DE1237696B - Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper

Info

Publication number
DE1237696B
DE1237696B DES79662A DES0079662A DE1237696B DE 1237696 B DE1237696 B DE 1237696B DE S79662 A DES79662 A DE S79662A DE S0079662 A DES0079662 A DE S0079662A DE 1237696 B DE1237696 B DE 1237696B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
generated
temperature gradient
stack
semiconductor body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES79662A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Rer Nat Klaus Wartenberg
Dr Habil Nat Konrad Reuschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to BE632892D priority Critical patent/BE632892A/xx
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES79662A priority patent/DE1237696B/de
Priority to US209489A priority patent/US3140966A/en
Priority to CH186463A priority patent/CH440229A/de
Priority to GB20945/63A priority patent/GB977003A/en
Publication of DE1237696B publication Critical patent/DE1237696B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/02—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the solid state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/052—Face to face deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
21 g -11/02
Nummer: 1 237 696
Aktenzeichen: S 79662 VIII c/21;
Anmeldetag: 29. Mai 1962
Auslegetag: 30. März 1967
Das Hauptpatent 1218 067 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, bei dem zwischen zwei in einer halogenhaltigen Atmosphäre einander gegenüber aufgestellten und erwärmten Halbleiterkörpern ein derartiges Temperaturgefälle erzeugt wird, daß Halbleitermaterial und Dotierungsmaterial von dem einen Halbleiterkörper auf die Oberfläche des anderen transportiert wird. Hierbei werden in einem verschließbaren Gefäß mehrere einkristalline Halbleiterscheiben gleicher Gitterstruktur und Orientierung und unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und/oder unterschiedlicher Dotierungskonzentration abwechselnd auf einandergestapelt, und es wird in dem verschlossenen Gefäß ein solches Temperaturgefälle von einem zum anderen Ende des Stapels erzeugt, daß von einer zur nächsten Halbleiterscheibe das für den Materialtransport benötigte Temperaturgefälle herrscht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach dem Hauptpatent ist ein Stapel von Halbleiterscheiben innerhalb eines länglichen Gefäßes, z. B. einem Quarzrohr, angeordnet, welches beispielsweise durch einen elektrischen Widerstandsofen beheizt werden kann. Durch Erzeugung eines Wärmegefälles innerhalb dieses Widerstandsofens bzw. durch langsames Herausbewegen des Gefäßes aus dem Ofen kann das gewünschte Wärmegefälle eingestellt werden.
Es ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkörper bekanntgeworden, bei dem über den in einer Kammer angebrachten Körper ein Germaniumhalogenid in Gasform geleitet wird, wobei die Kammer nebst Inhalt derart erhitzt wird, daß eine thermische Zersetzung des Halogenids stattfindet (vgl. deutsche Patentschrift 865 160).
Nach einem anderen Verfahren ist es bekannt, die Schaltzeit und den Kollektorwiderstand von Transistoren dadurch zu verringern, daß die Kollektorschicht sehr dünn gehalten ist und aus schwach dotiertem Material besteht. Dies wird dadurch erreicht, daß auf Einkristallscheiben aus stark dotiertem Material eine schwach dotierte epitaktische Schicht aufgebracht wird, indem Einkristallscheiben erwärmt und in einem Ofen mit einer Siliziumverbindung in Berührung gebracht werden. Durch gasförmige Abscheidung gewinnt man die Kollektorschicht mit dem gewünschten Widerstandswert (vgl. Zeitschrift »Electronics«, 8. Juli 1960, S. 66).
Nach einem früheren Vorschlag kann Halbleitermaterial gleichzeitig auf mehreren scheibenförmigen Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen
Halbleiterkörper
Zusatz zum Patent: 1 218 067
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr. rer. nat. Klaus Wartenberg, Erlangen;
Dr. habil. nat. Konrad Reuschel, Pretzfeld
Trägerkristallen abgeschieden werden, die in gestapelter Anordnung in einem strömenden Gemisch einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials und eines gasförmigen Reaktionsmittels erhitzt werden. Sämtliche Trägerkristalle befinden sich dabei auf etwa gleicher Temperatur (vgl. deutsche Patentschrift 1137 807).
Nach einem anderen früheren Vorschlag wird eine Halbleiteranordnung durch Aufbringen einer Halbleiterschicht auf eine Halbleiterunterlage mit Hilfe pyrolytischer Zersetzung einer gasförmigen Halogenverbindung des aufzubringenden Halbleitermaterials hergestellt, indem die Halbleiterunterlage und ein Körper aus dem halbleitenden Material in einer halogenhaltigen Atmosphäre in einem Abstand ihrer Oberflächen von höchstens 10 Mikron aufgestellt und erhitzt werden und die Temperatur der Unterlage um 10 bis 100 0C niedriger ist als die Tempe-
4" ratur des halbleitenden Körpers, so daß Material von diesem auf die Oberfläche der Unterlage transportiert wird (vgl. deutsche Patentschrift 1152 197). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Verfahren nach dem Hauptpatent weiter auszugestalten und zu verbessern. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Stapel lotrecht angeordnet und ein von oben nach unten gerichtetes Wärmegefälle erzeugt wird.
Es hat sich gezeigt, daß die Wanderung des Halbleitermaterials von der einen Halbleiterscheibe zur anderen abhängig von der Lage und der Anordnung
709 547/309
ί 237
der Scheiben ist. Dies läßt sich anscheinend darauf zurückführen, daß innerhalb des Gefäßes eine Strömung des gasförmigen Reaktionsmittels auftritt, welche die Wegnahme und das Aufwachsen des Halbleitermaterials an bestimmten Stellen fördert oder verhindert. So zeigte es sich, daß bei einer lotrechten Anordnung eines länglichen Gefäßes mit einem darin befindlichen Stapel von Halbleiterscheiben eine Anfressung der abgebenden Seite der Halbleiterscheiben lediglich am Rand auftritt, wenn das Wärmegefälle wie in dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes von unten nach oben gerichtet ist. Wenn man den Halbleiterstapel gemäß der vorliegenden Erfindung anordnet und das Wärmegefälle von oben nach unten einstellt, so tritt anscheinend keine Wärmebewegung der Reaktionsgase auf, da diese in der dem Wärmegefälle entsprechenden Richtung geschichtet sind. Dadurch, daß die warmen Gase sich im oberen Ende des geschlossenen Gefäßes und die kälteren Gase am unteren Ende befinden, besteht zu einer Wärmebewegung keine Veranlassung. Wie sich bei Versuchen herausstellte, hat dies zur Folge, daß die Abscheidung viel gleichmäßiger über die gesamte Oberfläche der einzelnen Halbleiterscheiben auftritt, so daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen wesentlich zum Erfolg des Verfahrens beitragen.
An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist ein Ofen 2, beispielsweise ein elektrischer Widerstandsofen, mit einer Wicklung la dargestellt, in dem eine Quarzröhre 3 angeordnet ist. Ein Stapel von Halbleiterscheiben 4 ist innerhalb des Quarzrohres 3 angeordnet. Das Quarzrohr 3 ragt zur Halterung teilweise aus dem Ofen 2 heraus.
Die Heizwicklung 2 α des Ofens 2 ist etwa in der Mitte des Ofens angeordnet. Dies hat zur Folge, daß innerhalb des Heizrohres des Ofens ein Temperaturprofil auftritt, wie es neben dem Ofen 2 dargestellt ist (Temperatur T in Abhängigkeit von der Ofenlänge Z). In der Mitte befindet sich ein Bereich mit etwa ziemlich gleichmäßiger Temperatur, während die Temperatur nach oben und unten etwa linear abfällt. Das Quarzrohr 3 wird nach dem Einbringen der Halbleiterkörper 4 und des Reaktionsgases etwa in der Mitte zugeschmolzen. Das Quarzrohr 3 wird dann in dem Ofen so angeordnet, daß die Abschmelzstelle 3 α in dem Bereich der gleichmäßigen Temperatur liegt. Die Halbleiterscheiben 4 liegen im Bereich des unteren Wärmegefälles, so daß eine Wärmebewegung des Reaktionsgases praktisch vollkommen ausgeschlossen ist.
Bei den Halbleiterkörpern kann es sich beispielsweise um Siliziumscheiben abwechselnden Leitfähigkeitstyps handeln. Der Innenraum des Quarzrohres wird in diesem Fall zweckmäßigerweise mit einer Mischung von Siliziumtetrachlorid und Wasserstoff im Verhältnis 1:10 gefüllt. Das Wärmegefälle vom oberen zum unteren Ende des Halbleiterstabes beträgt beispielsweise 50 0C. So kann das obere Ende des Halbleiterstabes sich auf einer Temperatur von 1190 0C befinden, während das untere Ende eine Temperatur von 1140 0C aufweist. Nach einer Wärmebehandlung von etwa 30 Minuten Dauer wird durch Herausziehen des Quarzrohres 3 aus dem Ofen 2 ein »Einfrieren« des erhaltenen Zustandes bewirkt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, bei dem zwischen zwei in einer halogenhaltigen Atmosphäre einander gegenüber aufgestellten und erwärmten Halbleiterkörpern ein derartiges Temperaturgefälle erzeugt wird, daß Halbleitermaterial und Dotierungsmaterial von dem einen Halbleiterkörper auf die Oberfläche des anderen transportiert wird und in einem verschließbaren Gefäß mehrere einkristalline Halbleiterscheiben gleicher Gitterstruktur und Orientierung und unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und/oder unterschiedlicher Dotierungskonzentration abwechselnd aufeinandergestapelt werden und in dem verschlossenen Gefäß ein solches Temperaturgefälle von einem zum anderen Ende des Stapels erzeugt wird, daß von einer zur nächsten Halbleiterscheibe das für den Materialtransport benötigte Temperaturgefälle herrscht, nach Patent 1 218 067, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel lotrecht angeordnet und ein von oben nach unten gerichtetes Wärmegefälle erzeugt wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 865 160;
    Zeitschrift »Electronics«, 8. Juli 1960, S. 66 bis 68.
    In Betracht gezogene ältere Patente:
    Deutsche Patente Nr. 1137 807, 1152 197.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    709 547/309 3.67
    Bundesdruckerei Berlin
DES79662A 1961-07-22 1962-05-29 Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper Pending DE1237696B (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE632892D BE632892A (de) 1962-05-29
DES79662A DE1237696B (de) 1962-05-29 1962-05-29 Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper
US209489A US3140966A (en) 1962-05-29 1962-07-11 Vapor deposition onto stacked semiconductor wafers followed by particular cooling
CH186463A CH440229A (de) 1961-07-22 1963-02-14 Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
GB20945/63A GB977003A (en) 1962-05-29 1963-05-24 Improvements in or relating to semi-conductor arrangements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES79662A DE1237696B (de) 1962-05-29 1962-05-29 Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1237696B true DE1237696B (de) 1967-03-30

