DE2412170A1 - Verfahren zum epitaktischen niederschlagen von halbleitermaterial auf einem substrat - Google Patents

Verfahren zum epitaktischen niederschlagen von halbleitermaterial auf einem substrat

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DE2412170A1
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Description

Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dr-.-lng. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4000 Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7S · Telefon 43373a
13. März 1974 29 193 B
RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza,
New York, N0Y. 10020 (V.St0A0)
"Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen von Halbleitermaterial auf einem Substrat"
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen einer im wesentlichen gleichförmigen Schicht eines einkristallinen Halbleitermaterials auf einem Substrat, wobei relativ große Gitterabweichungen oder -fehlanpassungen zwischen dem Halbleitermaterial und dem Material des Substrats bestehen.
Epitaktische Schichten aus einkristallinem Halbleitermaterial werden auf einem kristallinen Substrat dadurch niedergeschlagen, daß eine Oberfläche des Substrats in Berührung mit einer !lösung aus Halbleitermaterial gebracht wird, das in einem schmelzflüssigen Metall-Lösungsmittel gelöst ist; darauf wird die Lösung abgekühlt, so daß ein Teil des Halbleitermaterials sich aus der Lösung ausscheidet und auf dem Substrat als epitaktische Schicht niederschlägt, worauf das Substrat aus der Lösung entfernt wirdo Dieses Verfahren ist als "Flüssigphasen-Epitaxie" bekannt. Flüssigphasen-Epitaxie hat sich insbesondere zur Niederschlagung von epitaktischen Schichten aus der Gruppe der HI-V Verbindungen, beispielsweise Nitriden, Phosphiden, Arseniden und Antimoniden von Bor, Aluminium, Gallium und Indium sowie Mischungen und Kombinationen dieser Stoffe bewährt.
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Bisher wurde hierbei so verfahren, daß die Oberfläche des Substrats, auf welcher die epitaktische Schicht niedergeschlagen werden sollte, poliert wurde. Dieses Polieren der Substratoberfläche erfolgt deshalb, um Beschädigungen des Kristallaufbaus an der Oberfläche zu beseitigen, so daß die auf der Oberfläche des Substrats niedergeschlagene epitaktische Schicht im wesentlichen frei von Störstellen oder Versetzungen im Kristallaufbau ist. Es wurde jedoch gefunden, daß, falls das niedergeschlagene Halbleitermaterial ein Kristallgitter aufwies, welches sich erheblich vom Kristallgitter des Materials des Substrats unterschied, es bei einer Differenz von mehr als 0,3% sehr schwierig wird, mittels Flüssigphasen-Epitaxie eine gleichförmige Schicht des Halbleitermaterials auf der gesamten polierten Oberfläche des Substrats niederzuschlagen. Es wird angenommen, daß dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß relativ große Gitterabweichungen zwischen dem Halbleitermaterial und dem Material des Substrats eine gleichförmige Keimbildung auf der gesamten polierten Oberfläche des Substrats verhindern.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß eine epitaktische Schicht aus einem Halbleitermaterial auf einem Substrat niedergeschlagen wird, nachdem die Oberfläche des Substrats zunächst aufgerauht worden ist» Die aufgerauhte Oberfläche des Substrats wird dann mit einer Lösung in Kontakt gebracht, welche das Halbleitermaterial enthält. Die Lösung wird gekühlt, so daß sich ein Teil des Halbleitermaterials aus der Lösung auf der aufgerauhten Oberfläche des Substrats niederschlägt und die epitaktische Schicht bildet. Das Substrat mit der auf ihm befindlichen Schicht wird dann von der Lösung getrennt.
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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Mikrophotographie der Oberfläche von zwei identischen Halbleiterbauteilen, von denen das eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und das andere auf bekannte Weise hergestellt worden sind;
Fig. 2 eine Sohnittansicht der in Figo 1 gezeigten Halbleiterbauteile ; und
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Vorrichtung, die zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Halbleiterbauteile dient.
Es wurde gefunden, daß eine epitaktische Schicht aus einkristallinem Halbleitermaterial mittels Flüssigphasen-Epitaxie gleichförmig auf der Oberfläche eines Substrats aus kristallinem Material mit einem vom Kristallgitter des Halbleitermaterials deutlich unterschiedenen Kristallgitter niedergeschlagen werden kann, indem die epitaktische Schicht auf einer aufgerauhten Oberfläche des Substrats niedergeschlagen wird. Mit der Bezeichnung "aufgerauhte Oberfläche" ist gemeint, daß die Oberfläche hinreichend stark aufgerauht ist, um kristalline Störstellen oder Bearbeitungsangriff in der Nähe der Oberfläche hervorzurufen, wobei jedoch keine merkliche Verungleichmäßigung des im wesentlichen ebenen Verlaufs der Oberfläche erfolgt. Das Niederschlagen der epitaktischen Schicht auf einer aufgerauhten Oberfläche des Substrats ist insbesondere dann angezeigt, wenn die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material des Substrats und dem Halbleitermaterial größer als etwa 0,3% ist. Einige Materialpaarungen mit Gitterfehlanpassungen von
mehr als 0,3%, von denen wenigstens eines durch Flüssigphasen-Epitaxie niedergeschlagen werden kann, werden nachstehend angegeben:
Gallium-Arsenid Gallium-Phosphid
(GaAs) (GaP)
Indium-Gallium-Arsenid Gallium-Arsenid
, wobei x>0,05) (GaAs)
Indium-Arsenid-Phosphid Indium-Phosphid
(InAs P. „ wobei-x >0,1) (InP)
X I -Xy
Aluminium-Gallium-Arsenid Gallium-Phosphid
(AlGxAs, wobei 0* χ £1) (GaP)
Es wird angenommen, daß die Möglichkeit des Niederschlagens einer im wesentlichen glatten und gleichförmigen epitaktischen Schicht aus Halbleitermaterial auf der gesamten aufgerauhten Oberfläche des Substrats, die auf einer polierten Oberfläche nicht erzeugt werden kann, darauf zurückzuführen ist, daß die aufgerauhte Oberfläche eine erhöhte Anzahl von Keimbildungsstellen schafft, welche das Aufwachsen der einkristallinen epitaktischen Schicht auf der, gesamten Substratoberfläche fördern,, Obwohl die rauhe Oberfläche des Substrats zur Bildung von Kristallversetzungen oder -störungen in der niedergeschlagenen epitaktischen Schicht neigt, ist dies nicht schädlich, weil die relativ große Gitter-Fehlanpassung zwischen dem Halbleitermaterial und dem Material des Substrats in großem Maße zur Ausbildung solcher Kristall-Fehlstellen führt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Substratoberfläche auf jede bekannte Weise aufge-
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rauht werden, beispielsweise durch Abreiben mit Sandpapier oder anderen harten Teilchen oder mittels eines Sandstrahlgebläses» Die Halbleiterschicht wird dann auf der aufgerauhten Oberfläche des Substrats mittels Flüssigphasen-Epitaxie niedergeschlagene Dies erfolgt im allgemeinen dadurch, daß das Substrat und eine Charge Halbleitermaterial sowie ein Lösungsmittel für das Halbleitermaterial getrennt in ein Heizschiffchen eingebracht werden. Das Heizschiffchen und sein Inhalt werden dann in einen Ofen eingebracht und auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher das Lösungsmittel geschmolzen ist, so daß sich das Halbleitermaterial in dem geschmolzenen Lösungsmittel löst und eine Lösung des Halbleitermaterials im geschmolzenen Lösungsmittel bildet«, Die aufgerauhte Oberfläche des Substrats wird dann mit dieser Lösung in Berührung gebracht und das Schiffchen wird mitsamt seinem Inhalt abgekühlt. Eine Abkühlung der Lösung verursacht eine Abscheidung eines Teils des Halbleitermaterials aus der Lösung und einen Niederschlag auf der aufgerauhten Oberfläche als.epitaktische Schicht aus Halbleitermaterial 0 Wenn eine epitaktische Schicht einer gewünschten Dicke auf dem Substrat gebildet ist, wird das Substrat aus der restlichen Lösung herausgenommen. Geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des epitaktischen Niederschiagens sind in den US-Patenten Nr0 3 158 512 und 3 565 702 gezeigt und beschrieben.
Figo 1 zeigt eine Mikrophotographie der Oberflächen von zwei nebeneinander angeordneten Halbleiterbauteilen 10a und 10b. Die beiden Halbleiterbauteile 10a und 10b sind im Aufbau identisch, mit der Ausnahme, daß das Halbleiterbauteil 10a mit einem Substrat mit aufgerauhter Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und das
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Halbleiterbauteil 10b mit einem Substrat mit glatter, polierter Oberfläche in bekannter Weise hergestellt ist. Wie in Figo 2 gezeigt ist, weist sowohl das Halbleiterbauteil 10a als auch das Halbleiterbauteil 10b ein flaches Substrat 12 aus einkristallinem Galliumphosphid (GaP) auf, auf dessen einer Oberfläche 14 eine erste epitaktische Schicht 16 aus Aluminium-Gallium-Arsenid (Al Ga 1-xAs mit χ 5^ 0,3) liegt.
Wie oben erwähnt, ist die Oberfläche 14 des Substrats 12 des Halbleiterbauteils 10a aufgerauht, während die Oberfläche 14 des Substrats 12 des Halbleiterbauteils 10b glattpoliert ist. Auf der ersten epitaktischen Schicht 16 liegt eine zweite epitaktische Schicht 18 aus Aluminium-Gallium-Arsenid (al Ga. vAs), und auf der zweiten epitaktischen Schicht 18 liegt noch eine dritte epitaktische Schicht 20 aus mit Zink dotiertem Aluminium-Gallium-Arsenid (AlxGa^xAs). Auf der dritten epitaktischen Schicht 20 ist eine vierte epitaktische Schicht 22 aus mit Germanium dotiertem Gallium-Arsenid (GaAs) vorgesehen, während auf dieser vierten epitaktischen Schicht 22 eine fünfte epitaktische Schicht 24 aus mit Germanium dotiertem Gallium-Arsenid (GaAs) aufgebracht ist. Die erste, zweite und dritte epitaktische Schicht 16, 18 und 20 sind jeweils etwa 10 Mm dick, während die vierte epitaktische Schicht 22 etwa 1/2 ^m und die fünfte epitaktische Schicht 24 etwa 1 ßAw dick sind.
Bei der Herstellung der Halbleiterbauteile wurde von einem flachen Scheibchen aus Gallium-Phbsphid ausgegangen, dessen beide Oberflächen blank poliert waren» Das Scheibchen wurde in zwei Hälften zerschnitten, um die Substrate für die beiden Bauteile zu bilden. Die Oberfläche eines der Substrate wurde durch Läppen mit einem Schleifmittel aufgerauht,, Die beiden Substrate
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wurden dann chemisch gereinigt und nebeneinander befestig, wobei die aufgerauhte Oberfläche des einen Substrats und eine polierte Oberfläche des anderen Substrats für das Niederschlagen nach oben wiesen. Die epitaktischen Schichten der Bauteile wurden dann gleichzeitig auf beiden Substraten mittels Flüssigphasen-Epitaxie niedergeschlagen«,
Die epitaktischen Schichten wurden unter Verwendung eines speziell für dieses Niederschlagen ausgestalteten HeizSchiffchens erzeugt, dessen Konstruktion in FigQ 3 gezeigt ist. Das Heizschiffchen 26 besteht aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise Graphit, und ist mit fünf voneinander getrennten Vertiefungen 28, 30, 32, 34 und 36 in seiner Oberfläche versehen. In Längsrichtung durch das Schiffchen 26 verläuft ein erster Durchlaß 38 von einem Ende zum anderen Ende und durchdringt dabei die Unterseiten der Vertiefungen,, Im ersten Durchlaß 38 ist ein erster Schlitten 40 derart verschiebbar gelagert, daß seine Oberseite die Bodenfläche,, der Vertiefungen bildet. Der erste Schlitten 40 besteht aus hitzebeständigem Material, beispielsweise Graphit, und weist eine Ausnehmung 42 in seiner Oberfläche auf, in welche die Substrate 12 eingesetzt werden. Ein zweiter Durchlaß 44 verläuft ebenfalls in Längsrichtung durch das Schiffchen 26 und schneidet die Vertiefungen oberhalb und mit Abstand vom ersten Durchlaß. Durch diesen zweiten Durchlaß 44 erstreckt sich ein zweiter Schlitten 46,
Zum Niederschlagen der epitaktischen Schichten auf den Substraten wurde in allen Vertiefungen 28, 30, 32, 34 und 36 des- Schiffchens 26 eine Charge eingesetzt«, Die Charge in der ersten Vertiefung 28 umfaßt zwei Gramm Gallium, 0,157 Gramm Gallium-Arsenid und 4 Milligramm
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Aluminiumο Die zweite Charge in der zweiten Charge in der zweiten Vertiefung 30 enthielt zwei Gramm Gallium, 0,126 Gramm Gallium-Arsenid und 3,5 Milligramm Aluminium, Die dritte Charge in der dritten Vertiefung 32 bestand aus zwei Gramm Gallium, 0,102 Gramm- Gallium-Arsenid, drei Milligramm Aluminium und drei Milligramm Zink. Die vierte und fünfte Charge in der vierten und fünften Vertiefung 34 bzw. 36 enthielt jeweils ein Gramm Gallium und 0,1 Gramm Germanium,, Der zweite Schlitten 46 wurde in den Durchlaß 44 eingesetzt und in der in Fig. 2 gezeigten Weise über die vierte und fünfte Vertiefung 34 bzw. 36 gestellt«, Sowohl in der vierten als auch in der fünften Vertiefung 34 bzw«, 36 wurden auf den zweiten Schlitten 46 Vorratsscheibchen 48 und 50 aus Gallium-Arsenid aufgesetzt. Die Substrate 12 wurden dann nebeneinander in die Ausnehmung 42 im ersten Schlitten eingesetzt und neben die erste Vertiefung 28 gestellte
Das Heizschiffchen 26 mit seinem Inhalt wurde in einen Rohrofen eingesetzt, worauf dieser unter gleichzeitiger Umströmung des Schiffchens mit Wasserstoff durchströmt und auf eine Temperatur von 9150C aufgeheizt wurde. Bei dieser Temperatur war das Gallium sämtlicher in den Vertiefungen des Schiffchens befindlichen Chargen schmelzflüssig, und die übrigen Bestandteile dieser Chargen lösten sich in dem geschmolzenen Gallium. Auf diese Weise wurden die Chargen in der ersten, zweiten und dritten Vertiefung 28, 30 und32 zu einer ersten, zweiten und dritten Lösung 52, 54 bzwe 56 aus Gallium-Arsenid und Aluminium gelöst in geschmolzenem Gallium. In der dritten Lösung 56 war zusätzlich Zink gelöste Die Chargen in der vierten und fünften Vertiefung 34 und 36 wurden zu vierten und fünften Lösungen 58 bzw. 60 mit in geschmolzenem Gallium gelöstem Germanium.
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Das Ofenrohr wurde so lange auf einer Temperatur von 9150C gehalten, daß die vollständige Homogenisierung der Lösungen innerhalb von etwa 10 Minuten sichergestellt war.
Die Temperatur im Rohrofen wurde dann auf etwa 9000C abgesenkt und auf dieser Temperatur etwa 5 Minuten lang gehalten, um sicherzustellen, daß das Schiffchen und sein Inhalt diese erniedrigte Temperatur annahmen. Der erste Schlitten 40 wurde dann in Richtung des Pfeils 62 in Fig» 3 verschoben, wobei die Substrate 12 in die erste Vertiefung 28 gestellt und die Oberfläch®, der Substrate in Kontakt mit der ersten Lösung 52 gebracht wurden. Die Temperatur im Ofen wurde dann um etwa 3° erhöht, um einen Teil des Materials der Substrate 12 . in der ersten Lösung 52 rückzuschmelzen. Anschließend wurde die Ofentemperatur wieder langsam abgesenkt, um das Schiffchen 26 mit seinem Inhalt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1°/min abzukühlen0 Bei der Abkühlung der ersten Lösung 52 schied sich ein Teil des Gallium-Arsenid der Lösung aus dieser aus und wurde auf den Oberflächen der beiden Substrate niedergeschlagen, wo es die erste epitaktische Schicht 16 bildeis, Ein Teil des in der ersten Lösung 52 enthaltenen Aluminiums wurde dabei in die erste epitaktische Schicht 16 eingebaut und ersetzte so einen Teil des Gallium, so daß die erste epitaktische Schicht 16 aus Aluminium-Gallium-Arsenid bestand.
Nach Absinken der Temperatur im Ofen um etwa 20° wurde der erste Schlitten 40 wiederum in Richtung des Pfeils 62 verschoben, wodurch die Substrate 12 mit der ersten epitaktischen Schicht 16 auf ihrer Oberfläche von der ersten Vertiefung 28 in die zweite Vertiefung 30 überführt wurden. Dies brachte die erste epitaktische
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Schicht 16 in Kontakt mit der zweiten Lösung 54O Die Abkühlung des Schiffchens 26 mit seinem Inhalt wurde dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 1°/min fortgesetzt, um aus der zweiten Lösung einen Teil des Galliumarsenid und des Aluminiums auszuscheiden und auf der ersten epitaktischen Schicht 16 die zweite epitaktische Schicht 18 aus Aluminium-Gallium-Arsenid niederzuschlagen.
Sobald die Ofentemperatur um etwa 20° abgesunken war, wurder der erste Schlitten 40 wiederum in Richtung des Pfeils 62 verschoben, wobei das Substrat 12 mit der ersten und zweiten auf. ihm befindlichen Schicht 16 und 18 von der zweiten Vertiefung 30 in die dritte Vertiefung 32 überführt wurde« Hierdurch wurde die zweite epitaktische Schicht 18 mit der dritten Lösung 56 in Kontakt gebracht. Das Schiffchen mit seinem Inhalt wurde dann weiter abgekühlt, um einen Teil des Gallium-Arsenid und des Aluminiums aus der dritten Lösung 56 auszuscheiden und die dritte epitaktische Schicht 20 aus Aluminium-Gallium-Arsenid auf der zweiten epitaktischen Schicht 18 niederzuschlagen. Ein Teil des in der dritten Lösung 56 enthaltenen Zink wurde in das Gitter der dritten epitaktischen Schicht 20 eingebaut, so daß eine p-leitende dritte epitaktische Schicht entstand. Zur Erzeugung dieser dritten epitaktischen Schicht 20 wurde das Schiffchen und sein Inhalt zunächst mit einer Geschwindigkeit von 1°/min um 7°, dann mit i/2°/min um 4°, dann mit 1/4°/min um 6° und schließlich mit i/i0°/min um 2° abgekühlto
Während des letzten Teils des Niederschlagsvorgangs der dritten epitaktischen Schicht 20, doh. als die Kühlgeschwindigkeit auf i/i0°/min abgesenkt wurde, wurde der zweite Schlitten 46 in Richtung des Pfeils 64 in Fig«, 3 verschoben, so daß die Gallium-Arsenid-Vorrats-
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scheibchen 48 und 50 in die jeweiligen Vertiefungen auf die vierte und fünfte Lösung 58 bzw. 60 herabfallen konnten. Ein Teil des Gallium-Arsenid der Vorratsscheibchen 48 und 50 löste sich in den Lösungen 58 bzw. 60, so daß die jeweilige Lösung sowohl Gallium-Arsenid wie auch Germanium enthielt. Nach Beendigung des Niederschlagens der dritten epitaktischen Schicht 20 wurde der erste Schlitten 40 wiederum in Richtung des Pfeiles 62 verschoben, wodurch die Substrate 12 mit den drei auf ihnen erzeugten epitaktischen Schichten von der dritten Vertiefung 32 in die vierte Vertiefung 34 überführt wurden, wo die dritte epitaktische Schicht 20 mit der vierten Lösung 58 in Kontakt gebracht wurde. Gleichzeitig wurde die Abkühlung des Schiffchens und seines Inhalts unterbrochen und der Röhrenofen wurde dann für eine Zeit von etwa 10 Minuten auf seiner Temperatur gehalten, um eine Sättigung der vierten Lösung mit dem Gallium-Arsenid des Vorratsscheibchens 48 zu ermöglichen. Dann wurde die Abkühlung des Schiffchens mit seinem Inhalt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1°/min fortgesetzt. Hierdurch wurde ein Teil des in der vierten Lösung 58 enthaltenen Gallium-Arsenid aus der Lösung ausgeschieden und auf der dritten epitaktischen Schicht 20 niedergeschlagen, wo es die vierte epitaktische Sqhicht 22 ^us Gallium-Arsenid bildete. Ein Teil des in der vierten Lösung 58 enthaltenen Germanium wurde in das Gitter der vierten epitaktischen Schicht 22 eingebaut, so daß eine p-leitende epitaktische Gallium-Ar senid-Schicht entstand.
Nach Abfall der Ofentemperatur um 1 wurde der erste Schlitten 40 wiederum in Richtung des Pfeils 62 verschoben, wobei die Substrate. 12 mit den vier auf ihnen befindlichen epitaktischen Schichten von der vierten Ver-
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tiefung 34 in die fünfte Vertiefung 36 überführt wurden. Hierdurch kam die vierte epitaktische Schicht 22 in Kontakt mit der fünften Lösung 60. Die Kühlung des Schiffchens und seines Inhalts wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 1°/min fortgesetzt. Dies führte zu einer Ausscheidung des Gallium-Arsenid aus der fünften Lösung 60 und zu einem Niederschlag auf der vierten epitaktischen Schicht 22, wodurch die fünfteepitaktisehe Schicht 24 aus Gallium-Arsenid gebildet wurde. Ein Teil des in der fünften Lösung 60 enthaltenen Germanium wurde dabei in das Gitter der fünften epitaktischen Schicht 24 eingebaut, wodurch eine p-leitende epitaktische Gallium-Arsenid-Schicht erzeugt wurde. Nach Abkühlung der Ofentemperatur um etwa 3° wurde der erste Schlitten 40 wieder in Richtung des Pfeils 62 verschoben, wobei die Substrate mit den fünf auf ihnen erzeugten epitaktischen Schichten aus der fünften Vertiefung herausgeführt wurden. Das Heizschiffchen 26 mit seinem Inhalt wurde dann dem Ofen und die Bauteile 10a und 10b der Ausnehmung 42 im ersten Schlitten 40 entnommen.
Die beiden Bauteile 10a und 10b wurden also gleichzeitig erzeugt und wiesen jeweils eine epitaktische Schicht aus auf einer Oberfläche eines Gallium-Phosphid-Substrats niedergeschlagenem Aluminium-Gallium-Arsenid auf. Beim Bauteil 10a war die epitaktische Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht auf einer aufgerauhten Oberfläche des Gallium-Phosphid-Substrats in der erfindungsgemäßen Weise niedergeschlagen, während die epitaktische Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht beim Bauteil 10b auf einer blankpolierten Oberfläche des Gallium-Phosphid-Substrats gemäß dem Stand der Technik niedergeschlagen war. Wie oben erwähnt, besteht bei Aluminium-Gallium-Arsenid und Gallium-Phosphid eine Gitterfehlanpassung von mehr als
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Wie aus der Mikrophotographie gemäß Fig. 1 erkennbar ist, ist die Oberseite der epitaktischen Schicht des Bauteils 10a glatt, während die Oberseite der epitaktischen Schicht des Bauteils 10b Eindrücke bzwo Ausbeulungen aufweist. Die glatte Oberfläche des Bauteils 10a zeigt, daß die epitaktischen Schichten gleichmäßig auf dem Substrat niedergeschlagen sind, während die Eindrücke auf der Oberfläche des Bauteils 10b zeigen, daß die epitaktischen 'Schichten nicht eben sondern ungleichförmig auf dem Substrat niedergeschlagen sind., Daraus geht hervor, daß beim Niederschlagen einer epitaktischen Schicht auf einem Substrat auch dann eine gleichförmige epitaktische Schicht erzeugt werden kann, wenn die Materialien der epitaktischen Schicht und des Substrats eine Gitterfehlanpassung von mehr als 0,3% haben, sofern die Oberfläche des Substrats in der erfindungsgemäßen Weise aufgerauht wird, während eine solche Gleichförmigkeit bei einer glattpolierten Oberfläche des Substrats nicht erreicht werden kann.
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Claims (5)

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.) Patentansprüche;
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit mindestens einer epitaktischen Schicht aus einkristallinem Halbleitermaterial auf einem Substrat, -wobei eine merkliche Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Schicht und des Substrats besteht, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche des Substrats aufgerauht wird, und daß das Halbleitermaterial zur Bildung der Schicht auf der aufgerauhten Oberfläche des Substrats epitaktisch niedergeschlagen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Niederschlagen des Halbleitermaterials so durchgeführt wird, daß die aufgerauhte Oberfläche des Substrats mit einer Lösung in Kontakt gebracht wird, in der das Halbleitermaterial in einem schmelzflüssigen Lösungsmittel gelöst ist, daß die Lösung dann so weit abgekühlt wird, daß sich ein Teil des Halbleitermaterials auf der aufgerauhten Oberfläche niederschlägt, und daß das Substrat mit der auf ihm gebildeten Schicht der Lösung entnommen wirdo
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Halbleitermaterial verwendet wird, dessen Gitter sich wesentlich vom Gitter des Substrats unterscheidet.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Materialien verwendet
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werden, bei denen die Gitterfehlanpassungen zwischen dem Gitter des Harbleitermaterials und dem Gitter des Substrats größer als 0,3% sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat in so hinreichendem Maße aufgerauht wird, daß in der Nähe seiner Oberfläche zwar Kristallve-rsetzungen bzw» Störungen des Kristallgefüges oder ein Bearbeitungsangriff verursacht werden, eine merkliche Verungleichmäßigung des im wesentlichen ebenen Verlaufs der Oberfläche jedoch nicht erfolgt.
DE2412170A 1973-03-22 1974-03-14 Verfahren zum epitaktischen niederschlagen von halbleitermaterial auf einem substrat Pending DE2412170A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7306004A (de) * 1973-05-01 1974-11-05
US3891478A (en) * 1973-08-16 1975-06-24 Rca Corp Deposition of epitaxial layer from the liquid phase
US4028148A (en) * 1974-12-20 1977-06-07 Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation Method of epitaxially growing a laminate semiconductor layer in liquid phase
JPS5248949B2 (de) * 1974-12-20 1977-12-13
US4120706A (en) * 1977-09-16 1978-10-17 Harris Corporation Heteroepitaxial deposition of gap on silicon substrates
US4412502A (en) * 1981-06-25 1983-11-01 Western Electric Co., Inc. Apparatus for the elimination of edge growth in liquid phase epitaxy
US4390379A (en) * 1981-06-25 1983-06-28 Western Electric Company, Inc. Elimination of edge growth in liquid phase epitaxy
USH557H (en) * 1986-11-07 1988-12-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Epitaxial strengthening of crystals
US4830984A (en) * 1987-08-19 1989-05-16 Texas Instruments Incorporated Method for heteroepitaxial growth using tensioning layer on rear substrate surface
US5362680A (en) * 1992-08-18 1994-11-08 Texas Instruments Incorporated Technique for enhancing adhesion capability of heat spreaders in molded packages
US6399182B1 (en) 2000-04-12 2002-06-04 Cmc Wireless Components, Inc. Die attachment utilizing grooved surfaces

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Publication number Publication date
GB1457962A (en) 1976-12-08
JPS5027474A (de) 1975-03-20
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FR2222752B1 (de) 1978-02-10
JPS5339233B2 (de) 1978-10-20
US3821039A (en) 1974-06-28
NL7403839A (de) 1974-09-24

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