專利名稱：發(fā)光晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光晶體管，其可以同時(shí)獲得光學(xué)特性和電學(xué)特性。
背景技術(shù)：
通常，發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生通過(guò)使用半導(dǎo)體p-n結(jié)型結(jié)構(gòu)注入的少數(shù)載流子(電子或空穴)，并且重新結(jié)合少數(shù)載流子以便發(fā)光。換句話說(shuō)，如果正向電壓施加于半導(dǎo)體的特定元件，電子和空穴在穿過(guò)正極與負(fù)極之間的接合部分的同時(shí)重新結(jié)合。由于這種狀態(tài)下的能量比電子和空穴處于分離的狀態(tài)下的能量小，因而在這個(gè)時(shí)候由于產(chǎn)生能量差而發(fā)光。
這樣的LED可以通過(guò)使用低電壓而高效率地發(fā)光。因此，LED用于家庭用具、遙控裝置、電子顯示板、標(biāo)識(shí)器、自動(dòng)化設(shè)備等。
同時(shí)，大多數(shù)半導(dǎo)體電子元件都表現(xiàn)為晶體管，并且由III-V和II-VI族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的晶體管被制造成用于各個(gè)領(lǐng)域。
然而，幾乎從來(lái)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)用于發(fā)光的晶體管方面的研究。在該技術(shù)領(lǐng)域中，需要一種用于獲得光學(xué)特性和電學(xué)特性的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，它提供了一種可以同時(shí)獲得光學(xué)特性和電學(xué)特性的發(fā)光晶體管。
本總發(fā)明構(gòu)思的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在接下來(lái)的描述中部分地進(jìn)行闡述，且從該描述中將部分地變得顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)該總發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施而獲知。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，發(fā)光晶體管包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于該集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于該集電極層上未形成有基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于該基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于該基極層上未形成有發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于該發(fā)射極層上；第一激活(activation)層，形成于該集電極層與基極層之間；以及第二激活層，形成于該基極層與發(fā)射極層之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，發(fā)光晶體管包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于該集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于該集電極層上未形成有基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于該基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于該基極層上未形成有發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于該發(fā)射極層上；以及激活層，形成于該集電極層與基極層之間。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，發(fā)光晶體管包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于該集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于該集電極層上未形成有基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于該基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于該基極層上未形成有發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于該發(fā)射極層上；以及激活層，形成于該基極層與發(fā)射極層之間。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該第一導(dǎo)電型為n-型，而該第二導(dǎo)電型為p-型。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該第一導(dǎo)電型為p-型，而該第二導(dǎo)電型為n-型。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該集電極層、基極層、發(fā)射極層、以及激活層由II-VI或III-V族化合物半導(dǎo)體形成。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該II-VI族化合物半導(dǎo)體是ZnSe、ZnTe、ZnSeTe、ZnS、ZnO、CdSe、CdS、CdTe、ZnCdS、ZnCdSe、ZnCdSeTe、ZnCdSTe等。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該III-V族化合物半導(dǎo)體是GaAs、GaAlAs、GaInAs、InAs、InP、InSb、GaSb、GaInSb、GaN、GaInN等。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本總發(fā)明構(gòu)思的這些和/或其它方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯并且更加容易理解，圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光晶體管的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2至圖4是沿圖1的線I-I′截取的截面圖；以及圖5A和圖5B分別是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光晶體管的等效電路圖和I-V曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)描述本總發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出，通篇中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的元件。為了解釋本總發(fā)明構(gòu)思，下面參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述。在附圖中，為清楚起見(jiàn)，層和區(qū)域的厚度被放大了。
下面，將參照?qǐng)D1至圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光晶體管。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光晶體管的結(jié)構(gòu)的平面圖，以及圖2至圖4是沿圖1的線I-I′截取的截面圖。
如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光晶體管基本上具有雙極結(jié)(bipolarjunction)結(jié)構(gòu)。
也就是說(shuō)，發(fā)光晶體管包括基板100、形成于基板100上的第一導(dǎo)電型集電極層110、形成于集電極層110的預(yù)定區(qū)域上的第二導(dǎo)電型基極層130，以及形成于基極層130的預(yù)定區(qū)域上的第一導(dǎo)電型發(fā)射極層150，發(fā)射極層150具有與集電極層110相同的導(dǎo)電類(lèi)型。
第一導(dǎo)電型是n-型，而第二導(dǎo)電型是p-型。集電極層110和發(fā)射極層150可以由n-型半導(dǎo)體形成，而基極層130可以由p-型半導(dǎo)體形成。由n-型半導(dǎo)體形成的集電極層110和發(fā)射極層150可以摻雜Si等，而由p-型半導(dǎo)體形成的基極層130可以摻雜Mg等。
相反，第一導(dǎo)電型可以是p-型，而第二導(dǎo)電型可以是n-型。另外，集電極層110和發(fā)射極層150可以由p-型半導(dǎo)體形成，而基極層130可以由n-型半導(dǎo)體形成。
發(fā)射極層150是空穴或電子注入其中的區(qū)域，集電極層110是所注入的空穴或電子聚集的區(qū)域，而基極層130是發(fā)射極層150與集電極層110之間的中間區(qū)域。
在集電極層110上未形成有基極層130的區(qū)域上，形成有集電極110a。
在基極層130上未形成有發(fā)射極層150的區(qū)域上，形成有基電極130a。
在發(fā)射極層150上，形成有發(fā)射電極150a。
集電極110a、基電極130a、及發(fā)射電極150a分別與集電極層110、基極層130、及發(fā)射極層150進(jìn)行歐姆接觸。優(yōu)選地，各電極110a、130a、以及150a由選自由Pd、Ti、Al、Pt、Au、Ni及Cr或它們的合金組成的組中的至少一種金屬形成。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光晶體管進(jìn)一步包括形成于集電極層110與基極層130之間的第一激活層120和形成于基極層130與發(fā)射極層150之間的第二激活層140。
取代包括第一激活層120和第二激活層140兩者的上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光晶體管還可僅包括形成于集電極層110與基極層130之間的激活層120，如圖3所示。可替換地，發(fā)光晶體管還可以僅包括形成于基極層130與發(fā)射極層150之間的激活層140。
激活層120和140、集電極層110、基極層130、以及發(fā)射極層150可以由II-VI族或III-V族化合物半導(dǎo)體形成。
至于II-VI族化合物半導(dǎo)體，可以使用ZnSe、ZnTe、ZnSeTe、ZnS、ZnO、CdSe、CdS、CdTe、ZnCdS、ZnCdSe、ZnCdSeTe、ZnCdSTe等。至于III-V族化合物半導(dǎo)體，可以使用GaAs、GaAlAs、GaInAs、InAs、InP、InSb、GaSb、GaInSb、GaN、GaInN等。
圖5A和圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光晶體管的等效電路圖和I-V曲線圖。
如圖5A和圖5B所示，包括集電極C、基極B和發(fā)射極E三個(gè)端子(terminal)的發(fā)光二極管可以通過(guò)調(diào)整基極B而調(diào)整從激活層中產(chǎn)生的光的強(qiáng)度，并且通過(guò)基極電壓調(diào)整集電極電流的大小。
也就是說(shuō)，在發(fā)射極E和集電極C中流動(dòng)的載流子是電子和空穴。當(dāng)向基極B施加電壓時(shí)，基極B的勢(shì)壘(barrier)在高度上減小了，以使載流子容易從發(fā)射極E移向集電極C。這樣，集電極C中流動(dòng)的電流被放大了。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光晶體管具有包括集電極層110、基極層130、以及發(fā)射極層150的雙極結(jié)型結(jié)構(gòu)。在集電極層110與基極層130之間以及在基極層130與發(fā)射極層150之間，分別形成發(fā)光的激活層120和140。因此，根據(jù)各端子的偏壓方向，光學(xué)和電學(xué)輸出可以被放大或者可以從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開(kāi)狀態(tài)或從斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為接通狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光晶體管，發(fā)光的激活層以包括集電極層、基極層、以及發(fā)射極層的雙極結(jié)型結(jié)構(gòu)的形式分別形成于集電極層與基極層之間和基極層與發(fā)射極層之間。因此，可同時(shí)獲得光學(xué)和電學(xué)特性。
另外，光強(qiáng)度可以通過(guò)對(duì)基極端子的調(diào)整而調(diào)整。根據(jù)各端子偏壓方向，光學(xué)和電學(xué)輸出可以被放大或者可以從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開(kāi)狀態(tài)或從斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為接通狀態(tài)。
盡管已示出和描述了本總發(fā)明構(gòu)思的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離本總發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變，本總發(fā)明構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光晶體管，包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于所述集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于所述集電極層上未形成有所述基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于所述基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于所述基極層上未形成有所述發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于所述發(fā)射極層上；第一激活層，形成于所述集電極層與所述基極層之間，以及第二激活層，形成于所述基極層與所述發(fā)射極層之間。
2.一種發(fā)光晶體管，包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于所述集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于所述集電極層上未形成有所述基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于所述基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于所述基極層上未形成有所述發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于所述發(fā)射極層上，以及激活層，形成于所述集電極層與所述基極層之間。
3.一種發(fā)光晶體管，包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于所述集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于所述集電極層上未形成有所述基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于所述基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于所述基極層上未形成有所述發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于所述發(fā)射極層上，以及激活層，形成于所述基極層與所述發(fā)射極層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光晶體管，其中，所述第一導(dǎo)電型是n-型，而所述第二導(dǎo)電型是p-型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光晶體管，其中，所述第一導(dǎo)電型是p-型，而所述第二導(dǎo)電型是n-型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光晶體管，其中，所述集電極層、所述基極層、所述發(fā)射極層、以及所述激活層由II-VI族或III-V族化合物半導(dǎo)體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光晶體管，其中，所述II-VI族化合物半導(dǎo)體是ZnSe、ZnTe、ZnSeTe、ZnS、ZnO、CdSe、CdS、CdTe、ZnCdS、ZnCdSe、ZnCdSeTe、ZnCdSTe等。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光晶體管，其中，所述III-V族化合物半導(dǎo)體是GaAs、GaAlAs、GaInAs、InAs、InP、InSb、GaSb、GaInSb、GaN、GaInN等。
全文摘要
一種發(fā)光晶體管，包括第一導(dǎo)電型集電極層，形成于基板上；第二導(dǎo)電型基極層，形成于所述集電極層的預(yù)定區(qū)域上；集電極，形成于所述集電極層上未形成有所述基極層的區(qū)域上；第一導(dǎo)電型發(fā)射極層，形成于所述基極層的預(yù)定區(qū)域上；基電極，形成于所述基極層上未形成有所述發(fā)射極層的區(qū)域上；發(fā)射電極，形成于所述發(fā)射極層上；第一激活層，形成于所述集電極層與所述基極層之間；以及第二激活層，形成于所述基極層與所述發(fā)射極層之間。
文檔編號(hào)H01L33/28GK101087008SQ20071009736
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者文元河, 崔昌煥, 黃永南 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社