük a sugárzási rekombinációval járó veszteségeket a félvezető ezen tartományában. Ehhez tartoznak a nagymértékben szennyezett diffúziós zónák, a mély centrumok kiválasztási tartományai, valamint a fázisok hatásfelületei. Feltételezzük, hogy a felület dielektromos átfedése következtében a lumineszkáló pn-átmenet körül egy fémelektródával villamos előfeszültség mellett a rekombinációs partnerek összeszövődése következik be erősebben veszélyeztetett térfogatrészek sugárzásmentes reKombinációjára folytatólagosan a távolabbi tartományok felé. Másrészt az oldalsó dióda záróirányban polarizált pn-átmenetének nagy záróellenállása megakadályozza a felülethez közeli közvetlen áteresztő irányú áramot és a felületi áramrészt a telítési záróáram mértékére szorítja vissza. Ezen intézkedés következtében az áteresztő irányú áram is a mélyebb tartományokba szorul és a virtuálisan bizonyos fajta „vertikális” injekciós lumineszcencia elem keletkezik, amelynél a többségi töltéshordozó áteresztő irányú áramrész látszólag a szubsztrátumból vagy egy jól vezető közbenső rétegből a lumineszkáló pn-átmenet felé, és ezzel a felület felé törekszik, amelyen keresztül ezt egy másik helyen a félvezetőbe vezettük.The structure of the present invention uses only electrical means for adjusting the charge carrier balance. In addition, the main advantage of the new structure is that all the contacts are on one side of the semiconductor body and allow normal light radiation from the second surface without affecting the optical properties, and by greatly eliminating the risk of highly compromised radiation-induced recombinations. and avoid losses due to radiation recombination in this region of the semiconductor. These include heavily contaminated diffusion zones, deep center selection ranges, and phase interfaces. It is hypothesized that due to the dielectric overlap of the surface, the recombination partners will be fused to the radiation-free recombination of the more endangered volumes at a prestressed electrode voltage around the luminescent pn transition to further ranges. On the other hand, the high closing resistance of the downstream polarized pn transition of the side diode prevents direct through-current current close to the surface and suppresses the surface current portion to the degree of saturation closing current. As a result of this action, the transverse current is also pushed into the deeper regions, and virtually some kind of "vertical" injection luminescence is produced, in which the bulk charge-transmitting current flows from the substrate or a well-conducting intermediate layer to the luminescent p it strives toward the surface through which it was led to another location in the semiconductor.

A félvezetővel közvetlen érintkező elektródarészek kialakításánál, különösen azon zónával való érintkezésnél, amely a lumineszkáló pn-átmenetet képezi, a pn-átmeneti felületnek először csak mintegy % része bontható ötvözött érintkezővel. Ezáltal egyenletes, nagy kisebbségi hordozó injektálást lehet megvalósítani kis érintkezőéi lenállás és igen jó hőelvezetés mellett. Minthogy az ötvözés által a p-zóna felülete durvává van téve, ezért a reflektált fénysu5 garak visszaverődési szögei némileg megváltoznak. Minthogy azonban a lumineszkáló pn-átmenetről a felső féltérbe kisugárzott fény jelentős része, a fém-félvezető érintkezöfelületeken, valamint a többi fényátnemeresztö elektródafémen verődik vissza, ezért mindkét félgömbrészbe ki10 sugárzott fényt ki lehet használni. Az egyébként mindig jelenlevő abszorbeiót, amely a hátoldali érintkezőn jelentkezik, kiküszöböltük, minthogy egy felületoldala teljesen érintkezőktől mentes lehet. A találmány szerinti struktúrával hagyományos lefedési változatok is egyszerűbben meg15 oldhatók, vagy pedig újabb változatok gazdaságosan valósíthatók meg.In the formation of electrode portions which are in direct contact with the semiconductor, particularly in the zone which forms the luminescent pn transition, only about% of the pn transition surface can first be disassembled by the alloy contact. In this way, uniform injection of a large minority carrier can be accomplished with low contact stripping and very good heat dissipation. Since the surface of the p-zone is roughened by the alloying, the reflection angles of the reflected light beams slightly change. However, since a significant portion of the light emitted from the luminescent pn transition to the upper hemisphere is reflected on the metal semiconductor contact surfaces as well as on the other opaque electrode metals, it is possible to use the emitted light in both hemispheres. The otherwise always-absorptive absorber appearing on the backside contact has been eliminated since a surface side may be completely free of contacts. The structure of the present invention may also simplify conventional cover variants 15 or provide newer variants economically.

A találmány tárgyát néhány példakénti kiviteli alak kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

Az 1. ábra a lumineszcei :ia-„chip” részletének nézetét 20 mutatja, az oldalsó érintkezőkön levő kiemelkedésekkel.Figure 1 is a view of a detail of the lumineszcei: ia-chip 20 with protrusions on the side contacts.

A 2. ábra a találmány szerinti gyártmánystruktúra működési elvének magyarázatára szolgál.Figure 2 illustrates the working principle of the product structure according to the invention.

A 3. ábra egy lumineszcencia-chip részletének nézetét mutatja, lapos oldalsó érintkezőkkel.Figure 3 is a detail view of a luminescence chip with flat side contacts.

A 4. ábra egy lumineszcencia-chip egy részletének nézetét mutatja, oldalsó vezetőlemez elrendezéssel és kétoldali érintkeztetéssel.Figure 4 is a view of a detail of a luminescence chip with a side guide plate arrangement and two-way contact.

Az 5. ábra egy lumineszcencia diódaelem vázlatát mutatja, járulékos pn-átmenettel az oldalsó érintkezők kö30 zött.Figure 5 is a schematic diagram of a luminescence diode element with additional pn transition between the side contacts.

A 6. ábra az 5. ábra szerinti lumineszcencia diódaelem egyszerűsített helyettesítő kapcsolását mutatja.Figure 6 shows a simplified replacement circuit for the luminescence diode element of Figure 5.

A 7. ábra egy lumineszcencia-„chip” részletének nézetét mutatja, átlátszó vezető anódlemezzel.Figure 7 shows a detail view of a luminescence chip with a transparent conductive anode plate.

