DE2613004B2

DE2613004B2 - Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung

Info

Publication number: DE2613004B2
Application number: DE2613004A
Authority: DE
Inventors: Shin-Ichi Osaka Akai; Shin-Ichi Nishinomiya Hyogo Iguchi; Hideki Sakai Osaka Mori; Takashi Osaka Shimoda
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2613004A1; JPS5317116B2; US4063972A; JPS51111476A; DE2613004C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung mit zwei aufeinander angeordneten, kreisrunden, relativ zueinander drehba- r> ren Platten, deren untere Aussparungen für die Substrate, und deren obere eine Öffnung aufweist, die in radialer Richtung länger ist als in Umfangsrichtung, und auf die ein Behälter für die Schmelzlösung aufgesetzt ist. Diese Vorrichtung kann zur Züchtung epitaktischer Jo Schichten mit einschichtiger, doppelschichtiger oder mehrschichtiger Struktur aus Halbleitern der Gruppen III—V, beispielsweise GaP und GaU_xAl_xAs (0<*<l) angewendet werden.

Das in der Dampfphase arbeitende epitaktische Züchtungsverfahren zur Herstellung epitaktischer Schichten von GaAs und GaASu_xP_x (O<x<l) auf einem GaAs-Substrat oder epitaktischer Schichten von GaAsi-jrPjr (0<jr<l) auf dem GaP-Substrat hat einen schnellen Fortschritt genommen. Kürzlich wurden 30 bis 50 Träger mit jeweils einer Fläche von 10 bis 20 cm² in einem einzigen epitaktischen Züchtungsvorgang nach diesem Verfahren hergestellt Im Gegensatz zu diesem Verfahren wurde das in der flüssigen Phase arbeitende epitaktische Züchtungsverfahren zur Züch- -»5 tung epitaktischer Schichten von GaP auf dem GaP-Substrat und von GaU_xAl_xAs (0<x<l) auf dem GaAs-Substrat oft als für die Massenherstellung nicht geeignet bezeichnet, wobei ferner aber zu bemerken ist, daß das Verfahren zur Herstellung epitaktischer Schichten sehr hoher Qualität für Leuchtdioden und Halbleiterlaser geeignet ist

In einem Aufsatz von R. H. Saul und O. G. Lorimor mit dem Titel »Liquid Phase Epitaxy Processes for GaP LED's«, erschienen in Journal of Crystal Growth, VoI 27 (1974), Seiten 183 bis 192, sind verschiedene Versuche zur Anwendung des epitaktischen Züchtungsverfahrens der flüssigen Phase für die Massenproduktion beschrieben. Insbesondere das mit dünner Schmelze arbeitende Mehrschichten-Schiebe- to verfahren (im folgenden auch als Dünnschmelzen-Verfahren bezeichnet) ist eingehend erläutert Dieses Verfahren ist vorteilhaft, weil es zu einer epitaktischen Züchtungsschicht gleichmäßiger Dicke mit einer besonders glatten Oberfläche führt, eine nur geringe t>5 Lösungsmittelmenge für die erforderliche flüssige Lösung benötigt, die Herstellung einer epitaktischen Züchtungsschicht mit einschichtiger oder mehrschichtiger Struktur (insbesondere pn-Übergangsschicht) mit einem einzigen Verfahrensschritt ermöglicht und nach ihm hergestellte GaP-Leuchtdioden einen ausgezeichneten Quanten wirkungsgrad haben. In Fig. la und Ib sind Anordnungen zur Erläuterung des Dünnschmelzen-Verfahrens dargestellt Wie aus Fig. la ersichtlich, sind eiu Lösungsbehälter 1 mit einer Lösung 2 und Aussparungen 5, sowie ein auch als Unterlage für das Substrat 3 dienender Schieber 6, eine Abdeckplatte 4 und eine Abdeckplatte 9 mit dampfdurchlässigen dünnen Löchern 7 in einem langen, horizontalen Reaktionsrohr angeordnet welches auf eine gleichmäßige Temperatur erhitzt wird. Das Substrat 3 ist ein GaP-Einkristall, und die flüssige Lösung enthält GaP mit einer Konzentration, die das Lösungsmittel Ga sättigt

Schwefel für n-Störstellen, Stickstoff als Strahlungszentrum und Zink für p-Störstellen werden in die Schichten jeweils aus H₂S-GaS, NH₃-GaS und Zn-Dampf dotiert; diese Stoffe sind in dem Wasserstoff — oder dem inerten oder neutralen Gas enthalten. Der Schieber 6 wird aus der in Fig. la gezeigten Position nach rechts geschoben, und die flüssige Lösung 2 wird in die Aussparung 5 gemäß F i g. Ib eingegeben, so daß sie eine dünne Schmelze 8 aus einem kleinen Teil der flüssigen Lösung bildet, die langsam in dieser Position durch die Gasströmung abgekühlt wird. Das Gas enthält anfänglich H₂S und NH₃, um eine η-Schicht zu züchten. Dann wird die Kühlung unterbrochen, und das Gas wird durch ein Gas ersetzt, welches Zn und NH₃, jedoch kein H₂S enthält, und die Kühlung wird fortgesetzt Auf diese Weise werden kontinuierlich eine η-Schicht und eine p-Schicht auf einem η+-Substrat in einem einzigen Verfahrensschritt erzeugt. Dieses Verfahren hat die bereits beschriebene Vorteile, jedoch den Nachteil, daß es einen großen Leerraum benötigt, der auf die Verwendung des horizontalen langen Schiebers 6 zurückzuführen ist Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß der für die Züchtung epitaktischer Schichten auf einem Substrat 3 erforderliche Raum zu klein im Hinblick auf die Gesamtgröße der Einrichtung ist

Andererseits wurde durch die DE-OS 23 37 238 auch ein Verfahren bekannt, das mit einer drehbaren, kreisrunden Platte arbeitet und die Massenproduktion nach dem Flüssigverfahren verbessert Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist in Fig.2 dargestellt. F i g. 2b zeigt eine Draufsicht und F i g. 2a den Schnitt 2a—2a aus F ig. 2b.

Die flüssige Lösung 2 wird in den Lösungsbehälter 1 eingegeben, der auf dem Substrathalter 10 einer kreisrunden Platte angeordnet ist. Der Substrathalter 10 hat eine Aussparung 5, in der das Substrat 3 angeordnet ist.

Der Lösungsbehälter 1 und der Substrathalter 10 sind so hergestellt, daß sie relativ zueinander um die mittlere vertikale Achse drehbar sind. Wenn sie um 90° gegenüber der in Fig.2b gezeigten Position verdreht werden, so gelangt das Substrat 3 unter die flüssige Lösung 2, und die epitaktische Züchtung kann in dieser Position durchgeführt werden.

Diese Vorrichtung (auch als Drehschieber bezeichnet) hat den Vorteil, daß im Gegensatz zu der in F i g. 1 gezeigten Anordnung kein horizontaler langer Schieber erforderlich ist. Sie hat jedoch den Nachteil, daß der zur Züchtung epitaktischer Schichten auf dem Substrat 3 tatsächlich verfügbare Raum zu klein ist Die untere Fläche des Lösungsbehälters 1 muß größer als die Vertiefung sein, in der das Substrat 3 angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Gesamtfläche aller Substrate, die

gleichzeitig unter Anwendung eines Lösungsbehälters bearbeitet werden können, niemals größer als die Bodenfläche des Behälters sein kann. Deshalb ist der Teil der Fläche der unteren kreisrunden Platte 6, der zur Durchführung des Verfahrens effektiv ausgenutzt werden kann, auf die Fläche der Aussparungen 5 begrenzt, die kleiner als die Bodenfläche des Behälters ist

Nach dem Züchten der epitaktischen Schicht nach dem bekannten Drehschiebeverfahren muß die dicke Lösung oberhalb des Substrats »abgewischt« werden. Dies bedeutet, daß zusätzlicher Raum für diesen Vorgang erforderlich ist, wodurch der effektive Bereich, der für die epitaktische Züchtung verfügbar ist, weiter eingeschränkt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der zuvor beschriebenen Vorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung anzugeben, bei der ein vorgegebener Raum voll zur Züchtung von Schichten ausgenutzt werden kann und sich zur Erwärmung auf eine gleichmäßige Temperatur eignet

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet daß der Querschnitt der öffnung kleiner ist als der des Behälters für die Schmelzlösung.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Fläche der Öffnung am Boden des Lösungsbehälters sehr klein sein kann. Praktisch der gesamte Bereich der kreisrunden unteren Platte mit Ausnahme des Teils für den Behälter kann zum epitaktischen Züchten ausgenutzt werden. Durch die Form der Aussparungen und der oberen Platte kann die Dicke sowie die Dickenverteilung der Lösung, die in Kontakt mit dem Substrat kommt, leicht gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, die Dicke und die J5 Dickenverteilung der gezüchtetem Schicht leicht zu bestimmen. Da die obere Platte porös sein kann, ist es möglich, die Zusammensetzung und den Dotierungsgrad der gezüchteten Schicht mittels Gasdotierung beliebig einzustellen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird das »Abwischen« nicht durchgeführt Es wird hingegen das Risiko der Beeinträchtigung der gezüchteten Schicht durch ein solches Abwischen ausgeschaltet Da die Aussparungen verhältnismäßig klein sind, ist ein Abwischverfahren nicht erforderlich.

Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, z. B. 19 epitaktische Elemente mit pn-Übergängen bei einem Durchmesser von ca. 40 mm durch einen einzigen Verfahrensablauf zu fertigen.

Wenn epitaktische Schichten nach gleichzeitigem Aufbringen der flüssigen Lösung auf mehrere Substrate gezüchtet werden, wie es durch die Erfindung möglich ist, so kann der kreisrunde Substrathalter gleichmäßig erhitzt und abgekühlt werden, so daß die Erfindung als wesentliches Merkmal die Vorteile des Dünnschmelzen-Verfahrens nach F i g. 1 beibehält und gleichzeitig den auf eine gleichmäßige Temperatur erhitzten Raum voll ausnutzt.

Wenn nach dem bisherigen Drehschieber-Verfahren mehrschichtige epitaktische Anordnungen gezüchtet werden, so sind mehrere Lösungsbehälter erforderlich. Wenn ferner Verunreinigungen aus der Dampfphase eindotiert werden, so müssen Gasströmungen, die unterschiedliche Verunreinigungen enthalten, den verschiedenen Lösungsbehältern zugeführt werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung macht es jedoch möglich, die Mehrschichten-Züchtung mit nur einem Lösunesbehälter durchzuführen. Ferner hat die Vorrichtung nach der Erfindung einen wesentlichen Vorteil, der durch das bisherige Dünnschmelzen-Verfahren nicht gegeben ist

Eine Vorrichtung nach der Erfindung kann leicht auf die sogenannte Temperaturgradientenzüchtung epitaktischer Schichten aus der flüssigen Phase angewendet werden. Ein solches Verfahren ermöglicht die Züchtung epitaktischer Schichten unter Beibehaltung einer konstanten Temperatur durch einen Temperaturgradienten oberhalb und unterhalb der flüssigen Lösung (der obere mit der höheren Temperatur), wie es an anderer Stelle beschrieben ist Trotzdem hat das Verfahren den Vorteil, daß — im Gegensatz zu den bisherigen Drehschiebeverfahren — nur sehr wenig Leerraum nötig ist

