DE2945333C2 - Verfahren zum epitaxialen Aufwachsen einer Galliumarsenid-Schicht auf einem Galliumarsenid-Substrat - Google Patents
Verfahren zum epitaxialen Aufwachsen einer Galliumarsenid-Schicht auf einem Galliumarsenid-SubstratInfo
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Description
Γ5
Zur Herstellung von Halbleiterkristallen aus Galliumarsenid ist es bekannt, die Halbleiterkristalle aus der
Flüssigphas·*. wachsen zu lassen. Nach einem in der
DE-OS 2S29 747 beschriebenen Verfahren wird ein
Galliumarsenid-Substrat mit einer Schmelze von Galliumarsenid in Berührung gebracht, worauf die flüssige
Schmelze zum epitaxialen Anwachsen auf der Oberfläche des Substrats abgekühlt wird. Vor dem Aufbringen
der Schmelze wird das Galliumarsenid-Substrat durch chemische Ätzung vorbehandelt Hierzu wird das
Substrat mit Wasserstoff behandelt, dem Arsentrichlorid beigemischt ist. Im Reaktionsraum entsteht Chlorwasserstoff
und gasförmiges As4. Das As4 wird durch in
der Nähe des Substrats befindliches Gallium adsorbiert und gleichzeitig reagiert der Chlorwasserstoff mit dem
Gallium unter Bildung ein-j Galliumsubhalogenids. Letzteres wird durch Wasserstoff zu dem Substrat
transportiert und beseitigt dort 'orhandene Oxidfilme.
Ein Nachteil dieser Verfahrensweise liegt darin, daß eine Mindestmenge an Gallium vorhanden sein muß und
daß das Substrat mit einem Galliumsubhalogenid in Berührung gebracht werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren zum epitaxialen Aufwachsen
einer Galliumarsenid-Schicht auf einem Galliumarsenid-Substrat
bereitzustellen, bei dem keine Minüestmenge
an Gallium vorliegen muß und kein Galliumsubhalogenid mit dem Substrat in Berührung gebracht wird.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch beschriebene Verfahren gelöst, das den Gegenstand der
Erfindung darstellt.
Galliumarsenid-(GaAs)-Substrate werden sehr leicht oxidiert und auch sehr leicht zersetzt, da Arsen (Ar.)
einen hohen Dampfdruck aufweist. Wenn folglich GaAs-Substrate bei erhöhten Teperaturen gehalten
werden, bevor sie mit der jeweiligen flüssigen Schmelze in Berührung gelangen, wird ihre Oberfläche oxidiert.
Andererseits wurde auch Arsen (As) an der Oberfläche von GaAs-Substraten zersetzt. Durch die erfindungsgemäße
Vorbehandlung mit Wasserstoff, dem die anspruchsgemäß definierte Menge an Arsentrichlorid
beigemischt ist, wird im Reaktionsraum gasförmiger Chlorwasserstoff und gasförmiges As2/As4-Gemisch
gebildet. Der Chlorwasserstoff beseitigt duFch direkte
Ätzung die gebildete Oxidschicht. Durch das As2/As4-Gemisch
ergibt sich der Vorteil der Steuerung des Arsendampfdrucks über dem Galliumarsenid-Substrat,
wodurch die Bildung von Unregelmäßigkeiten und Fehlstellen an der Substratoberfläche vermieden wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Galliumarsenidkristalle sind somit besonders gut als
Halbleiterkristalle geeignet
In der in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung sind ein elektrischer Ofen 10, ein in dem Ofen 10 angeordnetes Quarzreaktionsrohr
12 und ein in dem Quarzrohr 12 angeordnetes Wachstumsschiffchen 14 zum .Anwachsenlassen eines
GaAs-Kristalls vorgesehen. An einer Seite, im vorliegenden
Falle an der linken Seite, des Warfrtumsschiffchens
14 wird ein GaAs-Substrat 16 eingebracht Am anderen, im vorliegenden Falle rechten Ende des
Wachstumsschiffchens 14 wird ein Gefäß mit einer bestimmten Menge einer flüssigen Schmelze, aus der ein
Galliumarsenidkristailr auf das Substrat 16 aufwachsen
gelassen werden soll, angeordnet
Der Ziehstab 20 wird von einem Ende, im vorliegenden Falle vom linken Ende, her in das
Quarzrohr 12 eingeführt, bis er das Wachstumsschiffchen 14 berührt Wasserstoff wird über einen Strömungsmesser
22 von der anderen, im vorliegenden Falle rechten Seite her in das Quarzrohr 12 eingeführt Ferner
wird über einen Strömungsmesser 24 und über eine nachgeschaltete Waschflasche 26 von derselben Seite
wie der Wasserstoff Arsentrichlorid-(AsCb)-Dampf in das Quarzrohr 12 eingeführt
Auf dem Wachstumsschiffchen 14 sind das GaAs-Substrat
16 und die flüssige Schmelze 18 in der beschriebenen Weise angeordnet Das Wachstumsschiffchen 14 wird durch Betätigen des Ziehstabs 20 in
dem Quarzrohr 12 in den Niedrigtemperaturbereich gebracht
Danach wird in das Quarzrohr 12 über den Strömungsmesser 22 so lange Wasserstoff eingeleitet
bis die im Inneren des Quarzrohres 12 befindliche Luft vollständig durch Wasserstoff verdrängt ist Danach
wird über den Strömungsmesser 24 und die Waschflasche 26 dampfförmiges Arsentrichlorid (AsCl3) eingeleitet
Gleichzeitig werden die Strömungsmesser 22 und 24 derart gesteuert, daß die Konzentration an AsCb-Dampf
7 χ 10~5bis 2 χ 10-3 Mol-% ausmacht
Hierauf wird das Wachstumsschiffchen 14 in den bei 800°C befindlichen Ofen 10 eingebracht Das Wachstumsschiffchen
14 und der Ofen 10 werden 1,5 h lang »in Ruhe gelassen«, bis sich die Temperatur des Ofens 10
stabilisiert hat Nun wird das GaAs-Substrat 16 mit der flüssigen Schmelze 18 in Berührung gebracht, worauf
die AsCb-Dampf einleitung in das Quarzrohr 12
abgestellt wird. Nach 20 min wird der Ofen 10 langsam abkühlen gelassen. Hierbei -erfolgt das epitaxiale
Wachstum des Galliumarsenids (GaAs). Schließlich wird
das auf dem Substrat gewachsene GaAs zusammen mit dem Wachstumsschiffchen 14 aus dem Quarzrohr 12
durch Betätigen des Ziehstabs 20 entnommen.
Es hat sich gezeigt, daß im Hinblick auf die angegebene Glühtemperatiir und die angegebene
Haltezeit bei erhöhter Temperatur die optimale Konzentration des AsCb-Damps 2,8xl0-4 Mol-%
beträgt.
Da sich AsCl3 bei einer Temperatur von etwa 300°C
zersetzt, reagiert der eingeleitete AsCI3-Dampf mit dem
Wasserstoff im Reaktionsrohr 12 nach der Zersetzungsreaktion entsprechend der Gleichung
2 AsCl3 + 3 H2-* 6 HCi+ As2.
Hierdurch ergeben sich die vorstehend erwähnten Vorteile. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird
es somit möglich, mit hoher Reproduzierbarkeit auf einem GaAs-Substrat eine qualitativ hochwertige,
epitaxial aufgewachsene Schicht gleichmäßiger Grenzfläche zwischen dem Substrat und der aufgewachsenen
Schicht und ohne Schichtungsfehler herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf ein mehrschichtiges
Wachstum anwendbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum epitaxialen Aufwachsen einer GalBumarsenid-Schicht auf einem Galliumarsenid-Substrat aus der Schmelzphase durch Aufbringen der Schmelze auf das Substrat und Abkühlenlassen, wobei vor dem Aufbringen der Schmelze Wasserstoff, dem Arsentrichlorid beigemischt ist, über Schmelze und Substrat geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserstoff 7 χ ΙΟ-5 bis 2 χ ΙΟ-3 Mol-% Arsentrichlorid beigemischt werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14031278A JPS5567130A (en) | 1978-11-14 | 1978-11-14 | Method of manufacturing semiconductor crystal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2945333A1 DE2945333A1 (de) | 1980-05-22 |
DE2945333C2 true DE2945333C2 (de) | 1983-12-29 |
Family
ID=15265859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792945333 Expired DE2945333C2 (de) | 1978-11-14 | 1979-11-09 | Verfahren zum epitaxialen Aufwachsen einer Galliumarsenid-Schicht auf einem Galliumarsenid-Substrat |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5567130A (de) |
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---|---|---|---|---|
JP2503130B2 (ja) * | 1991-07-29 | 1996-06-05 | 信越半導体株式会社 | 液相成長方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5638054B2 (de) * | 1974-07-04 | 1981-09-03 |
-
1978
- 1978-11-14 JP JP14031278A patent/JPS5567130A/ja active Pending
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1979
- 1979-11-09 DE DE19792945333 patent/DE2945333C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5567130A (en) | 1980-05-21 |
DE2945333A1 (de) | 1980-05-22 |
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