164786. lajstromszámú szabadalom • Optoelektronikai félvezető eszköz és eljárás annak előállítására
164786 4 fidből, cinkszelenidből, indiumfoszfidból és indiumarzenidből álló csoport legalább egyik tagja; és a:A=0, B = 100%, C = 0 b:A = 100%,B=O, OO c:A = 20%, B = O,C = 80% d: A = O, B = 20%, C * 80%. Az átlátszó vezetőréteg célszerűen gallium, indium, cink, ón, ólom, tellur vagy ezek ötvözeteinek oxidja. A találmány szerinti optoelektronikai félvezető eszközt ugyancsak a találmány szerint oly módon állíthatjuk elő, hogy félvezető hordozó egyik felületére 10"1 - 10" 3 torr nyomású, oxigént tartalmazó atmoszférában párologtatással 100-5000 Angstrom vastagságú galliumból, indiumból, cinkből, ónból, ólomból vagy tellurból, vagy ezek ötvözeteiből álló réteget viszünk fel, a párologtatás után a réteget oxigénből és semleges gázból álló atmoszférában 400-900 C° hőmérsékleten hőkezeljük, majd a félvezető hordozó nem kezelt további felületére önmagában ismert módon ohmos kontaktust viszünk fel és az eszközt kivezetésekkel látjuk eL Előnyösen a hőkezelést a sztöhiometíriailag szükséges mennyiségnél 5-10%-kal több oxigént tartalmazó nitrogén vagy argon gázatmoszférában végezzük, i A találmány szerinti optoelektronikai eszköz megoldás előnye, hogy egyszerű technológiai folyamat során alakítjuk ki a p—n átmenetet és a villamos kontaktust. További előny, hogy a villamos kontaktus - az eddigi gyakorlattól eltérően - nem fém, hanem fémoxid alapú átlátszó vezetőréteg, mely az eszköz hasznos felületét és ezzel hatásfokát lényegesen megnöveli. Mivel az új technológia során a p-n átmenetet gyakorlatilag a hordozó kristály felületén hozzuk létre, melyet az átlátszó kontaktus fed be, a vezetőrétegen áthaladó fotonok képesek szabad töltéshordozókat generálni a p-n átmenet közvetlen környezetében. Ily módon ez a szerkezeti megoldás alkalmas látható hullámhossztartományban vezérelhető fotodiódák készítésére is. i A p-n átmenet és a vezetőréteg kialakítása egyszerű technológiát igényel, viszont kidolgozásakor számos követelményt kellett kielégíteni. A'> továbbiakban megemlítjük azokat a fontosabb folyamatokat, melyek a kívánt hatás elérésében jelentős szerepet játszanak. A félvezető hordozóra pL GaP egykristályra fém réteget viszünk fel, majd a mintát oxigént is tartalmazó atmoszférában hőkezeljük. Ai hőkezelés során a fém megolvad. Aifém olvadék részint megtisztítja a félvezető felületet, mely minden esetben jelentős félvezető- kontaktálási feladat, másrészt a megtisztított félvezető felületi rétegébe bediffundál, mint szennyező anyag. Lehűtés során a fémes oldatból visszakristályosodik a feloldott félvezető anyag, és ily módon, a fémbevonat minőségétől függően, megfelelően szennyezett réteg alakul ki a félvezető felületén. A vékony réteg és a hordozó között jön létre a félvezető p-n átmenet. Mivel a hőkezelést oxigén jelenlétében végezzük, a hőkezelés során a fém nagy része fokozatosan oxidálódik, és így a p-n átmenet kialakulásával egyidőben átlátszó fémoxid vezetőréteg képződik a felületen. Ha az így nyert félvezető eszköz hordozóját ismert módon ohmos kontaktussal látjuk el, az átlátszó réteg, mint kontaktus és az utóbbi kontaktus segítségével kivezetéseket csatlakoztathatunk és az eszközt világító diódaként vagy fotodiódaként használhatjuk. A találmányt a továbbiakban az alábbi példák kapcsán ismertetjük, < 1. példa n-típusú, 5.10'7 atom/cm* Te-szennyezést tartalmazó, 0,4 x 3x3 mm' nagyságú, polírozott, ismert módon kémiailag tisztított galliumfoszfid egykristály egyik lapjára kb. 800 A vastag, 8% indiumot tartalmazó cink réteget párologtatunk fel 0,1 torr nyomáson. A1 mintát 8 cm' -es kvarccsőbe zárjuk 1,2 atm nyomású, 0,5 % oxigént tartalmazó nitrogén atmoszférában. Exután 10 percig 670 C°-on hőkezeljük, és 10 perc alatt szobahőmérsékletre hűtjük. „ A hőkezelés során a kristály felületén cinkoxid alapú átlátszó vezetőréteg alakul ki Ez alatt helyezkedik el egy p-típusú, un. cink és oxigén párokból álló világító centrumokat tartalmazó GaP réteg. Ismert módon ón kontaktust vittünk fel a kristály n-típusú felületére. Aikész világító diódát nyitó irányban működtetve, néhány volt feszültség és 20-40 mA áramfelvétel mellett, a p-n átmenet jól észlelhető vörös fényt bocsát ki, mely az átlátszó kontaktuson keresztül gyakorlatilag veszteség nélkül lép ki. \ 2. példa Kémiailag megfelelően polírozott 0,5 x 2 x 3 mm'-es p-típusú GaAs egykristály egyik lapjára kb 1000 A vastag ón-indiumtellur (59:40:1) réteget párologtatunk. A hőkezelést az 1. példában ismertetett módon végezzük. Aiművelet során átlátszó vezetőréteg alakul ki a kristály felületén és 1 b egyúttal a GaAs felülete n-tipusúvá szennyeződik át. Ezután ismert módon Zn-In ohmos kontaktussal látjuk el a kristály p—típusú oldalát. Megfelelő tokozás után, az eszköz záró irányban előfeszítve mint fotódióda működtethető. Mivel a spektrális érzékenység maximuma a vörös hullámhossztar-20 tományba esik, lehetőség nyílik látható fénnyel történő vezérlésre, pL GaP világító dióda felhasználásával. i 3. példa Olvadékból növesztett, n-típusú 1,5 x 2 x 0,3 mm3 -es, 25 közelítőleg 10 mól% ZnSe-et és 10 mól% AlP-ot tartalmazó (AlGa)P-ZnSe elegykristályt kémiailag polírozunk. Az elegykristály ellenállása 9 x 10a ohm cm. Egyik lapjára 1000 A vastag 5% indiumot tartalmazó Zn-In ötvözetet párologtatunk 10"2 torr nyomáson. A hőkezelést az előzőekhez 30 hasonló módon (650°C, 10 perc) végezzük. Az n-típusú felületre indium kontaktust viszünk fel, majd a fém ill. a hőkezelés során kialakult átlátszó oxid-kontaktust villamos kivezetésekkel látjuk eL Az eszköz dióda-karakterisztikát ad, nyitó irányban vörös fényt emittáL < 35 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Optoelektronikai félvezető eszköz, amelynek egyik vezetési típusú kristályos félvezető hordozóján kialakított 4(-, másik vezetési típusú félvezető rétege és a hordozóhoz, valamint a réteghez ohmos kontaktuson át csatlakoztatott kivezetései vannak, ahol a rétegen lévő ohmos kontaktus a félvezető eszköz optikai tartományában átlátszó vezetőréteg, azzal jellemezve, hogy a másik vezetési típusú réteg vastagsága kisebb mint 20 000 Angstrom és szennyező anyaga az 45 átlátszó vezetőréteg legalább egyik alkotórésze, továbbá a félvezető hordozó A, B és C komponenseket a komponensek háromalkotós diagramján a, b, c és d pontokat rendre összekötő egyenesek által határolt területnek megfelelő összetételben tartalmazó elegykristály, ahol (-n A: galliumfoszfid; B: galliumarzenid; C: aluminiumfoszfidből, aluminiumarzenidből, cinkszulfidból, cinkszelenidből, indiumfoszfidból és indiumarzenidből álló csoport legalább egyik tagja, és a:A=0, B = 100%, C = 0 55 b:A = 100%, B = 0, OO c: A = 20%, B = O, C = 80%, d: A = O, B ? 20%, C ? 80%. i 2. Az 1. igénypont szerinti félvezető eszköz kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a másik vezetési típusú réteg fin vastagsága 500-5 000 Angstrom. ' 3. Alz előző igénypontok bármelyike szerinti félvezető eszköz kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az átlátszó vezetőréteg gallium, indium, cink, ón, ólom, tellur vagy ezek ötvözeteinek oxidja. • 4. Eljárás az előző igénypontok bármelyike szerinti opto-65 elektronikai félvezető eszköz előállítására, amely eszköznek egyik vezetési típusú kristályos félvezető hordozón kialakított másik vezetési típusú félvezető rétege és a hordozóhoz 2
