AT238260B - Verfahren zum Entfernen der bei der Epitaxie auf der Unterlage abgeschiedenen Halbleiterschicht - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Entfernen der bei der Epitaxie auf der Unterlage abgeschiedenen Halbleiterschicht 
Bei dem als Epitaxie bekannten Aufwachsverfahren werden einkristalline Halbleiterschichten, gegebenenfalls von unterschiedlichem Leitungstyp und/oder unterschiedlicher Leitfähigkeit, auf einkristallnen Halbleiterscheiben aus einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes abgeschieden. Um die Scheiben auf die für die Zersetzung und das einkristalline Aufwachsen notwendige Temperatur zu erhitzen, werden diese auf eine Unterlage aufgelegt, die durch direkten Stromdurchgang oder induktiv auf eine entsprechend über der für die Zersetzung notwendige Temperatur liegende Temperatur erhitzt wird. 



   Eine sich bei diesem Verfahren ergebende Schwierigkeit besteht darin, dass der aus der gasförmigen Verbindung auf der Oberfläche der Scheiben zur Abscheidung gebrachte Halbleiterstoff auch auf der als Heizer dienenden Unterlage niedergeschlagen wird. Man kann daher, insbesondere bei der Siliziumepitaxie, eine. Unterlage im allgemeinen nur einige Male verwenden. An den Stellen, die bei den vorausgegangenen Abscheideverfahren mit einem Scheibchen abgedeckt waren, bilden sich Vertiefungen relativ zur Umgebung, die stärker mit dem Halbleitermaterial bedeckt ist. Ein Aus- und Einbau zur Reinigung oder zum Auswechseln der Unterlage ist umständlich und kostspielig und ausserdem werden dabei sehr leicht Unterlage und Anlage verunreinigt. 



   Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Entfernen der, bei der Herstellung   einkristalliner Halbleiterschichten   durch thermische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes und Niederschlagen des Halbleiterstoffes auf scheibenförmigen auf einer als Heizer dienenden Unterlage aufliegenden Halbleiterkörpern, auf der Unterlage aufwachsenden Halbleiterschicht anzugeben, das es ermöglicht, diese Nachteile zu vermeiden. 



   Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass mit einem geeigneten gasförmigen Agens, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, der abgeschiedene Halbleiterstoff wieder aufgelöst,   d. h.   abgetragen werden kann. Es findet dabei eine chemische Reaktion mit dem abgeschiedenen Halbleiterstoff und dem gasförmigen Agens statt, wobei sich eine gasförmige Verbindung des Halbleiterstoffes bildet. 



   Es ist das wesentliche Merkmal der Erfindung, dass bei der Epitaxie eine Unterlage verwendet wird, die wenigstens an der Oberfläche aus einem von dem abgeschiedenen Halbleiterstoff verschiedenen Material besteht und dass die Unterlage in einer ein   Halogen oder eine Halogenverbindung enthaltenden Atmo-   sphäre so hoch erhitzt wird, dass die aufgewachsene Schicht unter Bildung einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes der Schicht abgetragen wird. 



   Durch die Verwendung einer Unterlage, die ganz aus einem vom abgeschiedenen Halbleiterstoff verschiedenen Material besteht, wird gewährleistet, dass die die Abtragung bewirkende chemische Reaktion nur so lange abläuft, bis das während des Abscheideverfahrens auf der Unterlage aufgewachsene Halbleitermaterial entfernt ist. 



   Als Material für die Unterlage kann z. B. ein vom abgeschiedenen Halbleiterstoff verschiedenes Halbleitermaterial, also   z. B.   eine Unterlage, die ganz aus Silizium besteht oder wenigstens mit einem Siliziumüberzug versehen ist, für die Germaniumepitaxie oder eine Unterlage, die ganz oder wenigstens an ihrer Oberfläche aus reinem Siliziumkarbid besteht, für die Siliziumepitaxie verwendet werden. Derartige Unterlagen oder auch Unterlagen aus Germanium eignen sich auch für das epitaktische Aufwachsen von   AIIBBv-V erbindungen.   

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   Es kann aber auch eine Unterlage aus einem andern Material,   z. B.   aus Graphit, verwendet werden. 



  Wesentlich ist es jedoch, bei der Auswahl der Unterlage darauf zu achten, dass sie ganz oder wenigstens zum   grössten Teil   aus einem Material besteht, das bei der für die Abtragung des Halbleiterstoffes notwen-   digen Temperatur und Gaszusammensetzung   selbst nicht angegriffen wird. Insbesondere soll der Schmelzpunkt des Materials der Unterlage wesentlich höher als der des Halbleiterstoffes liegen. Für die Abtragung geeignete Gase sind   z. B.   Halogen-Wasserstoffverbindungen, insbesondere Chlorwasserstoff. Auch reines Halogen, insbesondere Chlor oder Jod, bewirkt die gewünschte Abtragung der auf der Unterlage aufge-   wachsenden   Schicht.

