DE1915549B2

DE1915549B2 - Verfahren zum epitaktischen aufwachsen von siliciumcarbidschichten

Info

Publication number: DE1915549B2
Application number: DE19691915549
Authority: DE
Inventors: Richard Frederick Cold Spring N.Y. Rutz (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-03-28
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1976-03-04
Also published as: DE1915549C3; FR1603891A; DE1915549A1; US3577285A; GB1214272A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen einer Halbleiterschicht auf einem einkristallinen, plattenförmigen Halbleitersubstrat, das eine mit der Epitaxisubstanz verträgliche Gitterkonstante aufweist, wobei das Substrat und eine plättchenförmige Quelle mit ihren Oberflächen in Kontakt gebracht werden und auf eine unterhalb der Schmelzpunkte von Substrat und Quelle liegende Temperatur unter Aufrechterhaltung eines Temperaturgefälles von weniger als 50°C zum Substrat hin erhitzt werden.

Siliciumcarbid ist eines der am längsten bekannten Halbleitermaterialien. Auf Grund seiner hohen Verdampfungstemperatur war die Verwendung dieses Materials in aktiven Halbleiterbauelementen jedoch schwierig. SiC wird heute für die Herstellung gleichrichtender und elekirolumineszenter Dioden verwendet.

ίο Die Verwendung von SiC in aktiven Halbleiterbauelementen erscheint wünschenswert auf Grund seines großen Bandabstandes und außerdem auf Grund der Möglichkeit, derartige Elemente bei höheren Temperaturen, z. B. in der Gegend von 500°C, zu betreiben. SiC ist unempfindlich, hart und wenig beeinflußbar durch Strahlung. Bei -'er Verwendung von SiC als Elektrolumineszenz-Dioden ist es besonders günstig, daß der große Bandabstand von etwa 3,0 eV zu einer Lichtemission im sichtbaren und ultravioletten Bereich führt.

Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen, zur Diffusion und zum Legieren von PN-Übergängen in Siliciumcarbid sind bereits bekannt. Epitaxialtechnik ist z. B. beschrieben in einem Artikel »Epitaxial Growth of Silicon Carbide by the Thermal Reduction Technique« von R. B. Campbell u.a. im Journal of the Electro-Chemical Society, August 1966, S. 825, und in einem Artikel »Epitaxial Growth of Silicon Carbide«, von R. W. B r a η d η e r im journal of the Electro-Chemical Society. JuIi 1964, S. 881. Verfahren zum

Diffundieren und Einlegieren von PN-Übergängen in Siliciumcarbid sind beschrieben in dem Buch von I. R. O'Connor u.a. »Silicon Carbid«, Pergamon Press, New York, 1960, S. 453, und in einem Artikel »Electrical Contacts to Silicon Carbide« von R. N. Hall im Journal of Applied Physics, Juni 1958.S.9I4 bis 917.

Nachteilig bei Diffusionsverfahren ist, daß wegen der besonders festen Bindung zwischen Silicium und Sauerstoff innerhalb des Kristallgitters die Dotierungsstoffe bei sehr hoher Temperatur eindiffundiert weiden müssen, z. B. in der Gegend von 2000⁰C, und zwar für recht lange Diffusionszeiten. Bei derartigen Hochtemperatur-Verfahren ist es jedoch außerordentlich schwierig, eine Maskierung des Halbleiterkörpers vorzunehmen, um nur selektive Diffusionen in die Oberfläche zuzulassen.

Die Verfahren, PN-Übergänge durch Legieren herzustellen, weisen den Nachteil auf, daß die Geometrie und das Dotierungsprofil der PN-Übergänge schlecht reproduzierbar sind und die Übergänge hohe Leckströme oder sehr sanfte Durchbruchscharakteristiken aufweisen.

