DE2243524A1 - Verfahren zur herstellung einer galliumphosphid-lichtemissions-diode - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer galliumphosphid-lichtemissions-diode

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DE2243524A1
DE2243524A1 DE19722243524 DE2243524A DE2243524A1 DE 2243524 A1 DE2243524 A1 DE 2243524A1 DE 19722243524 DE19722243524 DE 19722243524 DE 2243524 A DE2243524 A DE 2243524A DE 2243524 A1 DE2243524 A1 DE 2243524A1
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Description

PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS 2 2 Λ 3 ζ ? £ DR.-ING. HANSLEYH ^^
München 71,
Melchiorstr. 42
Unser Zeichen: A 12 517
Plessey
Handel und Investments AG
CH-6300 Zug
Gartenstr. 2
Verfahren zur Herstellung einer Galliumphosphid-Lichtemissions-
Diode
Die Erfindung betrifft' ein Verfahren zur Herstellung von Galliumphosphid-Lichtemissions-Dioden.
Bekanntlich können Lichtemissions-Dioden aus Galliumphosphid (GaP) hergestellt werden, wodurch sich Dioden ergeben, die Licht im roten Bereich des sichtbaren Spektrums bei 6.900 A und bei geeigneter Dotierung mit Zink und Sauerstoff aussenden; ferner können Dioden hergestellt werden, die Licht im grünen Be-
. ο
reich des sichtbaren Spektrums bei etwa 5.500 A und bei geeigneter Dotierung mit Stickstoff aussenden. Die rotes Licht emittierenden Dioden weisen eine hohe externe Quantenausbeute von bis zu 7% auf, während die grünes Licht emittierenden Dioden im allgemeinen eine weit geringere Quantenausbeute gegenüber den rotes Licht emittierenden Dioden aufweisen, wonach sich eine externe Emissionsausbeute von bis zu 0,6% einstellen kann, wobei typische Werte, die zur Zeit erreicht wurden, bei etwa 0,1% liegen. Da jedoch die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber grünem Licht größer als gegenüber rotem Licht ist, erscheint die Lichtemission von grün emittierenden Dioden genauso hell
Wb/wb wie
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wie die Lichtemission von rot emittierenden Dioden.
Bekannte Verfahren zur Herstellung wirksamer Galliumphosphid-Lichtemissions-Dioden bestehen im wesentlichen in einem epitaxialen Aufwachsen einer oder mehrerer, dünner Einkristallschichten innerhalb einer Gallium-Lösung auf einer Oberfläche eines Einkristallsubstrates, wobei ein pn-übergang in der dünnen Schicht entsteht und die erforderliche Dotierung vorgenommen wird, um entweder rotes oder grünes Licht emittierende Dioden zu erhalten. Bei dem Substrat handelt es sich üblicherweise um ein Galliumphosphid, das nach dem bekannten Czochralsky-Verfahren in einem Hochdruck-Kristallziehgerät hergestellt wird. Handelt es sich um die Herstellung von rot emittierenden Dioden, so besteht das gewöhnlich eingesetzte Verfahren in einem epitaxialen Aufwachsen einer Schicht vom Typ N auf einem gezogenen Spaltsubstrat vom Typ N bei anschließendem epitaxialen Aufwachsen einer Schicht vom Typ P, die das Zink/Sauerstoff-Leuchtzentrum enthält. Eine Zinkdiffusion in ein Tellur/Sauerstoff dotiertes Material stellt zwar eine Alternativlösung zur Bildung eines p-n-übergangs dar, wobei dieses Verfahren jedoch im allgemeinen zur Bildung von rot emittierenden Dioden einer verhältnismäßig geringen Ausbeute führt. Die wirksamsten grün emittierenden Dioden wurden aus einem mit Stickstoff dotierten Galliumphosphid unter Verwendung von Lösungsverfahren für den Aufwachsprozess hergestellt, wobei sowohl die Übergangsflächen vom Typ N als auch die vom Typ P hergestellt wurden. Auch wurden Dioden durch Zinkdiffusion in ein mit Stickstoff dotiertes Galliumphosphid vom Typ N hergestellt, das aus Gallium aufwächst. Einzelne Dioden wurden durch Zerschneiden des GaP-Plättchens in die N- und P-Flächen, gewöhnlich nach dem Aufdampfen von Metallkontakten, hergestellt.
Die Stickstoff-Dotierung erfolgt während des epitaxialen Aufwachsprozesses durch ein Bestreichen des Gallium-Metalls mit Ammoniakdampf. Auf diese Weise ist es möglich. Stickstoff-
18 19 3
Dotierungsgrade zwischen 10 und 10 Atomen/cm in der den pnübergang bildenden GaP-Schicht zu erzielen, wobei die Dotierungsgrade nach dem Verhältnis der Stickstoff-"A"-Linie gegenüber den
- 2 - Stickstoff-
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Stickstoff-Paarlinien N-N1 unter genormten Katodenlumineszenz-
Bedingungen bei 77 K. geschätzt werden, und zwar unter Verwendung der Daten von Thomas und Hopfield, Phys. Rev. 150 (1966), Seiten 680 bis 689. Bei Zimmertemperatur beginnt die Lumineszenz eines solchen Materials zuerst bei der Α-Linie bei 2,23
ο
e.v. (5560 A) mit einem Spitzenwert auf der Emissionskurve bei
ο -
2,17 e.v. (5710 A) der "A-O" Phonon-Linie. Die N-N1-Paarlinien
0 1O
bei 77 K liegen bei Zimmertemperatur bei 2,11 e.v. (5870 A), wobei jedoch in der Praxis die Paarlinien-Emission sehr gering ist. Somit ergibt sich als Farbe des von dieser mit Stickstoff dotierten GaP-Diode emittierten Lichtes Grün mit einer Gelb-Spur. Eine Erhöhung der Stickstoff-Konzentrationen in den aus Gallium-Lösung aufgewachsenen epitaxialen Schichten führt zu einem Kristallwachstum geringerer Qualität sowie schließlich zur Bildung eines polykristallinen Materials. Es hat sich als schwierig erwiesen, wirksame rot oder grün emittierende Dioden aus einem in der Dampfphase aufgewachsenen Material herzustellen und zwar insbesondere durch die Schwierigkeit bedingt, eine ausreichende Zink/Sauerstoff-Dotierung in ein GaP einzubringen, das in der Dampfphase aufgewachsen ist sowie außerdem infolge der schlechten Lumineszenzeigenschaften des in der Dampfphase aufgewachsenen Materials. Diese schwache Lumineszenzeigenschaft wird auf die Anwesenheit von Zentren im Material zurückgeführt, die als Ausgangspunkte für nicht-strahlende Rekombination von Löchern und Elektronen wirken.
Demzufolge haben sich sowohl für die grün als auch für
die rot emittierenden GaP-Dioden lediglich die mit Lösung arbeitenden Aufwachsverfahren als zufriedenstellend erwiesen. Dieses Verfahren weist jedoch einige Nachteile insofern auf, daß das reine Gallium-Metall, aus dem die GaP-Schicht aufwächst, sehr teuer ist und daß durch die verhältnismäßig unplanaren und unregelmäßigen Oberflächen, die bei diesem Verfahren entstehen, der Einsatz herkömmlicher Lichtdruck-Verfahren zur Ausbildung der Metallkontakte der Dioden erschwert wird.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde,
- 3 - ein
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ein Verfahren zur Herstellung einer Galliumphosphid-Lichtemissions-Diode zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei diesem Verfahren zuerst ein Einkristal1-Galliumphosphid-Substrat hergestellt wird und daß in einer Dampfphase eine Einkristallschicht eines mit Stickstoff dotierten Galliumphosphids der gleichen Leitfähigkeit wie das Substrat auf die Oberfläche des Substrats in der Form aufgebracht wird, daß der Stickstoff-
18 3 Anteil der Schicht zumindest 10 Atome/cm ausmacht, wobei der jeweilige Stickstoff-Anteil die Wellenlänge des aussendbaren Lichtes bestimmt.
