DE1769275C3 - Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat mit einer dem Silicium ähnlichen Kristallstruktur, wobei der Siliciumqucllkörper einer Oberfläche des Substrats dicht gegenüber gestellt wird, die Quelle und das Substrat in einer Joddampf-Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 800 und 1400°C erhitzt werden und dabei das Substrat auf einer höheren Temperatur als die Quelle gehalten wird.

Einkristallincs Silicium wird schon seit geraumer Zeit für eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen verwendet. Wegen der immer größeren Verbreitung von integrierten Schaltungen ist zu erwarten, daß der Bedarf an einkristallinem Silicium noch größer wird. Dieses Material ist jedoch insbesondere wegen der hohen Herstellungskosten sehr teuer, so daß ein großes Interesse daran besteht, die bekannten Herstellungsverfahren zu verbessern und dadurch die Herstellungskosten des zur Halbleiterfabrikation verwendeten Süiciums herabzusetzen.

Es sind schon verschiedene Versuche gemacht worden, kostensparende Verfahren zum Herstellen von einkristaliinem Silicium zu entwickeln, bei denen man sich insbesondere der epitaktischen Abscheidung von Silicium mit Hilfe von Jod als Transportgas bedient

to Derartige Verfahren sind in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: 1. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, Seite 279, Juli 1951 von Schäfer und Morcher. 2. IBM-Journal, Band 4, Seite 288 (1960) von W e y d a et al. 3. Journal of Applied

is Physics, Band 35, Seite 3l5 (1964) von Li eth et al. 4. Ji-urnal of Electrochemical Society, Band 112, Seite 710 (1965) von M ay. 5. US-PS 33 16 130 (1967) von Dash et al.

Die epitaktische Abscheidung mit Jod als Transport-

gas ist bisher jedoch nur beschränkt nützlich gewesen und hat sich als Herstellungsverfahren niemals voll durchgesetzt Der Hauptgrund hierfür ist darin zu sehen, daß bei allen bekanntgewordenen Verfahren maximale Wachstumsgeschwindigkeiten nur bei Joddrucken im Bereich von 2 bis 5 Torr (mm Hg) erreicht werden können. Weiterhin ist bekannt, daß die Wachstumsgeschwindigkeiten außerhalb dieses Druckbereiches abnehmen und schließlich durch den Nullpunkt gehen, d. h., die Richtung des Transports dreht sich um,' Und das Silicium wird vom heißeren zum kälteren Körper übertragen. Schließlich hat sich ergeben, daß die maximale Wachstumsgeschwindigkeit, die man mit derartigen Verfahren erreichen kann, etwa 10 Mikron pro Minute beträgt. Man ist daher zu der Ansicht gelangt, daß man bei der Verwendung von Jod als Transportgas nicht die hohen Transportgeschwindigkeiten erreichen kann, die zur Herstellung von einkristallinem Silicium notwendig sind, und hat daher andere Verfahren zur Herstellung von Silicium ange wendet.

Es ist bereits nach der US-PS 33 16 130 ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem Joddampfdrucke von 0,5 bis 5 Torr verwendet werden, um eine Umkehr des Materialtransportes vom Substrat zurück zur Quelle zu vermeiden. Dabei werden höhere Joddampfdrucke auch deshalb vermieden, um eine qualitativ brauchbare und versetzungsfreie Kristalloberfläche zu erzeugen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe

zugrunde, ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium unter Verwendung von Jod als Transportgas anzugeben, bei dem sich größere Abrcheidungsgescbwindigkeiten als mit bekannten Verfahren erzielen lassen, und bei dem die Qualität der erfindungsgemäß erzeugten Kristalle sehr hoch ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß (a) der Joddampfdruck bei einer Siliciumkörpertemperatur von mehr als 1170°C auf mindestens 10 Torr, (b) bei einer Substrattemperatur von weniger als 1170⁰C auf mehr als 5 Torr, (c) und bei einer Siliciumkörpertemperatur gleich oder kleiner als 1170⁰C und bei einer Substrattemperatur größer oder gleich 1170⁰C auf mehr als 5 Torr eingestellt wird.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre hat die

Anmelderin herausgefunden, daß die Quelle hinreichend kühl und das Substrat hinreichend heiß sein müssen, damit der Aufbau und Abbau von Siliciumjodid mit ausreichend hohen Geschwindigkeiten erfolgen. Die

Anmelderin hat insbesondere herausgefunden, daß der Joddampfdruck einen vorgegebenen Minimalwert besitzen muß, sofern die Quellentemperatur zu groß ist bzw. daß der Joddampfdruck einen anderen Minimalwert besitzen muß, sofern die Substraitemperatur zu gering ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß die Jodidbildung bei kleinen Temperaturen am größten ist und bei Quellentemperaturen von mehr als 1170⁰C wesentlich abnimmt, und daß der Abbau der Jodide bei hohen Temperuuren am größten ist und bei Substrattemperaturen von kleiner oder gleich 117O⁰C stark abnimmt

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß bei gleichbleibender Kristallqualität Abscheidungsgeschwindigkeiten erreicht werden können, die um mindestens eine Größenordnung größer als die bisher erreichbaren Abscheidungsgeschwindigkeiten sind.

Wird der Joddampfdruck an den Stellen unterschiedlicher Temperatur entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre der dort herrschenden Temperatur angepaßt, um im wesentlichen gleiche Auf- und Abbaugeschwindigkcitcn für den Jodidauf- und -abbau zu erzielen, so ergeben sich die erfindungsgemäßen hohen Abscheidgeschwindigkeiten des Siliciums.

Es wird noch darauf hingewiesen, daß Untersuchungen über die Verwendung von Jod als Transportgas schon seit längerer Zeit angestellt wurden. So wird beispielsweise in dem Journal of Applied Physics 35 (1964), Seiten 315, 316 auf eine ganz spezielle Anordnung mehrerer (insgesamt 4) Siliciumkörper verwiesen, und es wird im Bereich dieser Siliciumkörper bei undeutlich angegebenem Temperaturverlauf unter Verwendung von Jod als Transportgas untersucht, auf welchen der Siliciumkörper eine epitaktische Siliciumabscheidung überhaupt stattfindet. Es läßt sich also der Entgegenhaltung nicht entnehmen, auf welche Temperaturen die einzelnen Siliciumkörper aufgeheizt waren. Der Einfluß von Temperatur und Joddampfdruck auf die Erzeugung und den Abbau der Jodide, aus denen schließlich das Silicium epitaktisch ausgeschieden wird, war nach diener Entgegenhaltung nicht bekannt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteranspriiche gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Gerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann,

F i g. 2 bis 5 grafische Darstellungen der Wachstumsraten in Abhängigkeit voll verschiedenen Parametern.

Das in der Fig. 1 dargestellte Gerät enthält ein Reaktionsgefäß 10, das aus irgendeinem geeigneten hitzebeständigen Material wie Quarz besteht und in dem die Siliciumabscheidung stattfindet. Das Reaktionsgefäß 10 ist mittels eines Stopfens 11 und eines O-förmigen Dichtungsrings 12 verschlossen, wobei der Stöpsel eine Bohrung aufweist, durch die der innenraum des Gefäßes über ein Ventil 13 mit einer Evakuierungsanlage und über ein Ventil 14 mit einer Quelle für den Joddampf verbunden ist. Die Quelle für den Joddampf besteht aus Jodkristallen 15 in einem Gefäß 16, dem die zur Erzeugung von Joddampf notwendige Wärme mit Hilfe eines Wasserbades 17, einer Widerstandsheizung 18 und einer Batterie 19 zugeführt wird. Die Transportröhre, durch die der Joddampf zum Reaktionsgefäß 10 geleitet wird, kann auf bekannte Weise durch nicht gezeigte Einrichtungen wie Heizwicklungen erwärmt werden, damit eine Kondensation des |oddampfes vermieden wird.

Innerhalb des Reaktionsgefcßes 10 liegt ein Substrat

21 auf einer Grundschicht 20 aus zerkleinertem Quarz,

■5 die dazu dient, eine Berührung zwischen dem Substrat und der Wand des Reaktionsgefäßes beim Erhitzen des Substrats zu vermeiden. Ein als Quelle vorgesehener Körper 22 dient zum Übertragen des zur epitaktischen Abscheidung verwendeten Siliciums. Der Körper 22

ίο kann beispielsweise auf Quarzstützen 23 angeordnet sein, die auf der Grundschicht 20 aufliegen.

Das Substrat 21 besteht aus irgendeinem einkristallinen Material, auf dem das Silicium epitaktisch abgeschieden werden soll. Im allgemeinen wird dieses Substrat aus Silicium bestehen, im Bedarfsfall können jedoch auch andere Materialien wie Germanium oder Galliumarsenid verwendet werden, die die gleiche kristallographische Struktur wie Silicium aufweisen. Die geometrische Struktur des Substrats 21 ist beliebig, die Oberfläche des Substrats kann zur selektiven Abscheidung mit einer Maske versehen se^; . Wenn Siliciumscneiben hergestellt werden sollen, können zylindrische Scheiben mit einem Durchmesser von 1 bis 5 cm und einer Dicke von einigen Millimetern oder weniger verwendet werden. Die Oberfläche des Substrats ist vorzugsweise koplanar mit einer der kristallographischen Ebenen des Materials. Der als Quelle verwendete Körper 22 besteht aus einem geeigneten Silicium, das übertragen und abgeschieden werden soll. Es kann sich um einen polykristallinen oder einkriuallinen Körper handeln, der in geeigneter Weise mit Verunreinigungen dotiert sein kann, damit die Leitfähigkeit der epitaktisch niedergeschlagenen Schicht von der vorgewählten Art und Größe ist. Der als Quelle verwendete Körper und das Substrat werden in einem geeigneten Abstand, beispielsweise von 0,1 bis 10 mm, gegenübergestellt. Bei einem kleineren Abstand können die Körper miteinander verschweißen, während bei einem größeren Abstand die Transportgeschwindigkeiten begrenzt sind, weil in diesem Fall die Jodide nicht durch das Jod zum Substrat diffundieren können.

Das durch das Ventil 13 evakuierbare Reaktionsgefäß 10 ist von einem Ofen 24 und Induktionsspulen 25 und 26 umgeben. Beim Betrieb dient der Oftn 24, der beispielsweise ein Graphitheizer sein kann, zum Erwärmen des als Quelle verwendeten Körpers und des Substrats auf eine Temperatur von einigen hundert Grad, während anschließend die Induktionsspulen 25 und 26 dazu verwendet werden, den als Quelle verwendeten Körper und das Substrat elektrisch auf die erwünschten Transporttemperaturen zu erhitzen. Wenn die erwünschten Temperaturen erreicht sind, wird das Ventil 13 geschlossen und das Ventil 14 geöffnet, so daß der (oddampf in das Reaktionsgefäß einströmt und das Silicium vom als Quelle verwendeten Körper zum Substrat transportiert wird. Es wird angenommen, daß bei der Transportreaktion der Joddampf mit dem auf der niedrigeren Temperatur befindlichen, als Quelle verwendeten Körper 22 in Berührung kommt und sich ho mit dessen Moleuülen unter Bildung von einem oder mehreren Siliciumjodiden verbindet. Die sich ergebende Verbindung diffundiert dann schnell zur angreizenden Oberfläche des Substrats 21, wo sie durv:h die höhere Temperatur des Substrats unter Freigabe von Jod t>5 zersetzt wird, so daß dieses zu dem als Quelle verwendeten Körper zurückkehren kann und erneut zum Transport zur Verfügung steht. Wenn das Substrat 21 eine ähnliche kristallographische Struktur wie

Silicium aufweist, dann wächst das aus der Jodverbindung befreite Silicium epitaktisch auf. Es hat sich herausgestellt, daß bei Anwendung eines solchen Verfahrens im Substrat die erwünschten Verunreinigungskonzentrationen mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, wenn man den als Quelle verwendeten Körper in geeigneter Weise dotiert.

Nachdem auf dem Substrat eine Schicht mit der erwünschten Dicke entstanden ist, kann der als Quelle verwendete Körper 22 durch einen anderen Körper mit einer anderen Verunreinigungskonzentration ersetzt werden, damit eine weitere Schicht mit unterschiedlicher I r!ti;;h:gkeit abgeschieden wird. Andererseits kann das Substrat 21 zusammen mit der aufgewachsenen Schicht auch den in der llalbleitertechnik üblichen weiteren Verfahrensschritten unterworfen werden.

