DE1444502B2 - Verfahren zur Regelung der Schärfe von an Galliumarsenid-Einkristallen zu bildenden pn-übergängen - Google Patents

Verfahren zur Regelung der Schärfe von an Galliumarsenid-Einkristallen zu bildenden pn-übergängen

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DE1444502B2 DE19631444502 DE1444502A DE1444502B2 DE 1444502 B2 DE1444502 B2 DE 1444502B2 DE 19631444502 DE19631444502 DE 19631444502 DE 1444502 A DE1444502 A DE 1444502A DE 1444502 B2 DE1444502 B2 DE 1444502B2
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Description

1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung daß ein beim epitaktischen Aufwachsen scharfe Uberder Schärfe von an Galliumarsenid-Einkristallen zu gänge ergebendes Gasgemisch aus Hydrid-Verbinbildenden pn-Übergängen, zu deren Erzeugung auf düngen des Galliums und des Arsens und ein beim der erhitzten Oberfläche des Galliumarsenid^Substrats epitaktischen Aufwachsen unscharfe Übergänge ermitteis thermischer Zersetzung von Dotierungsstoffe 5 gebendes Gasgemisch aus einer Hydrid-Verbindung enthaltenden Hydrid- und Halogen-Verbindungen des Galliums und einer Halogen-Verbindung des des Galliums und des Arsens eine einkristalline GaI- Arsens in einem steuerbar festlegbaren oder veränderliumarsenid-Schicht epitaktisch aufgewachsen wird. baren Verhältnis der Oberfläche des Substrats zu-
Außer denjenigen Verfahren, bei denen zur Her- geführt werden.
Stellung von einkristallinen Galliumarsenid-Schich- 10 Das erfindungsgemäße Verfahren ist in vorteilhaften in die Gasphase übergeführtes Galliumarsenid ter Weise so ausgebildet, daß als scharfe Übergänge oder auch eine diese Halbleiterverbindung als Korn- erzeugendes Gasgemisch
ponente enthaltende Komplexverbindung in einem
erhitzten Reaktionsraum der zu beschichtenden Ga2H6 + 2AsH3
Fläche zugeführt wird, wo das GaAs durch Dispro- 15
portionsprozesse ausgeschieden und epitaktisch auf und als unscharfe Übergänge erzeugendes Gasgemisch der Oberfläche des Substrats abgelagert wird, sind
zur Herstellung von reinsten GaAs auch Verfahren Ga2H6 + 2AsCl3
bekannt, bei welchem jeweils eine flüchtige Verbindung des Galliums und eine flüchtige Verbindung 20 gleichzeitig der Substratoberfläche zugeführt werden, des Arsens einzeln dem Reaktionsraum zugeführt Da diese verwendeten Gasgemische, die sich jewerden. Die flüchtigen Verbindungen, die auch durch weils bequem in großer Reinheit darstellen lassen, Verdampfen der entsprechenden Substanz innerhalb bereits bei niedrigen Temperaturen (Zimmertempedes mit einem geeigneten Temperaturgefälle ausge- ratur) flüchtig sind, ergibt sich eine weitere vorteilstatteten Reaktionsraums hergestellt werden können, 25 hafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahsind hierbei so ausgewählt, daß sie bei den im Re- rens. Diese besteht darin, daß die die epitaktische aktionsraum herrschenden Temperaturen zwischen Schicht erzeugenden Gasgemische dem auf einer 500 und 1500° C unter Abspaltung der jeweiligen Temperatur unterhalb ihrer pyrolytischen Zerfalls-Komponente der Halbleiterverbindung zerfallen, wo- temperatur befindlichen Reaktionsraum zugeführt bei sich die gebildeten Komponenten zu GaAs ver- 30 und an der oberhalb ihrer pyrolytischen Zerfallseinigen und an der Oberfläche des auf einer bestimm- temperatur erhitzten Oberfläche des Substrats zur ten Temperatur gehaltenen Substrats zur Ablagerung Reaktion gebracht werden. Auf diese Weise wird mit gelangen. Als flüchtige Verbindungen kommen bei Hilfe der ausgewählten Substanzen die Wirtschaf tden bekannten Verfahren vor allem Halogenide, Hy- lichkeit des Verfahrens erhöht, da die Zersetzung dride oder Alkylderivate der Komponenten der zu 35 der Gasgemische und die Bildung des Galliumbildenden Halbleiterverbindungen in Betracht. Es ist arsenids auf die unmittelbare Umgebung der Subauch bereits bekannt, mit Hilfe eines derartigen Ver- stratoberfläche beschränkt ist und da nur kleine Befahrens eine orientierte Abscheidung von GaAs in reiche erhitzt werden müssen. Die Erhitzung des Form einer epitaktischen Schicht zu erhalten. In die- Substrats kann zudem selektiv, z. B. durch Elektrosem Fall wird eine galliumorganische Verbindung 40 nenstrahlen, Infrarotstrahlen oder durch induktive bei ihrer Zersetzung in Gallium, gasförmige Kohlen- Heizung erfolgen, so daß das Aufwachsen der epiwasserstoffe und Wasserstoff mit Arsendampf zur taktischen Schicht auf bestimmte, beliebig geformte Reaktion gebracht. Dieses Verfahren hat zwar den Bereiche beschränkt wird, die gleichsam durch eine Nachteil, daß wegen der leichten Flüchtigkeit des thermische Maske festgelegt sind.
Arsens der gesamte Reaktionsraum auf relativ hoher 45 Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Temperatur gehalten werden muß, was wiederum Ausführungsbeispiels näher erläutert,
die Gefahr von Verunreinigungen mit sich bringt und Im Reaktionsgefäß 1, das beispielsweise aus Quarz die Ausbeute des Verfahrens beeinträchtigt. Indessen besteht, ist 'der Graphitblock 2, der mit einer dünnen ist es bei einem entsprechenden Verfahren zur Her- Quarzschicht 3 überzogen ist, angeordnet. Auf dem Stellung von einer einen pn-übergang bildenden, epi- 50 Graphitblock 2 ist das zu beschichtende GaAs-Plätttaktischen Siliciumschicht auf einem einkristallinen chen 4 angeordnet, das durch die Erwärmung des Substrat aus Si bereits bekannt, Siliciumverbindun- Blocks 2 mittels Induktionswindungen 5 auf etwa gen der obengenannten Art, insbesondere Halogenide 600° C erwärmt wird. Durch die Rohre 6 und 7 wird oder Silane zu verwenden. Hierbei ist es auch be- ein Gasgemisch aus
kannt, nur das Substrat, auf welchem die Abschei- 55
dung erfolgen soll, zu erhitzen und die Wände des H2 + Ga2H0 + AsCl3 bzw. H2 + Ga2H6 + AsH3
Reaktionsraums zu kühlen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Weiterentwick- in einem vorgegebenen Verhältnis eingeleitet, das lung dieser bekannten Verfahren ein Verfahren zur eine Temperatur von etwa 20° C hat. Beim ÜberHerstellung von epitaktischen GaAs-Schichten für 60 streichen des auf 600° C erwärmten GaAs-Plättdie Bildung von pn-Übergängen an der Oberfläche chens 4 wind dieses Gemisch, dessen pyrolytische eines einkristallinen GaAs-Substrats anzugeben, bei Zerfalltemperatur bei etwa 100° C liegt, zersetzt. Das welchem die Schärfe der erzeugten Übergänge regel- ausgeschiedene GaAs wächst auf dem Plättchen 4 bar ist. Dabei sollen die erzeugten Schichten mög- als epitaktische Schicht auf. Die Schärfe des Überlichst frei von Verunreinigungen sein. Das Verfah- 65 gangs wird durch das Verhältnis von AsCl3 und ren soll außerdem eine hohe Ausbeute ermöglichen. AsH3 bestimmt. Das durch das Rohr 8 abfließende
Gemäß der Erfindung wird dies bei dem Verfah- Gasgemisch kann, sofern es noch GaAs enthält, in
ren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, ein weiteres Reaktionsgefäß eingeleitet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Regelung der Schärfe von an Galliumarsenid-Einkristallen zu bildenden pn-Übergängen, zu deren Erzeugung auf der erhitzten Oberfläche eines Galliumarsenid-Substrats mittels thermischer Zersetzung von Dotierungsstoffe enthaltenden Hydrid- und Halogen-Verbindungen des Galliums und des Arsens eine einkristalline Galliumarsenid-Schicht epitaktisch aufgewachsen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim epitaktischen Aufwachsen scharfe Übergänge ergebendes Gasgemisch aus Hydrid-Verbindungen des Galliums und des Arsens und ein beim epitaktischen Aufwachsen unscharfe Übergänge ergebendes Gasgemisch aus einer Hydrid-Verbindung des Galliums und einer Halogen-Verbindung des Arsens in einem steuerbar festlegbaren oder veränderbaren Verhältnis der Oberfläche des Substrats zugeführt werden. ao
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als scharfe Übergänge erzeugendes Gasgemisch
Ga2H6 + 2AsH3
und als unscharfe Übergänge erzeugendes Gasgemisch
Ga2H6 + 2AsCl3
gleichzeitig der Substratoberfläche zugeführt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die epitaktische Schicht erzeugenden Gasgemische dem auf einer Temperatur unterhalb ihrer pyrolytischen Zerfallstemperatur befindlichen Reaktionsraum zugeführt und an der oberhalb ihrer pyrolytischen Zerfallstemperatur erhitzten Oberfläche des Substrats zur Reaktion gebracht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19631444502 1963-08-01 1963-08-01 Verfahren zur Regelung der Schärfe von an Galliumarsenid-Einkristallen zu bildenden pn-übergängen Pending DE1444502B2 (de)

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