DE2305019B2

DE2305019B2 - Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Aufwachsen von Halbleiterschichten mittels Flüssigphasen-Epitaxie

Info

Publication number: DE2305019B2
Application number: DE2305019A
Authority: DE
Inventors: Michael Freehold Monmouth N.J. Ettenberg; Stephen Lee Newtown Bucks Pa. Gilbert
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-02-09
Filing date: 1973-02-02
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS5225294B2; FR2171129B1; BE795005A; DE2305019C3; IT978597B; FR2171129A1; JPS4890190A; GB1414254A; DE2305019A1; US3897281A; CA986393A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwachsen einkristalliner, gegebenenfalls die elektrische Leitfähigkeit beeinflussende Dotierungsstoffe enthaltender Halbleiterschichten auf ein Substrat mittels Flüssigphasen-Epitaxie, wobei das Substrat erhitzt und mit einer Lösung in Berührung gebracht wird, die das in einem geschmolzenen Lösungsmittel gelöste Halbleitermaterial und gegebenenfalls die Dotierungsstoffe enthält, und die Lösung danach abgekühlt wird.

Eine Technik, die im Zusammenhang mit der Herstel'ung gewisser Halbleiterbauteile, insbesondere solcher, die aus Halbleitermaterialien der Gruppe IH-V und ihrer Legierungen bestehen, wie lichtaussehende und Elektronen übertragende Bauteile, entwickelt wurde, ist unter der Bezeichnung »Flüssigphasen-Epitaxie« bekannt geworden. Darunter versteht man ein Verfahren zum Abscheiden einer aus einkristallinem Halbleitermaterial bestehenden Epitaxialschicht auf einem Substrat, wobei eine Oberfläche des Substrats mit einer Lösung des Halbleitermaterials in einem geschmolzenem Lösungsmetall in Berührung gebracht, die Lösung sodann abgekühlt wird, um einen Teil des Halbleitermaterials in der Lösung auszufällen und auf dem Substrat als Epitaxialschicht abzuscheiden, und der Rest der Lösung schließlich vom Substrat entfernt wird. Die Lösung kann auch einen Leitfähigkeitsmodifizierer enthalten, der zusammen mit dem Halbleitermaterial abgeschieden wird, um eine Epitaxialschicht gewünschter Leitfähigkeit zu erhalten. Außerdem können zwei oder mehrere Epitaxialschichten aufeinander niedergeschlagen werden, so daß ein Halbleiterbauteil eines gewünschten Aufbaus entsteht, das beispielsweise zwischen benachbarten Epitaxialschichten entgegengesetzter Leitfähigkeit einen PN-Übergang aufweist.

In der US-PS 35 65 702 ist eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden einer oder mehrerer Epitaxialschichten aus der flüssigen Phase beschrieben, das besonders bei der Herstellung aufeinanderliegender Epitaxialschichten Verwendung findet. Die dazu bevorzugt verwendete Vorrichtung weist ein Ofenschiffchen aus hitzebeständigem Material auf, in dessen Oberseite mehrere mit Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sind, sowie einen in einer entlang der Böden der Ausnehmungen vorgesehenen Führung bewegbaren Schieber aus hitzebeständigem Material. Bei Betrieb dieser Vorrichtung wird in einer Ausnehmung eine Lösung untergebracht, während ein Substrat in eine Vertiefung des Schiebers gelegt wird. Der Schieber wird sodann bewegt, um das Substrat in den Bereich des Bodens der Ausnehmung zu bringen, so daß die Oberfläche des Substrats mit der Lösung in Kontakt kommt. Sobald die Epitaxialschicht auf dem Substrat abgeschieden ist, wird der Schieber weiterbewegt, um das Substrat aus der Ausnehmung zu entfernen. Um mehrere Epitaxialschichten auf dem

Substrat abzuscheiden, werden in getrennten Ausnehmungen verschiedene Lösungen vorgesehen und das Substrat mittels des Schiebers nacheinander in den Bereich jeder Ausnehmung gebracht, um die Epitaxialschichten auf dem Substrat abzuscheiden.

