DE3036364C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer epi­ taktischen Schicht auf ein Substrat durch Schmelzepitaxie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei allen Schmelzepitaxieverfahren werden die Substrascheiben mit dem Lösungsmittel beziehungsweise der Schmelze im Epitaxie­ reaktor bedeckt. Wenn nun eine sogenannte Anlöse-Epitaxie durch­ geführt werden soll, bei der die Schmelze nicht vorgesättigt ist und bei tiefer Temperatur auf die Substratscheiben aufge­ bracht wird, so können beträchtliche Schwierigkeiten auftreten, die den weiteren Schmelzepitaxieprozeß wesentlich erschweren. Eine üblicherweise aus Gallium bestehende Schmelze ist nämlich eine leicht oxidierbare Flüssigkeit, die also notwendigerweise mit einer Oxidhaut versehen auf das Substrat aufgebracht wird. Dadurch benetzt bei Raumtemperatur eine flüssige Gallium-Schmel­ ze nicht das Substrat. Außerdem ist es problematisch, die Ober­ fläche des Substrats ausreichend sauber herzustellen und durch vorheizen bei niedriger Temperatur im Wasserstoffatom des Reak­ tors zu reinigen.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus von einem Verfahren nach DE-AS 21 62 312. Bei diesem bekannten Ver­ fahren muß notwendig die schmelzflüssige Lösung in reduzieren­ der Atmosphäre aufgebracht und abgekühlt werden. Auch bei diesem bekannten Schmelzepitaxie-Verfahren erfolgt die Bedeckung der Substratoberfläche mit der schmelzflüssigen Lösung im Epitaxie- Reaktor. Bei der sogenannten Anlöse-Epitaxie, bei der die Schmel­ ze nicht vorgesättigt und bei tiefer Temperatur auf die Substrate gebracht wird, bedeutet dies eine für den weiteren Prozeß un­ nötige Erschwerung.

Das Problem, die Substratoberfläche außerhalb des Reaktors mit der Schmelze zu bedecken, ist in der genannten Veröffentlichung weder angesprochen noch gelöst. Das in dieser Veröffentlichung erforderliche Bedecken der Substratoberfläche mit der Schmelze in einer Atmosphäre von heißem Wasserstoff erschwert das Schmelz­ epitaxie-Verfahren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schmelzepitaxie-Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das ein Auftragen der Schmelze auch außerhalb des Epitaxiereaktors auf das Substrat erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Material für die Schmelze Gallium verwendet wird, und daß als Material für die Schicht Zinn verwendet wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht in der Verwen­ dung des Verfahrens in einem Epitaxieboot aus zwei parallelen Platten, die zwischen sich einen Spalt bilden, in dem auf der unteren Platte die Substrate liegen, die jeweils mit der Schicht belegt sind, wobei die obere Platte eine kegelförmige Öffnung aufweist, über die die Schmelze von einem Vorrat zugeführt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher er­ läutert, in deren einziger Figur ein Epitaxieboot hoher Kapa­ zität dargestellt ist.

Das Epitaxieboot besteht aus einer unteren Platte 11 aus Graphit und einer oberen Platte 12, die ebenfalls aus Graphit hergestellt ist. Zwischen den beiden Platten 11 und 12 ist ein Spalt 10 vor­ handen, in dem auf der unteren Platte 11 Substrate 1 liegen. Die Substrate 1 bestehen zum Beispiel aus Galliumarsenid und sind mit einer Zinnschicht 2 belegt. In der oberen Platte 12 ist eine trichterförmig nach unten zulaufende Öffnung 13 vorgesehen, zu deren Oberseite ein Rohr 14 führt, durch das Gallium nachgelie­ fert werden kann. Durch dieses Rohr 14 wird eine aus Gallium be­ stehende Schmelze 3 auf die Substrate 1 aufgebracht. In der Schmelze 3 befinden sich Zusatzstoffe 7 zur Dotierung oder zur Mischkristallepitaxie, wie beispielsweise Al, In, Sb, GaAs, GaP, Si und so weiter. Die durch die Öffnung 13 zugeführte Schmelze 3 breitet sich in der durch einen Pfeil 8 angedeuteten Ausbrei­ tungsrichtung auf den einzelnen Substraten 1 aus.

Bei der Erfindung werden also die Galliumarsenid-Substrate 1 zunächst mit der Zinnschicht 2 belegt, die bei Raumtem­ peratur in Gallium löslich ist. Zinn kann in zweckmäßi­ ger Weise durch Sputtern in einer Dicke von etwa 1 µm aufgebracht werden; es stört bei der Schmelzepitaxie nicht, da es einen sehr kleinen Verteilungskoeffizienten besitzt, so daß die epitaktische Schicht nicht merklich mit Zinn dotiert wird. Außerdem kann die Grenzfläche zwischen der Zinnschicht 2 und der Substratoberfläche durch Rücksputtern sehr gut gereinigt werden.

Anschließend wird die Schmelze 3 auf das beschichtete Substrat 1 aufgebracht. Diese Schmelze 3 ist in eine Oxid­ haut 4 eingehüllt und läuft unter Auflösung der Schicht 2 auf die Substrate 1. Die Oxidhaut 4 verhindert dabei die Tröpfchenbildung auf dem nicht benetzbaren Sub­ strat 1.

Claims (4)

1. Verfahren zum Aufbringen einer epitaktischen Schicht auf ein Substrat (1) durch Schmelzepitaxie, bei dem man das Substrat (1) zunächst mit einer Schicht (2) aus einem Material belegt, das während des Schmelzepitaxie-Verfahrens aufgelöst wird, und bei dem man dann die Schmelze (3) unter Auflösung der Schicht (2) auf das Substrat (1) laufen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Substrat (1) außerhalb des Reaktors mit der Schmelze (3) bedeckt, daß man ein bei Raumtemperatur im Material der Schmelze (3) lös­ liches Material für die Schicht (2) verwendet, und daß die Schmelze (3) in eine Oxidhaut (4) eingehüllt auf das Substrat (1) läuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Schmelze (3) Gallium eingesetzt wird, und daß als Mate­ rial für die Schicht (2) Zinn eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) mit einer Schichtdicke von 1 µm durch Sputtern aufgebracht wird.

4. Verwendung eines Epitaxiebootes aus zwei parallelen Platten (11, 12), die einen Spalt (10) bilden, in dem auf der unteren Platte (11) die jeweils mit der Schicht (2) belegten Substrate (1) angeordnet sind, wobei die obere Platte (12) eine kegelförmige Öffnung (13) zur Zuführung der Schmelze (3) von einem Vorrat (14) aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.