DE2509585C3

DE2509585C3 - Halbleiterbauelement mit mehreren epitaktischen Halbleiterschichten, insbesondere Halbleiterlaser oder Feldeffektransistor, sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2509585C3
Application number: DE2509585A
Authority: DE
Inventors: Morio Takatsuki Inoue
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2264392B1; US4255755A; FR2264392A1; CA1049127A; GB1503983A; DE2509585A1; DE2509585B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit mehreren epitaktischen Halbleiterschichten, beispielsweise einen Halbleiterlaser oder Feldeffekttransistor, laut Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Mehrschichtige Halbleiterbauelemente dieser Art sind bekannt (nachfolgende Fig. 1 und US-PS 78 514). Die geätzte Öffnung zur Aufnahme des streifenförmigen Elektrodenanschlusses ist hierbei in einer Schicht aus Isoliermaterial ausgebildet, beispielsweise einer Schicht aus Siliciumdioxid, wie dies für einen bekannten Laser in F i g. 1 dargestellt ist. Nach F i g. 1 ist bei einem sog. Doppelheterostrukturlaser, der aus mehreren durch epitaktisches Wachstum auf einem Substrat 1 aus Galliumarsenid hergestellten Halbleiterschichten 2 bis 5 von jeweils unterschiedlichem Leitungstyp besteht, die der untersten Metallelektrode 6 gegenüberliegende oberste Metallelektrode 71 auf einer Isolierschicht 8 aus Siliciumoxid aufgebracht, die auf der . obersten Halbleiterschicht 5 aus beispielsweise Gallium- - arsenid vom P-Typ aufgebracht ist und eine streifenförmige Öffnung 10 aufweist, so daß in dieser Öffnung die Oberfläche der darunterliegenden Halbleiterschicht 5 frei liegt Die auf der Isolierschicht 8 aufgebrachte Metallelektrode 71, beispielsweise aus Gold, steht somit nur in dem schmalen Bereich der öffnung 10 mit der obersten Halbleiterschicht 5 in Berührung, und diese sogenannte Streifenleiterbauart eines Lasers besitzt den Vorteil, daß der Strom auf einen schmalen Bereich konzentriert und so die Schwellenspannung bzw. der Schwellenstrom herabgesetzt ist Ein derartiger Laser kann somit einfacher betrieben werden als mit einer flach aufliegenden durchgehenden obersten Metallelektrode. In ähnlicher Weise ist der Feldeffekttransistor nach US-PS 35 78 514 aufgebaut

Diese bekannte Art der Ausbildung der Streifenöffnung in einer zusätzlichen Isolierschicht aus Siliciumoxid besitzt den Nachteil, daß wegen der unterschiedlichen Struktur dieser nachträglich aufgebrachten SiIiciumoxidschicht und der darunterliegenden obersten Halbleiterschicht störende Spannungen im Halbleiterkörper entstehen, wodurch die Lebensdauer solcher Halbleiterkörper stark herabgesetzt wird. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der obersten Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid unterscheidet sich beispielsweise stark von demjenigen der obersten Isolierschicht 8, und dadurch können Fehler in der Kristallstuktur, insbesondere in der zweiten Halbleiterschicht 3, entstehen, wodurch die Lebensdauer und der Wirkungsgrad solcher Halbleiterelemente stark herabgesetzt wird. Diese zusätzliche Isolierschicht aus Siliciumoxid bringt bei einem Laser noch den zusätzlichen Nachteil mit sich,. daß hierdurch die Wärmeabstrahlung stark eingeschränkt wird und hierdurch die erzielbare Strahlungsleistung.

Es ist zwar auch schon bekannt, bei einem ähnlich aufgebauten Halbleiterlaser den streifenförmigen obersten Elektrodenanschluß dadurch auszubilden, daß in einer obersten GaAs-Schicht vom N-Typ über eine darüber angebrachte zusätzliche Siliciumdioxidschicht, die wiederum eine streifenförmige öffnung aufweist, durch ein selektives Diffusionsverfahren Zinn in die oberste GaAs-Halbleiterschicht eindiffundiert wird, und zwar bis zu einer Tiefe, die nur wenig tiefer liegt als die Trennfläche zwischen dieser obersten GaAs-Schicht und der darunterliegenden nächsten Halbleiterschicht (DF-OS 22 35 228). Hierdurch werden zwar einige der oben geschilderten Nachteile einer zusätzlichen unmittelbar auf der obersten Halbleiterschicht aufliegenden Siliciumdioxidschicht vermieden, diese bekannte Ausbildung der streifenförmigen Elektrode besitzt jedoch wiederum den Nachteil, daß für den Diffusionsvorgang eine sehr hohe Temperatur nötig ist und daher auch hier störende mechanische Spannungen im Kristallgefüge der Halbleiterstruktur entstehen, wodurch auch Halbleiterelemente dieser Art nur eine relativ geringe Lebensdauer von beispielsweise nur etwa einigen hundert Arbeitsstunden besitzen. Auch die Herstellung solcher bekannter Halbleiterelemente ist relativ teuer, da der Diffusionsvorgang sehr genau gesteuert werden muß, damit auch tatsächlich die erforderliche nur geringfügige Eindiffusion in die unterste Schicht eingehalten werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Halbleiterlaser oder Feldeffekttransistor, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiterzubilden und zu verbessern, daß bei

thermischen Einwirkungen während des Betriebes störende Spannungen in der Kristallstruktur vermieden sind und ein solches Halbleiterbauelement somit auch eine längere Lebensdauer besitzt

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Hauptanspruchs gelöst

Bei einem derartigen Halbleiterbauelement wird aiso die Öffnung für die nachträglich aufzubringende Elektrode in einer Schicht ausgebildet, die zusammen mit den anderen Schichten durch epitaktisches Wachstum hergestellt ist, die also ähnliche Kristalleigenschaften wie die unmittelbar darunterliegenden Halbleiterschichten besitzt die also etwa die gleiche Gitterkonstante und auch die gleichen Wärmeausdehnungseigenschaften besitzt, wie die darunterliegenden Schichten. Daher werden störende mechanische Spannungen im Inneren der Kristallstruktur vermieden, obwohl für das epitaktische Wachstum bzw. bei der Aufbringung der Metallelektrode die Kristallstruktur erwärmt werden muß. Ein derartiges Halbleiterbauelement besitzt wegen der Vermeidung solcher störender Spannungen eine wesentlich längere Lebensdauer von einigen tausend Arbeitsstunden.

Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere auch bezüglich eines besonders einfachen Verfahrens zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Maßnahme bringt für einen Halbleiterlaser noch den zusätzlichen Vorteil mit sich, daß er durch die die öffnung bildende epitaktisch gewachsene Schicht eine wesentlich bessere Wärmeleitfähigkeit besitzt als beispielsweise ein Siliciumoxidfilm, bei einem solchen Laser also eine bessere Wärmeabstrahlung erreicht wird und so der Laser mit höherer Leistung betrieben werden kann. Ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement kann außerdem sehr einfach und billig auch in Massenproduktion hergestellt werden, da bei der Ausbildung der öffnung in der durch epitaktisches Wachstum hergestellten obersten Schicht die unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit zwischen den aufeinanderliegenden Schichten zur leichten Herstellung dieser Öffnung ausgenutzt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 2 zeigt einen nach der Erfindung aufgebauten Halbleiterlaser in Doppelheterostrukturbauweise;

F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung zum epitaktischen Züchten von Halbleiterschichten für den Halbleiterlaser nach Fig. 2;

F i g. 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung bei anderen Halbleiterlaseraufbauten:

F i g. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Sperrschichtfeldeffekttransistor.

Der in Fi g. 2 dargestellte Halbleiterlaser in Doppelheterostruktur mit Streifenelektrode weist ein Substrat 1 aus Galliumarsenid vom N-Typ auf, das mit Tellur dotiert ist und ei·*- ".. "urkonzentration von etwa 1 χ 10¹⁸ Atome/cm³ aufweist und das ungefähr ΙΟΟμηι dick ist, eine auf dem Substrat 1 angeordnete erste Halbleiterschicht 2 aus Gao.7Alo.3As des N-Typs, die mit Zinn dotiert ist und eine Zinnkonzentration von etwa 5 χ 10¹⁷ Atome/cm³ sowie eine Dicke von 7 μπι aufweist, sowie eine zweite aktive Halbleiterschicht 3 aus Galliumarsenid des N-Typs ohne Dotierungsmittel, wobei die Leitfähigkeit des N-Typs aufgrund der tatsächlichen Verunreinigung mit einer Konzentration von etwa 2xlO¹⁶ Atome/cm³ bewirkt wird, die eine Dicke von 0,2 μπι aufweist eine dritte Halbleiterschicht

4 aus Gao.7Alo.3As des P-Typs, dotiert mit Germanium, die eine Germaniumkonzentration von etwa 1 χ 10¹⁸ Atome/cm³ sowie eine Dicke von etwa 1 μπι aufweist .und eine vierte Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid

'des P+-Typs, dotiert mit Gsrmanium, die eine Germaniumkonzentration von etwa 1,5x10¹³ Atome/cm³ sowie etwa 0,5 μπι Dicke aufweist; diese Halbleiterschichten sind der Reihe nach durch bekannte, hintereinanderfolgend angewandte epitaxiale Aufwachsverfahren in flüssiger Phase hergestellt
Nach Herstellung der oben erwähnten vierten Halbleiterschicht 5 wird eine fünfte oder zusätzliche Halbleiterschicht 9 aus GaojAIo^As des N-Typs epitaxial aufgebracht, dotiert mit Zinn und mit einer Zinnkonzentration von etwa 5 χ ΙΟ¹⁷ Atome/cm³ sowie 0,5 μηι Dicke; diese Halbleiterschicht ist ebenso durch ein aufeinanderfolgendes epitaxiales Aufwachsverfahren gebildet

Als nächstes wird eine streifenförmige Nut oder ein Fenster 10 von etwa 30 μπι Breite in die zusätzliche Halbleiterschicht 9 so eingebracht, daß es sich durch diese der Tiefe nach erstreckt und die obere Fläche dft vierten Halbleiterschicht 5 erreicht. Dementsprechend wird der streifenförmige Teil der oberen Fläche der vierten Halbleiterschicht 5 am Grund der Nut 10 freigelegt und definiert deren Bodenfläche.

Dann wird eine Metallelektrode 71, wie beispielsweise ein aus niedergeschlagenem Dampf gebildeter Goldfilm, über der Schichtenanordnung angebracht, so daß die Metallelektrode 71, die im streifenförmigen Fenster 10 gebildet ist, die oben erwähnte freiliegende obere Fläche der vierten Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid des P⁺-Typs berührt.

Die oben erwähnte, zusätzlich gebildete Halbleiterschicht 9 aus Gao.7Alo.3As des N-Typs bildet gegenüber der darunterliegenden vierten Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid, die zum Zweck ohmscher Leitung vorgesehen ist, eine Überlagerungssperrschicht (heterojunction), die ihrerseits eine Isolierlage bildet.

Bei der Herstellung der oben beschriebenen Anordnung kann das Fenster 10 der zusätzlichen Halbleitei-

schicht 9 mittels bekannter photochemischer Ätzprozesse hergestellt werden. Es wird nämlich der Streifenteil der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 durch selektives Ätzen entfernt, wobei die freigelegte darunterliegende vierte Halbleiterschicht 5 unberührt bleibt, indem man vorteilhafterweise von der unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeit der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 und der Halbleiterschicht 5 Gebrauch macht. Bei einem derartigen selektiven Ätzvorgang kann das streifenförmige Fenster 10 in der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 aus Gai-^ALAs allein und getrennt von der darunterliegenden vierten Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid selektiv herausgeätzt werden, indem man für einen Wert y im Bereich von 0,2^.y<l,0 als Ätzmittel eine Lösung aus 50 Gew.-% Fluorsäure oder eine Lösung aus 35 Gew.-% Salzsäure verwendet.

Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel kann die dritte Halbleiterschicht 4 und die vierte Halbleiterschicht 5 zu einer Halbleiterschicht zusammengefaßt werden, oder die vierte Halbleiterschicht 5 kann weggelassen werden.

F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Aufwachsverfahrens bei der Herstellung der Anordnung gemäß F i g. 2. Wie in F i g. 3 dargestellt, ist in einer

Quarzröhre 11 ein Graphitschiffchen oder Behälter 12 und ein Substrathalter 13 aus Graphit derart angeordnet, daß der Halter 13 das Ausgangssubstrat 1 aufnimmt; der Behälter 12 ist in einer Reihe von hintereinanderliegenden Einzelbehältern zur Aufnahme der Halbleiterlösungen I —V aufgeteilt. Der Halter 13 wird relativ zum Behälter 12 verschoben, so daß die Halbleiterlösungen I-V im Behälter 12 der Reihe nach mit dem Substrat 1 in Berührung kommen. Das darauffolgende Aufwachsen wird durch Einbringen des Systems gemäß Fig.3 in einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Ölen durchgeführt, wobei der Halter 13 gegenüber dem Behälter 12 verschoben wird und wobei die Temperatur des Ofens gemäß dem bekannten Aufwachsverfahren in flüssiger Phase geregelt wird, während die Temperatur von einem Thermoelement 14 aufgenommen wird, das unmittelbar unter dem Substrat 1 angeordnet ist.

Die in den Teübehältem des Behälters 12 angeordneten Halbleiterlösungen sind folgende:

10

Lösung	Ga	GaAs	Al	Dotierungs	Kristall	Dicke der	Bezugs
Nr.				mittel		gewach	zeichen zum
						senen	Bezeichnen
						Halbleiter	der gebilde
						schicht	ten Halb
							leiterschicht
	[g]	[mg]	[mg]	[mg]		[μπι]

1,0	50
1,0	80
1,0	50
1,0	80
1,0	50

2,3	Sn 50	Gao,7Alö3As
0	keines	GaAs
2,3	Ge 10	Gao.7Alo.3As
0	Ge 15	GaAs
2,3	Sn 50	Gao7Alo3As

'7,0
0,2
1,0
0,5
0,5

2
3
4
5
9

In der obersten Lage, d.h. in der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 des Plättchens von etwa 100 μΐη Dicke, das nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt wurde, wird eine Anzahl von parallel verlaufenden, streifenförmigen Fenstern 10 mit 10 μηι Breite bei einem gegenseitigen Abstand von 250 μπι eingebracht Dann werden die Elektrodenschichten 6 und 71 aus Gold auf den beiden Flächen des Plättchens aufgedampft, und das Plättchen wird dann in Quader von etwa 400 μπι Länge und 250 μπι Breite geschnitten. Bei jedem der abgeteilten Quader wird ein an sich bekannter Kühlkörper aus Diamant II (nicht dargestellt) an der oberen Elektrode 71 befestigt bzw. angekittet

Bei einem Halbleiterlaser dzr oben beschriebenen Bauweise wird die Wärme, dis in der aktiven Region bzw. im Wirkbereich unter der fünften zusätzlichen Halbleiterschicht 9 aus Gao.7Alo.3As des N-Typs wirksam zum Kühlkörper übertragen und abgestrahlt, da es keine die Wärmeübertragung behindernde Substanz bzw. Substratschicht gibt wie beispielsweise eine Oxidschicht wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist Deshalb beträgt die Wellenlänge der erzeugten Welle nur 761 nm im Bereich sichtbaren Lichts bei Betrieb mit ungedämpften Wellen bzw. bei Dauerbetrieb, wobei Gao.78Ao.22As als Material für die Wirkzone verwendet ist, und bei pulsierendem Betrieb des Lasers beträgt die Wellenlänge bis zu 668 nm, wobei GaoisAio^sAs als Material für die Wirkzone bzw. die aktive Zone verwendet ist

