DE1414921A1 - Halbleitermaterial und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Halbleitermaterial und Verfahren sur Herstellung desselben.

Tür diese Anmeldung wird die Priorität vom 29· Dtieaber i960 aus der USA-Patentanmeldung Serial No. 85 173 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen monokristallinen Halbleiterkörper, der oine Mehrzahl von Schichten aue Monokriitmllinem Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfahifkeiten enthält» die voneinander durch eine Obergangesone getrennt sind, und von denen eine Schicht n-Leitfänigkeit «ad einen niedrigen spezifischen Widerstand besitzt. Insbesondere bezieht sicli die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eolcher Halbleiterkörper duroh Abscheidung aus der Dampfphase,

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bei welchem eine Schicht aus Halbleitermaterial τοη hohe» spezifischem Widerstand auf einer Schicht aus Halbleitermaterial mit η-Leitfähigkeit und niedrigem spezifischem Widerstand abgeschieden wird·

Halbleiter-VOrrichtungen, bei denen mindestens zwei Schichten aus Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfähigkeiten durch eine Übergangszone voneinander getrennt sind, und ihre aktive Funktion in elektrischen Stromkreisen sind bekannt. Bisher sind drei Methoden zur Herstellung einer Obergangszone in einem Halbleiterkörper entwickelt worden, die vom Gesichtspunkt der technischen Reproduzierbarkeit als erfolgreich betrachtet werden· In allen Fällen dient star Herstellung der zufriedenstellendeten Halbleitervorrichtungen, als Ausgangsstoff für die .Erzeugung eines Körpers, der eine Obergangezone enthält, ein Körper aus monokristallinem Halbleitermaterial, wie Silicium, Germanium oder einer Verbindung eines Elementes der Gruppe III mit einem Element der Gruppe T des Periodischen Systeme, wie Galliumarsenid, Indiumphosphid «ew. Der als Ausgangsgut dienende Halbleiterkörper kann artrein sein, d.h. keine nennenswerte Menge an Atomen einer aktiven Verunreinigung enthalten, die dem Körper eine elektrische Leitfähigkeit eines bestimmten Typs· verleihen ι der als AuBgangsgüt dienende Körper kann aber auch Atome einer aktiven Verunreinigung enthalten, die ihm eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit des p-Tjpe oder des n-Iyps verleihen·

Eine bekannte Methode «ur Herstellung einer p-n-üb*r-

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gangszone in einem solchen Halbleiterkörper ist das Legierungsoder Schmelz verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Halbleiterkörper mit einem Ausgangsstoff für Atome einer aktiven Verunreinigung, z.B. Aluminium (im Falle des Siliciums) oder Indium (im falle des Germaniums), in Berührung gebracht. Sine Scheibe oder ein Stück aus Aluminium wird auf eine Platte aus einem Silioium-Halbleiterkristall mit η-Leitfähigkeit aufgelegt· Sas Ganze wird dann auf eine Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur für Aluminium und Silicium, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Siliciums, erhitzt. Hier- I auf wird der Körper gekühlt, wobei sich ein Rekristallisationsbereich aus Silicium mit p-Leitfähigkeit bildet, der einen Aluminiumgehalt entsprechend der Löslichkeit beim thermodynamischen Gleichgewicht aufweist» Bei diesem Verfahren entsteht ein rekristallisierter Bereich mit p-Leitfähigkeit, der von dem η-Leitfähigkeit aufweisenden Ausgangskörper durch eine p-n-Übergangszone getrennt ist. Bei diesem Legierungsverfahren ist es nicht möglich, den Grad, der Leitfähigkeit des Rekristallisationsbereichs zu steuern, da die Leitfähigkeit t durch die Löslichkeit der Atome der aktiven Verunreinigung in dem rekristallisierten Siliciumbereich in festem Zustande festgelegt ist, die ihrerseits durch die Abscheidungskonstante von Silicium und Aluminium bestimmt ist.

Das zweite bekannte Verfahren zur Bildung von Übergangszonen wird als Diffusionsverfahren bezeichnet. In diesem Falle wird ein fester oder dampfförmiger Ausgangsstoff für

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Atome einer aktiven Verunreinigung mit dem Halbleiterkörper in Berührung gebracht. Das Ganze wird dann auf eine hohe Temperatur, die unterhalb des Schmelzpunktes dee Halbleiters liegt, (z.B. im Falle von Silicium auf 1250° C) für eine lange Zeitdauer erhitzt, so dass die Atome der aktiven Verunreinigung durch physikalische Wanderung und Diffusion durch das Kristallgitter in den Halbleiterkörper hineindiffundieren können. Die Diffusion der Atome erfolgt hinsichtlich der Anzahl der Atome der aktiven Verunreinigung, die bis zu einem, gegebenen Abstand in den Halbleiterkörper hineinwandern, und der gesamten Diffusionsstrecke von Atomen der aktiven Verunreinigung nach einem feststehenden Verteilungsschema. Dieses Verteilungsschema ist für bekannte Halbleiterstoffe in Bezug auf bekannte aktive Verunreinigungsstoffe festgestellt worden. Die funktionelle Beziehung ist durch das Pick•sehe Gesetz und ergänzende Fehlerfunktionskurven für die betreffenden Stoffe bei den in Betracht kommenden Temperaturen festgelegt. Durch Diffusion erzeugte Übergangszonen haben mit den nach dem Legierungsverfahren erzeugten Übergangszonen den Nachteil gemeinsam, dass die Anzahl und die räumliche Lage der Atome der aktiven Verunreinigung in dem Halbleiterkörper nicht nach Belieben variiert werden können, da die Atome der aktiven Verunreinigung in einer durch Diffusion erzeugten Ubergangszone notwendigerweise einer physikalischen Verteilungekurve folgen müssen, die durch den das Verfahren Durchführenden nioht beeinflussbar ist. Diese Verteilungskurve macht es auch sohwie-

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rig, eine scharfe Übergangezone in dem Halbleiterkörper in eine genau bestimmte Lage zu bringen«

Eine dritte Methode zur Bildung einer Übergangezone in einem Halbleiterkörper ist das bekannte Kristallzttchtungeverfahren. Ungleich dem Legierungs« und dem Diffusionsverfahren wird beim Kristallzüehtungsverfahren zur Herstellung von Übergangszonen der Kristall aus dem halbleitenden Stoff zusammen mit eingeschlossenen Atomen der aktiven Verunreinigung durch Ziehen eines Einkristalls aus der Schmelze auf bekannte Art gebildet. In einer bestimmten Verfahrensstufe dee Herau82iehens des Kristalle aus der Schmelze werden weitere Atome einer aktiven Verunreinigung» die eine der leitfähigkeit des ursprünglich gebildeten Kristalls in ihrem Typ entgegengesetzte Leitfähigkeit erzeugt, in ausreichender Menge zn der Schmelze zugesetzt, um den Leitfähigkeitstyp des nächsten* aus der Schmelze gezogenen Bereichs des Halbleiterkörper*? zu ändern· Natürlich muss die Anzahl eier zu der Schmelze zugesetzten Atome der aktiven Verunreinigung ausreichen, vm die Anzahl der ursprünglich in der Schmelze enthaltenen Verunreinigungsatome des entgegengesetzten Typs auszugleichen, und die Bildung von unkompens&erten Leitfähigkeiteschichten nach der zuerst gebildeten Schicht 1st unmöglich* Ausserdem bildet sich die Übergangezone bei diesem Verfahren an irgendeiner Stelle in dem gezüchteten Kristall quer zur Krietallbildungsaohee desselben, und es ist eine besondere Ausrüstung erforderlich, um die Übergangezone an einem gewünsohten Funkt &u lokalisieren·

