DE2558982A1 - Galliumarsenid-diode hohen wirkungsgrades - Google Patents

Galliumarsenid-diode hohen wirkungsgrades

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DE2558982A1
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James Vincent Dilorenzo
William Charles Niehaus
Jun Lawrence John Varnerin
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Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRA ZWIRNER · HIRSCH
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237
Western Electric Company, Incorporated DiLorenzo 9-4-10 New York, Nv Y· / USA
Galliumarsenid-Diode hohen Wirkungsgrades
Die Erfindung bezieht sich auf Mikrowellen-Halbleiterdioden, insbesondere auf eine genauere Definition der Betriebsfrequenz von Schottky-Sperrschicht-GaAs-Dioden hohen Wirkungsgrades, die eine ungleichförmig dotierte Verarmungszone aufweisen.
In neuerer Zeit besteht ein beträchtliches Interesse an Mikrowellenenergiequellen in Festkörperausführung. Derartige Festkörperbauelemente versprechen einen kompakteren Aufbau bei geringeren Kosten und wesentlich höhere Lebensdauer als Mikrowellenröhren.
Zu den aussichtsreichsten Festkörperbauelementen für Mikrowellen-
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München: Kramer · Dr.Weser · HirScrn— Wiesbaden: Blumbacn · Dr. Bergen ■ Zvkirner
Energiequellen gehört die IMPATT-Diode (impact-avalanche transit-time diode = Stoßlawinen-Laufzeit-Diode). Die IMPATT-Diode ist in den ÜS-PSen 2 899 646 und 2 899 652 (beide erteilt für W. T. Read, jr.)· Kennzeichnend für eine solche Diode ist ein mehrzoniges Halbleiterbauelement, das im Betrieb eine Verarmungszone aufweist, die ihrerseits einen Lawinendurchbruchsbereich und einen Driftbereich umfaßt. Die Lawinendurchbruchszone ist von einer gleichrichtenden Sperrschicht, beispielsweise einer Schottky-Sperrschicht kontaktiert. Man erhält einen dynamischen negativen Widerstand durch Einführen einer geeigneten Laufzeit für die Lawinendurchbruchs-Ladungsträger bei ihrer Durchquerung der Driftzone.
Während sich frühere Untersuchungen auf die Erhöhung sowohl der Ausgangsleistung als auch der Betriebsfrequenz dieser Bauelemente gerichtet haben, zielen die neueren Untersuchungen auf eine Erhöhung des Ausgangswirkungsgrades, der für eine IMPATT-GaAs-Diode typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 15 % der Eingangsleistung lag.
Es ist nunmehr bekannt, daß IMPATT-GaAs-Dioden mit hohem Wirkungsgrad (etwa 25 bis 30 %) durch genauere Definition des Lawinendurchbruchbereiches erhalten werden kann. Dieses wird realisiert durch Erzeugen einer Zone hoher Dotierstoffkonzen-
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tration, also einer Ladungsansammlung, "bei einer bestimmten Tiefe unterhalb des Schottky-Sperrschichtkontaktes und innerhalb desjenigen Teils des Halbleiterkörpers des Bauelementes, welcher während des Betriebes normalerweise die Verarmungszone erzeugt. Jener Bereich wird nachstehend als die aktive Schicht bezeichnet. Die Lage der Ladungsansammlung ist von Erwägungen bezüglich der gewünschten Betriebsfrequenz und des Wirkungsgrades diktiert.
Ein immer noch anstehendes Problem betrifft die Versuche, eine genauere Definierung der Ausgangs frequenz des Bauelementes zu erhalten. Diese Frequenz hängt von der Breite der Verarmungszone ab und wird von Änderungen der Materialparameter leicht beeinflußt. Beispielsweise kann man errechnen, daß relativ kleine (etwa 5 %) Änderungen des Dotierstoffgehaltes und der Lage der Ladungsansammlung zu nicht mehr akzeptierbar großen (etwa 11 %) Abweichungen der Betriebsfrequenz führen.
Gemäß der Erfindung wird nun die Frequenz einer IMPATT-GaAs-Diode fixiert, indem eine .zweite Zone hoher Dotierstoffkonzentration, ein sogenannter "Bremsklotz", unterhalb der Oberfläche in einer Tiefe erzeugt wird, die der gewünschten Verarmungstiefe entspricht. Beispielsweise beträgt diese Tiefe für ein 11 GHz-Bauelement 3»5 pm und für ein 6 GHz-Bauelement
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6,5 pn. Als eine Konsequenz ergibt sich, daß Änderungen in der' Frequenz von IMPATT-Dioden infolge Materialparameter-Änderungen innerhalb einer GaAs-Scheibe minimalisiert sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung richtet sich auf die Erzeugung dieses "Bremsklotzes11 unter Verwendung eines Gasinjektionsventiles, um ein bekanntes Volumen einer bekannten Konzentration des dotierenden Gases bei einem bekannten
Druck in die Reaktionskammer während des epitaktischen Aufeinzuführen
Wachsens der aktiven Schicht^ das durch einen im Wege einer
chemischen Dampfphasen-Reaktion erzeugten Niederschlag erfolgt.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigen:
Fig. 1A und 1B Diagramme zur Darstellung ideal ungleichförmiger Dotierstoffprofile für IMPATT-GaAs-Dioden hohen Wirkungsgrades, wobei die Dotierstoffkonzentration auf der Ordinate und die Tiefe in Richtung der aktiven Schicht, gemessen vom gleichrichtenden Kontakt aus, als Abszisse aufgetragen sind,
Fig. 2A und 2B Schnittansichten einer GaAs-Scheibe mit einem
Substrat und zwei Epitaxieschichten, von denen
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die eine gemäß der Erfindung dotiert ist,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer typischen
Apparatur zur Herstellung des Halbleiterbauelementes und
Fig. 4A und 4B Beispiele für Dotierungsprofile von entsprechend
der Erfindung hergestellten GaAs-Scheiben, wobei die Dotierstoffkonzentration auf der Ordinate und die Tiefe in Richtung zur aktiven Schicht, gemessen vom gleichrichtenden Sperrschichtkontakt aus, auf der Abszisse aufgetragen sind.
