NL8520001A

NL8520001A - Geintegreerd circuit met dislocatie-vrij substraat.

Info

Publication number: NL8520001A
Application number: NL8520001A
Authority: NL
Original assignee: Stanford Res Inst Int
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1986-01-02
Also published as: GB2163003A; GB2200249B; US4697202A; GB8804296D0; GB8804297D0; GB2200250B; SE8504431L; DE3590003T1; GB2200251A; GB2200249A; GB2200251B; WO1985003598A1; GB8804298D0; JPS61501234A; GB2200250A; CA1237826A; SE8504431D0; EP0172176A1; GB8521397D0; GB2163003B

Description

8 3 Lm ü 1 N.0. 33281 1 ^

Geïntegreerd circuit met dislocatie-vri.i substraat.

Technisch gebied

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op ge-5 integreerde circuits en meer in het bijzonder op een geïntegreerd circuit met een substraat met een veerzijdig gestructureerd, kristallijn gastheer-halfgeleidermateriaal gebonden met een materiaal met atomen, die enkele van de atomen van het gastheermateriaal vervangen, waarbij de gelegeerde atomen een bindingslengte hebben met het meest 10 nabije aangrenzende gastheeratoom, die minder is dan de bindings!engten van de gastheeratomen om feitelijk dislocaties over een groot specifiek oppervlak en volume van het gastheermateriaal, waarop ten minste verscheidene actieve halfgeleiderinrichtingen zijn geplaatst, te elimineren.

15 Stand der techniek

Geïntegreerde circuitsubstraten zijn in het algemeen gevormd uit silicium, omdat silicium feitelijk dislocatie-vrij kan groeien. Het is voor een geïntegreerd circuit noodzakelijk te beschikken over een substraat, dat feitelijk dislocatie-vrij is, omdat het onmogelijk is 20 actieve halfgeleiderinrichtingen te verschaffen, die correct werken in een substraatvol urne met een dislocatie. Dit is van toepassing op door-steekdislocaties, d.w.z. dislocaties, die een zijde van het substraat snijden, waarop actieve halfgeleiderinrichtingen zijn geplaatst, alsmede op dislocaties, die zich evenwijdig aan de zijde, die actieve half-25 geleiderinrichtingen bevatten, uitstrekken. Doorsteekdislocaties hebben de neiging actieve inrichtingsmaterialen afgezet op de substraatzijde te verzamelen. De dislocaties, die zich evenwijdig aan de zijde uitstrekken hebben een nadelig effect op gediffundeerde materialen, die verbindingen vormen met actieve halfgeleiderinrichtingen.

30 Terwijl silicium, indien geschikt gegroeid, feitelijk dislocatie- vrij is en bevredigend is toegepast als een massasubstraat voor geïntegreerde circuits, hangen er bepaalde nadelen samen met het gebruik van silicium als een massasubstraat voor een geïntegreerd circuit. De beweeglijkheid van silicium is relatief gering, waardoor de verwer-35 kingssnelheid van op siliciumsubstraten gefabriceerde inrichtingen beperkt wordt. Bovendien is het in bepaalde typen inrichtingen wenselijk een bandspleet van een massasubstraat aan te passen, hetgeen veelal niet met zuivere dislocatie-vrije siliciumsubstraten kan worden gedaan.

40 Seiki et al geeft, in een artikel getiteld Impurity Effect On 8520001 ί 2

Grown - In dislocation Density of InP en GaAs crystals, Journal of Applied Physics, jaargang 49, nr. 2, februari, 1978, biz. 822-828 aan, dat dislocatiedichtheid in indiumfosfidekristallen verminderd wordt door zwavel of tellurium in de polykristal 1ijne uitgangsmaterialen van 5 indiumfosfide te mengen. Seiki et al vermeld eveneens, dat dislocaties in galliumarsenide verminderd kunnen worden door zwavel, tellurium, aluminium of stikstof in polykristallijne uitgangsmaterialen van gal -1iumarsenide te mengen. Jacob doet voorts in Journal of Crystal Growth, jaargang 59, 1982, blz. 669-671, verslag over het mengen van galliumar-10 senide met stikstof om de dislocatiedichtheid te verminderen. Jacob geeft aan, dat de door Seiki et al toegepaste techniek de dislocatiedichtheid alleen in kristallen met kleine diameter en slechts in het centrale deel van een bol vermindert. Seiki et al geloofde klaarblijkelijk oorspronkelijk, dat het legeren met zink dislocaties zou vervan-15 gen, maar vond experimenteel dat dit niet geschikt is voor galliumarse-nidekristallen.

Het aantal door Seiki et al toegevoegde mengatomen aan indiumfosfide en galliumarsenide was een kleine fractie van 1% van het aantal atomen in het indiumfosfide en gal!iumarsenide. Seiki et al geven aan, 20 dat de dragerconcentratie van de aan de indiumfosfidekristallen toegevoegde mengmiddelen in de orde van grootte van 1017-1019 meng-middeldragers per kubieke centimeter was; de aan de galliumarsenide-kristall en toegevoegde mengconcentraties waren tussen 5xl017-2xl0^9 dragers per kubieke centimeter. De maximum mole-25 culaire fracties van de gemengde mengmiddelen in deze situaties zijn respectievelijk x=0,001 en x=0,002. Jacob voegde galliumnitride aan gal!iumarsenidekristallen toe, zodanig dat de galliumnitrideconentra-ties 1.2x10"4-8x10"3 gram per gram gal 1iumarsenidekristallen waren. Alle voorgaande mengeffecten resulteren in moleculaire percenta-30 ges van het mengmiddel tot het kri stal lij ne materiaal, die een fractie van een procent zijn.

Seiki schreef de verminderde dislocaties resulterend uit toevoeging van mengmiddelen toe aan de bindingssterkte van de atomen van het mengmiddel evenredig aan de bindingssterkte van de gastheeratomen. Ik 35 heb gevonden, dat deze aanname niet correct is en de reden verklaart waarom Seiki et al niet in staat was verminderde dislocaties te verkrijgen door zink aan gal!iumarsenide toe te voegen. De bindingssterkte tussen de meest nabije aangrenzende gebonden atomen van een kristallijn materiaal bestaat uit de ionogene, covalente en metallieke krachten, 40 die de atomen aan elkaar binden. De ionogene binding is niet stijf, 45 520001 3 maar kan vrij draaien, in tegenstelling tot de stijve covalente binding. Omdat de ionogene binding niet stijf is, draagt zij niet bij aan de schuifmodules van het materiaal, die een belangrijke factor is met betrekking tot de dislocatiedichtheid. Sommige kristalen kunnen dus 5 zeer sterke ionogene bindingen tussen aangrenzende atomen hebben, maar hebben een hoge dislocatiedichtheid vanwege het vermogen van de ionogene bindingen om te kerën. Om dislocaties te minimaliseren is het noodzakelijk alle drie krachten, die aangrenzende atomen aan elkaar binden, namelijk de ionogene binding, de covalente binding en de metallieke 10 binding te beschouwen; de 1aatsgenoemde bindingen zijn veel belangrij-ker dan de eerste.

Het is dienovereenkomstig een oogmerk van de onderhavige uitvinding een nieuwe en verbeterde structuur van een halfgeleider circuit te verschaffen met een substraat met feitelijk geen dislocaties over een 15 groot specifiek oppervlak en volume, waarop ten minste verscheidene actieve halfgeleiderinrichtingen zijn geplaatst.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een nieuwe en verbeterde halfgeleiderstuctuur met hoge snelheid.

