DE3334236C2 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halb­ leiteranordnung mit einer durch Flüssigphasenepitaxie abgeschie­ denen Oberflächenschicht, wobei die für die epitaktische Beschich­ tung vorgesehene Oberfläche des Halbleiterkörpers eine gering­ fügige Desorientierung von 0,2-1,5° gegenüber einer (111) oder (100) Gitterebene aufweist.
Aus "Applied Phys. Lett." 37 (11), 1. Dec. 1980, Seiten 1001-1003 bzw. aus "Applied Phys. Lett." Vol. 30 (10), 15. May 1977, Seiten 526-528 ist es bei III/V Verbindungshalbleitern mit (111) bzw. (100)-Orientierung bekannt, die epitaktische Halbleiterschicht auf eine mißorientierte Ebene (0,1-1,5°) abzuscheiden. Hierbei spielt die Struktur des pn-Überganges keine Rolle.
Die Flüssigphasenepitaxie wird beispielsweise zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen auf der Basis von Zweistoff- oder Dreistoff-Verbindungshalbleitern verwendet. Dabei wird üblicher­ weise von Halbleiterscheiben ausgegangen, deren beschichtete Oberflächenseite möglichst exakt mit einer niedrig indizierten Gitterebene insbesondere der (111) oder der (100) Ebene überein­ stimmt.
Es hat sich daher gezeigt, daß bei Bauelementen, die in der epi­ taktisch abgeschiedenen Halbleiterschicht einen pn-Übergang ent­ halten, der mit Hilfe amphoterer Dotierungsstoffe erzielt wird, Unregelmäßigkeiten in der Ausbildung des pn-Überganges auftreten.
Ferner weisen die optoelektronischen Kenndaten erhebliche Streuun­ gen auf, die zu einem erhöhten Ausfall führen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Mängel of­ fensichtlich durch die Wachstumsmechanismen bei ideal orientierten Halbleiterscheiben bedingt sind. Bei der epitaktischen Abscheidung des Halbleitermaterials erfolgt das Wachstum über die Bildung ei­ nes Wachstumskeims und die anschließende laterale Anlagerung von Atomen an diese Keimstelle. Auf diese Weise wird das Material schichtenförmig abgeschieden, wodurch die Geschwindigkeit des la­ teralen Wachstums diejenige des Dickenwachstums übersteigt. Beson­ ders hohe laterale Wachstumsgeschwindigkeiten werden erreicht, wenn die zu epitaxierende Fläche exakt mit einer niedrig indizier­ ten kristallographischen Netzebene zusammenfällt. Dies kann dann zu geändertem Dotierstoffeinbau bzw. zu abweichender Dotierstoff­ konzentration führen. Ferner können Verunreinigungen oder eine Komponente des Halbleitermaterials angereichert werden. Dadurch entstehen Störungen des pn-Überganges in der epitaktischen Halb­ leiterschicht oder Oberflächenplateaus mit hoher Störstellenkon­ zentration.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Her­ stellen einer Halbleiteranordnung anzugeben, das die geschilderten Mängel nicht aufweist. Dies wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch erreicht, daß eine Halbleiterscheibe aus einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial mit der desorientierten Halbleiteroberfläche mit in einer für die epitaktische Schichtabscheidung geeigneten Schmelze in Kontakt ge­ bracht wird, die ein amphoteres Dotierungsmaterial enthält, und daß die Schmelze während des Aufwachsens der Halbleiterschicht derart abgekühlt wird, daß in der epitaktischen Halbleiterschicht ein pn-Übergang entsteht.
Die Erfindung wird noch anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert.
Bei der Anordnung nach der Figur wird ein Halbleiter­ körper (1) verwendet, der beispielsweise aus Gallium­ arsenid besteht. Dieser Halbleiterkörper weist an seiner Oberfläche (5) eine Desorientierung von 0,2-1,50 vor­ zugsweise von 0,2 bis 1,00 auf. Der Halbleiterkörper (2) wird in eine Galliumschmelze eingetaucht, die mit sili­ ziumdotiertem Galliumarsenid gesättigt ist.
Die Schmelze hat beim Beginn des Aufwachsprozesses eine Temperatur von ca. 860°C und wird dann langsam abgekühlt. Auf dem beispielsweise n-dotierten Substrat (2) wächst dann zunächst eine n-dotierte Halbleiterschicht (3) auf bis eine bestimmte Übergangstemperatur erreicht ist. Beim Erreichen dieser Temperatur von ca. 820°C wird die weiter aufwachsende Schicht p-leitend. Auf diese Art und Weise wird in die durch Flüssigphasenepitaxie abgeschiedene Halbleiterschicht ein pn-Übergang einge­ baut der sehr gleichmäßig ist und keine störenden Unregel­ mäßigkeiten aufweist. Dies beruht offensichtlich darauf, daß die Laufwege für das laterale Wachstum der Epitaxie­ schicht aufgrund der geringfügigen Desorientierung wesentlich reduziert wurden, so daß die aufwachsende Epitaxie­ schicht eine leicht schuppenförmige Struktur aufweist. Aufgrund der kurzen Laufwege enthält jedoch der pn-Übergang nicht mehr so viele, die elektrischen Kenn­ daten negativ beeinflussende Störungen. Durch die Verkürzung der Laufwege für die atomaren Wachstums­ stufen werden Dotierungsinhomogenitäten weitgehend ausgeschlossen.
Die Desorientierung gegenüber der niedrigindizierten Gitterebene hat sich auch bei Galliumphosphid bewährt. Bei Galliumphosphid treten bei einem exakten Zusammenfall der zu epitaxierenden Flächen mit einer niedrig indizierten kristallographischen Netzebene insbesondere plateauartige Erhebungen mit erhöhter Störstellenkonzentration auf, die Ausfallbereiche auf der Halbleiterscheibe bilden. Bei einer Desorientierung von ca. 0,2 bis 1,0 Grad werden derartige Dotierungskonzentrationen vermieden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer durch Flüssigphasenepitaxie abgeschiedenen Oberflächenschicht, wo­ bei die für die epitaktische Beschichtung vorgesehene Oberfläche des Halbleiterkörpers eine geringfügige Desorientierung von 0,2-1,5° gegenüber einer (111) oder (100) Gitterebene aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterscheibe aus einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial mit der desorientierten Halb­ leiteroberfläche mit in einer für die epitaktische Schichtabschei­ dung geeigneten Schmelze in Kontakt gebracht wird, die ein ampho­ teres Dotierungsmaterial enthält, und daß die Schmelze während des Aufwachsens der Halbleiterschicht derart abgekühlt wird, daß in der epitaktischen Halbleiterschicht ein pn-Übergang entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus GaAs und das amphotere Dotierungsmaterial aus Silizium besteht, das in eine mit GaAs gesättigte Ga-Schmelze ein­ gebracht wird.
3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus GaP besteht und die zu beschichtende Halbleiteroberfläche eine Desorientierung gegenüber der (111) bzw. der (100) Gitterebene von 0,2-0,5° aufweist.
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