168196. lajstromszámú szabadalom • Ohmos kontaktus félvezető elemhez
3 168196 4 kontaktus megvalósítása többrétegű lélvezető szer kezet előállítási eljárásban — folyadék - vagy gáz-epitaxia-eljárással — egységes technológiai folyamatban, járulékos erősen szennyezett, a fémréteg és a növesztés által létrehozott szilárd oldat képezte réteg által közrefogott szilárd oldatok szomszédos rétegeivel megegyező vezetőképességű galliumarzenidrétegből történik. Erősen szennyezett galliumarzenid réteg felhasználása a szilárd oldat és kontaktusfém között a következő előnyökkel jár: egyrészt a szilárd oldat kontaktusrétegének? specifikus ellenállása a szennyező anyag galliumarzenidből való diffundálása miatt a növesztés alatt lecsökken, másrészt az oxidréteg a galliumarzenid növekedése alatt a szilárd oldat (és hasonló) felületéről eltávozik. A javasolt ohmos kontaktus előnyei az ismertekkel összehasonlítva az alábbi példák alapján szemmel láthatóvá válnak: 1. Félvezetőlézer n-Alxí Gar. X jAs-n(p)-Al X2 Gai.X2 As-p-Al X3 Gai. X3 As típusú heteroszerkezettel van kivitelezve, ahol az Alx2 tartalom 0-0,3 és xi = X3 >X2. Ilyen szerkezet előállítása leggyakrabban epitaxiális-rétegek egymásután következő növesztésével GaAs-AlAs-rendszerben folyadék-epitaxiális eljárással történik. A kontaktusfémeket közvetlenül az Alx Gaj. x As szilárd oldatra viszik fel. Mivel az alumíniumot tartalmazó szilárd oldatok közönséges légkörben nem stabilak, azaz oxidálódnak, a közvetlenül a szilárd oldatra felvitt kontaktusfém nagy ohmos ellenállást mutat. A fenti eljárással előállított félvezetőlézerek nagy ohmos ellenállással, kis hatásfokkal és következésképpen alacsony élettartammal rendelkeznek. Ennek következtében vált szükségessé félvezetőlézert készíteni a fent leírt szerkezettel, de a szóban forgó találmányban leírt ohmos kontaktusokkal. E célból apitaxiális rétegek egymásutáni növesztésével a következő heterogén többrétegszerkezetet állítják elő: n-GaAs-n-AlXI Gai .x l As-n(p)-Al x 2 Gai. x 2 As-p-Alx 3 Gai. x 3 As-p-Ga As. Ebben az esetben a kontaktusfémeket nem a szilárd oldatokra, hanem erősen szennyezett galliumarzenid rétegre visszük fel. Ilyen ötrétegű heteroszerkezettel előállított félvezetőlézer sorbakapcsolt ellenállásai 5-10-szer kisebbek (0,1-0,3 £2). Hatásfoka két-háromszor nagyobb (20-30%) és élettartama 500 óra fölött van. Ilyen félvezetőlézer hullámhossza a gyártásnál az aktív tartomány Al^Gaí-xs As(x2 = 0-0,3) alumíniumtartalmától függően 9050-7000 Â határok között változtatható. Itt az AlX2Ga!_ X2 As aktív tartomány olyan szennyezőkkel, mint germánium, szilícium, cink, tellur vagy egyszerre többféle szennyezéssel szennyezhető. 2. A javasolt ohmos kontaktus felhasználásának 5 hatása A^ßV vegyületek (pl. Alx Ga!_ X2 As, GaAsP és hasonlók) szilárd oldatával előállított lumineszcens-diódáknál jelentékeny. Jelenleg az AriI B v vegyületek szilárd 10 oldatával kivitelezett lumineszcens-diódáknál a kontaktusfém közvetlenül a Alx Ga 1 _ x As vagy GaAsP szilárd oldatra van fölhordva. Itt a kontaktusok ohmos ellenállásának értéke 15 10~3 -10~ 4 SI cm2. Az ohmos kontaktusok ilyen nagy értéke a lumineszcensdióda alacsony élettartamát okozza. A kontaktusok ohmos ellenállásának csökkentésére, a szilárd oldatokra erősen szennyezett, a szilárd oldatokkal megegyző vezetőképes-20 ségű galliumarzenid rétegeket hordunk fel. A galliumarzenid réteg felhordása folyadék vagy gáz-epitaxiális eljárással történt. Azután a kontaktusfém felhordása következik az erősen szennyezett galliumarzenid rétegre, amit a 25 kontaktusellenállás 1 • 10~5 Í2cm 2 -ig történő csökkenése követ. Az ohmos kontaktus ellenállásának csökkenése ennek megfelelően megnöveli a lumineszcensdiódahatásfokát és élettartamát. 30 3. Ismeretes, hogy nagyfeszültségű diódák kifejlesztéséhez szükségszerűen olyan félvezetőanyagokat használnak, amelyek tiltott zónájának szélessége nagy. AlAs-GaAs-alapú szilárd oldatoknál a tiltott zóna szélessége 1,5—2-szeresen múlhatja felül a 35 - nagyfeszültségű diódák előállításához leggyakrabban felhasznált — szilícium tiltott sávjának szélességét. Alx Gai. x As szilárd oldatban abrupt p-n-átmenetekkel előállított nagyfeszültségű diódák átütési feszültsége egy nagyságrenddel nagyobb, 40 mint a szilíciumdiódáké. Az ohmos kontaktusnak közvetlenül a n- vagy p-típusú félvezető A^Ga^As szilárd oldatokra történő előállítása az ohmos kontaktusok nagy 45 ellenállásához vezetett és ez a diódán áteresztő irányban nagy feszültségesést hozott létre, így gyakorlati felhasználását lehetetlenné tette. Ohmos kontaktusok jelen találmány szerinti előállítása ezen építőelemekhez, azaz az Alx Gaj. x As szilárd 50 oldatra erősen szennyezett, a szilárd oldattal megegyező vezetőképességtípusú galliumarzenid epitaxiális réteg felvitele, és a kontaktusfémek ezt követő felvitele, lehetővé teszi az építőelem ohmos ellenállásának és ennek megfelelően az áteresztő-55 irányú feszültségesésnek ugrásszerű csökkentését. A javasolt ohmos kontaktusok felhasználása lehetőséget adott AlxGa^xAs szilárd oldattal kis kapcsolási idejű tirisztorok, négyrétegű diódák készítésére. 60 A javasolt ohmos kontaktus jelentős mértékben megnövelte az A IIJßV vegyületek szilárd oldatával előállított félvezetőelemek megbízhatóságát és élettartamát. Ezáltal ezen elemek széleskörű gyakorlati alkal-65 mazást nyertek. 2
