DE2253109C3 - Verfahren zum Zink-Diffusionsdotieren von epitaktisch auf Germaniumsubstrat aufgewachsenem III/V-Halbleitermaterial - Google Patents
Verfahren zum Zink-Diffusionsdotieren von epitaktisch auf Germaniumsubstrat aufgewachsenem III/V-HalbleitermaterialInfo
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Description
' 3 4
chende Aufteilung der Halbleiterscheibe können kristalline Silicium das Eindiffundieren von Zink in
auch Elemente geschaffen werden mit einer Vielzahl das Germanium verhindert und somit die Halbleiter-
von lichtemittierenden Dioden, die in Matrixform ein ücheibe nicht von lokalen Bereichen umgeben wird,
lichtemittierendes Diodenfeld bilden, in denen sich eine lokale Schmelze aus einer Germa-
wird in folgender Weise geschaffen. Zunächst wird Die polykristalline Siliciumschicht 11 sollte nähe-
die monokristalline Germaniumscheibe für das nach- rungsweise etwa 10000 A dick sein, wenn mit einer
folgende epitaxiale Verfah.en geläppt und poliert. Diffusionstemperatur von etwa 8500C gearbeitet
angeordnet und N-leitendes Galliumarsenid auf dem »o 900° C beträgt, ist es zweckmäßig, die polykristalline
liehe epitaxiale Verfahren Verwendung finden, wobei auszubilden. Obwohl GaAs bevorzugt als epitaxiale
das Aufwachsen aus der Dampfphase bevorzugt Schicht vorgesehen ist, kann an dessen Stelle auch
wird. Sobald das Galliumarsenid eine ausreichende GaAsP oder GaP Verwendung finden, wobei diese
leiterstruktur aus der Reaktionskammer genommen Epitaxie aufgebracht werden.
und poliert, um auf dem epitaxial aufgewachsenen Es sei bemerkt, daß die polykristalline Silicium-Bereich eine glatte Oberfläche zu schaffen. Anschlie- schicht 11 auch auf der Rückseite des Germanium-
ßend wird die Germaniumscheibe 5 durch Sprühen Substrats 5 vor dem epitaxialen Aufwachsen der
oder chemisches Aufdampfen mit einer polykristalli- 10 Schicht 6 angebracht werden kann; wichtig ist vor
nen Siliciumschicht 11 überzogen und eine Masken- allen Dingen, daß diese -/olykristalline Maskenschicht
10 auf der Oberfläche des Galliumarsenids schicht 11 in integraler Form zu dem Zeitpunkt vorangebracht.
Es kann auch zweckmäßig sein, die poly- handen ist, zu welchem die Zinkdiffusion durchgekristalline
Siliciumschicht 11 so anzubringen, daß führt wird.
auch die Galliumarsenidschicht mit bedeckt wird, so 35 Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
daß als Diffusionsmaske für die Galliumarsenid- ei·?. Germaniumsubstrat vor dem Ausbilden von
schicht das polykristalline Silicium Verwendung fin- Zinklegierungen in lokalen Bereichen geschützt werdet.
In die Maskenschicht 10 werden öffnungen 9 den, womit sich eine sehr wirtschaftliche Verweneingeschnitten
und anschließend die so vorbereitete dung und Herstellung von Halbleiterstrukturen aus
Halbleiterscheibe in ein evakuiertes und abgedichte- 30 Ill-V-Materialien mit P-leitenden Bereichen schaftes
Reaktionsgefäß gebracht, in welchem als Zink- fen läßt, welche durch Diffusion mit Zink geschaffen
dotierungsmaterial Zn3As., oder ZnAs., angeordnet sind. Diese Diffusionsmaske aus polykristallinem
ist. Die Duffusion wird vorzugsweise bei Tempera- Silicium veihindert ein Brechen und Sichkrümmen
türen zwischen etwa 7000C und 900cC durchge- des Germaniumsubstrats während des Diffusionsvorführt,
wobei sich die Diffusionszeit bis zu 6 Stunden 35 ganges und verhindert die Ausbildung von lokalen
erstrecken kann. Es wurde festgestellt, daß das poly- Legierungsschmelzen.
Claims (2)
1. Verfahren sum Zink-DUfutfomdotienm von Eine Lösung «
epitaktfcch auf Germaniumsubstrat aufgewachse- daß das f^JÄSSJw
nm !!!^Halbleitermaterial, dadurch ge- 5 auspolykristallinen!.f»^^^UJJ der «,
kennnzeichnet, daß das Germaniumsub- Nach einer vorteilhaften ^ÄÄ SHidum"
strat mit einer Maskierscbicht aus polykristalli- dung ist die »w^^X^ft ? dick
nem Silicium bedeckt wird. schicht näherungsweisungefa*-101000 A dick.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Die zu dotierende ^«~ K"
kennzeichnet, daß die Maskierscbicht aus poly- ». leiterschiebt auf eiern Germ™s»^ rat begehtaus
kristaJlinem Silicium näberungsweise etwa einem Matena der Gruppe G^humarsenid, Oalhum-10
000 A dick ist arsenidphosphid und Galliumphosphid.
3 vVrfSn Lh den Ansprüchen 1 und 2. Die diffusion zur ^S^^^^fc
dadurch gekennzeichnet, daß das polykristalline weise bei einer Temperatur zwischenι etwa 7M. C
Süicium auf dem Germariumsubstrat durch Auf- 15 bis etwa 9000C durchgeführt, wobei sich die Diffudampfen
oder Zerstäuben angebracht wird. sionszeit bis zu 6 Stunden erstrecken jiann.
6 Das Aufbringen der polykristallinen Süiaum-
schicht auf das Germaniumsubstrat erfolgt in vorieil-
hafter Weise durch Aufdampfen oder Zerstäuben.
ao Weitere Merkmaie und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung in
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zink- Verbindung mit den Ansprüchen und de,-aus einer
Diffusionsdotieren von epitaktisch auf Germanium- Figur bestehenden Zeichnung, die einen Schmu
substrat aufgewachsenem HI/V-Halbleitermaterial. durch einen Teil einer Halbleiterscheibe nach dem
Für die Herstellung von lichtemittierenden Halb- ,5 erfindungsgemäßen Diffusionsschntt zeigt
leiteranordnungen, und insbesondere von licht- Zink gilt als e.nes der am,meisten χ cm endeten
leiteranordnungen, und insbesondere von licht- Zink gilt als e.nes der am,meisten χ cm endeten
emittierenden Dioden aus Galliumarsenid (GaAs) Dotierungsmittc! be.m Diffundie^n P-Ic'«nder Be-
und Galliumarsenidphosphid (GaAsP) sind eine reiche in Materialien der III-V-Gruppen mit ζ B.
Vielzahl von Herstellungsverfahren bekannt. Da die GaAs, GaAsP und GaP Bei der Herste lung licht-Herstellung
von monokristallinem GaAs-Substrat- 30 emittierender Dioden in Materialien der III-V-Grupmaterial,
das in Scheiben zersägt werden kann, ver- pen wie GaAs und GaAsP ist es üblich, monokristalhältnismäßig
teuer ist, wird bei der Herstellung line Schichten dieser III-V-Gruppen epitaxial auf
von lichtemittierenden Halbieitcranordnungen ein einem monokristallinen Substrat aufzuwachsen, deshetero-epitaxiales
Verfahren bevorzugt, das von sen Gitterkonstante möglichst nahe an die Gittereinem
ökonomischeren monokristallinen Substrat, 35 konstante des HI-V-Matenals angepaßt ist. Als
vorzugsweise Germanium, ausgeht. Bei einer Tech- Substrat finden hierbei Germanium oder oermanik
dieser Art wird auf dem Germaniumsubstrat niumlegierungen Verwendung. Es wurde testgestellt.
GaAs einer gegebenen Leitfähigkeit epitaxial aufge- daß während der Diffusion von Zink in die Matenabaut
und dann durch Dotierung im Rahmen einer lien der III-V-Gruppe sich vine Zinklegierung mit
Diffusion mit einem Störstellenmaterial, das zur 40 dem Germaniumsubstrat ergibt, wodurch das buberitgegengesetzten
Leitfähigkeit gehört, ein PN-Über- strat durch lokales Schmelzen mit derartigen Zinkgang
geschaffen, von dem die Lichtemission ausgeht. legierungen umgeben wird. Herkömmliche Diffu-Wenn
der lichtemittierende PN-Übergang aus GaAsP sionsmasken aus Siliciumdioxyd und Siliciumnitrid
gebildet wird, ist es üblich, anfänglich von einer erweisen sich als nicht zureichend oder besonders
epitaxialen Schicht aus GaAs auf dem Germanium- 45 günstig beim Diffundieren von Germanium mit Zink,
substrat auszugehen und dann vor der Diffusion die Gemäß eier Erfindung findet als Diffusionsmaskc
epitaxiale Schicht schrittweise in ihrer Zusammen- polykristallines Silicium Verwendung, welches das
setzung so zu ändern, daß sie die gewünschte Germaniumsubstrat ausreichend bei der Diffusion
GaAsP-Zusammensetzung mit einer bestimmten mit Zink schützt.
Leitfähigkeit annimmt. Das GaAs bzw. das GaAsP jo In der Zeichnung ist ein Schnitt durch einen Teil
ist normalerweise so dotiert, daß das Material wäh- einer Halbleiterscheibe nach einer Diffusion eines
rend des epitaxialen Aufwachsens N-leitcnd ist. An- P-leitenden Bereiches dargestellt, wobei als Dotieschließend
werden durch ein geeignetes Dotierungs- rungsmaterial Zink Verwendung findet. Das Ausmaterial
mit Hilfe einer Diffusion die P-leitenden gangsmaterial ist die Scheibe 5 aus Germanium,
Bereiche mit dem lichtemittierenden oder elektro- 55 über der eine epitaxiale Schicht 6 aus N-leitendem
luminiszierenden Übergang festgelegt. Eines der GaAs aufgewachsen ist, in der PN-Übcrgänge 7
wichtigsten Dotierungsmaterialien zur Erzeugung des durch eine Diffusion P-leitender Bereiche 8 ausgebildiffundierten
und P-leitenden Bereiches ist Zink. Es det werden, wobei die Diffusion durch Öffnungen 9
wurde jedoch festgestellt, daß sich Zinklegierungen in einer Maskenschicht 10 erfolgt. Das Germanium
während des Diffusionsvorganges mit dem Germa- 60 ist mit einer polykristalHnen Siliciumschicht 11 umniumsubstrat
einstellen, wodurch das Germanium- geben, um es gegen das Dotierungsmaterial Zink bei
substrat während des Diffusionsvorganges lokal der Diffusion zu schützen. In einer üblichen HaIb-
»schmilzt« und zu nicht reproduzierbaren und unzu- leiterscheibe können eine Vielzahl von P-leitenden
länglichen Ergebnissen bei der Herstellung von licht- Diffusionsbereichen ausgebildet werden, wodurch
emittierenden Dioden führt. 65 entsprechend eine Vielzahl von lichtemittierenden
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dioden geschaffen werden, die durch entsprechendes
hetero-epitaxiales Verfahren zur Herstellung von Teilen der Halbleiterscheibe als diskrete lichtemittielichtemittierenden
Halbleiteranordnungen zu schaf- rende Dioden zur Verfügung stehen. Durch entspre-
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |