DE1444534B2

DE1444534B2 - Verfahren zum aufwachsen von halbleitermaterial aus der gasphase

Info

Publication number: DE1444534B2
Application number: DE19631444534
Authority: DE
Inventors: Götz von Dipl Phys Sandmann Herbert Dipl Chem Dr 8000 München Bernuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-08-09
Filing date: 1963-03-26
Publication date: 1971-07-01
Also published as: GB1059354A; BE634742A; DE1279662B; DE1444534A1; CH421912A

Claims

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Das Hauptpatent 1 279 662 betrifft ein Verfahren Achse der Kreiszylinderform und durch die Punkte

zum Aufwachsen von Halbleitermaterial, insbeson- 1,1,1, hindurch verlaufen bzw. diese enthalten. Nun

dere von Silicium, aus der Gasphase einer dieses wurde der Stab durch eine mechanische Bearbeitung

Material enthaltenden chemischen Verbindung auf seiner Oberfläche, z. B. Schleifen, und gegebenenfalls

einen auf die Zersetzungstemperatur der Verbindung 5 eine zusätzliche chemische Bearbeitung, nämlich

durch Stromdurchgang aufgeheizten, einkristallinen Ätzen, in die Form eines regelmäßigen sechskantigen

Stab aus dem gleichen Halbleitermaterial, dessen Prismas an seiner Mantelfläche gebracht, welches die

Stabachse parallel zu einer Achse des Kristallgitters Längskanten D, E, F, G, H, I besitzt, so daß also die

liegt und dessen monokristalline Oberfläche vor dem Längskanten DFH an der jeweiligen Stelle der ge-

Aufwachsen durch mechanische Behandlung und io nannten Facetten des etwa runden Ausgangskörpers

durch einen anschließenden Ätzprozeß freigelegt liegen.

wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, Wird ein in dieser Weise vorbereiteter prismatidaß durch die mechanische Behandlung so viel von scher Stab in dem Reaktionsgefäß als Niederschlagsder Oberfläche abgetragen wird, daß sich ein über körper benutzt, so wächst auf diesem bei Einhaltung die gesamte Stablänge gleichbleibender, von einer 15 entsprechender Reaktionsbedingungen ein weiteres durch die mechanische Behandlung erzeugten, an Volumen einkristallin auf, welches als Mantelfläche allen Stellen des Umfanges gleich dicken Schicht mit ebenfalls wieder eine regelmäßige sechskantige Prishöherer Versetzungsdichte als im Stabkern um- menform hat, und wobei im allgemeinen dessen geben ist. Längskanten nunmehr gemäß Versuchen die Lage K,

Als bevorzugte Querschnittsform ist in dem 20 L, M, N, O, F haben, d. h., sie sind in ihrer Lage ge-

Hauptpatent ein kreisförmiger Querschnitt angege- genüber den Längskanten der Ausgangsprismenform

ben. Die Herstellung eines zylindrischen Stabes ist in der Umfangsrichtung versetzt, so daß sie nunmehr

jedoch mit praktischen Schwierigkeiten verbunden. gewissermaßen symmetrisch zu diesen liegen.

Diese lassen sich erfindungsgemäß dadurch ver- Jede Prismenfläche der Mantelfläche des gewachmeiden, daß dem Stab durch mechanische Bearbei- 25 senen Stabes liegt dann offenbar parallel zu einer tung die Form eines regelmäßigen sechskantigen (121)-Fläche der Kristallgitterstruktur.
Prismas gegeben wird, dessen Achse parallel zur Die in der Figur wiedergegebene vordere Stirn-(lll)-Richtung des Kristallgitters liegt und von dem fläche, die die vorderen Enden der Prismenlängseine Kante mit der. (221)-Richtung des Kristallgitters kanten des Ausgangsniederschlagskörpers D bis / zusammenfällt. 30 und des aufgewachsenen Körpers K bis P enthält,

Die geringsten Kristallstörungen erhält man dabei könnte sinngemäß entweder eine Endfläche des Sta-

dann, wenn man dem Reaktionsgefäß Silico-Chloro- bes oder auch eine senkrecht zur Achse des Stabes

form und Wasserstoff als Trägergas in einem Mol- an einer beliebigen Stelle seiner Längsausdehnung

verhältnis von etwa 0,1 zuführt und die Stabober- liegende Kristallgitterfläche sein,

fläche während des Aufwachsens auf einer Tempe- 35 Aus dem in dieser Form unmittelbar durch einen

ratur von 1185 + 5⁰C hält. Äufwachsprozeß im Wege einer thermischen Disso-

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nun- siation einer chemischen Verbindung an einem vormehr auf die schematische Figur der Zeichnung Be- bereiteten einkristallinen Niederschlagskörper erzeugzug genommen. ten einkristallinen Stab können dann unmittelbar

Wird ein Stab, z. B. ein Siliciumstab, aus der 40 Halbleiterplatten geschnitten und zu elektrischen

Schmelze oder durch Zonenschmelzen in der (Hl)- Halbleiteranordnungen verarbeitet werden.

Richtung einkristallin gezogen, so ergeben sich be- Dieser Niederschlags- bzw. Abscheidungsprozeß

kanntermaßen an seiner Oberfläche drei um 120° in aus der Gasphase muß zur Erreichung des angestreb-

der Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Facet- ten Effektes unter Einhaltung einer eng begrenzten

ten, in welchen Kristallflächen enden. 45 Zersetzungstemperatur am Niederschlagskörper je

In der Figur ist zur Veranschaulichung ein drei- nach der benutzten chemischen Verbindung und

achsiges räumliches Koordinatensystem mit den mit dem zu gewinnenden Halbleitermaterial gesteuert

α bis c bezeichneten Koordinatenachsen wiedergege- werden.

ben. In diesem Koordinatensystem ist auf der Achse α Wird so z. B. für die Gewinnung eines einkristalnach rechts, auf der Achse b nach unten und auf der 5° linen Siliciumstabes als chemische Verbindung Silico-Achse c nach vorn jeweils ein Einheitsabschnitt ab- chloroform in einem Wasserstoffstrom benutzt, so getragen. Die Endpunkte dieser Einheitsabschnitte soll ein Molverhältnis von Silicochloroform zu Wassind durch die Geraden A, B, C miteinander verbun- serstoff von etwa 0,1 sowie eine Zersetzungstempeden worden. Auf diese Weise ist eine Dreieckform ratur mit einer sehr engen Toleranz von 1185 ±5° C gebildet, welche in ihrer Lage einer (lll)-Fläche 55 eingehalten werden,
der Kristallgitterstruktur oder, da auf der Achse b

der Einheitsabschnitt vom Koordinatenursprung nach Patentanspruch:
unten aufgetragen worden ist, genauer einer (ITl)-

Fläche entspricht. Senkrecht auf dieser Fläche steht Verfahren zum Aufwachsen von Halbleiterim Mittelpunkt des umbeschriebenen Kreises des 60 material, insbesondere von Silicium, aus der Gasgleichseitigen Dreiecks die (lll)-Richtung, welche phase einer dieses Material enthaltenden chemialso durch den Koordinatenursprung des Koordina- sehen Verbindung auf einen auf die Zersetzungstensystems a, b. c, verläuft. In dieser Richtung soll temperatur der Verbindung durch Stromdurchalso der Stab z. B. aus der Schmelze einkristallin er- gang aufgeheizten, einkristallinen Stab aus dem zeugt worden sein. Es wird angenommen, daß sich 65 gleichen Halbleitermaterial, dessen Stabachse dabei an der Oberfläche des etwa kreisrund erzeug- parallel zu einer Achse des Kristallgitters liegt ten Stabes die genannten Facetten etwa an den Stel- und dessen monokristalline Oberfläche vor dem len von Mantellinien ergeben haben, die parallel zur Aufwachsen durch mechanische Behandlung und

durch einen anschließenden Ätzprozeß freigelegt wird, bei dem ferner durch die mechanische Behandlung so viel von der Oberfläche abgetragen wird, daß sich ein über die gesamte Stablänge gleichbleibender Querschnitt ergibt und der Stabkern nur noch von einer durch die mechanische Behandlung erzeugten, an allen Stellen des Umfanges gleich dicken Schicht mit höherer Versetzungsdichte als im Stabkern umgeben ist, nach Patent 1279 662, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stab durch die mechanische Bearbeitung die Form eines regelmäßigen, sechskantigen Prismas gegeben wird, dessen Achse parallel zur (lll)-Richtung des Kristallgitters liegt und von dem eine Kante mit der (221)-Richtung des Kristallgitters zusammenfällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen