DE2942203A1

DE2942203A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von halbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE2942203A1
Application number: DE19792942203
Authority: DE
Inventors: Masaru Kazumura; Haruyoshi Yamanaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1980-04-30
Also published as: GB2035686B; FR2439477A1; JPS5556625A; CA1160762A; DE2942203C2; GB2035686A; US4338877A; FR2439477B1

Description

Q 2 30 Μ3 (lii/we)

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD.

" Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere zum epitaktischen Züchten mehrerer Kristallschichten für Halbleitervorrichtungen.

In den letzten Jahren sind auf dem Gebiet der Technologie der Informationsübertragung große Fortschritte erreicht worden. Vor allem zieht die Technik der Licht-Nachrichtenübertragung, mit der man eine große Informationsmenge mit Genauigkeit übertragen kann, die Aufmerksamkeit auf sich, und es sind nun viele Untersuchungen für die tatsächliche Benutzung im Gange. Halbleiterlaser oder lichtemittierende Dioden für eine solche Licht-Nachrichtenübertragung sollten eine Lebensdauer von wenigstens 10 Stunden aufweisen, da sie beispielsweise in Ozean-überquerenden Langstrecken-Lichtleiterkabeln eingesetzt werden müssen. Um eine solche lange Lebenszeit von halbleitervorrichtungen, wie Lasern oder lichtemittierenden

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Dioden, zu erhalten, ist es sehr wichtig, Kristallunvollkommenheiten epitaktisch gezüchteter Kristallschichten auszuschalten, speziell bei der aktiven Zone.

Figur 1(a) zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen Vorrichtung für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen. Die Vorrichtung weist einen aus reinem Kohlenstoff hergestellten Block 2 auf, der ein Halbleitersubstrat 1 in einer Ausnehmung auf der (oberen) Hauptfläche desselben hält. Ein Lösungsbehälter 4 mit einer vorbestimmten Anzahl Löcher, die geschmolzene Lösungen 3 von Halbleiterverbindungen oder halbleitermischkristallen enthalten, ist verschiebbar auf der oberen Fläche des Blocks 2 angeordnet. Die Vorrichtung nach Figur 1 (a) wird derart verwendet, daß zunächst die gesamte Vorrichtung mit Material für die Lösung auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb der Schmelzpunkte der Lösungen 3 erhitzt wird, und daß dann das gesamte System mit einer vorbestimmten Abkühlungsgeschwindigkeit langsam abgekühlt wird. Während des Abkühlens wird der Lösungsbehälter 4 schrittweise zur linken Seite hin verschoben, wodurch die Lösungen 3 in den Löchern eine nach der anderen die Hauptoberfläche des Substrates 1 berühren. Eine derartige Vorrichtung hat folgende Nachteile:

1) Da die Tiefen, und damit die Mengen der das Substrat berührenden Lösungen mit dem Aufbau der Vorrichtung nicht genau gesteuert werden können, sind genaue Steuerungen der epitaktisch gezüchteten Schichten schwierig;

2) da in der Lösung nicht gelöste Klumpen vorhanden sind, ist

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eine genaue Steuerung der Menge der Lösung unmöglich; und

3) beim Verschieben des Lösungsbehälters 4 schaben die Kanten des Lösungsbehälters 4 und die nicht gelösten Klumpen unerwünschterweise auf den Oberflächen der epitaktisch gezüchteten Schichten, wodurch es zu einer Beschädigung bzw. Beeinträchtigung der Genauigkeit des Aufbaus der Schichten kommt.

Figur 1(b) zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht einer anderen herkömmlichen Vorrichtung für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen. Diese Vorrichtung besitzt einen Block 2¹ aus reinem Kohlenstoff, der ein Halbleitersubstrat 1 in einer Ausnehmung auf der Hauptoberfläche hält. Ein Aufsatz 9, der ebenfalls aus reinem Kohlenstoff hergestellt ist, ist fest auf dem Block 2' angeordnet. Der Aufsatz 9 weist ein V-förmig gebogenes Loch auf, in dessen Boden das Substrat 1 angeordnet ist. Ein Raum 7 ist mit einem Ende des V-förmig gebogenen Loches 8 verbunden und besitzt eine öffnung 71 an seinem oberen Teil. Das andere Ende des V-förmigen Loches mündet in einen Abfallösungssammelbehälter. Ein Kolben 6 ist auf der entgegengesetzten Seite des V-förmig gebogenen Loches 8 im Raum 7 vorgesehen. Ein Lösungsbehälter 4 mit einer vorbestimmten Anzahl Löcher, die geschmolzene Lösungen 3 aus Halbleiterverbindungen oder Halbleitermischkristallen enthalten, ist verschiebbar auf der oberen Fläche 91 des Aufsatzes 9 angeordnet.

