DE2452197A1 - Verbesserung eines verfahrens zum epitaktischen anwachsen aus der fluessigkeitsphase - Google Patents

Verbesserung eines verfahrens zum epitaktischen anwachsen aus der fluessigkeitsphase

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Description

FPHN 7364
Va/RJ , 17.10.7^
- PHN- 7364
■ ^ ι: 1. Nov. 1S74
"Verbesserung eines Verfahrens zum epitaktischen Anwachsen aus der Flüssigkeitsphase".
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen einer ersten Halbleiterschicht und dann mindestens einer zweiten Halbleiterschicht bei hoher Temperatur auf einem Halbleitersubstrat, wobei die beiden genannten Schichten verschiedene Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen und durch Kristallisation aus einem Material in der Flüssigkeitsphase erhalten sind, wobei das genannte Substrat und das genannte Material in gegenseitigem Kontakt in einem Tiegel in einem Raum angebracht
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sind, der teilweise der Wärmestrahlung eines Ofens mit waagerechter Achse ausgesetzt ist, wobei das genannte Material nach der Bildung der genannten ersten Schicht mindestens einmal zusätzlich mit einer Menge an Dotierungsstoff versehen wird.
Es ist bekannt, dass die sogenannte Technik der doppelten Epitaxie aus der Flüssigkeitsphase vorzugsweise in Verbindung mit anderen Techniken zur Herstellung von pn-Ubergängen in Halbleiteranordnungeh verwendet w^ird, denen hohe Anforderungen gestellt werden, wie z.B. elektrolumineszierende Anordnungen.
Nach einer allgemeinen Ausführungsform der doppelten Epitaxie werden n- und p-leitende Schichten in zwei aufeinander folgenden Bearbeitungen erhalten. Das Substrat, das in einem Tiegel mit dem Material angebracht ist, das die flüssige, genügend dotierte Lösung liefern muss, wird zum ersten Mal in einen Ofen eingeführt, in dem es mit einer ersten epitaktischen
Schicht überzogen wird. Dann wird es aus dem Ofen entfernt, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt und danach wieder mit dem gleichen, aber verschieden dotierten Material zum Niederschlagen der zweiten epitaktischen Schicht in den Ofen eingeführt.
Dieses Verfahren mit zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungen weist zwei wesentliche Nachteile auf: einerseits lässt sich schwer verhindern, dass die epitaktische Schicht nicht während ihres Aufenthalts in
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der freien Luft verschmutzt, und andererseits erleichtert die Wachstumsunterbrechung zwischen den beiden Schichten das Auftreten von Kristallfehlern an der Grenzfläche zwischen diesen beiden Schichten.
Um diese Nachteile zu verringern, wurden " r. Epitaxietiegel mit zwei unabhängigen Abteilen vorgeschlagen, die selektiv mit einem Substrat mittels eines Satzes von Schiebern in Kontakt gebracht werden können, die von ausserhalb des Ofens betätigt werden. Das Material zur Speisung der flüssigen Lösung wird zwischen den beiden Räumen verteilt; es weist im einen Abteil eine η-Dotierung und im anderen Abteil eine p-Dotierung auf. Durch Betätigung der Schieber wird das Substrat nacheinander mit einem mit einer den ersten Leitfähigleitstyp herbeiführenden Verunreinigungen dotierten Material und mit einem mit einer den zweiten Leitfähigkeitstyp herbeiführenden Verunreinigung dotierten Material in Kontakt gebracht. Wenn die Temperaturabnahmebedingungen des Ofens weiter geeignet gewählt sind, werden zwei übereinander liegende Schichten entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen mit einem pn-Ubergang an der Grenzfläche zwischen diesen beiden Schichten erhalten.
Das letztere Verfahren zum Zusammensetzen eines doppelten epitaktischen Niederschlags ist dem vorangehenden Verfahren vorzuziehen, in dem Sinne, dass
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beide Schichten während desselben Aufenthalts im Ofen gebildet und in einem kontinuierlichen Vorgang niedergeschlagen werden. Beim Übergang von einem Abteil des Tiegels in das andere wird jedoch die erste auf dem. Substrat niedergeschlagene Schicht einer bestimmten "Abkratzung" der Oberfläche durch die Flüssigkeitslösungen unterworfen. Andererseits und trotz dieser Abkratzung besteht an der Oberfläche der ersten Schicht eine sehr feine Schicht der Lösung des .ersten Abteilesy die in das zweite Abteil geführt wird. Dies hat die Bildung eines Zwischengebietes zwischen den beiden Schichten zur Folge, das aus baulichem Gesichtspunkt gestört und aus elektrischem Gesichtspunkt unbestimmt sein kann; welter ist der pn-Ubergang schlecht lokalisiert.
Ein wichtiger Fortschritt bestand darin, dass die beiden Schichten in einer einzigen Reihe von Bearbeitungen mit einer einzigen Flüssigkeitslösung gebildet werden, die zunächst mit einer den ersten Leitfähigkeitstyp herbeiführenden Verunreinigung zum Niederschlagen der ersten Schicht dotiert und der dann ein Zusatz einer geeigneten Verunreinigung zum Herbeiführen des zweiten Leitfähigkeitstyps zum Niederschlagen der zweiten Schicht zugeführt wird. Weiter wird der Kontakt zwischen den genannten Lösungen und dem Substrat zwischen den beiden Niederschlagen nicht unter-
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brochen.
Ein Tiegel für eine derartige Bearbeitung ist in einem Artikel in "Journal of Applied Physics", Band 42, Nr. 7, Juli 1972, S. 3094 - 3097 beschrieben.
Dieser Tiegel ist aus drei flachen übereinander angeordneten Graphitplatten aufgebaut, die nahezu waagerecht angebracht sind und gegeneinander in ihrer Längsrichtung verschoben werden können. Die untere Platte oder der Sockel wird mit einer Höhlung in der Oberfläche der der zwischenliegenden Platte gegenüber liegenden Fläche versehen. In dieser Höhlung wird das Substrat (im vorliegenden Falle aus Galliumarsenid) angeordnet. Die Zwischenplatte wird mit einem Fenster versehen, das von der oberen und der unteren Platte abgedeckt wird, und begrenzt seitlich ein Volumen, in dem die flüssige Lösung (die aus Gallium, Arsen und einer Dotierung vom p-Typ, in diesem Falle Zink, besteht) untergebracht wird. Die obere Platte wird mit zwei schmalen auf der Oberseite geöffneten Fenstern versehen, die auf der Unterseite mittels der unterliegenden Zwischenplatte geschlossen werden. In einem dieser beiden schmalen Fenster wird ein Korn einer Legierung mit Tellur als n-Dotierungsmaterial angebracht.
Nachdem der obenbeschriebene Tiegel im Ofen angebracht und die Temperatur auf jede Stufe des Niederschlagverfahrens eingestellt worden ist, wird in
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einer ersten Periode die zwischenliegende Platte durch Gleiten in eine derartige Lage in bezug auf die untere Platte geführt, dass das Fenster, das Seitlich das Volumen an flüssiger Lösung begrenzt, sich der Höhlung gegenüber befindet, in der das Substrat untergebracht ist. Die flüssige Lösung bedeckt dann das Substrat und auf diesem Substrat schlägt die erste epitaktische Schicht, im vorliegenden Beispiel vom p-Leitfähigkeitstyp, nieder.
Nach der Bildung der ersten Schicht lässt man die obere Platte über die Zwischenplatte gleiten, ohne dass die gegenseitigen Lagen der Zwischenplatte und der unteren Platte geändert werden, so dass das das Metallkorn umgebende und die Dotierung enthaltende Fenster oberhalb der öffnung des das 'Flüssigkeitsvolumen begrenzenden Fensters gelangt. Das genannte Korn fällt dann in die Lösung. Wenn die Menge an n-i Dotierungsstoff genügend ist, wird die flüssige Lösung überdotiert, und von diesem Zeitpunkt an schlägt eine zweite epitaktische Schicht vom n-Leitfähigkeitstyp, der dem der ersten Schicht entgegengesetzt ist, nieder.
Die zur Bildung eines doppelten epitaktischen Niederschlags mit einer einzigen Flüssigkeitslösung verwendete Ausführungsform des Verfahrens, das in dem Artikel in "Journal of Applied Physics" beschrieben
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und obenangeführt 1st, weist einen grossen Nachteil auf. Da der Tiegel nämlich völlig in der Zone des Ofens liegt, erreicht vom Anfang des Verfahrens an der der Flüssigkeitslösung zur Inversion des Leitfähigkeitstyps dieser Flüssigkeit zuzusetzende Dotierungsstoff eine hohe Temperatur.
Für bestimmte Dotierungsstoffe mit hoher Dampfspannung ist dies besonders störend. Derartige Verunreinigungen verbetien sich dann durch den ganzen Raum, in dem sich der Tiegel befindet, dringen zwischen die Elemente des Tiegels ein und können die Zusammensetzung der Flüssigkeitslösung während des Niederschlagens der ersten epitaktischen Schicht ändern.
Diese Bemerkung gilt insbesondere für Zink, das vorzugsweise als Verunreinigung zur Bildung pleitender Schichten in elektrolumineszierenden HaIbleiteran.ordnungen verwendet wird.
Es ist nämlich allgemein bekannt, dass Zink besonders flüchtig ist und sich schwer in einer für Epitaxie angewandten Lösung festhalten lässt. Wenn Zink denn auch als Dotierungsstoff vom p-Typ verwandet wird, ist es besonders schwierig, durch das epitaktische Niederschlag erfahren mit einer einzigen Flüssigkeitslösung eine doppelte Schicht zu erhalten, von der die zweite Schicht oder Oberflächenschicht vom p-Leitfähigkeitstyp ist.
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Die. bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Niederschlagen dünner Schichten durch doppelte Epitaxie aus der Flüssigkeitsphase mit einer einzigen Flüssigkeitslösung hat den Zweck, den vorgenannten Nachteilen des früheren Verfahrens auf diesem Gebiet der Technik entgegenzukommen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die auftretenden Schwierigkeiten sich insbesondere auf den flüchtigen Charakter der verwendeten Dotierungsstoffe beziehen; diese Stoffe sollen also aus dem wirksamen Gebiet des Epitaxietiegels während mindestens eines Teiles des epitaktischen Anwachsvorgangs entfernt werden.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen einer ersten Halbleiterschicht und dann mindestens einer zweiten Halbleiterschicht bei hoher Temperatur auf einem Halbleitersubstrat, wobei die beiden genannten Schichten wenigstens verschiedene Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen und durch Kristallisation aus einem Material in der Flüssigkeitsphase erhalten werden, wobei das genannte Substrat und das genannte Material in gegenseitigem Kontakt in einem Tiegel angeordnet sind, der in einem bestimmten Raum angebracht ist, der teilweise der Wärmestrahlung eines Ofens mit einer waagerechten Achse ausgesetzt ist, wobei das genannte Material nach der Bildung der genann-
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ten ersten Schicht mindestens einmal zusätzlich mit mindestens einem Dotierungsstoff versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens während der gan- "* zen Dauer des Anwachsens der ersten epitaktischen Schicht der genannte Dotierungsstoff in einem Gefäss befindlich ist, das innerhalb des Raumes liegt, von dem Tiegel unabhängig ist, mit ausserhalb des genannten Raumes liegenden Mitteln zur selbständigen Verschiebung verbunden und gegen die Wärmestrahlung des Ofens gesichert ist, und dass nach dem Anwachsen der ersten epitaktischen Schicht das genannte Gefäss oberhalb der Flüssigkeitsphase gebracht und gekippt wird, und der genannte Dotierungsstoff in die Flüssigkeit fällt.
Bei dieser Ausführungsform nach der Erfindung kann auf diese Weise der der flüssigen Lösung zugesetzte Dotierungsstoff nach der Bildung der ersten Halbleiterschicht vor seinem Gebrauch in einer kalten Zone festgehalten werden, wodurch seine Dampfspannung in diesem Raum herabgesetzt wird, und er kann von dem Tiegel entfernt werden, was praktisch jede Gefahr der Verunreinigung der Lösung während der Bildung der genannten ersten Halbleiterschicht beseitigt»
Andererseits ist es möglich, auf diese Weise die Menge des Dotierungsstoffes vollständig bis zum Zeitpunkt seines Gebrauches aufzubewahren. Letzterer
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Vorteil ist besonders wichtig. Es ist nämlich interessant, genau das Gewicht der Dotierungsstoffe zu wissen, die der flüssigen Lösung zugesetzt werden. Da der Verlust durch Verflüchtigung vor dem Gebrauch auf ein Mindestmass herabgesetzt ist, ist es praktisch sicher, dass das Gewicht des zugesetzten Dotierungsstoffes nahezu dem des Dotierungsstoffes entspricht, der zu dem Zeitpunkt der Vorbereitung der Vorrichtung in dem Gefäss angebracht wird. Dadurch lässt sioh bestimmt genauer der Dotierungsgrad der zweiten Halbleiterschicht feststellen, die aus der Flüssigkeitsphase gebildet wird, der der genannte Dotierungsstoff zugesetzt worden ist.
Die besonderen Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung gehen mit den vorgenannten Vorteilen des Verfahrens zum Niederschlagen durch doppelte Epitaxie mit einer einzigen Flüssigkeitslösung einher, und zwar die Anwendung derselben Flüssigkeitslösung zur Bildung des Gebildes der beiden Schichten, keine Gefahr vor Zersetzung der ersten Schicht vor dem Anwachsen der zweiten Schicht, sehr guter kristalliner Zusammenhang an der Grenzfläche der genannten Schichten und bessere Lokalisierung der pn-Ubergängebei . Schichten verschiedener Leitfähigkeitstypen.
Die Vorrichtung zum epitaktischen Niederschlagen, die zum Durchführen des erfindungsgemässen
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Verfahrens verwendet wird, enthält z.B. einen Tiegel aus Quarzglas hoher Reinheit, der dem Tiegelmodell ähnlich ist, das in der französischen Patentschrift Nr. I.6OO.341 der Anmelderin beschrieben ist. Diesem Tiegel ist eine zusätzliche Querwand hinzugefügt, die als Deckel dient und zur Beschränkung der Zersetzung der Flüssigkeitslösung durch Verflüchtigung gewisser Bestandteile dieser Lösung verwendet wird.
Der Zusatz der Verunreinigung nach der Bildung der ersten Schicht erfolgt über einen Kübel, der am Ende eines Quarzglasstabes befestigt ist, der in ein auch aus Quarz bestehendes Rohr geschoben wird.
Während der Periode, in der die Temperatur des Ofens zunimmt, während der Stabilisierungszeit und während der Zeitdauer des epitaktischen Niederschlagens der ersten Schicht, wird der Kübel mit dem Dotierungsstoff in einem bestimmten Abstand von der warmen Zone und von dem in dieser warmen Zone angeordneten Tiegel gehalten. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die zweite Schicht hergestellt wird, lässt man den Kübel zu dem Tiegel gleiten und giesst man den Inhalt des genannten Kübels in die Lösung.
Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, werden während des ganzen Vorgangs das Substrat und die flüssige Lösung miteinander in Berührung gelassen. Weiter kann der Tiegel am Ende der Bearbeitung zum
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zweiten Mal verwendet werden, um der flüssigen Lösung eine zusätzliche Dotierungsstoffmenge zur Bildung einer überdotierten Zone an der Oberfläche der zweiten epitaktischen Schicht zuzuführen, welche Zone für Kontaktanschluss günstig ist. Die Vorrichtung zum Niederschlagen muss dan ausserdem eine kleine Kammer enthalten, die in einer kalten Zone des Raumes angeordnet und derart entworfen ist, dass sie die für die flüssige Lösung am Ende der Bearbeitung benötigte Dotierungsstoffmenge enthalten kann. Diese klein Kammer mündet in den dem Kübel gegenüber liegenden Raum, so dass die Dotierungsstoffmenge, die darin vorhanden ist, zu dem geeigneten Zeitpunkt und mit geeigneten Mitteln in den genannten Kübel gegossen und dann über diesen Kübel in die flüssige Lösung eingeführt werden' kann.
Die Erfindung kann zur Bildung epitaktischer Niederschläge aus der Flüssigkeitsphase aus zusammengesetzten Halbleitermaterialien, insbesondere zum Niederschlagen binärer Verbindungen und ternärer Verbindungen aus den Spalten III und V des periodischen Systems der Elemente, verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf epitaktische Niederschläge aus Galliumphosphid, deren Oberflächenschicht eine p-leitende Schicht ist, die durch Dotierung von Zink erhalten werden kann und z.B. zur Herstellung elektrolumiheszierender Anordnungen Anwendung findet.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 und 2 schematisch im Längsschnitt einen Teil einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung in zwei verschiedenen Stufen zur Bildung einer doppelten epitalctischen Schicht, und
Fig. 3 ein vereinfachtes Diagramm, das nur annäherungsweise die Werte der Temperatur als Funktion der Zeit bei der Bildung einer doppelten epitaktischen Schicht aus Galliumphosphid bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung darstellt.
Die Darstellung nach Figuren 1 und 2 beschränkt sich auf die wesentlichen Elemente der Vorrichtung zum epitaktischen Niederschlagen. Der links von den beiden vertikalen gestrichelten Linien liegende Teil entspricht der warmen Zone, in der das epitaktische Anwachsen stattfindet, während der rechts von diesen Linien liegende Teil einer kalten Zone entspricht, die einige Dezimeter von der vorgenannten warmen Zone entfernt ist.
Die dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen zwei verschiedene Teile, und zwar einen Tiegel 10 und ein Gefäss in Form eines Kübels 11, der sich in einem Betätigungsstab 12 fortsetzt, welche Elemente in einem rohrförmigen Raum 13 angebracht sind.
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Diese Elemente werden aus einem sehr reinen Material hergestellt, das ohne nachteilige Folgen die grossen Erhöhungen und Änderungen der Temperatur aushalten kann, wie z.B. Quarz.
Der Tiegel 10, der die Form eines Parallelepipedons aufweist, enthält zwei bewegbare Querwände 14 und 15» die sich in einer zu dem Boden des genannten Tiegels parallelen Ebene bewegen. Auf dem Boden des Tiegels können ein oder mehrere Substrate, wie 27, niedergeschlagen werden, die zur Aufnahme eines epitaktischen Niederschlags eingerichtet sind. Die Lage der Querwand 14 ist derartig, dass ihre Oberfläche der oberen Fläche der Substra'te sehr nahe liegt. Die Querwand 15 wird derart in bezug auf die Oberseite des Tiegels angeordnet, dass sie einen Deckel bildet.
Die Querwände 14 und 15 können in waagerechter Richtung von der Aussenseite des Raumes 13 her mit Hilfe von Quarzstäben 16 bzw. 17 bewegt werden, die an einem der Enden der genannten Querwände festgehakt sind.
Der Tiegel 10 ruht auf einem Sockel 18, der ebenfalls aus Quarz besteht, und er befindet sich in einer Zone, in der er der Wärmestrahlung eines sym-r bolisch durch die Windungen 19 einer Wicklung darge- . stellten Ofens ausgesetzt ist.
Der Kübel 11 kann in ein Führungsrohr aus Quarz 20 gleiten, das einerseits über den Tiegel 10
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hinausragt und andererseits mit dem kalten Ende des Raumes 13 zusammenfällt.
Das Verfahren zur Bildung einer doppelten epitaktischen Schicht nach der Ausführungsform der Erfindung ist folgendes.
Anfänglich befindet sich das Substrat 27 auf dem Boden des Tiegels 10: die Querwand 14 wird in den Tiegel 10 eingeführt und trägt die Bestandteile der flüssigen Lösung 21; auch die Querwand 15 wird in den Tiegel eingeführt und die nachher der flüssigen Lösung 21 zuzusetzende Verunreinigung 22 befindet sich in dem Kübel 11. Der Tiegel 10 wird in der warmen Zone des Raumes angeordnet, während der Kübel 11 seitlich des Ofens in der kalten Zone gehalten wird.
In einer ersten'S.tufe wird auf bekannte Weise die Temperatur des Tiegels und des Inhalts desselben auf einen bestimmten Pegel erhöht und wenn die Temperatur auf einem gewählten Wert stabilisiert ist, wird der Schieber 14 derart aus dem Tiegel 10 herausgezogenp dass die flüssige Lösung 21 unter der Einwirkung der Schwerkraft mit dem Substrat 16 in Berührung kommt. Dann fängt die Herabsetzung der Temperatur an, während deren die erste der beiden epitaktischen Schichten gebildet wird (die verschiedenen Elemente der Vorrichtung, zum epitaktischen Niederschlagen sind dann in den in Fig. 1 dargestellten Lagen befindlich).
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Venn die erste epitaktische Schicht sich gebildet hat, wird der Deckel 15 von dem Tiegel 10 entfernt; man lässt so gegebenenfalls die- Temperatur stabilisieren und dann bewegt man den Betätigungsstab 12 des Kübels 11 derart, dass der genannte Kübel dem Tiegel 10 gegenüber ausserhalb des Führungsrohres 20 gelangt. Der Kübel wird dann gekippt und der Dotierungsstoff 22 fällt infolge der Schwerkraft in die flüssige Lösung 21 (siehe Fig» 2).
Nach einer Abwandlung der Ausführungsform dieser Stufe des Verfahrens wird dann der Kontakt zwischen dem Substrat 27 und der flüssigen Lösung 21 unterbrochen, bevor der Dotierungsstoff 22 in die genannte Lösung eingeführt wird. Zu diesem Zweck genügt es, die Querwand Ik in den Tiegel 10 hineinzuziehen. Dann wird wieder die Querwand 14 zurückgezogen, wenn der Dotierungsstoff in die flüssige Lösung eingeführt wird.
Wenn der Deckel 15 aufs neue auf den Tiegel 10 gesetzt und der Kübel 11 in die kalte Zone zurückgeführt worden ist, wird eine zweite Bearbeitung zur Herabsetzung der Temperatur angefangen, die die Bildung der zweiten epitaktischen Schicht ermöglicht.
Nach der Bildung der zweiten epitaktischen Schicht wird auf bekannte Weise der Schieber 14 in den Tiegel 10 geführt, derart, dass die flüssige Lösung
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von der Halbleiterscheibe getrennt wird, die durch das Substrat 27 und den epitaktischen Niederschlag gebildet wird, wonach der Zyklus zur Herabsetzung der Temperatur mit einer grösseren Geschwindigkeit fortgesetzt wird, bis ein Temperaturpegel erreicht wird, auf dem der Raum 13 geöffnet und die Halbleiterscheibe weiter benutzt werden kann. Die beschriebene Vorrichtung zum epitaktischen Niederschlagen ist besonders interessant, wenn der Dotierungsstoff 22 ein sehr flüchtiges Element, wie Zink, ist.
Zur Herstellung einer elektrolumineszierenden Anordnung z.B. in einem Gallxumphosphidkristall ist es bekannt, dass die Schicht eine Schicht vom p-Leitfähigkeitstyp sein muss, die also auf einer unterliegenden η-leitenden Schicht aufruht. Die p-Schicht wird vorzugsweise mit Zink dotiert.
Als unbeschränkendes Beispiel zeigt das Diagramm nach Fig. 3 die wichtigsten Stufen zur Bildung einer doppelten epitaktischen pn-Schicht (die n-leitende Schicht ist die erste Schicht und die p-leitende Schicht die zweite Schicht.) aus Galliumphosphid nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Die Behandlungstemperaturen sind als Ordinate und die Zeiten sind als Abszisse aufgetragen.
Bis zu einem Zeitpunkt A wird der Tiegel mit seinem Inhalt auf Temperatur gebracht. Das Zeit-
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Intervall A-B in der Grössenordnung von 30 Minuten entspricht einer Stabilisierungsperiode, in der die Temperatur 95O0C beträgt.
Die während des Zeitintervalls B-C auftretende Stufe ist die Stufe des Anwachsens der ersten epitaktischen Schicht aus einer flüssigen Lösung von Gallium und Galliumphosphid, das z.B. mit Tellur dotiert ist. Während dieser Stufe nimmt die Temperatur gleichmässig auf z.B. 9000C ab.
Von C bis zu D wird die mittlere Temperatur von 9000C aufrechterhalten, und zwar während etwa 4o Minuten. Während dieser Zeitdauer wird Zink der flüssigen Lösung 21 zugesetzt, so dass der Leitfähigkeitstyp dieser Lösung umgekehrt wird. Dadurch, dass sich der Kübel 11 nähert und Zink in die Lösung eingeführt wird, wird eine geringe Temperaturabnahme herbeigeführt, die ausgeglichen werden solll, bevor die zweite Schicht gebildet werden kann.
Das Anwachsen der zweiten epitaktischen mit Zink dotierten Schicht erfolgt von D bis zu E, während welcher Zeitdauer die Temperatur gleichmässig auf etwa 75O0C abnimmt.
Zum Zeitpunkt E wird die flüssige Lösung von der hergestellten Scheibe getrennt und von diesem Zeitpunkt an setzt sich die Temperaturabnahme beschleunigt fort, weil der Niederschlagvorgang beendet ist.
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In der Vorrichtung zum epitaktischen Niederschlagen nach der Erfindung, die an Hand der Figuren 1 und 2 beschrieben ist, können gewisse Massnahmen getroffen werden, die es ermöglichen, die flüssige Lösung gegebenenfalls zu überdotieren. Diese Massnahmen bestehen darin, dass ein Raum geringer Abmessungen in der kalten Zone des Raumes 1 liegt, in dem die gewünschte zusätzliche Dotierungsstoffmenge gespeichert wird.
Der genannte Raum kann z.B. als ein kleines Quarzglasrohr 23 ausgebildet werden, von dem ein Ende' auf dem Raum 13 festgeschweisst wird und auf das ein Stöpsel 14 gesetzt werden kann.
Das Rohr 23 ist weiter gemäss einem Winkel gekrümmt, der etwas grosser, als 90° ist, so dass der Teil 23A dieses Rohres zu der Achse des Raumes 13 etwas geneigt ist, Im genannten Teil 23A wird der zusätzliche Dotxerungsstoff 25 angebracht (z.B. ein Korn aus Zink, das zu dem Zeitpunkt der ersten Beladung eingeführt wird).
Andererseits weist das Führungsrohr 20 eine .öffnung 26 auf, die dem Eingang des Rohres 23 gegenüber im Raum 13 liegt.
Auf diese Weise kann der Zusatz an Dotxerungsstoff 25 zu dem geeigneten Zeitpunkt in den Kübel 11 übergeführt werden} dadurch genügt es, leise auf das
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Rohr 23 zu klopfen, so dass der Dotierungsstoff über die geneigte Oberfläche des Teiles 23A des Rohres gleitet und dann in den Kübel 11 fällt, von dem er dann zu der flüssigen Lösung 21 mitgeführt wird.
Die Uberdotierungsbearbeitung kann im wesentlichen am Ende des Vorgangs zur Bildung der zweiten epitaktischen Schicht stattfinden, wodurch es möglich wird, auf der Oberfläche dieser genannten zweiten Schicht eine überdotierte Oberflächenzone zu bilden, die für einen Kontaktanschluss erforderlich ist. Die entsprechende Bearbeitung ist am Punkt E des Diagramms nach Fig. 3 dargestellt. Diese besteht einfach darin, dass der Dotierungsstoff 25 in den Kübel 11 eingeführt, dann der Schieber 15 aus dem Tiegel 10 zurückgezogen und aufs neue der Kübel 11 oberhalb des Tiegels 10 geschoben wird, wonach der Dotierungsstoff 25 in die flüssige Lösung gegossen und der Schieber 15 gegebenenfalls aufs neue in den Tiegel 10 eingeführt wird. Dann wird die flüssige Lösung mit der Halbleiterscheibe während der Zeitdauer in Kontakt gelassen, die für die Bildung der überdotierten Oberflächenzone benötigt wird, dadurch, dass der Zyklus der Temperaturabnähme nach dem Segment DE des Diagramms nach Fig. 3 fortgesetzt wird.
Nach der Bildung der überdotierten Ober-
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flächenzone wird die flüssige Lösung 21 von der Halbleiterscheibe getrennt, dadurch, dass der Schieber 14 in den Tiegel 10 eingeführt wird, wobei die Temperaturabnähme mit einer erhöhten Geschwindigkeit beendet wird, wie oben angegeben ist.
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Claims (3)

FPHN 7364 17.10.74 Patentansprüche:
1. Verfahren zum epitaktischen Niederschlagen einer ersten Halbleiterschicht und dann mindestens einer zweiten Halbleiterschicht auf einem Halbleitersubstrat bei höherer Temperatur, wobei die beiden genannten
Schichten mindestens verschiedene Leitf ähiglteitseigenschäften aufweisen und durch Kristallisation aus einem Material in der Flüssigkeitsphase erhalten werden, wobei das genannte Substrat und das genannte^ Material in gegenseitigem Kontakt in einem Tiegel angebracht sind, der in einem bestimmten Raum angebracht ist, der teilweise der Wärmestrahlung eines Ofens mit waagerechter
Achse ausgesetzt ist, wobei das genannte Material
nach der Bildung der genannten ersten Schicht mindestens einmal mit einer zusätzlichen Menge mindestens
eönes Dotierungsstoffes versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens während der ganzen Dauer des Anwachsens der ersten epitaktischen Schicht der genannte Dotierungsstoff in einem Gefäss angebracht ist, das innerhalb des Raumes liegt, von dem Tiegel unabhängig
ist, mit ausserhalb des genannten Raumes liegenden
Mitteln zur selbständigen Verschiebung verbunden ist
und gegen die Wärmestrahlung des Ofens gesichert ist,
und dass nach dem Anwachsen der ersten epitaktischen
Schicht das genannte Gefäss oberhalb der Flüssigkeitsphase gebracht umgekippt wird, und der genannte Do-
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tierungsstoff in die Flüssigkeit fällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Lösung gegen das Substrat isoliert wird, ehe der genannte Dotierungsstoff in die genannte flüssige Lösung eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Lösung mit dem Substrat in Kontakt gelassen wird, während der Dotierungsstoff in die genannte flüssige Losging eingeführt wird.
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