Az 1. ábrán vázlatosan bemutatott lumineszcencia elem egy (100) — orientált nagyobb mértékben szennyezett 1 GaP-szubsztrátumból és egy gyengébben vezető GaP-ből levő 2 epitaxiális rétegből áll. A 2 epitaxiális réteg, az n-vezető fajta első zónáját képezi és 1—3 10' at 40 cm^-3 értékű tellur szennyezettsége van. A 2 epitaxiális réteg felülete Si3N4 anyagból levő 3 szigetelőréteggel van fedve. A 3 szigetelőrétegben levő nyíláson keresztül érjük el az első nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartományt, amely a kisebbségi töltéshordozó injektálásáért fe45 lelös. Ezen nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány 7· 10^1!<at cm ’-nál nagyobb mennyiségű cinkkel van szennyezve, és 5 szélével valamivel több, mint 5 pm-nyire benyúlik a 2 epitaxiális rétegbe. Egy második, nagymértékben, kb. 1 · 10¹⁸ értékben Te-szennyezett 6 n-vezető tar50 tomány ugyancsak belenyúlik a gyengébben vezető 2 epitaxiális rétegbe. A nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány és a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány között helyezkedik el a 7 összekötő zóna. Egy fém-félvezető 8 érintkezőn keresztül van a nagymértékben 55 szennyezett 4 p-vezető tartomány egy felpárologtatott, nemesfémből levő 9 vezetőlemezzel összekötve. A fémfélvezető 8 érintkezőt beötvözött érintkezőfémekből levő finom rács képezi, amelynél az összekötő sávszélességek kb. 10 pm értékűek. A rácsszemek közötti sávokban 10 szigetelő60 réteg-szigetek vannak Si3N₄-pámák alakjában, amelyeknek vastagsága 1400 pm és felületi kiterjedésük 90x90 pm². Mikroszkopikus szemlélésnél az Si,N₄-párnak világos mezőkként emelkednek ki az ötvözött rácsból. A fémfélvezető 8 érintkezőt 11 fémes kiemelkedés takarja, amely kb. 25 pm-mel a félvezető felülete fölött végződik, de csak egy részt foglal el a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány fölött. A fém-félvezető 12 érintkező, amely a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány fölött van. felületén ötvözve van, és ugyancsak 13 fémes kiemelkedéssel van ellátva. A 11 és 13 fémes kiemelkedések azonos sík szintben végződnek. A félvezető lapocska üzeménél a rajzon nem ábrázolt bevezető elektródokon át a 13 fémes kiemelkedésre egy feszültségforrás pozitív, míg a 11 fémes kiemelkedésre annak negatív pólusát csatlakoztatjuk. A nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartományból defektuselektronok jutnak a 2 epitaxiális rétegbe. Ez a réteg úgy van szennyezve, hogy a zöld lumineszcencia előnyben részesül. A 14 lumineszcencia tartomány a nagymértékben szennyezett 4 p-vezetőtartomány 5 szélén a 2 epitaxiális réteg közelében fekszik, de egy pontján sem teljed az epitaxiális felületig. A felületi lumineszcenciát szándékosan elkerüljük. Ezt azáltal biztosítjuk, hogy a rekombinációs partnereket, különösen a 2 epitaxiális rétegben levő defektus elektronokat a pozitívan polarizált 9 vezetőlemez által előállított villamos erőtér hatásának vetjük alá (2. ábra). A belövellt defektus elektronok a 2 epitaxiális rétegben néhány mikromctemyi diffúziós hosszal rendelkeznek, úgy, hogy a több 100 nm mélységben a 2 epitaxiális rétegbe benyúló driftmezők megragadják és vezetik azokat. A villamos erőteret a pozitív belövellési potenciálnak a 9 vezetőlemezre való átvitele útján — amely potenciál 2,2 V-tal a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány és a 7 összekötőzóna potenciálja fölött fekszik —járulékos feszültségforrás vagy külön elektróda nélkül alakítjuk ki. Ez az erőtér a 3 szigetelőrétegen át a 2 epitaxiális rétegbe hatol és a felülettel párhuzamosan diffundáló 1^ defektus elektroáramnak az n-tartományban driftkomponenst ad. A driftterm a diffúziós termre merőlegesen hat, és a kettőnek az összegezésénél kombinált áramterm keletkezik, amelynek vektora már nem a második fém-félvezető 12 érintkezőre irányul, hanem némileg ezen érintkező alatt elhelyezkedő térbe. Mennél közelebb esik a defektus elektronáram komponensének 15 vonatkoztatási pontja a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány oldalsó 5 szélén a 9 vezetőlemezhez, annál erősebb lesz a drifthatás és annál világosabban jelentkezik a defektus elektronok mozgásvektorainak a változása. A defektus elektronok mozgásvektorai, amelyek a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány függőleges 5 széle alatt vannak, teljesen befolyásmentesek maradnak.The luminescence element depicted schematically in Figure 1 consists of a (100) -oriented heavily contaminated substrate GaP 1 and an epitaxial layer 2 of a weakly conductive GaP. The epitaxial layer 2 is the first zone of the n-conducting species and has 1-3 10 'at 40 cm ^-3 . The surface of the epitaxial layer 2 is covered with an insulating layer 3 of Si3N4 material. Through the opening in the insulating layer 3, the first highly contaminated p-conductive region 4 is reached, which is responsible for injecting the minority charge carrier. In highly polluted 4 p-conductive region 7 · 10 ^{1 <!} T is larger amounts of zinc than cm contaminated and 5 the edge of a little more than 5 microns from 2 extends into the epitaxial layer. A second, to a large extent, approx. The 6 n-conducting tar50 range of 1 · 10 ¹⁸ also extends into the weakly conducting epitaxial layer 2. The connecting zone 7 is located between the highly contaminated p-conductor region 4 and the highly contaminated n-conductor region 6. Through a metal semiconductor contact 8, the heavily soiled p-conductor region 55 is connected to an evaporated precious metal conductor plate 9. The metal semiconductor contact 8 is formed by a fine lattice of alloyed contact metals, with interconnecting bandwidths of approx. 10 pm. The bands between the mesh layer 10 szigetelő60 islands are Si3N ₄ -pámák form having a thickness of 1400 microns, and a surface extension 90x90 pm ^second Microscopic szemlélésnél Si, _N4 -p increase light fields as the grid alloy. The metal semiconductor contact 8 is covered by a metallic protrusion 11 which is approx. It terminates at 25 pm above the surface of the semiconductor but occupies only one portion above the highly contaminated 4 p conductor region. The metal semiconductor contact 12 is located above the highly contaminated 6-conductor region. surface is alloyed and also has 13 metallic protrusions. The metallic protrusions 11 and 13 end at the same level. During operation of the semiconductor wafer, through a lead-in electrode (not shown in the drawing), a positive voltage source is connected to the metallic protrusion 13 and its negative pole to the metallic protrusion 11. From the highly contaminated p-conducting region 4, defect electrons enter the epitaxial layer 2. This layer is contaminated such that green luminescence is preferred. The luminescence region 14 is located near the epitaxial layer 2 at the edge 5 of the highly contaminated β-guide region 4 but does not extend at any point to the epitaxial surface. Surface luminescence is deliberately avoided. This is done by subjecting the recombination partners, in particular the defective electrons in the epitaxial layer 2, to the electric field generated by the positively polarized conductor plate 9 (Fig. 2). The injected defective electrons in the epitaxial layer 2 have a few micrometre diffusion lengths so that they are captured and conducted by driftfields extending into the epitaxial layer 2 at several depths of 100 nm. The electric field is formed by transferring the positive injection potential to the conductor plate 9, which potential is 2.2 V above the highly contaminated n-conductor region 6 and the potential of the connection zone 7, without any additional voltage source or separate electrode. This force field passes through the insulating layer 3 into the epitaxial layer 2 and gives a deflection electron current diffusing in parallel with the surface in the n-region. The drift terminals act perpendicular to the diffusion terminus, and when summing the two, a combined current is generated, the vector of which is no longer directed at the second metal semiconductor contact 12, but rather in the space just below this contact. The closer the reference point 15 of the defective electron current component at the lateral edge 5 of the highly contaminated p-conductor region 4 to the guide plate 9, the stronger the drift effect and the clearer the change in the motion vectors of the defective electrons. The motion vectors of the defective electrons located below the vertical edge 5 of the highly contaminated p-conductor region remain completely unaffected.

A lumineszcencia megindulásának pontjában, amely a 20 100 pm áramtartományban van, az injekciós potenciál még nem olyan nagy, mint üzem közben az 5—20 mAnál, de már ebben az áramtartományban is működnek a 9 vezetőlemez driftmezői. A találmány szerinti kiviteli példa különleges előnye abban áll, hogy a felületi lumineszcencia elkerülése által — amely nagyobb mértékben veszteséges, és abban az üzemesetben, amikor atomok bevándorlása vagy helycseréje miatt a zavaróközpontoknál, a határfelület-termeknél és mélyenfekvő központoknál, valamint a zárórétegnek a veszteségfelvétel által bekövetkező felmelegedésnél, nyilvánvalóbb változások történnek az emiszsziós tulajdonságokban — megbízhatóbb fenykibocsátó szerkezeti elemek alakultak ki. Jelentősen csökken a lumineszcencia tartomány oldalsó szélén a keletkezett fekete pontok vagy foltok száma.At the point of onset of luminescence within the current range of 20 to 100 µm, the injection potential is not as high as during operation at 5 to 20 mA, but the drift fields of the guide plate 9 already operate in this current range. A particular advantage of the embodiment of the present invention is that by avoiding surface luminescence, which is more loss-making, and in an operation where, due to the migration or displacement of atoms, interference centers, interface spaces and deep centers, and With warming occurring, more obvious changes in emitting properties occur - more reliable pelletizing components have been formed. The number of black dots or spots formed at the lateral edge of the luminescence range is significantly reduced.

Egy másik speciális előny a lapocskastruktúra működés szerinti differenciált kialakításából ered. Az egyik felületoldal teljes egészében arra szolgál, hogy oda villamos jeleket vezetünk, míg a másik felületoldal kizárólag és korlátozás nélkül a zöld fény kisugárzására szolgál. A kisugárzó felületet SiO, réteg borítja, amely 100 nm vastagságú A kb. 25 pm magasságban végződő 11 és 13 fémes kiemelkedések különösen alkalmasak sík csatlakozó felületű lumineszcenciadiódák és hibrid kijelzések tokokban való megvalósítására.Another special advantage derives from the functionally differentiated design of the blade structure. One surface is entirely intended to provide electrical signals there, while the other surface is intended exclusively and without limitation to emit green light. The emitting surface is covered with a layer of SiO, which is 100 nm thick. The metallic protrusions 11 and 13 ending at 25 µm are particularly suitable for implementing luminescence diodes and hybrid displays with a flat interface.

Egy második kiviteli példánál sárga fénykibocsátás számára szolgáló lumineszcencia elemet ismertetünk. Itt a 3. ábra szerint 16 GaP-szubsztrátumon GaP-ből levő epitaxiális réteg van, amely p-vezető fajtájú 17 rétegrészben 1 10^ls at/cm^! cink szennyezéssel van ellátva. Ez a 17 rétegrész összefüggő, nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományon át össze van kötve a fém-félvezető 19 érintkezővel. Ez az összefüggő nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartomány a p-vezető 17 rétegrésszel együtt körülfog egy kis vezetőképességű n-vezetö 20 összekötőzónát. Ebben a 20 összekötőzónában alkalmas rekombinációs központokat képező szennyeződések választásával és ezen szennyeződések megfelelő koncentrációjú beépítésével sugárzó rekombináció biztosítható, uralkodó sárga emissziós szegéllyel. Az n-vezető 20 összekötőzóna azonban még egy nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartományt is tartalmaz, amely néhány pm-nyire a felület alatt kezdődik és a felületig hatol. A nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartománynak fém-félvezető 22 érintkezője van, amely ugyanúgy, mint a fém-félvezető 19 érintkező, felületileg a nagymértékben szennyezett 21 nvezető tartományba van ötvözve. A p⁺-vezetőzóna amely a nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományból és a p-vezetőfajtájú 17 rétegrészből áll , valamint a kis vezetőképességű 20 összekötőzónából képezett 23 pn-átmenet széle az epitaxiális felülettartományban ismét dielektromosan szigetelten van lefedve egy 24 vezetőlemezzel. Ez a 24 vezetőlemez a 19 érintkezővel van összekötve. A 18 p-vezető tartomány és a 20 összekötözóna közötti rövidzárveszély kiküszöbölésére a 24 vezetőlemez és az epitaxiális felület közé SiO.-bőI és S^Nj-ből álló vékony 25 szigetelőréteget tolunk. Ezenkívül a 24 vezetölemeznek a kis vezetőképességü 20 összekötőzóna fölé való kiterjedését a szükséges mértékre korlátozzuk, azaz ez a 24 vezetőlemez csak egy vagy két pm-rel szélesebb, mint a 26 lumineszcencia tartomány szélessége. A többi felületet, amely a nagymértékben szennyezett 21 n-vezetőtartomány és a 20 összekötőzóna fölött van, a vékony 25 szigetelőrétegig terjedő fém-félvezető 22 érintkező fémje takarja. Az igy kiképzett további 27 vezetőlemez egészen az első 24 vezetőlemezig terjed. A rövidzárlati veszély további csökkentésére 24 és 27 vezetőlemezek felülete és a közöttük levő rés Si₃N₄-ből levő járulékos szigetelőréteggel van borítva. A szigetelőréteget csak a 24 és 27 vezetőlemezek öszszekötési pontjain szakítják meg kivezetések. Amikoi a fém-félvezető 19 érintkező fölött levő összefüggő 18 p-vezető tartomány pozitív értelemben van előfeszítve a nagymértékben szennyezett 21 n-vezető tartományhoz képest, akkor a fém-félvezető 22 érintkező felé törekvő defektus elektronok a 24 vezetőlemez alatt levő tartományban ismét a villamos keresztező hatásának vannak kitéve. A felületi lumineszcenciát ezáltal ismét kiküszöböljük.In a second embodiment, a luminescence element for yellow light emission is described. Here, as shown in Fig. 3, the GaP substrate 16 has an epitaxial layer of GaP which in the p-conductive species 17 is 1110 ^ls / cm3 ^. is contaminated with zinc. This layer 17 is connected to the metal semiconductor contact 19 through a contiguous, highly contaminated? This contiguous highly contaminated p-conductor region 18, together with the p-conductive layer portion 17, surrounds a low conductivity n-conductor junction zone 20. By selecting the impurities forming the appropriate recombination centers in these linking zones 20 and incorporating these impurities at the appropriate concentration, radiant recombination can be ensured by the prevailing yellow emission margin. However, the n-conductor junction zone 20 also contains a highly contaminated n-conductor region 21, which begins a few pm below the surface and extends to the surface. The highly contaminated n-conductor region 21 has a metal semiconductor contact 22 which, like the metal semiconductor contact 19, is superficially fused to the highly contaminated n-conductor region 21. The p ⁺ conductor zone, consisting of the highly contaminated p-conductor region 18 and the p-conductor-like layer portion 17, and the edge of the pn transition 23 of the low conductivity interconnect zone 20 are again dielectrically insulated with a conductor plate 24 in the epitaxial surface region. This guide plate 24 is connected to the contact 19. To eliminate the risk of short-circuiting between the β-conducting region 18 and the bonding zone 20, a thin insulating layer 25 consisting of SiO. and S ^N N is introduced between the conductor plate 24 and the epitaxial surface. Further, the extension of the guide plate 24 over the low conductivity coupling zone 20 is limited to the extent necessary, i.e., this guide plate 24 is only one or two pm wider than the width of the luminescence region 26. The other surfaces, which are above the highly contaminated n-conductor region 21 and the bonding zone 20, are covered by a metal semiconductor contact metal 22 extending to a thin insulating layer 25. The additional guide plate 27 thus formed extends to the first guide plate 24. To further reduce the risk of short circuits, the surface of the guide plates 24 and 27 and the gap therebetween are covered with an additional layer of insulating material of Si ₃ N ₄ . The insulating layer is only interrupted by terminals at the junctions of the guide plates 24 and 27. As long as the contiguous p-conductor region 18 above the metal semiconductor contact 19 is biased positively with respect to the highly contaminated n-conductor region 21, the defective electrons in the metal semiconductor contact 22 at the region below the conductor plate 24 are again biased. are exposed. Surface luminescence is thereby again eliminated.

