177313. lajstromszámú szabadalom • Fénykibocsátásra alkalmas kétpólusú félvezető szerkezeti elem
7 177313 8 Zöld vag> sárga lumineszcencia számára az összekötő zóna a GaP félvezető anyagban, n-vezetőtípusú. Vörös lumineszcencia számára a GaAsP félvezető anyagban vagy GaP félvezető anyagban p-vezetőtípusú összekötőzóna van alkalmazva. A találmány tárgyának egy további kiviteli alakjánál a felületi érintkezők közötti összekötő zónában járulékos tartomány van beiktatva, amelynél ismételt vezetési fajta váltás van alkalmazva és a beiktatás laposan a felületről az összekötő zónába behatolóan van kialakítva. Célszerű, ha ezt az ismételten történő vezetési fajta változás tartományát a lumineszcencia zóna tartományában rendezzük el. Egyes alkalmazások esetén előnyös, ha a két nagyobb mértékben szennyezett és ellentétes vezetési fajtájú tartomány közül az egyiket kisebb vezetőképességű epitaxiális rétegen keresztül vezetjük át nagyobb mértékben szennyezett kristálytartományba. Más alkalmazások céljára viszont előnyösebb, ha egy nagymértékben szennyezett tartomány mellett egy gerenda alakú félvezető testben két ellentétesen vezető, nagyobb mértékben szennyezett tartomány van elhelyezve, és mindegyik tartomány fém-félvezető érintkezővel van ellátva. Végül célszerű, ha a zölden lumineszkáló GaP-testekben az anódosan polarizált, nagymértékben szennyezett tartomány és a kismértékben szennyezett összekötő zóna egy teljes felületoldalt foglal el és az anódérintkező a lumineszcencia tartomány oldalsó külső széle fölé nyúlik, és ezt szigetelőén áthidalja. A szabad oldalfelületeken keresztül történő fénykisugárzás a lapocska hátoldalán történő kisugárzással, vagy pedig a lapocska elülső oldalán történő kisugárzással is kiegészíthető. A találmány szerinti struktúra kizárólag villamos eszközöket használ fel a töltéshordozó-mérleg beállítására. Emellett lehetővé válik az új struktúra fő előnye, hogy valamennyi érintkező a félvezetőtest egy felület-oldalán helyezkedik el és lehetővé válik a normális fénykisugárzás a második felületről, az optikai tulajdonságok befolyásolása nélkül és ez azáltal válik lehetővé, hogy nagymértékben kiküszöböljük a sugárzást keltő rekombinációkkal erősen veszélyeztetett térfogatrészeket és elkerüljük a sugárzási rekombinációval járó veszteségeket a félvezető ezen tartományában. Ehhez tartoznak a nagymértékben szennyezett diffúziós zónák, a mély centrumok kiválasztási tartományai, valamint a fázisok hatásfelületei. Feltételezzük, hogy a felület dielektromos átfedése következtében a lumineszkalo pn-átmenet körül egy fémelektródával villamos előfeszültség mellett a rekombinációs partnerek összeszövődése következik be erősebben veszélyeztetett térfogati észek sugárzásmentes reKombináciojára folytatólagosan a távolabbi tartományok felé. Másrészt az oldalsó dióda záróirányban polarizált pn-átmenetének nagy záróellenállása megakadályozza a felülethez közeli közvetlen áteresztő irányú áramot és a felületi áramrészt a telítési záróáram mértékére szorítja vissza. Ezen intézkedés következtében az áteresztő irányú áram is a mélyebb tartományokba szorul és a virtuálisan bizonyos fajta „vertikális” injekciós lumineszcencia elem keletkezik, amelynél a többségi töltéshordozó áteresztő irányú áramrész látszólag a szubsztrátumból vagy egy jól vezető közbenső rétegből a lumineszkáló pn-átmenet felé, és ezzel a felület felé törekszik, amelyen keresztül ezt egy másik helyen a félvezetőbe vezettük. A félvezetővel közvetlen érintkező elektródarészek kialakításánál, különösen azon zónával való érintkezésnél, amely a lumineszkáló pn-átmenetet képezi, a pn-átmeneti felületnek először csak mintegy y4 része borítható ötvözött érintkezővel. Ezáltal egyenletes, nagy kisebbségi hordozó injektálást lehet megvalósítani kis érintkezőellenállás és igen jó hőelvezetés mellett. Minthogy az ötvözés által a p-zóna felülete durvává van téve, ezért a reflektált fénysugarak visszaverődési szögei némileg megváltoznak. Minthogy azonban a lumineszkáló pn-átmenetről a felső féltérbe kisugárzott fény jelentős része, a fém-félvezető értntkezőfelületeken, valamint a többi fényátnemeresztő elektródafémen verődik vissza, ezért mindkét félgömbrészbe kisugárzott fényt ki lehet használni. Az egyébként mindig jelenlevő abszorbeiót, amely a hátoldali érintkezőn jelentkezik, kiküszöböltük, minthogy egy felületoldala teljesen érintkezőktől mentes lehet. A találmány szerinti struktúrával hagyományos lefedési változatok is egyszerűbben megoldhatók, vagy pedig újabb változatok gazdaságosan valósíthatók meg. A találmány tárgyát néhány példakénti kiviteli alak kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a lumineszceí :ia-„chip” részletének nézetét mutatja, az oldalsó érintkezőkön levő kiemelkedésekkel. A 2. ábra a találmány szerinti gyártmánystruktúra működési elvének magyarázatára szolgál. A 3. ábra egy lumineszcencia-chip részletének nézetét mutatja, lapos oldalsó érintkezőkkel. A 4. ábra egy lumineszcencia-chip egy részletének nézetét mutatja, oldalsó vezetőlemez elrendezéssel és kétoldali érintkeztetéssel. Az 5. ábra egy lumineszcencia diódaelem vázlatát mutatja, járulékos pn-átmenettel az oldalsó érintkezők között. A 6. ábra az 5. ábra szerinti lumineszcencia diódaelem egyszerűsített helyettesítő kapcsolását mutatja. A 7. ábra egy lumineszcencia-„chip” részletének nézetét mutatja, átlátszó vezető anódlemezzel. Az 1. ábrán vázlatosan bemutatott lumineszcencia elem egy (100) — orientált nagyobb mértékben szennyezett 1 GaP-szubsztrátumból és egy gyengébben vezető GaP-ből levő 2 epitaxiális rétegből áll. A 2 epitaxiális réteg, az n-vezető fajta első zónáját képezi és 1—3 10' at cm-3 értékű tellur szennyezettsége van. A 2 epitaxiális réteg felülete Si3N4 anyagból levő 3 szigetelőréteggel van fedve. A 3 szigetelőrétegben levő nyíláson keresztül étjük el az első nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartományt, amely a kisebbségi töltéshordozó injektálásáért felelős. Ezen nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány 7- 10l8at cm !-nál nagyobb mennyiségű cinkkel van szennyezve, és 5 szélével valamivel több, mint 5 pm-nyíre benyúlik a 2 epitaxiális rétegbe. Egy második, nagymértékben, kb. 11018 értékben Te-szennyezett 6 n-vezető tartomány ugyancsak belenyúlik a gyengébben vezető 2 epitaxiális rétegbe. A nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány és a nagymértékben szennyezett 6 n-vezető tartomány között helyezkedik el a 7 összekötő zóna. Egy fém-félvezető 8 érintkezőn keresztül van a nagymértékben szennyezett 4 p-vezető tartomány egy felpárologtatott, nemesfémből levő 9 vezetőlemezzel összekötve. A fémfélvezető 8 érintkezőt beötvözött érintkezőfémekből levő finom rács képezi, amelynél az összekötő sávszélességek kb. 10 gm értékűek. A rácsszemek közötti sávokban 10 szigetelőréteg-szigetek vannak Si3N4-pámák alakjában, amelyeknek vastagsága 1400 gm és felületi kiteijedésük 90x90 gm2. Mikroszkopikus szemlélésnél az Si,N4-pámak világos mezőkként emelkednek ki az ötvözött rácsból. A fémfélvezető 8 érintkezőt 11 fémes kiemelkedés takaijá, amely kb. 25 gm-mel a félvezető felülete fölött végződik, de csak 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
