DE2062041A1 - Verfahren zur Herstellung von Haiblei terubergangen in festen Losungen durch Epitaxie m flussiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Haiblei terubergangen in festen Losungen durch Epitaxie m flussiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen

Info

Publication number
DE2062041A1
DE2062041A1 DE19702062041 DE2062041A DE2062041A1 DE 2062041 A1 DE2062041 A1 DE 2062041A1 DE 19702062041 DE19702062041 DE 19702062041 DE 2062041 A DE2062041 A DE 2062041A DE 2062041 A1 DE2062041 A1 DE 2062041A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bath
composition
epitaxial
existence
starting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19702062041
Other languages
English (en)
Other versions
DE2062041B2 (de
DE2062041C3 (de
Inventor
Michel Chilly Mazarm Moulin (Frankreich)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of DE2062041A1 publication Critical patent/DE2062041A1/de
Publication of DE2062041B2 publication Critical patent/DE2062041B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2062041C3 publication Critical patent/DE2062041C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02417Chalcogenide semiconducting materials not being oxides, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02485Other chalcogenide semiconducting materials not being oxides, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02568Chalcogenide semiconducting materials not being oxides, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02623Liquid deposition
    • H01L21/02628Liquid deposition using solutions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/24Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/063Gp II-IV-VI compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

P a r i 's 16e/Frankreich
Unser Zeichen: T 964
Verfahren zur Herstellung von Halbleiteriibergängen in festen Lösungen durch Epitaxie in flüssiger Phase, sowie diese Übergänge enthaltende Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Übergängen in halbleitenden festen Lösungen oder in Halbleiterlegierungen durch Epitaxie in flüssiger Phase, sowie nach diesem Verfahren erhaltene Übergänge enthaltende lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen.
Es ist bekannt, daß die einen oder mehrere Stoffe der Gruppe II des periodischen Systems mit einem oder mehreren Stoffen der Gruppe VI enthaltenden Verbindungen sowie die Verbindungen von Stoffen der Gruppen IV und VI halbleitende, fotoelektrische und elektrolumineszierende Eigenschaften aufweisen können.
Dr.Ha/Mk
109826/1803
Für die festen Lösungen oder die Legierungen dieser Verbindungen bestimmt, wenn die Zusammensetzung ihrer Bestandteile nicht stöchiometrisch ist, die Abweichung von der stöchiometrischen Zusammensetzung ihre Konzentration an Ladungsträgern und somit ihren Widerstand und ihren Leitungstyp; man kann zwei Zonen mit verschiedener Leitfähigkeit in ein und dem gleichen Feststoff bilden und die Zwischenfläche dieser Zonen stellt dann einen Halbleiterübergang dar.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Übergänge ausgehend von festen Einkristallen mit bestimmten durchschnittlichen chemischen Zusammensetzungen erhält man die Übergänge in der Regel durch Umkehrung des Leitungstyps, Glühen, Einbringung von Störstoffen durch Legieren oder durch Diffusion. Diese Verfahren erlauben nicht die Erzielung modifizierter Zonen, deren elektrische Eigenschaften vollständig zufriedenstellend und reproduzierbar sind. Vielmehr sind die elektronischen Eigenschaften des Ausgangs-Bjaterials und die Breite des verbotenen Bandes nicht konstant, denn sie hängen von der Zusammensetzung des Materials ab, welches sich nur schwer mit Genauigkeit feststellen läßt. Zur Verringerung dieser Fehler sind Glühbehandlungen erforderlich. Außerdem ändern die nachfolgenden Wärmebehandlungen die Zusammensetzung in ungünstiger Weise und führen Ladungsträger in höherer Konzentration ein, was nicht erwünscht ist. Die bekannten Verfahren ergeben somit kaum gute Übergänge in reproduzierbarer Weise. Infolgedessen besitzen Halbleitervorrichtungen, fotoelektrische oder lumineszierende Vorrichtungen mit solchen Übergängen einen hohen Gestehungspreis.
109826/1803
Das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt die vorstehend angegebenen Nachteile. Dieses Verfahren ermöglicht nämlich die Erzielung von auf einem Substrat oder aufeinander angeordneten Schichten durch epitaktisches Wachstum in einem Bad, die den gewünschten Leitungstyp und die gewünschte Konzentration an Ladungsträgern aufweisen. Das Verfahren laßt sich leicht· unter den gleichen Bedingungen reproduzieren und man erhält somit nahezu identische Ergebnisse.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen in festen Lösungen und Legierungen durch Epitaxie in flüssiger Phase, wobei diese Lösungen und Legierungen einen oder mehrere Stoffe aus einer der Gruppen II und IV, kombiniert mit einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe VI enthalten, und es kennzeichnet sich dadurch, daß man mit den Komponenten von zwei Verbindungen, und zwar Halbleiterverbindungen der Gruppen II und VI oder IV und VI, die untereinander feste Lösungen oder Legierungen bilden, deren Existenzbereich im festen Zustand die stöchiometrische Zusammensetzung schneidet, ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen Zusammensetzung so ist, daß beim thermodynamischen Gleich- f gewicht ( Gleichgewichtstemperatur der Phase flüssig/fest) die Grenze des Existenzbereichs der festen Phase sich über einer Zusammensetzung mit einer bestimmten Abweichung von der stöchiometrischen Zusammensetzung befindet, wobei diese Abweichung den Leitungstyp und die Konzentration an Ladungsträgern der Abscheidung bestimmt, welche sich durch epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad getauchten Substrat bildet, während die Temperatur dieses Bades ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur langsam abgesenkt wird.
109826/1803
Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1, 2, 3 und 4 Phasendiagramme von erfindungsgeraäß
verwendeten Halbleiterverbindungen und
Fig. 5, 6 und 7 vereinfachte Darstellungen von Lichtdetektoren und lichtemittierenden Vorrichtungen mit erfindungsgemäß er-' haltenen Übergängen.
Pig. 1, 2, 3 und 4 sind Phasendiagramme fester Lösungen oder Legierungen, bestehend aus Te und Pb ( Fig.1) bzw. Te und Sn (Pig.2), Te, Pb und Sn (Pig.3 und 4). Diese Diagramme sind in bekannter Weise dargestellt, wobei die Abszissen die Anteile der Gemische und die Ordinaten die Temperaturen angeben, für welche jede Mischung eine Phasenänderung aufweist. In diesen Diagrammen liegt der Existenzbereich der festen Phase in Abhängigkeit von der Temperatur T und für verschiedene Gehalte der Komponenten innerhalb der Kurve 2; der Existenzbereich der Phase fest + flüssig liegt zwischen der Kurve 2 und der Kurve Oberhalb der Kurve 1 ist die Mischung immer flüssig. Der Gehalt an 50 Atom-$ Te, der durch eine gestrichelte Gerade senkrecht zur Abszisse angezeigt ist, ist die stöchiometrische Zusammensetzung und entspricht eigenleitenden Stoffen I. Die Materialien besitzen einen Leitungstyp N wenn der Gehalt an Te der festen Phase geringer ist und einen Leitungstyp P wenn der Gehalt
109826/1803
an Te grosser ist.
Der Existenzbereich der festen Phase von Pb Te (Kurve 2 * in. Fig.i) zentriert sich um die Zusammensetzung 50/50 Atom-$. Der Existenzbereich der festen Phase von Sn Te erstreckt sich vollständig auf Te-reiche Zusammensetzungen (siehe Pig.2).
