Verfahren zum epitaktischen AuAvachsen von
Siliziunicarbld
1:IE,' i'iI'fiTT(1(ln bet-riff, (:in Verfahren zum epita1Ctischen
.Rufwachsen
vorn Siliziumcarbid, Insbesondere hei der Herstellung von IIalbleiter-
baueler:ieTTtell nach Patent . . . . . . ((l-1,tentarTTT1('I(1LLng
J 26 271 IVa/l2i),
bei derlL Silalle und Kohl.eTIwasserstoffe pyrolytisch zersetzt
werden
und (las dahei entstehende SiliZiL111rcaI'l)i(1 auf- einem
Keim abgeschie-
den wird.
Bei dem für Ilaupthatent beschriebenen Verfahren wird clem
Reaktions-
;;cf-Fiß ein Gemisch aus gFLSfiit#xrrigcrl, Silizilirn und
Kohlenwasserstoff
enthaltenden Subst@lnzen unter norinzllem Druck mittels eines
strünien-
f1('11 ir1E'i'te11 `l'i'@i#iel'cra:-le:#l Verfahren hesitli,
gegen-
Über dem älteren Verfahren, bei dein @ilizilimtebra@'lllorifl
(SKI 4)
und Tetrachlor-Kohleilstoff (CCI.I) illit Wasserstoff reduziert
werden,
verschiedene Vorteile. Der bedeutendste Vorzug bestellt darin,
claß
der Wasserstoff sowie bei fler' pyrolytischen Zersetzung sich
bilden-
de, schädlichen Reaktionsprodukte nur in so geringen Mengen
:iuftre-
ten, daß sie praktisch das Reaktionsgefäß und die Unterlage
des Keines
nicht mehr angreifen.
Die n; ; , dem Verfahren nach dein Hauptpatent. erzielte Wachsturnsge-
schwindigkeit der einkristallinen Schicht ist ,jedoch nicht
wesentlich
höher als die nach dem älteren Verfahren. Dabei wäre eitle
1':rlliillurig
der W.lchstunlsgeschwilldil;keit tlller gerade sehe' erwünscht,
da bei-
spielsweise hei 1£lllgsamenl Wachstum der Schichten wegen fler
auf--
tretenden Diffusionserscheinungen keilte h-ii-i @l)E'1'fliil@e
in der ge-
wünschten Schärfe erzielt werden kiillrlf!n.
Diese Aufgabe vwird bei Bern eingangs genannten Verfahren c:l'fiilflling5-
gemäß dadurch gc'li*ist, daß während des Aufwachsproze55es
i111 Reak-
tionsgefäß ein Unterdruck aufrechterhalten wirft, der zwiSChel1
einem
Torr' und einem hundertstel '1'orr liegt. Durch dic'Se Maßnahme
ist
es gelungen, eine etwa Zellnlmil hcillere Wachstun1Srate g(,genül)C'r'
dalli ei@ @:c-1#I@;Ilrc@n zu el'1'eichen. 1einl @uf@e;icllcn
von h@)ty--
g
kristallinem SiC: sind beispielsweise sogirr ZVachstunlsr#aten
voll 100
pro Minute erzielt worden. '
lein wci terer Vorteil des erfindungsgeink'ißen Verfahrens'
bestellt da-
rin, daß die Silane und
was:;erstoffe sowie die 1)otierungs-
Stoffe enthaltenden Glase durch den Unterdruck in den Rfaktionsraurll
gesaugt werden. Dadurch können die bisher verwendeten inerten
Trä-
Bergase, die wie alle verweildeten Substanzen hochrein sein
müssen
und cl her das Verfahren verieuern, wegfallen.
Vorteilhzift ist es ferner, daß der Unterdruck zur Beeinflussung
der
Wachstumsgeschwindigkeit regelbar i51.
Ein andei#er Torteil des f'I'f111@11111gSL@@ltißc>n Verfahrens
besteht darin,
d;iß dei# Si('-Keinl während des auf Eine Temperatur
von
etwa 1.1(l0() C er'w:iriiit wird. 1)ü-,se bedeutende `I'elnl@er'ature@r@ed@i-
(f11lltr gegenüber den bishel'igen @el'fslllrc@n tl'ägt
el)ellfall.9 dazu I)(a,
die '1,r:1'c@5sivit@ü (,(l# Reaktionsprodukte zli verringern,
deal Reinheits-
grad der @c#Ilic#li@cTl zu er'IiiiIien
und die Sch-irfe der übergtinge zu ver-
IleS:pi@1Ii.
Die Erfindung wird ;in Hand des in der Figur schaubildlich
dargesiell-
Zen %lusfülirun;;51)ei@@pici@: beschrieben.
In i lt-e,ktioii:;geiiiß 1, (I.is atis Quarz besteht, i51 der
Graphit- oder
T:iiitcill)loch 9` , ringeordnet. Auf dem (*raphitblock 2 liegt
der ein-
kristalline Siliziuni(.cii-l)ic1-Khini #1, auf deseen Oberfläche
im l;hita@ie-
verfahren eine einkristallhie Schicht aufgebracht werden soll.
Der
ßl.ock 2 und somit auch der Keim 4werden mittels der IndLiklion5-
Spule 5 auf eine Temperatur von etwa 14001' C erhitzt.
Durch da:, Rohr G wird ein Gasgemisch, bestehend aus A1*onosil;(i#
(,5i114)
und Propan (C3II6); in (las Ile;ilctioiist;efiiß geleitet,
das unmittelbar
über- der O;)erfläclie des aiif etwa 14001) C erhitzten SiC-.Keinis
#9 in
Siliziumcarbid und \Vrts:sczrstoff unter epitakti:schein AufwrichSen
voti ,
SiC auf den Keim zerfällt.
Dotierend wirkende Gafigeinische werdcii durch (las Rohi# ?
Itigefülii-t.
ßeispiels@@leise wird für n-D"tic@rtiiit l;a@@fürmifc's Phosphorhydrid
(1'liosphin 1'1I3) oder Stickstoff (N2) und für 1)-1)otiertiiig
ein grtsfiii-iiii-
ger BorwaSSerstof1' (-I@i!)<,i#tin 1321110 oder eine- :1.luniiniunil)c)i#r@n-Vc#r-
u
hinclung A1(13114)3 111 da;. lte,tlttiun5ef;((3 eitihefi11ii#1.,
das sich illit dein
ckirch das Rohr 6 ztigc.,i'iil-li#leii Cris @-ermischt.
Während der Durchführung des Aufwachsprozesses wird mittels
eifiter a11 die ,@h:@t@tzgleüu@ig 8 angeschlossenen Pumpe 1n1
Reahtions-
gefäß ein Unterdruck aufrechterhalten; der zwischen eineüi
Torr
und einest hundertstel Türr liegt. 1)adurdh werden die über,
die Lei-
tungen G und 7 zugeführten Gase in den Reaktionsrauiiz gesaugt,
ohne
daß die Verwendung von Trägergasen erforderlich wird. Zur Beein-
flussung der Wachstuinsraie der eptiatkischen Schicht ist der
Unter-
druck regelhar, Ei- kann, mittels der an den Ventilen
9 und 10 der
Rohrleitungen G und 7 an gebrachten,l4Tikrometerschrauben 11
und 12
sehr genau eingestellt werden.
Process for the epitaxial growth of silicon carbide
1: IE, 'i'iI'fiTT (1 (ln bet-riff, (: in procedures for epitic growth of reputation
silicon carbide, especially in the manufacture of semiconductor
baueler: ieTTtell according to patent. . . . . . ((l-1, tentarTTT1 ('I (1LLng J 26 271 IVa / l2i),
In the case of silane and cabbage, hydrogen is pyrolytically decomposed
and (read the resulting silicon dioxide) i (1 deposited on a seed
that will.
In the process described for Ilaupthatent, the reaction
;; cf-Fiß a mixture of gFLSfiit # xrrigcrl, silicon and hydrocarbon
containing substances under normal pressure by means of a
f1 ('11 ir1E'i'te11 `l'i '@ i # iel'cra: -le: #l process hesitli, against-
About the older method, at dein @ ilizilimtebra @ 'lllorifl (SKI 4)
and carbon tetrachloride (CCI.I) are reduced with hydrogen,
various advantages. The most important privilege is that of class
the hydrogen as well as in the case of pyrolytic decomposition
de, harmful reaction products only in such small quantities:
that they are practically the reaction vessel and the support of the none
no longer attack.
The n; ; , the process according to your main patent. achieved growth
speed of the monocrystalline layer is, but not essential
higher than that of the older method. It would be vain 1 ': vainly ill-fated
the swelling of the child can only be seen straight away, as both
For example, when the overall growth of the layers is due to the lack of
occurring diffusion phenomena wedge h-ii-i @l) E'1'fliil @ e in the
desired sharpness can be achieved kiillrlf! n.
This task is carried out in the case of the procedure c: l'fiilflling5-
according to the fact that during the growth process i111 reaction
tion vessel maintains a negative pressure between a
Torr 'and one hundredth of a 1'orr. By dic'Se measure is
it was possible to achieve an approximately cell-mil higher growth rate g (, genül) C'r '
dalli ei @ @: c-1 # I @; Ilrc @ n zu el'1'eichen. 1al @ uf @ e; icllcn from h @) ty--
G
Crystalline SiC: for example, even ZVachstunlsr # aten full 100
per minute has been achieved. '
There is no other advantage of the process according to the invention.
rin that the silanes and
what:; substances as well as the 1) listing
Glasses containing substances due to the negative pressure in the Rfassionsraurll
be sucked. As a result, the inert carriers used so far can
Bergase, which like all constituent substances must be extremely pure
and cl against the procedure, dropped out.
It is also advantageous that the negative pressure to influence the
Adjustable growth rate i51.
Another part of the f'I'f111 @ 11111gSL @@ ltißc> n procedure is to
d; eat dei # Si ('- no during the s to a temperature of
about 1.1 (l0 () C er'w: iriiit will. 1) ü-, se significant `I'elnl @ er'ature @ r @ ed @ i-
( f11lltr compared to the bishel'igen @ el'fslllrc @ n tl'äge el) ellfall.9 on this I) (a,
di e '1, r: 1'c @ 5sivit @ ü (, (l # reduce reaction products, deal purity
degree of @ c # Ilic # li @ cTl to er'IiiiIien and to reduce the reign of the übergtinge
IleS: pi @ 1Ii.
The invention is; in the hand of the diagrammatically shown in the figure
Zen% lusfülirun ;; 51) ei @@ pici @: described.
In i lt-e, ktioii:; geiiiß 1, (I.is atis quartz consists, i51 of graphite or
T: iiitcill) hole 9`, arranged in rings. On the (* raphite block 2 lies the
crystalline Siliziuni (.cii-l) ic1-Khini # 1, on deseen surface in the l; hita @ ie-
process a single crystal layer is to be applied. Of the
ßl.ock 2 and thus also the germ 4 by means of the IndLiklion5-
Coil 5 heated to a temperature of about 14001 ° C.
Through there :, pipe G is a gas mixture consisting of A1 * onosil; (i # (, 5i114)
and propane (C3II6); in (las Ile; ilctioiist; efiiß passed, that immediately
above the O;) area of the SiC heated to about 14001) C - .Keinis # 9 in
Silicon carbide and \ Vrts: sczrstoff under epitakti: apparent AufwrichSen voti,
SiC breaks down to the germ.
Gafigeinische with a doping effect werdcii through (read Rohi #? Itigefülii-t.
Example @@ quiet becomes for nD "tic @ rtiiit l; a @@ for mifc's phosphorus hydride
(1'liosphine 1'1I3) or nitrogen (N2) and for 1) -1) otiertiiig a large number of
ger BorwaSSerstof1 '(-I @ i!) <, i # tin 1321110 or a-: 1st luniiniunil) c) i # r @ n-Vc # r-
u
hinclung A1 (13114) 3 111 da ;. lte, tlttiun5ef; ((3 eitihefi11ii # 1., which is illit your
ckirch the pipe 6 ztigc., i'iil-li # leii Cris @ -mixed.
While the growth process is being carried out,
eifiter a11 the, @ h: @ t @ tzgleüu @ ig 8 connected pump 1n1 reaction
vessel maintaining a negative pressure; the one between einüi Torr
and one hundredth of a door is located. 1) adurdh the over, the
lines G and 7 are sucked into the reaction space without
that the use of carrier gases becomes necessary. To affect
The flow of growth in the eptiatic layer is the under-
pressure regulary, egg can, by means of the valves 9 and 10 of the
Pipes G and 7 attached, 14 micrometer screws 11 and 12
can be set very precisely.