Die nachstehende Beschreibung erfolgt anhand einer IMPATT-GaAs-Diode mit Schottky-Sperrschicht, die im Mikrowellenfrequenzbereich von etwa 6 bis 12 GHz zu arbeiten vermag, die beschriebene Anordnung gemäß der Erfindung kann Jedoch ebenso gut bei anderen Frequenzbereichen verwendet werden.
IMPATT-Dioden mit Verarmungszonen, die die verschiedensten ungleichförmigen Dotierungsprofile besitzen, haben sich als brauchbare Mikroenergiequellen 'ionen Wirkungsgrades erwiesen, siehe beispielsweise Journal of Applied Physics, Band 44 (1973), Seiten 314 bis 324. Beispiele solcher Anordnungen sind in Fig. dargestellt. Fig. 1A zeigt ein zweistufiges Dotierungsprofil,
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ein sogenanntes H-L-modifiziertes Readprofil. (Für die vorliegenden Zwecke steht H für eine hohe Dotierstoffkönzentration und L für eine niedrige Dotierstoffkonzentration.) Das H-L-Dotierstoffprofil nach Fig. 1A zeichnet sich durch eine hochdotierte Schicht Ng einer Dicke a und durch eine niedrigdotierte Schicht N-r einer Dicke Wg-a aus, wobei ¥„ die geometrische Abmessung der aktiven Schicht ist. Fig. 1B zeigt ein zweistufiges Feldprodil oder ein L-H-L-modifiziertes Read-Dotierstoff profil. Das L-H-L-Dotierstoffprofil in Fig. 1B zeichnet sich durch eine hochdotierte Schicht Νττ, eine Ladungsansammlung, die die Ladung Q in einer mittleren Entfernung.a von der gleichrichtenden Sperrschicht aus enthält, und durch niedrigdotierte Schichten NL und N'r beidseitig der hochdotierten.
aus
Schicht/^ wobei N^ und NK gleich sein können oder nicht. Die
Breite dieser hochdotierten Zone ist Zd .
Die Diagramme zeigen eine Verarmungszone, also eine Raumladungszone, der Breite V, die eine Lawinendurchtrittszone a und eine Driftzone (eine Laufstrecke) V-a umfaßt. Je nach den Betriebsbedingungen der Vorrichtung kann W gleich oder kleiner als die Breite (Dicke) Wg sein. Bei den Bauelementen nach Figi 2A und 2B fällt die Breite der Verarmungszone mit der Breite der aktiven Schicht ¥„ zusammen. Die Erhöhung der Dotierstoffkonzentration bei χ = a dient zur genauere Definition des La-
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winendurchbruchbereichs als dieses bei gleichförmiger Dotierungs längs der Verarmungszone möglich ist, wie dieses in der vorstehenden Literaturstelle angegeben ist. Für optimale Eigenschaften des Bauelementes sollte die Breite des Lawinendurchbruchbereiches von etwa 4 bis 16 % der Breite der Verarmungszone reichen.
Sowohl für ein H-L- als auch ein L-H-L-Profil liegt a zwischen etwa 0,2 und 1,0 yum, gemessen von der von der gleichrichtenden Sperrschicht kontaktierten Oberfläche aus. Für ein L-H-L-Profil
beträgt die Breite 2 d der Ladungsansammlung zwischen etwa 100 £ bis 0,5 um, gemessen bei 60 % von NH, wobei eine Gaußsche Verteilungskurve angenommen ist.
Drei Parameter sind für wirksame Schwingungen kritisch: 1. Die Breite des Lawinendurchbruchbereiches a, 2. die Dotierstoffkonzentration der Driftzone N^ und 3. die in der Nähe der Oberfläche vorhandene Ladungsmenge Q (für ein H-L-Profil Yq = a NH, für ein L-H-L-Profil Q = 2o> Ng). Für optimale Eigenschaften des Bauelementes sollte der gemessene Wert für Q zwischen etwa
12 —2 12 -2
2 x 10 cm und 3,5 χ 10 cm liegen. Um den Wirkungsgrad des Bauelementes zu maximieren, müssen der Ort der hochdotierten Zone und die Trägerkonzentration in dieser Zone sorgfältig gesteuert werden. Wie in der o. e. Literaturstelle
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2 5 5 Q °- 9 ^
beschrieben ist, liegt ein theoretischer Betriebswirkungsgrad für IMPATT-GaAs-Dioden mit H-L-Profil bei 33,9 % der Eingangsleistung, während der theoretische Wirkungsgrad für ein L-H-L-Profil 32,3 % der Eingangsleistung ist.
Der Hauptfaktor für den Erhalt einer akzeptablen Ausbeute an Bauelementen mit hohem Wirkungsgrad bei einer bestimmten Frequenz f ist die Gleichförmigkeit und der spezifische Wert der Raumladungsbreite V/ des Bauelementes beim Einsetzen des Lawinendurchbruchs. Die Änderungen der Raumladungsbreite AW und der Bauelement-Frequenz Af sind wie folgt miteinander verknüpft:
Af AW
Ύ W
(D
Sonach hängt die Frequenz f des Bauelementes von der Breite W der Verarmungszone ab. Für ein H-L-Profil hängt W von den Werten für %, a und NL ab. Für ein L-H-L-Profil hängt W von den Werten für Q, a und N-r ab. Sonach ist W gegenüber Änderungen dieser Materialparameter empfindlich. Beachtenswert ist, daß für ungleichförmig dotierte Verarmungszonen die Grösse W wenigstens den Faktor 2 empfindlicher gegenüber Material Parameteränderungen als für gleichförmig dotierte Verarmungs-.zonen ist. Folglich sind bei Dioden mit ungleichförmig dotierten Verarmungszonen sowohl die statischen Gleichstromeigen-
809828/0890.
ORIGINAL INSPECTED
ο ς ς ρ, q $ 2 - 9 -
schäften (Durchbruchspannung, Kapazität pro Flächeneinheit usw.) als auch die Mikrowelleneigenschaften (Frequenz, Ausgangsleistung, Wirkungsgrad usw.) des Bauelementes vergleichsweise stark betroffen. Jedoch kann gemäß der Erfindung die Größe ¥ und damit die Betriebsfrequenz f fixiert werden durch Anordnen einer Ladungsansammlung, in der vorliegenden Beschreibung als "Bremsklotz" (stop clump) bezeichnet, in einer Tiefe unterhalb der Oberfläche, die genau der jeweils gewünschten Verarmungszone entspricht (beispielsweise 3f5 pm für ein 11 GHz-Bauelement, 6,5 pm für ein 6 GHz-Bauelement).
Zu Erläuterungszwecken sind ein H-L-Bauelement 20 in Fig. 2A und ein L-H-L-Bauelement 21 in Fig. 2B dargestellt. Die Bauelemente umfassen Epitaxieschichten 23 und 24, die nacheinander auf einem hochdotierten Substrat 22, einer "Kontakt"-Schicht niedergeschlagen sind, die eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 10 Atome cm besitzt und mit η bezeichnet ist. Die erste Epitaxieschicht ist eine "Puffer"-Schicht 23
17 —3 einer Ladungsträgerkonzentration von etwa 4 χ 10 Atome cm , was mit n+ bezeichnet ist, und ist auf der einen Oberfläche des Substrates erzeugt. Die zweite Epitaxieschicht ist die "aktive" Schicht 24 einer Ladungsträgerkonzentration von etwa 101^ Atomen cm~^, was mit η bezeichnet ist, sie ist auf der Oberfläche der Pufferschicht erzeugt und enthält die Verarmungszone. Einzelheiten dieser Anordnung sind in Transactions of
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255898? - το -
IEEE, Band 52, 1971, Seiten 1212 - 1215 "beschrieben und bilden, nicht Bestandteil der Erfindung. Eine IMPATT-Diode kann, wie allgemein bekannt, hergestellt werden durch Erzeugen entweder eines Ohmschen Kontaktes oder eines gleichrichtenden Kontaktes auf der freiliegenden Oberfläche 25 des Substrates 22 und eines gleichrichtenden Sperrschichtkontaktes, beispielsweise eines Schottky-rSperrschichtkontaktes, auf der freiliegenden Oberfläche 27 der aktiven Schicht 24. Eine ultradünne Schicht 28, die während des Niederschlags der aktiven Schicht 24 erzeugt wird, enthält die hochdotierte Zone . zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Bauelementes, Eine zweite ultradünne Schicht 29, die gleichfalls während des Niederschlags der aktiven Schicht erzeugt wird, enthält den erfindungsgemäßen "Bremsklotz" zur besseren Definition der Betriebsfrequenz der Vorrichtung.
Während die Pufferschicht (oder bei ihrem Fehlen, die Kontaktschicht) im Prinzip zur Definition der Verarmungsbreite W und damit der Betriebsfrequenz f dienen kann, gestatten die derzeit verfügbaren Wachstumsmethoden offensichtlich eine genauere Kontrolle der Einhaltung des Ortes des "Bremsklotzes". Offensichtlich ist als Folge von Diffusionseffekten die Kontrolle des Ortes der Grenzschicht zwischen Pufferschicht und aktiver Schicht schwieriger zu erreichen.
9 ς R ο π Q j - 11 -
Die wünschenswerteste Ladungsmenge Q„ im Bremsklotz bestimmt sich durch (a) die maximale Löslichkeit des Dotierstoffs im epitaktischen Wirtsgitter und (b) durch die gesamte Ladungsmenge Q (die Gesamtladung in sowohl den H- als auch den L-Zonen) in der restlichen Verarmungszone. In Übereinstimmung mit
12 diesen Erwägungen kann GU vorteilhaft zwischen 1 χ 10 und
12 —2
3»5 x 10 Ladungsträger cm liegen.
