DE1955253A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen

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DE1955253A1 DE19691955253 DE1955253A DE1955253A1 DE 1955253 A1 DE1955253 A1 DE 1955253A1 DE 19691955253 DE19691955253 DE 19691955253 DE 1955253 A DE1955253 A DE 1955253A DE 1955253 A1 DE1955253 A1 DE 1955253A1
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Description

195S253
6884-69/R/Ro. ro
RGA 61,072 j
US-Ser.No. 774,421
Piled: November 8, 1968
RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A,)
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen wie Elektrolumineszenzdioden und betrifft hierbei die Bildung von pn-Übergängen in Epitaxialschichten von Gemischen halbleitender Ά.ΎΎΎ-Β,Τ-Verbindungen,
Es ist bekannt, Epitaxialschichten aus kristallinem halbleitendem Material auf ein kristallines Substrat dadurch aufzubringen, daß eine Fläche des Substrats mit einer Lösung des Halbleitermaterials in einem geschmolzenen Metallösungsmittel Überspült wird und dann die Lösung abgekühlt wird, so daß ein Teil des aufgelösten Halbleitermaterials ausfällt und sich am Substrat als Epitaxialschicht niederschlägt; sodann wird der Rest der Lösung abgegossen. Dieses Verfahren ist als LÖsungswuchsverfahren oder Flüssigphase-Epitaxie bekannt (solution growth or liquid phase epitaxy) und bei H. Nelson, EPITAXIAL GROWTH FROM THE LIQUID STATE AND ITS APPLICATION TO THE FABRICATION OF TUNNEL AND LASER DIODES, RCA Review 24, Seite 603, 1963, im einzelnen beschrieben. Die Lösung kann einen einzigen Modifikator oder Dotierungsstoff von gegebenem Leitfähigkeitstyp enthalten," so daß auch die niedergeschlagene Epitaxialschicht von gegebenem Leitfähigkeitstyp ist. Alternativ kann die Lösung zwei Dotierungsstoffe von verschiedenem, einander entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp enthalten. Die Konzentration und Löslichkeit ditear beiden Dotierungsatoffβ ist dabii so gewählt, daß der sich zuerst niedergeschlagene Teil der Epitaxialichloht einen Leitfähigkeit^t?yp und der anschließend ni«derg«eohlagen· TeLI dan «ntßegongeflotaten LelbfUhlgkeitstyp
009885/12.70
BADORlGlNAt.
— ρ —
hat. Ein solches Verfahren 1st im einzelnen in der USA-Patentschrift 3 158 512 (H. Nelson et al, ausgegeben 24, November 1964) beschrieben.
Es ist bekannt, das Lösungswuchsverfahren zu verwenden, um auf einem Substrat bestimmte A-j^-B^-Verblndungshalbleiter, z.B. Galliumarsenid, als Epitaxialschichten mit einem pn-übergang niederzuschlagen, obwohl die Lösung nur einen einzigen Dotierungs-.stoff enthält. Dies ist insofern möglich, als bestimmte Dotierungsstoffe, beispielsweise Silicium und Germanium, in Galliumarsenid , amphoter sind. Diese Dotierungsstoffe werden abhängig von der ™ Temperatur in verschiedenen Teilen des Kristallgitters der epitak- :tischen GaULumarsenidschicht eingebaut und können deshalb als Donator wirken, wenn sie bei einer ersten Temperatur in das epitaktische Gitter eingebaut wurden, und als Akzeptor, wenn sie bei einer zweiten, niedrigeren Temperatur in dasGitter eingebaut wurden. Diese Vorgänge sind im einzelnen bei H. Kressel und a., "Luminescence in Silicon-Doped GaAs Grown by Liquid-Phase Epitaxy", j JOURNAL APPLIED PHYSICS, Band 39, No. 4, Seiten 2006-2011, März" ;1968 beschrieben. Obwohl amphotere Dotierungsstoffe für diesen : Zweck erfolgreich mit bestimmten A-^-p-By-Verbindungshalbleitern I verwendet wurden, haben sie doch mit anderen dieser Verbindungs-1 halbleiter, beispielsweise mit Galliumphosphid, keine zufriedenfc ;stellende Ergebnisse gezeigt.