Az ismertetett struktúra különleges előnye abban áll.The particular advantage of the described structure lies in it.

hogy a 26 lumineszcencia tartományból a cinkkel nagymértékben dúsított összefüggő és nagymértékben szennyezett 18 p-vezető tartományba történik a mély központok getterezése. A fénykibocsátás hasonló módon történik, mint a zöld lumineszcencia diódánál, a szabad felületolda177313that from the 26 luminescence regions to the highly zinc-enriched contiguous and highly contaminated 18p-conducting region, deep centers are obtained by gettering. The light emission is similar to that of the green luminescence diode, with the free surface side177313

Ion keresztül. Kedvező hatással van az útvonali és kiterjedési ellenállások csökkentésére a dióda áteresztő irányú üzeménél a p-vezető tartomány „körbe”szennyezése és érintkeztetése, valamint elhelyezése az n-vezetőzóna körül. Annak ellenére, hogy az érintkezők oldalt vannak elrendezve, ilyen módon messzemenően vertikális üzem válik lehetővé az epitaxiális réteg 17 rétegrészének bevonásával. A diódák fényereje és hosszú idejű stabilitásuk javul. A csatlakozó összeköttetések felvitele a lapos vezetőlemez tartományokra szokásos összekötést eljárással és huzalokkal vagy fóliákkal történhet.Through ion. It has a positive effect on reducing path and extension resistances in the diode transmissive operation by contaminating and contacting the p-conductor region and positioning it around the n-conductor zone. Despite the fact that the contacts are arranged sideways, in this way a highly vertical operation is possible by covering the 17 portions of the epitaxial layer. The brightness of the diodes and their long-term stability are improved. Applying the connector joints to the flat guide bar areas can be made by the usual method of connection and using wires or foils.

Egy harmadik kiviteli példánál vörösen világító lumineszcencia diódát ismertetünk a 4. ábrával kapcsolatban. Egy GaAs_wP,₆ anyagú epitaxiális réteg egy viszonylag nagymértékben szennyezett 29 n-vezető tartomány kialakítására nagymértékben szennyezett 28 n-vezető tartományon helyezkedik el, GaAs-hordozó alakjában és nagymértékben szennyezett 30 p-vezető tartományt, valamint 31 pn-átmenetet tartalmaz. A felület vékony SiO,-réteggel van takarva, amelyben nyílás van kialakítva, a fém-félvezető 32 érintkező számára, a nagymértékben szennyezett 30 p-vezető tartomány felé, valamint egy nyílás a 33 vezetőlemezek a 29 n-vezetö tartományhoz való csatlakoztatására. A 33 vezetőlemez fényáteresztő ónoxidból van és a vékony szigetelőréteg fölött a fém-félvezető 34 érintkezőtől kiindulva, a 31 pn-átmenet szélén túl, nagymértékben szennyezett 30 p-tartomány fölé nyúlik. A 33 vezetőlemez nagymértékben szennyezett 30 p-vezető tartomány fölött a 36 lumineszcencia tartománynak legalább azt a részét takarja. amelyben normálisan felületi lumineszcencia jelentkezik. Ha a galliumarzenid szubsztrátum nagymértékben szennyezett 28 n-vezető tartományán található fém-félvezető 35 érintkezőn negatív potenciál van, ez a potenciál közelítően a 33 vezetőlemezre is kiterjed, minthogy a fémfélvezető 34 érintkező és a fém-félvezető 35 érintkező között nincs záróréteg. A nagymértékben szennyezett 30 pvezető tartomány felület részébe belövellt elektronok a 33 vezetőlemez által kialakított villamos erőtér hatására kitérnek eredeti mozgási pályájukról és eltávolodnak a felületi lumineszcencia tartományából. Minthogy az elektronok bevezetése a 36 lumineszcencia tartományba veszteségmentesen történik, a fényerő-fluxusáram karakterisztikának linearitása javul, és a fényerő növekszik.In a third embodiment, a red-lit luminescence diode is described with reference to FIG. A GaAs _w P, ₆ made of the epitaxial layer is highly contaminated form a relatively highly contaminated 29 n-conductive region 28 of n-conductive range comprises contaminated as a GaAs substrate and substantially 30 p-conductive region, and 31 pn-transition. The surface is covered with a thin layer of SiO 2, in which an opening is formed for the metal semiconductor contact 32 towards the highly contaminated p-conductor region 30 and an opening for connecting the conductor plates 33 to the n-conductor region 29. The conductor plate 33 is made of light-transmitting tin oxide and extends over the thin insulating layer from the metal semiconductor contact 34 beyond the highly contaminated region 30p beyond the edge of the pn transition. The guide plate 33 covers at least a portion of the luminescence region 36 above the highly contaminated? in which surface luminescence normally occurs. If there is a negative potential on the metal semiconductor contact 35 on the highly contaminated n-conductive region 28 of the gallium arsenide substrate, this potential extends approximately to the conductor plate 33 as there is no barrier between the metal semiconductor contact 34 and the metal semiconductor contact 35. Electrons injected into the surface portion of the highly contaminated guiding region 30, due to the electric field generated by the guide plate 33, deflect from their original path and move away from the surface luminescence region. As the electrons are introduced into the luminescence range 36 without loss, the linearity of the luminous flux characteristic is improved and the luminance increases.

