DE2404017A1

DE2404017A1 - Verfahren zum herstellen des halbleiterkoerpers eines halbleiterbauelementes

Info

Publication number: DE2404017A1
Application number: DE2404017A
Authority: DE
Inventors: Derek Edwin Bolger; Martin Pion
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1973-02-06
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-08-08
Also published as: FR2216674A1; FR2216674B3; GB1365465A; US3901744A

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

REIBURG I.B.

Verfahren zum Herstellen des Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelementes

Die Priorität der Anmeldung Nr. 5779/73 vom 2. Februar 1973 in Großbritannien wird beansprucht.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen und beschäftigt sich mit dem Problem der Fehlerbildung/ zu der das epitaxiale Wachstum aus der flüssigen Phase neigt, wenn ein solches Wachstum eben an den Kanten einer Halbleiterplatte zugelassen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelementes unter Anwendung der epitaktischen Abscheidung von Halbleitermaterial aus der flüssigen Phase auf eine Halbleiterplatte. Die erwähnte Fehlerbildung wird.erfindungsgemäß dadurch ausgeschlossen, daß die Seite, die Seitenkanten und zumindest die Randzonen jeder der beiden Oberflächensciten der Platte mit einer Schicht eines solchen hitzebeständigen Materials versehen werden, daß bei der anschließend erfolgenden epitaktischen Abscheidung das Halbleitermaterial auf einer Oberflächenseite der Platte abgeschieden wird und ein epitaktisches Wachstum an der Seite und den Seitenkanten durch das als Maskeirung wirkende hitzebeständige Material verhütet ist. - .

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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Anwendung zum Herstellen einer GaAs-Fotokathode vom Durchgangstyp anhand der Zeichnungen beschrieben _f

deren Fig. 1 die bei der Epitaxie aus der flüssigen Phase verwendete Schieberformvorrichtung darstellt und

deren Fig. 2a bis 2c aufeinanderfolgende Arbeitsgänge der Herstellung einer GaAs-Fotokathode vom Durchgangstyp veranschaulichen.

Eine GaAs-Fotokathode vom Durchgangstyp wird durch ein Verfahren hergestellt, bei dem zunächst durch epitaktisches Wachstum aus der flüssigen Phase auf einem GaAs-Substrat eine Schicht aus GaAlAs und dann auf der GaAlAs-Schicht eine Schicht aus GaAs aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wir die "Schieberformvorrichtungs"-Technik angewendet. Dabei wird in einer in einer Graphit-Form 3 hergestellten flachen Vertiefung 2 mit der Stirnfläche nach oben das GaAs-Substrat in der Form einer Platte 1 ,

2 vorzugsweise mit einer Flächengröße von 1 bis 5 cm und einer Dicke von 200" bis 250 um, angeordnet. Die Form 3 wird im Gleitkontakt mit dem Geitschieber 4 gehalten, welcher Schmelzen 5 in derartig angeordneten Durchbohrungen enthält, daß die Platte durch gleitende Bewegung in Berührung mit jeder der Schmelzen gebracht werden kann.

Um Vermischen und Mitreißen der Schmelze auf ein Mindestmaß zu beschränken, werden kleinste Abstände eingehalten. So sollte der Abstand zwischen der Form und dem Gleitschieber micht mehr als 50 um betragen. Normalerweise erscheint es hinsichtlich der Bemessung der Tiefe der Vertiefung wünschenswert, daß der Abstand zwischen der Platte und dem Gleitschieber anfänglich größer ist um einen Betrag, der der erforderlichen Gesamtdicke des epitaktischen Aufbringens entspricht, typischerweise 100 um.

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Beim Aufbringen einer Schicht in einer Dicke von 100 um über die gesamte Oberfläche der Platte gerade bis an ihre Seitenkanten wurde jedoch festgestellt, daß eine Neigung zum Auftreten eines bevorzugten Kristallwachstums in der Nachbarschaft dieser Kanten besteht, was die Ursache eines Fehlwachstumproblems ist, sobald auch versucht wird, die Form zu bewegen, um den Kontakt der Platte mit der Schmelze aufzuheben. -.

Um diese Schwierigkeit der Fehlerbildung an den Seiten und Seitenkanten der Platte zu beheben, wird diese zunächst mit einer dünnen Passivierungsschicht versehen. Zu diesem Zwecke wird pyrolytisch in einer Dicke von o,2 bis 0,4 um eine Schicht aus Quarz auf die vordere Oberflächenseite und die Seite der Platte 1 (Fig.2a) abgeschieden, danach die Platte umgedreht und auf die Rückseite und die Seite der Platte 1 eine ähnliche Schicht 8 (Fig. 2b) aufgebracht. Darauf wird zur Freilegung der vorderen Oberflächenseite die Platte noch einmal gedreht. Der Rand, wird mit Wachs maskiert und danach zur Ätzung eines Durchbruchs durch den mittleren Bereich der Quarzschicht 7 verdünnte Flußsäure angewendet. Auf diese Weise wird eine Platte mit einer Quarz-Passivierungsschicht erhalten, welche die Rückseite, die Seite, die Seitenkanten und einen schmalen Rahmenteil, vorzugsweise in einer Breite von 1 bis 2 mm, entlang der Berandung der Vorderfläche der Platte gemäß der Fig.2c bedeckt.

