NL1022021C2 - Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. - Google Patents
Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1022021C2 NL1022021C2 NL1022021A NL1022021A NL1022021C2 NL 1022021 C2 NL1022021 C2 NL 1022021C2 NL 1022021 A NL1022021 A NL 1022021A NL 1022021 A NL1022021 A NL 1022021A NL 1022021 C2 NL1022021 C2 NL 1022021C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- gan
- based structure
- layer
- dielectric layer
- electronic
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 8
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical group [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910020286 SiOxNy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 1
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
- H01L21/3228—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of AIIIBV compounds, e.g. to make them semi-insulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/207—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds further characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
- H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
Korte aanduiding: Werkwijze ter vorming van vacatures in een 111-V- halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan.
5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter vorming van vacatures ("vacancies") in een III-V halfgeleider. Daarnaast heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een op GaN gebaseerde structuur en de toepassing hiervan.
Een diode is het meest eenvoudige type halfgeleiderorgaan. 10 In algemene termen, een halfgeleider is een materiaal dat een variërend vermogen bezit om elektrische stroom te geleiden. De meeste halfgeleiders zijn vervaardigd uit een slechte geleider, zoals silicium, waaraan onzuiverheden (atomen van een ander materiaal) hieraan kunnen zijn toegevoegd. Het proces van het toevoegen van onzuiverheden wordt doteren 15 genoemd.
In zuiver silicium zijn alle siliciumatomen perfect aan de buren hiervan gebonden, waarbij geen vrije elektronen (negatief geladen deeltjes) achterblijven om elektrische stroom te geleiden. In gedoteerd silicium kunnen toegevoegde atomen het evenwicht veranderen, bijvoorbeeld 20 door het toevoegen van vrije elektronen of het creëren van gaten ("holes") naar elektronen naar toe kunnen gaan. Elk van deze toevoegingen maakt het materiaal meer geleidend.
Een halfgeleider met extra elektronen wordt een N-type materiaal genoemd omdat het extra negatief geladen deeltjes bezit. In 25 N-type materiaal bewegen vrije elektronen van een negatief geladen gebied naar een positief geladen gebied.
Een halfgeleider met extra gaten wordt P-type materiaal genoemd omdat het in feite extra positief geladen deeltjes bezit. Elektronen kunnen van één gat naar een ander gat springen, waarbij sprake 30 is van een verplaatsing van een negatief geladen gebied naar een positief 1 022021 I geladen gebied. Dientengevolge lijken de gaten zelf van een positief I geladen gebied naar. een negatief geladen gebied te verplaatsen.
I Een diode omvat een sectie van een N-type materiaal I gebonden aan een sectie van P-type materiaal, waarbij zich elektroden op I 5 elk uiteinde bevinden. Deze rangschikking geleidt elektriciteit slechts I in êên richting. Indien geen spanning op de diode is aangebracht, zullen I elektronen afkomstig van het N-type materiaal gaten afkomstig van het I P-type materiaal langs het grensvlak ("junction") tussen de lagen vullen I waarbij een depletiezone wordt gevormd. In een depletiezone keert het I 10 halfgeleidermateriaal terug naar de oorspronkelijke isolerende toestand I hiervan - alle gaten zijn gevuld, zodat er geen vrije elektronen of lege H ruimtes voor elektronen zijn, en dientengevolge kan er geen lading stromen.
P-gedoteerde GaN-materialen worden op grote schaal I 15 toegepast in blauwe, groene, en ultraviolet-LED's, alsook in blauwe en H UV-laserdioden. Magnesium is de meest toegepaste bron van acceptoren in
GaN. Echter, en ondanks een hoge Mg-concentratie heeft p-GaN te lijden van een lage geleidbaarheid, omdat Mg-atomen aan een H-atoom zijn gebonden en aldus elektrisch gezien inactief zijn.
20 Mogelijke materialen voor blauw licht emitterende dioden
(LED's) en laser-dioden (LD1 s) zijn GaN, ZnSe en SiC. Voordat op GaN
gebaseerde blauwe LED's beschikbaar kwamen, waren slechts SiC p-n grensvlak blauwe LED's in de handel verkrijgbaar, omdat hoogwaardige p-type SiC-films gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Echter, SiC bezit een 25 indirecte band-tussenruimte ("band gap"). Aldus is het lastig om
hoogvermogen blauwe LED's en blauwe LD's onder toepassing van SiC
materiaal te vervaardigen. Anderzijds bezitten GaN en ZnSe directe band- tussenruimtes. Derhalve worden hoogvermogen licht emitterende inrichtingen, die gebruikmaken van deze materialen, verwacht. De 30 kristal kwaliteit van deze materialen is echter op dit moment niet zeer -i n O O Π O 4 3 goed. Het is aldus zeer lastig gebleken om hoogwaardige p-type GaN- en ZnSe-films te verkrijgen. Hoge kwaliteit GaN-films onder toepassing van een dunne AlN^bufferlaag zijn verkrijgbaar en GaN p-n grensvlak LED's werden ontwikkeld door middel van de AlN-bufferlaagtechniek.
5 Si-ionimplantatie wordt nu op grote schaal toegepast om uniforme en hoge kwaliteit n-type kanaal gebieden in de huidige GaAs-type geïntegreerde schakelingfabri cage te vervaardigen. Een van de kritische stappen in dit proces is het post-implantatie-verouderen, welke handeling een temperatuurbehandeling bij hoge temperatuur vereist om geïmplanteerde 10 doteringen te activeren. De elektrische activering van Si-implantaten in GaAs wordt significant beïnvloed door het type inkapselingsfilm toegepast, en de toepassing van een SiOxNy_-inkapseling met een brekingsindex van ongeveer 1,75 leidt tot de beste elektrische activering ten opzichte van andere inkapselingsfilms, omvattende Si02 en SiNx. De 15 verhoogde activering die wordt waargenomen bij SiOxNy ingekapseld verouderen is verbonden met de geoptimaliseerde generatie van Ga-vacatures gedurende het verouderen. De verhoogde elektrische activering van Si-implantaten in GaAs, verkregen door SiOxNy ingekapseld verouderen, wordt veroorzaakt door de gecontroleerde Ga uit-diffusie van het GaAs-20 substraat.
Interdiffusietechnieken worden gebruikelijk in halfgeleider-heterostructuren toegepast om de eigenschappen van de materialen en/of de inrichtingen te veranderen. De interdiffusie creëert een onderlinge menging tussen aangrenzende lagen. Quantum Well (QW) 25 structuren zijn een betere keuze voor deze techniek dan de meer
gebruikelijke structuren onder toepassing van bulkmaterialen. Het onderling mengen van een QW-laag met de omringende lagen zal leiden tot een verandering van een QW-vorm, alsook de samenstelling. Indien bijvoorbeeld een GaAs QW-laag, ingebed tussen twee AlGaAs-lagen, 30 onderling wordt gemengd, zal een migratie van Al-atomen in de QW
1022 0 21 plaatsvinden. Het inbouwen van Al-atomen in de GaAs verandert zowel de I putbreedte ("well width") als de potentiële grenshoogte, resulterend in I het algemeen in een blauwe verschuiving van de QW band-tussenruimte.
I Het doel van de onderhavige uitvinding is het verhogen van I 5 de p-geleidbaarheid van GaN en gerelateerde materialen.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een voorbehandeling die de concentratie-gaten in p-GaN- I lagen drastisch verbetert.
I Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het I 10 verschaffen van elektronische en opto-elektronische inrichtingen, I omvattende LED en/of laserstructuren, waarbij de golflengte van het I geëmitteerde licht een blauwe verschuiving vertoont.
De onderhavige uitvinding zoals hiervoor vermeld wordt I gekenmerkt doordat de werkwijze de volgende stappen omvat: I 15 i) de depositie van een diëlektrische laag boven op een I op GaN gebaseerde structuur,
I ii) het verwarmen van de aldus verkregen, op GaN
I gebaseerde structuur afkomstig van stap i), tot een temperatuur van I 700-1300 °C gedurende een periode variërend van 5 seconden tot 4 uren, en I 20 iii) het verwijderen van de diëlektrische laag.
I Het bedekken van een op GaAs gebaseerde QW-structuur met I een siliciumoxidelaag en gevolgd door een snelle thermische veroudering I onder hoge temperatuur (tussen 800 en 1100 °C) resulteert in de adsorptie I van Ga-atomen door de Si0x-laag en vervolgens vindt een uit-diffusie van I 25 de Ga-vacatures in de QW en verder plaats. Als een direct gevolg hiervan wordt de QW onderling gemengd met de omringende lagen (grenzen die I gebruikelijk aluminium bevatten). Het onderling mengen resulteert in een I toename van de band-tussenruimte-energie van de QW (een blauwe I verschuiving van de karakteristieke golflengte van de QW). Intrinsieke I 30 GaN-materialen zijn normalerwijs Ga-rijk (uit diffusie op N-atomen) en I 1022021 5 zijn aldus van het n-type. Daarentegen zouden Ga-vacatures als acceptoren in GaN-materialen fungeren.
De techniek voor het verbeteren van de p-geleidbaarheid van GaN zou aldus het introduceren van een groot aantal Ga-lege ruimtes.
5 De op GaN gebaseerde structuur bevat een of meer lagen, gekozen uit de groep van GaN, AlGaN, InAlGaN en InGaN.
De depositiestap i) wordt uitgevoerd door middel van sputteren, verdampen of de depositie van de diëlektrische laag boven op de op GaN gebaseerde structuur.
10 De diëlektrische laag, zoals aangebracht bovenop een op GaN
gebaseerde structuur volgens stap i), is een SiOx-laag, anodisch geoxideerd GaN of fotochemisch geoxideerd GaN.
Volgens de onderhavige uitvinding werden de op GaN gebaseerde materialen bedekt met een laag siliciumoxide, bijvoorbeeld 15 aangebracht door middel van plasmagestuurde chemische dampdepositie. Vervolgens werd het monster geplaatst in een inrichting voor snelle thermische veroudering ("rapid thermal annealing"), bedekt met een saffiersubstraat ("sacrificed saphire substrate") en verwarmd bij een temperatuur van 1000 "C gedurende een aantal minuten in een atmosfeer van 20 stikstof, gevolgd door een etsbehandeling via onderdompelen in een gebufferde hydrofluoride-oplossing om de Si 0X-1aag weg te etsen. Elektrische metingen hebben tot de conclusie geleid dat de concentratie-gaten drastisch is verbeterd van 1-2 x 1017 tot 5-6 x 1017/cm3, terwijl de mobiliteit van de gaten constant blijft (ongeveer 10-12 cm2/Vs), hetgeen 25 een viervoudige verbetering van de p-geleidbaarheid impliceert.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding verdient het de voorkeur dat de op GaN gebaseerde structuur een gedoteerde p-GaN-laag bezit, waarbij de dotering is gekozen uit Mg, C, Zn, Be of Ca.
30 De onderhavige werkwijze is gunstig indien toegepast op 1022021- I p-GaN-lagen met een gemiddelde concentratie dotering. Daarnaast verbetert I de onderhavige werkwijze de uniformiteit van de p-geleidbaarheid langs volledige wafers, hetgeen een belangrijke factor voor het verbeteren van I de opbrengst van industriële processen is.
I 5 De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een op I GaN gebaseerde structuur voorzien van een concentratie-gaten van ten I minste 5 E 17.cm-3 waarbij de mobiliteit van de gaten wordt gehandhaafd op een waarde van ongeveer 10 cm2/Vs.
I De op GaN gebaseerde structuur, verkregen volgens de I 10 onderhavige werkwijze, kan in elektronische en opto-elektronische I apparaten worden toegepast, zoals licht emitterende dioden, laserdioden I en heterobipolaire transistoren, alsook in een HEMT- (of HFET)- I transistor-structuur.
I Intrinsiek (niet oorspronkelijk gedoteerd) GaN is I 15 gebruikelijk enigszins van het n-type. Op GaN gebaseerde HEMT-structuren I vereisen een isolerende GaN-bufferlaag onder het tweedimensionale elektrongas (2DEG), om lekstroom te voorkomen. Bepaalde onderzoekers I proberen het materiaal enigszins met magnesium of ijzer volgens een I zodanige wijze te doteren dat deze p-dotering het normale n-type van het I 20 intrinsieke materiaal zou compenseren om een isolerende laag te
vervaardigen. De onderhavige aanvragers hebben een intrinsiek GaN
I voorbehandeld met siliciumoxide + RTA (zoals beschreven in de I voorbeelden). Aansluitende Hal1-metingen tonen aan dat het materiaal een I hoge weerstand bezat (dus isolerend) in plaats van enigszins n-type 25 (~6xl015cm'3). De onderhavige werkwijze kan op intrinsieke Gn-lagen worden I toegepast om ze om te zetten in isolerende lagen. Vervolgens zullen deze I monsters een tweede stap epitaxie ontvangen om de voor HEMT-inrichtingen vereiste 2DEG-structuur te laten groeien. Aldus heeft de onderhavige H uitvinding betrekking op een werkwijze ter vorming van vacatures in een 30 III-V-halfgeleider waarbij een intrinsieke Gn-laag, die enigszins van het I 102202]- 7 n-type is, een zeer hoge weerstand ontvangt, waardoor aldus isolerend.
Deze en andere aspecten van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk en toegelicht worden onder verwijzing naar de hierna beschreven uitvoeringsvormen.
5 Voorbeeld 1.
Dit experiment werd uitgevoerd op in de handel verkrijgbare p-GaN-materialen. Monsters 1 en 2 bezitten een Mg-gehalte van respectievelijk 21019 cm'3 en 3,5 x 1019 cm'3. De voorbehandeling volgens de onderhavige uitvinding omvat de volgende stappen: 10 1. het gedurende twee minuten reinigen van het monster in NH40H:H20 (1:10) en afspoel en in gedeïoniseerd water.
2. De depositie van een 300 nm laag siliciumoxide door middel van plasmagestuurde chemische dampdepositie bij 300 *C.
3. Het verouderen van het met een saffiersubstraat bedekt monster 15 bij 1000 °C gedurende twee minuten in een stikstofstroom.
4. Het verwijderen van de si 1iciumoxidelaag in een gebufferde waterstoffluoridezuuroplossing gedurende 5 minuten, gevolgd door een grondige spoeling in gedeïoniseerd water.
20 Vervolgens werden Hall-metingen op de aldus voorbehandelde monsters 1 en 2 uitgevoerd en vergeleken met identieke monsters die niet aan de bijzondere voorbehandeling waren onderworpen, en de resultaten worden weergegeven in Tabel 1.
t 0 2 2 0 2 f - I Tabel 1.
Monster Concentratie gaten Mobiliteit I (Mg-gehalte) (cm2/Vs) I #1 (2xl019 cm'3) Voorbehandeld 6,5 ± 0,5 x 1017 cm'3 12 ± 2 I 5 Niet-voorbehandeld 1,2 ± 0,2 x 1017 cm'3 12 ± 2 I #2 (3,5xl019 cm'3) Voorbehandeld 4,8 ± 0,5 x 1017 cm'3 11,5 ± 2 I Niet-voorbehandeld 2,5 ± 0,5 x 1017 cm'3 12 ± 2 I Op basis van de in Tabel 1 weergegeven resultaten kan men I 10 concluderen dat de voorbehandeling volgens de onderhavige uitvinding zeer I efficiënt is voor het verhogen van het gehalte opening van p-GaN.
I Bovendien geldt dat hoe lager het oorspronkelijke Mg-gehalte is, hoe I hoger het effect van de voorbehandeling volgens de onderhavige uitvinding I is, terwijl de mobiliteit bijna constant blijft.
I 15 Voorbeeld 2.
I Hetzelfde experiment als beschreven in Voorbeeld 1 werd I uitgevoerd op in de handel verkrijgbare p-GaN-materialen, echter van een I andere bron dan de in Voorbeeld 1 onderzochte materialen. De resultaten I zijn in Tabel 2 samengevat.
I 20 I Tabel 2.
I Monster Concentratie gaten Mobiliteit I (Mg-gehalte) (cmz/Vs) I #3 (lxlO19 cm'3) Voorbehandeld 4,0 x 1017 cm'3 10 I 25 Niet-voorbehandeld 1,5 x 1017 cm'3 10 I #4 (8xl018 cm'3) Voorbehandeld 2,0 x 1017 cm"3 18 I Niet-voorbehandeld 1,0 x 1017 cm"3 13 I Op basis van de in Tabel 2 weergegeven resultaten kan men 30 concluderen dat de voorbehandeling volgens de onderhavige uitvinding zeer 9 efficiënt is om de concentratie gaten van p-GaN te doen toenemen. Daarnaast blijft dè mobiliteit nagenoeg constant.
Voorbeeld 3.
Hetzelfde experiment als beschreven in Voorbeeld 1 werd 5 uitgevoerd op in de handel verkrijgbare p-GaN-materialen, echter van een andere bron dan monsters 1-2 en 3-4 De voorbehandelde monsters vertonen ongeveer 60% toename van de concentratie gaten in vergelijking met een identiek, onbehandeld monster.
Ter vergelijking dienend voorbeeld 1.
10 Hetzelfde experiment als beschreven in Voorbeeld 1 werd uitgevoerd, behalve dat stap 2 en stap 4 werden weggelaten. De experimentele resultaten tonen duidelijk aan dat de verwarmingsstap alleen zonder siliciumoxïde niet zal leiden tot een verbetering van de concentratie gaten.
15 Ter vergelijking dienend voorbeeld 2.
Hetzelfde experiment als beschreven in Voorbeeld 1 werd uitgevoerd, behalve dat stap 3 werd weggelaten. De depositie van siliciumoxide op GaN zonder de verwarmingsstap leidde niet tot een verbetering van de concentratie gaten. In beide ter vergelijking dienende 20 voorbeelden 1 en 2 blijft de concentratie gaten constant binnen ± 5%.
Ter vergelijking dienend voorbeeld 3.
Hetzelfde experiment als beschreven in Voorbeeld 1 werd uitgevoerd, behalve voor verschillende omstandigheden gedurende stap 3. Het bedekken van de GaN-structuur met een siliciumoxidelaag, gevolgd door 25 een verwarmingsstap bij 500 °C, zelfs gedurende een zeer lange tijd (uren), heeft geen significante invloed op de concentrate gaten laten zien. Het uitvoeren van de verwarmingsstap in een apparaat voor een snelle thermische veroudering (RTA) vereist minuten terwijl het toepassen van conventionele ovens veel langere tijden (mogelijk uren) zou vereisen 30 om hetzelfde effect te bereiken. Men kan hetzelfde effect met een RTA- 1 0 2 2 0 2 1 - I apparaat bereiken indien men verwarmt bij 1000 °C gedurende 1 minuut of I verwarmt bij 950 °C gedurende een aantal minuten.
Claims (14)
1. Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V halfgeleider, welke werkwijze de volgende stappen omvat: 5 i) de depositie van een dielektrische laag bovenop een op GaN gebaseerde structuur, ii) het verwannen van de aldus verkregen, op GaN gebaseerde structuur van stap i) bij een temperatuur tussen 700-1300 *C gedurende een periode variërend van 5 seconden tot 4 uren, en 10 iii) het verwijderen van de dielektrische laag.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de op GaN gebaseerde structuur een of meer lagen bevat, gekozen uit de groep van GaN, AlGaN, InAlGaN en InGaN.
3. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-2, 15 waarbij de depositiestap i) wordt uitgevoerd door middel van sputteren, verdampen of depositie van de dielektrische laag bovenop de op GaN gebaseerde structuur.
4. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-3, waarbij de diëlektrische laag een Si0x-laag, anodisch geoxideerd GaN of 20 fotochemisch geoxideerd GaN is.
5. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-4, waarbij de op GaN gebaseerde structuur een gedoteerde p-GaN-laag bezit, waarbij de dotering wordt gekozen uit Mg, C, Zn, Be of Ca.
6. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-5, 25 waarbij een intrinsieke GaN-laag, die enigszins van het n-type is, een zeer hoge weerstand verkrijgt, aldus isolerend.
7. Op GaN gebaseerde structuur verkregen volgens een werkwijze zoals beschreven in een of meer van de conclusies 1-6 voorzien van een concentratie gaten van ten minste 5 E 17.cm-3, onder handhaving van de 30 mobiliteit van de gaten op een waarde van ongeveer 10 cm2/Vs. 1022021-
8. Toepassing van een op GaN gebaseerde structuur verkregen I volgens een werkwijze als omschreven in een of meer van de conclusies 1-6 I in elektronische en opto-elektronische inrichtingen.
9. Toepassing van een op GaN gebaseerde structuur zoals I 5 omschreven in conclusie 7 in elektronische en opto-elektronische I inrichtingen.
10. Toepassing volgens een of meer van de conclusies 8-9, I waarbij de inrichtingen licht emitterende dioden, laserdioden en I heterobipolaire transistoren zijn. I 10
11. Toepassing van een op GaN gebaseerde structuur verkregen I volgens een werkwijze zoals omschreven in een of meer van de conclusies I 1-6 in een HEMT (of HFET) transistorstructuur.
12. Toepassing van een op GaN gebaseerde structuur zoals I omschreven in conclusie 7 in een HEMT (of HFET) transistorstructuur. I 15
13. Elektronische en opto-elektronische inrichtingen, I omvattende een op GaN gebaseerde structuur verkregen volgens een I werkwijze zoals omschreven in conclusies 1-6.