; Die A-j-jj-By-Verbindungshalbleiter, also die Nitride, Phos-Iphide, Arsenide und Antimonide von Bor, Aluminium, Gallium und Indium lassen sich im allgemeinen miteinander vermischen und bilden dabei die Gemische halbleitender A-j-jj-B-y-Verbindungen, also Materialien der Formel B AlbGacIndNePfAsKSbh* wobei die Indices a, b, c, d, e, f, g, h 1 oder 0 sein können und wobei a + b + c + d = 1, und e+f+g+h=l. Diese Halbleitergemische können bei der Herstellung von Bauelementen mit flächigen pn-Übergängen ; verwendet.werden, jedoch ist das Vorsehen zufriedenstellender ! pn-Übergänge in diesen Materialien schwierig. Es wurde eine Unterklasse dieser Verbindungshalbleiter, zusammengesetzt aus zwei aus der Gruppe Bor, Aluminium, Gallium und Indium ausgewählte Elemen- : te und einem aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor, Arsen und Anti- ', mon ausgewählten Element, aur Herstellung alektrolumineszierenaer
005808/1270
BAD ORIGINAL
Dioden verwendet, indem Zink in das Material, eindiffundiert wurde, um den p-leitenden Bereich der Diode zu bilden. Die sich ergeben- ; den elektrolumineszierenden Dioden sind zwar zufriedenstellend,, jedoch wäre es erwünscht, den Wirkungsgrad solcher Dioden noch zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird ein Halbleiterbauelement mit einer Gleichrichterschicht in einer Epitaxialschicht eines kristallinen Gemisches halbleitender A,---B^-Verbindungen nach dem Lösungswuchsverfahren hergestellt, wobei ein einziger amphoterer Dotierungsstoff in der Lösung verwendet wird. Auf diese Weise läßt sich eine weiterhin verbesserte elektrolumineszierende Diode herstellen, indem als das epitaktisch niedergeschlagene Halbleitermaterial eine ternäre Verbindung mit zwei Elementen aus der Gruppe Bor, Aluminium, Gallium und Indium und einem Element aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon sowie als amphoterer Dotierungsstoff Silicium oder Germanium verwendet werden. Vorzugsweise wird der amphotere Dotierungsstoff in der Lösung kurz vor dem Niederschlagen der Epitaxialschicht aufgelöst.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen sche^tjtisehen Querschnitt durch eine bei der Durchführung der Erfindung verwendbare Vorrichtung;
Fig. 2 bis 5 Querschnitte durch kristalline Halbleiterkörper ; während der aufeinanderfolgenden Schritte der Herstellung eines Bauelements mit pn-übergang gemäß der Erfindung; und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte fertige elektrolumineszierende Diode.
Beispiel I j
Gemäß Fig. 1 wird in ein Ende eines Beckens 11 eine Charge 13 eingegeben, die im beschriebenen Beispiel aus etwa 5 Gramm Galliumarsenid, etwa 25 - 200 Milligramm Aluminium, etwa 10 Milligramm Silicium als amphoterer Dotierungsstoff und etwa 25 Gramm Gallium als Lösungsmittel besteht. Die Materialien der Charge sind zweckmäßig in gekörnter oder in Pulverform. Das Becken 11 wird
009886/1270 ·
BAD ORIGINAL
dann in. einen feuerfesten rohrförmigen Ofen 14 gebracht, der J zweckmäßig aus geschmolzenem Quarz besteht. Der rohrförmige Ofen \ 14 wird mit einem inerten Gas wie etwa Stickstoff oder Argon oder mit einem reduzierenden Gas wie etwa Wasserstoff gespült, damit während der Herstellung eine nicht-oxidierende Umgebung herrscht.
Die Charge 13 wird dann auf eine Temperatur vorerhitzt, die über dem Schmelzpunkt des in der Charge enthaltenen Lösungsmetalls liegt. Im beschriebenen Beispiel wird auf eine Temperatur von 980 0C" vorerhitzt, was mehr als genügend ist, um das Lösungsmetall zum Schmelzen und zum Auflösen des Halbleitermaterials und des A Dotierungsstoffs zu bringen. Es wurde jedoch herausgefunden, daß
■ zum Erzielen optimaler Ergebnisse der amphotere Dotierungsstoff zumindest größtenteils erst zur Charge hinzugefügt werden sollte, nachdem diese homogenisiert, ist. Nachdem also im Beispiel die Charge auf eine Temperatur von etwa 98Ο 0C erhitzt worden ist und vollkommen geschmolzen und homogenisiert ist, wird sie auf Zimmertemperatur abgekühlt. Der rohrförmige Ofen 14 wird gekippt, so daß die Lösung oder die geschmolzene Charge IJ an einem Ende des Beckens 11 verbleibt. Das Becken 11 wird nun herausgenommen und in seiner gekippten Position gelassen, während eine Halbleiterscheibe 10 am entgegengesetzten Ende des Beckens 11 angeordnet j wird. Die Halbleiterscheibe 10 kann irgendeine gegebene Größe und Form und einen Leitfähigkeitstyp aufweisen. Im beschriebenen Bei- ; W spiel besteht sie aus η-leitendem Galliumarsenid mit einem spezi-
: fischen Widerstand von etwa 0,001 0hm cm und hat einen Durchmesser von 5/4" (19 mm) und eine Dicke von etwa 15 bis 20 tausendstel Zoll (3,8 bis 5 mm). Am Becken 11 des Ofens sind Maßnahmen wie etwa ein Doppelboden vorgesehen, um die Scheibe 10 darin so zu verankern, daß eine Stirnfläche 12 frei liegt. Das Becken 11 kann aus Graphit oder dergleichen bestehen. Zu dieser Zeit wird nun der amphotere Dotierungsstoff, im Beispiel etwa 15 Milligramm Silicium, zur Charge 13 hinzugefügt.
Nun wird das Becken 11 in den rohrförmigen Ofen 24 ssubracht und dieser so verkippt, daß sich die Charge 13 am ■ Ende das Beckans Il befindet, Der rohrförmige Cfan 14 wir1 mit einem Inerten odsr reduzierenden -las gespült w&:ren<~ · sein liäi&lt co:-:i: stviz. ?0C "^ o-.-.ttzt:- :-^?den. ^^ii^rm wird der
BAD
förmige Ofen 14 in eine horizontale Stellung gebracht, so daß die freiliegende Stirnfläche 12 der Halbleiterseheibe 10 von der geschmolzenen Charge überschwemmt wird. Die Charge' wird dann vor- ; teilhafterweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 ° - 10 0C pro Minute abgekühlt und es beginnt ein Teil des zusammengestellten Gemisches aus halbleitenden Materialien, die in der Charge gelöst ι sind, sich auszuscheiden und epitaktisch an der überschwemmten ; Stirnfläche 12 der Scheibe 10 anzulegen. Auf diese Weise entsteht ' auf der Stirnfläche 12 ein erster Teil 15 (Pig. 3) einer epitak- ; tischen halbleitenden Schicht, in dem das Silicium so in das Kri- ; stallgitter eingebaut wird, daß der Teil 15 der Schicht n-leitend : wird. Im beschriebenen Beispiel besteht das gemischte Verbindungs-j halbleitermaterial aus Al Ga1 As, wobei χ kleiner als 1 ist.
Während die geschmolzene Charge weiter abkühlt, schlägt sich ein zweiter Teil 16 der Schicht des Verbindungshalbleitermaterial-Gemisches epitaktisch auf dem ersten Teil 15 der Schicht nieder. Die niedrige Temperatur wirkt sich dabei so aus, daß das im Kristallgitter des Teils 16 der Schicht eingebaute Silicium sich ■ iörtlich anders anordnet, so daß der Teil 16 p-leitend wird. Die Grenz- oder Zwischenfläche zwischen dem zuerst niedergeschlagenen 1 Teil 15 und dem sodann niedergeschlagenen Teil 16 der Schicht j stellt eine Gleichrichterschicht in Form eines pn-Übergangs 17 dar* Der pn-übergang 17 ist im wesentlichen eben ausgebildet und er- [ •streckt sich über die gesamte ursprünglich freiliegende Stirn-I fläche 12 der Halbleiterscheibe 10. Obwohl zur deutlicheren Darstellung die Teile 15 und 16 der Schicht in der Zeichnung wie
deutlich getrennte Schichten dargestellt sind, handelt es sich in iWirklichkeit nur um eine einzige Epitaxialschicht auf der Stirn- :fläche 12 der Halbleiterscheibe 10, und diese Epitaxialschicht enthält in ihr Kristallgitter eingebaute Silioiumatome. Die SiIiciumatome wirken in dem zuerst gebildeten Teil 15 der Epitaxialschicht als Donatoren und im zweiten gebildeten Teil 16 der Epitaxial» ohloht als Akzeptoren, so daß im ZwIschenbereloh zwischen den beiden Sohiohtteilen die pn-Übergangssohicht 17 besteht.
