AT240913B - Verfahren zur Herstellung epitaktischer Aufwachsschichten auf einkristallinen Scheiben aus Halbleitermaterial - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung epitaktischer Aufwachsschichten auf einkristallinen Scheiben aus Halbleitermaterial 
Bei der Herstellung von einkristallinen Schichten aus Halbleiterstoffen nach dem Epitaxieverfahren ist es zur Erzielung des in der Halbleitertechnik erforderlichen hohen Reinheitsgrades wichtig, dass während des Abscheidevorganges das Halbleitermaterial nicht durch aus der Anlage stammende Fremdstoffe verunreinigt wird. Ausserdem sollen bei gleichzeitiger Behandlung einer grösseren Anzahl von Halbleiterscheibchen diese möglichst gleichmässig behandelt werden. 



   Diese Forderungen lassen sich bei   derHerstellung epitaktischer   Aufwachsschichten durch Verwendung einer Vorrichtung, wie sie Gegenstand der Erfindung ist, erfüllen. Zur Durchführung der Zersetzungsreaktion ist ein Reaktionsgefäss vorgesehen, bei dem der eigentliche Reaktionsraum und der das Heizelement enthaltende Heizerraum durch eine Trennwand, die gleichzeitig als Unterlage für die zu bedampfenden Scheiben ausgebildet ist, getrennt sind. Die Trennwand ist dabei zur Schaffung einesTemperaturausgleichs so ausgebildet, dass sie einen relativ zum Durchmesser des Reaktionsgefässes geringen Abstand zur Gefässwand hat und die Reaktionsgase vom Reaktionsraum durch den Heizerraum abströmen können. 



   Auf diese Weise wird die Diffusion der bei der Zersetzung der Halogenwasserstoffverbindungen des Halbleitermaterials entstehenden Abgase aus dem Reaktionsraum in den Heizerraum unter gleichzeitiger Vermeidung der Rückdiffusion der Abgase in den Reaktionsraum ermöglicht. 



   Die Rückdiffusion der Abgase aus dem Heizerraum in den Reaktionsraum kann ausserdem durch Verlängerung des Diffusionsweges noch stärker behindert bzw. nahezu unterbunden werden. Man erreicht dies zweckmässigerweise durch Anbringung eines wassergekühlten Metallringes, inbesondere versilbert oder vergoldet, unmittelbar über der Trennwand. 



   Zur Erzielung einer gleichmässigen Erhitzung einer grösseren Anzahl von Halbleiterscheibchen ist es zweckmässig, die Trennwand zur Schaffung eines Temperaturausgleichs aus gut wärmeleitendem Material herzustellen. Hiezu ist beispielsweise Halbleitermaterial, wie es zur Herstellung der halbleitendenSchicht verwendet wird, geeignet. Weitere Materialien für die Trennwand sind beispielsweise Siliziumkarbid, Berylliumoxyd oder Aluminiumoxyd. Die Verwendung von Graphit als Material für die Trennwand ist ebenfalls möglich und besonders dann vorteilhaft, wenn der Körper mit einem Überzug aus dem aufzudampfenden Halbleitermaterial versehen wird. 



   Zur Beheizung der Trennwände auf die zur Zersetzung notwendige Temperatur ist ein ausserhalb des Reaktionsraumes in einem Heizerraum angeordnetes Heizelement vorgesehen. Bei einer besonders günstigen   Ausführungsform   ist zur Erzielung einer gleichmässigen Temperaturverteilung und zur Steigerung der Wärmeausbeute der das Heizelement enthaltende Heizerraum gleichzeitig als Reflektor ausgebildet. 



   Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig.   l   und 2 die Herstellung epitaktischer Aufwachsschichten unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben. 



   Die Reaktion wird hiebei, wie in Fig. l beschrieben, in   einem'Reaktionsgefäss l   durchgeführt, das durch die Trennwand 2 in einen Reaktionsraum 3, in dem die Zersetzung der gasförmigen Halbleiterverbindung stattfindet und einen Heizerraum 4 mit dem Heizelement 5 unterteilt wird. Die gas-   förmige Halbleiterverbindung wird dabei durch den Einlassstutzen   7 in das Reaktionsgefäss geleitet. Die 

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 Trennwand ist dabei so ausgebildet, dass   dieAbtrennung   von Reaktions-und Heizerraum nur unvollständig ist, was zweckmässigerweise dadurch erreicht wird, dass zwischen der Trennwand und der Gefässwand ein geringer Abstand bleibt.

   Auf diese Weise können die im Reaktionsraum entstehenden Abgase in den Heizerraum gelangen und von dort durch den Absaugstutzen 8 aus dem Reaktionsgefäss entfernt werden. 



     Um eineRüekdiffusion derAbgase ausdem Heizerraum in den Reaktionsraum zu verhindern,   wird zur Verlängerung des Diffusionsweges unmittelbar über der Trennwand ein wassergekühlter Metallring 6, vorzugsweise versilbert oder vergoldet, angebracht, der gleichzeitig den als Reaktionsgefäss dienenden Quarzkolben vor zu starker Hitzeeinwirkung schützt. 



   Daneben ist wesentlich für die Erfindung, dass die Trennwand ausser zur Abteilung von Reaktions- und Heizerraum gleichzeitig als Unterlage für die Halbleiterscheibchen 9 dient und auf Grund ihrer guten 
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 die zur Herstellung der einkristallinen Halbleiterschichten verwendeten Halbleitermaterialien. Bei einer besonders   günstigenAusführungsform   des Verfahrens wird   eineGraphitscheibemit einem Überzug aus Halb-   leitermaterial verwendet. 
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   Die Beheizung der Trennwand auf die zur Zersetzung notwendige Temperatur erfolgt durch ein ausserhalb des Reaktionsraumes angebrachtes Heizelement 5. Als Heizelement wird beispielsweise eine Graphitscheibe, wie in Fig. 2 näher beschrieben, verwendet, die durch direkten Stromdurchgang beheizt wird. 



    DieAnschlüsse   10 und 11 verbinden das Heizelement mit einer Stromquelle. ZurSteigerung der Heizleistung wird der Heizerraum als Reflektor, beispielsweise durch Anbringung eines in der Zeichnung nicht bezeichneter Metallspiegels, ausgebildet. 



   Die Temperatur des Heizelementes wird zur Verhinderung einer Abscheidung von Halbleitermaterial an ihm auf ungefähr 2000C über der Abscheidetemperatur des verwendeten Materials eingestellt. 



   Fig. 2 zeigt in Draufsicht das oben beschriebene Heizelement 5. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Graphitscheibe, die derart mit Einschnitten versehen wird, dass ein mäanderförmiger Widerstand entsteht. An den Enden des "Bandes" werden die Stromzuführungen 10 und 11 angebracht. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Vorrichtung zur Durchführung eines Herstellungsverfahrens für epitaktische Aufwachsschichten auf einkristallinen Scheiben aus Halbleitermaterial, bei der gleichzeitig eine grössere Anzahl von Scheiben in einem Arbeitsgang behandelt werden kann und bei der als Reaktionsgefäss ein Gefäss vorgesehen ist, bei dem der eigentliche Reaktionsraum und der das Heizelement enthaltende Heizerraum durch eine Trennwand, die gleichzeitig als Unterlage für die zu bedampfenden Scheiben ausgebildet ist, getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand zur Schaffung eines Temperaturausgleichs so ausgebildet ist, dass sie einen relativ zum Durchmesser des Reaktionsgefässes geringenAbstand zur Gefässwand hat und die Reaktionsgase vom Reaktionsraum durch den Heizerraum abströmen können. 



   2.   VorrichtungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dasszurVerlängerungdesDiffü-   sionsweges für die abströmenden Reaktionsgase ein wassergekühlter Metallring, insbesondere versilbert oder vergoldet, unmittelbar über der Trennwand angebracht ist.

Claims (1)

1. S. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand aus dem zur Herstellung der halbleitenden Schichten verwendeten Material hergestellt ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand aus einem der folgenden Materialien, nämlich Siliziumkarbid, Berylliumoxyd Ïder Aluminiumoxyd besteht.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand aus Graphit, gegebenenfalls aus Pyrographit besteht.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand aus Graphit besteht und mit einem Überzug aus dem aufzudampfenden Material versehen ist. EMI2.3