A struktúra másik sajátos előnye az egyszerű anódérintkezőkkel szemben, amelyek egy nagymértékben szennyezett 30 p-vezetŐ tartomány szélen vagy középpontjában vannak elhelyezve, abban áll, hogy a találmány szerinti gyártmány-struktúránál a tapadást közvetítő folyamatok nemkívánatos kihatásait, például a járulékos energialerakódásokat a szigetelő és félvezető határfelületén, ki lehet küszöbölni anélkül, hogy magát az eljárást el kellene hagyni. Az eljárás következtében megszűnő felületi lumineszcencia most a szerkezeti elem szerint hatástalanná válik, minthogy a felületi lumineszcencia még az új lumineszcencia diódánál is a teljes egyenlegből kihagyható. Ennek következtében is fényerőnövekedés áll elő. Ez a diódastruklúra még oly módon is kiépíthető, hogy az ónoxid helyett keskeny alumíniumszalagot használunk vezetőlemezként, amennyiben csak a vékony felületi 36 lumineszcenciatartomány lefedéséről kell gondoskodni. A közvetlen fém-félvezető 34 érintkező a viszonylag nagymértékben szennyezett 29 n-vezetőtartományhoz elhagyható és ezt egy másik villamos összeköttetéssel helyettesítjük, amely a 33 vezetőlemezt a szubsztrátumon levő fém-félvezető 35 érintkezővel köti össze. Minthogy a 33 vezetőlemez működés közben nem vesz fel áramot, a 33 vezetőlemeztől a szubsztrátumérintkezöig kialakított összekötéssel szemben nem kell nagy terhelhetőségi követelményt támasztani. Ekkor a 33 vezetőlemez előnyösen ugyanannak a fotolitográfiai eljárásnak a folyamán állítható elő, mint a fém-félvezető 32 érintkező, amely a nagymértékben szennyezett 30 p-vezetőtartományhoz csatlakozik. A nagymértékben szennyezett 30 p-vezetőtartomány szélének átfedésével kapcsolatos ugyanilyen változat, amely az n-tartománytól indul ki, a 33 vezetőlemez útján biztosítható akkor, ha a hordozó szubsztrátum és az epitaxiális réteg arzénmentes GaP-ből áll. Ebben az esetben egy fénysugárzó diódastruktúra, amely a felület oldalán át a nagymértékben szennyezett 30 p-vezetőtartományig terjed, ugyanúgy lehetséges, mint az olyan struktúra, amely a hordozó szubsztrátum oldalon sugároz. Ebben a diódastruktúrában foszformentes GaAsfélvezető testek is alkalmazhatók.Another particular advantage of the structure over the simple anode contacts, located at the edge or center of a highly contaminated 30p conductive region, is that the product structure of the invention has undesirable effects of adhesion-mediated processes such as additional energy deposits on the insulator and semiconductor. at the interface, can be eliminated without the procedure itself having to be omitted. The surface luminescence, which is eliminated as a result of the process, is now rendered ineffective by the structural element, since surface luminescence can be omitted from the total balance even with the new luminescence diode. This also results in an increase in brightness. This diode structure can even be constructed by using a narrow aluminum strip as a guide plate instead of tin oxide, provided that only the thin surface luminescence range 36 is covered. The direct metal semiconductor contact 34 for the relatively heavily contaminated n-conductor region 29 may be omitted and replaced by another electrical connection that connects the conductor plate 33 to the metal semiconductor contact 35 on the substrate. Since the conductor plate 33 does not draw current during operation, there is no need for a high load requirement for the connection from the conductor plate 33 to the substrate contact. The guide plate 33 is then preferably produced during the same photolithographic process as the metal semiconductor contact 32 connected to the highly contaminated? Conductor region. The same variant of overlapping the highly contaminated p-guide region 30 starting from the n-region can be provided by the guide plate 33 when the support substrate and the epitaxial layer consist of arsenic-free GaP. In this case, a light-emitting diode structure extending across the surface of the surface to a highly contaminated 30-conductor region is just as possible as a structure that radiates on the substrate substrate side. Phosphorus-free GaAs solid state bodies can also be used in this diode structure.

A találmány szerinti lumineszcenciadióda-struktúra egy további kialakítását a negyedik kiviteli példa és a hozzátartozó 5. és 6. ábrák mutatják.A further embodiment of the luminescence diode structure according to the invention is illustrated in the fourth embodiment and the accompanying Figures 5 and 6.

A 37. félvezetőtest egy nagymértékben szennyezett 38 nvezetőréteget és egy ezzel összekötött nagymértékben szennyezett 39 n-vezetőtartományt tartalmaz, amely a felületig terjed. A nagymértékben szennyezett 38 n-vezetőréteg felett levő gyengébben vezető lumineszcenciára képes n-vezetőréteg maradék részében érintkezővel ellátott, nagymértékben szennyezett 41 p-vezetőtartomány és egy további érintkező nélküli 42 p-vezetőtartomány van beiktatva. A 43 vezetőlemez villamosán ^ssze van kötve a nagymértékben szennyezett 41 p-vezetötartománnyal és szigeteken a kis vezetőképességű 40 összekötőzóna fölött egészen a további érintkező nélküli 42 p-vezetőtartomány szélének közeiéig nyúlik. A fém-félvezető érintkezők, amelyek a nagymértékben szennyezett 39 n-vezetőtartományon és a nagymértékben szennyezett, 41 p-vezetőtartományon vannak, fémes 44 és 45 kiemelkedésekkel vannak ellátva. A diódaelem áteresztő irányú működésénél a 43 vezetőlemez által kifejtett ismertetett hatás mellett fnűködésbe lép a további érintkező nélküli 42 p-vezető tartomány és a kis vezető képességű 40 összekötőzóna közötti pn-átmenet is. Amint a 6. ábrán látható, a diódastruktúra helyettesítő kapcsolása egyrészt a D, vertikális diódára bontható, amelyet a pn-átmenetnek a nagymértékben szennyezett 41 p-vezetőtartomány és a kis vezetőképességű 40 összekötőzóna közötti sík része képvisel, másrészt a sorbakapcsolt D. és D, oldaldióda sorozatra lehet bontani. A D, oldaldiódával párhuzamosan — amelyet lényegében a nagymértékben szennyezett 41 p-vezetötartomány és a kis vezetöképességű 40 összekötőzóna gömb alakú pnátmenetrészei képeznek - a C, eltérítő kondenzátor helyezkedik el. Ezzel az elágazással sorban következik az igen csekély felületi kiterjedése következtében igen stabil feszültségű átmenet, amely a további érintkező nélküli 42 p-vezető tartomány és a kis vezetöképességű 40 összekötőzóna között helyezkedik el. Minthogy ez a pn-átmenet nincs áramátfolyásra terhelve, az árammentes pn-átmenetekrejellemző tipikus diffúziós feszültségjelentkezik. A szabad tőitéshordozók energiája a sávokban nem elégséges ahhoz, hogy ezt a potenciál gátat leküzdje. A töltéshordozók által képzett oldaláramfolyást is ez a gát a mélyebb tartományokba szorítja. A nagymértékben szennyezett 41 p-vezetőtartomány és 42 p-vezetőtartomány közötti tér ilyen módon igen egyszerűen járulékos defektus elektronoktól mentesen tartható. Ezáltal nagyobb tartományokban a felületi lumineszcencia is ki van iktatva, fezen struktúra következtében az áteresztő irányú áramfeszültség-jelleggörbe meredeksége is növekszik, és az áteresztő irányú telítési áram is csökken.The semiconductor body 37 comprises a highly contaminated conductor layer 38 and a highly contaminated n-conductor region 39 connected thereto extending to the surface. A highly contaminated, highly conductive region 41p and a further contactless region 42p are provided with the remaining portion of the poorly conductive luminescence layer over the highly contaminated n-conductive layer 38. The conductor plate 43 is electrically connected to the highly contaminated β-conductor region 41 and extends over the low conductivity interconnection zone 40 to the islands up to the edge of the further contactless p-conductor region 42. The metal semiconductor contacts, which are located on the highly contaminated n-conductor region 39 and the highly contaminated p-conductor region 41, are provided with metallic projections 44 and 45. In the permeable operation of the diode member, in addition to the effect exerted by the guide plate 43, the pn transition between the additional contactless p-conductor region 42 and the low-conductor junction zone 40 also functions. As shown in Fig. 6, the diode structure substitution circuit can be divided into a vertical diode D1 represented by a plane portion of the pn transition between the highly contaminated p-conductor region 41 and the low conductivity junction zone 40, and the series-connected D and D, can be divided into series of side diodes. Parallel to the side diode D, which is formed essentially by the spherical sputtering portions of the highly contaminated p-conductor region 41 and the low-conductivity interconnect zone 40, the diverting capacitor C is located. With this branching, there is a series of very stable voltage transitions between the further non-contacting p-conductor region 42 and the low conductivity interconnection zone 40, due to its very small surface extension. Since this pn junction is not loaded with a current flow, a typical diffusion voltage typical of a jet without a pn junction occurs. The energy of the free carriers in the bands is not sufficient to overcome this potential barrier. This barrier also pushes downstream the flow of charge carriers. The space between the highly contaminated p-conductor region 41 and the p-conductor region 42 can thus be simply kept free of additional defect electrons. As a result, surface luminescence is also eliminated over larger ranges, as a result of the stiff structure, the slope of the through-current current curve is increased and the through-saturation current is also reduced.

Az érintkezőmentes 42 p-vezetőtartomány hatásossága még némileg növelhető azáltal, ha azt a lehetőséghez képest közeire, például néhány mikrométernyire közelítjük a nagymértékben szennyezett 41 p-vezetőtartományhoz. Amennyiben az érintkezőmentes 42 p-vezető tartomány közel helyezkedik el a nagymértékben szennyezett 39 n-vezető tartományhoz, úgy ez csak a negatív töltéshordozókra gyakorol hatást és azokat arra kényszeríti, hogy mélyebbre mozogjanak a félvezető testben. Amennyiben szükséges, hogy egyidejűleg és olyan mértékben fejtsünk ki hatást a járulékos pozitív és negatív töltéshordozók mozgására, amennyire csak lehetséges, akkor a p-tartományt egészen a nagymértékben szennyezett 41 p-vezető tartományig és a nagymértékben szennyezett 39 n-vezetőtartományig kell kiterjeszteni.The effectiveness of the non-contact p-guide region 42 can be further enhanced by approaching it as close as possible to the highly contaminated p-guide region 41, for example a few micrometers. If the contact-free p-conductive region 42 is located close to the highly contaminated n-conductive region 39, it only affects the negative charge carriers and forces them to move deeper into the semiconductor body. If it is necessary to simultaneously and to the extent possible affect the movement of additional positive and negative charge carriers, the p-range should be extended to the highly contaminated 41-conductor region and the highly contaminated 39-conductor region.

