DE2036621A1 - Zusammengesetzter Korper - Google Patents

Zusammengesetzter Korper

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DE2036621A1 DE19702036621 DE2036621A DE2036621A1 DE 2036621 A1 DE2036621 A1 DE 2036621A1 DE 19702036621 DE19702036621 DE 19702036621 DE 2036621 A DE2036621 A DE 2036621A DE 2036621 A1 DE2036621 A1 DE 2036621A1
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Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (08Π) 9Π087
North American Rockwell Corporation, Ll Segundo, GaI if, / USA
Zusammengesetzter Körper
Die Erfindung bezieht sich auf einen zusammengesetzten Körper aus einem monokristalllnen Saphir-Substrat und einem Einkristall-Überzug aus Zinkoxyd, der auf dem Substrat epitaxial abgeschieden ist,
Es hat sich in dor Vergangenheit herausgestellt, dai3 polykristaillnes Zinkoxyd die vereinigten piezoelektrischen Eigenschaften eines höheren Kupplungskoefflzlenten und die Stabilität hat, die bei aen meisten der bekannten Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften nicht festgestellt weraen kann. In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Halbleiter-Verbindungen für elektronische Vorrichtungen im fasten Zustand zu einem Bedarf nach
piezoelektrischen Materialien für Mikrowellen-Zwecke geführt, welche zur Herstellung von monolithischen Integrierten Schaltkreisen mit Einschluß von
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einer hohen Integration (LSI) geeignet slnd„ Zur Eignung für die Technologie der Bildung monolithischer Schaltkreise besteht demgemäß ein bedarf nach einem monokristail inen Film oder Schicht aus piezoelektrischem Material auf einem Substrat, wodurch ein zusammengesetztes Qefuge erhalten werden kann, in welchem das piezoelektrische Material zu einer gewünschten Gestalt geätzt und auf sonstige Art den Techniken zur Bildung von monolithischen Schaltkreisen angepaSt werden kann, 'wobei die EJilaung von Konauktor-Verbindungen an der Oberfläche der Schicht des piezoelektrischen Materials eingeschlossen werden solL Derzeit werden epitaxial abgeschiedene Filme von halbleitenden Materialien, Z0B, von Silizium, Germanium und Gallium-arsenide, auf Saphir hergestellt. Es sind auch schon Versuche an-
™ gestellt worden, um Zinkoxyd auf einem Saphir unter Verwendung einer Zerstäubungseinrichtung epitaxial abzuscheiden. Obgleich die auf diese Weise erhaltenen dünnen Filme einen gewissen Orientierungsgrad zeigen, ergibt jedoch das Röntgen-Beugungsmüster eindeutig das Vorliegen von polykristallinen Spureno Abgesehen davon konnten auch nach diesen Versuchen keine dicken ZnO-FiIme oder Schichten hergestellt werden. Der Gruna dafür, daß diese Versuche ohne Erfolg verliefen, liegt darin, daß das Zerstäubungsverfahren zur Herstellung von dicken Filmen, die die Charakteristika von hau fen form ig en Kristallen aufweisen, nicht geeignet ist. Ferner ist das Zerstäubungsverfahren auf eine relativ niedrige Abscheidungsgeschwindigkeit (mljuL/h) beschränkt, wobei außerdem oftmals nur eine schlechte Verbindung mit der Substratoberfläche erhalten wird, so daß sich die Filme häufig aa-
fc von ablösen. Die Folgen dieser Haftungsprobleme werden bei gesteigerter
Filmdicke besonders schwerwiegend, so daß dieses Verfahren in den meisten Fällen auf die Bildung von dünnen Filmen beschränkt ist. Diese Begrenzung der Dicke ist auch Insoweit durch andere praktische Erwägungen bedingt, als die Abscheidung bei dem Zerstäubungsverfahren mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit zu erfolgen hat, da man festgestellt hat, daß größere Abscheidungsgeschwindigkeiten Kristallfehler und unbrauchbare stöchiometrlsche Verhältnisse ergeben.
Gegenstand der Erfindung Ist daher ein zusammengesetzter Körper, bestehend aus einem monokristail Inen Saphir-Substrat und einem Einkristall-Überzug aus Zinkoxyd, das auf dem Substrat epitaxial abgeschieden Ist.
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BAD ORiGiWAL
Erfindung zieht auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen zusammengesetzten Körpers in Betracht, das dadurch gekennzeichnet Ist, ciaS man ein Zinkoxyd-Ausgangsmuterial und das Saphir-Substrat für den üampftransport niederlegt, das Ausgangsmaterial zur Bildung von Zinkoxyd tiumpferhitzt una da3 man den Zinkoxya-Darnpf zur epltaxialen Abscheidung von ZinKoxyd auf cerr. substrat transportiert.
Das zusammengesetzte" heteroepitaxlale Qefüge gema'3 der Erfindung besteht aus einen- Film oder einer Schicht aus monokristallinem Zinkoxyd, das auf einem Saphir-Substrat (ot-Aluminiumoxyd,oL-AIpO- oder Korund) abgeschieden Ist« Es wird auch ein Verfahren zur Abscheidung durch einen chemischen Jamp[transport in wasserstoff und gasförmigem Chlorwasserstoff In Betracht gezogen, bei welchem der Niederschlag von einem kontinuierlichen dünnen Film bis zu einem Film der gewünschten Dicke variieren kann« üer Erfindung liegt als v-eiteres nichtiges N.erkmal aie Entdeckung zugrunde, dai3 die krlstaliojraphische orientierung des Einkristall-Zinkoxyd-Überzugs durch die Orientierung des Saphir-Substrats an der Abseheidungsflache kontrolliert ν erden kann, uiese epitaxiale Beziehung sieht die Orientierung der C-Achse entweder parallel zu der Substrat-Abscheldungsfläche oder normal zu cer -jubstrat-Cberflache beispielsweise für einen monolithischen piezoelektrischen Stromkreis vor. Für andere Vorrichtungszwecke ist gleichfalls eine Vielzahl bei der Erzielung anderer Orientierungen der monoKr'istall inen Zinkoxyc'-Abscheidungen vorgesehen worden. Es ist darauf hinzuweisen, daß öle kristallographischen Richtungen der Zinkoxyd-Abscheldungen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden soll, parallel zu vorbestimmten kristallographlschen Richtungen des Saphir-Substrats sind.
Im folgenden seilen bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung unter Berücksichtigung cer Figuren beschrieben werden.
Die Fig. 1 stellt eine vergröSerte perspektivische Ansicht des zusammengesetzten heteroepitcxialen Gebildes gemäS einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines hexagonalen Zinkoxyd-Kristal'ls, die bevorzugte Flächenorientierungen des epitaxialen Überzugs der FIg, 1 zeigt.
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In Fig. 1 ist als Beispiel ein zusammengesetztes heteroepitaxiales Gebilde gemäS der Erfindung gezeigt, welches aus einer EinkristalI-Abscheldung oder Schicht 10 aus Zinkoxyd (ZnO) der hexagonalen Wurtzit-Klasse besteht, welche epitaxial auf einem Einkristall-Substrat 12 des Saphirs abgeschieden ist.
Die Ordnung der Zinkoxyd-Schicht 10 ist durch die Orientierung der Saphir-Substratfläche 14, auf welcher die Schicht abgeschieden wird, vorbestimmt,, Wie aus den spezifischen, nachstehend angegebenen Beispielen ersichtlich wird, ist ferner eine vorbestimmte Richtung der abgeschiedenen monokristallinen Zinkoxyd-Schicht 10 parallel zu einer vorbestimmten Richtung der Saphir-Substrat-Oberfläche 14. Nach dem Verfahren der Erfindung wird zusätzlich eine kontrolle der C-Achsenorientierung für das auf dem Saphir epitaxial abgeschiedene Zinkoxyd zur Verfugung gestellt, d.h„ Indem der Schnitt oder die Orientierung der natürlichen Saphir-Oberfläche spezifiziert wird, wobei die Orientierungskontrolle für die C-Achse der Zinkoxyd-Schicht über einen weiten Bereich gegeben wird.