Die Breite des Bremsklotzes ist durch zwei Erwägungen begrenzt. Für einen zu hohen Wert geht die Kontrolle über die Frequenz verloren. Nach unten ist der Wert begrenzt durch praktische, im Zusammenhang mit der Erzeugung von Dünnschichten stehende Probleme. Dementsprechend kann die Breite des Bremsklotzes etwa zwischen 100 & und 0,5 pm liegen, gemessen bei 60 % der maximalen Dotierstoffkonzentration unter Zugrundelegung einer Gaußschen Verteilung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Apparatur 30, die zweckmäßig bei der Herstellung des Bauelementes benutzt wird. Weitere Einzelheiten über diese Apparatur finden sich in der US-PS 3 762 945 (J. V. DiLorenzo) und in Journal of Crystal Growth, Band 17 (1972), Seiten 189 - 206. Ein Blubbersystem 31 enthält einen Arsentrichloridvorrat 32 und
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Leitungen 33» 34 und 34A zur Zufuhr und Ableitung von Wasserstoff und Helium in das bzw. aus dem Blubbersystem. Weiterhin enthält das System eine Wasserstoffquelle 35» eine Heliumquelle 36, einen Wasserstoffreiniger 37, eine Dotierstoffzuführeinreichtung 38, eine Stickstoff zuführeinrichtung 39 und ein regelbares Durchflußventil 40. Ferner gehören zu der Apparatur ein Ofen 41 mit einem Muffenrohr 42 und einem Quarzreaktionsrohr 43.
Zur Durchführung des Wachstumsprozesses wird die Erhitzung der Reaktionskammer eingeleitet und wird Wasserstoff von der Quelle 35 durch Palladium-Silber-Membranen im Reniger 37 durchdiffundiert und über Steuerventile in das Blubbersystem zum Arsentrichlorid-Vorrat 32 geleitet. Der Wasserstoff dient als Trägergas und transportiert das Arsentrichlorid zur Reaktionskammer 43. Zusätzlich dient die Wasserstoffströmung als Verdünnungssteuerungsmittel für die Arsentrichloridströmung und für den Dotierstofftransport zur Reaktionskammer. Der Vorrat 32 wird während des Wachstums zwischen 15 und 25° C gehalten, und der Wasserstoffdurchsatz zwischen 300 und 400 cm /Minute.
Vor Einleitung des Dampftransportprozesses wird eine Galliumquelle 44 in die Kammer 43 eingeführt, die ihrerseits auch einen Halter 45 aufweist, auf dem ein Substrat 22 befestigt ist,
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wie dieses vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben worden ist. Eine feste GaAs-Quelle kann alternativ statt des Ga benutzt werden.
Das Substrat kann tellur-, selen- oder siliciumdotiertes n++- leitendes GaAs sein, das einen spezifischen Widerstand von etwa 0,003 Ohin-cm besitzt. Diese Materialien werden nach allgemein bekannten Methoden hergestellt.
Die Erhitzung der Reaktionskammer wird dann fortgesetzt, bis das Gallium eine Temperatur von 760 bis 810° C und das Substrat eine Temperatur von 725 bis 760° C erreichen; an diesem Punkt wird epitaktisches Wachstum mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,05 und 0,3 um/Minute eingeleitet. Die Züchtung der epitaktischen Galliumarsenidschicht 23 (Fig. 2), deren Dicke von 2 bis 6 um reicht, wird fortgesetzt, wobei die Ladungs-
17 trägerkonzentration bei einem Wert im Bereich von 1 χ 10 '
18 —3
bis 1 χ 10 Ladungsträger cm ^ gehalten wird, indem in das Reaktionssystem ein Dotierstoff, typischerweise Schwefel, Selen und dergl., über das variable Zumeßventil eingeführt wird. Die Dicke und die Ladungsträgerkonzentration der epitaktischen Schicht 23 werden von Erwägungen hinsichtlich des gewünschten spezifischen Widerstandes der niedergeschlagenen Schicht diktiert.
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Wie in der US-PS 3 762 945 (J. V. DiLorenzo) beschrieben, kann Helium zum Transport von zusätzlichem AsCT ^ dazu benutzt werden, entweder das Substrat 22 oder die erste Epitaxieschicht 23 zu ätzen, um einen glatten gleichförmigen Übergang zwischen den Schichten zu erhalten und die Entstehung jeglicher Grenzflächenschichten zu verhindern.
Sodann wird eine zweite epitaktische Galliumarsenidschicht (Fig. 2), deren Dicke zwischen 4 und 8 yUm liegt, in ähnlicher Weise wie die Schicht 23, jedoch mit einer Ladungsträgerkonzentration Nj^ aufwachsen gelassen, deren Wert im Bereich von
15 16 —"3
1 χ 10 bis 1 χ 10 Ladungsträger cm gehalten wird, indem wiederum ein Dotiecstoff über das veränderbare Zumeßventil 40 eingeführt wird. Die Dicke und Ladungsträgerkonzentration der epitaktischen Schicht 24 sind durch Erwägungen hinsichtlich der gewünschten Betriebsfrequenz des fertigen Bauelementes bestimmt, wobei einer niedrigeren Betriebsfrequenz eine größere Dicke der Schicht 24 und eine niedrigere Ladungsträgerkonzentration Nj- zugeordnet sind.
Zahlreiche Methoden können dazu benutzt werden, an den gewünschten Stellen die hochdotierten Zonen 28 und 29 zu erzeugen. Für relativ breite hochdotierte Zonen kann beispielsweise das veränderbare Zumeßventil 40 benutzt werden. Alternativ kann im entsprechenden Zeitpunkt während des Aufwachsens
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der epitaktischen Schicht 24 ein bekanntes Volumen einer bekannten Konzentration des Dotierstoffes bei bekanntem Druck momentan in die Reaktionskammer injiziert werden. Diese Methode ist zur Erzeugung vergleichsweise schmaler hochdotierter Zonen brauchbar und wird bequemerweise etwa unter Verwendung von 100 bis 1000 Teile pro Million handelsüblichem H2S/H2 als die Dotierstoffquelle und eines Gasinjektionsventils 50 erreicht. Das Dotierstoffgas fließt kontinuierlich mit konstantem Durchsatz durch ein Rohr 51A,um über das Rohr 51B nach außen geleitet zu werden. Ein Teil des Rohrs definiert eine Zone 52 konstanten Volumens zwischen zwei Schaltstellen innerhalb des Ventils. Das Trägergas strömt über ein zweites Rohr 53A zur Reaktionskammer 43 über das Rohr 53B. Ein Teil des zweiten Rohrs kann gleichfalls eine Zone 54 konstanten Volumens zwischen zwei Schaltstellen innerhalb des Ventils definieren. Zum entsprechenden Zeitpunkt werden beide Schaltstellen mit Hilfe des Handgriffs 55 umgekehrt, so daß das Trägergas das in der Konstantvolumenzone 52 eingeschlossene Dotierstoff gas in die Reaktionskammer einschwemmt. Der Ventilmechanismus ist von Inertgas, beispielsweise Helium, umgeben, das über das Rohr 56 eingeführt unc. zur Atmosphäre hin über das Rohr 57 ausgetragen wird.
Aus dem Gasgesetz
6 0 9:828/08 9 8
9 ξ R P Q Q j
m = -ff- (2)
mit m gleich der Molzahl des Dotierstoffes, R der Gaskonstante, T der Temperatur in Grad Kelvin, P dem Druck des Dotierstoffgases und V dem Volumen des Dotierstoffgases folgt unter Verwendung einer bekannten Dotierstoffkonzentration (beispielsweise 1000 Teile pro Million H2S/H2), das unter bekanntem Druck strömt, daß die Breiten der hochdotierten Zonen 28 und 29 nur abhängen von 1. der Wachstums geschwindigkeit der zweiten epitaktischen Schicht 24 und 2. vom Volumen des in die Trägergasströmung injizierten Dotierstoffgases, wie dieses durch die Konstantvolumenzone 52 bestimmt ist. Hochdotierte Zonen, deren Breiten etwa zwischen 100 und 700 Ä liegen, sind mit dieser Methode leicht erhältlich. Wenn ein Teil des zweiten Rohrs 53 gleichfalls eine Konstantvolumenzone 54 definiert, dann kann ein erneutes Umschalten ausgeführt werden, um eine Reihe hochdotierter Zonen in der Epitaxieschicht zu erhalten, ohne daß dabei das Wachstum der Schicht unterbrochen werden müßte.
Die Anwendung dieser Methode erlaubt die Erzeugung der hochdotierten Zonen 28 und 29 (Fig. 2A und 2B). Das Aufwachsen der zweiten epitaktischen Schicht setzt sich bis zum Erreichen
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2 B ? η ° R ? - 17 -■'■■■
der schließlich gewünschten Dicke ohne Unterbrechung fort, um auf diese Weise die L-H-L-modifizierte Read-Anordnung nach Fig. 2B zu erhalten. Alternativ kann das Wachstum nach der Erzeugung der Zone 28 angehalten werden, um die H-L-modifizierte Read-Struktur nach Fig. 2A zu erzeugen. Andere ungleichförmig dotierte Anordnungen können gleichfalls hergestellt werden. Die Scheibe wird dann zur Herstellung einer IMPATT-Diode nach allgemein bekannten Methoden weiterverarbeitet.
Die vorstehende Dampfreaktionsniederschlagsmethode ist anhand der Ga/AsCl^/Hp-Disproportionierungsreaktion beschrieben worden, wobei das Ä*t±en des Substrates 22 oder der ersten epitaktischen Schicht 23 von in Heliumgas geführtem AsAl^ durchgeführt wird. Wird jedoch eine feste GaAs-Quelle verwendet, wie z. B, in der GaAs/AsCl^/Ho-Disproportionierungsreaktion, ist ungenügend Chlorid (HCl oder Cl2) zu Ätzzwecken verfügbar. In diesem Fall kann die Mbmentaninoektionsmethode vorteilhaft dazu benutzt werden, eine genau gesteuerte HCl-Gasmenge zu injizieren, um dadurch eine Präzisionsätzung zu bewerkstelligen. Die Apparatur nach Fig. 3 kann dann ein zweites Injektionsventil an der entsprechenden Stelle aufweisen, um das HCl über die Leitung 34 zum Substrat 22 hin zu leiten.
