DE1619961B2 - Verfahren zum herstellen von halbleiterbauelementen aus galliumarsenid - Google Patents

Verfahren zum herstellen von halbleiterbauelementen aus galliumarsenid

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DE1619961B2 DE19671619961 DE1619961A DE1619961B2 DE 1619961 B2 DE1619961 B2 DE 1619961B2 DE 19671619961 DE19671619961 DE 19671619961 DE 1619961 A DE1619961 A DE 1619961A DE 1619961 B2 DE1619961 B2 DE 1619961B2
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Description

sauerstoffdotierten Schicht durch Eindiffusion des wenn die Konzentration N/,ι, des tiefen Donators,
den gewünschten Leitungstyp bestimmenden Dotie- nämlich des Sauerstoffs, größer ist als die Konzen-
rungsmatcrials gebildet wird. tration /V4. und zwar dort, wo die Konzentration .V1
Die Erfindung geht somit von der überraschenden 45 größer ist als ND, aber kleiner als Νυυ. Das heißt, es
Erkenntnis aus, daß Sauerstoff, obwohl er als Do- muß gelten Nn[)> NA > Nn.
nator ungeeignet ist (s. oben), p-leitendes GaAs in Wenn p-Leitung erzeugendes Dotierungsmaterial,
halbisolierendes GaAs umzuwandeln in der Lage ist. beispielsweise Zink, anstatt des η-Leitung erzeugen -
Diese und andere Eigenschaften der Erfindung, den Dotierungsmaterials in die lialbisolierendc
sowie deren Einzelheiten, werden unter Bezugnahme 5° Schicht eindiffundiert wird, erhält man ein pip-GaAs-
auf die in der Zeichnung dargestellten Figuren näher Halbleiterbauelement. In diesem Falle muß die
erläutert. Oberflächenkonzentration des Dotierungsmaterials
Die Fig. 1 bis 3 zeigen Kurven der Dotierungs- größei sein als die Summe der Konzentrationen
materialkonzentration in Abhängigkeit von der Ein- Nn -'■ Nt)I), um das ('herdotieren zu gewährleisten,
dringliefe des Dotierungsmaterials in eine p-leitende 55 Dies ist in der Fi g. 3 der Zeichnung gezeigt.
GaAs-Scheibe; Wenn ein n+-Leitung erzeugendes Dotierungs-
die Fig. 4 bis 6 zeigen Kurven der Dotierungs- material nun in das auf die eben geschilderte Weise
materialkonzentration in Abhängigkeit von der Ein- hergestellte Bauelement eindiffundiert wird, erhält
dringtiefe des Doticrungsmatcrials in eine n-leitcndc man eine flache stark dotierte Schicht, wodurch man
GaAs-Scheibe. 60 ein !!+-pip-GaAs-Halhleiterbauelemcnt erhält. Die
Wenn Sauerstoff in die Oberfläche einer schwach p-leitende GaAs-Scheibe, die zum Herstellen der
p-dotierten GaAs-Scheibe eingebracht wird, bildet oben geschilderten Halbleiterbauelemente verwendet
sich an den Stellen eine halbisolierende Haut oder wird, kann durch epitaktisches Wachstum auf einer
Schicht, wo die Konzentration N00 des tiefen Dona- p+-, n- oder n+-Unterlage gebildet werden, wo-
tors, nämlich des Sauerstoffs, größer ist als die Kon- 65 durch sich nipp+-, pipn-, pipn+-GaAs-Halbleiterbau-
zentration NA des flachen Akzeptors. Dies wird an elemente und solche mit ähnlichen Schichtenfolgen
Hand der F i g. 1 der Zeichnung erläutert, die eine fertigen lassen. Kurve der Dotierungsmaterialkonzentration in Ab- Wenn Sauerstoff und ein p-Leitung erzeugendes
IJotierungsmaterial in die η-leitende GaAs-Scheibe to eingebracht werden, daß Νββ>ΝΑ>Νβ ist, so bildet sich ebenfalls eine halbisolierende Schicht. Dies ist m F i g. 4 gezeigt, die Kurven der Dotierungsnaterialkonzentration in Abhängigkeit von der Ein-4ringtiefe des Dotierungsmaterials in einer n-leitentfen GaAs-Scheibe zeigt.
Wenn die η-leitende GaAs-Scheibe so gewachsen ist, daß sie Sauerstoff enthält und die Sauerstoffkonzentration NDD größer ist als die Konzentration ND des flachen Donators, so ergibt die Diffusion eines p-Leitung erzeugenden Dotierungsmaterials in diesen Kristall eine halbisolierende Schicht mit der Bedingung NDD>NA>ND. Dies ist in Fig. 5 gei-eigt.
Ausgehend von einer n-leitendeii GaAs-Scheibe kann ein pin-GaAs-Halbleiterbauelement durch Diffusion von Sauerstoff und einem p-Leitung erzeugenden Dotierungsmaterial in die GaAs-Scheibe hergestellt werden. Die Diffusion kann entweder nacheinander oder vorteilhaft gleichzeitig, beispielsweise von gen, die auf der
ie Struktur dieses
Se Konzentration N0 des Schieb, ergib,
„ stark doüerte Schicht, so daß s,eh em n'-pu-
^tSr^SU dnrch ?f
tisches Wachstum auf einer n-, p-, n+- oder ρ -l·..-enden Unterlage gebildet werden, wodurch sich üer ten. L, i.,nb„r~j Hnlbleiterbauelemente a.,s Lmtang der lici^tonD^r^n ,...κ·
η-leitenden GaAs erweitert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2
hängigkeit von der Eindringtiefe des Dotierungs-Patentanspruch: materials in die GaAs-Scheibe zeigt Die Dicke der Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbau- halbisolierenden Schicht wird von den normalen elementen aus Galliumarsenid (GaAs), die zwi- Diffusionserwägungen bestimmt, sehen zwei äußeren Schichten gleichen oder unter- 5 Der Sauerstoff kann in die Oberfläche der GaAsschiedlichen Leitungstyps eine halbisolierende Scheibe bei einer Temperatur von 900° C direkt Schicht besitzen, dadurch gekennzeich- oder durch einen Schutzfilm, beispielsweise Siliciumn e t, daß die halbisolier^nde Schicht an der einen dioxyd, hindurch eindiffundiert werden. Das Silicium-Oberfläche einer p-leitenden GaAs-Scheibe durch dioxyd wird auf die Oberfläche der GaAs-Scheibe Sauerstoffdotierung und die zweite äußere Schicht io nach dem Läppen. Polieren und chemischen Ätzen an der Oberfläche der sauerstoffdotierten Schicht der Oberfläche aufgebracht.
durch Eindiffusion des den gewünschten Leitungs- Der Sauerstoff kann als Gas geringen Drucks vor typ bestimmenden Dotierungsmaterials gebildet handen oder, um einen kleinen Partialdruck zu erhalwird. ten, mit Argon gemischt sein. Als Sauerstoffquelle
15 kann auch Wasserdampf, Arsentrioxyd in Anwesen-
heit von Wasserdampf, um die Diffusion zu beschleunigen, oder dissoziiertes Galliumoxyd in Gegenwart von Wasserdampf dienen. Andere Oxydsystemi.·, die
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum äbei keine unerwünschten Dotierung^materialii-n in
Herstellen von Halbleiterbauelementen aus Gallium- 20 das Galliumarsenid einbringen dürfen, können eh. nso
arsenid (GaAs), die zwischen zwei äußeren Schichten für den Sauerstofidiffusionsprozeß verwendet werden,
gleichen oder unterschiedlichen Leitungstyps eine Andererseits kann der Sauerstoff auch während
lialbisolierende Schicht besitzen. ihres Kristallwachstums in die GaAs-Scheibe einge-
Aus der USA.-Patentschrift 3 012 175 ist zwar be- bracht werden. Er kann durch Ionenbombardement,
kannt, daß die Elemente der sechsten Hauptgruppe 25 das von einem Eindiffusionsprozeß hei höherer Tem-
des Periodischen Systems als η-Leitung erzeugende pcratur gefolgt wird, eingebracht weiden. Er kann
Dotierungsmaterialien auf Grund theoretischer Er- auch während des durch Kathodenzerstäubung erfol-
wäjiung dienen müssen. Dies ist jedoch nach Spalte 1, genden Niederschiagens einer Siliciumdioxydschichl
Zeilen 45 bis 50. problematisch, z. B. im Fall von auf die Oberfläche aufgebracht werden, gefolgt von
Sauerstoff, weil er tiefliegende Einfangniveaus für 30 einem Diflusionsprozeß. um den Sauerstoff in die
Elektronen bildet. Sauerstoff ist demnach als Dotie- Oberfläche der GaAs-Scheibe eindringen zu lassen,
rungsinaterial zur Erzeugung von η-Leitung nicht ge- Ausgehend von einer mit einer halhisoliereiiden
eignet. Schicht versehenen GaAs-Scheibe. die. wie oben an-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegeben, hergestellt wurde, kann ein nip-GaAs-Halb-
halbisolierende Schicht, die sich zwischen zwei äuße- 35 leiterbauelement gefertigt werden, und zwar durch
ren Schichten befindet, durch entsprechende Dotie- Eindiluision von n-l.eilung erzeugendem Dotierungs-
i'ang einer GaAs-Scheibe herzustellen. material in die halbisolierende Schicht. Eine dünne
Diese und andere Eigenschaften der Erfindung η-leitende GaAs-Schicht wird dort gebildet, wo die
sowie deren Einzelheiten werden unter Bezugnahme Konzentration Λ',, des flachen Donators größer ist als
p-leitenden GaAs-Scheibe durch Sauerstoffdotierung 40 die Konzentration NA des flachen Akzeptors. Die
und die zweite äußere Schicht an der Oberfläche der Schicht des halbisolierenden Materials wird gebildet,
DE19671619961 1966-09-20 1967-09-16 Verfahren zum herstellen von halbleiterbauelementen aus galliumarsenid Pending DE1619961B2 (de)

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