AT239858B

AT239858B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: AT239858B
Application number: AT612863A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1962-11-15
Filing date: 1963-07-31
Publication date: 1965-04-26

Description

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen durch Abscheiden aus einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials und einkristallines Aufwachsen auf einem vorzugsweise einkristallinen Träger aus demselben Material, insbesondere nach der sogenannten Sandwich-Methode, hat es sich bisher als schwierig erwiesen, eine grössere Anzahl halbleitender Schichten von gleichbleibender Qualität zu erhalten.

Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Einhaltung eines optimalen Abstandes zwischen dem in die Gasphase zu überführenden, beispielsweise in Form einer Scheibe vorliegenden Material und dem zu beschichtenden Träger. Es ist daher zweckmässig, zwischen Vorratsscheibe und Träger einen Abstandshalter aus inertem Material einzufügen. Die Verwendung von Abstandshaltern ist z. B. in der Aufdampftechnik zur Sicherung eines bestimmten Abstandes zwischen Verdampfungsquelle und Aufdampfflächen bekannt.

Da die Herstellung von Plättchen oder Ringen mit einerDicke von maximal 501l erhebliche Schwierigkeiten bereitet und die hiebei auftretenden Ungenauigkeiten dieherstellung gleichmässiger Epitaxieschichten beeinträchtigen, dieHerstellung von Ringen oder Plättchen von einigen 1009Dicke jedoch eine Genauigkeit von =*= 5p gestattet, ist es ratsam, nach-dem Verfahren gemäss der Erfindung vorzugehen, bei dem ein in fester Form vorliegendes Halbleitermaterial durch ein Reaktionsgas geeigneter Zusammensetzung in eine gasförmige Verbindung übergeführt und danach durch Zersetzung dieser Verbindung auf dem Träger abgeschieden wird ;

der für die stattfindende Transportreaktion optimale Abstand zwischen dem in die Gasphase zu überführenden, mit der Unterlage in direktem Wärmekontakt stehenden Ausgangsmaterial, insbesondere Halbleitermaterial, und dem Träger durch Verwendung eines Abstandshalters aus inertem Material eingestellt und während des Reaktionsablaufes eingehalten wird und der Abstandshalter zugleich als Auflagefläche für den Träger dient, wobei der Abstandshalter so ausgebildet ist, dass er das Ausgangsmaterial ringförmig umschliesst und dass während der Reaktionsdauer jederzeit ein Gasaustausch mit der die Halbleiteranordnung, umgebenden Atmosphäre möglich ist.

Die Verwendung eines ringförmigen, das in die Gasphase zu überführende Material umschliessenden Abstandshalters bietet den Vorzug, dass pulverförmiges Material, das in den ringförmigen Abstandshalter eingedrückt wird, als Ausgangsmaterial verwendet werden kann. Daneben besteht ausserdem die Möglichkeit, das in die Gasphase zu überführende Material in kompakter Form, beispielsweise als einkristalline Scheibe, die einfach in den ringförmigen Abstandshalter eingelegt wird, anzuwenden.
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das Ausgangsmaterial in Formten Menge pulverförmigenMaterials ist hiebei die Möglichkeit gegeben, streng einheitliche Versuchsbedingungen zu schaffen.

Für die Ausbildung des Abstandshalters ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Im einfachsten Fall wird ein beidseitig geläppter Ring verwendet, der das Ausgangsmaterial, pulverförmig oder in Form einer Presstablette bzw. Vorratsscheibe vorliegend, umschliesst und als Auflage für den xu beschichtenden Träger dient. Der Nachteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Gasaustausch zwischen dem innerhalb der Anordnung befindlichen Gas und der die Halbleiteranordnung umgebenden Atmosphäre äusserst schwierig ist, wodurch ein Evakuieren des Reaktionsgefässes notwendig wird. Dieser Nachteil kann jedoch durch Anbringen von zwei oder mehreren Rillen am oberen Rand des Abstandshalters vermieden werden.

Den gleichen Vorteil bietet die Verwendung eines ovalen Ringes als Abstandshalter, bei dem

die Reaktionsgase seitlich zu- und abströmen können.

Als Material für den Abstandshalter sind inerte Materialien, insbesondere Quarz oder Sinterkorund geeignet, darüber hinaus können die Ringe aus Siliziumkarbid oder aus Kohle, die mit einem Siliziumkarbidüberzug versehen wird, hergestellt werden.

Das Verfahren kann sowohl bei Unterdruck als auch bei Normaldruck durchgeführt werden. Allerdings muss beim Arbeiten unter Normaldruck für die Möglichkeit eines Gaszu-bzw.-austritts gesorgt werden, was jedoch bei geeigneter Ausbildung des Abstandshalters, beispielsweise durch Anbringung von Rillen am oberen Rand, keine Schwierigkeiten bereitet.

Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sich sowohl für die Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Elementen der 4. Hauptgruppe, vorzugsweise Silizium oder Germanium, als auch für die Herstellung von Verbindungshalbleitern, beispielsweise aus ABy bzw. AnB -Verbindungen.

Die Dotierungsstoffe können dabei entweder dem Ausgangsmaterial oder dem Reaktionsgas hinzugefügt werden.
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In Fig. 1 ist die einfachste für die Durchführung des Verfahrens mögliche Anordnung dargestellt. Auf einer heizbaren Unterlage 1 ist ein beidseitig geläppter Ring 2 aus inertem Material, der die Vorratsscheibe 3 umschliesst, gelagert. Der Ring 2 besitzt eineDicke von einigen 100 je, wobei die Toleranz 4 5;1 ein- gehalten wird und dient sowohl als Auflagefläche für den zu beschichtenden Träger 4 als auch als Abstandshalter zur Einhaltung eines genau bestimmten Abstandes zwischen der Vorratsscheibe 3 und dem Träger 4. Als Vorratsscheibe 3 kann entweder eine kompakte, vorzugsweise einkristalline Scheibe definierter Grösse oder eine Presstablette mit genormtem Durchmesser verwendet werden.

In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung dargestellt wie in Fig. l mit dem Unterschied, dass an Stelle der Vorratsscheibe 3 pulverförmiges Material 13 verwendet wird, von dem eine abgewogene Menge in den ringförmigen Abstandshalter eingedrückt wird.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen haben den Nachteil, dass die Durchführung des Verfahrens bei Normaldruck nur in speziellen Fällen möglich ist, da der notwendige rasche Gaszu- bzw.

- austritt zum eigentlichen Reaktionsraum 5 behindert wird, dagegen zeigen die in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen eine Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu beheben.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist der am oberen Rand mit radialen Rillen 6 versehene, ringförmige Abstandshalter 2, der die Vorratsscheibe 3 umschliesst, auf die heizbare Unterlage 1 gelagert.

Der obere Rand des Ringes 2 dient dabei als Auflagefläche für den zu beschichtenden Träger 4 aus Halbleitermaterial.

Die Fig. 4 zeigt in Draufsicht den in Fig. 3 beschriebenen Ring 2 mit den Rillen 6, die den notwendi- gen Gasaustausch zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem eigentlichen Reaktionsraum ermöglichen, ohne Träger 4 und Unterlage 1.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Auf einer beheizbaren Unterlage 1 ist ein ovaler Ring 2 gelagert, dessen kleinerer Durchmesser etwa dem Durchmesser des zu beschichtenden Trägers 4 entspricht.

Die Fig. 6 zeigt dieselbe Anordnung in Draufsicht, wobei die Unterlage 1 nicht dargestellt ist. Durch die Zwischenräume 7 und 17 kann bei dieser Anordnung der notwendige Gasaustausch ohne Behinderung stattfinden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung durch einkristallines Aufwachsen halbleitender Schichten, insbesondere durch Abscheiden aus einer gasförmigen Verbindung eines Halbleitermaterials auf einem, insbesondere einkristallinen, Träger aus Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass in fester Form vorliegendes Halbleitermaterial durch ein Reaktionsgas entsprechender Zusammensetzung in eine gasförmige Verbindung übergeführt und danach durch Zersetzung dieser Verbindung auf dem Träger abgeschieden wird, wobei der für die stattfindende Transportreaktion optimale Abstand zwischen dem in die Gasphase zu überführenden, mit der Unterlage in direktem Wärmekontakt stehenden Ausgangsmaterial,

insbesondere Halbleitermaterial und dem Träger durch Verwendung eines Abstandshalters aus inertem Material eingestellt und während des Reaktionsablaufes eingehalten wird, und der Abstandshalter zugleich als Auflagefläche für den Träger dient und so ausgebildet ist, dass er das Ausgangsmaterial ring- <Desc/Clms Page number 3> förmig umschliesst und dass während des Reaktionsablaufes jederzeit ein Gasaustausch mit der die Halbleiteranordnung umgebenden Atmosphäre möglich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial in Pulverform verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial in kompakter Form, beispielsweise als Scheibe vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial in Form einer, vorzugsweisevorgesintertenPresstablette genormten Durchmessers angewendet wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Ab- standshalter ein geschlossener, beidseitig geläppter Ring verwendet wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als AbstandshaltereinRing verwendet wird, der am oberen Rand mit zwei oder mehreren radialen Rillen versehen ist.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abstandshalter verwendete Ring ovale Form besitzt.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter aus inertem Material, vorzugsweise aus Quarz, Sinterkorund hergestellt wird.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter aus Siliziumkarbid hergestellt wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter aus Kohle hergestellt und günstigerweise mit einem Überzug aus Siliziumkarbid versehen wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterdruck mit dem Ausheizen begonnen und die Abscheidereaktion dann bei Normaldruck weitergeführt wird.