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Sa für die Herateilung von Halbleitervorrichtungen normalerweise verhältnismässig dünne Sollichten von Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfähigkeiten mit einer dazwischenliegenden übergangszone benötigt werden« bildet sich bei diesem Verfahren auf beiden Seiten der übergangseone ein beträohtlicher überschuss an Halbleitermaterial» was eine Vereohwendung desselben bedeutet· Diese Methode der Bildung von Übergangszonen hat daher technisch keine besondere Bedeutung erlangt.

Die oben beschriebenen Methoden zur Bildung einer Übergangszone, d.h. des Grenzbereichs zwischen awei Schichten von unterschiedlichen Leitfähigkeitsgraden» z.B. n+n, wobei die n+-Sohioht eine Schicht von niedrigem spezifischem Widerstand ▼on zweokmässig 0,05 Ohm.cm oder weniger und η eine Sohicht von hohem spezifischem Widerstand von zweokmässig 1 Ohm. cm oder mehr bezeichnet, wurden bisher allgemein zur Herstellung verschiedener Gebilde, wie Dioden, Transistoren, Schalter und dergl., angewandt. Ein für die technische Herstellung wiohtigee Gebilde ist z.B. der sogenannte npin-Transietor, Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung geht von einer Platte aus einem Halbleitermaterial von verhaltnismäesig hohem spezifischem Widerstand und n-Leitfähigkeit, wie Silicium, aus. In die Oberfläche einer solchen Plat- , tt läset man nach geeigneter Vorbehandlung duroh Polieren, Itaen ubw. einen Bereich mit p-Leitfähigkeit hineindiffundie-

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reu» worauf man in öis so gebildete Schicht mit p kc.it eine Schient mit n-l8itfähigkeit hlnelndSffimdieren lässt. An der Unterflache der Ausgangsplatte mit a-Leitfähigkeit, die sum Stromerapfanger dee Transistors Tiird, na der Schicht mit p-Leitfähigkeit, die die Basis darstellt_v und an der durch Diffusion erzeugten Schicht mit n«I>®itfäMgkeit, die den Stromaussender darstellt, werden elektrische Kontakte angebracht·. In dem Ausdruck "npinⁿ bedeutet gemäss der üblichen Nomenklatur «i« (für »artrein« ("intrinsic")) die Platte von hohem spezifischem Widerstand, und der letzte Buchstabe *n° bezieht eich auf den Bereich von geringerem spsssifischea Widerstand an der Oberfläche der Stelle des elektrischen Kontak-

tee mit der ursprünglichen Platte. Natürlich muss die ursprüngliche Platte, an der die oben beschrieben©?! Arbeitogänge durchgeführt werden, schon in Anbetracht der erforderlichen Festigkeit eine erhebliche Dicke aufweisen«. Diese erhebliche Dioke bedeutet bei dem Aufbau eines npin-lranaistore einen Nachteil, da die Dicke desjenigen Seiles, der «um Stromauf nähmebereich des Transistors wird, einen unerwünschten Reihenwiderstand in dem Aufbau verursacht. Es ist zwar wünschenswert, aber unmöglich, eine Platte mit nnh-Iieitfäliigkeit nach dem Diffusions- oder Legierungsverfahren herzustellen, dann eine Schicht mit η-Leitfähigkeit von höheren spezifischem Widerstand auf der Schicht mit n+-Leitfähigkeit von niedrigerem spezifischem Widerstand zu erzeugen, und schlieseil ch aie Schichten mit p- und η-Leitfähigkeit herzustellen,

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die die Basis bssw« den Stromaussender darstellen· Han hat
zwar Verfahren des "Hinausdiffundierenlassens" versucht, indem man von einer Platte mit !!+-Leitfähigkeit ausging und
aus der Oberfläche derselben einen feil der Verunreinigungen ^; atome entfernte, um eine Schicht mit η-Leitfähigkeit zu bilden; diese Versuche sind jedoch erfolglos geblieben.

natürlich tritt das gleiche Problem der Bildung einer
Schicht mit n+-leitfähigkeit in dem Gefüge eines Halbleiterkörper an einer bestimmten Stelle innerhalb des Körpers auch bei anderen Gebilden als npin-Sransistoren auf. Ss besteht
auch ein starkes Bedürfnis nach Verfahren sur gleichzeitigen Herstellung eines oder mehrerer solcher Halbleiterkörper
durch Abscheidung aus der Dampfphase* wobei eine Halbleitersehich t von hohem spezifischem Widerstand aus der Dampfphase auf einer Schicht aus einem Stoff von niedrigem spezifischem Widerstand abgeschieden werden kann.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines monokristallinen Halbleiterkörpers» der mehrere Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfähigkeiten enthält, die durch eine Übergangszone voneinander getrennt sind, wobei mindestens eine der Schichten aus einem Material mit n-Leitfähiglceit und niedrigem spezifischem Widerstand besteht.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines monokristallinen Halbleiterkörpers, der mehrere Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial von unterschiedliehen Leit-

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fähigkeiten enthält» die durch eine Übargangszon® voneinander getrennt sind, Wobei eine derSehiohten infolge dotierung mit Antimon oder Wismut einen vorbestimmten niedrigen speaifiachen Widerstand aufweist.

Sin weiterer irfiadungsjsweok ist Sie Sohaffing einee »onokristallinen n+n-Balbleiterko*rpers» der awei Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial τοη n-Leitfähigkelt» jedo oh mit vereehiedenen »pesif ieohen Wider»tandgws?ten_t ent« hält» die durch eine eeharfe Übergangssone voneinander getrennt ßina₉ wobei die Schicht mit n-Isitfähigkeit und niedrigem spezifiechern Wideretand in geeigneter Weise mit Antimon oder Wismut dotiert ist*

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung let ein &+&-HalbleiterkSrper aus monokrietallinem Silicium, der zwei Soaiohten aus monokristallinem_f halbleitendem Silioium mit ^"Leitfähigkeit, jedooh tos Tersohiedsnen spesifiBObsn Widerstandener ten» enthält, die durch eine sakax-fe übergangesone foneinaader getrennt sind, wobei die Sohioät Bit dem niedrigeren epesifisohen Widerstand derart mit Antimon oder Wismut oder Gemischen derselben dotiert ist, das· sie einen speeifieohes Widerstand ▼on 0,05 Ohm.om oder weniger aufweist» während ii® S^hlöiit mit dem höheren speeifieehen WideretaM derart dotiert ist, dass sie einen spezifischen Widerstand in der drössenordaung von 1 Ohm«.cm oder.höher aufweist«

Bin weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines

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Verfahrens», nach welchem duroh Abscheidung aus der Daepfphaae ein monokriatalliner Halbleiterkörper hergestellt wird₉ der mehrere Schichten aus monoktiatalliais Halbleitermaterial von unterschiedlichen !leitfähigkeit«* *ofireiet_f die voneinander durch eine übergangaaone getrennt find, und der »indeatene eine Schicht aus einem Material mit !!»!leitfähigkeit voa niedrigem spezifischem Wideretand enthalt« Dieiee Verfahren besteht darin» dass man von einer monokriatallinen Halbltiterplatte ausgeht» die eine Oberflächenschicht aus monokristallinem Halbleitermaterial besitzt» weichte derart mit Antimon oder Wismut als Verunreinigungselement dotiert iflt, dass die Oberflächenschicht n-Leitfähigkeit und einen niedrigen epeaifischen Widerstand aufweist» und dass man auf dieser Sohloht mit niedrigem spezifischem Widerstand «u* der Dampfphase eiste-, monokrietalline Halbleiteraohioht von hohes epesifisofcflfc Widerstahd absoheidet.

Weiter beawvokt die Erfindung di* 5oh*ffUfig eine· ferfehren«, aaoh welche» 4urch>|eohaiauof mm d«t DaapfBf^ee gleichzeitig mehrere monokriatalline n+n-Balblfiter3c{Jr|B;r her« geatellt werden können» wobei die n.+~Bohieht dee KörpefB infolge Dotierung mit Antimon oder Wlattut als Veyimreini^nga. element einen niedrigen spealfieohen Wideratan4 aufweitf» und wobei die Schichten von hohem spezifische* Widerstand ns der Dampfphase auf den Schichten von niedrigem apeaifisohe» Wider· stand abgeschieden werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung BAD ORIGINAL

eine β Verfahrens, n*oh welöhe» durch glisiehEeiAge aus der Dampf phase mehrere monokristalline n-m-Halblait«»rki$r~ per hergestellt werden können» indem man von finer llehrsahl Ton Platten aus monokrietallinam Haibleiterittaterial ausgeht, welches mit einem nioht-flüehtigen Terunreinigtsngselement» nämlich Antimon und bsw, öder Wismut, derart dotieft lest, dass die Platten n-Xeit£ähigkeit und einen epeaifisohen Wideretand ▼on O₉OS Ohm.om oder weniger aufweisen, worauf man die Platten erhitzt und auf den erhitzten Platten aus der Dampf phase β la ο monokristalline Halbleiter schicht mit n-£eitfaMgkeit und einem epezifisohen Widerstand in der ©rössenordnung von 1 Ohm ο om oder mehr abscheidet, so dass sieh gleichseitig mehrere n-fn-HalbleiterkÖrper bilden»

* 'Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen«

fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens»

Fig. 3 und 4 zeigen einen naoh dem erfindungsgemäeeen Verfahren hergestellten Halbleiterkörper.

Pig. 5 und 6 erläutern die Hers teilung von Halbleiter» elementen aus den erfindungsgemäss hergestellten Halbleiterkörpern.

Die Erfindung betrifft einen monokristallinen Halbleiterkörper, der eine Mehrzahl von Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten enthält, die voneinander durch eine Obergangezone getrennt sind, wobei eine Schicht aus einem Material mit n- oder »,+-!leitfähigkeit von niedrigem spezifischem Widerstand besteht, weir

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ches mit einem Yerunrelnigungsölement, wie Antimon oder Wismut, dotiert ist« Die Erfindung umfasst femer ein Verfahren zur Herstellung ©ines solchen Halbleiterkörpers durch Abscheidung aus der Dampfphase, indem eine Halbleitersohloht von hohem spezifischem Widerstand auf eine? Schicht aus Halbleitermaterial mit ^-Leitfähigkeit abgescnieäen wird»

Saeh einer beToraugtsn Äusführungsform der Erfindting werden gleiohaeitig aus der Dampfphase mehrere monokri et alline a+n-HalbleiterkÖrper aus Silieiwa abgeschieden, wobei die n+~ Schicht in Porm einer mit Antimon als ^erunreinigungselement dotierten erhitzten Platte als Träger dient und mxf dieser Schicht aus der Dampfphase eine Schicht mit n~&eitfähigkeit und hohem spezifischem Widerstand abgeschieden wird.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass eine HaIbleitersohicht von vorbestimmten hohem spezifischem Wideretand aus der Dampfphase auf einsr Hälbleitersehicht ifiit n-ieitfähigkeit und vorbestimmtem niedrigem,spezifischea Widerstand abgeschieden werden kann, indem man in der Schicht fön niedri-

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gea spezifischem Widerstand ein nicht-flüchtiges Botlerunga-

element verwendet»^ Die Yerflticktigung der atome aas der trägerschioltt ist eine nachteilige Breoheintmg, die sich aus der Wechselwirkung swiechen den Haitis it er Ä&epf en Über der Irlgersehioht und den gur Dotieruagi'nMitta Verunreinigungen in der Trägersohioht ergibt* Sine aolohe Weoheelwirkung führt BU einer übergiäesig hohen Kpne*ntra1;ion an Verunrdinigungatttomen "dtft der Dampfpii»se_s iso das» d#r epesi- . fische Widerstand der aue der Dampfphaße dotierttn Bchioht

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unter den gewünschten hohen Wert fällt· @eaäsg der Erfindung «erden jedoch Antimon und 1 lammt als iiioht~flü®&tig<i Sotierwigeelemente aur Erzeugung einer n-£eitfähiglceit verwendet· Im (legeneatsi au einer I&nXiohen Botierung mit £reen. ©Ä@r Phosphor verflüchtigen «tab ait Antimon oder Wismut ader Seaisohen derselben dotierte Sehiühten »it Ja-Ii^itfaiiigteit ma niedrigem epesifieohem Widfirstsnd in 0egenwsrt wtm isl^Leiterdfta$fea nioht« Saher werden b%± Sem erfindimge@gaöe«®B Verfuhren Schickten mit n-Leitf ähi^eit τοη, hohem apsElf Iskili» Widerataad in der urusaenordmang von t Oba.om oder aeiir m£ einer Kehrsiäil von alt AatimoR oder Wismut enteprselföid dotierten Srfigern mit n-IfCitfähigisit tos niedrifeis spesifleehem Wiöeretaad gebildet»

BIe Ausdrücke "theralsoit seraetsbsr^tt _ff ^Ä'5hftr38i,scae Sersetsuog^uad die damit /rerbimden® Absehe idimg €@g produlcte* sollen in der ^srM®f enden Beselireibuüg »11.« tio2u»eoh«iiiemen der

Ton Siiioooijlo^ofei» mtear freisetsisig fttoaen dxirofe WäratwixScwi^ alXslö eowl* auofc den

ae-teun« beetjüsmter Stoffe oder Atome erfolgt? *le s»B« die Seektioa

2Si + SiSl₄ + 5Ü2.

ii« bei den

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wandt wird.

BIe Erfindung let zwar auf die Herstellung einer einzelnen Platte anwendbar; naoh dem erfindungegemäesen Verfahren können Jedoch auch mehrere Platten gleichseitig hergestellt

«erden» und die nachfolgende Beschreibung besieht eich daher auf die gleichzeitige Herstellung einer Mehrsahl von Halbleiterkörpern. Zu Zwecken der Erläuterung werden Vorrichtung und Srseugnis nachstehend unter Bezugnahme auf die Bildung eines monokristallinen Silicium-Halbleiterkijrpere besohrieben.

In Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung gemäss der Erfindung •ohematisoh dargestellt. 71g« 1 zeigt die Glooke 10, die abdichtend mit der Grundplatte 11 verbunden ist und mit ihr suaammen eine geschlossene Heaktionskammer bildet. Sin· geeignete Anzahl τοη elektrisoh leitenden Trägern 12 ron verhältnlemaseig hohem epesifisohem Widerstand, welche Fassungen 13 für die Platten 14 aufweisen, 1st in der Glooke angeordnet. Die träger 12 sind an Ihren unteren Enden in die elektrisch leitenden Klemmen 15 eingesetzt, und «wischen den Trflgern 1st

•Int elektrisoh leitende Brücke 16 vorgesehen, elektrische Leitungen 17 führen von den elektrisch leitenden Klemmen 15 fiber die Anschlüsse 18 su einer (nloht dargestellten) elektrisohen Stromquelle, die auf diese Weise angeschlossen werden kann, um einen elektrischen Strom durch die Träger 12 fllessen su lassen ι so das· diese erhitzt werden. Sine Eintritts öffnung für die Beaktlonsgase ist mit einer Düse 19 versehen, die über der Grundplatte 11 Ins Innere der durch

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dl« Glocke 10 gebildeten Beaktionskammer hineinragt. Die Austritt euffnung 21 erstreckt eich durch die Grundplatte 11 hindurch und dient sum Abzug der verbrauchten Beakiionsgase aus der Kammer. Die Düse 19 steht durch die Grundplatte 11 hindurch mit der Leitung 22 in Verbindung* Dio Leitung 22 let an die Vorratsbehälter für die in die Eeaktloaskammer elnssufOhrenden Dämpfe sngeschloseen. Leitung 23 verbindet die Leitung 22 Bit einem Torratsbehälter für ein Iragergaa 24. Leitung 25 verbindet die Leitung 22 mit einem Vorratsbehälter für das dampfförmige AusgangBgut für das Halbleitermaterial 26. Leitung 27 verbindet die Leitung 22 mit einem Vorratsbehälter für die Atome der aktiven Verunreinigung 28, und Leitung 29 verbindet die Leitung 22 mit einem Vorratsbehälter für ein Spülgas 30· Die Ventile 31» 32, 33 und 34 dienen sum öffnen und SchUessen der einseinen Leitungen·

Die Darstellung der Vorrichtung in flg. 1 und 2 1st nur um da« tffflndungagemftss« Verfahren leicht erläutern su können» bei der praktischen DurohfSÜwus« ketenen lioh verschiedene Anerdnmgett von Leitung»» vm& Ventile^ mvat IttftthT d«r ReafctloTssfas» sitr Heaktionskammer la dta vwstmiedsnsten Aueführtmgsformen vorgesehen MIa₉ wi# es in der Inganleurteohnlk üblich ist·

Das erflndungsgemäsee Verfahren wird unter Verbindung der in flg. 1 und 2 abgebildeten Vorrichtung folgender* durchgeführt: Die frttgtr 12 bestehen aus sine« »!«kfcriso* leitenden Werkstoff von hohsm sptslflsebsB Wioeretead, Aar

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durch den Stroiadurchgang erhitzt wird. Hierfür eignen eich Stoffe, wie Silicium, leitende keramische Stoffe, wie Siliciumcarbid, Graphit, hitzebeotändige Metalle, wie Tantal, Molybdän oder Titan. Natürlich müssen die Träger aus einen Werkstoff bestehen, der keine Verunreinigungeatome enthält . oder doch wenigstens in das System keine Verunreinigungeatame einführt. Die Abmessungen der Träger sollen ausreichen» davit in ihrer Oberfläche Fassungen oder Aufnahmebehälter für die cu behandelnden Platten angebracht werden können· Wie aus

* Fig. 1 ersichtlich, werden normalerweise mehrere Aufnähmebehälter verwendet, die z.B. einen Durchmesser von je 25 »4 am und eine Tiefe von je 1,27 mm aufweisen können. Die Platten 14 können in beliebiger, an sich bekannter Welse, z.B. durch Abschneiden von im Handel erhätlichen, durch Zonenraffination hergestellten Halbleiter-Einkristallen, hergestellt werden. Die Platten werden derart geschnitten, dass die Oberfläche der zu behandelnden Platte in einer bestimmten krietallographisohen Ebene orientiert ist. Bei den bevorzugten Ausfüh-

* rungeformen ist die kristallographische Ebene an der Oberfläohe der 2U behandelnden Platte eine M11}-Ebene, lan kann «och andere Orientierungen von Ebenen anwenden, auf denen da· KristallwachBtum stattfindet, wie z.B»

{100} , {110} , £211] .

Die Oberfläche der Platte, auf der das Krletallwachstum stattfindet, wird durch Schleifen, Polleren und Ätzen sorgfältig vorbereitet.

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Die einzelnen Platten werden in die entsprechenden Aufnahmebehälter 13 In den Trägern 12 eingesetzt und die Träger in der Reaktionskammer angeordnet.

Sie Träger 12 mit den Platten 14 werden In die Klemmen 15 in der Reaktionskammer 10 eingesetzt» worauf sie duroh die elektrisch leitende Brücke 16 verbunden werden. Nun werden die Träger erhitzt, indem die (nicht dargestellte) elektrische Stromquelle an die Anschlüsse 18 angeschlossen wird, so dass der elektrische Strom durch die Träger 12 und die Brükke 16 flieset» Hierdurch werden die Träger 12 erhitzt· Da Silicium einen negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat und daher in der Kälte dem Durchgang der elektrischen Energie einen hohen Widerstand entgegensetzt, werden die Silicium träger vorzugsweise zu Anfang, z.B. durch eine duroh die Wandungen der Reaktionskainmer hindurchwirkende Quelle strahlender Energie, erhitzt. Aus Gründen der Einfachheit ist diese Wärmequelle in Fig· 1 fortgelassen.

Duroh fortgesetztes Erhitzen der Träger 12 werden die Platten H infolge der Wärmeleitung ebenfalls erhitzt. Duroh diese Art der Erhitzung wird dem wiohtigen Erfordernis Rechnung getragen, dass die Platten in der Reaktionskammer gleichmäasig erhitzt werden.

Der Stromfluss wird fortgesetzt, bis die Platten zunächst auf eine Temperatur in der Grössenordnung von etwa 1250° 0 erhitzt sind. (Alle hler angegebenen Temperaturen wurden duroh Beobachtung der Platten mit Hilfe eines optischen Pyro-

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meters bestimmt). Nun wird das Ventil 31 geöffnet, so dass Trägergae duroh die Leitungen 23 und 22 und die Düse 19 ine Innere der Reaktionskammer in Form eines freien Gasstrahles einströmt. Dieses Prinzip des freien Gasstrahles dient zur Erzeugung einer erheblichen Turbulenz des Gases in der Re afc -tions- oder Dampfmieohkanmier, was ein bevorzugtes Verfahren · zur Behandlung mehrerer Platten darstellt. Die turbulente Gasströmung kann auch duroh einen mechanischen Gasrührer oder dadurch erzielt werden» dass die Wandung der Reaktionskanmer auf einer erheblich niedrigeren Temperatur gehalten wird als die Träger.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Bildung einer Silioiumschicht auf der Platte stattfindet, wird als Tr ag er gas vorzugsweise Wasserstoff verwendet. Bei der angegebenen Temperatur dient der Wasserstoff zur Reinigung der Oberfläche der Platten, wodurch diese für das Einkristallwachstum vorbereitet werden, unabhängig davon, mit welcher Sorgfalt und Vorsicht die anfänglichen Impfkristalle hergestellt werden, scheint immer eine gewisse Oxydation ihrer Oberfläche duroh Einwirkung der Atmosphäre stattzufinden, und diese oxydierten Schichten werden anscheinend duroh die Strömung des Wasserstoffs bei den hler In Betracht kommenden Temperaturen entfernt· Jedenfalls ermöglicht die Oberflächenbehandlung des Silioiums mit Wasserstoff die nachfolgend« Züchtung eines Einkristalle.

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Nach einer but Erzeugung einer reinen Oberfläche ausreichenden Zeitspanne, normalerweise 30 Minuten ble 1 Stunde, wird die Temperatur der Platten auf eine solche Höhe eingestellt, dass eine thermische Zersetzung des dampfförmigen Ausgangegutes für Halbleiteratome stattfindet« Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungeform wird als Auegangsgut für Siliciumatome zur ElnkristallzUohtung Silloochlorcform (Trichlorallan) verwendet; man kann jedoch bei entsprechender Einstellung der Temperatur, der Gaemolverhältnisse, der Strömungsgeschwindigkeiten usw. auch andere Halogenide, wie SiIioiumtetraohlorid, Silioiumtetrabromid usw., sowie auch Silan selbst verwenden· Bei Verwendung von Silioochloroform beträgt die' günstigste Temperatur der Keimkristalle etwa 1170° C» In der nächsten Verfahrensstufe wird das Trägergas» nämlich der Wasserstoff, der aus dem Vorratsbehälter 24 ausströmt, mit Siliooohloroform aus dem Vorratsbehälter 26 gemischt, indem das letztere durch das Ventil 32 in die Leitung 22 eingeführt wird.

Der Wasserstoff mischt sich mit dem Silicochloroform, und das Gemisch wird durch Leitung 22 und die Düse 19 in die Reaktionskammer 10 eingeleitet. Gleichzeitig werden in allen denjenigen Fällen, in denen die in Entstehung begriffene Schicht eine aktive Verunreinigung enthalten soll, entsprechende Mengen eines dampfförmigen Ausgangsgutes für Atome d«r betreffenden aktiven Verunreinigung aus dem Vorratsgefäss 28 durch Leitung 27 und Ventil 33 dem Strom aus Wasserstoff

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und Silicochloroform in der Leitung 22 beigemischt· Sie ganze Dampfzufuhr wird natürlioh durch die entsprechenden Ventile in den betreffenden Zufuhrleitungen gesteuert. Zur Gewährleistung des Einkristallwaehsturns aus den thermisch zersetzbaren Ausgangsstoffen für das Halbleitermaterial und die Atome der aktiven Verunreinigung ist ein Gleichgewicht zwischen der Temperatur an der Oberfläche der Platte, der Strömungsgeschwindigkeit der Reaktionegase durch die Kammer und den Molverhältnieeen der Dämpfe, d.h₀ des Tragergases, des dampfförmigen " Ausgangs stoffes für die Halbleiter atome und des dampfförmigen Ausgangs stoffes für die Atome der aktiven Verunreinigung» erforderlioh. Eine zu geringe Konzentration des dampfförmigen Ausgangegutes für die Halbleiteratpme führt zu einer niedrigen Abecheidungsgesohwindigkelt, so dass das Verfahren technisch unpraktisch wird. Bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur oder bei zu hoher Konzentration des dampfförmigen Ausgangegutes für die Halbleiteratame findet infolge der Temperatur allein oder infolge der CQ etarken zufuhr Ton auf dem Kristall abgeschiedenen Halbleiteratomen, woduroh die Orientierung der Atome in einer geordneten Anordnung verhindert wird, ein polykristallin β Vaobetnx statt. Die Konzentration des dampfförmigen Ausgangagutes tut Atome der aktiven Verunreinigung muss zwar im Verhältnis »um gesamten Oaastrom klein» jedoch ausreichend sein, um die gewünschte Leitfähigkeit des eich bildenden Kristalls zu bewirten.

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Eine Temperatur des Keimkristalls In der Grussenordnung von 1170° C ist an günstigsten, wenn ein Dampf von etwa 240 g Sillooohloroform je Stunde von einem öeaamtgasstrom von 5,5 l/Minute duroh das Reaktionsgefäss mitgeführt wird· Dieses Gemisch führt zu einem Molverhältnis von Sllicoohlorofom au Wasserstoff von etwa 0,12» und dieses Molverhältnis kann im Falle von Sillcoohloroform und Wasserstoff im Bereloh von etwa 0,015 bis 0,30, vorzugsweise von 0,06 bis 0,20, schwanken. Unter diesen Bedingungen von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit werden bei dem beschriebenen Verfahren etwa 11g Silicium je Stunde abgeschieden. Die Menge des dampfförmigen Auegangsgutes für die Atome der aktiven Verunreinigung kann mathematisoh zu der Gewi ent smenge des in die Re aktionekammer eingeführten Siliooohloroforrns in Beziehung gesetzt werden, um die jeweils gewünschten Leitfähigkeiten bu erhalten. <

Die Gasströmung durch die Reaktionskammer wird fortgesetzt, bis eine Schicht aus Atomen des Halbleitermaterimle (Silicium) und gegebenenfalls Atomen einer aktiven Veruarei· nigung (a.B. Bor, wenn «in Material Bit p-Leitfählgk»tt erzeugt werden soll) in kristalliner Beziehung als Ergebnis der gemeinsamen Abscheidung der Atome als Zersetzungeprodukt· der betreffenden dampfförmigen Auegangestoffe in reagierende» Kontakt mit der jeweils vorhandenen kristallinen Oberfläche aufgebaut ist.

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Die Abscheidung wird fortgesetzt, bla dl· aus der Dampfphase niedergeeohlagene Schicht 4Q die gewOneohte Sicke erreioht und dae Produkt die in VIg. 3 dargestellte Vorm angenommen hat. Dieses Produkt kann dann gewonnen und iur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden· Andernfalls können weitere Schichten von unterschiedlichen Leitfähigkeiten auf der Platte erzeugt werden.

Wenn ein Gebilde hergestellt werden seilt welches eine Mehrzahl τοη an Ort und Stelle abgeschiedenen Leitfähigkeitesohichten enthält» werden die nach den bisher beschriebenen Verfahren gebildeten Silioiunplatten» die die In VIgο 3 dargestellte Oe st alt besitzen, alt einem in der Reaktionekaamer

10, nicht aber in dem Kristallgefüge selbst etwa vorhandenen überschuss an Atomen der aktiven Verunreinigung auster Berührung gebraoht. Bei der bevorzugten Aueführungeform dient hiereu ein aasstr»Düngeverfahren unter Verwendung eine· Sampfee,

der alt diesen Verunreinigungen reagiert. Bs let natürlich r die so gebildeten Platten la ein« »weite Beaktionasu überführen, obwohl aus wirtschaftlichen de eicht s-WUm sflAere Verfahrensweise trfovderlioa ttln kann. SIMM Verfahren des Aueserkontaktbringens wird la allen dtnjsttltpA teilen angewandt, la denen die nmohete hersustellende Halbleitersohioht eine verhältniemäseig gering· Leitfähigkeit Asbtft soll. Wenn als nächste Sohioht auf dem Kristall eine Sonloh« Tom hoher Leitfähigkeit gebildet werden soll, brauch*

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die Verfahrens stufe des Ausserkontaktbringens nicht swisohengeaohaltet zu werden, da die Anzahl der im Gasstrom zur Abscheidung der Schicht von hoher Leitfähigkeit auf dem Kristall zugeführten Atome der aktiven Verunreinigung aasreichend ist, um die Eigenschaften überzukoapensieren, die der Überschuss der noch in dem System verbleibenden Verunreinigungsatoae der nächsten zu bildenden Schicht verleihen könnte·

Auf den so erzeugten Platten können in ähnlioher Weise _t wie es für die erote abgeschiedene Schioht beschrieben wurde« weitere Sohiohten aus Einkristall-fialbleifcoraaterial abgeschieden werden. Je nach der Art der gewünschten Schicht und der gewünschten Leitfähigkeit derselben niuoat man hierbei entsprechende Änderungen in dem aus dem Vorratsbehälter 28 angeführten Ausgangsgut für die Atome der aktiven Verunreinigung entweder hlnsiohtlioh der Art dieser Atome oder hinslchtlioh ihrer Menge oder in beiden Hineichten vor.

Die Ausgangsstoffe for die Atoae der aktiven Verunreinigung sind thermisch eersetsbare flüohtige Verbindungen derjenigen Elemente, die die elektrischen ligensohaftoa de« artreinen Halbleitermaterials In bekannter Weis* verandern» Indem sie in Halbleiterkörpern als Spender e*er AkaeptOYvn wirken. Besonders gute Ergebniese wurden mit Boririchlorid cur Bildung von Schichten alt p-leitfähigfceit und mit Phosphortrichlorid zur Bildung von Schichten mit η-Leitfähigkeit arzielt» und da diese Stoffe sieh bei dem Verfahren leioht hand-

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haben lassen, werden sie für die entsprechende Dotierung von Silicium bei den technischen Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt.

Als Beispiel für eine besondere Halbleitervorrichtung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden kann, lässt sich eine n+n-Platte von der in Fig. 3 dargestellten Art folgend ermae sen here teilen ι Sine Mehrzahl von SiIioiumplatten mit η-Leitfähigkeit von etwa 0,005 Ohm.cm (n+) wird duroh Dotierung mit ausreichenden Mengen an Antimon oder Wismut hergestellt» um den Platten den gewünschten niedrigen spezifischen Widerstand zu verleihen. Dementsprechend werden etwa 10 g des Metalles zu einer Schmelze von 50 bis 100 g Silioium zugesetzt, und aus der Schmelze wird nach dem bekannten Zonenraffinierverfahren ein Einkristall gezogen. Der eo dotierte Einkristall wird in Platten geschnitten» und diese werden geläppt, poliert und geätzt, um eine saubere Oberfläohe für die nachfolgende Abscheidung herzustellen· Auf diese Weise werden Platten mit einem Durchmesser von etwa 19 mm und einer Dicke von etwa 0,127 mm hergestellt. Die Platten werden in den Trägern 12 angeordnet, und diese werden, wie in den Abbildungen dargestellt, in die Reaktionskammer 10 eingesetzt* Die Platten werden auf 1200° 0 erhitzt und zunächst mit einem strömenden Trägergas, im vorliegenden Falle Wasserstoff, behandelt, welches duroh die Düse 19 etwa 30 Minuten lang in die Reaktionskammer 10 mit einer Geschwindigkeit von 5 l/Stunde eingeleitet wird. Dann wird in die Eeak-

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tionsksmmer ein Gemisch aus etwa 144 g Siliooohloroform je Stunde und 200 1 Wasserstoff je Stunde als Trägergas zueasamen mit einer ausreichenden Menge an Phosphortriohlorid eingeführt, um etwa 4 χ 10 Träger je ml Silicium zu liefern· Durch Innehaltung einer Temperatur von etwa 1170° C an der Oberfläche des Siliolum-Ausgangselementes erzielt man die Ab-80heidung8ge8chwindigkeit von 7 bis 8 g Silicium je Stunde zusammen mit Phosphoratomen auf der Silioiumplatte. Diese Bedingungen werden etwa 5 Minuten Innegehalten» wobei sich eine 12 μ dicke Schicht auf der Oberfläche des Ausgangselements bildet. Diese monokristalline Silioiumsohicht mit n-leitfählgkeit besitzt einen spezifischen Widerstand von etwa 8 Ohm. cm und ist von der durch die ursprüngliche Platte gebildeten Sohioht mit !!+-Leitfähigkeit durch einen soharfen übergangebereioh getrennt.

Auf diese Weise bilden sich eine Anzahl der in Jig. 3 dargestellten n-t-n-Platten. Aus dieser Platte kann der in Flg. 4 abgebildete npin-Transistor hergestellt werden« Der Kristallkörper für eine solohe Vorrichtung kann duroh Hlneindif fundierenlas sen einer Sohioht mit p-Leitfählgkeit in die aus der Dampfphase abgeschiedene Sohioht mit n-Leitfähigkeit nach dem üblichen Diffusionsverfahren hergestellt werden«, Z.3. kann die Platt» für eine Zeltspanne von etwa 1 Stunde bei einer Temperatur von 1100° C einem Dampf aus Wasserstoff und BCl, ausgesetzt werden. Dabei bildet sioh eine 2 bis 3 μ

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dicke Sohioht mit p-Leitfähigkeit, die einen epeaifieohen Widerstand von 10 Ohm. am besitzt. Die weitere Herstellung der Vorrichtung wird nachstehend beschrieben·

Wenn die Schicht mit p-Leitfähigkeit auf dem Kristallkörper in form einer aus der Dampfphase abgeschiedenen Leitfählgkeitesohicht eraeugt werden soll, wird die Platte nicht. aus der Reaktionskammer entfernt, und das Kr ist allwachs turn der Platte wird folgendermassen fortgesetztι Haoh der Abscheidung der Sohicht mit n-Iieitfähigkeit wird ein Reaktlonsgasgemisoh, welohes 240 g Siliooohloroform je Stunde und 330 1 Wasserstoff je Stunde zusammen mit einer ausreichenden Henge an Bortrlohlorid enthält, um 10¹⁵ Träger je ml Silicium au liefern, in die Reaktionskammer unter den oben beschriebenen Bedingungen eingeführt. Hierbei findet eine Abscheidung mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 11 g/Stunde statt. Diese Bedingungen werden etwa 3 Minuten Innegehalten, wobei eine 2 bis 3 μ dioke Sohioht mit p-Leitfähigkeit aus Sinkristall-Halbleitermaterial entsteht, die einen epeaifieohen Widerstand ▼on etwa 10 Ohm.om besltat. Diese Einkristallaohioht mit p-Leitfähigkeit 1st von der zuvor abgeschiedenen Sohloht mit n-Leltfählgkeit duroh einen sehr scharfen, gut definierten p-n-übergangebereioh getrennt.

Dann wird das Reaktionsgaa aus der Kammer entfernt, und die Platten werden mit einer Geschwindigkeit von etwa 100° 0/ Minute erkalten gelassen und dann ebenfalls aus der Kammer herausgenommen.

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Die Flatten» die aus der ursprünglichen Sohicht mit n+- Leitfähigkelt der Ausgangsplatte, der aus der Dampfphase abgeschiedenen Schicht mit hohem spezifischen Wideretand und η-Leitfähigkeit und der entweder durch Diffusion la den Kristall hinein gebildeten Schicht mit p-Leitfähigkeit (wie in Fig. 3 dargestellt) oder der durch Abeoheiduug aus der Dampf* phase erzeugten Schicht mit p-Leitfähigkeit (wie in Fig. 5 dargestellt) bestehen» können nun weiter zu den in Fig. 4 und 6 abgebildeten Halbleitervorrichtungen verarbeitst werden» Zu diesem Zweoke wird die Sohloht mit p~Leitfähigkeit In geeigneter Weise abgedeckt und die Platte etwa 1 Stunde bei einer Temperatur Ton 1100° C der Einwirkung eines Arsendaapfes

ausgesetzt. Durch diese Behandlung bilden sich in den Schichten mit p-Leitfählgkeit Bereiche mit η-Leitfähigkeit, die in Fig. 4- mit 44 und in Fig. 6 mit 54 bezeichnet sind* An den so gebildeten Sohiohten 44 und 54 mit ^-Leitfähigkeit, der Sohloht mit p-Leitfähigkeit und der von der ursprünglichen Platte 14 gebildeten Sohloht mit n+-Leitfähigkeit werden elektrische Kontakte angebracht. Diese Kontakte sind in Flg. 4 mit 46, 47 und 48 und In Fig. 6 mit 56« 57 >n& 58 bezeichnet.

Die in Fig. 4 dargestellten Gebilde bestehen «.B. aus einer Ausgangeplatte mit n+-Leitfähigkeit, die einen spezifischen Widerstand von 0,05 Ohm.cm und eine Dicke von 0,127 ma

aufweist, einer aus der Dampfphase abgeschiedenen Sohloht alt η-Leitfähigkeit, die einen spezifischen Widerstand von 1 bis 10 Ohm.om und eine Dicke von 5 bis 8 μ aufweist, einer durch

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Hineindiffundierenlassen in die auo der Dampfphase abgeBohiedene Schicht mit η-Leitfähigkeit erzeugten Schicht mit p-Leitfähigkeit, die einen epesiflochen Widerstand τοη 10 Ohm. cm und eine Dicke von 2 bie 3 μ aufweist, und einer in einen Teil der Schicht mit p-Leitfähigkeit hineindiffundierten Sohlcht mit n-Leitfählgkeit, die einen spezifischen Widerstand τοη 0*05 Ohm.cm und eine Dicke von 1 bis 2 μ aufweist. Nach Anbringung der geeigneten elektrischen Kontakte wurde die Vorrichtung geprüft.

Beim Arbeiten gemäss der Erfindung lassen sich die Brei-

ton der Halbleitersohichten und die Lage und die Art der Übergangszone sehr genau festlegen und steuern.

Sie Erfindung wurde oben anhand eines Halbleitermaterials aus Silicium beschrieben; «le kann jedoch auch zur Herstellung τοη Halbleiterkörpern angewandt werden» die aus mehreren Schichten τοη Halbleitermaterial τοη unterschiedlichen Le itfählgkeiten bestehen» welohe durch einen übergangsbereioh Toneinander getrennt sied» und bei denen jede Schicht ans de« gleiohen Halbleitermaterial, jedoch nloht aus Silicium, be-•teht» z.B. aus Germanium, Siliciumcarbid, rersohiedenen Verbindungen τοη Elementen der Gruppe III und der Gruppe V des Periodischen Systems, wie Galliumarsenid, Indiumantimonid» Galliumphosphid und dergl., sowie auch sur Herstellung τοη Halbleiterkörpern, bei denen die einzelnen Schichten aus τβΓ-sohiedenen Halbleiterstoffen bestehen. Im letzteren Falle ist es natürlioh wichtig, dafür zu sorgen, dass im wesentlichem

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Einkristallwachstum etattfindet, und es muse daher bei der Abscheidung von Schichten aus unähnlichen Stoffen die Kristallographie derjenigen Schicht, auf der das Kristallwaohatum stattfindet, und die Kristallographie derjenigen Schicht, die durch.das Kristallwachstun gezüchtet wird, in Betracht gezogen werden, damit die Einkristalleigenschaften Im gröestmöglichen Auomaas erhalten bleiben.

Man kann alle Halbleiterstoffe verwenden, für die ein dampfförmigeβ Auegangegut für die Halbloiteratoae und für geeignete Atome einer aktiven Verunreinigung eur Verfügung steht. Das dampfförmige Ausgangsgut muss so beschaffen sein, dass es bei der thermischen Zersetzung Atome des Halbleitermaterials bei derjenigen Temperatur in Freiheit setzt, auf die der Keimkristall, auf welchem das Kristallwaohstum stattfindet, erhitzt werden kann, und diese Temperatur darf den Schmelzpunkt des Keimkristalls oder irgendeiner darauf abgeschiedenen Schicht nicht überschreiten. Entsprechend diesen Bedingungen ist die Auswahl eines geeigneten dampfförmigen Auegangsgutee für das in jeder besonderen Schicht jeweils gewünschte Halbleitermaterial möglich· So ist es z.Bo bekannt, dass Germaniumkri stalle aus Dämpfen von Germaniumhalogenide η gezüchtet werden können.

Die Erfindung wurde zwar unter besonderer Bezugnahme auf die nach Wunsch bestimmbare Lokalisierung der Schicht mit η-Leitfähigkeit von niedrigem spezifischem Widerstand als der

Oberflächenschicht in dem Halbleiterkörper beschrieben} si·

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kann jedoch auch zur Herstellung von Halbleiterkörpern angewandt werden» bei denen die n+-Sohicht sich im Inneren des Halbleiterkörpers befindet» wenn es erwünscht ist» die eine aktive Komponente des zusammengesetzten Gebildes von der anderen zu isolieren.

Es wurde ein monokristalliner Halbleiterkörper und ein Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben» bei welchem eine vorbestimmte monokristalline Halbleiterschicht von hohem spezifischem Widerstand aus der Dampfphase auf einer monokristallinen Halbleitersohicht mit η-Leitfähigkeit von niedrigem spezifischem Widerstand abgeschieden wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin» dass der hohe spezifische Widerstand der aus der Dampfphase abgeschiedenen Schicht vollständig durch die Menge der in der Dampfphase zugeführten Verunreinigungen gesteuert werden kann, ohne dass die in der Schicht mit niedrigem spezifischem Widerstand enthaltenen Verunreinigungen einen schädlichen Einfluss ausüben. Diese Vorteile werden erfindungsgemäss durph die Verwendung von Antimon oder Wismut als Dotierungselemente in der Schicht von niedrigem spezifischem Widerstand erreicht.

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Claims (1)

1. Merck ft Co., Inc.

   Patentansprüche

   Patentansprüche

   1.) Monokristalliner Halbleiterkörper, bestehend aus einer Mehrzahl von Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfähigkeiten, die durch eine Übergangszone voneinander getrennt sind» dadurch gekennzeichnet, daae mindestens eine dieser Schichten aus einem Halbleitermaterial mit n-Ieitfähigkeit von niedrigem spezifischem Widerstand besteht, welches mit einem yerunreinigungeelement, z.B. Antimon oder Wismut oder Gemischen derselben, derart dotiert ist, dass die Schicht den betreffenden spezifischen Widerstand aufweist.

   2. Halbleiterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial Silicium ist.

   3· Halbleiterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht von niedrigem spezifischem Widerstand einen spezifischen Widerstand von etwa 0,05 Ohm»cm oder weniger besitzt.

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   4ο Halbleiterkörper nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet » dass die Schicht mit niedrigem spezifischem Widerstand eine Oberflächenschicht ist»

   5. Halbleiterkörper nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit niedrigem spezifischem Wider-, stand eine Zwischenschicht ist·

   6· Halbleiterkörper nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet» dass die Schicht mit n-Ieitfähigkeit von höhere« spezifischem Widerstand von der Schicht mit n+-Leitfähigkeit und niedrigem spezifischem Widerstand durch eine scharfe Übergangszone getrennt ist·

   7. Halbleiterkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» dass die Schicht mit η-Leitfähigkeit und höherem spezifischem Widerstand einen spezifischen Widerstand von mindesten t 1 Ohm«cm aufweist·

   8. Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Halbleiterkörpern» die aus einer Mehrzahl von Schichten aus monokrietallinem Halbleitermaterial von unterschiedlichen Leitfähigkeiten bestehen» die voneinander durch je eine Übergangszone getrennt sind» und von denen mindestens eine aus einem Material mit n-Ieitfähigkeit von niedrigem spezifischem Widerstand besteht» durch Abscheidung aus der Dampfphase» dadurch gekennzeichnet» dass man in einer Reaktionskammer eine monokr ist alline Halbleiterplatte anordnet, die eine Oberflächenschicht aus mono-

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   UUÜ2I

   kristallinem Halbleitermaterial mit n-Leitfählgkelt von niedrigem spezifischem Widerstand aufweist und mit einem Verunreinigungeelement, wie Antimon oder Wismut oder Gemischen derselben, dotiert ist» welches ihr den betreffenden spezifischen Widerstand verleiht, worauf man in die Kammer einen zersetzbaren Dampf einleitet, der Halbleiteratome und Atome einer aktiven Verunreinigung enthält, die den Halbleiteratomen einen vorbestimmten hohen spezifischen Widerstand verleihen, und dass man durch Abscheidung dieser Atome aus dem Dampf eine monokristalline Halbleiterschioht von hohem spezifischem Widerstand auf der Schicht mit n~Leitfähigkeit und niedrigen epezifisohem Widerstand erzeugt·

   9· Verfahren naoh Anepruoh 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Halbleitermaterial Silicium verwendet.

   10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit η-Leitfähigkeit und niedrigem spezifischem Widerstand einen spezifischen Widerstand von 0,05 Ohm.om oder weniger und die Schioht mit hohem spezifisohem Widerstand einen spezifischen Widerstand von 1 Ohm.om oder mehr aufweist.

   11* Verfahren naoh Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man mehrere Platten in der Reaktionskammer anordnet·

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   HH921 .

   12· Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, daduroh gekennzeichnet,

   ■ ·

   dass die Platte bzw<> die Platten vor der Einführung des zereetzbaren Dampfes erhitzt werden·

   ' 13· Verfahren nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, dass die Platten in der Reaktionskammer auf einem Träger angeordnet werden und der Träger Tor der Einführung des ζ ersetzbaren Dampfes erhitzt wird, so dass auch die Platten durch die Wärme des Trägers erhitzt werden, worauf man den Dampf in turbulen-P ter Strömung um die erhitzten Platten herum strömen lässt·

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