NL9001192A - Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer - Google Patents

Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer Download PDF

Info

Publication number
NL9001192A
NL9001192A NL9001192A NL9001192A NL9001192A NL 9001192 A NL9001192 A NL 9001192A NL 9001192 A NL9001192 A NL 9001192A NL 9001192 A NL9001192 A NL 9001192A NL 9001192 A NL9001192 A NL 9001192A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
layer
radiation
emitting semiconductor
layers
semiconductor diode
Prior art date
Application number
NL9001192A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Adriaan Valster
Coen T H F Liedenbaum
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 NL9001192A priority Critical patent/NL9001192A/en
Priority to DE69132934T priority patent/DE69132934T2/en
Priority to EP91201195A priority patent/EP0458409B1/en
Priority to CN91103462.5A priority patent/CN1056771A/en
Priority to JP3146628A priority patent/JP3038048B2/en
Publication of NL9001192A publication Critical patent/NL9001192A/en
Priority to US08/094,585 priority patent/US5296717A/en
Priority to US08/169,846 priority patent/US5358897A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32325Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34326Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 having a ridge or stripe structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

A radiation-emitting semiconductor diode comprises a semiconductor substrate (1) of first conductivity type on which are provided in order a first cladding layer (2) of first conductivity type, an active layer (3) and a second cladding layer (4) of a second conductivity type. The cladding layers comprise In-Al-Ga phosphide (InAlGaP) and the active layer comprises InGaP or InAlGaP. These semiconductor materials each consist of a mixed crystal having two sublattices in which the phosphorus atoms are present on the one sublattice and the atoms of the other elements on the other sublattice. A buffer layer (11) of first conductivity type is interposed between the substrate and the first cladding layer and comprises Al-Ga-arsenide, AlGaAs wherein the Al content has at least a min. value belonging to the band gap of the active layer.

Description

Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging daarvan.Radiation-emitting semiconductor device and method for its manufacture.

De uitvinding heeft betrekking op een straling-emitterende halfgeleiderdiode omvattende een halfgele.iderlichaam met een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype waarop zich achtereenvolgens ten minste bevinden een eerste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag en een tweede opsluitlaag van een tweede geleidingstype, waarbij de opsluitlagen indiumaluminiumgalliumphosphide (InAlGaP) en de actieve laag indiumgalliumphosphide (InGaP) of indiumaluminiumgalliumphosphide (InAlGaP) als halfgeleidermateriaal bevatten, welke halfgeleidermaterialen elk een mengkristal omvatten met twee subroosters waarbij de phosphor atomen zich op het ene subrooster en de atomen van de overige elementen zich op het andere subrooster bevinden, en waarbij zich tussen het substraat en de eerste opsluitlaag een bufferlaag van het eerste geleidingstype bevindt. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze ter vervaardiging van een straling-emitterende halfgeleiderdiode, waarbij op een halfgeleidersubstraat van galliumarsenide en van een eerste geleidingstype achtereenvolgens ten minste een eerste opsluitlaag van indiumaluminiumgalliumphosphide en van het eerste geleidingstype, een actieve laag van indiumgaliumphosphide en een tweede opsluitlaag van indiumaluminiumgalliumphosphide en van een tweede geleidingstype worden aangebracht waarbij voor het aanbrengen van de eerste opsluitlaag een bufferlaag wordt aangebracht.The invention relates to a radiation-emitting semiconductor diode comprising a semiconductor body with a semiconductor substrate of a first conductivity type on which at least successively at least a first containment layer of the first conductivity type, an active layer and a second containment layer of a second conductivity type, wherein the containment layers of indium aluminum galliumphosphide (InAlGaP) and the active layer of indiumgalliumphosphide (InGaP) or indiumaluminiumgalliumphosphide (InAlGaP) as semiconductor material, which semiconductor materials each comprise a mixed crystal with two sublattices where the phosphor atoms are on the one sublattice and the atoms on the one sublattice other sub-lattice, and wherein a buffer layer of the first conductivity type is present between the substrate and the first containment layer. The invention also relates to a method for manufacturing a radiation-emitting semiconductor diode, wherein on a semiconductor substrate of gallium arsenide and of a first conductivity type, successively at least a first retaining layer of indium aluminum gallium phosphide and of an first conductivity type, an active layer of indium galium phosphide and a second containment layer of indium aluminum gallium phosphide and of a second conductivity type, a buffer layer being applied before the application of the first containment layer.

Zulke straling-emitterende halfgeleiderdioden, in het bijzonder wanneer de golflengte van de emissie in het zichtbare deel van het spectrum ligt, zijn - indien als diodelaser uitgevoerd - geschikte stralingsbronnen voor onder meer informatie verwerkende systemen zoals laser-printers waarmee informatie geschreven wordt en "optical disc" systemen zoals Compact Disc (Video) (CD(V)) spelers of streepjes-code lezers waarbij informatie gelezen wordt en Digitale Optische Recording (DOR) systemen waarbij informatie geschreven en gelezen wordt. Ook voor een LED uitvoering van dergelijke dioden zijn er talrijke toepassingen in opto-electronische systemen.Such radiation-emitting semiconductor diodes, especially when the wavelength of the emission is in the visible part of the spectrum, are - if designed as a diode laser - suitable radiation sources for information processing systems such as laser printers with which information is written and "optical". disc "systems such as Compact Disc (Video) (CD (V)) players or bar code readers where information is read and Digital Optical Recording (DOR) systems where information is written and read. There are also numerous applications in opto-electronic systems for an LED version of such diodes.

Een dergelijke straling-emitterende diode en een dergelijke werkwijze ter vervaardiging daarvan, zijn bekend uit het artikel “AlGalnP Double Heterostructure Visible-Light Laser Diodes with aGalnP Active Layer Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy" van K. Kobayashi e.a., dat gepubliceerd is in IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE-23, No. 6, June 1987, p. 704. Daarin wordt een straling-emitterende beschreven waarbij zich op een substraat van n-GaAs een tussen twee opsluitlagen van InAlGaP gelegen actieve laag van InGaP bevindt. De halfgeleidermaterialen van deze lagen omvatten elk een mengkristal met twee subroosters waarbij de phosphor atomen zich op het ene en de atomen van de overige elementen, hier In- en Ga- atomen voor de actieve laag en In-, Al- en Ga- atomen voor de opsluitlagen, zich op het andere subrooster bevinden. Tussen het substraat en de eerste opsluitlaag bevindt zich een bufferlaag van GaAs. De golflengte van de emissie van de hier als laser uitgevoerde diode bedraagt ongeveer 670 nm (d.w.z. de golflenge in photoluminescentie bedraagt ongeveer 660 nm wat overeenkomt met een bandgap van ongeveer 1,88 eV).Such a radiation-emitting diode and such a method of manufacturing it are known from the article "AlGalnP Double Heterostructure Visible-Light Laser Diodes with aGalnP Active Layer Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy" published by IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE-23, No. 6, June 1987, p. 704. It describes a radiation-emitting layer in which an active layer of InGaP is located on a substrate of n-GaAs between two retaining layers of InAlGaP. The semiconductor materials of these layers each comprise a mixed crystal with two subgrids in which the phosphor atoms are on one and the atoms of the other elements, here In and Ga atoms for the active layer and In, Al and Ga atoms for the confinement layers, are located on the other sub-lattice Between the substrate and the first confinement layer is a buffer layer of GaAs The wavelength of the emission of the di ode is about 670 nm (i.e. the photoluminescence wavelength is about 660 nm (corresponding to a band gap of about 1.88 eV).

Een nadeel van de bekende straling-emitterende halfgeleiderdiode is dat de experimenteel gevonden golflengte van de emissie hoger is dan de theoretisch verwachtte: bijvoorbeeld voor een InGaP actieve laag is de verwachtte golflengte ongeveer 650 nm terwijl in de praktijk vaak ongeveer 670 nm of meer gevonden wordt. Eenzelfde effect treedt ook op bij opsluitlagen die InGaAlP bevatten waar de experimenteel gevonden bandgap ook achterblijft bij de theoretisch verwachtte. De bandgap van zowel de actieve laag als de opsluitlaag kan verhoogd worden door het aluminiumgehalte van die lagen te verhogen.A drawback of the known radiation-emitting semiconductor diode is that the experimentally found wavelength of the emission is higher than the theoretically expected: for example for an InGaP active layer, the expected wavelength is about 650 nm, while in practice often about 670 nm or more is found . The same effect also occurs with confinement layers containing InGaAlP where the experimentally found bandgap also lags behind the theoretically expected. The bandgap of both the active layer and the containment layer can be increased by increasing the aluminum content of those layers.

Deze mogelijkheid is met name voor de opsluitlagen die indirecte halfgeleidermaterialen bevatten beperkt, daar voortgaande toevoeging van aluminium in een steeds geringere toename van de bandgap resulteert en doteren van de opsluitlagen moeilijker wordt. Voor wat de actieve laag betreft is ook het dunner maken daarvan een mogelijkheid hetgeen echter de vervaardiging moeilijker maakt. Experimenteel is gevonden dat bij het gebruik van misgeorienteerde substraten, bijvoorbeeld (311) of (511) substraten, de experimentele bandgap - en dus ook de golflengte van de emissie - (veel) dichter bij de theoretisch verwachtte waarde ligt. Het gebruik van misgeorienteerde substraten is echter duurder en heeft het bezwaar dat het de keuze vande lengterichting van de trilholte beperkt.This possibility is limited, in particular, for the containment layers containing indirect semiconductor materials, since the continued addition of aluminum results in an increasingly small increase in the band gap and doping of the containment layers becomes more difficult. As for the active layer, thinning it is also an option, which however makes the production more difficult. It has been found experimentally that when using misoriented substrates, for example (311) or (511) substrates, the experimental bandgap - and therefore also the wavelength of the emission - is (much) closer to the theoretically expected value. However, the use of misoriented substrates is more expensive and has the drawback that it limits the choice of the longitudinal direction of the cavity.

De onderhavige uitvinding beoogt onder meer een straling-emitterende halfgeleiderdiode - met name een halfgeleiderdiodelaser - te realiseren die het genoemde bezwaar niet of althans in veel mindere mate heeft en dus een zo laag mogelijke golflengte van de emissie combineert met een zo hoog mogelijke bandgap van de opsluitlagen. Verder beoogt beoogt de onderhavige uitvinding een diode te realiseren met een actieve laag die InGaP bevat met een bandgap die gelijk is aan ongeveer 1,94 eV hetgeen correspondeert met een golflengte van ongeveer 650 nm voor een diodelaser (de golflengte in photoluminescentie bedraagt dan ongeveer 640 nm). In het bijzonder beoogt de uitvinding een dergelijke diode te realiseren die emitteert bij een golflengte van 633 nm, hetgeen precies de golflenge van een Helium-Neon gaslaser is. De uitvinding beoogt tevens een eenvoudige werkwijze te verkrijgen ter vervaardiging van een dergelijke straling-emitterende halfgeleiderdiode.One of the objects of the present invention is to realize a radiation-emitting semiconductor diode - in particular a semiconductor diode laser - which does not have, or at least to a much lesser degree, the aforementioned drawback, and thus combines the lowest possible wavelength of the emission with the highest possible bandgap of the containment layers. Furthermore, it is an object of the present invention to realize a diode with an active layer containing InGaP with a band gap equal to about 1.94 eV which corresponds to a wavelength of about 650 nm for a diode laser (the wavelength in photoluminescence is then about 640 nm). In particular, the invention aims to realize such a diode which emits at a wavelength of 633 nm, which is exactly the wavelength of a Helium-Neon gas laser. Another object of the invention is to provide a simple method of manufacturing such a radiation-emitting semiconductor diode.

Een straling-emitterende halfgeleiderdiode van de in de aanhef beschreven soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk dat de bufferlaag aluminiumgalliumarsenide (AlGaAs) bevat waarbij het aluminiumgehalte ten minste een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale een waarde heeft. Achterblijven van de bandgap op de theoretisch verwachtte waarde, zo is gebleken, wordt veroorzaakt door een in de mengkristallen van de opsluitlagen en de actieve laag optredende ordening in het (sub) kristalrooster van de III-elementen. Zo'n ordening blijkt bij mengkristallen van diverse materialen op te kunnen treden en voor de hier gebruikte materialen treedt de ordening op in de 1/2 (111)A vlakken en lijkt op de ordening van de zogenaamde CuPt structuur. Behalve de substraatorientatie zijn ook groeicondities zoals de groeitemperatuur van invloed gebleken op het al dan niet optreden van deze ordening. Met name bij een relatief hoge groeitemperatuur treedt geen of althans weinig ordening op waardoor de bandgap van de aangebrachte laag maximaal is. Bij gebruik van de bekende bufferlaag is de kristalliniteit van bij hogere temperatuur vervaardigde halfgeleiderlagen van InGaP of InAlGaP echter gebrekkig hetgeen de kwaliteit van de straling-emitterende halfgeleiderdiode zeer nadelig beïnvloedt. Een bufferlaag die AlGaAs bevat met een aluminiumgehalte dat groter of gelijk is aan een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale waarde blijkt het verassenderwijs mogelijk te maken om de InGaP of InAlGaP lagen aan te brengen bij hogere dan de gebruikelijke temperaturen - en dus met een meer wanordelijk verdeling van de atomen van de overige elementen over het andere subrooster - terwijl hierbij toch halfgeleiderlagen met een zeer goede morfologie en kristalliniteit verkregen worden. De verkregen halfgeleiderlagen bezitten dan ook een bandgap die overeenkomt met een meer willekeurige verdeling van de atomen van de overige elementen over het andere subrooster. Voor de hier gebruikte halfgeleidermaterialen betekent dit dat bijvoorbeeld InO,49GaO,51P een bandgap heeft van ongeveer 1,85 eV (bij een hoge mate van orde) en een bandgap van ongeveer 1,94 bij een nagenoeg volledig wanordelijke verdeling hetgeen overeenkomt met een emissie golflengte van ongeveer 680 tot 650 nm. Voor bijvoorbeeld In0,50A^0,10Ga0,25 as bandgap (bij nagenoeg volledige wanorde) ongeveer 2,05 eV en voor InQ 59¾½ 30Ga0 20 as äat eV' hetgeen hogere waarden zijn dan voor dezelfde materialen met een geordende structuur gevonden worden. Voor bijvoorbeeld een InGaP actieve laag met een bandgap van ongeveer 1,88 eV bedraagt het minimale aluminium gehalte van de bufferlaag ongeveer 6 atoomprocenten. Voor een InGaP actieve laag met een bandgap van ongeveer 1,92 eV bedraagt het minimale aluminium gehalte van de bufferlaag ongeveer 9 atoomprocenten. Aan de bovenzijde is er geen begrenzing gevonden voor het aluminiumgehalte van de AlGaAs bufferlaag. Bij voorkeur wordt het aluminiumgehalte echter kleiner dan 100 atoomprocenten gekozen aangezien zuiver AlAs tamelijk hygroscopisch is, hetgeen tot problemen bij blootstelling van de te vormen kliefvlakken aan de lucht kan leiden. Om een goede electrische geleiding te waarborgen kan het aluminiumgehalte verder beperkt worden tot die gehaltes waarbij nog een relatief lage specifieke weerstand mogelijk is. Voor wat betreft de dikte van de bufferlaag is er geen ondergrens gevonden: ook bufferlagen met een dikte van 6 °A en een aluminiumgehalte van 20 % voldeden uitstekend. Goede resultaten zijn verkregen met een bufferlaag dikte liggend tussen 0,1 en 1 pm. Opgemerkt wordt dat in het device uit het artikel "Fabrication and optical characterization of first order DFB InGaP/AlGalnP laser structures at 639 nm dat gepubliceerd is in Electronics Letters, 26th April 1990, vol. 26, no. 9, p. 614 zich een AlGaAs laag bevindt tussen een DH (=Double Hetero) structuur en het substraat. Het betreft daar echter geen stralingemitterende diode daar er geen pn-overgang aanwezig is en er wordt geen aluminiumgehalte opgegeven of gesuggereerd. Bovendien blijkt uit de opgegeven golflengte van de emissie van het InGaP, namelijk een photoluminescentie golflengte van 670 nm (d.w.z. dat de bandgap overeenkomt met 1,85 eV) dat het InGaP een zeer sterk geordende verdeling van de atomen van de overige elementen over het andere subrooster bevat (bij een uitvoering als diodelaser zal de golflengte van de emissie ongeveer 680 nm bedragen). In de straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding kan als substraat een (nagenoeg perfekt georienteerd) (001) substraat gebruikt worden hetgeen zoals eerde uiteengezet een belangrijk voordeel is. Bij voorkeur wordt een substraat van galliumarseen gebruikt doch ook andere substraten, bijvoorbeeld een silicium substraat, kunnen gebruikt worden. In een gunstige uitvoeringsvorm bevat het substraat galliumarsenide dat aan de onderzijde van een geleidende laag voorzien is, bevinden zich op de bovenste opsluitlaag achtereenvolgens een tussenlaag van indiumgalliumphosphide of aluminiumgalliumarsenide en een contaclaag van galliumarsenide, welke lagen van het tweede geleidingstype zijn, en omvat het halfgeleiderlichaam een aan zijn oppervlak grenzende mesavormige strook die ten minste de contactlaag bevat en die bedekt is met een andere geleidende laag die zich uitstrekt tot buiten de mesavormige strook en daarbuiten een een barrière vormende overgang vormt met een daaronder gelegen laag. In deze uitvoeringsvorm wordt de stroom zeer goed begrensd tot het onder de mesavormige strook gelegen actieve gebied hetgeen een lage startstroom bevordert. Deze uitvoeringsvorm heeft het additionele voordeel dat de straling-emitterende halfgeleiderdiode een eenvoudige structuur heeft en bijzonder eenvoudig te vervaardigen is: de andere geleidende laag kan zonder maskerstap aangebracht worden. Om een zo laag mogelijke golflengte te realiseren wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een actieve laag die een multi-quantumwell structuur bevat met well lagen van InGaP en barrière lagen van InAlGaP. Er zijn bij een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding geen zeer dunne lagen om reeds een aanmerkelijke verhoging van de golflengte te verkrijgen: well en barrière lagen met een dikte tussen ongeveer 4 en 6 nm zijn reeds voldoende dun en zijn relatief gemakkelijk te vervaardigen. Zo zijn straling-emitterende halfgeleiderdioden volgens de uitvinding vervaardigd die een golflengte van de emissie bezitten van 633 nm, hetgeen gelijk is aan de golflenge van een He-Ne gaslaser, door de actieve laag te vormen met 8 well lagen van InGaP met een dikte van ongeveer 5 nm gescheiden door barrière lagen met een dikte van ongeveer 4 nm. De opsluitlagen vormden een zogenaamde SCH (=Separate Confinement Hetero) structuur met aluminiumgehaltes van 25 at. % voor de separate confinement lagen en 35 at. % voor de opsluitlagen.According to the invention, a radiation-emitting semiconductor diode of the type described in the preamble is characterized in that the buffer layer contains aluminum gallium arsenide (AlGaAs), the aluminum content having at least a minimum value associated with the band gap of the active layer. The bandgap remaining at the theoretically expected value, it has been found, is caused by an arrangement in the mixed crystals of the retaining layers and the active layer in the (sub) crystal lattice of the III elements. Such an arrangement appears to occur with mixed crystals of various materials and for the materials used here, the arrangement occurs in the 1/2 (111) A planes and resembles the arrangement of the so-called CuPt structure. In addition to the substrate orientation, growth conditions such as the growth temperature have also been shown to influence whether or not this arrangement occurs. Particularly at a relatively high growth temperature, no or at least little ordering occurs, as a result of which the band gap of the applied layer is maximal. However, when the known buffer layer is used, the crystallinity of semiconductor layers of InGaP or InAlGaP manufactured at higher temperatures is deficient, which has a very detrimental effect on the quality of the radiation-emitting semiconductor diode. A buffer layer containing AlGaAs with an aluminum content greater than or equal to a minimum value associated with the active layer bandgap has been found to make it surprisingly possible to apply the InGaP or InAlGaP layers at higher temperatures than usual - and thus with a more disordered distribution of the atoms of the other elements over the other sub-lattice - while still obtaining semiconductor layers with very good morphology and crystallinity. The resulting semiconductor layers therefore have a band gap which corresponds to a more random distribution of the atoms of the other elements over the other sub-lattice. For the semiconductor materials used here, this means that, for example, InO, 49GaO, 51P has a bandgap of approximately 1.85 eV (at a high degree of order) and a bandgap of approximately 1.94 at an almost completely disordered distribution corresponding to an emission wavelength from about 680 to 650 nm. For example In0.50A ^ 0.10Ga0.25 axis bandgap (at almost complete disorder) about 2.05 eV and for InQ 59½ 30Ga0 20 axis at eV 'which are higher values than are found for the same materials with an ordered structure. For example, for an InGaP active layer with a band gap of about 1.88 eV, the minimum aluminum content of the buffer layer is about 6 atomic percent. For an InGaP active layer with a band gap of approximately 1.92 eV, the minimum aluminum content of the buffer layer is approximately 9 atomic percent. At the top, no limitation has been found for the aluminum content of the AlGaAs buffer layer. Preferably, however, the aluminum content is chosen to be less than 100 atomic percent since pure AlAs is quite hygroscopic, which can lead to problems with exposure of the cleaving surfaces to be formed to the air. In order to ensure good electrical conductivity, the aluminum content can be further limited to those levels where a relatively low specific resistance is still possible. No lower limit has been found with regard to the thickness of the buffer layer: buffer layers with a thickness of 6 ° A and an aluminum content of 20% were also excellent. Good results have been obtained with a buffer layer thickness between 0.1 and 1 µm. It should be noted that the device from the article "Fabrication and optical characterization of first order DFB InGaP / AlGalnP laser structures at 639 nm published in Electronics Letters, 26th April 1990, vol. 26, no. 9, p. 614 AlGaAs layer is located between a DH (= Double Hetero) structure and the substrate, however, it is not a radiation-emitting diode since there is no pn junction present and no aluminum content is given or implied In addition, the stated wavelength of the emission of the InGaP, namely a photoluminescence wavelength of 670 nm (ie the bandgap corresponds to 1.85 eV) that the InGaP contains a very highly ordered distribution of the atoms of the other elements over the other sub-lattice (in the case of a diode laser version the wavelength of the emission is about 680 nm) In the radiation-emitting semiconductor diode according to the invention, a (substantially perfectly oriented) (001) sub street which is an important advantage as previously explained. A substrate of gallium arsene is preferably used, but other substrates, for example a silicon substrate, can also be used. In a favorable embodiment, the substrate contains gallium arsenide, which is provided with a conductive layer on the underside, successively comprises an intermediate layer of indium gallium phosphide or aluminum gallium arsenide and a contact layer of gallium arsenide, which layers are of the second conductivity type, on the top retaining layer, and comprises the semiconductor body a mesa-shaped strip adjacent to its surface which contains at least the contact layer and which is covered with another conductive layer which extends beyond the mesa-shaped strip and forms a barrier transition with an underlying layer therebetween. In this embodiment, the current is very well limited to the active area located below the mesa-shaped strip, which promotes a low starting current. This embodiment has the additional advantage that the radiation-emitting semiconductor diode has a simple structure and is particularly easy to manufacture: the other conductive layer can be applied without a mask step. To achieve the lowest possible wavelength, use is preferably made of an active layer containing a multi-quantum well structure with well layers of InGaP and barrier layers of InAlGaP. With a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention, there are no very thin layers to already obtain a significant increase in the wavelength: well and barrier layers with a thickness between about 4 and 6 nm are already sufficiently thin and are relatively easy to manufacture. Thus, radiation-emitting semiconductor diodes according to the invention have been produced which have an emission wavelength of 633 nm, which is equal to the wavelength of a He-Ne gas laser, by forming the active layer with 8 well layers of InGaP with a thickness of about 5 nm separated by barrier layers about 4 nm thick. The containment layers formed a so-called SCH (= Separate Confinement Hetero) structure with aluminum contents of 25 at. % for the separate confinement layers and 35 at. % for the containment layers.

Een werkwijze ter vervaardiging van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat als halfgeleidermateriaal voor de bufferlaag aluminiumgalliumarsenide gekozen wordt met een aluminiumgehalte dat ten minste gelijk is aan een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale waarde en een groeitemperatuur gekozen wordt groter dan 700 °C. Hierdoor wordt de wanorde van de verdeling van de atomen van de andere elementen dan phosphorover het subrooster waarin deze elementen zich bevinden bevordert waardoor dioden met de gewenste eigenschappen worden verkregen. Door de relatief hoge temperatuur worden halfgeleiderlagenstructuur met uitstekende eigenschappen zoals een goede morfologie, een goede kristalliniteit en goede interfaces verkregen. Bij voorkeur wordt een groeitemperatuur gekozen van ten minste 730 °C terwijl de beste resultaten bij gebruikmaking van MOVPE als aangroeitechniek verkregen worden met een temperatuur van ongeveer 760 °C. Bij een groeitemperatuur van ongeveer 730 °C behoort een minimale waarde van het aluminium gehalte van de bufferlaag van ongeveer 6 atooraprocenten. Voor 760 °C bedraagt het minimale aluminiumgehalte ongeveer 9 atoomprocenten. Hierbij wordt bij voorkeur als substraat een (001) substraat gekozen en wordt de verhouding van de tijdens het aanbrengen van de halfgeleiderlagen aangeboden hoeveelheden III- en V-elementen gekozen tussen ongeveer 100 en 400. Deze V/III verhoudingen zijn gunstig gebleken voor het verkrijgen van een zo groot mogelijke wanorde in de mengkristallen van de gevormde halfgeleiderlagen.A method of manufacturing a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention is characterized in that the semiconductor material for the buffer layer is chosen aluminum gallium arsenide with an aluminum content that is at least equal to a minimum value associated with the bandgap of the active layer and a growth temperature greater than 700 ° C. This promotes the disorder of the distribution of the atoms of the elements other than phosphor over the sub lattice in which these elements are located, thereby obtaining diodes with the desired properties. Due to the relatively high temperature, semiconductor layer structure with excellent properties such as good morphology, good crystallinity and good interfaces are obtained. Preferably, a growth temperature of at least 730 ° C is selected, while the best results are obtained using MOVPE as a growth technique at a temperature of about 760 ° C. At a growth temperature of about 730 ° C, a minimum value of the aluminum content of the buffer layer should be about 6 percent by weight. For 760 ° C, the minimum aluminum content is about 9 atomic percent. Preferably, a (001) substrate is chosen as the substrate and the ratio of the quantities of III and V elements offered during the application of the semiconductor layers is chosen between approximately 100 and 400. These V / III ratios have proven favorable for obtaining of the greatest possible disorder in the mixed crystals of the semiconductor layers formed.

Van de uitvinding zal thans een nadere toelichting volgen aan de hand van twee uitvoeringsvoorbeelden en de daarbij behorende tekening, waarin figuur 1 in dwarsdoorsnede een uitvoering van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding toont; figuur 2 en 3 in dwarsdoorsnede de straling-emitterende halfgeleiderdiode van figuur 1 in opeenvolgende stadia van de vervaardiging; figuur 4 de licht output versus de stroom van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding die 9 at. % aluminium in de actieve laag bevat en vervaardigd is bij een groeitemperatuur van 700 °C toont; figuur 5 de licht output versus de stroom van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding die 0 at. % aluminium in de actieve laag bevat en vervaardigd is bij een groeitemperatuur van 760 °C toont; figuur 6 de halfwaardebreedte van de 004 reflectie in een dubbelkristalopname van een indiumaluminiumgalliumphosphide bevattende halfgeleiderlaag gegroeid op een aluminiumgalliumarsenide bevattende bufferlaag als functie van het aluminiumgehalte van de bufferlaag -waarbij de lagen bij een temperatuur van 760 °C gegroeid zijn - toont;The invention will now be further elucidated with reference to two exemplary embodiments and the accompanying drawing, in which figure 1 shows in cross-section an embodiment of a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention; Figures 2 and 3 show in cross-section the radiation-emitting semiconductor diode of Figure 1 in successive stages of manufacture; Figure 4 shows the light output versus the current of a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention which ate 9. % aluminum contained in the active layer and manufactured at a growth temperature of 700 ° C; Figure 5 shows the light output versus the current of a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention which ate 0. % contains aluminum in the active layer and is manufactured at a growth temperature of 760 ° C; Figure 6 shows the half-value width of the 004 reflection in a double crystal recording of an indium aluminum gallium phosphide-containing semiconductor layer grown on an aluminum gallium arsenide-containing buffer layer as a function of the aluminum content of the buffer layer-wherein the layers have grown at a temperature of 760 ° C;

De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend, waarbij in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting ter wille van de duidelijkheid zijn overdreven. Overeenkomstige delen zijn als regel in de verschillende voorbeelden met hetzelfde verwijzingscijfer aangeduid. Halfgeleidergebieden van hetzelfde geleidingstype zijn als regel in dezelfde richting gearceerd.The figures are schematic and not drawn to scale, in particular the dimensions in the thickness direction have been exaggerated for the sake of clarity. Corresponding parts are generally designated by the same reference numerals in the various examples. Semiconductor regions of the same conductivity type are generally shaded in the same direction.

Figuur 1 toont in dwarsdoorsnede een eerste uitvoering van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding. De halfgeleiderdiode omvat een halfgeleiderlichaam met een van een aansluitgeleider 8 voorzien substraatgebied 1 van een eerte, hier het n-, geleidingstype en in dit voorbeeld bestaande uit éénkristallijn galliumarsenide. Daarop is aangebracht een halfgeleiderlagenstructuur welke onder meer een eerste opsluitlaag 2 van n-InAlGaP , een actieve laag 3 van InGaP, en een tweede opsluitlaag 4 van p-InAlGaP. Bij deze mengkristalen bevinden zich de phosphor atomen op een subrooster en de atomen van de overige elementen op een ander subrooster. Volgens de uitvinding bevindt zich tussen het substraatgebied 1 en de eerste opsluitlaag 2 een bufferlaag 11 van aluminiumgalliumarsenide (AlGaAs) waarbij het aluminium gehalte ten minste een bij de bandgap van de InGaP actieve laag behorende minimale waarde heeft. In dit voorbeeld is de bandgap van een (dikke) InGaP laag ongeveer 1,92 eV en bedraagt het minimale aluminiumgehalte van de bufferlaag ongeveer 9 atoomprocenten.Figure 1 shows in cross section a first embodiment of a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention. The semiconductor diode comprises a semiconductor body with a substrate region 1 provided with a connecting conductor 8 of a former, here the n, conductivity type and in this example consisting of single crystalline gallium arsenide. A semiconductor layer structure is provided thereon, which includes a first containment layer 2 of n-InAlGaP, an active layer 3 of InGaP, and a second containment layer 4 of p-InAlGaP. In these mixed crystals, the phosphor atoms are on one sub-lattice and the atoms of the other elements are on another sub-lattice. According to the invention, between the substrate region 1 and the first containment layer 2, there is a buffer layer 11 of aluminum gallium arsenide (AlGaAs), the aluminum content of which has at least a minimum value associated with the bandgap of the InGaP active layer. In this example, the bandgap of a (thick) InGaP layer is about 1.92 eV and the minimum aluminum content of the buffer layer is about 9 atomic percent.

In dit voorbeeld is een aluminium gehalte van de bufferlaag van ongeveer 20 atoomprocenten gebruikt. Hierdoor kunnen de boven de bufferlaag 11 aanwezige lagen van voor een goed werkende diode vereiste eigenschappen voorzien worden terwijl zij bij een relatief hoge groeitemperatuur aangebracht worden: zo kunnen deze lagen onder meer een uitstekende morfologie bezitten, goede kristallijne eigenschappen onder meer blijkend uit een geringe lijnbreedte in een dubbelkristal opname en uitstekende optische eigenschappen zoals een intense en smalle luminescentie piek. Dankzij de relatief hoge temperatuur bij het aanbrengen van de halfgeleiderlagen boven de bufferlaag 11 bezit de verdeling van de III-elementen over het andere subrooster een zo wanordelijk mogelijk karakter waardoor de bandgap van de actieve laag (verdeling van In en Ga atomen) van het InGaP relatief groot is, bijvoorbeeld 1,92 eV, en dus de golflengte relatief laag. Hetzelfde geldt voor de opsluitlagen 2,4 van InAlGaP, die bijvoorbeeld bij een aluminiumgehalte van 35 at. % een bandgap hebben van ongeveer 2,3 eV, waardoor de resulterende diode een geringe temperatuurafhankelijkheid van de startstroom bezit. In dit voorbeeld bevatten de opsluitlagen 2 en 4 0,8 pm dikke deellagen 2'en 4' die InQ ^AIq -jcjGaQ ^P bevatten en 25 nm dikke deellagen 2" en 4" (de zogenaamde Separate Confinement lagen) die InQ 5Alo,25GaO,25P bevatten, terwijl de actieve laag 3 een multi-quantumwell structuur omvat die acht 5 nm dikke well lagen van InGaP bevat die van elkaar gescheiden zijn door zeven 4 nm dikke van InQ ^A1q 25Gao 25p· Hier^oor heeft, ondanks de relatief grootte dikte van de quantum well lagen, de straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding een bijzonder lage emissie golflengte van, in dit voorbeeld, 633 nm en vormt een aantrekkelijk alternatief voor Helium-neon gaslasers die bij dezelfde golflengte emitteren. Helium-neon gaslasers zijn veel duurder en robuuster en gebruiken ook meer energie dan diodelasers. Dat de quantumwell lagen relatief dik mogen zijn is te danken aan de eerdergenoemde wanordelijke verdeling en de daarmee samenhangende relatief grote bandgap. De AlGaAs bevattende bufferlaag bevat in dit voorbeeld 20 atoomprocenten aluminium. In dit voorbeeld bedroeg de dikte van de bufferlaag 0,1 pm. Boven de tweede opsluitlaag 4 bevinden zich een tussenlaag 5, van het tegengestelde, hier het p-, geleidingstype en hier van indiumgalliumphosphide en een contactlaag 6 eveneens van het tegengestelde, hier dus het p-, geleidingstype, en hier van galliumarsenide welke een mesavormige strook 12 vormt. Over deze mesavormige strook is een geleidende laag 7 aangebracht die met de daaronder gelegen tussenlaag 5 buiten de mesavormige strook 12 een een barrière vormende overgang vormt. Hierdoor loopt in het halfgeleiderlichaam naast de mesavormige strook 12 beneden een bepaalde spanning geen of nagenoeg geen stroom door de gebieden 13 en 14, wanneer de geleidende lagen 7 en 8 in een stroomkring worden opgenomen. Binnen het halfgeleiderlichaam bevindt zich een strookvormig gebied 13, waar de mesavormige strook 12 deel van uitmaakt, waarbinnen zich een pn-overgang bevindt die bij voldoend hoge stroomsterkte in de doorlaatrichting leidt tot emissie van electromagnetische straling. Aangezien de geleidende laag 7 een goed electisch contact vormt met de contaclaag 6 vormt het gebied 13 een voorkeurspad voor de electrische stroom. In dit voorbeeld is de straling-emitterende halfgeleiderdiode uitgevoerd als een diodelaser en wel van het gain-guided type. Dit betekent dat bij voldoend hoge stroomsterkte de emissie coherent is. In verband met de uitvoering als diodelaser wordt de mesavormige strook 12 loodrecht op de lengterichting begrensd door twee in het vlak van tekening liggende onderling evenwijdige spiegelvlakken die samenvallen met natuurlijke splijtvlakken van het kristal waaruit het halfgeleiderlichaam gevormd is. Hierdoor vormt zich binnen het stookvormige gebied 13 in de actieve laag 3 een trilholte voor de opgewekte straling. De diodelaser van dit voorbeeld is gemakkelijk te vervaardigen en bezit behalve eenzeer lage emissiegolflengte een geringe temperatuurafhankelijkheid van de startstroom en dus een hoge maximale bedrijfstemperatuur. In dit voorbeeld zijn de volgende samenstellingen, doteringen en diktes voor de diverse halfgeleiderlagen toegepast.In this example, an aluminum content of the buffer layer of about 20 atomic percent was used. As a result, the layers present above the buffer layer 11 can be provided with properties required for a properly functioning diode, while they are applied at a relatively high growth temperature: for example, these layers can have excellent morphology, good crystalline properties, among other things, as shown by a small line width. in a double crystal recording and excellent optical properties such as an intense and narrow luminescence peak. Due to the relatively high temperature when the semiconductor layers are applied above the buffer layer 11, the distribution of the III elements over the other sub-lattice has the most disorderly character possible, as a result of which the band gap of the active layer (distribution of In and Ga atoms) of the InGaP is relatively large, for example 1.92 eV, and therefore the wavelength is relatively low. The same applies to the retaining layers 2.4 of InAlGaP, which, for example, has an aluminum content of 35 at. % have a band gap of about 2.3 eV, so that the resulting diode has a low temperature dependence of the starting current. In this example, the containment layers 2 and 4 contain 0.8 µm thick partial layers 2 'and 4' containing InQ ^ AIq -jcjGaQ ^ P and 25 nm thick partial layers 2 "and 4" (the so-called Separate Confinement layers) containing InQ 5Alo, 25GaO, 25P, while the active layer 3 comprises a multi-quantum well structure containing eight 5nm thick well layers of InGaP separated from each other by seven 4nm thick of InQ ^ A1q 25Gao 25p · Despite this, relatively large thickness of the quantum well layers, the radiation-emitting semiconductor diode according to the invention has a particularly low emission wavelength of, in this example, 633 nm and is an attractive alternative to Helium-neon gas lasers that emit at the same wavelength. Helium-neon gas lasers are much more expensive and robust and also use more energy than diode lasers. The fact that the quantum well layers may be relatively thick is due to the aforementioned disordered distribution and the associated relatively large bandgap. The AlGaAs-containing buffer layer in this example contains 20 atomic percent aluminum. In this example, the thickness of the buffer layer was 0.1 µm. Above the second containment layer 4 there is an intermediate layer 5, of the opposite, here the p, conductivity type and here of indium gallium phosphide and a contact layer 6 also of the opposite, here therefore the p, conductivity type, and here of gallium arsenide which is a mesa-shaped strip 12. A conductive layer 7 is provided over this mesa-shaped strip, which, with the intermediate layer 5 below it, forms a barrier-forming transition outside the mesa-shaped strip 12. As a result, little or no current flows through the regions 13 and 14 in the semiconductor body next to the mesa-shaped strip 12 below a certain voltage when the conductive layers 7 and 8 are incorporated in a circuit. Within the semiconductor body there is a strip-shaped region 13, of which the mesa-shaped strip 12 forms part, within which there is a p-n junction which, at a sufficiently high current in the forward direction, leads to emission of electromagnetic radiation. Since the conductive layer 7 forms a good electrical contact with the contact layer 6, the area 13 forms a preferred path for the electrical current. In this example, the radiation-emitting semiconductor diode is designed as a diode laser of the gain-guided type. This means that the emission is coherent at a sufficiently high current. In connection with the design as a diode laser, the mesa-shaped strip 12 is bounded perpendicular to the longitudinal direction by two mutually parallel mirror surfaces lying in the plane of the drawing, which coincide with natural splitting surfaces of the crystal from which the semiconductor body is formed. As a result, a cavity for the radiation generated is formed within the fuel-shaped region 13 in the active layer 3. The diode laser of this example is easy to manufacture and has, in addition to a very low emission wavelength, a low temperature dependence of the starting current and thus a high maximum operating temperature. In this example, the following compositions, dopings and thicknesses have been used for the various semiconductor layers.

Laag Halfgeleider Type Doterings- Dikte Bandgap concentr. (pm) (at/cm3) 1 GaAs (substrate) N 2x10^8 350 1,4 11 Al0 2Ga0 8AS N 2x1018 0,1 1,7 2' ^5^35^0,15^ s 2lt1°18 °'8 2'3 2 InQ 5^0 25Ga0 25P ^ 2x10^8 0,025 2,15 3 In0,5Ga0,5p (8x):5nm + InQf5Al0f25Ga0f25P (7x) 4nm 4" InO,5AlO,25GaO,25P P 4x1017 0,025 2,15 4' InO,5AlO,35GaO,15P P 4x1017 0,8 2,3 5 In05Ga0f5P P 1x1018 0,1 1,9 6 GaAs P 2x1018 0,5 1,4Low Semiconductor Type Doping Thickness Bandgap Concent. (pm) (at / cm3) 1 GaAs (substrate) N 2x10 ^ 8 350 1.4 11 Al0 2Ga0 8AS N 2x1018 0.1 1.7 2 '^ 5 ^ 35 ^ 0.15 ^ s 2lt1 ° 18 °' 8 2'3 2 InQ 5 ^ 0 25Ga0 25P ^ 2x10 ^ 8 0.025 2.15 3 In0.5Ga0.5p (8x): 5nm + InQf5Al0f25Ga0f25P (7x) 4nm 4 "InO, 5AlO, 25GaO, 25P P 4x1017 0.025 2, 15 4 'InO, 5AlO, 35GaO, 15P P 4x1017 0.8 2.3 5 In05Ga0f5P P 1x1018 0.1 1.9 6 GaAs P 2x1018 0.5 1.4

De breedte van de mesavormige strook 12 is ongeveer 7 pm. De geleidende laag 8 op het substraat 1 is in dit voorbeeld een goud-germanium-nikkellaag, met een dikte van ongeveer 1000 °A. De geleidende laag 7 is in dit voorbeeld een platina-, een tantaal- en een goudlaag laag met een dikte van respectievelijk ongeveer 1000, ongeveer 500 en ongeveer 2500 °A.The width of the mesa-shaped strip 12 is about 7 µm. The conductive layer 8 on the substrate 1 in this example is a gold-germanium-nickel layer, with a thickness of about 1000 ° A. The conductive layer 7 in this example is a platinum, a tantalum and a gold layer with a thickness of about 1000, about 500 and about 2500 ° A, respectively.

De beschreven straling-emitterende halfgeleiderdiode wordt volgens de uitvinding als volgt vervaardigd (zie figuur 2 en 3). Uitgegaan wordt van een (001) substraat 1 van éénkristallijn n-type galliumarsenide met een doteringsconcentratie van 2x10 atomen per cm8 en een dikte van bijvoorbeeld 350 pm. Na polijsten en etsen van het oppervlak dat de (001) oriëntatie heeft wordt hierop bijvoorbeeld vanuit de gasfase met behulp van OMVPE (= Organo Metalic Vapour Phase Epitaxy) achtereenvolgens aangegroeid: een 0,5 pra dikke laag 11 van het n-geleidingstype, waarbij volgens de uitvinding aluminiumgalliumarsenide met een aluminium gehalte dat ten minste een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale waarde heeft gekozen wordt en waarbij een groeitemperatuur van ten minste ongeveer 700 °C gekozen wordt.The described radiation-emitting semiconductor diode is manufactured according to the invention as follows (see Figures 2 and 3). The starting material is a (001) substrate 1 of single crystalline n-type gallium arsenide with a doping concentration of 2x10 atoms per cm8 and a thickness of, for example, 350 µm. After polishing and etching the surface that has the (001) orientation, it is subsequently grown successively from the gas phase using OMVPE (= Organo Metalic Vapor Phase Epitaxy): a 0.5 pra layer 11 of the n-conductivity type, whereby according to the invention aluminum gallium arsenide with an aluminum content having at least a minimum value associated with the active layer bandgap is selected and a growth temperature of at least about 700 ° C is selected.

Voor de hier gekozen groeitemperatuur van ongeveer 760 °C moet een aluminium gehalte van de bufferlaag gekozen worden dat ten minste ongeveer 9 atoomprocenten bedraagt. In dit voorbeeld wordt een aluminiumgehalte van ongeveer 20 atoomprocenten gekozen. De daaropvolgende halfgeleiderlagen worden bij dezelfde relatief hoge temperatuur van ongeveer 760 °C, aangebracht. Dit heeft onder meer het voordeel dat de temperatuur niet geschakeld behoeft te worden hetgeen de werkwijze vereenvoudigt en de kwaliteit van de interfaces tussen twee opeenvolgende halfgeleiderlagen bevordert. Het laatste heeft het voordeel dat de III-elementen van de daaropvolgende lagen zo wanordelijk mogelijk over het betreffende subrooster verdeeld worden waardoor de bandgap van die lagen zo groot mogelijk is. Voor de doteringsconcentratie de bufferlaag 11 wordt in dit voorbeeld ongeveer 2x10^8 atomen per cm8. Bij een V/III verhouding die ligt tussen 100 en 400 worden achtereenvolgens aangebracht een een 0,8 pm dikke laag 2' van n-type InQ ^AIq 3c;GaQ ^P met een doteringsconcentratie van 2x10^8 at/cm8, een 25 nm dikke laag 2" van n-type InQ [jAIq 25Ga0 25P met een doteringsconcentratie van ongeveer 18 8 2x10 atomen per cm' , een actieve laag 3 die acht 5nm dikke lagen van InQ 4gGa0 51P afgewisseld door zeven 4 nm dikke lagen van InQ jAIq 25Gao 25p ^evat> een 25 nm dikke laag 4" van p-type InQ jAIq 25Gao 25p met een doteringsconcentratie van ongeveer 1 17 1 1 *3 4x10 atomen per cm , een 0,8 pm dikke laag 4' van p-type InQ c;A1q 35GaQ met een doteringsconcentratie van ongeveer 1 17 r 1 o 4x10 atomen per cm , een 0,08 pra dikke laag 5 van p-type 18For the growth temperature of about 760 ° C chosen here, an aluminum content of the buffer layer must be chosen which is at least about 9 atomic percent. In this example, an aluminum content of about 20 atomic percent is chosen. The subsequent semiconductor layers are applied at the same relatively high temperature of about 760 ° C. This has the advantage, among other things, that the temperature does not have to be switched, which simplifies the method and improves the quality of the interfaces between two successive semiconductor layers. The latter has the advantage that the III elements of the subsequent layers are distributed as disorderly as possible over the relevant sub-grid, so that the band gap of those layers is as large as possible. For the doping concentration, the buffer layer 11 in this example becomes about 2 × 10 8 atoms per cm 8. At a V / III ratio of between 100 and 400, a 0.8 µm thick layer 2 'of n-type InQ ^ AIq 3c; GaQ ^ P with a doping concentration of 2x10 ^ 8 at / cm8, a 25 µm thick, is successively applied. nm thick layer 2 "of n-type InQ [jAIq 25Ga0 25P with a doping concentration of about 18 x 2x10 atoms per cm", an active layer 3 containing eight 5nm thick layers of InQ 4gGa0 51P alternating with seven 4 nm thick layers of InQ jAIq 25Gao 25p ^ evat> a 25nm thick layer 4 "of p-type InQ jAIq 25Gao 25p with a doping concentration of about 1 17 1 1 * 3 4x10 atoms per cm, a 0.8 µm thick layer 4 'of p-type InQ c; A1q 35GaQ with a doping concentration of about 1 17 r 1 o 4x10 atoms per cm, a 0.08 pra thick layer 5 of p-type 18