Die Vorrichtung nach Figur 1(b) wird folgendermaßen verwendet:

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Zunächst wird das gesamte System, und damit auch die Lösungen, auf eine vorbestimrnte Temperatur erwärmt, die oberhalb der Schmelztemperatur der Lösungen liegt, und der Lösungsbehälter wird nach links in eine derartige Position geschoben, daß eine erste Lösung (im am weitesten links befindlichen Loch) in den Raum 7 gelangt. Dann wird der Lösungsbehälter 4 wieder nach links verschoben, und zwar zu einer solchen Position, daß der Boden einer ersten Trennwand 41 zwischen den Lösung enthaltenden Löchern die öffnung 71 des Raumes 7 bedeckt und verschließt. Danach wird der Kolben 6 nach links gedrückt, so daß die im Raum 7 eingeschlossene erste Lösung nach links in das V-förmig gebogene Loch 8 gedrückt wird und die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 berührt. Dadurch wird eine epitaktische Züchtungsreaktion durchgeführt, um eine epitaktische Schicht vorbestinunter Dicke zu erzeugen. Als nächstes wird der Kolben 6 nach rechts zurückgezogen, und der Lösungsbehälter 4 wird nach links zu einer solchen Position verschoben, daß eine zweite Lösung in den Raum 7 gelangen kann. Dann wird der Lösungsbehälter 4 wieder nach links zu einer solchen Position verschoben, daß der Boden der zweiten Trennwand 42 die öffnung 71 des Raums 7 bedeckt und verschließt. Danach wird der Kolben 6 nach links gedrückt, so daß die im Raum 7 eingeschlossene zweite Lösung in das V-förmige Loch 8 gedrückt wird und folglich die darin befindliche erste Lösung herausdrückt. Durch Wiederholung gleicher Schritte erreicht man, daß alle Lösungen die Oberfläche des Substrats 1 berühren, wodurch der Reihe nach epitaktische Züchtungen durchgeführt werden. Eine Vorrichtung dieser Art hat folgende Nachteile:

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1) Da die Lösung durch die nächste Lösung herausgedrückt wird, entstehen Lösungsnischungen, die zur Bildung von epitaktischen Schichten führen, die sich von den geplanten unterscheiden;

2) da der Kolben 6 und das V-förmig gebogene Loch 7 vorgesehen sind, wird die Vorrichtung kompliziert, und der Herstellungsprozeß wird beschwerlich;

3) da ein V-förmig gebogenes Loch 8 verwendet wird, ist es schwierig, die letzte Lösung gänzlich von der Oberfläche des Substrates 1 zu entfernen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit epitaktisch gezüchteten Schichten verfügbar zu machen, bei denen es keine Beschädigungen gibt und bei denen sehr geringe unerwünschte Mischungen von Anteilen unterschiedlicher Schichten an den Grenzflächen der Schichten auftreten. Weiterhin sollen mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar gemacht werden, welche die Herstellung von Halbleitervorrichtungen ermöglichen, die aufgrund einer sehr geringen Mischung der Schichten eine lange Lebensdauer aufweisen.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit einem Block, der wenigstens einen Raum zum Aufnehmen und Halten eines HaIb-

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-IG-

leitersubstrates aufweist, mit einem Lösungsbehälter, der eine vorbestimmte Anzahl Halbleiterlösungen enthaltender Löcher aufweist, und auf dem Block verschiebbar angeordnet ist, derart, daß dem Raum der Reihe nach die Halbleiterlösungen von ausgewählten Löchern zugeführt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Raum 124 in einem Schlitzloch gebildet ist, das durch zwei in wesentlichen parallele Wände bestimmt ist, die mit einer horizontalen Ebene einen Winkel bilden, und das einen Lösungseinlaß am oberen Teil und einen Lösungsauslaß am unteren Teil aufweist, und daß der Raum so angeordnet ist, daß die Hauptfläche des Substrates im wesentlichen parallel zur Achse des Schlitzloches verläuft.

Außerdem wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Halbleitersubstrat in einem Schlitzloch mit einer vorbestimmten Größe und einem Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene derart angeordnet ist, daß dessen Hauptoberfläche einen Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene aufweist, daß eine Halbleiterlösung durch einen am oberen Ende des Schlitzloches vorgesehenen Einlaß in das Schlitzloch gegeben wird, wodurch eine epitaktische Züchtung auf dem Substrat durchgeführt wird,

daß die Halbleiterlösung über einen am unteren Ende des Schlitzlochs angeordneten Auslaß nach unten entleert wird, und daß das Einfüllen und Entleeren von Halbleiterlösungen unterschiedlicher Arten wiederholt wird, wodurch der Reihe nach epitaktische Züchtungen bewirkt werden.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfinaungsgemäßen Vorrrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die genannte Aufgabe wird also erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat schräg oder vertikal angeordnet wird, und zwar in einem schrägen oder vertikalen schmalen Loch, das einen beträchtlichen Winkel gegenüber einer horizontalen Linie aufweist und am oberen Teil einen Lösungseinlaß und am unteren Teil einen Lösungsauslaß aufweist.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Halbleitervorrichtungen, mit einem Block, der ein Schlitzloch zum Aufnehmen und Halten eines Halbleitersubstrates aufweist, mit einem Lösungsbehälter, der eine vorbestimmte Anzahl Halbleiterlösungen enthaltender Löcher aufweist und auf dem Block verschiebbar angeordnet ist, zeichnet sich also dadurch aus, daß das Schlitzloch Wände aufweist, die gegenüber einer horizontalen Ebene einen beträchtlichen Winkel einnehmen, und daß das Schlitzloch am oberen Teil einen Lösungseinlaß und am unteren Teil einen Lösungsauslaß aufweist und eine Einrichtung besitzt, mit welcher das Substrat mit seiner Hauptoberfläche praktisch parallel zu den Wänden gehalten wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

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Fig. Ha; eine schematische Vertikalschnittansicht einer ersten bekannten Vorrichtung;

Fig. 1 (L) eine sch-ar^tische Vertücaischnittansicht einer zwpiten bekannten Verrichtung;

Fig. 2(aj bis (c) schematische Vertikalschnittansichten einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung, wobei verschiedene Stufen des erf indungsgerr.äßen Hersteilungsvorgangs dargestellt sind;

Fig. 3 eine schematische Vertikalschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 eine Vertikalschnittansicht einer konkreten erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Figuren 2 (a), 2(b) und 2(c) gezeigt, die Querschnitte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei verschiedenen Schritten der Herstellung von Halbleitervorrichtungen zeigen.

Die Vorrichtung gemäß Figuren 2(a), 2(b) und 2(c) weist einen Bleck 12 auf, der aus reinem Kohlenstoff hergestellt ist, sowie einen Lösungsbehälter 17, der ebenfalls aus reinem Kohlenstoff besteht und auf dem Block 12 verschiebbar angeordnet ist. Der 31cc;i 12 besitzt ein schräges Schlitzloch 123, das durch zwei ir. wesentlichen parallele Wände festgelegt ist. In diesem

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Schlitzloch 123 ist: ein Rau" oder eine Ausnehmung 124 gebildet, die dazu dient, ein Substrat 11 zu halten, beispielsweise ein GaAs-Einkristailsubstrat der Größe 35 mm · 20 nun, wobei die nauptfläche des Substrates parallel zur Achse des Schlitzloches 123 verläuft. Der Querschnitt des Schlitzlocnes 123 ist beispielsweise 40 mm breit und 2 mm dick. Der Winkel der Achse des Schlitzloches 123 gegenüber einer horizontalen Ebene ist beispielsweise 60°. Der Winkel kann größer sein, beispielsweise 90° (vertikal), falls erforderlich. Wenn sich der Winkel 90° annähert oder 90° überschreitet, wie es in Fig. 2{a) mit gestrichelten Linien gezeigt ist, benötigt man eine bestimmte Einrichtung, wie einen schmalen Rahmen, um das Substrat 11 in der Ausnehmung 124 festzuhalten. Die Ausnehmung 124 kann in beiden sich gegenüberliegenden Seiten des Schlitzloches gebildet sein, wie es durch die durchgehenden und die gestrichelten Linien in Fig. 2(a) gezeigt ist, so daß ein Paar Substrate in dem Schlitzloch angeordnet werden können, wobei deren Hauptflächen einander gegenüberliegen. Eine Deckplatte 18 mit einem kleinen kreisförmigen Durchgangsloch 181 mit einem Durchmesser von beispielsweise 5 nun ist auf dem Block 12 derart befestigt, daß sich das Durchgangsloch 181 auf der am oberen Ende befindlichen Öffnung oder dem oberen Einlaß des Schlitzloches 123 befindet, und der Lösungsbehälter 17 kann auf diesem verschoben werden. Die Deckplatte 18 dient als ein Verschluß des Einlasses.

Der Lösungsbehälter 17 v/eint eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise iünf Lösung aufnehmenden Durchgangslagern 172 auf,

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die Losungen 16 unterschiealicner Arten von Halbleiterzusammensetzungen oder Halbleitermischkristallen enthalten. Auf jeder der Lösungen 16 ist ein Gewicht 19 angeordnet, das dazu dient, eis lialblei Verlosungen 16 in das Schlitzloch 123 zu drücken, wi - es nachfolgend beschrieben ist. Eine Auslaßplatte 15, die 3ins vorbestlmmte Anzahl von beispielsweise fünf Durchgangslöchern 151 als Auslaß aufweist, wirkt als ein Auslaßverschluß. Die Durchgangs löcher 151 sind so angeordnet, daß die Durchgangslöcher 151 unmittelbar unter das an der Unterfläche des Blocks 12 angeordnete untere Ende des Schlitzloches 123 gelangen, so daß die Lösung im Schlitzloch 123 durch eines der Durchgangslöcher 151 entleert wird, indem die Position der Auslaßplatte 15 so eingestellt wird, daß dieses Durchgangsloch auf das untere Ende des Schlitzloches 123 trifft. Unter der Auslaßplatte 15 ist ein Sammelbehälter 14 angeordnet, der gebrauchte Haibleiterlösungen 16 aufnimmt, die aus dem Schlitzloch 123 entleert werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind sowohl die Auslaßplatte 15 als auch der Sammelbehälter 14 fest mit dem Lösungsbehälter 17 verbunden, und zwar mittels eines (nicht gezeigten) Rahmens, was eine einfache Konstruktion darstellt, um die ersteren zusammen mit letzterem in miteinander verriegelter Weise gleitend verschieben zu können. Es können jedoch auch irgendwelche anderen geeigneten Aufbauten benutzt werden.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die erfindungsgemäße Herstellung von epitaktisch gezüchteten Halbleiterschichten für einen GaAs-Ga. -Al As-Doppelheterostruktur-Halbleiter-

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laser unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 2 erläutert. Wie in Fig. 2{a) gezeigt ist, wird als erstes ein n-GaAs-Substrat 11 in der Ausnehmung 124 im .Schlitzloch 123 des Blocks 12 angeordnet. Von links nach rechts gesehen enthält das erste bis fünfte lösungsenthaltende Loch 172 des Lösungsbehälters 17 der Reihe nach die folgenden Ausgangsmaterialien vorbestimmter Menge:

Die !.-Lösung im am weitesten links gelegenen, lösungsenthaltenden Loch:

Ga als Lösemittelmetall und
GaAs, Al und Sn als gelösten Stoff zur Bildung einer zur n-Leitfähigkeit führenden Ga₁ Al As-Lösung;

ι —Χ Χ

Die II.-Lösung :n dem von links gesehen zweiten lösungsenthaltenden Loch:

Ga als Lösemittelmetall und
GaAs als gelösten Stoff

zur Bildung einer zur n-Leitfähigkeit führenden GaAs-Lösung;

Die III.-Lösung im von links gesehen dritten lösungsenthaltenden Loch:

Ga als Lösemittelmetall und
GaAs, Al und Ge als gelösten Stoff zur Bildung einer zur p-Leitfähigkeit führenden Ga_1- Al As-Lösung;

Die IV.-Lösung in dem von links gesehen vierten lcsungsanthaltenden Loch:

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Ga als Lösemittelmetall und GaAs αηα Ge als gelüsten Stoff

zur Erzeugung ?iner zur p⁺-Leitfähigkeit führenden GaAs-Lösung; und

die V.-Lösung ira an weitesten rechts gelegenen lösungsenthaltenden Loch:

Ga als Lösemittelmetall und GaAs, Al, Sn als gelösten Stoff

zur Bildung einer zur n-Leitfähigkeit führenden Ga_1- Al As-Lösung.

in
Das gesamte System wird/einem mit einer Wasserstoffatmosphäre gefüllten Quarzreaktionsrohr auf eine Temperatur von etwa 84 5°C aufgeheizt, um die Ausgangsmaterialien zur Bildung von Halbleiterlösungen ausreichend zu lösen.

Dann wird das System langsam mit einer Geschwindigkeit von O,1°C/Minute abgekühlt. Nach 10 Minuten derartiger Abkühlung wird der Lösungsbehälter 17 nach links in eine in Fig. 2(b) gezeigte Position derart verschoben, daß die Unterseite des ersten lösungsenthaltenden Loches 16 und das einen Durchmesser von 5 mm aufweisende Durchgangsloch 181 aufeinandertreffen. Dann wird mittels des ersten (am weitesten links befindlichen) Gewichtes 19 die Lösung im ersten lösungsenthaltenden Loch 172 hinunter in das Schlitzloch 123 gedrückt. Das einen Durchmesser von 5 mm aufweisende Durchgangsloch 181 dient dazu, ein unerwünschtes Eindringen von Ga-Klumpen in das Schlitzloch 123 zu unterbinden. Zu dieser Zeit befindet sich die Auslaßplatte 15 in einer Position, in der sie den unteren

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Auslaß das Schlitzloches 123 abdichtet, so daß die erste Lösung in das Schlitzloch 123 gefüllt und in diesem festgehalten wird, wodurch sie die Hauptfläche des Substrates öerührt und ein epitaktisches Züchten auf dieser bewirkt. Da das Schlitzloch 123 bezüglich seiner Querschnittsfläche und Länge vorbestimmte Abmessungen aufweist, ist die Menge der in das Schlitzloch 123 gegebenen Lösung 16 genau definiert, und daher wird die Dicke der gezüchteten Schicht so genau, wie sie geplant ist. Wenn während der Zeitdauer der ersten epitaktischen Züchtung der Lösungsbehälter 17 etwas weiter nach links in eine solche Position verschoben wird, daß die Unterseite eines ersten Trennwandteils 171 zwischen dem ersten und dem zweiten Loch die öffnung 181 der Deckplatte 13 abdichtet, dann wird die für die epitaktische Züchtung verwendete erste Lösung dadurch noch genauer definiert, daß sie vom überschüssigen Teil getrennt ist, der im ersten lcsungsenthaltenden Loch 172 zurückbleibt. Nach 30 Minuten epitaktischem Züchten ist eine 2,3 ,um dicke η-leitende Ga _A1 -.As-Schicht gebildet.

o,7 o,3 ^

Dann wird die Auslaßplatte 15 etwas nach links verschoben, beispielsweise dadurch, daß der Lösungsbehälter 17 etwas nach links geschoben wird, wie es in Fig. 2(c) gezeigt ist. Infolgedessen gelangt eine erste Öffnung 151 unmittelbar unter das untere Ende des Schlitzloches 123, wodurch die im Schlitzloch 123 befindliche Halbleiterlösung in den Raum 13 des Sammelbehälters 14 entleert wird. Das Entleeren kann gleichmäßig und vollständig durch Schwerkraft geschehen. In diesem Zustand ist für den Lösungsbehälter 17 eine solche Position gewählt,

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daß dar Boden der ersten Trennwand den Einlaß 181 des Schlitzlochas 123 verschließt, wodurch jegliche Lösung daran gehindert wird, in das Schlitzloch 122 zu gelangen.

Dann wird der Lösungsbehälter 17 nach links in eine derartige Position verschoben, daß der untere Teil des zweiten lösungsenthaltenden Loches 16 auf das Durchgangsloch 181 trifft. Mittels des (von links aus gesehen) zweiten Gewichtes 19 wird die Lösung im zweiten lösungsenthaltenden Loch 172 hinab in das Schlitzloch 123 gedrückt.

Indem man fünf Schritte ausführt, die dem beschriebenen Schritt gleichen, werden fünf epitaktische Züchtungen durchgeführt, indem der Reihe nach fünf Halbleiterlösungen der fünf lösungsenthaltenden Löcher 172 mit dem Substrat in Berührung gebracht werden, wodurch ein Laser mit folgendem Aufbau erzeugt wird:

Substrat: η -leitendes GaAs

erste epitaktische Schicht: η-leitendes Ga -,Al .,As

o,7 o,3

(durch 30 Minuten lange Züchtung 2, 3 ,um dick) ;

zweite epitaktische Schicht: η-leitendes GaAs

(aktive Schicht) (durch eine Züchtungsdauer von 1/4 Mi

nute 0,25.um dick);

dritte epitaktische Schicht: p-leitendes Ga .,Al .,As

(durch eine Züchtungsdauer von 20 Minuten 1,3,Um dick);

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viürre epitaktische Schicht: τ— leitendes GaAs

(durch eine Züchtungsdauer von IO Minuten 1,0 ,um dick) ;

fünfte epitaktische Schicht: η-leitendes Ga ^Al ^As

(für eine Heteroisolierunq . , , . „.. ,^ , „^ ,. zur Festlegung einer ^{ldurch elne} Zuchtungsdauer von 20 Mi-

Streifenelektrode) _{nuten 1} _§2^ _dlcR)_

Fig. 4 zeigt eine konkrete erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Lösung enthaltenden Löcher 172 herausnehmbare Bodenplatten 173 aus reinem Kohlenstoff aufweisen, die je ein Durchgangsloch !79 besitzen, das kleiner ist als die Querschnittsabmessung des Lösung enthaltenden Loches 172. Diese Maßnahme dient in Zusammenwirkung mit dem kleinen Loch 181 der Abdeckplatte dazu, die Ablaufstellen des Lösungsbehälters 17 zu begrenzen, was es ermöglicht, die Lösung in eng begrenzten Bereichen in das Schlitzloch 123 abzulassen. Dies ermöglicht es zu verhindern, daß die nächste Lösung unerwünschtermaßen in das Schlitzloch abläuft, wenn sich der Lösungsbehälter in einer Entleerungsposition befindet. Ferner gibt dies die Möglichkeit, den Einlaß des Schlitzloches 123 während einer jeden epitaktischen Züchtung abzudichten, wodurch genaue epitaktische Züchtungen sichergestellt sind. Das Schlitzloch 123 befindet sich in einem abnehmbaren kleinen Block 125, so daß man für Substrate mit unterschiedlichen Abmessungen einen Austausch vornehmen kann. Der Sammelbehälter 14 weist eine abnehmbare innere Schale 141 aus reinem Kohlenstoff auf, wodurch man gebrauchte Lösungen leicht entfernen kann. Mit einem Quarzstab 178 kann man den Lösungsbehälter 17 schieben, und ein weiterer Quarz-

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stab 12a dient dazu, den Block 12 mit einem Stift 129 zu fixieren.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen auf die erfindungsgemäße Weise weist folgende Vorteile auf:

(1) Man braucht die Halbleiterlösung nicht von der Oberfläche des Substrates zu schaben, und daher besteht keine Möglichkeit, die Oberflächen der epitaktisch gezüchteten Schichten durch ein solches Schaben zu beschädigen.

(2) Die benutzten Halbleiterlösungen werden von dem schmalen Reaktionsraum durch ihre eigene Schwerkraft entfernt, und daher besteht keine Notwendigkeit, eine benutzte Halbleiterlösung durch eine nächste Halbleiterlösung auszustoßen. Dadurch kann man eine unerwünschte Vermischung von Lösungen ausschalten, wodurch ein unerwünschtes Vermischen von Dotierstoffen oder Komponenten der Zusammensetzungen oder Mischkristalle minimal wird, und außerdem kann man ein unerwünschtes Verbleiben der letzten Lösung auf dem Substrat ausschalten, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Vorrichtung führt.

(3) Der Aufbau der Vorrichtung und die Methode von deren Benutzung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen sind einfach im Vergleich zur herkömmlichen Vorrichtung mit gebogenem Loch (Siphon-Typ).

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(4} Indem man ein gegebenes Volumen des schmalen Spaltes zur epitaktischen Züchtung in dsm Block verwendet, kann man das Volumen der für die einzelnen epitaktischen Züchtungen zu verwendenden Halbleiterlösungen genau steuern.

(5) Dadurch, daß man das Kalbleitersubstrat in einer Stellung hält, in der es einen beträchtlichen Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene aufweist, ist es möglich, mehrere, beispielsweise zwei, Substrate in dem Schlitzloch zu halten, wodurch die Herstellungsvorrichtung kompakt gemacht werden kann.

Die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen gemäß der Erfindung lassen sich nicht nur für GaAs-GaAlAs -Doppelheterostrukturlaser anwenden, sondern auch generell für epitaktische Züchtungen von Ill-V-Verbindungen, wie GaP oder InP, von Mischkristallen aus Ill-V-Verbindungen, wie GaAlP, InGaAs oder InGaAsP, von PbSnTe-Mischkristallen, usw.

Ein sehr niedriges Fremdstoffverhältnis, beispielsweise Al/As-Verhältnis für GaAlAs-Mischkristall, erhält man, wenn man die Vorrichtung und das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung mit Oberflächenreinigungsschritten kombiniert, indem man eine Ge enthaltende Reinigungslösung mit einer geeigneten As-Konzentration zwischen zwei benachbarten, aufeinanderfolgenden Schritten der ersten epitaktischen Züchtung von n-GaAlAs und der zweiten epitaktischen Züchtung von p-GaAs verwendet.

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Claims

MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD. Kadoma City, Osaka Pref., Japan Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen beanspruchte Priorität: 20. Oktober 1978, Japan, Nr. Sho 53-129615 (129615/1978) Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Vorrichtungen, mit einem Block, der wenigstens einen Raum zum Aufnehmen und Halten eines Halbleitersubstrates aufweist, mit
einem Lösungsbehälter, der eine vorbestimmte Anzahl Halbleiterlösungen enthaltender Löcher aufweist und auf dem
Block verschiebbar angeordnet ist, derart, daß dem Raum der Reihe nach die Halbleiterlösungen von ausgewählten Löchern
zuführbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (124) in einem Schlitzloch (123) gebildet ist, das durch zwei im wesentlichen parallele Wände bestimmt ist, die mit einer horizontalen Ebene einen Winkel bilden, und das einen Lösungseinlaß (181) am oberen Teil und einen Lösungsauslaß (151) am unteren Teil aufweist, und daß der Raum (124) so angeordnet ist, daß die Hauptfläche des Substrats (11) im wesentlichen parallel zur Achse des Schlitzloches (123) verläuft.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Verschlußeinrichtung (13) zum Schließen des Lösungseinlass :3 (IdI) und eine zweite Verschlußeinrichtung (15) zum Schließen des Lösungsauslasses (151) vorgesehen sind, daß die erste Verschlußeinrichtung (1b) und die zweite Verschlußeinrichtung (15) durch eine Verriegelungseinrichtung miteinander verbunden sind, derart,daß die zweite Verschlußeinrichtung (15) wenigstens dann geschlossen ist, wenn die erste Verschlußeinrichtung (1b) geöffnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verschlußeinrichtung (18) für einen ausgewählten Teil der Zeitdauer, während welcher die zweite Verschlußeinrichtung (15) geschlossen ist, geschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (11) unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene angeordnet ist und daß aie Hauptfläche schräg nach oben verlaufend angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (124) zwei Substrathalter aufweist, die ein Paar Substrate (11) so halten, daß deren Hauptflächen einander gegenüberliegen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung enthaltenden Löcher (16) Gewichte (19) aufweisen, um die Lösungen in das Schlitzloch (123)

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zu drücken.

7. Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleitersubstrat in einem Schlitzloch gehalten wird, das durch ein Paar im wesentlichen paralleler Wände definiert ist und eine vorbestimmte Größe und einen Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene aufweist, derart, daß dessen Hauptfläche im wesentlichen parallel zu den Wänden verläuft,

daß durch einen im oberen Ende des Schlitzloches angeordneten Einlaß eine Halbleiterlösung in das Schlitzloch hinabgegeben und dort für eine bestimmte Zeitdauer gelassen wird, wodurch auf dem Substrat eine epitaktische Schicht gezüchtet wird,

daß die Halbleiterlösung über einen am unteren Ende des Schlitzloches angeordneten Auslaß entleert wird,

und daß der Reihe nach auf die gleiche Weise Halbleiterlösungen unterschiedlicher Arten eingegeben und entleert werden, wodurch eine Reihe von epitaktischen Züchtungen durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß geschlossen wird, wenn die Halbleiterlösung in das Schlitzloch gegeben worden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für einen ausgewählten Teil derjenigen Zeitdauer geschlossen ist, während welcher der Auslaß geschlossen ist.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der horizontalen blbene derart gehalten v/ird, daß dessen Hauptfläche schräg nach oben gekippt gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Substrate in dem Raum gehalten wird, wobei deren Hauptflächen einander gegenüberliegen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Gewichten Druck auf die Halbleiterlösungen ausgeübt wird.

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