Family

ID=7508355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES79662A Pending DE1237696B (de) 1961-07-22 1962-05-29 Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3140966A (de)
BE (1) BE632892A (de)
DE (1) DE1237696B (de)
GB (1) GB977003A (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1137807B (de) * 1961-06-09 1962-10-11 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen durch einkristalline Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase
DE1467360B2 (de) * 1962-12-01 1971-08-12 Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München Verfahren zum herstellen einkristalliner schichten aus indiumantimonid
JPS49108971A (de) * 1973-02-20 1974-10-16
JPS49121479A (de) * 1973-03-20 1974-11-20
JPS50120967A (de) * 1974-03-11 1975-09-22
JPS5748227A (en) * 1980-09-08 1982-03-19 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE865160C (de) * 1951-03-07 1953-01-29 Western Electric Co Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkoerper

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE865160C (de) * 1951-03-07 1953-01-29 Western Electric Co Verfahren zur Erzeugung einer Germaniumschicht auf einem Germaniumkoerper

Also Published As

Publication number Publication date
BE632892A (de)
US3140966A (en) 1964-07-14
GB977003A (en) 1964-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1178827B (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern fuer Halbleiterbauelemente durch pyrolytische Zersetzung einer Halbleiterverbindung
DE2654063A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bandes aus polykristallinem halbleitermaterial
DE1915549B2 (de) Verfahren zum epitaktischen aufwachsen von siliciumcarbidschichten
DE1913718C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE2450930A1 (de) Thermische wanderung metallreicher fluessiger draehte durch halbleitermaterialien
DE3112186A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von einkristall-siliziumfilmen
DE1185151B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von einkristallinen, insbesondere duennen halbleitenden Schichten
EP1019953A1 (de) Verfahren zum thermischen ausheilen von durch implantation dotierten siliziumcarbid-halbleitern
DE1237696B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper
DE974364C (de) Verfahren zur Herstellung von P-N-Schichten in Halbleiterkoerpern durch Eintauchen in eine Schmelze
DE1222169B (de) Vorrichtung zur Behandlung von Halbleiterscheiben in einem Gas
DE1913565B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kristalls einer halbleitenden A"1 Bv -Verbindung
DE2063726B2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE1644045B2 (de) Verfahren zur Herstellung dotierter Galliumphosphideinkristalle zur Verwendung als Halbleiterkörper in elektrolumineszenten Bauelementen mit pnÜbergang
DE2154386B2 (de) Verfahren zum Herstellen einer epitaktischen Halbleiterschicht auf einem Halbleitersubstrat durch Abscheiden aus einem Reaktionsgas/Trägergas-Gemisch
DE2212295C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium- oder Germanium-Epitaxialschichten
DE1273484B (de) Verfahren zum Herstellen von reinem, gegebenenfalls dotiertem Halbleitermaterial mittels Transportreaktionen
DE2111946C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Aufwachsenlassen eines Kristalls auf einer Unterlage
DE1218067B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper
DE2060476C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiter- und Dünnschichtbauelementen
DE1591280C3 (de) Festkörper-Mikrowellen-Oszillatorelement
DE1544315C3 (de) Verfahren zum Dotieren von Halbleiterkristallen mit Fremdatomen
AT228276B (de) Verfahren zum Herstellen von kristallinen, insbesondere einkristallinen Schichten aus einem halbleitenden Element
CH440229A (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
AT242198B (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung