DE1290925B

DE1290925B - Verfahren zum Abscheiden von Silicium auf einem Halbleiterkoerper

Info

Publication number: DE1290925B
Application number: DEN25071A
Authority: DE
Inventors: Steinmaier Walter
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-06-10
Publication date: 1969-03-20
Also published as: DK119985B; AT251649B; ES300735A1; BE649079A; GB1069525A; NL293863A; FR1403164A; CH434215A; US3386857A; SE219233C1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ab- Man kann in einfacher Weise dasselbe Gas zum scheiden von Silicium auf die freie Oberfläche eines Entfernen der Oxydschicht über den Halbleiterteilweise mit Siliciumoxyd beschichteten Halbleiter- körper leiten, aus dem danach die Siliciumschicht körpers durch Überleiten eines eine Siliciumverbin- aufwächst. Das Entfernen der Oxydschicht geht dann dung enthaltenden Gases über die Oberfläche des 5 von selbst in das Aufwachsen der Siliciumschicht erhitzten Halbleiterkörpers, bei dem vor der Ab- über. Man kann aber auch während des Entfernens scheidung der Halbleiterkörper zunächst mit SiIi- der Oxydschicht und des Aufwachsens der Siliciumciumoxyd beschichtet und die Siliciumoxydschicht schicht verschiedene Gase überleiten oder das Verstellenweise entfernt wird. hältnis der während des Entfernens der Oxydschicht

Bei den bekannten Verfahren der genannten Art io im Gas vorhandenen Bestandteile ändern, wenn die wird die Siliciumoxydschicht auf eine in der Halb- Siliciumschicht niederzuschlagen beginnt; auch kann leitertechnik üblichen Weise, z. B. mittels eines unter man die Strömungsgeschwindigkeit der Gase und/ Lichteinwirkung erhärtenden Lackes und eines Ätz- oder die Temperatur des Halbleiterkörpers ändern mittels stellenweise entfernt, worauf der Halbleiter- und damit sowohl während des Entfernens der Oxydkörper in ein Reaktionsgefäß gebracht wird, in dem 15 schicht als auch während des Aufwachsens der SiIidie Siliciumschicht aufwächst. ciumschicht optimale Verhältnisse einstellen. Diese

Dabei hat sich gezeigt, daß auf der freigelegten optimalen Verhältnisse können z. B. von der herzu-Halbleiterfläche eine Siliciumschicht selektiv auf- stellenden Halbleiteranordnung, vom Halbleiterwachsen kann, d. h., daß auf der Sih'ciumoxydschicht körper selbst und von der verwendeten Apparatur kein oder praktisch kein Silicium bleibend nieder- 20 abhängig sein.

geschlagen wird. Man kann dazu ein Gas, das in der Besonders günstige Ergebnisse werden beim Über-Halbleitertechnik üblicherweise zum Niederschlagen leiten eines Wasserstoffgases erzielt, dem eine SiIivon Silicium aus der Gasphase durch thermische ciumhalogenverbindung, z. B. Siiiciumtetrachlorid, Reaktionen verwendet wird, über den erhitzten Halb- zugesetzt ist, obwohl auch mit anderen zum Niederleiterkörper leiten, z.B. ein Wasserstoffgas mit einem 25 schlagen von Silicium mittels thermischer Reaktionen Zusatz von Siliciumchlorid. üblichen Gasen befriedigende Ergebnisse erzielbar

Um das gesamte Verfahren durchzuführen, sind sind. So kann das Gas z.B. auch eine Siliciumalso zwei Verfahrensschritte in getrennten Reak- halogen-Wasserstoff-Verbindung enthalten, tionsgefäßen erforderlich, wobei im ersten Verfah- Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, wenn der Halbrensschritt und im ersten Reaktionsgefäß die SiIi- 30 leiterkörper während des Entfernens der Siliciumciumoxydschicht auf dem Halbleiterkörper stellen- oxydschicht und vorzugsweise auch während des Aufweise entfernt wird und im zweiten Verfahrensschritt Wachsens der Siliciumschicht wenigstens auf einer und im zweiten Reaktionsgefäß auf die freigelegten Temperatur von etwa 1200⁰C, vorzugsweise auf Teile des Halbleiterkörpers eine Siliciumschicht auf- einer Temperatur zwischen 1250 und 1350° C, gehalgewachsen wird. Dieses Verfahren hat also den 35 ten wird.

Nachteil, daß der Halbleiterkörper mehrfach mit Weiter ist es vorteilhaft, wenn während des Entverschiedenen chemischen Mitteln in verschiedenen fernens der Siliciumoxydschicht und vorzugsweise Reaktionsgefäßen behandelt werden muß, wobei die auch während des Aufwachsens der Siliciumschicht große Gefahr besteht, daß der Halbleiterkörper un- die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Umerwünscht verunreinigt wird, besonders wenn er in 40 gebung des Halbleiterkörpers verhältnismäßig gering ein anderes Reaktionsgefäß umgesetzt wird. ist, z. B. kleiner als 30 cm/min.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Die Siliciumoxydschicht kann stellenweise entfernt Verfahren anzugeben, das einfacher durchführbar ist werden, indem die nicht zu entfernenden Stellen wäh- und bei dem die Gefahr der Verunreinigung auf ein rend des Entfernens mit einer getrennten Maske beMindestmaß herabgesetzt ist. 45 deckt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Eine solche getrennte Maske besteht vorzugsweise

stellenweise Entfernen der Siliciumoxydschicht und aus einer mit Aussparungen versehenen Platte aus

das Abscheiden des Siliciums nacheinander in ein einem Material, das gegen die Temperaturen, auf die

und demselben Reaktionsgefäß vorgenommen wird, der Halbleiterkörper erwärmt wird, beständig ist, z. B.

wobei die Siliciumoxydschicht dadurch stellenweise 50 aus Quarz, Silicium, Wolfram, Molybdän oder Gra-

entfernt wird, daß ein eine Siliciumverbindung ent- phit, wobei die Platte mit einem optisch eben geschlif-

haltendes Gas darübergeleitet und die Strömungsge- fenen Oberflächenteil mit der Siliciumoxydschicht in

schwindigkeit des Gases und die Temperatur des Halb- Berührung gebracht wird. Die Siliciumoxydschicht

leiterkörpers auf Werte eingestellt werden, daß Silici- wird dann an den Stellen, an denen die Aussparungen

um aus dem Gas zwar frei wird, sich jedoch nicht 55 liegen, entfernt. Eine solche Platte läßt sich mecha-

bleibend auf der Siliciumoxydschicht niederschlägt. nisch in einfacher Weise im Reaktionsgefäß auf die

Der Erfindung liegt unter anderem die über- Siliciumoxydschicht aufsetzen und gewünschtenfalls

raschende Erkenntnis zugrunde, daß Gase, die zum auch wieder von ihr entfernen,

selektiven Niederschlagen von Silicium auf einem Auf der Platte kann polykristallines Silicium nie-

Trägerkörper durch thermische Reaktionen verwend- 60 derschlagen, das aber leicht gleichzeitig mit der Platte

bar sind, auch dazu geeignet sind, die Siliciumoxyd- entfernt werden kann.

schicht zu entfernen. Während des Aufwachsens der Siliciumschicht ist

Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden keine getrennte Maske notwendig, da, wie bereits

die Vorteile erzielt, daß das ganze Verfahren in ein- gesagt, die Siliciumschicht selektiv aufwachsen

fächer Weise nur in einem Reaktionsgefäß durch- 65 kann.

geführt werden kann und gleichzeitig die Gefahr Die Verwendung einer getrennten Maske während

einer Verunreinigung des Halbleiterkörpers auf ein des stellenweise Entfernens der Siliciumoxydschicht

Mindestmaß herabgesetzt wird. wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

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der Erfindung dadurch vermieden, daß die auf den Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung

Halbleiterkörper aufgebrachte Siliciumoxydschicht von Halbleiteranordnungen mit einem Siliciumkörper

dünne und dicke Bezirke aufweist und daß nur an von Bedeutung; vorzugsweise wird daher ein solcher

den dünnen Bezirken die Siliciumoxydschicht ent- Körper verwendet. Es ist aber möglich, Halbleiter-

fernt wird und auf der freigelegten Halbleiterober- 5 körper aus anderen Halbleitermaterialien zu verwen-

fläche die Siliciumschicht aufwächst, während an den den, auf denen eine Siliciumschicht aufwachsen kann,

dicken Bezirken nur die Siliciumoxydschicht dünner z. B. einen Halbleiterkörper, der aus einer A_mB_v-

wird. Verbindung besteht, deren Struktur der von Silicium

Es ist besonders vorteilhaft, die Siliciumoxyd- sehr verwandt ist, z. B. AIP.

schicht auf den Halbleiterkörper in demselben Reak- io Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungstionsgefäß aufzubringen, in welchem sie danach stel- beispiele und der Zeichnung näher erläutert Es zeigt lenweise entfernt wird und in welchem die Silicium- F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchschicht aufwächst, wobei die Siliciumoxydschicht vor- führung des beanspruchten Verfahrens, zugsweise durch Überleiten eines Gases aufgebracht F i g. 2 schematisch im Schnitt einen Halbleiterwird, aus dem durch thermische Reaktionen Silicium- 15 körper, der mit einer Siliciumoxydschicht und einer oxyd auf dem Halbleiterkörper niedergeschlagen Maske versehen ist,

werden kann. Es ist einleuchtend, daß das Verfahren F i g. 3 schematisch im Schnitt den gleichen HaIbum so einfacher ist und der Halbleiterkörper um so leiterkörper wie in Fig. 2, bei dem aber die Oxydweniger unerwünscht verunreinigt wird, je mehr not- schicht stellenweise zum Teil entfernt ist, wendige Behandlungsgänge in demselben Reaktions- ao F i g. 4 schematisch im Schnitt mehrere nach einem gefäß durchführbar sind. Verfahren nach der Erfindung hergestellte Dioden-

Man kann z. B. mittels einer thermischen Zer- strukturen,

Setzung Siliciumoxyd auf dem Halbleiterkörper da- F i g. 5 eine graphische Darstellung von Versuchs-

durch niederschlagen, daß ein Gas übergeleitet wird, ergebnissen,

das z. B. eine oder mehrere der Verbindungen 25 F i g. 6 und 7 eine Draufsicht bzw. eine Seiten-Methyl- und Äthylsilikat und die Alkoxysilane ent- ansicht in Richtung des Pfeiles in F i g. 6 einer bei hält. einem Durchführungsbeispiel eines Verfahrens nach

Man kann dasselbe Gas, das zum Entfernen der der Erfindung verwendeten Maske, Siliciumoxydschicht verwendet wird, auch zum BiI- F i g. 8 schematisch im Schnitt einen Halbleiterden der Siliciumoxydschicht überleiten, indem man 30 körper mit einer Oxydschicht, auf die die Maske nach diesem Gas Sauerstoff zusetzt. Ist das Gas z. B. Was- den F i g. 6 und 7 aufgesetzt ist. serstoff, dem eine Siliciumhalogenverbindung züge- Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ist ein setzt ist, so kann man Sauerstoff in einer Wasser- Halbleiterkörper 9, 13 aus Silicium, der aus einem dampf entwickelnden Form, z. B. in Form von Koh- Trägerkörper 9 aus Silicium und einer auf diesem aus lendioxyd, zusetzen. 35 der Gasphase niedergeschlagenen Siliciumschicht 13

Während des Aufbringens der Siliciumoxydschicht besteht und der wenigstens stellenweise mit einer

kann mittels einer Maske die Dicke der aufzubingen- Oberflächenschicht 14 aus Siliciumoxyd versehen ist,

den Oxydschicht stellenweise beschränkt werden, wo- in einem Reaktionsgefäß 30, das aus dem an seinem

durch sich eine Siliciumoxydschicht mit dicken und oberen Ende geschlossenen Quarzrohr 1 mit einem

dünnen Bezirken ergibt. Wie bereits beschrieben, ist 40 Gaseinlaß 2 und einem abnehmbaren Bodenstück 4

in diesem Fall eine getrennte Maske während des mit einem Gasauslaß 3 besteht, angeordnet,

stellenweisen Entfernens der Siliciumoxydschicht Auf dem Bodenstück 4 befindet sich eine Stütze 7

nicht erforderlich. aus z. B. Quarz und auf dieser ein Träger 8 aus z. B.

Es ist für die Herstellung vieler Arten von Halb- Molybdän, Silicium oder Kohlenstoff. Der Halbleiterleiteranordnungen erwünscht, daß der Halbleiterkör- 45 körper 9, 13 wird auf den Träger 8 aufgesetzt, per eine Oberflächenschicht mit anderen Eigenschaf- Der Träger 8 kann mittels der Hochfrequenzspule ten als denen des übrigen Halbleiterkörpers besitzt. 12 erwärmt werden, wodurch gleichfalls der HaIb-So kann der Halbleiterkörper z. B. aus einem nieder- leiterkörper 9, 13 erwärmt wird, ohmigen Trägerkörper mit einer hochohmigen Ober- Die Schicht 13 und auch die Siliciumoxydschicht flächenschicht gleicher Leitungsart wie der des Trä- 50 14 werden aber zunächst im Reaktionsgefäß 30 durch gerkörpers bestehen. Mit der hochohmigen Ober- Überleiten eines Gases aufgebracht, aus dem durch flächenschicht kann dann ein p-n-Übergang mit hoher thermische Reaktionen Silicium bzw. Siliciumoxyd Durchbruchsspannung gebildet werden, während der sich niederschlägt. Hierzu wird zunächst ein aus einer niederohmige Trägerkörper, der mit einem Anschluß- Siliciumplatte 9 bestehender Trägerkörper auf den kontakt versehen werden kann, einen niedrigen Rei- 55 Träger 8 aufgesetzt. Die Siliciumplatte 9 hat eine henwiderstand des Halbleiterkörpers bedingt. Weiter- Dicke von z. B. 300 μΐη, einen Durchmesser von 2 mm hin kann der Halbleiterkörper für gewisse Anwen- und einen spezifischen Widerstand von 0,01 Qcm und düngen völlig aus einer auf einem z. B. metallischen ist z. B. n-leitfähig.

oder keramischen Trägerkörper niedergeschlagenen Aus dem Gaszylinder 20 wird etwa 10 Minuten

Halbleiterschicht bestehen. Daher kann ein Halb- 60 lang Wasserstoff über den Gasmengenmesser 21, die

leiterkörper verwendet werden, der wenigstens teil- Gasreinigungsanlage 22 und den Einlaß 2 dem Reak-

weise aus einer aus der Gasphase auf einem Träger- tionsgefäß 30 zugeführt und über den Auslaß 3 wie-

körper niedergeschlagenen Halbleiterschicht besteht. der abgeführt, um das Reaktionsgefäß 30 zu reinigen.

Bemerkt wird, daß an sich bereits früher vorge- Es wird z. B. 11 Wasserstoff pro Minute bei einem

schlagen wurde, eine Halbleiterschicht und eine SiIi- 65 Druck von etwa einer Atmosphäre hindurchgeführt,

ciumoxydschicht nacheinander in ein und demselben Dabei sind die Hähne 23, 24 und 25 geschlossen.

Reaktionsgefäß auf einen Halbleiterkörper aufzu- Anschließend wird die Platte 9 etwa 10 Minuten

bringen. lang mittels der Hochfrequenzspule 12 auf etwa

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1300° C erwärmt. Dadurch werden Oxyde an der etwa 1 Volumprozent Siliciumtetrachlorid enthält. Oberfläche der Platte 9 entfernt. Der Druck des Wasserstoffs bleibt etwa atmosphä-

Darauf wird die Temperatur der Platte 9 auf etwa risch.

1250 bis 1260° C herabgesetzt, die Hähne 24 und Um günstige Ergebnisse zu erreichen, ist es vor-

25 geöffnet und der Gasmengenmesser 27 auf 30 ecm 5 teilhaft, wenn der Halbleiterkörper auf eine Tempe-Gas pro Minute eingestellt, während der Gasmengen- ratur von wenigstens etwa 1200° C erwärmt wird, messer 21 weiter 11 Wasserstoff pro Minute durch- Die Temperatur des Halbleiterkörpers liegt vorzugsläßt. Es strömen nun 30 ecm Wasserstoff pro Minute weise im Bereich von 1250 bis 1350° C. So wird der durch den Verdampfer 28, in dem Siliciumtetrachlo- Halbleiterkörper z. B. auf eine Temperatur von etwa rid (SiCl₄) verdampft wird. Der Verdampfer 28 wird io 1314° C gebracht.

z. B. auf 20° C gehalten. Der durch den Einlaß 2 in Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases (Wasser-

das Reaktionsgefäß 30 strömende Wasserstoff von stoff mit Siliciumtetrachlorid) in der Umgebung des etwa einer Atmosphäre Druck enthält dann ungefähr Halbleiterkörpers muß verhältnismäßig gering sein, 1 Volumprozent Siliciumtetrachlorid. z. B. geringer als 30 cm/min. Die Strömungsgeschwin-

Die Aufwachsgeschwindigkeit der Siliciumschicht 15 digkeit in der Umgebung des Halbleiterkörpers (9, 13 auf der Siliciumplatte 9 beträgt unter diesen Ver- 13) läßt sich aber schwer bestimmen und ist von der hältnissen etwa 1 μηι/min. Konstruktion der verwendeten Apparatur stark ab-

Es ist einleuchtend) daß auch andere in der Halb- hängig. Bei jeder Art des Reaktionsgefäßes läßt sich leitertechnik für das Niederschlagen von Silicium aber die richtige Gasmenge, die in der Minute durchübliche Gase verwendbar sind, z. B. Wasserstoff oder 20 geleitet werden muß, in einfacher Weise durch Ver-Argon_s dem Silan zugesetzt ist. Auch kann man das suche bestimmen.

SiCl₄ durch z. B. SiHCl₃ ersetzen. Die Siliciumoxydschicht 14 wird an der Stelle der

Ist die gewünschte Dicke der Siliciumschicht 13, Aussparungen 33 (s. F i g. 2, in der die Teile in gröz. B. 14 μπι, erreicht, wird die Siliciumoxydschicht 14 ßerem Maßstab dargestellt sind) entfernt, niedergeschlagen. Dies kann beim vorliegenden Aus- 25 Diese Abtragung der Schicht ist wahrscheinlich führungsbeispiel in einfacher Weise dadurch erfolgen, wenigstens im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß dem Gas Sauerstoff, z. B. in Form von CO₂, zu* daß das aus dem übergeleiteten Gas, das aus Wassergesetzt wird. CO₂ wird aus dem Gaszylinder 29 über stoff und Siliciumtetrachlorid besteht, durch therden Gasmengenmesser 31 durch Öffnen des Hahnes mische Reaktionen frei werdende Silicium mit dem 23 zugefügt. Der Gasmengenmesser 31 ist z. B. auf 30 Siliciumoxyd der Schicht 14 reagiert, wobei Siliciumeine Gasströmung von 20 ccm/min eingestellt. Das oxyd entsteht, das flüchtig ist und über den Auslaß 3 beim Einlaß 2 in das Reaktionsgefäß 30 strömende aus dem Reaktionsgefäß abgeführt wird. Gas hat wieder etwa den atmosphärischen Druck. Nach einer gewissen Zeit sind hierdurch in der

Die Aufwachsgeschwindigkeit der Siliciumoxyd- Siliciumoxydschicht 14 Vertiefungen 41 entstanden schicht beträgt etwa 0,2 μηΐ/min. 35 (s. F i g. 3), die nach etwa 10 Minuten den Silicium-

Ist die gewünschte Dicke der Oxydschicht 14, z. B. körper 9, 13 erreichen, worauf sich in ihnen 3 μπι, erreicht, wird die Zufuhr von CO₂ durch ohne die geringste Änderung der eingestellten Verschließen des Hahnes 23 beendet. hältnisse Siliciumschichten 42 absetzen (s. F i g. 4). Die Maske 32 wird darauf auf die Siliciumoxyd- Man läßt die Schichten 42 z. B. auf eine Dicke schicht 14 gesetzt (diese Lage der getrennten Maske 40 von etwa 10 μΐη aufwachsen. Die Aufwachsgeschwin-32 ist durch gestrichelte Linien dargestellt). Die digkeit der Schichten 42 beträgt etwa 0,5 bis Maske 32 besteht aus einer mit Aussparungen 33 mit 0,6 μΐη/ηιίη.

einem Durchmesser von z. B. 300 μπι versehenen Während die Siliciumschichten 42 aufwachsen,

Platte aus einem Material, das gegen die Temperatur kann die Maske 32 durch Aufwärtsbewegen der ren, auf die der Halbleiterkörper erwärmt wird, be- 45 Stange 35 (s. F i g. 1) von der Oxydschicht 14 entfernt ständig ist. Sie besteht z. B. aus Molybdän und hat werden. Auf der Maske 32 kann sich polykristallines eine Dicke von z. B. 300 bis 400 μπι. Die Maske liegt Silicium niedergeschlagen haben, was für das Vermit ihrer optisch eben geschliffenen Unterseite 38 eng fahren aber keine Bedeutung hat. Während die Siliciauf der Siliciumoxydschicht 14 auf. Sie kann, außer umschichten 42 aufwachsen, schlägt sich kein oder aus Molybdän, z. B. aus Quarz, Silicium, Kohlenstoff 50 praktisch kein Silicium bleibend auf dem übrigen oder Wolfram bestehen. Teil der Oxydschicht 14 nieder. Dagegen wird dieser

Die Maske 32 ruht während der vorhergehenden übrige Teil aus demselben Grund dünner, aus dem Behandlungen auf dem Ring 34. Mit dem Ring 34 ist die Vertiefungen 41 entstanden sind. Da die Siliciumeine Stange 35 verbunden, die, mit dem Gummiring schichten 42 aber viel (etwa lOmal) schneller aufabgedichtet, aus dem Reaktionsgefäß 30 heraus- 55 wachsen, als die Oxydschicht 14 dünner wird, bereitet ragt. Beim Abwärtsbewegen der Stange 35 kommt die dies keine Schwierigkeiten.

Maske 32 auf der Siliciumoxydschicht 14 zur Auf- Dem Wasserstoff können auf die in der Halbleiterlage und der Ring 34 z. B. in eine durch gestrichelte technik übliche Weise Dotierungsstoffe zugesetzt Linien dargestellte untere Lage. werden, die den spezifischen Widerstand und die

Die Maske 32 kann auch unterhalb des Ringes 34 60 Leitfähigkeitsart der niedergeschlagenen Schichten liegen und federnd mit ihm verbunden sein, so daß bestimmen.

die Maske 32 unter leichtem Druck auf die Silicium- So hat die Schicht 13, die auf dem Trägerkörper 9,

oxydschicht 14 gezogen werden kann. der n-leitf ähig ist und einen spezifischen Widerstand

Der Gasmengenmesser 21 wird auf 0,25 1 Gas pro von etwa 0,01 Qcm hat, niedergeschlagen ist, z. B. Minute und der Gasmengenmesser 27 auf eine dem- 65 einen spezifischen Widerstand von etwa 1 Ωαη und entsprechend kleinere Gasmenge (7Va ecm) in der ist gleichfalls n-leitfähig, während die Siliciumschich-Minute eingestellt, so daß der beim Einlaß 2 in das ten 42 ζ. Β. einen spezifischen Widerstand von Reaktionsgefäß 30 strömende Wasserstoff wieder 0,01 Ωαη erhalten und durch den Zusatz von Akzep-

tormaterial, ζ. B. in Form von Bor, p-leitfähig werden.

Die Hähne 24 und 25 werden dann geschlossen und der Halbleiterkörper (9,13) noch etwa 30 Minuten in einer Wasserstoff atmosphäre auf der gegebenen Temperatur gehalten, wodurch das Akzeptormaterial in die n-leitfähige Schicht 13 diffundiert und dort die diffundierten p-leitfähigen Zonen 43 mit einer Dicke von etwa 3 μηα und die p-n-Übergänge 44 bildet. Die p-n-Übergänge 44 sind an der Stelle, an der sie an die Oberfläche der Schicht 13 treten, von der Oxydschicht 14 gegenüber der Umgebung abgeschirmt, was auf ihre elektrischen Eigenschaften einen günstigen Einfluß hat.

Die Wasserstoffzuführung wird dann eingestellt und die Erwärmung des Halbleiterkörpers 9, 13 ausgeschaltet, worauf der Halbleiterkörper aus dem Reaktionsgefäß 30 entfernt werden kann.

Der Halbleiterkörper 9,13 kann, z. B. durch Ritzen mit einem Diamanten und Brechen, unterteilt werden, wodurch getrennte Dioden mit einer Struktur p-n-n⁺ entstehen, die dann auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise mit Anschlußkontakten versehen werden.

Mit der beschriebenen Apparatur, bei der Wasserstoff mit etwa 1 Volumprozent Siliciumtetrachlorid dem Reaktionsgefäß 30 zugeführt wird, wurden Versuche durchgeführt, von denen einige in F i g. 5 graphisch dargestellt sind. Längs der Ordinate ist die dem Reaktionsgefäß 30 zugeführte Gesamtmenge an Wasserstoff, der etwa 1 Volumprozent SiCl₄ enthält, in Liter pro Minute und längs der horizontalen Achse die Temperatur des Siliciumkörpers 9, 13 mit der Oxydschicht 14 aufgetragen.

Bei den Einstellpunkten A, B, E, F und K wurde eine polykristalline Siliciumschicht auf der Oxydschicht 14 erzielt. Bei den Einstellpunkten C, D, G und L wurde die Siliciumoxydschicht an den gewünschten Stellen nur teilweise entfernt, während stellenweise polykristallines Silicium bleibend auf der Oxydschicht 14 niedergeschlagen wurde. Bei den Einstellpunkten H, M und N wurde die Siliciumoxydschicht an den gewünschten Stellen entfernt und anschließend auf den freigelegten Teilen der Halbleiteroberfläche Silicium selektiv niedergeschlagen. Der bevorzugte Arbeitsbereich liegt also ungefähr rechts von der Linie 50. Hierzu wird bemerkt, daß die längs der Abszisse angegebenen Temperaturen 1100, 1150, 1200 und 1250° C Werte sind, die mit Hilfe eines Pyrometers eingestellt wurden, die aber mit den wirkliehen Temperaturen des Halbleiterkörpers nicht völlig übereinstimmen. Für die Angabe der wirklichen Temperaturen ist eine Korrektur notwendig. Die erwähnten, mittels eines Pyrometers eingestellten Temperaturen entsprechen etwa den wirklichen Temperatüren 1160, 1220, 1275 und 1330° C. Man wird die Temperatur des Halbleiterkörpers daher gleich etwa 1200° C oder höher und vorzugsweise etwa im Bereich von 1250 bis 1350° C wählen. Die dem Punkt N entsprechende Gasströmung und Temperatür des Halbleiterkörpers wurden beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Durchführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, von dem nachstehend ein Ausführungsbeispiel beschrieben wird, wird ein Halbleiterkörper mit einer Siliciumoxydschicht verwendet, die dünne und dicke Bezirke hat, wobei nur an den dünnen Bezirken die Siliciumoxydschicht entfernt wird und auf der freigelegten Halbleiteroberfläche die Siliciumschicht aufwächst, während an den dicken Bezirken die Siliziumoxydschicht nur dünner wird. Dabei erübrigt sich eine getrennte Maske während der Zeit, in der die Siliciumoxydschicht stellenweise entfernt wird, wodurch auch die Gefahr vermieden wird, daß während dieser Zeit das übergeleitete Gas zwischen die Oxydschicht und die Maske eindringt, wodurch die Siliciumoxydschicht auch an ungewünschten Stellen entfernt werden könnte.

Im vorliegenden Beispiel wird beim stellenweise Entfernen der Siliciumoxydschicht von einem Halbleiterkörper 9, 13 mit einer Siliciumoxydschicht 14 nach F i g. 3 ausgegangen. Das Verfahren vollzieht sich, nachdem die in F i g. 3 dargestellte geometrische Anordnung erzielt worden ist, weiterhin in gleicher Weise wie beim bereits besprochenen Ausführungsbeispiel, nur mit dem Unterschied, daß die Maske 32 nicht aufgesetzt wird und die Siliciumoxydschicht 14 an ihren dicken Bezirken 62 um ebensoviel wie an ihren dünnen Bezirken 61 abnimmt.

Die Siliciumschicht 13 und die Oxydschicht 14 können in gleicher Weise wie im bereits beschriebenen Ausführungsbespiel aufgebracht werden, mit dem Unterschied, daß auf die Siliciumoxydschicht 14, wenn sie eine Dicke von etwa 0,5 μπι erreicht hat, eine Maske 60 mit einer Form gemäß F i g. 6 und 7 aufgesetzt wird, wodurch bei ihrem weiteren Aufwachsen in der Siliciumoxydschicht 14 die Vertiefungen 41 entstehen (Fig. 8). Nach Entfernen der Maske 60 können die dünnen Bezirke 61 der Schicht 14, wie oben beschrieben, entfernt werden.

Die Maske 60 besteht aus einem Rasterwerk 65 mit Füßen 66 und ist z. B. aus Kohlenstoff oder Molybdän hergestellt. Die Maske 60 kann, die Füße 66 nach unten, mit dem Rasterwerk 65 auf den Ring 34 (s. auch F i g. 1) und, in derselben Weise wie die Maske 32, auf die Oxydschicht 14 gesetzt und von ihr wieder entfernt werden. Die Füße 66 haben z. B. eine Länge von etwa 2 cm und einen Durchmesser von etwa 1 mm und die Siliciumplatte 9 einen Durchmesser von etwa 6 mm.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurde die Herstellung von Diodenstrukturen beschrieben. Wie bei den bekannten Verfahren zur Abscheidung von Silicium auf teilweise mit Siliciumoxyd beschichtete Halbleiterkörper lassen sich auch unter Verwendung des beanspruchten Abscheidungsverfahrens viele Arten von Halbleiterbauelementen, z. B. Transistoren, Festkörperschaltkreise, herstellen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden von Silicium auf die freie Oberfläche eines teilweise mit Siliciumoxyd beschichteten Halbleiterkörpers durch Überleiten eines eine Siliciumverbindung enthaltenden Gases über die Oberfläche des erhitzten Halbleiterkörpers, bei dem vor der Abscheidung der Halbleiterkörper zunächst mit Siliciumoxyd beschichtet und die Siliciumoxydschicht stellenweise entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das stellenweise Entfernen der Siliciumoxydschicht und das Abscheiden des Siliciums nacheinander in ein und demselben Reaktionsgefäß vorgenommen wird, wobei die Siliciumoxydschicht dadurch stellenweise entfernt wird, daß ein eine Siliciumverbindung enthaltendes Gas

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darübergeleitet und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die Temperatur des Halbleiterkörpers auf Werte eingestellt werden, daß Silicium aus dem Gas zwar frei wird, sich jedoch nicht bleibend auf der Siliciumoxydschicht niederschlägt.

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß über den Halbleiterkörper ein Gas geleitet wird, das aus Wasserstoff und einer Siliciumhalogenverbindung, vorzugsweise Siliciumtetrachlorid, zusammengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper wenigstens auf einer Temperatur von etwa 1200° C, vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 1250 und 1350° C, gehalten wird, während die Siliciumoxydschicht wenigstens stellenweise entfernt wird und vorzugsweise auch während die Siliciumschicht aufwächst.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der so vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zu entfernenden Teile der Siliciumoxydschicht mit einer getrennten Maske bedeckt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maske eine mit Aussparungen versehene Platte verwendet wird, die aus einem Material besteht, das gegen die Temperaturen, auf die der Halbleiterkörper erwärmt wird, beständig ist, und daß die Platte mit einem optisch eben geschliffenen Oberflächenteil mit der Siliciumschicht in Berührung gebracht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Siliciumoxyd beschichteter Halbleiterkörper verwendet wird, dessen Siliciumoxydschicht dünne und dicke Bezirke aufweist, und daß nur in den dünnen Bezirken die Siliciumoxydschicht entfernt und auf der so freigelegten Halbleiteroberfläche die Siliciumschicht aufwachsen gelassen wird, während in den dicken Bezirken die Siliciumoxydschicht nur dünner wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit der Siliciumoxydschicht in demselben Reaktionsgefäß beschichtet wird, in dem die Siliciumoxydschicht stellenweise entfernt und die Siliciumschicht aufwachsen gelassen wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschichtens des Halbleiterkörpers mit der Siliciumoxydschicht zeitweilig eine Maske aufgesetzt wird, so daß die Dicke der Schicht stellenweise derart beschränkt wird, daß dicke und dünne Bezirke entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen