DE1544223A1

DE1544223A1 - Method and device for manufacturing a semiconductor body

Info

Publication number: DE1544223A1
Application number: DE19641544223
Authority: DE
Inventors: Mcaleer William Joseph; Flynn Herman Wesley
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1963-03-18
Filing date: 1964-03-13
Publication date: 1970-02-26
Also published as: GB1053338A; NL6402893A

Description

MTiRCK & CO., INCORPORATED
Rahway, New Jersey, V.St.A.MTiRCK & CO., INCORPORATED
Rahway, New Jersey, V.St.A.

P 15 44 2P3.6 PA 63/8290P 15 44 2P3.6 PA 63/8290

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterkörpers Method and device for producing a semiconductor body

(Amerikanische Priorität: Ser. No. ?65 87? v. 18.3.1963)(American priority: Ser. No.? 65 87? V. 3/18/1963)

Die Erfindung, betrifft ein Verfahren zum epitaxiplen Niederschlagen von Halbleiterschichten und insbesondere die Darstellung einkristalliner fester Lösungen der Gruppe III-V von Halbleitermischungen durch eüitaxiales Niederschlagen aus der Dampfphase mit Hilfe eines Übertragungsverfahrene.The invention relates to a method for epitaxial growth Deposition of semiconductor layers and in particular the representation of single-crystal solid solutions of the group III-V of semiconductor mixtures by eüitaxial deposition from the vapor phase with the help of a transfer method.

Es ist bekannt, Halbleitermischungen der Gruppe III-V, wie beispielsweise Gallium-Arsenid, Gallium-Phosphid, Indium-Antimonid u. dgl. sowohl durch Wachstum aus einem Schmelzbad dieser Elemente als auch durch Zersetzung oder Spaltung einer geeigneten gasförmigen reaktionsfähigen Substanz auf einer Unterlage herzustellen. Das letztgenannte Verfahren bezeichnet man mit "epitaxialem Niederschlag", wenn die Kristallstruktur der aus der Dampfphase niedergeschlagenen Schicht die Kristallstruktur der Unterlage annimmt.It is known to produce semiconductor mixtures of group III-V, such as gallium arsenide, gallium phosphide, indium antimonide and the like, both by growth from a molten bath of these elements and by decomposition or cleavage of a suitable gaseous reactive substance on a substrate to manufacture. The latter process is referred to as "epitaxial deposition" when the crystal structure of the layer deposited from the vapor phase adopts the crystal structure of the substrate.

Zur Erzeugung von Einkristallschichten dieser Verbindungen durch epitaxialen Niederschlag benutzt nan Einkristall-For the production of single crystal layers of these compounds by epitaxial deposition, nan single crystal

- ¹ - 0B1G.NAL- ¹ - 0B1G.NAL

009809/1386009809/1386

Substrat als Unterlage, auf welcher der Niederschlag aus der Dampfphase vor sich gehen kann. Bei jedem derartigen epitaxialen Verfahren benutzt man als Quelle den Dampf eines Elementes der Gruppe V zusammen mit einer festen oder flüssigen Quelle eines Elementes der Gruppe ITI. Außerdem benutzt man ein Transportgas, welches mit dem Element der Gruppe III reagiert, um das reaktionsfähige Zwischenprodukt des Elementes der Gruppe III im dampfförmigen Zustand zu bilden. So kann beispielsweise eine epitaxiale Schicht aus Gallium-Phosphid durch eine Reaktion von elementarem Gallium mit Jod hergestellt werden, um reaktionsfähiges Gallium-Jodid als Zwischenprodukt zu erzeugen. Dieses Zwischenprodukt läßt man dann mit Phosphor zusammenwirken, um das gewünschte GalliuH-Phosp}· iu darzustellen.Substrate as a base on which the precipitation from the vapor phase can take place. In any such epitaxial process, the source used is the vapor of a group V element together with a solid or liquid source of a group ITI element. In addition, a transport gas is used which reacts with the Group III element to form the reactive intermediate of the Group III element in the vapor state. Thus, an epitaxial layer of gallium phosphide may be prepared for example by reaction of elemental iodine with gallium to produce reactive gallium iodide as an intermediate. This intermediate product is then allowed to interact with phosphorus to produce the desired GalliuH-Phosp} · iu.

Diese in der französischen Patentschrift 1 320 985 beschriebenen Verfahren zur Herstellung epitaxialer Schichten und Verbindungen aus Halbleitermischungen der Gruppe III-V durch Wachstum aus der Dampfphase weisen den Nachteil auf, daß der epitaxiale Niederschlag hinsichtlich Zusammensetzung, Dicke, Ebenheit und sonstiger Oberflächeneigenschaften sehr schwer zu regeln ist. Das bekannte Verfahren weist ferner den Hachteil auf, daß die Herstellung von pn-Übergängen nur durch Hinzufügung von Dotierstoffen möglich ist.These processes for producing epitaxial layers are described in French patent 1,320,985 and Group III-V compound semiconductor compounds through growth from the vapor phase have the disadvantage that the epitaxial precipitate in terms of composition, thickness, Flatness and other surface properties are very difficult to control. The known method also has the disadvantage on that the production of pn junctions is only possible by adding dopants.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht aus wenigstens einer halbleitendenIn contrast, the invention relates to a method for depositing a layer of at least one semiconducting layer

- 2 009809/138« - 2 009809/138 «

Ill-V-Verbindung auf einer einkristallinen Halhl^iterunterlage aus der Gasphase durch Transportreaktion, wobei die Oberfläche einer aus dem aufzuwachsenden Material "bestehenden Ouelle in festem Abstand von d»r Oberfläche der vif einem zweiten einkrist"llinen Halbleitermaterial bestehenden Unterlage angeordnet und in Anwesenheit einen Transportgases durch "RrWarmen ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Oberflächen C:r~ art eingestellt wird, daß sich die Quelle auf höherer Temperatur befindet als die Unterlage. Bei diesem Verfahren sind die vorerwähnten Mängel dadurch vermieden, daß die Quelle auf eine unterhalb ihres Schmelzpunktes liegende Temperatur von wenigstens 700 ⁰C erhitzt wird und daß Quelle und Unterlage so langeIll-V compound on a single-crystal Halhl ^ iterunterlage from the gas phase by transport reaction, wherein the surface a of the to be grown material "existing Ouelle at a fixed distance d" r surface of the vif a second monocrystal "llinen semiconductor material existing pad arranged and in the presence a transport gas by "Rrwarmung a temperature difference between the two surfaces C: r ~ art is set that the source is at a higher temperature than the base. With this method the above-mentioned defects are avoided by the fact that the source is below its melting point Temperature of at least 700 ⁰ C is heated and that source and base as long

erhöhter Temperatur gehalten werden, daß sieb auf der Unterlage eine Schicht aus einer festen Lösung aus dem Material der Quelle und der Unterlage bildet.elevated temperature are kept that sieve on the base forms a layer of a solid solution from the material of the source and the substrate.