Wie aus den in der Fig« 1 angegebenen Pfeilen und den Miller-Indizes der Richtungen und Flächen hervorgeht, ergibt das Verfahren der Erfindung eine Einkristall-Schicht 10 aus Zinkoxyd in der (i1.0)-Ebene, parallel zu der Oberfläche 14 der (01 „2)-Ebene des Saphirs» Die (00.1)- und (11.0)-kristaliographischen Richtungen in der (11.0)-ZnO-Schlcht 10 sind parallel zu der (01 „1)-Richtung bzw. zu der (21,O)-Richtung Im (01.2)-Substrat 12. Zur Vereinfachung der Bezeichnung der Ebenen des Saphirs wird das in NBS Circular 539, Volume II, S. 20-23, vom 15„Jun! 1953 angegebene Bezugssystem des National Bureau of Standards for Indexing verwendet. Das Saphir-Substrat 12 Ist entlang einer Ebene (wenn es sich um eine andere als um eine natürliche Oberfläche handelt) in der Weise geschnitten, daß dessen Oberfläche 14, auf welcher das Zinkoxyd abgeschieden werden soll, parallel zu der spezifischen krlstallographischen Ebene liegt, d.h. durch die Orien tierung des Saphirs wird eine spezifische Ordnung des Wachstums der epitaxialen Zinkoxyd-Abscheidung induziert, wodurch eine EinkristalI-Zinkoxyd-Schlcht in der gewünschten Orientierung, z.B. (11.0)-Ebene, bewirkt wird.
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Aus Zurückreflektlons-Laue-Photographien wurde die gleichmäßige epitaxiale Beziehung der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten zusammengesetzten Gebilde bestätigt. Hierzu wurde ein Röntgenstrahlbündel mit einem Durchmesser von 1 mm einer ungefilterten Kupferstrahlung verwendet» Diese Ergebnisse wurden auch mit einem Vollkreis-Goniometer zusammen mit einer Rb'ntgenstrahl-Einhelt bestätigt. In gleicher Welse wurden Elektronen-Beugungsmuster erhalten, wobei Kikuchi-Bande beobachtet wurden, welche ein Anzeichen einer qualitativ hochwertigen Einkristall-Abscheidung sind»
Bei dem Verfahren der Erfindung zur Bildung von zusammengesetzten heteroepitaxialen Gebilden wird eine Einkristall-Saphir-Substrat-Oberfläche 14 des Saphirs beispielsweise mit einer (01,2)-Ori ent Ie rung geschnitten oder zur Verfügung gestellt. Auf der Substrat-Oberfläche 14 wird dann durch einen chemischen Dampftransport In einem eng Im Abstand angeordneten, horizontalen Fließsystem die EinkristalI-Zinkoxyd-Schicht 10 abgeschieden« So wird z.B. das Substrat 12 umgekehrt etwa 0,5 bis 2,0 cm über einem pulverförmigen Zinkoxyd-Ausgangsmaterlal suspendiert« Letzteres Ist In einem Quarz-Schiffchen enthalten, welches auch dazu verwendet wird, die umgekehrten Substrate mit der Oberfläche 14, die direkt oberhalb des gepulverten Zinkoxyds angeordnet ist, zu unterstützen. Ais Ausgangsmaterial kann pulverförmiges Zinkoxyd (lose oder zusammengepreßt) oder großvolumlge Kristalle verwendet werden, obgleich Im Interesse eines schnelleren Transports beim Verfahren gepulvertes Zinkoxyd bevorzugt wird. Nach Evakuierung des Systems wird bis zu einem Druck von 1 qt„ mit Palladium gereinigter Wasserstoff eingeleitet und durch das System strömen gelassene
Das Ausgangsmaterial und das Substrat sind mit Individuellen Strahlungserhitzern versehen, die an der Außenseite des Quarzsystems angeordnet sind. Nachdem sich die Temperatur des Systems auf die gewünschte Abscheldungstemperatur von etwa zwischen 2000C und dem Schmelzpunkt des Zinkoxyds erhöht hat, wird Chlorwasserstoff eingeleitet, um 0,1 bis 20% der Gesamtgaskonzentration des Systems zu ergeben. Das Substrat wird bei eln'er niedrigeren Temperatur als das Zinkoxyd-Ausgangsmaterlal gehalten. Die bevorzugten Temperaturen während des Transports, die eine Abscheidung mit einer Wachstumsgeschwlndlgkelt von 1 ja pro Minute ergeben, sind eine Ausgangs- materlaltemperatur von 825°C und eine Substrat-Temperatur von 775°C