Epitaktisches Aufwachsen von SiC wurde bisher durch Erhitzen des Substrats innerhalb eines Gases vorgenommen, das elementares Silicium und Kohlenstoff enthielt. Diese Gase können durch ein Gemisch von Siliciumtetrachlorid (SiCU) und Tetrachlorkohlenstoff (CCU) oder durch Verdampfen der Elemente Silicium und Kohlenstoff hergestellt werden. Gleichzeitig kann mit dem Aufwachsen eine bestimmte Dotierung in das neue Kristallgitter eingebaut werden, wodurch PN-Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Epitaxieschichten entstehen. Schwierigkeiten entstanden jedoch durch die hohe Temperatur, z. B. 2000"C, bei welcher das epitaktische Aufwachsen

6s erfolgt. Maskierungstechniken bei derartiger Temperatur, die dazu dienen, PN-Übergänge nur an bestimmten Stellen auftreten zu lassen, sind damit fast unmöglich. Darüber hinaus erforde-t ein solches Verfahren eine

genaue Steuerung der Zusammensetzung des Gases, aus dem die epitaktische Schicht niedergeschlagen wird. Bei falscher Zusammensetzung des Gasgemisches entstehen leicht Einschlüsse in der hergestellten Schicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Schichten aus Siliciumcarbid anzugeben, durch welches das Herstellen von PN-Übergängen ermöglicht wird und weiterhin Halbleiterschichten in Form von besonderen Mustern auf einem Substrat aufgebracht werden können.

Dieie Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beim epitaktischen Aufwachsen von Siliciumcarbid Substrat und Quelle in einer Edelgasatmosphäre von annähernd Atmosphärendruck zwischen 1700 und _IS 2200⁰C erhitzt werden.

Epitaxieverfahren, bei denen das Substrat, auf dem die Schicht aufwachsen soll, mit einer Stoffquelle in Kontakt gebracht wird, die Sloffquelle zur Verdampfung de«. Materials bis dicht unter den Schmelzpunkt erhitzt und ein Temperaturgradient zwischen Substrat und Stoffquelle aufrechterhalten wird, sind an sich bekannt. Bei einem derartigen Verfahren, das in der USA-Patentschrift 3142 596 beschrieben ist, werden Schichten aus Si, GaAs und Ge aufgewachsen. Zur Erzielung einer brauchbaren Wachstumsgeschwindigkeit ist hier jedoch eine halogenhaltige, insbesondere HCI-hahige Atmosphäre erforderlich, die wegen ihrer großen Agrcssivität bei den für SiC erforderlichen, hohen Temperaturen nicht verwendbar ist. '

Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß zur Bildung einer Epitaxieschicht mit einer bestimmten Leitfähigkeit eine dotierte SiC-Sloffquclle des gleichen Leitfähigkeitstyps verwendet wird, oder daß während des Aufwachsens gasförmige Doticrungsstoffe der inerten Gasatmosphäre zugefügt werden, wobei zur Bildung von PN-Übergängen die Zuführung von unterschiedliche Leitfähigkeit erzeugenden Doticrungsstoffen nacheinander erfolgt,

Das Substrat kann z. B. aus Aluminiumnitrid (AIN) oder einem anderen Halbleitermaterial bestehen, dessen Gitterkonstanten mit SiC verträglich sind. Die günstigsten Verhältnisse bestehen jedoch, wenn die epitaktischen Schichten auf einem Substrat aus Silicium- 4s carbid aufgewachsen werden.

Zur Steigerung der Wachsungsgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, wenn während des Aufwachsens der inerten Gasatmosphäre 10% Wasserstoff zugefügt wird. Durch Abschalten des Wasserstoffzuflusses während der Anheiz- und Abkühlungsperioden kann die Wachstumsgeschwindigkeit in diesen Zcitintervallon so verlang samt werden, daß praktisch kein unkontrolliertes Aufwachsen erfolgt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, d^!3 zur Erzeugung reiner SiC-Epitaxicschichten unter Ausnutzung der gegenüber dem SiC langsameren Wanderungsgcschwindigkeit der Doiicrungsstoffe durch alternierende Umkehrung des Temperaturgradienten zwischen Stoff- (.0 quelle und Substrat abwechselnd Schichten auf dein Substrat und der Stoffquellc abgeschieden werden.

Bei vielen Anwendungen des Verfahrens z. 13. bei der Herstellung von l.euchtdiodcn, ist es vorteilhaft, daß /um Aufwachsen tier Epitaxieschicht in Form eines (^ bestimmten Musters vor dem Aufwachsen auf der Oberfläche der SiC-Sloffquclle erhöhte, dem Muster entsprechende Bereiche gebildet werden, mit denen das Substrat in Kontakt gebracht wird. Dabei wird in vorteilhafter Weise die beim epitaktischen Aufwachsen auf den nicht in Kontakt mit der SiC-Stoffquelle befindlichen Oberflächengebieten des Substrats gebildete, dünne SiC-Schicht durch Ätzen entfernt. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Kontaktierung derartiger Strukturen ergibt sich dabei dadurch, daß mit verschiedenen Mustern versehene SiC-Stoffquellen nacheinander für das Aufwachsen unterschiedlicher Epitaxieschichten verwendet werden, derart, daß stufenförmige Strukturen mit zur Kontaktierung freiliegenden Oberflächenbereichen jeder Epitaxieschicht gebildet werden.

Die Erfindung wird an Hand eines durch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, in schematischer Darstellung,

Fig. 2A bis 2C eine Halbleiteranordnung während einzelner Schritte des Verfahrens, im Querschnitt, und

Fig. 2D die gebildete Struktur in schaubildlicher Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer länglichen Kammer 3 mit offenen Enden, welche aus einem reaktionsträgen Material, wie z. B. Pyrex-Glas, besteht. Die Stoffquelle 5 aus SiC, die entweder in einkristallincr oder polykristallincr Form vorliegen kann, befindet sich innerhalb der Kammer 3 auf einem Heizelement 7 aus Kohlenstoff, das mit einer veränderlichen Spannungsquelle 9 verbunden ist. Das kristalline Substrat I besteht aus einem solchen Material, das bei hoher'. emperatur ein epitaktisches Wachstum von SiC. das von der Stoffquelle 5 verdampft und auf ihm kondensiert, zuläßt. Vorzugsweise werden Stoffquelle 5 und Substrat I aus Siliciumcarbid gebildet. Die Oberflächenbereiche des Substrats 1, die mit der epitaktischen Schicht bedeckt werden sollen, befinden sich in innigem Kontakt mit der Oberfläche der Stoffqueüc 5. Diese Oberflächcnbcreichc sind planar und frei von unerwünschten Verunreinigungen und mechanischen Beschädigungen. Beispielsweise können die Oberflächen des Substrats 1 und der Stoffquelle 5 innerhalb der Kammer 3 mit Hilfe von heißem Wasserstoffdampf bei einer Temperatur von 1700⁰C poliert werden. Ein über dem Substrat 1 angebrachtes Heizelement 11 aus Kohlenstoff ist mit einer zweiten äußeren variablen Spannungsquellc 13 verbunden. Bei Erwärmung des Heizelementes 7 werden Stoffquelle und Substrat auf eine Temperatur zwischen 1700°C und 2200⁰C erwärmt, wodurch Material von der Stoffquellc 5 verdampft und auf der im Kontakt befindlichen Oberfläche des Substrats 1 kondensiert. Das Heizelement 11 wird so geregelt, daß zwischen Substrat 1 und Stoffqueile 5 eine kleine Temperaturdifferenz erzeugt wird, die weniger als 50⁰C betragen muß. Dies genügt schon, um ein Fortschreiten des epitaktischen Aufwachsens von der heißeren Stoffquelle auf das kältere Substrat hin zu bewirken. Die Heizelemente 7 und 11 müssen aus einem Material bestehen, das keine Verunreinigungen beim epitaktischen Aufwachsen erzeugt. Beispielsweise können die Heizelemente 7 und 11 bei Verwendung eines Substrats aus AIN, vorzugsweise aus Tantal, hergestellt werden, um unerwünschte Karbide und Nitride zu vermeiden. Während des Aufwachsens wird ein Edelgas, z. B. Argon, mit annähernd Atmosphärendruck in Richtung der Pfeile durch die Kammer 3 geleitet. Die Aufwachsgeschwindigkeit kann erhöht werden durch die Anwesenheit von Wasserstoff in der Umgebung des Substrats. Besonders