Egy további kiviteli alak, amely a vertikálisan üzemeltetett fénykibocsátó diódáknál a töitéshordozó egyenleg javított vezetését biztosítja, a 7. ábrán látható. Ez a struktúra zölden világító 50 lumineszcencia tartományokra van kialakítva. Egy epitaxiális réteggel ellátott 46 GaPszubsztrátum az epitaxiált oldalon nagymértékben szenynyezett 48 p-vezetőtartománnyal rendelkezik, valamint egy szigetelőréteggel, továbbá a 49 pn-átmenet szélét a szigetelőrétegen átfedő 51 vezetőlemezzel. Az 51 vezetőlemez a szigetelőréteg által képzett lejtő fölé nyúlik és a nagymértékben szennyezett 48 p-vezetőtartomány részben szabadon hagyott felületéig terjed. Ezáltal fém-félvezető érintkező gyűrű képződik, amely a nagymértékben szennyezett 48 p-vezetőtartomány oldalsó 49 pn-átmenetének széle közelében helyezkedik el, és egyáltalán nem befolyásolja a központi tartományban az optikai átlátszóságot. A vezetőlemez fő részének nem kell nagy rétegvastagságúnak lennie, minthogy — amint azt már kifejtettük — nincs árammal terhelve, hanem csak a nagymértékben szennyezett 48 p-vezető tartomány potenciálját kell eljuttatnia az 50 lumineszcencia tartomány oldalszéle fölötti epitaxiális rétegrészre. Igen vékony nemesfém rétegek veszik át ezt a szerepet, és ennek ellenére átlátszók maradnak. Az áram vezető fém-félvezető érintkező, valamint a csatlakozó elektródák számára kialakított szigetek tartományában a fémborítás erősítve van. A 46 GaP-szubsztrátumnak epitaxiálás nélküli felületoldalán beleötvözött fémrács van, amely megfelelően alakított, nagymértékben szennyezett 52 n-vezető tartományt képez. A rácsszemekben itt is szigetelőrétegpárnák vannak kialakítva, amelyeket fémréteg borít. A fémréteg az ötvözött rácsot fém-félvezető 53 érintkezővé foglalja össze. Üzem közben ennél a diódastruktúránál ismét a 2. ábrán bemutatott elvet alkalmazzuk a felületi lumineszcencia kiküszöbölésére. A sugárzó emissziós folyamatban különösen résztvevő töltéshordozók, mint amilyenek a belövellt defektus elektronok, nem tudnak a kis vezetőképességű 47 összekötőzónába diffundálni, még akkor sem, ha a defektus elektronok koncentrációjának gradiense abban az irányban még meredekebb, mint a többi térfogatrészben. A sugárzó rekombinációnál az izoelektronikus zavarhelyek által keltett és a felső és alsó féltérbe kisugárzott fényt a kiválasztott szubsztrátumoldali borítás egy irányban téríti el, és ez a félvezetőt egy epitaxiált felületoldalon keresztül hagyja el, különösen a 100 nm vastagságú 54 szigetelőrétegen keresztül, amely SiO₂-ből van. Ezen struktúra különleges előnye egyrészt az alkatrészstruktúra megbízhatóságában 'áll, másrészt, hogy tapadásközvetítő eljárás szigetelőrétegek és szigetelő kettős rétegek céljára lehetővé válik, energialerakás útján, továbbá azáltal, hogy olyan szerelési koncepciót alkalmazhatunk, amilyen a vörösen sugárzó lumineszcencia diódáknál már számos válto5 zatban rendelkezésre áll. Az emissziós tulajdonságok a vezetőlemezek nélküli diódastruktúrákhoz képest itt javulnak. Amennyiben a szerelési koncepció szempontjából előnyösebb volna, hogy a fénykisugárzást a lumineszcencia lapocska szubsztrátum oldalán keresztül idézzük elő. a 0 legutóbbi kiviteli példánál bemutatott struktúrát könnyen meg lehet változtatni. Az 51 vezetőlemezt erre a célra a teljes epitaxiált szigetelőréteggel fedett felületre kiterjesztjük, még az 54 szigetelőréteg fölé is. Ebben az esetben a fényáteresztő vezetőlemez anyagot fényátnemeresztő, fényei té5 rítő anyaggal helyettesítjük. A szubsztrátum oldali érintkeztetést úgy alakítjuk ki, hogy a fémrácsban összefüggő fém-félvezető érintkezőt képezünk ki, míg a szigetelőpárnák tartományait a lumineszcenciafény áthaladása számára átlátszó állapotban tartjuk.Another embodiment which provides improved conductor balance control for vertically operated light emitting diodes is shown in Figure 7. This structure is arranged in green luminescence regions 50. A GaP substrate 46 with an epitaxial layer has a highly contaminated conductive region 48 on the epitaxial side, an insulating layer and a guide plate 51 which overlaps the edge of the pn transition 49 with the insulating layer. The guide plate 51 extends over a slope formed by the insulating layer and extends to the partially exposed surface of the highly contaminated p-guide region 48. This results in the formation of a metal semiconductor contact ring which is located near the lateral 49 pn edge of the highly contaminated 48 p conductor region and has no effect on the optical transparency in the central region. The main portion of the guide plate does not need to be of high film thickness because, as already explained, it is not electrically loaded, but only transmits the potential of the highly contaminated 48p conductive region to the epitaxial layer portion above the lateral edge of the 50 luminescence region. Very thin layers of precious metal take over this role, but remain transparent. In the region of the current conducting metal semiconductor contact and the islands formed for the connecting electrodes, the metal cover is reinforced. The GaP substrate 46 has an alloyed metal lattice on its non-epitaxial surface which forms a highly formed highly contaminated 52 n-conductive region. Here, too, the lattice eyes are provided with insulating layer cushions covered by a metal layer. The metal layer encapsulates the alloyed grid into a metal semiconductor contact 53. In operation, this principle of diode structure again applies the principle shown in Figure 2 to eliminate surface luminescence. Chargers particularly involved in the radiated emission process, such as injected defect electrons, cannot diffuse into the low conductivity coupling zone 47, even if the gradient of defective electron concentration in that direction is steeper than in the other volume fractions. The beam recombination light produced by the isoelectronic disturbance sites and radiated to the upper and lower half space of the selected szubsztrátumoldali cover is deflected in one direction and allow this semi-conductor through a epitaxiált surface side out, particularly by the thickness of 100 nm, 54 the insulating layer is SiO ₂ from it is. The particular advantage of this structure is the reliability of the component structure and the fact that the adhesion mediation process is possible for insulating layers and insulating double layers by energy deposition and by applying an assembly concept such as those already available in the red emitting luminescence diodes. The emission properties are improved here compared to diode structures without conductors. If it would be more advantageous for the mounting concept, the light emission would be induced through the substrate side of the luminescence plate. the structure shown in the most recent embodiment 0 can be easily changed. For this purpose, the guide plate 51 is extended to the surface covered by the entire epitaxialized insulating layer, even above the insulating layer 54. In this case, the light-transmitting guide sheet material is replaced by a light-opaque translucent material. The substrate side contact is formed by forming a metal semiconductor contact in the metal lattice while maintaining the regions of the insulating pads transparent to the passage of luminescence light.

A kiviteli példákban a zöld, sárga vagy vörös színben világító alkatrészelemek előnyös bemutatása nem képezi a találmány korlátozását erre a spektrumtartományra. Azonos termékstruktúrával ki lehet alakítani narancssárgán világító lumineszcencia diódákat vagy infravörösen sugár5 zó fénykibocsátó elemeket. Hasonlóképpen a különböző kiviteli példáknál előforduló részleteket, mint például az 1. ábrán bemutatott 11 fémes kiemelkedést, a nagymértékben szennyezett 41 p-vezető tartomány körüli érintkező nélküli 42 p-vezetőtartományt, amint az 5. ábrán látható.In the exemplary embodiments, the preferred representation of component parts illuminated in green, yellow, or red is not intended to limit the invention to this range of spectra. Orange luminescence diodes or infrared emitting elements can be formed with the same product structure. Similarly, details of the various embodiments, such as the metallic protrusion 11 shown in Figure 1, the non-contacted p-conductive region 42 around the highly contaminated p-conductor region 41, as shown in Fig. 5.

