DE1539483A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Description
Kts/OVa
N.V.Philips'Gloeilampenfabrieken - 1R3G483
.V ; PHB-. 31 383 ■ ■·. ■ *
·.·..-; 19.Jan.1966
"HaIi)Ie i tervorrich tung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung,
die einen Halbleiter mit einem pn—Uebergang enthält, der beim Anlogen
einer geeigneten Vorspannung in der Vorwartsrichtung infolge
von Rekombination der injizierten Ladungsträger eine Strahlung
aussendet, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung»
aussendet, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung»
Strahlungsciuellen, bei denen Rekombinationsstrahlung
bei einem pn-Uabergang benutzt wird, sind an sich bekannt, wobei
es z.B. möglich ist, Lioht aussendende Dioden zu bilden, die aus
Galliumarsenid, Galliumphosphid, Galliumantimonid, Indiumaraenid,
Indiumantimonid, Qalliumareenophosphid, Indiumgalllumareenid und
Siliziumkarbid bestehen. 9 0 9 8 8 4 / 0 7 k 3
BAD ORIGINAL
- 2 - PHB.31.383
Es ist ferner möglich, einen- optisch gekoppelten Galliumarsonidtranaistor
horzuatollen unter Verwendung eines Licht aussendenden
Uabergan£Qo in einor pnp- oder npn-Struktur, wobei ein erster pn-Uoborc'ang
boim Anlogon oinor geeigneten Vorspannung in der Vorwärts—
richtung imstande ißt, Photonen zu emittieren, während ein zweiter,
photoempfindlicher pn-Uobergang beim Anlegen einer geeigneten Voropannung
in der Sperr iohtung über diesem zweiten pn-üeberg-ang die
Knorgio von auß don orston pn-Uobergang herrührenden Photonen in
Energio von Ladungsträgern umwandeln kann.
In einora Aufsatz unter dem Titel "Coherent Light Emission
from OaAa junctiona" von R.N. Hall und Mitarbeitern in Physical
Review Lettera, Band $, Ήτ· 9, Seite» 366-368, 1. November 1902,
wurde borichtot, dass oino kohärente Ultrarotstrahlung aus in der
Vorwärtarichtung vorgeapannton Galliumareonid-pn-Uebergängen wahrgenonu-on
worden war. In einem Aufsatz unter dom Titel "Stimulated
emission of radiation from gallium arsenide £ii junctions" von
M.I. Nathan und Mitarboitsrn in Applied PhysicsLetters, Band 1,
Nr. 3» 1· November 1J62, Seiten 63-04, wurde berichtet, dass wahrgenommen
worden war, dass eine EmiBeionslinie eines in der Vorwärtsrichtung
vorgespannten Galliumarsenid-pn-Ueberganges verengt wird,
wobei angenommen wurde, dass diese Verengung einen direkten Beweis
für das Auftreten induzierter Emission bildete« Diese Befunde wurden
bestätigt in einem Aufsatz unter dem Titel "Semiconductor maser of
gallium arsenide" von T.M. Quist und Mitarbeiterin Applied Physios
Latters, Band 1, Kr. 4, 1. Dezember 19*52, in dem berichtet wurde,"
dass eine kohärente Strahlung mit Hilfe von Galliumarseniddioden
bei 77°K erhalten worden war. Eine Laserwirkung ist auch mit in' der
?orvilptsrichtung vorgespannten Uebergängen In anderen Ill-V-f
909884/0743
BAD ORld#il?C- '-:λ™'. .■■..
- 3 - PHB.31.383
Halbleitervorbindungen, z.B. Indiumphosphid, Indiumaxaenid, Indiumantimonid
und Aluniniumarsenid, oder in substituierten 111-V-HaIb-Ieiiodverbindungen,
z.B. OalliumarsanophoBphid (GaAa1 P ) und
Indiumgalliuraarsenid (In, Ga Ao) orzielbar.
Unter einor III-V-Halbleiterverbindung wird hier und im
nachstehenden eine Verbindung nahezu gleiohor atomarer Kengen oines
Elementes der aus Bor, Aluminium, Gallium und Indium bestehenden
KIa β se dor Gruppe III dos periodischen Syεtomeß und eines Elementes
dor aus Stickstoff, Phocphor, Arsen und Antimon bestehenden Klasse
der Gruppe V dee periodischen Systemen verstanden. Unter einer substituierten
III-V-IIalbleiterverbindung wird ©ine III-V-Halbleiterverbinduntf
verstanden, in der einige Atome dee Elementes der erwähnten
Klasse dor Gruppe III durch Atome eines anderen Elementes oder
anderer Elemente der gleichen Klasse ersetzt sind und/oder einige Atome dos Elementes der ervUhnten Klasse der Gruppe V durch Atome
eineβ anderen Elementes oder anderer Elemente der gleichen Klasse
ersetzt sind.
Bei der Herstellung Licht aussendender Dioden, optoelektroniecher
Transistoren und Laser, bei denen der emittierende pn-UeJbergang im Galliumarsenid liegt, ist es üblich , den pn-Uebergang
dadurch herzustellen, dass ein Akzeptorelement, z.B. Zink, in einen n-loitendon Korper oder oinen Teil eines η-leitendeη
Körpern diffundiert wird, der gleichmässig mit einem Donatorelencnt,
z.B. Tellur, dotiert ist. Auch ist es bekannt. Licht emittierende pn-Uebergttn£e durch ein Legierverfahren herzustellen. In einem Aufsatz
unter dom Titel "Light emission and electrical characteristics
of epitaxial gallium arsenide laser and tunnel diodes" von
K.N. Kincgradoff und H.K. Kessler in Solid State Communications,
9 09884/0743
BAD
- 4 - FHB.31«383
Band 2, 1964, Seiten 119-124, werden La'sercharakteristiken epitaxial
hergestellter Galliuroar&enid-pn-Uebergange mit den Charakteristiken _"
von mit Hilfe von Zinkdiffusion hergestellten Lasern verglichen. E0 '
wird vorausgesetzt, dass, weil die Diffusion im allgemeinen ineinander
übergehende Ueborgänge liefert, die Schroffheit und Gleichmässigkeit
eines Ueberganges, der durch epitaxialea Anwachsen einer,
n-lei-tendon Schicht aus Galliumarsenid auf einer (lOO)-Pläche einer
p-leitenden Unterlage aus Galliumarsenid entsteht, Laser alt hohem
Wirkungsgrad und niedrigem Schwellwert ergeben muse. Es stellte sich
heraus, dass eine erhöhte Laserwirkung auftrat, wenn der p-leitenden
Seite eino hohe Donatorkonzentration absichtlich zugesetzt wurde,
wobei Dioden, die aus einer Epitaxial'scheibe erhalten worden waren,
die durch Anwachsen einer mit Tellur in einer Konzentration von 1 χ 10 " Atomen/cm9 dotierten n- -Schicht auf einer doppeltdotierten,
den Akzeptor Zink in einer Konzentration von 5,2 χ 10 " Atomen/cm*
und den Donator Tellur in einer konzentration von 2,6 χ 10 ' Atomen/om"
enthaltenden Unterlage hergestellt war-, eine hohe Lichtausbeute lieferten»
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daee «β erwünocht
ist, dass die Hqkombination in möglichst hohem Ausaase an der Seit»
des pn-Uoberganges erfolgt, am der das p-leitende Gebiet liegt, weil
sich dadurch eine Strahlung mit einem schmalen Frequenzband ergibt»
die einen Energiewert hat, der nur wenig kleiner Ale der Bandabstand
des Halbleitermaterials ist, während eine Rekombination, die an derjenigen
Seite dee pn-Uebergangee erfolgt, an der dft· »-leitende
Gebiet liegt, ausserdem eine Sreitbandetrahlung mit einen Energiewert
liefert, der erheblich kleiner als der Bandabstand des Halbleitermaterials
ist und in der Wellenlänge imd der Stärke von Vorrichtung
90988470743
- 5 - PHB.31.383
zu Vorrichtung verschieden ist, wenn diese auch in ähnlicher Weise
horgootollt worden sind. Um zu erreichen» dass ein grosser Teil der
Rekordination an derjenigen Seite des pn-lieber ganges stattfindet,
an derdao p-loitendo Gobiet liegt, muso die Injektion von Elektronen
indaa p-leitendo Gebiet starker sein als die Injektion von Löchern
in da3 η-leitende Gebiet. Deshalb ist es erwünscht, dass die Donatorkonzentration
an der Seite des Ueberganges, an der das n-leitende
Goblet'liegt, höher ist als die Akzeptorkonzentration an der Seite,
an der das p-leitende Gebiet liegt. Bei den erwähnten Vorrichtungen,
die durch Diffusion eines Akzeptdrelementea in einen n-leitenden
Teil das Körpers hergestellt sind, ist die Donatorkonzentration an
der Seite, an dar daa n-loitende Gebiet liegt, niedriger als die .Akzeptorkonzentration
an der Seite des pn-Ueberganges, an der das pleitende
Gablet liegt. '
Dia Erfindung gründet sich ferner auf die Erkenntnis, dass
bei einigen Halbleitermaterialien einen Akzeptorelement in einem Material mit erheblicher Locherkonzentration, z*B. in das epitaxial
angewachsene Material mit höherem spezifischem Widerstand des zweiten
Gebietes, einen erheblich höheren Diffusionskoeffizienten aufweist
als in einem Material mit niedrigerer Locherkonzentration, z.B. im
η-leitenden Material mit niedrigerem spezifischem Widerstand des
ersten Gebietes. Dadurch kann die Diffusion, sofer,n die durch
Diffusion erzielte Akzeptorkonzentration niedriger ist als die Donatorkonzentration ia n-leitenden Material mit niedrigem spezifischem
Wideretand, so durchgeführt werden, dass der pn-Uebergang im Ueborgangaböreich
zwischen dem n-leitenden Bereich mit niedrigerem spezifificheiri
Widerstand und dem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifischem Widerstand liegt und dass gleichzeitig eine
909884/0743
BAD ;
BAD ;
vorhältnismässig-gleichmäösige Akzeptorkanzentration im Material mit
höhoram spezifischem Widerstand erhalten wird» Dies hat den Vorteil,
daae bei einor erfindungsgemässen Vorrichtung durch Diffusion eines
Akzeptors in das epitaxial angewachsene Material mit höherem spezifischem
Widerstand der pn-Uebergang leicht ao angeordnet werden kann,
dass er in der Nähe des Uebergangsgebietes zwischen dem n-leitendon
Material mit niedrigem spezifischem Widerstand und dem epitaxial
angewachsenen Material mit hohem spezifischem Widerstand liegt, wodurch, wie erwünscht, *iie Donatorkonzentration an der Seite des
Ueberßangeo, an der das n—leitonde Gebiet liegt, hoher ist als die
Akzeptorkonzentration an der Seite des p-leitenden Gebietes·
Eine Halbleitervorrichtungjdie einen Halbleiterkörper
mit einem pn-Uebergang enthält, der bein» Anlegen einer geeigneten
Vorspannung in der Vorwärtsrichtung infolge von Rekombination der
injizierten Ladungsträger eine Strahlung aussendet, ist somit geoiäse
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Uebergang sich zwischen einem ersten n-leitendon Gebiet mit niedrigerem spezifischen
Widerstand und einem zweiten p-leitenden Gebiet befindet, das durch
epitaxial β a Anwachsen eines Materials mit höherem spezifischem
Widerstand auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes
in das epitaxial angewachsene Material gebildet ist, wobei der pn-Ueborgang in der Nähe des Uebergangsgebietee svieohen dem
ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigem spezifischem Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem
spezifischem Widerstand liegt, wobei die Akzeptorkonzentration in
der Mbe des pn-Ueberganges im wesentlichen durch die Diffusion des
Akzeptorölemeηtes bestimmt wird, und wobei die Akzeptorkonzentration
im zweiten, pn-leitenden Gebiet kleiner als die Donatorkonzentration
909884/0-743 .
BAD
- 7 - PHB.31.303
ία ersten, η-leitendem Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand
ist.
Bar Vorteil einer erfindungsgemässen Vorrichtung) bei der
die Akseptorkonsentration im zweiten, p-leitendon Gebiet wenigstens
teilweise durch Diffusion erhalten wird, gegenüber einer Vorrichtung)
bei der sich ein p-leitendes. Gebiot dadurch ergibt, dass auf einem
n-leitandem Gebiet ein epitaxiales Anwacheverfahren so durchgeführt
wird, dass die Akzeptorkonzentration an der p-leitenden Seite des
Ueborganges kleiner als die Donatorkonzentration an der n-leitenden
Seite ist, wird an Hand der nachstehend beschriebenen bevorzugten
Aueführungsformen eindeutig hervorgehen.
Es besteht 2.5. bei einer ersten bevorzugten Ausführungsforro
der Erfindung das zweite p-leitonde Gebiet ftua wenigstens
teilweise kompensiertem Material, das duroh epitaxiales Anwachsen
eines n-leitondon Materials mit höherem spezifischem Widerstand auf
einem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementeβ In
das epitaxial angewachsene Material hergestellt ist· Auf diese Weise
ergibt sich bei einer derartigen Vorrichtung der erwünschto Ueberechuas
der Donatorkonzentration an der n-leitenden Seite des pn-Ueborganges
gegenüber der Akzeptorkonzentration an der p-leitenden
Seitor in Verbindung mit einem wenigstens teilweise kompensierten
p-leitonden Gebiet, wodurch nach dem zuletzt angeführten.Aufsatz
eine erhöhte Strahlungsausbeute erzielbar ist*
Manchmal, z.B. bei der Herstellung optoelektronischer
Transistoren, kann es notwendig sein, das erste, n-leitende Gebiet
mit niedrigem spezifischen» Widerstand und das zweite, wenigstens
teilweise kompensierte p-leitonde Gebiot nacheinander zu bilden·
Will man dies nur mit epitaxialen Verfahren erreichen, so muss ein
909884/0743
- 8 - PHB.31.383
wenigetoπβ teilweise kompensiertes p-leitendes Gebiet angewachsen
werden, in dem sowohl die Donator - ale auch die Akzeptorkonzentration
genau geregelt sind. ■ - *
■ v
Ein weiterer Vorteil "besteht darin, dass bei der Herstellung
der erfindungsgemässen Vorrichtung wahrend des epitaxialen Anwachs»
vorgangos die Donatorkonzentration allein geregelt werden muse, weil
die Akzeptorkonsentration im zweiten» wenigstens teilweise kompensierten
p-leitenden Gebiet durch Diffusion erhalten wird.
Zweckmäsaig wird bei einer wichtigen Ausführungsform der
erfindungegemSssen Vorrichtung der Konzentrationsverlauf so gewählt)
dass die Donatorkonzentration im ersten, n-leitend«n Gebiet mit
niedrigem spezifischem Widerstand und/od«r die Donatorkonzentration
im zweiten, wenigstens teilweise kompensierten p-leitend«n Gebiet
praktisch gleichmäseig sind. Bei einer anderen wichtigen bevorzugten
Ausführungsform ergibt sich die Akzeptorkonzentration im zweiten, wenigstens teilweise kompensierten' p*leitenden Cfctoiet praktisch
völlig durch Diffusion, während sie in. diesem Gebiet praktisch gleiohsnässig
ist. · '
Gemuss einer weiteren bevorzugten Auaführungefora kann
die erfindungegemSsee Vorrichtung aus einem ersten h«»l©itenden
Gebiet mit niedrigem spezifischem Wideretaad undoims>
praktisch gleichmäs8ig«n Donatorkonzentration tmd aus ©inam zweiten, wenigetane
teile wise kompensierten p-löitanden Osbio-i beBtehsn» daa durch
epitaxial«β Anwachsen von n-leitender Material mit höhere»
spezifischem Wideretand un «ahesu gleiehm&saigex» Donatorkonzentretion
auf deta ersten Gebiet und durch Diffusion eines Äkaaptorelementes
in das epitaxial längewaohseno Material gebildet worden ist, wobei
der pn-Uebergang in der Nähe der Greasflache zwiaehan dem ereten
909884/0143
BADORIOHÄ » -<■
■ ■'■■■ ■ . . ■ ■ ■ ■ ■ ■ "ψ.
- 9 - PHB.31.383
n-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Wideretand und dem
auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifischem
Widerstand liegt»
Der pn-Uaborgang kann dabei praktisch mit der Grenzfläche
zwischen dor Unterlage und dem epitaxial angewachsenen Material
zusamtnenfallen. Zweokmässig wird jedoch d.er pn-Uebergang im epitaxial
angewachsenen Material angebracht, wobei der Abstand zwischen dem pn-Uebergang und der Grenzfläche mindestens 0,5 Mm und z.B. 1 μπι
beträgt. ,
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einer erfindungsgerr.äs3en
Vorrichtung, bei der das wenigstens teilweise
kompensierte p-leitende Gebiet durch'epitaxiales Anwachsen von nleitendera
Material mit höherem spezifischem Widerstand auf nleitandem
Material mit niedrigerem spezifschein Widerstand und durch
Diffusion eines Akseptorelementös. in das epitaxial angewachsene
Material gebildet wird, die Donatorkonzentration neu verteilt werden
kann, so dass der pn-Uebergang nach de-r Diffusion des Akzeptorelementes
in einem bestimmten Abstand von der Grenzfläche im epi-
■■■■■■ ι
taxial angeordneten Material liegt, wobei die Donatorkonzentration
an der Seite des n-leitenden Gebietes grosser als die Akzeptorkonzentration an der Seite des p-leitenden Gebietes ileibt, und wobei
dor Kompensationsgrad in geeigneter Weiee so geregelt wird, dass die
ausgesendete Strahlung einen Höchstwert aufweist. Wäre das wenigstens
teilweise kompensierte p-leitende Gebiet lediglich durch epitaxiales
Anwachsen eines Akzeptor- und Donatorelemente enthaltenden Materials
auf dem n-leitenden niederohmigen Material gebildet, so wäre es nicht
möglich, diese Neuverteilung des Donatorelementes durchzuführen, ohne
die Konzentrationsvarteilung.des Akzeptorelementes zu beeinflussen* .
9 09884/0743 ·
BAD
- 10 - PHB.31.383
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dor erfindungagemilason
Vorriohtung ist das zweite, p-leitende Gebiet ein
Gebiot aus praktisch unkompensiertem Material, das durch epitaxiales
Anwachsen eines p-leitenden Materials mit höherem spezifischem Widerstand auf dem ersten Gebiot und durch Diffusion eines Akzeptoreleir.onie8
in das epitaxial angewachsene Material gebildet ist. Dabei können zweckmässig die Donatorkonzentration im ersten, n-leitendera
Gebiet mit niedrigem spezifischem-Widerstand und/oder die gesamte
Akzoptorkonzentration im zweiten, p-leitendem Gebiet praktisch
gleichir.äs3ig sein. ·
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung
zwQckmässig aus einem ersten, η-leitenden niederohmigen Gebiet mit
praktisch gleichmässiger Donatorkonzentration und aus einem zweiten,
praktisch unkompensiertem p-leitenden Gebiet bestehen,' das durch
epitaxiales Anwachsen eines p-leitenden Materials mit höherem spezifisohem
Widerstand und praktisch gleichmäßiger Akzeptorkonzentration auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes in
das epitaxial angewachsene Material gebildet ist, wobei der pn-Uebergang
in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem ersten, n-leitenden
Gebiet mit niedrigem spezifischem Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifechem Widerstand
liegt.
Zweckmässig wird dabei auch hier der pn-Uebergang in
οinao gewissen Abstand, vorzugsweise in einem"Abstand von mindestens
0,5 μπ», von der Grenzfläche und zwar im epitaxial angewachsenen
» Material angoordnat. Der Vorteil einer Vorrichtung mit der geschilderten
Struktur, bei der sich die endgültige Akzeptorkonzentration im zweiton Gebiet durch Diffusion ergibt, gegenüber einer Vorrichtung,
909884/OH a
v BAD
v BAD
- 11 - .'.'■■ ΡΗΒ-.31.-383.
bei der die gesamte Akzeptorkonzentration während des epitaxialen
Anwächsvorganges erhalten wird, "besteht darin, dass bei der Her—
stellung,. Wenn der pn-Uebergang in einem bestimmten Abstand von der
Grensflliche im epitaxial angewachsenen Material angebracht werden
soll-, eine zusätzliche Erhitzung erforderlich ist, um die Donatoren
aus dom ersten Gebiet in das,epitaxial gebildete Material eindiffundieren
zu lassen. Die Durchführung dieser Erhitzung bei einem Körper,
bei dem die gesamte Akzeptorkonzentration im aweiten Gebiet während
eines epitaxialen Anwachovorgangeβ erhalten worden ist, wttre ohne
Beeinflussung der Konaontrationsverteilung des Akseptoroleroentes
kaum möglich, da das Akzeptoreleroent im zweiten Gebiet im allgemeinen
eine Diffusionageschwindigkeit hat, die hoch im Vergleich zur Diffusionsgeschwindigkeit
deo Donatorelementes im eraten Gebiet ist,
und es wUre schwer, unter diesen Umständen die endgültige Lage des
pn-üeberganges unter Kontrolle zu halten.
Genäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
erfindungogeraässen Vorrichtung besteht, der Halbleiterkörper aus
einer III-V-Halbleiterverbindung, z.B. Galliumarsenid, oder einer
substituierten IIl-V-Halbleiterverbindung, z.B. Galliumareenophosphid
Bai einer anderen wichtigen Aueführungsform findet im
era ten n-loi!enden Gebiet mit niedrigem spezifischem Widerstand eine
Donatorkonzentration von mindestens 10 Atomen/cm* Verwendung»
Bei einer weiteren bevorzugten Auaführungeform der
erfindungsgemUssen Vorrichtung mit einem zweiten, wenigstens teilweise
kompensierten p—leitenden Gebiet betragt die Donatorkonzentration
in die cera kompensierten Gebiet mindestens 10 Atome /cn* *
9 0988 4/07 43
- 12 - : PEB.31.383
Bei einer wichtigen Ausführungeform der Vorrichtung, bei
der der Halbleiterkörper aus Galliumarsenid oder Galliumarsenophosphid
besteht, wird als das in das epitaxial angewachsene Material mit * höherem cpezifischem Widerstand eindiffundierte Akzeptorelsr^nt Zink \
verwendet, dessen Konzentration beim pn-Uebergang vorzugsweise mindestens 10 Atome/cm3 beträgt· Bei einer derartigen Vorrichtung!
bei der das zweite, pn-leitende Gebiet ein wenigstens teilweise
kompensiertes Gebiet ist, be trägt-die Donatorkonzentration in diesem
Gebiet vorzugsweise mindestens 1 χ 10 ' Atome/om* oder sogar
9 χ 1017 Atome/om? .
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäesen
Vorrichtung enthalt ein zweites, p-leitendes Gebiet aus einen
Material, das epitaxial in einem Hohlraum angewachsen 1st} der im
Material des ersten η-leitenden niederohmigen Gebietes hergestellt
ist.
Dae epitaxial angewachsene Material mit höherem spezifischem
Widerstand kann ferner bei einer weiteren bevorzugten Ausführungeform
der erfindungsgemäesen Vorrichtung einen geringeren Bandabstand
aufweisen als das Material des ersten, »»leitenden Gebietes alt
niedrigem spezifischem Widerstand. - ' · ' ·
Das epitaxial gebildete Material mit den kleineren Bandabstand
und das Material des ersten Gebietes mit dem grueseren Band«
abstand können dabei die gleiche elementare Zucamaenaeteung aufweisent
sie können z.B. aus Galliumarsenophoephid beβiahen, wobei die Phosphorkonzentration
im ersten Gebiet höher als im zweiten Gebiet lsi.
GemUss einer wichtigen Ausführungsform bestteeη die
Materialien unterschiedliche elemntaxe Zusammensetzungen, wobei x»3«
das erste Gebiet im wesentlichen aus Galliumarsenophosphid und das · ■-
909884/07U
^ V
- 13 - . PHB.31.383
zweite Gebiet im-wesentlichen au a Galliumarsenid besteht. Diese
Bauart kann zweckmäasig Anwendung finden, wenn der pit-Uebergang der
Licht aussendende Uebergang einer Halbleiterlampe ist, bei der das
erste, η-leitende Gebiet mit niedrigem epezifiochem Widerstand eine
dicke, z.B. 25O μπι dicke, Unterlage bildet, auf der ein verhältniamässig
dünnes, z.B. nur ^ μπι.dickes, epitaxial gebildetes Gebiet
aus einem Material mit kleinerem Bandabstand angewachsen ist,
während die Unterlage aus dem Material mit dem grösaeren Bandabstand
das auogosendete Licht ohne erhebliche Absorption hindurchlasst.
Bei dieser Vorrichtung ist ea erwünscht, dass der pn-Uebergang in
einem gewissen Abstand von der Grenzfläche zwischen dem Galliumarsenophosphid
und dem epitaxial auf ihm angewachsenen Galliumarsenid und zwar in diesem epitaxial gebildeten Galliumarsenid liegt. Dies ist
ohne weiteres dadurch erzielbar, dass, je' nachdem ein unkompensiertes
oder ein wenigstens teilweise kompensiertes zweites, p-leitendes
Gebiet erwünscht wird, auf dem n-leitenden Galiumarsenid mit niedrigerem spezifischem Widerstand entweder.p-leitendes oder n-leitendes
Galliumarsenid mit höherem spezifischem Widerstand angewachsen wird, wonach das Gänse erhitzt wird, um den Donatordotierungeetoff aus dem
Galliumarsenophosphid in das epitaxial angewachsene Galliumarsenid
diffundieren zu lassen, wonach ein Akzeptorelernent derart in das
epitaxial angewachsene Galliumarsenid βindiffundiert wird, dass der
pn-Uebergang im Galliumarsenid in einem Abstand von z.B. etwa 1 μπι
von der Grenzfläche liegt. .
Getnäss der Erfindung ist fernerhin ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterkörper
mit einem pn-Uebergang enthält, der bei geeigneter Vorspannung in
der Vorwärtsrichtung infolge.von Rekombination der injizierten
90 9884/0 74.3
- 14 - . ' PHB.31·383
Ladungoträger eine Strahlung aussendet,- dadurch gekennzeichnet, dass
auf einem erste« η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischein
Widerstand ein Gebiet aus Material mit höherem spezifischem Widerstand epitaxial angewachsen wird, und dass ein Akzeptorel«ment' in
das epitaxial angewachsene Material eindiffundiert wird, so dass sich ein zweites, p-leitendes Gebiet ergibt, wobei der pn-Uebergang
in der Nähe des Uebergangsgebietos zwischen dem ersten, n-leitendon
Gebiet mit niedrigerem spezifischem Wideretand und dem auf diesem
angewachsenen Material mit höherem spezifischem Wideretand liegt, und
wobei die Akzeptorkonzentration beim pn-Uebergang im wesentlichen
durch die Diffusion des Akzeptorelementes bestimmt wird, wahrend
die Akzeptorkonzentration im zweiten,- p-leitendea Gebiet niedriger
als die Donatorkonzentration im ersten, η-leitenden Gebiet mit
niedrigerem Widerstand ist· ' · '
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungegemässen
Verfahrens wird von einem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und praktisch gleiohm&Bsiger
Donatorkonzentration ausgegangen, auf dem epitaxial ein n-leitendes
Material mit praktisch gleichmässiger Donatorkonzentration angewachsen
wird, wobei zur Bildung eines wenigstens teilweise kompensierten p-leitenden Gebietes das Akzeptorelement so in das epitaxial angewachsene
Material eindiffundiert wird, dass die Akaeptorkonzeηtration
beim pn-Uebergang in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem ersten
n-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dem
auf diesem epitaxial angewachsenen η-leitenden Gebiet mit höherem'"
spezifischem Widerstand im wesentlichen durch die Diffusion des Akzeptorelementes bestimmt wird. .