Nog een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een 20 nieuwe en verbeterde halfgeleiderstructuur met een feite!ijk disloca-tie-vrij substraat met brede bandspleet, waarop krachttransistoren zijn geplaatst, die geschikt zijn om bij hoge temperaturen te werken.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een nieuwe en verbeterde halfgeleiderstructuur met een feitelijk disloca-25 tie-vrij substraat dat elektronisch actieve elementen met zeer hoge snelheid kan bevatten.

Beschrijving van de uitvinding

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding bevat een circuitstruc-tuur van een halfgeleider een massasubstraat gevormd uit een vierzijdig 30 gestructureerd, kristallijn, gastheerhalfgeleidermateriaal met inbegrip van atomen, die ten minste door covalente en metallieke krachten zijn gebonden. De meest nabije aangrenzend gebonden atomen van het gastheer-materiaal hebben een bekende bindingslengte. Het gastheermateriaal gelegeerd met atomen, die sommige van de atomen van het gastheermateriaal 35 vervangen, zodat de gelegeerde en gastheeratomen door ten minste covalente en metallieke krachten worden gebonden. De gelegeerde atomen hebben een bindingslengte met de meest nabije aangrenzende gastheeratomen, die minder is dan de bekende bindingslengte van de gastheer. Het aantal gebonden gelegeerde atomen is klein in vergelijking met het aantal ge-40 bonden gastheeratomen, zodat de elektronische geleidingseigenschappen 85 2 0 ¢0 1, r 4 van het gastheermateriaal niet wezenlijk benadeeld worden. Het aantal gebonden legeringsatomen is voldoende om feitelijk dislocaties over een groot specifiek oppervlak en volume van het gastheermateriaal te elemi-neren. Ten minste verscheidene, d.w.z. meer dan twee, actieve halfge-5 leiderinrichtingen zijn op het grote specifieke oppervlak en volume geplaatst.

De actieve halfgeleiderinrichtingen kunnen aansluitingen bevatten, zoals bipolaire en metaaloxide-halfgeleidertransistoren met veldeffect of met lading gekoppelde inrichtingen. Inrichtingen met aansluitingen 10 en met lading gekoppelde inrichtingen worden uitgebreid toegepast in geïntegreerde circuits op grote schaal. Bovendien kunnen de actieve halfgeleiderinrichtingen meervoudig parallel verbonden bipolaire en metaal oxide-halfgel ei derkrachttransi storen zijn met een relatief groot oppervlak en die tezamen in staat zijn honderden watts te verspreiden. 15 Actieve halfgeleiderinrichtingen kunnen ook oscillatoren met hoge frequentie van het overgangstype bevatten, die geen aansluitingen hebben.

Het massasubstraat van de onderhavige uitvinding kan ook als een substraat gebruikt worden, waarop een epitaxiale laag wordt gevormd. De epitaxiale laag wordt op dezelfde gastheerhalfgeleider en legering op 20 dezelfde wijze gevormd door dezelfde legerende atomen als het massasubstraat onder vorming van een gebied met een groot oppervlak en volume, dat feitelijk vrij van dislocaties is. De epitaxiale laag heeft een grotere zuiverheid dan het massasubstraat. De actieve halfgeleiderinrichtingen zijn in het aldus gevormde gebied van de epitaxiale laag ge-25 plaatst.

Voor toepassingen van een geïntegreerd circuit met hoge snelheid, kan het dislocatie-vrije gastheermateriaal indiumfosfide, gal -liumarsenide of indium-antimonide zijn. Het indiumfosfide en galliumar-senide als gastheermaterialen hebben goede eigenschappen bij hoge snel-30 heid, terwijl indium-antimonide goede eigenschappen bij zeer hoge snelheid heeft, hoewel zij bedreven moeten worden bij temperaturen van vloeibare stikstof.

Het halfgeleidergastheermateriaal kan een pseudo-elementaire halfgeleider van groep IV zijn, waarin de gelegeerde atomen een halfgelei-35 derelement van groep IV zijn, dat van het gastheerelement verschilt. In een dergelijk geval wordt de pseudo-elementaire gastheerhalfgeleider gekozen uit de groep bestaande uit silicium, germanium en tin en worden de gelegeerde atomen gekozen uit de groep bestaande uit koolstof en silicium om het vereiste kriterium van bindings!engte te bereiken. Om het 40 mogelijk te maken de bandspleet van een dergelijke speudo-elementaire 8520001 5 * halfgeleider van groep IV te regelen, worden de pseudo-elementaire gastheerhalfgeleiders gekozen uit de groep bestaande uit Gei_xSnx en Si]_xGex> waarbij x tussen 0 en 1 is, afhankelijk van de gewenste bandspleet van het substraat. Dergelijke 5 gastheermaterialen worden bij voorkeur met koolstof gelegeerd onder vorming van halfgeleidersubstraten van de vorm:

Si-[_x_yGexCy, Ge-]_x_ySnxGy of Ge]_x_ySnxSiy, waarbij 0<x<l, 0<y<0,2.

Overeenkomstig een verder aspect van de uitvinding is het halfge-10 leidergastheermateriaal een pseudo-binaire verbinding van eerste en tweede typen atomen, waartussen de gastheermateriaalbindingen met de bekende bindingslengten bestaan (typen atomen zoals hierin vermeld zijn atomen vanuit dezelfde kolom van het periodiek systeem van elementen). De legering omvat derde atomen van het tweede type, die sommige van de 15 atomen van de tweede type atomen vervangen onder vorming van bindingen met de atomen van het eerste type met bindingslengten, die kleiner zijn dan de bindingslengten van de gastheer. In een dergelijke configuratie kan de legering een pseudo-binaire halfgeleiderverbinding van het eerste type atoom en de derde atomen zijn. De legering heeft een bindings-20 lengte tussen de eerste typen atomen en de derde atomen, die kleiner is dan de bindingslengten van het gastheermateriaal tussen de atomen van de eerste en tweede typen.

De gastheer en gelegeerde halfgeleiders vormen een halfgeleider-verbinding met de formule Mi_xQxR, waarbij M en Q gekozen zijn 25 uit de halfgeleiders van de groepen II en III en R gekozen is uit de halfgeleiders van respectievelijk de groepen VI en V en x in het traject tussen 0,01 en 0,3 ligt.

Voor de krachttransistortoepassingen is het halfgeleidergastheer-materiaal aluminiumfosfide (A1P) of galliumfosfide (GaP). Het alumi-30 niumfosfide wordt gelegeerd met boorfosfide (BP) of aluminiumnitride (A1N), die respectievelijk de legeringen Ali_xBxP en AlP]_yNy vormen. Voor een gastheermateriaal van galliumfosfide wordt galliumnitride (GaN) gelegeerd onder vorming van GaP]_yNy; in alle drie legeringen van aluminiumfosfide en gal-35 1iumfosfide liggen x en y in het traject van 0,01 tot 0,1. Omdat aluminiumfosfide en galliumfosfide gebruikt worden als substraten voor krachttransistoren met hoge temperatuur en ruime bandspleet, dienen de waarden van x en y niet 0,1 te overschrijden, omdat de bandspleet van aluminiumfosfide en galliumfosfide als gastheermaterialen vergroot 40 wordt door de toevoeging van de boor- en stikstofverbindingen.

8520001 6

Voor de geïntegreerde circuit-inrichtingen met de hoogste snelheid is het massasubstraatmateriaal van de gastheer bij voorkeur in-diumantimonide en worden de gelegeerde verbindingen om het vereiste bindingslengteverband te bereiken gekozen uit de groep in hoofdzaak be-5 staande uit gal!iumantimonide (GaSb), indiumfosfide (InP), indiumnitri-de (InN) en boorantimonide (BSb), die respectievelijk de legeringen Ini_xGaxSb, InSb-|_yPy, InSb]_yNy en

Ini_xBxSb, vormen, waarbij, in elk van deze gevallen, x en y in het traject van 0,01 tot 0,3 zijn. De InSb]_yMy legering heeft 10 een bandspleet, die de noodzaak van gebruik van koeling met cryogene vloeibare stikstof van indiumantimonide-substraten kan vermijden; echter kan de snelheid van op dergelijke substraten gevormde inrichtingen lager zijn dan die gevormd op andere InSb-substraten.

Kristallen van indiumfosfide en galliumarsenide kunnen gelegeerd 15 worden met andere halfgeleiders van de groepen III-V onder vorming van praktisch dislocatie-vrije halfgel eidersubstraten, waarop geïntegreerde circuits met hoge snelheid zijn geplaatst. Het gastheermate-rialensubstraat van groep III-V indiumfosfide wordt gelegeerd met gal-liumfosfide (GaP), aluminiumfosfide (A1P), boorfosfide (BP) of indium-20 nitride (InN) onder vorming van de legeringen In-j_xGaxP,

Inl-χΑΙχΡ, Ιηΐ-χΒχΡ en InP]_yNy, waarbij x en y beide in het traject van 0,01 tot 0,3 zijn. Galliumarsenide kan gelegeerd worden onder vorming van een dislocatie-vrij substraat met elk van de verbinding van groep III-IV galliumfosfide (GaP), galliumnitride 25 (GaN) of boorarsenide (BAs), die respectievelijk de legeringen GaAsi.yPy, GaAs-|_yNy en Ga]_xBxAs, vormen, waarin x en y in het traject van 0,1 tot 0,03 zijn.

Dislocaties kunnen feite!ijk geëlimineerd v/orden in massasub-straten gevormd uit de verbindingen van de groepen ΠΙ-VI cadmiumsulfi-30 de (CdS), cadmiumtelluride (CdTe) en kwiktelluride (HgTe) door toevoeging van geschikte verbindingen van de groepen II-VI. In het bijzonder wordt zinksulfide (ZnS) toegevoegd aan een cadmiumsulfidegastheer onder vorming van Cdi_xZnxS, waarbij x in het traject tussen 0,01 en 0,3 is. Cadmiumtelluride wordt gelegeerd met zinktelluride (ZnTe), cad-35 miumselenide (CdSe), cadmiumsulfide (CdS) of mangaantelluride (MnTe) onder respectievelijk vorming van de legeringen Cd-|_xZnxTe,

CdTe-j.ySey, CdTe-|_y$y en Cd]_xMnxTe, waarbij x en y in het traject van 0,01 tot 0,3 zijn. Het gastheermateriaal kwik-telluride (HgTe) wordt gelegeerd met elk van de verbindingen zinktellu-40 ride (ZnTe), kwikselenide (HgSe), kwiksulfide (HgS) of mangaantelluride 8520001 7 (MnTe) onder respectievelijk vorming van de legeringen Hgi_xZnxTe, HgTe-|_ySey, HgTe-j _ySy en H9l-xMnxTe> waarbij x en y beide in het traject van 0,01 tot 0,3 zijn.

5 Indien noodzakelijk kan de dislocatiedichtheid verder verminderd worden door een tweede dislocatie onderdrukkend middel met de gastheer en het eerste gelegeerde materiaal te legeren. In een dergelijke situatie is het halfgeleidende gastheermateriaal bij voorkeur een pseudo binaire verbinding van atomen van eerste en tweede typen, waartussen 10 de gastheermateriaalbindingen met de bekende bindings!engten bestaan.

De legering omvat derde en vierde atomen onder vorming van andere en additionele bindingen met een atoom-type van de gastheer. De andere bindingen hebben lengten, de korter zijn dan de bekende bindingslengten van de gastheer, terwijl de additionele bindingen lengten hebben, die 15 korter zijn dan lengten van de andere bindingen en derhalve korter dan de lengten van de bindingen van het gastheermateriaal.

Bij een dergelijke uitvoeringsvorm vervangen de derde atomen sommige atomen van het tweede type onder vorming van de andere bindingen met de atomen van het eerste type, en de vierde atomen vervangen sommi-20 ge van de derde atomen onder vorming van de additionele bindingen. De gastheer in een dergelijke situatie kan beschouwd worden als de halfge-1 eiderbinding MA en de derde en vierde atomen kunnen beschouwd worden als de elementen Q en R. De verkregen gevormde en gelegeerde verbinding wordt voorgesteld M-j_xQxA-j_yRy, waarbij M en A elemen-25 ten in gelijk verplaatste en tegenovergesteld gerichte eerste en tweede kolommen van het periodiek systeem zijn met betrekking tot de vierde kolom en Q en R respectievelijk in ten minste een van de eerste en tweede kolommen zijn, die tegenovergesteld gericht zijn met betrekking tot de vierde kolom. Bij een uitvoeringsvorm zijn de tegenovergesteld 30 gerichte eerste en tweede kolommen respectievelijk de derde en vijfde kolommen van het periodiek systeem. Om de vereiste vervanging zonder benadeling van de elektronengeleidingseigenschappen van de gastheer te verschaffen, is y groter dan x, is x groter dan 0 en is x+y kleiner dan 0,3.

35 Bij een bijzondere uitvoeringsvorm is de gastheer galliumarsenide en is de gevormde en gelegeerde verbinding Gai_xBxAsi_yPy. Van de vorming van Ga^AAs^yPy is galliumarsenide een gastheermateriaal, dat met GaP en BP gelegeerd wordt. Het fosfor in het Ga vervangt 40 een deel van het arseen in de GaAs gastheer onder vorming van de andere 8520001 ' 8 bindingen met het gallium, terwijl het boor in het BP een deel van de galliumatomen vervangt onder vorming van de additionele bindingen.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm vervangen de derde atomen enkele van de atomen van het tweede type onder vorming van de ande-5 re bindingen met de atomen van het eerste type en vervangen de vierde atomen enkele van de tweede atomen onder vorming van de additionele bindingen. In een dergelijke situatie wordt de gastheer beschouwd als de pseudo-binaire verbinding MA en zijn de derde en vierde atomen de elementen Q en R. De gevormde en de gelegeerde verbinding in een derge-10 lijk geval wordt voorgesteld door MQ-|_y_zAyRz, waarbij M

en A halfgeleiders zijn in gelijk verplaatste, tegengesteld gerichte eerste en tweede kolommen van het periodiek systeem met betrekking tot de vierde kolom en zijn Q en R in de tweede kolom. De waarde van y is groter dan die van z, z is groter dan 0 en y+z is kleiner dan 0,3. Op-15 nieuw zijn de eerste en tweede vervangen en tegengesteld gerichte kolommen met betrekking tot de vierde kolom de derde en vijfde kolommen van het periodiek systeem bij een uitvoeringsvorm, die de voorkeur verdient.

Bij een bijzondere uitvoeringsvorm is de gastheer galliumarsenide 20 en is de gevormde en gelegeerde verbinding GaAs-|_y_zPyNz, waarbij y groter is dan z, z groter is dan 0 en y+z kleiner dan 0,3.

Een dergelijke verbinding'wordt gevormd door arseenfosfide en arseenni-tride in gal!iumarsenide te legeren, zodat de fosforatomen in het arseenfosfide enkele van de arseenatomen in de gastheer vervangen onder 25 vorming van de andere bindingen met de galliumatomen. De stikstofatomen in het arseennitride vervangen enkele van de arseenatomen in de gastheer onder vorming van de additionele bindingen.

De voorgaande en nog andere oogmerken, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden na beschouwing van de 30 volgende gedetailleerde beschrijving van de verscheidene specifieke uitvoeringsvormen ervan, in het bijzonder in vereniging genomen met de bijgevoegde tekeningen.

Korte beschrijving van de tekeningen

Fig. 1 is een schematische voorstelling van een geïntegreerd 35 circuit volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij verscheidene actieve halfgeleiderinrichtingen geplaatst zijn in een halfgeleidergastheermateriaal en;

Fig. 2 is een schematische voorstelling van een tweede uitvoeringsvorm van een geïntegreerd circuit gevormd overeenkomstig de uit-40 vinding, waarbij verscheidene actieve halfgeleiderinrichtingen ge- 8520001 , 9 plaatst zijn op een epitaxiale laag gevormd op een gastheerhalfgeleider.

De beste wijze van uitvoering van de uitvinding

Verwezen wordt naar fig. 1 van de tekening, waarin een dislocatie-5 vrij met p gemengd substraat 11 is voorgesteld, waarop vier metaaloxi-detransistoren met veldeffect 12, 13, 14 en 15 zijn geplaatst, die een deel zijn van een geïntegreerde circuitstructuur, die ten minste verscheidene actieve halfgeleiderinrichtingen omvat. Elk van de metaaloxi-de-halfgeleidertransistoren met veldeffect wordt in substraat 11 en de 10 oxidelaag 16 als dunne film op het substraat gevormd. Elk van de me-taaloxide-halfgeleidertransistoren met veldeffect 12-15 omvat n+ gemengde gebieden 17 en 18, die door diffusie in substraat 11 zijn gevormd. De gebieden 17 en 18 zijn respectievelijk verbonden met bron- en afvoerelektroden 19 en 20, die op het bovenvlak van de oxidelaag zijn 15 gevormd en die de oxidelaag zodanig penetreren, dat de elektroden in contact zijn met de n+ type gebieden. Tussen de elektroden 19 en 20 op het oxidegebied 16 is een doorloopelektrode 21, die de oxidelaag 16 niet penetreert.

De voorgaande structuur is gebruikelijk, behalve dat p substraat 20 11 geen silicium behoeft te zijn zoals het geval is met geïntegreerde circuitsubstraten volgens de stand der techniek. In plaats daarvan is substraat 11 een massasubstraat, dat niet silicium is en gevormd wordt door een vierzijdig gestructureerd, kristallijn halfgeleidergastheerma-teriaal, dat op geschikte wijze met p gemengd is. Atomen in substraat 25 11 zijn ten minste door covalente en metallieke krachten en in vele gevallen door ionogene krachten gebonden. De nabij liggende gebonden atomen van het gastheermateriaal van substraat 11 hebben een bekende bindings! engte. Het gastheermateriaal van substraat 11 wordt gelegeerd met atomen, die sommige van de atomen van het gastheermateriaal zodanig 30 vervangen, dat de gelegeerde en sommige van de gastheeratomen ten minste door covalente en metallieke krachten en veelal door ionogene krachten gebonden zijn. Elektronen in de sp^ energieniveaus van aangrenzende atomen van p substraat 11 worden met elkaar gebonden.

Vanwege de vierzijdige structuur van het kristal in substraat 11 35 hebben de kristallen hetzij een wurtziet- of zinkblendeconfiguratie. In de zinkblendeconfiguratie liggen de meest nabije aangrenzende atomen langs een diagonaal van een kubus, waarbij de atoomafstand gelijk aan een kwart van de diagonaal is.

Dislocaties in substraat 11 zijn nadelig voor het functioneren van 40 de metaaloxide-halfgeleidertransistoren met veldeffect 12-15, omdat de 8520001 10 dislocaties dienen als kanalen voor migratie van verontreiniging tijdens de vorming van substraat 11. De dislocaties vangen de verontreinigingen en veroorzaken een niet-homogene menging en afbraak van pn aansluitingen tussen p substraat en n+ gebieden 17 en 18. Eventuele dislo-5 caties, die in substraat 11 zijn, verminderen de bestandheid van substraat 11 tegen plastische vervorming.

Aangrenzende atomen in p substraat 11 worden door drie bindings-krachten met elkaar gebonden. De meest belangrijke bindingskracht is covalente energie, die resulteert uit wisselwerkingen tussen sp3 10 elektronen van aangrenzende atomen. De sterkte van de wisselwerking van covalente energie is afhankelijk van de hoek tussen de aangrenzende atomen; het binden van hoekvervormingen vereist energie. De ionogene bindingsenergie tussen aangrenzende atomen is relatief isotroop en voegt weinig toe aan de afschuifcoëfficiënten, die aangrenzende 15 atomen met elkaar binden. De energie voor de vorming van een dislocatie wordt overheerst door afschuif-spanningsenergie, die ontstaat uit het binden van hoekvervormingen, die zich over vele bindingen rond de dislocatie uitstrekken. Daarbij is de ionogene bijdrage geen belangrijke factor bij het tot stand brengen van de dislocaties. In feite kan een 20 vierzijdig gestructureerd, kristallijn halfgeleidermateriaal een aanvaardbare ionogene bindingsenergie hebben tussen aangrenzende atomen en nog een relatief hoge dislocatiedichtheid hebben. De metallieke bijdrage aan de bindingsenergie is afhankelijk van de bindingshoek.

Het nettoresultaat van de covalente, ionogene en metaalbindingen 25 tussen aangrenzende atomen in halfgeleiders is om afschuivingscoëffi-ciënten te geven, die evenredig zijn aan d”5 tot d"^, waarbij d de bindingsafstand tussen aangrenzende atomen is. De afschui-vingscoëfficiënt varieert als functie van d, afhankelijk van de relatieve grootte van de covalente en ionogene energieën tussen de aan-30 grenzende atomen. Het kan aangetoond worden, dat de afschuivingscoëf-ficiënt afhangt van de kristaloriëntatie en evenredig is aan V 3 v2 5 ? ? 3

35 d5(V22+V32)I

waarin de covalente energie is tussen aangrenzende atomen en V3 de ionogene energie is tussen aangrenzende atomen.

Het kan eveneens worden aangetoond, dat V2 direkt evenredig is 40 met d~2. Uit het voorgaande is in een geval, waarbij de covalente 8520001 11 energie overheerst over de ionogene energie, d.w.z. V2 is veel groter dan V3, de afschuivingscoëfficiënt evenredig met d^; wanneer de ionogene energie overheerst over de covalente energie, d.w.z. V3 is veel groter dan V2, dan is de afschuivingscoëfficiënt evenredig 5 met d"H.

Uit het voorgaande is de dislocatiedichtheid een functie van de afstand tussen aangrenzende atomen in een vierzijdig gestructereerd, kristallijn halfgeleidersubstraat 11. Overeenkomstig de uitvinding is het aantal dislocaties in p substraat 11 aanzienlijk verminderd door 10 toevoeging van atomen aan het substraat, die een bindingslengte hebben die kleiner is dan de atomen, die in het gastheersubstraat zijn.

De toegevoegde of gelegeerde atomen vervangen atomen die oorspronkelijk in het halfgeleidergastheersubstraat zijn.

Het p substraat 11 kan aanvankelijk een pseudo-elementaire halfge-15 leider van groep IV zijn, in welk geval de gelegeerde atomen een halfgeleiderelement van groep IV zijn, die van het gastheerelement verschillen. In een dergelijk geval wordt de pseudo-elementaire gastheer-halfgeleider van substraat 11 gekozen uit de groep bestaande uit silicium, germanium en tin. Een dergelijke pseudo-elementaire gastheerge-20 leider zal geen elementair silicium van zichzelf bevatten, omdat elementair silicium feitelijk geen dislocaties heeft, indien geschikt gevormd. Indien het echter gewenst is de bandspleet van een siliciumsub-straat aan te passen, zal de pseudo-elementaire halfgeleider van groep IV verbindingen van silicium en germanium of silicium en tin be-25 vatten. De in dergelijke verbindingen geleerde atomen van groep IV worden gekozen uit de groep bestaande uit koolstof en silicium om de eis in te wil legen, dat de gelegeerde atomen een bindingslengte hebben met de meest nabije aangrenzende gastheeratomen, die kleiner is dan de bekende bindingslengte van de gastheer. Een dergelijk gastheersubstraat 30 van het p type 11 zal dus gekozen worden uit de groep bestaande uit Ge-]_xSnx of Si]_xGex, waarin x tussen 0 en 1 is, afhankelijk van de gewenste bandspleet van het substraat. Om de dislocatiedichtheid van Ge-)_xSnx en Si]_xGex te verminderen en toch de elektronen geleidingseigenschappen van het gastheer 35 Ge-j_xSnx of Si 1 _xGex materiaal van substraat 11 te behouden, is de maximumconcentratie van de toegevoegde koolstof of het silicium 0,2 van de gastheer Ge]_xSnx of Si]_xGex.

Uit de gegevens in tabel I hebben de gelegeerde koolstof- en si 1 ιοί umatomen een bindingslengte, die kleiner is dan de bindingslengte van 40 de germanium- en tinatomen in zowel de kristal 1ijne zinkblende- als 8520001 12 wurtzietstructuren, waar toepasbaar.

Tabel I

5 Zinkblende Wurtziet

Verbinding d[nm] d[nm] C 0,1545 0,1545

Si 0,2352 0,2356 10 Ge 0,2450

Sn 0,2810

SiC 0,1888 0,1895

Het is eveneens mogelijk si 1iciumcarbide in pseudo-elementaire 15 gastheergeleiders Sei_xSnx, die substraat 11 vormen, te legeren, aangezien elk van silicium en koolstof een bindingslengte heeft die kleiner is dan hetzij germanium hetzij tin.

De dislocatiedichtheid van substraat 11 is voldoende laag overeenkomstig de onderhavige uitvinding, dus is het mogelijk pseudo-binaire 20 verbindingen van groep III-V als substraat toe te passen, waarop geïntegreerde circuits zijn geplaatst. De kriteria voor selectie van legeringen van groep III-V om te worden toegevoegd aan halfgeleidergast-heersubstraten van groep III-V zijn in tabel II aangegeven, waarbij bedacht moet worden, dat de gelegeerde verbinding een bindingslengte 25 dient te hebben die kleiner is dan die van de gastheerverbinding.

JB5 2 0 0 0 1 / 13

Tabel II

Zinkblende Wurtziet 5 Verbinding d[nm] d[nm] BN 0,1565 0,1575 A1N 0,1867

GaN 0,1946 10 InN 0,2134 BP 0,1965 0,2212 A1P 0,2367

GaP 0,2359

InP 0,2541 15 BAs 0,2069

Al As 0,2442

GaAs 0,2448

InAs 0,2823 0,2625

Al Sb 0,2657 20 GaSb 0,2639

InSb 0,2805

Respresentatieve combinaties van gastheermaterialen in de groe pen III-V en dislocatie onderdrukkende middelen, alsmede de resulteren-25 de legeringen zijn in tabel III aangegeven.

8520001 14

Tabel III

mogelijke 5 dislocatie

Gastheer- onderdrukkings- materiaal middel_ Legering 1) A1P BP A1l-xBxp 10 Al N AlPi_yNy 2) GaP GaN GaPl-yNy 3) InP GaP ^l-xGaxp A1P Ιη]_χΑ1χΡ

BP Ini_xBxP

15 InN InP]_yNy 4) GaAs GaP GaAsi_yPy

GaN GaAsj_yNy BAs Ga-]_xBxAs 5) InSb GaSb In]_xGaxSb 20 InP InSb]_yPy

InN InSb-|_yNy BSb In-j _xBxSb

In tabel III en de volgende tabellen worden kationen en anionen 25 respectievelijk voorgesteld door de indices x en y. De waarden van x en y zijn tussen 0,01 en 0,3 om de gewenste lage dislocatiedichtheid te bereiken, terwijl de gewenste elektronen geleidingseigenschappen van de gastheer niet benadeeld worden.

Wanneer de gastheer van substraat 11 aluminiumfosfide of gallium-30 fosfide is, zijn de waarden van x en y tussen 0,01 en 0,3 om het mogelijk te maken, dat het substraat een ruime bandspleet heeft en om geschikt bij hoge temperatuur te werken. Dergelijke substraten zijn geschikt voor krachttransistortoepassingen. Wanneer echter indiumfosfide of galliumarsenide het gastheermateriaal van substraat 11 is, zijn de 35 waarden van x en y tussen 0,01 en 0,3 om het mogelijk te maken dat het geïntegreerde circuit gebruikt wordt voor toepassingen met hoge snelheid bij kamertemperatuur, zoals computers en computercomponenten. Wanneer indiumantimonide het gastheermateriaal voor substraat 11 is, zijn de waarden van x en y tussen 0,01 en 0,03 om het mogelijk te maken dat 40 het verkregen geïntegreerde circuit een zeer grote snelheid heeft en 8520001 15 gebruikt kan worden voor microgolftoepassingen. Echter dienen de meeste geïntegreerde circuits gevormd op substraten van indiumantimonide be-' dreven te worden bij cryogene temperaturen, zoals de temperatuur van vloeibare stikstof. Substraten gevormd uit indiumantimonide kunnen ook 5 gebruikt worden voor infrarood bepalingsdoeleinden.

Het zal duidelijk zijn, dat substraat 11 geschikt gemengd kan worden om het gewenste type geleidbaarheid te bereiken. Menging inpli-ceert waarden van x en y, die aanzienlijk lager zijn dan de waarden van x en y tussen 0,01 en 0,3; een gebruikelijke mengingsconcentratie heeft 10 een maximimwaarde van x=0,002.

Indien noodzakelijk kan de dislocatiedichtheid in gastheergeleiders van groep III-V verder verminderd worden door twee onderdrukkingsmiddel en toe te voegen, op voorwaarde dat beide onderdrukkingsmid-delen bindingslengten hebben, die kleiner zijn dan de bindings!engte 15 van het gastheermateriaal en het tweede onderdrukkingsmiddel een bin-dingslengte heeft die kleiner is dan het eerste onderdrukkingsmiddel. Bijvoorbeeld kan het gastheermateriaal van p substraat 11 galliumarse-nide zijn, dat gelegeerd wordt met eerste en tweede dislocatie-onder-drukkingsmiddelen arseenfosfide en boorfosfide onder vorming van de ge-20 leerde verbinding Ga].xBxAs]_yPy, waarin y groter is dan x, x+y kleiner is dan 0,3 en x groter is dan 0. Naar tabel II wordt in een dergelijk geval aan de bindingslengte-kriteria voldaan, omdat de bindingslengte van galliumarsenide 0,2448 nm is, terwijl de bindings-lengten van galliumfosfide en boorfosfide respectievelijk 0,2359 en 25 0.1965 nm zijn voor de kristal 1 ijne structuur van zinkblende.

Een galliumarsenidegastheer voor substraat 11 kan ook met galliumfosfide en en galliumnitride gelegeerd worden, zelfs hoewel galliumni-tride een kri stal 1 ij ne wurtzietstructuur heeft, in tegenstelling tot de kristal!ijne structuur van zinkblende, die galliumarsenide en gallium-30 fosfide hebben. Zowel galliumfosfide als galliumnitride hebben bin-dingslengten, die aanzienlijk kleiner zijn dan die van gal!iumarsenide. De resulterende verbinding gevormd door legering van gal!iumfosfide en galliumnitride in galliumarsenide is 6aAs]_y_zPyN} waarin y groter is dan x, die op zijn beurt groter is dan z, en z groter is 35 dan 0 en de gecombineerde waarden van y en z lager zijn dan 0,3. De waarde van z is voldoende groot om de vereiste additionele onderdrukking van de dislocatiedichtheid te verschaffen.

De dislocatiedichtheid kan ook in psuedo binaire gastheerkristal-len met drie verbindingen van groep III-V verminderd worden. Bijvoor-40 beeld kunnen BSb, GaN of GaP met Ga-|_xInxSb gelegeerd worden 8520001 16 onder vorming van Gai_x_yInxBy$b,

Gai-xInxSbi_yNy en Ga"j_xInxSbi_yPy, waarbij y> 0, x>y en x+y < 0,3 zijn.

Substraat 11 kan ook verbinding van groep II-VI zijn, die gele-5 geerd Is met dislocatie-onderdrukingsmiddelen met blndlngslengten, die kleiner zijn dan die van het gastheermateriaal overeenkomstig tabel IV.

Tabel IV

10

Zinkblende Wurtziet

Verbinding d[nm] d[nm] 15 ZnO 0,1955

ZnS 0,2341 0,2338

CdS 0,2527 0,2518

HgS 0,2543

ZnSe 0,2455 0,2453 20 CdSe 0,262 0,263

HgSe 0,2635

ZnTe 0,2643 0,2659

CdTe 0,2805 0,2807

HgTe 0,2797 25

Gebruikelijke gastheermaterialen gekozen uit de halfgeleiders uit de groep II-VI zijn in tabel V vermeld als calciumsulflde, cadmiumtel-luride en kwiktelluride. Dislocatie-onderdrukkingsmiddelen van groep II-VI zijn in tabel V vermeld voor deze drie gastheergeleiders 30 onder vorming van de in de tabel vermelde legeringen.

8520001 17

Tabel V

Mogelijke dislocatie 5 onderdrukkings-

Gastheermateriaal middel_ Legering

6) CdS ZnS Cdl-xZnxS

10 7) CdTe ZnTe Cdl-xZnxTe

CdSe CdTe1-ySey

CdS CdTe1-ySy

MnTe ^l-x^x1* 15 8) HgTe ZnTe HSl-xZnxTe

HgSe HgTei_ySey

HgS HgTej.ySy 20 MnTe Hêl-xMnxTe

Opnieuw zijn de waarden van x en y in tabel VI voldoende groot om 25 een aanzienlijke eliminatie van dislocaties te verschaffen, terwijl de elektronengeleidingseigenschappen van de gastheer niet benadeeld worden. Voor deze doeleinden zijn de waarden van x en y in het traject van 0,01 tot 0,3. Substraten gevormd uit de gastheermateriaalverbinding van groep II-VI zijn bijzonder geschikt voor fotogalvanische zonneceltoe-30 passingen.

De dislocatiedichtheid kan ook verminderd worden in pseudo binaire gastheercellen met drie verbindingen van de groep II-VI. Bijvoorbeeld kunnen ZnTe, CdS of CdSe gelegeerd worden met Hg]_xCdx onder vorming van Hg-j_xCdxTe-|_yZny, 35 Hg]_xCdxTei_ySy en Hg^_xCdxTe^—ySey, waarbij y>0, x^y en x+y <0,3.

De onderhavige uitvinding is eveneens toepasbaar op dislocatie-vrije substraten, waarop dunne epitaxiale films zijn gevormd, zoals toegelicht in fig. 2. In fig. 2 wordt een epitaxiale inrichting toege-40 licht, die met p gemengd substraat 31 bevat, waarop de epitaxiale laag 85 2 0 0 0 f 18 32 als dunne film is afgezet. Het specifieke oppervlak van substraat 31, waarop laag 32 is afgezet, is nagenoeg vrij van dislocaties, een resultaat, dat bereikt wordt door een gastheer met een onderdrukkings-middel zoals hiervoor besproken in verband met substraat 11, te lege-5 ren. De epitaxiale laag 32 is dezelfde verbinding als laag 31 en kan derhalve beschouwd worden als in het bezit van dezelfde gastheerhalfge-leider als substraat 31 en dezelfde dislocatie-onderdrukkingsmiddelen als substraat 31. De epitaxiale laag 32 is met n gemengd, in tegenstelling tot de p menging van substraat 31.

10 Op substraat 31 en de epitaxiale laag 32 zijn npn bipolaire tran-sistoren 33 en 34 alsmede halfgeleider transistoren met veldeffect met p kanaal van metaal oxide 35 en 36 gevormd. Het geïntegreerde circuit omvat dioden 37 tussen de bipolaire en van p kanaal voorziene MOS actieve inrichtingen.

15 Standaard-kristal groei structuren en technieken worden toegepast voor de vorming van de substraten 11 en 31 in combinatie met de epitaxiale laag 32. Bijvoorbeeld kunnen de substraten 11 en 31 groeien volgens de welbekende verticale, gemodificeerde Bridgman techniek in een geschikte oven. De epitaxiale laag 32, gewoonlijk met een dikte van 20 2 tot 20 nm, kan gegroeid worden op de kristalsubstraatmassa 31 volgens verticale epitaxiale afzettingsmethoden van de vloeibare fase met oneindige smelt.

Terwijl verscheidene specifieke uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn beschreven en toegelicht, zal het duidelijk zijn, dat varia-25 ties in de details van de specifiek toegeiichte en geschreven uitvoeringsvormen kunnen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de ware aard en omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies.

§520061

Claims

1. Een halfgeleider-circuitstructuur, die een massasubstraat bevat gevormd uit een vierzijdig gestructureerd, kristallijn halfgeleider- 5 gastheermateriaal, dat atomen bevat, die ten minste gebonden zijn door covalente en metallieke krachten, waarbij de meest nabije aangrenzende gebonden atomen van het gastheermateriaal een bekende bindingslengte hebben, het gastheermateriaal gelegeerd is met atomen, die sommige van de atomen van het gastheermateriaal vervangen, zodat de gelegeerde en 10 gastheeratomen ten minste gebonden zijn door covalente en metallieke krachten, de gelegeerde atomen een bindingslengte hebben met de meest nabije aangrenzende gastheeratomen, die kleiner is dan de bekende bindingslengte van de gastheer, het aantal gebonden gelegeerde atomen klein is in vergelijking met het aantal gebonden gastheeratomen, om 15 niet wezenlijk de elektronengeleidingseigenschappen van het gastheermateriaal te benadelen, het aantal gebonden gelegeerde atomen voldoende is om feitelijk dislocaties over een groot specifiek oppervlak en volume van het gastheermateriaal en ten minste verscheidene actieve halfge-leiderinrichtingen, geplaatst op het grote specifieke oppervlak en vo-20 lume, te elimineren.

2. Circuitstructuur volgens conclusie 1, waarbij het halfgeleider-gastheermateriaal een pseudo-elementaire halfgeleider van groep IV is en de gelegeerde atomen een halfgeleiderelement van groep IV zijn, die van het gastheerelement verschillen.

3. Circuitstructuur volgens conclusie 2, waarbij de pseudo-elemen taire gastheerhalfgeleider gekozen wordt uit de groep bestaande uit Si, Ge en Sn en de gelegeerde atomen gekozen worden uit de groep die bestaat uit C en Si.

4. Circuitstructuur volgens conclusie 3, waarbij de pseudo-elemen-30 taire gastheergeleider gekozen wordt uit de groep bestaande uit Gei_xSnx en Si]_xGex, waarin 0<x<l.

5. Circuitstructuur volgens conclusie 4, waarbij de gelegeerde halfgeleideratomen gekozen zijn uit de groep bestaande uit Si en C, waarbij de gevormde massa en gelegeerde halfgeleiders gekozen zijn uit 35 de groep, die in hoofdzaak bestaat uit Si]_x_yGexCy, Ge-]_x.ySnxCy en Ge-|_x_ySnxSiy, waarin 0< x <1, 0< y<0,2.

6. Circuitstructuur volgens conclusie 1, waarbij het halfgeleider-gastheermateriaal een pseudo-binaire verbinding van eerste en tweede 40 typen atomen zijn, waartussen de gastheermateriaalbindingen met de be- 8520001' kende bindingslengten bestaan, waarbij de legering met inbegrip van derde atomen van het tweede atoomtype bevat, die sommige van de atomen van het tweede type vervangen onder vorming van bindingen met de eerste typen atomen, bindingslengten hebben, die kleiner zijn dan die van de 5 bindingslengten van de gastheer.

7. Circuitstructimr volgens conclusie 6, waarbij de legering een pseudo-binaire halfgeleiderverbinding van het eerste type atoom en van de derde atomen is, waarbij de legering een bindingslengte heeft tussen her eerste type atomen en de derde atomen, die kleiner is dan de bin- 10 dingslengten van het gastheermateriaal tussen de eerste en tweede typen atomen.

8. Circuitstructuur volgens conclusie 7, waarbij de gastheer en gelegeerde halfgeleiderverbindingen verschillende III-V verbindingen zijn, waarbij de bindingslengte van de gelegeerde verbinding kleiner is 15 dan de bindingslengte van de gastheerverbinding.

9. Circuitstructuur volgens conclusie 8, waarbij de gastheerverbinding InSb is en de gelegeerde verbindingen uit de groep die in hoofdzaak bestaat uit GaSb, InP, InN en BSb gekozen worden.

10. Circuitstructuur volgens conclusie 8, waarbij de gastheerver- 20 binding A1P is en de gelegeerde verbindingen zijn gekozen uit de groep bestaande uit BP en AlN.

11. Circuitstructuur volgens conclusie 6, waarbij de gastheer en gelegeerde halfgeleiders een halfgeleiderverbinding met de formule MQ-|_yRy vormen, waarin M gekozen is uit de halfgeleiders van 25 de groepen II en III en Q en R gekozen zijn uit de halfgeleiders van de groepen IV respectievelijk V, R een element met een kation is en 0,01<y<0,3.

12. Circuitstructuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat InSb en de gevormde gastheer en gelegeer- 30 de halfgeleider gekozen is uit de groep bestaande uit InSb-|_yPy en InSb-j.yNy.

13. Circuitstructuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat uit InP en de halfgeleider gevormd door de gastheer en de gelegeerde halfgeleider in de vorm InP-j.yNy 35 is.

14. Circuitstructuur volgens conclusie 13, waarbij de halfgeleider in hoofdzaak bestaat uit A1P en de gevormde gastheer en gelegeerde halfgeleider AlP^yNy is.

15. Circuitstructuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhalf- 40 geleider in hoofdzaak bestaat uit GaP en de gevormde gastheer en gele- ®'5 2 0 0 0 1 ' 21 geerde halfgeleider GaP]_yNy is.

16. Circuitstrbctuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhal f-geleider in hoofdzaak bestaat uit GaAs en de gevormde gastheer en gelegeerde halfgeleider gekozen is uit de groep die in hoofdzaak bestaat 5 uit GaAs-|.yPy en GaAs-j.yNy.

17. Circuitstructuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat uit HgTe en de gevormde gastheer en gelegeerde halfgeleider gekozen wordt uit de groep die in hoofdzaak bestaat, uit HgTei_ySey en HgTe-]_ySy.

18. Circuitstructuur volgens conclusie 6, waarbij de gastheer en de gelegeerde halfgeleiders een halfgeleiderverbinding vormen met de formule M]_XQXR, waarbij M en Q respectieve!ijk anionen en kat-ionen zijn gekozen uit de halfgeleiders van groep II en III en R gekozen wordt uit de halfgeleiders van groep VI respectievelijk V, Q een 15 element is met een am'on en 0,01 < x <0,3.

19. Circuitstructuur volgens conclusie 18, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat uit InP en de halfgeleider gevormd door de gastheer en gelegeerde halfgeleiders gevormd wordt uit de groep die in hoofdzaak bestaat uit In]_xGaxP, In-j_XA1 XP en 20 Ιηι_χΒχΡ.

20. Circuitstructuur volgens conclusie 11, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat uit InP en de halfgeleider gevormd door de gastheer en gelegeerde halfgeleiders gevormd wordt uit de groep die in hoofdzaak bestaat uit Ιη]_χΒχΡ, Ιη]_χΑ1χΡ en

21. Circuitstructuur volgens conclusie 18, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat A1P en de halfgeleider gevormd door de gastheer en gelegeerde halfgeleiders A1-|_XBXP is.

22. Circuitstructuur volgens conclusie 18, waarbij de gastheerhalf- 30 geleider GaAS is en de halfgeleider gevormd door de gastheer en gelegeerde halfgeleiders Ga-j_xBxAs is.

23. Circuitstructuur volgens conclusie 18, waarbij de gastheerhalf-geleider in hoofdzaak bestaat uit HgTe en de halfgeleider door de gastheer en gelegeerde halfgeleiders gevormd wordt uit de groep die in 35 hoofdzaak bestaat uit Hg-]_xZnxTe en Hg-|_xMnxTe.

24. Circuitstructuur volgens conclusie 1, waarbij het halfgeleider-gastheermateriaal een pseudo-binaire verbinding van eerste en tweede typen atomen is, waartussen gastheermateriaalbindingen met de bekende bindingslengten bestaan, de gelegeerde atomen derde en vierde atomen 40 bevatten voor de vorming van verdere en additionele bindingen met het 85 2 0 00 f ♦ / v' ene atoom-type van de gastheer, de andere bindingen lengten hebben, die korter zijn dan de bekende bindingslengten van de gastheer, de additionele bindingen lengten hebben, die korter zijn dan de lengten van de andere bindingen.

25. Circuitstructuur volgens conclusie 24, waarbij de derde atomen sommige van de atomen van het tweede type vervangen onder vorming van de andere bindingen met de atomen van het eerste type en de vierde atomen sommige van de derde atomen vervangen onder vorming van de addito-nele bindingen.

25 Ini_xGaxP.

26. Circuitstructuur volgens conclusie 25, waarbij de gastheer MA is en de derde en vierde atomen Q en R zijn, en de gevormde en gelegeerde verbinding M]_xQxAi_yRy is, waarin M en A elementen zijn in gelijke verplaatste en tegengesteld gerichte eerste en tweede kolommen van het periodiek systeem met betrekking tot de vierde 15 kolom, Q en R respectievelijk in ten minste een van de eerste en tweede kolommen zijn, y?-x, x?0 en x+y<0,3.

27. Circuitstructuur volgens conclusie 26, waarbij de eerste en tweede kolommen respectievelijk de derde en vijfde kolommen van het periodiek systeem zijn.

28. Circuitstructuur volgens conclusie 25, waarbij de gastheer GaAs is en de gevormde en de gelegeerde verbinding Gai_xBxAsi_yPy is, waarbij y^x, x+y<0,3 en x>0.

29. Circuitstructuur volgens conclusie 24, waarbij de derde atomen sommige van de atomen van het tweede type vervangen onder vorming van 25 de andere bindingen met de atomen van het eerste type en de vierde atomen sommige van de tweede atomen vervangen onder vorming van de additionele bindingen.

30. Circuitstructuur volgens conclusie 29, waarbij de gastheer MA is en de derde en vierde atomen Q en R zijn en de gevormde en de gele- 30 geerde verbinding MQ]_y_2AyR2 is, waarin M en A elementen zijn in gelijkelijk verplaatste en tegengesteld gerichte eerste en tweede kolommen van het periodiek systeem met betrekking tot de vierde kolom, Q en R in de tweede kolom zijn, y> z, z>0, en z+y<0,3.

31. Circuitstructuur volgens conclusie 30, waarbij de eerste en 35 tweede kolommen respectievelijk de derde en vijfde kolommen van het periodiek systeem zijn.

32. Circuitstructuur volgens conclusie 29, waarbij de gastheer GaAs is en de gevormde en de gelegeerde verbinding GaAs-|_y,zPyNz is, waarbij y>z, z>0, y+z<0,3.

33. Circuitstructuur volgens conclusie 1, waarbij de gastheer een ®S 2 0 0 0 1 pseudo-binair kristal van drie verbindingen met de formule Μι_χΑχΟ is, d.w.z., gelegeerd met R onder vorming van de gelegeerde verbinding M-|_xQxA-|_yRy, waarin M en A elementen in gelijk verplaatste en tegengesteld gerichte eerste en tweede kolom-5 men van het periodiek systeem met betrekking tot de vierde kolom zijn, Q en R respectievelijk in ten minste een van de eerste en tweede kolommen zijn, y?x, x?O en x+y<0,3.

34. Circuitstructuur volgens conclusie 33, waarbij de eerste en tweede kolommen respectievelijk de derde en vijfde kolommen van het pe- 10 riodiek systeem zijn.

35. Circuitstructuur volgens conclusie 33, waarbij de gastheer Gai_xInxSb is en de gevormde en de gelegeerde verbinding gekozen wordt uit de groep bestaande uit Ga]_xInxSb]_yNy en Gai_xInxSbi_yPy, waarbij y^-x, x+y<0,3 en x>0.

36. Circuitstructuur volgens conclusie 33, waarbij de eerste en tweede kolommen respectievelijk de tweede en zesde kolommen van het periodiek systeem zijn.

37. Circuitstructuur volgens conclusie 36, waarbij de gastheer Hgi-xCdxTe is en de gevormde en gelegeerde verbinding gekozen 20 wordt uit de groep bestaande uit Hgi_xCdxTei_yZny, Hg-j.xCdxTei.ySy en Hgi_xCdxTe"j_ySey·

38. Circuitstructuur volgens conclusie 1, waarbij de gastheer een pseudo-binair kristal van drie verbindingen met de formule M]_XAXQ is, d.w.z., gelegeerd met R onder vorming van de gele- 25 geerde verbinding MQ]_y_2AyR2, waarin M en A halfgeleiders in gelijk verplaatste en tegengesteld gerichte eerste en tweede kolommen van het periodiek systeem met betrekking tot de vierde kolom zijn, Q en R in de tweede kolom zijn, y?z, z?0, en z+y<0,3.

39. Circuitstructuur volgens conclusie 38, waarbij de eerste en 30 tweede kolommen respectievelijk de derde en vijfde kolommen van het periodiek systeem zijn.

40. Circuitstructuur volgens conclusie 38, waarbij de gastheer Gai_xInxSb is en de gevormde en de gelegeerde verbinding Gaix_yInxBySb, omvat, waarbij y;>x, x+y<0,3 en x>0 is.

41. Halfgeleidercircuitstructuur, die een massasubstraat bevat, ge vormd uit een vierzijdig gestructureerd kristallijn halfgeleider gastheermateriaal, dat atomen bevat, die ten minste door covalente en metallieke krachten gebonden zijn, waarbij de meest nabije aangrenzende gebonden atomen van het gastheermateriaal een bekende bindings!engte 40 hebben, het gastheermateriaal gelegeerd is met atomen, die sommige van 852000! % ’ *v de atomen van het gastheermateriaal vervangen, zodat de gelegeerde en gastheeratomen ten minste gebonden zijn door covalente en metallieke krachten, de gelegeerde atomen een bindings!engte hebben met de meest nabije aangrenzende gastheeratomen, die kleiner is dan de bekende bin-5 dingslengte van de gastheer, het aantal gebonden gelegeerde atomen klein is in vergelijking met het aantal gebonden atomen, om niet de elektronengel eidingseigenschappen van het gastheermateriaal wezenlijk te benadelen, het aantal gebonden gelegeerde atomen voldoende is om praktisch dislocaties over een groot specifiek oppervlak van het gast-10 heermateriaal, te elimineren, een epitaxiale laag op het grote specifieke oppervlak van het gastheermateriaal, waarbij de epitaxiale laag gevormd op dezelfde gastheerhalfgeleider en gelegeerd op dezelfde wijze door dezelfde gelegeerde atomen als het massasubstraat, onder vorming van een gebied met een groot oppervlak en volume, praktisch vrij is van 15 dislocaties en ten minste verschillende actieve halfgeleiderinrichtin-gen in dit gebied zijn geplaatst. ++++++++++ @520901