DE102008039183A1 - Verfahren zum Herstellen eines zinkoxidhaltigen Materials und ein Halbleiterbauelement mit einem zinkoxidhaltigen Material - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich u.a. auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist diesbezüglich vorgesehen, dass ein p-dotiertes zinkoxidhaltiges Material (30, 60, 125, 225, 325) hergestellt wird, wobei die p-Dotierung während des Wachstums des Materials durch eine Stickstoff-Dotierung gebildet wird und wobei die Wachstumstemperatur während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C liegt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges Verfahren ist aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2008/034404 A1 - ZnO-Material sowie Heterostrukturen auf der Basis von ZnMgO-Material und/oder ZnCdO-Material sind heutzutage von großem wirtschaftlichen Interesse, da sie die Entwicklung von optoelektronischen Bauelementen in einem Wellenlängenbereich ermöglichen würden, der sich von sichtbarem Licht bis tief ins Ultraviolette erstreckt. Anwendungsgebiete würden beispielsweise Lichtemitter, insbesondere Laserdioden, die Fotovoltaik oder die transparente Elektronik bilden, um nur einige zu nennen. Kompatibilität mit organischen und Biomaterialien zeichnet ZnO-Material gegenüber anderen Halbleitermaterialien, wie beispielsweise GaN-Material, dabei besonders aus.
- Eine wesentliche technische Barriere, die bisher eine kommerzielle Nutzung von ZnO-Material als optoelektronischem Halbleitermaterial verhindert hat, besteht darin, dass keine Ver fahren bekannt sind, die eine verlässliche p-Dotierung von zinkoxidhaltigen Schichten, insbesondere von ZnO-Material, erlauben. Eine p-Dotierung ist aber für die Ausbildung von pn-Übergängen und damit für die Herstellung von elektrisch gesteuerten Bauelementen von wesentlicher Bedeutung.
- Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich eine p-dotierte zinkoxidhaltige Schicht reproduzierbar und mit hoher p-Dotierung herstellen lässt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
- Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein p-dotiertes zinkoxidhaltiges Material hergestellt wird, wobei die p-Dotierung während des Wachstums des Materials durch eine Stickstoff-Dotierung gebildet wird, und wobei die Wachstumstemperatur während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C liegt.
- Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich mit diesem in zinkoxidhaltigen Schichten sehr hohe p-Dotierungen erreichen lassen; dies ist konkret auf den erfindungsgemäßen Temperaturbereich zwischen 150°C und 400°C zurückzuführen, in dem sich – wie erfinderseitig festgestellt wurde – Stickstoff in zinkoxidhaltigem Material mit sehr hoher Dotierung bis in den Bereich einbauen lässt. Erfinderseitig durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass in dem genannten Wachstumstemperaturbereich eine sehr gute kristalline Qualität des zinkoxidhaltigen Materials erreicht wird; dies dokumentieren beispielsweise Messungen der Halbwertsbreiten der charakteristischen Reflexe in der Röntgenstreuung, die selbst bei höchsten Stickstoffkonzentrationen im Bereich über 1018 cm–3 bei nur ca. 300 arcsec liegen. Zur Quantifizierung des erreichten Dotierungsniveaus wurde erfinderseitig darüber hinaus die so genannte Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) eingesetzt. Die erfinderseitig erzielten SIMS-Daten zeigen, dass die Einbaumenge von Stickstoff während des Wachstums und der Dotierung der zinkoxidhaltigen Schicht über die Temperatur in weiten Grenzen gesteuert werden kann. Wasserstoff, der in der Literatur oft als kritischer Gegenspieler einer p-Dotierung beschrieben wird, tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in relevanten Konzentrationen nicht auf.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich mit diesem für praktische Anwendungen geeignete Stickstoffkonzentrationen im Bereich von beispielsweise 1018 cm–3 erreichen lassen; bei solchen Konzentration stehen ausreichend viele Löcher für die elektrische Stromleitung zur Verfügung, wobei jedoch Streuprozesse an den Stickstoffstörstellen noch nicht zu störend sind. Erfinderseitig durchgeführte Hall-Messungen haben Beweglichkeiten der Löcher mit Werten bis zu mehreren 10 cm–2/Vs bei Löcherkonzentrationen über 1018 cm–3 gezeigt.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich mit diesem auch p-dotierte zinkoxidhaltige Schichten herstellen lassen, die für Licht emittierende Bauelemente, wie Leuchtdioden oder Laser, auf der Basis von ZnCdO-Material geeignet sind. So lassen sich mit den erfindungsgemäß hergestellten stickstoffdotier ten zinkoxidhaltigen Schichten p-Gebiete herstellen, die für pn-Übergänge von Leuchtdioden oder Lasern benötigt werden. Beispielsweise können die erfindungsgemäß hergestellten stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Schichten auch zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen verwendet werden, die zur Emission von sichtbarem Licht, insbesondere von grünem Licht, geeignet sind; denn durch die erfindungsgemäß vorgesehene Stickstoffdotierung zinkoxidhaltiger Schichten lassen sich auch optisch aktive Zonen aus ZnCdO-Material kontaktieren.
- Vorzugsweise wird das zinkoxidhaltige Material mit einem Molekularstrahlepitaxieverfahren hergestellt.
- Während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials wird Sauerstoff und Stickstoff vorzugsweise von zwei voneinander unabhängigen Plasma-Quellen zur Verfügung gestellt; dies ermöglicht eine besonders genaue Regelung des Stickstoffanteils im Stickstoffplasma.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas gemessen und die Herstellungsparameter, insbesondere die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoff-Plasmas und/oder der Stickstofffluss, derart eingestellt werden, dass der Anteil des atomaren Stickstoffs den Anteil anderer Stickstoffanteile, insbesondere den Anteil des molekularen Stickstoffs, im Stickstoffplasma überwiegt. Vorzugsweise beträgt der Anteil des atomaren Stickstoffs im Stickstoffplasma ca. 60% bis 80% des gesamten Stickstoffs.
- Um den genannten Stickstoffanteil während des Wachstums und der Dotierung kontrollieren zu können, wird vorzugsweise das Emissionsspektrum des Stickstoffplasmas gemessen, und es wird mit dem gemessenen Emissionsspektrum die jeweilige Zusammensetzung des Stickstoffplasmas ermittelt.
- Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Wachstum und die Dotierung unter stark metallreichen Bedingungen erfolgt. Beispielsweise wird hierzu die Wachstumsrate des zinkoxidhaltigen Materials während des Wachstums gemessen und der Metallfluss und/oder der Metallpartialdruck des während des Wachstums zur Verfügung stehenden Metalls so lange erhöht, bis die Wachstumsrate des zinkoxidhaltigen Materials nicht mehr ansteigt und unabhängig von dem vorliegenden Metallfluss und/oder Metallpartialdruck konstant bleibt. Wenn der tatsächliche Fluss den zur Erreichung der Sättigung notwendigen Fluss um mehr als einige Prozent, beispielsweise 20%, übersteigt, liegen stark metallreiche Bedingungen vor.
- Eine hohe Dotierung bei guter Kristallqualität lässt sich beispielsweise erreichen, wenn die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoffplasmas auf einen Wert in einem Bereich zwischen 250 W und 450 W eingestellt wird und/oder der Stickstofffluss auf einen Wert in einem Bereich zwischen 0,15 sccm und 0,30 sccm eingestellt wird.
- Um eine hohe Löcherkonzentration in dem stickstoffdotierten Material zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das zinkoxidhaltige Material mit einer p-Dotierung durch Stickstoff von 1017 cm–3 oder über 1017 cm–3, insbesondere von 1018 cm–3 oder über 1018 cm–3, versehen wird.
- Mit dem beschriebenen Verfahren kann in vorteilhafter Weise eine Dioden- oder Laserstruktur gebildet werden, die das stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Material einschließt. Bei spielsweise wird eine optisch aktive Zone der Dioden- oder Laserstruktur mit einem zur Emission von sichtbarem, insbesondere grünem, Licht geeigneten ZnCdO-Material mit einen Kadmiumanteil zwischen 20% und 35% hergestellt.
- So kann beispielsweise ein n-dotiertes und ein p-dotiertes Halbleitermaterial hergestellt werden, die die optisch aktive Zone der Dioden- oder Laserstruktur einschließen, wobei zumindest ein Bestandteil des p-dotierten Halbleitermaterials mit dem stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Material gebildet wird.
- Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auch auf ein Halbleiterbauelement. Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Halbleiterbauelements vorgesehen, dass ein n-dotiertes und ein p-dotiertes Halbleitermaterial eine optisch aktive Zone einer Dioden- oder Laserstruktur des Halbleiterbauelements einschließen, wobei ein durch Stickstoff p-dotiertes zinkoxidhaltiges Material zumindest einen Bestandteil des p-dotierten Halbleitermaterials bildet und wobei die Stickstoff-Dotierung vorzugsweise 1017 cm–3 oder mehr als 1017 cm–3, insbesondere 1018 cm–3 oder mehr als 1018 cm–3, beträgt.
- Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da die Vorteile des Halbleiterbauelements im Wesentlichen denen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
-
1 –2 ein erstes Ausführungsbeispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 –4 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
5 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer aktiven Zone aus ZnCdO-Material, -
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer aktiven Zone aus ZnCdO-Material und -
7 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer aktiven Zone aus ZnMgO-Material. - In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
- Im Zusammenhang mit den
1 und2 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Schicht erläutert. In der1 erkennt man eine Oberfläche10 eines Trägers20 , der beispielsweise durch eine Nukleationsschicht gebildet ist, die auf einem nicht gezeigten Substrat mittelbar oder unmittelbar aufgetragen wurde. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß1 besteht der Träger20 aus ZnO-Material. - In der
2 ist dargestellt, wie auf die Oberfläche10 des Trägers20 eine stickstoffdotierte, also eine p-dotierte, zinkoxidhaltige Schicht aus ZnO-Material entlang der Pfeil richtung P aufgewachsen wird. Die stickstoffdotierte Schicht ist in der2 mit dem Bezugszeichen30 gekennzeichnet. - Das Aufwachsen der stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Schicht
30 erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines Molekularstrahlepitaxieverfahrens, wobei von den nachstehend aufgeführten Parametern bzw. Verfahrensschritten zumindest einer, vorzugsweise mehrere und besonders bevorzugt alle berücksichtigt bzw. umgesetzt werden: - – Die Wachstumstemperatur während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials liegt in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C.
- – Während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials wird Sauerstoff und Stickstoff von zwei voneinander unabhängigen Plasmaquellen zur Verfügung gestellt.
- – Die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas wird gemessen und die Herstellungsparameter, insbesondere die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoff-Plasmas und/oder der Stickstofffluss, werden derart eingestellt, dass der Anteil des atomaren Stickstoffs den Anteil anderer Stickstoffanteile, insbesondere den Anteil des molekularen Stickstoffs (N2, N2 +), im Stickstoffplasma überwiegt. Beispielsweise wird das Emissionsspektrum des Stickstoffplasmas gemessen, und es wird mit dem gemessenen Emissionsspektrum die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas ermittelt. Der Anteil des atomaren Stickstoffs im Stickstoffplasma beträgt vorzugsweise ca. 60% bis 80% des gesamten Stickstoffs.
- – Das Wachstum und die Dotierung erfolgt unter stark metallreichen Bedingungen. Um ”stark metallreiche” Bedingungen sicherzustellen, kann beispielsweise die Wachstumsrate des zinkoxidhaltigen Materials während des Wachstums gemessen werden und der Metallfluss und/oder der Metallpartialdruck des während des Wachstums zur Verfügung stehenden Metalls solange erhöht werden, bis die Wachstumsrate des zinkoxidhaltigen Materials nicht mehr ansteigt und unabhängig von dem vorliegenden Metallfluss und/oder Metallpartialdruck konstant bleibt; wenn der tatsächliche Fluss den zur Erreichung der Sättigung notwendigen Fluss um mehr als einige Prozent, beispielsweise 20%, übersteigt, liegen ”stark metallreiche” Wachstumsbedingungen vor.
- – Die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoffplasmas wird auf einen Wert in einem Bereich zwischen 250 W und 450 W eingestellt.
- – Der Stickstofffluss wird auf einen Wert in einem Bereich zwischen 0,15 sccm und 0,30 sccm eingestellt.
- Im Zusammenhang mit den
3 und4 wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Materials erläutert. In der3 erkennt man eine Oberfläche40 eines Trägers50 , der aus ZnMgO-Material gebildet ist. - Die
4 zeigt, wie auf die Oberfläche40 des Trägers50 eine stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Schicht aus ZnMgO-Material entlang der Pfeilrichtung P aufgewachsen wird. Das Aufwachsen der stickstoffdotierten ZnMgO-Schicht60 erfolgt vorzugsweise mittels eines Molekularstrahlepitaxieverfahrens, bei dem vorzugsweise einer oder mehrere, besonders bevorzugt alle der im Zusammenhang mit der Beschreibung der1 und2 erläuterten Parameter, Einstellungen und Verfahrensschritte berücksichtigt, also angewandt bzw. durchgeführt, werden. - Die
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement100 . Das Halbleiterbauelement100 weist ein Substrat105 auf, bei dem es sich beispielsweise um ein Saphir-Substrat handeln kann. Auf dem Substrat105 ist entlang einer Wachstumsrichtung, die in der5 mit dem Pfeil P gekennzeichnet ist, eine n-dotierte Schicht110 aus ZnO-Material aufgewachsen. Auf der Schicht110 ist ein elektrischer Kontakt115 aufgebracht, der beispielsweise aus Indium bestehen oder Indium aufweisen kann. - Auf der Schicht
110 ist eine Multiquantumwellstruktur120 aufgewachsen, die beispielsweise sieben bis zehn Schichtpaare, die jeweils aus ZnO-Material121 und ZnCdO-Material122 bestehen, aufweisen kann. Von den sieben bis zehn Schichtpaaren ist in der5 aus Gründen der Übersicht nur ein einziges gezeigt. - Die Multiquantumwellstruktur
120 bildet eine optisch aktive Zone des Bauelements100 , wenn es zu einem Stromfluss durch das Bauelement kommt; dies wird weiter unten noch näher erläutert. - Auf die Multiquantumwellstruktur
120 ist eine stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Schicht125 aus ZnO-Material aufgewachsen. Bei dem Aufwachsen der Schicht125 wurden vorzugsweise die im Zusammenhang mit den1 bis2 diskutierten Wachstumsparameter und Verfahrensschritte eingehalten bzw. durchgeführt. - Auf der Schicht
125 ist ein weiterer elektrischer Kontakt130 aufgebracht, bei dem es sich beispielsweise um einen Goldkontakt oder einen goldhaltigen Kontakt handeln kann. - Fließt nun durch das elektrische Bauelement
100 ein elektrischer Strom, beispielsweise wenn an die elektrischen Kontakte130 und115 eine elektrische Spannung angelegt wird, so kann die Multiquantumwellstruktur120 bzw. die aktive Zone des Bauelements100 sichtbares, insbesondere grünes, Licht erzeugen. Ein Aussenden von grünem Licht wird beispielsweise auftreten, wenn das ZnCdO-Material in der Multiquantumwellstruktur120 einen Kadmium-Anteil zwischen 20% und 35% aufweist. - In der
6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement200 dargestellt. Das Bauelement200 weist ein Substrat205 aus n-dotiertem ZnO-Material auf. Das Substrat205 ist rückseitig mittels eines elektrischen Kontaktes210 , beispielsweise aus Indiummaterial, kontaktiert. - Auf dem Substrat
205 befindet sich eine Schicht215 aus n-dotiertem ZnO-Material, auf dem eine Multiquantumwellstruktur220 bestehend aus beispielsweise sieben bis zehn Schichtpaaren, die jeweils aus einer ZnO-Schicht221 und einer ZnCdO-Schicht222 gebildet sind, aufgewachsen ist. Von den sieben bis zehn Schichtpaaren ist in der6 aus Gründen der Übersicht nur ein einziges gezeigt. Die Wachstumsrichtung beim Herstellen der Struktur gemäß6 ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen P gekennzeichnet. - Auf die Multiquantumwellstruktur
220 ist eine stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Schicht aus ZnO-Material aufgewachsen, die mit dem Bezugszeichen225 gekennzeichnet ist. Auf der Schicht225 befindet sich ein weiterer elektrischer Kontakt230 , bei dem es sich beispielsweise um einen Goldkontakt oder einen goldhaltigen Kontakt handeln kann. - Wird nun an die beiden elektrischen Kontakte
230 und210 eine elektrische Flussspannung angelegt, so kann es zu einer Emission von Licht kommen, wenn in der durch die Multiquantumwellstruktur220 gebildeten optisch aktiven Zone genug Elektronlochpaare für eine strahlende Rekombination zur Verfügung stehen. Zur Erzeugung von grünem Licht weist das ZnCdO-Material innerhalb der Multiquantumwellstruktur220 vorzugsweise einen Kadmiumanteil zwischen 20 und 35% auf. - In der
7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement dargestellt; dieses ist mit dem Bezugszeichen300 gekennzeichnet. Das Bauelement300 weist ein Saphir-Substrat305 auf, auf dem eine n-dotierte ZnMgO-Schicht310 aufgewachsen ist. Das Aufwachsen der Schichten auf dem Substrat305 erfolgt in einer Wachstumsrichtung, die in der7 durch den Pfeil P gekennzeichnet ist. - Auf der Schicht
310 ist ein erster elektrischer Kontakt315 aufgebracht, bei dem es sich beispielsweise um einen Indium-Kontakt handeln kann. Auf der Schicht310 ist darüber hinaus eine Multiquantumwellstruktur320 aufgewachsen, die beispielsweise fünf Schichtpaare – jeweils aus ZnMgO-Material321 und ZnO-Material322 bestehend – aufweisen kann. Die Multiquantumwellstruktur320 bildet eine optisch aktive Zone des Bauelements300 . - Auf die Multiquantumwellstruktur
320 aufgewachsen ist eine stickstoffdotierte ZnMgO-Schicht325 , die vorzugsweise nach einem Verfahren aufgewachsen ist, wie es im Zusammenhang mit den3 und4 erläutert worden ist. Auf der stickstoffdotierten Schicht325 befindet sich ein weiterer elektrischer Kontakt330 , bei dem es sich beispielsweise um einen Goldkontakt handeln kann. - Wird nun an die beiden elektrischen Kontakte
315 und330 eine elektrische Flussspannung angelegt, so kann es zu einem elektrischen Strom kommen, der ausreichend viele Elektronlochpaare in die Multiquantumwellstruktur320 injiziert, so dass es in der aktiven Zone des Bauelements300 zu einer Emission von beispielsweise ultraviolettem Licht kommt. - Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen wurden ausschließlich Licht emittierende Komponenten berücksichtigt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich der Photovoltaik, wo heutzutage zur Verbesserung der Effizienz von Solarzellen intensiv nach Alternativen zur Silizium-Dünnschicht-Technologie gesucht wird. Auch kann das Verfahren auf dem Gebiet mikroelektronischer Anordnungen eingesetzt werden. Entsprechend können erfindungsgemäße Halbleiterbauelemente auch auf diesen Gebieten hergestellt werden.
-
- 10, 40
- Oberfläche
- 20, 50
- Träger/Nukleationsschicht
- 30, 60
- stickstoffdotierte Schicht (aus ZnO oder ZnMgO)
- 100
- Halbleiterbauelement
- 105
- Substrat
- 110
- n-dotierte Schicht
- 115
- Kontakt
- 120
- Multiquantumwellstruktur
- 125
- stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Schicht
- 130
- elektrischer Kontakt
- 200
- Bauelement
- 205
- Substrat
- 210
- elektrischer Kontakt
- 215
- Schicht
- 220
- Multiquantumwellstruktur
- 225
- stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Schicht
- 230
- elektrischer Kontakt
- 300
- Halbleiterbauelement
- 305
- Saphir-Substrat
- 310
- n-dotierte ZnMgO-Schicht
- 315
- elektrischer Kontakt
- 320
- Multiquantumwellstruktur
- 325
- stickstoffdotierte Schicht
- 330
- elektrischer Kontakt
- P
- Pfeil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2008/034404 A1 [0002]
Claims (15)
- Verfahren zum Herstellen eines zinkoxidhaltigen Materials, dadurch gekennzeichnet, dass – ein p-dotiertes zinkoxidhaltiges Material (
30 ,60 ,125 ,225 ,325 ) hergestellt wird, – wobei die p-Dotierung während des Wachstums des Materials durch eine Stickstoff-Dotierung gebildet wird und – wobei die Wachstumstemperatur während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C liegt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zinkoxidhaltige Material mit einem Molekularstrahlepitaxieverfahren hergestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials Sauerstoff und Stickstoff von zwei voneinander unabhängigen Plasma-Quellen zur Verfügung gestellt werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas gemessen und die Herstellungsparameter, insbesondere die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoff-Plasmas und/oder der Stickstofffluss, derart eingestellt werden, dass der Anteil des atomaren Stickstoffs den Anteil anderer Stickstoffanteile, insbesondere den Anteil des molekularen Stickstoffs, im Stickstoffplasma überwiegt.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des atomaren Stickstoffs im Stickstoffplasma ca. 60% bis 80% des gesamten Stickstoffs beträgt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachstum und die Dotierung unter stark metallreichen Bedingungen erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionsspektrum des Stickstoffplasmas gemessen und mit dem gemessenen Emissionsspektrum die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Hochfrequenzleistung zur Erzeugung des Stickstoffplasmas auf einen Wert in einem Bereich zwischen 250 W und 450 W eingestellt wird und/oder – der Stickstofffluss auf einen Wert in einem Bereich zwischen 0,15 sccm und 0,30 sccm eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zinkoxidhaltige Material mit einer p-Dotierung durch Stickstoff von 1017 cm–3 oder über 1017 cm–3, insbesondere von 1018 cm–3 oder über 1018 cm–3, versehen wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – während des Wachstums und der Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials Sauerstoff und Stickstoff von zwei voneinander unabhängigen Plasma-Quellen zur Verfügung gestellt wird, die Zusammensetzung des Stickstoffplasmas gemessen wird und die Herstellungsparameter derart eingestellt werden, dass der Anteil des atomaren Stickstoffs den Anteil anderer Stickstoffanteile, insbesondere den Anteil des molekularen Stickstoffs, im Stickstoffplasma überwiegt, und – das Wachstum und die Dotierung des zinkoxidhaltigen Materials unter stark metallreichen Bedingungen erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dioden- oder Laserstruktur gebildet wird, die das stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Material einschließt.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine optisch aktive Zone der Dioden- oder Laserstruktur mit einem zur Emission von sichtbarem, insbesondere grünem, Licht geeigneten ZnCdO-Material mit einen Kadmiumanteil zwischen 20% und 35% hergestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, dass – ein n-dotiertes und ein p-dotiertes Halbleitermaterial hergestellt werden, die die optisch aktive Zone der Dioden- oder Laserstruktur einschließen, – wobei zumindest ein Bestandteil des p-dotierten Halbleitermaterials mit dem stickstoffdotierten zinkoxidhaltigen Material gebildet wird.
- Verfahren zum Herstellen einer Dioden- oder Laserstruktur, – wobei eine optisch aktive Zone der Dioden- oder Laserstruktur mit einem zur Emission von sichtbarem Licht geeigneten ZnCdO-Material mit einen Kadmiumanteil zwischen 20% und 35% gebildet wird und – wobei eine p-dotierte elektrische Zuleitung der Dioden- oder Laserstruktur durch das stickstoffdotierte zinkoxidhaltige Material, insbesondere durch ein stickstoffdotiertes ZnO-haltiges Material, gebildet wird, das nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt wird.
- Halbleiterbauelement (
100 ,200 ,300 ), dadurch gekennzeichnet, dass – ein n-dotiertes und ein p-dotiertes Halbleitermaterial eine optisch aktive Zone (120 ,220 ,320 ) einer Dioden- oder Laserstruktur des Halbleiterbauelements einschließen, – wobei ein durch Stickstoff p-dotiertes zinkoxidhaltiges Material (125 ,225 ,325 ) zumindest einen Bestandteil des p-dotierten Halbleitermaterials bildet und wobei die Stickstoff-Dotierung vorzugsweise 1017 cm–3 oder mehr als 1017 cm–3, insbesondere 1018 cm–3 oder mehr als 1018 cm–3, beträgt.
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2009
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YAMAUCHI,Satoshi: Plasma-assisted epitaxial growth of nitrogen-doped and high-quality ZnO thin films. In. Confrence Date,Sunday 20 Jan.2008. In: Proc.SPIE, 2008,Vol.5895,689506 $1.Introduction,2.Experimental,4.Conclusion$ * |
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