Bei Anwendung der Flüssigphaser; Epitaxie ist es wünschenswert, daß die zum Abscheiden verwendeten Lösungen bei der Temperatur, bei der das Abscheiden stattfindet, an Halbleitermaterial exakt gesättigt sind. Sofern die Lösung mit Halbleitermaterial übersättigt ist, enthält sie feste Halbleiterpartikel, was oft zu schlechter Kristallqualität der niedergeschlagenen Epitaxialschicht führt Sofern die Lösung an Halbleitermaterial ungesät · tigt ist, wird das Substrat in unkontrollierbarer Weise vom Lösungsmetall gelöst, sobald es mit letzterem in Berührung kommt Dadurch entsteht eine schlechte, unebene Epitaxialschicht. Das Erreichen der gewünscht genauen Sättigung der Lösung bei Niederschlagstemperatur durch Kontrollieren des Verhältnisses der ursprünglich zur Herstellung der Lösung benutzten Ingredienzen ist deshalb schwierig, weil bereits geringfügige Temperaturschwankungen die Lösungsfähigkeit des Lösungsmetalls ändern. Dieses Problem wird dann noch gravierender, wenn mehrere Epitaxialschichten nacheinander aus mehreren Lösungen hergestellt werden, wie es in dem genannten Patent beschrieben ist, da jede Schicht bei einer anderen Temperatur abgeschieden wird.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der FR-PS 20 57 009 bekannt. Dabei erfolgt die dem Zweck der Reinigung insbesondere von unerwünschten Oxyden dienende Behandlung in einer Position, bei der das Halbleitermaterial zumindest zum Teil gegen die reduzierende Wasserstoffatmosphäre abgedeckt ist und auch durch das Lösungsmittel, welches seinerseits ebenfalls abgedeckt ist. Damit ist der erhebliche Nachteil verbunden, daß das mit der beschriebenen Behandlung beabsichtigte Entfernen unerwünschter Verunreinigungen, insbesondere Oxyde, nicht umfassend gelingt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sich eine außerordentlich einfache Kontrolle des gewünschten Sättigungspunktes ergibt und gleichzeitig qualitativ und herstellungsmäßig verbesserte Epitaxialschichten erzielt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Inberührungbringen das im Lösungsmittel zu lösende Halbleitermaterial, sowie gegebenenfalls die Dotierungsstoffe getrennt vom Lösungsmittel in einer Wasserstoff-Atmosphäre erhitzt und die im Lösungsmittel zu lösenden Stoffe dem Lösungsmittel erst dann zugegeben werden, wenn sich das Lösungsmitte! in schmelzflüssigem Zustand befindet und die gewünschte Aufwachstemperatur aufweist, wobei gegebenenfalls die Dotierungsstoffe bereits von Anfang an dem Lösungsmittel zugegeben sein können.

Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß sowohl das Substrat als auch das Halbleitermaterial und das Lösungsmittel sowie gegebenenfalls später zuzugebende Dotierungsstoffe sämtlich getrennt der Reinigung unterworfen werden, was dazu führt, daß Verunreinigungen, wie Oxyde auf alle Fälle von sämtlichen Oberflächen entfernt werden. Dieser Vorteil ergibt sich zusätzlich zu dem, daß beim Zusammenfügen der zu lösenden Stoffe mit dem Lösungsmittel erst im Zeitpunkt des Erreichens der gewünschten Aufwachstemperatur eine leichtere Kontrolle des Sättigungspunktes möglich ist, als wenn das Erhitzen in gegenseitigem Kontakt zwischen zu lösendem Halbleitermaterial und Lösungsmittel erfolgt.
Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine aus einem mit mindestens einer oberseitigen Ausnehmung versehenen Ofenschiffcheii bestehende Vorrichtung, die ein sich im Bereich des Bodens der Ausnehmung erstreckendes Fördermittel

ίο für das mit mindestens einer Epitaxialschicht zu versehende Substrat aufweist, wobei erfindungsgemäß oberhalb des Fördermittels eine Abdeckung angeordnet ist, auf der Material abgelegt werden kann, das durch Bewegen der Abdeckung im geeigneten Moment in die jeweils darunter liegende Ausnehmung gelangt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Längsschnitt;

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung, in Draufsicht; und

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 als Ganzes mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem hitzebeständigen Ofenschiffchen 12 aus inertem Material, wie Graphit.