14. Elektronische en opto-elektronische inrichtingen, I omvattende een op GaN gebaseerde structuur zoals omschreven in conclusie I 20 7. 1 Π 9 9 Π ^ --
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1022021A NL1022021C2 (nl) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1022021A NL1022021C2 (nl) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. |
| NL1022021 | 2002-11-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1022021C2 true NL1022021C2 (nl) | 2004-06-02 |
Family
ID=32822857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1022021A NL1022021C2 (nl) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1022021C2 (nl) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0541373A2 (en) * | 1991-11-08 | 1993-05-12 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Method of manufacturing p-type compound semiconductor |
| EP0844653A2 (en) * | 1996-11-26 | 1998-05-27 | HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS | Method for reducing surface layer defects in semiconductor materials having a volatile species |
| US5926726A (en) * | 1997-09-12 | 1999-07-20 | Sdl, Inc. | In-situ acceptor activation in group III-v nitride compound semiconductors |
| WO2001069659A2 (en) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Cree Lighting Company | Fabrication of semiconductor materials and devices with controlled electrical conductivity |
-
2002
- 2002-11-28 NL NL1022021A patent/NL1022021C2/nl not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0541373A2 (en) * | 1991-11-08 | 1993-05-12 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Method of manufacturing p-type compound semiconductor |
| EP0844653A2 (en) * | 1996-11-26 | 1998-05-27 | HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS | Method for reducing surface layer defects in semiconductor materials having a volatile species |
| US5926726A (en) * | 1997-09-12 | 1999-07-20 | Sdl, Inc. | In-situ acceptor activation in group III-v nitride compound semiconductors |
| WO2001069659A2 (en) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Cree Lighting Company | Fabrication of semiconductor materials and devices with controlled electrical conductivity |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HO WON JANG ET AL: "LOW-RESISTANCE AND THERMALLY STABLE OHMIC CONTACT ON P-TYPE GAN USING PD/NI METALLIZATION", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, vol. 79, no. 12, 17 September 2001 (2001-09-17), pages 1822 - 1824, XP001083148, ISSN: 0003-6951 * |
| NAKAMURA S ET AL: "THERMAL ANNEALING EFFECTS ON P-TYPE MG-DOPED GAN FILMS", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, PUBLICATION OFFICE JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. TOKYO, JP, vol. 31, no. 2B, PART 2, 1 February 1992 (1992-02-01), pages L139 - L142, XP000541252, ISSN: 0021-4922 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9985177B2 (en) | Ultraviolet light emitting devices and methods of fabrication | |
| JP2666237B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| US5959401A (en) | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound | |
| US8242484B2 (en) | Vertical deep ultraviolet light emitting diodes | |
| JP4792558B2 (ja) | バックサイドビアを含む窒化ガリウム材料デバイスおよび方法 | |
| US6265726B1 (en) | Light-emitting aluminum gallium indium nitride compound semiconductor device having an improved luminous intensity | |
| US20050133818A1 (en) | Gallium nitride material devices including an electrode-defining layer and methods of forming the same | |
| JP3654738B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| US10685835B2 (en) | III-nitride tunnel junction with modified P-N interface | |
| JP2001210863A (ja) | 選択的にドーピングされたｉｉｉ−ｖ窒化物層を有する半導体装置 | |
| JP2003031845A (ja) | 低抵抗率ｐ型窒化ガリウムの形成 | |
| US9059081B2 (en) | Selectively doped semi-conductors and methods of making the same | |
| KR100649496B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 제조방법 | |
| KR20140123410A (ko) | 자외선 발광 소자 | |
| KR20050093319A (ko) | 발광효율이 개선된 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| EP2360746A1 (en) | Method for manufacturing gallium oxide substrate, light emitting device, and method for manufacturing the light emitting device | |
| KR20070091500A (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR101782081B1 (ko) | 발광 소자 | |
| US8148732B2 (en) | Carbon-containing semiconductor substrate | |
| JP2001044209A (ja) | ＧａＮ系半導体装置の製造方法 | |
| NL1022021C2 (nl) | Werkwijze ter vorming van vacatures in een III-V-halfgeleider, een op GaN gebaseerde structuur, en de toepassing hiervan. | |
| US7575944B2 (en) | Method of manufacturing nitride-based semiconductor light emitting diode | |
| TW201828493A (zh) | 用於在紫外光照射下生長發光裝置的方法 | |
| KR20040079506A (ko) | 화합물 반도체 발광 소자의 제조 방법 | |
| JP3341484B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20070601 |