DE2214996A1 - Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht - Google Patents

Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht

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DE2214996A1 DE19722214996 DE2214996A DE2214996A1 DE 2214996 A1 DE2214996 A1 DE 2214996A1 DE 19722214996 DE19722214996 DE 19722214996 DE 2214996 A DE2214996 A DE 2214996A DE 2214996 A1 DE2214996 A1 DE 2214996A1
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Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 970 025
Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht -
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herabseten der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht auf einem Substrat, das mindestens ein dotiertes Halbleitergebiet enthält.
Der Ausdruck "Epitaxie" besagt bekanntlich, daß eine Fortsetzung der Gitterstruktur eines kristallinen Substrates im darauf niedergeschlagenen Material besteht. In der Halbleitertechnologie wird hierzu eine Schicht aus Halbleitermaterial auf einer monokristallinen Halbleiterscheibe niedergeschlagen, wobei das Kristallgitter der Scheibe in der Schicht eine Forsetzung findet. Die aktiven Bereiche der Halbleiterstruktur werden im allgemeinen in der epitaktischen Schicht gebildet. Die Halbleiterscheibe dient normalerweise als Unterlage.
Beim Herstellen integrierter Schaltungen ist es üblich, Dotierungsstoffe in das Substrat zu diffundieren, um beispielsweise Subkollektorbereiche bei .der Fabrikation von Transistoren zu -
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bilden. Es wurde dabei bemerkt, daß während der Anfangsphase des epitaktischen NiederschlagsVorganges aus diesen Bereichen Dotierungsstoffe ausdiffundieren und sich seitlich über der Oberfläche des Substrats ausbreiten. Diese Dotierungsstoffe werden in der epitaktischen Schicht während ihres Aufwachsens aufgenommen. Bei gewissen Bauelementtypen, bei denen das Substrat und die epitaktische Schicht mit den gleichen Leitungstyp bewirkenden Dotierungsstoffen versehen werden, kann der den entgegengesetzten Leitungstyp bewirkende, aus den dotierten Bereichen im Substrat ausdiffundierte Dotierungsstoff in einem Grade vorhanden sein, der ausreicht, die .Dotierung der Zone zwischen Substrat und epitaktischer Schicht abseits des dotierten Bereichs zu ändern.
Bei anderen Strukturen, bei denen der dotierte Bereich und die epitaktische Schicht vom dem Leitungstyp des Substrats entgegengesetzten Leitungstyp sind, treten Variationen des spezifischen Widerstandes der epitaktischen Schicht auf, die eine Erniedrigung dieses Widerstandes in der Nähe der Übergangszone zur Folge haben. Dies kann nachteilige Auswirkungen bei besonderen Ausführungsformen der Halbleiterstruktur haben.
Mit fortschreitender Entwicklung der Halbleitertechnologie wurden die Bauelemente zunehmend miniaturisiert und immer dichter zueinander positioniert. Die durch die Ausdiffusion aufgeworfenen Probleme wurden infolgedessen immer ernster.
Dies gilt insbesondere für Strukturen, bei denen ein Selbstisolationsschema benutzt wird, wie z. B. in der Patentanmeldung P 20 55 162.6 vorgeschlagen wurde. Hierin ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Vorrichtungen in bestimmteil Bereichen, die durch Ausdiffusion aus einem stark dotierten Bereich im Substrat entstehen, gebildet werden. Die Ausdiffusion erfolgt in die epitaktische Schicht hinein. In solchen Fällen werden das Substrat und die darüberliegende epitaktische Schicht mit Dotierungsstoffen gleichartigen Typs dotiert. Die Ausdiffusion liefert an der Grenzfläche von Substrat und epitaktischer Schicht dünne ausge-
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dehnte Dotierungsbereiche, die, wenn die einzelnen Elemente dicht nebeneinander angeordnet sind, sich überlappen und dadurch interne Kurzschlüsse verursachen können. Die Ausdiffusion bewirkt auch Probleme durch die"änderung des Störstellenprofils in der epitaktischen Schicht. Ein spezifisches Beispiel ist die Bildung" eines Widerstarides in einer solchen Schicht. Eine ungleichförmige Dotierung dieser Schicht bewirkt eine Erhöhung der Leitfähigkeit in den Widerständen.