Das Schiffchen 12 ist mit drei mit Abstand voneinander angeordneten oberseitigen Ausnehmungen 14, 16 und 18 versehen. Längs durch das Schiffchen 12 erstreckt sich vom einen zum anderen Ende im Bereich der Böden der Ausnehmungen 14,16 und 18 eine erste Führung 20, in der ein erster Schieber 22 aus hitzebeständigem Material, wie Graphit, derart bewegbar ist, daß seine Oberseite die Bodenflächen der Ausnehmungen 14, 16 und 18 bildet. Der Schieber 22 besitzt zur Aufnahme eines Substrats 26 eine oberseitige Vertiefung 24, die groß genug ist, um das Substrat in flacher Lage aufzunehmen. Vorzugsweise ist die Vertiefung etwas tiefer als das Substrat 26 dick ist, so daß die obere Fläche des Substrats sich unterhalb der Oberkante der Vertiefung befindet. Weiterhin erstreckt sich ebenfalls längs durch das Schiffchen 12 vom einen zum anderen Ende mit Abstand zur ersten Führung 20 eine zweite Führung 28, die etwas unterhalb der Oberkante des Schiffchens 12 quer durch die Ausnehmungen 14,16 und 18 angeordnet ist. In dieser Führung 28 ist ein zweiter Schieber 30 aus hitzebeständigem Material, wie Graphit, bewegbar gelagert, der sich durch die Ausnehmungen 14,16 und 18 erstreckt.

Um mit der beschriebenen Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, werden der zweite Schieber aus dem Schiffchen entfernt und getrennte Grundchargen in den Ausnehmungen 14 und 16 untergebracht. Jede dieser Chargen besteht aus einem Lösungsmetall für das niederzuschlagende Halbleitermaterial. Um beispielsweise epitaktische Schichten aus Galliumarsenid herzustellen, wird als Halbleitermaterial Galliumarsenid und als Lösungsmetall Gallium verwendet. Sofern die herzustellende epitaktische Schicht eine besondere Leitfähigkeit aufweisen soll, enthält die Charge auch einen gewünschten Leitfähigkeitsmodifizierer. Wie noch erklärt werden wird, ist es bei Verwendung bestimmter Leitfähigkeitsmodifierer jedoch angebracht, diese erst später während des Aufwachsprozesses zuzufügen.

Danach wird der zweite Schieber 30 wieder in die zweite Führung 28 eingelegt, so daß er sich quer durch die Ausnehmungen 14,16 und 18 erstreckt. Zusätzliche Chargen, die das niederzuschlagende Halbleitermaterial enthalten, werden in die Ausnehmungen 14 und 16 auf die Oberseite des zweiten Schiebers 30 gelegt. Die zusätzliche Charge kann entweder ein fester Halbleiterkörper 32 sein, wie in Fig. 1 in der Ausnehmung 14 dargestellt, oder in granulierter, fester Form vorliegen, wie die in der Ausnehmung 16 dargestellte zusätzliche Charge 34. Sofern der Leitfähigkeitsmodifizierer der Grundcharge während des Aufwachsprozesses zugefügt werden soll, wird er ebenfalls in die entsprechende Ausnehmung auf die Oberseite des zweiten Schiebers 30 gegeben. Schließlich wird das aus für das epitaktische Aufwachsen geeignetem Material bestehende Substrat 26 in die Vertiefung 24 des ersten Schiebers 22 gelegt.

Das beladene Ofenschiffchen wird sodann in einen geeigneten, nicht dargestellten Ofen gegeben, in dem es von hochreinem Wasserstoff umspült wird. Die Ofenheizung wird danach in Betrieb genommen, um den Inhalt des Ofenschiffchens auf eine Temperatur zu erhitzen, bei welcher das Lösungsmittel schmilzt, wie das in F i g. 1 durch die geschmolzenen Chargen 36 und 38 angedeutet ist, und bei der ein gewünschter Betrag des Halbleitermaterials sich im geschmolzenen Lösungsmetall auflöst. Für GaAlAs oder GaAs beträgt diese Temperatur beispielsweise zwischen 800 und 950⁰C. Sofern eine oder beide Grundchargen zusätzlich einen Leitfähigkeitsmodifizierer enthalten, wird dieser in den geschmolzenen Chargen 36 und 38 gelöst. Gewisse Leitfähigkeitsmodifizierer enthalten jedoch Oxide, die die geschmolzenen Chargen verunreinigen würden. Dadurch, daß solche Leitfähigkeitsmodifizierer auf dem zweiten Schieber 30 untergebracht werden, wird beim Erhitzen in Wasserstoffatmosphäre ein Reduzieren der Oxide erreicht und damit die Verunreinigungen entfernt. Wenn daher Leitfähigkeitsmodifizierer verwandt werden, die ein Oxid oder irgendwelche andere durch Erhitzen in Wasserstoffatmosphäre zu entfernende Verunreinigungen enthalten, wird der Modifizierer vorzugsweise auf den zweiten Schieber 30 gegeben, anstatt ihn zu Anfang den Grundchargen beizufügen.

Nunmehr wird der zweite Schieber 30 in Richtung des in Fig. 1 angegebenen Pfeils 40 bewegt, bis er sich vollständig außerhalb der Ausnehmung 14 befindet. Dadurch kann sowohl der Halbleiterkörper 32 als auch gegebenenfalls in der Ausnehmung 14 auf dem zweiten Schieber 30 befindlicher Leitfähigkeitsmodifizierer in das geschmolzene Lösungsmetall 36 fallen. Das Halbleitermaterial wird sodann im geschmolzenen Lösungsmetall 36 aufgelöst, bis letzteres exakt mit Halbleitermaterial bei der dann herrschenden Temperatur gesättigt ist. Jegliches nicht im Lösungsmetall gelöstes Halbleitermaterial wird auf dem Lösungsmetall schwimmen und das spätere epitaktische Aufwachsen nicht nachteilig beeinflussen. Gegebenenfalls in das Lösungsmetall 36 gelangter Leitfähigkeitsmodifizierer löst sich ebenfalls auf. Somit wird eine Niederschlagslösung aus Halbleitermaterial und Leitfähigkeitsmodifizierer in geschmolzenem Lösungsmetall geschaffen, die an Halbleitermaterial bei der dann herrschenden Lösungstemperatur exakt gesättigt ist.

letzt wird der erste Schieber 22 in Richtung des in Fig. 1 angegebenen Pfeiles 42 bewegt, bis das Substrat 26 sich in der Ausnehmung 14 befindet. Dadurch kommt die Oberfläche des Substrats mit der cxkat gesättigten, in der Ausnehmung 14 befindlichen Lösung in Berührung. Die Temperatur des Ofens wird sodann erniedrigt, um das Ofenschiffchen und seinen Inhalt aui eine erste, vorgewählte Temperatur abzukühlen. Das Abkühlen der in der Ausnehmung 14 befindlichen, exakt gesättigten Lösung führt dazu, daß ein Teil des in Lösung befindlichen Halbleitermaterials ausfällt und sich auf der Oberfläche des Substrats niederschlägt wodurch eine erste Epitaxialschicht gebildet wird. Ein

ίο Teil des ebenfalls in Lösung befindlichen Leitfähigkeitsmodifizierers wird in das Gitter der ersten Epitaxialschicht eingebaut, wodurch letztere die gewünschte Leitfähigkeit erhält.
Das Ausmaß der Abkühlung der Lösung bestimmt die Menge des gefällten Halbleitermaterials und somit die Dicke der ersten, auf dem Substrat 26 niedergeschlagenen Epitaxialschicht. Danach wird der zweite Schiebei 30 nochmals in Richtung des Pfeiles 40 bewegt, bis ei völlig aus der Ausnehmung 16 herausgezogen ist Dadurch kann das Halbleitermaterial 34 sowie gegebenenfalls in der Ausnehmung 16 auf dem zweiter Schieber befindlicher Leitfähigkeitsmodifizierer in da; geschmolzene Lösungsmittel 38 fallen. Das Halbleitermaterial wird sich in der Lösung 38 auflösen, bis diese bei der dann herrschenden Temperatur des Lösungsmit tels an Halbleitermaterial exakt gesättigt ist. In gleichei Weise wird sich der in das Lösungsmittel 38 gefallene Leitfähigkeitsmodifizierer auflösen, so daß eine Niederschlagslösung aus Halbleitermaterial und Leitfähigkeitsmodifizierer in geschmolzenem Lösungsmetall entsteht die bei der dann herrschenden Lösungstemperatur ar Halbleitermaterial exakt gesättigt ist.

Nun wird der erste Schieber 22 nochmals in Richtung des Pfeils 42 bewegt, um das Substrat 26 mit der daraul befindlichen ersten Epitaxialschicht aus der Ausnehmung 14 in die Ausnehmung 16 zu bringen. Dadurch gerät die Oberfläche der ersten Epitaxialschicht mit dei gesättigten Lösung in der Ausnehmung 16 in Berührung Die Ofentemperatur wird sodann weiter erniedrigt, urr das Ofenschiffchen 12 und seinen Inhalt auf eine zweite vorbestimmte Temperatur zu bringen, die unterhalb dei ersten, vorbestimmten Temperatur liegt. Das Abkühler der Lösung bewirkt ein Ausfällen eines Teils des Halbleitermaterials, das sich auf der Oberfläche dei ersten Epitaxialschicht in Form einer zweiten Eptaxialschicht niederschlägt. Dabei gelangt ein Teil dei Leitfähigkeitsmodifizierer in das Gitter der zweiter Epitaxialschicht, wodurch diese die gewünschte Leitfähigkeit erhält. Der erste Schieber 22 wird nun nochmals in Richtung des Pfeils 42 bewegt, um das Substrat 26 mi den beiden Epitaxialschichten aus der Ausnehmung K in die leere Ausnehmung 18 zu bringen, durch die es von Schieber 22 entfernt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem sämtliche!

oder zumindest der größte Teil des Halbleitermaterial! dem geschmolzenen Lösungsmetall vor der Berührung des Substrats mit der Niederschlagslösung zugegeber wird, hat erhebliche Vorteile gegenüber den bishei angewandten Verfahren, bei denen sämtliches odei

ho zumindest der größte Teil des Halbleitermaterials mi der Lösungsmetall-Charge gemischt wird, bevor letzte re geschmolzen wird. Ein Vorteil liegt darin, daß mi dem erfindungsgemäßen Verfahren Lösungen geschaf fen werden, die bei der Temperatur, bei der da!

h^r> Aufwachsen der Epitaxialschicht stattfindet, exakt mi Halbleitermaterial gesättigt sind, so daß die aus einei derartigen Lösung hergestellte Epitaxialschicht ausgc zeichnete Kristalleigenschaften und beste Planparalleli

tat besitzt Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß während des zum Zwecke des Aufwachsens der ersten Epitaxialschicht stattfindenden Abkühlens der in der Ausnehmung 14 befindlichen Lösung das in der Ausnehmung 16 befindliche, geschmolzene Lösungsmetall, das dann ebenfalls abgekühlt wird, wenn überhaupt dann nur wenig Halbleitermaterial enthält. Würde nämlich das geschmolzene Lösungsmetall in der Ausnehmung 16 zu diesem Zeitpunkt eine größere Menge Halbleitermaterial enthalten, so würde das Abkühlen der in der Ausnehmung 16 befindlichen Lösung während des Aufwachsens der ersten Epitaxialschicht zum Ausfällen eines Teils des Halbleitermaterials in dieser Lösung führen, was entweder zu einem Niederschlag auf dem ersten Schieber 22 oder zur Bildung von Halbleiterpartikeln in der Lösung führen würde. Auf diese Weise ausgefälltes Halbleitermaterial hat negative Einflüsse auf die physikalischen Eigenschaften der zweiten Epitaxialschicht, die später aus der in der Ausnehmung 16 befindlichen Schmelze aufgewachsen wird. Da jedoch erfindungsgemäß während des Aufwachsens der ersten Epitaxialschicht das in der Ausnehmung 16 befindliche Lösungsmetall allenfalls geringe Mengen Halbleitermaterial enthält, wird die Bildung unerwünschter Ausfällungen an Halbleitermaterial in der zweiten Ausnehmung 16 verhindert.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit der Herstellung zweier aufeinander liegender Epitaxialschichten beschrieben wurde, kann es selbstverständlich in gleicher Weise dazu verwandt werden, entweder eine oder mehr als zwei Epitaxialschichten herzustellen. Um nur eine Epitaxialschicht niederzuschlagen, wird nur eine Lösung in einer der Ausnehmungen des Ofenschiffchens benötigt. Sofern mehr als zwei Epitaxialschichten auf dem Substrat aufgebracht werden sollen, wird das Ofenschiffchen 12 mit einer der Anzahl der herzustellenden Schichten entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen für je eine Lösung versehen. Selbstverständlich können darüber hinaus im Rahmen der Erfindung dem Lösungsmetall außer dem beschriebenen Halbleitermaterial und den Leitfähigkeksmodifizierern zusätzlich andere Ingredienzen zum Bilden der Niederschlagslösung während des Aufwachsprozesses zugefügt werden.

Darüber hinaus kann das Ofenschiffchen mit weiteren, sich oberhalb oder unterhalb des zweiten Schiebers 30 erstreckenden Schiebern versehen sein, um den Lösungen verschiedene zusätzliche Materialien zu verschiedenen Zeitpunkten des Herstellungsprozesses beigeben zu können. Wenn es beispielsweise gewünscht ist, die Konzentration oder die Art des Leitfähigkeitsmodifizierers in einer Epitaxialschicht während ihres Aufwachsens zu ändern, kann der zusätzliche Leitfähigkeitsmodifizierer auf einen zusätzlichen, oberhalb des Schiebers 30 angeordneten Schieber gegeben werden. Wenn dann das auf dem zweiten Schieber 30 befindliche Material in das geschmolzene Lösungsmetall gefallen ist und die sich dann ergebende Lösung zum Zwecke des Aufwachsens der Epitaxialschicht abgekühlt wird, kann der zusätzliche Schieber so weit bewegt werden, daß der zusätzliche Leitfähigkeitsmodifizierer in die Lösung fällt und dadurch die Konzentration oder die Art des Leitfähigkeitsmodifizierers in dem anschließend sich

ίο bildenden Teil der Epitaxialschicht geändert wird. In ähnlicher Weise kann die Zusammensetzung des Halbleitermaterials der Epitaxialschicht während ihres Entstehens geändert werden. Wenn die anfänglich aus einer Schmelze aufzuwachsende Epitaxialschicht beispielsweise aus Galliumarsenid oder einer Legierung der 111-V-Verbindungen, wie Gallium-Aluminium-Arsenid besteht, und es erwünscht ist, die anfängliche Gallium-Arsenid-Schicht in Gallium-Aluminium-Arsenid zu ändern oder die Konzentration des Aluminiums in der anfänglichen Gallium-Aluminium-Arsenid-Schicht zu ändern, kann Aluminium auf den zusätzlichen Schieber gegeben und während des Aufwachsprozesses der zunächst gebildeten Lösung zugefügt werden.

Anstatt das Halbleitermaterial auf den zweiten Schieber und den Leitfähigkeitsmodifizierer oder andere die Zusammensetzung ändernde Zuschläge auf dem zusätzlichen Schieber unterzubringen, können Leitfähigkeitsmodifizierer oder Zuschläge auf dem zweiten Schieber und das Halbleitermaterial auf dem zusätzlichen Schieber untergebracht werden. Dadurch wird ermöglicht, daß Leitfähigkeitsmodifizierer oder Zuschläge in die geschmolzenen Lösungsmetalle in den verschiedenen Ausnehmungen entweder nacheinander oder gleichzeitig vor der Zugabe des Halbleitermaterials zu dem jeweils zugeordneten Lösungsmetall fallengelassen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die zu seiner Durchführung vorgeschlagene Vorrichtung ermöglichen somit die Herstellung einer oder mehrerer Halbleiterschichten auf einem Substrat, wobei das Halbleitermaterial dem geschmolzenen Lösungsmetall erst dann zugegeben wird, wenn das Lösungsmittel sich in einer Wasserstoff-Atmosphäre befindet — so daß der Vorgang in kontrollierter Atmosphäre und bei kontrollierter Temperatur stattfindet — und zwar bevor das Substrat mit der Lösung in Berührung gebracht wird, wodurch eine Niederschlagslösung geschaffen wird, die bei der Temperatur, bei welcher das Aufwachsen stattfinden soll, exakt mit Halbleitermaterial gesättigt

so ist. Außerdem ermöglicht die Erfindung die zusätzliche Beigabe verschiedener Materialien während des Herstellungsprozesses, so daß die Zusammensetzung der herzustellenden Schicht kontrolliert oder variiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufwachsen einkristalliner, gegebenenfalls die elektrische Leitfähigkeit beeinflussende Dotierungsstoffe enthaltender Halbleiterschichten auf ein Substrat mittels Flüssigphasen-Epitaxie, wobei das Substrat erhitzt und mit einer Lösung in Berührung gebracht wird, die das in einem geschmolzenen Lösungsmittel gelöste Halbleitermaterial und gegebenenfalls die Dotierungsstoffe enthält, und die Lösung danach abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Inberührungbringen das im Lösungsmittel zu lösende Halbleitermaterial, sowie gegebenenfalls die Dotierungsstoffe getrennt vom Lösungsmittel in einer Wasserstoff-Atmosphäre erhitzt und die im Lösungsmittel zu lösenden Stoffe dem Lösungsmittel erst dann zugegeben werden, wenn sich das Lösungsmittel in schmelzflüssigem Zustand befindet und die gewünschte Aufwachstemperatur aufweist, wobei gegebenenfalls die Dotierungsstoffe bereits von Anfang an dem Lösungsmittel zugegeben sein können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial in das geschmolzene Lösungsmittel fallengelassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Herstellen mehrerer Halbleiter-Epitaxialschichten übereinander, wobei getrennte, jeweils für das aufzuwachsende Halbleitermaterial geeignete Lösungsmittelchargen vorgesehen und auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der sämtliche Lösungsmittel geschmolzen sind und in ihnen das Halbleitermaterial lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Herstellungsschritte zunächst mit einem Lösungsmittel zum Aufwachsen der ersten Epitaxialschicht durchgeführt und sodann für jede weitere Epitaxialschicht mit jeweils einem anderen Lösungsmittel wiederholt werden, wobei die im Lösungsmittel zu lösenden Stoffe diesen jeweils dann zugegeben werden, wenn es sich auf der gewünschten Lösungstemperatur befindet.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsstoffe dem Lösungsmittel während seines dem Aufwachsen der Epitaxialschicht dienenden Abkühlens zugegeben wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem mit mindestens einer oberseitigen Ausnehmung versehenen Ofenschiffchen, das ein sich im Bereich des Bodens der Ausnehmung erstreckendes Fördermittel für das mit mindestens einer Epitaxialschicht zu versehende Substrat aufweist, gekennzeichnet durch eine oberhalb des Fördermittels angeordnete Abdeckung, auf der Material abgelegt werden kann, das durch Bewegen der Abdeckung im geeigneten Moment in die jeweils darunterliegende Ausnehmung gelangt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel aus einem ersten Schieber (22) besteht, der sich längs durch das Ofenschiffchen (12) erstreckt, so daß seine Oberseite den Boden der Ausnehmung bildet, und mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Substrats versehen ist, und daß die Abdeckung aus einem zweiten Schieber (30) besteht, der sich mit Abstand oberhalb des ersten Schiebers (22) ebenfalls längs durch das Ofenschiffchen (12) erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofenschiffchen mehrere mit Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen (14, 16, 18) besitzt, die bodenseitig vom ersten Schieber (22) abgedeckt werden, und daß der zweite Schieber (30) sich ebenfalls durch sämtliche Vertiefungen (14,18,16) erstreckt.