Da die zusätzliche Halbleiterschicht 9 aus Gao.7Alo.3As auf der vierten Halbleiterschicht 5 im Aufwachsverfahren hergestellt ist kann die Dicke der Halbleiterschicht 5 aus GaAs des P+-Typs so klein wie nur durchführbar gemacht werden. Dementsprechend ist der Abstand von der Elektrodenschicht 71 zur aktiven Zone 3 des Galliumarsenid vom P-Typ verringert und daher die Seitenverteilung des zugeführten Stromes von der streifenförmigen Elektrode her auf ein Minimum gebracht; somit ist die Schwellspannung bzw. Zündspannung beträchtlich verringert

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lasers liegt darin, daß die Möglichkeit zur Ausbildung* unvollständiger und fehlerhafter Gitter an den Grenzflächen der Halbleiterschichten innerhalb des Halbleiterkristalls nur sehr gering ist, weil die Gitterkonstanten und die Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der vierten Halbleiterschicht 5 aus Galliumarsenid und der zusätzlichen Halbleiterschicht aus Gao.7Alo.3As sehr eng zusammenliegen bzw. sehr gut zusammenpassen. Im Vergleich mit herkömmlichen Lasern des Streifentyps mit Oxidisolierfilm ist daher die normwidrige Abweichung in der aktiven Zone um eine Größenordnung verringert, und daher die Lebensdauer des Lasers beträchtlich verbessert.

Fig.4 zeigt einen Laser des Streifentyps in Einfachüberlagerungsbauweise als Anwendungsbeispiel der Erfindung. Diese Anordnung weist ein Substrat 1 ■ aus Galliumarsenid des N-Typs auf, dotiert mit Tellur und mit einer Tellurkonzentration von etwa 1 χ 10¹⁸ Atome/cm³ und etwa 100 μπι Dicke; hierauf folgt eine erste Halbleiterschicht 15 als aktive Halbleiterschicht aus Galliumarsenid des P-Typs, dotiert mit Zink in einer Zinkkonzentration von etwa 2 χ 10¹⁹ Atome/cm³ und mit 2 μπι Dicke, sowie eine zweite Halbleiterschicht 16 aus Gao,7Alo3As des P-Typs, dotiert mit Zink sowie einer Zinkkonzentration von etwa 2xlO¹⁹ Atome/cm³ und mit einer Dicke von etwa 1 μπι, und schließlich eine dritte Halbleiterschicht 17 aus Galliumarsenid des P-Typs dotiert mit Germanium in einer Germaniumkonzentration von etwa ί,5 χ iö^!S Aiorne/cm³ und mit etwa 0,5 μπι Dicke. Diese Halbleiterschichten sind durch .aufeinanderfolgende bekannte Aufwachsverfahren in der flüssigen Phase hergestellt Nach der Herstellung der dritten Halbleiterschicht 17 wird eine vierte oder zusätzliche Halbleiterschicht 9 aus Gao,7Alo3As aufgebracht, dotiert mit Zinn und mit einer Zinnkonzentration'von etwa 5 χ 10" Atome/cm³ sowie mit einer Dicke von 0,5 μπι; diese zusätzliche Halbleiterschicht ist ebenfalls durch einen nachfolgenden Aufwachsverfahrensschritt hergestellt Anschließend wird ähnlich zur Herstellung der Anordnung gemäß Fig.2 und 3 ein streifenförmiges Fenster 10 in die zusätzliche Halbleiterschicht 9 eingebracht und eine Metallelektrode 71 wird zum Abdecken der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 und des Fensters 10 gebildet
Verglichen mit herkömmlichen Lasern des Streifen-

typs in Einfachüberlagerungsbauweise weist die Anordnung gemäß Fig.4 aus denselben Gründen wie das vorherige Beispiel, das in F i g. 2 und 3 dargestellt ist, die Vorteile verbesserter Wärmeabstrahlung sowie verbesserten, geringeren Schwellstromes bzw. Zündstromes auf.

F i g. 5 zeigt einen Laser des Streifentyps in Bauweise mit gleichen Übergängen (homo-junction structure) gemäß der Erfindung. Bei dieser Anordnung ist auf ein Substrat 1 aus Galliumarsenid (GaAs) des N-Typs, das ι ο mit Tellur (Te) mit einer Tellurkonzentration von etwa

1 χ 10¹⁸ Atome/cm³ dotiert ist und das etwa 100 μηι Dicke aufweist, eine erste Halbleiterschicht 18 als aktive Halbleiterschicht aus Galliumarsenid des P-Typs, dotiert mit Zinn in einer Zinnkonzentration von etwa

2 χ i 0" Atome/cm³ und bei einer Dicke von 2 μΐη, sowie eine zusätzliche Halbleiterschicht 9 aufgebracht, die aus GaojAlojAs des N-Typs besteht, mit Zinn (Sn) mit einer Zinnkonzentration von etwa 5x10" Atome/cm³ dotiert ist und eine Dicke von 0,5 μηι aufweist. Diese Halbleiterschichten sind durch bekannte, in Folge angewandte Aufwachsprozesse in flüssiger Phase erzeugt. Anschließend wird in ähnlicher Weise zur Herstellung der Anordnung gemäß Fig.2 und 3 ein streifenförmiges Fenster 10 in die zusätzliche Halbleiterschicht 9 eingebracht und eine Metallelektrode 71 zum Abdecken der zusätzlichen Halbleiterschicht 9 und des Fensters 10 ausgebildet.

Im Vergleich mit herkömmlichen Lasern mit gleichen Übergängen des Streifentyps weist die Anordnung gemäß F i g. 5 aus den gleichen Gründen wie das vorher in F i g. 2 und 3 dargestellte Anwendungsbeispiel der Erfindung die Vorteile verbesserter Wärmeabstrahlung und daher geringeren Schwellstromes bzw. Zündstromes auf.

Bei den Anordnungen der vorhergehenden Anwendungsbeispiele gemäß Fig. 2, Fig. 4 und Fig. 5 bildet die zusätzliche, also die oberste, im Aufwachsverfahren aufgebrachte zusätzliche Halbleiterschicht 9 aus Gai-yAl_vAs des N-Typs eine Zweifachüberlagerung bzw. Zweifachsperrschicht (hetero-junction) zwischen der unmittelbar darunterliegenden Galliumarsenidlage des P-Typs. Diese zuletzt aufgebrachte zusätzliche Halbleiterschicht 9 kann durch isolierendes Galliumarsenid ersetzt werden, das einen hohen spezifischen Widerstand von mehr als 10³Ωαη, vorzugsweise zwischen 10⁴ und 10⁶QCm aufweist, oder Galliumarsenid des N-Typs. Eine derartige modifizierte Ausführungsform weist ebenso die Vorteile verbesserter Wärmeabstrahlung und verbesserter, vollständigerer Gitterausbildung und daher größerer Ausgangsleistung und geringeren Schwplktroms b?^w Zündstroms auf, verglichen mit herkömmlichen Anordnungen.

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors (allgemein PN-FET genannt), der durch die Aufwachsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Bei dieser Anordnung ist auf einem Substrat 21 aus Galliumarsenid des P-Typs von 100 μιη Dicke eine Galliumarsenidschichl 22 des N-Typs von 3 μηι Dicke und ferner eine zeitweise isolierende Schicht (nicht dargestellt) von 1 μΐη Dicke aus Gao.7Alo.3As des N-Typs durch aufeinanderfolgende Anwendung eines Aufwachsverfahrens in flüssiger Phase aufgebracht.

Anschließend wird in die zeitweise isolierende Schicht ein streifenförmiges Fenster von 30 μιη Breite durch ein bekanntes selektives Ätzverfahren eingebracht, das vorteilhafterweise den Unterschied der Ätzgeschwindigkeit in der Isolierschicht und der darunterliegenden Halbleiterschicht 22 ausnutzt, so daß die oberste Überfläche der darunterliegenden Lage 22 vom Fenster freigelegt wird. Als nächstes läßt man ein Akzeptordotierungsmittel wie beispielsweise Zink durch das Fenster in die darunterliegende Galliumarse· nidschicht 22 des N-Typs diffundieren, um eine Diffusionszone 23 zu bilden, die eine 0,2 μιη tiefe Diffusionsfront aufweist. Dann wird die zeitweise isolierende Halbleiterschicht aus Gao.7Alo.3As des N-Typs durch Auflösen mit einem Fluorsäureätzmittel oder mit einem Salzsäureätzmittel entfernt und anschließend wird eine isolierende Halbleiterschicht 27 aus 1 μιη dickem Galliumarsenid mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 1O³DCm, vorzugsweise 10⁴QcIn bis 10^bQcm epitaxial auf dem gesamten Plättchen durch ein chemisches Dampf-Niederschlageverfahren aufgebracht. In dieser letzten durchgehenden isolierenden Halbleiterschicht 27 werden drei zueinander parallele, streifenförmige Fenster derart eingebracht, daß das mittlere Fenster auf der Diffusionszone 23 angebracht ist, um diese freizulegen. Als letztes werden Metallelektroden 24, 25 und 26 in den Fenstern aufgedampft, um die Source-, Gate- und Drainelektrode zu bilden.

Die oben erwähnte isolierende Halbleiterschicht 27 kann aus Gai _ ,Al₁As hoher spezifischer Widerstandsfähigkeit von mehr als 10³ Ω cm oder vorzugsweise 10⁴ bis 10⁶Ωαη anstelle des oben erwähnten isolierenden Galliumarsenids bestehen, wobei die Lage mit der darunterliegenden Lage 22 aus Galliumarsenid des N-Typs eine HeteroStruktur bildet.

Beim Feldeffekttransistor gemäß Fig. 6 bildet die isolierende Halbieiterschicht 27 auf der oberen Fläche eine Sperrschicht gegenüber der darunterliegenden Halbleiterschicht 22, wobei Gitterkonstante und Wärmeausdehnungskoeffizient gut zusammenpassen bzw. eng miteinander übereinstimmen und daher die Möglichkeit eines Fehlers an der isolierenden Verbindung bzw. isolierenden Sperrschicht sehr klein ist und somit die Anordnung eine hinlängliche Festigkeit aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit mehreren epitaktischen Halbleiterschichten, insbesondere Halbleiterlaser oder Feldeffekttransistor, bei dem der Elektrodenanschluß von der einen Seite aus über mindestens einen Streifenleiter erfolgt, der in einer geätzten Öffnung einer zusätzlichen Schicht ausgebildet ist und der auf der in der öffnung freiliegenden Oberfläche der obersten Halbleiterschicht aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht (9, 27) eine durch epitaktisches Wachstum hergestellte und mit der obersten Halbleiterschicht des Halbleitergrundkörpers (5, 17, 18, 22) eine HeteroStruktur bildende zusätzliche Halbleiterschicht ist

2. Halbleiterbauelement, insbesondere Halbleiterlaser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Halbleiterschicht (9) von entgegengesetztem Leitungstyp wie die darunterliegende oberste Halbleiterschicht (5, 17) des Halbleitergrundkörpers ist.

3. Halbleiterbauelement, insbesondere Feldeffekttransistor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Halbleiterschicht (27) einen spezifischen Widerstand von mehr als 10³Ω · cm aufweist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Halbleiterschichten des Halbleitergrundkörpers einschließlich der die HeteroStruktur bildenden zusätzlichen Halbleiterschicht durch aufeinanderfolgendes epitaktisches Wachstum hergestellt werden, dann in der zusätzlichen Halbleiterschicht die öffnung (10) bzw. öffnungen für die Elektroden in der gewünschten Form durch selektives chemisches Ätzen hergestellt werden, bis die darunterliegende oberste Halbleiterschicht des Halbleitergrundkörpers frei liegt und der Ätzvorgang automatisch unterbrochen wird, und schließlich mindestens im Bereich dieser Öffnung(en) eine bzw. mehrere Metallschichten (24, 25, 26; 71) als Elektrode(n) aufgebracht wird/werden.