9 098 84/074 3
- 15 - PHB.31.383
Zveckmäeaig kann dabei vor der Diffusion dee Akzeptorelementes eine Erhitzung durchgeführt werden, um die Donatoren in der
Nähe der Grenzfläche durch Diffusion aus dem ersten, n-leitenden
Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand in das epitaxial angewachsene Material neu zu verteilen, wonach die Diffusion des
Akzeptorelementes erfolgt, um den pn-Uebergang im epitaxial gebildeten Material in einem gewissen Abstand von der Grenzfläche
anzubringen. -
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungeform des erfindungsgemässen Verfahrens wird von einem ersten n-leitend*n Gebiet
mit niedrigerem spezifischem Widerstand und einer praktisch gleichmassigen Donatorkonzentration ausgegangen} auf dem epitaxial pleitendes Material mit hohem spezifischem Viderstand und einer
praktisch gleichmäseigen Akzeptorkonzentration angewachsen wird,
wonach die Diffusion des Akzeptorelemontea so durchgeführt wird,
dass die Akzeptorkonzentration beim pn-Uebergang in der Nähe der
Grenzfläche zwischen dem ersten η-leitenden Gebiet mit niedrigerem
spezifischem Widerstand und dem epitaxial auf iha angewachsenen p-leitenden Material mit höheres epezifschem Widerstand ia wesentlichen durch die Diffusion des Akzeptoreleraentee beatimat wird·
Auch bei dieser Aueführungsform kann zweckmäsaig vor der
Diffusion des Akzeptorelementes eine Erhitzung stattfinden, um das
im ersten, n-leitonden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand
vorhandene Donatorelement in das epitaxial angewachsen· Material einzudiffundieren, wonach das Akzeptorelement so eindiffundiert
wjri, dass der pn-Uebergang im epitaxial gebildeten Material in einem
gewissen Abstand von der Grenzfläche zu liegen kommt·
90 9884/07 4 3 '
- 16 - PHB.31.383
Bei einer wichtigen weiteren Ausführungsform des erfindungen
Verfahrens wird Material mit höherem spezifischem Widerstand
epitaxial in einem Hohlraum angewachsen, der im Material des ersten»
n-leitonden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand gebildet
worden ist. -
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird Material mit höherem spezifischem Widerstand epitaxial angewachsen, das einen geringeren Bandabstand hat als das Material
dee ersten, η-leitenden Gebietes mit niedrigerem spezifischem
Widerstand. Dabei kann das epitaxial angewachsene Material eine andere elementare Zusammensetzung aufweisen ale die Unterlage· Vorteilhaft
wird bei dieser Ausführungeform des orfindungögemUesen
Verfahrens von einem ersten Gebiet ausgegangen, das aus Galliumaraenophosphid
besteht, auf dem epitaxial Galliumarsenid mit höherem spezifischem Widerstand angewachsen wird«
Zwei Auaführungsforoen der Erfindung werden nachstehend
an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der
Figur 1 eine graphische Darstellung ist, die die Konsentration
von Dotierungsstoffzentren im Halbleiterkörper einer ersten Ausführungsform, die aus einem optoelektronischen Transistor besteht, angibt,
Figur 2 ein Schnitt durch einen Teil des optoelektronischen
Transistors nach Figur 1 wahrend einer Herstellungsetufe ist, in der
die elektrischen Verbindungen mit den verschiedenen Gebieten des
Halbleiterkörpers noch nicht angebracht worden sind.
Figur 3 eine Draufsicht auf den Tail des optoelektronischen
Tranaißtore nach Figur 2 ist, und
Figur 4 e.ine graphische Darstellung ist, die die Konzen-
909884/07A 3
BAD
- 17 - PHB.31.383
tration von DotierungaetoffZentren im Halbleiterkörper einer aus einer
Halbleiter lampe beistehenden zweiton Ausführung of orm angibt.
Der optoelektronische Transistor nach den Figuren 1 bis
besteht aus einem Halbleiterkörper mit einer ρ —Unterlage 1 mit niedrigem spezifischem Widerstand autä Galliumarsenid mit einer gleichmussigen
Konzentration des Akzeptorelemente8 Zink von 3 x 10 Atomen/cm3,
einsm p-ieitenden Kollektorgebiet 2 mit höherem spezifschon Widerstand
aus Galliumarsenid, das epitaxial auf der Unterlage 1 gebildet ist
uni eine gloichaiäseige Konzentration des Akzeptorelementes Zink
von 2 χ 10 ' Atomen/cm3 aufweist, einem η -Basisgobiet 3 aus Galliumarsenophosphid
mit einer praktisch gleichmäs6igen Konzentration des
1 9/3
Donatorelßnventes Zinn von 1x10 Atomen/cm , einem teilweise kompensierten
p-leitenden Emiltergebie t 4 aus GaIliumarsenophoephid mit
einer gleichmässigen Konzentration des Donatorelementes Zinn von 1 χ 10 Atomen/cm3 und einer Konzentration dee Akzeptorelementes
1R Zink, die bei einem Emitter-Basis-Uebergang mindestens 1 χ 10
Atome/cm3 betrügt, und einem Kollektor-Basis-Uebergang 6. In den
Figuren 1 und- 3 sind die pn-Uebergänge 5 und 6 durch gestrichelte
Linien angegeben, ebenso wie die Grenzflache 7 zwischen der Unterlage
1 und dem Gebiet 2 in Figur 1.
Die Emitter- und Basisgebiete bestehen aus Galliumarsenophosphid
mit der Zusammensetzung GaAs^ nPn'%« das epitaxial· in einem
Hohlraum B (Fig. 3) angewachsen ist, der im epitaxial gebildeten
Galliumarsenidgebiet mit höherem spezifischem Widerstand angebracht
ist, in dem eich das Kollektorgebiet 2 befindet. Sie bestehen aue
einem η -Basisgebiet, das epitaxial im Hohlraum auf dem p-leitenden
Galliumarsenid gebildet ist, und au3 einem teilweise kompensierten
p-leitenden Emittergebiet, das dadurch hergestellt ist, das auf dem
9 098 84/ 07 4 3
BÄDOBf©*N*At^ a/S
BÄDOBf©*N*At^ a/S
- 18 - PKB.31.383
epitaxial gebildeten η -Material n-leitendee Material epitaxial
angewachsen ist, wonach 2ink in die Obei\flache des zuletzt epitaxial
angewachsenen !'Materials eindiffundiert ist, wodurch eich der pn-Ueber-Ganß"
'5 in der Nähe der Grenzfläche zwischen -den.η -Material und dem
epitaxial auf ihm angewachsenen η-leitenden Material ergibt. Die Konzentration des diffundierten Zinks übersteigt 1 χ 10 Atome/cra3
an der Oberfläche des Emittergebietes 4, ist im Emittergebiet nahezu
gleichmässig und kann in der Nähe des Uebergangea 5 ansteigen, wie
diese in Figur 1 angegeben ist, wonach sie mit zunehmender Tiefe im Basisgebiet 3 rasch abnimmt. Die Konzentration im Emittergebiet
ist nahezu gleichmassig, weil im epitaxial angewachsenen n-leitenden
Material mit höherem spezifischem Widerstand, das mit Zinn in einer
17'
Konzentration von 1 χ 10 Atomen/cm3 dotiert ist, der Diffusionskoeffizient vernal tnismässig hoch ist, während die anfängliche
Zunahme-der Konzentration im η -Material mit niedrigerem spezifischem
Widerstand des Basisgebietes die Folge der Tatsache ist, dass das
Zink in diesem Gebiet eine grössere Löslichkeit hat. Die rasche
Abnahme der Konzentration mit zunehmender Tiefe im η -Material ist weiter die Folge der Tatsache, dass in diesem Material Zink einen
verhältnismäsoigen niedrigen Diffusionekoeffizienten aufweist.
Die Zinnkonzentration im η -Gebiet 3 ist in Figur 1 als gleichmäysig
dargestellt, aber in der Nähe der Uebergange 5 und 6 ist eie etwas
niedriger infolge von Diffusion in das epitaxial angewachsene Material des Gebietes 4 und in das Galliumarsenid des Kollektorgebietee 2,
welche Diffusion während der spateren Diffusion von Zink in das epitaxial gebildete Material des Gebietes 4 erfolgt.
