AT230433B

AT230433B - Verfahren zum Herstellen einkristalliner Schichten

Info

Publication number: AT230433B
Application number: AT165362A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1961-03-14
Filing date: 1962-02-28
Publication date: 1963-12-10

Description

Verfahren zum Herstellen einkristalliner Schichten
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MaterialAls Träger kann beispielsweise eine Quarzplatte Verwendung finden oder eine andere Unterlage, auf der eine dünne Schicht aufzubringen ist, eine Forderung, wie sie beispielsweise beim Aufbringen dünner
Halbleiterschichten auf aus Isolierstoff bestehende Membranen zur Ausnützung des Piezzoeffektes auf- tritt. Ist die dünne Schicht als solche zu fertigen, so ist als Träger einkristalliner ablösbarer Stoff, bei- spielsweise eine Platte aus Steinsalz, verwendbar, bei dem die Kristallstruktur des Trägers der des aufzu- dampfenden Stoffes entspricht.

In Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Aufdampfens des Halbleiterma- terials gleichzeitig Dotierungsmaterial mit niedergeschlagen wird, wobei entweder das Halbleitermaterial und der Dotierungsstoff getrennt verdampft werden oder einfacher, dotiertes Halbleitermaterial zur Ver- dampfung gelangt.

Zweckmässigerweise ist bei der Verdampfung dotierten Halbleitermaterials mit einer Dotierung mit
Stoffen, die einen höheren Dampfdruck als das Halbleitermaterial aufweisen, ein unterdotierter Halb- leiterstab vorgesehen. Bei Verdampfung von dotiertem Halbleitermaterial, das mit Stoffen, die einen niedrigeren Dampfdruck als das Halbleiertmaterial aufweisen, dotiert ist, findet ein überdotierter Halb- leiterstab Verwendung.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das zu verdampfende Dotierungsmaterial wäh- rend des Aufdampfverfahrens gewechselt werden.

Werden mehrere Schichten aufgedampft, so ist es möglich, Schichten unterschiedlichen Leitungstyps zu erzielen.

Das Verfahren gemäss der Erfindung. ist besonders geeignet zur Herstellung einer grösseren Anzahl, beispielsweise ein bis zwei Zehnerpotenzen, von Schichten mit abwechselndem Leitungstyp und einer Stärke, die der optischen Wellenlänge entspricht.

Um den nahezu punktförmigen einkristallinen Keimfleck auf der Gitterunterlage zu gewährleisten, ist vor dem Träger beispielsweise eine Blende, wofür sich insbesondere eine Irisblende oder eine keilförmige Schlitzblende eignet, angeordnet.

Bei Verwendung einer keilförmigen Schlitzblende kann von einem Keimfleck ausgegangen werden, der zu einem linearen Gebilde erweitert wird, wenn die keilförmige Schlitzblende bis zu einer bestimmten Öffnung aufgezogen wird. Bei konstanter Öffnung wird die Schlitzblende über dem Träger hinweg bewegt. Zur Erzeugung besonders gleichmässiger Schichtdicken einkristalliner Struktur werden sämtliche Verdampfungsbedingungen. bei Druck, Temperatur, räumlicher Zuordnung zueinander usw. konstant gehalten und nur der Träger gegenüber der Blende bewegt.

Beim Verfahren zur Erzielung von Schichten von abwechselndem Leitungstyp ist es zweckmässig, zwei Stäbe unterschiedlicher Dotierung zu verwenden und durch zwei Blenden getrennt zu verdampfen und den Träger, auf den aufgedampft werden soll, entsprechend unter den Blenden zu bewegen.

Die Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele, die in den Fig. l und 2 dargestellt sind, näher erläutert.

Der aus dem zu verdampfenden Material bestehende Stab 1 wird an seinem unteren Ende durch eine Induktionsspule 2 zum Schmelzen gebracht. Aus der Schmelzkuppe 3 verdampft das Material und schlägt sich auf einen Träger 4, der durch eine Heizung 5 auf die erforderliche Temperatur gebracht ist, nieder.

Zu Beginn des Verfahrens ist die zwischen dem Stab 1 und dem Träger 4 angeordnete Blende 6 geschlossen. Das verdampfende Material bindet zunächst noch Gasreste, die sich im Vakuum befinden.

Bei geschlossener Blende wird der Träger 4 auf eine erheblich über der späteren Arbeitstemperatur liegende Temperatur aufgeheizt, um Verunreinigungen des Trägers mit Sicherheit zu entfernen. Beim Öffnen der Blende zu einer nahezu punktförmigen Öffnung wird die Temperatur des Trägers auf die Arbeitstem-
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kristallfleckes in einer Schicht.

Um die Blende nicht auf die Grösse erweitern zu müssen, die der gesamten aufzudampfenden Fläche entspricht, ist es zweckmässig, eine schwach keilförmige Blende zu verwenden, die eine Vergrösserung des Keimfleckes zu einem schmalen Streifen ermöglicht. Anschliessend wird die relativeLage zwischen Blende und Träger geändert, um eine gleichmässig einkristalline Aufdampffläche zu erhalten. Die Auf- iampffläche kann durch mehrmaliges und Herwandern des schmalen Streifens über der Fläche beliebig verdickt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei jedem oder nach mehreren Wechseln Halbleitermaterial unterschiedlichen Leitungstyps zur Aufdampfung gelangt.

Eine besondere zweckmässige Ausführungsform zur Erzielung unterschiedlich dotierter Schichten stellt
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Ausser dem Träger 4 und der Heizung 5 sind zwei Schlitzblenden 7 und 8 vorgesehen, denen zwei
Materialien in Stabform 9 und 10 zugeordnet sind. Der Stab 9 kann beispielsweise durch Bordotierung p-leitend gemachtes Silizium und der Stab 10 durch Phosphordotierung n-leitend gemachtes Silizium sein.

Zur Gewährleistung einer glatten Berandung der Aufdampfschicht ist dem Träger eine feste Blende 11 zu- geordnet.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen einkristalliner Schichten aus kristallisierbarem Material durch Auf- dampfen des Materials im Vakuum auf einen auf der erforderlichen Temperatur gehaltenen Träger, da- durch gekennzeichnet, dass das aufzudampfende Material auf einen Dampfdruck erhitzt wird, bei dem sich die zur Bildung einkristalliner Schichten notwendige und vorteilhafte Konzentration des dampfförmi- gen Materials einstellt, dass die Aufdampfung z. B. durch in geeigneter Weise angeordnete Blenden mit einem nahezu punktförmigen, einkristallinen Fleck, dessen Begrenzung durch die kleinstmögliche Öffnung der Blende bestimmt wird, begonnen und dass der einkristalline Fleck allmählich auf die gewünschte
Schichtfläche vergrössert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdampfende Material bereits vor Beginn des Aufdampfverfahrens auf die Verdampfungstemperatur gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdampfende Material vor und zu Beginn des Aufdampfverfahrens durch Mittel, vorzugsweise Blenden, gehindert wird, sich auf dem Träger niederzuschlagen.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Träger aufgedampfte Keimfleck radial nach allen Seiten der Aufdampfebene gleichmässig erweitert wird (z. B. durch eine Irisblende).

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Träger aufgedampfte Keimfleck zu einem schmalen Streifen vergrössert wird und dass anschliessend dieser Streifen zu einer Fläche erweitert wird.

6, Verfahren nach wenigstens einem der. Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein kristalliner ablösbarer Stoff Verwendung findet.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallstruktur des Trägers der des aufzudampfenden Stoffes entspricht.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger eine Platte aus Steinsalz Verwendung findet.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufdampfens des Halbleitermaterials gleichzeitig Dotierungsmaterial mit niedergeschlagen wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dotiertes Halbleitermaterial verdampft wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Dotierung des Halbleitermaterials mit Stoffen, die einen höheren Dampfdruck als das Halbleitermaterial aufweisen, ein unterdotier- ter Halbleiterstab Verwendung findet.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Dotierung des Halbleitermaterials mit Stoffen, die einen niedrigeren Dampfdruck als das Halbleitermaterial aufweisen, ein überdotierter Halbleiterstab Verwendung findet.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufdampfverfahrens das zu verdampfende Dotierungsmaterial gewechselt wird.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine grössere Anzahl, beispielsweise ein bis zwei Zehnerpotenzen, von Schichten mit abwechselndem Leitungtyp und einer Stärke, die der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes entspricht, aufgedampft wird.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Träger ein eine veränderbare Öffnung aufweisendes Mittel, z. B. eine Blende, angeordnet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Blende eine Irisblende vorgesehen ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Blende eine schwach keilförmige Schlitzblende vorgesehen ist.

18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmige Schlitzblende bis zu einer bestimmten Öffnung aufgezogen wird und dann bei konstanter Öffnung über den Träger hinweg bewegt wird. <Desc/Clms Page number 4>

19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung von Schichten abwechselnden Leitungstyps zwei Stäbe unterschiedlicher Dotierung Verwendung finden, die durch zwei Blenden verdampft werden.