DE2117472B2 - Process for the production of a three-layer semiconductor body - Google Patents

Process for the production of a three-layer semiconductor body

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines dreischichtigen Halbleiterkörper, dessen Schichten auf einem Galliumarsenidsubstrat enitaktisch aufgewachsen sind, die aus zwei Schichten breiten Energiebandabstandes mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp und einer dazwischenliegenden Schicht schmaleren Energiebandabstands bestehen und die durch nacheinander erfolgendes Inberuhrungbringen des Substrates mit schmelzflussigen, Gallium Aluminium und Arsen enthaltenden, Losungen unterschiedlichen Aluminiumgehalts und unterschiedlicher Dotierung und gesteuertem Abkühlen abgeschieden werden.The invention relates to a method for producing a three-layer semiconductor body, the layers of which are enitaxially grown on a gallium arsenide substrate, which consist of two layers wide energy band gap with opposite conductivity type and one in between Layer of narrower energy band gap exist and bring them into contact with each other of the substrate with molten solutions containing gallium, aluminum and arsenic different aluminum content and different doping and controlled cooling to be deposited.

Durch neuere Bereiche (vgl. Journal of Applied Physics, 41, [1970], 150), nach denen die Schwellenstromdichte für stimulierte Emission bei Halbleiter-Laser von früheren Werten der Größenordnung von 25 000 A/cm2 oder größer auf Werte bis herab zu 6000 A/cm2 bei Zimmertemperatur gesenkt werden konnten wurde das Interesse an Halbleiterlasern wieder angeregt die bei Zimmertemperatur betneben werden können. Durch die geringen Schwellenwerte wird der Betrieb bei Zimmertemperatur dadurch erleichtert, daß die Überhitzung der Vorrichtung vermindertThrough more recent areas (see Journal of Applied Physics, 41, [1970], 150), according to which the threshold current density for stimulated emission in semiconductor lasers from earlier values of the order of magnitude of 25,000 A / cm 2 or greater to values down to 6000 A / cm 2 could be reduced at room temperature, the interest in semiconductor lasers that can be operated at room temperature was stimulated again. The low threshold values facilitate operation at room temperature by reducing overheating of the device

Diese geringeren Schwellenwertdichten werden in einem mehrschichtigen Halbleiterkörper, einer sogenanmen Einfachheterostruktur (EH), erreicht, die aneinandergrenzende Zonen eines Materials mit breitem Bandabstand (z.B. p-leitendes Ga,_,AxAs) und eines Materials mit schmalem Bandabstand (z.B. GaAs) aufweisen, die durch einen HeteroÜbergang getrennt sind. Ein HeteroÜbergang ist als Grenzschicht zwischen einer Zone mit geringem Bandabstand und einer Zone breiten Bandabstandes definiert und wird weiterhin durch nn, pp, np oder pn charakterisiert, je nachdem, welche Ladungsträgersorte auf den beiden Seiten des Übergangs die Majoritätsladungsträger stellt. Bei einer EH-Diode ist ein pn-Ubergang in der Zone geringen Bandabstandes angeordnet, so daß eine Zwischenzone zwischen dem pn-Übergang und dem HeteroÜbergang vorhanden ist, inderstrahlende Rekombination von Löchern und Elektronen stattfindet, wenn die Diode in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Es wird angenommen, daß eine Eingrenzung von Elektronen und Photonen auf die Zwischenzone für die geringen Schwellenwerte verantwortlich sind. Voraussetzung für diese vorteilhaften Ergebnisse ist es aber, daß die Dicke der Zwischenzone geringer als die Diffusionslänge der injizierten Ladungsträger und auf jeden Fall geringer als ungefähr 2 μπι in dem EH-Element ist. Daher wurde versucht, eine Methode zu entwickeln, die sich zum Züchten solcher Strukturen eignet, wobei insbesondere die Dicke der Zwischenzone gesteuert werden sollte. Beispielsweise erfolgt die Herstellung von EH-Laserdioden im Epitaxie-Verfahren aus flüssiger Phase, das in einer Kippvorrichtung ausgeführt wird, in der ein von einem Halter getragenes Substrat über einer die schmelzflüssige Lösung enthaltende Bohrung angeordnet wird. Der im übrigen bewegbare Substrathalter ist mit Einrichtungen versehen, um Oxid-Verunreinigungen von der Oberfläche der Ausgangslösung vor dem Wachstumsvorgang zu entfernen. Zum Beispiel wird ein η-leitendes Galüumarsenid-Substrat auf eine p-Dotierstoffe enthaltende Ausgangslösung gebracht und epitaktisches. Wachstum bewirkt. Dabei wächst eine epitaktische p-lei-These lower threshold densities are achieved in a multilayer semiconductor body, a so-called single heterostructure (EH), which has adjacent zones of a material with a wide band gap (e.g. p-conducting Ga, _, A x As) and a material with a narrow band gap (e.g. GaAs) that are separated by a heterojunction. A heterojunction is defined as the boundary layer between a zone with a small band gap and a zone with a wide band gap and is further characterized by nn, pp, np or pn, depending on which type of charge carrier represents the majority charge carrier on both sides of the junction. In the case of an EH diode, a pn junction is arranged in the zone of small bandgap so that an intermediate zone is present between the pn junction and the heterojunction in which radiative recombination of holes and electrons takes place when the diode is forward biased. It is assumed that the confinement of electrons and photons to the intermediate zone are responsible for the low threshold values. A prerequisite for these advantageous results is that the thickness of the intermediate zone is less than the diffusion length of the injected charge carriers and in any case less than approximately 2 μm in the EH element. Attempts have therefore been made to develop a method suitable for growing such structures, in particular the thickness of the intermediate zone should be controlled. For example, the production of EH laser diodes takes place in the epitaxial process from the liquid phase, which is carried out in a tilting device in which a substrate carried by a holder is arranged over a hole containing the molten solution. The otherwise movable substrate holder is provided with means to remove oxide impurities from the surface of the starting solution before the growth process. For example, an η-conductive gallium arsenide substrate is applied to a starting solution containing p-type dopants and is epitaxial. Causes growth. In the process, an epitaxial p-line grows

tende Dünnschicht auf dem Substrat auf, wobei während des Wachstumsvorganges und auch noch danach der Dotierstoff in das η-leitende Substrat eindiffundiert, so daß ein pn-übergang im Substrat entsteht. tend thin film on the substrate, during the growth process and also afterwards the dopant diffuses into the η-conductive substrate, so that a pn junction arises in the substrate.

Während die EH-Diode einen bedeutenden Fortschritt bei den Bemühungen um geringere Schwellwerte und daher um Halbleiterlaser, die bei Raumtemperatur betrieben werden können, darstellt, wird eine weitere Verminderung der Schwellenstromdichte in einer sogenannten Doppelhetero-Struktur (DH) erreicht, bei der die erwähnte Rekombination-Zwischenzone geringen Bandabstandes nicht nur wie bei der EH-Diode einseitig an eine Zone breiteren Bandabstandes angrenzt, sondern (nach Soviet Physics-Semiconductors, Vol. 2 [1969] 1289 und Kristall u. Technik, Bd. 4 [1969] 495) zwischen zwei Zonen breiteren Bandabstandes und entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet ist.While the EH diode represents a significant advance in the effort to lower thresholds and therefore represents semiconductor lasers that can be operated at room temperature a further reduction in the threshold current density in a so-called double hetero structure (DH) achieved in which the mentioned recombination intermediate zone of small band gap not only as in of the EH diode is adjacent to a zone with a wider band gap on one side, but (according to Soviet Physics-Semiconductors, Vol. 2 [1969] 1289 and Kristall u. Technik, Vol. 4 [1969] 495) wider between two zones Band gap and opposite conduction type is arranged.

Allerdings ist die dabei erreichbare Verringerung der Schwellenwertstromdichte für stimulierte Emission noch nicht sonderlich befriedigend. So zeigt beispielsweise der in »Soviet Physics-Semiconductors« a.a.O. beschriebene DH-Halbleiterinjektionslaser, bei dem die Dicke der Zwischenschicht zwischen 5 und 15 /im liegt, Stromschwellenwerte für stimulierte Emission zwischen etwa 2000 A/cm2 und mehr als 3000 A/cm2 bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs (77° K). Da diese Schwellenwerte mit der Betriebstemperatur des Lasers zunehmen, würde ein Betrieb bei Zimmertemperatur Schwellenwerte erfordern, die um wenigstens eine Größenordnung höher liegen.However, the reduction in the threshold current density for stimulated emission that can be achieved is not yet particularly satisfactory. For example, the DH semiconductor injection laser described in "Soviet Physics-Semiconductors" loc. Cit., In which the thickness of the intermediate layer is between 5 and 15 μm, shows current threshold values for stimulated emission between about 2000 A / cm 2 and more than 3000 A / cm 2 at the temperature of liquid nitrogen (77 ° K). Since these thresholds increase with the operating temperature of the laser, operation at room temperature would require thresholds that are at least an order of magnitude higher.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren anzugeben, mit dem dreischichtige Halbleiterbauelemente der einleitend beschriebenen Art so hergestellt werden können, daß sie bei ihrer Verwendung als DH-Halbleiter-Injektionslaser wesentlich geringere Stromschwellenwerte für stimulierte Emission als bisher zeigen.The object of the invention is therefore to specify a method with which three-layer semiconductor components of the type described in the introduction can be produced so that they can be used in their use significantly lower than DH semiconductor injection lasers Show current thresholds for stimulated emission than before.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe für das einleitend beschriebene Verfahren dadurch gelöst, daß die Schicht schmalen Bandabstandes (die Zwischenschicht) durch Steuerung ihrer Züchtungstemperatur und der Abkühlungsperiode während ihrer Abscheidung auf eine Dicke unterhalb 2 μπι begrenzt wird.According to the invention, this object is achieved for the method described in the introduction in that the The narrow band gap layer (the intermediate layer) by controlling its growth temperature and the cooling period during its deposition is limited to a thickness below 2 μm will.

Auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Dickenbeschränkung der Zwischenschicht schmalen Bandabstandes auf Werte unter 2 /im, verzugsweise unter 1 /im, ist es möglich, eine Schwellenwert-Stromdichte für stimulierte Emission zu erreichen, die bei Zimmertemperatur nur 2000 bis 3000 A/cm2 beträgt. Due to the inventive limitation of the thickness of the intermediate layer with a narrow band gap to values below 2 / in, preferably below 1 / in, it is possible to achieve a threshold current density for stimulated emission which is only 2000 to 3000 A / cm 2 at room temperature.

Weiterhin sind diese Halbleiterstrukturen mit oder ohne Dotierung auch als optische Wellenleiter geeignet, in denen sich das Licht in der Schicht schmalen Bandabstandes fortpflanzt und durch die verschiedenen Brechungsindizes des angrenzenden Schichten breiten Bandabstandes geführt wird.Furthermore, these semiconductor structures with or without doping are also suitable as optical waveguides, in which the light propagates in the narrow band gap layer and through the various Refractive indices of the adjacent layers of wide band gap is performed.

Der mehrschichtige Halbleiter, der abwechselnd Schichten breiten und schmalen Bandabstandes aufweist, wird in einem Epitaxie-Verfahren hergestellt, bei dem gesonderte Ausgangslösungen nacheinander mit einem aus den angegebenen lll-V-Verbindungen in genau gesteuerter Weise so in Berührung gebracht werden, daß jeweils epitaktisches Wachstum stattfindet und so die einzelnen Schichten erhalten werden.The multilayer semiconductor, which has alternating layers of wide and narrow bandgap, is produced in an epitaxial process in which separate starting solutions are used one after the other brought into contact with one of the specified III-V compounds in a precisely controlled manner that epitaxial growth takes place in each case and the individual layers are thus obtained.

Hierzu kann eine Kipp- oder Gleit-Vorrichtung verwendet werden, um die Lösungen nacheinander mit dem Substrat in Kontakt zu bringen. Auf jeden Fall hat es sich jedoch gezeigt, daß ein Temperaturgradient, bei dem die Lösungen oben eine geringere Temperatur als unten in der Nähe des Substrates haben, erwünscht ist, um die dünne Zwischenschicht schmalen Bandabstandes, die weniger als ungefähr 2 /im dick ist, wachsen zu lassen.A tilting or sliding device can be used for this purpose in order to successively bring the solutions into contact with the substrate. Definitely However, it has been shown that a temperature gradient in which the solutions above a lower Temperature as below in the vicinity of the substrate is desirable to have the thin intermediate layer narrow band gap that is less than about 2 / in thick.

ίο Zur Züchtung einer DH-Laserdiode mit beispielsweise einer npp-Schichtfolge wird eine erste Lösung von Ga-Al-GaAS, die mit As gesättigt ist und einen η-Typ Dotierstoff enthält, in Kontakt mit einem n-leitenden GaAs-Substrat gebracht, um darauf eine epitaktische η-leitende Ga^Al^As-Schicht breiten Bandabstandes wachsen zu lassen. Sodann wird eine zweite Lösung von GaAs in Ga, die mit As gesättigt ist und vorzugsweise einen kompensierenden Dotierstoff enthält, in Kontakt mit dem Substrat gebracht, um eine p-leitende Zwischenschicht geringen Bandabstandes wachsen zu lassen, die im wesentlichen kompensiert ist. Schließlich wird eine dritte Lösung von Ga-Al-GaAs, die mit As gesättigt ist und einen p-Dotierstoff enthält, in Kontakt mit dem Substrat ge-ίο For growing a DH laser diode with, for example a npp layer sequence is a first solution of Ga-Al-GaAS, which is saturated with As and a Contains η-type dopant, brought into contact with an n-type GaAs substrate, in order to place an epitaxial thereon To let η-conductive Ga ^ Al ^ As layer grow with a wide band gap. Then becomes a second solution of GaAs in Ga saturated with As and preferably a compensating dopant contains, brought into contact with the substrate to form a p-type interlayer with a narrow band gap to let grow, which is essentially compensated. Finally, there is a third solution of Ga-Al-GaAs, which is saturated with As and contains a p-type dopant, in contact with the substrate

»5 bracht, um eine p-leitende Ga,_xAlxAs-Schicht wachsen zu lassen und dadurch die DH-Struktur fertigzustellen. »5 brought in order to let a p-type Ga, _ x Al x As layer grow and thereby complete the DH structure.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigtThe invention is described below with reference to the drawing; it shows

Fig. 1 eine Ansicht, zum Teil geschnitten, einer Kipp-Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fig. 1 is a view, partly in section, of a tilting apparatus for carrying out the invention Procedure,

Fig. 2 eine Draufsicht auf Schiffchen und Schlitten der Apparatur nach Fig. 1,FIG. 2 is a plan view of the shuttle and carriage of the apparatus according to FIG. 1,

Fig. 3 bis 7 Querschnitte durch einen DH-Halbleiterkörper in aufeinanderfolgenden Stadien der Herstellung und3 to 7 cross sections through a DH semiconductor body in successive stages of manufacture and

Fig. 8 eine Ansicht, zum Teil geschnitten, einei weiteren Apparatur zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 8 is a view, partly in section, of further apparatus for carrying out the method.

Die Kristallzüchtungsvorrichtung nach Fig. 1 und 2 weist Züchtungsrohr 11, typischerweise aus Quarzglas, für den Kristall auf und hat einen Gaseinlaß 12 und einen Gasauslaß 13 zum Einführen und AbzieherThe crystal growing apparatus of FIGS. 1 and 2 has growth tube 11, typically made of quartz glass, for the crystal and has a gas inlet 12 and a gas outlet 13 for insertion and extraction

♦5 von Gasen. Ferner ist ein Schiffchen 14 vorgesehen Das Schiffchen 14 hat zwei Anschläge 25 und 26 unc eine Ausnehmung zur festen Halterung des Substrats In dem Schiffchen ist eine bewegbare Lösungshalte· rung 15 angeordnet, die Bohrungen 16a bis 16c zui♦ 5 of gases. A shuttle 14 is also provided The shuttle 14 has two stops 25 and 26 and a recess for securely holding the substrate A movable solution holder 15 is arranged in the shuttle, and the bores 16a to 16c close

Aufnahme von Ausgangslösungen aufweist. Die Hai terung 15 ist ferner mit Nuten 18 versehen, um Oxide und ähnliche feste Verunreinigungen von der Boden fläche jeder der Ausgangslösungen in den Bohrungei 16a bis 16c zu entfernen. Die Vorrichtung enthäl ferner eine Thermoelementbohrung 20 und ein Ther moelement 21, um die Temperatur der Vorrich tung zu messen. Das Rohr 11 ist, wie dargestellt, ii einem Ofen 22 eingeführt, der eine Beobachtungs öffnung 23 hat. Der Ofen 22 ist auf einer Gabel 2'Has recording of starting solutions. The Hai sion 15 is also provided with grooves 18 to oxides and similar solid contaminants from the bottom surface of each of the starting solutions in the well egg 16a to 16c to be removed. The device also includes a thermocouple bore 20 and a therm moelement 21 to measure the temperature of the device. The tube 11 is, as shown, ii a furnace 22 is introduced which has an observation opening 23. The oven 22 is on a fork 2 '

gelagert, die ein Kippen des Züchtungsrohrs 11 ge stattet.stored, which equips a tilting of the cultivation tube 11 ge.

Zum Herstellen einer Laserdiode mit Doppelhe tero-Struktur nach dem vorliegenden Verfahren win beispielsweise von einem η-leitenden GalliumarseTo produce a laser diode with Doppelhe tero structure according to the present method win for example from an η-conductive gallium arse

nid-Substrat ausgegangen, das im Handel erhältlicl ist. Für den hier ins Auge gefaßten Verwendungs zweck soll das Substrat eine Ladungsträgerkonzentra tion von 1017 bis 10" Elektionen/ccm haben. WenAssumed nid substrate, which is commercially available. For the purpose envisaged here, the substrate should have a charge carrier concentration of 10 17 to 10 "elections / ccm. Wen

ein Material mit weniger als etwa 1017 Elektronen/ccm gewählt wird, würde sich möglicherweise bei Laserdauerstrichbetrieb ohne Überhitzung eine ungenügende Leitfähigkeit zeigen. Die maximale Ladungsträgerkonzentration ist durch praktische Erwägungen vorgegeben. Das Material wird sodann in bekannter Weise geläppt und gereinigt, um eine saubere Oberfläche zu erhalten. Der Schnitt durch ein typisches Substrat 31 ist in Fig. 3 gezeigt.a material with less than about 10 17 electrons / ccm is selected, the conductivity would possibly be insufficient in laser continuous wave operation without overheating. The maximum charge carrier concentration is dictated by practical considerations. The material is then lapped and cleaned in a known manner in order to obtain a clean surface. The section through a typical substrate 31 is shown in FIG. 3.

Sodann wird eine Apparatur nach Art der in den Fig. 1 und 2 gezeigten mit einem Züchtungsquarzrohr und einem Kohlenstoffschiffchen ausgewählt. Zum Vorbereiten der Ausgangsschmelzlösungen I, II und III, die aus Gallium, Aluminium, Galliumarsenid in wechselnden Gehalten und entsprechenden Dotierstoffen bestehen, werden bekannte (überdosierte) Mengen von festem, im Handel erhältlichem Galliumarsenid (99,9999% Reinheit) bekannten Mengen Gallium (99,9999% Reinheit) zugegeben und diese Mischungen in einer reinen Wasserstoffatmosphäre ausreichend hoch erhitzt, um das Galliumarsenid vollständig zu lösen. Die Lösung wird dann abgekühlt, und die notwendigen Mengen an Aluminium und Dotierstoff werden hinzugefügt, so daß sich Schmelzlösungen der gewünschten Zusammensetzung beim darauffolgenden Aufheizen ergeben. Die Gallium-, Galliumarsenid- und Aluminium-Mengen ergeben sich durch aus dem Gallium-Aluminium-Arsen-Dreiphasendiagramm und den gewünschten Bandabständen folgenden Überlegungen, während die Menge des Dotierstoffes durch die Dotierung (und daher den Widerstand) vorgegeben ist, die in den verschiedenen Zonen des fertigen Halbleiterbauelementes erwünscht ist.An apparatus of the type shown in FIGS. 1 and 2 with a growing quartz tube is then used and a carbon boat selected. To prepare the starting molten solutions I, II and III, which consists of gallium, aluminum, gallium arsenide in varying contents and corresponding dopants exist, known (overdosed) amounts of solid, commercially available gallium arsenide (99.9999% purity) known amounts of gallium (99.9999% purity) are added and this Mixtures in a pure hydrogen atmosphere heated to a sufficiently high temperature to completely remove the gallium arsenide to solve. The solution is then cooled, and the necessary amounts of aluminum and dopant are added so that melt solutions of the desired composition are obtained subsequent heating. The gallium, gallium arsenide, and aluminum amounts give through from the gallium-aluminum-arsenic three-phase diagram and the desired bandgaps following considerations, while the amount of dopant due to the doping (and therefore the resistance) is specified, which is desired in the various zones of the finished semiconductor component is.

Im einzelnen enthält jede Schmelzlösung einen Überschuß an GaAs und zur Illustration die folgenden Komponenten:Specifically, each melt solution contains an excess of GaAs and, by way of illustration, the following Components:

(I) Schmelzlösung I enthält Ga, Al und GaAs mit 1,5 bis 2,5 mg Al/g Ga und einem Dotierstoff vom η-Typ (z.B. 10 bis 20 mg Sn/g Ga, 2 bis 3 mg Si/g Ga oder 0,1 bis 1 mg Te/g Ga);(I) Melt solution I contains Ga, Al and GaAs with 1.5 to 2.5 mg Al / g Ga and a dopant from η type (e.g. 10 to 20 mg Sn / g Ga, 2 to 3 mg Si / g Ga, or 0.1 to 1 mg Te / g Ga);

(H) Schmelzlösung II enthält Ga und GaAs oder Ga, Al und GaAs mit kompensierter Dotierung (z.B.(H) Melt solution II contains Ga and GaAs or Ga, Al and GaAs with compensated doping (e.g.

1 bis 4 mg Si/g Ga oder ungefähr 1 mg Si und 1 bis1 to 4 mg Si / g Ga or about 1 mg Si and 1 to

2 mg Zn pro Gramm Ga) und unter der Voraussetzung, daß im letzteren Fall die Schmelzlösung II eine geringere Prozentzahl von Al als eine der Lösungen I oder III enthält; und2 mg Zn per gram of Ga) and provided that in the latter case the melt solution II is a lower percentage of Al than either of solutions I. or III contains; and

(III) Schmelzlösung III enthält Ga, Al und GaAs mit 2 bis 3 mg Al/g Ga und einen Dotierstoff vom p-Typ (z.B. 3 bis 5 mg Zn/g Ga).(III) Melt solution III contains Ga, Al and GaAs with 2 to 3 mg Al / g Ga and a dopant from p-type (e.g. 3 to 5 mg Zn / g Ga).

Die Komponenten der Schmelzlösungen I, II und III werden in die Bohrungen 16a, 166 bzw. 16c der Halterung 15 eingebracht, die anfänglich an der Wand 14 a des Schiffchens 14 anstößt. Das Substrat wird in die Ausnehmung im Boden des Schiffchens 14 eingesetzt, und die Vorrichtung wird mit Stickstoff gespült. Danach wird gereinigter Wasserstoff eingelassen und zum Erhalt der schmelzflüssigen Lösungen die Temperatur auf 700 bis 1100° C je nach Zusammensetzung der gewählten Schmelzlösung erhöht. Nachdem die Maximaitemperatur (z.B. 870° C) erreicht worden ist, wird mit vorbestimmter Geschwindigkeit (z. B. 1 bis 6° C/Minute) abgekühlt. Wenn die gewünschte erste Kipptemperatur (z.B. 850° C) erreicht ist, wird die Vorrichtung durch Kippen des Schiffchens in Richtung des Pfeiles 1 in Gang gesetzt, so daß die Vorderkante 15a Jer Lösungshalterung 15 an der Endwand 14 d des Schiffchens 14 anstößt und die Lösung I über dem Substrat 31 steht. Gleichzeitig mit der Gleitbewegung der Halterung 15 entfernen die Nuten 18 die Oxidschicht von der Unterseite der Schmelzlösung I. Das Kühlprogramm wird fortgesetzt. Die Dünnschicht 32 aus η-leitendem Ga1-1AlxAs, die dadurch auf dem η-leitenden GaAs-Substrat 31 wächst, ist in Fig. 4 gezeigt.The components of the melt solutions I, II and III are introduced into the bores 16a, 166 and 16c of the holder 15, which initially abuts the wall 14a of the boat 14. The substrate is inserted into the recess in the bottom of the boat 14 and the device is purged with nitrogen. Purified hydrogen is then admitted and the temperature is increased to 700 to 1100 ° C. to obtain the molten solution, depending on the composition of the selected molten solution. After the maximum temperature (eg 870 ° C.) has been reached, cooling is carried out at a predetermined rate (eg 1 to 6 ° C./minute). When the desired first tilting temperature (for example 850 ° C) is reached, the device is set in motion by tilting the boat in the direction of arrow 1 so that the front edge 15a of the solution holder 15 abuts against the end wall 14 d of the boat 14 and the solution I is above the substrate 31. Simultaneously with the sliding movement of the holder 15, the grooves 18 remove the oxide layer from the underside of the molten solution I. The cooling program is continued. The thin film 32 of η-conductive Ga 1-1 Al x As, which thereby grows on the η-conductive GaAs substrate 31, is shown in FIG.

Beim weiteren Abkühlen erreicht die VorrichtungAs the cooling continues, the device reaches

ίο eine zweite Kipptemperatur (z.B. 830° C), worauf das Schiffchen in die entgegengesetzte Richtung gekippt wird (Pfeil 2). Dadurch schlägt die Kante 15ö der Halterung 15 am Anschlag 26 an. Gleichzeitig entfernen die Nuten 18 die Oxidschicht von der Unterseite der Schmelzlösung II, die nun über dem Substrat 31 steht. Durch fortlaufendes Abkühlen während einer Zeitspanne, die von der gewünschten Dicke der Zwischenschicht abhängt, wird eine p-leitende GaAs-Zwischenschicht 33 geringen Bandabstandesίο a second tilt temperature (e.g. 830 ° C), whereupon the shuttle is tilted in the opposite direction (arrow 2). This hits the edge 15ö the bracket 15 at the stop 26. At the same time, the grooves 18 remove the oxide layer from the underside the melt solution II, which is now above the substrate 31. By cooling down continuously during a period of time which depends on the desired thickness of the intermediate layer becomes a p-type GaAs intermediate layer 33 with a narrow band gap

ao aufwachsen gelassen (Fig. 5). Auf diese Weise entsteht ein pn-Heteroübergang 32a an der Grenzfläche zwischen den Schichten 32 und 33.ao let grow up (Fig. 5). In this way, a pn heterojunction 32a is created at the interface between layers 32 and 33.

Beim weiteren Abkühlen wird schließlich eine dritte Kipptemperatur erreicht. Dann wird das RohrAs the cooling continues, a third tilting temperature is finally reached. Then the pipe

as 11 um seine Längsachse gedreht, bis die Halterung 15 gegen die Seitenwand 14 b des Schiffchens 14 anschlägt. Das Schiffchen wird dann in Richtung des Pfeiles 3 gekippt, bis die Wand 156 der Halterung gegen die Hand 14c des Schiffchens stößt, wobei die Nuten 18 die unterseitige Oxidschicht der Schmelzlösung III entfernt haben, die jetzt über dem Substrat 31 steht. Der Wachstumsvorgang wird dann so lange fortgeführt, bis eine p-leitende Ga^Al, _yAs-Zone 34 eines breiten Bandabstandes (Fig. 6) in der gewünschten Dicke aufgewachsen ist.as 11 rotated about its longitudinal axis until the holder 15 strikes against the side wall 14 b of the shuttle 14. The boat is then tilted in the direction of arrow 3 until the wall 156 of the holder abuts against the hand 14c of the boat, the grooves 18 having removed the oxide layer of the molten solution III on the underside, which is now above the substrate 31. The growth process is then continued until a p-type Ga x Al y As _ zone 34 of a wide band gap (FIG. 6) is raised in the desired thickness.

Es hat sich gezeigt, daß die Beobachtungsöffnung 23 für den Kippvorgang einen Temperaturgradienten in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Wachstumsfläche als Ergebnis des aus dem FensterIt has been shown that the observation opening 23 has a temperature gradient for the tilting process in a direction substantially perpendicular to the growth surface as a result of out of the window

der öffnung heraustretenden Wärmeflusses erzeugt. Die Schmelzlösung ist daher in ihrem unteren Teil beim Substrat heißer als in ihrem oberen Teil, was bewirkt, daß sich die Schmeizlösung in ihrem oberen Teil stärker absetzt (und zwar an schwebenden Keimen), so daß sehr leicht so dünne Zwischenschichten gezüchtet werden können, wie diese für stimulierte Emission mit geringem Schwellenwert bevorzugt sind. Auf diese Weise wurden Schichten mit weniger als 1 μχη Dicke hergestellt.The heat flow emerging from the opening is generated. The molten solution is therefore hotter in its lower part at the substrate than in its upper part, which causes the molten solution to settle more strongly in its upper part (namely on floating nuclei), so that intermediate layers as thin as can be grown very easily these are preferred for low threshold stimulated emission. In this way, layers with a thickness of less than 1 μm were produced.

Die Apparatur nach Fig. 8 hat keine Beobachtungsöffnung, jedoch eine Hilfsheizung, um einen steuerbaren Temperaturgradienten zu erzeugen. Die Apparatur weist ein Züchtungsrohr 111 mit einem Gaseinlaß 112 und einem Gasauslaß 113 und eine Schmelzlösungshalterung 115 auf, die zylindrischen Querschnitt und mehrere Bohrungen 116a bis 116a1 zum Aufnehmen der Ausgangsschmelzen hat. Eine Substrathalterung 114 ist gleitbar in einen Kanal in der Lösungshalterung 115 eingeführt. Die Substrat-The apparatus according to FIG. 8 has no observation opening, but an auxiliary heater in order to generate a controllable temperature gradient. The apparatus comprises a growth tube 111 with a gas inlet 112 and a gas outlet 113 and a molten solution holder 115 which has a cylindrical cross section and a plurality of bores 116a to 116a 1 for receiving the starting melts. A substrate holder 114 is slidably inserted into a channel in the solution holder 115. The substrate

halterung 114 hat eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Substrates 119. Die Halterung 114 stößt links gegen einen Anschlag 117. Es ist zu beachten, daß die Nuten 18 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entfallen sind, da hier die Substrathalterung 114 aus Gra-Bracket 114 has a recess for receiving a substrate 119. Bracket 114 abuts on the left against a stop 117. It should be noted that the grooves 18 of the device shown in Fig. 1 are omitted because the substrate holder 114 is made of graphite

phit mit relativ rauher Oberseite herg«stellt ist, die die Oxidschicht von der Unterseite der Schmelzlösungen 116a bis 116a1 zu entfernen vermag. Das Rohr 111 hat ferner eine Öffnung 120, durch die ein dünnesPhite is manufactured with a relatively rough upper side, which is able to remove the oxide layer from the underside of the melt solutions 116a to 116a 1. The tube 111 also has an opening 120 through which a thin

R B Ii C RB Ii C

Rohr 121 in die Thermoelementbohrung 122 in der Basis der Schmelzlösungshalterung 115 eingeführt ist. Im Rohr 121 ist ein Thermoelement 123. Durch die öffnung 124 wird ein Stab 125 od. dgl. eingeführt, um die Lösungshalterung 115 gegenüber der Substrathalterung 114 zu verschieben. Das Rohr 111 Sst, wie dargestellt, in einem Ofen 126 (der Hauptheizelemente 127 und 128 hat) durch Packungselemente 129 und 130 befestigt. Die Hilfsheizung 131, die den erwähnten Temperaturgradienten erzeugt, ist zwischen der Unterseite der Lösungshalterung und der Innenseite der Ofenwand angeordnet. Die Beobachtungsöffnung 23 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung fehlt also hier. In der Apparatur nach Fig. 8 können die Zusammensetzungen der Schmelzlösungen I, II und III und das Verfahrensprogramm benutzt werden, wie dieses im Zusammenhang mit der Apparatur nach Fig. 1 beschrieben wurde. Im vorliegenden Fall wird jedoch der Temperaturgradient, der für das Wachstum der dünnen Zwischenschichten vorteilhaft ist, durch die Hilfsheizung 131 erzeugt. Bei jeder, den Kipptemperaturen des vorhergehenden Verfahrens entsprechenden Temperatur wird der Stab 125 bewegt, um die Halterung 115 zu verschieben und dadurch die Schmelzlösung I, Il und III nacheinander über das Substrat 119 zu bringen. Die Lösungshalterung kann aber auch ortsfest angeordnet sein, wenn die Substrathalterung ihr gegenüber bewegbar ist.Tube 121 is inserted into thermocouple bore 122 in the base of the molten solution holder 115. A thermocouple 123 is located in the tube 121. A rod 125 or the like is inserted through the opening 124, in order to move the solution holder 115 relative to the substrate holder 114. The tube 111 Sst, in an oven 126 (which has main heating elements 127 and 128) by packing elements 129 as shown and 130 attached. The auxiliary heater 131, which generates the mentioned temperature gradient, is between the underside of the solution holder and the inside of the furnace wall. The observation port 23 of the device shown in Fig. 1 is missing here. In the apparatus of FIG. 8, the Compositions of melt solutions I, II and III and the process program are used as this has been described in connection with the apparatus of FIG. In the present case, however, the temperature gradient, which is advantageous for the growth of the thin intermediate layers, generated by the auxiliary heater 131. At each, the tilt temperatures of the previous procedure corresponding temperature, the rod 125 is moved in order to move the holder 115 and thereby to bring the melt solution I, II and III over the substrate 119 one after the other. The solution holder but can also be arranged in a stationary manner if the substrate holder can be moved relative to it.

Die Halterung 115 (Fig. 8) hat noch eine vierte Bohrung, die Bohrung 116<i zur Aufnahme einer Schmelzlösung IV, die Ga, GaAs im Überschuß und einen p-Dotierstoff (z.B. 10 mg Zn/g Ga oder 2 bis 3 mg Ge/g Ga) enthält. Diese Lösung erzeugt eine p-leitende GaAs-Schicht 35 (Fig. 7), auf der danach ein Ohmscher Kontakt 37 in bekannter Weise angebracht werden kann. Dadurch wird die Schwierigkeit behoben, einen solchen Kontakt auf der Mischkristallschicht 34 herstellen zu müssen. Ein Ohmscher Kontakt 36 auf dem GaAs-Substrat 31 kann ebenfalls in bekannter Weise gebildet werden.The bracket 115 (Fig. 8) has a fourth hole, the hole 116 <i for receiving a Melt solution IV, the Ga, GaAs in excess and a p-dopant (e.g. 10 mg Zn / g Ga or 2 to 3 mg Ge / g Ga). This solution produces a p-type GaAs layer 35 (FIG. 7), on which thereafter an ohmic contact 37 can be attached in a known manner. This creates the difficulty resolved the need to produce such a contact on the mixed crystal layer 34. An ohmic Contact 36 on GaAs substrate 31 can also be formed in a known manner.

Der Zwischenraum zwischen der Oberfläche 114o der Substrathalterung 114 und der Fläche 115a der Lösungshalterung 115 beträgt etwa 0,1 bis 0,3 mm, jedoch bei der Fläche 115 b nur etwa 0,02 bis 0,05 mm. Durch den geringeren Abstand bei der Fläche 115fa wird die letzte Lösung von der Oberfläche des Substrates abgestreift, so daß kein weiteres Wachstum auftritt, wenn das Substrat von der Schmelzlösung IV abgezogen und in den Bereich der Fläche 115 b bewegt wird. Schließlich können die Halterungen aus dem Rohr durch öffnen der konischen Verbindung 140 entfernt werden.The space between the surface 114o of the substrate holder 114 and the surface 115a of the solution holder 115 is approximately 0.1 to 0.3 mm, but only approximately 0.02 to 0.05 mm for the surface 115b. Due to the smaller distance at the surface 115fa the last solution is stripped from the surface of the substrate, so that no further growth occurs when the substrate is withdrawn from the melt solution IV b and moved into the area of the surface 115th Finally, the brackets can be removed from the tube by opening the conical connection 140.

Die sich nach unten trichterartig erweiternde Form der Bohrungen 116a bis 116<f und der erwähnte Zwischenraum ermöglichen, daß eine kontinuierliche Schmelzlösungsschicht über dem Keim aufrechterhalten wird, wenn einmal die erste Schmelzlösung aufgesetzt ist. Obwohl dieses Merkmal nicht unbedingt notwendig ist, hat es sich gezeigt, daß Strukturen mit besserer Konsistenz und guter Qualität erzielt werden, wenn dieser Zwischenraum und diese Form der Bohrungen verwendet werden.The shape of the bores 116a to 116 <f, which widens in a funnel-like manner downwards, and the space mentioned allow a continuous layer of molten solution to be maintained over the seed once the first enamel solution has been put in place. Although this feature is not strictly necessary it has been shown that structures with better consistency and good quality are achieved, if this gap and this shape of the holes are used.

Beispielexample

In diesem Beispiel ist die Herstellung eines DH-Halbleiterinjektions-Lasers mit geringem Schwellenwert nach dem vorliegenden Verfahren unter Verwendung der Apparatur nach Fig. 8 beschrieben.This example is the manufacture of a DH semiconductor injection laser low threshold according to the present method using the apparatus of FIG.

Ein silicium-dotiertes Galliumarsenid-Substrat (Größe etwa 6,25 mm X 12,5 mm X 0,5 mm) mit etwa 4 x 1018 Elektronen/ccm und mit einer Stirnfläche senkrecht zu der (lOO)-Richtung und aus einem handelsüblichen Material wurde als Substrat gewählt. Das Substrat wurde mit 305-Carbonind geläppt, mit entionisiertem Wasser gespült und mit einer Brom-Methanol-Lösung ätzpoliert, um Oberflächenbeschädigungen zu entfernen.A silicon-doped gallium arsenide substrate (size about 6.25 mm X 12.5 mm X 0.5 mm) with about 4 x 10 18 electrons / ccm and with an end face perpendicular to the (100) direction and made of a commercially available Material was chosen as the substrate. The substrate was lapped with 305-carbonind, rinsed with deionized water, and etch polished with a bromine-methanol solution to remove surface damage.

ίο Auf folgende Weise wurden dann vier Lösungen vorbereitet. Zuerst wurden folgende Materialmengen ausgewogen.ίο Then there were four solutions in the following way prepared. First, the following amounts of material were weighed out.

Für die Schmelzlösung I: 1 g Ga, 100 mg GaAs (undotiert), 2 mg Al und 15 mg Sn.For melt solution I: 1 g Ga, 100 mg GaAs (undoped), 2 mg Al and 15 mg Sn.

FürSchmelzlösungll: 1 gGa, 100 mg GaAs (undotiert) und 1 mg Si.For molten solution II: 1 gGa, 100 mg GaAs (undoped) and 1 mg Si.

Für Schmelzlösung III: 1 g Ga, 50 mg GaAs (undotiert), 3 mg Al und 5 mg Zn.For melt solution III: 1 g Ga, 50 mg GaAs (undoped), 3 mg Al and 5 mg Zn.

Für Schmelzlösung IV: 1 g Ga, 75 mg GaAs (undo-For melt solution IV: 1 g Ga, 75 mg GaAs (undo-

ao tiert) und 32 mg Ge.ao animals) and 32 mg Ge.

Für jede Lösung wurden das Gallium und das Galliumarsenid kurz auf 900° C unter HrAtmosphäre in einer Graphitlösungshalterung vorgeheizt. Das Substrat und die vier vorbereiteten Schmelzlösangsan-The gallium and the gallium arsenide were briefly preheated to 900 ° C under H r atmosphere in a graphite solution holder for each solution. The substrate and the four prepared melt dissolving

»5 sätze aus Gallium und Galliumarsenid wurden in ihre entsprechenden Bohrungen in der Vorrichtung von Fig. 8 eingebracht. Der Rest der ausgewogenen Komponenten wurde dann in die richtigen Bohrungen mit dem vorgemischten Gallium und Galliumarsenid eingebracht und mechanisch unter die Oberfläche des flüssigen Galliums gedrückt, um beim nachfolgenden Aufheizen einen guten Kontakt sicherzustellen. Die Halterangsvorrichtung wurde dann in ein Quarzglasrohr (Fig. 8) eingeführt. Sodann wurde 10 Minuten lang mit Wasserstoff die Luft herausgespült. Danach wurde das Rohr in den 870° C heißen Ofen eingeführt. Die Hilfsheizung, die aus einer einzigen 62 cm langen 0,5-mm-Nickel-Chrom-Drahtschleife bestand und mit 20 Volt Wechselstrom gespeist wurde (Fig. 8), war während dieses Vorgangs eingeschaltet. Die gemessene Temperatur konnte bis etwa 870° C ansteigen, und dann wurde eine Abkühlgeschwindigkeit von etwa 3° C/Minute eingestellt. Bei 850° C wurde die Lösungshalterung so bewegt, daß die Schmelzlösung I in Kontakt mit dem Substrat kam. Ein mechanischer Vibrator hielt die Lösung während des Abkühlens auf 830° C in leichter Bewegung. Bei 830° C wurde die Lösungshalterung so verschoben, daß die Schmelzlösung II das Substrat bedeckte. Die Schmelzlösung II blieb in dieser Lage, wobei etwa 15 Sekunden lang vibriert wurde. Die Lösungshalterung wurde dann wiederum verschoben, so daß das Substrat unter die Schmelzlösung III kam. In dieser Lage wurde es 30 Sekunden lang (mit Vibration) gehalten. Dit Lösungshalterung wurde dann nochmals verschoben daß das Substrat unter die Schmelzlösung IV kam wo es 60 Sekunden (mit Vibration) gehalten wurde Sodann wurde die Substrathalterung 114 so bewegt daß die obere Graphitfläche 115 b den Rest der Lö sung FV vom Substrat abstreifte. Während dieses ge samten Vorganges wurde die Abkühlgeschwindigkei auf 3° C/Minute gehalten. Nach dem letzten Verfah rensschritt wurde das Rohr aus dem Ofen entnommei und der Abkühlung auf Zimmertemperatur überlas sen. Man erhielt ein Substrat 31 aus η-leitenden GaAs, auf dem vier Schichten epitaktisch aufgewach sen waren (Fig. 7). Die erste Schicht 32 auf dem Sub strat 31 bestand aus η-leitendem Ga^xAI1As mit5 sets of gallium and gallium arsenide were placed in their respective bores in the apparatus of FIG. The rest of the balanced components were then placed in the correct bores with the premixed gallium and gallium arsenide and mechanically pushed under the surface of the liquid gallium to ensure good contact during subsequent heating. The holding fixture was then inserted into a quartz glass tube (Fig. 8). The air was then flushed out with hydrogen for 10 minutes. The tube was then inserted into the 870 ° C oven. The auxiliary heater, which consisted of a single 62 cm long 0.5 mm nickel-chromium wire loop and was fed with 20 volts alternating current (Fig. 8), was switched on during this process. The measured temperature was allowed to rise to about 870 ° C., and then a cooling rate of about 3 ° C./minute was set. At 850 ° C., the solution holder was moved so that the melt solution I came into contact with the substrate. A mechanical vibrator kept the solution in gentle agitation while cooling it to 830 ° C. At 830 ° C., the solution holder was shifted so that the melt solution II covered the substrate. Melt Solution II remained in this position, vibrating for about 15 seconds. The solution holder was then shifted again so that the substrate came under the melt solution III. It was held in this position for 30 seconds (with vibration). The solution holder was then moved again so that the substrate came under the molten solution IV where it was held for 60 seconds (with vibration). Then the substrate holder 114 was moved so that the upper graphite surface 115b wiped off the remainder of the solution FV from the substrate. During this entire process, the cooling rate was kept at 3 ° C / minute. After the last procedural step, the tube was removed from the furnace and allowed to cool to room temperature. A substrate 31 made of η-conductive GaAs was obtained, on which four layers were epitaxially grown (FIG. 7). The first layer 32 on the substrate 31 consisted of η-conductive Ga ^ x Al 1 As with

509545/31509545/31

etwa 0,3 bis 0,5, das auf etwa 1018 Elektronen/ccm durch Sn dotiert war. Ein nn-Hetereoübergang 31a war deshalb an der Grenzfläche zwischen den Schichten 31 und 32 vorhanden. Die zweite Schicht 33 war Galliumarsenid dotiert mit Silicium (und möglicherweise mit Zink durch Diffusion aus der darauffolgenden Schicht), die kompensiert, aber vom p-Typ war. Ein pn-Hetereoübergang 32a war an der Grenzfläche zwischen den Schichten 32 und 33 gebildet. Die dritte Schicht 34 war p-Ieitendes Ga1 _xAl„As mit χ etwa von 0,3 bis 0,5. Diese Schicht war durch Zink auf etwa 1018 bis 1019 Löcher/cm3 p-dotiert. Ein pp-Heteroübergang 33a war an der Grenzfläche zwischen den Schichten 33 und 34 vorhanden. Die vierte Schicht 35 war Galliumarsenid, das durch Germanium und etwa 1018 Löcher/ccm p-leitend dotiert war. Dadurch ergab sich ein weiterer pp-Heteroübergang 34a zwischen den Schichten 34 und 35.about 0.3 to 0.5 doped to about 10 18 electrons / cc by Sn. An nn heterojunction 31a was therefore present at the interface between layers 31 and 32. The second layer 33 was gallium arsenide doped with silicon (and possibly with zinc by diffusion from the subsequent layer) which was compensated but p-type. A pn heterojunction 32a was formed at the interface between layers 32 and 33. The third layer 34 was p-type Ga 1 _ x Al “As with χ approximately from 0.3 to 0.5. This layer was p-doped by zinc to about 10 18 to 10 19 holes / cm 3. A pp heterojunction 33a was present at the interface between layers 33 and 34. The fourth layer 35 was gallium arsenide, which was doped p-type with germanium and about 10 18 holes / ccm. This resulted in a further pp heterojunction 34a between layers 34 and 35.

Die Dicken der Schichten 32 bis 35, gemessen an einem Schnitt, waren etwa 5 μΐη, 1,5 /im, 1,9 μηι bzw. 2 bis 15 /im. Der Abstand des pn-Heteroüberganges 32a vom pp-Heteroübergang 33a war daher etwa 1,5 /im.The thicknesses of the layers 32 to 35, measured on a section, were about 5 μm, 1.5 μm, 1.9 μm or 2 to 15 / in. The distance of the pn heterojunction 32a from pp heterojunction 33a was therefore about 1.5 / im.

Eine Laserdiode ohne Wärmesenke wurde dann aus dem mehrschichtigen Halbleiterstück hergestellt, um die Schwellenstromdichte zu messen. Dazu wurde zunächst Zink mit einer hohen Konzentration (1020 Zn/cm3) durch Oberflächendiffusion bis zu einer Tiefe von 0,2 μπι in die Oberfläche der Probe eindiffundiert. Das Substrat wurde dann bis auf eine Dicke von 0,15 mm geläppt. Die Kontakte, (d.h. in Fig. 7 die Schichten 36 und 37) an den n- und p-Flächen wurden in üblicher Weise aufgedampft, wobei Schichten aus Chrom und dann aus Gold mit mehreren Tausend Angström Dicke aufgebracht wurden. Die ProbeA laser diode without a heat sink was then fabricated from the multilayer semiconductor piece to measure the threshold current density. For this purpose, zinc with a high concentration (10 20 Zn / cm 3 ) was first diffused into the surface of the sample by surface diffusion to a depth of 0.2 μm. The substrate was then lapped to a thickness of 0.15 mm. The contacts (ie, layers 36 and 37 in FIG. 7) on the n and p surfaces were vapor-deposited in the usual manner, with layers of chromium and then of gold being deposited several thousand angstroms thick. The sample

»ο wurde dann geschnitten, so daß mehrere Dioden gebildet wurden, die auf Halterungen mit Kontaktierungsmitteln für die n- und p-Seiten der Dioden angeordnet wurden.“Ο was then cut so that several diodes were formed were arranged on holders with contacting means for the n- and p-sides of the diodes became.

Diese Laserdioden wurden dann in einem Infrarotlichtmikroskop angeordnet. Die Dioden wurden mit einer Leistungs-Impuls-Quelle betätigt. Bei Zimmertemperatur war die Schwellenwert-Stromdichte einer Laserdiode aus dieser Probe 3900 A/cm2.These laser diodes were then placed in an infrared light microscope. The diodes were actuated with a power pulse source. At room temperature, the threshold current density of a laser diode from this sample was 3900 A / cm 2 .

»o Ähnlich hergestellte andere Dioden mit einer Zwischenschicht schmalen Bandabstandes, die weniger als 1,0 /im dick war, zeigten bei Zimmertemperatur Schwellenwerte bis herunter zu 3000 A/cm2. Schließlich zeigten im Inneren reflektierende DiodenOther diodes made in a similar manner with an intermediate layer of narrow bandgap less than 1.0 / µm thick showed threshold values down to 3000 A / cm 2 at room temperature. Finally, inside showed reflective diodes

»5 Schwellenwerte bei Zimmertemperatur im Bereich von 2300 bis 2800 A/cm2.»5 threshold values at room temperature in the range from 2300 to 2800 A / cm 2 .

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (9)

Patentansprüche: 21Claims: 21 1. Verfahren zur Herstellung eines dreischichtigen Halbleiterkörpers, dessen Schichten auf einem Galliumarsenidsubstrat epitaktisch aufgewachsen sind, die aus zwei Schichten breiten Energiebandabstands mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp und einer dazwischenliegenden Schicht schmaleren Energiebandabstands bestehen und die durch nacheinanderfolgendes in Berührung bringen des Substrates mit schmelzflüssigem Gallium, Aluminium und Arsen enthaltenden Lösungen unterschiedlichen Aluminiumgehalts und unterschiedlichei Dotierung und gesteuertem Abkühlen abgeschieden werden, dadurch gekennteichnet, daß die Schicht schmalen Bandab-■tandes durch Steuerung ihrer Züchtungstemperatur und der Abkühlungspenode während ihrer Abscheidung auf eine Dicke unterhalb zwei μιη ao begrenzt wird.1. A method for producing a three-layer semiconductor body, the layers of which on a Gallium arsenide substrates are epitaxially grown consisting of two layers of wide energy band gap with opposite conductivity type and an intermediate layer narrower Energy band gap and which are brought into contact with one another by the Substrates with molten gallium, aluminum and arsenic containing solutions different Aluminum content and different doping and controlled cooling be deposited, characterized by the fact that the layer has a narrow band spacing by controlling their growth temperature and the cooling period during their Deposition to a thickness below two μm ao is limited. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht schmalen Bandabstandes (33) durch Steuerung ihrer Temperatur und Abkühlungsperiode während des Wachstumsauf eine Dicke von weniger als 1,0 μιη begrenzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is narrow Band gap (33) by controlling their temperature and cooling period during the Growth to a thickness of less than 1.0 µm is limited. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufwachsenlassen der drei Schichten noch eine stark dotierte GaAs-Schicht (35) zu Kontaktierungszwecken aufwachsen gelassen wird, die den gleichen Leitungstyp «vie die unmittelbar darunterliegende Schicht breiten Bandabstandes (34) hat.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after growing A heavily doped GaAs layer (35) is grown on the three layers for contacting purposes which has the same conductivity type as the layer immediately below it wide band gap (34). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis4. The method according to any one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines Halbleiterkörpers mit einer npp-Drei- $chichtfolge der Dotierstoff in der für die Züchtung der Zwischenschicht schmalen Bandabstandes (33) vorgesehenen Lösung ausreichend ist, um eine leicht p-Typ kompensierte Zwischenschicht (33) zu erzeugen.3, characterized in that in the manufacture of a semiconductor body with an npp three- Layer sequence of the dopant in the narrow band gap for growing the intermediate layer (33) envisaged solution is sufficient to create a slightly p-type compensated intermediate layer (33) to generate. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis5. The method according to any one of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff für die an das Substrat (31) angrenzende Schicht (32) breiten Bandabstandes aus der aus Sn, Si und Te bestehenden Gruppe ausgewählt wird.4, characterized in that the dopant for the layer (32) adjoining the substrate (31) with a wide band gap from that of Sn, Si and Te existing group is selected. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff für die Zwischenschicht schmalen Bandabstandes (33) aus der aus Si und Si plus Zn bestehenden Gruppe ausgewählt wird.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the dopant for the intermediate layer narrow band gap (33) is selected from the group consisting of Si and Si plus Zn. ι. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff für die auf der Zwischenschicht (33) aufwachsende weitere Schicht breiten Bandabstandes (34) aus Zn besteht. ι. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the dopant for the further layer of wide band gap (34) growing on the intermediate layer (33) consists of Zn. 8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff für die stark do tierte Kontaktierungsschicht (35) aus der aus Zn und Ge bestehenden Gruppe ausgewählt wird.8. The method according to claim 3, characterized in that the dopant for the strongly do benefited Contacting layer (35) is selected from the group consisting of Zn and Ge. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während des Aufwachsenlassens der Zwischenschicht schmalen Bandabstandes (33) im über dem Substrat stehenden Schmelzvolumen ein vom Substrat aus nach oben gerichtetes Temperaturgefälle aufrechterhalten wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least during growing the narrow bandgap intermediate layer (33) in over the substrate standing melt volume maintain an upward temperature gradient from the substrate will. 472472
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