Es sind drei Haupttypen für das Verfahren des epitaktischen Niederschlagens aus der Gasphase bekannt geworden: Die Disproportionierungsprozesse, die Wasserstoffreduktionsprözesse und die pyrolithischen Zersetzungsprozesse..
Beim epitaktischen Niederschlagen aus der Dampfphase mit Disproportionierungsreaktion bildet ein Material, welches eine Halbleiterverbindung darstellt, bei einer bestimmten Temperatur eine Verbindung mit einem Trägermaterial. Bei einer anderen Temperatur wird an dem in der Regel monokristallinen Substrat das Halbleitermaterial wieder freigesetzt.
Bei der Wasserstoffreduktion wird eine Halbleiterverbindung durch Wärmeeinwirkung zersetzt und in einer reduzierenden Atmosphäre in der Nähe des Substrats, niedergeschlagen.
Bei den pyrolithischen Prozessen wird eine Verbindung, welche das Halbleitermaterial als einen Bestandteil enthält, durch Erwärmung in der Nähe des Substrates zersetzt und das Halbleitermaterial wird unter Beibehaltung der Gitterstruktur des Substrats auf diesem niedergeschlagen.
Das epitaktische Aufwachsen findet in der Regel bei erhöhten Temperaturen statt. Das epitaktische Niederschlagen von Silicium auf einem Siliciumsubstrat erfolgt normalerweise im Temperaturbereich von 900 0C bis 1200 0C. '
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Bei der Fabrikation einer integrierten Schaltung ist es bekannt, eine epitaktische Schicht auf ein Halbleitersubstrat mit darin enthaltenem dotierten Bereich niederzuschlagen. Bei der Temperatur, bei der das epitaktische Aufwachsen stattfindet, hat der Dotierungsstoff in einem dotierten Bereich einen ausreichenden Dampfdruck, um aus dem dotierten Bereich herauszudiffundieren.
Infolge aerodynamischer Bedingungen bildet der Hauptgasfluß im Reaktor eine dünne Schicht aus relativ statischem Gas in der unmittelbaren Nachbarschaft der Substratoberfläche. Einige der ausdiffundierenden Dotierungsstoffatome besitzen eine ausreichende Energie, um dem Hauptgasstrom beizutreten, während es den meisten der Dotxerungsstoffatome an ausreichender Energie mangelt, um diese dünne Grenzschicht zu durchdringen. Die Folge hiervon ist, daß diese Atome in der im wesentlichen statischen Gasschicht seitlich verteilt werden, da es keine thermischen oder aero- · dynamischen Beschränkungen für die Seitenbewegung der Atome in dieser Schicht gibt. Dies führt wiederum zu der Möglichkeit, daß sich Dotierungsstoffatome auf der Oberfläche des Substrats ablagern können, und zwar nicht nur über dem dotierten Bereich, sondern auch über den nicht oder schwach dotierten Gebieten des Substrats.
Dieser Seitentransport der Dotierungsstoffatome ist der Tendenz zur Schaffung eines Gleichgewichts der Dotierungsstoffkonzentration in der Gasphase der Grenzschicht zuzuschreiben. Beim Aufbringen einer epitaktischen oder einer in anderer Weise niedergeschlagenen Schicht findet daher eine Selbstdotierung in dieser Schicht in beträchtlichem Abstand von dem dotierten Bereich im Substrat statt. Die hierdurch erhaltene Dotierungsstoffkonzentration nimmt natürlich mit der Entfernung vom dotierten Bereich ab; sie ist jedoch noch in erheblichem Abstand vom diffundierten Bereich bedeutsam.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstel-
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— Ellung einer epitaktischen Halbleiterschicht auf einem Substrat anzugeben. Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu Beginn des Äufbringens der epitaktischen Schicht diese zusätzlich mit einem Dotierungsmittel versehen wird, das die durch Ausdiffusion bewirkte Dotierung der epitaktischen Schicht kompensiert.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen naher, erläutert.
Es zeigen:
Fign. 1 bis 3 ein Teil eines Halbleiterplättchens in Schnittdarstellung nach jeweils verschiedenen Bearbeitungsschritten,
Fig. 3A die Abhängigkeit der Dotierungsstoffmenge von
der Dicke der epitaktischen S-chicht beim Aufwachsen dieser Schicht, die den gleichen Leitungstyp aufweist wie das Substrat,
Fig. 4 einen Teil eines Halbleiterplättchens in Schnitt
darstellung, das die Wirkungen der Ausdiffusion beim Niederschlagen einer N-leitenden epitaktischen Schicht auf ein einen N -Bereich enthal-■ tendes- P-leitendes Substrat zeigt,
Fig. 5 die Abhängigkeit der Dotierungsstoffkonzentra
tion von der Tiefe bei nicht kompensierter und bei kompensierter Ausdiffusion,
Fig. 6 einen Teil, eines Halbleiterplättchens in Schnitt
darstellung, das die Wirkungen der Ausdiffusion beim Niederschlagen einer P-leitenden epitaktischen Schicht auf ein einen N+-Bereich enthaltendes P-leitendes Substrat zeigt und
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Fig. 7 die Abhängigkeit der Dotierungsstoffkonzentra
tion von der Tiefe bei nicht kompensierter und bei kompensierter Ausdiffusion.
Fig. 4 zeigt die Konfiguration eines ausdiffundierten Dotierungsstoffgebietes in einer durch bekannte Verfahren niedergeschlagenen epitaktischen Schicht vom N-Leitungstyp. Wie dort ersichtlich ist, bildet, ein diffundierter Bereich 10, dessen Leitungstyp dem des Substrats 12 entgegengesetzt ist, durch Ausdiffusion einen Bereich 15, der lange dünne, sich seitlich über den Bereich 10 hinaus erstreckende Gebiete 16 enthält, die an der Grenzfläche 17 zwischen dem Substrat 12 und der Schicht 14 lokalisiert sind. Die Gebiete 16 können bei gewissen Bauelementtypeη Kurzschlüsse zwischen aktiven Elementen verursachen und auch die Charakteristiken von Widerständen ändern, wenn in der Schicht integrierte Schaltungen ausgebildet werden. In Fig. 5 stellt die Kurve A das Profil längs der Geraden 5A in Fig. 4 dar. Sie zeigt eine relativ starke Störstellenkonzentration in der Nähe der Grenzfläche 17.
Der Grad der Ausdiffusion von Dotierungsstoffen aus Bereichen im Substrat während des epitaktischen Aufwachsens ist von einer Mehrzahl von verschiedenen Faktoren abhängig. Die Diffusionsgeschwindigkeit der Dotierungsstoffe ist hierbei ein wichtiger Faktor. Je höher diese Diffusionsgeschwindigkeit ist, desto größer ist auch die Ausdiffusion. Ein weiterer Faktor ist die Dotierungskonzentration des Bereiches im Substrat. Je höher diese ist, desto stärker ist auch die Ausdiffusion. Ebenso nimmt auch die Ausdiffusion mit einer Erhöhung der beim epitaktischen Niederschlagen verwendeten Temperatur zu. Schließlich wird die Ausdiffusion auch bestimmt durch das Material des Halbleitersubstrates.
Die Fig. 1 zeigt ein monokristallines Substrat 18, das mit einem Dotierungsstoff vom P-Typ dotiert ist. Der diffundierte Bereich 20 besitzt eine relativ hohe Konzentration an Dotierungs-
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Stoffen vom N-Typ. Auf dem Substrat 18 wird eine dünne epitaktische Anfangsschicht 22 aufgewachsen. Das Substrat 18 wird zu diesem Zwecke in einen bekannten offenen Epitaxialreaktor gebracht. Bei der Bildung der Schicht 22 wird ein Dotierungsmittel zugeführt, das vom entgegengesetzten Typ wie der.Dotierungsstoff des Bereiches 20 ist und das die Wirkung der Ausdiffusion aus diesem Bereich kompensiert, Ein typisches Dotierungsmittel vom P-Typ, das geeignet ist zur Kompensation von ausdiffundierten Dotierungsstoffen vom N-Typ, ist BH-". Die Menge des zur Kompensation vorgesehenen Dotierungsmittels muß sorgsam dosiert werden. Um die Dauer der Zuführung und die Konzentration des kompensierenden Dotierungsmittels zu bestimmen, wird zuerst eine epitaktische Schicht auf einem Substrat, das mit hochdotierten Bereichen versehen ist, aufgebracht. Der Aufbau dieses Substrats und die beim Niederschlagen der epitaktischen Schicht herrschenden Bedingungen werden in gleicher Weise wie das anschließend verwendete Substrat und die beim kompensierenden Aufbringen der epitaktischen Schicht vorgegebenen Bedingungen gewählt. Nachdem die Schicht niedergeschlagen ist, werden die Halbleiteranordnung untersucht und die Dicke der durch die Ausdiffusion bewirkten dotierten Schicht sowie die durchschnittliche Konzentration des Dotierungsstoffes in dieser Schicht bestimmt« Mit Hilfe der so erhaltenen Werte werden die Dauer der Zuführung und die Konzentration des in die Schicht 22 eingebrachten, kompensierenden Dotierungsmittels festgelegt.
Die Dauer der Zuführung des kompensierenden Dotierungsmittels kann ermittelt werden, wenn die Dicke der Schicht, in der sich der ausdiffundierte Dotierungsstoff befindet, und die Niederschlagsgeschwindigkeit für die epitaktische Schicht bekannt sind. Die Zuführungsdauer ergibt sich durch Division der Dicke der genannten Schicht durch die Niederschlagsgeschwindigkeit. Die Bestimmung der erforderlichen Menge des kompensierenden Dotierungsmittels ist weniger genau. Die benötigte Dotierungskonzentration muß unter den jeweils gewählten Bedingungen experimentell ermittelt werden. .'
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Die Wirkungen der Ausdiffusion beschränken sich in der Regel auf eine dünne Schicht oberhalb des Substrates. Wenn die epitaktische Schicht diese Schichtdicke erreicht hat, kann das weitere Aufwachsen ohne eine Kompensation der Ausdiffusion erfolgen. Dieser Vorgang wird in Fig. 3 angedeutet.
In Fig. 3A ist der typische Verlauf der Menge des zugeführten Dotierungsmittels B0H,. in Abhängigkeit von der Dicke der epitaktischen Schicht beim Aufwachsen einer P-dotierten Schicht auf ein P -dotiertes Substrat, das N -dotierte Bereiche enthält, dargestellt. Der Anfangsimpuls 21 dient zum Kompensierung des ausdiffundierten Dotierungsstoffes vom N-Typ. Das im Bereich zwischen etwa 0,2 ym und 2,4 μπι zugeführte Dotierungsmittel ist für die Grunddotierung in der epitaktischen Schicht vorgesehen. Der dargestellte Verlauf wird somit für die Herstellung einer kompensierten, P -dotierten epitaktischen Schicht gewählt.
Zum Aufwachsen einer epitaktischen Halbleiterschicht auf ein Substrat aus Halbleitermaterial wird dieses in einen Epitaxiereaktor gebracht und dort auf einer heizbaren Unterlage angeordnet. Das Substrat wird dann auf die zum Aufwachsen verwendete Temperatur im Bereich von 900 bis 13OO C gebracht. Es wird dann eine gasförmige, reaktionsfähige Mischung, aus der das niederzuschlagende Halbleitermaterial gewonnen wird, in die Kammer eingeführt. Die gasförmige Mischung enthält eine Halbleiterverbindung und ein Trägergas. Durch die Einwirkung des erhitzten Halbleitersubstrats wird das Halbleitermaterial aus der Gasmischung abgeschieden und unter Beibehältung des Kristallgitters des Substrates auf diesem niedergeschlagen. Als gasförmige Halbleiterverbindung kann SiH., SiCl., SiHCl.,, GeH. oder GeJ. oder ein anderes Halbleiter-Quellenmaterial, wie z. B. eine III-IV- bzw. H-VI-Verbindung, gewählt werden. Das Trägergas besteht in der Regel aus Wasserstoff; es können jedoch auch ein inertes Gas, wie z. B. Argon, oder eine Gasmischung gewählt v/erden.
Die Kurve B in Fig. 5 zeigt das Profil der Dotierungskonzontra-
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tion entlang der Linie 5B in Fig. 3. Die Kurve A stellt dagegen das Profil der Dotierungskonzentration bei einer N-dotierten epitaktischen Schicht auf einem P-dotierten Substrat dar, wenn keine Maßnahmen zur Kompensation der Wirkungen der Ausdiffusion unternominell wurden. Dieses Profil entspricht beispielsweise dem Verlauf der Dotierungskonzentration entlang der Linie 5A in Fig. 4. Die Kurve A in Fig. 5 zeigt deutlich die Anhäufung eines Dotierungsstoffes vom N-Typ im unteren Bereich der epitaktischen Schicht, die durch die Ausdiffusion aus den N -dotierten Bereichen im Substrat bedingt ist.