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Die durchschnittliche Wachstumsgeschwindigkeit liegt bei den bevorzugten Bedingungen In der Gegend von 200 A pro Sekunde. Während Zeitspannen von mehreren Stunden wurden Einkristall-Schichten mit einer Dicke von 100 li gezogen, üle Abscheidung kann auch langsamer mit Geschwindigkeiten von weniger als 0,0254 mm pro Stunde geschehen» Geschwindigkeiten von mehr als 0,127mm pro Stunde ergeben aber irn allgemeinen schlechtere Kristalle, Es sind Temperaturen von 200 C bis zum Schmelzpunkt des Zinkoxyd-Kristalls (etwa 1800°C) vorgesehen» Die bevorzugte untere Grenze des Absehe idungsbereiches ist etwa 6000C, da bei niedrigeren Temperaturen ein geringerer Transport erhalten wird,, Die obere Grenze des Temperaturbe- W reichs ergibt sich aus der Flüchtigkeit des ZnO (d.h. zu hohe Temperaturen
ergeben ein Anätzen des Niederschlags), Hinsichtlich der Einführung des Ghlorwasserstoffgases sieht das bevorzugte Verfahren eine HCI-Gaskonzentration von weniger als 20% vor. Die bevorzugte Konzentration beträgt etwa 2%. Höhere Konzentrationen des Chlorwasserstoffs bewirken oftmals die Entfernung der Zinkoxyd-Abscheidung auf dem Substrat durch Ätzen» Diese Technik kann dazu verwendet werden, die Substrate} während sie sich Im ReaktlonsgefäB befinden, vor dem Abscheiden zu reinigen,
Die mit Chlorwasserstoffgas bei dem Dampftransportverfahren ablaufende Reaktion kann durch folgende Gleichung angegeben werden:
ZnO + 2HCI + H2 Z-> ZnCI2 + H2O + H2
Eine andere Reaktion mit einer weniger zufriedenstellenden Wachstumsgeschwindigkeit läuft nach folgender Gleichung ab:
ZnO + H2 =-» Zn + H3O
Das In den obigen Gleichungen angegebene ZnO umfaßt dampfförmiges ZnO und festes ZnOj z.B. besitzt ZnO bei den AbseheIdungstemperaturen einen erheblichen Dampfdruck.
Die bei einem beispielsweise durchgeführten Verfahren verwendeten Substrate sind Blättchen mit einer Dicke von 0,25 mm, die aus einem nach Czochralski gewachsenen Saphir geschnitten worden sind und an beiden Selten mechanisch
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poliert worden sind. Die Blättchen werden vor dem Gebrauch vorzugsweise durch Ultraschall-Reinigung in entionisiertem Wasser, das ein Detergenz enthält, und durch ein nachfolgendes Klarspülen mit entionisiertem Wasser sowie durch ein heißes Dampfbad In Propanol vorbehandelt. Das verwendete Zinkoxyd kann von verschiedenartigen Quellen herrühren und braucht nicht von hoher Reinheit zu seine Das Dampftransportverfahren reinigt nämlich das abgeschiedene N.aterial bis zu einem gewissen AusmaS» In manchen Fällen kann jedoch ein hochreines Ausgangsmaterial erforderlich sein.
bei dem Verfahren der Erfindung bestimmt die Auswahl des Einkristall-Substrats und seine spezifische Orientierung die Orientierung der epltaxialen Abscheidung. Zinkoxyd hat ein hexagdnales Kristallgitter mit einem starken piezoelektrischen Effekt in Richtung der G-Achse0 Die Herstellung eines gerichteten Uinwandlers mit den gewünschten piezoelektrischen Eigenschaften, bei welchem beide Elektroden an der oberen Oberfläche des ZnO-Fllms sind, fordert, daß die G-Achse sich In der Ebene der Einkristall-Zlnkoxyd-Schicht befindet.
