Techniklexikon

Flüssigphasenepitaxie

Engl. liquid phase epitaxy, Abk. LPE. Verfahren der Epitaxie, bei dem das aufzuwachsende Material als Schmelze vorliegt. Die F. wird besonders in der Technologie der III-V-Halbleiter bei der Herstellung von LED und Laserdioden eingesetzt. Dabei wird der Wafer kurze Zeit mit einer Schmelze in Kontakt gebracht. Beim Abkühlen wächst eine Schicht auf. Durch wiederholten Kontakt kann man die Schichtdicke erhöhen, aber auch Schichtfolgen aus unterschiedlichen Materialien (z. B. Gallium-Aluminium-Arsenid auf Galliumarsenid) oder unterschiedlichen - Dotierungen erzeugen. Die Dotierung erfolgt durch Zugabe eines Dotierstoffs in die Schmelze. Oberflächen- und Grenzflächenphysik, Liquid Phase Epitaxy, LPE, ein Verfahren zum Wachstum einkristalliner Schichten durch Niederschlag aus einer unterkühlten bzw. übersättigten Flüssigkeit (Schmelze) auf einem Substrat. Das für die Schicht benötigte Material ist in einem seiner Bestandteile gelöst (zum Beispiel GaAs in Ga). Die Schmelze wird zeitweise mit dem Substrat in Kontakt gebracht, wo sie als einkristalline Schicht kondensiert. Der Kontakt zwischen Schmelze und Substrat erfolgt durch Eintauchen (dipping), Kippen (tipping) oder Gleiten (sliding) des Substrats (Abb.). Letztere Technik bietet die Möglichkeit, durch Verwendung mehrerer Schmelztiegel verschiedene Schichten nacheinander zu wachsen. Typische Dicken solcher Schichten liegen um 1-50 mm. Die Vorteile der LPE im Vergleich zu anderen Verfahren der Epitaxie liegen in der Einfachheit der Methode, den im Vergleich zu anderen Epitaxieverfahren hohen Wachstumsraten und der Tatsache, dass keine parasitären Reaktionen stattfinden. Dem stehen als Nachteile eine rauhe Oberfläche und die Tatsache gegenüber, dass dünne Schichten nicht mit atomarer Genauigkeit erzeugt werden können. Die Grenze liegt bei etwa 100 Å. Die Flüssigphasenepitaxie findet Anwendung in der Halbleitertechnologie, zum Beispiel beim Wachstum von GaP, GaAs, und AlGaAs LEDs.

Flüssigphasenepitaxie: Die verschiedenen Techniken der Flüssigphasenepitaxie: a) Eintauchen, b) Kippen, c) Gleiten.