InQ 4gGaQ 5iP met een doteringsconcentratie van 1x10 atomen per o1 1 cm , en een 0,5 pm dikke laag 6 van p-type GaAs met een dotering van ongeveer 1x10 atomen per cm . Hierop wordt een 1 pm dikke maskeringslaag 10 aangebracht bijvoorbeeld van photolak in de vorm van een strook waarvan de lengte as loodrecht staat op het vlak van tekening van figuur 2 die een schematische doorsnede loodrecht op de lengterichting van de resulterende structuur bevat. Vervolgens wordt in de halfgeleiderlagenstructuur van figuur 2 een mesavormige strook 12 geëtst (zie figuur 3) waarbij de GaAs contactlaag 6 verwijderd wordt met behulp van een etsmiddel dat NH3, H2O2 en ^0 bevat in de verhouding 2 : 1 : 50, waarvan de etssnelheid bij kamer temperatuur ongeveer 0,7 pm/min is. Hierbij fungeert de onderliggende In0 50Ga0 50P tussenlaag 5 als etsstop-laag. Na verwijderen van het masker 10 en nadat de aldus verkregen structuur gereinigd is, wordt op het substraat 1 door middel van bijvoorbeeld sputteren een geleidende laag 8 aangebracht bijvoorbeeld bestaande uit een goud-germanium-nikkellaag met een dikte van ongeveer 1000 °A (zie figuur 1).InQ 4gGaQ 5iP with a doping concentration of 1x10 atoms per 1 cm 1 cm, and a 0.5 µm thick layer 6 of p-type GaAs with a doping of about 1x10 atoms per cm. A 1 µm thick masking layer 10 is applied thereon, for example of photoresist in the form of a strip whose longitudinal axis is perpendicular to the plane of the drawing of Figure 2, which contains a schematic cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the resulting structure. Then, in the semiconductor layer structure of Figure 2, a mesa-shaped strip 12 is etched (see Figure 3) with the GaAs contact layer 6 removed using an etchant containing NH3, H2O2 and ^ 0 in the ratio 2: 1: 50, whose etching rate at room temperature is about 0.7 pm / min. The underlying In0 50Ga0 50P intermediate layer 5 acts as an etching stop layer. After removing the mask 10 and after the structure thus obtained has been cleaned, a conductive layer 8 is applied to the substrate 1 by, for example, sputtering, for example consisting of a gold-germanium-nickel layer with a thickness of approximately 1000 ° A (see figure 1).

Tenslotte wordt bijvoorbeeld met dezelfde techniek over de bovenzijde van de structuur een geleidende laag 7 aangebrachtbijvoorbeeld bestaande uit een platina-, een tantaal- en een goudlaag waarvan de dikte respectievelijk ongveer 1000, ongeveer 500 en ongeveer 2500 °A bedraagt. Na klieven zijn de individuele straling-emitterede halfgeleiderdioden - in dit geval diodelasers van het gain-guided type -voor afmontage beschikbaar. Voor nadere bijzonderheden wordt ook verwezen naar een gelijktijdig ingediende nederlandse octrooiaanvrage van aanvraagster aangeduid met PHN 13.336. De eerder genoemde voordelen van een relatief hoge groeitemperatuur, in dit voorbeeld ongeveer 760 °C, worden geïllustreerd aan de hand van figuur 4 en 5.Finally, for example, with the same technique, a conductive layer 7 is applied over the top of the structure, for example consisting of a platinum, a tantalum and a gold layer, the thickness of which is approximately 1000, approximately 500 and approximately 2500 ° A, respectively. After splitting, the individual radiation-emitting semiconductor diodes - in this case, diode lasers of the gain-guided type - are available for final assembly. For further details, reference is also made to a simultaneously filed Dutch patent application by the applicant, designated PHN 13,336. The aforementioned advantages of a relatively high growth temperature, in this example about 760 ° C, are illustrated with reference to Figures 4 and 5.

Figuur 4 toont de licht output (P) versus de stroom (I) door een straling-emitterende halfgeleiderdiode die 9 at. % aluminium in de ongeveer 0,1 μια dikke actieve laag 3 van InAlGaP bevat, waarvan de AlGaAs bufferlaag ongeveer 25 atoomprocenten aluminium bevat, waarbij de opsluitlagen 2 en 4 van InAlGaP ongeveer 35 at. % aluminium bevatten en die vervaardigd is bij een groeitemperatuur van 700 °C. De curven 41, 42 en 43 representeren de P-I karakteristiek bij respectievelijk 20, 40 en 50 °C. Figuur 5 toont de licht output (P) versus de stroom (I) voor een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding waarvan de structuur overeenkomt met die van de diode van figuur 4. De enige verschillen betreffen het aluminium gehalte van de actieve laag 3, dat hier nul at. % bedraagt, en het feit dat de diode van figuur 5 is vervaardigd bij een groeitemperatuur van 760 °C. De curven 51, 52, 53, 54 en 55 representeren de P-I karakteristiek bij respectievelijk 20, 40, 60, 80 en 90 °C. Voor zowel de diode van figuur 4 als die van figuur 5 bedroeg de golflengte van de emissie ongeveer 650 nm. Vergelijking van de karakteristieken van figuur 5 met die van figuur 4 toont dat de eerstgenoemden veel gunstiger zijn: de startstromen bij 20 °C (curve 51 en 41) zijn weliswaar ongeveer even groot maar de startstroom neemt in figuur 4 veel sterker toe bij stijgende temperatuur dan in figuur 5. Wordt in figuur 4 een startstroom van 120 mA (curve 43) reeds bereikt bij 50 °C, in figuur 5 is dat (curve 55) pas het geval bij 90 °C. De straling-emitterende halfgeleiderdioden van figuur 5 hebben dus - bij nagenoeg dezelfde golflengte als de dioden van figuur 4, namelijk ongeveer 650 nm - een veel hogere maximale bedrijfstemperatuur dan die van figuur 4. Deze vergelijking bevestigt dat de aanwezigheid van een AlGaAs bevattende bufferlaag met een aluminium gehalte van ten minste ongeveer 9 at. % het mogelijk maakt om de groeitemperatuur met gunstig gevolg te verhogen tot 760 °C: een gunstig gevolg is met name de relatief lage golflengte van de emissie die hier voor een InGaP bevattende actieve laag ongeveer 650 nm bedraagt, hetgeen overeenkomt met een photoluminescentie golflengte van ongeveer 640 nm (Eg=1,94 eV). Verder blijkt dat het aanbrengen van aluminium in de actieve laag, terwijl de groeitemperatuur op een gebruikelijke waarde wordt gehouden, geen gelijkwaardige mogelijkheid vormt om de golflente van de emissie te verlagen. Weliswaar wordt op deze wijze bij een aluminiumgehalte van de actieve laag van 9 at. % ook een laser golflengte van 650 nm bereikt, de P-I karakteristieken van dergelijke dioden zijn echter veel minder gunstig. De invloed van het aluminiumgehalte van de bufferlaag op de kristalkwaliteit van een daarop gegroeide laag wordt zichtbaar gemaakt in figuur 6.Figure 4 shows the light output (P) versus the current (I) through a radiation-emitting semiconductor diode that ate 9. % aluminum in the about 0.1 μια thick active layer 3 of InAlGaP, the AlGaAs buffer layer of which contains about 25 atomic percent aluminum, the containment layers 2 and 4 of InAlGaP at about 35 at. % aluminum and manufactured at a growth temperature of 700 ° C. Curves 41, 42 and 43 represent the P-I characteristic at 20, 40 and 50 ° C, respectively. Figure 5 shows the light output (P) versus the current (I) for a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention, the structure of which corresponds to that of the diode of Figure 4. The only differences concern the aluminum content of the active layer 3, that ate zero here. %, and the fact that the diode of Figure 5 is manufactured at a growth temperature of 760 ° C. Curves 51, 52, 53, 54 and 55 represent the P-I characteristic at 20, 40, 60, 80 and 90 ° C, respectively. For both the diode of Figure 4 and that of Figure 5, the emission wavelength was about 650 nm. Comparison of the characteristics of figure 5 with that of figure 4 shows that the former are much more favorable: the starting currents at 20 ° C (curves 51 and 41) are approximately the same size, but the starting current in figure 4 increases much more with increasing temperature then in figure 5. In figure 4 a starting current of 120 mA (curve 43) is already reached at 50 ° C, in figure 5 that (curve 55) is only the case at 90 ° C. Thus, the radiation-emitting semiconductor diodes of Figure 5 have - at substantially the same wavelength as the diodes of Figure 4, namely about 650 nm - a much higher maximum operating temperature than that of Figure 4. This equation confirms that the presence of an AlGaAs-containing buffer layer with an aluminum content of at least about 9 at. % makes it possible to increase the growth temperature with a favorable effect to 760 ° C: a favorable consequence is in particular the relatively low wavelength of the emission, which here is about 650 nm for an InGaP-containing active layer, which corresponds to a photoluminescence wavelength of about 640 nm (Eg = 1.94 eV). Furthermore, it appears that the application of aluminum in the active layer, while the growth temperature is kept at a usual value, does not constitute an equivalent possibility to lower the wave spring of the emission. Admittedly, in this manner, at an aluminum content of the active layer of 9 at. % also reaches a laser wavelength of 650 nm, however the P-I characteristics of such diodes are much less favorable. The influence of the aluminum content of the buffer layer on the crystal quality of a layer grown on it is shown in figure 6.

Figuur 6 toont de halfwaardebreedte Δω van de 004 reflectie in een dubbelkristalopname van een indiumgalliumphosphide bevattende halfgeleiderlaag gegroeid op een aluminiumgalliumarsenide bevattende bufferlaag als functie van het aluminiumgehalte x van de bufferlaag. Terwijl als substraat een (001) GaAs substraat gebruikt werd. De groeitemperatuur bedroeg 760 °C. De gestippelde curve 61 geeft het verloop van de halfwaardebreedte Δω in bgsec weer als functie van het aluminiumgehalte x in at. % van de bufferlaag. Figuur 6 toont dat de kristalkwaliteit van een dergelijke InGaP bevattende halfgeleiderlaag zeer sterk verbeterd wanneer het aluminiumgehalte van de bufferlaag toeneemt van ongeveer 8 naar 9 at. %. Een soortgelijk resultaat als in figuur 6 werd gevonden voor een groeitemperatuur van ongeveer 730 °C: voor 0 en 5,6 atoomprocenten aluminium in de bufferlaag werd hier een oneindig brede reflectie waargenomen en voor een aluminiumgehalte van 6,5 atoomprocenten of hoger werd een smalle reflectie waargenomen. Dit betekent dat voor deze groeitemperatuur waarbij een InGaP bandgap van ongeveer 1,88 eV hoort het minimale aluminiumgehalte van de bufferlaag ongeveer 6 atoomprocenten bedraagt. Zoals eerder opgemerkt wordt om praktische redenen de voorkeur gegeven aan een bufferlaag die minder dan 100 atoomprocenten aluminium bevat.Figure 6 shows the half value width Δω of the 004 reflection in a double crystal recording of an indium gallium phosphide containing semiconductor layer grown on an aluminum gallium arsenide containing buffer layer as a function of the aluminum content x of the buffer layer. While a (001) GaAs substrate was used as substrate. The growth temperature was 760 ° C. The dotted curve 61 shows the variation of the half-value width Δω in bgsec as a function of the aluminum content x in at. % of the buffer layer. Figure 6 shows that the crystal quality of such an InGaP-containing semiconductor layer is greatly improved when the aluminum content of the buffer layer increases from about 8 to 9 at. %. A similar result as in Figure 6 was found for a growth temperature of about 730 ° C: for 0 and 5.6 atomic percent aluminum in the buffer layer, an infinitely wide reflection was observed here, and for an aluminum content of 6.5 atomic percent or higher, a narrow reflection observed. This means that for this growth temperature to which an InGaP bandgap of approximately 1.88 eV belongs, the minimum aluminum content of the buffer layer is approximately 6 atomic percent. As noted previously, for practical reasons, a buffer layer containing less than 100 atomic percent aluminum is preferred.

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven uitvoeringsvoorbeelden, daar voor de vakman binnen het kader van de uitvinding vele modificaties en variaties mogelijk zijn. Zo kunnen andere samenstellingen van de gekozen halfgeleidermaterialen dan de in het voorbeeld genoemde worden toegepast: ook straling-emitterende halfgeleiderdioden met een actieve laag die InAlGaP bevat bezitten kunnen worden toegepast. Ook kunnen de geleidingstypen alle (tegelijk) door hun tegengestelde worden vervangen. Voor wat de maximale groeitemperatuur betreft wordt opgemerkt dat bij 790 °C weliswaar een nog meer wanordelijke verdeling gevonden wordt dan bij ongeveer 760 °C, maar dat bij 790 °C problemen optraden met de morfologie van de halfgeleiderlagen. Het aluminiumgehalte van de bufferlaag dat hierbij gebruikt werd bedroeg ongeveer 25 at. %. Optimalisatie van de overige groeicondities en een nauwkeurige bepaling van het minimale alumium gehalte van de bufferlaag bij hogere groeitemperaturen dan 760 °CThe invention is not limited to the exemplary embodiments given, since many modifications and variations are possible for the skilled person within the scope of the invention. For example, compositions of the selected semiconductor materials other than those mentioned in the example may be used: radiation-emitting semiconductor diodes having an active layer containing InAlGaP may also be used. The conductor types can also be replaced (at the same time) by their opposite ones. Regarding the maximum growth temperature, it is noted that although at 790 ° C an even more disordered distribution is found than at about 760 ° C, at 790 ° C problems arose with the morphology of the semiconductor layers. The aluminum content of the buffer layer used here was about 25 at. %. Optimization of the other growing conditions and accurate determination of the minimum aluminum content of the buffer layer at growing temperatures higher than 760 ° C

leveren een indicatie op van de maximale groeitemperatuur waarbij de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast.provide an indication of the maximum growth temperature at which the method according to the invention can be applied.

Al naar gelang de toepassing kan voor een LED uitvoering of een laser uitvoering van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens de uitvinding gekozen worden. Binnen de laseruitvoering kan zowel een gain-guided als een index-guided structuur worden toegepast. Tenslotte moet nog opgemerkt worden dat de in de uitvoeringsvoorbeelden gebezigde methoden om de halfgeleiderlagen aan te brengen ook een andere dan de MOVPE techniek kan zijn. Zo kan behalve MOVPE ook MOMBE (= Metal Organic Molecular Beam Epitaxy), MBE (= Molecular Beam Epitaxy) of VPE (= Vapour Phase Epitaxy) worden toegepast.Depending on the application, an LED version or a laser version of a radiation-emitting semiconductor diode according to the invention can be chosen. Within the laser version, both a gain-guided and an index-guided structure can be applied. Finally, it should be noted that the methods of applying the semiconductor layers used in the exemplary embodiments may also be other than the MOVPE technique. In addition to MOVPE, MOMBE (= Metal Organic Molecular Beam Epitaxy), MBE (= Molecular Beam Epitaxy) or VPE (= Vapor Phase Epitaxy) can also be used.

Claims (14)

1. Straling-emitterende halfgeleiderdiode omvattende een halfgeleiderlichaam met een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype waarop zich achtereenvolgens ten minste bevinden een eerste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag, en een tweede opsluitlaag van een tweede geleidingstype, waarbij de opsluitlagen indiumaluminiumgalliumphospide (InAlGaP) en de actieve laag indiumgalliumphosphide (InGaP) of indiumaluminiumgallium-phospide (InAlGaP) als halfgeleidermateriaal bevatten, welke halfgeleidermaterialen elk een mengkristal omvatten met twee subroosters waarbij de phosphor atomen zich op het ene subrooster en de atomen van de overige elementen zich op het andere subrooster bevinden en waarbij zich tussen het substraat en de eerste opsluitlaag een bufferlaag van het eerste geleidingstype bevindt, met het kenmerk, dat de bufferlaag aluminiumgalliumarsenide (AlGaAs) bevat waarbij het aluminiumgehalte van de bufferlaag ten minste een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale waarde heeft.A radiation-emitting semiconductor diode comprising a semiconductor body with a semiconductor substrate of a first conductivity type on which there are successively at least a first containment layer of the first conductivity type, an active layer, and a second containment layer of a second conductivity type, the containment layers of indium aluminum gallium phosphospide (InAlGaP) and contain the active layer indium gallium phosphide (InGaP) or indium aluminum gallium phospide (InAlGaP) as semiconductor material, the semiconductor materials each comprising a mixed crystal with two subgrids, the phosphor atoms being on one sublattice and the atoms of the other elements being on the other sublattice and wherein a buffer layer of the first conductivity type is present between the substrate and the first containment layer, characterized in that the buffer layer contains aluminum gallium arsenide (AlGaAs), the aluminum content of the buffer layer being at least one in the band gap of the acti eve has a low minimum value. 2. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het minimale aluminium gehalte van de bufferlaag ongeveer 6 atoom procenten bedraagt en de bandgap van de In0 49Ga0 51p actieve l&a9 ongeveer 1,88 eV bedraagt.Radiation-emitting semiconductor diode according to claim 1, characterized in that the minimum aluminum content of the buffer layer is about 6 atomic percent and the band gap of the In0 49Ga0 51p active 1 & a9 is about 1.88 eV. 3. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het minimale aluminium gehalte van de bufferlaag ongeveer 9 atoom procenten bedraagt en de bandgap van de In0 49Ga0 51P act;*-eve laa9 ongeveer 1,92 eV bedraagt.The radiation-emitting semiconductor diode according to claim 1, characterized in that the minimum aluminum content of the buffer layer is about 9 atomic percent and the band gap of the In0 49Ga0 51P act; * eve laa9 is about 1.92 eV. 4. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van de bufferlaag tenminste de dikte van een raonolaag bedraagt.Radiation-emitting semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the buffer layer is at least the thickness of a rona layer. 5. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van de bufferlaag ongeveer 0,1 tot 1 pm bedraagt.Radiation-emitting semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the buffer layer is about 0.1 to 1 µm. 6. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens een der voorafgaande conclusies, waarbij het substraat galliumarsenide bevat, met het kenmerk, dat de kristalorientatie van het subtraat de (001). oriëntatie is.The radiation-emitting semiconductor diode according to any one of the preceding claims, wherein the substrate contains gallium arsenide, characterized in that the crystal orientation of the substrate is (001). orientation. 7. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het substraat galliumarsenide bevat en aan de onderzijde van een geleidende laag voorzien is, zich op de bovenste opsluitlaag achtereenvolgens een tussenlaag van indiumgalliumphosphide of aluminiumgalliumarsenide en een contaclaag van galliumarsenide bevinden, welke lagen van het tweede geleidingstype zijn, en het halfgeleiderlichaam een aan zijn oppervlak grenzende mesavormige strook omvat die ten minste de contactlaag bevat en die bedekt is met een andere geleidende laag die zich uitstrekt tot buiten de mesavormige strook en daarbuiten een een barrière vormende overgang vormt met een daaronder gelegen laag.A radiation-emitting semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate contains gallium arsenide and is provided with a conductive layer on the underside, and an intermediate layer of indium gallium phosphide or aluminum gallium arsenide and a contact layer of gallium arsenide are successively deposited on the top confinement layer. , which layers are of the second conductivity type, and the semiconductor body comprises a surface adjacent mesa-shaped strip containing at least the contact layer and covered with another conductive layer extending beyond the mesa-shaped strip and beyond a barrier transition forms with an underlying layer. 8. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de actieve laag een multiquantum-well structuur bevat met well lagen van indiumgalliumphosphide en met barrière lagen van indiumaluminiumgalliumphospide.Radiation-emitting semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the active layer contains a multiquantum-well structure with well layers of indium gallium phosphide and with barrier layers of indium aluminum gallium phosphospide. 9. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de indiumgalliumphosphide well lagen een dikte hebben die ligt tussen ongeveer 4 en 6 nm.The radiation-emitting semiconductor diode according to claim 7, characterized in that the indium gallium phosphide well layers have a thickness between about 4 and 6 nm. 10. Straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de actieve laag 8 well lagen bevat met een dikte van ongeveer 5 nm die gescheiden zijn door barrière lagen met een dikte van ongeveer 4 nm, terwijl de opsluitlagen elk een aan de actieve laag grenzende deellaag met evenals de barriërelagen een aluminiumgehalte van ongeveer 0,25 bevatten en overigens een aluminiumgehalte van ongeveer 0,35 bevatten.The radiation-emitting semiconductor diode according to claim 8, characterized in that the active layer contains 8 well layers of about 5 nm thickness separated by barrier layers of about 4 nm thickness, while the containment layers each have one active layer-bordering partial layer with, like the barrier layers, an aluminum content of about 0.25 and, incidentally, an aluminum content of about 0.35. 11. Werkwijze ter vervaardiging van een straling-emitterende halfgeleiderdiode volgens conclusie 1, waarbij op een halfgeleidersubstraat van galliumarsenide en van een eerste geleidingstype achtereenvolgens ten minste een eerste opsluitlaag van indiumaluminiumgalliumphosphide en van het eerste geleidingstype, een actieve laag van indiumgaliumphosphide en een tweede opsluitlaag van indiumaluminiumgalliumphosphide en van een tweede geleidingstype worden aangebracht waarbij voor het aanbrengenvan de eerste opsluitlaag een bufferlaag wordt aangebracht, met het kenmerk, dat als halfgeleidermateriaal voor de bufferlaag aluminiumgalliumarsenide met een aluminiumgehalte gekozen wordt dat ten minste een bij de bandgap van de actieve laag behorende minimale waarde heeft en een groeitemperatuur gekozen wordt groter dan 700 °C.The method of manufacturing a radiation-emitting semiconductor diode according to claim 1, wherein on a semiconductor substrate of gallium arsenide and of a first conductivity type successively at least a first containment layer of indium aluminum gallium phosphide and of a first conductivity type, an active layer of indium galium phosphide and a second containment layer of indium aluminum gallium phosphide and of a second conductivity type are applied, wherein a buffer layer is applied before the application of the first retaining layer, characterized in that the semiconductor material for the buffer layer is aluminum gallium arsenide with an aluminum content that has at least a minimum value associated with the bandgap of the active layer and a growth temperature of greater than 700 ° C is chosen. 12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat een groeitemperatuur van ten minste ongeveer 730 °C gekozen wordt en een aluminiumgehalte voor de bufferlaag van ten minste ongeveer 6 atoomprocenten gekozen wordt.A method according to claim 11, characterized in that a growth temperature of at least about 730 ° C is selected and an aluminum content for the buffer layer of at least about 6 atomic percent is selected. 13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat een groeitemperatuur van ten minste ongeveer 760 °C gekozen wordt en een aluminiumgehalte voor de bufferlaag van ten minste ongeveer 9 atoomprocenten gekozen wordt.A method according to claim 11 or 12, characterized in that a growth temperature of at least about 760 ° C is selected and an aluminum content for the buffer layer of at least about 9 atomic percent is selected. 14. Werkwijze volgens conclusie 11, 12 of 13, waarbij als techniek voor het aanbrengen van de op het substraat gelegen lagen de MOVPE techniek gekozen wordt, met het kenmerk, dat als substraat een (001) substraat, een groeitemperatuur van ongeveer 760 °C en een V/III verhouding die ligt tussen ongeveer 100 en 400 gekozen worden.A method according to claim 11, 12 or 13, wherein the technique for applying the layers lying on the substrate is the MOVPE technique, characterized in that as substrate a (001) substrate, a growth temperature of approximately 760 ° C and a V / III ratio ranging from about 100 to 400 are selected.
NL9001192A 1990-05-23 1990-05-23 Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer NL9001192A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9001192A NL9001192A (en) 1990-05-23 1990-05-23 Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer
DE69132934T DE69132934T2 (en) 1990-05-23 1991-05-17 Radiation-emitting semiconductor device and method for producing the same
EP91201195A EP0458409B1 (en) 1990-05-23 1991-05-17 Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing same
CN91103462.5A CN1056771A (en) 1990-05-23 1991-05-20 Luminous semiconductor device and manufacture method thereof
JP3146628A JP3038048B2 (en) 1990-05-23 1991-05-23 Light emitting semiconductor diode and method of manufacturing the same
US08/094,585 US5296717A (en) 1990-05-23 1993-07-20 Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing same
US08/169,846 US5358897A (en) 1990-05-23 1993-12-17 Method of manufacturing radiation-emitting semiconductor devices

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9001192A NL9001192A (en) 1990-05-23 1990-05-23 Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer
NL9001192 1990-05-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9001192A true NL9001192A (en) 1991-12-16

Family

ID=19857139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9001192A NL9001192A (en) 1990-05-23 1990-05-23 Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9001192A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0458408B1 (en) Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing such a semiconductor device
EP0458409B1 (en) Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing same
NL8900748A (en) RADIATION-EMITING SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH SEMICONDUCTOR DEVICE.
Mirin et al. Room temperature lasing from InGaAs quantum dots
US4630083A (en) Light-emitting semiconductor device
BE1007251A3 (en) Radiation-emitting semiconductor diode and method of manufacturing it.
EP0661782A1 (en) A semiconductor laser
BE1007282A3 (en) An opto-electronic semiconductor device with an array of semiconductor diode lasers and a method for the production thereof.
US5003548A (en) High power (1,4 W)AlGaInP graded-index separate confinement heterostructure visible (λ-658 nm) laser
EP0188080B1 (en) Light-emitting semiconductor device having a super lattice
US5914496A (en) Radiation emitting semiconductor diode of buried hetero type having confinement region of limited Al content between active layer and at least one inp cladding layer, and method of manufacturing same
JPH0715038A (en) Semiconductor light emitting device
US5299216A (en) Radiation-emitting semiconductor diode
EP0915542B1 (en) Semiconductor laser having improved current blocking layers and method of forming the same
NL9001192A (en) Visible light emitting semiconductor diode - with indium (aluminium) gallium phosphide grown over aluminium gallium arsenide buffer
JP2641484B2 (en) Semiconductor element
JPH04257276A (en) Semiconductor element
JP3157671B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method
JP3078553B2 (en) Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JPH05343791A (en) Laser diode element
JPH01243482A (en) Semiconductor light-emitting device
JP2730683B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH10294530A (en) Multiquantum well type semiconductor light emitting element
JP3709089B2 (en) Semiconductor laser element
JPH05343813A (en) Quantum-well-structure semiconductor laser and manufacture thereof

Legal Events

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