vorteilhaft kann dieser Effekt ausgenutzt weiden, um die Anheizperiode am Anfang und Abkühlperiode um Ende möglichst wenig wirksam werden zu lassen. Dabei wird der Wasserstoff erst bei Erreichen der Arbcitstenipcratur in das Reaktionsgefäß eingelassen.

Das epitaktischc Wachstum von SiC erfolgt mit sehr hoher Geschwindigkeit an denjenigen Obcrflächongcbicten des Substrates 1, die in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Stoffqucllc 5 sind. Das Wachstum an den nicht in Kontakt befindlichen Oberflächengcbieten erfolgt wesentlich langsamer. Demzufolge kann das auf dem Substrat I aufgewachsene SiC-Muster gesteuert werden durch eine bestimmte Formgebung der Oberfläche der Stoffquelle 5. In F i g. 1 sind eine Zahl paralleler Rillen 15 mechanisch schachbrettartig in die Oberfläche der Stoffquclle 5 eingeritzt, was durch eine Diamantsäge oder mit Hilfe von Ultraschall erfolgen kann. Dadurch entstehen mesaförmige Halbleiterbereichc 17, deren obere Oberflächen in Kontakt mit der Oberfläche des Substrates 1 sind. Wenn eine durchgehend gleichmäßige Epitaxieschicht auf dem Substrat I gewünscht wird, ist keine bestimmte Formgebung der Oberfläche der Stoffqucllc 5 notwendig.

Bei einer Erhöhung der Temperatur des 1 leizelementes 7 oberhalb von 1700⁰C sublimiert das Material der Sloffquclle 5. und es befindet sich SiC-Gas zwischen den koniaktierten Oberflächen. Dieses Gas wird auf der etwas kühleren Oberfläche des Substrates 1 sehr rasch kondensieren, z. B. mit einer Geschwindigkeit von 60 μ innerhalb von 15 min, bei einer Temperatur von 1950 C. Dieses schnelle Wachstum ist zurückzuführen auf die hohe Diffusionsgeschwindigkeit zwischen den in Kontakt befindlichen Oberflächen von Substrat 1 und Sloffquclle 5, die wiederum auf den hohen Temperaturgradienten und die in naher Umgebung befindliche Substratoberfläche zurückzuführen ist. Die Aufwachsratc auf den nicht in Kontakt befindlichen Oberflächengebieten des Substrates 1 sinkt sehr rasch mit größer werdendem Abstand von der StolTquellc, da der Temperaturgradient zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen wesentlich verkleinert ist. Es hat sich herausgestellt, daß ein Abstand von etwa 50 μ ausreicht, um die Aufwachsgeschwindigkeit um einen Faktor 50 und mehr zu reduzieren. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen Substrat 1 und Stoffquelle 5 groß ist, z. B. mehr a's etwa 50⁰C, entsteht leicht eine polykristallinc Aufwachsschicht und willkürliche Insclbildungen auf dem Substrat. Bei Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Substrat 1 und Stoffquelle 5 auf z. B. 30 C und darunter, wird die SiC-Aufwachsschicht gleichmäßiger und fehlerfreier. Damit ist aber gleichzeitig eine geringere Aufwachsgeschwindigkeit verbunden. Diese Aufwachsgeschwindigkeit ist zusätzlich abhängig von der absoluten Temperatur der Stoffquelle 5.

Zusätzlich beeinflußt auch die gewählte Temperatur die kristalline Form des aufgewachsenen SiC auf dem Substrat 1. Wenn z. B. die Temperatur des Substrates 1 größer als 1950^cC ist. entsteht auf einem 6H- oder <%-SiC-Substrat ebenfalls 6H- oder «-SiC mit einer Aufwachsgeschwindigkeit von 2.5 μ/min. Wenn jedoch die Temperatur unterhalb von 1950⁰C liegt, entsteht kubisches oder 3C- oder /J-SiC auf einem 6H-SiC-Substrat. Auf Grund der verschiedenen Bandabstände der unterschiedlichen kristallinen Erscheinungsformen des SiC können HeteroÜbergänge zwischen den Kristallgrenzen entstehen. Für 6H-SiC beträgt der Bandabstand etwa 2,8 eV. für 3C-SiC dagegen 2,3 eV. Auf Grund dieses Unterschiedes der Bandabstände wird es möglich, HeteroÜbergänge in SiC zu bilden.

Das auf das Substrat 1 aufgewachsene SiC kann zur Aiisbildung von P- oder N-Leitfähigkeit dotiert werden. Entweder geschieht dieses durch zusätzliche Dotie-

S rungssioffe innerhalb der Kammer 3, z. B. Bor oder Stickstoff, oder durch Verwendung einer Stoffquclle 5. wi'lrhr bi-ieits eine bestimmte Leitfähigkeit aufweist. An den im Kontakt befindlichen Obcrflächcngebicten von Substrat I unf .Stoffquelle 5 erfolgt nämlich nicht

ίο nur ein Übergang des .SiC, sondern auch der Dolicrungsstoffc der .Stoffquelle 5. Das epitaktisch aufgewachsene SiC weist demnach dieselbe Leitfähigkeit wie die der .Stoffqucllc auf. Zur Herstellung von PN-Übcrgängcn müssen also bei diesem Verfahren .Stoffquellen 5 mit entgegengesetzter Leitfähigkeit verwendet werden. Bei bestimmten Dotierungsstoffen, wie z. B. bei Aluminium, ist die Übertragungsgeschwindigkeit wesentlich geringer als diejenige des Halbleiters, in diesem Fall SiC. Daraus folgt, daß das aufgewachsene SiC auf dem Substrat 1 eine etwas geringere Siörsiellendichtc aufweist als die Stoffquelle 5. Durch wiederholtes Umkehren der Temperaturdifferenz zwischen Substrat 1 und Stoffquclle 5, wodurch epitaktisches Aufwachsen abwechselnd von der einen Oberflüehe auf die andere erfolgt, kann auf diese Weise eine Reinigung in bezug auf diese Doticrungsstoffe vorgenommen werden, womit eine Epitaxieschicht hergestellt werden kann, die weniger Störstellen aufweist, als die Stoffquclle 5. die das Material dazu liefert. Eine derartige Technik kann auch dazu verwendet werden. Halbleitermaterial aus SiC von besonders hohem Reinheitsgrad zu erlangen. Bei der Verwendung einer relativ reinen Stoffqucllc 5 mit eigenlcitcndcm SiC kann die gewünschte Dotierung in gasförmiger Phase in die

3s Umgebung des Substrates gebracht werden. In diesem Fall werden die gasförmigen Dotierungsstoffe mit eingebaut in die zwischen den beiden Oberflächen des Substrates 1 und der Stoffqucllc 5 entstehenden Epitaxieschicht.

