DE1908277B2 - Verfahren zum herstellen von aus galliumarsenid bestehenden epitaktischen aufwachsschichten nach dem schmelzepitaxieverfahren - Google Patents

Verfahren zum herstellen von aus galliumarsenid bestehenden epitaktischen aufwachsschichten nach dem schmelzepitaxieverfahren

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen versehene Kohle- oder Quarzkapsel zur Aufnahme von von aus Galliumarsenid bestehenden epitaktischen Schmelze und Substrat enthalt. ..,,.,
Aufwachsschichten von jeweils zu dem der darunterlie- Durch diese Maßnahmen wird gegenüber dem in der
genden epitaktischen Schicht entgegengesetzten Leitfä- 35 französischen Patentschrift beschriebenen Verfahren higkeitstyp, unter Verwendung von Silicium als erreicht, daß sowohl die Herstellung der fur den Doiierungsstoff auf η-leitenden Galliumarsenid-Kri- epitaktischen Aufwachsprozeß vorgesehenen Schmelze stallscheiben nach dem Schmelzepitaxieverfahren, wo- als auch das Aufbringen dieser Schmelze auf die bei für den Aufwachsprozeß eine Schmelze, bestehend Substratoberfläche selbst in einem evakuierten Reakaus einem Gemisch von Galliumarsenid, Gallium und 40 tionsgefäß unter dem Dampfdruck der beteiligten Stoffe Silicium, verwendet wird. vorgenommen wird. Dadurch wird vermieden, daß die
Für spezielle Halbleiteranordnungen aus halbleiten- Dotierung und der Aufwachsprozeß durch schädliche den Verbindungen, vorzugsweise für die aus Galiiumar- Gaseinflüsse gestört wird.
senid bestehenden Lumineszenzdioden, Koppelelemen- Durch das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist
te, Laserdioden und Galliumarsenidtransistoren, ist es 45 die Möglichkeit gegeben, den Kippvorgang zur erforderlich, daß völlig reines, vor allen Dingen Herstellung einer Schichtenfolge von Aulwachsschichsauerstoff- und schwermetallfreies, Galliumarsenid-Kri- ten mit abwechselnd unterschiedlichem Leitungstyp stallmaterial verwendet wird. beliebig oft zu wiederholen.
Aus der Zeitschrift »R.C. A. Review« Vol. XXIV, Die durch das erfindungsgemäße Verfahren herge-
Dcz. 1963, Seiten 603 bis 606, ist von Nelson ein 50 stellten epitaktischen Aufwachsschichten zeichnen sich Schmelzepilaxieverfahren von Galliumarsenid bekannt, durch eine besonders hohe Reproduzierbarkeit aus und bei dem ein in einem schräggestellten Quarzrohr sind bestens geeignet zur Herstellung von Halbleiterbefindliches Substrat aus Galliumarsenid mit einer aus körpern, welche zu Halbleiterbauelementen, insbeson-Galliumarsenid mit Zinnzusatz als Dotierung bestehen- dere aus Galliumarsenidkristallen wie Galliumarsenidden Schmelze in Kontakt gebracht wird. Das Aufwach- 55 Lumineszenzdioden, weiterverarbeitet werden,
sen der mit der Zinndotierung versehenen Galliumarse- Anhand der F i g. 1 und 2 und eines Ausführungsbei-
nidschicht geschieh) dabei in strömender Wasserstoffat- spiels soll das Verfahren nach der Lehre der Erfindung mosphäre. noch näher erläutert werden.
Für spezielle Anwendungszwecke ist es notwendig, Fig. 1 zeigt eine bis auf einen Druck von 1 bis
an Stelle des Zinns Silicium als Dotierungsstoff zu 60 5 · 10" Torr evakuierte Quarzampulle 1, in welcher verwenden. Dabei ist es besonders wichtig, daß der sich eine mil einem verschraubbaren Deckel 2 Einfluß der umgebenden Atmosphäre während des versehene Kohlekapsel 3 befindet. Im Deckel 2 wird die epitaktischen Aufwachsprozesses weitgehend ausge- aus n-dotierlem Galliumarsenid bestehende, für die schaltet wird, da die umgebende Atmosphäre die epitaktische Abscheidung vorgesehene Substratscheibe Siliciumdotierung in unkontrollierbarer Weise beein- 65 4 (Ausgangsstärke ca. 200 μ) eingelagert und gegenüber flußt. der Schmelze 5, welche sich am Boden der Kapsel 3 be-
So ist z.B. aus der französischen Patentschrift findet, angeordnet. Die Schmelze 5 besteht aus einer, mit 15 29 040 ein Verfahren zum Herstellen eines lumines- Galliumarsenid gesättigten Galliumschmelze, welche
als Dotierungsstoff einen Zusatz von 1—2% Silicium enthält Diese Schmelze wird auf 9700C erhitzt und dann durch Drehen der gesamten Anordnung (1,3) um 180° «n Pfeilrichtung 6 auf die Substratscheibe 4 aufgekippt Während der Abkühlung des mit der Schmelze in Berührung gebrachten Substrats erfolgt bei 9200C in der epitaktisch aufgewachsenen Schicht auf Grund des amphoteren Verhaltens von Silicium ein Umschlag im Leitungstyp von η nach p, so daß sich, nachdem die Anordnung (1, 3) bei ca. 5000C wieder in ihre Ausgangslage zurückgebracht ist, auf dem Ausgangssubstrat 4 eine η-dotierte epitaktische Schicht von 30 μ Schichtdicke, sowie eine p-dotierte Schicht von ebenfalls 30 μ Schichtdicke gebildet hat.
Die Schichtenfolge ist aus der F i g. 2 zu ersehen. Das Substrat ist mit dem Bezugszeichen 4, die aufgewachsene η-dotierte Schicht mit 7 und die p-dotierte Schicht mit 8 bezeichnet Durch nochmaliges Erhitzen der Schmelze auf eine Temperatur von großer 92O0C läßt sich durch weiteres Aufschmelzen von Material eine weitere η-dotierte Schicht abscheiden, welche gegebenenfalls nach dem Abkühlen in eine p-dotierte Zone übergeführt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