Der Emitter-Basis-Uebergang und der Kollektor-Baais-Uebergang
endigen beide in der gemeinsamen ebenen Oberfläche der
909884/0743
- 19 - * PHB. 31.383
Gebiet« 2, 3 und 4 des Körpers und der Emit tor-Basis -Ue be rgang wird
im Halbleiterkörper vom Kollektor-Baais-Uobergang umgeben. Die Abmessungen
der aus p— leitenden Galliumarsenid bestehenden Unterlage
1 sind 1 rom χ 1 mo χ 0.3 mn (Dicke), das epitaxial gebildete
Kollektorgebiet 2 iet etwa 30 μΐη dick, der Kollektor-Basis-Ueber- ■
gang 6 liegt in der liähe der Begrensung des im Gebiet 2 angebrachten
Hohlraumes 3 und hat in diesen Gebiet, eine Tiefe von etwa 20 μπι,
und der Smitter-Bauis-Uobergang liegt in einer Tiefe von 5 μπι innerhalb
deo epitaxial gebildeten Galliumaroonophosphides« Der Flächeninhalt
des gröoaeren Teileo des Kollektor-Baaio-UebergangeB, der
sich parhllel-zur GrenzflSche zwischen dem Kollektorgebiet 2 und
der Unterlage * und parallel zur gemeinsamen ebenen Oberfläche der
Gebiete 2, 3 und 4, in der die beiden Uebergänge endigen, verlauft,
beträgt 110 μιη χ 60 μπ·., und der entsprechende Flächeninhalt dee
Eir.itter-Baaia-Uebergangee betragt 50 μπι χ 50 μπι. Die gemeinBame
ebene obere Flache des Körpers, in der die Uebergänge endigen, trägt
eine auf ihr angewachsene isolierende maskierende Schicht 9 aus
Siliziumoxyd, in der zwei Fenster 10 und 11 angebracht sind, innerhalb
deren sich chmsche Kontakte 12 und 13 mit dem Emittergebiet
bzw. dem Baeiegebiet befinden*
Der in den Figuren 1 und 3 dargestellte optoelektronische
TranGiotor wird auf die nachstehende Weise" hergestellt·
Ein Körper aus Galliumarsenid mit niedrigem spezifischem
Widerstand, das Zink ala Akseptordotierungsstoff in einer Koftzentration
von etwa 3 χ 10 Atomen/cm3 enthält und die Form einer
Scheibe von 1 cm χ 1 cm hat, wird zur Bildung einer Untorlage 1 zu
einor Dicke von 0,3 mm geschliffen ujid ao poliert, dass er eine
praktiach einwandfreie Kristallstruktur aufweist und an einer der
909884/0743
- 20 - PHB.3V.383
153M83
grossen Flächen optisch eben ist« Aus dem Auegangsraaterial, ,das somit
eine Schqibe von 1 era8 ist, können durch-weiter© Bearbeitungen unter
Verwendung geeigneter Masken eine fielz&kl der geschilderten HaIb-Ieitervovrichtunken
hergeotellt warden, so daee eich sine viele
gesonderte Vorrichtungen in dieser ©ineR Scheibe ergeben? die später
durch Sägen voneinander getrennt werden, aber das Verfahren wird
jetzt in besug auf die Bildung jeder einzelnen Forrichtung beschrieben,
wobei angenommen wird, dass die zu beschreibenden Vorgänge des
Maskierene, Diffundieren^, Aetaena und dergleichen vor der 2ereägung
bei jeder einzelnen Vorrichtung auf der Scheibe gleichseitig durchgeführt werden. ·
Eine 30 pm dicke Schicht aus ρ-leitendem Galliumarsenid
wird epitaxial durch Aufdampfen auf der vorbereiteten Flache der
Unterlage 1 angebracht und bildet ein Kollektorgebiet 2.· Die Qalliumarsenidschicht
wird bei 75O°C durch Reaktion von Gallium und Arsen gebildet, w©be.i das Gallium durch Disproportionierung von Galliuomonochlorid
und das Arsen durch Reduktion von Arsentrichiorid «it
Hilfe von Hasserstoff hergestellt wird. 01«ichzeitig mit der Bildung
des Oalliumareenides wird Zink so abgelagert,daee die epitaxial
angewachsene Schicht, eine gleichratiesig· Zinkkonzentr*tion von
2 x 1015 Atomen/cm8 enthalt, ^
Dui-ch Reaktion von trocknem Sauerstoff und ^straÄthyl«
eilikat bei einer Temperatur von 35Θ Me 45Ö°C wird dann auf der
Oberfläche dee epitaxial angewachsenen Galliumarsenid» eine maskierende
Silisiumoxydschicht angebracht* Die Scheibe wird horisontal auf
einen Sockel gelegt, so daae auf der Untere©ite der Grundlage ait
niedrigem spezifischem Wideretand kein Siliziumoxyd abgelagert wird»
9 0 9884/0743
- 21 - . PHB.31.363
Eine photoempfinditehe Maskiurungsschicht, die nachstehend
als Photoatzgrund bezeichnet wird und die bei in der Halbleitertechnik
üblichen Pho tollt ζ verfahren Verwendung findet, wird nunmehr auf dor
Oberflächo dor Siliziumoxydschieht angebracht und durch eine Maske
ao belichtet, dass oin Gebiet von 110 μίη χ 60 μυι gegen die auffallende
Strahlung abgeschirmt ist* Der nicht "belichtete Teil des Photoätzgrundes
wird mit einem Entwickler entfernt, ao dass in der Photoätzgrundschicht ein Fenster von 110 μίη χ 60 μπι entsteht. Dia unterliegende Oxidschicht, dio vom Fenster fre!gelassen wird, wird dann
mit einer Flüssigkeitgeätzt, die aus eine wässrigen Lösung von
25 ic Ammoniumfluorid und 3 °fr Flussäure besteht. Dur Aetavorgang
wird fortgesetzt, bis in der maskierenden Oxidschicht ein Fenster
von 110 μη χ 60 μηΐ gebildet ist. Die photosmpflndliche Aetzgrundschicht
wird vom übrigon Teil der Oberfläche der Oxydechicht dadurch
entfernt, dass der Aetzgrund mit Tricb-lorSthylen gequellt und dann
abgerieben werden. Geeignete Photo&tzgründe und Entwickler sind
bekannt und kiiuflieh erhältlich.
Dann wird der Körper so geätzt, dass in der epitaxial
gebildeten Galliumaraenidachicht 2 aina Vertiefung an eine? Stelle
entsteht, die dem Fenster in der Oxyöeohicht entspricht. Bas Aatzsn
wird fortgesätst, bis eine 20 μια tief\ "ertisfung 8 in der epitaxial
gebildeten p-leitendon Schicht herge;-. .Wilit ist« Ein .g
.Aatzniittel besteht aus 3 Teiler? konzf-.. trier ^e r HnÖ-s 2 ^ailsa
und 1 Teil HF (40 %) und wird bei ainor Teropsratur von 40°C verwandt,
-s 2 ^ailsa H^
ndt,
dis Aets.ÄreeohwXndigkeit et'«n, 1 μ m/s betragt. Die maskierend©
biob.* "rfird anan dur<?h Löse'; :'."c der o'teiiorwabateE wäEsr
Löaung YQ*"1 Amsoniumfluorid w«si ;:"·λλ?ϊΕιϊΓ6 enticrat» Sie iÄ^epr-
,xxal üjtgswst'^i.-CiSöii."0*&iliu!ap-r-&c/aid8ehioh'fe 23 in
909 084 /3? 4 3
BAD ORIGtNAt
der sich nunmehr die 20 μιη tiefe Vertiefung befindet, wird dadurch
für einon weiteren opitaxialen Anwachsvorgang vorbereitat, dass sie
kurzzeitig in der erwähnten Lösung vor Salpetersäure und Fluasäure,
die in diesem Falle jedoch Zimmer tempera tür aufweist, geätzt wird»
Der erhaltene Körper wird in einem Rohr angeordnet, und
eine erste η -leitende Oalliumarsenophosphidschicht mit niedrigem
Bjxjzifiachem Widerstand und der Zusammensetzung GaAan nPn , wird
- U, y U, t
epitaxial auf der Oberfläche der vorher epitaxial angewachsenen
Galliumarsenidschieht 2 angewachsen. Die Galliusarsenophoophidschicht
wii'd bei 750 C durch Reaktion "von Gallium mit Arsen und
Phonphor hergestellt» Das Gallium wird durch Disproportionierung
von Galliummonoachlorid und das Arsen tmd der Phosphor werden durch
Reduktion der Trichloride mit Wasserstoff hergestellt« Gleichzeitig
mit dem -Anwsciiaon des "üalliwiaaysenophosp'iiides- wird Zinn "so abge--.
lages»tf d&aa sich %m der ©pitaEisl. as^awseteesiea Schicht.-eine gleich-Biassige
SSinnkonse«! trätton, von 1.x -10'' Atoaea/cs*3 ergibt. Die
epitaxial angewachsen© Schicht folgt isa" Profil.-der. oberfläche,- und "
der Anwa,GfasVQrga.ng wird fortgesststg Mg di©" Schicht etwa. 12 jam dick
ist β Di® Anwe-chsbedingungen werden ansolilieeseEHaso ge.änd@?t, dass
©in zweites ableitendes .'Gebiet mit höiisya® spezifischen Widerstand anwächst
und zwar durch Herabsetzung ö@s Zlrmgehalts "im epitaxial
angewachsenen-Kateyial auf 1 χ 10 Atosis/crä? » Biaset* zweite An-'uaofeavorgang
wird fortgesetzt^, bis die· ©pitaxiel.-angewachsenen erste
uad z-wei.te Gäll-iumarsenophosphidseMchtöB- die Vertiefung ausfüllen
ußd die sweiue angewachsene Schicht sÄefe"flbes.des Gebiet der" Vertiefung sra trectet j .und" awar um .wenig© «s» tiait'erals die ur-eprüngl iche
ObQTfISehe- der epitaxial gebiXdete-n
, <j %j tj <0 -(£,<
&y f %
Nach dem epitaxialen Anwachsvorgang wird der Körper aus
.lon? Ilohr horausgonorarnen, und eine mit Kit* überzogene Mo tall scheibe
wird gegen die Hinterseite. des Körpers angeordnet« Durch Polieren
wird von der nicht bedeckton Oberfläche des Körpers, d.h. von der
epitaxial gebildeten GäiIiumarsenophoephi!schicht, soviel Material
beseitigt, dass die Oberfläche eben ist und wenige μπτ unterhalb der
ursprünglichen Oberfläche der epitaxial angewachsenen Galliumarsenid-
schicht 2 liogtv Mit Hilfe eines geeigneten MarkierungsverfahrenB
lässt uich die Lage der ursprünglichen Oberfläche der epitaxial angewachsenen Galliuraarsonidschicht 2 ermitteln, so dass beim Erreichen
diosar Schicht daa Polieren eingestellt werden kann. Infolge dieser
Beseitigung der Galliumarsenophosphidschicht bleibt ein Körper zurück,
der aus einer ρ -yntorlage mit einer fast 30 μη dicken p-leitonden
epitaxialen Schicht 2 besteht, in der eich eine Vertiefung 8 bis
su einer Tiefe von fast 20 μ» unterhalb der oberen Fläche erstreckt,
welche Unterlage eine erste, innere Schicht, die aus η -Galliumarsenophosphid
besteht, das in einer Dicke von etwa 12 μη auf dem
Galliumarsenid angewachsen ist, und eine zweite, Suseere Schicht
enthält, die aus n~leitondem Calliuniarsenophosphid mit höherem
spezifischem Vi der stand besteht, das in einer Dicke von etwa 5 P
epitaxial auf der η -Schicht gebildet ist. Die Grenzfläche 6 zwischen
dem Cailiuraarsenophosphid und dem Galliumarsenid befindet sich am
Rand der Vertiefung 8 und bildet nachher etwa die Stelle des
Kollektor-Basis-Ueberganges ties op toelektronisehen iransistors.
Die Oberfläche des Körpers vird durch Aetzen in einer
Lösung von Methanol und. Brom gereinigt, vonach auf der so bereiteten
OberflUch*» des Körpers durch Reaktion von trocknem Sauerstoff und
Tetraäthylsilikat bei einer Temperatur von 350 bis 45O0C eine
9098S4/07A3
- 24 - fltöOl ..JO.5
Maskioruneaschicht 9 aus Siliziumoxyd angewachsen wird. Der Körper
wird horizontal auf eine Sockel gelegt, so dasB auf der Unterseite
kein Oxyd abgelagert wird. ,
Eino PhotoUtsffrundechioht wird auf der Oberfläche der
maskierende Siliziumoxydschicht 9 angebracht und durch eine Maske
so belichtet, dass ein Bezirk von 40 pm χ 40 μπ», der'über dem
epitaxial in der Vertiefung angewachsenen Galliumareenophosphid
liegt, gegen die auffallende Strahlung abgeschirmt ißt. Der nichtbelichtete Teil der Schicht wird mittels eines Entwicklers entfernt,
so dass sich in der Photoätzgrundschicht ein Fenster von 40 μπι χ 40 μιη
ergibt. Danach wird der Körper ao geätzt, das« ein Fenster 10
(Figur 3) von 40 μιη χ 40 μη in der maskierenden Siliziumoxydschicht
9 gerade unterhalb des Fensters in der Photoätsgrundechioht entsteht.
Das Aetzmittel dabei ist die Lösung von Amraoniurafluorid" und Flusssaure,
die vorstehend für die Beseitigung der früher gebildeten
maskierenden Siliziumoxydschicht· beschrieben worden ist·
Der Teil des Photoätzgrundes, der auf der Oberfläche der
maskierenden Siliziumoxydschicht 9 zurückgeblieben ist, wird durch
Quellen in Trichlorethylen und Reiben beseitigt. Der Körper wird
dann in eine hermetisch verschlossene Quarzrohre gegeben, die Zink
sowie Arsen und Phosphor im Uebersohuss enthält, und die Röhre wird
auf-eine Temperatur von 900 bis 1OOO°C erhi tat, wodurch Zink in
das Galliumarsenophocphidgebiet 3 eindiffundiert·
Die 'zinkdiffusion wird so durchgeführt, dass der Emitter-Basis-Uebergang
des optoelektronischen Transistors in einem Abstand von etwa 5 μπι von der Oberfläche in der Nähe der Grenzfläche zwischen
der ersten epitaxial gebildeten Schicht mit niedrigem spezifischem
Widerstand aus η -Galliumarsenophosphid und der «weiten epitaxial
90988 4 /0743
BAD
■ ■ . . ■ ■ . ■ '.■■.,■■■■' ■■-■.■■.■.■■ .. . ■ " ■ . ■ ■■ ■ ■'■*
• -25- PHB.31.383
gebildeten Schicht mit höherem spezifischem Widerstand aus n-leitendem
Galliumarsenopho3phid liegt·
Dann wird auf dam p-leitenden Emittergebiet ein ohrascher
Kontakt dadurch hergestellt, dat;s 4 % Zink enthaltendes Gold auf die
ganze obere FlSehe des Körpers aufgedampt wird. Di© Verdampfungaquelle
wird auf einer Temperature von 800 bis 1000 C und der Körper auf Zimmertemperatur gehalten, und die Verdampfung wird nicht länger
als 1 Minute fortgesetzt, so dass eine Kontaktschicht 12 aus 4 $
Zink enthaltendem QoId auf die Kmitteroberfläche im Fenster 10 auf- i
gedampft wird.
Die Gold-Zink-Menge, die auf die obere Fläche aufgedampft
wird, genügt nicht zum Ausfüllen des Fensters 10. Deshalb wird das
Fenster weiter mit einem Schutzlack gefüllt, z.B. dem Lack, der unter dem Namen Cerrio Hesist käuflich erhältlich ist. Der übrige
Teil der Gold-Zink-Legierung auf der pberen Fläche des Körpers wird
dann mittels einer Lösung von 40 g KJ und 10 g J in 250 g Wasser
entfernt»
. Eine neue PhotoStzgrundschicht wird auf die Oberfläche
aufgebracht und mit Hilfe einer Maske so belichtet, dass ein
zweiter Bezirk von 40 μηι χ 30 μΐη, der über dem in der Vertiefung
epitaxial angewachsenen Galliumarsenophosphid liegt, gegen die auffallende
Strahlung abgeschirmt wird. Der nicht-belichtete Teil des
Photoätzgrundes wird beseitigt, so dass in der Phatoätzgrundschiclit
ein Fenster von 40 μπι x 30 pm entsteht. Der Körper wird geätzt,
wodurch sich in der maskierenden Siliaiumoxydochicht 9 "unter dem
Fenster in der Photoätagrundscliicßt ein* Fenster *tt (Fig. 3) von
-40"um x 30 ^m ergibt. Dabei findet das gleiche Aetzmittel Verwendung
wie bei der Herötellung des .Fensters 10 in der maskierenden Silizium-
909884/0743
BAD.QBM3liiAfc.vc..- ;
- 26 - ·. · PHB.31.383
oxydschicht. Der Cerric-Resist-Lack im Fenster 10 oberhalb dee aufgedämpften
Gold-Zink-Kontaktes wird nicht vom Aotzmittel angegriffen.
Das Fenster 11 gibt Zugang zum Basiotebiet 3 aus Galliuraarsenophosphid
und auf diesem Gebiet wird ein ohmscher Kontakt dadurch hergestellt, dass Gold mit 4 'fi>
Zinn auf die ganze obere Flache des Körpers aufgedampft
wir.d, OO daes eine Kontaktschicht 13 aus 4 % Zinn enthaltendem
Gold im Fenster 11 in der Siliziumoxydsehicht abgelagert wird. Die
Gold-Zinn-Menge, die auf die obere Flache aufgedampft wird, genügt
nicht zur vollständigen Ausfüllung des Fensters 11. Diese Ausfüllung
wird deshalb mit einem Cerric-Resist-Schutzlack vorgenommen. Der
übrige Teil dieser Gold-Zinn-Schicht auf der oberen Fläche des
Körpers wii'd zusammen mit dem belichteten Teil der Photoätzgrundschicht
beseitigt$ indem diese in Trichloräthylen gequellt und dann
abgerieben wird. *
Der Cerric-Regiat-Schutzlack in den Fenstern 10 und 11,
die auf der Gold-Zink-Schicht bzw. der Gold-Zinn-Schicht angebracht
ist, wird durch Lösen in Azeton entfernt»
Dor Körper wird in einen Gfon gegeben und während 5 Minuten
auf 5000C erhitzt, um die Gold-Zink-Kontaktsöhicht 12 und die Gold-Zinn-Kon
taktschieht 13 auf das Emittergebiet bzw. das Basisgebiet
aufzulegieren.
Auf einem passend gewählten Teil der Oberfläche der Oxydschicht kann eine nicht-dargestellte reflektierende Goldschicht
angebracht werden, die einen Spiegel am Umfang des Emitter-Basis-Ueberganges
bildet. Dies kann dadurch erfolgen, dass auf der ganzen
Oberfläche eine Photoätzgrundschicht angebracht und mit Hilfe einer
Mauke so belichtet wird, dass ein schmaler Streifen gerade über dem
Umfang des Emitter-Easio-üebergangeo gegen die auffallende Strahlung
• 909884/0743
BAD ORIGINAL
- 27 -■■■■■' PHB.31.383
abgeschirmt wird. Dei· nicht-belichtete Teil der Photoätzgrundschicht
wird beseitigt, so done sich ein dem schraulen Streifen entsprechendes
Fenster in der FhotoStzgruruiechic-ht ergibt. Eann wird Gold auf die
ganse cbere Flüche des Körpers aufgedampft, so daus im Fenster in
dor Aetzgrundschicht eine reflektierende Coldflchicht auf der Siliziun-'
oxidschicht abgelagert wird» Das auf dem übrigen Teil der Oberflache
aufeodanrftaCold wird dann zusammen mit den belichteten Teil der
PhotcätzgrundDcbicht dadurch entfernt, dass diese in Trichloräthylen
gequellt und abgerieben wird.
Eie Scheibe wirdnunmehr in einzelne Stücke von 1 mm χ 1 ram
gesägt, die au» je einein optoelektronische η Translator bestehen.
An die ρ -Unterlage t wird tiittele einer Legieimne von Wiemut mit
2 io Silber oder Wismut mit 5 % Kadnium ein Molybdänstreifen angelötet.
Sann verden elektrische Anschlüsse an den Gold-Zinn-Kontakten
iä und f3 auf den Emitter- b?w. Baeisgebiet dadurch
befestigt, dass Golddrähte durch eine Hitzedruckverbindung mit den
Kontakten verbunden werden. Das Ganze zusammen mit den so befestigten
StrocauführunesdrShten wird bei Zimmertemperatür in einer Flüssigkeit
geätzt, die aus 3 feilen konzentrierter HNO., 2 Teilen HgO und 1
Teil HF (40 JL) besteht* Schliesslich wird das ganse Gebilde mit einer
Hülle versehen*
Die H&lblelterZ&mpe. für die Figur 4 die Konsentration
der BotierungsatoffZentren darstellt, besteht aus einem Halbleiterkörper
aus η -Galliumereenophosphid mit niedrigem spezifischen Widerstand,
dessen Länge und Breite beide 1 mm betragen, während die
Dicke 250 μιπ ist, und der in einer der groseen Flachen eine Vertiefung
aufweist, deren Länge und Breite 20 pm und; deren Tiefe 5 M1" betragen
und die asit Galliumarsenid gefüllt ist, das epitaxial auf dem Gallium-
90 9 884 /0743
BADORKSINAL
- 28 - PHB.31.3Ö3
areonophcsphid gebildet ist. Figur 4 zeigt ale Ordinate die Dotierungs-Htoffkonzentration
C im logarithmisehen Masstab und als Abszisse der
Abstand S von der erwähnten grossen Fläche. Die Kurve zeigt ein
erstes η -Unterlagegebiet mit niedrigem spezifischem Widerstand aus
Galliumaruenophosphid 1 mit einer Gesamtdicke von 250 μΐη, ein 5 1'm
dickes Gebiet aus Galliumarsenid 2, das epitaxial in einer im Unterlagegebiet 1 aus Calliumarsenophosphid angebrachten Vertiefung
..ang«j!rÄc.h6e.n_i.Bjt.»_ein_e„..GrenzflÄche 3 zwischen dem epitaxial gebildeten
Galliumarsenid und der Unterlage aus Galliuraarsenophosphid, welche
Grenzflüche der Begrenzung der Vertiefung entspricht, und ej.nen
pn-Uebergang 4, der im epitaxial gebildeten Galliumarsenid um etwa
1 μιη von der Grenzfläche 3 entfernt liegt.
Bas Unterlagegebiet 1 aus η -Galliumarsenophosphid hat
angenähert die Zusammensetzung GaAsn ^KPn ot- und weist'eine praktisch
■ 19
gleichmäßige Konzentration des Donatorelementes Zinn von Ix 10 '
Atomen/cm9 auf* Das epitaxial gebildete Galliumarsenid ist ein
p-leitendes Material mit hohem spezifischem Widerstand, dae anfange
eine Konzentration des Akzeptorelementes Zink von 1 χ 10 Atomen/cm*
hat, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist· Das epitaxial
gebildete Galliumarsenid enthält eine weitere Konzentration von Zink,
die höher und durch Diffusion erhalten ist, sowie in der Nähe der Grenzfläche den Donator Zinn» der aus dem aue Calliumarsenopbosphid
bestehenden Unterlage ge biet in das Galliumarsenid eindiffundiert ist*
Der Verlauf der Dotierungsstoffkonzentrationen und die end··
gültige Lage des pn~Ue.berganges 4, wie sie in Figur 4 dargestellt
sind, sind in der nachstehenden Weise erhalten* Nachdem die 5 μη
tiefe Vertiefung in der aus η -Galliumarsonophosphid bestehenden
Unterlage angebracht worden ist und in ihr durch Verfahren, die den
9098B4/aH2 .,
BAD ORIGINAL '
-29- FHB.31.383
bei 'der Hera teilung des optoelektronischen Transistors angewandten
Verfahren entsprechen,p-leitendes Galliumarsenid mit hohem apozifiuchem·
Widerstand epitaxial angewachsen ist, wird eine Erhitzung vorgenommen,
uit Sinn aus dem η -Gailiumarsenophoüphid in daa epitaxial gebildete
p-leitende Galliumarsenid einzudiffundieren und um den Konzentrationsverlauf
zu erhalten, der in Figur 4 durch eine ausgezogene Linie angegeben
ist. Gleichzeitig diffundiert das Akzeptorelement Zink, das anfangs in einer Konzentration von 1 x IC Atomen/cms im epitaxial
gebildeten Galliumarsenid vorhanden ist, etwas in die Unterlage aus
Galliumaraenophosphid ein. Mittels einer bei dieser Diffusion auf der
Oberfläche angebrachten Siliziuraoxydschicht, durch die eine Diffusion
von Zink aus dieser Oberflache heraus beschränkt wird, ergibt sich
am Ende ein Verlauf dieser anfänglichen Zinkkonzentration, wie er durch eine au£g*zogene Linie in Figur 4 angegeben ist. Ferner übt,
weil die anfängliche Zinkkonsentration verhältnismassig niedrig ist,
diese Diffusion keine bedeutsame Einwirkung auf die Dotierungsniveaus
im p-leitendon oder η -Material oder auf die Lage dee pn—Uebergangea
nach der letzten Zinkdiffusion aus. Nach dieser Erhitzung und nach
Beseitigung der Siliziumoxydachicht wird über die ganze grosse Fläche '
ohne Verwendung einer Maske Zink diffundiert, wodurch, der dargestellte
Konzontrationsverlauf entsteht, während der pn-Uebergang im Galliumarsenid
in einem Abstand von etwa 1 μ;η vcn der Oberfläche 3 liegt.
18
Die ZinkkonKentration toeim pn-Uebergan»· 4 beträgt etwa 1 χ 10
Atome/cm3. Auf diese Heise ergibt sich eine Halbleiterlarape, in
der eine erhöhte Lichtax^sbeute er&ielbar ist, u.a. infolge der Tateache,
aase die aus Oalliumarseßophosphid bestehende Unterlage das
ausgesendete Licht ohne betriißhtlic&e Absorption hin<ta4ehlSsBt. Das
epitaxial gebildete Ma.teri&l-, in dem der Emitter und der pn-Ifet«ergang
90SSI4/Ö743
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
, kann auch auo opitaxialora Galliumarsonophosphid bestehen,
in dom die Phosphorkonzentration niedriger ist als in der aus Gallium
arcenophosphid bestehenden Unterlage. Das epitaxial angewachsene Material kann auch η-leitend soin, so dass achlioeelioh nach der
Diffusion des Akzeptoreleir.entes ein kompensiertes p-leitendes
Bmittergebiet erhalten wird. Ein Körper mit einem solchen Aufbau
kann eine noch stärker erhöhte Lichtausbeute liefern· Die beschriebenen
Massnahirsen zum Erhalten der angegebenen Konzentrationen
und der Lage des pn-Ueberganges bei der Herstellung der Haiblei ierlampe
zeilen, da3s der. Aufbau dieser Vorrichtung gemäss der Erfindung
es ermöglicht, dass die letzte Akzeptordiffusion, die stattfindet,
um den Licht aussendenden pn-Uobergang zu bilden, durchgeführt wird,
ohne dass eine Maske auf der Oberfläche angebracht werdert. muss, wodurch
die Herstellung vereinfacht wirdo
9 0 9 3 8 4 /0 7-4 3_
BADÖfilGINAL
BADÖfilGINAL
Claims (1)
- - 31 - PHB.31.333PATWT A?iSrR175CHE:1. Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterkörper miteinem pn-Uebergang enthält, der beim Anlegen einer geeigneten Vorspannung in der VorwiLrt3richtung infolge von Rekombination der injizierton Ladungsträger eine Strahlung aussendeX1 dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Ueborgang· sich zwischen einem ersten n-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und einem zweiten p-leitenden Gebiet befindet, das durch epitaxiales Anwachsen von Material mit höherem spezifischem Widerstand auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes in das epitaxial angewachsene Material gebildet wird, wobei der pn-Uebergang in der Nähe des Üeborgangsgebietee zwischen dem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem speaifieohem Widerstand liegt, wobei die Akzoptorkonzentration in der Nähe des pn-Ueberganges im wesentlichen durch die Diffusion des Akr.eptorelementes bedingt wird, und wobei die Akzeptorkonzentration im zweiten, p-leitenden Gebiet kleiner als die Donatorkonzentration im ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand ist« : 2* Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das zweite p-leitende Gebiet aus wenigstens teilweise kompeneiertem Material besteht, das durch epitaxiales Anwachsen einesf- n-leitendon Materials mit höherem spezifischem Widerstand auf dem: ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes in das;; epitaxial angewachsene Material gebildet ist.3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Donatorkonzentration im ersten, η-leitenden Gebiet mit höherem spezifischem Widerstand nahezu gleichmässig ist*' 90980^0743f BADOBiGJNAUt . . - ' ■■■■ .-■,<■' . . .-32 -..:■■ PHB.31.3834· Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurchgekennzeichnet, dass die Donatorkonzentration im eweiten, wenigetene teilweise kompensierten p-leitenden Gebiet nahezu ßleichmässig ict.5. Kaibleitorvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Akeeptorkonzentration im zweiten, wenigstens teilweise kompensierten p-leitenden Gebiet nahezu völlig durch Diffusion entstanden ist und in diesem Gebiet nahezu gleichmässig ist.6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, mit einem ersten η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand, das eine nahezu gleichmässige Donatorkonzentration aufweist, und einem zweiten, wenigstens teilweise kompensierten p-leitenden Gebiet, das durch epitaxiales Anwachsen eines η-leitenden Materials mit höherem spezifischem Widerstand und einer nahezu gleichmäsaigen Donatorkonzentration auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes in das epitaxial angewachsene Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Uebergang in der Nähe der Grenzfläche zwischen den ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifieohein Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifischem Widerstand liegt« ■7* Halbleitervorrichtung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Uebergang in einem Abstand von mindestens 0,5 pm von der Grenzfläche im epitaxial angewachsenen Material liegt· 8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite p-leitende Gebiet ein Gebiet praktisch unkompensierten Materials ist, das durch epitaxiales Anwachsen eines p-leitenden Materials mit höherem spezifischem Widerstand auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptoreleraentes in- 33 - PHB.31.333 mdas epitaxial angewachsene Material gebildet ist. <■). Halblei testvorrichtung nach Anapruch 8» daduroh gekennzeichnet, dass die Donatorkonzentration im ersten, η-leitenden Gebiet mit miedrigerem spezifischem Widerstand praktisch gleich*massig ist.10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch θ oder9» dadurch •gekennzeichnet, dass die gesamte Akzeptorkonzentration im zweiten, p-leitenden Gebiet praktisch gleichmäasig ist.11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch S, mit einem n-lei tenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand, das eine praktisch' fc-ieichmässitre Donatorkonzentration aufweist, und einem zwei ten, praktisch unkompensierten p-leitende» Gebiet, das durch epitaxialea Anwachsen eines p-leitenden Materials mit höherem spezifischem Widerstand und. einer praktisch gleichmässigen Akzeptorkonzentration auf dem ersten Gebiet und durch Diffusion eines Akzeptorelementes in das epitaxial angewachsene Gebiet gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Uebergang in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifischem Widerstand liegt«12. ■ Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Uebargang sich in einem Abstand von'mindestens 0,5 ^m von dor Grenzfläche im epitaxial angewachsenen Material befindet» 13· Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus einer III-Y-Halbleiterverbindung oder einer substituierten III-V—Hal^loiterverbindung besteht.■14·. Halbleitervorrichtung nach Anapruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Galliumarsenid besteht-9QS8gi/G?43BAD ORIGINAL .- 34 - PHB.31.38315· Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, da3s der Halbleiterkörper aus Galliunareenophosphid (GaAs1 P ) beutoht. ·16. Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Donatorkonzentration i.rr ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem epeziflöchern Widerstand mindesteno 10 '' Atome/cm8 beträgt. 17· Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren derAnsprüche 2 bia 7 und 13 bic 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Donatcrkonzentrhtion im zweiten, wenigstens teilweise kompensierten p-leitenden Cebiet mindestens 1 χ 10 Atocae/cro5 beträgt. i8. Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren derAnsprüche 14 bis 17} dadurch gekennzeichnet, dass das diffundierte Akaeptore lernent Zink ist und dass seine Konzentration ift der Uähe18
des pn-Ueberganges rändestens 1C Atome/cm3 beträgt.19» Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18,dadurch gekennzeichnet, dass die Asnatorkonzentration im zweiten, wenigstens teilweise kompensierten p-leitenden Gebiet mindestena17 .■■■■■■■ . ■ ■ "■ '■ ■ ■"■■■■'■-■1 x 10 'Atome/cm3 beträgt.20^^ Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ancprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltleiterkörper ein zweites, p-leitendes Gebiet in eines» Material enthalt, das epitaxial in einem Hohlraum angewachsen ist, der im Material des ersten η-leitenden Gebietes mit niedrigerem spezifischem Widerstand gebildet ist. ; .21. Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet9 dass d&s epitaxial angewachsene Material mit höherem spezifischem Hiderstaacl kis9 09884/Of43:■'■ - SAD- 35 - PHB.31.383kleineren Bandabstand aufweist als das Material des ersten, n-leitenden Gebietes mit niedrigeren speziflcchem Wideratand.22. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das epitaxial angewachsene Material mit dem kleineren Bandabstand und das Material des ersten Gebietes mit dem gröaseren "Bandabstand sich in der elementaren Zusammensetzung voneinander unterseheideη.23. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gebiet aus Galliumareenophosphid und das , epitaxial angewachsene Material mit höherem spezifischem Widerstand auu Galliumarsenid besteht.24« Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, dieeinen Kalbleiterkörper enthält, der einen pn-Uebergang aufweist, der beim Anlegen einer geeigneten Vorspannung in der Vorwärtsrichtung infolge von Rekombination der injizierten Ladungsträger dine Strahlung aussendet, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem ersten, n-leitenden Gebiet mit niedrigeres! spezifischem Widerstand ein Gebiet aus Material cit höherem spezifischem Widerstand epitaxial angewachsen wird, und dass ein Akzeptorelement in das epitaxial angewachsene Material eindiffundiert wird, so dass sich ein zweites, p-leitendee Gebiofergibt, wobei'der pn-Uebergang in der Nahe dee Uebergangsgebietes zwischen dem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dem auf diesem epitaxial angewachsenen Material mit höherem spezifischem Widerstand liegt, und wobei die AkzeptorkonzentratioK beim pn-Uebergang im wesentlichen durch die SIf fusion des Akr.eptorelementes bestimmt wird, während die Akzeptorkonzentration im zweiten, p-leitenden Gebiet niedriger ist als die Donatcrkonzentration im ersten, η-leitenden Gebiet alt niedrigerem909884/0743 BAD ORIGINAL ..,..; .- 36 - PHB.31.383SfOzifiechom Widerstand.25· Vorfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dassvon einem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem Bpezifischem Widerstand und einer praktisch gleichmUaaigen Don&torkonzentration ausgegangen wird, auf dem epitaxial n-leitendes Material mit einer praktisch gleichmiiüsigon Donatorkonzentration angewachsen wird, wobei zur Erhaltung eines wenigstens teilweise kompensierten pleitenden Gebiete» das Akzeptorelement so in das epitaxial angewachsene Material eindiffundiert wird,, dass die Akzeptorkonzentration beim rn-Uebergang in der NShe der Grenzfläche zwischen dem ersten, η-leitendem Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dem epitaxial auf diesem angewachsenen η-leitenden Material mit höherem spezifischem Widerstand im wesentlichen durch die Diffusion dee Akzeptorelementee bestimmt wird.26. Verfahren n&ch Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dassvor der Diffusion "des- Akzeptoreleraentes eine Erhitzung durchgeführt wird zur Neuverteilung der Donatoren in der Nähe der Grenzfläche durch Diffusion aus dem ersten, η-leitenden Gebiet mit höherem spezifischem Widerstand in das epitaxial angewachsene Material, wonach die Diffusion des Akzeptorelementes vorgenommen wird, um den pn-Uebergang im epitaxial angewachsenen Material in einem gewiesen Abstand von der Grenzflüche zu bilden.27· Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dassvon einem ersten, η-leitenden Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und einer praktisch gleichmässigen Donatorkonzentration ausgegangen wird und dane auf'diesem auf epitaxialem Wege p-leitendes Material mit einem spezifischem Widerstand und einer praktisch gleichn Akzeptorkonzentration angewachsen wird, wonach die909884/OiUBAD ORIGINAL- 37 - PHB.31·383des Akzeptorolementes so durchgeführt wird, dass die Akzeptorkonzentration beim pn-Uobergang in der Mho der Grenzfläche zwischen dem ery.ten, n-leitendon Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand und dom auf diesem epitaxial angewachsenen p-leitenden Material mit höherem spezifischem Widerstand im wesentlichen durch die Diffusion des Akzeptorelementes bestimmt wird.28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dassvor der Diffusion des Akzeptorelementes eine Erhitzung vorgenommen wird, um das im ersten, n-leiter.den Gebiet mit niedrigerem spezifischem Widerstand vorhandene Donatorelement in das epitaxial angewachsene Material einsudiffundieren, wonach das Akzeptorelement eindiffundiert wirdj um den pn-Uebergang im epitaxial angewachsenen Material in einem bestimmten Abstand von der Grenzfläche zu bilden. 29· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 28,dadurch gekennzeichnet, daes das Material mit höherem spezifischem Widerstand epitaxial in einem Hohlraum angewachsen wird, der im Material des ersten, η-leitenden Gebietes mit niedrigerem spezifischem Widerstand hergestellt worden ist.30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 29»dadurch gekennzeichnet, dass auf epitaxialem Wege Material mit höherem speziflachem .Widerstand angewachsen wird, das einen kleineren Band- abstand aufweist als das Material des ersten, η-leitenden Gebietes mit niedrigerem spezifischem Widerstand»31« Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dassauf epitaxialem Wege Material mit kleineren Bandabstand auf Material des ersten Gebietes mit gröaserssi Bandabetand und mit anderer alementarer Zusammensetzung angewachsen "wird·909884/074 3
BAD ORIGINAL·. 33 - - PHB.31.383■32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dasοvon einem ore ten Gobiot ausgegangen wird, das aus Gälliumareenophosphid bo3teht, auf dem epitaxial Galliumarsonid mit höherem spezifischem Widerstand angewachsen wird.90988A/0743 BADLee rs ei te
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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