DE1197058B - Verfahren zur Herstellung einkristalliner flacher Halbleiterkoerper - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einkristalliner flacher Halbleiterkoerper

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Description

  • Verfahren zur Herstellung einkristalliner flacher Halbleiterkörper Aus der deutschen Patentschrift 1061593 ist es bekannt, aus einer gasförinigen Verbindung durch chemische Reaktion erzeugtes Halbleitermaterial auf einem erhitzten Trägerkristall aus Halbleitermaterial gleicher Gitterstruktur in achsparalleler Schichtung niederzuschlagen. Die auf diese Weise erzeugten Kristalle müssen zur Herstellung eines Einkristalls zonengeschmolzen und zur weiteren Verwendung zerschnitten werden. Es ist aber auch aus der deutschen Patentschrift 865 160 bekannt, als Träger für das abzuscheidende Halbleitennaterial einzelne Halbleiter-Einkristalle in Scheibenform zu verwenden, auf denen sich eine dünne Schicht des gleichen Halbleitennaterials ebenfalls einkristallin anlagert. Die Trägerscheiben können beispielsweise von Halbleiterstäben, welche nach dem vorher beschriebenen oder einem ähnlichen Verfahren hergestellt sind, abgeschnitten werden. Es wurde nun gefunden, daß man bei einem Verfahren zur Herstellung einkristalliner flacher Halbleiterkörper mit mehreren sich in ihren Halbleitereigenschaften unterscheidenden Schichten, bei dem Halbleitermaterial aus einer gasförinigen Verbindung, durch chemische Reaktion ausgeschieden und auf einen erhitzten Trägerkristall aus Halbleitermaterial g gleicher Gitterstruktur niedergeschlagen C wird, diese, Arbeitsgänge einsparen und unmittelbar Kristalle erhalten kann, die bei Verwendung in einem Gleichrichter eine sogenannte »harte« Gleichrichterkennliniie er,-eben, wenn erfindungsgemäß das Halbleitermaterial aul einem in an sieh bekannter Weise durch dendritisches Wachstum aus einer un' erkühlten Schmelze von Halbleitermaterial in Bandforin gezo-enen Halbleiterkristall niedergeschlagen wird. Unter e;ner »harten« Gleichrichterkennlinie wird eine solche verstanden, die in Sperrichtung nicht eine allmählliche Zunahme des Rückstromes schon bei verhältnismäßig kleinen Bruchteilen der Zenerspannung aufweist, sondern bei der bis zu höheren Werten der Sperrspannung ein Rückstrom. von annähernd gleichmäßi-er Höhe fließt, so daß der übergang zum völli-C Cen Durchbruch (Zenerspannung) ziemlich abrupt C verläuft. Die als Träger verwendeten bandförmigen Halbleiterkristalle können nach dem Verfahren von E. B i 11 i g (Proc. Roy. Soe. [London], A, 229 [1955], S. 346 bis 363) oder A.S.Benneth und R.L.Longini (Phys. Rev.,116, 1 [1959], S. 53 bis 61) hergestellt werden. Danach wird ein Ende eines orientierten Germaniumkristallkeimes in eine Germaniumschmelze ein-etaucht, die Umgebung der Eintauchstelle unterkühlt und der Keimkristall und mit ihm der wachsende bandförmige Zwillingskristall (Dendrit) mit derselben Geschwindigkeit, mit welcher der Kristall wächst, herausgezogen.
  • Die Schmelze, aus der diese Bänder gezogen werden, kann aus dotiertem oder aus undotiertem Halbleitermaterial bestehen. Das Halbleitermaterial kann nur auf einer Flachseite oder auf beiden Flachseiten niedergeschlagen werden. Weist die eine Flachseite eine vollkommenere Struktur auf als die andere, wird man vorteilhaft den Niederschlag nur auf die erstere aufbringen.
  • Der Trägerkristall kann aus demselben Halbleitermaterial wie das zu gewinnende Halbleitermaterial bestehen, es kann aber auch ein anderes Material verwendet werden, vorausgesetzt, daß es die gleiche Gitterstruktur aufweist. Halbleitennaterialien mit Diaraantgitterstruktur wie Germanium, Silicium und intermetallische Verbindungen von Elementen der III. und V. Gruppe bzw. der H. und VI. Gruppe des Periodensystems sind besonders vorteilhaft. Beispielsweise kann auf einem dendritisch gewachsenen bandförnligen Gerinaniumträger ein überzug aus Galliumarsenid oder einer anderen intermetallischen Verbindun- ab-eschieden werden. Es ist beispielsweise auch möglich, eine Germaniumschicht auf einem dendritisch gewachsenen Siliciumträger niederzuschlagen. Die Reaktionstemperatur für die Abscheidung und Niederschlagung des überzugsmaterials muß dabei niedriger als die Schmelztemperatur des Trägermaterials sein.
  • Dem Halbleitermaterial, das durch Abscheidung aus der Gasphase gewonnen wird, kann bei der Reaktion Dotierungsstoff zugesetzt werden. Die DotierungskonzentratIon kann während des Prozesses verändert werden. Ferner können durch Wechsel der Dotierungsstoffe nacheinander Schichten von verschiedenem Leitfähigkeitstyps mit dazwischenliegenden pn-übergängen geschaffen werden. Durch das beanspruchte Verfahren können auch mehrere Elemente gleichzeitig z. B. zu Gleichrichter, Transistoren, Kapazitäten und Widerständen in einer elektrischen Schaltung in einem einzigen Halbleiterbauelement vereinigt werden.
  • Es können auch Schichten sehr geringer Dicke und großer Gleichmäßigkeit und kleinerer Toleranzen bei vorgeschriebenen Schichtdicken hergestellt und die Dotierung genau dosiert und beliebig über die Schichtdicke verteilt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei kontinuierlicher Arbeitsweise besonders wirtschaftlich gestaltet werden. Dabei wird der bandförmige Trägerkristall durch einen oder mehrere räumlich hintereinander angeordnete Durchlauföfen hindurchgeleitet, welche die Gaszuführungs- und abführungsleitungen und die erforderlichen Heizvorrichtungen enthalten und durch Gasschleusen voneinander sowie von der äußeren Atmosphäre getrennt sind.
  • Von einem auf diese Weise mit einem oder mehreren überzügen versehenen Band können dann Stücke der jeweils gewünschten Flächengröße abgeschnitten werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einkristalliner flacher Halbleiterkörper mit mehreren sich in ihren Halbleitereigenschaften unterscheidenden Schichten, bei dem Halbleitermaterial aus einer gasförinigen Verbindung durch chemische Reaktion ausgeschieden und auf einem erhitzten Trägerkristall aus Halbleitermaterial gleicher Gitterstruktur niedergeschlagen wird, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß das Halbleitermaterial auf einem in an sich bekannter Weise durch dendritisches Wachstum aus einer unterkühlten Schmelze von Halbleitermaterial in Bandform gezogenen Halbleiterkristall niedergeschlagen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitennaterial auf einem Trägerkristall aus demselben Halbleitermaterial niederg ,eschlagen wird und dem niedergeschlagenen Halbleiterinaterial durch Zusatz von Dotierungsstoff bei der Reaktion andere Halbleiterei-enschaften gegeben werden, als der Trägerkristall hat. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial auf der eine vollkommenere Struktur aufweisenden Flachseite eines dendritisch gewachsenen Halbleiterkristalls niedergeschlagen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial auf beiden Flachseiten eines dendritisch gewachsenen Halbleiterkristalls niederg geschlagen wird. In Betracht gezogene Druckschriften-Französische Patentschriften Nr. 1131422, 1125 207; Holleman-Wiberg, 1960, S.458.
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