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DE102005006766A1 - Niedrig dotierte Schicht für ein nitrid-basiertes Halbleiterbauelement - Google Patents

Niedrig dotierte Schicht für ein nitrid-basiertes Halbleiterbauelement Download PDF

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Publication number
DE102005006766A1
DE102005006766A1 DE102005006766A DE102005006766A DE102005006766A1 DE 102005006766 A1 DE102005006766 A1 DE 102005006766A1 DE 102005006766 A DE102005006766 A DE 102005006766A DE 102005006766 A DE102005006766 A DE 102005006766A DE 102005006766 A1 DE102005006766 A1 DE 102005006766A1
Authority
DE
Germany
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layer
doped
schicht
nitride semiconductor
schottky
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102005006766A
Other languages
English (en)
Inventor
Milan Pophristic
Michael Murphy
Richard A. Stall
Bryan S. Shelton
Linlin Liu
Alex D. Ceruzzi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Power Integrations Inc
Original Assignee
Velox Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Velox Semiconductor Corp filed Critical Velox Semiconductor Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Eine wiederholbare und einheitlich niedrig-dotierte Schicht wird gebildet mittels Modulationsdotierens durch das Bilden sich abwechselnder Teilschichten aus dotiertem und undotiertem Nitrid-Halbleitermaterial auf einer anderen Schicht. Eine Schottky-Diode wird aus einer solchen niedrig-dotierten Nitrid-Halbleiter-Schicht gebildet, die auf einer weit höher dotierten Nitrid-Halbleiter-Schicht abgeschieden wird. Das sich ergebende Bauelement hat sowohl einen niedrigen Einschaltwiderstand, wenn das Bauelement in Durchlassrichtung geschaltet ist, und eine hohe Durchschlagspannung, wenn das Bauelement in Sperrichtung geschaltet ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vor liegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauelemente und im besonderen auf nitrid-basierte Halbleiterbauelemente, wie beispielsweise Schottky-Dioden, und auf Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Nitrid-basierte Halbleiter, wie beispielsweise Galliumnitrid- und Galliumnitrid-basierte Halbleiter werden von weiten Kreisen als begehrte Verbund-Halbleiter mit großer Bandlücke angesehen. Diese Materialien haben ihre Anwendung in optoelektronischen Bauelementen, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden und Photodioden gefunden, und werden auch in nicht-optischen elektronischen Bauelementen verwendet, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs) und Feld-Emittern. In optoelektronischen Bauelementen erlaubt die große Bandlücke des Materials eine Emission oder Absorption von Licht im sichtbaren bis ultravioletten Bereich. Bei elektronischen Bauelementen stellt Galliumnitrid und dessen verwandte Materialien eine hohe Elektronenbeweglichkeit bereit und erlauben einen Betrieb bei sehr hohen Signalfrequenzen.
  • Die Eigenschaften nitrid-basierter Halbleiter machen solche Materialien auch wünschenswert zum Gebrauch in Schottky-Dioden. Schottky-Dioden werden für Anwendungen gewünscht, wo Energieverluste während eines Schaltens von einer Durchlass-Vorspannung zu einer Sperrspannung und zurück die Effektivität eines Systems signifikant beeinflussen können, und wo eine Hochstromleitung unter Durchlass-Vorspannung und wenig oder keine Leitung unter Sperrspannung gewünscht wird, wie beispielsweise dann, wenn sie als ein Ausgabe-Gleichrichter in einem Schaltnetzteil verwendet werden. Die Schottky-Dioden haben geringere Einschaltspannungen aufgrund der geringeren Sperrhöhe des gleichrichtenden Metall-auf-Halbleiter-Übergangs und haben schnellere Schaltgeschwindigkeiten, weil sie hauptsächlich Majoritätsträger-Bauelemente sind. Nitrid-basierte Halbleiter sind daher aufgrund ihrer hohen Elektronen-Beweglichkeit als Schottky-Dioden hoch begehrt, welche den Einschaltwiderstands des Bauelements verringert, wenn die Schottky-Diode in Durchlass-Vorspannung geschaltet ist, und wegen ihrer Fähigkeit, hohe Durchschlagsspannungsfelder zu widerstehen, wenn sie in Sperrrichtung geschaltet sind. Zusätzlich haben Galliumnitrid- und Galliumnitrid-basierte Halbleiter den Vorteil, dass die Sperrhöhe an dem Metall-auf-Halbleiter-Übergang, und damit der Abfall der Durchlass-Vorspannung, sich abhängig von der Art des in dem Übergang verwendeten Metalls ändert.
  • Die geringere Metall-zu-Halbleiter-Sperrhöhe bzw. Höhe der Metall-zu-Halbleiter-Barriere kann jedoch den Sperrstrom bzw. Sperr-Leckstrom erhöhen, wenn der Metall-auf-Halbleiter-Übergang in Sperrrichtung geschaltet ist. Daher wird eine niedriger dotierte Halbleiterschicht für den Metall-auf-Halbleiter-Übergang gewünscht. Die niedriger dotierte Schicht ergibt jedoch einen höheren Einschaltwiderstand, wenn das Bauelement in Durchlassrichtung geschaltet ist. Es wird daher weiterhin gewünscht, eine höher dotierte Schicht einzubeziehen, die als der größere Teil des Leitungspfades dient und die Dicke der niedrig dotierten Schicht zu minimieren, wodurch der Widerstand reduziert wird, wenn das Bauelement in Durchlassrichtung geschaltet ist. Daher besteht ein Kompromiss, wenn man versucht, den Vorwärts-Widerstand eines Bauelements zu reduzieren und gleichzeitig die Sperr-Durchschlagsspannung zu reduzieren. Wenn die Schottky-Diode für höhere Sperr-Durchschlagsspannungen optimiert ist, wie beispielsweise durch Erhöhen des Widerstands und der Dicke der niedriger dotierten Schicht, erhöht sich der Einschaltwiderstand. Im Gegensatz dazu verringert sich die Durchschlagsspannung, wenn das Bauelement für einen geringen Einschaltwiderstand optimiert wird, wie beispielsweise durch Bereitstellen einer höher dotierten und dickeren Niedrigwiderstands-Schicht.
  • Um die Schottky-Diode sowohl auf eine hohe Sperr-Durchschlagsspannung als auch auf einen niedrigen Durchlassrichtungs-Einschaltwiderstand hin zu optimieren, ist eine dünne, sehr gering dotierte Schicht erwünscht, um als Metall-zu-Halbleiter-Kontakt zu dienen. Solch niedri ge Dotierungspegel sind jedoch sehr schwierig in einer wiederholbaren Art und Weise zu erreichen, welche über die Schicht einheitlich ist.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Schottky-Diode bereitzustellen, die eine sehr gering dotierte Schicht aufweist, die wiederholbar mit einheitlicher Dotierung gebildet werden kann.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Schottky-Diode mit einer niedriger dotierten Deckschicht bzw. obersten Schicht bereit, die mittels einer Moduiationsdotierung gebildet wird.
  • Gemäß eines Aspekts der Erfindung wird eine Halbleiter-Schichtstruktur gebildet. Eine modulationsdotierte Schicht wird auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht gebildet durch Bilden mindestens einer Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens einer Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter auf dem mindestens einen Teilbereich der anderen Schicht, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungskonzentration von höchstens 2·e16 cm–3 aufweist.
  • Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung umfasst eine Halbleiter-Schichtstruktur eine modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter, die auf der anderen Schicht abgeschieden wird. Die modulationsdotierte Schicht umfasst mindestens eine Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens eine Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter, die auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht abgeschieden sind, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungskonzentration von höchstens 2·e16 cm–3 aufweist.
  • Gemäß dieser Aspekte der Erfindung können abwechselnde Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht gebildet werden. Dotierungssubstanzen aus der dotierten Teilschicht können in die undotierte Teilschicht diffundie ren, um die modulationsdotierte Schicht zu bilden, welche eine Dotierungskonzentration aufweist, die im wesentlichen einheitlich ist. Die dotierte Teilschicht und die undotierte Teilschicht können mittels reaktiven Sputterns, metallorganischer Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomschicht-Epitaxie gebildet werden.
  • Die modulationsdotierte Schicht kann einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfassen, welcher GaN umfassen kann, und kann vom n-Typ sein. Die modulationsdotierte Schicht kann eine Dotierungskonzentration von mindestens 4·e15 cm–3 aufweisen. Die modulationsdotierte Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,2 μm und/oder höchstens 10 μm aufweisen. Die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,0005 μm und/oder höchstens 0,1 μm aufweisen. Die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,005 μm und/oder höchstens 0,1 μm aufweisen.
  • Ein Schottky-Übergang kann mit einer Schichtstruktur gemäß dieser Aspekte der Erfindung gebildet werden und eine erste Metall-Kontaktschicht haben, die auf der dotierten Schicht gebildet wird. Die erste Metall-Kontaktschicht kann Patin (Pt), Palladium (Pd) oder Nickel (Ni) umfassen.
  • Eine Schottky-Diode kann mit dem oben beschriebenen Schottky-Übergang gebildet werden sowie einem auf mindestens einem Teilbereich der anderen Schicht gebildeten ohmschen Kontakt.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Schottky-Diode gebildet. Eine modulationsdotierte Schicht wird auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht gebildet durch Bilden mindestens einer Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens einer Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht. Eine metallische Kontaktschicht wird auf mindestens einem Teil der modulationsdotierten Schicht so gebildet, dass ein Schottky-Kontakt damit gebildet wird. Mindestens eine weitere Metall-Kontaktschicht wird auf mindestens einem Teil der anderen Schicht so gebildet, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird. Ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zur Durchschlagsspannung der Schottky-Diode beträgt höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V.
  • Eine Schottky-Diode ist in Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Erfindung. Eine modulationsdotierte Schicht wird auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht aufgebracht bzw. abgeschieden und umfasst mindestens eine Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens eine Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter. Eine metallische Kontaktschicht wird auf mindestens einem Teil der modulationsdotierten Schicht dergestalt abgeschieden, dass ein Schottky-Kontakt damit gebildet wird. Mindestens eine weitere Metall-Kontaktschicht wird auf mindestens einem Teil der anderen Schicht so abgeschieden, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird. Ein Verhältnis des Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zur Durchschlagsspannung der Schottky-Diode beträgt höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V.
  • Gemäß dieser Aspekte der Erfindung können sich abwechselnde Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht gebildet werden. Die dotierte Teilschicht und die undotierte Teilschicht können mittels reaktiven Sputterns, metall-organischer Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomschicht-Epitaxie gebildet werden.
  • Die modulationsdotierte Schicht kann einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfassen, welcher GaN enthalten kann, und kann vom n-Typ sein. Die modulationsdotierte Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,2 μm und/oder höchstens 10 μm aufweisen. Die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,005 μm und/oder höchstens 0,1 μm aufweisen. Die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht kann eine Dicke von mindestens 0,005 μm und/oder höchstens 0,1 μm aufweisen.
  • Die andere Schicht kann eine andere dotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter sein, die auf einem Substrat gebildet wird, bevor die dotierte Schicht gebildet wird, wobei die dotierte Schicht und die andere dotierte Schicht den gleichen Leitungs-Typ besitzen können, und die andere dotierte Schicht höher dotiert sein kann als die dotierte Schicht. Die andere dotierte Schicht kann aus jedem von: reaktivem Sputtern, metall-organischer Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomschicht-Epitaxie gebildet werden. Die andere dotierte Schicht kann einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter enthalten, welcher GaN enthalten kann, und kann vom n-Typ sein. Die andere dotierte Schicht kann eine Dotierungskonzentration von mindestens 4·e18 cm–3 aufweisen.
  • Das Substrat kann Saphir, Siliziumcarbid, dotiertes Silizium oder undotiertes Silizium sein.
  • Die Schottky-Metall-Kontaktschicht kann Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Nickel (Ni) enthalten. Die ohmsche Metall-Kontaktschicht kann aus Aluminium/Titan/Platin/Gold (Al/Ti/Pt/Au) oder aus Titan/Aluminium/Platin/Gold (Ti/Al/Pt/Au) sein.
  • Gemäß eines zusätzlichen Aspekts der Erfindung wird eine Schottky-Diode gebildet. Eine untere Schicht aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter wird auf einem Substrat gebildet. Eine obere Schicht wird aus sich abwechselnden Teilschichten aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens einem Teilbereich der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter gebildet. Die Teilschichten können mittels reaktiven Sputterns, metall-organischer Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomschichten-Epitaxie gebildet werden, um eine obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter zu bilden. Die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter ist höher dotiert als die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter. Eine erste Metall-Kontaktschicht wird auf der oberen Schicht aus Nitrid-Halbleitern so gebildet, dass ein Schottky-Kontakt gebildet wird. Eine zweite Metall-Kontaktschicht wird auf der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter gebildet, so dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird. Ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zur Durchschlagsspannung der Schottky-Diode beträgt höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V.
  • Eine Schottky-Diode ist gemäß eines weiteren zusätzlichen Aspekts der Erfindung ausgebildet. Eine untere Schicht aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter wird auf einem Substrat abgeschieden. Eine obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter wird auf mindestens einem Teilbereich der Schicht aus Nitrid-Halbleiteroberschicht abgeschieden und umfasst sich abwechselnde Teilschichten aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotierten Nitrid-Halbleiter. Die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter ist höher dotiert als die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter. Eine erste Metall-Kontaktschicht wird auf der oberen Schicht aus Nitrid-Halbleiter so abgeschieden, dass ein Schottky-Kontakt gebildet wird. Eine zweite Metall-Kontaktschicht wird auf der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter dergestalt abgeschieden, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird. Ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode beträgt höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V.
  • Gemäß dieser Aspekte der Erfindung kann die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter und/oder die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter aufweisen, welcher GaN aufweisen kann.
  • Die oben aufgezählten Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und zugehörigen Zeichnungen genauer beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine unvollständige Querschnittsdarstellung in einer vergrößernden Ansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführung der Erfindung.
  • 2 ist eine unvollständige Schnittdarstellung in einer vergrößernden Ansicht einer in 1 gezeigten Halbleiterstruktur, welche die Modulationsdotierung der Deckschicht zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Wie in der vorliegenden Offenbarung verwendet, bezieht sich der Ausdruck "III–IV-Halbleiter" auf ein Verbund-Halbleitermaterial gemäß der stöchiometrischen Formel AlaInbGacNdAsePf, wobei (a + b + c) ungefähr 1 ist, und (d + e + f) ebenfalls ungefähr 1 ist. Der Ausdruck "Nitrid-Halbleiter" oder "nitrid-basierter Halbleiter" bezieht sich auf einen III–V-Halbleiter, bei dem d gleich 0,5 oder größer ist, besonders typisch um 0,8 herum oder größer. Vorzugsweise bestehen die Halbleitermaterialien aus reinen Nitrid-Halbleitern, d.h., Nitrid-Halbleitern, bei denen d ungefähr 1,0 ist. Der Ausdruck "Galliumnitrid-basierter Halbleiter", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Nitrid-Halbleiter einschließlich Gallium und insbesondere bevorzugt einschließlich Gallium als dem hauptsächlich vorhandenen Metall, d.h. mit c ≥ 0,5 und besonders bevorzugt mit ≥ 0,8. Die Halbleiter können eine p-Typ- oder n-Typ-Leitfähigkeit aufweisen, welches ihnen mittels herkömmlicher Dotiersubstanzen verliehen wird, und was sich auch aus dem inhärenten Leitungs-Typ des jeweiligen Halbleitermaterials ergibt. Beispielsweise sind Galliumnitrid-basierte Halbleiter mit Defekten typischerweise inhärent vom n-Typ, und zwar sogar dann, wenn sie undotiert sind. Herkömmliche Elektronendonator-Dotiersubstanzen, wie beispielsweise Si, Ge, S und O, können verwendet werden, um Nitrid-Halbleitern eine n-Typ-Leitfähigkeit zu verleihen, wohingegen p-Typ-Nitrid-Halbleiter konventionelle Elektronenakzeptor-Dotiersubstanzen, wie beispielsweise Mg und Zn, einschließen.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten nitrid-basierten Schottky-Diode. Die Schottky-Diode 100 umfasst ein Substrat 102, auf dem weitere Schichten aufgebracht worden sind. Idealerweise sollte das Substrat einen Gitterabstand aufweisen, nämlich den Abstand zwischen benachbarten Atomen in seinem Kristallgitter, der gleich zu dem von Galliumnitrid oder anderen nitrid-basierten Halbleitern ist, welche auf dem Substrat aufwachsen sollen, um die Zahl der Defekte zu verringern, wie beispielsweise Versetzungen im Kristallgitter, welche in dem nitrid-basierten Halbleiter gebildet werden. Zusätzlich ist es auch hoch wünschenswert für das Substrat, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu haben, der mindestens gleich dem des nitrid-basierten Halbleiters ist, so dass dann, wenn das Substrat und der nitrid-basierte Halbleiter nach dem Aufwachsen der nitrid-basierten Halbleiterschicht abgekühlt werden, das Substrat sich stärker zusammenzieht als die Halbleiterschicht, wodurch die Halbleiterschicht zusammengedrückt und die Bildung von Rissen in der Schicht vermieden wird.
  • Das Substrat 102 kann ein isolierendes oder nicht-leitendes Substrat sein, wie beispielsweise ein kristalliner Saphir-Wafer, ein Siliziumcarbid-Wafer oder ein undotierter Silizium-Wafer, welche verwendet werden, um ein seitlich leitendes Bauelement zu bilden. Alternativ kann das Substrat 102 ein dotierter Silizium-Wafer sein, welcher verwendet wird, um ein vertikal leitendes Bauelement zu bilden, wie es beispielsweise in der US-Provisional Application Nr. 60/430,837, angemeldet am 04. Dezember 2002, und in der US-Patentanmeldung Nr. 10/721,488, angemeldet am 25. November 2003, beschrieben ist, deren Offenbarung hier vollinhaltlich eingebracht wird.
  • Um die Gitterfehlanpassung und den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der nitrid-basierten Halbleiterschicht und den Substraten zu kompensieren, kann eine Pufferschicht (nicht gezeigt) auf dem Substrat bereitgestellt werden. Die Pufferschicht kann eine oder mehrere Schichten aus nitrid-basierten Materialien umfassen, um einen Übergang zwischen der Gitterstruktur des Substrats und der Gitterstruktur des Galliumnitrids oder anderer nitrid-basierter Halbleiterschichten bereitzustellen.
  • Eine hochdotierte nitrid-basierte Halbleiterschicht 106, wie beispielsweise Galliumnitrid oder ein Galliumnitrid-basierter Halbleiter, wird dann auf der Pufferschicht gebildet oder, wenn die Pufferschicht nicht vorhanden ist, direkt auf dem Substrat 102. Die hochdotierte Schicht 106 wird typischerweise unter Verwendung eines epitaktischen Aufwuchsverfahrens gebildet. Ein reaktives Sputter-Verfahren kann verwendet werden, wobei die metallischen Bestandteile des Halbleiters, wie beispielsweise Gallium, Aluminium und/oder Indium, von einem metallischen Target abgelöst werden, das sich in enger Nachbarschaft zu dem Substrat befindet, während sowohl das Target als auch das Substrat sich in einer gasförmigen Atmosphäre befinden, welche Stickstoff und ein oder mehrere Dotiersubstanzen enthält. Alternativ wird die metall-organische Gasphasenabscheidung (MOCVD) verwendet, wobei das Substrat einer Atmosphäre ausgesetzt wird, welche organische Verbindungen der Metalle enthält, als auch einem reaktiven Stickstoff-enthaltenden Gas, wie beispielsweise Ammoniak, sowie einem Dotiersubstanz-enthaltenden Gas, während das Substrat auf einer erhöhten Temperatur, typischerweise um 700 bis 1100°C herum, gehalten wird. Die gasförmigen Verbindungen zersetzen sich und Bilden einen dotierten Metallnitrid-Halbleiter in der Form eines Films aus kristallinem Material auf der Oberfläche des Substrats 102. Das Substrat und der aufgewachsene Film werden dann abgekühlt. Als eine weitere Alternative können andere epitaktische Aufwuchsverfahren, wie beispielsweise Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Atomschicht-Epitaxie verwendet werden. Die sich ergebende hochdotierte Schicht 106 ist vorzugsweise vom n-Typ und hat eine Dotierungskonzentration von mindestens 4·E18 cm–3.
  • Eine niedriger dotierte nitrid-basierte Halbleiterschicht 108, wie beispielsweise Galliumnitrid oder ein Galliumnitrid-basierter Halbleiter, wird auf mindestens einem Teil der hochdotierten Schicht 106 mittels einer Modulations-Dotierung aufgebracht. Typischerweise wird die niedriger dotierte Schicht 108 auf der ganzen Oberfläche der höher dotierten Schicht 106 gebildet, die niedriger dotierte Schicht wird dann strukturiert, und Teile der niedriger dotierten Schicht werden weggeätzt, um Bereiche der höher dotierten Schicht 106 freizulegen. Solche Strukturierungs- und Ätz-Schritte können in einer bekannten Art und Weise ausgeführt werden.
  • Eine Schottky-Metallschicht 110 wird auf der niedriger dotierten Schicht 108 in bekannter Weise gebildet und bildet den Metall-auf-Halbleiter-Übergang mit der niedriger dotierten Schicht, was als Schottky-Übergang bekannt ist. Die Schottky-Metallschicht umfasst typischerweise eine Platin (Pt)-Schicht, eine Palladium (Pd)-Schicht oder eine Nickel (Ni)-Schicht, obwohl andere Materialien mit einer hohen Austrittsarbeit verwendet werden können, um die gewünschte Sperrhöhe zu erlangen.
  • Eine weitere Metallschicht 116 wird auf der hochdotierten Schicht 106 abgeschieden und bildet einen ohmschen Kontakt mit der hochdotierten Schicht. Die ohmsche Metallschicht ist typischerweise ein Stapel aus einem oder mehreren Metallen, wie beispielsweise ein Aluminium/Titan/Platin/Gold- (Al/Ti/Pt/Au-) Stapel oder ein Titan/Aluminium/Platin/Gold- (Ti/Al/Pt/Au)-Stapel, obwohl andere Metalle oder Kombinationen von Metallen verwendet werden können. Beispiele für einen Al/Ti/Pt/Au-Stapel für einen ohmschen Kontakt und dessen Bildung werden in dem US-Patent 6,653,215 beschrieben, welcher mit "Contact to n-GaN with Au Termination" betitelt ist und am 25. November 2003 erteilt wurde, dessen Offenbarung hiermit hier eingeführt wird.
  • Eine dickere Bondpad- bzw. Haftfeld-Metallschicht 112 wird auf der Schottky-Metallschicht 110 und der ohmschen Metallschicht 116 gebildet. Die Haftfeld-Metallschicht ist typischerweise eine dicke Schicht aus Aluminium (Al) oder Gold (Au). Eine Passivierungsschicht (nicht gezeigt), umfassend einen Isolator, kann zwischen zumindest der ohmschen Metallschicht und der Schottky-Metallschicht gebildet werden.
  • Die Schottky-Metallschicht 110, die ohmsche Metallschicht 106 und die Haftfeld-Metallschichten 112 werden mittels aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren gebildet.
  • Die in 1 gezeigte Schottky-Dioden-Struktur ergibt ein Bauelement, das eine seitliche Stromführung in den Galiumnitrid-basierten Schichten nutzt, um den Durchlassstrom zu führen. Der Durchlassstrom geht vertikal von der Schottky-Metallschicht 110 durch die Schottkysche Sperrschicht durch die relativ dünne niedriger dotierte Schicht 108 und dann entlang der horizontalen Ausdehnung der hochdotierten Schicht 106 zu der ohmschen Metallschicht 116.
  • 2 zeigt in größerem Detail die in 1 gezeigte nitrid-basierte Schottky-Diode 100, um die Modulationsdotierung zu zeigen, die verbessert wird, um die niedriger dotierte Schicht zu bilden. Gleiche Referenzziffern in 2 repräsentieren Strukturen, die zu den in 1 gezeigten korrespondieren.
  • Die Modulationsdotierung wird durch alternatives Aufbringen von Teilschichten aus dotierten nitrid-basierten Materialien 208 und Teilschichten aus undotierten nitrid-basierten Materialien 209 erreicht, wie beispielsweise Teilschichten aus dotiertem und undotiertem Galliumnitrid oder Galliumnitrid-basierten Materialien. Die sich abwechselnden dotierten und undotierten Teilschichten werden epitaktisch auf die hochdotierte Schicht 106 aufgebracht, bzw. wachsen dort auf, vorzugsweise unter Verwendung solcher Methoden wie dem reaktiven Sputtern, MOCVD, MBE oder der Atomschicht-Epitaxie.
  • Optional sind die sich abwechselnden dotierten und undotierten Teilschichten ausreichend dünn, so dass ein Heizen des Substrats während des epitaktischen Aufwachsens bewirkt, dass die Dotiersubstanzen in den dotierten Schichten in die undotierten Schichten hinein diffundieren, was in einer im wesentlichen gleichen Dotierungs-Konzentration über die gesamte niedriger dotierte Schicht mündet, welche niedriger ist als die ursprünglichen Dotierungskonzentrationen in den dotierten Teilschichten 208. Jedoch ist die Erfindung gleichermaßen anwendbar in Abwesenheit einer solchen Diffusion.
  • Die sich ergebende niedriger dotierte Schicht ist vorzugsweise vom n-Typ und hat vorzugsweise eine Dotierungs-Konzentration über die niedriger dotierte Schicht zwischen 7,5·e18 bis 1,4·e16 cm–3 bei Messung nach Bildung der niedriger dotierten Schicht und eine Dotierungs-Konzentration zwischen 4·e15 bis 2·e16 cm–3 nach Fertigstellung der Bauelementbearbeitung. Die niedriger dotierte Schicht weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,2 μm und 10 μm auf, mit jeder der dotierten Schichten mit einer bevorzugten Dicke zwischen 0,005 μm und 0,1 μm und der undotierten Schichten mit jeweils einer bevorzugten Dicke von 0,005 μm bis 0,1 μm. Die Dicke und Dotierungs-Konzentration der niedriger dotierten Schicht werden mittels der gewünschten Durchschlags spannung des Bauelements bestimmt, wobei größere Dicken und/oder geringere Dotierungskonzentrationen höhere Durchschlagsspannungen ermöglichen. Beispielsweise können für eine gewünschte Durchschlagsspannung von 200 Volt die niedriger dotierte Schicht eine Dicke zwischen 1 und 4 μm aufweisen mit korrespondierenden Dotierungs-Konzentrationen zwischen 1·e15 bis 5·e16 cm–3.
  • Vorteilhafterweise erlaubt es das Modulationsdotierungs-Verfahren gemäß der Erfindung, eine niedriger dotierte Schicht zu verwenden, welche in einer wiederholbaren und gleichförmigen Art und Weise erhalten werden kann. Die abwechselnd dotierten Teilschichten haben jede eine ausreichend hohe Dotierungskonzentration, um in einer wiederholbaren Art und Weise gebildet zu werden. Die sich ergebende Kombination aus dotierten Teilschichten und undotierten Teilschichten mündet daher in einer wiederholbaren und einheitlichen Dotiersubstanz-Konzentration über die gesamte niedrig dotierte Schicht.
  • Die sich ergebende Struktur hat den weiteren Vorteil, dass der Einschaltwiderstand des Bauelements unter Durchlass-Vorspannung niedrig ist, während die Durchschlagsspannung unter Sperrvorspannung hoch ist. Typischerweise beträgt das Verhältnis von Einschaltwiderstand des Bauelements zu Sperr-Durchschlagsspannung des Bauelements höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V. Beispielsweise ergibt sich für eine Schottky-Diode, die eine Durchschlagsspannung von 200 Volt bei einem Einschaltwiderstand von 0,0035 Ω·cm2 aufweist, ein Verhältnis von 1,75·1015 Ω·cm2/V. Bei einem weiteren Beispiel ergibt ein Widerstand von 0,009 Ω·cm2 für ein Bauelement mit einer Durchschlagsspannung von 600 Volt ein Verhältnis von 1,5·10–2 Ω·cm2/V.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es klar sein, dass diese Ausführungsformen ausschließlich für die Prinzipien und Anwendungen der vorliegenden Erfindung veranschaulichenden Charakter besitzen. Es sollte daher klar sein, dass viele Modifikationen an den veranschaulichenden Ausführungsbeispielen durchgeführt werden können, und dass andere Anordnungen verwendet werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung, so wie sie durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
    • 1. Ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiter-Schichtstruktur, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer modulationsdotierten Schicht auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht durch Bilden mindestens einer Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens einer Teilschicht aus undotierten Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration von höchstens 2E16 cm–3 aufweist.
    • 2. Verfahren wie in 1, wobei der Schritt des Bildens ein Bilden von sich abwechselnden Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht umfasst.
    • 3. Ein Verfahren wie in 1, wobei der Schritt des Bildens mittels eines Verfahrens ausgeführt wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche reaktives Sputtern, metall-organische Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) und Atomschicht-Epitaxie beinhaltet.
    • 4. Ein Verfahren wie in 1, wobei der Schritt des Bildens ein Diffundieren von Dotierungssubstanz von der Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter in die Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter umfasst, um die dotierte Schicht zu bilden, wobei die dotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration aufweist, die im wesentlichen einheitlich ist.
    • 5. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht einen galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 6. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht GaN umfasst.
    • 7. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht von einem n-Typ ist.
    • 8. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration von mindestens 4E15 cm–3 aufweist.
    • 9. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 μm aufweist.
    • 10. Ein Verfahren wie in 1, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von höchstens 10 μm aufweist.
    • 11. Ein Verfahren wie in 1, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 12. Ein Verfahren wie in 1, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 mm aufweist.
    • 13. Ein Verfahren wie in 1, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 14. Ein Verfahren wie in 1, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 15. Ein Verfahren zum Bilden eines Schottky-Übergangs einschließlich eines Bildens einer modulationsdotierten Schicht wie in 1, und Bilden einer Metall-Kontaktschicht auf der modulationsdotierten Schicht.
    • 16. Ein Verfahren zum Bilden einer Schottky-Diode einschließlich des Bildens eines Schottky-Übergangs wie in 15, und Bilden eines ohmschen Kontakts auf einem anderen Teilbereich der anderen Schicht.
    • 17. Ein Verfahren zum Bilden einer Schottky-Diode, wobei das Verfahren umfasst:
    • – Bilden einer modulationsdotierten Schicht auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht durch Bilden mindestens einer Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens einer Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter auf dem mindestens einem Teilbereich der anderen Schicht;
    • – Bilden einer metallischen Kontaktschicht auf mindestens einem Teil der modulationsdotierten Schicht, um damit einen Schottky-Übergang zu bilden; und
    • – Bilden mindestens einer weiteren metallischen Kontaktschicht auf mindestens einem Teil der anderen Schicht in im wesentlichen ohmschem Kontakt damit;
    • – wobei ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode höchstens 2·1015 Ω·cm2/V beträgt.
    • 18. Ein Verfahren wie in 17, wobei der Schritt des Bildens einer modulationsdotierten Schicht Bilden von sich abwechselnden Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf dem mindestens einen Teilbereich der anderen Schicht umfasst.
    • 19. Ein Verfahren wie in 17, wobei der Schritt des Bildens einer modulationsdotierten Schicht mittels eines Prozesses ausgeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: reaktives Sputtern, metall-organische Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) und Atomschichten-Epitaxie.
    • 20. Ein Verfahren wie in 17, wobei die modulationsdotierte Schicht einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 21. Ein Verfahren wie in 17, wobei die modulationsdotierte Schicht GaN umfasst.
    • 22. Ein Verfahren wie in 17, wobei die modulationsdotierte Schicht vom n-Typ ist.
    • 23. Ein Verfahren wie in 17, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 μm aufweist.
    • 24. Ein Verfahren wie in 17, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von höchstens 10 μm aufweist.
    • 25. Ein Verfahren wie in 17, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 26. Ein Verfahren wie in 17, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 27. Ein Verfahren wie in 17, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 28. Ein Verfahren wie in 17, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 29. Ein Verfahren wie in 17, wobei die erste Metall-Kontaktschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und Nickel (Ni) umfasst.
    • 30. Ein Verfahren wie in 17, wobei die andere Schicht eine andere dotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter umfasst, die auf einem Substrat vor dem Bilden der dotierten Schicht gebildet wird, wobei die dotierte Schicht und die andere dotier te Schicht vom gleichen Leitungstyp sind, und die andere dotierte Schicht höher dotiert ist als die dotierte Schicht.
    • 31. Ein Verfahren wie in 30, wobei die andere dotierte Schicht einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 32. Ein Verfahren wie in 30, wobei die andere dotierte Schicht GaN umfasst.
    • 33. Ein Verfahren wie in 30, wobei die andere dotierte Schicht vom n-Typ ist.
    • 34. Ein Verfahren wie in 30, wobei die andere dotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration von mindestens 4E18 cm–3 aufweist.
    • 35. Ein Verfahren wie in 31, wobei das Substrat aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: Saphir, Siliziumcarbid, dotiertes Silizium und undotiertes Silizium.
    • 36. Ein Verfahren wie in 17, wobei die ohmsche Metall-Kontaktschicht ausgewählt ist aus der Gruppe, die umfasst: Aluminium/Titan/Platin/Gold (Al/Ti/Pt/Au) und Titan/Aluminium/Platin/Gold (Ti/Al/Pt/Au).
    • 37. Eine Halbleiter-Schichtstruktur, umfassend: eine modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter, die auf einer anderen Schicht abgeschieden worden ist, wobei die modulationsdotierte Schicht mindestens eine Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens eine Teilschicht aus undotierten Nitrid-Halbleiter umfasst, die auf mindestens einem Teilbereich der anderen Schicht abgeschieden sind, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungskonzentration von höchstens 2E16 cm–3 aufweist.
    • 38. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht sich abwechselnder Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotierten Nitrid-Halbleiter einschließt, die auf mindestens einem Bereich der anderen Schicht aufgebracht sind.
    • 39. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter einschließt.
    • 40. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht GaN einschließt.
    • 41. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter vom n-Typ ist.
    • 42. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter eine Dotierungskonzentration von mindestens 4E15 cm–3 aufweist.
    • 43. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 μm aufweist.
    • 44. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von höchstens 10 μm aufweist.
    • 45. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 46. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 47. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 48. Eine Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 49. Ein Schottky-Übergang einschließlich einer Halbleiter-Schichtstruktur wie in 37, und einer ersten Metall-Kontaktschicht, die so auf der modulationsdotierten Schicht angeordnet ist, dass ein Schottky-Kontakt gebildet wird.
    • 50. Eine Schottky-Diode, umfassend einen Schottky-Übergang wie in 49 und eine zweite Metall-Kontaktschicht, die auf mindestens einem Teil der anderen Schicht so angeordnet bzw. abgeschieden ist, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird.
    • 51. Eine Schottky-Diode, umfassend:
    • – eine modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter, die auf einer anderen Schicht abgeschieden ist, wobei die modulationsdotierte Schicht mindestens eine Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens eine Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter umfasst;
    • – eine metallische Kontaktschicht, die auf mindestens einem Teil der modulationsdotierten Schicht abgeschieden ist, um einen Schottky-Übergang damit zu bilden; und
    • – mindestens eine weitere metallische Kontaktschicht, die auf mindestens einem Teil der anderen Schicht in im wesentlichen ohmschen Kontakt damit abgeschieden worden ist;
    • – wobei ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode höchstens 2·1015 Ω·cm2/V beträgt.
    • 52. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht abwechselnde Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter umfasst, die auf mindestens einem Teilbereich der anderen Schicht abgeschieden worden sind.
    • 53. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 54. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht GaN umfasst.
    • 55. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter vom n-Typ ist.
    • 56. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter eine Dotierungskonzentration von mindestens 4E15 cm–3 aufweist.
    • 57. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 μm aufweist.
    • 58. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von höchstens 10 μm aufweist.
    • 59. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 60. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die dotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 61. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von mindestens 0,005 μm aufweist.
    • 62. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die undotierte Teilschicht der modulationsdotierten Schicht eine Dicke von höchstens 0,1 μm aufweist.
    • 63. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die erste Metall-Kontaktschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und Nickel (Ni) umfasst.
    • 64. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die andere Schicht eine auf einem Substrat gebildete andere dotierte Schicht aus Nitrid-Halbleiter umfasst, wobei die dotierte Schicht und die andere dotierte Schicht vom gleichen Leitungstyp sind und die andere dotierte Schicht höher dotiert ist als die dotierte Schicht.
    • 65. Eine Schottky-Diode wie in 64, wobei die andere dotierte Schicht einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 66. Eine Schottky-Diode wie in 64, wobei die andere dotierte Schicht GaN umfasst.
    • 67. Eine Schottky-Diode wie in 64, wobei die andere dotierte Schicht vom n-Typ ist.
    • 68. Eine Schottky-Diode wie in 64, wobei die andere dotierte Schicht eine Dotierungskonzentration von mindestens 4E18 cm–3 umfasst.
    • 69. Eine Schottky-Diode wie in 64, wobei das Substrat aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: Saphir, Siliziumcarbid, dotiertes Silizium und undotiertes Silizium.
    • 70. Eine Schottky-Diode wie in 51, wobei die ohmsche Metall-Kontaktschicht ausgewählt ist aus der Gruppe, die umfasst: Aluminium/Titan/Platin/Gold (Al/Ti/Pt/Au) und Titan/Aluminium/Platin/Gold (Ti/Al/Pt/Au).
    • 71. Ein Verfahren zum Bilden einer Schottky-Diode, wobei das Verfahren umfasst:
    • – Bilden einer unteren Schicht aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter auf einem Substrat;
    • – Bilden einer oberen Schicht auf mindestens einem Teilbereich der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter durch Bilden sich abwechselnder Teilschichten aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter, wobei die Teilschichten mittels eines Verfahrens gebildet werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst:
    • – reaktives Sputtern, Metall-organisches Gasphasenabscheiden (MOCVD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) und Atomschicht-Epitaxie, wobei die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter höher dotiert ist als die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter;
    • – Bilden einer ersten Metall-Kontaktschicht auf der oberen Schicht aus Nitrid-Halbleiter so, dass ein Schottky-Kontakt gebildet wird; und
    • – Bilden einer zweiten Metall-Kontaktschicht auf der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter so, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird;
    • – wobei ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V entspricht.
    • 72. Ein Verfahren wie in 71, wobei mindestens die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter und/oder die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 73. Ein Verfahren wie in 71, wobei die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter und/oder die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter GaN umfasst.
    • 74. Eine Schottky-Diode, umfassend eine untere Schicht aus n-dotierten Nitrid-Halbleiter, die auf einem Substrat abgeschieden ist; eine obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter, die auf mindestens einem Teilbereich der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter abgeschieden bzw. angeordnet ist, wobei die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter sich abwechselnde Teilschichten aus n-dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter umfasst, wobei die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter höher dotiert ist als die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter, eine erste Metall-Kontaktschicht, die auf der oberen Schicht aus Nitrid-Halbleiter so abgeschieden ist, dass ein Schottky-Kontakt gebildet wird; und eine zweite Metall-Kontaktschicht, die auf der unteren Schicht aus Nitrid-Halbleiter so abgeschieden ist, dass ein ohmscher Kontakt gebildet wird; wobei ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V beträgt.
    • 75. Eine Schottky-Diode wie in 74, wobei die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter und/oder die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter einen Galliumnitrid-basierten Halbleiter umfasst.
    • 76. Eine Schottky-Diode wie in 74, wobei die obere Schicht aus Nitrid-Halbleiter und/oder die untere Schicht aus Nitrid-Halbleiter GaN umfasst.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bilden einer Halbleiter-Schichtstruktur, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer modulationsdotierten Schicht auf mindestens einem Teilbereich einer anderen Schicht durch Bilden mindestens einer Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und mindestens einer Teilschicht aus undotierten Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration von höchstens 2E16 cm–3 aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens ein Bilden von sich abwechselnden Teilschichten aus dotiertem Nitrid-Halbleiter und undotiertem Nitrid-Halbleiter auf mindestens dem Teilbereich der anderen Schicht umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens ein Diffundieren von Dotierungssubstanzen von der Teilschicht aus dotiertem Nitrid-Halbleiter in die Teilschicht aus undotiertem Nitrid-Halbleiter umfasst, um die dotierte Schicht zu bilden, wobei die dotierte Schicht eine Dotierungs-Konzentration aufweist, die im wesentlichen einheitlich ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modulationsdotierte Schicht einen Gallium-nitrid-basierten Halbleiter umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modulationsdotierte Schicht GaN umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modulationsdotierte Schicht eine Dicke von mindestens 0,2 μm und höchstens 10 μm aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Bilden eines Schottky-Übergangs durch Bilden einer Metall-Kontaktschicht auf der modulationsdotierten Schicht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend ein Bilden eines ohmschen Kontakts auf einem anderen Teilbereich der anderen Schicht, und wobei ein Verhältnis eines Einschaltwiderstands der Schottky-Diode zu einer Durchschlagsspannung der Schottky-Diode höchstens 2·10–5 Ω·cm2/V beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Metall-Kontaktschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und Nickel (Ni) umfasst.
  10. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ohmsche Metall-Kontaktschicht ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aluminium/Titan/Platin/Gold (Al/Ti/Pt/Au) und Titan/Aluminium/Platin/Gold (Ti/Al/Pt/Au) umfasst.
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