DE1444422B2

DE1444422B2 - Vorrichtung zum abscheiden von schichten aus halbleiter material

Info

Publication number: DE1444422B2
Application number: DE19621444422
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl Chem Dr 800OMUnChCn1NiCkI1JuIIUS Dipl Chem Dr 8011 Zorneding Sirtl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-11-15
Filing date: 1962-11-15
Publication date: 1971-09-30
Also published as: GB1017249A; NL298518A; DE1444422A1; SE314965B; CH444826A; US3493444A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab- einige hundert Mikrometer. Solche.Abstandshalter scheiden von Schichten aus Halbleitermaterial auf einer lassen sich mit wesentlich größerer Genauigkeit herebenen Oberflächenseite eines Substratkörpers, bei der stellen als diejenigen, die bei den bekannten Anördnunauf einer beheizbaren Unterlage ein Hilfskörper aus gen benötigt werden. Andererseits läßt sich der Ab-Halbleitermaterial aufgelegt und oberhalb dieses Hilfs- 5 stand zwischen Substrat und Hilfskörper leicht durch körpers und mit Abstand von diesem der Substratkör- Auswechseln eines eine andere Stärke aufweisenden per angeordnet ist, so daß bei Aufheizung der Unter- Hilfskörpers erzielen, während ein Auswechseln des lage und damit des Hilfskörpers und des Substratkör- Abstandshalters nicht erforderlich ist.
pers auf Abscheidungstemperatur sowie gleichzeitige Hinsichtlich der Einzelheiten von Transportreaktio-Einwirkung eines zum Transport des Halbleitermate- io nen brauchen nur wenige Angaben gemacht zu werden, rials befähigten Reaktionsgases Auflösung des Mate- Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung ist im rials des Hilfskörpers und Abscheidung auf dem Sub- Raum zwischen Substrat und Hilfskörper ein in Richstratkörper erfolgt. . tung auf das Substrat weisendes Temperaturgefälle

Solche Vorrichtungen und entsprechende Verfahren gegeben. Auf Grund dieses Temperaturgefälles stellt sind an sich bekannt und werden als Transportreaktio- 15 sich bei Halbleitern wie Silicium, Germanium oder nen bezeichnet. Sie bestehen darin, daß in dem den A^mB^v- bzw. Aⁿß^VI-Verbindungen ein gegen den Transport bewirkenden Reaktionsgas an dem das Temperaturgradienten gerichteter Transporteffekt ein, Halbleitermaterial liefernden Hilfskörper die Bedin- so daß es zur Übertragung von Material aus dem gungen so eingestellt sind, daß das Reaktionsgas an dem Hilfskörper auf das Substrat kommt. Als transportiebetreffenden Halbleiter ungesättigt ist und deshalb in 20 rendes Reaktionsgas eignen sich Halogene oder Haioder Lage ist, Halbleitermaterial von dem Hilfskörper genide entweder allein oder im Gemisch mit einem aufzunehmen. An der Oberfläche des Substrats hin- Trägergas wie H₂, N₂ oder einem Neutralgas. So können gegen werden die Bedingungen so eingestellt, daß das beispielsweise Cl₂, Br₂, Jod, HCl, SiCl₄ und AsCl₃ als vom Hilfskörper zum Substrat gelangende Reaktions- Transportgas verwendet werden,
gas nunmehr an dem betreffenden Halbleitermaterial 25 Der das Halbleitermaterial an das transportierende übersättigt ist, so daß es zu einer Abscheidung kommt. Reaktionsgas abgebende Hilfskörper besteht beispiels-Diese wird gewöhnlich so vorgenommen, daß bei Ver- weise aus einer einkristallinen Scheibe, die bei dem erwendung eines einkristallinen, insbesondere aus dem findungsgemäßen Verfahren einfach in einen ringförmiabzuscheidenden Halbleitermaterial bestehenden Sub- gen Abstandshalter eingelegt wird. Eine Alternative strats das durch Transportreaktion abgeschiedene 30 hierzu bildet die Verwendung von pulverförmiger!! Halbleitermaterial ebenfalls einkristallin wird. Aus Material oder in Form einer aus HaLbleiterpulver vordiesem Grund läßt sich das Verfahren zur Herstellung gesinterten Tablette, die sich in definierter Weise durch von Halbleiteranordnungen, insbesondere auch zum Verwendung genormter Tablettendurchmesser und Herstellen von pn-Übergängen, anwenden. ■ Verpressen einer genau vorgegebenen Menge an pulver-

Eine erfolgreiche Übertragung von Halbleitermate- 35 förmigem Halbleitermaterial in gut reproduzierbarer

rial auf das Substrat verlangt in vielen Fällen einen Form herstellen läßt.

sehr kleinen und exakt definierten Abstand zwischen Im einfachsten Fall wird bei der erfindungsgemäßen Substrat und dem häufig als »Quelle« bezeichneten Vorrichtung ein beidseitig geläppter Ring als Ab-Hilfskörper. Es ist deshalb üblich, zwischen dem Sub- standshalter verwendet, der den Hilfskörper umschließt stratkörper und dem Hilfskörper, die in der Regel beide 40 und als Auflage für den zu beschichtenden Substrat-Halbleiterscheiben sind, Abstandshalter aus hitzebe- körper dient. In diesem Fall empfiehlt es sich, das die ständigem inertem Material anzuordnen, die den für Anordnung aufnehmende Gefäß vor dem Beschicken die Transportreaktion erforderlichen, insbesondere mit dem Transportgas zu evakuieren, so daß genügend optimalen Abstand beider Halbleiterkörper voneinan- Gas in den Raum zwischen Substrat und Hilfskörper der gewährleisten. Die Herstellung solcher Abstands- 45 gelangt. Einfacher ist es hingegen, wenn der Abstandshalter mit der hier erforderlichen Stärke von maximal halter mit entsprechenden Passagen für das Reaktions-50 μηι ist jedoch schwierig und außerdem mit der er- gas, ζ. B. mit Rillen an seinem oberen Rand, verforderlichen Genauigkeit schlecht reproduzierbar. sehen ist, sofern der ganze Ring von dem Substratkör-Andererseits sind derart dünne Abstandshalter leicht per abgedeckt ist. Ebenso einfach ist es, wenn die zu beschädigen. Schließlich kann es von Bedeutung sein, 50 Substratscheibe die freie Öffnung des Abstandshalters den Abstand zwischen Substrat und Hilfskörper zu nicht vollständig bedeckt, so daß die Reaktionsgase ändern, so daß nicht nur ein anderer Hilfskörper, son- frei in das Gebiet innerhalb des Ringes strömen köndern vor allem auch ein anderer Abstandshalter erfor- nen. Der Abstandshalter selbst besteht zweckmäßig derlich ist. aus inertem Material wie Quarz, Sinterkorund, SiIi-

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird eine der 55 ciumcarbid oder Kohle. Dotierungsstoffe werden

Erfindung entsprechende Vorrichtung zum Abscheiden zweckmäßig dem Hilfskörper oder dem transportieren-

von Schichten aus halbleitendem Material erfindungs- den Reaktionsgas beigegeben.

gemäß durch einen den auf der beheizbaren Unterlage Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 6 näher

ruhenden Hilfskörper umgebenden und unmittelbar erläutert, in denen verschiedene der Erfindung ent-

auf der Unterlage aufgesetzten Abstandshalter gekenn- 60 sprechende Anordnungen dargestellt sind,

zeichnet, der den Substratkörper trägt und in dem für Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung ist als

die Transportreaktion erforderlichen Abstand von Abstandshalter ein beidseitig geläppter Ring 2 aus

dem Hilfskörper hält. inertem Material auf einer beheizbaren ebenen Unter-

Während bei den bekannten Anordnungen die lage 1 aufgesetzt. Im Innern des Ringes liegt auf der Stärke der anzuwendenden Abstandshalter dem gerin- 65 Unterlage der Hilfskörper 3 in Form einer Halbleitergen Abstand zwischen Substrat und Hilfskörper ent- scheibe. Der als Abstandshalter dienende Ring 2 bespricht, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung die sitzt eine Ringhöhe von einigen hundert Mikrometern Stärke des Abstandshalters wesentlich größer, z. B. wobei sich eine Toleranz von ± 5 μπι leicht einhalten

läßt. Dieser Ring dient als Auflagefläche für den zu beschichtenden scheibenförmigen Substratkörper 4. Aus geometrischen Gründen leuchtet es unmittelbar ein, daß durch diese Anordnung der Abstand 5 zwischen dem scheibenförmigen Hilfskörper 3 und dem ebenfalls scheibenförmigen Substratkörper 4 eindeutig festgelegt ist.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Anordnung ist der scheibenförmige Hilfskörper 3 durch pulverförmiges Halbleitermaterial 13 ersetzt. Im übrigen weist die An-Ordnung gemäß F i g. 2 die gleichen Teile und Bezugszeichen wie F i g. 1 auf.

Zur Erleichterung des Gaszutritts in den Raum 5 zwischen dem Hilfskörper 3 und dem Substratkörper 4 können, wie erwähnt, radiale Rillen 6 vorgesehen sein, die beispielsweise am oberen Rand des ringförmigen Abstandshalters 2 eingelassen sind. Dies ist in F i g. 3 im Schnitt und in F i g. 4 in Aufsicht gezeigt.

Die aus F i g. 5 und 6 ersichtliche Ausführungsform zeigt statt dessen die Verwendung eines ovalen Ringes 2 als Abstandshalter, dessen kleinster Durchmesser etwa dem Durchmesser des zu beschichtenden Substratkörpers 4 entspricht, während der größte Durchmesser merklich größer ist. Das von außen zugeführte transportierende Reaktiqnsgas hat somit genügend Gelegenheit, durch die Öffnungen 7 und 17 in den Raum 5 zwischen Substratscheibe 4 und Hilfskörper 3 zu gelangen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten aus Halbleitermaterial auf einer ebenen Oberflächen-

30 seite eines Substratkörpers, bei der auf einer beheizbaren Unterlage ein Hilfskörper aus Halbleitermaterial aufgelegt und oberhalb dieses Hilfskörpers und mit Abstand von diesem der Substratkörper angeordnet ist, so daß bei Aufheizung der Unterlage und damit des Hilfskörpers und des Substratkörpers auf Abscheidungstemperatur sowie gleichzeitige Einwirkung eines zum Transport des Halbleitermaterials befähigten Reaktionsgases Auflösung des Materials des Hilfskörpers und Abscheidung auf dem Substratkörper erfolgt, gekennzeichnet durch einen den auf der beheizbaren Unterlage (1) ruhenden Hilfskörper (3,13) umgebenden und unmittelbar auf der Unterlage (1) aufgesetzten Abstandshalter (2), der den Substratkörper (4) trägt und in dem für die Transportreaktion erforderlichen Abstand von dem Hilfskörper (3, 13) hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus einem geschlossenen, beidseitig geläppten Ring besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus einem Ring besteht, der am oberen Rand mit mindestens zwei radialen, den Gaszutritt in den Raum zwischen Substratkörper und Hilfskörper erleichternden Rillen versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter ein ovaler Ring ist, dessen lichter Durchmesser nur teilweise von dem Substratkörper abgedeckt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen