DE1444422A1

DE1444422A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1444422A1
Application number: DE19621444422
Authority: DE
Inventors: Sirtl Dr Dipl-Chem Erhard; Nickl Dr Dipl-Chem Julius
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-11-15
Filing date: 1962-11-15
Publication date: 1969-05-22
Also published as: CH444826A; NL298518A; DE1444422B2; US3493444A; GB1017249A; SE314965B

Description

• Siemens & Halske München 2, den 15Ä1962

Aktiengesellschaft Wittelsbachorplats 2

S2/3042

Akt

e3.no. r. HalbleitGranordnung

3ei der Herstellung von Halbleiteranordnuhgen durch Abscheiden aus einer gasförmigen Verbindung dea ffalbleitermaterials und einkristallinoa Aufwachsen auf einem vorzugsv/eise einkristallinen Träger aus demselben Material, insbesondere nach

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der sogenannten Sandwich-Methode hat es sich bisher als schwierig erwiesen₉ eine größere Anzahl halbleitende Schichten von gleichbleibender Qualität zu erhalten,, Bine wesentliche Rolle spielt dabei die Einhaltung eines optimalen Abstanden zwischen dem in die Gasphase su überführenden* beispielsweise in ?orm einer Scheibe vorliegenden "-Material und dem zu beschichtenden Träger, Es ist daher zweckmäßig zwischen Vorratsscheibe und träger einen Abstandshalter aus inerten Material einzufügen» Da die Herstellung von Plättchen oder Eingen mit einer Dicke vom maximal 50 vu erhebliehe Schwierigkeiten be— 'reitet und die hierbei auftretenden üngenauigkeiten die Herstellung gleichmäßiger Epitaxieschichten beeinträchtigen, die Herstellung von Hingen oder Plättchen von einigen 100/u Dicke jedoch eine Genauigkeit von - 5/u gestattet, ist es ratsan, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vorsugehen, bei den ein in fester I?orm vorliegendes Halbleitermaterial durch eins*? Roaktionsgas geeigneter Zusammensetzung in eine gasförmige Verbindung übergeführt und danach durch Zersetzung dieser Verbindung auf dem üräger abgeschieden wird j der für die stattfindende iEransportreaktion optimale,Abstand zwischen dem in die Gasphase au überführenden, mit:der Unterlage* in direktem Wärmekontakt stehenden Ausgangsmater- ^1_? insbesondere Halbleitermaterial ρ und dem Träger durch Verwendung eines Ab-

aus · ■_".'■ standshalters/inertera Material eingestellt und während des Beaktionsabittiufs eingehalten -wird und der Abstandshalter auglsich als Auflagefläche für den Träger diente wobei der

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Abstandshalter so ausgebildet ist, daß or dao Ausgangsmaterial ringförmig umschließt und, daß während der Eeaktionsdauer jeder Zeit ein Gasaustauseh mit der die Halbleiteranordnung umgeben- den Atmosphäre möglich ist ο Die Verwendung eines ringförmigen, das in die Gasphase"zu überführende Material umschließenden Abstandshalters bietet den Vorzug, daß pulverförmiges Material, das in den ringförmigen Abstandshalter eingedrückt v/ird, als Ausgangsmaterial verwendet werden kann. Daneben besteht außerdem die Möglichkeit, das in die Gasphase zu überführende Material in kompekter Form, beispielsweise als einkristalline Scheibe, die einfach in den ringförmigen Abstandshalter eingelegt wird, anzuwenden«,

Besonders günstig ist es jedoch, das Ausgangsmaterial in Porm einer vorzugsweise vorgesinterten Preßtablette zu verwenden„ Durch !formierung des Sablettendurchmesöers und Yerpressen einer genau definierten Menge pulverförmigen Materials ist hierbei die Möglichkeit gegeben, streng einheitliche Yersuchsbedingungen au schaffen»

SiIrKd ie Ausbildung des Abstandshalter ergeben sich verschiedene Möglichkeiten ο Im einfachsten Pail v/ird ein beidseitig geläppter Ring verwendet, der das Ausgangsmaterialy»pulverförmig ο ier in Form einer Preßtabletto bzw_o Yorratsscheibe vorliegend, umschließt und als Auflage für den zu beschichtenden Träger dient ο Der Nachteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Gasaustausch zwischen dem innerhalb der Anordnung be-

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findlichen Gas und'der die Halbleiteranordnung umgebenden Atmosphäre äußerst schwierig ist, wodurch ein Evakuieren des Reaktionsgefässea notwendig wird« Dieser Hachteil kann jedoch durch Anbringen von zwei oder mehreren Rillen am oberen Hand . des Abstandshalters vermieden werden« Den gleichen Vorteil bietet die Verwendung' eines ovalen Hinges als Abstandshalter, bei den die Reaktionsgase seitlich zu- und abströmen können.,

Als Material für den Abstandshalter sind inerte Materialien, insbesondere Quarz oder Sinterkorund geeignet, darüber hinaus können die Ringe au3 Siliziumkarbid oder aus Kohle, die mit einem Siliziuinkarbidüberzug versehen wird, hergestellt wordene

Das Verfahren" kann sowohl bei Unterdruck als auch bei Normaldruck durchgeführt werden= .Allerdings muß beim Arbieten unter ■ Normaldruck für die Möglichkeit eine3 G-aszu- bsv/. austritts gesorgt werden, was" jedoch bei geeigneter Ausbildung des Abstandshalters, beispielsweise durch Anbringung von Rillen am oberen Rand, keine Schwierigkeiten bereitet,,

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich sowohl für die Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Elementen der 4« Hauptgruppe, vorzugsweise Silizium oder Germanium, als auch für die Herstellung von Verbindungshalbleitern, beispielsweise aus A₁₁-J-By- bzw» A₁₁By₁-Verbindungen₀

Die Dotierungsstoffe können ftaboi entweder dem Ausgangsmaterial

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oder dem Reaktionsgas hinzugefügt werden_o

Als ReaktionsgaoV eignen« sich Halogene, Halogenide_;beispielsweise Cl₂, Br₂, Jod, HCl₅, SjOl^, AsCl₅^allein oder im Gemisch rait H₉, Ng bzv/_o iieutralgasen_e

weitere Einzelheiten gehen aus den in den Figuren 1 bi3 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor«

In Figur 1 ist die einfachste für die Durchführung des Verfahrens mögliche Anordnung dargestellt, Auf einer heizbaren

Unterlage 1 ist ein beidseitig geläppter Ring, 2 aus inertem • gelagert

Material, der die Vorratsscheibe 3 umschließt/ Der Ring 2 besitzt eine Dicke von einigen 100/u, wobei die Toleranz - 5/u

und ' . ^/

eingehalten wird»/dient sowohl als Auflagefläche für den zu beschichtenden Träger 4 als auch als Abstandshalter zur Einhaltung eines genau bestimmten Abstandes zwischen der Vorratsscheibe 3 und dem Träger 4» Als Vorratsscheibe 3 kann entweder eine kompakte, vorzugsweise einkristalline Scheibe definierter Größe oder eine Preßtablette mit geformten Durchmesser verwendet werden_o

In Figur 2, bei der, wie bei allen folgenden Figuren, für die gleichen Gegenstände die gleichen Bezugszeichen gewählt werden, ist die gleiche Anordnung dargestellt wie in Figur 1 mit dem Unterschied, daß an Stelle der Vorratsscheibe 3 pulverförmiges > Material 13 verwendet⁷wird, von dem eine abgewogene Menge in

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ringförmigen Abstandshalter eingedrückt wird

Die in den figuren 1 und 2 dargestellten Anordnungen haben den Nachteil, daß die Durchführung des Verfahrens bei Normaldruck nur in speziellen Fällen möglich ist, da der notwendige rasche G-aszu- bzw» -austritt zum eigentlichen Reaktionsraum 5 behindert wird, dagegen aeigen die in den Figuren 3, 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen eine Möglichkeit diese Schwierigkeit zu beheben*

Bei der in Figur 5 dargestellten Anordnung ist der am oberen Rand mit radialen Hillen 6 versehene, ringförmige Abstandshalter 2, der die Vorratsscheibe 3 umschließt, auf die heizbare Unterlage 1 gelagert» Der obere Hand des Hinges 2 dient dabei als Auflagefläche für den zu beschichtenden Träger 4 aus Halbleitermaterial»

Figur 4 zeigt in Draufsicht den in Figur 3 beschriebenen Hing 2 mit den Rillen 6, die den notwendigen Gasaustausch zwischen der umgebenden Atmosphäre und des eigentlichen Reaktionsraum ermöglichen, ohne Träger 4 und Unterlage 1_O

In Figur 5 ist eine weitere ■^A-usführungsfor4 dargestellt« Auf einer beheizbaren Unterlage 1, ist ein ovaler Ring 2 gelagert, dessen kleinerer Durchmesser etwa den Durchmesser des zu beschichtenden Trägers 4 entspricht,,

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Figur 6 zeigt dieselbe Anordnung in Draufsicht, wobei die Unterlage 1 nicht dargestellt ist» Durch die Zwischenräume 7 und 17 kann bei dieser Anordnung der notwendige GasauctauDch ohne Behinderung stattfinden«

6 Figuren

18 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung durch einkristallines Aufwachsen halbleitender Schichten, insbesondere durch Abscheiden aus einer gasförmigen Verbindung eines Halbleitermaterials auf einem, insbesondere einkristallinen, Träger, aus Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß in fester Form vorliegendes Halbleitermaterial durch ein Reaktionsgas entsprechender Zusammensetzung in eine gasförmige Verbindung übergeführt und danach durch Zersetzung dieser Verbindung auf dem Träger abgeschieden wird, daß der für die stattfindende Transportreaktion optimale Abstand zwischen dem in die Gasphase zu überführenden, mit der Unterlage in direktem Wärmekontakt stehenden Ausgangsmaterial, insbesondere Halbleitermaterial, und dem Träger durch Verwendung eines Abstandshalters aus inertem Material eingestellt und während des Reaktionsablaufs eingehalten wird, daß der Abstandshalter zugleich als Auflagefläche"für den Träger dient, wobei der Abstandshalter so ausgebildet ist, daß er das Ausgangsmaterial ringförmig umschließt und daß während des Reaktionsablaufs jederzeit ein Gasaustausch mit der die Halbleiteranordnung umgebenden Atmosphäre möglich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Pulverform verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus— gangsmaterial in kompakter Form, beispielsweise als Scheibe vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Form einer, vorzugsweise vorgesinterten Preß-

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tablette genormten Durchmessers angewendet wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter ein geschlossener, beidseitig geläppter Ring verwendet wird.

'6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter ein Ring verwendet wird, der am oberen Rand mit 2 oder mehreren radialen Rillen versehen ist.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Abstandshalter verwendete Ring ovale Form besitzt.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus inertem Material, vorzugsweise aus Quarz, Sinterkorund hergestellt wird.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus Siliziumkarbid hergestellt wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus Kohle hergestellt und günstigerweise mit einem Übergang aus Siliziumkarbid versehen wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei Normaldruck durchgeführt wird.

12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei Unterdruck durchgeführt wird.

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13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß "bei Unterdruck mit dem Ausheizen begonnen und die Abscheidereaktion dann bei Normaldruck weitergeführt wird.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Element oder eine Verbindung innerhalb der vierten Hauptgruppe, vorzugsweise Silizium, G-ormanium oder Siliziumcarbid verwendet wird.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial eine A_TTTB_V-Verbindung verwendet wird.

16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-13» dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial eine Ay-j-By^- Verbindung verwendet wird.

17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß bereits dotiertes Ausgangsmaterial verwendet wird.

18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsstoffe dem Reaktionsgas zugesetzt werden.

ORDINA INSPECTED

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