Das beschriebene Verfahren wird deutlicher durch die F i g. 2A bis 2D. welche einige der Verfahrcnsschrittc bei der Herstellung von PN-Übcrgängcn in SiC zeigen. In F i g. 2A bestehen Substrat 1 und Stoffquelle 5 aus nahezu reinem SiC. welches also einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Die Stoffquelle 5 hat eine besondere Formgebung, wie bereits oben beschrieben und trägt das Substrat 1 auf ihrer oberen Oberfläche. Während ein Gasgemisch aus 90 Teilen Argon und 10 Teilen Wasserstoff, z.B. mit einer

so Geschwindigkeit von 0.5 Litern pro Minute durch die Kammer 3 in Fig. 1 strömt und die Temperatur von Substrat 1 und Stoffquelle 5 über 1700⁰C erhöht ist, wobei eine kleine Temperaturdifferenz zwischen Substrat und Stoffquelle von beispielsweise 20⁰C besteht, wird zusätzlich dem Gasstrom ein Dotierungsstoff z. B. Bor. beigegeben. Wie schon oben beschrieben, vergrößert die Anwesenheit von Wasserstoff die Aufwachsgeschwindigkeit des SiC auf den in Kontakt befindlichen Oberflächengebieten des Substrates 1. Das Wachstum von SiC auf den im Kontakt befindlichen Oberflächengebieten des Substrates 1 erfolgt sehr schnell, wodurch diskrete Gebiete 19 aus P-Ieitendem SiC auf dem Substrat 1 aufgewachsen werden (Fig. 2B). Da die Aufwachsgeschwiridigkcit von SiC auf den nicht in Kontakt befindlichen Gebieten des Substrates 1 wesentlich langsamer erfolgt, ergibt sich eine diskontinuierliche Oberflächenstruktur des Substrats 1. Auch an den Kanten der Aufwachsstellc 19 besteht noch ein so

großer Temperaturgradient, daß eine Abschrägung 21 der aufgewachsenen Muster erfolgt, die Seitenwände der Rillen 15 also nicht senkrecht sind. Das laterale Wachstum dieser Abschrägungen ist nicht größer als etwa die Dicke der aulgewachsenen Schicht, so daß eine vollkommene elektrische Isolierung der ein/einen Erhebungen 19 gegeneinander gegeben ist.

Die Wirksamkeit des Materialübergangs zwischen .Stoffquelle 5 und dem Substrat I an den in Kontakt befindlichen Oberflächengebieien, also das Verhältnis von aufgewachsenem Material zu verdampftem Material, ist größer als 50%.

Nach Ausbildung einer bestimmten Schichtdicke der Epitaxieschicht in den Bereichen 19 wird der Wasserstoffstrom mit dem hinzugefügten Bor in der Kammer 3 unterbunden, wodurch ein weheres Wachstum nahezu verhindert wird. Nach Ausspülen der Kammer 3 wird ein N-I.citung erzeugender, gasförmiger Dotierungsstoff, /. B. Stickstoff, zusammen mit weiterem Wasserstoff durch die Kammer 3 gelchct. Bei wiedereinsetzendem epitaktischen Aufwachsen auf dem Substrat I bildet sich nun in den mit 23 bezeichneten Bereichen eine Halbleiterschieht mit N-I.eitfähigkeil aus, so daß /wischen den Halbleitergebieten 19 und 2:1 ein PN-Übergang 25 entsteht. Auch bei dieser /weiten aufgewachsenen Epitaxieschicht entstehen Abschrägungen 27 der mesaförmigcn Malbleitcrslruktur. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Schichtdicke der Halbleiterbereichc 23 hergestellt ist. Dabei wird vermieden, daß die Halblcitcrstrukturen auf der ^o ursprünglichen Oberfläche des Substrats zusammenwachsen und dort eine elektrische Verbindung herstellen.

Da weder Substrat 1 noch Stoffqucile 5 über ihren Schmelzpunkt hinaus erhitzt worden sind, erfolgt kein Zusammenwachsen zwischen Substrat und Sloll'quclle. Nach Beendigung des Aufwachspro/esses können Substrat 1 und Stoffquclle 5 leicht voneinander getrennt werden. Ein weiteres Aufwachsen von zusätzlichen komplementär leitenden Halblcitcrschichten auf die bereits aufgewachsenen Schichten kann im Anschluß daran erfolgen, um z. 15. PNI'- oder NPN-Strukturcn /u verwirkliehen. Um jegliche elektrische Verbindung /wischen den einzelnen Aufwachsgebieten zu unterbin den, kann ein SiC-Älzmiltcl, wie z. B. Natriumhydroxyd, zum Kntfernen der dünnen Aufwachsschicht auf der ursprünglichen Substrat-Oberfläche verwendet werden. Mit dem so beschriebenen Verfahren sind mehrere, gegeneinander isolierte SiC-Halbleiterbauelemente entstanden, wie sie l'ig. 2D zeigt. Nach mechanischem Ablösen der Diodenstrukturen von dem Substrat I erhält man voneinander unabhängige Halbleiterbauelemente, welche nur noch an den Halbleilerregioncn 19 und 23 kontaktiert werden müssen. Andererseits kann eine Kontaktierung ohne mechanisches Ablösen vom Substrat dadurch erfolgen, daß beim Aufwachsen der /weiten Schicht 23 über der ersten Schicht 19 eine andere Stoffquclle gewählt wird, welche einen Teil der bereits bestehenden Schichten 2.3 frei läßt. Die entsprechend dem Verfahren dann ausgebildeten Stufen können von oben nach eventueller Ätzung mit Hilfe der bekannten metallischen Kontaktierungsverfahren elektrisch zugänglich gemacht werden.

Das Verfahren kann auch zum selektiven Ätzen verwendet werden, da z. B. die Oberfläche der Stoffquelle 5 gemäß den E i g. 2A bis 2C selektiv abgetragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 609 510/339

Claims

Patentansprüche:

!. Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen einer Ha!b!eiterschich'i auf einem einkrislaNinen, plättchenförmigen Halbleitersubstrat, das eine mit der Epitaxiesubstanz verträgliche Gitterkonstanie aufweist, wobei das Substrat und eine plättchenförmige Quelle mit ihren Oberflächen in Kontakt gebracht und auf eine unterhalb der Schmelzpunkte von Substrat und Quelle liegende Temperatur unter Aufrechterhaltung eines Temperaturgefälles von weniger als 50⁰C zum Substrat hin erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim epitaktischen Aufwachsen von Siliciumcarbid Substrat und Quelle in einer Edclgasafr.osphäre von annähernd Atmosphärendruck zwischen 1700 und 2200 C erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Epitaxieschicht mit einer bestimmten Leitfähigkeit eine dotierte SiC-Stoffquelle des gleichen Leitfahigkeitstyps verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Epitaxieschicht mil einer bestimmten Leitfähigkeit während des Aufwachsens gasförmige Dotierungsstoffe der inerten Gasatmosphäre zugefügt werden, wobei zur Bildung von PN-Übergängen die Zuführung von unterschiedliche Leitfähigkeit erzeugenden Dotierungsstoffen nacheinander erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufwaehsens der inerten Gasatmosphare 10% Wasserstoff zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch I, gekennzeichnet durch alternierende Umkehrung des Temperaturgradienten zwischen Stoffquelle L'nd Substrat.
6. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwachsen der Epitaxieschicht in Form eines bestimmten Musters vor dem Aufwachsen auf der Oberfläche der SiC-Stoffquelle erhöhte, dem Muster entsprechende Bereiche gebildet werden, mit denen das Substrat in Kontakt gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beim epitaktischen Aufwachsen auf den nicht in Kontakt mit der SiC-Stoffquelle befindlichen Oberflächengebieten des Substrats gebildete, dünne SiC-Schicht durch Ätzen entfernt wird.
8. Verfahren nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß mit verschiedenen Mustern versehene SiC-Stoffquellen nacheinander für das Aufwachsen unterschiedlicher Epitaxieschichten verwendet werden, derart, daß stufenförmige Strukturen gebildet werden.