Die festen Lösungen und die Legierungen Pb Te und Sn Te sind in jedem Verhältnis miteinander mischbar und ihre Mischung gibt ein Material mit der allgemeinen Formel: |
<PVx SV 1-u Teu -
in welcher χ = (Sn)/(Pb)+(Sn) und u = (Te)/(Pb)+(Sn)+ (Te)j die Größen zwischen den runden Klammern bedeuten die Atomkonzentrationen der durch ihr Symbol bezeichneten Stoffe.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die Mischung (Pb4 „J3n„) 1 „ Te,,, sowie zahlreiche Materialien mit einer
I—X X -*U U
analogen Zusammensetzung, feste Lösungen oder Legierungen in einem Bereich ergibt, dessen Stellung nicht nur in ' Abhängigkeit von dem Parameter u sondern auch in Abhängigkeit von dem Parameter χ variiert (siehe Pig. 3 und 4)·
Das Diagramm kann somit zur Herstellung eines Bades mit einer Konzentration u^ an Te oder eines anderen gemeinsamen Stoffes verwendet werden, wobei für diese Konzentration die feste Phase im Laufe der Abkühlung des Bades dann erscheint, wenn dieses Bad die Temperatur Ti erreicht.
109526/180
Häufig, insbesondere für verschiedene Zusammensetzungen (Pb1 „ Sn^)1 „ Te11 besitzt ein solches Bad eine Zusammensetzung, daß bei der Temperatur Ti des thermodynamisehen Gleichgewichts eine feste Materialschicht sich durch epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad getauchten Plättchen bilden kann, wobei vorausgesetzt wird, daß das Material des Bades und das Material des Plättchens ein miteinander verträgliches Kristallgitter besitzen. Man erhält dann eine Schicht mit der stöchiometrischen Zusammensetzung, d.h. eine Schicht aus eigenleitendem Material.
Ausserdem hat man festgestellt, daß das epitaktische Wachstum ebenfalls in zufriedenstellender Weise vor sich geht ι wenn man die Zusammensetzung des Bades so ändert, daß man Konzentrationen u oder uQ wählt, für welche die feste Phase bei Temperaturen Tn oder Tp auftritt, die höher oder tiefer liegen als Tij die bei der Temperatur Tn erhaltene epitaktische Schicht ist N-leitend und die bei der Temperatur Tp erhaltene ist P-leitend, denn bei den Sättigungstemperaturen Tn und Tp tritt die feste Phase für an Te ärmere bzw.· reichere Zusammensetzungen auf.
Wie Pig. 4 zeigt, kann man auch nicht-stöchiometrische N-leitende oder P-leitende epitaktische Schichten ohne Änderung des Te-Gehalts und der Temperatur Ti erhalten, indem man den Parameter χ zu dem Zweck ändert, um den Existenzbereich der festen Phase zu verschieben. In Pig. 4 bezeichnen die strichpunktierten Linien x1 und x2 die Grenze der Existenzbereiche der festen Phase,
109826/1803
die man mit relativen Konzentrationen Xn und χ an Sn erhalten kann; man sieht, daß die Punkte N und P dieser Bereiche einer gleichen Temperatur Ti entsprechen, sich jedoch auf verschiedenen Seiten der stöchiometrischen Zusammensetzung befinden.
Im Nachfolgenden hat man die Legierung (Pb, Sn) Te als Beispiel gewählt, man kann natürlich analoge Peststellungen mit legierungen (Pb, Sn) Se, Zn (Se-Te), der Legierung (Cd, Hg) Te... und ganz allgemein mit Verbindungen von Stoffen der Gruppen II und VI und mit den Verbindungen von Stoffen der Gruppen IV und VI machen. Im Falle, daß das Material zwei Stoffe A und B der Gruppe II oder der Gruppe IV und einen Stoff G der Gruppe VI enthält, lautet die allgemeine Formel:
<A1-x' V 1-u °u
wobei x= (B)/(A)+(B) and u= (C)/(A)+(B)+(C); die Größen zwischen den runden Klammern bedeuten die Atomkonzentrationen der durch die Symbole A, B, G bezeichneten Stoffe.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist die direkte Anwendung der vorstehenden Ausführungen. Dieses Verfahren besteht darin, daß man ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen Zusammensetzung sich leicht aus dem die Komponenten dieses Bades betreffenden Phasendiagramm ableiten läßt. Es genügt, Bestandteile zu verwenden, für welche der Existenzbereich der festen Phase die stöchiometrische Zusammensetzung schneidet. Davon ausgehend wählt man die Zusammensetzung des Bades so, daß beim thermodynamischen Gleichgewicht die Grenze des Existenzbereichs der festen Phase sich über einer Zusammensetzung befindet, die mehr oder weniger von der.