   Weiter können auch Halogenverbindungen oder Halogen-Wasserstoffverbindungen des abgeschiedenen Halbleiterstoffes, ohne Zusatz von Wasserstoff, jedoch gegebenenfalls mit einem Edelgas 
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 Halogen bzw. der Halogen-Wasserstoff bewirken dann die Abtragung der auf der Unterlage aufwachsenden Schicht. 



   Bei der Verwendung von Graphitunterlagen erfolgt, insbesondere bei den bei der Siliziumepitaxie notwendigen hohen Temperaturen, im allgemeinen eine Verunreinigung der abgeschiedenen Halbleiterschichten durch aus der Graphitunterlage ausdampfende Störstellen. Um dies zu vermeiden, verwendet 
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  Sie kann jedoch leicht durch Einleiten einer entsprechenden gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes nach dem Ablösevorgang wieder hergestellt werden. Besonders günstig ist es. in diesem Fall eine Halogenoder Halogen-Wasserstoffverbindung des Halbleiterstoffes zur Abtragung zu verwenden, da dann einfach durch Verminderung der Temperatur der Unterlage der Ablösevorgang in einen Abscheidevorgang umgewandelt werden kann. Es ist also auch in diesem Fall kein Ausbau der Unterlage aus der Abscheideapparatur notwendig. 



   Im folgenden werden noch einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. 



   1. Im Abscheidegefäss befindet sich eine Unterlage aus Graphit, oder Siliziumkarbid in reiner Form, auf dem bei der Siliziumepitaxie eine störend wirkende Siliziumschicht abgeschieden wurde. Nach dem Entfernen der mit den epitaktischen Schichten versehenen Halbleiterscheiben wird wasserfreier Chlorwasserstoff, gegebenenfalls mit einem inerten Gas, z. B. Wasserstoff, verdünnt, in das Reaktionsgefäss eingeleitet und die Unterlage auf 7500 C erhitzt. Nach der Gleichung 
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 bildet sich aus dem Silizium der aufgewachsenen Siliziumschicht gasförmiges   Silikochloroform.   das aus dem Reaktionsgefäss   abgeführt   wird. 



   2. Statt in einer Chlor-Wasserstoff-Atmosphäre wird die Unterlage in einer reinen Chloratmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 10000 C erhitzt. Nach der Gleichung 
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 bildet sich unter Abtragung der auf der Unterlage aufgewachsenen Siliziumschicht gasförmiges Siliziumtetrachlorid, das wieder aus dem Reaktionsgefäss abgeführt wird. 



   3. Es wird reines Siliziumtetrachlorid ohne Zusatz von Wasserstoff in das Reaktionsgefäss eingeleitet und gleichzeitig die Unterlage auf etwa 13000 C erhitzt. Bei dieser Temperatur wird das gasförmige Siliziumtetrachlorid in gasförmiges Siliziumsubchlorid und Chlor zerlegt. Durch Einwirkung des Chlors auf die Siliziumschicht der Unterlage wird das Silizium nach Gleichung (2) abgetragen. 



   4. Es wird reines Silikochloroform ohne Zusatz von Wasserstoff in das Reaktionsgefäss eingeleitet und die Unterlage wieder auf 13000C erhitzt. Es bildet sich wieder gasförmiges Siliziumsubchlorid und Chlorwasserstoff. Der Chlorwasserstoff wirkt auf die Siliziumschicht der Unterlage ein und führt zu einer Abtragung des Siliziums nach der Gleichung (1). 



   Das   erfindungsgemässe Verfahren   kann sinngemäss auch zur Abtragung der bei der Germaniumepitaxie oder bei der epitaktischen Abscheidung von   AmBV-Verbindungen gebildeten Aufwachsschicht   auf der Unterlage durchgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Entfernen der, bei der Herstellung einkristalliner Halbleiterschichten durch thermische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes und Niederschlagen des Halbleiterstoffes <Desc/Clms Page number 3> auf scheibenförmigen auf einer als Heizer dienenden Unterlage aufliegenden Halbleiterkörpern, auf der Unterlage aufwachsenden Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens an der Oberfläche aus einem von dem abgeschiedenen Halbleiterstoff verschiedenen Material bestehende Unterlage verwendet und die Unterlage in einer ein Halogen oder eine Halogenverbindung enthaltenden Atmosphäre so hoch erhitzt wird, dass die aufgewachsene Schicht unter Bildung einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes der Schicht abgetragen wird.