DE10394018T5 - Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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Abstract

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst:
ein kristallines Substrat,
einen ersten auf diesem kristallinen Substrat ausgebildeten Halbleiter, wobei diese erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist,
eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einschließt,
eine Pad-Elektrode, die auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand ausgebildet ist, um eine Drahtverbindung zu ermöglichen, und
eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Teil der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, wobei die Pad-Elektrode in einem Teil der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in Kontakt...

Description

  • Bezugnahme auf eine entsprechende Anmeldung
  • Diese Anmeldung ist eine nach 35 USC §111(a) eingereichte Anmeldung, die gemäß 35 USC §119(e)(1) den Anmeldetag der Provisional Anmeldung Nr. 60/438,997, angemeldet am 10. Januar 2003 gemäß 35 USC §111(b) beansprucht.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, die hohe Emissionsintensität erreicht und die mit einer Pad-Elektrode versehen ist, die eine Struktur hat, um wirksam einen weiten Emissionsbereich bereitzustellen, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden Methoden zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung, wie einer lichtemittierenden Diode (abgekürzt LED) und einer Laserdiode (abgekürzt LD) aus einer aus Borphosphid gebildeten Schicht (chemische Formel: BP), das eine Halbleiterverbindung des Typs der Gruppe III-V ist (siehe beispielsweise US-Patent Nr. 6,069,021) beschrieben. Ein Halbleiter auf Borphosphid-Basis hat die Tendenz, eine leitfähige Schicht des p-Typs auszubilden, weil die wirksame Masse eines Loches kleiner als die eines Elektrons ist (siehe beispielsweise offengelegte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2-288388). Kürzlich wurde bekannt, dass eine lichtemittierende Vorrichtung eine Borphosphid-Schicht des p- Typs aufweist, die als Elektroden-bildende Schicht (Kontaktschicht) zur Ausbildung einer Ohmschen Elektrode dient (siehe beispielsweise offengelegte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 10-242567).
  • So wird speziell eine konventionelle Elektrode des p-Typs, die so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit der Borphosphid-Kontaktschicht des p-Typs kommt, die auf einer lichtemittierenden Schicht aus einem Nitridhalbleiter der Gruppe III angeordnet ist, aus einer einzigen Schicht aus einer Gold (Symbol des Elements: Au) -Zink (Symbol des Elements: Zn) -Legierung hergestellt (siehe die vorstehende offengelegte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2-288388). Im Allgemeinen wird in einer konventionellen lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, die eine Elektrode aufweist, die auch als Pad-Elektrode zur Ausbildung einer Drahtverbindung dient und auf einer Borphosphid-Schicht vorgesehen ist, die Pad-Elektrode so ausgebildet, dass sie Kontakt mit einer Oberfläche einer Borphosphid-Schicht des p-Typs oder des n-Typs hat (siehe beispielsweise offengelegte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 10-242567).
  • Die Anwendung einer konventionellen Konfiguration, in der der Bodenbereich der Elektrode in Kontakt mit einer Oberfläche der leitfähigen Borphosphid-Schicht des n-Typs oder p-Typs gebracht wird, war jedoch erfolglos für die vollständige Lösung des Problems, daß ein zum Betrieb der lichtemittierenden Vorrichtung zugeführter elektrischer Strom (d. h. der Betriebsstrom der Vorrichtung) in der Art eines Kurzschlusses von dem Bodenteil der Elektrode in eine darunter liegende Schicht fließt. In einer LED, aus der emittiertes Licht über eine Borphosphid-Kristallschicht, die auf der lichtemittierenden Schicht angeordnet ist, um eine Elektrode zu bilden, nach Außen abgegeben wird, tritt daher das Problem auf, dass eine breite Verteilung des Betriebsstroms der Vorrichtung in dem Bereich der Lichtemission nicht erzielt wird. Zur Zeit ist es daher nicht vollständig möglich, die Emissionsintensität einer lichtemittierenden Vorrichtung auf Basis eines Borphosphid-Halbleiters durch Vergrößerung des Bereiches der Lichtemission zu erhöhen.
  • Um den vorstehenden Nachteil des Standes der Technik zu überwinden, wird durch die vorliegende Erfindung eine Konfiguration einer Pad-Elektrode zur wirksamen Verteilung (Diffusion) des Betriebsstroms in einem breiten Bereich einer Emissionsfläche zu ermöglichen. Es ist daher Gegenstand der Erfindung, eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis mit einer solchen Pad-Elektrode bereitzustellen. Weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Herstellungsmethode zur Herstellung der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis bereitzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Um die vorstehend erwähnten Ziele zu erreichen wird erfindungsgemäß daher Folgendes zur Verfügung gestellt.
  • (1) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst:
    ein kristallines Substrat,
    einen ersten auf diesem kristallinen Substrat ausgebildeten Halbleiter, wobei diese erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist,
    eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einschließt,
    eine Pad-Elektrode, die auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand ausgebildet ist, um eine Drahtverbindung zu ermöglichen, und
    eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Bereich der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, wobei die Pad-Elektrode in einem Teil der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in Kontakt steht.
  • (2) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst:
    ein kristallines Substrat,
    eine erste auf diesem kristallinen Substrat ausgebildete Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist,
    eine auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine erste amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis aufweist, deren Leitungstyp entgegengesetzt zu dem der ersten Halbleiterschicht ist,
    eine auf der ersten amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis ausgebildete Pad-Elektrode zum Ausbilden einer Drahtverbindung, und
    eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete kristalline leitfähige Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Teil der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt,
    wobei die Pad-Elektrode in einem Teil der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode in Kontakt mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht.
  • (3) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend unter (1) oder (2) beschrieben ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine Mehrschichtstruktur hat, die aus einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis gebildet ist, die so ausgebildet ist, dass sie Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht erreicht und deren Leitungstyp entgegengesetzt dem der ersten Halbleiterschicht ist, und eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand, die auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, welche den entgegengesetzten Leitungstyp hat, ausgebildet ist.
  • (4) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie in einem der vorstehenden Punkte (1) bis (3) beschrieben ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis aus einem undotierten Halbleiter auf Borphosphid-Basis gebildet ist.
  • (5) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, die vorstehend in (3) beschrieben ist, worin die beiden amorphen Halbleiterschichten auf Borphosphid-Basis, welche die Mehrschichtstruktur der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bilden, aus einem undotierten Halbleiter auf Borphosphid-Basis gebildet sind.
  • (6) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in einem der Punkte (1) bis (5) beschrieben ist, worin der Teil der Pad-Elektrode, der in Kontakt mit der kristallinen leitfähigen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht, aus einem Material gebildet ist, welches befähigt ist, einen Ohmschen Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis zu bilden.
  • (7) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, die vorstehend in (6) beschrieben ist, wobei der Teil der Pad-Elektrode, der aus einem Material gebildet ist, welches befähigt ist, einen Ohmschen Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis auszubilden, sich auf die leitfähige kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt.
  • (8) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, die vorstehend unter (6) oder (7) beschrieben ist, wobei die Pad-Elektrode einen Bodenteil hat, der aus einem Material gebildet ist, welches einen Nicht-Ohmschen Kontakt mit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bilden kann.
  • (9) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie in einem der vorstehenden Punkte (1) bis (8) beschrieben ist, wobei die Pad-Elektrode einen auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vorgesehenen Bodenteil aufweist und einen Ohmschen Elektrodenteil besitzt, der auf dem Bodenteil vorgesehen ist und dessen Mitte mit der planaren Gestalt des Bodenteils übereinstimmt.
  • (10) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in (9) beschrieben ist, wobei der Ohmsche Elektrodenteil der Pad-Elektrode einen Planaren Bereich hat, der größer als der des Bodenteils der Pad-Elektrode ist.
  • (11) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend unter (10) beschrieben ist, wobei der Ohmsche Elektrodenteil der Pad-Elektrode sich auf eine Oberfläche der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt.
  • (12) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie in einem der vorstehenden Punkte (1) und (3) bis (11) beschrieben ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einen spezifischen Widerstand (resistivity) von 10 Ω·cm oder mehr hat.
  • (13) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie vorstehend in (12) beschrieben ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einen spezifischen Widerstand von 100 Ω·cm oder mehr hat.
  • (14) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie in einem der vorstehenden Punkte (1) bis (13) beschrieben ist, wobei der Halbleiter auf Borphosphid-Basis aus der aus BαAlβGaγIn1-β-γP1-δAsδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ < 1, 0 ≤ δ < 1) und BαAlβGaγIn1-β-γP1-δNδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ < 1, 0 ≤ δ < 1) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • (15) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in einem der Punkte (1) bis (13) beschrieben ist, wobei der Halbleiter auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Bormonophosphid (BP), Bor-Gallium-Indiumphosphid (Formel der Zusammensetzung:
    BαGaγIn1-α-γP: (0 < α ≤ 1, 0 ≤ γ < 1) oder einer Mischkristallverbindung von Bornitridphosphid (Formel der Zusammensetzung: BP1 -δNδ: (0 ≤ δ < 1) oder Borarsenidphosphid (Formel der Zusammensetzung: BαP1-δΑsδ: 0 ≤ δ < 1) besteht.
  • (16) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in (6) beschrieben ist, worin die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis eine leitfähige Schicht des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode, der in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis steht, aus der aus Au-Zn und Au-Be bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • (17) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in (6) beschrieben ist, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des n-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der aus Au-Ge, Au-Sn und Au-In bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • (18) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in (8) beschrieben ist, wobei die amorphe Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au-Ge, Au-Sn, Au-In, Ti, Mo, V, Ta, Hf und W besteht.
  • (19) Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie sie vorstehend in (8) beschrieben ist, wobei die amorphe Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au-Zn, Au-Be, Au-In, Ti, Mo, V, Ta, Hf und W besteht.
  • (20) Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welches umfasst:
    Ausbildung einer ersten Halbleiterschicht, die eine lichtemittierende Schicht einschließt, auf einem kristallinen Substrat durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth), Aufbringen einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand oder einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit einem Leitungstyp, der entgegengesetzt zu dem der Grundschicht ist, durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth), wobei die erste Halbleiterschicht als Grundschicht dient, bei einer Temperatur des kristallinen Substrats innerhalb des Bereiches von 250°C bis 1.200°C,
    selektives Entfernen der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, wobei man bewirkt, dass die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in einem ersten Bereich verbleibt, und Freilegen der ersten Halbleiterschicht in einem zweiten Bereich, der verschieden von dem ersten Bereich ist, Abscheiden einer leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis auf der freigelegten ersten Halbleiterschicht und der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth) bei einer Temperatur des kristallinen Substrats, die im Bereich von 750°C bis 1.200°C liegt,
    selektives Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in dem ersten Bereich, wodurch die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis freigelegt wird,
    Ausbilden einer Pad-Elektrode zum Erzeugen einer Drahtverbindung auf der freigelegten amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in der Weise, dass die Pad-Elektrode in Kontakt mit der kristallinen Borphosphid-Schicht ist, und anschließendes Schneiden der gebildeten Struktur, um somit einzelne lichtemittierende Vorrichtungen herzustellen.
  • (21) Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie vorstehend in (20) beschrieben ist, das weiterhin das Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die in dem ersten Bereich vorhanden ist, wo die Pad-Elektrode angeordnet werden soll, und gleichzeitig das Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis umfasst, die in einem Bereich vorhanden ist, in dem eine streifenartige Teilungslinie zum Schneiden und Trennen der Struktur in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen vorgesehen ist, wodurch eine Oberfläche der darunter liegenden amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis freigelegt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht der in Beispiel 1 angegebenen LED.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht der in Beispiel 2 angegebenen LED.
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht der in Beispiel 2 angegebenen LED.
  • Beste Ausführungsformen der Erfindung
  • Der die amorphe Schicht und die leitfähige kristalline Schicht bildende Halbleiter auf Borphosphid-Basis betreffen einen Halbleiter, der Bor (Symbol des Elements: B) und Phosphor (Symbol des Elements: P) enthält.
  • Spezifische Beispiele dafür umfassen BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1) und BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δNδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1).
  • Spezieller ist der Halbleiter Bormonophosphid (BP), Bor-Gallium-Indiumphosphid (Formel der Zusammensetzung: BαGaγIn1-α-γP: (0 < α ≤ 1, 0 ≤ γ < 1) oder eine Mischkristallverbindung, die mehrere Spezies von Elementen der Gruppe V enthält, wie Bornitridphosphid (Formel der Zusammensetzung: BP1-δNδ: (0 ≤ δ < 1) oder Borarsenidphosphid (Formel der Zusammensetzung: BαP1-δAsδ: 0 ≤ δ < 1). Insbesondere Bormonophosphid (BP) ist ein wesentlicher Bestandteil der Halbleiter-Mischkristalle auf Borphosphid-Basis. Wenn BP, das bei Raumtemperatur eine breite Bandlücke wie 2,8 bis 3,4 eV aufweist, als wesentlicher Be standteil verwendet wird, kann eine amorphe oder kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis mit einer breiten Bandlücke hergestellt werden. Wenn eine kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis mit einer Bandlücke von 3,0 eV verwendet wird, kann in geeigneter Weise eine Sperrschicht in dem lichtemittierenden Bereich, der einen Halbleiter aus Gruppe III-Nitrid mit einer Bandlücke von beispielsweise 2,7 eV enthält, oder eine Fensterschicht (window layer) gebildet werden, welche die Transmission des emittierten Lichts nach außen ermöglicht.
  • Die amorphe oder kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis kann durch Anwendung von Maßnahmen für das Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth means), wie durch die Halogenmethode (siehe "Journal of the Japanese Association for Crystal Growth", Vol. 24, Nr. 2, (1997), S. 150), die Hydridmethode (siehe J. Crystal Growth, 24/25 (1974), S. 193-196) oder durch Molekularstrahl-Epitaxie (siehe J. Solid State Chem., 133 (1997), S. 269-272) ausgebildet werden. Alternativ kann die Halbleiterschicht durch Wachsen aus der Dampfphase mit Hilfe von chemischer metallorganischer Dampfabscheidung (MOCVD) hergestellt werden (siehe Inst. Phys. Conf. Ser., Nr. 129 (IOP Publishing Ltd. (UK, 1993), S. 157-162). Unter diesen ist MOCVD eine besonders vorteilhafte Methode zum Wachsen einer amorphen Schicht aus der Dampfphase bei niedrigerer Temperatur, weil eine leicht zersetzliche Substanz, wie Triethylboran (chemische Formel: (C2HS)3B) als Borquelle verwendet wird. Wenn durch Anwendung einer dieser Dampfphasen-Wachstumsmethoden eine amorphe Schicht aus einem Halbleiter auf Borphosphid-Basis gebildet wird, wird die Wachstumstemperatur vorzugsweise auf 1.200°C oder weniger eingeregelt. Wenn die Wachstumstemperatur höher als 1.200°C ist, wird das Wachstum der aus Bormonophosphid (BP) entstandenen amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis inhibiert, weil Polybor-Spezies, wie B13P2, gebildet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Wachstumstemperatur vorzugsweise auf 250°C oder höher eingestellt, weil dann Quellen für die Elemente, welche die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bilden (konstitutionierende Elemente) ausreichend in der Dampfphasen-Wachstumszone thermisch zersetzt werden können, wodurch die Schichtbildung gefördert wird. Im Allgemeinen besteht die Tendenz, dass eine solche amorphe oder kristalline Halbleiterschicht, die dem p-Leitfähigkeitstyp angehört, gebildet wird, wenn eine Dampfphasen-Wachstumstemperatur von mehr als 1.000°C angewendet wird, während eine ähnliche amorphe oder kristalline Halbleiterschicht des n-Leitfähigkeitstyps bei einer Wachstumstemperatur von unter 1.000°C gebildet wird.
  • Um die amorphe Halbleiterschicht auf Basis von Borphosphid in wirksamer Weise unter Verwendung der vorstehend erwähnten Dampfphasen-Aufwachsmethoden zu bilden, ist es wesentlich, das so genannte V/III-Verhältnis so zu regeln, dass es im Bereich von 0,2 bis 50 liegt. Das V/III-Verhältnis kann durch das Verhältnis der Gesamtkonzentration an Elementen der Gruppe V zu der Gesamtkonzentration an Elementen der Gruppe III dargestellt werden, wenn diese Elemente in eine Zone (Wachstumszone) geleitet werden, in der das Wachstum der Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erfolgt. Wenn das V/III-Verhältnis auf einen sehr niederen Wert, d. h. weniger als 0,2, eingestellt wird, wird eine beträchtliche Menge an kugeligen (B)-reichen Körnern erzeugt, wodurch es nicht möglich wird, eine amorphe Schicht mit flacher Oberfläche zu erhalten, während bei einem V/III-Verhältnis von mehr als 50 eine unerwünschte polykristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis gebildet werden kann. Beide Fälle sind nicht für die erfolgreiche Ausbildung einer amorphen Schicht geeignet. Erfindungsgemäß bezieht sich der Ausdruck "kristalline Schicht" auf eine beliebige Schicht, die aus einem Einkristall gebildet ist, eine polykristalline Schicht, die aus einem amorphen Teil und einem einkristallinen Teil gebildet ist und eine polykristalline Schicht, die einzelne Kristalle enthält, deren Kristallorien tierungen voneinander verschieden sind. Die kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis kann erfolgreich bei einem V/III-Verhältnis von 100 oder höher, stärker bevorzugt 500 bis 2.000, gebildet werden. Wenn das V/III-Verhältnis höher als 2.000 ist, werden Abscheidungen gebildet, die Elemente der Gruppe V, wie Phosphor, enthalten, wodurch es schwierig wird, eine kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit flacher Oberfläche zu erhalten, was nicht bevorzugt wird. Ob die gebildete Schicht amorph, polykristallin oder einkristallin ist, kann durch allgemeine Methoden der Elektronenstrahl-Beugung oder Röntgenstrahlenstreuung bestimmt werden.
  • Die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die auf einer als Grundschicht dienenden aus der Dampfphase gewachsenen Halbleiterschicht ausgebildet wird, wird vorzugsweise aus einer amorphen Schicht mit hohem Widerstand, die einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, einer amorphen Schicht, deren Leitungstyp entgegengesetzt zu (gegensätzlich zu) dem der als Grundschicht dienenden Halbleiterschicht ist oder einer Mehrschichtstruktur, die aus den amorphen Schichten gebildet ist, hergestellt. Die amorphe Schicht mit hohem Widerstand hat vorzugsweise bei Raumtemperatur einen spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm oder höher, stärker bevorzugt 102 Ω·cm oder höher. Der Ausdruck "mit einem Leitungstyp, der entgegengesetzt zu dem der Grundschicht ist" bezieht sich beispielsweise auf einen p-Typ, wenn die Grundschicht vom n-Typ ist. Die amorphe Schicht wird vorzugsweise beispielsweise auf einer lichtemittierenden Schicht aus Galliumindiumnitrid (Formel der Zusammensetzung: GaxIn1-xN: 0 ≤ x ≤ 1) oder einer Überzugs(Sperrschicht), die aus Aluminiumgalliumnitrid besteht (Formel der Zusammensetzung: AlxGa1-x: 0 ≤ x ≤ 1), die als Grundschicht dient, ausgebildet. Aus Gründen der Bequemlichkeit wird die amorphe Schicht mit hohem Widerstand als "amorphe Hochwiderstands-Schicht" ("high-resistance amorphous layer") bezeichnet und die amorphe Schicht, deren Leitungstyp gegensätzlich zu dem der Grundschicht ist, wird als "amorphe Schicht mit gegensätzlichem Leitungstyp" bezeichnet. Ein wesentliches Erfordernis liegt darin, dass entweder eine amorphe Hochwiderstands-Schicht oder eine amorphe Schicht des gegensätzlichen Leitungstyps unter dem Boden einer Pad-Elektrode, die über der lichtemittierenden Schicht oder der Sperrschicht vorgesehen ist, d. h. die in der Projektionsfläche der Pad-Elektrode angeordnet ist, ausgebildet wird. In einer Struktur, in der eine Pad-Elektrode auf einer amorphen Hochwiderstands-Schicht angeordnet ist, sodass der Boden der Pad-Elektrode in Kontakt mit der amorphen Schicht steht, dient die amorphe Hochwiderstands-Schicht als Widerstand, welcher verhindert, dass der Betriebsstrom der Vorrichtung vom Boden der Pad-Elektrode in der Art eines Kurzschlusses in die darunter liegende lichtemittierende Schicht fließt. In einer Struktur, in der eine Pad-Elektrode auf einer amorphen Schicht vorgesehen ist, die den entgegengesetzten Leitungstyp zu dem der Grundschicht hat, sodass der Boden der Pad-Elektrode in Kontakt mit der amorphen Schicht steht, bildet die leitfähige amorphe Schicht eine pn-Übergangsstruktur (pn junction structure) mit der Grundschicht und verhindert, dass der Betriebsstrom der Vorrichtung vom Boden der Pad-Elektrode in der Art eines Kurzschlusses in die darunter liegende lichtemittierende Schicht fließt. Der Bereich, in dem die amorphe Hochwiderstands-Schicht oder die amorphe Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp (erster Bereich) gebildet werden soll, ist nicht notwendigerweise identisch mit dem Bereich, in dem der Boden der Pad-Elektrode ausgebildet ist (dritter Bereich) und der erste Bereich ist wirksam, solange der Bereich mindestens einen Teil des Bodens der Pad-Elektrode (die Projektionsfläche der Pad-Elektrode) einschließt. Jedoch die amorphe Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps, die einen pn-Übergang zum Inhibieren des Betriebsstroms der Vorrichtung bildet oder die amorphe Hochwiderstands-Schicht wird vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der auf die Projektionsfläche der Pad-Elektrode oder auf einen Bereich rund um die Projektionsfläche beschränkt ist. Wenn die amorphe Hochwiderstands-Schicht oder die amorphe Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp in der Projektionsfläche der Pad-Elektrode ausgebildet wird, wird verhindert, dass der Betriebsstrom der Vorrichtung vom Boden der Pad-Elektrode in der Art eines Kurzschlusses in die darunter liegende lichtemittierende Schicht fließt, wodurch das Auftreten einer Lichtemission in einem Bereich der lichtemittierenden Schicht, der mit der Pad-Elektrode bedeckt ist, verhindert werden kann. Um andererseits ein ausreichendes und gleichförmiges Fließen des Betriebsstroms der Vorrichtung in der Grundschicht zu erreichen, steht die leitfähige kristalline Schicht, die in einem Bereich gebildet ist, der von dem vorstehend genannten ersten Bereich verschieden ist (zweiter Bereich) vorzugsweise in Kontakt mit der Halbleiter-Grundschicht über einen weiten Bereich. Wenn die amorphe Hochwiderstands-Schicht oder die amorphe Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp über einen breiten Bereich in der Bereichsfläche (zweiter Bereich), der von der Projektionsfläche der Pad-Elektrode verschieden ist, vorgesehen ist, beispielsweise auf der gesamten Oberfläche der lichtemittierenden Schicht, kann der Betriebsstrom der Vorrichtung nicht ausreichend und gleichförmig in der lichtemittierenden Schicht fließen, wodurch die Herstellung einer LED mit hoher Emissionsintensität verhindert wird.
  • Wenn außerdem die amorphe Halbleiterschicht auf Basis von Borphosphid hergestellt wird, indem eine amorphe Schicht mit hohem Widerstand und eine amorphe Schicht mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem der Grundschicht aufeinander gestapelt werden, wird das Fließen des erwähnten Betriebsstroms der Vorrichtung in der Art eines Kurzschlusses noch wirksamer verhindert. Vorzugsweise wird auf der Grundschicht eine amorphe Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp vorgesehen und danach wird auf der amorphen Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp eine amorphe Hochwiderstands-Schicht ausgebildet, weil das Fließen des Betriebsstroms der Vorrichtung in dem Übergangsteil des pn-Übergangs zwischen der amorphen Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps und der Grundschicht durch Zwischenschalten der amorphen Hochwiderstands-Schicht wirksam vermindert werden kann.
  • In einem Bereich, in dem der Bodenteil der Pad-Elektrode angeordnet ist, hat die amorphe Hochwiderstands-Schicht in geeigneter Weise eine Dicke von 2 nm oder mehr, sodass die Oberfläche der Grundschicht gleichförmig mit der amorphen Schicht bedeckt ist. Die amorphe Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp hat vorzugsweise eine Dicke von 50 nm oder mehr, sodass der Durchtritt von Ladungsträgern durch den Tunneleffekt zu der Grundschicht inhibiert wird. Eine Dicke der amorphen Hochwiderstands-Schicht oder der amorphen Schicht mit umgekehrtem Leitungstyp von mehr als 200 nm wird nicht bevorzugt, weil der Niveauunterschied zwischen der nachstehend erwähnten Ohmschen Elektrode und der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis ansteigt, wodurch die Bildung einer Elektrode mit ausgezeichnetem Bindevermögen an der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis verhindert wird.
  • Eine Pad-Elektrode, deren Boden in Kontakt mit einer amorphen Schicht des gegensätzlichen Leitungstyps oder einer amorphen Hochwiderstands-Schicht steht, kann in folgender Weise hergestellt werden. Zuerst wird auf der Grundschicht die amorphe Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps oder die amorphe Hochwiderstands-Schicht gezüchtet, wonach die selektive Entfernung eines Teils der amorphen Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp oder eines Teils der amorphen Hochwiderstands-Schicht, die in dem ersten Bereich vorhanden ist einschließ lich eines Bereiches, in welchem eine Pad-Elektrode ausgebildet wird, erfolgt. Als Zweites wird eine leitfähige kristalline Borphosphid-Schicht gezüchtet und ein Teil der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis, der in dem Bereich vorhanden ist, in dem die Pad-Elektrode gebildet wird, wird entfernt, sodass eine Oberfläche der amorphen Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp oder der amorphen Hochwiderstands-Schicht freigelegt wird. Danach wird auf der so freigelegten Oberfläche der amorphen Schicht ein Material abgelagert, das geeignet ist, den Boden der Pad-Elektrode zu bilden. Die amorphe Schicht auf Borphosphid-Basis und die kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis können durch Ätzen entfernt werden, beispielsweise mit Hilfe einer konventionellen Chlor (Symbol des Elements: Cl) -Plasmaätzmethode. Um die Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp oder die amorphe Hochwiderstands-Schicht selektiv in einem Bereich unter der Pad-Elektrode beizubehalten, kann eine konventionelle fotolithografische Methode verwendet werden. In einem begrenzten Oberflächenbereich, in dem die Pad-Elektrode angeordnet wird, wird der Boden der Pad-Elektrode vorzugsweise durch eine selektive Bilderzeugungsmethode ausgebildet, die auf der konventionellen fotolithografischen Methode beruht. Selbst wenn die Pad-Elektrode derart ausgebildet wird, dass ihr Boden in Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps oder der Hochwiderstands-Schicht ist, kann der Bodenteil verhindern, dass der Betriebsstrom der Vorrichtung in der Art eines Kurzschlusses zu einem Teil der darunter liegenden lichtemittierenden Schicht fließt, der der Projektionsfläche des Bodenteils entspricht. Zusätzlich kann Betriebsstrom der Vorrichtung vorzugsweise zu einem Lichtemissionsbereich zugeführt werden, der verschieden von der Projektionsfläche der Pad-Elektrode ist, welche die Lichtemission nach außen abfängt. Daher ist eine solche Konfiguration beispielsweise zur Herstellung einer LED mit hoher Emissionsintensität geeignet.
  • Wenn die amorphe Schicht aus einer Schicht gebildet wird, zu der keine Verunreinigung willkürlich zugesetzt wurde, d. h. einer nicht-dotierten Schicht, wird die elektrische oder kristallografische unerwünschte Modifizierung der lichtemittierenden Schicht oder der als Grundschicht dienenden Sperrschicht wirksam verhindert. In einer konventionellen Schichtstruktur (stacked structure), in der eine Galliumnitrid (GaN)-Schicht, die absichtlich mit Magnesium dotiert wurde (Symbol des Elements: Mg), auf einer lichtemittierenden Schicht des n-Typs vorgesehen ist, kann durch die Anordnung einer solchen nicht-dotierten Schicht eine Erhöhung des Widerstands der lichtemittierenden Schicht, die durch thermische Diffusion des als Verunreinigung des p-Typs dienenden Magnesiums (Mg) verursacht wird, verhindert werden. In einer lichtemittierenden Schicht, die in einer Quantentopfstruktur (quantum well structure) eingeschlossen ist, kann das Vorsehen einer solchen nicht-dotierten Schicht einen Anstieg des Grads der Unordnung der heterogenen Kontaktschnittstelle zwischen der Sperrschicht und der Quantentopfschicht (well layer) verhindern. Die Leitfähigkeit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis kann dadurch geregelt werden, dass die Wachstumstemperatur der Abscheidung aus der Dampfphase (Wachstumstemperatur) bei der die Schicht gebildet wird, und das Verhältnis V/III modifiziert werden. Durch Anwendung einer niederen Wachstumstemperatur und eines niederen V/III-Verhältnisses kann eine amorphe Schicht mit einem höheren spezifischen Widerstand gebildet werden. Wenn das Wachstum aus der Dampfphase bei einem hohen Verhältnis V/III und bei hoher Temperatur durchgeführt wird, kann eine amorphe Schicht mit einem niedrigeren Widerstand gebildet werden. Der Index des spezifischen Widerstands der Leitfähigkeit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis kann durch die konventionelle Messung des Hall-Effekts bestimmt werden.
  • Zusätzlich zu dem Effekt der amorphen Schicht mit entgegengesetztem Leitungstyp oder der amorphen Hochwiderstands-Schicht auf das Verhindern des Flusses des Betriebsstroms in der Art eines Kurzschlusses, wenn der Bodenteil der Pad-Elektrode aus einem Material gebildet ist, welches befähigt ist, einen Nicht-Ohmschen Kontakt mit einem Halbleiter auf Borphosphid-Basis zu bilden, kann der Effekt zum Verhindern des Flusses des Betriebsstroms in der Art eines Kurzschlusses weiter verbessert werden. Der Ausdruck "Nicht-Ohmscher Kontakt" bezieht sich auf einen elektrischen Kontakt, der eine Gleichrichtungscharakteristik einschließt, wie im Fall eines Schottky-Kontakts. Erfindungsgemäß umfasst der Nicht-Ohmsche Kontakt auch einen elektrischen Kontakt mit einem Kontaktwiderstand von mehr als 1 × 10–3 Ω·cm. Das Material zur Ausbildung des Bodenteils der Pad-Elektrode variiert mit dem Leitungstyp der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis. Wenn die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis einen hohen Widerstand hat und dem p-Leitungstyp angehört, wird der Bodenteil aus einer Goldlegierung (Symbol des Elements: Au), wie Gold (Au)-Germanium (Symbol des Elements: Ge), Gold (Au)-Zinn (Symbol des Elements: Sn) oder Gold (Au)-Indium (Symbol des Elements: In) gebildet. Im Fall einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des n-Typs wird der Bodenteil aus einer Goldlegierung, wie Gold (Au)-Zink (Symbol des Elements: Zn) oder Gold (Au)-Beryllium (Symbol des Elements: Be) gebildet. Unabhängig von dem Leitungstyp der amorphen Schicht kann ein Bodenteil mit Gleichrichtungscharakteristik aus einem Übergangsmetall gebildet werden. Beispiele für Übergangsmetall-Materialien mit einer Schottky-Gleichrichtungscharakteristik umfassen Titan (Symbol des Elements: Ti), Molybdän (Symbol des Elements: Mo), Vanadium (Symbol des Elements: V), Tantal (Symbol des Elements: Ta), Hafnium (Symbol des Elements: Hf) und Wolfram (Symbol des Elements: W).
  • Auf dem als Bodenteil dienenden Film, der vorgesehen wurde, um Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis zu erzielen, wird eine Ohmsche Elektrode vorgesehen, die aus einem Material gebildet ist, welches zur Ausbildung eines Ohmschen Kontakts mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis befähigt ist. Das Material zur Bildung der Ohmschen Elektrode wird in Abhängigkeit von dem Leitungstyp der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis gewählt. Die kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des p-Typs kann aus einer Goldlegierung, wie Gold-Zink oder Gold-Beryllium, gebildet werden. Die kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des n-Typs kann aus einer Goldlegierung, wie Gold-Germanium, Gold-Zinn oder Gold-Indium gebildet werden. Wenn die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, auf der der Bodenteil der Pad-Elektrode angeordnet wird, und die kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, auf der die Ohmsche Elektrode angeordnet wird, Schichten sind, welche voneinander verschiedene Leitungstypen haben, kann der Bodenteil der Pad-Elektrode und der Ohmschen Elektrode, die auf dem Bodenteil angeordnet ist, aus dem gleichen Material gebildet werden. Wenn beispielsweise der Bodenteil der Pad-Elektrode so vorgesehen wird, dass er Kontakt mit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des p-Typs hat und die Ohmsche Elektrode so vorgesehen wird, dass Kontakt mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des n-Typs erzielt wird, um die Pad-Elektrode auszubilden, werden sowohl der Bodenteil als auch die Ohmsche Elektrode aus einer Gold-Germanium-Legierung gebildet. Es wird nicht bevorzugt, dass sowohl die gleichrichtende Schottky-Elektrode, als auch die Ohmsche Elektrode aus Niob (Symbol des Elements: Nb), Chrom (Symbol des Elements: Cr) oder einem der vorstehend genannten Übergangsmetalle gebildet wird.
  • Eine Ohmsche Elektrode, die fest mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis verbunden ist, kann gebildet werden, indem der Bodenbereich des Bodenteils so eingestellt wird, dass er den planaren Bereich der Pad-Elektrode überschreitet und dass man einen Teil, der einen planaren Bereich bildet, welcher den Bodenbereich überschreitet, sich zu der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstrecken lässt. Speziell wird ein Bodenteil, der die Bodenoberfläche einschließt, so ausgebildet, dass Kontakt mit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erreicht wird, und danach wird ein Material zur Ausbildung der Ohmschen Elektrode derart vorgesehen, dass Kontakt mit dem Bodenteil und mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erzielt wird. Das so bereitgestellte Material der Ohmschen Elektrode wird durch eine konventionelle fotolithografische Methode verarbeitet, sodass die gebildete Elektrode einen Durchmesser hat, der größer als der der Bodenoberfläche ist, wenn die Bodenoberfläche beispielsweise kreisförmige Gestalt hat. In diesem Fall wird bewirkt, dass der Teil der Ohmschen Elektrode, der außerhalb des kreisförmigen Teils, der dem Boden entspricht, liegt, in engem Kontakt mit der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht. Die planare Gestalt des Bodenteils und die der Ohmschen Elektrode sind nicht notwendigerweise gleich. So kann beispielsweise der Bodenteil die Form einer kreisförmigen Ebene haben, und die Ohmsche Elektrode kann quadratische planare Gestalt haben. Es wird jedoch besonders bevorzugt, dass der Mittelpunkt der planaren Gestalt des Bodenteils und der der planaren Gestalt der Ohmschen Elektrode im Allgemeinen miteinander übereinstimmen, um eine Pad-Elektrode herzustellen, die mit einer Bindefestigkeit mit Isotropie innerhalb der Ebene mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis verbunden ist.
  • Eine andere Ohmsche Elektrode wird vorzugsweise so gebildet, dass die Elektrode in elektrischem Kontakt mit der Ohmschen Elektrode ist, die in engem Kontakt mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht und die sich auf ei ne Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, weil der Betriebsstrom der Vorrichtung auf eine andere Lichtemissionsfläche als die Projektionsfläche der Pad-Elektrode verteilt werden kann. Anders ausgedrückt, ist es möglich, in einer LED, aus der emittiertes Licht über die kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis nach außen abgegeben wird, den Betriebsstrom der Vorrichtung über die Ebene zu verteilen, die nicht mit der Pad-Elektrode bedeckt ist und aus der emittiertes Licht in geeigneter Weise nach außen abgegeben wird. Die so erstreckte Ohmsche Elektrode verteilt somit über einen weiten Bereich der Lichtemissionsfläche den Betriebsstrom der Vorrichtung, der daran gehindert werden kann, dass er in Art eines Kurzschlusses vom Boden der Pad-Elektrode zu einem Teil der lichtemittierenden Schicht fließt, die in der Projektionsfläche der Pad-Elektrode vorhanden ist, wodurch die Herstellung einer LED mit hoher Emissionsdichte erreicht wird. Die Ohmsche Elektrode, die so angeordnet wird, dass sie sich über die Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, kann aus einem Material gebildet werden, das sich von dem in der Pad-Elektrode vorhandenen Ohmschen Material unterscheidet. So wird beispielsweise die Ohmsche Elektrode, die in der Pad-Elektrode vorliegt, aus einer Gold-Germanium-Legierung gebildet und die Ohmsche Elektrode, die sich auf die Oberfläche erstreckt, wird aus einer Gold-Zinn-Legierung gebildet. Die Ohmsche Elektrode, welche sich auf die Oberfläche erstreckt, wird stärker bevorzugt aus einer Legierung, die ein Element der Gruppe IV enthält, wie Zinn (Sn) oder Germanium (Ge) und weniger aus einem Element der Gruppe III, wie Gallium (Ga) oder Indium (In) gebildet, im Hinblick auf die feste Verbindung mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis. Wenn die Pad-Elektrode und die Ohmsche Elektrode, die sich auf die Oberfläche erstreckt, aus dem gleichen Material gebildet werden, können die beiden Elektroden gleichzeitig gebildet werden, wodurch die Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis mit Hilfe einfacher Verfahren ermöglicht wird.
  • Die Ohmsche Elektrode, die sich auf die Oberfläche erstreckt, wird vorzugsweise so angeordnet, dass der Betriebsstrom der Vorrichtung vollständig und gleichförmig über dem Lichtemissionsbereich ausgenommen die Projektionsfläche der Pad-Elektrode, verteilt werden kann. Anders ausgedrückt, wird die Ohmsche Elektrode vorzugsweise so angeordnet, dass auf der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, weiterhin auf der Oberfläche der lichtemittierenden Schicht, eine gleichförmige Verteilung des elektrischen Potenzials erreicht werden kann. Die Ohmsche Elektrode, die sich auf die Oberfläche erstreckt, kann in Form einer Streifen-, Kreis- oder Rahmen-Elektrode, die in elektrischem Kontakt mit der Pad-Elektrode steht, gebildet werden. Diese Elektroden, wie die streifenförmige Elektrode und die rahmenförmige Elektrode, können so kombiniert werden, dass elektrischer Kontakt mit der Pad-Elektrode erzielt wird. Eine Linienelektrode zur Ausbildung der streifenförmigen, kreisförmigen oder rahmenförmigen Elektrode hat im Allgemeinen eine Linienbreite von 10 μm oder mehr, stärker bevorzugt 20 μm oder mehr, sodass ein Brechen bei Erhöhung des Betriebsstromflusses in der Vorrichtung verhindert wird. Mit Hilfe von konventionellen Methoden der Fotolithografie, Bilderzeugung und des selektiven Ätzens kann auf der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine Elektrode mit der gewünschten Gestalt und Linienbreite vorgesehen werden.
  • Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis wird hergestellt, indem eine Pad-Elektrode oder eine Ohmsche Elektrode, die mit der Pad-Elektrode verbunden ist, gebildet wird und anschließend das Halbleiterelement in einzelne Vorrichtungen zerschnitten wird. Das Schneiden zur Bil dung von einzelnen Vorrichtungen wird durch die Anwendung von Rillen in Form von geraden Linien durchgeführt, die im Allgemeinen längs der Spaltrichtung eines als Substrat dienenden Kristalls vorgesehen werden und die im Allgemeinen Schnittlinien, Bruchlinien oder Dice-Linien genannt werden. Wie vorstehend erwähnt ist, wird erfindungsgemäß die Pad-Elektrode so angeordnet, dass ihr Bodenteil in Kontakt mit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht. So muss ein Teil der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, der einem Bereich entspricht, in dem der Bodenteil vorgesehen ist, entfernt werden. Außerdem können die Stufen zur Herstellung der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis vereinfacht werden, wenn als Schnittlinien zur Herstellung von einzelnen Vorrichtungen dienende Rillen gebildet werden. Erfindungsgemäß wird daher eine Oberfläche der amorphen Schicht in einem Bereich freigelegt, in dem der Bodenteil der Pad-Elektrode angeordnet wird und eine Oberfläche der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis wird in einem Bereich freigelegt, in dem Schnittlinien vorgesehen werden, wodurch Rillen zum Schneiden eines Halbleiterelements gebildet werden. Wenn ein kubischer Zinkblendekristall als Substrat verwendet wird, werden die Schnittlinien vorteilhaft längs <110>-Kristallrichtungen angeordnet, welche Spaltrichtungen sind und senkrecht zueinander stehen. Jede Schnittrille (Schnittlinie) hat vorzugsweise eine ausreichende Breite, sodass eine schwere Beschädigung der als Rillenseite dienenden kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, verursacht durch den Kontakt mit der Schneidekante eines Schneidwerkzeugs, vermieden wird. Im Allgemeinen liegt die Breite vorzugsweise im Bereich von 40 μm bis 70 μm. Wenn die Schnittlinie eine größere Breite als 70 μm hat, ist die Schnittlinie unnötig breit und es wird übermäßig breiter Raum für die Schnittkante des Schneidwerkzeugs bereitgestellt. Daher hat die Schnittkante die Tendenz, von einer geraden Linie abzuwei chen, wodurch Schwierigkeiten bei der Herstellung von einzelnen Vorrichtungen mit glatten Schnittflächen verursacht werden.
  • Die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand oder die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis des entgegengesetzten Leitungstyps zu dem der Grundschicht, die unter der Bodenoberfläche der Pad-Elektrode vorgesehen wird, verhindert ein kurzschlussartiges Fließen des Betriebsstroms der Vorrichtung, der über dem Boden der darauf angeordneten Pad-Elektrode zugeführt wird, in die darunter liegende lichtemittierende Schicht.
  • Die Bodenoberfläche der Pad-Elektrode, die aus einem Material gebildet ist, welches die Fähigkeit hat, einen Nicht-Ohmschen Kontakt mit dem Halbleiter auf Borphosphid-Basis zu bilden, verhindert ein kurzschlussartiges Fließen des Betriebsstroms der Vorrichtung, der über die Pad-Elektrode zugeführt wird, in die darunter liegende amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis.
  • Die Ohmsche Elektrode, die so angeordnet wird, dass Kontakt mit dem in der Pad-Elektrode eingeschlossenen Bodenteil erzielt wird, welche eine planare Fläche hat, die größer als die des Bodenteils ist, und die so angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit einer Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis kommt, erzielt eine Pad-Elektrode, die fest mit der Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis verbunden ist.
  • Die Ohmsche Elektrode, die so angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit einer weiteren Ohmschen Elektrode, die in der Pad-Elektrode eingeschlossen ist, kommt und die sich über eine Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, verteilt den Betriebsstrom der Vorrichtung über einen weiten Bereich der Lichtemissionsfläche.
  • BEISPIELE
  • <Beispiel 1>
  • Die erfindungsgemäße lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Basis einer Borphosphid-Verbindung wird nachstehend ausführlich beschrieben, wobei als Beispiel auf eine lichtemittierende Diode (LED) Bezug genommen wird, in der eine Pad-Elektrode mit einer Bodenfläche verwendet wird, die in Kontakt mit einer amorphen Borphosphid-Schicht mit hohem Widerstand steht. 1 zeigt schematisch den Querschnitt einer gestapelten Struktur 11, die zur Herstellung einer LED 10 mit einer Doppel-Hetero(DH)-Struktur verwendet wird.
  • Als Substrat 101 wurde ein mit Phosphor (P)-dotierter Silicium (Si)-Einkristall des n-Typs verwendet. Auf der Oberfläche des Substrats 101 wurde mit Hilfe einer mit einer metallorganischen Dampfphase bei Atmosphärendruck (nahe Atmosphärendruck) durchgeführten epitaxischen Methode (MOVPE) eine untere Überzugsschicht (cladding layer) 102, die aus Borphosphid des n-Typs (BP) gebildet war, abgeschieden. Die untere Überzugsschicht 102 wurde bei 950°C unter Verwendung von Triethylboran (Molekülformel: (C2H5)3B) als Borquelle (B) und Phosphin (Molekülformel: PH3) als Phosphorquelle abgelagert. Es wurde gefunden, dass die Trägerkonzentration der als untere Überzugsschicht 102 dienenden nicht-dotierten BP-Schicht des n-Typs 1 × 1019 cm–3 betrug und die Schichtdicke wurde auf 420 nm eingestellt.
  • Auf der unteren Überzugsschicht des n-Typs 102 wurde mit Hilfe von Atmosphärendruck-MOCVD bei 825°C eine aus Galliumindiumnitrid (Ga0,90In0,10N) des n-Typs gebildete lichtemittierende Schicht 103 aus der Dampfphase aufgebracht. Die als Quantentopfschicht (well layer) 103 dienende Galliumindiumnitrid-Schicht hatte eine Multiphasenstruktur, die aus mehreren Galliumindiumnitrid-Domänen mit voneinander verschiedenen Indium- Anteilen gebildet war. Es wurde gefunden, dass der durchschnittliche Anteil von In in der Zusammensetzung 0,10 (= 10%) war. Die Dicke der Quantentopfschicht 103 wurde auf 10 nm eingestellt. Auf der lichtemittierenden Schicht 103 wurde eine mit Silicium (Si)-dotierte Galliumnitrid-Schicht (GaN) des n-Typs 104 bei 825°C unter Verwendung der Atmosphärendruck-MOCVD-Methode aufgebracht, wobei ein Reaktionssystem aus Trimethylgallium (Molekülformel: (CH3)3Ga)/NH3/H2 verwendet wurde, sodass eine Verbindung mit der lichtemittierenden Schicht erreicht wurde. Die Dicke der GaN-Schicht 104 wurde auf 20 nm eingestellt. Die GaN-Schicht des n-Typs 104 wurde vorgesehen, um in dem inneren Bereich der lichtemittierenden Schicht 103 in Nähe der Kontakt-Schnittstelle eine Bandenstruktur auszubilden, in der ein Leitungsband und ein Valenzband gebogen sind.
  • Auf der GaN-Schicht des n-Typs 104 wurde eine nicht-dotierte amorphe Borphosphid (BP)-Schicht 105 angeordnet. Die amorphe Borphosphid-Schicht 105 wurde mit Hilfe der Atmosphärendruck-MOCVD-Methode unter Verwendung eines Reaktionssystems aus (C2H5)3B/PH3/H2 erhalten. Da die amorphe Schicht 105 aus der Dampfphase bei 550°C und bei einem V/III-Verhältnis (= PH3/C2H5)3B) von 10 aufgetragen war, wurde bei Raumtemperatur eine amorphe Hochwiderstands-Schicht mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm gebildet. Die Dicke der nichtdotierten amorphen Schicht 105 wurde auf 15 nm eingestellt. Danach wurde durch konventionelle selektive Bilderzeugungs- und Plasmaätz-Methoden ein Teil der amorphen Schicht 105 nur in einem Bereich zurückgelassen, in welchem eine Pad-Elektrode 107 auszubilden war. Die verbliebene amorphe Schicht 105 war ein kreisförmiger Bereich mit einem Durchmesser von 120 μm. Außer dem Teil der zurückgebliebenen amorphen Schicht wurde die amorphe Schicht 105 durch Ätzen entfernt, wodurch die Oberfläche der GaN-Schicht des n-Typs 104 freigelegt wurde.
  • Anschließend wurde mit Hilfe der gleichen Atmosphärendruck-MOCVD-Methode unter Verwendung eines (C2HS)3B/PH3/H2-Reaktionssystems und unter Verwendung der gleichen Dampfphasen-Aufdampfvorrichtung eine kristalline Borphosphid-Schicht 106 des p-Typs hergestellt, sodass eine Verbindung mit der verbliebenen amorphen Schicht 105 und der freigelegten Oberfläche der GaN-Schicht des n-Typs 104 erzielt wurde. Die nichtdotierte kristalline Borphosphid-Schicht 106 wurde bei 1.025°C, einer höheren Temperatur als der Wachstumstemperatur der amorphen Schicht 105, hergestellt. Nachdem die kristalline Borphosphid-Schicht 106 aus der Dampfphase bei einem V/III-Verhältnis von 1.300 aus der Dampfphase gewachsen war, wurde gefunden, dass die Trägerkonzentration der Schicht 2 × 1019 cm–3 war. Die Dicke der Schicht wurde auf 580 nm eingestellt. Die kristalline Borphosphid-Schicht 106 hatte eine Bandlücke von 3,2 eV bei Raumtemperatur. Daher wurde die kristalline Borphosphid-Schicht 106 als obere Überzugsschicht (Verkleidungsschicht) des p-Typs angewendet, die auch als Fensterschicht dient, durch welche emittiertes Licht nach außen geleitet wird.
  • Durch Anwendung einer konventionellen Fotolithografie-Methode wurde die Mitte der Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht 106, die als obere Überzugsschicht des p-Typs diente, selektiv mit einem Muster versehen, wodurch eine kreisförmige Ebene erhalten wurde, die als Bereich zur Ausbildung der Pad-Elektrode 107 diente. Außerdem wurde ein Bereich 108 zur Ausbildung einer Schneidrille selektiv gemustert, wobei eine Ebene mit Streifengestalt erhalten wurde. Danach und ausschließlich innerhalb des so gemusterten Bereiches wurde die kristalline Borphosphid-Schicht 106, die auf der amorphen Schicht 105 angeordnet war, durch die Plasmaätzmethode unter Verwendung eines Argon (Ar)/Methan (Molekülformel: CH4)/H2-Gasgemisches selektiv entfernt. Durch das Ätzen wurde der Teil der Oberfläche der amorphen Borphosphid-Schicht 105, der dem kreisförmi gen ebenen Bereich (Durchmesser: 100 μm) zur Ausbildung der Pad-Elektrode 107 entsprach, freigelegt. Außerdem wurde auch innerhalb des streifenförmigen Bereiches 108 mit einer Breite von 50 μm, der als Schneidlinie diente, die Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht 105 freigelegt. Der streifenförmige Bereich 108, der als Schneidlinie diente, war in einer Richtung parallel zu der Spaltrichtung des Si-Einkristall-Substrats 101 vorgesehen, d. h. in <110>-Kristallrichtung. Eine weitere Schnittlinie wurde in der Richtung senkrecht zu der <110>-Kristallrichtung vorgesehen.
  • Dann wurde unter Anwendung einer Fotoresistmaske, die selektiv gemustert war, sodass sie nur in dem Bereich zur Ausbildung der Pad-Elektrode 107 offen war, ein Gold-Germanium (Au 95 Gew.-%, Ge 5 Gew.-%)-Legierungsfilm, der als Bodenteil 107a der Pad-Elektrode 107 diente, durch eine konventionelle Vakuum-Dampfabscheidungsmethode abgelagert. Danach wurde die Maske von der Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht 106 abgeschält, wodurch der auf der Maske abgeschiedene Au-Ge-Film entfernt wurde. Die Dicke des Au-Ge-Films, der ausschließlich in dem Bereich der Pad-Elektrode 107 verbleibt und als Bodenteil der Pad-Elektrode dient, wurde auf 150 nm eingestellt. Danach wurde die Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht 106 mit einem Fotoresist überzogen und die Schicht wurde selektiv gemustert, wobei eine kreisförmige Öffnung (Durchmesser: 150 μm) ausschließlich in dem Bereich erhalten wurde, der dem Bereich zur Ausbildung der Ohmschen Elektrode 107b der Pad-Elektrode 107 entsprach. Es wurde bewirkt, dass die Mitte der so gebildeten Öffnung und die Mitte der planaren Gestalt des vorstehend erwähnten Bodenteils 107a übereinstimmten. Dann wurde mit Hilfe einer konventionellen Vakuum-Dampfabscheidungsmethode ein Film einer Gold-Beryllium-Legierung (Au 99 Gew.-%, Be 1 Gew.-%) abgeschieden, um die Ohmsche Elektrode 107b zu bilden, die Ohmschen Kontakt mit der kristallinen Borphosphid-Schicht 106 des p-Typs erzielte. Die Di cke der Ohmschen Elektrode 107b wurde auf 800 nm eingestellt. Der Anteil des Films aus Au-Be-Legierung, der auf der Maske abgeschieden war, mit Ausnahme des Teils der Maske, der der Ohmschen Elektrode 107b zur Ausbildung der Pad-Elektrode 107 entsprach, wurde abgeschält. Somit wurde die Ohmsche Elektrode 107b mit einer Planaren Fläche, die größer war als die des Bodenteils 107a und als oberer Teil der Pad-Elektrode 107 diente, der in Kontakt mit der Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht des p-Typs 106 stand, gebildet.
  • Auf der Rückseite des Silicium-Einkristall-Substrats 101 wurde eine Ohmsche Elektrode des n-Typs 109 aus einer Aluminium (A1) -Antimon (Sb) -Legierung angeordnet. Durch Abschälen der Maske zur Herstellung der Pad-Elektrode 107 in der Mitte der kristallinen Borphosphid-Schicht 106 wurde ein Teil der amorphen Borphosphid-Schicht 105, die vorher auf dem streifenförmigen Schnittbereich 108 gebildet worden war, freigelegt. Eine Diamantklinge wurde in der geraden Linie längs des streifenförmigen Schnittbereichs 108, d. h. der Schnittlinie, bewegt, während sie in Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Borphosphid-Schicht 105 gehalten wurde. Dadurch wurden einzelne LED's 10 in quadratischer Form mit einer Seitenlänge (gleich den Zwischenräumen zwischen zwei Mittellinien der Schnittlinien 108) von 300 μm hergestellt. Da die Breite jeder Schnittlinie 108 auf einen Wert eingestellt war, der etwa dem 2,5-fachen der Klinge (etwa 20 μm) entsprach, hatte jede abgetrennte LED 10 eine flache Seitenfläche.
  • Die Beobachtung mit Hilfe einer konventionellen Querschnitts-TEM-Methode zeigte, dass die amorphe Borphosphid-Schicht 105 ein Halo-Elektronenstrahl-Beugungsmuster in einem eingeschränkten Feld zeigte. Im Gegensatz dazu, wurden im Elektronenstrahl-Beugungsmuster der kristallinen Borphosphid-Schicht 106 Beugungspunkte, die auf dem Beugungsring auftraten, häufiger beobachtet als im Fall der einkristallinen Schicht, was anzeigte, dass die kristalline Borphosphid-Schicht aus einer polykristallinen Schicht bestand.
  • Erfindungsgemäß wurde ein Deckenteil der Ohmschen Elektrode 107b mit einer Planaren Fläche, die größer war als die des Bodenteils 107a, vorgesehen, sodass Kontakt mit der Oberfläche der kristallinen Borphosphid-Schicht des p-Typs 106 erreicht wurde. Daher wurde beim Drahtverbinden kein Ablösen der Pad-Elektrode 107 beobachtet. Die Emissionseigenschaften jeder LED wurden beim Fließen des Betriebsstroms von 20 mA der Vorrichtung in Vorwärtsrichtung zwischen der Pad-Elektrode 107 und der Ohmschen Elektrode des n-Typs 109, wobei diese beiden Elektroden fest verbunden waren, bestätigt. Die LED 10 emittierte blaues Licht mit einer zentralen Emissionswellenlänge von 440 nm mit einer Halbwertsbreite von 280 meV, die in dem Emissionsspektrum beobachtet wurde. Die Lichtintensität des LED-Chips vor der Harzformung, die durch eine konventionelle fotometrische Lichtstromkugel bestimmt wurde, war 7 mcd. Außerdem wurde die Emission mit gleichförmiger Intensität aus praktisch dem gesamten Anteil der Emissionsfläche mit Ausnahme der Projektionsfläche der Pad-Elektrode 107 erzielt, weil der untere Bodenteil 107a der Ohmschen Elektrode des p-Typs 107b so vorgesehen war, dass Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Borphosphid-Schicht mit hohem Widerstand 105 erzielt wurde, wodurch der Betriebsstrom der Vorrichtung über einen weiten Bereich der lichtemittierenden Fläche 103 verteilt wurde. Die Vorwärtsspannung bei einem Vorwärtsstrom von 20 mA wurde als 3,5 V festgestellt und es wurde gefunden, dass die Sperrspannung bei einem rückwärts gerichteten Strom (Sperrstrom) von 10 μA 8,2 V betrug.
  • <Beispiel 2>
  • Nachstehend wird die erfindungsgemäße lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis detailliert beschrie ben, wobei als Beispiel eine lichtemittierende Diode (LED) mit Doppel-Heterokontakt (DH) verwendet wird, in der eine Pad-Elektrode verwendet wird, deren Bodenoberfläche in Kontakt mit der Oberfläche einer amorphen Borphosphid-Schicht mit Mehrschichtstruktur ist.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht auf die LED 12 gemäß Beispiel 2. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht der LED 12, die längs der in 2 gezeigten gestrichelten Linie A-A' genommen wurde. In den 2 und 3 sind die gleichen Teile wie in 1 durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • Auf einer lichtemittierenden n-Typ-GaN-Schicht 104, die in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben ist, gebildet wurde, wurde eine nicht-dotierte amorphe Borphosphid-Schicht des p-Typs 201 ausgebildet. Die Trägerkonzentration und die Dicke der amorphen Borphosphid-Schicht 201 des p-Typs wurden auf 8 × 1018 cm–3 beziehungsweise 12 nm eingestellt. Auf der amorphen Borphosphid-Schicht 201 des p-Typs wurde eine nichtdotierte Borphosphid-Hochwiderstandsschicht 105 aufgestapelt. Der spezifische Widerstand und die Dicke der nicht-dotierten Borphosphid-Schicht 105 mit hohem Widerstand wurden auf 10 Ω·cm bei Raumtemperatur beziehungsweise 12 nm eingestellt. Mit Hilfe einer konventionellen fotolithografischen Methode wurden ein Teil der amorphen Borphosphid-Schicht 105 des p-Typs und ein Teil der amorphen Borphosphid-Schicht mit hohem Widerstand 201 ausschließlich in einem Bereich zurückgelassen, in welchem eine Pad-Elektrode 107 ausgebildet werden sollte. Die amorphen Schichten des p-Typs und mit dem hohen Widerstand 105 beziehungsweise 201 wurden derart zurückgelassen, dass kreisförmige Ebenen mit einem Durchmesser von 120 μm aufeinander geschichtet waren, wobei die Mittelpunkte der Ebenen zur Übereinstimmung gebracht waren. Anschließend wurde wie in Beispiel 1 beschrieben ist, eine nicht-dotierte kristalline Borphosphid-Schicht 106 des p-Typs auf der amorphen Borphosphid-Hochwiderstandsschicht 105 abgelagert.
  • Die kristalline Borphosphid-Schicht des p-Typs 106 wurde ausschließlich in den Bereichen zur Ausbildung der Pad-Elektrode 107 und einer Schnittlinie 108 durch Plasmaätzen selektiv entfernt, wobei die Oberfläche der amorphen Borphosphid-Schicht mit hohem Widerstand 105 freigelegt wurde. Der durch Entfernen der kristallinen Borphosphid-Schicht des p-Typs 106 erzeugte Planare Bereich war in Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 150 μm. Die Mitte des Kreises und die der kreisförmigen Ebene der zurückgebliebenen amorphen Borphosphid-Schicht mit hohem Widerstand 105 wurden zur Übereinstimmung gebracht. Danach wurden die Pad-Elektrode 107 mit einem Bodenteil 107a (Molybdän (Mo)), der in Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Hochwiderstands-Schicht 105 stand, und eine obere Ohmschen Elektrode 107b (Gold-Beryllium (Au-Be)) gebildet. Die Dicke der Molybdän-Schicht (Mo) und die der Au-Be-Schicht wurden auf 10 nm beziehungsweise 700 nm eingestellt. Wie in 3 gezeigt ist, wurden eine kreisförmige Elektrode und eine streifenförmige Elektrode, die als zusätzliche Ohmsche Elektrode 107c dienten, angebracht, sodass elektrischer Kontakt mit der Au-Be-Ohmschen Elektrode 107b, die als Deckenbereich der Pad-Elektrode 107 diente, erzeugt wurde.
  • In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde das Schneiden längs der parallel zu den Kristallrichtungen des Si-Einkristall-Substrats 101 von {1.-1.0} und {-1.-1.0} durchgeführt, wobei einzelne LED's 12 in quadratischer Form mit einer Seitenlänge von 350 μm gebildet wurden. Beim Fließen des Betriebsstroms der Vorrichtung von 20 mA in Vorwärtsrichtung hatte das emittierte Licht eine zentrale Emissionswellenlänge von 440 nm, die etwa der des LED 10 des Beispiels 1 entsprach. Die Lichtintensität des LED-Chips, die durch eine übliche fotometrische Kugel bestimmt wurde, war 9 mcd, was anzeigte, dass eine höhere Emissionsintensität als die der LED 10 des Beispiels 1 erreicht wurde. Ein Nahfeld-Lichtemissionsmuster zeigte an, dass die Emissionsintensität auf praktisch dem gesamten Bereich der Emissionsfläche mit Ausnahme der Pad-Elektrode 107 gleichförmig war. Es wurde bestätigt, dass die Emission mit gleichförmiger Intensität durch die Struktur verursacht wurde, in der der Bodenteil 107a, der unter der Ohmschen Elektrode 107b des p-Typs, die als oberer Teil diente, auf der Mehrschichtstruktur ausgebildet war, welche die amorphe Borphosphid-Schicht 105 und die amorphe Borphosphid-Hochwiderstandsschicht 201 umfasste, wodurch der Betriebsstrom der Oberfläche über einen weiten Bereich der lichtemittierenden Schicht 103 verteilt werden kann. Es wurde gefunden, dass die Vorwärtsspannung bei einem Vorwärtsstrom von 20 mA 3,4 V war und dass die Rückwärtsspannung (Sperrspannung) bei einem rückwärts gerichteten Strom von 10 μA 8,3 V betrug.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mittels einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bereitgestellt und eine Pad-Elektrode wird so vorgesehen, dass der Bodenteil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der Oberfläche der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis sowie mit der Oberfläche der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht. Somit kann eine ausgezeichnete Verbindung zwischen der Pad-Elektrode und der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erzielt werden und der Betriebsstrom der Vorrichtung kann beispielsweise über eine Lichtemissionsfläche verteilt werden, die nicht mit der Pad-Elektrode bedeckt ist. Daher kann eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, wie eine lichtemittierende Diode, bereitgestellt werden, die einen weiten Emissionsbereich hat und hohe Emissionsintensität erzielt.
  • Zusammenfassung
  • LICHTEMITTIERENDE HALBLEITERVORRICHTUNG AUF BORPHOSPHID BASIS UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
  • Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst:
    ein kristallines Substrat,
    eine erste auf dem kristallinen Substrat ausgebildeten Halbleiterschicht, wobei diese erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist,
    eine auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis mit hohem Widerstand oder eine erste amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit einem Leitungstyp der entgegengesetzt dem der ersten Halbleiterschicht ist, einschließt,
    eine auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand oder mit entgegengesetztem Leitungstyp ausgebildete Pad-Elektrode zum Erzeugen einer Drahtverbindung und eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei diese kristalline leitfähige Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Bereich der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, wobei die Pad-Elektrode in einem Bereich der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode in Kontakt mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht.

Claims (21)

  1. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst: ein kristallines Substrat, einen ersten auf diesem kristallinen Substrat ausgebildeten Halbleiter, wobei diese erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist, eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einschließt, eine Pad-Elektrode, die auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand ausgebildet ist, um eine Drahtverbindung zu ermöglichen, und eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Teil der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, wobei die Pad-Elektrode in einem Teil der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in Kontakt steht.
  2. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welche umfasst: ein kristallines Substrat, eine erste auf diesem kristallinen Substrat ausgebildete Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterschicht eine lichtemittierende Schicht einschließt, als Grundschicht dient und einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich aufweist, eine auf dem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine erste amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis aufweist, deren Leitungstyp entgegengesetzt zu dem der ersten Halbleiterschicht ist, eine auf der ersten amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis ausgebildete Pad-Elektrode zum Ausbilden einer Drahtverbindung, und eine auf dem zweiten Bereich der ersten Halbleiterschicht ausgebildete kristalline leitfähige Schicht auf Borphosphid-Basis, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis sich gegebenenfalls in einen Teil der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt, wobei die Pad-Elektrode in einem Teil der Pad-Elektrode oberhalb des Bodens der Pad-Elektrode in Kontakt mit der kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht.
  3. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 1 oder 2, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis eine Mehrschichtstruktur hat, die aus einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis gebildet ist, die so ausgebildet ist, dass sie Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht erreicht und deren Leitungstyp entgegengesetzt dem der ersten Halbleiterschicht ist, und einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand, die auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, welche den entgegengesetzten Leitungstyp hat, ausgebildet ist, gebildet ist.
  4. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis aus einem undotierten Halbleiter auf Borphosphid-Basis gebildet ist.
  5. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 3, worin die beiden amorphen Halbleiterschichten auf Borphosphid-Basis, welche die Mehrschichtstruktur der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bilden, aus einem undotierten Halbleiter auf Borphosphid-Basis gebildet sind.
  6. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Teil der Pad-Elektrode, der in Kontakt mit der kristallinen leitfähigen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis steht, aus einem Material gebildet ist, welches befähigt ist, einen Ohmschen Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis zu bilden.
  7. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 6, wobei der Teil der Pad-Elektrode, der aus einem Material gebildet ist, welches befähigt ist, einen Ohmschen Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis auszubilden, sich auf die leitfähige kristalline Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt.
  8. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Pad-Elektrode einen Bodenteil hat, der aus einem Material gebildet ist, welches einen Nicht-Ohmschen Kontakt mit der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis bilden kann.
  9. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Pad-Elektrode einen auf der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis angeordneten Bodenteil aufweist und einen Ohmschen Elektrodenteil besitzt, der auf dem Bodenteil ausgebildet ist und dessen Mitte mit der planaren Gestalt des Bodenteils übereinstimmt.
  10. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 9, wobei der Ohmsche Elektrodenteil der Pad-Elektrode einen planaren Bereich hat, der größer als der des Bodenteils der Pad-Elektrode ist.
  11. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 10, wobei der Ohmsche Elektrodenteil der Pad-Elektrode sich auf eine Oberfläche der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis erstreckt.
  12. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 11, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einen spezifischen Widerstand (resistivity) von 10 Ω·cm oder mehr hat.
  13. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 12, wobei die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand einen spezifischen Widerstand von 100 Ω·cm oder mehr hat.
  14. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Halbleiter auf Borphosphid-Basis aus der aus BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1) und BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δNδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  15. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Halbleiter auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Bormonophosphid (BP), Bor-Gallium-Indiumphosphid (Formel der Zusammensetzung: BαGaγIn1-α-γP: (0 < α ≤ 1, 0 ≤ γ < 1) oder einer Mischkristallverbindung von Bornitridphosphid (Formel der Zusammensetzung: BP1-δNδ: (0 ≤ δ < 1) oder Borarsenidphosphid (Formel der Zusammensetzung: BαP1-δAsδ: 0 ≤ δ < 1) besteht.
  16. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 6, worin die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis eine leitfähige Schicht des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode, der in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis steht, aus der aus Au-Zn und Au-Be bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  17. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 6, wobei die leitfähige kristalline Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des n-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der aus Au-Ge, Au-Sn und Au-In bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  18. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 8, wobei die amorphe Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au-Ge, Au-Sn, Au-In, Ti, Mo, V, Ta, Hf und W besteht.
  19. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 8, wobei die amorphe Schicht auf Borphosphid-Basis eine Schicht mit Leitfähigkeit des p-Typs ist und der Teil der Pad-Elektrode in Kontakt mit der leitfähigen kristallinen Schicht auf Borphosphid-Basis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au-Zn, Au-Be, Au-In, Ti, Mo, V, Ta, Hf und W besteht.
  20. Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis, welches umfasst: Ausbildung einer ersten Halbleiterschicht, die eine lichtemittierende Schicht einschließt, auf einem kristallinen Substrat durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth), Aufbringen einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit hohem Widerstand oder einer amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis mit einem Leitungstyp, der entgegengesetzt zu dem der Grundschicht ist, durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth), wobei die erste Halbleiterschicht als Grundschicht dient, bei einer Temperatur des kristallinen Substrats innerhalb des Bereiches von 250°C bis 1.200°C, selektives Entfernen der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, wobei man bewirkt, dass die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in einem ersten Bereich verbleibt, und Freilegen der ersten Halbleiterschicht in einem zweiten Bereich, der verschieden von dem ersten Bereich ist, Abscheiden einer leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis auf der freigelegten ersten Halbleiterschicht und der amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis durch Aufwachsen aus der Dampfphase (vapor phase growth) bei einer Temperatur des kristallinen Substrats, die im Bereich von 750°C bis 1.200°C liegt, selektives Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in dem ersten Bereich, wodurch die amorphe Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis freigelegt wird, Ausbilden einer Pad-Elektrode zum Erzeugen einer Drahtverbindung auf der freigelegten amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis in der Weise, dass die Pad-Elektrode in Kontakt mit der kristallinen Borphosphid-Schicht ist, und anschließendes Schneiden der gebildeten Struktur, um somit einzelne lichtemittierende Vorrichtungen herzustellen.
  21. Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf Borphosphid-Basis nach Anspruch 20, das weiterhin das Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis, die in dem ersten Bereich vorhanden ist, wo die Pad-Elektrode angeordnet werden soll, und gleichzeitig das Entfernen der leitfähigen kristallinen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis umfasst, die in einem Bereich vorhanden ist, in dem eine streifenartige Teilungslinie zum Schneiden und Trennen der Struktur in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen vorgesehen ist, wodurch eine Oberfläche der darunter liegenden amorphen Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis freigelegt wird.
DE10394018T 2003-01-06 2003-12-25 Lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit Schichten auf Borphosphid-Basis und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Fee Related DE10394018B4 (de)

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