zie-enden Halbleiterbauelements aus Galliumarsenid zu - entnehmen, bei dem Silicium als Dotierungsstoff Patentansprüche: venlendet wird. Dabei wird das Schmelzepitaxieverfah-
1. Verfahren zum Herstellen von aus Galliumarse- ren in einer W««gff^tejm^^toie
nid bestehenden epitaktischen Aufwachten 5 JjdjgJhrt^J T^^^t
von jeweifc zu dem der darunterlegenden ep.takt,- durddetu« ^ uieri>arer Wdse bed
sehen Sch.cht entgegengesetzten Le.tfahigke.tstyp ^™™?°^ΖΊ\ das Silicium aus der Schmelze
unter Verwendung von S Ic um als Dotierungsstoff Mußt wird, wen "** . .:n(jp<:tp||ti:, Anfaom,
auf η-leitenden Galliumarsenid-Kristallscheiben abdampfen kann und dadurch,die eingestellte Anfangs-
nach dem Schmelzepitaxie-Verfahren wobei für den .. ^«^"ζΙ^Ζ vorliegenden Erfindung Aufwachsprozeß eine Schmelze, bestehend aus Die Autgaoe, aic uc s uug
einem Gemisch von Galliumarsenid Gallium und «8™^^^ reproduzierbar dotierter Auf-Silicium, verwendet wird, dadurch gekenn- a) in aer nerslcIIU"e 1J -. .
ζ e i c h η e t, daß die mit Galliumarsenid gesättigte, wachssch.chten d^
1 bis 20/0 Silicium enthaltende Galliumschmelze in ,5 b) in der Verwendung vor
dem auf 1 bis 5 - 10-6 Torr evakuierten Reaktions- stoff, wobei der Effekt des
gefäß bei einer Temperatur von 9700C durch von Silicium als Dot.erungsstoff in
Drehen des Gefäßes um 180» auf die Substratschei- kristallen Umschlagpunkt von n- in p-Leitfah.gke.t
be aufgekippt, dann die mit der Galliumarsenid- bei 920°C) ausgenutzt werden soll,
schmelze versehene Substratscheibe bis auf 500°C 20 Zur Lösung dieser Aufgabe w.rd erf ndungsgernaß abgekühlt und das Gefäß in seine Ausgangslage vorgeschlagen, daß diemit.Galliumarsenid gesattigte 1 zurückgebracht wird. bis 2% Silicium enthaltende GaJliumschmelze m dem
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- auf 1 bis 5 · 10-* Torr evakuierten Reakt.onsgefaß bei zeichnet, daß als Reaktionsgefäß eine Quarzampulle einer Temperatur von 97O=C durch Drehen des Gefäßes verwendet wird, die eine mit einem Schraubver- 25 um 180° auf die Substratscheibe aufgekippt, dann d.e schluß versehene Kohle- oder Quarzkapsel zur mit der Galliumarsenidsehme ze versehene Substrat-Aufnahme von Schmelze und Substrat enthält. scheibe bis auf 5000C abgekühlt und das Gefäß in seme
Ausgangslage zurückgebracht wird.
In eirer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist
30 vorgesehen, daß als Reaktionsgefäß eine Quarzampulle verwendet wird, die eine, mit einem Schraubverschluß
DE19691908277 1969-02-19 1969-02-19 Verfahren zum Herstellen von aus Galliumarsenid bestehenden epitak tischen Aufwachsschichten nach dem Schmelzepitaxieverfahren Expired DE1908277C3 (de)

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