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2 5 5 θ 9 8 2
Beispiel : ,'
Quadratische GaAs-Plättchen einer Kantenlänge von 25 mm wur- vi den aufrecht in einem Ga/AsCl^/Hp-Dampfreaktionsniederschlagssystem ähnlich dem des in Fig. 3 dargestellten angeordnet. Dem Niederschlag der zweiten epitaktischen Schicht gingen eine in situ erfolgende Ätzung des GaAs-Substrates in AsCl,/He und ein Aufwachsenlassen einer 4 um starken n+-leitenden Pufferschicht voraus. Ein Injektionsventil mit 8 Durchlässen (Varian Aerograph Modell 57-0001 68-00) mit zwei austausch- * baren Probenschleifen wurde zur Injizierung des Dotierstoffes verwendet. Ein Drehen des Ventilknebels 55 um 90° resultiert in einem Austausch der Inhalte der beiden Schleifen 52 und 54. Das Ventil kann alle paar Sekunden betätigt werden, ohne daß dabei die Kontrolle über die Dotierung verloren ginge.
Im Regelfall wurde HpS eines Volumens von 0,7 ml bei einer Konzentration von 300 Teilen pro Million und einem Druck von 2 Atmosphären auf einmal injiziert, was m = 1,7 χ 10 Mol und 1,0 χ 10 S-Atomen entspricht. Bei einer Wachstumsgeschwindigkeit von 0,08 um/Minute führte diese H2S-Menge zu hochdotierten Zonen 28 und 29, die beide eine Ladung Q von
2 χ 10 Ladungsträger cm enthielten.
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255B982
Typische Dotierungsprofile, gemessen an einem üblichen Kapazität-Spannung-Profilometer sind in Fig. 4A und 4B dargestellt.
Fig. 4a zeigt ein H-L-Dotierungsprofil. Der Bremsklotz hat
12 —2
einen Wert für Qs = 1 χ 10 Ladungsträger cm , wie dieses anhand der C-V-Messung bestimmt wurde, und eine Dicke von etwa 0,35 um. Fig. 4B zeigt ein L-H-L-Profil. Der Bremsklotz hat einen Weri
Dicke von 0,5 pm.
12 —2
hat einen Wert für Qs = 2 χ 10 Ladungsträger cm und eine
Nach weiterer Verarbeitung der Scheiben zur Herstellung von IMPATT-Dioden hieraus wurden Vergleichsversuche durchgeführt, deren Meßwerte für den Durchbruchsspannungsbereich V^, die Betriebsfrequenz f, den Mikrowellenwirkungsgrad N und die durchschnittliche Gleichstromeingangsleistung bei Ausfall in der nachstehenden Tabelle angeführt sind.
Die Tabelle vergleicht diese Read-IMPATT-Dioden mit dem L-H-L-Dotierprofil plus einem Bremsklotz und zwei gleichförmig dotierte Scheiben, von denen die eine eine Durchbruchspannung von 80 V und die andere eine Durchbruchsspannung von 100 V besitzt. Die Kontrolle über die Durchbruchsspannung und folglich die Betriebsfrequenz des Bauelementes für eine gleichförmig dotierte Verarmungszone wird durch die Dotierung allein gesteuert. Da für die gleichförmig dotierte IMPATT-Diode
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1 C) P,
f λ/ W (genauer W~ * ) ist, führt eine hohe Spannung, die von einer relativ schwach dotierten Schicht herrührt, notwendigerweise zu einer niedriger frequenten Vorrichtung. Man sieht in der Tabelle, daß die Frequenzabweichung für die L-H-L-Bauelemente mit einem Bremsklotz kleiner ist als für Bauelemente ohne denselben. Dieses trifft ungeachtet des Umstandes zu, daß im allgemeinen die Frequenz ungleichförmig dotierter Bauelemente schwieriger zu steuern ist.
Ein Vergleich der Frequenzkontrolle für ungleichförmig dotierte Verarmungszonen mit und ohne Bremsklotz ist derzeit schwierig, da in vielen Fällen die Pufferschicht als Begrenzung für die Verarmungsschicht wirkt. Der Abstand zwischen dem absichtlich zugefügten Bremsklotz und der Pufferschicht ist zu klein, um einen direkten Vergleich zuzulassen. Es ist jedoch zu erwarten, daß eine absichtliche Erhöhung der Epitaxieschichtdicke ohne Verwendung des Bremsklotzes zu starken Änderungen sowohl in der Frequenz als auch in der Spannung führen würde.
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1 Profil VB
(Volt)		 TABEL L E
2 L-H-L 78 - 100 frequenz durchschn.
N (%)
Probe 3 gleichförmig 80 6,0 - 5,2 11,7
1 6098 gleichförmig 100 - 7,2 -v12
^5,5 /v12
168O>
durchschn. Gleich-
strom-Eingangslei-
t bi Afll
max. stung bei A N (%) (Watt)
17,2 23

Claims (1)

  1. BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
    Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237
    Western Electric Company, Incorporated DiLorenzo 9-4-10
    Patentansprüche
    Galliumarsenid-Diode hohen Wirkungsgrades mit
    (a) einem Galliumarsenidsubstrat, das zwei gegenüberliegende Hauptflächen besitzt,
    (b) einem elektrischen Kontakt, der wenigstens ein Teil der ersten Hauptfläche des Substrates bedeckt,
    (c) wenigstens einer epitaktisch niedergeschlagenenGalliumarsenidschicht auf wenigstens einem Teil der zweiten Hauptfläche des Substrates, wobei die Schicht eine erste Zone relativ höherer Dotierstoffkonzentration im Vergleich zu der niedergeschlagenen Schicht aufweist, und
    (d) einem gleichrichtenden Sperrschichtkontakt, der die epitaktisch niedergeschlagene Schicht kontaktiert, dadurch gekennzeichnet,
    609828/0898
    München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Sergen · Zwirner
    daß die epitaktisch niedergeschlagene Galliumarsenidschicht (24) eine zweite Zone (29) relativ höherer Dotierstoffkonzentration aufweist, die zwischen der ersten Zone (28) und dem Substrat (22 oder 23-22) gelegen ist.
    2· Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Zonen (28, 29) eine Dicke etwa zwischen 0,01 pm und 0,5 pm aufweist.
    3. Diode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrische Kontakt ein Ohmscher Kontakt ist, daß die epitaktisch niedergeschlagene Schicht (23» 24) aufgebaut ist aus einer ersten epitaktisch niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht (23), die wenigstens einen Teil der zweiten Hauptfläche des Substrates
    (22) bedeckt und eine Ladungsträgerkonzentration von etwa
    17 18 —^
    1 χ 10 ' bis 1 χ 10 Ladungsträger cm J und eine Dicke etwa von 2 bis 6 pm besitzt, und aus einer zweiten epitaktisch niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht (24), die die erste Galliumarsenidschicht (23) bedeckt und eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 1 χ 10 5 bis 1 χ 10 Ladungsträger cm~^ und eine Dicke zwischen 4 und 8 pm besitzt sowie die beiden Zonen relativ höherer Ladungsträgerkonzentration enthält, von denen die erste Zone (28) eine
    609820/0898
    2 5 5 B 9 8 2
    12 12
    Ladungsmenge von etwa 2 χ 10 bis 3,5 x 10 Ladungsträger cm besitzt und in der Nähe der freiliegenden Oberfläche der zweiten Schicht (24) angeordnet ist und von denen die zweite Zone (29) eine Ladungsmenge von etwa
    12 12 —2
    1 χ 10 bis 3,5 x 10 Ladungsträger cm besitzt und zwischen der ersten Zone (28) und der ersten Schicht (23) angeordnet ist, und daß ein Schottky-Sperrschichtkontakt die freiliegende Oberfläche der zweiten Schicht (24) kontaktiert.
    4. Verfahren zur Herstellung·einer Galliumarseniddiode hohen Wirkungsgrades nach Anspruch 1, 2 oder 3, durch
    (a) Niederschlagen wenigstens einer Galliumarsenidschicht auf einer ersten Oberfläche eines Galliumarsenidsubstrates im Dampfphasen-Epitaxieverfahren aus Materialien, die eine Galliumquelle, eine Arsenquelle und einen Leitungstyp-bestimmenden Dotierstoff umfassen, wobei die Materialien zum Substrat durch ein Trägergas transportiert werden,
    (b) Ändern der Dotierstoffmenge dergestalt, daß eine erste Galliumarsenid-Dünnschichtzone in der niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht entsteht, die eine vergleichsweise höhere Dotierstoffkonzentration im Vergleich zum überwiegenden Teil der niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht enthält,
    609828/0898
    25589R2 - k -
    (c) Erzeugen eines elektrischen Kontaktes auf einer zweiten Oberfläche des Galliumarsenidsubstrates und
    (d) Erzeugen eines gleichrichtenden Sperrschichtkontaktes auf der niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffmenge während des Niederschlages zusätzlich dergestalt geändert wird, daß eine zweite Galliumarsenid-Dünnschichtzone (29) relativ höherer Dotierstoffkonzentration im Vergleich zum überwiegenden Teil der niedergeschlagenen Galliumarsenidschicht (24) erzeugt wird, wobei die Erzeugung der zweiten Dünnschichtzone (29) nach dem Beginn des Niederschlages der Galliumarsenidschicht (24) und vor der Erzeugung der ersten Dünnschichtzone (28) zur genaueren Fixierung der Betriebsfrequenz der Diode vorgenommen wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite GaIliumarsenid-Dünnschichtzone (29) in einer Dicke von 100 £ bis 0,5 um und
    mit einer in ihr befindlichen Ladungsmenge von etwa
    12 12 —2
    1 χ 10 bis 3 x 10 Ladungsträger cm erzeugt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Niederschlag der Galliumarsenid-
    ■ 6098 2 8/0898
    schicht das aufeinanderfolgende Niederschlagen zweier Galliumarsenid-Schichten (23, 24) auf einer ersten Ober-,fläche eines Galliumarsenidsubstrates (22) im Dampfphasenexpitaxieverfahren aus Materialien umfaßt, die Gallium, Arsentrichlorid und eine Quelle für Schwefel als n-Leitungstyp bestimmender Dotierstoff einschließen, wobei die Materialien zum Substrat durch ein Trägergas transportiert werden, die erste Galliumarsenidschicht in einer Ladungs-
    17 18
    trägerkonzentration von etwa 1 χ 10 bis 1 χ 10 Ladungsträger cm und in einer Dicke von etwa 2 bis 6 pm und die zweite Galliumarsenidschicht mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 χ 10 bis 1 χ 10 Ladungsträger gsT^ und in einer Dicke von 4 bis 8 pm niedergeschlagen werden, daß die Erzeugung der beiden Dünnschichtzonen in der Weise durchgeführt wird, daß die erste Galliumarsenid-Dünnschichtzone (28) durch praktisch momentan erfolgendes Injizieren eines konstanten Volumens eines Gases, das 100 bis 1000 Teile pro Million HpS/HL enthält, bei konstantem Druck erzeugt wird, so daß die Dünnschicht in einer Dicke von 0,01 bis 0,5 pm hergestellt wird und eine Ladungsträgermenge
    12 12 —2
    von 2 χ 10 bis 3,5 χ 10 Ladungsträger cm aufweist, und daß die zweite Galliumars enid-Dünnschichtzone (29) während des Niederschlages der zweiten Galliumarsenidschicht (24)
    609828/0898
    durch praktisch momentanes Injizieren eines konstanten Volumens eines Gases, das 100 bis 1000 Teile pro Million enthält, bei konstantem Druck erzeugt wird, so daß
    die Zone in einer Dicke von etwa 100 S bis 0,5 um herge-
    12 stellt wird und eine Ladungsträgermenge von etwa 1 χ 10
    12 —2
    bis 3,5 x 10 Ladungsträger cm aufweist, wobei die erste Dünnschichtzone (28) nach der Erzeugung der zweiten Dünnschichtzone (29) und während der Fortdauer des Niederschlages der zweiten Galliumarsenidschicht (24) erzeugt wird, und daß die Herstellung der Kontakte die Bildung eines Ohmschen Kontaktes auf einer zweiten Oberfläche des Galliumarsenidsubstrates und eines Schottky-Sperrschichtkontaktes auf der zweiten Galliumarsenidschicht umfaßt.
    W/ku
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016118012A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4279670A (en) * 1979-08-06 1981-07-21 Raytheon Company Semiconductor device manufacturing methods utilizing a predetermined flow of reactive substance over a dopant material
US4379005A (en) * 1979-10-26 1983-04-05 International Business Machines Corporation Semiconductor device fabrication
US4442445A (en) * 1981-11-23 1984-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Planar doped barrier gate field effect transistor
US4649405A (en) * 1984-04-10 1987-03-10 Cornell Research Foundation, Inc. Electron ballistic injection and extraction for very high efficiency, high frequency transferred electron devices
JPS63108780A (ja) * 1986-10-27 1988-05-13 Toshiba Corp 砒化ガリウム可変容量ダイオ−ド及びその製造方法
US5968292A (en) * 1995-04-14 1999-10-19 Northwest Aluminum Casting thermal transforming and semi-solid forming aluminum alloys
US20090038869A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-12 Mark Beyer Endless Track Vehicle With Light Weight Drive Train Having A Sprocket And Chain Reduction
US8791547B2 (en) * 2008-01-21 2014-07-29 Infineon Technologies Ag Avalanche diode having an enhanced defect concentration level and method of making the same
DE102017002935A1 (de) 2017-03-24 2018-09-27 3-5 Power Electronics GmbH III-V-Halbleiterdiode

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6900787A (de) * 1969-01-17 1970-07-21
US3721583A (en) * 1970-12-08 1973-03-20 Ibm Vapor phase epitaxial deposition process for forming superlattice structure
NL7103156A (de) * 1971-03-10 1972-09-12 Philips Nv
US3814997A (en) * 1971-06-11 1974-06-04 Hitachi Ltd Semiconductor device suitable for impatt diodes or varactor diodes
DE2209979C3 (de) * 1972-03-02 1980-09-04 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Halbleiterbauelement
JPS4924361A (de) * 1972-06-27 1974-03-04
US3885061A (en) * 1973-08-17 1975-05-20 Rca Corp Dual growth rate method of depositing epitaxial crystalline layers
US3896479A (en) * 1973-09-24 1975-07-22 Bell Telephone Labor Inc Reduced stresses in iii-v semiconductor devices
US3896473A (en) * 1973-12-04 1975-07-22 Bell Telephone Labor Inc Gallium arsenide schottky barrier avalance diode array
US3909119A (en) * 1974-02-06 1975-09-30 Westinghouse Electric Corp Guarded planar PN junction semiconductor device
US3904449A (en) * 1974-05-09 1975-09-09 Bell Telephone Labor Inc Growth technique for high efficiency gallium arsenide impatt diodes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016118012A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements
US10153339B2 (en) 2016-09-23 2018-12-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and method for forming a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
GB1529081A (en) 1978-10-18
JPS5190581A (de) 1976-08-09
CA1041672A (en) 1978-10-31
US3986192A (en) 1976-10-12
US4106959A (en) 1978-08-15
FR2296940A1 (fr) 1976-07-30
FR2296940B1 (de) 1978-05-19

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