Die Erfindung betrifft ein epitaktisches Verfahren, mittels dem in direktem Widerspruch zur herrschenden I.ehre das Silicium auf dem Substrat mit Gesrhwindiekeilcn abgeschieden werden kann, welche eine wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens bei der fabrikatorischen Herstellung zulassen und zwar innerhalb von joddampfdruck- und Temperaturbereichen für den als Quelle verwendeten Körper und das Substrat, die nach dem bisherigen Stand der Technik nur zu kleinen AbsLheidungsgeschwindigkeitcn oder sogar zu Transporlrcaktionen in entgegengesetzter Richtung führen soilien. Die bisherigen Bemühungen konnten deshalb nicht /um F.rfolg führen, da sie von der iaischlichen Annahme ausgingen, daß die Transportreaktion innerhalb eines Gleichgewichtssystems aus Jod und Silicium abläuft. Im Gegensat/ dazu hat sich jedoch ergeben, daß die lodquelle derart beschaffen sein muß. daß ihr Dampfdruck konstant auf einem hohen Wert bleibt, damit sichergestellt ist. daß kontinuierlich so viel )od zugeführt wird, wie in der Transport/one verbraucht werden kann. Die Vorschrift, nach der die erfindungsgemäßen Temperaturbereiche ermittelt werden können, ergibt sich aus den F i g. 2 bis 5. Eine Kurve A der Γ i g. 2 zeigt die Änderung der Abscheidungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers bei konstantem Joddampfdruck und bei konstanter Substrattemperatur. Obwohl die Steigung dieser Kurve bzw. die Abscheidungsgeschwindigkeit auch von der Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Substrat abhängt, ergibt sich aus der Kurve A, daß die Jodidbildung bei niedrigen Temperaturen am höchsten ist und wesentlich abnimmt, wenn die Temperaturen am höchsten ist und wesentlich abnimmt, wenn die Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers auf mehr als 1170⁼C erhöht wird. In ähnlicher Weise zeigt eine Kurve B die Änderung der Abscheidungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Substrattemperatur bei konstantem Joddampfdruck und bei konstanter Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers. Aus dieser Kurve ergibt sich eine ähnliche Abhängigkeit mit umgekehrtem Vorzeichen, d. h., die Abscheidung des Siliciums aufgrund der Zersetzung des Jodids ist bei hohen Temperaturen am größten und nimmt stark ab, wenn die Substrattemperatur unter 1170" C sinkt.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist der Einfluß dieser Zusammenhänge auf den Abscheidungsprozeß dargestellt. Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Kurven zeigen die Abhängigkeit der Abscheidungsgeschwindigkeil in Mikrons pro Minute vom Logarithmus des loddampfdrucks bei verschiedenen Temperaturen für den als Quelle verwendeten Körper und das Substrat.

Die Fig. 3 zeigt eine Gruppe von Kurven mit einer Temperalurdiffercnz von 50"C. Die Fig. 4 zeigt eine Gruppe von Kurven mit einer Temperaturdifferenz vor 100⁰C und die F i g. 5 eine Gruppe von Kurven mit einer

', Temperaturdifferenz von 300"C.

Alle Kurven in den F i g. 3 bis 5 sind innerhalb des für Silicium interessanten Temperaturbereiches, nämlich zwischen 800 und 1400"C aufgenommen worden Unterhalb von 800⁰C werden die Jodide nicht schnell genug gebildet, während oberhalb von 1400⁰C das Silicium schmilzt. Beim Betrachten der Änderungen innerhalb jeder Kurvengruppe zeigt sich, daß die Abscheiclurigsgeschwindigkcit/Druck-Kurvcn bei niedrigen Temperaturen die einer leicht gekrümmt Linie

γι mit nur einem kleinen Maximum und im mittleren Temperaturbereich die Form einer höher liegenden Kurve mit einem schärferen Maximum aufweisen während sich bei hohen Temperaturen schließ!!- h

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in I lohe liegen, aber stetig ansteigen. Dies liegt daran, daß bei geringeren Temperaturen, insbesondere bei den Kurven der F i g. 3, der als Quelle verwendete Körper sich auf einer ausreichend niedrigen Temperatur befindet, bei der die Ri'dung von Siliciumjodiden

j-, möglich ist. Wenn sich das Substrat jedoch nicht auf einer ausreichend hohen Temperatur befindet, die sich aus der Kurve B nach F i g. 2 bestimmen läßt, dann ist die Zerfvtzungsgeschwindigkcil der Jodide nicht groß genug, so daß man keine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit erhält. Um eine für fabrikmäßig geeignete Verfahren optimale Abscheidunjsgesrhwindigkeit zu erhalten, sollte die Stibstrattempeiatur oberhalb von 1170⁰C gehalten werden, wie es die Tieftemperaturkurven nach der F i g. 5 zeigen. Wenn die Substrattempera-

)") tür nicht oberhalb von 1170"C liegt, dann muß der Joddampfdruck mindestens 5 Torr betragen, wenn man eine ausreichende Geschwindigkeit erhalten möchte. In der Fig. 3 sind beispielsweise Kurven dargestellt, in denen die Substrattemperatur nacheinander 970, 1020.