009809/1386009809/1386

Ein wesentliches Merkmal des neuen Verfahrens betrifft die Herstellung einer epitaxialen festen Einkristall-Lösung einschließlich einer Halbleiterzusammensetzung der Gruppe HI-V, die in ihrer Zusammensetzung Über die gesamte Dicke des Kristalls fein abgestuft ist·A key feature of the new procedure concerns the preparation of an epitaxial solid single crystal solution including a semiconductor composition of the group HI-V, which is finely graduated in its composition over the entire thickness of the crystal

Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung hervorgehen, in der auf die Zeichnung Bezug genommen »erden wird, in der einige -bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dargestellt sind. 'Further purposes and advantages of the invention will appear from the description that follows, in which on the drawing Reference is made in which some preferred embodiments of the subject matter of the invention are illustrated, for example. '

In der Zeichnung ist:In the drawing is:

Fig· 1 die Ansicht eines Längsschnitts in schematischer Darstellung durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiterkörpern nach der Erfindung,1 shows a view of a longitudinal section in a schematic representation through a device for the production of Semiconductor bodies according to the invention,

Fig· 2 die Ansicht eines schematischen Längsschnitts durchFig. 2 is a view of a schematic longitudinal section through

eine zweite Vorrichtung zur Herstellung τοη Halbleiterkörpern nach der Erfindung,a second device for producing τοη semiconductor bodies according to the invention,

Fig· 3 die Ansicht eines Längsschnitts durch eine Vorrichtung Bur gleichzeitigen Herstellung einer größeren Anzahl τοη Halbleiterkörpern,3 shows a view of a longitudinal section through a device For simultaneous production of a larger number of τοη Semiconductor bodies,

Fig· 4 und 5 je eine Ansicht eines Halbleiterkörpers, der nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist»Figures 4 and 5 each show a view of a semiconductor body according to FIG the process according to the invention is produced »

Das Verfahren nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, Einkristall-Halbleiterrerbindungen der Gruppe IH-V durch Wachstum aus der Dampfphase in einem Ubertragungs- oder TransportYorgang herzustellen, bei dem eine Quelle festen Halbleiter-The method according to the invention consists essentially in single crystal semiconductor compounds of the group IH-V by To produce growth from the vapor phase in a transfer or transport process in which a source of solid semiconductor

009809/1386
-4- 009809/1386
-4-

materials benutzt wird oder eine Quelle in Form einer dünnen Schicht. Die als Quelle dienende Schicht wird in Gegenwart eines Transportgases auf die rorbestimm^e Temperatur erwärmt, wel-materials is used or a source in the form of a thin layer. The layer serving as the source is heated in the presence of a transport gas to the temperature determined by the

■r. T.r -■ r. T.r -

ehe die feste Quelle in ein geeignetes dampfförmiges Zwischenprodukt verwandelt. Sie.dünne Unterlagsplatte wird auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten, die niedriger ist als diejenige der als Quelle dienenden Schicht, wodurch ein Temperaturgradient zwischen den Schichten entsteht, der durch den Zwischenraum hindurchgeht, der die beiden Schichten voneinander trennt« Vorzugsweise wird die als Quelle dienende Schicht auf eine Temperatur von 700° erhitzt, die unterhalb des Schmelzpunktes bleibt und vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 800⁰C und 1000⁰C, mit Ausnahme von Germanium, welches auf einer Temperatur unterhalb 900° gehalten werden maß. Die Schicht der Unterlage wird nahe bei der Temperatur der Quelle bzw· unter dieser gehalten· Soll dagegen eine p-n-Verbindung hergestellt werden, dann wird die Unterlage vorzugsweise auf einer beträchtlich niedrigeren Temperatur gehalten als die Quelle·before the solid source is converted into a suitable intermediate vapor. Sie.dünne base plate is maintained at a predetermined temperature which is lower than that of serving as a source layer, whereby a temperature gradient between the layers is formed which passes through the gap separating the two layers separates "Preferably, serving as source layer heated to a temperature of 700 °, which remains below the melting point and preferably to a temperature between 800 ⁰ C and 1000 ⁰ C, with the exception of germanium, which are maintained at a temperature below 900 ° measured. The layer of the underlay is close to the temperature of the source or target · · kept below this, however, a pn junction are prepared, then the substrate is preferably maintained at a considerably lower temperature than the source ·

Fig· 1 der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung im Schnitt und in s ch era at i 3 oh er Darstellung, die sich zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet· Das Gerät oder die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ofen 1, der höhere Temperaturen und einen Temperaturgradienten über mehrere Zoll (1 Zoll *> 25,4 na) seiner Längsausdehnung zu erseugen gestattet, wobei der Boden der Vorrichtung heißer ist als das obere Ende*1 of the drawing shows a device in section and in perspective, which is suitable for carrying out the method according to the invention allowing a temperature gradient to be drawn over several inches (1 inch *> 25.4 na) of its length, with the bottom of the device being hotter than the top *

-5--5-

009809/1386009809/1386

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung besteht der Ofen aus Heizelementen 2 und 3, die mit Wärmercgelgeräten verbunden und als Wicklungen 4 und ^dargestellt sind, die boispielsweise aus Chromnickel oder einem anderen Widerstandsmaterial in Drahtform bestehen können, durch welche aus einer (nicht dargestellten) Stromquelle gelieferter elektrischer Strom fließt, Ia Innern des Ofens steht lotrecht ein Reaktionsgefäß 6·In a preferred embodiment of the device there is the furnace consists of heating elements 2 and 3, which are equipped with heat gel devices connected and shown as windings 4 and ^, which can be made of chrome-nickel or some other resistance material in wire form, through which a (not The electric current supplied flows from the power source shown, Ia Inside the furnace there is a reaction vessel 6

In dem Beaktionsgefäß steht ein Schemel 7 aus Quarz, auf welchem eine Quelle aus festem Halbleitermaterial 8 angeordnet 1st. Eine Schicht 9, die als Unterlage oder als Träger für das Halbleitermaterial dient, ist oberhalb der Halbleiterquelle 8 mit Hilfe der Distanzstücke 10 aus Quarz angeordnet« Vorzugsweise beträgt dieser Abstand 2 bis 10 mm· Die Bodenfläche 11 der U_nterlageschicht 9 ist hochglanzpoliert, um einen epitaxialen Niederschlag in Form einer ganz glatten und ebenen Schicht zu gewinnen·In the reaction vessel there is a stool 7 made of quartz, on which a source of solid semiconductor material 8 is arranged. A layer 9 that serves as a base or as a carrier for the semiconductor material is disposed above the semiconductor source 8 by means of the spacers 10 made of quartz "Preferably, this distance is 2 to 10 mm · The bottom surface 11 terlageschicht _n of U 9 is highly polished to to obtain an epitaxial deposit in the form of a completely smooth and even layer

Bei einer typischen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung epitaxialer Schichten aus festen Einkristall-Lösungen der Gruppe IU-V nach der Erfindung besteht die dünne Substratschicht aus Gallium-Arsenid, und die Quellenschicht aus Galllum-Phosphid« Die Substratschicht ist so angebracht, daß sie die Gallium-Oberfläche des Kristalls dem Quellenmaterial gegenüberstellt· Quellenschicht und Substratschiebt werden dann in dem Beaktionsgefäß vertikal übereinander so angeordnet, wie dies die Fig« 1 der Zeichnung zeigt· Hierauf wird auf dasIn a typical embodiment of the method for producing epitaxial layers from solid single crystal solutions of group IU-V according to the invention, the thin Substrate layer made of gallium arsenide, and the source layer made of gallium phosphide «The substrate layer is attached in such a way that that it opposes the gallium surface of the crystal to the source material. Source layer and substrate are pushed then arranged vertically one above the other in the reaction vessel so that as shown in Fig. 1 of the drawing

009809/1386009809/1386

Gefäß ein Kopf 12 mit Hilfe einer Ringdichtung 13 aufgesetzt, worauf das Reaktionsgefäß luftleer gepumpt wird. Hierauf wird ein Transportgas, beispielsweise HI .„Zjisammen mit einem Trägergas, beispielsweise ^ (Wasserstoff) unter einem geeigneten überdruck in das Gefäß eingeleitet. Dann wird das vollständig gefüllte Reaktionsgefäß an der Stelle 14 abgedichtet und mit Hilfe Ton Drähten 15, die an einem Quarzhaken 16 befestigt sind, innerhalb des Ofens angehoben.A head 12 is placed on the vessel with the aid of an annular seal 13, whereupon the reaction vessel is evacuated. This will be a transport gas, for example HI. "Zjisammen with a carrier gas, for example, introduced ^ (hydrogen) at a suitable overpressure in the vessel. The completely filled reaction vessel is then sealed at the point 14 and raised within the furnace with the aid of clay wires 15 which are attached to a quartz hook 16.

Die Unterlage wird auf einer höheren Temperatur gehalten, bei diesem Ausführungsbeispiel auf ungefähr 855⁰C, während die dünne Schicht für die Quelle auf einer etwas höheren Temperatur gehalten wird, zweckmäßigerweise auf einer Temperatur von etwa 86O⁰C. Unter diesen Bedingungen wird Halbleitermaterial aus der dünnen Quellensohicht auf die Substratschicht übertragen, worauf sie in Form einer epitaxialen festen Einkristall-Lösungsschicht niedergeschlagen wird, deren Zusammensetzung durch die Dauer des gesamten Vorganges gegeben ist· Beträgt beispielsweise die Gesamtbetriebszeit ungefähr 15 Minuten, dann 1st die endgültige epitaxiale Niederschlagsschicht in Form einer festen Lösung eine Zusammensetzung von 50 Molprozent Gallium-Arseni3 und 50 Molprozent Gallium-Phosphid,The support is maintained at a higher temperature, in this embodiment to approximately 855 ⁰ C, while the thin layer is maintained for the source at a slightly higher temperature, conveniently at a temperature of about 86o ⁰ C. Under these conditions, semiconductor material from the A thin source layer is transferred to the substrate layer, whereupon it is deposited in the form of an epitaxial solid single crystal solution layer, the composition of which is given by the duration of the entire process.For example, if the total operating time is approximately 15 minutes, then the final epitaxial deposition layer is in the form of a solid solution a composition of 50 mole percent gallium arsenic3 and 50 mole percent gallium phosphide,

HI ist zwar das bevorzugte Ubertragungsgas, es können aber auch andere Halogene und halogenhaltige Verbindungen verwendet werden, wie beispielsweise Jod, Chlor, HCl u.dgl.While HI is the preferred transmission gas, it can but other halogens and halogen-containing compounds can also be used, such as iodine, chlorine, HCl and the like.

-7--7-

00980 9/138800980 9/1388

Die Unterlage kann aus irgendeinem Halbleitermaterial bestehen, beispielsweise aus Haibleiterverbindungen der Gruppe III-V, aus Silizium, au3 Germanium,^.dgl. Das Quellenmaterial kann ebenfalls aus einem dieser Stoffe in Form von dünnen Schichten oder Pulvern bestehen. Vorzugsweise ist das Quellenmaterial ein Halbleitermaterial der Gruppen III-V· Die Quelle selbst kann aus einer individuellen Verbindung, beispielsweise aus Gallium-Phosphid oder einer Mischung verschiedener Verbindungen bestehen, also beispielsweise aus Gallium-Arsenid und Gallium-Phosphid.The substrate can consist of any semiconductor material, for example group III-V semiconductor compounds, silicon, germanium, etc. The source material can also be made of any of these substances in the form of thin Layers or powders exist. Preferably the source material is a Group III-V · The source semiconductor material itself can consist of an individual compound, for example of gallium phosphide or a mixture of different compounds, so for example of gallium arsenide and Gallium phosphide.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungform des Erfindungsgegen3tandes, in welcher eine Einkristallschicht eines Halbleitermaterial a in fester Lösung hergestellt werden kann· Bei dieser Ausführungoform ist in einem Reaktionsgefäß 6 eine Quarzscheibe 16 am Boden untergebracht· Eine als Unterlage dienende dünne Schicht 17 befindet sich in einem bestimmten Abstand von der Quarzscheibe unter Zwischenschaltung eines DiβtanzStückes 18 aus Quarz» Eine umgekehrte Tasse 19 aus Quarz bedeckt die als Unterlage dienende Schicht 17, so daß die Unterlage selbst nicht herausragen kann und infolge der Reaktion mit dem einströmenden Transportgas in kühleren Bereichen bleibt· Vorzugsweise ist sowohl die Oberfläche 20 der Unterlageschicht, auf welcher der epitaxiale niederschlag vorgenommen wird, als auch die Oberfläche 21 auf der anderen Seite völlig glatt und eben poliert· Die Oberfläche ist glatt, um einen epitaxialen Niederschlag aufnehmen itt können, der seinerseits auch ein glattes und ebenes Aussehen2 shows a further embodiment of the subject matter of the invention in which a single crystal layer of a semiconductor material a can be produced in solid solution. In this embodiment, a quartz disk 16 is placed on the bottom of a reaction vessel 6 thin layer 17 is located at a certain distance from the quartz disk with the interposition of a distance piece 18 made of quartz »An inverted cup 19 made of quartz covers the layer 17 serving as a base, so that the base itself does not can protrude and remain in cooler areas as a result of the reaction with the inflowing transport gas · Preferably, both the surface 20 of the base layer on which the epitaxial deposition is made, as well as the surface 21 on the other side completely smooth and evenly polished · The surface is smooth in order to accommodate an epitaxial deposition itt can, for its part, also have a smooth and even appearance

009809/1386009809/1386

zeigt. Die Fläche 21 grenzt ihrerseits an eine ebene glatte Oberfläche 22 des tassenförmigen Quarzkörpers 19 an· Sind die Oberflächen 21 und 22 tatsächlich glatt,und eben, dann erhält man weitestgehend ein annähernd einkristallines epitaxiales Wachstum· Der tassenförmige Quarzkörper 19 besitzt einen übergreifenden Teil 23» der über die Pickenausdehnung der Unterlagsschicht 17 hinwegreicht und auf diese Weise Erosionserscheinungen am Umfang dieser Schicht verhindert« Dieses konstruktive Merkmal des Aufbaus der Vorrichtung stellt insofern eine Verbesserung gegenüber der Ausführungsform nach Fig« 1 dar« als die Bildung der epitaxialen Schicht für eine unbegrenzte Zeitspanne fortgesetzt «erden kann, die in der Tat ausschließlich durch die Menge des während des Herstellungsverfahrens zur Verfügung stehenden Quellenmaterials beschränkt ist· Pas Halbleiter-Quellenmaterial 24 kann in irgendeiner Form, beispielsweise als dünne Schicht, als Pulver oder als Ansammlung von Körnchen, dargeboten «erden; in Fig· 2 der Zeichnung ist es in der zuletzt erwähnten Form zur Darstellung gebracht«shows. The surface 21 in turn borders on a flat, smooth one Surface 22 of the cup-shaped quartz body 19 at · Are the Surfaces 21 and 22 are actually smooth, and then get even an almost monocrystalline epitaxial Growth · The cup-shaped quartz body 19 has an overlapping part 23 that extends over the peck of the base layer 17 reaches away and in this way shows signs of erosion at the periphery of this layer prevents «this constructive The structural feature of the device is an improvement in this respect compared to the embodiment according to FIG. 1, this represents the formation of the epitaxial layer for an unlimited period of time continued «ground, which in fact solely depends on the amount of material available during the manufacturing process standing source material is limited · Pas semiconductor source material 24 can be in any form, for example as a thin layer, as a powder or as a collection of granules, presented «to earth; in Fig. 2 of the drawing it is shown in the last-mentioned form "

Fig* 3 der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterkörpern in einem einzigen Herstellungszyklus gemäß dem Verfahren nach der Erfindung· Bei dieser Ausführungsform befindet sich in den Reaktionsgefäßί6 ein Stapel von Einheiten 25 Jede dieser Einheiten besteht aus ι einer Quelle 26, einer Unterlage 27 und au· einen Distanzstüok 28 aus Quars· Ib Innern des Gefäßes vird •in Temperaturgradient aufrechterhalten, der tob Boden des Fig. 3 of the drawing shows a schematic representation of an apparatus for producing a large number of semiconductor bodies in a single production cycle according to the method according to the invention.In this embodiment, a stack of units 25 is located in the reaction vessel 6. Each of these units consists of a source 26 , a base 27 and a spacer 28 made of Quars Ib inside the vessel is maintained in a temperature gradient, the tob bottom of the

"⁹ " 009809/1386" ⁹ " 009809/1386

Gefäßes bis zum oberen Ende gemessen ungefähr 6°C/2 mm in der Längsrichtung beträgt. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung beträgt die Höhe jeder Einheit ungefähr 15 TDBi und die Temperatur änderung von der Charge am Boden bis zu der obersten Unterlagsschicht ungefähr 22O⁰C oder, vom Boden der Unterlagsschicht zu der obersten Unterlagsschioht gemessen, ungefähr 180⁰C. Din schnelleres Wachstum erfolgt dann in Gegenwart des Transportgases, welches auf sämtliche Unterlagsschichten gleichzeitig einwirkt. Pie Picke und die Zusammensetzung des Niederschlags ändern sich mit der Temperatur des Quellenmaterials· Je niedriger die Temperatur der Quelle ist, um so dünner wird der Niederschlag und um so niedriger ist der Prozentgehalt des weniger gut übertragbaren Anteils des Quellenmaterials in Form einer festen Lösung.Measured to the top of the vessel is approximately 6 ° C / 2 mm in the longitudinal direction. In a typical embodiment of this device the height of each unit is about 15 TDBi and the temperature change of the charge on the ground up to the uppermost backsheet about 22O ⁰ C or measured from the bottom of the backing layer to the uppermost Unterlagsschioht, about 180 ⁰ C. Din faster growth then takes place in the presence of the transport gas, which acts on all sub-layers at the same time. Pie picks and the composition of the precipitate change with the temperature of the source material.The lower the temperature of the source, the thinner the precipitate and the lower the percentage of the less easily transferable part of the source material in the form of a solid solution.

Fig» 4 zeigt den Einkristall-Halbleiterkörper nach der Erfindung, wie man ihn gewinnt, nachdem das Herstellungsverfahren eine kurze Zeit gelaufen ist. Pas Erzeugnis besteht aus einer Halbleiter-Unterlagsschicht 29, auf welcher ein Halbleiter in fester Lösung epitaxial geformt worden ist.FIG. 4 shows the single crystal semiconductor body according to FIG Invention of how to obtain it after the manufacturing process has been running for a short time. The product consists of a semiconductor underlayer 29 on which a semiconductor has been epitaxially formed in solid solution.

Fig· 5 zeigt ein epitaxiales Erzeugnis, welches nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und durch den ganzen Körper 31 in der Verbindung äex festen Lösung gleichmäßig verteilt ist. Bei der Herstellung dieses Körpers wird die Verbindung der festen Lösung einer jeden Schicht von der Schicht 32 zu der Schicht 33 fortlaufend in dem übertragenen oder epitaxial niedergeschlagenen Halbleitermaterial progressiv angereichert·FIG. 5 shows an epitaxial product which is produced according to the method according to the invention and is evenly distributed through the entire body 31 in the connection with the solid solution. In the manufacture of this body, the solid solution compound of each layer from layer 32 to layer 33 is progressively enriched in the transferred or epitaxially deposited semiconductor material.

.10- 009809/1386.10- 009809/1386

Der Körper enthält also tatsächlich eine Vielzahl einzelner Sohichten in kontinuierlicher Folge, die sieh ausschließlich in der Zusammensetzung voneinander unterscheiden· Ein solcher Aufbau ist besonders für Geräte geeignet, die von der Elektroluminiszenz Gebrauch machen, oder aber auch für Laser-Geräte.The body therefore actually contains a multitude of individual layers in a continuous sequence, which see exclusively differ from each other in composition · Such a structure is particularly suitable for devices that use electroluminescence Make use, or else for laser devices.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt der Transport des Halbleitermaterials vorzugsweise in Richtung von unten nach oben, wobei das Quellenmaterial und die Unterlagsschicht, auf welcher der epitaxialβ Niederschlag gebildet wird, sich einander gegenüberstehen·In the method according to the invention, the transport takes place of the semiconductor material preferably in the direction from bottom to top, wherein the source material and the underlying layer, on which the epitaxial deposit is formed face each other

Obwohl das Verfahren nach der Erfindung in erster Linie zur Herstellung von Schichten aus Halbleitermaterial im Wege der epitaxialen Dar8teilung fester Lösungen dient, versteht e3 sich doch von selbst, daß man nach der Herstellung einer festen Lösung, deren eine Komponente, beispielsweise Gallium-Phosphid, besonders reichlich vorhanden ist, abgespalten werden kann und als Unterlagsschicht zur Herstellung von epitaxialen Einkristallschichten aus Gallium-Phosphid selbst verwendet werden kann· Das Verfahren und die konstruktiven Merkmale der Vorrichtung nach der Erfindung können auch mit Vorteil während einer derartigen sekundären Verfahrensstufe angewendet werden.Although the method according to the invention in the first place serves to produce layers of semiconductor material by means of the epitaxial representation of solid solutions, e3 understands it goes without saying that after making a solid Solution, one component of which, for example gallium phosphide, is particularly abundant, can be split off and as an underlayer for the production of epitaxial single crystal layers from gallium phosphide itself can be used · that The method and the structural features of the device according to the invention can also be used with advantage during such secondary procedural stage are applied.

Halbleitermaterial in Form von epitaxialen festen Lösungen, die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt sind, können während dea Niederschiagens mit Dotierungs- oder Träger- Verunreinigungsatomen versetzt werden. Derartige Dosierungs-Semiconductor material in the form of epitaxial solid solutions, which are produced by the method according to the invention, can be mixed with doping or carrier impurity atoms during the deposition. Such dosage

- 11 - 009809/1386- 11 - 009809/1386

elemente sind beispielsweise Te₉ Se₉ S und Si₉ und Akzeptorelemente wie Cd und Zn werden während^des Ladevorgangs der Reaktionsmischung direkt zugegeben^.Es ergibt sich dann, daß die epitaxiale Schicht das Akzeptor- oder Dotierungsatom in ausreichender Konzentration enthält« um dem epitaxialen Kristall eine H- oder F-Leitfähigkeit zu geben» Außerdem ist der Trägerpegel des epitaxialen Niederschlags proportional der Menge des in der Charge vorhandenen Trägerelements·Elements are, for example, Te ₉ Se ₉ S and Si ₉ and acceptor elements such as Cd and Zn are added directly to the reaction mixture during the charging process. It then follows that the epitaxial layer contains the acceptor or doping atom in sufficient concentration around the epitaxial To give crystal an H or F conductivity »In addition, the carrier level of the epitaxial precipitate is proportional to the amount of carrier element present in the batch ·

.., Selbstverständlich stellen die hier genannten Mengen und Konzentrationen der Reagenzien nur Ausführungsbeispiele dar und sollen die Erfindung in keiner Weise einschränken..., Of course, the amounts and Concentrations of the reagents are only exemplary embodiments and are not intended to restrict the invention in any way.

Die nachfolgenden Beispiele werden das Wesen der Erfindung noch etwas besser verdeutlichen»The following examples will clarify the essence of the invention a little better »

Beispiel IExample I.

Herstellung epitaxialer fester Lösungen aus GaAs-GaP auf GaAs - Unterlagen Production of epitaxial solid solutions from GaAs-GaP on GaAs substrates

Ein Gallium-Arsenid-Kristall wurde in zwei dünne Schichten von annähernd 30 mil (0,762 mm Dicke) geschnitten, und aus diesen-Schichten wurden Scheiben mit einem Durchmesser von 14 mm herausgeschnitten. Nachdem beide Seiten jeder einzelnen Scheibe im Wege des Läppens mit 220-Aluminiumoxyd und hierauf mit 600-Aluminiumoxyd poliert worden waren, wurde die Gallium-Oberfläche durch Itzen mit einer wäßrigen Lösung von Schwefelsäure und Wasserstoffsuperoxyd im Verhältnis 3t1 festgelegt und ermittelt» welche der Oberflächen die charakteristischenA gallium arsenide crystal was cut into two thin layers approximately 30 mils (0.762 mm thick), and off disks with a diameter of 14 mm were cut out of these layers. After both sides of each one Slice by way of lapping with 220 aluminum oxide and on top had been polished with 600 aluminum oxide, the gallium surface was fixed by etching with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide in the ratio 3t1 and determines »which of the surfaces are the most characteristic

- 12 -- 12 -

009809/138«009809/138 «

Atzungs-Abstufungen aufwiesen· Diese Fläche wurde bis zur Qualität einer Spiegeloberflüche weiter poliert. Die polierte Schicht wurde dann dadurch vom Fett befielt, daß man sie in Dämpfe von heißem Trichlorethylen hielt, dann in absolutem Äthanol abspülte und in einem Strom von Stickstoff trockenblies· Hierauf wurde sie für die Dauer von fünf Minuten in Schwefelsäure gelegt, mit T/asser abgespült und für die Dauer von fünf Minuten in unterschweflige Säure von 48?$ gelegt, von neuem mit Wasser abgespült, dann mit absolutem Äthanol gespült und mit Stickstoff trockengeblasen· Ein sich auf diese Weise ergebender Ingot aus Gallium-Phosphid wurde dann in Schichten von 1,27 mmShow etching gradations · This surface was further polished to the quality of a mirror surface. The polished The layer was then controlled by the fat that it was in Vapors of hot trichlorethylene held, then in absolute Rinsed off ethanol and blown dry in a stream of nitrogen. She was then placed in sulfuric acid for five minutes, rinsed with water and then rinsed for five minutes Minutes placed in hyposulphurous acid of 48? $, All over again Rinsed off with water, then rinsed with absolute ethanol and using Nitrogen blown dry · A resultant in this way Gallium phosphide ingot was then made in 1.27 mm layers

Dicke aufgespalten« Aus diesen Körpern wurden dann die ScheibenSplit up thick «These bodies then became the disks

mit/ mit einem Durchmesser von 14 mm/Ultraschall herausgeschnitten; with / with a diameter of 14 mm / ultrasound cut out; die Scheiben wurden in heißen Trichloräthylendainpfen von Fett befreit, auf beiden Seiten mit 220-Aluminiumoxyd leicht geläppt, mit Wasser abgespült und dann für die Dauer von fünf Minuten in Königswasser (aqua xegia) gelegt» Hierauf wurden die Scheiben mit Wasser und dann mit absolutem Äthanol abgespült und dann in einem Stickstoffstrom trockengeblasen· Die Quarzstücke wurden hierauf für die Dauer von etwa zwanzig Minuten in Königswasser gebeizt, mit Wasser abgespült und in einem Ofen bei 100⁰C getrocknet» IJach erfolgter Abkühlung wurden die Stücke in einem Reaktionsgefäß mit einem Innendurchmesser von 6 mm, wie es Fig.1 zeigt, angeordnet und das oben offene Bohr zusammen mit dem offenen £nde des Beaktionsgefäßes abgedichtet· Das Bohr wurde dann mit Hilfe einer üblichen Gewindeverbindung an eine Vakuum-the disks were freed of fat in hot trichlorethylene inoculum, lightly lapped on both sides with 220 aluminum oxide, rinsed with water and then placed in aqua xegia for five minutes. The disks were then washed with water and then with absolute ethanol rinsed and blown dry in a stream of nitrogen · the quartz pieces were then stained for a period of about twenty minutes in aqua regia, rinsed with water and dried in an oven at 100 ⁰ C »IJach cooling down the pieces were in a reaction vessel having an inner diameter of 6 1 mm, as shown in Fig. 1, and the open-topped drill was sealed together with the open end of the reaction vessel.

- 13 -- 13 -

009809/1386009809/1386

leitung angeschlossen und bis auf einen Unterdruck von etwa 25 Mikrons (25/1000 mm) evakuiert. Das Bohr wurde hierauf für die Dauer von etwa zehn Minuten auf:£0Q^QC erwärmt und schließlich abgekühlt· Anschließend ließ man Waeserstoff-Jodid und Wasserstoff unter Überdruck zuströmen, wobei die Überdrücke größenordnungsnäßig 10 mm bzw· 180 mm betrugen« Das Bohr wurde dann an einer Stelle unmittelbar über seinem schrägen Teil abgedichtet und ein Tuarzhaken an ihn befestigt· Das gefüllte und an dem Haken aufgehängte Bohr nurde dann iür die Dauer von einer Minute in den Ofen gehalten; sobald die Schicht aus Gallium-Arsenid in die heiße Zone eintrat, wurde das Anheben fortgesetzt, bis die Schicht einen Punkt der Temperaturabstufung erreichte, in welchem die Temperatur 900⁰C betrug· Dabei «ar die GaP-Schicht etwas heißer als die GaAs-Schicht. Benutzte man eine Schicht mit der Stärke von 50 mils (1,27 mm) au3 GaP, deren Gewicht etwa 750 mg betrug, dann wurde das Bohr für die Dauer Ton vier Stunden in den Ofen gebracht. Während dieser Zeit wurden 400-600 mg GaP aus der Quellenschicht fortgeführt und etwa die Hälfte dieser Menge auf der GaAs-Schicht niedergeschlagen, während der Best in das Oberteil des Bohres wanderte· Am Schluß dieses Herstellungsprozesses wurde das Bohr aus dem Ofen herausgenommen, und man ermöglichte es ihm, sich abzukühlen; schließlich wurde das Bohr durch Aufbrechen desjenigen Endes geöffnet, welches am weitesten von den Schichten entfernt war. Das nie* dergeschlagene Material kann entweder dadurch isoliert werden, daß man die restliche Menge der GaAs-Schicht durch läppen ent-»line connected and evacuated to a negative pressure of about 25 microns (25/1000 mm). The drill was then for a period of about ten minutes on heated £ 0Q ^Q C and finally cooled · then allowed to Waeserstoff iodide and hydrogen under pressure flow to, the pressures größenordnungsnäßig 10 mm or · 180 mm were "has been the drilling then sealed at one point directly above its sloping part and a Tuarz hook fastened to it. The filled drill, which was hung on the hook, was then held in the oven for a period of one minute; As soon as the layer of gallium arsenide entered the hot zone, the raising was continued until the layer reached a point of temperature gradation at which the temperature was 900 ^° C. The GaP layer was somewhat hotter than the GaAs layer . Using a 50 mils (1.27 mm) thick layer of Au3 GaP weighing approximately 750 mg, the drill was placed in the oven for four hours. During this time, 400-600 mg of GaP was continued from the well layer and about half of this amount was deposited on the GaAs layer while the best migrated into the top of the drill. At the end of this manufacturing process, the drill was removed from the furnace and one allowed him to cool off; finally the drill was opened by breaking the end furthest from the strata. The never-beaten material can either be isolated by lapping the remaining amount of the GaAs layer.

- 14-- 14-

009809/1386009809/1386

fernt oder mit Hilfe einer Diamantsäge abschneidet. Die sich schließlich ergebende epitaxiale Schicht ist eine feste Lösung, und zwar eines Einkristalls aus Gallttia-Arsenid und Galliumphosphid in der Zusammensetzung von 12 liolprozent GaAs und 88 Molprozent GaF*removed or cut off with the help of a diamond saw. Which The final epitaxial layer is a solid solution, namely a single crystal of gallttia arsenide and gallium phosphide in the composition of 12 percent GaAs and 88 mole percent GaF *

Beispiel IIExample II

■r-■ r-

Führt man das oben beschriebene Verfahren durch und arbeitet man mit einem Zyklus von fünfzehn Minuten, dann ist die sich ergebende epitaxialβ Schicht eine Legierung mit der Zusammensetzung 50 Molprozent GaAa - 50 Molprozent GaP.If you carry out the procedure described above and work with a cycle of fifteen minutes, then this is the The resulting epitaxial layer is an alloy with the composition 50 mol percent GaAa - 50 mol percent GaP.

Beispiel IIIExample III

Führt man das oben im einzelnen beschriebene Verfahren durch und wählt man einen Verfahrenszyklus mit einer Bauer von zwei Stunden» dann ist die hergestellte epitaxiale Schicht eine Legierung mit der Zusammensetzung; 25 Kolprozent GaAs - 75 Molprozent GaP₉ If the process described in detail above is carried out and a process cycle with a Bauer period of two hours is selected, the epitaxial layer produced is an alloy with the composition; 25 per cent GaAs - 75 mole percent GaP ₉

Beispiel IVExample IV

Bei Benutzung des obigen Verfahrens und eines Zyklus von acht Stunden ist die sich ergebende epitaxiale Schicht eine Legierung ait der Zusammensetzung: 6 Molprozent GaAs - 94 Molprozent GaP*Using the above procedure and an eight hour cycle, the resulting epitaxial layer is one Alloy with the composition: 6 mole percent GaAs - 94 mole percent GaP *

Beispiel VExample V

Wendet man das obige Verfahren sechzehn Stunden lang an, dann ist die sieh ergebende epitaxiale Schicht eine Legierung mit der Zosemmeneetsung: 2 Molprozent GaAa-98 Molrrozent GaP.Using the above procedure for sixteen hours , the resulting epitaxial layer is an alloy with the Zosem liquid: 2 mole percent GaAa-98 mole percent GaP.

009809/1009809/1

-15--15-

Herstellung epitaxialer fester Lösungen τοη GaP-Si auf Si-Unterlagen Production of epitaxial solid solutions τοη GaP-Si on Si substrates

t. T.rt. T.r

Auch hier wird wieder das oben beschriebene Verfahren durchgeführt und eine Silizium-Unterlagsschicht im Abstand τοη 1,8 mm über einer als Quelle dienenden Gallium-Phosphid-Schicht angeordnet· Das Bohr wird dann auf 300⁰C auf die Dauer τοη zehn Minuten erwärmt, worauf man es sich abkühlen läßt· Dann gibt man 2,6 mg elementares Jodid in den Behälter und läßt Wasserstoff unter einem Überdruck τοη 180 mm in das Rohr einströmen* Das Bohr wird dann erneut erhitzt, so daß sich ein Temperaturgradient τοη etwa 30° je Zoll (25,4 mm) quer über die Schichten einstellt« Die Temperatur der Unterlagsschicht beträgt ungefähr 1070⁰C. Das epitaxiale Niederschlagen τοη Gallium-Phosphid aus der als Quelle dienenden Schicht auf die Unterlagssohicht wird dann für die Dauer τοη 3 1/2 Stunden fortgesetzt, um eine epitaxiale Schicht einer festen Einkristall-Lösung aus Gallium-Phosphid-Silizium auf der Silizium-Unterlage entstehen zu lassen·Again, the process described above is performed again and a silicon underlayer spaced τοη 1.8 mm above a serving as the source gallium phosphide layer disposed · The drilling is then heated to 300 ⁰ C for a period τοη ten minutes heated, whereupon it is allowed to cool down · Then 2.6 mg of elemental iodide are put into the container and hydrogen is allowed to flow into the pipe under an overpressure of τοη 180 mm * The drill is then heated again so that a temperature gradient τοη about 30 ° per inch (25.4 mm) transverse setting over the layers "the temperature of the backing layer is about 1070 ⁰ C. the epitaxial deposition τοη gallium phosphide from serving as a source layer on the Unterlagssohicht is then τοη 3 1/2 hours continued for the duration to create an epitaxial layer of a solid single crystal solution made of gallium phosphide silicon on the silicon substrate

Beispiel YIIExample YII

Herstellung fester epitaxialer Lösungen τοη GaP-Ge auf Ge - Unterlagen Production of solid epitaxial solutions τοη GaP-Ge on Ge - substrates

In diesem Falle wurde eine Germanium-Unterlagsschicht in einer Entfernung τοη 1,8 mm über einer Gallium-Phosphid-Schicht, die als Quelle diente, angeordnet. Das Bohr wurde auf 300⁰C Oil die Dauer τοη zehn Minuten erhitzt, worauf esIn this case, a germanium underlayer was arranged at a distance τοη 1.8 mm above a gallium phosphide layer, which served as a source. The Bohr was ^{heated to 300 0} C Oil for the duration τοη ten minutes, whereupon it

-16- 009809/1386-16- 009809/1386

1544223 sich abkühlte. Sann wurden 2,6 mg I2 in das Bohr gegeben und Wasserstoff (H₂) unter einem Überdruck von 180 im in das Bohr eingeleitet· Hierauf wurde das Bohr.erneut erwärmt, so daß sich ein Temperaturgradient von 57⁰C je Zoll (25,4 mm), quer über die Schichten gemessen, einstellte· Die Temperatur der Quellenschicht betrug ungefähr 79O⁰C. Das epitaxiale Nieder-* schlagen 70η Galliumphosphid aus der Qu el Ie na chi cht auf die Unterlageschicht wurde 45 Minuten lang fortgesetzt, um eine epitaxiale Schicht aus einer festen Einkristall-Lösung aus Gallium-Phoaphid-Germanium auf der Germanium-Unterlage zu erzeugen· 1544223 cooled down. Mused were added 2.6 mg I2 in the drilling and hydrogen (H ₂₎ is introduced under a gauge pressure of 180 in the in the drilling · Then the Bohr.erneut was heated so that a temperature gradient of 57 ⁰ C per inch (25, 4 mm), measured transversely across the layers, set * the temperature of the well layer was approximately 79O ⁰ C. the epitaxial low * beat 70η gallium from the Qu el Ie na chi CHT to the backing layer was continued for 45 minutes and epitaxial a To create a layer of a solid single crystal solution of gallium-phoaphid-germanium on the germanium base

Beispiel VIIIExample VIII

Herstellung fester epitaxialer Lösungen von Indiuia-Jbraenid-Gallium-Phosphid auf einer Gallium-Pnoaphid-Unterläge Production of solid epitaxial solutions of indiuia-braenide- gallium-phosphide on a gallium-pnoaphid substrate

Zur Anwendung gelangte das Verfahren nach Beispiel I₉ jedoch unter Benutzung einer als Quelle dienenden Schicht aus Indium-Arsenid anstelle 70η Gallium-Phosphid; hierbei wurde eine epitaxiale feste Lösung von Indium-Arsenid-Gallium-Phosphid auf einer Gallium-Phosphid-Unterläge erzeugt«The method according to Example I _{9 was used,} however, using a layer of indium arsenide serving as a source instead of gallium phosphide; an epitaxial solid solution of indium-arsenide-gallium-phosphide was produced on a gallium-phosphide base «

Beispiel IXExample IX

Herstellung einer epitaxialen festen Lösung aus Indium-Phosphid-Germanium auf einer Germanium-Unterlage Production of an epitaxial solid solution from indium- phosphide-germanium on a germanium base

Bei diesem Beispiel wurde als Quelle eine Germanium-Schicht anstelle der Gallium-Phosphid-Schicht nach Beispiel VII verwendet; erzeugt wurde eine epitaxiale feste Lösung von Indium-Phosphid-Germanium auf einer Germanium-Unterlage*In this example, a germanium layer was used as the source instead of the gallium phosphide layer according to Example VII used; an epitaxial solid solution of indium-phosphide-germanium on a germanium base was generated *

" ¹⁷ " 00 9809/1386" ¹⁷ " 00 9809/1386

Beispiel XExample X

Herstellung einer epitaxialen festen lösung von Indium-Phoaphid-Silizium auf einer Silizium-Unterlage Production of an epitaxial solid solution of indium- phosphide-silicon on a silicon substrate

Anstelle von Gallium-Phosphid wurde Indium-Phosphid benutzt und eine epitaxialβ Legierung aus Indium-Riosphid-Silizium auf einer Silizium-Unterlage erzeugt«Instead of gallium phosphide, indium phosphide was used used and produced an epitaxial alloy of indium-riosphide-silicon on a silicon substrate «

Beispiel XIExample XI

Herstellung einer epitaxialen festen Lösung von Indium-Antimonid-Gallium-Pnosphid auf einer Gallium-Phosphid-Production of an epitaxial solid solution of indium-antimonide-gallium-pnosphide on a gallium-phosphide-

Unterlagedocument

Pas Beispiel I wurde in der Weise abgeändert, daß Indium-Antimonid als Unterlage anstelle von Gallium-Arsenid verwendet wurde; erzeugt wurde eine epitaxiale Legierung aus Indium-Antimonid-Gallium-Phosphld auf einer Gallium-Phosphid-Unterlage.Example I was modified in such a way that indium antimonide was used as the base instead of gallium arsenide was used; an epitaxial alloy of indium-antimonide-gallium-phosphide on a gallium-phosphide base was produced.

Beispiel XIIExample XII

Herstellung von epitaxialen Kristallen aus Silizium auf Galliun-Arsenid Production of epitaxial crystals from silicon on Galliun arsenide

Benutzt wurde das Verfahren nach Beispiel I und ein Einkristall-Substrat aus Gallium-Arsenid sowie eine Halbleiter-Quelle aus Silizium; gewonnen wurde ein Hiederschlag von Silizium auf Gallium-Arsenid nach etwa vier Stunden und bei einer Versuchstemperatur von 1100⁰C, wobei die Unterlage auf einer Temperatur von 1030⁰C gehalten wurde·The method according to Example I and a single crystal substrate made of gallium arsenide and a semiconductor source made of silicon were used; was obtained a Hiederschlag of silicon to gallium arsenide after about four hours and at a test temperature of 1100 ⁰ C, the pad was held at a temperature of 1030 ⁰ C ·

9 - 18 - 9 - 18 -

009809/1386009809/1386

Boispiel XIIIExample XIII Herstellung, epitaxialer Germanium-Kristalle aufManufacture of epitaxial germanium crystals _MiMLMiML Galliumphosphid , . .Gallium phosphide,. .

Es imrde wiederum das Verfahren n£ch Beispiel I beer/· t„ eine Einkristall-Unterlage aus Gallium-Phosphid und eir.s iialbl ei t er quelle in Form einer Germanium-Schicht; as konnte nach einer Versuchsdauer von Tier Stunden ein epitaxialer Niederschlag von Germanium auf Galliun-Fhosphid beobachtet werden bei einer Temperatur der Quelle von 65O⁰C und einer Temperatur der Unterlage von 600⁰C.Again, the method according to Example I beer / t “a single crystal substrate made of gallium phosphide and a metallic sheet source in the form of a germanium layer; as could after a test duration of animal hours, an epitaxial deposition of germanium on Galliun-Fhosphid be observed at a temperature of the source of 65O ⁰ C and a temperature of the substrate of 600 ⁰ C.

Beispiel XIYExample XIY

Herstellung von festen Lösungen vom Leitfähigkeitstyp K und P aus GaP-GaAs auf GaAs Production of solid solutions of conductivity type K and P from GaP-GaAs on GaAs

Es wurde wiederum das Verfahren nach Beispiel I benutzt· Ferner wurden 5,0 mg metallischen Tellurs zu der Charge hinzugefügt, und es ergab sich ein Niederschlag aus einer epitaxialen Legierung vom Leitfähigkeitstyp H mit einer Trägerkonzentration Ka von 5 ♦ 10'' Atomen/cm.The procedure according to Example I was used again. Furthermore, 5.0 mg of metallic tellurium was added to the batch, and a precipitate of an epitaxial alloy of conductivity type H with a carrier concentration Ka of 5 × 10 "atoms / cm resulted.

Beispiel XV . Example XV .

Ähnlich dem Verfahren XIV, jedoch mit 7,5 mg Tellur, so daß sich ein Kristall mit einer Trägerkonzentration Nn von 1,1 . 10¹⁸ Atomen/ca³ ergab,Similar to method XIV, but with 7.5 mg tellurium, so that a crystal with a carrier concentration Nn of 1.1. 10 ¹⁸ atoms / approx ³ resulted,

Beispiel XVIExample XVI

.ähnlich den Verfahren nach Beispiel XIV, jedoch unter Verwendung von 2,5 mg Zink; dabei ergab sich ein epitaxialer.Similar to the method according to Example XIV, but under Use of 2.5 mg of zinc; this resulted in an epitaxial

OC S909/1386 " ¹⁹ " RAD ORIGINALOC S909 / 1386 " ¹⁹ " WHEEL ORIGINAL

Kristall vom Leitfähigkeitatyp P mit einer Trägerkonzentration Pn Ton 10'° Atomen/cm.P conductivity type crystal with a carrier concentration Pn tone 10 ° atoms / cm.

Beispiel XVIIExample XVII

■ .π.■ .π.

Herstellung fester epitaxialer Lösungen aus GaAs-CaP auf GaAs-Unterlagen aus einer Quelle von GaAs-GaP Production of solid epitaxial solutions of GaAs-CaP on GaAs substrates from a source of GaAs-GaP

Zur Anwendung gelangte das oben näher beschriebene Verfahren sowie eine Einkristall-Unterlage aus Gallium-Arsenid und eine Quelle von 65 Molprozent Gallium-Arsenid und 35 Molprozent Gallium-Phosphid. Auf diese Weise wurde ein epitaxiales Nieder* achlagen für die Sauer von acht Stunden durchgeführt. Bas Überwachstum hatte eine Stärke von etwa 50 mils (1,27 mm). Nach Entfernung des Substrates durch Abschaben erhielt man einen epitaxial en Körper aus Gallium-Arsenid-Gallium-Phosphid in Form einer Legierung, deren Zusammensetzung «wischen 75 Molprozent GaAs und 25 Molprozent GaP auf der Unterlage und 65 Molprozent GaP auf der Wachstumsfläche schwankt·The method described in more detail above and a single crystal substrate made of gallium arsenide and a source of 65 mole percent gallium arsenide and 35 mole percent gallium phosphide. In this way an epitaxial low * achschlag for the Sauer of eight hours carried out. The overgrowth was approximately 50 mils (1.27 mm) thick. After removing the substrate by scraping, an epitaxial body made of gallium-arsenide-gallium-phosphide was obtained in the form of a Alloy whose composition is between 75 mole percent GaAs and 25 mole percent GaP on the substrate and 65 mole percent GaP the growth area fluctuates

Beispiel 3ΠΙΙExample 3ΠΙΙ

Es gelangte eine Quelle aus 50 Molprozent GaAs und 50 Molprozent GaP zur Anwendung, und man erhielt einen epitaxialen Niederschlag aus 70 Molprozent GaAs und 30 Molprozent GaP in Form einer festen Lösung auf der Unterlage und eine legierung aus 55 Molprozent GaAe und 45 Molprozent GaP In Form einer Legierung auf der Wachstumsfläche. *A source of 50 mole percent GaAs and 50 mole percent GaP was used, and an epitaxial precipitate of 70 mole percent GaAs and 30 mole percent was obtained GaP in the form of a solid solution on the base and an alloy of 55 mole percent GaAe and 45 mole percent GaP in form an alloy on the growth surface. *

Beispiel HXExample HX Zur Anwendung gelangte die Vorrichtung nach Hg· 3» undThe device was used according to Hg · 3 »and

es wurde eine Anzahl fester Halbleiterlösungen nach dem Ver-a number of solid semiconductor solutions have been

0 0 9 8 0 9/1 3 BIi 0 0 9 8 0 9/1 3 BIi

- 20 -- 20 -

1544223 fahren nach der Erfindung hergestellt* Im Innern des Ofens wurde ein Temperaturgradient von 6°C/2 im über eine Entfernung vom Boden des ersten Qucllenmaterials aus GaAs-GaP Polykristall bis zum oberen Ende der fünf Einheiten aufrecht erhalten· Die Gesamt entfernung betrug 73 mm. Jede einzelne Einheit vi^eo ein Quarzdistanzstück von 12 mm Stärke, eine GaAs-Unterlagssehicht und eine Quarzplatte auf und hatte eine Höhe von 15 mm· Die gesamte Temperaturänderung betrug 220⁰G₉ gemessen vom Boden der Charge bis zu der obersten Schicht bzw· 180⁰C von der untersten Schicht bis zu der obersten Schicht» In allen diesen Fällen tritt ein Uberwachstum an den fünf Unterlagsschichten in Erscheinung, obwohl die Zusammensetzung des Niederschlags unterschiedlich ist* So wurde beispielsweise an der Schicht, die dem Boden am nächsten war, ein Niederschlag von 59 mils (1,498 mm) nach vier Stunden beobachtet, der eine feste Lösung darstellte und aus 60 Molprozent GaAs und 40 Molprozent GaP bestand. Die darüberliegende Schicht hatte eine Dicke von 34 mils (0,864 mm) mit einem entsprechenden Verhältnis von 66:34· Die nächstfolgende Schicht wies eine Dicke des Niederschlags von 20 mils (0,5 mm) Dicke auf und hatte eine Zusammensetzung von 85.: 15. Die nächste Schicht enthielt einen Niederschlag von 11,5 mils (0,292 mm) Dicke und ein Molprozentverhältnis von 97:3, während die letzte oder kälteste Schicht 27 eine Dicke von nur 6_%6 mils (0,167 mm) hatte und praktisch aus reinem Galliumphosphid bestand· 1544223 drive manufactured according to the invention * Inside the furnace, a temperature gradient of 6 ° C / 2 was maintained over a distance from the bottom of the first source material made of GaAs-GaP polycrystalline to the top of the five units. The total distance was 73 mm . Each individual unit had a quartz spacer 12 mm thick, a GaAs underlay and a quartz plate and had a height of 15 mm. The total temperature change was 220 ^° G ₉ measured from the bottom of the batch to the top layer or 180 ⁰ C from the bottom layer to the top layer »In all of these cases, overgrowth appears on the five underlayers, although the composition of the precipitation is different of 59 mils (1.498 mm) after four hours, which was a solid solution and consisted of 60 mole percent GaAs and 40 mole percent GaP. The overlying layer was 34 mils (0.864 mm) thick with a corresponding ratio of 66:34. The next following layer had a deposit thickness of 20 mils (0.5 mm) thick and had a composition of 85:15 The next layer contained a precipitate 11.5 mils (0.292 mm) thick and a mole percent ratio of 97: 3, while the last or coldest layer 27 was only 6 _% 6 mils (0.167 mm) thick and was essentially pure gallium phosphide duration·

- 21 -- 21 -

009809/1386009809/1386

Claims

'M 60 267 IVc / i2g If er ok & Co. PIA 63/8290 vCAd Heue patent claims

1. Verfahren zum Abscheiden einer Sohicht aus wenigstens einer halbleitenden Ill-V-Verbindung auf einer einkristallinen Halbleiterunterläge aus der Gasphase durch Transportreaktion, wobei die Oberfläche einer aus dem auf zuwachsenden Material bestehenden Quelle in festem Abstand von der Oberfläche der aus einem zweiten einkristallinen Halbleitermaterial bestehenden Unterlage angeordnet und in Anwesenheit eines Transportgaseβ durch Erwärmen ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Oberflächen derart eingestellt wird, daß sich die Quelle auf höherer Temperatur befindet ale die Unterlage» dadurch gekennzeichnet! daß die Quelle auf eine unterhalb ihres Schmelzpunktes liegende Temperatur von wenigstens 700°0 erhitzt wird und daß Quelle und Unterlage solange auf erhöhter Temperatur gehalten werden, daß sich auf der Unterlage eine Sohicht aus einer festen Lorning aus de« Material der Quelle und der Unterlage bildet·1. A method of depositing a layer from at least one semiconducting III-V compound on a monocrystalline semiconductor substrate from the gas phase by transport reaction, whereby the surface of a source consisting of the growing material at a fixed distance from the surface of the one second monocrystalline semiconductor material and arranged in the presence of a transport gas Heating a temperature difference between the two surfaces is set so that the source is on at a higher temperature, the pad is »marked! that the source is heated to a temperature below its melting point of at least 700 ° 0 and that the source and the substrate are kept at an elevated temperature until a layer is formed on the substrate a solid lorning from the material of the source and the base

2· Verfahren nach Anspruch 1_f daduroh gekennzeichnet, daß der Abscheidevorgang bis zur Erzeugung einer Schicht aus einer das Material der Quelle Im Überschuß enthaltenden festen Lösung fortgesetzt wird«2 · The method according to claim 1 _f daduroh characterized in that the deposition process is continued until a layer is produced from a solid solution containing the material of the source in excess «

3· Verfahren nach einem derAnsprUohe 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet! daß die Quelle auf «ine Temperatur zwischen 800 und 100O⁰O erhitzt wird·3 · Method according to one of the claims 1 or 2 »characterized! that the source is heated to a temperature between 800 and 100O ^{0 O.}

009809/1386 i*ßß009809/1386 i * ßß

PLA 63/8230

4. The method according to any one of claims t to 31, characterized in that with an abotand of the surfaces of the source and base of about 2 to 10 mm, the source on a. Temperature of about 900 ° 0 is heated.

vO/fe 009809/1388 1.3.68vO / fe 009809/1388 1.3.68

Blank page