Ursprünglich waren daher die für epltaxlale Abscheidungen zur Bildung von Zinkoxyd-Schichten gewählten Substrate Blättchen, die entlang der (01.2)-Ebene aes Saphirs geschnitten waren. Es wurde festgestellt, aaß die erhaltenen Abscheidungsn Einkristalle waren, wobei die C-Achse der Schicht 10 parallel zu der (O1 .2)-Ebene der Abscheidungsoberfläche 14 des Saphir-Substrats war. Es wurde ferner festgestellt, daß zusätzlich zu dieser vorbestimmten Orientierung der Ebene der Zinkoxyd-Abscheidung hinsichtlich der Saphlr-Substrat-Abscheidungsflache die (01 .1)-Rlchtung im Substrat und die G-Achse (OO.I) der Abscheidung (und äquivalente Richtungen 00.1) parallel waren.
Die Wichtigkeit der vorstehenden Ausführungen ergibt sich aufgrund der Verwendung bei piezoelektrischen Einrichtungen. Die epitaxlalen Abscheidungen des Zinkoxyds, bei welchen die G-Achse parallel zu der Oberfläche des Saphir-Substrats liegt, d.h. die (01.2)-Orientierung aufweist, sind für iviikrowellen-Zwecke sehr geeignet. Die C-Achse oder (OO.i)-Richtung der Zlnkoxyd-Ab-
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scheidung 10 ergibt sehr gute piezoelektrische Eigenschaften, einen maximalen Kupplungskoeffizienten und eine minimale Geschwindigkeit in der Richtung der C-AChSe0 Somit können diese Abscheidungen zur Herstellung von Mikrowellen-Verzögerungsleitungen verwendet werden» In der Richtung 90° von der C-Achse (d„he entlang der Y-Ächse oder in der (11 „(^-Richtung) ergeben sich piezoelektrische Eigenschaften der maximalen Geschwindigkeit und eines minimalen Kuppiungseffskis0
Der Vorteil der epitaxiaien Schichten des Zinkoxyds ist zum Teil auf die sich daraus ergebende Vereinfachung bei der Herstellung von Einrichtungen zurückzuführen ο Die abgeschiedene Schicht mit einer Orientierung für die gewünschten piezoelektrischen Eigenschaften kann mit HCI oder anderen Ätzmitteln zur gewünschten Gestait geätzt werden, beispielsweise mit Lithium dotiert werden, um einen gewünschten höheren Widerstand zu erhalten9 und poliert werden, um eine für die Elsktrodön-Abscheidung geeignete Oberfläche zu schaffen,, Das zusammengesetzte Gebilde aus Zinkoxyd, das auf Saphir abgeschieden ist, besitzt eine Grenzfläche, weiche wegen der Differenz der Geschwindigkeit der akustischen WeIien in Zinkoxyd und Saphir eine Isolierung ergibt; deh«, die Geschwindigkeit der Weilenübermittlung durch die Zinkoxyd-Schicht lsi: viel geringer als diejenige durch das Saph!r-Substrate
Ais weiterer Herste I lungs vorteil wird dem derzeitigen Bedarf bei der Halbleitertechnologie oder derjenigen der planaren Integrierten Schaltungen von monolithischen Gebilden mit Einschlui3 der Bildung von Leitverbindungen mit Gold, .-■ lumlnlum oder anderen leitföhigen Materialien auf einer einzigen Seite eines Blättchens genügt, indem das leitfähige Material, das auf der Zinkoxyd-3chicht abgeschieden ist, verdampft wird und zur Bildung der gewünschten Stromkreisverbindungen geätzt wird«
Eine weitere gielch wichtige Orientierung der epitaxiaien Zinkoxyd-Abscheidung wird nach dem Verfahren der Erfindung zur Verfügung gestellt, bei welchem die C-Achse der Abscheidung senkrecht zu dem Substrat stents Die piezoelektrischen Eigenschaften der (OQoi)-ZnO-Äbscheidungen ergeben eine Wellentransmission nach allen Richtungen In der Ebene der Abscheidung anstelle einer gerichteten Well-entransmlsslon, wie sie durch die In Fige 1 ge»
