DE1228889B - Verfahren zum Herstellen duenner halbleitender Schichten aus halbleitenden Verbindungen durch Aufdampfen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen duenner halbleitender Schichten aus halbleitenden Verbindungen durch Aufdampfen

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESOfRIFT
Int. Cl.:
C 23 c
Deutsche Kl.: 48 b -13/00
Nummer: 1 228 889
Aktenzeichen: S 71923 VI b/48 b
Anmeldetag: 3. Januar 1961
Auslegetag: 17. November 1966
In der Halbleitertechnik werden oft dünne halbleitende Schichten benötigt. Beim Verwenden von halbleitenden Elementen können solche Schichten in einfacher Weise durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt werden. Bei halbleitenden Verbindungen, insbesondere bei solchen, deren Komponenten über der Schmelze einen wesentlich verschiedenen Dampfdruck aufweisen, bereitet das Aufdampfverfahren Schwierigkeiten. Dies trifft vor allem für einige AmBv-Verbindungen zu.
In einem bekannten Verfahren zum Herstellen dünner halbleitender Schichten aus halbleitenden Verbindungen, wie es in der deutschen Auslegeschrift 1 033 335 näher beschrieben ist, wird die Temperatur des Auffängers zwischen den Kondensationstemperaturen der leichtflüchtigen Komponente einerseits und der schwerflüchtigen Komponente andererseits so gewählt und die Einfallsdichte des Dampfstrahles der leichtflüchtigen Komponente so bemessen, daß über dem Auffänger ein Überschuß an der leichtflüchtigen Komponente vorliegt.
Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zum Erreichen einer grob kristallinen Struktur und einer guten Versetzung die Temperatur des Auffängers und/oder die Einfallsdichten der Komponenten so zu führen, daß sich in der Anfangsphase der Verdampfung nur möglichst wenige Kondensationskeime ausbilden können und in der Endphase möglichst viele Moleküle der Verbindung kondensieren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen dünner halbleitender Schichten aus halbleitenden Verbindungen, deren Komponenten im geschmolzenen Zustand einen wesentlich verschiedenen Dampfdruck aufweisen, auf einen gereinigten und vorbekeimten Träger, insbesondere zum Herstellen von Hallgeneratoren aus InSb und InAs, durch gleichzeitiges Aufdampfen der einzelnen Komponenten bei einer Temperatur des Trägers zwischen den Kondensationstemperaturen der leichtflüchtigen Komponente einerseits und der schwerflüchtigen Komponente und der Verbindung andererseits und bei einer solchen Bemessung der Einfallsdichte des Dampfstrahles der leichtflüchtigen Komponente, daß über dem Träger ein Überschuß an dieser Komponente vorliegt. Erfindungsgemäß werden auf den Träger vor dem Bedampfen in einer Vorzugsrichtung leicht zersetzliche Kohlenstoffverbindungen streifenförmig aufgewischt und diese zur Ausbildung von Kohlenstoffkeimen thermisch zersetzt oder Schleifriefen in einer Vorzugsrichtung in den Träger eingebracht.
Das Vorerhitzen der Träger, die z. B. aus einem
Verfahren zum Herstellen dünner halbleitender
Schichten aus halbleitenden Verbindungen durch ,Aufdampfen
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr. Karl-Georg Günther, Boxdorf über Nürnberg; Helmut Freller, Nürnberg
ferritischen Material bestehen, das frei von ZnO oder von ähnlichen leicht reduzierbaren Oxyden ist, die
ao Zersetzung der aufgebrachten Kondensationskeime, die Bedampfung der Trägerplättchen, die Abkühlung und Kontrollmessungen werden kontinuierlich innerhalb ein und derselben Aufdampfanlage durchgeführt.
Das Verwenden ferritischer Träger, die frei von ZnO oder ähnlichen leicht reduzierbaren Oxyden sind, als Aufdampfunterlage hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um während des Aufdampfens eine oberflächliche Reduktion und damit die Bildung einer leitfähigen Ferritschicht unter der Aufdampfschicht zu vermeiden. Außerdem wird die Eindiffusion von Verunreinigungen in die aufgedampfte Halbleiterschicht verhindert, die dort als ionisierte Störstellen wirken können. Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht das Herstellen von Bauelementen, die z. B. ihre Verwendung in außergewöhnlich kleinen Luftspalten zulassen.
Das erfindungsgemäße Vorbekeimen der Trägerplättchen in einer Vorzugsrichtung, die normalerweise in Richtung des Steuerstromes liegt, bewirkt, daß lange, in der Vorzugsrichtung orientierte Kristallite bis zu mehreren ΙΟ2 μ Kantenlänge entstehen. Die Folge ist ein Absinken des Schichtwiderstandes und somit eine Erhöhung von Beweglichkeit und Belastbarkeit.
Besonders günstige Ergebnisse erzielt man, wenn das Abkühlen der Träger nach dem Verlassen der Bedampfungszone in möglichst kurzer Zeit — vorzugsweise innerhalb von 1 bis 2 Minuten — durchgeführt wird. Auf diese Weise wird eine Rückverdampfung der leichtflüchtigen Komponente vermieden.
609 727/375
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zum Herstellen von Hallgeneratoren geringer Schichtdicke und hoher Empfindlichkeit aus halbleitenden Verbindungen, z. B. aus den A111Bv-Verbindungen InAs und InSb.
Beispiel
für das Aufdampfen von InSb-Schichten auf vorbe-
keimte Glasträger
Auf ein sorgfältig gereinigtes, rechteckiges Glasplättchen aus Hartglas mit einem Ausdehnungskoeffizienten 55 · 10~7 werden mit Hilfe einer Wischvorrichtung streifenförmige Ölspuren in Längsrichtung des Trägerplättchens aufgebracht. Für diesen Zweck eignen sich besonders Öle mit niedrigem Dampfdruck, vorzugsweise Öle für Hochvakuumdiffusionspumpen, wie z. B. das Diffilen.
Die so vorbehandelten Plättchen werden als Substratvorrat in die für die Herstellung der Indiumantimonid-Schichten vorgesehene Hochvakuum-Aufdampfanlage eingebracht, die als Durchlaufanlage gebaut ist.
In einer Transportvorrichtung durchlaufen die mit den streifenförmigen Ölspuren behafteten Substrate zunächst eine Zone, in der bei Temperaturen bis zu 600° C die Ölreste thermisch gekrackt werden, so daß nur mikroskopisch kleine Kohlenstoffpartikel in der gewünschten Vorzugsrichtung auf dem Glasträger zurückbleiben. Diese Partikeln bilden dann bevorzugte Kondensationskeime auf der Glasoberfläche, an denen die Kondensation der InSb-Schicht in der nächsten Arbeitszone einsetzt und bevorzugt fortschreitet. Die Bedampfung findet bei einer Temperatur zwischen 400 und 500° C statt.
In der nächsten Arbeitsstufe werden die Plättchen abgekühlt und ausgemessen.
Auf die gleiche Weise können Sinterkorund- und Ferritträgerplättchen mit polierter Oberfläche behandelt werden. Beim Vorbekeimen durch Kratz- oder Schleifspuren durchläuft das Trägerplättchen den gleichen Arbeits- und Temperaturzyklus. Die Vorerhitzung dient dann nur zur Reinigung der Oberfläche.
Für InAs-Schichten liegen die Temperaturen entsprechend höher, etwa bei 600 bis 700° C.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen dünner halbleitender Schichten aus halbleitenden Verbindungen, deren Komponenten im geschmolzenen Zustand einen wesentlich verschiedenen Dampfdruck aufweisen, auf einen gereinigten und vorbekeimten Träger, insbesondere zum Herstellen von Hallgeneratoren aus InSb und InAs, durch gleichzeitiges Aufdampfen der einzelnen Komponenten bei einer Temperatur des Trägers zwischen den Kondensationstemperaturen der leichtflüchtigen Komponente einerseits und der schwerflüchtigen Komponente und der Verbindung andererseits und bei einer solchen Bemessung der Einfallsdichte des Dampfstrahles der leichtflüchtigen Komponente, daß über dem Träger ein Überschuß an dieser Komponente vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Träger vor dem Bedampfen in einer Vorzugsrichtung leicht zersetzliche Kohlenstoffverbindungen streifenförmig aufgewischt und diese zur Ausbildung von Kohlenstoffkeimen thermisch zersetzt oder Schleifriefen in einer Vorzugsrichtung in den Träger eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial ein Ferrit verwendet wird, der frei von ZnO oder von ähnlichen leicht reduzierbaren Oxyden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorzugsrichtung die Richtung des Steuerstromes gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorerhitzen der Träger, das Zersetzen der aufgebrachten Kondensationskeime, das Bedampfen der Träger, das Abkühlen und Kontrollmessungen kontinuierlich innerhalb ein und derselben Aufdampfanlage durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der Träger in möglichst kurzer Zeit — vorzugsweise innerhalb von 1 bis 2 Minuten — durchgeführt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 733 726, 881 973;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 032 404.
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