Bei diesem Verfahren wird erfindungsgemäß ein pn-übergang in der Schicht und ein elektrisch leitender Kontakt auf jeder Seite des pn-übergangs ausgebildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeichnungen hervor. Es zeigen:
- Figur 1 - eine schematische Darstellung des Aufbaus einer
Galliumphosphid-Lichtemissions-Diode und
- Figur 2 - eine schematische Darstellung eines Verfahrensschrittes bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer GaI-liumphosphid-Lichtemissions-Diode.
Es wurde festgestellt, daß es mit Hilfe eines Dampfphasen-Auf wachs Verfahrens möglich ist, wesentlich höhere Stickstoff-Konzentrationen in das epitaxiale Galliumphosphid im Gegensatz zum vorher erwähnten Lösungs-Aufwachsverfahren zu bringen. Die
19 somit erreichten Stickstoff-Konzentrationen liegen zwischen 10
2O 3
und 10 Atomen/cm , wobei diese Werte mit Hilfe von Katodenlumineszenz-Daten bei einer Temperatur von 77°K und unter Verwendung der vorher erwähnten Daten von Thomas und Hopfield geschätzt wurden. Diese hohen Stickstoff-Konzentrationen liefern zwei nutzbringende Ergebnisse: zum einen wird es möglich, gegenüber dem
- 4 - Lösungs-
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Lösungs-Aufwachsverfahren, verhältnismäßig wirksame Lichtemissions-Di'oden mit Hilfe.eines wirtschaftlicheren und auf eine Großserienfertigung leichter anpaßbaren Verfahrens herzustellen und zum anderen ändert sich die Wellenlänge der Emission. Es wird angenommen, daß die Wirksamkeit der Dioden auf die verbesserten Verhältnisse zwischen strahlenden und nicht strahlenden Zentren im Material zurückzuführen ist.
Die Änderungen der Wellenlänge der Emission, die auf die hohen Stickstoff-Konzentrationen zurückzuführen sind, erklären sich dadurch, daß die Stärke der A-O Phonon-Wiedergabe bei Zimmertemperatur gegenüber der der 'a'-Linie zunimmt, wonach anschließend die jeweiligen Stärken der N-N.-Paarlinie und ihrer Phonon-Wiedergabe ebenfalls nacheinander ansteigen. Diese Änderungen bewirken eine Änderung der Farbe des bei Zimmertemperatur ausgesendeten Lichtes und zwar von grün über gelb nach orange und schließlich auf rot. Die Herstellung von pn-Übergängen in dem mit Stickstoff dotierten Galliumphosphid ■ ermöglicht die Herstellung von Dioden, die in der Lage sind, diese Farben zu emittieren.
Eine Galliumphosphid-Lichtemissions-Diode wird schematisch in Figur 1 dargestellt; diese umfaßt ein Einkristall-Substrat 1 aus Galliumphosphid und eine Einkristallschicht 2 aus Galliumphosphid der gleichen Leitfähigkeit wie das Substrat 1, die auf einer Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet ist und eine Schicht 3 aus Galliumphosphid einer entgegengesetzten Leitfähigkeit gegenüber der Schicht 2, die auf oder in einer Oberfläche der Schicht 2 ausgebildet ist und die einen pn-übergang mit der Schicht 2 bildet. Ein (nicht dargestellter) elektrisch leitender Kontakt ist auf jeder Seite des pn-Übergangs 4, d.h. auf der Oberfläche 3a der Schicht 3 und auf der Oberfläche la des Substrats 1 ausgebildet, um das Anlegen eines elektrischen Potentials über den pn-übergang 4 zu ermöglichen, wodurch der Übergang in Vorwärtsrichtung betrieben wird, was bei einem entsprechend dotierten Aufbau eine Lichtemission einer bestimmten Wellenlänge zur Folge hat. Wie bereits vorher erwähnt, hängt
- 5 - * die
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die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes von dem verwendeten Dotierungsstoff und seiner Konzentration ab.
