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Phostec: - kleines privates Unternehmen mit Orientierung auf: (a) Entwicklung der Hochdruckanlagen und Prozessen für Produktion der A3B5 Phosphides (poly InP, GaP)

(b) Entwicklung der HT CVD Beschichtungstechnologie, - gegründet im 1996

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Tel.: +421 45 6761926Fax: +421 45 6812556

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Neuer Zugang zur VGF Poly- und Einkristallzüchtung von A3B5-Phosphiden

GaP InP PG-Beschichtung PBN-Beschichtung

DGKK AK Massive Verbindungshalbleiter

6.-7. April 2005, Erlangen

2 laufende Projekte:

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Projekt IST-2001-32793 “VGF GaP – LED’s”

New gallium phosphide grown by vertical gradient freeze method for light emitting diodes2002-2005 Koordination: CiS Erfurt, Dr. Dietmar StarkePartner: CiS, Phostec, FE STU, EI SAW



Projekt APVT-99-018602

Synthese von polykrystallinen InP und seine Charakterisierung2003-2005 Partner: Phostec, CHF STU, EI SAW

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Thermodynamische Analyse des Systems In-PDoz. V. Danielik, PhD, Prof. Ing. P. Fellner, DrSc. – CHF STU Bratislava

4 In + P4(g) = 4 InP

44

4

PaIna

InPaK

0975 Gr 0975 Gr

Vom thermodynamischen Standpunkt würde die Reaktion am günstigsten bei niedrigen Temperaturen abgelaufen, aber aus kinetischen Gründen wird der Reaktionsablauf bei dieser Temperaturen ungünstig beeinflusst.

Deshalb werden hohe Temperaturen benutzt, wobei InP die Tendenz zur Auflösung hat.

Die Auflösung des InP kann durch Erhöhung des Phosphordampfdrucks, der höher als der Dampfdruck des reinen InP ist, verhindert werden.

Darum ist die Höhe des Phosphordampfdruck der kritische Punkt bei der InP-Synthese.

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Berechnung

der Balancezusammensetzung der InP-Schmelzmasse

Reaktionen:4 In(l) + P4(g) = 4 InP(l)2 In(l) + P2(g) = 2 InP(l)

4

4

4

1 PfIna

fInPaK

22

2

2 PfIna

fInPaK

Die Aktivitäten des InP und des In sind proportional zu ihrem Molanteil in der Schmelzmasse (durch den Aktivitätskoeffizient)

Die Abhängigkeit der Aktivitätskoeffizienten bzgl. der Schmelzmassezusammensetzung berechnet sich aus dem bekannten Phasendiagramm In-P.

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0 20 40 60 80 1000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1150°C 1125°C 1100°C 1075°C 1050°C

x(In

P)

p(P) / atm

1150°C 1125°C 1100°C 1075°C 1050°C

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Theoretische Schlussfolgerungen für die Synthese:

Bei Prozessbedingungen (notwendiger Temperaturgradient) existiert in der Schmelzmasse 100 % InP fast nicht.

InP erhält man als Produkt der Orientierungskristallisation der Schmelzmasse, wobei über der Oberfläche genügend Phosphordampfdruck befindet muss.

P4 und P2

Schmelze – z.B. 80 % InP

Fest 100 % InP

P

Theoretische Schlussfolgerungen für die Einkristallzüchtung: Nur der Phosphordampfdruck kann die Auflösung der InP-Schmelze verhindern, und

nicht die B2O3-Abdeckungschicht, die nur die Phosphorausströmung aus der Schmelzmasse reduziert.

Bei der Verwendung der B2O3-Abdeckungschicht kann die immer höhere Konzentration von In während der Einkristallzüchtung Probleme bringen (?).

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Phostec-Lösung der VGF-Synthese der Phosphide:(Patentanmeldung)

1. Kessel2. Syntheseraum 3. Tiegel4. Einkristallkeim5. Element A6. Heizer oder mehrere Heizer des

Syntheseraumes7. Mischraum8. Ventil9. Sublimationsraum10. Element B11. Heizer oder mehrere Heizer für den

Sublimationsraum

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Phostec-Lösung der VGF-Kristallzüchtung der Phosphiden:(Patentanmeldung)

1. Kessel2. Syntheseraum 3. Tiegel4. Einkristallkeim5. Element A6. Heizer oder mehrere Heizer des

Syntheseraumes7. Mischraum8. Ventil9. Sublimationsraum10. Element B11. Heizer oder mehrere Heizer für den

Sublimationsraum

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Die Konstruktion der Anlage ist sehr effizient:

Innenreaktionraum

10 (20) g P

Kessel

1. Nur ca. 10 (5 – 30) g P strömt während des Prozesses aus.

2. Nach dem Prozess ist die Anlage sauber und die Vorbereitung des neuen Prozesses kann beginnen (theoretisch 3 Synthesen pro Woche).

3. Alle Teile sind wieder verwendbar.

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Praktische Ergebnisse und Probleme:

1. Synthese des poly-InP: - gute Ergebnisse wurden bei einem Durchmesser 130 mm erzielt, - für andere Durchmesser (z.B. 110 mm, 150 mm) ist der gewachsene Polykristall unbenutzbar.

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Praktische Ergebnisse und Probleme:

2. GaP-Kristallzüchtung: - teilweise gute Ergebnisse bei einem Durchmesser 110 mm, - bei der Synthese grössere Durchmesser treten Ga-Prezipitaten auf, - Einkristallwachstum kleiner Durchmesser in der Vorbereitung.

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Status:

Nach der Lösung der genannten technischen Probleme beim Anlagebau arbeitet PHOSTEC jetzt an der Simulation des Temperaturfeldes, welches für ein gleichmäßes VGF-Wachstum notwendig ist.

Unser Angebot:

Wir sind bereit zur Kooperation jeder Art, die zu einem geeigneten Heizersystem in der unseren Anlage führen kann.

Unser Ziel:Die Produktion von polykrystallinen InP

nach Kundenwunsch in hoher Qualität und bei effektiven Kosten.

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