DE2334306A1 - Vorrichtung zur herstellung von epitaktischen schichten auf substraten aus verbindungshalbleiter-material - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung von epitaktischen schichten auf substraten aus verbindungshalbleiter-material

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DE2334306A1 DE19732334306 DE2334306A DE2334306A1 DE 2334306 A1 DE2334306 A1 DE 2334306A1 DE 19732334306 DE19732334306 DE 19732334306 DE 2334306 A DE2334306 A DE 2334306A DE 2334306 A1 DE2334306 A1 DE 2334306A1
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Description

Vorrichtung zur Herstellung von eoitaktischen Schichten auf Substraten aus Verbindungshalbleiter-Material.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von epitaktischen Schichten auf Substraten aus Verbindungshalbleiter-Katerial, bei der das Substrat in einem Spalt angeordnet ist, eine das epitaktisch abzuscheidende Material enthaltende Schmelze im Spalt auf die Substratoberfläche aufgebracht und des Material durch Unterkühlung der Schmelze zur Abscheidung gebracht wird.
Bei der Herstellimg von Halbleiterbauelementen aus Verbindungshalblei t.er-Material, beispielsweise Lumineszenzdioaen, werden epitaktische Schichten durch die sog. Schmelzepitexie hergestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Ausgangsköroer - Substrat - aus Galliumarsenid eines LeitunerstvOS handeln, auf den eine Schicht aus Galliumarsenid des anderen Leitungstyps epitaktisch abgeschieden wird.
Die das abzuscheidende Material in Sättigung enthaltende Schmelze wird dabei bei der Ausganp-stemperatur für die Abscheidung auf die Substratoberfläche aufgebracht und abgekühlt, wodurch das abzuscheidende Material zur Kristallisation gebracht wird. Durch die Abkühlung wird· die Schmelz-
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lösung übersättigt, bzw. unterkühlt; dieser Vorgang wird als konstitutionelle Unterkühlung bezeichnet. Die Kristallisation erfolgt zunächst auf dem Substrat, das ein Kristallisationskeime ist. Wird die konstitutionelle Unterkühlung zu groß, so bilden sich auch in der Schmelze selbst Keime, d.h. die Schmelze verkrustet. Dadurch ergeben sich unerwünschte unebene epitaktische Schichten.
Um die konstitutionelle Unterkühlung zu verringern, muß die Schmelze gegenüber dem Substrat eine höhere Temperatur besitzen, d.h., zwischen Schmelze und Substrat muß ein Temperaturgradient vorhanden sein.
Es ist bereits bekannt geworden (DT-OS 2 028 108), das Substrat zur Verbesserung der Oberflächenqualität der epitaktischen Schichten in einem Spalt anzuordnen und den epitaktischen Abscheidungsprozeß in diesem Spalt ablaufEn zu lassen. Der Gedanke ist da.bei der, die Substratoberfläche relativ nahe an der nächsten festen Wand der Epitaxie-Vorrichtung anzuordnen. Dabei wird jedoch der oben erwähnte Temperaturgradient durch eine spezielle relative räumliche Anordnung von Substrat und Schmelze sowie Heizeinrichtung erzeugt. Eine solche Ausgestaltung macht die Realisierung steiler Temperaturgradienten schwierig, wenn nicht gar unmöglich. DarüberhinauB kann der Spalt aus Gründen der Oberflächenspannung der Schmelze nicht beliebig eng gemacht werden, da von einer gewissen unteren Grenze der Spaltbreite an die Schmelze nicht mehr in den Spalt läuft.
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„In zu weiter Spalt bringt wiederum die Tendenz zur Krustenbildung der Schmelze mit sich, so daß bei der vorbekannten Vorrichtung die Oberflächenbeschaffenheit der epitaktischen Schicht gegenüber einer Epitaxie ohne Spalt nicht verbessert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der die vorgenannten Nachteile bekannter Vorrichtungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spalt durch eine Substratträger und einen Körper großer Wärmekapazität gebildet ist, daß auf dem Körper großer Wärmekapazität ein die Schmelze aufnehmendes Schiffchen angeordnet ist und daß zwischen Subtratträger und dem Körper großer Wärmekapazität ein keilförmiger, die Schmelze aus dem Schiffchen auf das Subtrat führender Schlitz vorgesehen ist.
Durch eine derartige Ausgestaltung der Vorrichtung wird einerseits der Vorteil erzielt, daß der für die konstitutionelle Unterkühlung erforderliche Temperaturgradient allein durch die Begrenzungen des Spaltes bestimmt ist. Da nämlich die Begrenzung des Spaltes auf der Seite der Schmelze durch den Körper großer Wärmekapazität gebildet wird, kann der Temperaturgradient in einfacher Weise sehr groß gemacht werden, wenn die Spaltbreite klein und die Abkühlrate groß ist. Es ist dann immer gewährleistet,
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daß die Schmelze heißer als das Substrat ist, wodurch eine Krustenbildung der Schmelze vermieden wird.
Andererseits kann der Spalt sehr eng gemacht werden, weil die Schmelze aus dem auf dem Körper großer Wärmekapazität befindlichen Schiffchen durch einen keilförmigen Spalt auf die Subtratoberfläche aufgebracht wird, wodurch die Oberflächenspannung der Schmelze aufgrund der kinetischen Energie beim Durchfallen des keilförmigen Schlitzes überwunden wird.
Es ist aufgrund dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung außer der Einsparung an benötigter Schmelzmenge durch die Enge des Spaltes weiterhin möglich, sehr dicke Schichten abzuscheiden, da das gesamte in der Schmelze gelöste Material ohne Krustenbildung, also ausschließlich auf dem Substrat abgeschieden werden kann.
Schließlich wird auch Raum gespart, da mehrere Scheiben ohne weitere Hilfsmittel im Spalt direkt nebeneinander auf dem Substratträger liegend epitaxiert werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Figur der Zeichnung, welche eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist auf einer Welle 1 ein Subtratträger angebracht. Dieser Substratträger 2 ist gemäß einer Weiter-
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bildung der Erfindung als Winkelelement ausgebildet, dessen Schenkel einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Auf diesem Substratträger 2 ist ein Körper 4 großer Wärmekapazität angeordnet, der gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aus Quarz oder Aluminiumoxid besteht und durch Stege 3 auf dem Substrat 2 gehaltert ist. In seinem mittleren Bereich besitzt der Körper 4 eine Ausnehmung 5, so daß in diesem Bereich zwischen dem Substratträger 2 und dem Körper 4 ein durch diese Ausnehmung 5 definierter Spalt gebildet wird. Dieser Spalt dient zur Aufnahme mindestens eines Substrats 6, auf dem eine epitaktische Schicht abgeschieden werden soll. Zwischen einem Schenkel des Substratträgers 2 und dem Körper 4 großer Wärmekapazität ist ein keilförmig gegen das Substrat zulaufender Schlitz 7 ausgebildet.
Auf dem Körper 4 wird über jeder Substratscheibe ein durch Flansche 9 und 10 auf diesem gehaltertes Schiffchen 8 angeordnet, das eine das epitaktisch auf dem Substrat 6 abzuscheidende Material enthaltende Schmelze aufnimmt.
Zur Durchführung der epitaktischen Abscheidung wird die gesamte vorbeschriebene Vorrichtung auf die notwendige Ausgangstemperatur aufgeheizt. Sodann wird die Vorrichtung um die Achse 1 derart gekippt, daß die Schmelze 11 in den keilförmigen Schlitz 7 fällt und in den das Substrat 6 enthaltenden Schlitz auf die Substratoberfläche laufen kann. Dann wird die Vorrichtung in die Ausgangslage zurück gedreht. Danach wird die Verrichtung abgekühlt, so daß der Aufwachsvorgang in der eben beschriebenen Weise ablaufen kann.
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Da, wie eingangs schon erwähnt, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Krustenbildung der Schmelze vermieden wird, ist ee in vorteilhafter Weise auch möglich, mehrere Stoffe nach Maßgabe der Phasendiagramme in der Reihenfolge ihrer Löslichkeit auf dem Substrat abzuscheiden. So kann beispielsweise bei mit Silizium dotierten Galliumarsenid-Lumineszenzdioden eine Abscheidung des Siliziums in Form einer dünnen Schicht erfolgen, wodurch gleichzeitig ohmsche Kontakte für die unter dieser dünnen Schicht liegenden p-dotierten epitaktischen Schichten aus Galliumarsenid realisierbar sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß eine zusätzliche Kontaktdiffusion entbehrlich ist.
Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, während des epitaktischen Abscheidevorgangs - etwa dotierende - Stoffe gasförmig anzubieten, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise ein Durchströmen des Gases durch den Spalt erlaubt, weil dieser seitlich offen ist.
6 Patentansprüche
1 Figur
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Claims (6)

Patente nst>rüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von eoitaktischen Schichten auf Substraten aus Verbindungshalbleiter-Material, bei der das Substrat in einem Spalt angeordnet ist, einecias exiitaktiech abzuscheidende Material enthaltende Schmelze im Spalt auf die Pubstratoberflache aufgebracht und dos Material durch Unterkühlung der Schmelze zur Abscheidung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Snalt durch einen Subs trat träger und einen Körper große V.rärmekapazität gebildet ist, daß auf dem Köroer ein die Schmelze aufnehmendes Schiffchen angeordnet ist und daß zwischen Substratträger und dem Körte r großer Wärmekapazität ein keilförmiger, die Schmelze aus dem Schiffchen auf das Substrat führender Schlitz vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratträger als Winkelelement ausgebildet ist, dessen Schenkel einen stumpfen V/inkel miteinander bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper großer Y/ärmekapazität als Quader ausgebildet ist, der in einem den SOaIt definierenden ■ Abstand über dem das Substrat tragenden Schenkel des Substratträgers angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper großer Wärmekapazität aus Quarz besteht.
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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper großer Wärmekapazität aus Aluminiumoxid besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt seitlich offen ist und die Zuführung gasförmiger
Dotierstoffe erlaubt.
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NL7409158A NL7409158A (nl) 1973-07-05 1974-07-05 Inrichting voor de vervaardiging van epitakti- sche lagen op substraten van verbindingshalf- geleidermateriaal.
JP7725274A JPS5738559B2 (de) 1973-07-05 1974-07-05

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2847091C3 (de) * 1978-10-28 1982-03-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ga↓1↓-↓x↓Al↓x↓ AS:Si-Epitaxieschichten
US4597823A (en) * 1983-09-12 1986-07-01 Cook Melvin S Rapid LPE crystal growth
US4594128A (en) * 1984-03-16 1986-06-10 Cook Melvin S Liquid phase epitaxy

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3522792A (en) * 1967-11-14 1970-08-04 Us Agriculture Device for applying a coating of varying thickness
DE1922528B2 (de) * 1969-05-02 1971-09-30 Streichgeraet zum herstellen von duennschichtchromato graphieplatten
US3791344A (en) * 1969-09-11 1974-02-12 Licentia Gmbh Apparatus for liquid phase epitaxy
US3664294A (en) * 1970-01-29 1972-05-23 Fairchild Camera Instr Co Push-pull structure for solution epitaxial growth of iii{14 v compounds
US3692592A (en) * 1970-02-12 1972-09-19 Rca Corp Method and apparatus for depositing epitaxial semiconductive layers from the liquid phase
US3697330A (en) * 1970-03-27 1972-10-10 Sperry Rand Corp Liquid epitaxy method and apparatus

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Publication number Publication date
DE2334306C3 (de) 1979-04-05
NL7409158A (nl) 1975-01-07
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GB1433568A (de) 1976-04-28
JPS5738559B2 (de) 1982-08-16
DE2334306B2 (de) 1978-08-03
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FR2236270B1 (de) 1978-10-13
US3889635A (en) 1975-06-17

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