NL8802936A - Electroluminescerende diode met lage capaciteit. - Google Patents

Electroluminescerende diode met lage capaciteit. Download PDF

Info

Publication number
NL8802936A
NL8802936A NL8802936A NL8802936A NL8802936A NL 8802936 A NL8802936 A NL 8802936A NL 8802936 A NL8802936 A NL 8802936A NL 8802936 A NL8802936 A NL 8802936A NL 8802936 A NL8802936 A NL 8802936A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
region
contact
layer
conductivity type
semiconductor
Prior art date
Application number
NL8802936A
Other languages
English (en)
Inventor
Lambertus Jacobus Maria Bollen
Edward Willem Albert Young
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninkl Philips Electronics Nv filed Critical Koninkl Philips Electronics Nv
Priority to NL8802936A priority Critical patent/NL8802936A/nl
Priority to EP89202977A priority patent/EP0371554A1/en
Priority to KR1019890017211A priority patent/KR900008704A/ko
Priority to JP30675089A priority patent/JP2847118B2/ja
Publication of NL8802936A publication Critical patent/NL8802936A/nl
Priority to US07/651,032 priority patent/US5105234A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/24—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system characterised by the doping materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H01L33/145—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Electroluminescerende diode met lage capaciteit
De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling, met een eenkristallijn halfgeleiderlichaam bevattende een eerste gebied van een eerste geleidingstype en een tweede gebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype dat met het eerste gebied een PN-overgang vormt die bij voldoend hoge stroomsterkte in de doorlaatrichting electromagnetisch straling kan uitzenden, waarbij op het tweede gebied een blokkeringslaag van het eerste geleidingstype aanwezig is die ter plaatse van een actief gebied van de inrichting een onderbreking vertoont, een aan een oppervlak van het lichaam grenzend contactgebied van het tweede geleidingstype dat zich ter plaatse van de genoemde onderbreking vanaf het oppervlak tot in het tweede gebied uitstrekt en een op de blokkeringslaag gelegen, eveneens aan het oppervlak grenzende hooggedoteerde contactlaag van het tweede geleidingstype die op het contactgebied aansluit, waarbij op het eerste gebied een eerste electrode en op het contactgebied en de contactlaag een tweede electrode is aangebracht.
Een dergelijke halfgeleiderinrichting is bekend uit de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage (Kokai) JP-A-57-143888.
In de optische telecommunicatie wordt veelvuldig gebruik gemaakt van electroluminescerende diodes. Deze kunnen zijn opgebouwd uit verschillende halfgeleidermaterialen, zoals binaire, ternaire en quaternaire verbindingen van elementen uit de kolommen III en V van het periodiek systeem, al naar gelang van de voor de betreffende toepassing gekozen golflengte van de uitgezonden straling en van andere optische en elektrische eigenschappen.
De gegenereerde electromagnetische straling kan daarbij coherent (lasers) of niet-coherent zijn. De straling kan hetzij via een hoofdoppervlak ("surface-emitting"), hetzij aan de rand van het halfgeleiderlichaam ("edge-emitting") uittreden.
Voor toepassingen op het gebied van de optische telecommunicatie is meestal een lichtspot van kleine afmetingen en grote helderheid gewenst, waartoe een grote stroomdichtheid op een klein, actief gebied moet worden geconcentreerd. Daartoe kunnen verschillende methoden worden toegepast. Een veel gebruikte methode bestaat in het aanbrengen van een blokkeringslaag van een geleidingstype, tegengesteld aan dat van het omringende halfgeleidermateriaal, welke blokkeringslaag plaatselijk een onderbreking vertoont waar de stroom doorheen kan vloeien, terwijl deze elders geblokkeerd wordt door de PN-overgangen tussen de blokkeringslaag en het aangrenzende materiaal.
Zo wordt bij een bekend type electroluminescerende diode (LED) op het genoemde tweede gebied van het halfgeleiderlichaam een blokkeringslaag van het eerste geleidingstype aangebracht, waarna ter plaatse van de onderbreking in de blokkeringslaag een contactgebied van het eerste geleidingstype via deze onderbreking contact maakt met het tweede gebied. De gehele stroom vloeit dan door dit contactgebied, en het actieve, electroluminescerende deel wordt beperkt tot praktisch de afmetingen van de genoemde onderbreking.
Een dergelijke diode kan een klein stralend uittree-oppervlak van grote stralingsintensiteit hebben, en is als zodanig zeer geschikt om te worden toepgepast op het gebied van de optische telecommunicatie. Het blijkt echter in de praktijk dat tengevolge van de hoge stroomdichtheid, zelfs bij een zeer geringe elektrische weerstand van het contactgebied, de spanningsval over de diode toch nog relatief hoog is, met als gevolg een hogere dissipatie, die niet alleen aanleiding geeft tot hogere elektrische verliezen maar tevens tot een snellere veroudering van het kristal.
Om de contactweerstand te verlagen heeft men, zoals beschreven in JP-A 57-143888, op de blokkeringslaag nog een hooggedoteerde contactlaag van het tweede geleidingstype aangebracht die aansluit op het contactgebied. Door de vermindering van de contactweerstand die hiervan het gevolg is, wordt een aanmerkelijk lagere spanningsval over de diode bereikt.
Deze struktuur werkt bevredigend, zolang de afmetingen van het kristal niet te groot, bijvoorbeeld niet groter dan ongeveer 300 x 300 vierkante micrometer zijn.
Bij grotere afmetingen echter treden bij hoge modulatiefrequenties (hoger dan bijvoorbeeld 100 MHz) problemen op tengevolge van de door de contactlaag veroorzaakte capaciteit. Bij optische telecommunicatie wordt vaak bij hogere frequenties gewerkt, waarvoor deze LED's niet snel genoeg zijn.
De uitvinding beoogt onder meer, een LED-struktuur aan te geven waarbij het genoemde probleem wordt vermeden, of althans in aanmerkelijke mate verminderd, zonder de door de aanwezigheid van de contactlaag verkregen voordelen teniet te doen.
Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat een op afstand van het contactgebied gelegen, door ionenbombardement verkregen hoogohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur zich vanaf genoemd oppervlak ten minste door de contactlaag en de blokkeringslaag heen uitstrekt.
Deze oplossing, waarbij een deel van de contactlaag een zeer hoge weerstand verkrijgt lijkt in tegenspraak met het doel, waarvoor deze contactlaag is aangebracht.
Het blijkt echter dat het, door het hoogohmige gebied op zekere afstand van het contactgebied aan te brengen, mogelijk is de voordelen van de contactlaag praktisch geheel te behouden. Dit is vermoedelijk te danken aan het feit, dat het de weerstand van de contactlaag in de laagrichting is die bepalend is voor de bijdrage van deze laag tot de serieweerstand van de diode, en deze bijdrage wordt in relatief geringe mate beïnvloed door de verder van het contactgebied gelegen delen van de contactlaag.
De afstand tussen het contactgebied en het hoogohmig gebied dient enerzijds niet te groot te zijn, teneinde het capaciteit-verminderende effect van het hoogohmige gebied tot zijn recht te laten komen. Anderzijds echter moet deze afstand ook niet te klein zijn, daar in dat geval de weerstandsverlagende functie van de contactlaag verloren gaat. Het blijkt, dat het beste resultaat verkregen wordt wanneer het niet door het hoogohmige gebied ingenomen deel van het oppervlak groter dan twee maal het oppervlak van het contactgebied en kleiner dan 6000 pm is, terwijl de afstand tussen het contactgebied en het hoogohmige gebied overal praktisch gelijk is.
Het hoogohmige gebied kan worden verkregen door implantatie van bijvoorbeeld helium- of deuteriumionen. Bij voorkeur echter is het hoogohmige gebied een door protonenbombardement verkregen gebied, aangezien dit een goed bekende en beheerste techniek is die bovendien ook voor andere doeleinden in de laser- en LED fabricage wordt toegepast.
Zoals hierboven reeds werd opgemerkt treedt het probleem, waarvoor de onderhavige uitvinding een oplossing biedt in het bijzonder op bij halfgeleiderkristallen die niet zeer klein zijn. De onderhavige uitvinding wordt dan ook vooral met voordeel toegepast bij inrichtingen, waarbij de kleinste afmeting evenwijdig aan het oppervlak ten minste 300 micrometer bedraagt.
De uitvinding is van bijzondere interesse voor die electroluminescerende dioden (laser of LED's), die worden toegepast in het voor optische telecommunicatie van belang zijnde langgolvige gebied (1,30-1,55 micrometer) en de daarbij toegepaste specifieke lagenstruktuur.
Een belangrijke voorkeursuitvoering van een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding heeft daarom het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam is opgebouwd uit een substraat van een eerste halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype met een daarop aangebrachte lagenstruktuur bevattende achtereenvolgens een bufferlaag van het eerste halfgeleidermateriaal en eveneens van het eerste geleidingstype, een actieve laag van een tweede halfgeleidermateriaal, een opsluitlaag van het eerste halfgeleidermateriaal van het tweede geleidingstype, een blokkeringslaag van het tweede halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype en een contactlaag van het tweede halfgeleidermateriaal van het tweede geleidingstype, en dat het hoogohmige gebied zich vanaf het oppervlak uitstrekt tot een grotere diepte dan het contactgebied.
Het eerste halfgeleidermateriaal bestaat daarbij met voordeel uit indiumphosphide en het tweede halfgeleidermateriaal uit indium-gallium-arseenphosphide.
Het contactgebied is in de praktijk meestal P-type geleidend en kan technologisch op verschillende wijze verkregen worden. Bij voorkeur is het contactgebied een met zink (Zn) gediffundeerd gebied, aangezien zink in N-type III-V materialen of mengkristallen daarvan zowel elektrisch als technologisch gezien een geschikte acceptor is.
De uitvinding kan met voordeel worden toegepast bij zowel rand-emitterende als oppervlak-emitterende lasers of LED's. Van bijzonder belang is de uitvinding bij halfgeleiderinrichting en waarbij de straling uittreedt aan de substraatzijde, via een hoofdoppervlak van het substraat.
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin:
Figuur 1 schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding toont,
Figuur 2 en 3 meetresultaten tonen voor een bekende diode en een diode volgens de uitvinding,
Figuur 4 t/m 6 schematisch in dwarsdoorsnede de inrichting van figuur 1 tonen in opeenvolgende stadia van vervaardiging, en
Figuur 7 in perspectief een andere inrichting volgens de uitvinding toont.
De figuren zijn schematisch, en niet op schaal getekend waarbij in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting ter wille van de duidelijkheid sterk zijn overdreven. Overeenkomstige delen zijn als regel met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.
Figuur 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling volgens de uitvinding. De inrichting bevat een eenkristallijn halfgeleiderlichaam H, in dit voorbeeld vierkant van vorm met zijden a, met een eerste gebied 1 van het eerste geleidingstype en een tweede gebied 2 van het tweede, tegengestelde geleidingstype dat met het eerste gebied PN-overgang 3 vormt die bij voldoend hoge stroomsterkte in de doorlaatrichting electromagnetische straling S kan uitzenden. In dit voorbeeld bestaat het eerste gebied uit een N-type substraat 12 van indiumphophide (InP) en een daarop gelegen bufferlaag 13, eveneens van N-type indiumphosphide, terwijl het tweede gebied bestaat uit een P-type actieve laag 14 van indium-gallium-arseenphosphide (InGaAsP) en een daarop liggende opsluitlaag 15 van P-type indiumphosphide.
Op het tweede gebied 2 ligt een blokkeringslaag 4 van indiumphosphide van het eerste, hier dus N-geleidingstype die ter plaatse van een actief, stralend gebied van de inrichting een, in dit voorbeeld cirkelvormige, onderbreking vertoont waarvan de rand met het verwijzingscijfer 5 is aangegeven. Verder is aanwezig een aan een oppervlak 6 van het lichaam grenzend contactgebied 7 van het tweede, P- geleidingstype dat zich ter plaatse van de onderbreking 5 vanaf het oppervlak 6 tot in het tweede gebied 2 uitstrekt.
Op de blokkeringslaag 4 tenslotte ligt een, eveneens aan het oppervlak 6 grenzende, hooggedoteerde contactlaag 8 van indiumphosphide van het tweede, P-geleidingstype die op het P-type contactgebied 7 aansluit. Op het eerste gebied 1 is een eerste electrode 9 in de vorm van een aetaallaag aangebracht en op het contactgebied 7 en de contactlaag 8 is een tweede electrode 10, eveneens in de vorm van een metaallaag aangebracht.
Bij de tot hiertoe beschreven electroluminescerende inrichting treedt de straling S uit via een hoofdoppervlak 16 van het substraat 12. Bij goede dimensionering van de dikten en doteringen van de diverse halfgeleiderlagen kan straling van hoge intensiteit op een klein stralend oppervlak worden verkregen. Bij hoge modulatiefrequenties (>100 MHz) van de inrichting treden echter problemen op tengevolge van de door het relatief grote oppervlak van de contactlaag 8 veroorzaakte capaciteit.
Om dit bezwaar tegen te gaan is volgens de uitvinding (zie Figuur 1) een op afstand d van het contactgebied 7 gelegen, door ionenbombardement verkregen hoogohmig gebied 11 met verstoorde kristalstruktuur aangebracht, dat zich vanaf het oppervlak 6 ten minste door de contactlaag 8 en de blokkeringslaag 4 heen uitstrekt.
Als gevolg van deze laatste maatregel is de LED volgens de uitvinding bruikbaar tot aanzienlijk hogere modulatiefrequenties dan een overigens identieke diode, waarbij het hoogohmige gebied 11 ontbreekt.
Dit blijkt uit metingen waarvan de resultaten zijn weergegeven in de figuren 2 en 3. Daarbij is in figuur 2 het zogenaamde Bode- diagram van de lichtemitterende diode van figuur 1 zonder het hoogohmige gebied 11, en in figuur 3 dat van de diode van figuur 1 getoond. In deze Bode- diagrammen is in vertikale richting de verzwakking van het optisch vermogen in dB en in horizontale richting de modulatiefrequentie uigezet, voor drie verschillende waarden van de pompstroom. Duidelijk is te zien dat bij gelijke pompstroom de diode volgens de uitvinding kan worden toegepast tot frequenties, die ongeveer een factor 2 hoger liggen dan bij de diode volgens de stand der techniek.
Bij de diode van dit voorbeeld is het halfgeleiderkristal vierkant van vorm met zijden a van ongeveer 500 μπι. De diameter b van het contactgebied 7 bedraagt 25 gm en zijn oppervlak dus
O
0,25 x 3,14 x 625 = 491 gm . De afstand d tussen het contactgebied 7 en het hoogohmige gebied 11 bedraagt overal 7,5 gm en het niet door het hoogohmige gebied 11 ingenomen deel van het oppervlak bedraagt dus
O
0,25 x 3,14 x 1600 = 1256 gm . De golflengte van de uitgezonden straling bedraagt 1300 nm en de dimensionering van de diverse halfgeleiderlagen is zoals aangegeven in onderstaande tabel.
Laag Materiaal x y Type Dotering Dikte -3 cm gm 12 InP N 3.1018S 100 13 InP N 2.1018Sn 4 14 InxGa!_xASyP;i_y 0,74 0,61 P 8.1018Zn 0,8 15 InP P 1018Zn 1,5 4 InxGal-xAsypl-x 0,900,23 N 8.1017Sn 0,6 8 InxGa1_3CASyP1_y 0,80 0,43 P+ 5.1018Zn 0,3
Zoals blijkt uit de figuren 2 en 3 wordt in afwezigheid van het hoogohmige gebied 11 de bandbreedte van de diode (gedefinieerd als het punt, waarbij de optische outputmodulatie 1,5 dB verzwakt is) beperkt tot ca. 110 MHz (bij 100 mA). Bij de diode volgens de uitvinding echter wordt dank zij de aanwezigheid van het gebied 11 en de daardoor veroorzaakte capaciteitsverlaging de bandbreedte praktisch verdubbeld.
De beschreven diode kan worden vervaardigd onder toepassing van algemeen gebruikelijke technieken.
üitgegaan wordt van een substraat 12 van indiumphosphide waarop onder gebruikmaking van bekende epitaxiale aangroeiprocessen de in de tabel aangegeven lagenstruktuur wordt gegroeid, bijvoorbeeld door middel van aangroeiing uit de vloeibare fase, bekend onder de naam Liquid Phase Epitaxy of LPE, ofschoon ook andere epitaxiale technieken of mengvorm en daarvan kunnen worden toegepast.
Op het oppervlak van de laag 8 wordt vervolgens (zie figuur 4) een laag 20 van siliciumoxyde met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 0,15 gm neergeslagen vanuit de gasfase, en hierin wordt een rond venster met een diameter van 25 pm geëtst. Door diffusie van zink uit bijvoorbeeld de gasphase wordt hierin het contactgebied 7 (diepte ca. 2 pm) gediffundeerd, waarbij het oxide 20 tegen deze diffusie maskeert. Eenvoudigheidshalve is in de tekening de laterale diffusie verwaarloosd. Door omdoteren van de N-type laag 4 ontstaat hierbij de eerder genoemde onderbreking.
Vervolgens wordt het oxide 20 weggeëtst en wordt het oppervlak 6 van de laag 8 bedekt met een cirkelvormig masker 21 van goud en een diameter van 40 pm, zie figuur 5, waarvan het middelpunt samenvalt met dat van het contactgebied 7.
Dan wordt een protonenbombardement uitgevoerd op het oppervlak 6, ter vorming van een hoogohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur, zie figuur 6. In dit voorbeeld werden achereenvolgens protonenbombardementen met energieen van 320, 200 en 100 keV en doses van respectivelijk 1015, 6x10^ en 2x10^ protonen/cm^ uitgevoerd. Onder deze omstandigheden werd een hoogohmig gebied 11 met verstoorde kristalstruktuur gevormd, met een diepte van 2,5 pm.
Daarna worden, eveneens door toepassing van bekende methoden, de in figuur 1 aangegeven electrodelaag 10 (in dit voorbeeld van platina) en 9 (in dit voorbeeld van AuGeNi), eventueel versterkt met een galvanisch aangebrachte goudlaag, aangebracht. Daarbij wordt in de laag 9 ter plaatse van het actieve gebied, dat wil zeggen onder de onderbreking in de blokkeringslaag 4, een opening aangebracht. In dit voorbeeld vormt de laag 9 dus een ringvormig contact. Hierna kan de diode op de gewenste wijze worden afgemonteerd.
De zo verkregen dioden vertonen een grote betrouwbaarheid en stabiliteit. Door het grote oppervlak van de electrodelaag 10 is de contactweerstand relatief laag en wordt ook bij hoge stroomsterkte, zoals 100 mA, een goede performance bereikt. Doordat de definitie van de lichtspot intern in het kristal is gerealiseerd (met behulp van de blokkeringslaag 4), en niet door middel van uitwendig aangebrachte oxyde-of andere isolatielagen, worden mechanische spanningen vermeden hetgeen een lange levensduur oplevert.
Ofschoon in dit voorbeeld een electroluminescerende diode is beschreven die niet-coherente straling uitzendt via een boofdoppervlak van het kristal, is de uitvinding hiertoe niet beperkt.
De uitvinding kan eveneens met voordeel worden toegepast bij de vervaardiging van dioden waarbij de straling S via een randvlak uittreedt; het actieve gebied is dan bij voorkeur strookvormig (zie figuur 7, waar ter wille van de duidelijkheid de electrodelagen zijn weggelaten). Wanneer het randvlak waar de straling uittreedt en het daar tegenover liggende randvlak althans gedeeltelijk reflecterend worden gemaakt, of wanneer het actieve gebied van de laag 14 op andere wijze in een resonatorholte wordt opgesloten, bijvoorbeeld zoals bij lasers van het DFB en DBR type, kan ook coherente straling worden opgewekt.
De uitvinding is verder niet beperkt tot de in het uitvoeringsvoorbeeld genoemde halfgeleidermaterialen, doch kan met voordeel op alle dioden van het aangegeven type worden toegepast, ongeacht de golflengte van de uitgezonden straling en de gebruikte halfgeleidermaterialen. In het bijzonder wordt nog opgemerkt, dat de actieve laag 14 inplaats van P-type ook N-type gedoteerd kan zijn, in welk geval de PN-overgang 3 zich in plaats van tussen de lagen 14 en 13, tussen de lagen 14 en 15 bevindt.

Claims (8)

1. Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electroaagnetische straling, met een eenkristallijn halfgeleiderlichaam bevattende een eerste gebied van een eerste geleidingstype en een tweede gebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype dat met het eerste gebied een PN-overgang vormt die bij voldoend hoge stroomsterkte in de doorlaatrichting electromagnetische straling kan uitzenden, waarbij op het tweede gebied een blokkeringslaag van het eerste geleidingstype aanwezig is die ter plaatse van een actief gebied van de inrichting een onderbreking vertoont, een aan een oppervlak van het lichaam grenzend contactgebied van het tweede geleidingstype dat zich ter plaatse van de genoemde onderbreking vanaf het oppervlak tot in het tweede gebied uitstrekt en een op de blokkeringslaag gelegen, eveneens aan het oppervlak grenzende hooggedoteerde contactlaag van het tweede geleidingstype die op het contactgebied aansluit, waarbij op het eerste gebied een eerste electrode en op het contactgebied en de contactlaag een tweede electrode is aangebracht, met het kenmerk, dat een op afstand van het contactgebied gelegen, door ionenbombardement verkregen hoogohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur zich vanaf genoemd oppervlak ten minste door de contactlaag en de blokkeringslaag heen uitstrekt.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het niet door het hoogohmige gebied ingenomen deel van het oppervlak groter dan twee maal het oppervlak van het contactgebied en kleiner dan 60000 pm^ is, terwijl de afstand tussen het contactgebied en het hoogohmige gebied overal praktisch gelijk is.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat het hoogohmige gebied een door protonenbombardement verkregen gebied is.
4. Halfgeleiderinrichting volgens een der conclusies 1 t/m 3 met het kenmerk, dat de kleinste afmeting van het halfgeleiderlichaam evenwijdig aan het oppervlak ten minste 300 micrometer bedraagt.
5. Halfgeleiderinrichting volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam is opgebouwd uit een substraat van een eerste halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype met een daarop aangebrachte lagenstruktuur bevattende achereenvolgens een bufferlaag van het eerste halfgeleidermateriaal en eveneens van het eerste geleidingstype, een actieve laag van een tweede halfgeleidermateriaal, een opsluitlaag van het eerste halfgeleidermateriaal van het tweede geleidingstype, een blokkeringslaag van het tweede halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype en een contactlaag van het tweede halfgeleidermateriaal van het tweede geleidingstype, en dat het hoogohmige gebied zich vanaf het oppervlak uitstrekt tot een grotere diepte dan het contactgebied.
6. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat het eerste halfgeleidermateriaal indiumphosphide (InP) en het tweede halfgeleidermateriaal indium-gallium-arseenphosphide (InGaAsP) omvat.
7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 5 of 6 met het kenmerk, dat het contactgebied een met zink gediffundeerd gebied is.
8. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de straling aan de substraatzijde via een hoofdoppervlak van het substraat uittreedt.
NL8802936A 1988-11-29 1988-11-29 Electroluminescerende diode met lage capaciteit. NL8802936A (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8802936A NL8802936A (nl) 1988-11-29 1988-11-29 Electroluminescerende diode met lage capaciteit.
EP89202977A EP0371554A1 (en) 1988-11-29 1989-11-23 Electroluminescent diode having a low capacitance
KR1019890017211A KR900008704A (ko) 1988-11-29 1989-11-27 반도체 장치
JP30675089A JP2847118B2 (ja) 1988-11-29 1989-11-28 電磁放射を発生する半導体装置
US07/651,032 US5105234A (en) 1988-11-29 1991-01-28 Electroluminescent diode having a low capacitance

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8802936 1988-11-29
NL8802936A NL8802936A (nl) 1988-11-29 1988-11-29 Electroluminescerende diode met lage capaciteit.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8802936A true NL8802936A (nl) 1990-06-18

Family

ID=19853305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8802936A NL8802936A (nl) 1988-11-29 1988-11-29 Electroluminescerende diode met lage capaciteit.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5105234A (nl)
EP (1) EP0371554A1 (nl)
JP (1) JP2847118B2 (nl)
KR (1) KR900008704A (nl)
NL (1) NL8802936A (nl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4338187A1 (de) * 1993-11-09 1995-05-11 Telefunken Microelectron Lichtemittierendes Halbleiterbauelement
US6486499B1 (en) 1999-12-22 2002-11-26 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light-emitting device with increased light generating capability
KR100448698B1 (ko) * 2001-07-06 2004-09-16 씨엔이티 주식회사 인조피혁의 제조방법
KR100446465B1 (ko) * 2001-07-07 2004-09-01 (주) 지지테크-텍스 천연질감의 인조피혁 제조방법 및 그에 의해 제조된인조피혁
KR100516270B1 (ko) * 2002-08-07 2005-09-20 (주)대우인터내셔널 합성피혁원단제조방법및이에의해제조되는원단을이용한폴리우레탄합성피혁제조방법
AU2003267103A1 (en) * 2002-09-11 2004-04-30 Pan Jit Americas, Inc Electrostatic discharge protection device for high speed transmission lines

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4340967A (en) * 1980-06-02 1982-07-20 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Semiconductor lasers with stable higher-order modes parallel to the junction plane
JPS57143888A (en) * 1981-02-27 1982-09-06 Nec Corp Electrode structure of semiconductor light emitting device
FR2502847A1 (fr) * 1981-03-25 1982-10-01 Western Electric Co Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs comportant une structure de canalisation du courant
JPS604278A (ja) * 1983-06-22 1985-01-10 Nec Corp 発光ダイオ−ド
JPS60153185A (ja) * 1984-01-20 1985-08-12 Nec Corp 発光ダイオ−ド
JPS60189280A (ja) * 1984-03-07 1985-09-26 Nec Corp 半導体レ−ザの製造方法
NL8401172A (nl) * 1984-04-12 1985-11-01 Philips Nv Halfgeleiderlaser.
JPH0815226B2 (ja) * 1985-09-04 1996-02-14 株式会社日立製作所 半導体レ−ザ素子
JPS63175492A (ja) * 1987-01-14 1988-07-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
JPS63252496A (ja) * 1987-04-09 1988-10-19 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レ−ザ素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2847118B2 (ja) 1999-01-13
KR900008704A (ko) 1990-06-04
JPH02184093A (ja) 1990-07-18
US5105234A (en) 1992-04-14
EP0371554A1 (en) 1990-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0142585B1 (ko) 반도체 수직 동공 표면 방출 레이저
KR100254302B1 (ko) 발광다이오드
JP2534444B2 (ja) 集積化短キャビティ・レ―ザ
US4476563A (en) Semiconductor laser having at least two radiation beams, and method of manufacturing same
EP0051669B1 (en) Semiconductor fabrication utilizing laser radiation
US5028563A (en) Method for making low tuning rate single mode PbTe/PbEuSeTe buried heterostructure tunable diode lasers and arrays
KR19980064666A (ko) 자외선/가시광선 방출 수직 공동 표면 방출 레이저 및 그 작성방법
US5253263A (en) High-power surface-emitting semiconductor injection laser with etched internal 45 degree and 90 degree micromirrors
GB2044532A (en) Integrated laser and fet
US4340967A (en) Semiconductor lasers with stable higher-order modes parallel to the junction plane
JP3206097B2 (ja) 面発光型半導体レーザ
US3614661A (en) Semiconductor laser diode arrangement for exciting light-wave conductors
NL8802936A (nl) Electroluminescerende diode met lage capaciteit.
NL7901122A (nl) Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US4813049A (en) Semimagnetic semiconductor laser
NL8300631A (nl) Inrichting voor het opwekken van coherente straling.
US4943971A (en) Low tuning rate single mode PbTe/PbEuSeTe buried heterostructure tunable diode lasers and arrays
JPS60247988A (ja) 半導体レ−ザ
US4377865A (en) Semiconductor laser
Panish et al. Heterostructure junction lasers
JPS5827675B2 (ja) Ｑ切換型注入レ−ザ
NL8603009A (nl) Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US4653057A (en) Semiconductor device for processing electro-magnetic radiation
US5119388A (en) Low tuning rate PbTe/PbEuSeTe buried quantum well tunable diode lasers and arrays
NL8003728A (nl) Halfgeleiderlaser.

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed