DE1467085C

DE1467085C - Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Siliciumcarbid

Info

Publication number: DE1467085C
Application number: DE19641467085
Authority: DE
Inventors: Ekkehard 7030 Boblingen Immendorfer Martin 7032 Sindelfingen Spielmann Werner 7031 Dachtel Ebert
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1964-07-25
Filing date: 1964-07-25
Publication date: 1973-05-03

Description

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι ²

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum epitak- gemisch gasförmige Bestandteile wie B₂H₆, BBr,

tischen Aufwachsen von Siliciumcarbid auf einem ein- A1(BH₄)₃, PH₃ zur Dotierung der epitaktisch aufge-

kristallinen Keimkristall aus Siliciumcarbid durch wachsenen SiC-Schicht beigemischt,

pyrolytisches Zersetzen von Silicium und Kohlenstoff Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen

enthaltenden Gasen. · 5 nur geringe Mengen von H₂, jedoch kein HCl, so daß

Das epitaktische Aufwachsen von einkristallinen weder die Apparatur noch die aufgewachsene SiC-

Schichten durch Gastransport bei der Herstellung von Schicht angegriffen wird, was zu einwandfreiem

Halbleiterbauelementen hat in letzter Zeit stark an Kristallstrukturen und pn-Übergängen vpn nahezu

Bedeutung gewonnen. Eine besonders große Bedeu- beliebiger Schärfe führt. Insbesondere erlaubt die Ab-

tung hat dieses Verfahren in allerletzter Zeit bei der io Wesenheit von HCl die Verwendung von gasförmigen

Herstellung von Planartransistoren in Subminiatur- Dotierungsstoffen, die bei den bekannten, jn Abwesen-

technik für gedruckte Schaltungen erfahren. heit von HCl verlaufenden Prozessen in der Nähe der

Das bisher verwendete Verfahren zur Herstellung epitaktischen Schicht in Halogenide verwandelt wurden,

epitaktischer Schichten aus SiC durch Zersetzung von Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfin-

CCl₄ und Wasserstoffreduktion von SiCl₄ bei etwa 15 dung liegt in dem großen zur Verfugung stehenden

1800⁰C unter Verwendung von H₂ als Trägergas hat Temperaturbereich von 1400 bis 2000⁰G,.; Dadurch

eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen. So treten wird eine Beeinflussung des Aufwachsprozesses in

beispielsweise durch die starke chemische Reaktions- weiten Grenzen durch Temperaturänderungen möglich,

fähigkeit des Wasserstoffs bei 1800⁰C chemische Re- Als besonderer Vorteil ist auch die Tatsache zu

aktionen mit den Gefäßwänden und den zur Heizung 20 werten, daß durch die Verwendung von Hydridverbin-

und Halterung der Keime dienenden, teilweise aus düngen besonders scharfe pn-Übergänge erzielt werden

Graphit bestehenden Teilen der Apparatur auf, welche können.

zu Störungen des Aufwachsprozesses und der Kristall- Die Erfindung wird an Hand eines durch eine Zeich-

struktüFäer aufgewachsenen Schichten führen. nung erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben:

Außerdem greift das bei dieser Reaktion frei 25 Im Reaktionsgefäß 1, das beispielsweise aus Quarz

werdende HCl und H₂ das SiC an, so daß das Auf- besteht, ist der Graphit- oder Tantalblock 2 angeord-

wachsen verlangsamt und das Entstehen scharfer. net. Auf dem Graphitblock 2 liegt der epitaktisch zu

pn-Übergänge verhindert wird. Das frei werdende HCl beschichtende SiC-Keim 4, der durch Erwärmung des

geht darüber hinaus auch Reaktionen mit vielen, Blockes 2 mittels der Induktionswindungen 5 auf

besonders mit gasförmigen Dotierungsstoffen ein, so 30 1500°C erwärmt wird. Durch das Rohr 6 wird ein

daß die Auswahl der in Frage kommenden Substanzen Gasgemisch, bestehend aus

stark eingeschränkt wird. Ein weiterer Nachteil dieser ^_x , §^ _^ £j_t

Reaktion ist auch der sehr enge zur Verfügung stehende ^{4 4}'

Temperaturbereich, der eine Steuerung der Aufwachs- in das Reaktionsgefäß geleitet, das im Bereich des auf

vorgänge durch Veränderung der Temperatur im Re- 35 1000⁰C erhitzten SiC-Keims 4 in >

aktionsgefäß ausschließt. SiC 4- 4 H -f Ar

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Siliciumcarbid ^a

aus einem eine Siliciumvefbindung und eine Kohlen- unter epitaktischer Ablagerung von SiC auf dem

Wasserstoffverbindung enthaltenden Gas abzuscheiden, Keim 4 zerfällt. Je nachdem, ob die aufgewachsenen

es wurden jedoch ausschließlich chlorhaltige Verbin- 40 SiC-Schichten n- oder p-dotiert sein sollen, wird durch

düngen, z. B. Trichlorsilan und Methylenchlorid an- das Rohr 7 ein Gemisch, bestehend aus

gewandt, so daß ebenfalls HCl frei wird ; _{pH oder N bzw B H oder A}1(BH₄)₃

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum ^J , -

epitajctischen Aufwachsen von Siliziumcarbid, ins- in das Reaktionsgefäß 1 eingeführt, das sich dort mit

besondere bei der Herstellung von Halbleiterbauele- 45 dem durch das Rohr 6 eingeführten vermischt,

menten anzugeben, bei dem keine der durch die Aggres- . .

sivitäLdes Chlors bedingten störenden Effekte auf- Patentansprüche:
treten, bei dem der Aufwachsprozeß besser steuerbar

ist und auch die Schärfe der gebildeten pn-Übergänge 1. Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von

beeinflußbar ist. 50 Siliciumcarbid auf einem kristallinen Keimkristall

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem aus Siliciumcarbid durch pyrolytisches Zersetzen

Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch von Silicium und Kohlenstoff enthaltenden Gasen,

gelöst, daß ein chlorfreie Silane und aliphatische dadurchgekennzeichnet, daß ein chlor-

' Kohlenwasserstoffe enthaltendes Gas verwendet wird. freie Silane und aliphatische Kohlenwasserstoffe

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung 55 enthaltendes Gas verwendet wird,
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein aus , 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-SiH₄, CH₄ und Argon bestehendes Gas verwendet, zeichnet, daß ein aus' SiH₄, CH₄ und Argon bedas bei einer Temperatur von 1400 bis 2000⁰C in der stehendes Gas verwendet wird, das bei einer Tem-Nähe der Oberfläche des Keimkristalls pyrolytisch peratur von 1400 bis 2000° C in der Nähe der Oberzersetzt wird. 60 fläche des Keimkristalles pyrolytisch zersetzt wird.

Dabei läuft folgende Reaktion ab: 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da-

O₁-Tj 1 /-TT , a. . c,r J.4H α. Ar durch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch ver-

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⁴⁴ ' ^z wendet wird, dem gasformige Bestandteile wie

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Er- B₂H₆, BBr, A1(BH₄)₃, PH₃ zur Dotierung der epi-

findungsgedankens werden dem aus aliphatischen 65 taktisch aufgewachsenen SiC-Schicht beigemischt

Kohlenwasserstoffen und Silanen gebildeten Gas- sind.