DE3404875A1 - Semiconductor configuration - Google Patents

Semiconductor configuration

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DE3404875A1 DE19843404875 DE3404875A DE3404875A1 DE 3404875 A1 DE3404875 A1 DE 3404875A1 DE 19843404875 DE19843404875 DE 19843404875 DE 3404875 A DE3404875 A DE 3404875A DE 3404875 A1 DE3404875 A1 DE 3404875A1
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    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system

Abstract

The invention relates to a semiconductor configuration comprising a silicon base body and gallium phosphate light-emitting diodes applied to the base body. According to the invention, between the silicon base body and the gallium phosphite light-emitting diodes a light-reflecting layer is disposed, comprising a material whose band spacing is greater than that of gallium phosphite. This light-reflecting layer preferably consists of gallium aluminium phosphite.

Description

Halbleiteranordnung Semiconductor device

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Es ist bekannt, Galliumphosphit-Leuchtdioden auf Siliziumgrundkörpern als Trägermaterial anzuordnen, wobei diese Leuchtdioden beispielsweise ansteuerbare Arrays zur Erzeugung wechselnder Bildmuster darstellen. Diese Anordnungen haben allerdings den Nachteil, daß das aus dem Galliumphosphit austretende Licht zu einem erheblichen Teil vom Siliziumgrundkörper absorbiert wird.The invention relates to a semiconductor arrangement according to the features of the preamble of claim 1. It is known, gallium phosphite light-emitting diodes to be arranged on silicon base bodies as a carrier material, these light-emitting diodes for example, represent controllable arrays for generating changing image patterns. However, these arrangements have the disadvantage that that from the gallium phosphite A considerable part of the light emerging is absorbed by the silicon base body.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, bei der die Lichtabsorption durch den Trägerkörper auf ein Minimum reduziert wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß aus den Galliumphosphit-Leuchtdioden kein Licht mehr in den Trägerkörper aus Silizium eindringen kann, da die zwischengefügte Halbleiterschicht aus einem Material großen Bandabstandes als Lichtreflektor wirkt. Die lichtreflektierende Halbleiterschicht besteht vorzugsweise aus Gallium-Aluminium-Phosphit, die in einkristalliner Form auf den einkristallinen Siliziumträgerkörper aufgebracht werden kann.The invention is therefore based on the object of a semiconductor arrangement to specify according to the preamble of claim 1, in which the light absorption is reduced to a minimum by the carrier body. This task is carried out by the features of claim 1 solved. The arrangement according to the invention has the Advantage that no more light from the gallium phosphite light emitting diodes into the carrier body made of silicon can penetrate, since the interposed semiconductor layer consists of a Material with a large band gap acts as a light reflector. The light reflective Semiconductor layer preferably consists of gallium-aluminum-phosphite, which is single-crystalline Form can be applied to the monocrystalline silicon carrier body.

Auf diese Gallium-Aluminium-Phosphit-Schicht werden sodann mittels bekannter Verfahren die Galliumphosphit-Leuchtdioden aufgebracht.On this gallium-aluminum-phosphite layer are then by means of known method the gallium phosphite light-emitting diodes applied.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Siliziumgrundkörper Bauelemente einer integrierten Schaltung aufweist. Diese Bauelemente sind nach der üblichen Planartechnologie an der Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer Isolierschicht bedeckt, die Kontaktierungsöffnungen für die Bauelemente der integrierten Schaltung enthält. Einzele Bereiche der Halbleiteroberfläche des Siliziumgrundkörpers sind jedoch mit inselförmigen Schichten aus Gallium-Aluminium-Phosphit bedeckt, auf denen sich die Galliumphosphit-Leuchtdioden befinden. Die leitende Gallium-Aluminium-Phosphit-Schicht wird vorzugsweise über Leitbahnen mit elektrischen Bauelementen der integrierten Schaltung elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Leuchtdioden so anzu#ordnen und derart mit Bauelementen der integrierten Schaltung zu verbinden, daß das jeweilige Leuchtmuster einen bestimmten Schaltzustand der integrierten Schaltung anzeigt.In an advantageous development of the invention it is provided that the silicon base body has components of an integrated circuit. These According to the usual planar technology, components are on the surface of the semiconductor body Covered with an insulating layer, the contact openings for the components the integrated circuit contains. Individual areas of the semiconductor surface of the However, silicon base bodies have island-shaped layers made of gallium-aluminum-phosphite covered, on which the gallium phosphite light-emitting diodes are located. The senior Gallium-aluminum-phosphite layer is preferably over conductive paths with electrical Components of the integrated circuit connected in an electrically conductive manner. To this For example, it is possible to arrange the light-emitting diodes in this way and in this way to connect with components of the integrated circuit that the respective light pattern indicates a certain switching state of the integrated circuit.

Bei einer geeigneten Ausführungsform befinden sich die Gallium-Aluminium-Phosphit-Schichten auf den hochdotierten Separations-Diffusions-Bereichen, die die Bauelemente der integrierten Schaltung voneinander trennen. Diese Isolations-Diffusions-Bereiche gehen in den Grundkörper gleichen Leitungstyps über, so daß die Leuchtdioden vom Rückseitenkontakt der Halbleiteranordnung über den Halbleitergrundkörper, die Separations-Diffusions-Zonen und die Gallium-Aluminium-Phosphit-Schicht angesteuert werden können.In a suitable embodiment, the gallium-aluminum-phosphite layers are located on the highly doped separation-diffusion areas that form the components of the separate integrated circuits. These isolation diffusion areas go into the main body of the same line type, so that the light emitting diodes from Rear side contact of the semiconductor arrangement via the semiconductor base body, the separation-diffusion zones and the gallium-aluminum-phosphite layer can be controlled.

Die Erfindung wird nachstehend noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail.

Dabei zeigt Figur 1 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung, während in Figur 2 eine integrierte Halbleiterschaltung in einem Teilausschnitt dargestellt ist, bei der Bauelemente der integrierten Schaltung mit den Leuchtdioden in Verbindung stehen.Here, Figure 1 shows the basic structure of the invention Semiconductor arrangement, while in Figure 2 an integrated semiconductor circuit in a partial section is shown in the components of the integrated circuit are in communication with the light emitting diodes.

In Figur 1 ist ein Halbleitergrundkörper 1 aus Silizium dargestellt, der beispielsweise n-leitend ist. Auf den einkristallinen Grundkörper 1 wird eine Schicht 2 aus Ga Al P aufgebracht, wobei x beispielsweise den Wert 0,2 hat. Die Schichtdicke der GaAlP-Schicht beträgt vorzugsweise 0,6 bis 1 iim.In Figure 1, a semiconductor base body 1 made of silicon is shown, which is, for example, n-conducting. On the monocrystalline base body 1 is a Layer 2 made of Ga Al P is applied, where x has the value 0.2, for example. the The layer thickness of the GaAlP layer is preferably 0.6 to 1 μm.

Auf die GaAlP-Schicht 2 werden nunmehr Galliumphosphit-Schichten 4 und 5 aufgebracht, wobei die zunächst aufgebrachte Schicht 4 n-leitend und die danach aufgebrachte Schicht 5 p-leitend ist. Diese Galliumphosphit-Schichten werden mit Hilfe bekannter Ätzverfahren in einzelne Leuchtdiodenbereiche aufgeteilt, die dann mesaförmig auf der Gallium-Aluminium-Phosphit-Schicht 2 angeordnet sind.Gallium phosphite layers 4 are now placed on the GaAlP layer 2 and 5 applied, the first applied layer 4 being n-conductive and the one after that applied layer 5 is p-type. These gallium phosphite layers are made with Using known etching processes, they are divided into individual light-emitting diode areas, which then Are arranged in a mesa shape on the gallium-aluminum-phosphite layer 2.

Die Halbleiterschichten 2 bis 5 werden vorzugsweise durch Gasphasenepitaxie mit Hilfe metallorganischer Verbindungen abgeschieden. Ferner kann die p-Schicht 5 durch Umdotieren eines Oberflächenbereichs der epitaktisch abgeschiedenen Schicht 4 erfolgen, wobei die Störstellen eindiffundiert oder implantiert werden können. Die Galliumphosphit-Schichten können auch durch partielle Epitaxie abgeschieden werden, so daß die ansonsten notwendige Unterteilung in einzelne Leuchtdioden entfällt. Schließlich werden auf die p-leitenden Oberflächenzonen der Galliumphosphit-Leuchtdioden noch Anschlußkontakte 7 aufgebracht, so daß die einzelnen Leuchtdioden, die über den Siliziumgrundkörper 1 und den Anschlußkontakt 8 an diesem Grundkörper an ein definiertes Potential angeschlossen sind, über die Anschlüsse 7 einzeln angesteuert werden können.The semiconductor layers 2 to 5 are preferably formed by gas phase epitaxy deposited with the help of organometallic compounds. Furthermore, the p-layer 5 by redoping a surface area of the epitaxially deposited layer 4 take place, wherein the impurities can be diffused or implanted. The gallium phosphite layers can also be deposited by partial epitaxy so that the otherwise necessary division into individual light-emitting diodes is no longer necessary. Finally, the p-conducting surface zones of the gallium phosphite light-emitting diodes are applied connection contacts 7 applied so that the individual light emitting diodes, via the silicon base body 1 and the connection contact 8 on this base body are connected to a defined potential, controlled individually via the connections 7 can be.

In Figur 2 ist im Schnitt ein Teil einer integrierten Halbleiterschaltung dargestellt, die in dem Silizium grundkörper 1 untergebracht ist. Der Grundkörper 1 enthält durch Separations-Diffusions-Zonen 10 voneinander getrennte Halbleiterbereiche 9a und 9b, die den zum Grundkörper 1 entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen.In Figure 2 is a part of an integrated semiconductor circuit in section shown, which is housed in the silicon base body 1. The basic body 1 contains semiconductor regions separated from one another by separation-diffusion zones 10 9a and 9b, which have the conductivity type opposite to that of the base body 1.

In diese isolierten Bereiche 9a und 9b werden Bauelemente eingebracht, die beispielsweise aus Transistoren, Dioden, Widerständen und Kondensatoren bestehen.Components are introduced into these isolated areas 9a and 9b, which for example consist of transistors, diodes, resistors and capacitors.

In dem im Ausführungsbeispiel p-leitenden Halbleiterbereich 9b befindet sich beispielsweise ein Planartransistor, der aus der Kollektorzone 11, der Basiszone 12 und der Emitterzone 13 besteht. Im Halbleiterbereich 9a kann sich beispielsweise ein Widerstand 15 befinden.Located in the p-conducting semiconductor region 9b in the exemplary embodiment For example, a planar transistor, which consists of the collector zone 11, the base zone 12 and the emitter zone 13 consists. In the semiconductor region 9a, for example a resistor 15 are located.

Die pn-Übergänge der Halbleiterbauelemente sind an der allen pn-Übergängen gemeinsamen Oberflächenseite des einkristallinen Siliziumkörpers 1 durch eine Isolierschicht 18 in herkömmlicher Planartechnologie passiviert. Diese Isolierschicht 18, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder Siliziumnitrid besteht, enthält Öffnungen 17 in denen die Anschlußkontakte an die Halbleiterbauelemente bzw. deren Zonen angebracht werden.The pn junctions of the semiconductor components are at all pn junctions common surface side of the monocrystalline silicon body 1 through an insulating layer 18 passivated in conventional planar technology. This insulating layer 18, for example consists of silicon dioxide or silicon nitride, contains openings 17 in which the Connection contacts are attached to the semiconductor components or their zones.

Beim Ausführungsbeispiel wird die Isoliersicht 18 über den Separations-Diffusions-Zonen 10 durch eine Schicht aus Gallium-Aluminium-Phosphit ersetzt. Diese GaAlP- Bereiche können beispielsweise durch partielle Epitaxie hergestellt werden. Auf diesen inselförmigen Bereichen 2a und 2b der GaAlP-Schicht werden - wie bereits erläutert - die GaP-Leuchtdioden 3 angeordnet. Die eine Halbleiterzone dieser Leuchtdioden ist über die lichtreflektierende und leitende CaAlP-Schicht 2a bzw. 2b, über die Separations-Diffusions-Zonen 10 und den Halbleitergrundkörper 1 mit dem Ohmschen Anschlußkontakt 8 elektrisch leitend verbunden. Die andere Zone der Leuchtdioden wird jeweils über eine Leitbahn 14 bzw. 16 mit einem Halbleiterbauelement der integrierten Schaltung verbunden. So verbindet die Leitbahn 14 die Leuchtdiode beispielsweise mit der Kollektorzone eines Transistors und die Leitbahn 16 die Leuchtdiode mit dem Anschluß eines Widerstandes 15.In the exemplary embodiment, the insulating layer 18 is over the separation-diffusion zones 10 replaced by a layer of gallium aluminum phosphite. This GaAlP Areas can for example be produced by partial epitaxy. On these island-shaped Areas 2a and 2b of the GaAlP layer are - as already explained - the GaP light-emitting diodes 3 arranged. The one semiconductor zone of these light-emitting diodes is above the light-reflecting one and conductive CaAlP layer 2a and 2b, respectively, over the separation-diffusion zones 10 and the semiconductor base body 1 with the ohmic connection contact 8 is electrically conductive tied together. The other zone of the light-emitting diodes is in each case via an interconnect 14 or 16 connected to a semiconductor component of the integrated circuit. So connects the interconnect 14 the light-emitting diode, for example with the collector zone of a transistor and the interconnect 16, the light-emitting diode with the connection of a resistor 15.

Auf diese Weise können die Leuchtdioden, die sich auf der Halbleiteranordnung befinden einzeln über Bauelemente der integrierten Halbleiterschaltung angesteuert werden.In this way, the light-emitting diodes, which are on the semiconductor device are individually controlled via components of the integrated semiconductor circuit will.

Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, daß die geometrische Anordnung der Leuchtdioden und deren Ansteuerung so gewählt wird, daß an dem Leuchtmuster der jeweilige Schaltzustand der integrierten Schaltung optisch abgelesen werden kann. Andererseits kann mit Hilfe von Leuchtdioden auch eine Kopplung von verschiedenen integrierten Halbleiterschaltungen über Lichtleiterstrecken erfolgen. Die an die Halbleiteranordnung gemäß Figur 2 dann anzukoppelnde integrierte Schaltung muß folglich eine integrierte Photodiode oder sonstige lichtempfindliche Halbleiterbauelemente enthalten.There is, for example, the possibility that the geometric arrangement the light emitting diodes and their control is chosen so that on the light pattern the respective switching status of the integrated circuit can be read optically can. On the other hand, with the help of light-emitting diodes, a coupling of different integrated semiconductor circuits take place via fiber optic lines. The to the Semiconductor arrangement according to Figure 2 then to be coupled integrated circuit must consequently an integrated photodiode or other light-sensitive semiconductor components contain.

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Claims (5)

Patentansprüche b ; Halbleiteranordnung aus einem Siliziumgrundkörper (1) und auf den Grundkörper aufgebrachten Galliumphosphit-Leuchtdioden (3), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Siliziumgrundkörper (1) und den Galliumphosphit-Leuchtdioden (3) eine lichtreflektierende Schicht (2) angeordnet ist, die aus einem Material besteht, dessen Bandabstand größer ist als der des Galliumphosphit. Claims b; Semiconductor arrangement made from a silicon base body (1) and gallium phosphite light-emitting diodes (3) applied to the base body, thereby characterized in that between the silicon base body (1) and the gallium phosphite light-emitting diodes (3) a light-reflecting layer (2) is arranged, which is made of a material exists, the band gap of which is larger than that of gallium phosphite. 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht (2) aus Gallium-Aluminium-Phosphit besteht.2) semiconductor device according to claim 1, characterized in that the light-reflecting layer (2) consists of gallium-aluminum-phosphite. 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht (2) aus Gallium-Aluminium-Phosphit leitend ist und eine Dicke von ca. 0,6 bis 1 tim aufweist.3) semiconductor arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the light-reflecting layer (2) made of gallium-aluminum-phosphite is conductive and has a thickness of about 0.6 to 1 tim. 4) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumgrundkörper (1) Bauelemente einer integrierten Schaltung aufweist, daß diese Bauelemente an der Oberfläche des Siliziumkörpers von einer Isolierschicht (11) bedeckt sind, die Kontaktierungsöffnungen (17) enthält, daß einzelne Bereiche der Oberfläche des Siliziumgrundkörpers mit inselförmigen Schichten (2a, 2b) aus Gallium-Aluminium-Phosphit bedeckt sind, die über Leitbahnen (14, 16) mit elektrischen Bauelementen der integrierten Schaltung in Verbindung stehen.4) Semiconductor arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the silicon base body (1) components of an integrated circuit has that these components on the surface of the silicon body of a Insulating layer (11) are covered, the contact openings (17) contains that individual areas of the surface of the silicon base body with island-shaped Layers (2a, 2b) made of gallium-aluminum-phosphite are covered over interconnects (14, 16) in connection with electrical components of the integrated circuit stand. 5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (3) derart mit Bauelementen der integrierten Schaltung im Grundkörper (1) verbunden sind, daß das Leuchtmuster Schaltzustände der integrierten Schaltung anzeigt.5) semiconductor arrangement according to claim 4, characterized in that the light-emitting diodes (3) with components of the integrated circuit in the base body (1) are connected that the luminous pattern switching states of the integrated circuit indicates.
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