DE2508121A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung epitaxialen halbleiterwachstums aus einer fluessigphase - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung epitaxialen halbleiterwachstums aus einer fluessigphase

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Description

PAl bNTANWÄLVE
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER
D-8OOO München 22 D-48OO Bleiefeld
Triftstraße 4 Siekerwaü 7
S75P25 25. Februar ly75
SONY CORPORATION
Tokio/Japan
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen HaIbleiterwachstums aus einer Flüssigphase
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase und betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, eine Vorrichtung, mit der sich epitaxiales Halbleiterwachstum als Vorstufe zur Herstellung von Sperrschicht-Halbleiterbauelementen, etwa lichtemittierenden
Galliumphosphid (GaP)-Dioden, gut erreichen läßt.
Bei bekannten Vorrichtungen für den genannten Zweck wird ein Tauchverfahren, die sogenannte Nelson-Methode, oder ein Gleitverfahren angewendet, um epitaxiales Wachstum aus einer
FlüssicTphase zu erreichen.
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Beim Tauchverfahren ist das Halbleiterplättchen, auf dem das epitaxiale Wachstum erfolgen soll, an einer Halteplatte befestigt. Das Plättchen und die Halteplatte werden in Längsrichtung in eine Gallium-Galliumphosphidlösung eingetaucht, um das gewünschte Epitaxialwachstum auf dem Plättchen aus der Flüssigphase zu bewirken. Da das spezifische Gewicht von GaP jedoch kleiner ist als das des Ga in der Lösung, nimmt die Konzentration von GaP von der Oberfläche der Lösung aus nach unten ab. Demzufolge wird eine große GaP-Menge benötigt, um durch Epitaxialwachstum eine ausreichend dicke Schicht auf dem Halbleiterplättchen zu erreichen. Dies ist teuer. Da außerdem die Tiefe der Lösung größer sein muß als die Länge des Halbleiterplättchens, muß zusätzlich eine große Lösungsmenge vorgesehen werden. Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, daß es fast unmöglich ist, mit dieser Methode eine gleichförmige epitaxiale Wachsturnsschicht auf dem Halbleiterplättchen zu erzeugen, da die Konzentration des GaP und die Temperatur gemessen in allen Bereichen der Lösung nicht gleichförmig sind. Um eine weitere Epitaxialwachstumsschicht auf einer zunächst erzeugten Epitaxialschicht zu bewirken, ist außerdem eine weitere Lösung erforderlich. Da die Halbleiterplättchen einzeln an der Halteplatte zu. befestigen sind, wird bei einer solchen Mehrfachanwendung epitaxialen Wachstums eine Massenherstellung in einem raschen Verfahren nach dieser Methode schwierig.
Auch das erwähnte Nelson-Verfahren weist die gleichen oder sehr ähnliche Nachteile auf. Darüber hinaus hat das Nelson-Verfahren den entscheidenden Nachteil, daß im Halbleiterplättchen aufgrund von Erosion Löcher entstehen, wenn die GaP-Lösung nicht ausreichend hoch gesättigt ist.
Beim Gleitverfahren schließlich kontaktiert das Halbleiterplättchen nur den Bereich der Lösung mit einer geringeren GaP-Konzentration. Außerdem unterliegt die mögliche Länge des zu verwendenden Halbleiterplättchens gewissen Einschränkungen.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase zu schaffen, für die nur eine wesentlich kleinere Menge an Lösung erforderlich ist, sich aber gleichwohl sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der erzeugten Epitaxialwachsturnsschichten erreichen lassen.
Die Erfindung ist bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase auf einem Halbleiterplättchen hinsichtlich des Verfahrens durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gekennzeichnet, während der Patentanspruch 2 die Vorrichtung hinsichtlich ihrer erfindungsgemäßen Merkmale wiedergibt. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß durch eine Relativverschiebung zwischen der Oberfläche der als Materialquelle für das Epitaxialwachstum dienenden Lösung und einer ein Halbleiterplättchen tragenden Vorrichtung das Halbleiterplättchen mit der Oberfläche der Lösung in Berührungskontakt gelangen kann, jedoch so, daß aufgrund eines sehr kleinen Abstands vor dem Kontaktieren der Lösung die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Halbleiterplättchens und der Temperatur der Oberfläche der Lösung klein bleibt. Daraus ergibt sich als erster wesentlicher Vorteil, daß eine Epitaxialwachstumsschicht sehr gleichförmiger Dicke auf dem Halbleiterplättchen erzeugt werden kann.
Als weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich, daß sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch vergleichsweise dicke Epitaxialwachstumsschichten erzeugen lassen, wobei sich die Dicke der wachsenden Schicht gut steuern und überwachen läßt.
Als wesentlicher Vorteil der neuartigen Vorrichtung wird es auch angesehen, daß sich damit Epitaxialwachstumsschichten un-
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terschiedlicher Verunreinigungskonzentration oder unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps unter Verwendung einer einzigen Lösung herstellen lassen.
Weiterhin eignet sich die Vorrichtung in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von epitaxialem Halbleiterwachstum auf Iialbleiterplättchen unterschiedlicher Größenabmessungen/ wobei außerdem ein vergleichsweise sehr schnelles Wachstum erreicht werden kann, so daß sich die Vorrichtung vorteilhaft für die Massenproduktion eignet.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 die Draufsicht auf eine Halterung für die in die Vorrichtung nach Fig. 1 einz. setzenden Iialbleiterplättchen und
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils der Fig. 1, wobei insbesondere das Eintauchen der Halterung in die Lösung und das Schwimmen des Halbleiterplättchens auf der Lösungsoberfläche verdeutlicht sind.
Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von epitaxialem Halbleiterwachstum aus einer Flüssigphase wird nachfolgend anhand eines Prozesses zur Herstellung von Rotlicht-emittierenden Dioden beschrieben:
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase besteht im wesentlichen aus einer vakuumdichten Glocke 2 aus Quarz, einem Halteteil oder einer Halterung 4, ebenfalls aus Quarz, die in der
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Glocke 2 angeordnet ist und ein η-Typ Halbleiterplättchen 3 hält. Unter der Halterung 4 befindet sich ein Quarzgefäß 6, das eine Lösung 5 als Materialquelle für das aus der Flüssigphase erfolgende Eoitaxiaiwachstum darstellt· Schließlich ist unter dem Gefäß 6 eine zur Erwärmung der Lösung 5 dienende Heizeinrichtung 7 aus Graphit vorgesehen.
Im oberen Bereich der Glocke 2 befindet sich ein Einlaß 8 für Stickstoff (N„) sowie ein "i ,-Gasausiaß 9. 'Jber eine durch eine Vakuumdichtung durchgeführte Zuführleitung 11 aus nicht-rostendem Stahl läßt sich beispielsweise Zink (Zn) in die Glocke einleiten. Die Zuführleitung 11 ist mit der Halterung 4 zu einer Baueinheit verbunden. Zur Linsweisung des Zn in die Glocke sind in der Zuführleitung 11 seit.liehe öffnungen 10 ausgebildet.
Die Halterung 4 weist vier kreisrunde Ausnehmungen 12 auf, die - wie Fig.2 erkennen läßt - jeweils um 90 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Halbleiterplättchen 3 werden durch die Ausnehmungen 12 aufgenommen. Jede Ausnehmung 12 v/eist bodensei tig eine kreisrunde üffnurv:· 13 auf. Die Durchmesser dieser Öffnungen 13 sind etwas kleiner als die der Ausnehmungen 12. Die Durchmesser der Halbleiterplättchen 3 sind wiederum etwas kleiner als jene der Ausnehmungen 12, jedoch etwas größer als die der Öffnungen 13.
In der Mitte der Halterung ist eine mit Gewinde versehene Öffnuna 14 ausgebildet, in die das untere Ende der Zuführleitung eingeschraubt ist. Die Halterung 4 und damit auch die Zuführleitung 11 lassen sich relativ zur Glocke 2 auf-und abwärts verschieben. Auf der Unterfleiche der Halterung 4 sind Ansätze Ii zum Umrühren der Lösuna ·.> ausgebildet. Vor dem eigentlichen Wachstumsvorgang taue?.en nur die Endabschnitte der Ansätze Ib in die Lösung 5 ein, v.*ährenc die HaJbleiterplättehen 3 einen geringen Abstand von eier Oberfläche eier Lösuna 3 aufweisen.
In der Mitte des Bodens des Gefäßes 6 ist eine Drehwelle 16 befestigt, über die sich das Gefäß 6 drehen läßt. Mit dieser
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Welle 16 ist ein nicht gezeigter Antriebsmechanismus verbunden. Das Gefäß 6 weist weiterhin eine ringförmige Aussparung 17 auf, in die die Halterung 4 eingesetzt werden kann. Als Licht-emittierendes Material 18 befindet sich in dem Gefäß Galliumsesquioxid (Ga2O.,) sowie eine Ga-GaP-Lösung als Lösung 5.
Nachfolgend wird der Betrieb der soweit beschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung des gewünschten Epitaxialwachstums beschrieben:
Über den Einlaß 8 wird zunächst N„-Gas in die Glocke 2 eingeleitet, und das Innere der Glocke 2 wird durch die Heizeinrichtung 7 allmählich aufgeheizt. Über die Zuführleitung 11 wird in die Glocke 2 Zn-Dampf eingeleitet. Gleichzeitig wird das Gefäß 6 in Drehung versetzt. Als Folge davon diffundieren das über die Öffnungen 10 eintretende Zn und Galliummonooxid (Ga2O) aus der Ga2O_.-Schmelze 18 in die Ga-GaP-Lösung 5 in bestimmter Menge ein, während die Ga-GaP-Lösung 5 durch die Ansätze 15 umgerührt wird, um dadurch eine sehr gleichmäßige Verteilung sowohl der Zusammensetzung als auch der Temperatur zu gewährleisten. Da das spezifische Gewicht von GaP jedoch kleiner ist als das von Ga, ist die Konzentration von GaP im Oberflächenbereich der Ga-GaP-Lösung 5 größer. Da außerdem die Halbleiterplättchen 3 in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Ga-GaP-Lösung 5 gehalten werden, ergibt sich keinerlei Schwierigkeit aufgrund einer eventuell nicht gleichförmigen Verteilung der Temperatur in vertikaler Richtung.
Anschließend wird die die Halbleiterplättchen 3 tragende Halterung 4 abgesenkt und r .'nicht in die Ga-GaP-Lösung 5 ein, die 'Un und Ga2O enthält und au;· etwa 1100°C aufgeheizt ist (siehe Fig. 3) . Als Folge davon ergibt siel:·, daß die Halbleiterplättchen 3 aufgrund der Oberflächenspannung der Ga~-GaP~Lösung 5 schwimmen, die durch -lie öffnungen 13 in die Ausnehmungen 12 der Halterung 4 einströmt. Da die Ga-GaP-Lösung 5 über die Ansätze 15 kontinuierlich gerührt wird, bleibt die Ga-GaP-Lösung 5 sehr gleichförmig, und die Ausbildung eines Oxidfilms auf der Oberfläche der Ga-GaP~LÖc3ung 5, die üblicherweise bei den bis-
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her bekannten Vorrichtungen auftritt, wird vermieden. Von Vorteil ist insbesondere, daß sich bei dieser Ausführungsform ein zufriedenstellender Kontakt der Halbleiterpiattchen 3 mit der überfläche der Ga-GaP-Lösung 5 sicherstellen läßt.
Bei der soweit beschriebenen Anordnung wird die Ga-GaP-Lösung allmählich auf 9OO°C abkühlen gelassen. Dabei bilden sich auf den Oberflächen der Halbleiterpiattchen 3,die mit der Ga-GaP-Lösung 5 in Berührung stehen, Epitaxialschichten aus. Da die Konzentration von GaP im oberen Bereich der Ga-GaP-Lösung 5 größer ist, ist die Dicke der p-Typ-Epitaxialwachstumsschicht, die sich aus der Flüssigphase auf jedem Halbleiterpiattchen 3 ausbildet, verhältnismäßig groß und beträgt beispielsweise 100 ,u. Eine durch Epitaxialwachstum erzeugte Schicht dieser Dicke läßt sich vorteilhaft für Ziffernanzeigeelemente verwenden.
Die Halterung 4 wird sodann von der Ga-GaP-Lösung 5 abgehoben, wenn eine epitaxiale Wachstumsschicht vorbestimmter erforderlicher Dicke entstanden ist. Dabei werden die Halbleiterplättchen 3 durch die Halterung 4 nach oben angehoben, und es wird die in Fig. 1 gezeigte Position'erreicht.
Da das Epitaxialwachstum aus der Flüssigphase auf jedem der Halbleiterpiattchen 3 erreicht wird, während die Halbleiterpiattchen auf der Ga-GaP-Lösung 5 schwimmen, wird ein gleichförmiger und sehr befriedigender Kontakt der Halbleiterpiattchen 3 mit der Ga-GaP-Lösung 5 erreicht, und die Dicke der epitaxialen Wachstumsschicht ist sehr gleichförmig. Da das Epitaxialwachstum aus der Flüssigphase außerdem im Oberflächenbereich der Ga-GaP-Lösung 5 bewirkt wird, die die größere GaP-Konzentration aufweist, können die Mengen an Ga-GaP-Lösung 5 und GaP kleiner gehalten werden. Dadurch lassen sich die Kosten erheblich senken. Da außerdem die Halbleiterpiattchen 3 auf der Halterung 4 nicht festgelegt sind, sondern nur so gehalten werden, daß sie auf der Ga-GaP-Lösung 5 schwimmen können, ergibt sich eine sehr einfache Bedienung. Während sich bei den bisherigen Vorrichtun-
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gen dieser Art immer wieder Schwierigkeiten mit der Fixierung der Halbleiterplättchen ergaben, ist dieses Problem bei der hier beschriebenen Vorrichtung bes nders einfach gelöst, insbesondere auch hinsichtlich der Entnahme der behandelten Halbleiterplättchen. Die für den gesamten Vorgang erforderliche Zeit läßt sich damit auf etwa 30 Minuten reduzieren. Außerdem können zur gleichen Zeit mehrere, insbesondere auch mehr als die dargestellten Halbleiterplättr' en 3 gleichzeitig behandelt werden, so daß sich die beschriebene Vorrichtung gut für die Massenherstellung eignet.
Obgleich die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung beschrieben wurde, sei betont, daß für den Fachmann einige Abwandlungen möglich sind, ohne vom technischen Konzept der Erfindung abzuweichen. So läßt sich beispielsweise die Dicke der Epitaxialwachstumsschicht durch einfaches nach oben Anheben der Halbleiterplättchen 3 aus der Ga-GaP-Lösung 5 während des Epitaxialwachsturns überwachen. Auch läßt sich beispielsweise auf dem Halbleiterplättchen 3 zunächst eine n-Typ-Epitaxialschicht durch Eingabe von n-Typ-Verunreinigungen, beispielsweise von Phosphor (P), über die Zuführleitung 11 erreichen, während nachfolgend eine p-Typ-Epitaxialschicht über der n-Typ-Epitaxialschicht durch Einspeisung von Zn über die Zuführleitung 11 erzeugt werden kann. Damit lassen sich verschiedene Halbleiterbereiche auf dem Halbleiterplättchen 3 herstellen, ohne die Ga-GaP-Lösung 5 selbst zu verändern.
Die Drehwelle 16 kann rohrförmig ausgebildet und mit der Zuführleitung 11 verbunden sein, so daß die Welle 16 und/oder die Zuführleitung 11 zur Eingabe von Verunreinigungen dienen können. Dazu alternativ können die Verunreinigungen auch,etwa Zn, bereits zuvor in dem Gefäß 6 enthalten sein.
An den Öffnungen 13 der Halterung 4 können außerdem Quarzgitter parallel zur Oberfläche der Ga-GaP-Lösung 5 befestigt sein.
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Taucht die Halterung 4 in die Lösung 5 ein, so wird der GaP-FiIm, der sich eventuell auf der Oberfläche der Ga-GaP-Lösung ausbilden kann, durch das Quarzgitter aufgebrochen, so daß ein wirkungsvollerer Berührungskontakt des Halbleiternlättchens 3 mit GaP im überflächenbereich der Ga-GaP-Lösung 5 erreicht wird, so daß sich dickere epitaxiale vy'achtsumsschichten erzielen lassen.
Die öffnungen 13 können unterschiedliche Abmessungen aufweisen, so daß sich epitaxiale Wachstums schichten auf den lialbleiterplättchen in verschiedener Größe gleichzeitig erzeugen lassen.
Bevor mit dem Epitaxialwachstum begonnen wird, kann in die Glocke 2 ein Ätzdampf eingeleitet werden, um irgendwelche Schadstoffe auf der überfläche der lialbleiterplättchen 3 zu entfernen, beispielsweise darauf festhaftendes Ga.
Anstelle der Halterung 4 kann auch eine kreisrunde Halteplatte mit uen öffnungen 13 entsprechenden öffnungen vorgesehen sein, die an der Innenwand des Gefäßes b befestigt ist. Die Halbleiterplättchen 3 werden dann auf die runde Halteplatte über den Öffnungen aufgelegt. Sodann wird Ga-GaP-Lösung 5 in das Gefäß eingeleitet, und die Halbleiterplättchen 3 schwimmen auf der Oberfläche der Ga-GaP-Lösung 5 aufgrund von deren Oberflächenspannung .
Anstelle der Ausnehmuna 17 können zwei kreisrunde Ausnehmungen in konzentrischer Anordnung in dem Gefäß 6 ausgebildet sein. In die äußere ringförmige Ausnehmung bzw. die innen liegende ringförmige Aussparung lassen sich dann Lösungen mit unterschiedlichen Anteilen von GaP einfüllen. Die öffnungen 13 liegen dann auf zwei Kreisen, die den beiden ringförmigen Aussparungen in der Halterung 4 entsprechen. Die Halbleiterplättchen 3 v/erden, wie zuvor beschrieben, auf die Halterung 4 aufgelegt. Auf diese Weise lassen sich auf den entlang des äußeren Kreises angeordneten lialbleiterplättchen bzw. auf den dem inneren Kreis zugeordneten Halbleiterplättchen Epitaxialwachsturnsschichten
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- 10 unterschiedlicher Dicke erzeugen.
Anstelle von GaP als Material für das Halbleiterplättchen kommen auch Verbindungen der Gruppe III-V in Frage, etwa Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) und Gallium-Aluminiumarsenid (GaAlAs). Anstelle von Ga?0 kann als Licht emittierendes Material auch Ammoniak (NH3) oder Schwefelwasserstoff (H2S) zugeführt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das
Gefäß 6 aus Graphit oder glasigem bzw. durchsichtigem Kohlen-Stoffmaterial hergestellt ist.
Die Erfindung läßt sich auf die Herstellung verschiedener, Licht emittierender Dioden anwenden, die durch Kombination unterschiedlich Licht emittierenden Materials und verschiedener Verunreinigungen gewonnen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf
die Herstellung von Ausgangsmaterial für Licht emittierende Dioden beschränkt; sie läßt sich vielmehr auf die Herstellung verschiedener, mit Verunreinigungen zu dotierender Halbleiterelemente und Materialien anwenden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung dient die
Halterung zur Abstützung der Halbleiterplättchen. Wenn die Halterung zur Erzeugung des Epitaxialwachstums aus der Flüssigphase in die Lösung eintaucht, so schwimmen - wie erwähnt - die Halbleiterplättchen auf der Oberfläche der Lösung. Da die Konzentration des epitaxial zu wachsenden Materials, beispielsweise GaP, im Oberflächenbereich der Lösung größer ist, läßt sich diese Tatsache besonders wirkungsvoll für das Schichtwachstum
ausnutzen. Dabei können insbesondere die Materialmengen und der Anteil an Lösung ganz erheblich reduziert werden. Da das Halbleiterplättchen auf der Lösung schwimmt, wird ein guter Berührungskontakt mit der Lösung erreicht, und der Unterschied zwischen der Temperatur des Halbleiterplättchens und der Temperatur der Oberfläche der Lösung ist vernachlässigbar klein. Entsprechend kann ein epitaxiales Schichtwachstum sehr gleichförmiger Dicke auf dem Halbleiterplättchen erreicht werden.
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Außerdem läßt sich aus einer einzigen Lösung ein epitaxiales Schichtwachstum für einen Leitfähigkeitstyp auf einer Epitaxialwachstumsschicht eines anderen Leitfähigkeitstyps dadurch erreichen, daß das Halbleiterplättchen aus der Lösung herausgehoben wird, um das epitaxiale Schichtwachstum für eine Zeit zu unterbrechen, um anschließend die Halterung wiederum in die Lösung einzutauchen, nachdem in diese andere Verunreinigungen eingebracht wurden.
Da das Halbleiterplättchen an der Halterung nicht zu befestigen ist, läßt sich dieses leicht in die Halterung einbringen und auch wieder entfernen. Damit läßt sich eine sehr schnelle Behandlung und Verarbeitung von Halbleiterplättchen unterschiedlicher Abmessungen erreichen, so daß die Vorrichtung sich sehr gut für Fertigungsprozesse in großem Maßstab einsetzen läßt.
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Claims (12)

  1. S75P25
    - 12 -
    PATENTANSPRÜCHE
    j 1. Verfahren zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus ^" einer Flüssigphase auf einem Ilalbleiterplcittchen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung als Materialquelle für die zu erzeugende Epitaxialschicht bereithält, in die ein durch eine Haltevorrichtung getragenes Halbleiterplättchen durch Relativverschiebung zwischen der Oberfläche der Lösung und der Haltevorrichtung so eingetaucht wird, daß das Halbleiterplättchen zur Ausbildung der epitaxialen Wachstumsschicht auf der Lösung schwimmt.
  2. 2. Vorrichtung zur Erzeugung epitaxialen Halbleiterwachstums aus einer Flüssigphase mit einem Gefäß zur Aufnahme einer als Materialquelle für die wachsende Epitaxialschicht dienenden Lösung und mit einer Halterung für wenigstens ein Halbleiterplättchen, auf dem die durch Epitaxialwachstum zu erzeugende Schicht ausgebildet werden soll, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zur Erzeugung einer Relativverschiebung zwischen der Plättchenhalterung (4) und der Oberfläche der Lösung (5), die beim Prozeß des Epitaxialwachsturns die Plättchenhalterung (4) soweit in die Lösung (5) eintaucht, daß das Plättchen (3) auf der Oberfläche der Lösung (5) schwimmt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gefäß (6) und die Halterung (4) in einer luftdicht verschließbaren Glocke (2) angeordnet sind, daß das Gefäß (6) in der Glocke (2) in der Horizontalebene drehbar ist und daß die Halterung (4) durch die Verschiebeeinrichtung in Vertikalrichtung verschiebbar ist.
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  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung (4) wenigstens eine der Oberfläche der Lösung (5) zugekehrte Öffnung (13) aufweist, deren Abmessungen mindestens in einer Durchinesserrichtung kleiner sind als die des Plättchens (3), das auf der der Oberfläche der Lösung abgekehrten Seite aufzulegen ist, und daß die Halterung (4) durch die Verschiebeeinrichtung mindestens so weit in die Lösung (5) eintauchbar ist, daß das Plättchen auf der Oberfläche der durch die Öffnung (13) strömenden Lösung schwimmt.
  5. 5. Vorrichtung nach einen der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Halterung (4) über die Öffnung (13) eingelegte Plättchen (3) vor der Relativverschiebung einen geringen Abstand von der Oberfläche der Lösung (5) aufweist.
  6. ü. Vorrichtuna nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halterung (4) mindestens ein Rührelement (15) befestigt ist, das zumindest bei abgesenkter Halterung (4) in die Lösung (5) taucht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung (4) mit einem Rohr (11) zur Zuführung von Verunreinigungen in das Innere der Glocke (2) verbunden ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer inerten Gasatmosnhäre in der Glocke (2) und durch eine unter dem Gefäß (4) und in der Glocke (2) angeordnete Heizeinrichtung
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die zum Drehen des Gefäßes (6) dienende
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    Einrichtung (16) eine mit der Halterung (4) verbundene Welle aufweist, die mindestens in Teilbereichen als Hohlwelle (11) mit einem im Inneren der Glocke (2) liegenden Durchlaß (10) zur Zuführung von Verunreinigungen ausgebildet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch an der Öffnung (13) ausgebildete Gitterelemente, die beim Eintauchen der Halterung (4) in die Lösung (5) irgendwelche OberflächenfUmbildung auf der Lösung durchbrechen.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) in Vertikalrichtung festgelegt ist und die Relativverschiebung zwischen der Oberfläche der Lösung (5) und der Halterung (4) durch Zu- bzw. Abführung der im Gefäß (6) vorhandenen Lösung bewirkbar ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gefäß (4) eine Mehrzahl von konzentrisch um den Gefäßmittelpunkt angeordneter ringförmiger Ausnehmungen zur Aufnahme einer Mehrzahl verschiedener derartiger Lösungen aufweist und daß die Halterung (4) mit einer entsprechenden Mehrzahl von auf die Ausnehmungen ausgerichteter Positionen zur Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Halbleiterplättchen (3) versehen ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281187A2 (de) * 1987-02-28 1988-09-07 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung epitaxialer Schichten aus schmelzflüssigen Lösungen
US5603761A (en) * 1994-08-30 1997-02-18 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Liquid phase epitaxial growth method for carrying out the same

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3315794C2 (de) * 1983-04-30 1985-11-07 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Vorrichtung zur Flüssigphasenepitaxie
US4500367A (en) * 1983-10-31 1985-02-19 At&T Bell Laboratories LPE Growth on group III-V compound semiconductor substrates containing phosphorus
US4550645A (en) * 1984-04-27 1985-11-05 Sundstrand Corporation Thin valve plate for a hydraulic unit
DE3617404A1 (de) * 1986-05-23 1987-11-26 Telefunken Electronic Gmbh Verfahren zum epitaktischen abscheiden duenner einkristalliner halbleiterschichten aus pseudobinaerem halbleitermaterial auf einem einkristallinen substrat
US5169608A (en) * 1989-09-26 1992-12-08 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Inorganic article for crystal growth and liquid-phase epitaxy apparatus using the same
US5155062A (en) * 1990-12-20 1992-10-13 Cree Research, Inc. Method for silicon carbide chemical vapor deposition using levitated wafer system
US5264397A (en) * 1991-02-15 1993-11-23 The Whitaker Corporation Method for activating zinc in semiconductor devices
CN112002786B (zh) * 2020-06-29 2021-10-08 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管外延片的制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US616821A (en) * 1898-12-27 Process of and apparatus for obtaining crystals
US2414680A (en) * 1944-07-29 1947-01-21 Polaroid Corp Process of crystal formation
US2414679A (en) * 1944-09-14 1947-01-21 Polaroid Corp Process of crystal formation
US2759803A (en) * 1950-05-22 1956-08-21 Gen Electric Co Ltd Methods for use in the growing of crystals
US2810366A (en) * 1954-04-14 1957-10-22 Technicon Int Ltd Receptacle carrier for tissue processing
US3460510A (en) * 1966-05-12 1969-08-12 Dow Corning Large volume semiconductor coating reactor
NL6614999A (de) * 1966-10-22 1968-04-23
US3463680A (en) * 1966-11-25 1969-08-26 Massachusetts Inst Technology Solution growth of epitaxial layers of semiconductor material
JPS53271B1 (de) * 1971-03-05 1978-01-06
US3765959A (en) * 1971-07-30 1973-10-16 Tokyo Shibaura Electric Co Method for the liquid phase epitaxial growth of semiconductor crystals
JPS5342230B2 (de) * 1972-10-19 1978-11-09

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281187A2 (de) * 1987-02-28 1988-09-07 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung epitaxialer Schichten aus schmelzflüssigen Lösungen
EP0281187A3 (de) * 1987-02-28 1990-03-07 Philips Patentverwaltung GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung epitaxialer Schichten aus schmelzflüssigen Lösungen
US5603761A (en) * 1994-08-30 1997-02-18 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Liquid phase epitaxial growth method for carrying out the same

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Publication number Publication date
NL7502495A (nl) 1975-09-03
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FR2280202B1 (de) 1978-12-29
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DE2508121C3 (de) 1980-08-14
GB1494254A (en) 1977-12-07
US3996891A (en) 1976-12-14

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