DE1619997A1 - Verfahren zum serienmaessigen Herstellen von epitaktischen Schichten aus der Gasphase - Google Patents

Description

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25.AÜ0.1969 7/2247

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BAD ORIÖiNAL

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Stg/kth 14*3*1967 :

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material, insbesondere Halbleiterscheiben, unter Verwendung einer Apparatur, bestehend aus einem mit dem zur Abscheidimg des Halbleiters aus der Gasphase zu verwendenden Seaktionsgas zu füllenden Reaktionsgefäß, welches mit mindestens einem aus Kohlenstoff bestehenden, elektrisch zu beheizenden Träger-? körper für die zu beschichtenden Substratkörper versehen ist, beschrieberi.

Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß der zu verwendende träger von Zeit zu Zeit von dem art ihm während der Abseheideprozesse niedergeschlagenen Halbleitermaterial befreit werden soll.

Wie ge'MSß der EffiMüfig e'ritä'iifit würde ^ ist jedoch eine solche Maßnähme im fälle¹ der vorliegenden äp;p^rätivän Änördnufig iiiehi

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Die Erfindung bezieht sich^auf ein Verfahren zum Herstellen epitaktischer Halbleitersehichten auf — insbesonderehalblei- ' tenden - Substratkörpern aus der Gasphase unter Verwendung eines die zu beschichtenden Halbleiterkörper enthaltenden Reaktionsgefäßes, in \'mlchem die in erhitztem Zustand mit einem den Halbleiter liefernden Gasgemisch in Berührung gebracht werden. / . ^

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen» daß der Reäktiohsraum einschließlich aller ihn begrenzenden Apparateteile, jedoch bei Abwesenheit eines Substratkörpers im Reaktionsraum, vor jeder Wiederverwendung der.Apparatur in erhitztem Zustand der Einwirkung von Bromdampf, gegebenenfalls gemischt mit Wasserstoff und/oder einem Inertgas,,inBerührung gebracht und von Abscheidungen an Halbleitermaterial bzw. Dotierungsstoff befreit wird, " -' ^: - -Γ ■>;—.- ':.'._ _t : /- . ■■. ..■-■■ , ,

Das erfin4ungegemäße Verföhren ist mit folgenden Vorteilen verknüpft:

1. Das Element Brom läßt siqh von allen Halogenen am leichtesten in der,erforderlichen hochreinen Form .herstellen und - insbesondere in Bezug "βίυμ£ das au verwendende'Verfahren * am einfachsten handhaben* . ·

2. Brom biiv/. das in Gegenwart von Wasserstoff entstehende Bromwasserstoffgas greift den Halbleiter bei höheren Temperaturen rasch fc$, bei denen die aus Quarz oder anderen entsprechend

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inerten Stoffen wie Kohle bestehenden Apparateteile noch resistent sind. -. .

3. Die"bei der Behandlung des Reaktionfjgefäßes entsprechend der Erfindung entstehenden' Reaktions-produkte sind verhältnismäßig leicht flüchtig und können ohne Abbau der Apparatur restlos ausgetrieben werden. -

Damitläßt sich das von der Erfindung angestrebte Ziel, nüinlich die Beseitigung' unerwünschter Halbleiterabscheidungeh, sowie die Reinhaltung der Apparatur weitaus besser als bei Verwendung anderer Halogene oder häbgenhaltiger Gase als Reinigungsmittel erreichen.

Eine Durchführungjsf orm "des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an Hand der in- den Figuren 1 und 2 dargestellten Reaktionsappax-atur beschrieben. Dabei bedeutet 1 ein aus Quarz bestehendes Reaktionsrohr, in welchem ein aus inertem Material bestehender Träger 2 für die zu beschichtenden Substratkörper 6 angeordnet ist. Mittels einer Schiebestange 3 lassen sich die Substratkörper 6 an die jeweils gewünschte Stelle der-Reaktionsapparatur branden. Da die im Beispielsfalle dargesteile Abscheideapparatur .zur Herstellung von Galliumarsenidschichten dient, ist im.Reaktionsraum. 1' a'ne "Quelle" 4, beispielsweise ein mit metallischem Gallium gefülltes Schiffchen aus Quarz' - " oder Kohle, -wrgeoehen. Auch das Schiffchen ist mittels eines ■ ::.x - BAD ORIQiNAL

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Schiebers 5 innerhalb des Beälttiorisroiiröo lAhisr schiebbar* Die Schieber sind über Abdichtungen-- G#t' -f 7 aus dem Seaiktiemsrohr (das im übrigen* wie aus der Zeichnung erBiöhtldch,. mit ab--, dichtend en Schliffen ^\rer sehen .ipt]: herausgeführt«,i)ie,_; zur -;-.'

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falle 18 abgeführt. In Fig« 1 ist die Anordnung während der eigentlichen Epitaxie dargestellt. Sowohl die Gallium liefernde Quelle 4 als auch der mit den zu beschichtenden Halbleiteracheiben 6 bestückte iräger 2 sind in der erforderlichen Stellung innerhalb des Wirkungsba?eiche3 des Rohrofens 16 gezeichnet.

erfolgter Abscheidung ttnä/eder Vor beabsichtigter ^i inlietfiebMhffiö dei* Möi-diiUhg feöfindöt sioh die Anordnung in iß fig* £ däfgeötelittn 2üstaM, bei Sem ein weiterer !Beil erfifidüfigägäffiäßen f§rfährens Vörgeileffimeß wird« Die Öallium-

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Zunächst wird der in Fig. 2 dargestelltο Zustand eingestellt. Während die AsCl^-Quelle und gegebenenfalls auch der direkte über die Leitung 12 fließende Wasserstoffstrom abgeschaltet bleibt, wird die BromquelXe 13 in Aktion gesetzt. Mit Brom— dampf beladener Wasserstoff gelangt auf diese Weise in das am Ort der Scheiben 6 auf etwa 800 - 1000° C beheizte Reaktionsrohr 1. Der Träger 2 für die zu beschichtenden Halbleiterscheiben einschließlich des Schiebers 3 muß ebenfalls zu seiner Verwendung mit Bromdampf entsprechend der Lehre der Erfindung behandelt werden, um an ihm anhaftendes Halbleitermaterial· mit Sicherheit entfernen zu können. Die nötige Wärme wird durch den verschiebbaren Rohrofen 16 geliefert, wobei dafür gesorgt werden muß, daß Während der Einwirkung des Bromdampfes sämtliche Teile des Reaktionsraumes erhitzt werden/ was nacheinander geschehen kann. Auf jeden Fall muß dafür gesorgt werden, daß vorhandene ITiedersehläge von Halblei terma i'eriäl, die in der Regel sich bereits beim" Betrachten^init. bloßem Äuge' bemerkbar machen, mit Sicherheit beseitigt "werfen. ' -■'-.""

Nach der Behandlung mit dem Bromdampf wird die Apparatur zunächst mit reinem Wasserstoff gespült, was ebenfalls bäi er- '" höhter Temperatur erfolgt," um mit" Sicherheit vorhandene" Brdmidreste auszutreiben. Anschließend wird die Öälliumquelle 4 so- ' " wie der - nunmehr mit zu besehichtenden Halbleiterscheiben, vorzugsweise aus Galliumarsenid - bestückt eTrägei 2 in dier für⁵ die Epitaxie erforderliche ^teilung ^öbrai^V"#äbh

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Glüh- und ?orbehandlung3prozessen, die beispielsweise in Wasserstoffatmosphäre, gegebenenfalls auch bei Anwesenheit von Bromdampf, erfolgen können (um eine Gasätzung der zu beschichtenden Scheiben zu erreichen) wird die Quelle von Arsendampf 8 in Aktion'gebracht, so daß sich der ins Reaktionsrohr 1 gelangende, über die. Galliumquelle 4 hinwegstreichende Arsendampf (AsCl^-Dampf) mit dem Galliumdampf unter Entstehung von Galliumarsenid vereinigen kann. Das entstehende Galliumarsenid wird an den zu beschichtenden Scheiben, die auf dem Träger 2 angeordnet sind, niedergeschlagen. Uach erfolgter Beschichtung werden die Halbleiterscheiben entfernt. Vor jeder Neubestückung der Apparatur muß diese in der von der Erfindung gelehrten Weise mit Bromdampf gereinigt werden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist für eine speziell

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für die Herstellung von A B -Verbindungen geeignete Apparatur bezogen. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, daß auch anders gestaltete Abscheidungsapparaturen, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung S 95 244 IVc/12c (PA 65/2056) beschrieben sind, sich entsprechend der Lehre der Erfindung mit Erfolg behandeln lassen. Ferner ist die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf Galliumarsenid oder

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andere A B -Verbindungen beschränkt. Beispielsweise läßt sich elementares Germanium und Silicium, Selen, Bor und auch AB-Verbindungen anwende'. Es ist ferner festzustellen, daß die erfindungsgemäße Maßnahme sowohl bei reiner Bedampfungs-

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-epitaxie als auch bei epitaktiseften Prozessenj bei denen der Halbleiter entweder durchλ thermische Zersetzung und/oder thermische Reduktion entsteht, mit Erfolg angewendet werden kann.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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SAD

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Claims (2)

PA 9/501/388 - 10 - Pat e η t a n s ρ rü.o h e

1. Verfahren zum Herstellen epitaktischer Halbleiterschiehten auf - insbesondere halbleitenden - Substratkörpern aua der Gasphase unter Verwendung eines die zu beschichtenden Halbleiterkörper enthaltenden Reärtionsgefäßes, in welchem diese in- erhitztem Zustand mit einem den Halbleiter liefernden Gas, insbesondere Reaktionsgas, in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die die zu beschichtenden Substratkörper enthaltende Abseheidungszone einschließlich aller, dieselbe begrenzenden Apparateteile,jedoch bei Abwesenheit der Substratkörper, vor *eder Wiederverwendung der Apparatur in erhitztem Zustand der Einwirkung von Broindaropf, gegebenenfalls in Gemisch mit Wasserstoff und/oder einem Inertgas, in Berührung gebracht und von Abscheidungen von Halbleitermaterial bzw. Dotierungsstoff befreit wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Reinigung verwendete Bromdaapf durch Verdampfen von flüssigem Brom hergestellt wird. '

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daiä die Behandlung einzelner Teile der Apparatur mit Bromdampf, beispielsweise des Trägers für die zu beschichtenden Substratkörper, außerhalb des Reaktionsraumes vorgenommen wird.

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IfI {Art. 7 11 At)S, 2 V' y Ss'z Γ 4— ',nderuiutseas. ¥»4.9. TS67»

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4· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 .his 3,-dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung"..-de a Reaktionsraumes hei einer Behandlungstemperatur von etwa 800— 1000° G mit einem Gasgemisch vorgenommen wird, welches zu einem Teil aus Bromdampf und zu einem bis zehn Teilen aus Wasserstoff und/oder Inertgas zusammengesetzt^ ist.

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