10 9 8 26/1803
stöchiometrischen Zusammensetzung abweicht; die Richtung und die Größe der Abweichung bestimmen den Leitungstyp und die Konzentration der Ladungsträger der Schicht, die sich durch epitaktisches Wachstum bildet, wenn das Bad langsam ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur abgekühlt wird. Man kann die Zusammensetzung des Bades während dieses Vorgangs ändern, um übereinander angeordnete epitaktische Schichten mit verschiedenen Konzentrationen an Ladungsträgern oder entgegengesetzten Leitungstypen zu erhalten. Das Verfahren ermöglicht somit die Herstellung von Übergängen entweder zwischen einer epitaktischen Schicht und dem Substrat oder zwischen aneinander angrenzenden epitaktischen Schichten. Die Erfindung umfaßt auch die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Übergänge enthaltenden Halbleitervorrichtungen, insbesondere Lichtdetektoren und lichtemittierende Vorrichtungen.
Es folgen Ausführungs'beispiele des Verfahrens.
Beispiel 1
Man will einen Übergang zwischen einem Substrat aus (Pb, Sn) Se mit P-Leitung und einer epitaktischen Schicht aus dem gleichen, jedoch N-leitenden Material herstellen.
Das Substrat besteht aus einem entlang einer bevorzugten Kristallebene in einem Einkristall aus (Pb, Sn) Se
109826/1803
geschnittenen Plättchen mit P-Leitung, wobei der Einkristall nach dem üblichen Verfahren des Kristallziehens erhalten wurde.
Man bringt das Substrat und ein Bad mit der Zusammensetzung (Pb0>89 SnOf11)Oj95 Se-0f05 (worin x= 0,11 und u= 0,05) in einen Ofen mit Argonatmosphäre und erhitzt auf etwa 8000G.
Dann läßt man das Bad abkühlen bis man bei etwa 7OQ0G eine beginnende Erstarrung beobachtet ( Sättigung).
Von diesem Moment an taucht man das Substrat in das Bad und senkt langsam während 10 Minuten beispielsweise die Temperatur ab, worauf man das Substrat aus dem Bad entnimmt.
Nach vollständiger Abkühlung stellt man fest, daß das Substrat sich mit einer epitaktischen Schicht mit der Zusammensetzung PbQ n. SnQ Qg Se (x= 0,06) mit N-Leitung bedeckt hat. Die Wachstumsgeschwindigkeit der Schicht betrug etwa 2 Mikron pro Minute.
Beispiel 2
Man will einen Übergang zwischen einer epitaktischen, N-leitenden Schicht und einer epitaktischen, P-leitenden Schicht herstellen.
Dabei geht man wie vorstehend beschrieben vor, nimmt jedoch ein N-leitendes Substrat und entnimmt das Substrat am Ende des Temperaturzyklus nicht aus dem Bad, sondern gibt vielmehr im Augenblick, wenn die Temperaturerniedrigung
10 9 8 2 6/1803
aufhört, dem Bad die Menge an Legierung Pb, Sn zu, die erforderlich ist, um diesem Bad die Zusammensetzung χ = 0,11 (unverändert) und u = 0,03 (anstelle von 0,05) zu geben.
Man stellt das Wiederauftreten einer flüssigen Phase fest, die man abkühlen läßt, bis eine beginnende Erstarrung sich anzeigt.
Von diesem Moment an senkt man wieder langsam, beispielsweise während 4 Minuten, die Temperatur ab, worauf man das Substrat aus dem Bad entnimmt.
Das Substrat hat sich mit zwei übereinander befindlichen epitaktischen Schichten mit ähnlicher Zusammensetzung bedeckt, wobei die untere Schicht N-leitend ist, während die obere Schicht P-leitend ist.
Beispiel 3 Andere Herstellungsweise des vorstehenden Übergangs.
Eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß man anstelle einer Legierung Pb, Sn Zinn und Selen (Se) zusetzt, so daß das Bad die Zusammensetzung χ ss 0,15 (anstelle von χ = 0,11) und u = 0,05 (unverändert) erhält.
Man erhält das gleiche Resultat wie vorstehend, es tritt jedoch nicht wieder die flüssige Phase auf und die beiden Schichten bilden sich bei der gleichen Temperatur,
109826/1803
Beispiel 4
Man will einen Übergang zwischen einem Substrat aus (Pb Sn) Te mit P-Leitung und einer epitaktischen Schicht aus dem gleichen Material mit N-Leitung herstellen.
Man geht wie in Beispiel 1 vor, indem man ein Bad mit einer Zusammensetzung (PbQ ~0 SnQ ^0) Q ge Te Q qc (worin χ = 0,30 und u = 0,05) verwendet.
Die Pig. 5, 6 und 7 zeigen Erzeugnisse, die man nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhalten kann. Mg. 5 ist ein Lichtdetektor, z.B. eine photovoltaische Zelle, die gemäß Beispiel 1 oder 4 erhalten wurde. Das Substrat S ist P-leitend und die epitaktische Schicht C ist N-leitend. Elektroden, zwischen denen man eine in Abhängigkeit von der Belichtung variierbare Spannung abnehmen kann, bestehen jeweils aus einer metallischen halbdurchscheinenden Schicht, wovon K2 auf der epitaktischen Schicht abgeschieden ist.
Das zur Erregung des Detektors angewendete Licht fällt - ä auf die halbdurchscheinende Elektrode.
Fig. 6 ist ein gemäß Beispiel 2 oder 3 hergestellter Lichtdetektor. Er besteht aus einem N-leitenden Substrat S und zwei N- bzw. P-leitenden epitaktischen Schichten. und 02. Die Elektroden K1 und Σ2 sind ebenso wie in Fig.5 angeordnet.
Man kann lichtemittierende Vorrichtungen vom Typ der Halbleiter-Laser mittels der in Fig. 5 und 6 dargestellten Zellen herstellen. Zu diesem Zweck schneidet man, z.B. .
109826/1803
20620 A 1
durch Spaltung, die Zelle in kleine Würfel mit Seitenlängen von beispielsweise 0,5 mm. Jeder Würfel wird dann auf seinen Seitenflächen mit einem halbreflektierenden Überzug versehen. Ein solcher Würfel sendet ein intensives fast monochromatisches Licht in der Ebene seines Übergangs aus, wenn dieser Übergang in der Durchlassrichtung vorgespannt ist.
Pig. 7 zeigt einen lichtdetektor mit einer Mosaikstruktur. Diese Zelle kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, indem man ein vorher mit einer Siliciumoxidmaske bedecktes Substrat verwendet; diese Maske wurde nach einer für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen gängigen Methode erhalten.
Die Wahl des zur Durchführung dieser Vorrichtungen verwendeten Materials sowie die Wahl der Konzentration an Ladungsträgern und die Dicke der abgeschiedenen Schichten hängt von der für diese Vorrichtungen beabsichtigten Verwendungsart ab.
Zur Herstellung eines fotovoltaischen Detektors besitzt beispielsweise die die Belichtung erhaltende Schicht eine schwache Konzentration an Ladungsträgern, d.h. sie weicht nur wenig von der stöchiometrischen Zusammensetzung ab und ihre Dicke ist an die Absorption des Materials für die Wellenlänge der festzustellenden Strahlung angepaßt; die Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp besitzt eine starke Konzentration an Ladungsträgern, um den Dunkelstrom! des Detektors auf einem Minimum zu halten.
Das erfindungsgemässe Verfahren läßt die Einführung von Störstoffen in eine der Schichten zur Modifizierung der
109826/1803
Konzentration der Ladungsträger dieser Schicht zu.
Die Herstellung eines Homo-Übergangs (Übergang zwischen Stoffen vom gleichen Leitungstyp, jedoch mit verschiedenem Widerstand) kann zur Lösung von Lichtbegrenzungsproblemen nützlich sein, insbesondere zur Verbesserung der Wirkung einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer für Strahlung nicht genügend durchscheinenden Schicht. Man kann einen Homo-Übergang nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellen, wenn man die Zusammensetzung χ des Bades während der Abscheidung der festen Lösung modifiziert und dabei die Zusammensetzung u konstant hält.
Die festen Lösungen und die Legierungen der Halbleiterverbindungen, die sich für die Durchführung der Erfindung eignen und die Herstellung von Lichtdetektoren oder lichtemittierenden Vorrichtungen im Infrarotbereich ermöglichen, sind hauptsächlich (Pb, Sn) Se und (Od, Hg)Se. Hingegen empfiehlt sich Zn (Se, Te) für Lichtdetektoren oder lichtemittierende Vorrichtungen im sichtbaren Spektrum.
109826/1803

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    1J Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen durch Epitaxie in flüssiger Phase in festen Lösungen und Legierungen, enthaltend einen oder mehrere Stoffe aus einer der Gruppen II und IV, kombiniert mit einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe VI, dadurch gekennzeichnet, daß man mit den Komponenten von zwei aus den Halbleiterverbindungen der Gruppen II und VI oder IV und VI gewählten Verbindungen, die untereinander feste Lösungen oder Legierungen bilden, deren Existenzbereich im festen Zustand die stöchiometrische Zusammensetzung schneidet, ein flüssiges Epitaxiebad herstellt, dessen Zusammensetzung so ist, daß beim thermodynamischen Gleichgewicht (Gleichgewichtstemperatur der flüssigen und festen Phase) die Grenze des Existenzbereichs der festen Phase sich über einer Zusammensetzung befindet, die gegenüber der stöchiometrisehen Zusammensetzung abweicht, wobei der Grad der Abweichung den Leitungstyp und die Konzentration an Ladungsträgern der Abscheidung bestimmt, die sich durch epitaktisches Wachstum auf einem in das Bad getauchten Substrat während der langsamen Absenkung der Temperatur dieses Bades, ausghend von der Gleichgewichtstemperatur, bildet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat mit einem dem Leiiningstyp der Abscheidung entgegengesetzten Leitungstyp gewählt wird.
    109826/1803
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bad, ausgehend von der Gleichgewichtstemperatur langsam so lange abkühlt, als zur Bildung einer ersten epitaktischen Abscheidung mit einem bestimmten Leitungstyp erforderlich ist, worauf man die Zusammensetzung des Bades derart ändert, daß die lage des Existenzbereichs der festen Phase nicht verändert aber sich, ausgehend von einer tieferen Temperatur, eine zweite epitaktische Abscheidung έ
    auf der ersten mit einem entgegengesetzten Leitungstyp bildet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man das Bad langsam, ausgehend von der GleichgeWichtstemperatur, so lange abkühlt, als zur Bildung einer ersten epitaktischen Abscheidung mit einem bestimmten leltungstyp erforderlich ist, worauf man die Zusammensetzung des Bades so ändert, daß die Lage des Existenzbereiohs der festen Phase so verändert wird, daß sich', ausgehend von der gleichen Gleichgewichtstemperatur eine zweite epitaktische Abscheidung
    auf der ersten mit entgegengesetztem Leitungstyp "
    bildet.
    »Λ
    •A.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als feste Lösungen und Legierungen (Pb, Sn) Te, (Pb, Sn) Se, (Od, Hg) Te und Zn (Se,Te) wählt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    109826/1803
    daß die Zusammensetzung des Bades (Pb0 89^n0 11^0 Se 0,05 lst·
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Zusammensetzung des Bades PbQ ^0Sn0 *7}0 nc TeO,O5 ist'
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer allgemeinen Zusammensetzung des Bades (Α.,_χΒχ) 1-u0u mit χ = (B)/(A)+(B) und
    u = (C)/(A)+(B)+(C), wobei die Grossen zwischen den runden Klammern die Atomkonzentrationen der durch die Symbole A, B, C bezeichneten Stoffe bedeuten, die Zusammensetzung des Bades durch Modifizierung von u ändert.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer allgemeinen Zusammensetzung des Bades (A1 _ Bv) Λ ,,C1,, entsprechend der Definition von Anspruch 8, die Zusammensetzung des Bades durch Modifizierung von χ ändert.
    109826/1803
    Leerseite
DE2062041A 1969-12-17 1970-12-16 Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen durch Flüssigphasenepitaxie von festen Lösungen aus n/IV- und IV/Vl-Halbleiterverbindungen Expired DE2062041C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR6943698A FR2071085A5 (de) 1969-12-17 1969-12-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2062041A1 true DE2062041A1 (de) 1971-06-24
DE2062041B2 DE2062041B2 (de) 1979-06-21
DE2062041C3 DE2062041C3 (de) 1980-02-21

Family

ID=9044715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2062041A Expired DE2062041C3 (de) 1969-12-17 1970-12-16 Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen durch Flüssigphasenepitaxie von festen Lösungen aus n/IV- und IV/Vl-Halbleiterverbindungen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3718511A (de)
BE (1) BE760375A (de)
DE (1) DE2062041C3 (de)
FR (1) FR2071085A5 (de)
GB (1) GB1340671A (de)
LU (1) LU62262A1 (de)
NL (1) NL7018330A (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3925147A (en) * 1971-08-30 1975-12-09 Hughes Aircraft Co Preparation of monocrystalline lead tin telluride
US3770565A (en) * 1972-01-05 1973-11-06 Us Navy Plastic mounting of epitaxially grown iv-vi compound semiconducting films
US3902924A (en) * 1973-08-30 1975-09-02 Honeywell Inc Growth of mercury cadmium telluride by liquid phase epitaxy and the product thereof
US4075043A (en) * 1976-09-01 1978-02-21 Rockwell International Corporation Liquid phase epitaxy method of growing a junction between two semiconductive materials utilizing an interrupted growth technique
US4273596A (en) * 1978-10-03 1981-06-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of preparing a monolithic intrinsic infrared focal plane charge coupled device imager
US4263065A (en) * 1980-03-24 1981-04-21 Rockwell International Corporation Semi-open liquid phase epitaxial growth system
US4315477A (en) * 1980-03-24 1982-02-16 Rockwell International Corporation Semi-open liquid phase epitaxial growth system
JPS575325A (en) * 1980-06-12 1982-01-12 Junichi Nishizawa Semicondoctor p-n junction device and manufacture thereof
US4401487A (en) * 1980-11-14 1983-08-30 Hughes Aircraft Company Liquid phase epitaxy of mercury cadmium telluride layer
US4376663A (en) * 1980-11-18 1983-03-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method for growing an epitaxial layer of CdTe on an epitaxial layer of HgCdTe grown on a CdTe substrate
US4357620A (en) * 1980-11-18 1982-11-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Liquid-phase epitaxial growth of cdTe on HgCdTe
DE3722881C2 (de) * 1987-07-10 1995-02-16 Kernforschungsz Karlsruhe Schaltermatrix mit optisch nichtlinearen, z.B. bistabilen, Elementen und Verfahren zur Herstellung derselben
EP1039291A1 (de) * 1999-03-26 2000-09-27 Sony International (Europe) GmbH Optochemischer Fühler and Herstellungsmethode
EP1953801B1 (de) * 2002-06-10 2010-08-11 eV Products, Inc. Strahlungsdetektor
JP7518785B2 (ja) * 2021-03-08 2024-07-18 株式会社東芝 光電変換素子及びその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1295195B (de) * 1961-12-26 1969-05-14 Minnesota Mining & Mfg Thermoelektrisches Halbleitermaterial

Also Published As

Publication number Publication date
NL7018330A (de) 1971-06-21
LU62262A1 (de) 1971-05-14
US3718511A (en) 1973-02-27
DE2062041B2 (de) 1979-06-21
DE2062041C3 (de) 1980-02-21
BE760375A (fr) 1971-05-17
FR2071085A5 (de) 1971-09-17
GB1340671A (en) 1973-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE961913C (de) Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit p-n-UEbergaengen
DE2006189A1 (de) Verfahren zum Aufbringen aufeinanderfolgender Epitaxialschichten aus kristallinem Halbleitermaterial auf ein Substrat aus der Flüssigkeitsphase
DE2062041C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterübergängen durch Flüssigphasenepitaxie von festen Lösungen aus n/IV- und IV/Vl-Halbleiterverbindungen
DE3123234C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines pn-Übergangs in einem Halbleitermaterial der Gruppe II-VI
DE1032404B (de) Verfahren zur Herstellung von Flaechenhalbleiterelementen mit p-n-Schichten
DE2422621A1 (de) Halbleiteranordnung vom iii-v-typ mit ohmschen kontakten und verfahren zur herstellung dieser kontakte
DE2107149C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines hchtstrahlen abgebenden Mehrschicht Halbleiterbauelementes
DE2735937C2 (de) Flüssigphasenepitaxie-Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Heterostrukturen
DE2039381A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenz-Vorrichtung und Vorrichtung dieser Art
DE68929145T2 (de) Dotierungsverfahren für Halbleiterkristalle mit grosser Bandlücke
DE1282602B (de) Verfahren zur Herstellung von eine oder mehrere Hohlkehlen aufweisenden Zwillingskristallen in einer Schmelze
DE1101624B (de) Verfahren zur Herstellung einer Legierungselektrode an einer Halbleiteranordnung
DE2251938C2 (de) Legierung aus einer festen Lösung zur thermoelektrischen Energieumwandlung
DE2338244A1 (de) Verfahren und anordnung zur herstellung eines mehrschichtig aufgebauten halbleiterbauelementes mit epitaktischen aufwachsschichten
DE974364C (de) Verfahren zur Herstellung von P-N-Schichten in Halbleiterkoerpern durch Eintauchen in eine Schmelze
DE2346399A1 (de) Verfahren zum zuechten von epitaxialschichten
DE2110961C3 (de) Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen eines ternären III-V-Mischkristalls
DE1093016B (de) Verfahren zur Herstellung von pn-UEbergaengen in Halbleiterkoerpern mittels Neuverteilung von Aktivatoren in einer Rekristallisationszone
DE1963131A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen
DE1097038B (de) Diffusionsverfahren zur Erzeugung von UEbergaengen an fuer Halbleiteranordnungen bestimmten Halbleiterkoerpern eines bestimmten Leitfaehigkeitstyps
DE1260032B (de) Verfahren zur Bildung einer gleichrichtenden Sperrschicht in einem Halbleiterscheibchen
DE1544206B2 (de) Verfahren zum Herstellen von dotier ten Galliumphosphid Einkristallen mit Fotoaktivitat
DE3720750C2 (de)
DE1039135B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern aus Zinkarsenid
DE3908156A1 (de) Loesung von silicium in einem metall, beschichtungsverfahren und nach dem verfahren erhaeltlicher silicium-duennfilm

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee