DE2508121C3 - Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht aus einer Lösungsschmelze auf einem Halbleiterplättchen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht aus einer Lösungsschmelze auf einem Halbleiterplättchen

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DE2508121C3 DE2508121A DE2508121A DE2508121C3 DE 2508121 C3 DE2508121 C3 DE 2508121C3 DE 2508121 A DE2508121 A DE 2508121A DE 2508121 A DE2508121 A DE 2508121A DE 2508121 C3 DE2508121 C3 DE 2508121C3
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Description

aufgrund des geringeren spezifischen Gewichts von GaP innerhalb der Lösung beseitigen. Die GaP-Konzentration muß daher sehr hoch gewählt werden.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem sich mit verhältnismäßig kleinen Lösungsm<"ngen eines Verbindungshalbleiters und ohne besondere Konzentrationsanforderungen an eine Komponente einwandfreie epitaktische Verbindungshalbleiterschichten erreichen lassen, und zwar innerhalb vergleichsweise kurzer Wachstumszeiten und mit sehr gleichförmiger Dicke. In einer bevorzugten Ausführungsform soll sich die zu schaffende Vorrichtung vor allem für eine Massenherstellung von Verbindungshalbleiter-Bauelementen eignen und es soll die Möglichkeit gegeben sein, im Verlaufe des Wachstumsprozesses die Dotierung der aufwachsenden Schicht verändern zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in kurzer Zusammenfassung im Patentanspruch 1 angegeben. Der Patentanspruch 2 kennzeichnet die erfindungswesentlichen Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Unteransprüchen enthalten.
Ähnlich wie bei der bekannten Vorrichtung nach der genannten DE-OS ist auch bei der Erfindung eine Relativverschiebung zwischen der Oberfläche der als Materialquelle für die epilaktisch aufwachsende Schicht dienenden Lösung und einer mindestens ein Halbleiterplättchen tragenden Halterung notwendig, durch die das Halbleiterplättchen mit der Oberfläche der Lösung in Berührungskontakt gelangen kann, jedoch so. daß aufgrund eines sehr klein gehaltenen Abstands vor dem Kontaktieren der Lösung die Temperaturdifferenz zwischen dem Halbleiierplättchen und der Oberfläche der Lösung klein bleibt. Daraus ergibt sich als wesentlicher Vorteil, daß die aufwachsende Epitaxialschicht sehr gleichförmige Dicke auf dem Halbleiterplättchen erhält.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich auch vergleichsweise dicke Epilaxialschichten erzeugen lassen, wobei sich die Dicke der wachsenden Schicht durch bestimmte Betriebsparameter, die nachfolgend noch erwähnt werden, gut einstellen läßt.
Mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich auch Epitaxialschichten unterschiedlicher Verunreinigungskonzentration oder unterschied!:- chen Leitfähigkeitstyps unter Verwendung einer einzigen Lösung herstellen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Lösung im Verlauf des Schichtwachstums von außen umdotiert oder in ihrer Dotierungskonzentration verändert werden kann.
Weiterhin eignet sich die Vorrichtung in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von epitaktischem Halbleiterschichtwachslum auf Halbleiterplättchen unterschiedlicher Größenabmessungen, wobei außerdem ein vergleichsweise sehr schnelles Wachstum erreicht werden kann, so daß sich die Vo; ichijng auch aus diesem Grund vorteilhaft für die Massenproduktion eignet.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es b5 zeigt
Fig. 1 die Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von epitaklischem Halbleiterschichtwachstum aus einer Verbindungshalbleiter-Lösungsschmelze gemäß einer Ausführung der Erfindung;
F i g. 2 die Draufsicht auf eine Halterung für die in die Vorrichtung nach Fig. 1 einzusetzenden Halbleiterplättchen und
Fig.3 die vergrößerte Schniudarstellung eines Teils der Fig. 1, wobei insbesondere das Eintauchen der Halterung in die Lösungsschmelze und das Schwimmen des Halbleiterplättchens auf dei Schmelzenoberfläche verdeutlicht sind.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Prozesses zur Herstellung von Rotlicht emittierenden Dioden beschrieben:
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur epitaktischen Abscheidung einer Verbindungshalbleiterschicht aus der Lösungsschmelze besteht im wesentlichen aus einer vakuumdichten Glocke 2 aus Quarz, einer Halterung 4, ebenfalls aus Quarz, die in der Glocke 2 angeordnet ist und ein η-Typ Halbleiterplättchen 3 hält. Unter der Halterung 4 befindet sich ein Quarzgefäß 6, das eine Schmelze 5 als Materialquelle für das aus der Lösungsschmelze erfolgende Schichtwachstum darstellt. Schließlich ist unter dem Gefäß 6 eine zur Erwärmung der Schmelze 5 dienende Heizeinrichtung 7 aus Graphit vorgesehen.
Im oberen Bereich der Glocke 2 befindet sich ein Einlaß 8 für Stickstoff (N2) sowie ein N2-Gasauslaß 9. Über eine durch eine Vakuumdichtung durchgeführte Zuführleitung U aus nicht-rostendem Stahl läßt sich beispielsweise Zink (Zn) in die Glocke 2 einleiten. Die Zuführleitung 11 ist mit der Halterung 4 zu einer Baueinheit verbunden. Zur Einspeisung des Zn in die Glocke sind in der Zuführleitung 11 seitliche Öffnungen 10 ausgebildet.
Die Halterung 4 weist vier kreisrunde Ausnehmungen 12 auf, die — wie F i g. 2 erkennen läßt — jeweils um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Halbleiterplättchen 3 werden durch die Ausnehmungen 12 aufgenommen. Jede Ausnehmung 12 weist bodenseitig eine kreisrunde Öffnung 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 Öffnung 14 ausgebildet, in die das untere Ende der Zuführleitung 11 eingeschraubt ist. Die Halterung 4 und damit auch die Zuführleitung 11 lassen sich relativ zur Glocke 2 auf- und abwärts verschieben. Auf der Unterfläche der Halterung 4 sind Ansätze 15 zum Umrühren der Schmelze 5 ausgebildet. Vor dem eigentlichen Wachstumsvorgang tauchen nur die Endabschnitte der Ansätze 15 in die Schmelze 5 ein, während die Halbleiterplättchen 3 einen geringen Abstand von der Oberfläche der Schmelze 5 aufweisen.
In der Mitte des Bodens des Gefäßes 6 ist eine Antriebswelle 16 befestigt, über die sich das Gefäß 6 drehen läßt. Mit dieser 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. Die Schmelze 5 in dem Gefäß ist ein lichtemittierendes Material 18 und besteht aus Gallium-(lll)-oxid (Ga2Oj) sowie einer Ga-GaP-Lösung.
Nachfolgend wird der Betrieb der soweit beschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung des gewünschten epitaktischen Schichtwachstunis beschrieben:
Über den Einlaß 8 wird zunächst N2-GaS in die
Glocke 2 eingeleitet, und das Innere der Glocke 2 wird durch die Heizeinrichtung 7 allmählich aufgeheizt. Über die Zuführleitung It 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 intretende Zn und Gallium-(l)-oxid (Ga2O) aus der Ga2O3-Schmelze 18 in die Ga-GaP-Schmelze 5 in bestimmter Menge ein, während die Ga-GaP-Lösungsschmelze 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-Schmeize 5 größer. Da außerdem die Halbleiterplättchen 3 in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Ga-GaP-Schmelze 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 taucht in die Ga-GaP-Schmelze 5 ein, die Zn und Ga2Ü enthält und auf etwa 1100°C aufgeheizt ist (siehe F i g. 3). Aufgrund der Oberflächenspannung schwimmen die Halbleiterplättchen 3 auf der durch die öffnungen 13 in die Ausnehmungen 12 der Halterung 4 einströmenden Ga-GaP-Schmelze 5. Da die Ga-GaP-Schmelze 5 durch die Ansätze 15 kontinuierlich gerührt wird, bleibt sie sehr gleichförmig, und die Ausbildung eines Oberflächen-Oxidfilms, der üblicherweise bei den bisher bekannten Vorrichtungen auftritt, wird vermieden. Von Vorteil ist insbesondere, daß sich bei dieser Ausführungsform ein zufriedenstellender Kontakt der Halbleiterplättchen 3 mit der Oberfläche der Ga-GaP-Schmelze 5 sicherstellen läßt.
Bei der soweit beschriebenen Anordnung wird die Ga-GaP-Schmelze 5 allmählich auf 9000C abkühlen gelassen. Dabei bilden sich auf den Oberflächen der Halbleiterplättchen 3, die mit der Ga-GaP-Schmelze 5 in Berührung stehen. Epitaxialschichten aus. Da die Konzentration von GaP im oberen Bereich der Ga-GaP-Schmelze 5 größer ist. ist die Dicke der p-Typ-Epitaxialwachstumsschicht, die sich aus der Flüssigphase auf jedem Halbleiterplättchen 3 ausbildet, verhältnismäßig groß und beträgt beispielsweise 100 um. Eine durch Epitaxialwachstum erzeugte Schicht dieser Dicke läßt sich vorteilhaft für Zifferenanzeigeelemente verwenden.
Die Halterung 4 wird sodann von der Ga-GaP-Schmeize 5 abgehoben, wenn eine cpitaktischc Wachstumsschicht bestimmter erforderlicher Dicke entstanden ist. Dabei werden die Halbleiterplättchen 3 durch die Halterung 4 nach oben angehoben, und es wird die in F i g. 1 gezeigte Position erreicht.
Wegen des gleichförmig guten Kontakts der Halbleiterplättchen 3 mit der Ga-GaP-Schmelze 5 entsteht auf jedem der auf der Ga-GaP-Schmelze 5 schwimmenden Halbleiterplättchen 3 eine epitaktische Wachstumsschicht sehr gleichmäßiger Dicke. Da das Epitaxialwachstum aus der Lösungsschmelze außerdem im Oberflächenbereich der Ga-GaP-Schmelze 5 bewirkt wird, die die größere GaP-Konzentration aufweist, können die Mengen an Ga-GaP-Schmelze 5 und GaP kleiner gehalten werden. Dadurch lassen sich die Kosten erheblich senken. Da außerdem die Halbleiterplättchen 3 auf der Halterung 4 nicht fixiert sind, sondern nur so gehalten werden, daß sie auf der Ga-GaP-Schmelze 5 schwimmen können, ergibt sich eine sehr einfache Bedienung. Während sich bei den bisherigen Vorrichtungen dieser Art immer wieder Schwierigkeiten mit der richtigen Horizontallage und/oder Fixierung der Halbieiterplättchen ergaben, ist dieses Problem bei der hier beschriebenen Vorrichtung besonders einfach gelöst, insbesondere auch hinsichtlich der Entnahme der behandelten Halbleiterplättchen. Die für den gesamten Vorgang erforderliche Zeit läßt sich damit auf etwa 30
ίο Minuten reduzieren. Außerdem können zur gleichen Zeit mehrere, insbesondere auch mehr als die dargestellten Halbleiterplättchen 3, gleichzeitig behandelt werden, so daß sich die beschriebene Vorrichtung gut für die Massenherstellung eignet. Auch läßt sich beispielsweise die Dicke der Epitaxialwachstumsschicht durch einfaches Anheben der Halbleiterplättchen 3 aus der Ga-GaP-Schmelze 5 nach oben während des epitaktischen Schichtwachstums überwachen. Ferner läßt sich beispielsweise auf dem Halbleiterplättchen 3 zunächst eine n-Typ-Epitaxialschicht durch Eingabe von n-Typ-Verunreinigungen, beispielsweise von Phosphor (P), über die Zufürleitung 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-Schmelze 5 selbst zu verändern.
Die Antriebswelle 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, etwa Zn, auch bereits zuvor in dem Gefäß 6 enthalten sein.
An den Öffnungen 13 der Halterung 4 können außerdem Quarzgitter parallel zur Oberfläche der Ga-GaP-Schmelze 5 befestigt sein. Taucht die Halterung 4 in die Schmelze 5 ein, so wird der GaP-FiIm, der sich eventuell auf der Oberfläche der Ga-GaP-Schmelze 5 ausbilden kann, durch das Quarzgitter aufgebrochen so daß ein wirkungsvollerer Berührungskontakt des Halbleiterplättchens 3 mit GaP im Oberflächenbereich der Ga-GaP-Schmelze 5 erreicht wird, so daß sich dickere epitaxiale Wachstumsschichten erzielen lassen.
Die öffnungen 13 können unterschiedliche Abmessungen aufweisen, so daß sich epitaxiale Wachstumsschichten auf Halbleiterplättchen verschiedener Größe gleichzeitig erzeugen lassen.
Bevor mit dem Epitaxialwachstum begonnen wird
kann in die Glocke 2 ein Ätzdampf eingeleitet werden um irgendwelche Schadstoffe aus der Oberfläche dei Halbleiterplättchen 3 zu entfernen, beispielsweise darauf festhaftendes Ga.
Anstelle der Halterung 4 kann auch eine kreisrunde Halteplatte mit den öffnungen 13 entsprechender Öffnungen vorgesehen sein, die an der Innenwand de; Gefäßes 6 befestigt ist Die Halbleiterplättchen '; werden dann auf die runde Halteplatte über der Öffnungen aufgelegt Sodann wird Ga-GaP-Schmelze ί in das Gefäß 6 eingeleitet und die Halbleiterplättchen ; schwimmen aufgrund der Oberflächenspannung auf dei Oberfläche der Ga-Ga-P-Schmelze 5.
Anstelle der Ausnehmung 17 können zwei kreisrundf Ausnehmungen in konzentrischer Anordnung in den Gefäß 6 ausgebildet sein. In die äußere ringförmig! Ausnehmung bzw. die innen liegende ringförmig! Aussparung lassen sich dann Lösungen mit unterschied liehen Anteilen von GaP einfüllen. Die Öffnungen i'.
liegen dann auf zwei Kreisen, die den beiden ringförmigen Aussparungen in der Halterung 4 entsprechen. Die Halbleiterplättchen 3 weiden, wie zuvor beschrieben, auf die Halterung 4 aufgelegt. Auf diese Weise lassen sich auf den entlang des äußeren Kreises angeordneten Halbleiterplättchen bzw. auf den dem inneren Kreis zugeordneten Halbleiterplättchen epitaktische Wachstumsschichten unterschiedlicher Dicke erzeugen.
Anstelle von GaP als Material für das Halbleiterplättchen kommen auch andere Verbindungen der Gruppe IH-V des periodischen Systems in Frage, etwa Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) und Gallium-Aluminium-arsenid (GaAlAs). Anstelle von Ga2O 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 durchsichtigem Kohlenstoffmaterial 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 Schmelze eintaucht, so schwimmen — wie erwähnt — die Halbleiterplättchen auf der Oberfläche der Schmelze Da die Konzentration des epitaktisch aufwachsenden Materials, beispielsweise GaP, im Oberflächenbereich der Schmelze größer ist, läßt sich dies besonders wirkungsvoll für das .Schicht wachstum ausnutzen. Dabei können insbesondere die Materialmengen und der Anteil an Schmelze ganz erheblich reduziert werden. Da das Halbleiterplättchen auf der Schmelze schwimmt, wird ein guter Berührungskontakt mit der Schmelze erreicht, und der Unterschied zwischen der Temperatur des Halbleiterplättchens und der Temperatur der Oberfläche der Schmelze ist vernachlässigbar klein. Entsprechend kann ein epitaktisches Schichtwachstum sehr gleichförmiger Dicke auf dem Halbleiterplättchen erreicht werden.
Außerdem läßt sich aus einer einzigen Schmelze ein epilaktisches Schichtwachstum für unterschiedliche Leitfähigkeitstypen dadurch erreichen, daß das Halbleiterplättchen aus der Lösung herausgehoben wird, um das epitaktische Schichtwachstum für eine Zeit zu unterbrechen, um anschließend die Halterung wiederum in die Lösung einzutauchen, nachdem andere Verunreinigungen eingebracht wurden.
Da das Halbleiterplättchen an der Halterung nicht zu befestigen und lagemäßig nicht besonders auszurichten ist, ist die Handhabung besonders einfach. Die Vorrichtung eignet sich also für eine sehr schnelle Behandlung und Verarbeitung von Halbleiterplättchen unterschiedlicher Abmessungen und läßt sich gut für Fertigungsprozesse in großem Maßstab einsetzen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht aus der Lösungsschmelze auf einem Halbleiterplättchen, wobei das Plättehen in eine bodenseitig mit einer Öffnung versehenen Halterung gelegt und die Halterung so weit in die Schmelze abgesenkt wird, daß das Plättchen auf der Schmelze schwimmt, und wobei nach Abscheiden der epitaktischen Schicht vorbestimmter Dicke die Halterung mit dem Planchen aus der Schmelze hochgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze mit der Halterung umgerührt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Gefäß zur Aufnahme der Lösrngsschmelze, einer Halterung für wenigstens ein Halbleiterplättchen, die eine der Oberfläche der Lösungsschmelze zugekehrte Öffnung aufweist, deren Abmessung mindestens in einer Durchmesserrichtung kleiner ist als die des Plättchens, und einer Einrichtung zum Absenken der Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halterung (4) mindestens ein Rührelement (15) vorgesehen ist, und daß das Gefäß (6) mit einer Einrichtung (16) zum Drehen versehen ist.
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) in Vcrtikalrichtung verschiebbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) mit einem Rohr (11) zur Zuführung von Verunreinigungen in ilas Innere der Glocke (2) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer inerten Gasatmosphiire in der Glocke (2} und durch eine unter dem Gefäß (4) und in der Glocke (2) angeordnete Heizeinrichtung(7).
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Drehen des Gefäßes (6) dienende Einrichtung (16) eine mit der Halterung (4) verbundene Welle aufweist, die mindestens in Teilbereichen als Hohlwelle (II) mit einem im Inneren der Glocke (2) liegenden Durchlaß (10) zur Zuführung von Verunreinigungen ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch an der Öffnung (IJ) ausgebildete Gittcreleinentc.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) in Vcrtikalrichtung festgelegt ist und die Relativverschiebung zwischen der Oberfläche der Lösungsschmelze (5) und der Halterung (4) durch Zu- bzw. Abführung der im Gefäß (6) vorhandenen Lösung bewirkbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (6) eine Anzahl von konzentrisch um den Gcfäßmiltelpunkt angeordneter ringförmiger Ausnehmungen aufweist, und daß die Halterung (4) mit einer entsprechenden Anzahl von auf die Ausnehmungen ausgerichteter Positionen versehen ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht aus der Lösungsschmelze auf einem Halbleiterplättchen. Hinsichtlich der Einzelheilen der Gattung wird auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 verwiesen. Das Verfahren und die zj seiner Durchführung bestimmte Vorrichtung eignen sich besonders zur Herstellung von Vorprodukten für Sperrschicht-Halbleiterbauelemente, etwa lichtemittierende Galliumphosphid-(GaP)-Dioden.
Bekannten Vorrichtungen zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht liegt ein Tauchverfahren, die sogenannte Nelson-Methode, oder ein Gleitverfahren zugrunde, um epitaktisches Wachsturn aus einer Lösungsschmelze zu erreichen.
Beim Tauchverfahren ist das Halbleiterplättchen, auf dem die Verbindungsbalbleiterschicht abgeschieden werden 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 Lösungsschmelze 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 eine ausreichend dicke, epitaktische abgeschiedene Schicht auf üem Halbleiterplättchen zu erhalten. Dies ist teuer. Da außerdem die Tiefe der Lösung größer sein muß als die Länge des Halbleiterplättchens muß außerdem eine verhältnismäßig große Lösungsmenge vorhanden sein. Dabei hat sich in der Praxis gezeigt, daß es fast unmöglich ist, mit dieser Methode eine gleichförmige Epilaxialschicht auf dem Halbleitcrplättchen zu erzeugen, da die Konzentration des GaP und die in verschiedenen Bereichen der Lösung gemessene Temperatur nicht gleichförmig sind. Um ein weiteres epitaktisches Abscheiden auf einer zunächst erzeugten Epitaxialschicht zu bewirken, ist außerdem eine weitere separate Lösung erforderlich. Da die Halbleiterplättchen einzeln an der Halteplatte zu befestigen sind, wird bei einer solchen Mehrfachanwendung epitaktisches Abscheiden im Rahmen einer Massenherstellung zeitraubend und schwierig.
Auch das erwähnte Nelson-Verfahren weist die gleichen oder sehr ähnliche Nachteile auf. Darüberhinaus hat das Nelson-Verfahren den entscheidenden Nachteil, daß im Halblciterplätlchen Erosionslöclicr entstehen, wenn die GaP-Lösung nicht ausreichend hoch gesättigt ist.
Beim Gießverfahren schließlich kontaktiert das Halbleiterplätlchen nur den Bereich der Lösung mit einer niedrigen GaP-Konzcntration. Außerdem unterliegt die mögliche Länge oder der mögliche Durchmcsscr des Halbleiterplättchens gewissen Einschränkungen. Bessere Ergebnisse erhält man mit einer Tauchvorrichtung, wie sie in der DE-OS 20 29 209 beschrieben ist. Bei dieser Vorrichtung wird das gereinigte Halbleiterplättchen in eine mit einer bodenseiligen kreisrunden
Öffnung versehenen Halterung gelegt und letztere wird in die Lösungsschmelze des Verbindungshalbleiters abgesenkt, so daß das I lalbleiterplättchen innerhalb der Halterung auf der Schmelze schwimmt. Die Epitaxialschiehl wächst relativ rasch auf; sie ist sowohl
M Hinsichtlich der Dicke als auch der Konzcntrationsverilung sehr gleichförmig. Mit dieser bekannten
Tauchvorrichtung läßt sich jedoch noch nicht das oben erwähnte Problem des GaP-Kon/entratiotisKradienten
DE2508121A 1974-03-01 1975-02-25 Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden einer Verbindungshalbleiterschicht aus einer Lösungsschmelze auf einem Halbleiterplättchen Expired DE2508121C3 (de)

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