DE1041582B - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei chemischen Elementen als Komponenten auf einem Traeger - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei chemischen Elementen als Komponenten auf einem Traeger

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DE1041582B DES44992A DES0044992A DE1041582B DE 1041582 B DE1041582 B DE 1041582B DE S44992 A DES44992 A DE S44992A DE S0044992 A DES0044992 A DE S0044992A DE 1041582 B DE1041582 B DE 1041582B
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Dipl-Ing Ekkehard Schillmann
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Description

  • Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei chemischen Elementen als Komponenten auf einem Träger Es ist bereits vorgeschlagen worden, Halbleiter aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei chemischen Elementen als Komponenten in geringer Schichtdicke auf einem Träger dadurch herzustellen, daß die Halbleiterverbindung durch einen Aufdampfungs- oder einen Aufstäubungsprozeß, z. B. durch Kathodenzerstäubung, auf dem Träger niedergeschlagen wird. Die dann auf dem Träger entstandene Schicht unstöchiometrischer Zusammensetzung wird einem Wärmebehandlungs- bzw. Temperungsprozeß unterworfen, um auf diese Weise ein Ausscheiden der überschüssigen Komponente aus der entstandenen Schicht zur Herbeiführung der stöchiometrischen Zusammensetzung dieser Schicht zu erreichen. Solche Halbleiterkörper werden insbesondere verwendet für Hallspannungsgeneratoren oder für magnetfeldabhängige Widerstände, an denen sie der Einwirkung eines magnetischen Feldes ausgesetzt sind.
  • Für ein stets eindeutiges Reproduzieren der gewünschten Halbleiterschicht in einwandfreier stöchiometrischer Zusammensetzung hat es sich bei einem Verfahren zur Herstelung eines Halbleiters, insbesondere für Hallspannungsgeneratoren, aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei Komponenten, und zwar vorzugsweise aus einem Element der Gruppe III und einem Element der Gruppe V des Periodischen Systems, in geringer Schichtdicke auf einem Träger, bei dem die Halbleiterschicht durch einen Aufdampf- oder Aufstäubungsprozeß auf dem Träger niedergeschlagen und die entstandene Schicht nicht stöchiometrischer Zusammensetzung getempert wird zwecks Ausscheidung der überschüssigen Komponente und Herbeiführung der stöchiometrischen Zusammensetzung der Schicht, erfindungsgemäß als vorteilhaft ergeben, die Komponenten in einem solchen Verhältnis niederzuschlagen, daß die leichter verdampfbare Komponente vor dem Tempern im überschuß in der Schicht vorhanden ist. Wird diese Maßnahme befolgt, die sich durch eine Steuerung des Verdampfungsprozesses bzw. Aufstäubungsprozesses erreichen läßt, so bereitet es erfindungsgemäß keine Schwierigkeiten mehr, aus dem auf den Träger aufgebrachten Niederschlag durch den thermischen Behandlungsprozeß die leichter verdampfbare Komponente auszuscheiden und gegebenfalls bei vom Atmosphärendruck abweichenden Druck von dem Halbleitkörper abzudampfen. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, daß der Aufdampf- bzw. Aufstäubungsprozeß entweder in der Weise durchgeführt wird, daß unmittelbar die Verbindung verdampft bzw. zerstäubt wird in Verbindung mit einem besonderen Niederschlagen der leichter verdampfbaren Komporiente, oder eine solche Methode des Aufbringens des Halbleiterniederschlages benutzt wird, bei der jede der einzelnen Komponenten der späteren Verbindung für sich verdampft bzw. zerstäubt wird mit einem Überschuß der leichter verdampfbaren Komponente.
  • Durch die allgemeine Befolgung der grundsätzlichen Lehre nach der Erfindung kann sich nun noch ergeben, daß die im Überschuß vorhandene Komponente der späteren stöchiometrischen Verbindung noch derart ungleichmäßig verteilt innerhalb der Schichtdicke der niedergeschlagenen Schicht, und zwar nach deren Oberfläche zu oder bereits an oder auf dieser vorhanden ist, wenn außerdem in der Schicht selbst räumlich unterhalb des überschüssigen Anteiles der leichter verdampfbaren Komponente noch freie Teile der schwerer verdampfbaren Komponente des Halbleiterstoffes nach dem Träger zu vorhanden sind, so daß durch einen thermischen Behandlungsprozeß diese nicht mehr mit Teilen der leichter verdampfbaren Komponente für die Reaktion zur stöchiometrischen Verbindung zusammengeführt werden.
  • Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung läßt sich zur Beseitigung einer solchen Erscheinung das grundsätzliche Verfahren dahingehend weiterbilden, daß auf den Träger vor dem Aufbringen der eigentlichen Halbleiterschicht bereits eine Schicht aus der leichter verdampfbaren Komponente aufgebracht wird. Durch die thermische Behandlung des Schichtensystems nach dem Aufbringen der alle Komponenten enthaltenden Schicht wird dann erreicht, daß der leichter verdampfbare Stoff der ersten Schicht durch die eigentliche Schicht des Halbleiters selbst hindurchdiffundiert und dabei mit vorhandenen freien Teilen der schwerer verdampfbaren Komponente die entsprechende Verbindung eingeht, während der überschüssige Anteil der leichter verdampfbaren Komponente, welcher die Schicht durchlaufen hat, dann an deren Oberfläche wieder ausgeschieden und von dieser abgedampft wird.
  • Geeignete Halbleiterverbindungen, auf die sich die Erfindung bezieht, sind beispielsweise solche, von denen eine der Komponenten der III. Gruppe und die andere der V. Gruppe des Periodischen Systems angehört, wie z. B. Indiumarsenid, Indiumantimonid und Indiumphosphid.
  • Zwei verschiedene Vorgänge für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nunmehr an Hand von Beispielen unter gleichzeitigem Bezug auf die Fig. der Zeichnung geschildert werden.
  • Nach Fig. 1 wird auf einen Träger 1 aus einem nicht besonders dargestellten Verdampfer oder durch Kathodenzerstäubung eine Schicht 2 niedergeschlagen, beispielsweise durch Verdampfen oder Kathodenzerstäubung von Indiumantimonid. Gleichzeitig wird zusätzlich Antimon aufgedampft oder aufgestäubt, so daß sich auf jeden Fall eine Schicht 2 ergibt, welche einen Überschuß an Antimon aufweist. Dieses Antimon ist die leichter verdampfbare Komponente der Verbindung Indiumantimonid, und sie hat auch einen höheren Dampfdruck als die Verbindung Indiumantimonid selbst. Nunmehr wird diese Anordnung einem entsprechenden thermischen Behandlungsprozeß bei etwa 500° C unter einem gegenüber der Atmosphäre verminderten Druck von etwa 10-2 Torr unterworfen, wobei aus der Schicht 2 das gegenüber der stöchiometrischen Zusammensetzung überschüssige Antimon abdampft.
  • Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Anordnung für die Veranschaulichung des Verfahrens nach der Weiterbildung der Erfindung. In diesem Falle ist ein Träger 1 vorhanden. Auf diesen wird zunächst eine dünne Schicht3 der leichter verdampfbaren Komponente der Verbindung Indiumantimonid, nämlich aus Antimon, aufgebracht, z. B. ebenfalls durch ein Aufdampfen. Nunmehr wird die eigentliche Schicht für den Halbleiter aufgedampft, welche die stöchiometrische Schicht an der Halbleiteranordnung verkörpern bzw. bilden soll. Nach diesem Aufdampfprozeß dieser Schicht 2 kann sich nun ergeben, daß in dieser ein unstöchiometrischer Aufbau vorhanden ist, indem noch stellenweise Indium im Überschuß vorhanden ist. Findet nunmehr der thermische Behandlungsprozeß dieser Anordnung bei einer Temperatur und einem Druck wie bei der Schilderung der Erfindung nach Fig. 1 statt, so wird das Antimon aus der Schicht 3 nach oben durch die Schicht 2 hindurchdiffundieren. Dieses diffundierende Antimon wird mit in der Schicht frei vorhandenen Indiumteilchen, also Teilchen aus dem schwerer verdampfbaren Stoff der Verbindung, eine Reaktion zur Bildung der Verbindung eingehen und, soweit es dann noch im Überschuß vorhanden ist, durch die Schicht hindurchdiffundieren und an deren Oberfläche abdampfen, so daß eine Anordnung erreicht ist, welche in der Schicht 2 eine Verbindung mit einwandfreier stöchiometrischer Zusammensetzung verkörpert.
  • Auch bei Anwendung einer solchen besonderen Schicht aus der leichter verdampfbaren Komponente kann das Niederschlagsverfahren der eigentlichen Halbleiterschicht gemäß dem an Hand der Fig. 1 beschriebenen Verfahren mit einem besonderen Niederschlagen der leichter verdampfbaren Komponente durchgeführt werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters, insbesondere für Hallspannungsgeneratoren, aus einer chemischen Verbindung aus mindestens zwei Komponenten, und zwar vorzugsweise aus einem Element der Gruppe III und einem Element der Gruppe V des Periodischen Systems, in geringer Schichtdicke auf einem Träger, bei dem die Halbleiterschicht durch einen Aufdampf- oder Aufstäubungsprozeß auf dem Träger niedergeschlagen und die entstandene Schicht nicht stöchiometrischer Zusammensetzung getempert wird zwecks Ausscheidung der überschüssigen Komponente und Herbeiführung der stöchiometrischen Zusammensetzung der Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten in einem solchen Verhältnis niedergeschlagen werden, daß die leichter verdampfbare Komponente vor dem Tempern im Überschuß in der Schicht vorhanden ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung und gleichzeitig zusätzlich die leichter verdampfbare Komponente der Verbindung zwecks Niederschlagung auf dem Träger verdampft werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die einzelnen Komponenten der Verbindung auf dem Träger niedergeschlagen werden mit einem Überschuß der leichter verdampfbaren Komponente gegenüber ihrem stöchiometrisch bedingten Anteil an der Stoffmenge der Verbindung der Halbleiterschicht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Niederschlagen der Komponenten auf den Träger eine Schicht aus dem Stoff der leichter verdampfbaren Komponente allein niedergeschlagen, daß danach eine beide Komponenten enthaltende Schicht aufgedampft und danach eine thermische Behandlung durchgeführt wird für das Hindurchdiffundieren der leichter verdampfbaren Komponente durch die auf diese aufgebrachte Schicht und das Abdampfen des hindurchdiffundierten Teiles von der freien Oberfläche dieser Schicht.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leichter verdampfbare Komponente auch einen höheren Dampfdruck aufweist als die Verbindung des Halbleiters.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Stoffe vom Charakter einer Zweistoffverbindung für den Halbleiter Indiumarsenid, Indiumantimonid oder Indiumphosphid benutzt- sind.
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