DE1289833B

DE1289833B - Verfahren zum epitaktischen Abscheiden einer Halbleiterschicht

Info

Publication number: DE1289833B
Application number: DES94856A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz; Henker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-12-29
Filing date: 1964-12-29
Publication date: 1969-02-27
Also published as: FR1469127A; GB1124329A; NL6515707A; US3461836A

Description

1 2

Zum Herstellen von Halbleiterbauelementen , mit können alle vorhandenen Scheiben etwa in gleiwerden häufig scheibenförmige Halbleiterkristalle, eher Weise des frischen Reaktionsgases teilhaft werinsbesondere Einkristalle, auf eine hohe, jedoch den, ohne daß sich bestimmte Straßen von Turbulenzunterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiters liegende zellen ausbilden können. Die Bewegung der Düse Temperatur aufgeheizt und gleichzeitig von einem 5 kann z. B. längs einer durch Schwingungsüberlage-Reaktionsgas überströmt, welches Material aus der rung entstehenden Bahn, z. B. auf einer sogenannten Gasphase auf diese Scheiben, vorzugsweise in orien- Lissajousfigur, erfolgen. In Betracht der Tatsache, tierter Form, niederschlägt. Dabei wird vorzugsweise daß eine Bruchteile eines μΐη betragende Schicht das Halbleitermaterial der Scheiben mit abweichen- bereits nachgewiesen werden kann und Abscheideder Dotierung epitaktisch niedergeschlagen. io geschwindigkeiten von 20μ/ηιϊη für epitaxiale Zwecke

Mit einem solchen Verfahren befaßt sich die fran- . durchaus noch in Betracht kommen können, kommt zösische Patentschrift 1372 290. Die dort beschrie- es hiitunter dazu, daß beträchtliche Düsengeschwinbene Anordnung sieht ein Reaktionsgefäß vor, das digkeiten erforderlich sind, um die gewünschte als Durchströmungsgefäß für das Reaktionsgas aus- Gleichmäßigkeit der auf allen Scheiben erhaltenen gebildet ist und bei dem die epitaktisch zu beschich- 15 Halbleiterschichten zu gewährleisten. Gegebenenfalls tenden Scheiben auf einem um eine vertikale Achse ist dann eine »vibrierende« Düse zweckmäßig,
drehbaren Tisch liegen. Die Drehachse dieses Tisches Vorteilhaft ist die zusätzliche Anwendung bewegter

liegt in der Strömungsrichtung des in das Reaktions- Rührflügel im Wege des frischen Reaktionsgases, gefäß eingeführten Reaktionsgases, so daß bei einer Mehrere feststehende oder bewegte Düsen, die in Drehung des Tisches um seine Drehachse während 20 jedem zur Abscheidung einer epitaktischen Schicht des Abscheideprozesses eine gleichmäßigere Zufuhr mit merklicher Dicke erforderlichen Zeitintervall zu allen vorgegebenen Scheiben gewährleistet ist. während des Abscheidungsprozesses gemittelt gleich

Die erforderliche Beheizung der Scheiben erfolgt oft oder in definierten anderen Zeitabständen mit auf induktivem Wege, indem der aus leitendem Mate- Frischgas beaufschlagt werden und in der Zwischenrial bestehende Tisch im Wechselfeld einer Induk- 25 zeit mehr oder weniger inaktiv sind, können ebenfalls tionsspule angeordnet ist. die Entstehung eingefahrener Straßen für die Turbu-

Wie gemäß der Erfindung erkannt wurde, ist die lenzzellen unterbinden.

Anwendung einer Bewegung des notwendig beheizten Eine Variante der zuletzt erwähnten Methode zur

Trägers für die zu beschichtenden Halbleiterscheiben Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Interesse der Qualität der erhaltenen Schichten 30 kann auch bei Verwendung einer einzigen Düse als ungünstig, während eine Bewegung kühlerer Teile, Gaszuführungsorgan durchgeführt werden, indem wie der Zuführung für das frische Reaktionsgas, nicht man den Druck, mit dem das Reaktionsgas aus der schädlich ist. Düse hervorströmt, periodisch oder unregelmäßig

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum verändert.

epitaktischen Abscheiden einer Halbleiterschicht auf 35 Durch alle diese Methoden wird erreicht, daß sich auf einer Unterlage ruhende erhitzte scheibenförmige ausgeprägte mikroskopische Turbulenzzellen und Halbleiterkörper aus einem zur Abscheidung des -straßen für dieselben überhaupt nicht oder nur Halbleiters auf die erhitzten Halbleiterscheiben be- in stark behindertem Ausmaße ausbilden können, fähigten Reaktionsgas, das den die Halbleiterscheiben so daß der Idealfall einer gleichmäßigen, das heißt enthaltenden Reaktionsraum durchströmt, und ist 40 nur mikroskopische Zellen aufweisenden Turbulenz dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitung so mit gutem Erfolg approximiert wird. Das gleiche über die durch die Gesamtheit der im Reaktionsraum gilt für die im folgenden beschriebene, an Hand der vorgesehenen Halbleiterscheiben gegebene Abschei- Fig. 1 und 2 erläuterte Methode zur Durchführung dungsfläche bewegt wird, daß das aus einer Düse des erfindungsgemäßen Verfahrens,
austretende frische Reaktionsgas abwechselnd auf 45 Ein horizontales rohrförmiges Reaktionsgefäß 1 unterschiedliche Stellen der Abscheidungsfläche auf- aus Quarz enthält eine gestreckte, beheizbare Untertrifft, dabei aber die Auftreffstelle während der Ab- lage 2 für die zu beschichtenden Halbleiterscheiben 3. scheidung einer Schicht von merklicher Stärke ständig Die zur Beheizung der Unterlage 2 dienenden eleküber die gesamte Abscheidungsfläche geführt wird. trischen Anschlüsse oder sonstigen, z. B. durch In-Neben der Vermeidung einer Verunreinigung des 50 duktion oder Strahlung wirksamen Mittel sind in den Reaktionsgases, wie sie durch Wanddurchführungen Zeichnungen, da sie nicht unmittelbar mit der Erden rotierenden Tisch nach der französischen Patent- findung zusammenhängen, weggelassen. Oberhalb des schrift 1372 290 bedingt sind, erscheint auf die er- Trägers 2 für die zu beschichtenden Scheiben 3 erfindungsgemäß vorgeschlagene Weise nicht nur ein streckt sich in der Längsausdehnung des Trägers 2 Ausgleich von Unregelmäßigkeiten der Reaktionsgas- 55 ein Gaszuführungsrohr 4 mit längs einer Mantellinie zufuhr in azimutaler, sondern auch in radialer Hin- in äquidistanter Weise angebrachten Austrittsdüsen 5. sieht gegeben, weil eine Bewegung des Gaszuführungs- Unterhalb des Trägers 2 befindet sich ein ähnliches, organes keinesfalls azimutal verlaufen muß, während etwas größeres Rohr 6 mit größeren Öffnungen 7 die gleiche Bewegungsfreiheit für den die Halbleiter- zum Abführen des verbrauchten Reaktionsgases, scheiben tragenden Tisch schon im Interesse der 60 Wird nun das obere Rohr 4 (gegebenenfalls auch das Gleichmäßigkeit ausgeschlossen ist. untere Rohr 6) um seine Längsachse derart hin- und

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird z. B. hergedreht, daß die aus den Düsen 5 austretenden eine der Trägerzufuhr dienende Düse innerhalb des Gasstrahlen über die gesamten Scheiben 3 hinwegdurch die Eintrittsstelle der Düse in das Reaktions- streichen, so erhält man eine gleichmäßigere Vergefäß und durch die Peripherie der von den zu 65 teilung der frischen Reaktionsgase über alle zu bebeschichtenden Scheiben belegten, z. B. ebenen Fläche schichtenden Scheiben, sofern auch die Länge des gegebenen Raumwinkels auf z. B. regellose oder mit den Düsen 5 besetzten Teiles des Rohres 4 mit halbregelmäßige Weise hin- und hergeschwenkt. Da- der Länge des mit den Scheiben 3 belegten Teils des

Trägers 2 entspricht. Gegegebenfalls läßt sich im Interesse einer weiteren Vergleichmäßigung ein mit mehreren Düsenreihen versehenes Zuführungsrohr anwenden. Zusätzlich kann man auch noch den Druck, mit dem das frische Reaktionsgas in den Reaktionsraum einströmt, variieren, um — zeitlich gemittelt — eine Vergleichmäßigung der Strömung des Frischgases über die zu beschichtenden Halbleiterscheiben 3 zu erhalten.

Der Vorteil einer solchen Konstruktion ist unter anderem darin zu sehen, daß man nur das relativ leichte Zuflußrohr 4 zu drehen oder zu schwenken braucht und daß man deshalb besonders günstig die gewünschte Vergleichmäßigung erreichen kann.

15

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum epitaktischen Abscheiden ao einer Halbleiterschicht auf auf einer Unterlage ruhende erhitzte scheibenförmige Halbleiterkörper aus einem zur Abscheidung des Halbleiters auf die erhitzten Halbleiterscheiben befähigten Reaktionsgas, das den die Halbleiterscheiben enthaltenden Reaktionsraum durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitung so über die durch die Gesamtheit der im Reaktionsraum vorgesehenen Halbleiterscheiben gegebene Abscheidungsfläche bewegt wird, daß das aus einer Düse austretende frische Reaktionsgas abwechselnd auf unterschiedliche Stellen der Abscheidungsfläche auftrifft, dabei aber die Auftreffstelle während der Abscheidung einer Schicht von merklicher Stärke ständig über die gesamte Abscheidungsfläche geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung einer Lissajousschen Figur entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung durch bewegte Rührflügel od. dgl. während des Abscheideprozesses beeinflußt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Gaszuführungsorgan dienende Düsen mit veränderlichem Gasdruck in unterschiedlicher Weise

— insbesondere gegeneinander phasenverschoben

— betrieben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer einzigen Düse als Gaszuführungsorgan diese mit periodisch oder unregelmäßig sich erhöhendem oder erniedrigendem, insbesondere regelmäßig pulsierendem Gasdruck betrieben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Gaszuführungsorgan dienendes, sich parallel zu den in einer Ebene angeordneten Abscheideflächen der zu beschichtenden Halbleiterkörper erstreckendes Rohr mit mindestens einer sich parallel zur Rohrachse erstreckenden Reihe insbesondere äquidistanter Düsenöffnungen um seine Achse derart geschwenkt oder gedreht wird, daß die aus den Düsenöffnungen hervortretenden Gasstrahlen über die zu beschichtenden Halbleiterkörper wandern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen