Bei einer Vielzahl von bekannten Lichtquellen erfolgt nach einer Energieabsorption durch Atome, Moleküle oder kondensierte Materie eine Emission von elektromagnetischer Strahlung. Eine derartige Emission wird als Lumineszenz bezeichnet.

Eine in der Optoelektronik bedeutende Lichtquelle ist die Lumineszenzdiode (LED ; Light Emitting Diode). Die Lumineszenzdiode enthält ein Halbleitermaterial mit einem p- dotierten und einem n-dotierten Bereich. In diesen Bereichen vorhandene Uberschußladungsträger diffudieren in den jeweils anders dotierten Bereich und rekombinieren dort mit dessen Ladungsträgern. Hierdurch entsteht eine inkoharente elektromagnetische Strahlung mit einer typischen Linienbreite in der Größenordnung von mehreren 10 nm. Die Bandbreite hängt hierbei von der Wahl des Halbleitermaterials und seiner Dotierungen ab.

Eine weitere in der Optoelektronik bedeutende Lichtquelle ist der Halbleiterlaser. Hierbei handelt es sich um spezielle pn- Dioden, bei denen der pn-Ubergang eine Pumpe für den Laser darstellt. Als aktives (verstärkendes) Material dient ein Halbleiter mit direkter Bandlücke. Der aktive Bereich der Laserdiode ist eine dünne Schicht in unmittelbarer Umgebung der Raumladungszone des pn-Ubergangs. Die Laserdiode emittiert kohärente Strahlung mit Linienbreiten in der Größenordnung 0,1 nm und mit einer scharfen Bündelung.

Sowohl Luminiszenz-als auch Laserdioden haben sich in der Optoelektronik vielfältig bewährt. Sie weisen jedoch den

Nachteil auf, daß sie nur innerhalb bestimmter, vorgegebener Frequenzbereiche Strahlung emittieren.

Zur Beleuchtung von Räumen und in der klassischen Optik sind Lichtquellen bekannt, bei denen Licht durch die Anregung eines geeigneten Gases emittiert wird. Hierbei erfolgt ein Übergang zwischen verschiedenen Energieniveaus des Gases.

Technisch bedeutsam sind vor allem die Lichtquellen, bei denen der Übergang in den niederenergetischen Zustand verzögerungsfrei erfolgt. Diese Form der Lumineszenz wird auch als Fluoreszenz bezeichnet.

Derartige Lichtquellen eignen sich aufgrund ihrer großen Abmessungen und schlechten Ansteuerbarkeit nicht für Anwendungen in der Optoelektronik oder als Bestandteil von optischen Anzeigevorrichtungen wie Displays oder Bildschirmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Lichtquelle geschaffen werden, die sich für Anwendungen in der Optoelektronik, als Bestandteil eines Bildschirms oder eines Displays eignet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Lichtquelle so ausgestattet wird, daß sie wenigstens ein Halbleitermaterial enthält, und daß das Halbleitermaterial wenigstens eine Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung mit einem Gas oder mit einer Flüssigkeit befüllt ist.

Die Erfindung sieht also zunächst vor, ein Halbleitermaterial so auszugestalten, daß es eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmung oder die Ausnehmungen so beschaffen sind, daß sie ein Gas oder eine Flüssigkeit aufnehmen können. Die Erfindung sieht ferner vor, eine Einrichtung zu schaffen, durch die Lumineszenz in dem Gas oder in der Flüssikeit erzeugt wird.

Der Begriff Halbleitermaterial ist in seiner allgemeinsten Bedeutung zu verstehen. Er umfaßt nicht nur ein vorzugsweise einkristallines Substrat, auf dem Schichten aufgebracht werden, sondern beinhaltet auch eine beliebige topologische Anordnung eines oder mehrerer Halbleitermaterialien. Die Erfindung beinhaltet ausdrücklich auch den Fall, daß die Ausnehmung nur in eine einzelne Schicht oder in einen einzelnen Bereich eindringt, nicht jedoch in darunter befindliche, vorzugsweise einkristalline Bereiche.

Die Einrichtung zur Erzeugung von Lumineszenz kann gleichfalls auf verschiedene Weisen aufgebaut sein.

Es ist besonders zweckmäßig, daß die Ausnehmung auf einer Oberfläche durch einen Isolator und auf ihren anderen Oberflächen durch das Halbleitermaterial bedeckt ist.

Eine Herstellbarkeit der Lichtquelle mit den in der Halbleiterelektronik bekannten Verfahrensweisen und damit auch ihre Integrierbarkeit in eine elektronische Schaltung kann dadurch realisiert werden, daß der Isolator als eine sich parallel zu einer Oberfäche des Halbleitermaterials erstreckende Schicht ausgebildet ist.

Um eine Diffusion des Gases oder der Flüssigkeit in das Halbleitermaterial zu verhindern, ist es zweckmäßig, daß das Halbleitermaterial auf Schichten, die der Ausnehmung zugewandt sind, mit einer Blockerschicht versehen ist.

Eine Entkopplung zwischen den elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials und dem Emissionsspektrum des in der Ausnehmung befindlichen Gases oder der in der Ausnehmung befindlichen Flüssigkeit läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erreichen, daß die Blockerschicht aus einem isolierenden Material besteht.

Eine besonders gute elektrische Entkopplung, eine wirksame Verhinderung der Diffusion des in der Ausnehmung befindlichen Gases beziehungsweise der in der Ausnehmung befindlichen Flüssigkeit läßt sich dadurch erzielen, daß die Blockerschicht und ein mit der Ausnehmung in Kontakt befindlicher Isolator aus dem gleichen Material bestehen.

Eine besonders gute Integration der Erzeugung der Blockerschicht in den Herstellungsprozeß der Lichtquelle kann dadurch erfolgen, daß die Blockerschicht aus Siliziumoxid (Si02) besteht.

Ferner ist es vorteilhaft, daß auch ein mit der Ausnehmung in Kontakt befindlicher Isolator aus Siliziumoxid (Si02) besteht. Siliziumoxid weist neben seiner guten Integrierbarkeit in den Herstellungsprozeß der Lichtquelle beziehungsweise einer sie enthaltenden integrierten elektrischen Schaltung den weiteren Vorteil auf, daß es sowohl im Bereich des sichtbaren Lichts als auch im UV- Bereich hochtransparent ist.

Eine erfindungsgemäß aufgebaute Lichtquelle kann mit verschiedenen Gasen oder Flüssigkeiten befüllt sein. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, daß die Ausnehmung mit einem fluoreszierenden Gas befüllt ist.

Eine besonders ausgeprägte Fluoreszenz läßt sich dadurch erreichen, daß das Gas aus Quecksilberdampf besteht oder wenigstens einige Quecksilberatome enthält.

Es ist vorteilhaft, daß das Gas chemisch verschiedene Bestandteile enthält, weil so eine Fluoreszenz bei jeder der charakteristischen Emissionslinien dieser Bestandteile erzielt werden kann. Eine Füllung des Hohlraums ausschließlich mit einem einzigen Gas ist jedoch gleichfalls möglich und zum Erzielen einer Emission im Bereich einer einzelnen Wellenlänge auch vorteilhaft. Bei einer Befüllung

einer Ausnehmung mit Quecksilberdampf ist zu berücksichtigen, daß der Sättigungsdruck des Quecksilbers bei Zimmertemperatur nur etwa 0,0017 mbar beträgt. Eine mit Quecksilberdampf gefüllte Luftatmosphäre enthält somit lediglich 15 mg Hg je m3. Durch ein Erhitzen der Lichtquelle kann der Gehalt des Quecksilberdampfes jedoch erhöht werden. Besonders zweckmäßig ist es, eine mit Quecksilber gefüllte Lichtquelle bei einer Temperatur von 357 °C oder mehr einzusetzen, weil bei dieser Temperatur Quecksilber unter Normaldruck vollständig in einen einatomigen Dampf übergeht.

Quecksilber ist ein Beispiel eines Füllgases, das wenigstens einen metastabilen Zustand enthält. Die Energie eines angeregten metastabilen Zustandes kann durch Stöße 2. Art auch auf andere Atome übertragen werden, die dann fluoreszieren. Dieser bei konventionellen Gasentladungslampen eingesetzte Mechanismus wird als sensibilisierte Fluoreszenz bezeichnet. Er tritt dann besonders deutlich auf, wenn der Quecksilberdampf einen Zusatz beispielsweise aus Tl, Na oder Cd enthält.

Eine stark ausgeprägte Fluoreszenz kann auch dadurch erzielt werden, daß das fluoreszierende Gas Fluor enthält.

Eine große Fluoreszenz kann ferner dadurch erzielt werden, daß das fluoreszierende Gas wenigstens einen organischen Farbstoff enthält oder aus wenigstens einem organischen Farbstoff besteht. Bei den organischen Farbstoffen kann es sich beispielsweise um Eosin und Fluorescein enthält.

Es ist jedoch gleichfalls möglich, daß das fluoreszierende Gas einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, oder aus einem oder mehreren aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht.

Beispiele für besonders geeignete aromatische Kohlenwasserstoffe sind Benzol, Naphthalin oder Anthracen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine integrierte elektrische Schaltung, die sich dadurch auszeichnet, daß sie wenigstens eine erfindungsgemäß gestaltete Lichtquelle enthält.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise ein Flachbildschirm oder eine Statusanzeige eines elektrischen oder elektronischen Gerätes, die sich dadurch auszeichnet, daß sie wenigstens eine erfindungsgemäße Lichtquelle und/oder wenigstens eine integrierte elektrische Schaltung, die wiederum eine erfindungsgemäße Lichtquelle enthält, aufweist.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle so durchgeführt, daß im Bereich einer Hauptfläche eines Halbleitermaterials eine Struktur erzeugt wird, wobei die Struktur wenigstens eine Ausnehmung aufweist, und wobei die Struktur anschließend mit einem Gas oder mit einer Flüssigkeit befüllt wird.

Dieses Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die Erzeugung der Ausnehmung durch einen Atzvorgang erfolgt.

Der zur Erzeugung des oder der Ausnehmungen dienende Atzvorgang kann nach einem der aus der Halbleitertechnologie bekannten Atzverfahren erfolgen. Grundsätzlich sind beliebige Atzverfahren wie das naßchemische Atzen, das chemisch- physikaliche Naßätzen, das physikalische Trockenätzen, das chemische Trockenätzen oder das chemisch-physikalische Trockenätzen geeignet. Es ist jedoch besonders zweckmäßig, zunächst in dem Bereich des Halbleitermaterials, in dem die Ausnehmungen weggeätzt werden sollen eine wesentlich andere Konzentration eines Dotierstoffs zu erzeugen und anschließend einen Atzvorgang vorzunehmen, der in den für die Ausnehmung vorgesehenen Bereichen eine besonders hohe Abtragerate aufweist.

Auf diese Weise ist es auch möglich, Ausnehmungen herzustellen, die weit in das Halbleitermaterial eindringen.

Ein solches Eindringen kann beispielsweise bis zu hochdotierten (ungefähr 10cm'bisungefähr10°cm') vergrabenen Inseln (Buried Layer), die als niederohmige elektrische Zuleitungen dienen können, führen. Es ist jedoch gleichfalls möglich, daß die Ausnehmungen nur in einzelne Schichten oder nur in einen anderen Teilbereich des Halbleitermaterials eindringen. Ein Eindringen der Ausnehmungen kann beispielsweise auch bis zu einer hochdotierten, dünnen Schicht reichen. Eine derartige Schicht, die auch als 8-Schicht bezeichnet wird, weist in lateraler Richtung eine gute Leitfähigkeit auf, wahrend sie in vertikaler Richtung Isolationseigenschaften aufweist.

Vergleichbare Isolationseigenschaften werden auch dann erzielt, wenn die Lichtquelle auf der Basis eines SOI (Silicon On Insulator)-Substrats aufgebaut ist.

Da es bei der Erfindung nicht darauf ankommt, wie die Ausnehmungen erzeugt werden, ist es grundsätzlich auch möglich, die Ausnehmungen dadurch zu erzeugen, daß in nicht für die Ausnehmungen vorgesehenen Bereichen weiteres Halbleitermaterial abgeschieden wird.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtquelle und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtquelle.

Die in Fig. 1 dargestellte Lichtquelle weist eine durchgehende Schicht 10 aus einem halbleitenden Material auf.

Die Schicht 10 besteht beispielsweise aus hochdotiertem polykristallinen Silizium. Im dargestellten Fall ist die Schicht 10 p+-dotiert, sie kann jedoch gleichfalls n'-dotiert sein. Die Schicht 10 enthält einen Dotierstoff wie Bor oder Aluminium in einer Konzentration von vorzugsweise ungefähr 1 x 10"cm'"bis l x 10"° cm'\ Auf der Schicht 10 befindet sich eine weitere Schicht 20 aus einem halbleitenden Material. Die Schicht 20 ist mit einem Dotierstoff des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps dotiert.

Im vorliegenden Fall kommen als Dotierstoffe für die Schicht 20, die gleichfalls beispielsweise aus polykristallinem Silizium bestehen kann, insbesondere Phosphor und Arsen in Betracht. Die Konzentration dieses Dotierstoffs beträgt vorzugsweise 1013 CM-3 bis 1019 cl 3.

Die Schicht 20 weist Ausnehmungen 30 und 40 auf. Die Ausnehmungen 30 und 40 sind senkrecht zu einer Hauptfläche der Schicht 20 angebracht und durchdringen die Schicht 20 vollständig.

Die Schicht 20 weist in ihrem oberen Bereich hochdotierte Bereiche 50,60 und 70 auf, wobei es sich bei der Dotierung beispielsweise um eine p+-Dotierung handeln kann. Auf der Schicht 20 befindet sich eine mit mehreren Öffnungen versehene Membranschicht 75. Die Öffnungen der Membranschicht 75 entsprechen im wesentlichen den Ausnehmungen 30 und 40.

Oberhalb der Schicht 20 und der Membranschicht 75 befindet sich eine Isolationsschicht 80. Die Isolationsschicht 80 besteht aus einem Material, das elektrisch gut isoliert und gleichzeitig im gewünschten Emissionsbereich der Lichtquelle transparent ist. Im vorliegenden Fall besteht die Isolationsschicht 80 aus Siliziumoxid Si02. Hierdurch wird das gesamte in den Hohlräumen 30 und 40 erzeugte Licht nach

außen geleitet. Falls es jedoch erwünscht ist, bestimmte Emissionslinien zu unterdrücken, kann die Isolationsschicht 80 semitransparent ausgebildet werden. Eine semitransparente Ausbildung der Isolationsschicht 80 kann beispielsweise durch den Zusatz eines Farbstoffs, beispielsweise durch geeignete Ionen oder organische Farbmolekühle, oder durch eine oder mehrere reflektierende Schichten erzielt werden.

Während die Löcher 30 und 40 in ihrem oberen Bereich durch die Isolationsschicht 80 begrenzt werden, sind ihre weiteren Begrenzungen durch Blockerschichten 90 und 100 gebildet. Die Blockerschichten 90 und 100 können aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das den Durchtritt eines in den Ausnehmungen 30 und 40 befindlichen Mediums verhindert. Es ist jedoch gleichfalls möglich, daß die Blockerschichten 90 und 100 auch elektrische Isolationseigenschaften aufweisen.

Um eine gute Blockerwirkung mit einer gleichfalls guten elektrischen Isolation zu kombinieren, sind im vorliegenden Fall die Blockerschichten 90 und 100 durch konform abgeschiedenes Siliziumoxid SiO2 gebildet. Die Blockerschichten 90 und 100 weisen vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 0,1 um bis 5 um auf.

Die Ausnehmung 30 ist mit Quecksilberdampf befüllt.

Durch das Anlegen einer Spannung wird der Quecksilberdampf zum Leuchten angeregt. Er sendet dabei ein an UV-Strahlung reiches Licht aus. Im sichtbaren Bereich werden nur gelbe, grüne und blaue, aber keine roten Linien ausgestrahlt. Das so entstehende Lichtsignal kann in einem Display zu Darstellung der gelben Farbkomponente eingesetzt werden.

Die andere Ausnehmung 40 ist mit einem Farbstoff befüllt, der eine Fluoreszenz im roten Spektralbereich aufweist.

Die Schicht 10 ist an einem Kontaktpunkt 110 mit einer Wechselstromquelle 130 verbunden. Das hochdotierte Gebiet 70

ist an einem Kontaktpunkt 120 mit dem anderen Pol der Wechselstromquelle 130 verbunden. Die Wechselstromquelle 130 erzeugt eine Wechselspannung im hochfrequenten Bereich von vorzugsweise ungefähr 100 kHz bis 500 kHz.

Hierdurch ist es möglich, das in der Ausnehmung 40 befindliche Gas anzuregen, so daß es leuchtet. Auf ähnliche Art ist es möglich, das in dem Hohlraum 30 befindliche Gas zu einem Leuchten anzuregen. Vorzugsweise werden die Hohlräume 30 und 40 unterschiedlich angesteuert. Dies hat den Vorteil, daß ihre Strahlungsintensität unabhängig voneinander gesteuert werden kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, in einem Display die Farbanteile der einzelnen Lichtpunkte zu variieren.

Es ist auch Gegenstand der Erfindung, eine derartige Lichtquelle in eine integrierte elektrische Schaltung zu integrieren, so daß eine Einheit zwischen der Lichtquelle und der sie steuernden elektrischen Schaltung geschaffen wird.

Dies ist sowohl bei Anwendungen als Display wie auch in Optoelektronik vorteilhaft.

Die in Fig. 1 dargestellte Lichtquelle kann beispielsweise auf die im folgenden dargestellte Weise hergestellt werden.

Auf einem nicht dargestellten Halbleitersubstrat wird eine Schicht 10 durch ein geeignetes Abscheideverfahren, zum Beispiel ein CVD (Chemical Vapour Deposition)-Verfahren abgeschieden. Auf die Schicht 10 wird in einem nächsten Prozeßschritt eine weitere Schicht 20 abgeschieden. Die Dotierung der Schichten 10 und 20 wird dadurch erzielt, daß dem Prozeßgas des CVD-Verfahrens die Dotierstoffe in einer der gewünschten Konzentration entsprechenden Menge beigefügt werden.

Anschließend werden in der Schicht 20 durch die Implantation von Ionen hochdotierte Bereiche 50,60 und 70 erzeugt.

Anschließend wird die Schicht 20 mit einem geeigneten Atzmittel wie EDP (Ethylendiamin-Pyrokatechol) geätzt. EDP ist ein Atzmittel für einen anisotropen Ätzprozeß. Der Ätzratenunterschied senkrecht zu den kristallographischen Flächen (100) und (111) beträgt 400. Hierdurch entsteht beim Tiefenätzen eine charakteristische Form, die im vorliegenden Fall zu der gewünschten Ausbildung der tiefen Ausnehmungen 30 und 40 führt.

Der Atzvorgang stoppt an der hochdotierten Schicht 10. So führt beispielsweise eine Bordotierung der Schicht 10 von wenigstens 7 x 1019 CM-3 zu einer Abnahme der Ätzrate von EDP um ungefähr den Faktor 50.

Leiterbahnen zum Anschluß der Schicht 10 und des hochdotierten Bereichs 70 werden dadurch erzeugt, daß die Schicht 10 und der Bereich 70 geeignet strukturiert werden, so daß sich Leiterbahnen herausbilden. Diese Strukturierung kann beispielsweise mittels herkömmlicher photolitographischer Prozeßschritte erfolgen. Der elektrische Anschluß des hochdotierten Bereichs 50 und des Bereichs der Schicht 10, der an der Ausnehmung 30 anliegt, kann auf die gleiche Weise erfolgen.

Auf die Schicht 20 wird eine mit mehreren Öffnungen versehene Membranschicht 75 aufgetragen. Die Öffnungen der Membranschicht 75 entsprechen im wesentlichen den Ausnehmungen 30 und 40. Danach wird die Öffnung der Membranschicht 75, die der Ausnehmung 40 zugeordnet ist, mit einer nicht dargestellten Maske bedeckt.

Im nächsten Prozeßschritt wird eine Isolationsschicht 80 aufgebracht und verflossen. Während zum Verfließen von sio2 eine Temperatur von über 2000 °C erforderlich ist, kann BPSG (Bor-Phosphor-Silikatglas) bereits bei Temperaturen von etwa 800-1100 °C verflossen werden. Hierdurch wird das Innere der Ausnehmung 30 mit der Blockerschicht 90 bedeckt und

gleichzeitig die Ausnehmung 30 durch einen über ihr liegenden Bereich der Isolationsschicht 80 abgedeckt. Das Verfließen des Isolationsmaterials, das zum Verfließen der Ausnehmung 30 dient, erfolgt in einer Gasatmosphäre, deren chemische Zusammensetzung der für die Füllung der Ausnehmung 30 gewünschten chemischen Zusammensetzung entspricht.

Das Verfließen des die Isolationsschicht 80 und die Blockerschichten 90 und 100 bildenden Materials kann grundsätzlich durch eine beliebige Erwärmung erfolgen. Eine derartige Erwärmung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn dieses Material einen geeignet niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wie dies beispielsweise bei BPSG (Bor-Phosphor- Silikatglas) der Fall ist. Wenn jedoch ein Material eingesetzt wird, daß wie Siliziumoxid SiO2 einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweist, ist es zweckmäßig, ein Kurzzeittemperverfahren einzusetzen. Kurzzeittemperverfahren, die auch als RTA (Rapid Thermal Amnealing) genannt werden, können auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Beispiele für derartige Kurzzeittemperverfahren finden sich beispielsweise in D. Widmann et al. : Technologie hochintegrierter Schaltungen, 2. Auflage Berlin ; Heidelberg ; New York ; 1996, insbesondere pp. 38-40.

Der Einsatz eines derartigen Kurzzeittemperverfahrens zum Erhitzen des die Blockerschicht 290 und die Isolationsschicht 280 bildenden Materials hat den Vorteil, daß ein erwünschtes Aufschmelzen dieses Materials erfolgen kann, ohne daß es zu unerwünschten Diffusionsprozessen oder sonstigen Temperprozessen innerhalb des Halbleitersubstrats kommt.

Anschließend wird ein geeigneter Planarisierungsprozeß, beispielsweise ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) durchgeführt, um oberhalb der Ausnehmung 40 die Isolationsschicht 80 zu entfernen. Dies ist ohne Beeinträchtigung der Isolationsschicht in sonstigen Bereichen möglich, da durch die oberhalb der Ausnehmung 40 befindliche

Maske eine höhere Position der Isolationsschicht 80 geschaffen wurde, und dann diese erhöhten Bereiche bei dem Planarisierungsprozeß entfernt werden.

Nach dem Entfernen der Isolationsschicht oberhalb der Ausnehmung 40 wird wiederum ein Isolationsmaterial abgeschieden und gleichfalls so erhitzt, daß es derartig verfließt, daß es eine Blockerschicht 100 und gleichzeitig eine Abdeckung der Ausnehmung 40 bildet. Dieser Prozeß erfolgt in einer Gasatmosphäre, deren chemische Zusammensetzung der gewünschten chemischen Zusammensetzung für die Gasfüllung der Ausnehmung 40 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausnehmungen 30 und 40 mit unterschiedlichen Gasen zu befüllen.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtquelle dargestellt. In dieser Darstellung ist aus Platzgründen lediglich eine einzelne Ausnehmung 230 in einem n-dotierten Halbleitersubstrat 220 dargestellt. Selbstverständlich ist es jedoch auch hierbei möglich, daß in dem Halbleitersubstrat 220 weitere Ausnehmungen angeordnet sind.

Die Ausnehmung 230 erstreckt sich vorzugsweise in einer Breite von 10 um bis 100 um und einer Höhe von beispielsweise 10 um bis 50 um in dem Halbleitersubstrat 220. Neben der Ausnehmung 230 sind zwei hochdotierte Bereiche 250 und 270 angeordnet. Die Bereiche 250 und 270 sind beispielsweise p+- dotiert, was durch die Implantation von Bor oder Aluminium erfolgen kann. Oberhalb des Substrats 220 befindet sich eine Membranschicht 274, die ein Verfließen des eine Isolationsschicht 280 bildenden Materials ermöglicht. Die Isolationsschicht 280 befindet sich auf der Membranschicht 274. Die Isolationsschicht 280 ist beispielsweise aus Siliziumoxid Si02 gebildet. Der Boden und die Seitenflächen der Ausnehmung 230 sind durch eine Blockerschicht 290 von dem Halbleitersubstrat 220 getrennt. Oberhalb der

Isolationsschicht 280 befindet sich eine weitere Halbleiterschicht 300, die als Sichtblende dient.

Die in Fig. 2 dargestellte Lichtquelle kann beispielsweise auf die im folgenden dargestellte Weise hergestellt werden.

In einem Halbleitersubstrat 220 werden durch die Implantation von Ionen hochdotierte Bereiche 250 und 270 erzeugt.

Anschließend wird das Halbleitersubstrat 220 mit einem geeigneten Atzmittel wie EDP (Ethylendiamin-Pyrokatechol) geätzt. EDP ist ein Atzmittel für einen anisotropen Atzprozeß. Der Atzratenunterschied senkrecht zu den kristallographischen Flächen (100) und (111) beträgt 400.

Hierdurch entsteht beim Tiefenätzen eine charakteristische Form, die im vorliegenden Fall zu der gewünschten Ausbildung einer tiefen Ausnehmung 230 führt. Der Atzvorgang stoppt innerhalb des Halbleitersubstrats 220.

Leiterbahnen zum Anschluß der hochdotierten Bereiche 250 und 270 werden dadurch erzeugt, daß die Bereiche 250 und 270 geeignet strukturiert werden, so daß sich Leiterbahnen herausbilden. Diese Strukturierung kann beispielsweise mittels herkömmlicher photolitographischer Prozeßschritte erfolgen. Auf das Halbleitersubstrat 220 wird eine mit mehreren Öffnungen versehene Membranschicht 274 aufgetragen.

Die Öffnungen der Membranschicht 274 entsprechen im wesentlichen der Ausnehmung 230.

Im nächsten Prozeßschritt wird eine Isolationsschicht 280 aufgebracht und verflossen. Während zum Verfließen von Si02 eine Temperatur von über 2000 °C erforderlich ist, kann BPSG (Bor-Phosphor-Silikatglas) bereits bei Temperaturen von etwa 800-1100 °C verflossen werden. Hierdurch wird das Innere der Ausnehmung 230 mit der Blockerschicht 290 bedeckt und gleichzeitig die Ausnehmung 230 durch einen über ihr liegenden Bereich der Isolationsschicht 280 abgedeckt. Das

Verfließen des Isolationsmaterials, das zum Verschließen der Ausnehmung 230 dient, erfolgt in einer Gasatmosphäre, deren chemische Zusammensetzung der für die Füllung der Ausnehmung 230 gewünschten chemischen Zusammensetzung entspricht.

Das Verfließen des die Isolationsschicht 280 und die Blockerschicht 290 bildenden Materials kann grundsätzlich durch eine beliebige Erwärmung erfolgen. Eine derartige Erwärmung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn dieses Material einen geeignet niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wie dies beispielsweise bei BPSG (Bor-Phosphor-Silikatglas) der Fall ist. Wenn jedoch ein Material eingesetzt wird, daß wie <BR> <BR> <BR> Siliziumoxid sio2 einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweist, ist es zweckmäßig, ein Kurzzeittemperverfahren einzusetzen.

Kurzzeittemperverfahren, die auch als RTA (Rapid Thermal Amnealing) genannt werden, können auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Beispiele für derartige Kurzzeittemperverfahren finden sich beispielsweise in D. Widmann et al. : Technologie hochintegrierter Schaltungen, 2. Auflage Berlin ; Heidelberg ; New York ; 1996, insbesondere pp. 38-40.

Der Einsatz eines derartigen Kurzzeittemperverfahrens zum Erhitzen des die Blockerschicht 290 und die Isolationsschicht 280 bildenden Materials hat den Vorteil, daß ein erwünschtes Aufschmelzen dieses Materials erfolgen kann, ohne daß es zu unerwünschten Diffusionsprozessen oder sonstigen Temperprozessen innerhalb des Halbleitersubstrats kommt.

Die dargestellten Prozeßschritte bilden eine besonders zweckmäßige Variante des zu der Herstellung einer erfindungsgemäßen Lichtquelle dienenden Verfahrens.

Selbstverständlich ist es jedoch gleichermaßen möglich, diese Verfahren unter Einsatz anderer Materialien und anderer Prozeßbedingungen durchzuführen.

Die Erfindung ist in keiner Weise aus die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere ist es möglich, die Dotiertypen p und n gegeneinander auszutauschen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, sowohl Lichtquellen zu schaffen, die eine einzige Ausnehmung aufweisen, als auch die Lichtquelle so auszugestalten, daß sie eine Vielzahl von einzelnen Ausnehmungen aufweist. So ist es beispielsweise möglich, auf einem flächig ausgedehnten Substrat mehr als 1000 x 1000 einzelne Ausnehmungen vorzusehen und so einen hochauflösenden Bildschirm zu schaffen. Je nach Einsatzzweck werden hierbei unterschiedliche Ansteuerungen für jede einzelne Ausnehmung oder für Gruppen von Ausnehmungen vorgesehen. Es ist insbesondere zweckmäßig, daß jeweils einige Ausnehmungen mit einem Gas gefüllt sind, das in einer ersten Wellenlänge emittiert, während andere Ausnehmungen in einer oder mehrerer Wellenlängen emittieren und so andere Farben bilden. Es ist bereits bei konventionellen Bildschirmen bekannt, daß sich mit der Hilfe von drei Grundfarben, vorzugsweise rot, grün und blau, alle Farben des sichtbaren Lichts darstellen lassen. Dieses Prinzip kann selbstverständlich such bei einer erfindungsgemäßen Lichtquelle ausgenutzt werden.

Ein anderes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Lichtquelle ist die Bildung von kostengünstigen Signalquellen für den Einsatz in einer integrierten optoelektronischen Schaltung.

Durch ihre hohe Lichtintensität eignet sich die erfindungsgemäße Lichtquelle auch für den Einsatz als Sender in einem Glasfasernetz.

Bezugszeichenliste <BR> <BR> 10 Schicht<BR> 20 Schicht 30 Ausnehmung 40 Ausnehmung 50 hochdotierter Bereich 60 hochdotierter Bereich 70 hochdotierter Bereich 75 Membranschicht 80 Isolationsschicht 90 Blockerschicht 100 Blockerschicht 110 Kontaktpunkt 120 Kontaktpunkt 130 Wechselstromquelle 220 Halbleitersubstrat 230 Ausnehmung 250 hochdotierter Bereich 270 hochdotierter Bereich 274 Membranschicht 280 Isolationsschicht 290 Blockerschicht 300 Halbleiterschicht