Innerhalb eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer gelbes Licht emittierenden Diode kann der Hydrid-Prozess für den Aufwachsvorgang der epitaxialen Schicht 2 in einer Dampfphase und auf der Oberfläche des Substrats 1 verwendet werden. Der Hydrid-Prozess ist mit dem Einsatz von Ga, H„, PH , gewöhnlich bei einer 5%igen Mischung in H2 und HCl verbunden und zwar im Zusammenwirken mit den Dotierungsgasen H„S und NH^; das Η~ ist mit Palladium diffundiert, die anderen Reagenzen besitzen halbleitende Eigenschaften.
Das in einem Verdampfungsbehälter befindliche Ga liegt in der ersten eines drei Zonen umfassenden und für den Hydrid-Prozess verwendeten Ofens. Während des Hydrid-Prozesses wird die erste Zone unter einer Temperatur von 75O°C gehalten, wodurch das Ga auf diese Temperatur aufgeheizt wird und Galliumch.orid-Dampf beim Darüberstreichen von HCl erzeugt.
Während des Hydrid-Prozesses werden PH3, NH, und H~S in die zweite Zone des Ofens eingeführt, wo sie sich mit dem in der ersten Zone erzeugten Galliumchlorid-Dampf vermischen. Die zweite Zone wird auf einer Temperatur von 9 50° gehalten.
Das Substrat 1, das sich in einer Haltevorrichtung innerhalb der dritten oder Aufwachszone des Ofens befindet, besteht vorzugsweise aus einer polierten Einkristallscheibe vom Typ N aus Galliumphosphid, die nach dem Czochralski-Verfahren unter Druck gezogen wurde. In der Praxis liegt die Stärke des Substrats 1 bei etwa 200 um.
Vor dem Hydrid-Prozess wird das Substrat während einer Zeit von 30 s in einer heißen Lösung von 1:1 HCl/100 vol. Η,,θ2 abgeätzt, um eine saubere und glatte Oberfläche für das leichtere Aufwachsen der Schicht 2 zu gewährleisten.
Anschließend wird das Substrat 1 in einen Substrathalter eingebracht und in die dritte Zone des Ofens geführt, wonach
- 6 - der
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A 12 53.7
der Ofen mit Palladium-diffundiertem EL beschickt wird.
Die drei Zonen des Ofens werden nunmehr auf die erforderlichen Temperaturen gebracht und das Substrat mit 30 cm / min. HCl abgeätzt. Der HCl-Ätzfluß wird nach einer Zeit von 2 Minuten unterbrochen und das epitaxiale Aufwachsen der Schicht 2 beginnt, nachdem die entsprechenden Mengen an PH-, HCl, H-S und NH3 in den Ofen eingebracht sind.·
Das H„S kann, sofern gewünscht, auch dadurch künstlich erzeugt werden, daß man das H~ innerhalb einer Zone niedriger , Temperatur (60 C) eines zwei Zonen umfassenden Ofens über Schwefel streichen läßt, wonach das Η~ und der Schwefeldampf, der bei einer Temperatur von 8000C gehalten wird, miteinander reagieren. Als typische Flußmengen der Gase können genannt werden:
5% PH3 in H2 10 cm /min.
HCl über Ga 30 3
cm /min.
H„ über Schwefel 25 cm /min.
NH3 15 3
cm /min.
Verdünnungs-H_ 200 cm /min.
Nach einem Aufwachsvorgang einer Dauer von 60 Minuten ergeben sich bei diesen Flußmengen Schichten einer Stärke zwischen 60 und 80 paa. und zwar innerhalb eines Aufwachs-Temperaturbereiches zwischen 84O°C und 88O°C.
An dieser Stelle ist zu bemerken, daß abgesehen davon, daß ein Hydrid-Prozess beschrieben wurde, der Dampfphasen-Aufwachs Vorgang der Schicht 2 mit der hohen Stickstoff-"Dotierung1 in gleicher Weise auch innerhalb eines Chlorid-Prozesses ablaufen kann.
Die Bildung des pn-übergangs 4 in der Schicht 2 vom Typ N kann durch eine Zinkdiffusion bewirkt werden, die in einem zwei Zonen umfassenden Ofen ausgeführt werden kann, wobei die typischen Temperaturen für das GaP und das Zn3P3 in den jeweiligen Zonen 95O°C bzw. 7000C betragen.
- 7 - " Die
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Die Oberfläche der während der Dampfphase aufgewachsenen Schicht 2 vom Typ N wird zuerst innerhalb von 30 Sekunden in heißem Königswasser abgeätzt und anschließend zusammen mit 100 mgm Zn3P3 in ein Diffusionsrohr mit glasiger Kieselerde des Ofens transportiert. Das Diffusionsrohr wird anschliessend auf einen Druck von 5 χ 10~ Torr evakuiert und verschlossen. Anschließend wird während einer Zeit von 120 Minuten die Diffusion unter den obengenannten Temperaturen ausgeführt. Die in den Zonen des GaP und des Zn-P2 herrschende Temperatur wird nun auf 500°C bzw. 300°C abgesenkt und die Hitzebehandlung bei diesen Temperaturen während einer Zeit von etwa 16 Stunden abgeschlossen. Hierdurch ergibt sich eine Diffusionstiefe, d.h. Stärke der Schicht 3 von annähernd 5 pm. Innerhalb von Alternativverfahren kann die Diffusion mit Kadmium, Magnesium, Beryllium oder unter Mitwirkung anderer Zinkquellen ausgeführt werden .
Nunmehr wird die auf die Substratoberfläche diffundierte Schicht (la) beispielsweise durch einen Läppvorgang entfernt und die elektrisch leitenden Kontakte auf den Oberflächen 3a und la ausgebildet.
Als Alternativlösung kann der pn-übergang 4 auch in epitaxialer Form hergestellt werden. Dies erfolgt durch epitaxiales Aufwachsen der in Figur 1 gezeigten Schicht 3,beispielsweise auf die Oberfläche der Schicht 2 vom Typ N durch ein Dampfphasen-Verfahren und durch ein Dotieren der epitaxial aufgewachsenen Schicht 3 mit einem geeigneten Dotierungsmittel vom Typ P; hierzu kann beispielsweise Zink verwendet werden, um eine, epitaxiale Schicht 3 vom Typ P und somit den pn-übergang 4 zu bilden. Vorzuziehen ist hierbei jedoch, die epitaxiale Schicht 3 mit Stickstoff zu dotieren.
In der Praxis erweist sich der nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteraufbau ausreichend groß, um eine Vielzahl von Lichtemissions-Dioden herstellen zu können; nach der Ausbildung der Kontakte für jede dieser Dioden wird der Aufbau in Plättchen geeigneter Abmessungen zertrennt, um die einzelnen Dioden entstehen zu lassen.
- 8 - Anschließend
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Anschließend werden die einzelnen Dioden in der üblichen Form auf einem geeigneten Sockel befestigt, wonach das Plättchen in bekannter Art durch ein annähernd halbkugelförmiges Harzabschlußstück gekapselt wird. Das Harz bietet einen mechanischen Schutz und erhöht die Gesamtlichtausbeute der Diode infolge der verbesserten Abstimmung auf den Brechungsindex des Galliumphosphids.
Geeignete absorbierende Farbstoffe können in das Harz eingelagert werden, um den Kontrast zwischen Umgebungslicht und dem von der Diode ausgesendeten zu erhöhen.
Erfindungsgemäß besitzen die nach dem bisher beschriebenen Verfahren hergestellten Dioden eine Stickstoff-Konzentra-
19 3
tion von zumindest 1 χ 10 Atomen/cm und emittieren die Strahlung vorwiegend im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums um
ο
5710 A bei einer externen Quantenausbeute im Bereich zwischen
0,05 und 0,1%. Bei Dioden eines Querschnitts von 0,36 mm sind die Wirkungsgrade praktisch konstant, um Ströme zwischen 20 mA und 100 mA zu steuern; bei Steuerströmen von 30 mA liegen die Helligkeitswerte im Bereich zwischen 500 und 1000 ft.la (1700 bis 3400 cd/m2).
Soll eine Lichtemissions-Diodenanordnung nach dem vorher beschriebenen Verfahren hergestellt werden, so wird die mit Stickstoff dotierte Galliumphosphid-Schicht 2 des nach der Dampfphase aufgewachsenen Halbleiteraufbaus selektiv mit einem geeigneten Akzeptor diffundiert, um eine Anordnung von P-Bezirken in der Schicht 2 vom Typ N zu bilden. Die selektive Diffusion wird durch entsprechendes Abdecken der Oberfläche der Schicht 2 an den Stellen bewirkt, an denen eine Diffusion nicht erwünscht ist.
Wird zur Diffusion Zink verwendet, so kann die Oberfläche der Schicht 2, wie in der Darstellung der Figur 2 gezeigt,' mit einer Maske aus SiO2ZSi3N4ZSiO2 abgedeckt werden. Siliziumnitrid (Si3N4) stellt zwar einen wirksamen Schutz gegenüber der Zinkdiffusion dar, kann jedoch zur Abdeckung von GaP nicht allein verwendet werden, da es inbezug auf die Herstellung der öffnungen der Maske nicht getrennt ausgeätzt werden kann. Somit liegt eine
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- 9 - Schicht
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Schicht 5 aus Si3N4 zwischen den Schichten 6 aus Siliziumoxid (SiO_), die sowohl gegenüber Si-N. als auch gegenüber GaP getrennt ausgeätzt werden kann, um eine Maske mit den öffnungen 7 herzustellen. Nach Herstellung der Maske werden die freiliegenden Flächen der Schicht 2 mit Zink in der vorher beschriebenen Art diffundiert, um P-Bezirke 8 in der Schicht 2 vom Typ N zu bilden. Anschließend werden elektrisch leitende Kontakte in bekannter Form für jede der Dioden innerhalb der Anordnung ausgebildet.
Die somit hergestellte Diodenanordnung kann, sofern gewünscht, entlang einer Reihe (wie z.B. den Reihen 9) oder in Längs- und Querrichtung in der Form getrennt werden, daß einzelne Dioden entstehen, die anschließend auf einem geeigneten Sockel befestigt und in einer annähernd halbkugelförmigen Harzabschlußhaube gekapselt werden.
Wie bereits vorher erwähnt, bedingen Änderungr des Stickstoff-Anteils in der Schicht 2 Farbänderungen des von der fertiggestellten Diode ausgesendeten Lichtes; so bewirken bei-
18 spielsweise Stickstoff-Konzentrationen zwischen 1 bis 3 χ 10
•3
Atomen/cm eine Emission von grünem Licht, Konzentrationen von
19 3
5 χ 10 Atomen/cm eine Emission von orange/gelbem Licht und
2O 3
Konzentrationen über 1 χ 10 Atoraen/cm eine Emission von rotem Licht.
- LC) - Patentansprüche
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Claims (1)

  1. A 12 -517
    Patentansprüche ;
    Verfahren zur Herstellung einer Galliumphosphid-Lichtemissions-Diode, dadurch gekennzeichnet, daß bei diesem Verfahren zuerst ein Einkristall-Galliumphosphid-Substrat (l) hergestellt wird und daß in einer Dampfphase eine Einkristallschicht (2) eines mit Stickstoff dotierten Galliumphosphids der gleichen Leitfähigkeit wie das Substrat (1) auf die Oberfläche des Substrats (1) in der Form aufgebracht wird, daß der Stickstoff-An-
    18 3 teil der Schicht zumindest 10 Atome/cm ausmacht, wobei der jeweilige Stickstoff-Anteil die Wellenlänge des aussendbaren Lichtes bestimmt.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e lehnet, daß bei diesem Verfahren zumindest ein pn-übergang (4) in der Schicht (2) gebildet wird und daß elektrisch leitende Kontakte auf jeder Seite bzw. an jede«! pn-übergang (4) ausgebildet werden.
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein Hydrid-Prozess zum epitaxialen Aufwachsen der mit Stickstoff dotierten Galliumphosphid-Schicht (2) in einer Dampfphase auf die Substratoberfläche eingesetzt wird.
    Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrid-Prozess in einem Ofen vorgenommen wird, der eine erste, eine zweite und eine dritte Zone besitzt, wobei eine Gallium-Quelle in der ersten Zone des Ofens gelagert wird, daß ferner das Substrat (1) in einer Halterung in die dritte Zone des Ofens eingebracht wird, daß der Ofen mit Palladium-diffundiertem H- beschickt wird, daß die drei Zonen des Ofens auf ihre entsprechenden Betriebstemperaturen gebracht werden, daß die Oberfläche des Substrates abgeätzt wird, daß HCl über das erhitzte Gallium streicht, um die erforderliche Menge an Galliumchlorid-Dampf zu erzeugen, der von der ersten Zone zur zweiten Zone des Ofens geleitet wird, daß entsprechende Mengen der Gase PH-, NH^ und
    - 11 -
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    A 12 517
    H2S in die zweite Zone geleitet werden, wobei sich diese Gase mit dem Galliumchlorid-Dampf mischen, um ein Gemisch zu erzeugen, das in die dritte Zone des Ofens geleitet wird, um hier eine Dampfphase entstehen zu lassen, bei der ein epitaxiales Aufwachsen der mit Stickstoff dotierten Galliumphosphid-Schicht (2) auf die Substratoberfläche erfolgt.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn.ζ ei chnet, daß das Abätzen der Substratoberfläche während einer Zeit von zwei Minuten mit Hilfe eines HCl-Flusses von 30 cm /Minute durchgeführt wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zone jeweils auf einer Temperatur von 750 C bzw. 950 C und die dritte Zone auf einer Temperatur im Bereich zwischen 84O°C und 88O°C gehalten wird, daß das HCl in die erste Zone bei einer Flußmenge von 30 cm /Minute eintritt, daß die Gase PH-, H-S und NH, in die zweite Zone bei
    3 A 3
    Flußmengen von 10 cm /min., 25 cm·3/min. und 15 cm /min. eintreten und daß die Stärke der epitaxialen Schicht (2), die sich nach einer Wachsturnszeit von 60 Minuten ergibt, zwischen 60 und 80 um liegt.
    7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung des Gases H„S zuerst H7 über Schwefel in einer Zone eines zwei Zonen umfassenden Ofens streicht, daß diese eine Zone auf einer Temperatur von etwa 60°C gehalten wird und daß das H_ und der Schwefeldampf in der anderen Zone miteinander reagieren, die auf einer Temperatur von etwa 800°c gehalten wird.
    8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch g e kennzeichnet, daß die mit Stickstoff dotierte Galliumphosphid-Schicht (2) eine Leitfähigkeit vom Typ N aufweist und daß der bzw. jeder pn-übergang in der N-Schicht durch Diffundierung der Oberfläche der Schicht mit entweder Zink, Kadmium, Magnesium oder Beryllium entsteht.
    - 12 & 1/08 2 3
    A 12 517
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die·Schicht (2) vom Typ N eine Anzahl von pn-übergängen umfaßt und daß jeder der pn-übergänge durch Zinkdiffusion unter Verwendung einer mit SiO^/SiJS^/SiO^-beschichteten Maske gebildet wird.
    10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch g ekennzeichnet, daß bei der Bildung des pn-übergangs mit dieser Schicht eine andere Einkristallschicht durch epitaxiales Aufwachsen auf der Oberfläche dieser Schicht und mit gleicher Leitfähigkeit wie diese Schicht hergestellt wird und daß diese andere Schicht mit einem Dotierungsstoff entgegengesetzter Leitfähigkeit gegenüber diesen Schichten dotiert wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
    daß diese andere Schicht in einer Dampfphase aufwächst und mit
    18 3
    Stickstoff einer Konzentration von zumindest 10 Atomen/cm dotiert ist.
    12. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der sich ergebende Halbleiteraufbau eine Anzahl von pn-übergängen umfaßt und daß der Aufbau in Plättchen der erforderlichen Abmessungen zerschnitten wird, um Einzeldioden herzustellen.
    13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dioden auf einem geeigneten Sockel befestigt werden und daß die einzelne Diode in einem leichten transparenten Material gekapselt wird.
    14. Galliumphosphid-Lichtemissions-Diode, dadurch g e k e η η zeichnet* daß diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergenannten Ansprüche hergestellt wird.
    - 13 30981 1/0823
    Leerseite
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