) valamint a lumineszcencia zóna fölé nyúló 9 vezetőlemezt az 1. ábrából, egyetlen lumineszcencia elrendezéssé tudjuk egyesíteni, úgy, hogy egy teljes felületoldalt egyetlen összefüggő fémfelület takar. Ezt az oldalt azután szerelési síkként lehet előnyösen használni. A másik felületoldalt > ilyenkor csak részben lehet az érintkeztetésre kihasználni.) and the guide plate 9 extending over the luminescence zone from FIG. 1 can be combined to form a single luminescence arrangement so that a single contiguous metal surface is covered over a whole surface. This side can then preferably be used as a mounting plane. The other side> can only be partially utilized for contact.

A találmány szerinti gyártmánystruktúra a széles sávközzel rendelkező félvezető testekben lehetővé teszi a tisztán elektronikus működés előnyös kihasználását, mégpedig az áteresztő irányú áram-feszültség-jelleggörbe kons) tans meredeksége útján, amely több nagyságrendre terjed ki. A jelleggörbe meredeksége az összekötő félvezetők számára viszonylag alacsony n-értéket mutat. Az ilyen jelleggörbével rendelkező diódák „logaritmikus” diódákként alkalmazhatók.The product structure of the present invention allows the advantage of purely electronic operation in broadband semiconductor bodies by providing a steep slope of the transient current-to-voltage curve that extends over several orders of magnitude. The slope of the characteristic curve for connecting semiconductors is relatively low n. Diodes with this characteristic can be used as "logarithmic" diodes.

Claims

Patent claims

1. A bipolar semiconductor circuit element that is designed to emit light, in particular in the visible spectral range, consisting of a plate body made of a semiconductor material with wide energy shortages, two opposed conductor zones with contacts, and more than one metal semiconductor contact near a luminescent region. on the surface side, characterized in that a highly contaminated p-conducting region (4, 18, 30,41,48) and a highly contaminated n-conducting region (6, 21, 28, 39, 52) are extensively extended to the outer surface and each range (4.18, 30.41, 48; 6, 21, 28, 39).

52) is provided with a metal semiconductor contact (8. 19.32; 12.22, 35. 53) and these ranges are a low conductivity coupling zone (7, 20, 40, 47) and a luminescence region (14, 26, 36). , 50) sideways and in depth from each other

65 are separated and an electrically conductive plate (9, 24,

33.43. 51). which is insulated with a thin insulating layer (3.25) of high insulation resistance at least at the lateral edge of the luminescence region (14.26, 36, 50) perpendicular to the penetration line of the pn transition to the surface at a width greater than the luminescence region ( 14.26, 36, 50), electrically connected to the adjacent metal semiconductor contact (8, 19, 34, 35), respectively. with highly contaminated β-conducting regions (4, 17 and 18, 41, 48) responsible for injecting the charge carrier into the luminescence region (14, 26, 36, 50) or relatively contaminated guiding regions (28, 29) such that the luminescence region ( 14, 26, 36, 50).

Embodiment of the bipolar semiconductor circuit element according to claim 1, characterized in that the metal semiconductor contacts (8, 12, 19, 22). respectively. the metal semiconductor contacts of the highly contaminated p-guide regions (4. 18, 41) and n-guide regions (6, 21, 39) are located on one surface side and the surface is aligned over the micrometer range.

Embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to claim 1 or 2, characterized in that the surface above the insulating layer (25) is not covered by the metal semiconductor contact (19, 22) and the electrically conductive plate (24). up to the proximity of the electrical conductor plate (24) is covered by an additional conductor plate (27) and is connected to the metal semiconductor contact (12, 22) of the heavily soiled n-conductor region (6, 21).

Embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to claim 1 or 2, characterized in that it is not covered by the metal semiconductor contact (19, 22) and the electrically conductive plate (24) above the insulating layer (25). The surface is covered up to an electrically conductive plate (24) with an additional conductive plate (27), which is disposed non-conductively to the metal semiconductor contact (12,22) of the heavily soiled n-conductive region (6,21).

5. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each of the metal semiconductor contacts (8, 12) and each of the conductor plates (9, 43) is provided with a metallic protrusion (11, 13, 44, 45). ), and these metallic protrusions (11. 13,44,45) have a uniform height bounding plane.

6. The light-emitting, bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrically conductive plate (33) is made of a metal or metal oxide impermeable or transmissive layer for luminescence light.

7. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that, under a opaque layer, the thickness of the insulating layer (54) is corrected for a luminescence wavelength adjusted by the influence of the refractive index. is equal to half.

8. Figures 1-6. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the thickness of the insulating layers (3, 25) located under a light transmission conductor (33) is corrected by a refractive index wavelength of approx. equals one quarter.

9. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 and 8, characterized in that the conductive plate (33) is connected to a metal semiconductor contact (35) on the luminescent active surface side above the edge of the luminescence region (36). located on the opposite, highly contaminated n-conducting region (28) of the substrate.

10. An embodiment of a light-emitting bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 8 and 9 or 9, characterized in that the connection of the conductor plate (33) to the metal semiconductor contact (35) is over a highly contaminated area (28). formed in the form of a GaAs carrier and a relatively heavily soiled n-conductor region (29) and a metal semiconductor contact (34).

11. 8-10. Embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the metal-semiconductor contact (53) on the substrate side of the highly contaminated n-conductive region (28) is made of a light impermeable reflector.

12. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the metal semiconductor contact formed on the opaque surface portions is made of a metal semiconductor contact grid (8, 52) and a predetermined thickness of islands (10).

13. Figures 1-12. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the luminescence region (14, 26, 50) is inserted in the low conductivity interconnection zone (7, 20, 40, 47).

14. Figures 1-12. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the luminescence region (36) is disposed in a highly contaminated region (30) opposite the relatively heavily contaminated n-conducting region (29).

15. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a n-conductor type connecting zone (7, 20, 40, 47) is formed in the semiconductor material from GaP for green and yellow luminescence.

16. An embodiment of a light-emitting semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a p-conductor-type connecting zone is formed in the semiconductor material of GaAsP or GaP for red luminescence.

17. An embodiment of a bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the poorly conductive layer is heavily contaminated with a p-conductor region which is not in contact with the p-conductor region (41) and the n-conductor region (39) between the metal semiconductor contacts. (42) is inserted which is flat from the surface and penetrates into the connecting zone (40).

18. Figures 1-17. A light output according to any one of claims 1 to 4. A bipolar semiconductor circuit element, characterized in that the contactless additional p-conductor region (42) is arranged in the region of the luminescence zone.

19, pp. 1-18. An embodiment of a light-emitting bipolar semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one of the highly contaminated p-conductor region (18) and the highly contaminated n-conductor region (39) is introduced into the p-conductor layer portion (17). ), respectively. is driven into a highly contaminated n-conductive layer (38).

20. An embodiment of a two-pole light-emitting semiconductor circuit element according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the highly contaminated p-conductor region (48) and the low conductor junction zone (47) occupy the entire surface side and the electrical conductor plate (51) above the contaminated p-conducting region (48) extends beyond the lateral edge of the luminescence region (50).