DE1934369C3 - Verfahren zum Herstellen von Einkristallen aus HI-V Verbindungen - Google Patents

Description

Als n-Dotlerstoffe kommen vor allwm Selen, Schwefel, Tellur, Silicium in Frage. Für die p-Dotierung eignen sieb beispielsweise Beryllium, Magnesium, Calcium, Kupfer, Zink und Cadmium.

Das erfindungsgeraäße Verfahren wird in den für das Ziehen von Einkristallen üblichen Apparaturen durchgeführt.

Besondere Verwendung finden die Einkristalle aus ΙΠ-V-Verbindungen für die Erzeugung von Lasern und Mikrowellen.

Beispiel 1

Alle Versuche wurden in einer Apparatur durchgeführt, wie sie in der deutschen Patentschrift I 233 828 beschrieben ist. In einem Aluminiumoxydtieeel son 40 mm oberer Weite, 20 mm unterer Weite und von einer Höhe von 40 mm wurden 65 g Gallium vorgelegt. Auf das Gallium wurden 1 g Boroxyd aufgegeben. Aus einer Arsenquelle (etwa 120 g) wurde sodann die entsprechende Arsenmenge zur Herstellung der Stöchiometrie des Galliumarsenids mit Hilfe eines Dampfdrucks von etwa 1 Atmosphäre in bekannter Weise in das auf d;n Schmelzpunkt des Galliumarsenids erhitzte Gallium eingedampft. Sodann wurde aus dieser Schmelze das Galliumarsenid mit Hilfe eines Impflings und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,2 h^:s 0,3 mm/min zu einem Einkristall gezogen. In der verbleibenden Boroxydschmelze sind Verunreinigungen in Form von kleinen Kristallen oder als aufgelöste Oxyde nachweisbar.

_s Beispiel 2

Jn einem Bornitridtiegel mit einem Durchmesser von etwa 35 mm und einer Höhe von 33 mm wurden 140 g mit Tellur dotiertem Galliumarsenid vorgelegt und sodann I g Boroxyd aufgebracht. Durch eine

ίο Arsenquelle, die einem Dampfdruck von etwa 1 Atmosphäre erzeugt, wurde die Stöchiometrie des Galliumarsenids gewährleistet. Das Galliumarsenid wurde auf die Schmelztemperatur (etwa 1240⁰C) erhitzt und mit einem Impfling ein Einkristall aus der Schmelze

gebogen (Ziehgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 mm/min).

Mit dem gleichen Verfahren wiird^ auch ein

chromdotierter Galliumarsenideinkristall gezogen.

Dabei wurden jedoch nur 0,2 g Boroxyd eingesetzt,

da Chrom bei dem Schmelzpunk des Galliumarsenids

kaum flüchtig ist und somit ein geringer Boroxydrand bereits die erfindungsgemäßen Vorteile erbringt.

Beispiel 3

In einem Bornitridtiegel mit emem Durchmesser von etwa 55 mm und einer Höhe von 40 mm wurden 350 g Galliumarsenid mit 50 mg Boroxyd beschichtet. ;>iuse geringe Boroxydmenge reicht au?_; um ein einwandfreies Ziehen eines Einkristalls zu ermöglichen.

Claims (1)

1. I 2

   schmelze mit Hilfe des Dampfdrucks der flüchtigen

   Patentanspruch: Komponente ist nicht möglich, da die Oberfläche

   durch die Boroxydschmelze bedeckt ist.

   Verfahren zum Herstellen von Einkristallen Es wurde nun ein Verfahren zum Herstellen von aus der Schmelze von Ill-V-Verbindungen, die 5 Einkristallen aus der Schmelze von HI-V-Verbinduneine beim Schmelzpunkt der Verbindung flüchtige gen. die eine beim Schmelzpunkt der Verbindung Komponente aufweisen, durch Ziehen eines Ein- flüchtige Komponente aufweisen, durch Ziehen aus Kristalls aus einem Tiegel oder Boot, wobei durch einem Tiegel oder Boot, wobei durch Einstellung des Einstellung des Dampfdrucks der flüchtigen Korn- Dampfdrucks der flüchtigen Komponente die Stöchioponente die Slöchiometrie der III-V-Verbindung io metrieder IH-V-Verbindung erreicht und gegebenenerreicht und gegebenenfalls in Gegenwart von falls in Gegenwart von Dotierstotfen gearbeitet wird, Dotierstoffen gearbeitet wird, dadurch ge- gefunden. Das Verfahren ist dadurch gekennzcichkennzeichnet, daß ein Teil der freien Ober- net, daß ein Teil der freien Oberfläche der Schmelze fläche der Schmelze der HI-V-Verbindungen von der 111-V-Verbindungen von einer Boroxydschmelze einer Boroxydschmelze bedeckt ist. 15 bedeckt ist

   Bei dem crfindungsgemäßcn Verfahren wird nur ein Teil der Oberfläche der Schmelze der IH-V-Verbindung von geschmolzenem Boroxyd bedeckt. Da-

   durch kann auch nach dem Aufdampfen der flüch-

   20 tigen Verunreinigungen die Stöchiometrie der Hl-V-Verbindung mit Hilfe des Dampfdrucks der flüchtigen Komponente eingestellt werden. Außerdem bleiben die Vorteile der Boroxydbeschichtuns erhal-

   Es ist bekannt, Einkristalle von IH-V-Verbindun- ten, wobei überraschenderweise schon ein geringer gen aus der Schmelze zu ziehen. Dabei kann sowohl 25 Boroxydrand große Mengen an Verunreinigungen aus einem Tiegel in vertikaler Richtung als auch aus aus dem Tiegel- oder Bootmaterial aufnimmt. "
   einem Boot in horizontaler Richtung gezogen werden. Gegenüber dem Ziehverfahren mit einer völligen D,t Nachteil dieser Verfahren liegt darin, daß Bedeckung der Schmelze bringt das erfindungsgemäßc kleinste, nicht aufschmelzende Kristalle von Vcrun- Verfahren den weiteren Vorteil, daß man im Tiegel reinigungen auf der Scbmelzoberfläche zum Ein- _3o oder Boot die nicht flüchtige Komponente vorlegen kristaM schwimmen und das monokristalline Wachs- kann, diese Komponente aufschmilzt, mit einer Bortum stören. Dabei entstehen Korngrenzen, die als oxydschmelze umrandet und die flüchtige Kompo-Einsprenglinge und Zwillingsebenen auftreten. Der- pentc über die Dampfphase bis zur Stöchiometrie artige Verunreinigungen kommen meistens aus den in einbringt. Aus der so e-haltenen Schmelze der IH-V-der Vcrbindungshalbleitertechnik verwendeten Tiegeln 35 Verbindung kann nach bekannten Verfahren der Ein- oder Booten, die beispielsweise aus Aluminiumnitrid kristall gezogen werden. Das erfindungsgemäße Ver- oder Bornitrid bestehen. fahren bietet also die Möglichkeit, sowohl die Her-Weiterhinist bekannt, bei der Herstellung von Ein- stellung der Hl-V-Verbindung als auch das ankristallen aus HI-V-Verbindungen mit einer bei dem schließende Ziehen des Einkristalls aus dem polySchmelzpunkt der Verbindung flüchtigen Kompo- 40 kristallinen Material in der gleichen Apparatur durchnente die Stöchiometrie der Schmelze dadurch zu er- zuführen.

   halten, daß der Dampfdruck innerhalb des abgcdich- Von besonderer Bedeutung ist das beanspruchte teten Ziehgefäßes auf den Wert eingestellt wird, den Verfahren bei der Herstellung von Galliumarseniddie flüchtige Komponente über der Schmelze der einkristallen. Aber auch für andere IH-V-Verbindun-III-V-Verbindung bei der Schmelztemperatur hat. 45 gen mit einer flüchtigen Komponente, beispielsweise Dies wird erreicht, indem man an einer Stelle des Galliumphosphid, Indiumarsenid, hat sich das VerGefäßes eine kleine Menge der reinen flüchtigen fahren als geeignet erwiesen.

   Komponente einbringt und an der kältesten Stelle des Das beanspruchte Verfahren ist hinsichtlich der Gefäßes diejenige Temperatur einstellt, bei der die Breite des Boroxydrandes sehr variationsfähig. Sind reine flüchtige Komponente den gleichen Dampf- 50 leichtflüchtige Dotierstoffe zugegen, so erscheint bei druck hat wie über der Schmelze der IH-V-Verbin- den üblichen Tiegeln und Booten ein Abstand der dung. Somit wird ein Abdampfen der flüchtigen Korn- Boroxydschmelze vom wachsenden Einkristall von ponente aus der Schmelze verhindert. etwa 2 bis 5 mm besonders zweckmäßig. Wird mit Eine weitere Möglichkeit der Herstellung von größeren Gefäßen gearbeitet, so kann der Abstand Halbldtereinkristallen aus IH-V-Verbindungen be- 55 größer gehalten werden. Sind weniger flüchtige steht darin, die Schmelze mit einer Schmelze aus Bor- Dotierstoffe zugegen, so ist es vorteilhaft, den Boroxyd zu überschichten und so die flüchtige Kompo- oxydrand weniger breit zu wählen. Er muß jedoch nente am Ausdampfen zu hindern. Dabei können ausreichend sein, um die zu erwartende Menge an auch die Verunreinigungen vom Tiegel oder Boot Oberflächenkristallen aus dem Tiegelmaterial aufnehnicht mehr zum wachsenden Kristall an der Ober- 60 men zu können. Die Breite des Boroxydrandes befläche entlangschwimmen, da sie von der Boroxyd- trägt in solchen Fällen meistenteils 2 bis 5 mm.
   schmelze aufgenommen werden. Der Nachteil dieses Bei nur geringer noch freier Oberfläche der Verfahrens ist, daß beim Erwärmen flüchtige, insbe- Schmelze benötigt die Einstellung des stöchiomesondere oxydische Verunreinigungen unter Blasen- trischen Verhältnisses der IH-V-Verbindung längere bildung ausdampfen und dabei unkontrollierbare 65 Zeit wie bei größerer freier Oberfläche. Außerdem Mengen der flüchtigen Komponente der Hl-V-Vcr- hängt das Ausmaß der Dotierung, die durch den bindung mitreißen. Eine nachträgliche Wiederherstel- Sauerstoff der Boroxydschmelze entsteht, von der anlung der Stöchiometrie der IH-V-Verbindungs- gewandten Boroxydmenge ab.