Nachdem die Temperatur der geschmolzenen Charge 13 auf etwa 400 0C abgesunken ist, wird der rohrförmlge Ofen 14 erneut gekippt und der Rest der geschmolzenen Charge abgegossen. Der Halblelter-
BADORfGfNAl.'
■t
körper gemäß diesem Verfahrensschritt ist in Fig. j? dargestellt. Die Gesamtdicke der Epitaxialschicht mit den Teilen 15 und 16 be- j trägt etwa 2-4 tausendstel Zoll (0,05 -0,1 mm). Besonders gute -Ergebnisse werden erzielt, wenn der zuerst niedergeschlagene, n- .! leitende Teil 15 der Schicht auf einer Dicke von weniger als .1 i tausendstel Zoll, zweckmäßig etwa auf 0,5 - 0,7 tausendstel Zoll ; (0,078 - 0,204 mm) gehalten wird.
Der oberste Teil 16 der epitaktischen Schicht wird nun geläppt oder geätzt oder poliert, um etwa 1/2 bis 1 tausendstel Zoll i (0,0127 - 0,0254 mm) der Dicke dieses Schichtteils zu entfernen. Als nächstes wird diejenige Stirnfläche der Halbleiterscheibe 10, die der Epitaxialschicht mit den Teilen 15 und" 16 gegenüberliegt, : in gleicher Weise geläppt oder geätzt, so daß die gesamte Dicke des Halbleiterkörpers und der Epitaxialschiehten auf etwa 4 tausendstel Zoll (0,1 mm) vermindert wird. Hierdurch entsteht der j Aufbau gemäß Fig. 4, bei dem im beschriebenen Beispiel eine p- \ leitende Schicht II6 1 bis 2 tausendstel Zoll (0,025 bis 0,05 mm) ! dick ist, der η-leitende Teil I5 der Schicht etwa 0,5 bis 0,7 tausendstel Zoll (0,013 bis 0,18 mm) dick ist und der verbliebene Teil 100 der ursprünglichen Halbleiterscheibe 10 etwa 1 bis 2 tausendstel Zoll (0,025 bis 0,058 mm) dick ist.
Dieser Aufbau wird nun im Vakuum auf etwa 550 0C erhitzt und eine Zinnschicht 18 (Fig. 5) wird durch Aufdampfen bis zu einer Dicke einiger weniger Mikrons auf die Stirnfläche des verbliebenen Teils 100 der ursprünglichen Scheibe 10 aufgebracht. Die Anordnung wird dann in einem stromlosen NickeIplattierbad behandelt, in dem sich auf der Zinnschicht 18 eine Nickelschicht I9 niederschlägt. Gleichzeitig legt sich eine Nickelschicht 21 auf den Teil 16 der Epitaxialschicht. Die stromlos aufgebrachten Nickelschichten 19 und 21 sind zweckmäßig einige Mikrons dick. Die Anordnung wird sodann in ein Goldplattierbad eingetaucht, um Goldschichten 20 und 22 auf den Nickelschichten 19 bzw. 21 abzulagern. Die Anordnung wird schließlich gewürfelt oder gespalten, so daß Quadratwürfel von etwa 5 bis 10 tausendstel Zoll (0,1 bis 0,25 mm) Kantenlänge entstehen. Die Metallschichten an den einander gegenüberliegenden Hauptflöchen eines jeden Würfels dienen als ohmsche Kon-; takte.
009836/1270 !
BAD ORIGINAL
Gemäß Fig. 6 ist ein solcher Würfel 23 mittels der (nicht gezeigten) Metallschicht an einer Würfelfläche mit einer Seite eines Molybdänsockels 24 auf einem Kovar-Kopfstück 25 verbunden. Das Kopfstück 25 enthält einen Anschlußdraht 26, der von seiner Unterseite wegsteht, während ein weiterer Anschlußdraht 27 vom Kopfstück 25 mittels einer gläsernen Isolierperle 28 isoliert ist. Ein Golddraht 29 ist mit dem Anschlußdraht 27 und mit der frei- j liegenden Fläche des Würfels 23 verlötet. Um das Kopfstück 25 ist dicht eine Metallhülse 30 mit einer durchsichtigen Glaslinse 3I gelegt. Wird die Diode in Vorwärtsrichtung mit Impulsen gespeist, so wird Licht vom Übergang in der Epitaxialschicht des Würfels | emittiert und strahlt in der in Fig. "6 vom Pfeil angedeutete Rich-j tung durch die Kappe der Vorrichtung oder die durchsichtige Glas- \ linse 3I. ;
Beispiel II . ';
Beim vorher beschriebenen Beispiel war ein Teil des Silicium-Leitfähigkeitsmodifikators bereits in der Charge enthalten, bevor j sie durch Erhitzung auf eine Temperatur über ihrem Schmelzpunkt ' homogenisiert worden war, und ein Teil des Siliciums war der Charge nach dem Homogenisieren zugesetzt worden.
Beim nunmehrigen Beispiel besteht die Charge I3 im Becken 11 ; (Fig. l) aus etwa 5 g Galliumarsenid, etwa 25 bis 200 mg Aluminium; und etwa 25 g Gallium als Lösungsmittel. Diese Charge I3 wird im : rohrförmigen Ofen 14 ebenso wie gemäß Beispiel I auf eine dem Schmelzpunkt der Charge entsprechende Temperatur vorerhitzt und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, während der Ofen 14 gekippt ist, so daß die Charge I3 an einem Ende des Beckens 11 verbleibt. Das Becken 11 wird dann weggenommen und in der gekippten Stellung gehalten und an seinem entgegengesetzten Ende wird die Halbleiterscheibe 10 angeordnet. Zu dieser Zeit werden etwa 25 mg Silicium zur Charge 13 hinzugefügt. Die übrigen Arbeitsschritte, also das Aufheizen der Charge auf 900 0C, das Zurücksohwenken des Ofens 14 in seine horizontale Lage zum Überschwemmen der freiliegenden Fläche 12 der Halbleiterscheibe 10, und das iilecers^aiagan der ' Spitaxialschich" auf äer Halbleiterscheibe salt slneai pn-übergang zwischen dem zuerst niedergeschlagenen und cleia scdami niederge-schlagenen Teil -ier £ chi αίνο werden ebenso wie die ±3. Zusammenhang
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BAD ORIGINAL "9
mit Beispiel I beschriebenen Schritte durchgeführt. Die so behandelte Halbleiterscheibe kann in gleicher Weise zu Elektrolumineszenzdioden verarbeitet werden.
Beispiel III
Bei den vorher beschriebenen Beispielen bestand die epitaktisch niedergeschlagene halbleitende Schicht aus Al Ga^ As. Beim nunmehrigen Beispiel besteht die epitaktisch niedergeschlagene j Halbleiterschicht aus In Ga1 P, wobei χ kleiner als 1 ist. |
X χ—Χ ι
Gemäß diesem Beispiel besteht die Charge 13 im Becken 11 j (Fig. 1) aus etwa 5 S Indium, 2 g Galliumphosphid und 5 g Gallium j als Lösungsmittel. Die Charge 13 wird im rohrförmigen Ofen l4 wie ' im Zusammenhang mit Beispiel I beschrieben, auf eine Temperatur l· über dem Schmelzpunkt der Charge erhitzt und dann, während der Ofen 14 gekippt ist, auf Raumtemperatur abgekühlt, so daß die ■ Charge 13 an einem Ende des Beckens 11 verbleibt. Das Becken 11 j wird dann herausgenommen und in der gekippten Stellung gelassen, j während eine halbleitende Galliumarsenidscheibe 10 am anderen Ende', des Beckens 11 angeordnet wird. Zu dieser Zeit werden etwa 30 mg Silicium zur Charge 13 zugesetzt. Die Charge wird dann erneut in der gekippten Stellung auf etwa 1000 0C erhitzt, wobei sie schmilzt und sich das Silicium darin verteilt. Der Ofen l4 wird dann wieder j in seine horizontale Lage gebracht, so daß die freiliegende Fläche 12 der Halbleiterscheibe 10 überflutet wird. Dadurch lagert sich eine Epitaxialschicht von siliciumdotiertem In x Gai_x p &n d^r Fläche 12 der Scheibe 10 ab. Bei abnehmender Temperatur lagert sich sodann ein Teil der Epitaxialschicht von im Vergleich zum zuerst abgelagerten Teil entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp ab. Hierdurch entsteht in der Epitaxialschicht ein pn-übergang. Die so hergestellte Scheibe kann zu Elektrolumineszenzdioden in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise verarbeitet werden,
Beispiel IV
Bei diesem Beispiel besteht die epitaktisch niöderggC'cL'.'lr.se :?■ HalbleitarscMcht aus In Ga. As, wobei χ kleiner ftis I 2,?.^,
Die Ciiargs 13 (Fig. 1) gemäß diesem Beicvif:", bcstelr'; :-:ic .V3:;.^ 3 g Indium*, 2 g Galliumarsenid und 7 r* C-allii;.1:: :1s L:;e::r/:.;ui;Vi z-:'}.,'
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Die Charge 1J> wird im rohrförmigen Ofen 14 in der anhand von Beispiel I beschriebenen Weise auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Charge erhitzt, zweckmäßig auf über 900 0C, und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, während der Ofen 14 gekippt ist, so daß die Charge sich an einem Ende des Beckens 11 gesammelt hat. Das . Becken 11 wird dann entfernt und in der gekippten Stellung beibehalten, während eine Galliumarsenid-Halbleiterscheibe 10 am anderen Ende des Beckens 11 so angeordnet wird, daß eine ihrer großen Stirnflächen 12 freiliegt. Zu dieser Zeit werden etwa j50 mg Silicium zur Charge I3 zugesetzt. Die übrigen Verfahrensschritte, also das Heizen der Charge auf etwa 90Ö 0C, das Zurückbringen des rohrförmigen Ofens 14 in eine horizontale Lage, so daß die freiliegende Stirnfläche 12 der Halbleiterscheibe 10 überflutet wird, und \ das Niederschlagen einer Epitaxialschicht aus In x Gai-x As auf der Halbleiterscheibe entsprechen den oben beschriebenen Verfahrens- | schritten. Wie bei diesen vorher beschriebenen Beispielen ist der zuerst niedergeschlagene Teil der Epitaxialschicht η-leitend und der anschließend bei niedrigerer Temperatur niedergeschlagene Teil p-leitend. So entsteht ein pn-übergang in der Epitaxialschicht. Die Halbleiterscheibe kann dann gewürfelt werden, um in der oben beschriebenen Weise Dioden zu bilden.
Beispiel V
Bei den beschriebenen Beispielen bestand der amphotere Dotierungsstoff aus Silicium. Im nunmehr beschriebenen Beispiel besteht er aus einer äquivalenten Menge Germanium, und das lösende Metall 1st Indium. Bei der Verwendung von Indium als Lösungsmittel wird die Charge vorteilhafterweise auf eine Temperatur von etwa 600 0C erhitzt. Das Niederschlagen der Epitaxialschicht mit dem pn-übergang darin wird im übrigen in der anhand von Beispiel I beschriebenen Weise durchgeführt. Es können hierdurch Epitaxialschiohten aus Al Oa1 As, wobei χ kleiner als 1 ist, und derglei-
Jv X""Ä.
ehen niedergeschlagen werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit einen gleichrichtenden Sperrschicht innerhalb einer Epitaxialschicht aus* einer kristallinen halbleitenden Mischverbindung, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Vorerhitzen eines kristallinen Halbleiterkörpers (10), während .eine seiner Oberflächen (12) freiliegt; Bereiten einer Charge (I3) aus (i) einem aus der Gruppe von Materialien und Legierungen, die ! hinsichtlich des Halbleiterkörpers und der Epitaxialschicht elektrisch neutral sind, ausgewählten Lösungsmittel, (ii) einer halbleitenden, gemischt zusammengesetzten Verbindung der Formel ; B Al, Ga In,N P^As Sb, , wobei a, b, c, d, e, f, g und h zwischen
    SL D O CL € X gj XJ.
    1 und 0 variieren können und wobei a + b + c + d= 1 und e + f + g + h = 1, und (iii) einem amphoteren Dotierungsstoff, der im Verbindungshalbleitermaterial sowohl als Akzeptor als auch als Donator wirken kann; getrenntes Vorerhitzen der Charge (13) auf eine Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes, aber unter dem Schmelzpunkt des Halbleiterkörpers (10); Überfluten der freiliegenden
    ■Oberfläche (12) des aufgeheizten Halbleiterkörpers (10) mit der !geschmolzenen Charge (13); Abkühlen der Charge und des Halbleiterkörper (10), so daß ein erster Teil des halbleitenden Materials
    , in der Charge aus dieser ausfällt und sich auf der freiliegenden Oberfläche (12) des Halbleiterkörpers (10) als erster Teil (I5) einer Epitaxialschicht niederschlägt, in dem einige der amphoteren Dotierungsstoffe aufgelöst sind und einen gegebenen Leitfähigkeits typ haben; weiteres Abkühlen der geschmolzenen Charge (13) und des Halbleiterkörpers (10), so daß ein zweiter Teil des in der Charge enthaltenen halbleitenden Material« aus der Charge ausfällt und sich auf dem ersten Teil (IS) der Epitaxialschicht als zweiter Teil (16) der Epitaxialschicht niederschlägt, der gelöst einige der amphoteren Dotierungsstoffe enthält und entgegengesetzten ■ Leitfähigkeitstyp aufweist, so daß zwischen den beiden Epitaxial- j schichten (I5 und 16j eine gleichrichtende Sperrschicht entsteht; ! und Abgießen des Restes der geschmolzenen Charge
    !2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den amphoteren Dotierungsstoff aus der
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    Gruppe Silicium und Germanium wählt.
    ^.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-, zeichnet, daß man die geschmolzene Charge (1^) und den' Kalbleiterkörper (10) mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 1/2 bis 5 °C pro Minute abkühlt.
    4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Verbindungsmaterial mit gemischter Zusammensetzung die Zusämmensetzungsformel A B1 C hat, wobei A und B aus der Gruppe Bor, Aluminium, Gallium und Indium und C aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon ausgewählt sind und χ kleiner als 1 ist·.
    5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für den kristallinen Körper einen Halb-, leiter aus der aus Nitriden, Phosphiden, Arseniden und Antimonide^ von Bor, Aluminium, Gallium und Indium bestehenden Gruppe auswählt.
    i 6.) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit ei- j ner gleichrichtenden Sperrschicht innerhalb einer Epitaxialschicht; aus einem Mischverbindungs-Kristallmaterial, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lösungsmittel und das Mischverbindungs-Halbleiterraaterial vor der Zufügung des amphoteren Dotierungsstoffs mischt und auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt dieser Komponenten, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiterkörpers vorerhitzt.
    7.) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers mit einer gleichrichtenden Sperrschicht innerhalb einer Epitaxialschicht aus einem Mischverbindungs-Kristallhalbleitermaterial, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischt zusammengesetzte Halbleiterverbindungsmaterial die Zusammensetzung A B1 G hat, wobei man A und B aus der aus Bor, Aluminium, Gallium und Indium bestehenden Gruppe und G aus der aus Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon bestehenden Gruppe auswählt, und wobei χ etwa 0,01 bis 0,35 ist.
    S,) Verfahren nacn. Anspruch "J3 ö a d u r c h g e Ic e η η - ' zeichnet, daS der Halbleiterkörper aus Galliumarsenid; der"amphotere Dotierungsstoff aus Silicium und das halbleitende. Material aus Aluminium-Galliumarsenid bestellt,
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