1070, 1120 und 1170"C beträgt. In allen diesen Fällen ist die Gesamtabscheidungsgeschwindigkeit des Systems wegen der relativ geringen Substrattemperatur und der dadurch bedingten relativ kleinen Zersetzungsgeschwindigkeit der Jodide begrenzt. Oberhalb von 117O⁰C ist dagegen die Zersetzungsgeschwindigkeit wesentlich größer. Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, ist insbesondere bei allen außer den geringsten Temperaturen des als Quelle verwendeten Körpers die Zersetzungsgeschwindigkeit am Substrat größer als die Jodidbildungsgeschwindigkeit an dem als Quelle verwendeten Körper. Die Wirkung hiervon läßt siel, aus denjenigen Kurven der Fig.4 und 5 entnehmen, bei denen die Substrattemperatur oberhalb von 1170°C liegt. Wenn man die Änderungen im Kurvenverlauf betrachtet, die sich ergeben, wenn man die Temperatur vom hohen Ende des Temperaturbereiches her erniedrigt, und wenn man die für die höheren Temperaturen aufgenommenen Kurven der Fig.3 bis 5 miteinander vergleicht, dann ergibt sich nämlich, daß, wenn man den als Quelle verwendeten Körper auf einer höheren Temperatur als 1170⁰C hält, die Bildung von Jodiden weniger wahrscheinlich ist und sich eine kleine Transportgeschwindigkeit ergibt, wenn nicht zum Antreiben der Reaktion genügend Jod zugeführt wird.

Dies zeigt sich insbesondere an den Kurven der F i g. 3, denn die hohe Abscheidungsgeschwindigkeit die man bei kleinen Joddrucken im Falle der 1170- 1220°C-Kurve erhält, ist wesentlich kleiner, wenn man auf die

1220- 1270°C-Kurve übergeht. Durch Vergleich dieser Änderung mit den Kurven der F i g. 2 ergibt sich, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit der Fig.3 bei einem gegebenen Joddruck deswegen kleiner wird, weil die Reaktionsgeschwindigkeit an dem als Quelle verwendeten Körper derart stark abnimmt, daß diese Reaktion der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Transportre&A/ion wird.

Zusammengefaßt beruht somit die Erfindung auf der Entdeckung, daß der Transportvorgang mit Hilfe von Jod nicht nur zu einer guten epitaktischen Abscheidung in der Richtung von kalt zu warm, sondern auch im Vergleich zu den besten bisher bekanntgewordenen Verfahren zu wesentlich höheren Abscheidungsgeschwindigkeiten führt, und zwar sowohl bei Joddampfdrucken und Quellen- bzw. Substrattemperaturen, bei denen sich nach der bisher herrschenden Meinung nur kleine Abscheidungsgeschwindigkeiten in der Richtung

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Drucken und Temperaturen, bei denen bisher ein Ί ransportvorgang in umgekehrter Richtung erwartet wurde. Innerhalb dieses angegebenen Bereiches werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn der als Quelle verwendete Körper ausreichend kalt und das Substrat ausreichend heiß ist, so daß die Bildung und die Zersetzung der Siliciumjodide bei vergleichbaren Geschwindigkeiten stattfindet. Außerdem muß der Joddampfdruck innerhalb des nach der herrschenden Meinung ausgeschlossenen Bereiches einen gegebenen Mindestwert aufweisen, wenn die Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers zu hoch ist bzw. einen anderen Mindestwert aufweisen, wenn die Substrattemperatur zu klein ist. Diese allgemeine Vorschrift läßt sich zu der Lehre zusammenfassen, daß der Joddampfdruck bei einer Quellentemperatur von mehr als 1170° C auf mindestens 10 Torr, bei einer Substrattemperatur von weniger als 1170"C auf mindestens 5 Torr und in allen anderen Fällen auf mehr als 5 Torr eingestellt wird. Bevorzugt beträgt die Quellentemperatur weniger als 1120° C und die Substrattemperatur mehr als 1220° C.

Im folgenden werden einige konkrete Ausführungsbeispiele angegeben.

Beispiel 1

Mit Hilfe des Gerätes nach Fig. 1 wird auf einem einkristallinen Siliciumsubstrat Silicium abgeschieden. Bei einem Abstand von 1 mm zwischen den beiden Scheiben beträgt der Joddampfdruck 15 Torr. Die Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers beträgt 1020" C und die des Substrats 1070° C. Es findet ein Transport vom kälteren Körper zum wärmeren Substrat statt, und auf dem Substrat bildet sich in einer Minute eine 11 Mikrons dicke Schicht.

Beispiel 2

Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Substrattemperatur 1120°C beträgt. In einer Minute bildet sich eine 14 Mikrons dicke Schicht.

Beispiel 3

Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Substrattemperatur 1320°C beträgt. In einer Minute bildet sich eine 20 Mikrons dicke Schicht.

Beispiel 4

Es wird das Verfahren nach Beispiel 3 mit dem Unterschied durchgeführt, daß der Joddampfdruck 100

SO Mikrons pro Minute. Beispiel 5

Es wird das Verfahren nach Beispiel 1 mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Temperatur des als Quelle verwendeten Körpers HOO⁰C, die Substrattemperatur 1200° C und der Joddruck 10 Torr beträgt. Die Abscheidungsgeschwindigkeit beträgt 15 Mikrons pro Minute.

Beispiel 6

Das Beispiel 5 wird mit dem Unterschied durchgeführt, daß der Abstand zwischen den beiden Scheiben 2 mm beträgt. Die Abscheidungsgeschwindigkeit beträgt dabei 13 Mikrons pro Minute.

Weitere Daten für die epitaxiale Abscheidung von Silicium auf einem geeigneten Substrat ergeben sich aus den Fig.3 bis 5, da sich diese und die Fig.2 aus Versuchen ergeben haben, denen das erfindungsgemäße Verfahren zugrunde lag.

Die besondere Eigenart des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß in direktem Gegensatz zu der herrschenden Meinung und den bisher bekanntgewordenen Meßergebnissen gerade diejenigen Druck- und Temperaturbereiche angewendet werden, die bisher durch den Stind der Technik ausgeschlossen waren. Im Gegensatz zu der bestehenden Lehre läßt sich dieser Bereich nicht nur auch anwenden, sondern erweist sich gerade als derjenige Bereich, in welchem man maximale und für eine fabrikmäßige Herstellung geeignete Abscheidungsgeschwindigkeiten erhält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat mit einer dem Silicium ähnlichen Kristallstruktur, wobei der Siliciumquellkörper einer Oberfläche des Substrats dicht gegenübergestellt wird, die Quelle und das Substrat in einer Joddampfatmosphäre auf eine Temperatur zwischen 800 und 1400"C erhitzt werden, und dabei das Substrat auf einer höheren Temperatur als die Quelle gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der Joddampfdruck bei einer Siliciumkörpertemperatur von mehr als 1170⁰C auf mindestens 10 Torr, (b) bei einer Substrattemperatur von weniger als 1170⁰C auf mehr als 5 Torr, (c) und bei einer Siliciumkörpertemperatur gleich oder kleiner als 1170° C und bei einer Substrattemperatur größer oder gleich H 70° C auf mehr als 5 Torr eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des als Quelle eingesetzten Siliciumkörpers auf 900 bis 1100⁰C, die Temperatur des Substrates auf 1000 bis 1300° C und den Joddampfdruck auf 5 bis 50 Torr einstellt.

3. Verfahren nach Anspruch J₁ dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Siliciumkörpertemperatur von weniger als 1100°C und einer Substrattemperatur von mehr als 120Ci⁰C der Joddampfdruck auf mehr als 10 Torr eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ■'Me Differenz zwischen der Siliciumkörpertemperatur und der Substrattemperatur auf mindestens 100° C gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspn»ch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man den Abstand zwischen dem als Quelle verwendeten Siliciumkörper und dem Substrat auf 0,1 bis 10 mm einstellt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat einen einkristallinen Siliciumkörper einsetzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat einen einkristallinen Germaniumkörper einsetzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man so viel Joddampf zuführt, daß der Dampfdruck während des gesamten Abscheidungsprozesses konstant bleibt.