Die Erfindung ermöglicht die Massenproduktion epitaktischer Einkristallschichten mit gleichmäßiger Dicke und gleichmäßiger Dotierung aus Halbleitern in der flüssigen Phase. Ferner ermöglicht sie eine Steuerung der Zusammensetzung und des Dotierungsgrades epitaktischer Schichten über die Dampf-Flüssig-Phase.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben, die vergleichende Darstellungen enthalten. Es zeigen

Fig. la und b schematische Ansichten des Vertikalschnitts einer Vorrichtung bisheriger Technik zur Durchführung des Dünnschmelze-Verfahrens,

F i g. 2a und b den Vertikalschnitt und eine Draufsicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Drehschieber-Verfahrens bisheriger Art,

Fig.3 den Vertikalschnitt einer Vorrichtung zur Herstellung epitaktischer Einkristallschichten aus Halbleitern nach der Erfindung,

Fig.4 die Oberseite der drehbaren Unterplatte und des Lösungsbehälters der in F i g. 3 gezeigten Vorrichtung und

F i g. 5 die Oberseite der Oberplatte in der in F i g. 3 gezeigten Vorrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zur Herstellung epitaktischer Einkristallschichten aus GaP; die Erfindung kann jedoch auch in gleicher Weise auf die Herstellung epitaktischer Einkristallschichten anderer Halbleiter angewendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel wurden eine n-Schicht und eine p-Schicht in einem Verfahrensgang auf einem n-Einkristallsubstrat aus GaP mit einem Durchmesser von 30 bis 50 mm nach dem LEC-Verfahren (Schutzschicht-Czochralski-Verfahren) gezüchtet.

F i g. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt des wesentlichen Teils einer Vorrichtung zur Massenproduktion epitaktischer Schichten in der flüssigen Phase. Der Hauptteil der Vorrichtung befindet sich unter einer Quarzglasglocke 11 und wird mit einer Heizeinrichtung 12 möglichst gleichmäßig in horizontalen Ebenen aufgeheizt, um einen Temperaturgradienten zu erzeugen, der in vertikaler Richtung erforderlich ist, wobei die höheren Temperaturen in den höheren Ebenen vorliegen. Falls erforderlich, können die Quarzglasglokke 11 und die Heizeinrichtung 12 in einer wassergekühlten Metallglocke angeordnet und mit Wasserstoffgas oder inertem oder neutralem Gas außerhalb der Quarzglasglocke bespült werden. Die flüssige Lösung 13 ist in dem Lösungsbehälter 14 angeordnet, der sich auf einer drehbaren Unterplatte 15 befindet.

Die Unterolatte 15 ist mit mehreren AussDaruneen 16

versehen, in denen GaP-Einkristallsubstrate 17 angeordnet sind. Die kristallographische Orientierung der Substrate ist auf eine (111) B oder eine (lOO)-Fläche ausgerichtet. Die Aussparungen 16 sind von einer kreisrunden Oberplatte 18 abgedeckt, diese Oberplatte 18 dient als Abdeckung für die Unterplatte 15 mit Ausnahme des Bereichs des Lösungsbehälters 14.

Die Unterplatte 15 ist auf der Achse 19 für die Substratdrehung installiert, und die Oberplatte 18 ist auf ihrer eigenen Drehachse bzw. derjenigen des Lösungsbehälters angeordnet. Der Lösungsbehälter 14 dreht sich gemeinsam mit der Oberplatte 18; es ist jedoch möglich, die Oberplatte 18 allein zu drehen, während der Lösungsbehälter 14 auf der Unterplatte 15 stillgesetzt ist. Dies bedeutet, daß die Drehachse 20 in vertikaler Richtung relativ zur Drehachse 19 bewegbar ist. Ferner können die Drehachse 19 und die Drehachse 20 gemeinsam als ein Körper in vertikaler Richtung bewegt werden, um eine optimale Position für die Unterplatte 15 zu verwirklichen. Der zentrale Kanal 21 der Drehachse 20 kann zur Einführung oder Abführung von Gas genutzt werden. Dieser Kanal kann auch geschlossen sein. Es sind ein Gaseintritt 22 und ein Gasaustritt 23 vorgesehen. Die Zuführung 24 für den Dampf eines Schichtbestandteils oder einer Verunreinigung ist an einer gegenüber den Drehachsen 19 und 20 unterschiedlichen Position angeordnet. In ihr ist eine Feststoff- oder Flüssigkeitsquelle 25 vorgesehen. Sie wird mit einer Heizvorrichtung 26 erwärmt und mit einem Thermoelement 27 auf optimaler Temperatur gehalten. Es ist wichtig, das Gas einzuführen und abzuführen; so wird erreicht, daß die Eintrittsströmung 28 und die Austrittsströmung 29 einander nicht stören und daß sie nicht überbrückt werden, ohne eine gewünschte Atmosphäre im Raum 30 innerhalb der Glocke 11 zu erzeugen.

F i g. 4 zeigt eine Draufsicht der Unterplatte 15 der in F i g. 3 gezeigten Vorrichtung und des darauf angeordneten Lösungsbehälters 14. Eine öffnung 31 dient zur Durchführung der Drehachse 19. Es ist eine Lösungszuführungsöffnung 32 vorgesehen, die in radialer Richtung verläuft und schmal ist und sich am Boden des Lösungsbehälters 14 befindet. Die Aussparungen 16 können prinzipiell in jedem Teil der Unterplatte 15 mit Ausnahme des Bereichs der Lösungszuführungsöffnung 32 vorgesehen sein.

F i g. 5 zeigt eine Draufsicht der Oberplatte 18 der in Fig.3 gezeigten Vorrichtung. Die Öffnung 33 ist im Bereich des Lösungsbehälters 14 vorgesehen. Wenn die Oberplatte 18 und der Lösungsbehälter 14 immer als Einheit verwendet werden, so ist die Größe dieser Öffnung 33 so bemessen, daß sie der Lösungszuführungsöffnung 32 entspricht

Es ist zu erkennen, daß das Züchtungsverfahren mit seinen verschiedenen charakteristischen Merkmalen mit einer Vorrichtung der hier beschriebenen Art durchgeführt werden kann. Im folgenden wird nun ein konkretes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Es wurde zunächst ein poröses Material für die Oberplatte 18 gewählt, um sie dampfdurchlässig zu machen. Die flüssige Lösung 13 war eine mit GaP gesättigte Ga-Lösung, und es wurde Schwefel als N-Verunreinigung in Form von Ga2S2 beigefügt In die in Fig.3 gezeigte Dampferzeugungsvorrichtung 24 wurde Zink 25 eingegeben. Nachdem in 30 ein Vakuum bei Raumtemperatur erzeugt war, wurde Wasserstoffgas hoher Reinheit nach einer Stickstoffgasspülung einge'ührt, und die Temperatur der flüssigen Lösung 13 wurde auf ca. 1000° C mittels der Heizeinrichtung 12 eingestellt.

Nach 10 Minuten wurde die Unterplatte 15 gedreht, und die flüssige Lösung 13 wurde auf das GaP-Einkri^r> Stallsubstrat 17 in der Aussparung 16 gegeben, um eine Schicht der zugeführten Lösung mit einer Dicke von ca. 1,5 mm zu erzeugen. Nach weiteren zwanzig Minuten wurde die Temperatur mit ca. l,6^cC/min abgesenkt, bis ein Wert von ca. 900° C erreicht war. Eine η-Schicht von

K) ca. 35 μπι wurde auf dem Substrat mit einer (11I)-B-FIache aus η+-GaP gezüchtet. Nach der Zuführung flüssiger Lösung wurden H₂S-GaS und NH₃-GaS in das Wasserstoffgas eingeführt, um S und N in die gezüchtete η-Schicht zu dotieren. Dann wurde die Atmosphäre auf

ι ■> die einzigen Anteile Wasserstoff und NH3 gebracht, und die Zn-Quelle 25 wurde auf 600⁰C mittels der Heizvorrichtung 26 erwärmt Nach dreißig Minuten wurde eine Abkühlung mit ca. 6°C/min durchgeführt, um wiederum eine epitaktische Züchtung zu bewirken, während die Temperatur der Zn-Quelle auf 600° C gehalten wurde. Nach fünfzehn Minuten wurde die Zuführung von NH₃-GaS unterbrochen, die Temperatur der Zn-Quelle 25 wurde auf 650⁰C angehoben, und die epitaktische Züchtung wurde weiter fortgesetzt. Nach j ca. zehn Minuten erreichte die Temperatur der Lösung den Wert von ca. 750°C, dann wurde eine schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur vorgenommen. Es wurde wiederum ein Vakuum eingestellt und durch Stickstoffgas ersetzt, die Unterplatte 15 wurde heraus-

id genommen und das Ga auf der Oberfläche der gezüchteten Schicht entfernt Die Dicke der p-Schicht betrug 15 bis 20 μπι. Auf diese Weise war die n-Schicht mit S und N dotiert, während die p-Schicht mit Zn und N dotiert war, und es ergab sich eine gezüchtete p-Schicht

J3 mit einem niedrigen spezifischen Widerstand an der Oberfläche. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden neunzehn epitaktische Platten mit einem Durchmesser von ca. 40 mm in einem einzigen Verfahrensgang mit pn-Übergängen hergestellt

Die Oberplatte schützt das Einkristallsubstrat gegenüber der Atmosphäre, bevor die flüssige Lösung zugeführt wird. Nach Zuführung der Lösung und Rückführung der Unterplatte in die Anfangsstellung begrenzt sie die zugeführte Lösung hinsichtlich Form und Volumen mit demselben Plattenteil. Prinzipiell ist es deshalb möglich, die gesamte Fläche der Unterplatte zur epitaktischen Züchtung auszunützen, mit Ausnahme des Bereichs der Zuführungsöffnung für die flüssige Lösung.

Die Erfindung hat ferner ein charakteristisches Merkmal darin, daß die Länge des Lösungsbehälters in radialer Richtung der Unterplatte größer ist als die Abmessung in Umfangsrichtung. Dadurch wird der Vorteil einer Verringerung des nichtgenutzten Raumes erzielt Ferner ist der Lösungsbehälter an seinem Boden mit einer Zuführungsöffnung versehen, deren Querschnitt kleiner als die in dem Lösungsbehälter vorgesehene Lösungsmenge ist Dadurch wird der nichtgenutzte Raum weiter verringert, und es wird möglich, auch geringe Mengen flüssiger Lösung

bo wirksam zuzuführem.

Es ist ferner möglich, den oben beschriebenen Bestandteil und/oder Verunreinigungen durch die Oberplatte zuzuführen, indem dampfdurchlässiges Material für diese Oberplatte verwendet wird oder kleine

öffnungen o. ä. vorgesehen werden und eine Atmosphäre erzeugt wird, die den Bestandteil für die zu züchtenden Epitaxieschichten und/oder Verunreinigungen enthält, nachdem die flüssige Lösung zugeführt ist

Durch Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, eine flüssige Lösung zu verwenden, die nur ein Lösungsmittel oder auch eine ungesättigte Menge des gelösten Stoffes enthält, und dann eine Atmosphäre zu erzeugen, die den aktiven Bestandteil oder die Verunreinigung enthält, nachdem die flüssige Lösung dem Substrat zugeführt ist. Deshalb kann die Oberfläche des Substrats vor der Züchtung epitaktischer Schichten reingehalten werden.

An der Grenzschicht kann ein Teil des Substrats durch die flüssige Lösung aufgelöst werden. Wenn ein Temperaturgradient oberhalb und unterhalb des Substrats erzeugt wird, der mit höherer Position eine höhere Temperatur verursacht; so ist es möglich, die Auflösung des Substrats zu vermeiden.

Es ist nicht nur möglich, eine epitaktische Mehrschichtenzüchtung durchzuführen, sondern es können auch Schichten mit einer vorgegebenen Zusammensetzung oder vorgegebenen Verunreinigungen gezüchtet werden, indem die Zusammensetzung der Atmosphäre bei fortschreitender Züchtung geändert wird.

Ferner ist es möglich, die Oberplatte aus einem Material oder mit einer Form vorzusehen, bei der keine Dampfdurchlässigkeit besteht, und den oben erläuterten Bestandteil und/oder Verunreinigungen dem Lösungsbehälter aus einer Atmosphäre zuzuführen, die den Bestandteil für die epitaktischen Schichten und/oder Verunreinigung enthält, bevor die flüssige Lösung zugeführt wird. Da das Substrat in Kontakt mit der Lösung kommt, die einen völligen Gleichgewichtszustand angenommen hat, erweist sich dies insbesondere in dem Falle nls wirksam, daß kein Teil des Substrats aufgelöst werden soll.

Ferner ist es möglich, die Oberplatte von der Unterplatte zu entfernen, nachdem die flüssige Lösung zugeführt ist, um einen ausreichenden Kontakt zwischen der Atmosphäre und der zugeführen Lösung zu gewährleisten, und dann die Oberplatte wieder auf der Unterplatte anzuordnen. Dieses Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es schwierig ist, in der Atmosphäre und der flüssigen Lösung einen Gleichgewichtszustand herzustellen.

Außerdem ist es möglich, einen ausreichenden Kontakt zwischen der Atmosphäre und der zugeführten flüssigen Lösung über die Zuführungsöffnung auch nach der Zuführung der Lösung herzustellen, indem die Relativdrehung der Unterplatte gegenüber der Oberplatte und dem Lösungsbehälter fortgesetzt wird.

Man kann auch die Zuführungsquelle für Dampf mindestens einer Art der Bestandteile oder Verunreinigungen für die zu züchtenden epitaktischen Schichten an einer Stelle anordnen, die gegenüber der Drehachse der Unterplatte versetzt ist.

Dadurch wird ein Vorteil bei der Erzeugung einer gewünschten Atmosphäre erzielt.

Außerdem ist es möglich, epitaktische Schichten zu züchten, während die Drehung der Unterplatte und der Oberplatte gemeinsam fortgesetzt wird. Dies erweist sich als vorteilhaft bei der Züchtung epitaktischer Schichten auf vielen Substraten bei geringer Streuung der erzielten Eigenschaften.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abänderungen unter Ausnutzung der erläuterten Eigenschaften der Erfindung möglich. Beispielsweise kann die Züchtungsrate erhöhte werden, indem ein Temperaturgradient von 2 bis 6°C/cm in vertikaler Richtung vorgesehen wird, obwohl die Temperatur der flüssigen Lösung in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ziemlich gleichmäßig gehalten wurde. Der Temperaturgradient kann auch nach der Einleitung der epitaktischen Züchtung geändert werden. Ferner ist es möglich, epitaktische Schichten bei konstanter Temperatur zu züchten, wobei sie z. B. auf einer Temperatur von ca. 800⁰C gehalten werden, wenn ein Temperaturgradient von 10 bis 50°C/cm erzeugt wird und PFh-Gas in den Dampf eingeführt wird.

Ferner kann man die Dickenverteilung der gezüchteten Schichten dadurch steuern, daß die in erläuterter Weise begrenzte Lösung mit einem Dickengradienten versehen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Einkristallschichten auf Substraten aus einer Schmelzlösung mit zwei aufeinander angeordneten, kreisrunden, relativ zueinander drehbaren Platten, deren untere Aussparungen für die Substrate und deren obere eine Öffnung aufweist die in radialer Richtung langer ist als in Umfangsrichtung, und auf ι ο die ein Behälter für die Schmelzlösung aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der öffnung (32) kleiner ist als der des Behälters (14) für die Schmelzlösung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) in radialer Richtung länger ist als in Umfangsrichtung.