DE69304130T2 - Verfahren zur Abscheidung eines ohmischen Kontaktes auf einer ZnSe-Schicht - Google Patents
Verfahren zur Abscheidung eines ohmischen Kontaktes auf einer ZnSe-SchichtInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschaffen einer ohmschen Kontaktschicht auf einer auf einem Substrat vorhandenen p-stickstoffdotierten ZnSe- Schicht, indem die Schicht mit Hilfe eines Hg-haltigen Bades durchfeuchtet und auf eine Temperatur über 200 ºC erhitzt wird.
- Ein solches Verfahren Art ist aus US-PS-A 4 123 295 von McCaldin et al. bekannt. In diesem bekannten Verfahren wird ein Kontakt auf einem mit Aluminium dotierten ZnSe-Körper hergestellt. Die verwendete Hg-haltige Flüssigkeit war ein Amalgam aus Hg, In und Cd. Nach Durchfeuchten wurde der Körper 1 Minute lang auf 450ºC erhitzt.
- Dieses bekannte Verfahren kann verwendet werden, um einen ohmschen Kontakt auf einer n-leitenden, aluminium-dotierten Schicht aus ZnSe zu verschaffen. Das bekannte Verfahren kann jedoch nicht zum Herstellen ohmscher Kontakte auf p- leitenden, stickstoffdotierten Schichten aus ZnSe verwendet werden. Erhitzen auf eine Temperatur von 450ºC würde die in der Schicht vorhandenen Stickstoffdotiermittel destabilisieren, selbst bei einer Dauer von nur 1 Minute. Die effektiven Konzentrationen der Stickstoffdotiermittel würden dann dazu neigen, kleiner zu werden.
- Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu verschaffen, das zum Herstellen eines ohmsche Kontakts auf einer p-leitenden, stickstoffdotierten Schicht aus ZnSe verwendet werden kann.
- Hierfüf wird ein Verfahren nach Anspruch 1 verschafft, um einen solchen ohmschen Kontakt zu erhalten.
- Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, daß das Eintauchen der Schicht aus ZnSe in das Hg-haltige Bad die Schwere der oben genannten Verschlechterung deutlich verringert. Offenbar dient das Eintauchen als Einkapselungsmittel. Bei Temperaturen oberhalb von 200ºC wird ein Legieren von Hg und der Schicht aus ZnSe initiiert. Nach einer längeren Zeit als 120 Minuten wird eine Kontakt-Schicht auf der Schicht gebildet und diese besteht aus HgxZn1-xSe, wobei x zwischen 0 an der Oberfläche der ZnSe- Schicht und 1 an der Außenfläche der Kontakt-Schicht variiert. Die aufgewachsene Schicht bildet einen ohmschen Kontakt mit der Schicht aus ZnSe.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Abschnitts einer Halbleiterstruktur mit einer stark dotierten p-leitenden Zinkselenid-Schicht, die mit einem erfindungsgemäßen ohmschen Kontakt versehen ist;
- Fig. 2 ein I/U-Diagramm einer direkt mit einem Gold-Kontakt versehenen p-leitenden Zinkselenid-Schicht;
- Fig. 3-9 I/U-Diagramme einer mit den erfindungsgemäßen ohmschen Kontakten versehenen p-leitenden Zinkselenid-Schicht.
- Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Wert von x an der Außenfläche des ohmschen Kontakts 1. Somit befindet sich nach diesem Aspekt der Erfindung kein Zink, sondern Quecksilber an der Außenfläche des ohmschen Kontakts.
- Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung befindet sich eine Außenfläche des ohmschen Kontakts in Kontakt mit der leitenden Metall-Schicht. Beispiele für Metalle, die für solche Metall-Schichten verwendet werden können, sind Gold, Silber, Aluminium, Wolfram und andere in der Halbleitertechnik für die Bildung leitender Schichten verwendete Metalle.
- Der ohmsche Kontakt ist eine Schicht aus HgxZn1-xSe, wobei x zwischen 0 an der ZnSe-Schicht und 1 an seiner Außenfläche variiert.
- Der ohmsche Kontakt kann dotiert oder undotiert sein; wenn der ohmsche Kontakt dotiert ist, ist er vorzugsweise p-dotiert. Ein Beispiel für ein p-Dotiermittel, das verwendet werden kann, ist Lithium.
- Der ohmsche Kontakt wird auf der ZnSe-Schicht vorzugsweise durch Eintauchen dieser Schicht in ein 2-24 Stunden lang auf 200 bis 350ºC erhitztes Bad aus Quecksilber verschafft. Wenn Dotierung gewünscht wird, kann Li dem Hg-Bad hinzugefügt werden.
- Dotierung kann auch durch Erhitzen des ohmschen Kontakts zur Bildung von Fehistellen erhalten werden.
- Die leitende Metall-Schicht kann durch Verdampfung aus einem geeigneten Metall beim Entfernen der ZnSe-Schicht aus dem Hg-Bad erhalten werden.
- Die Dicke der den erfindungsgemäßen ohmschen Kontakt bildenden Schicht beträgt etwa 100 Å bis 3000 Å (10 Å = 1 nm) und vorzugsweise etwa 1000 Å bis 3000 Å (je nach dem Dotierungsniveau in der p-Schicht und der abgestuften Schicht.)
- Nach Fig. 1 wurde ein p-leitendes Galliumarsenid-Halbleitersubstrat 1 mit einer p-leittenden ZnSe-Schicht 2 mit einer Dicke von 1-2 µm versehen. Die p-leitende ZnSe-Schicht und das p-leitende GaAs-Substrat bilden einen gleichrichtenden Hetero- Übergang. Die p-leitende ZnSe-Schicht 2 wurde dann in ein 2-24 Stunden lang auf eine Temperatur von 200º-350ºC erhitztes Hg-Bad getaucht.
- Als Ergebnis wurde eine dünne Schicht 3 mit einer Dicke von 100-200 Å HgxZn1-xSe gebi]det, wobei x=0-1 mit x gleich 0 an der Grenzfläche mit der p-leitenden ZnSe-Schicht und 1 an ihrer Außenfläche. Ein Au-Kontakt 4 mit einer Dicke von etwa 1000 Å wurde dann auf der HgxZn1-xSe-Schicht durch Aufdampfen gebildet.
- Der Vorgang, wie er in Beispiel 1 beschrieben wird, wurde durchgeführt, mit der Ergänzung, daß dem Hg-Bad eine Menge Li in Form von festem Li hinzugefügt wurde, um eine Li-Dotierungskonzentration von 10¹&sup6; - 10¹&sup7; cm&supmin;³ in der resultierenden HgxZn1-xSe-Schicht zu erhalten.
- In den Figuren 3-9 werden I/U-Diagramme gezeigt, die auf Strukturen gemäß diesen Beispielen I und II gemessen worden sind.
- Fig. 3 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, die undotiert war (d.h. ohne Li), wobei das Legieren bei einer Temperatur von 325ºC für eine Zeitdauer von 4 Stunden durchgeführt wurde. Die Größe der Kontaktfläche des Gold-Kontakts war 2×10&supmin;³ cm².
- Fig. 4 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, die nach dem Legieren (auf das Entfernen aus dem Hg-Bad folgend) bei einer Temperatur von 100ºC für eine Zeitdauer von 1 Stunde erhitzt wurde, um Hg- Fehlstellen zu bilden. Die Kontaktfläche betrug 2 10&supmin;³ cm².
- Fig. 5 ebenso wie Fig. 6 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, für die das Legieren bei einer Temperatur von 300º für eine Zeitdauer von 7 Stunden durchgeführt wurde. Die Größe der Kontaktfiäche des Gold-Kontakts betrug 4×10&supmin;³ cm².
- Fig. 7 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, für die das Legieren bei einer Temperatur von 250º für eine Zeitdauer von 24 Stunden durchgeführt wurde.
- Fig. 8 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, die mit Li auf eine Konzentration von 10¹&sup7; dotiert war, wobei das Legieren bei einer Temperatur von 300º für eine Zeitdauer von 12 Stunden durchgeführt wurde.
- Fig. 9 zeigt das I/U-Diagramm, das auf einer Struktur mit einer Schicht gemessen wurde, für die das Legieren bei einer Temperatur von 250º für eine Zeitdauer von 12 Stunden durchgeführt wurde.
- In all diesen Beispielen waren die p-leitenden ZnSe-Schichten stickstoffdotiert, mit einem Dotierungsniveau von 10¹&sup7;.
- In den Diagrammen wird auch der einer Stromdichte von 25 A/cm² entsprechende Strompegel gezeigt. Die Strompegel sind 100 mA und 50 mA für "LD" bzw. "SD". Die Dicke der ZnSe-Schichten betrug 1 µm. Die ZnSe-Schicht von Figur 5 war 2 µm dick.
- Die gezeigten Diagramme werden durch vertikales Anlegen von Spannung erzeugt.
- Das Diagramm von Fig. 2 wurde in gleicher Weise erzeugt, außer daß der Au-Kontakt direkt auf die ZnSe-Schicht aufgedampft wurde.
- Wie in den Diagrammen der Figuren 3-9 gezeigt, ist ein Spannungspegel von 6,5-8 V erforderlich, um einen Stromdichtepegel der Größenordnung von 25 A/cm² zu erhalten, wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht verwendet wird, wird ein Spannungspegel von etwa 16 V benötigt, um ebenfalls einen Stromdichtepegel von 25 A/cm² zu erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt.
- Somit ergibt das erfindungsgemäße Verfahren deutlich einen signifikant besseren ohmschen Kontakt mit der p-leitenden ZnSe-Schicht.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verschaffen einer ohmschen Kontaktschicht auf einer auf
einem Substrat vorhandenen p-stickstoffdotierten ZnSe-Schicht, wobei die genannte
ZnSe-Schicht durchfeuchtet und erhitzt wird, indem das genannte Substrat mit darauf
der genannten p-stickstoffdotierten ZnSe-Schicht länger als 120 Minuten in ein bis auf
eine Temperatur über 200 ºC, aber unter 350 ºC erhitztes Hg-haltiges Bad getaucht
wird, wodurch die genannte ohmsche Kontaktschicht auf der genannten ZnSe-Schicht
gebildet wird und aus HgxZn1-xSe besteht, wobei x zwischen 0 an der Oberfläche der
genannten ZnSe-Schicht und 1 an der Außenfläche der genannten Kontaktschicht
variiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Dotierungsmenge von Li in dem genannten Hg-haltigen Bad enthalten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat kürzer als 24 Stunden in das erhitzte Hg-haltige Bad getaucht wird.
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