Beim Abscheiden einer GaAlAs-Schicht durch Epitaxie aus der flüssigen Phase ist die Quarz-Passivierungsschicht in gewissen Umfang einem Angriff durch das Aluminium in der Schmelze ausgesetzt. Die Heftigkeit dieses Angriffs hängt von den Wachstumsbedingungen ab. Diese Bedingungen sind häufig derart, daß der Angriff in Kauf genommen werden kann und keine besonderen Maßnahmen zu seiner Verhütung ergriffen werden. Er kann jedoch

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durch Verwendung von Siliciumnitrid vermieden werden. Entweder können anstelle der Schichten 7 und 8 aus Siliciumnitrid Schichten aus Siliciumnitrid abgeschieden werden oder, falls ein nicht ausreichendes Haften des Siliciumnitrids an der Platte festgestellt wird, können Siliciumnitridschichten über den Schichten 7 und 8 aus Quarz aufgebracht werden. Die Siliciumnitrid-Schichten können durch Glimmentladung abgeschieden werden.

Nach dem Ätzen der Durchbrüche durch die Passivierungsschicht bzw. Passivierungsschichten auf der Vorderfläche der Platte ist diese fertig, um mit der Stirnfläche nach oben in der zum Aufwachsen von Epitaxschichten vorbereiteten Vertiefung 2 der Form angeordnet zu werden. Die erste einkristallin aufzubringende Schicht ist eine p-leitende Ga_ C^l_n j-As-Schicht 10, vorzugsweise in einer Dicke von 40 bis 100 um, wonach eine

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p -leitende GaAs-Schicht 11, vorzugsweise in einer Dicke von 5 bis 10 um, durch einkristallines Wachstum aufgebracht wird.

Die Platte wird mit den epitaktisch aufgebrachten Schichten 10 und 11 an einen Träger 14 geklebt, der Rand der Platte wird mit Wachs maskiert und es wird dann zum Ätzen eines Durchbruchs durch die Schicht 8 aus Siliciumdioxid zur Freilegung der Rückseite der Platte 1 verdünnte Flußsäure verwendet.

Der mittlere Teil des Grundkörpermaterials der Platte 1 wird als nächstes chemisch unter Anwendung einer Blasenätztechnik entfernt, die eine gleichförmige Entfernung des Materials über eine große Fläche erlaubt. Dazu wird die noch an ihrem Träger befestigte Platte mit ihrer freiliegenden Rückseite nach unten in ein geeignetes Ätzmittel gebracht, welches in einem Behälter mit porösem Boden enthalten ist, durch den Stickstoff-Gas gepumpt wird. Das Freilegen der GaAlAs-Schicht 10 kann augenscheinlich durch Beobachten des Substrats festgestellt werden,

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da es etwas unterschiedlich in der Färbung ist, so daß die Verwendung eines nur GaAs selektiv angreifenden Ätzmittels nicht erforderlich ist. Eine Mischung von Schwefelsäure und Wasserstoffsuperoxid ist ein geeignetes nichtselektiv angreifendes Ätzmittel.

Zur Kontaktierung eines solchen Halbleiterbauelementes werden herkömmliche Verbindungsverfahren angewendet. Eine solche Kontaktierung wird entweder unmittelbar an der aufgewachsenen Schicht 11 oder an dem Rand der Substrat-Platte 1 angebracht.

Die freiliegende Oberfläche der Epitaxschicht 11 aus GaAs kann zur Verbesserung des Wirkungsgrades durch Erniedrigung der Austrittsarbeit einer herkömmlichen Behandlung mit Caesium unterworfen werden.

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Claims

Vl 7Q4 IJD.E.Böiger et al 3-2 ■ PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen des Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelements unter Anwendung der epitaktischen Abscheidung von Halbleitermaterial aus der flüssigen Phase .auf eine Halbleiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite, die Seitenkanten und zumindestens die Randzonen jeder der beiden Oberflächenseiten der Platte mit einer Schicht eines solchen hitzebeständigen Materials versehen werden, daß bei der anschließend erfolgenden epitaktischen Abscheidung das Halbleitermaterial auf einer Oberflächenseite der Platte abgeschieden wird und ein epitaktisches Wachstum an der Seite und den Seitenkanten durch das als Maskierung wirkende hitzebeständige Material verhütet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumdioxid als hitzebeständiges Material verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumnitrid als hitzebeständiges Material verwendet wird .'

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Seite,'.die Seitenkanten und zumindest die Randzonen jeder der beiden Oberflächenseiten der Platte mit einer Schicht aus Siliciumdioxid versehen werden, welche mit einer Schicht aus Siliciumnitrid bedeckt wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite, die.Seitenkanten und zumindest die Randzonen jeder der beiden Oberflächenseiten einer Platte aus GaAs mit einer Schicht des hitzebeständigen Materials versehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberflächenseite einer Platte aus GaAs durch epitaktisches Wachstum eine GaAlAs-Schicht und darüber eine GaAs-Schicht abgeschieden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der freiliegenden Oberfläche der
epitaktisch gewachsenen GaAS-Schicht mit Caesium behandelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, , daß der mittlere Teil des aus GaAs bestehenden Grundkörpermaterial der Platte mittels einer durch Blasen bewegte Ätzflüssigkeit entfernt wird.

9. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 8 zum Herstellen eines als Fotokathode verwendbaren Halbleiterbauelements vom Durchgangstyp.

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