Flüssigphasenepitaxie
Koyo Thermo Systems

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Öfen für die Flüssigphasenepitaxie - LPE

Die Flüssigphasenepitaxie (LPE) ist eine Methode, um Halbleiterschichten aus der Schmelze auf festen Substraten abzuscheiden. Dies geschieht bei Temperaturen, die deutlich unter dem Schmelzpunkt des abzuscheidenen Halbleiters liegen. Der Halbleiter wird dabei in der Schmelze eines anderen Stoffes gelöst. Bei Bedingungen, die nahe dem Gleichgewichtszustand zwischen Lösung und Abscheidung liegen, erfolgt eine langsame und gleichmäßige Abscheidung des Halbleiterkristalls auf dem Substrat. Der Gleichgewichtszustand ist stark abhängig von der Temperatur und von der Konzentration des gelösten Halbleiters. Das Wachstum der Schicht aus der flüssigen Phase kann durch eine kontrollierte Abkühlung der Schmelze gesteuert werden. Der Einbau von Verunreinigungen kann stark reduziert werden. Die Dotierung erfolgt über die Zumischung geeigneter Dotiermittel zur Schmelze.

Die Methode wird hauptsächlich für die Züchtung von Verbindungshalbleitern genutzt. Es können sehr dünne, gleichmäßige und hochqualitative Schichten erzeugt werden.

Ein typisches Beispiel für die Methode der Flüssigphasenepitaxie ist das Wachstum von ternären und quarternären III-V-Verbindungen auf Substraten aus Galliumarsenid GaAs. Als Lösungsmittel dient in diesem Fall oftmals Gallium. Ein anderes, oft genutzes Substrat ist Indiumphosphid InP. Es können jedoch für spezielle Anwendungen auch Glas- oder Keramiksubstrate eingesetzt werden. Zur Vereinfachung der Keimbildung auf dem Substrat und zur Vermeidung von Spannungen in der Halbleiterschicht muß das Substrat einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die aufwachsende Schicht aufweisen.

Flüssigphasenepitaxie

Im Falle einer Horizontalanlage für die Flüssigphasenepitaxie wird die Schmelze oder werden die Schmelzen mittels eines Schlittensystems über die Halbleitersubstratscheibe(n) gebracht. Nach Ablauf der vorgegebenen Wachstumsperiode, kann die nächste Schmelze in Kontakt mit dem nächsten Substrat gebracht werden. So ist der Aufbau von Vielfachschichten auf einfache Weise möglich. Je nach Aufbau der Anlagen können ein oder mehrere Wafer gleichzeitig prozessiert werden. Das Volumen der Schmelze ist in diesem Fall gering im Vergleich zur Substratoberfläche und eine Erneuerung der Schmelze nach jedem Durchlauf ist daher erforderlich.

Für das Wachstum von Halbleiterschichten durch Flüssigphasenepitaxie im Tauchverfahren kann ein Vertikalofensystem genutzt werden. Die Proben werden über einen Stangenmechanismus in die Schmelze eingebracht. In diesem Fall ist die Menge der Schmelze hoch im Vergleich zur Substratoberfläche. Die Methode ist daher geeignet für die Herstellung dicker Schichten mit höheren Aufwachsraten.

Koyo Thermo Systems stellte in der Vergangenheit für die Flüssigphasenepitaxie Anlagen her, die entweder auf speziellen Horizontalöfen oder auf Vertikalöfen basierten. Diese Produktion wurde mittlerweile eingestellt.
Die Standardöfen (Vertikal- und Horizontalöfen) sind aber weiterhin verfügbar. Entsprechende Umbauten müssen ab sofort aber leider vom Kunden selbst übernommen werden.

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