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zeigte Orientierung ergeben wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Zinkoxyd epitaxial auf dem Saphir ((X AlpO3)-Substrat mit einer wie in Fig. 2 gezeigten Oberflächenorientierung In der Grund-(00.1)-Ebene abgeschieden, um eine (OO.i)-Ebene-Orientierung der Zinkoxyd-Abscheidung zu ergeben. Die (I2.o)-Richtungen des Zinkoxyds sind zu den (11.0)-Richtungen der Saphir-Substrate parallel, wenn (00.1)-Subs tr ate verwendet werden0
Bei anderen Beispielen des Verfahrens der Erfindung wird das Zinkoxyd epitaxial auf den Oberflächen von Substraten in den Zonen einschließlich (11.2), (11.3), (11.4) und (11,6)-Ebenen abgeschieden, um Zinkoxyd in den (41.2)-, (10,0)-, (41.2)- und (iO.5)-Ebenen oder In deren Nähe zu ergeben. Wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen der Zlnkoxyd-Abscheldungen in den (11.0)- und Qrund-(OO.1)-Ebenen bzw. (01.2)- und (00.1)-Oberflachen der Saphir-Substrate sind die Richtungen der Zinkoxyd-Abscheidungen parallel zu den vorbestimmten Richtungen der jeweiligen Saphir-Substrate. In der Zone, die ein Substrat oder mehrere Substrate einschließt, die (11.2)-, (11.3)- und (11.4)-Ebenen zeigen, Ist die Richtung der C-Achse der epitaxialen Zinkoxyd-Absehe! dung nahe der (01.1)-Richtung des Saphir-Substrats« Die (12.O)-Richtung der epitaxialen (I0.5)-Zlnkoxyd-Abscheiclung auf der Oberfläche des Saphir-Substrats, das zu der (11.6)-Ebene orientiert Ist, Ist parallel zu der (20.1 )-Richtung des Saphirs.
Für Mikrowellen-Zwecke, bei welchen die Oberflächenwellen nach der Raylelgh-Generatton übermittelt werden, muS die Dicke des Films oder der Zinkoxyd-Schicht zwei- bis dreimal so groß sein wie die Wellenlänge des Signals. Für Frequenzen von etwa 100 bis 150 Megahertz (MHz) sollte daher die Zinkoxyd-Abscheidung vorzugsweise 0,0254 bis 0,0762 mm dick seine
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Claims (1)

  1. Ρα tentons
    1. Zusammengesetzter Körper, bestehend aus einem monokristallinen
    Saphir-Substrat und einem Einkristall-Überzug von Zinkoxyd, der auf dem Substrat epitaxial angeordnet ist.
    2» Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
    ze lehnet, daß die Ordnung des Einkristall-Überzugs aus Zinkoxyd durch die Orientierung des Saphir-Substrats, auf welchem der Überzug angeordnet ist, bestimmt wird.
    3. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daiS die Ebene der Orientierung des Überzugs aus Zinkoxyd parallel zu der Ebene der Orientierung des Saphir-Substrats ist,
    4. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die C-Achse des Einkristall-Überzugs parallel zu der AbseheIdungsoberflache des Saphir-Substrats ist.
    5. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung der Ebene des Überzugs sich In der (11 »O)-Ebene oder äquivalenten Ebenen (11.0) befindet«
    6. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abseheidungsoberflache des Saphir-Substrats parallel zu der (O1.2)-Ebene mit Einschluß von äquivalenten Ebenen (10.2), (11.2) ist und daß der Überzug parallel zu der (11.0)-Ebene mit Einschluß von äquivalenten Ebenen (11.0) ist.
    7. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kristallographSsch© Richtung des Überzugs und die Richtung des Substrats parallel sind.
    b. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 79 dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Substrats (01.1) und die Richtung des Überzugs (OO.1) Ist.
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    9» Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die C-Achse des Überzugs zu der Orientierung der AbseheIdungsoberflache des Substrats senkrecht liegt.
    10. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saphir-Substrat-Abscheldungsoberffäche und der Einkristall-Überzug aus Zinkoxyd die gleiche Orientierung in der (00.1 )-Ebene haben.
    11. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 10, dadurch gekennzei chnet, daß die kristallographische Richtung des Substrats (11.0) und daß die kristallographische Richtung des Überzugs (12.O) ist,
    12. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, aaß die Orientierung der Abseheidungsoberflache des Substrats aus der Gruppe der (11.6)-£bene oder deren äquivalenten Ebenen gewählt wird und daß die resultierende Orientierung des Zinkoxyd-Überzugs in der (10.5)-Ebene oder in äquivalenten Ebenen (10,5) liegt»
    13. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Orientierung der Abscheidungsoberflache der Substrat-Ebene in der Zone mit den Ebenen (11,2), (11,3) und(11.4) oder äquivalenten Ebenen gewählt wird uncLdaS die resultierende Orientierung des Zinkoxyd-Überzugs auf dem Substrat im wesentlichen zu den (41.2)-, (iQ.O)- und (41.2)- oder äquivalenten Ebenen (41.2), (10.0) und (41.2) parallel Ist.
    14. Zusammengesetzter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elnkrlslal !-Überzug aus einer kontinuierlichen Schicht besteht.
    15. Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke eier Schicht mehr als 3 u beträgt.
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    16a Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Zinkoxyd-Ausgangsmaterial und das Saphir-Substrat für den Dampftransport niederlegt, das Ausgangsmaterial zur Bildung von Zinkoxyd dampferhitzt und daß man den Zinkoxyd-Dampf zur epltaxialen Abscheidung von Zink auf dem Substrat transportiert*
    17» Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Abseheidungsoberflache versehen ist, welche eine gewählte Orientierung hat, daß ein Zinkoxyd-Überzug mit einer vorbestimmten Orientierung gebildet wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17} dadurch gekennzeichnet, dai3 beim Dampftransport ein Umgebungsgas vorgesehen wird, um das Zinkoxyd zu dem Substrat zu transportieren!)
    19o Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgebungsgas ein strömendes Bas ist, welches in den Prozeß eingeführt wird, um Zinkoxyd-Dampf zu bilden und auf dem Substrat monokristallines Zinkoxyd abzuscheiden
    2Oo Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennze lehnet, daß das Umgebungsgas aus Wasserstoff besteht ο
    21» Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgebungsgas Chiorwasserstoff istt weiches in den Dampftransport eingeführt wird»
    22o Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Chlorwasserstoffs 20 VoI,-% des Umgebungsgases während der Abscheidung des Zinkoxyds nicht übersteigt»
    23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vorbereiteten Stufe des Verfahrens vor der Abscheidung des monokristallinen Zinkoxyds auf dem Substrat die Chlorwasserstoffkonzentration 20 Vol.-% des Umgebungsgases übersteigt»
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    24, Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennze lehnet, dai3 das Umgebungsgas Wasserstoff, Helium, Argon und/oder Stickstoff ist.
    25. Verfahren nach Anspruch 1fc$ oder 19, dadurch ge kenn ze lehnet, daß aas Umgebungsgas aus Wasserstoff und Chlorwasserstoff besteht und daS die Konzentration des Chlorwasserstoffs etwa 20 Vol.-% des Umgebungsgases nicht Übersteigt.
    2ö. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, da3 die Absehe!dungsoberflache des Substrats in enger Nähe oberhalb des Zinkoxyd-Ausgangsmaterials angeordnet Ist.
    27* Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet," daß ein Saphir-Substrat gebildet wird, welches eine Absehe I dungsoberf lache einer vorbestimmten Orientierung, die für die Abscheidung des monokristallinen Zlnkoxyd-Überzugs vorbereitet ist, hat, und daß die Orientierung des Überzugs parallel zu der Oberfläche gebildet wird.
    28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Substrats In der (01,2)-Ebene und die Orientierung des Überzugs In der (H.O)-Ebene Hegen.
    29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederschlag In krlstallographlschen Richtungen gebildet wird, die zu den Richtungen des Saphir-Substrats parallel sind.
    30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daS die Abschefdungsoberfläche des Substrats In krlstallographlscher Richtung (01.1) liegt und da8 der gebildete Überzug parallel zu derkrlstal Ιο-graphischen Richtung (OO«1) Ist.
    31 * Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, das die Richtungen der Substrat-Oberfläche die (01.1)- und (21.0)-Rlchtun- gen einschließen und daß der gebildete Überzug dazu mit den (00.1 )-RIchtungen und den parallelen (11.0)-RIchtungen parallel liegt.
    109823/1998
    -14-
    32» Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 31, dadurch g e k e η η ζ e I ς h η e t , daß das Zinkoxyd-Ausgangsmaterial gepulvertes Zinkoxyd
    33. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 32, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Substrat erhitzt und die Temperatur unterhalb der Temperatur des Zinkoxyd-Ausgangsmaterials hält»
    34» Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Ausgangsmaterials im ungefähren Temperaturbereich von 200 C bis zum Schmelzpunkt des Zinkoxyds hält,
    35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Zinkoxyd-Ausgangsmaterials auf etwa S25 C und die Temperatur des Substrats auf etwa 775 C hält.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189516A (en) * 1978-07-17 1980-02-19 National Research Development Corporation Epitaxial crystalline aluminium nitride
JP3198691B2 (ja) * 1993-01-14 2001-08-13 株式会社村田製作所 酸化亜鉛圧電結晶膜
JP3085043B2 (ja) * 1993-08-05 2000-09-04 株式会社村田製作所 サファイア面上の酸化亜鉛圧電結晶膜
US5453325A (en) * 1993-12-09 1995-09-26 Eastman Kodak Company Nonlinear optical waveguide multilayer structure
JP3751329B2 (ja) * 1994-12-06 2006-03-01 コマツ電子金属株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法
US6674098B1 (en) * 1999-07-26 2004-01-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology ZnO compound semiconductor light emitting element
EP1561256A4 (de) * 2000-08-25 2006-06-21 Ngimat Co Elektronische und optische einrichtungen und verfahren zur bildung dieser einrichtungen
TWI248469B (en) * 2001-12-25 2006-02-01 Univ Nat Cheng Kung Manufacturing method of zinc oxide nanowires
JP3749498B2 (ja) * 2002-03-26 2006-03-01 スタンレー電気株式会社 結晶成長用基板およびＺｎＯ系化合物半導体デバイス
KR100475414B1 (ko) * 2002-03-27 2005-03-10 김영창 산화아연 박막상에서의 피-엔 접합 형성방법 및 피-엔접합 박막
US7227196B2 (en) * 2003-05-20 2007-06-05 Burgener Ii Robert H Group II-VI semiconductor devices
US7172813B2 (en) * 2003-05-20 2007-02-06 Burgener Ii Robert H Zinc oxide crystal growth substrate
US7161173B2 (en) * 2003-05-20 2007-01-09 Burgener Ii Robert H P-type group II-VI semiconductor compounds
US7141489B2 (en) * 2003-05-20 2006-11-28 Burgener Ii Robert H Fabrication of p-type group II-VI semiconductors
JP2005340765A (ja) * 2004-04-30 2005-12-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子
US7675133B2 (en) * 2004-06-17 2010-03-09 Burgener Ii Robert H Persistent p-type group II-IV semiconductors
JP2006094140A (ja) 2004-09-24 2006-04-06 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子及びその製造方法、圧電フィルタ並びにデュプレクサ
JP5109418B2 (ja) * 2006-04-26 2012-12-26 三菱マテリアル株式会社 ＺｎＯ蒸着材及びその製造方法並びにＺｎＯ膜の形成方法
JP4953879B2 (ja) * 2007-03-29 2012-06-13 スタンレー電気株式会社 半導体装置とその製造方法、及びテンプレート基板
KR101342721B1 (ko) * 2007-09-27 2013-12-18 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 ＺｎＯ 증착재와 그 제조 방법, 및 ＺｎＯ 막
CN112359420A (zh) * 2020-12-09 2021-02-12 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种液态金衬底表面二硫化钨单晶生长方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3294660A (en) * 1964-09-30 1966-12-27 William D Kingery Amorphous zinc oxide semiconductor and method of making
US3413145A (en) * 1965-11-29 1968-11-26 Rca Corp Method of forming a crystalline semiconductor layer on an alumina substrate

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