Die Fig. 6 zeigt eine P-dotierte epitaktische Schicht 30, die auf einem P-dotierten Substrat 18, das einen N -dotierten Bereich 20 enthält, niedergeschlagen wurde. Die Kurve 7A in Fig. 7 stellt das Profil der Dotierungskonzentration entlang der Linie 7A in Fig. 6 in der Nähe des Bereiches 20 dar, wobei das beanspruchte Verfahren angewendet wurde. Im Gegensatz hierzu zeigt die Kurve 32 in Fig. 7 das Dotierungsprofil entlang der gleichen Linie 7A in Fig. 6 für den Fall, daß beim Aufwachsen der epitaktischen Schicht -30 keine speziellen Maßnahmen zur Kompensierung der Ausdiffusion ,aus dem Substrat getroffen wurden. Auch hier ist ein Ansteigen der Dotierungskonzentration im Bereich der Grenzschicht 17 ersichtlich.
Die im folgenden aufgeführten Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung des beanspruchten Verfahrens.
Beispiel I:
Ein Siliciumsubstrat mit einer Vielzahl von eindiffundierten Bereichen wurde in einem bekannten, horizontal gelagerten, offenen Reaktor auf einer durch Hochfrequenz beheizbaren Unterlage angeordnet. Das Substrat selbst war P-dotiert und hatte einen spezifischen Widerstand im Bereich von 2 bis 10 0hm χ cm. Die eindiffundierten Bereiche belegten etwa 5 bis 10 % der •Substratoberfläche und hatten eine Dotierungskonzentration an der Oberfläche
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von 10 Atomen/cm . Als Dotierungsmittel für diese N-dotierten Bereiche wurde Arsen verwendet.
Der Reaktor wurde zuerst bei Zimmertemperatur für die Dauer von etwa 10 Minuten mit einem Argonfluß von 10 l/min gereinigt. Die Reinigung wurde anschließend mit Wasserstoff, das für eine Dauer von 10 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 20 l/min durch den Reaktor geführt wurde, fortgesetzt. Das Siliciumsubstrat wurde dann für 10 Minuten einer Wärmebehandlung bei 1175 0C in einer Wasserstoffatmosphäre unterworfen. Daraufhin wurde die Temperatur der beheizbaren Unterlage auf 1160 °C eingestellt und der als Trägergas verwendete Wasserstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 1O,5 l/min durch den Reaktor geführt. Zusätzlich wurde ein zweiter Wasserstoffstrom mit einer Geschwindigkeit von 90 cm /min durch SiCl. geleitet und dann ebenfalls in den Reaktor eingegeben. Das SiCl. wurde auf Zimmertemperatur gehalten. Der resultierende Srom liefert das SiCl. mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 cm /min in die Reaktionskammer. Um eine Grunddotierung vom P-Typ in der epitaktischen Schicht herzustellen, wurde außerdem eine Mischung von 23 Teilen B„HL· zu einer Million Teilen Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 30 cm /min in die Reaktionskammer gegeben. Die Aufwachsrate der epitaktischen Schicht betrug 0,55 pm/min. Nach Beendigung des Aufwachsvorganges wurde die Halbleiteranordnung gekühlt und aus dem Reaktor genommen. Sie wurde anschließend schräg angeschnitten und gebeizt, so daß die Dicke der durch die Ausdiffusion bewirkten dotierten Schicht ermittelt werden konnte. Diese Dicke betrug 0,2 ym in einem Abstand von 3,5 ym von einem in das Substrat eindiffundierten Bereich. Die Dotierungskonzentration wurde durch eine Widerstandsmessung bestimmt.
Es wurde daraufhin eine epitaktische Schicht auf einem zweiten Substrat, das in seinem Aufbau dem ersten Substrat entsprach, aufgewachsen. Hierbei wurden die beim ersten Substrat ermittelten Werte für die Ausdiffusion dazu verwendet, die Wirkungen dieser Ausdiffusion zu kompensieren. Die epitaktische Schicht wurde
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--limit einer geringeren Geschwindigkeit als beim ersten Substrat niedergeschlagen, wodurch eine bessere Steuerung der Zuführungsdauer des kompensierenden Dotierungsmittels ermöglicht wurde. Das Substrat wurde auf 1060 °C erhitzt, dann wurde Wasserstoff als Trägergas mit einer Geschwindigkeit von 10,5 1/min durch die Reaktionskammer geführt, wobei 30 cm /min des Wasserstoffs bei Zimmertemperatur durch Siliciumtetrachlorid geleitet wurden. Um die Ausdiffusion zu kompensieren, wurde eine Mischung von 23
Teilen B„H_ zu einer Million Teilen Wasserstoff mit einer Ge-2 6 3
schwindigkeit von 116 cm /min in die Kammer gegeben. Bei Erreichen einer Schichtdicke von 0,2 ym wurde die Geschwindigkeit der Mischung aus B_Hfi und Wasserstoff auf 30 cm /min reduziert. Mit dieser Mischung wurde beim weiteren epitaktischen Aufwachsen die Grunddotierung der Schicht erzielt. Nach Beendigung des Aufwachsens wurde die Halbleiteranordnung wiederum gekühlt und aus dem Reaktor genommen. Eine Untersuchung dieser Anordnung zeigte, daß auf einer Ausdiffusion beruhende Eigenschaften nicht vorhanden waren.
Beispiel II: '
Es wurden hier die gleiche Apparatur und die gleichen allgemeinen Aufwachsverfahren wie in Beispiel I zum Niederschlagen einer N-dotierten epitaktischen Schicht auf einem P-dotierten Substrat verwendet. Die in Beispiel I angegebenen Werte für den Strom des Trägergases und des Siliciumtetrachlorids wurden auch hier gewählt. Um eine N-Dotierung der epitaktischen Schicht zu erreichen, wurde zusätzlich eine Mischung aus 15 Teilen AsH_ zu einer Million
3 Teilen Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 1 cm /min in die Kammer eingeführt. Nach dem Aufwachsen der Schicht wurde die Halb'-leiteranordnung abgekühlt und untersucht. Die durch die Ausdiffusion hervorgerufene Dotierungsschicht hatte in einem Abstand von 3,5 ym von einem hochdotierten Bereich im Substrat eine Dicke.von etwa 0,2 ym. Es wurde anschließend eine N-dotierte epitaktische Schicht auf ein zweites, mit dem ersten identisches Substrat aufgebracht. Ein Wasserstoff-Trägergasstrom wurde mit einer Geschwin-
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digkeit von 10,5 l/min über das auf eine Temperatur von 1120 C aufgeheizte Unterlage angeordnete Substrat geführt. Ein getrennter Wasserstoffstrom wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 cm /min bei Zimmertemperatur durch Siliciumtetrachlorid geleitet und dann in die Reaktionskammer eingeführt. Zu Beginn des epitaktischen Aufwachsens wurde als Dotierungsmittel außerdem eine Mischung aus 23 Teilen B_H_ zu einer Million Teilen Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 1 cm /min in die Kammer gegeben. Die Aufwachsgeschwindigkeit der epitaktischen Schicht betrug etwa 0,2 yrn. Nach einer Minute, d. h. nach Erreichen einer Schichtdicke von etwa 0,2 pm, wurde die Zuführung des Siliciumtetrachlorids und ·
des B-Hr beendet. Für die Dauer von etwa 1 Minute wurde darauf-2 6
hin nur Wasserstoff durch die Kammer geleitet, so daß überschüssiges B0H aus der Kammer entfernt wurde. Anschließend wurde wieder Siliciumtetrachlorid in Wasserstoff über das Substrat geleitet, so daß der epitaktische Aufwachsvorgang fortgesetzt wurde. Zur Dotierung der epitaktischen Schicht wurde jetzt eine Mischung aus 15 Teilen AsH-, zu einer Million Teilen Wasserstoff mit einer
Geschwindigkeit von 1 cm /min in die Kammer eingegeben. Der Niederschlagsvorgang wurde für etwa 7 Minuten aufrechterhalten, bis eine epitaktische Schicht von ungefähr 3 ym erreicht wurde. Nach dem Abkühlen wurde die in der beschriebenen Weise hergestellte Halbleiteranordnung untersucht. Es zeigte sich, daß keine durch eine Ausdiffusion aus dem Substrat hervorgerufenen Eigenschaften vorhanden waren.
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Claims (5)

  1. PATENT A NSPR Ü C H E
    Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht auf einem Substrat, das mindestens ein dotiertes Halbleitergebiet enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Aufbringens der epitaktischen Schicht diese zusätzlich mit einem Dotierungsmittel·versehen wird, das die durch Ausdiffusion bewirkte Dotierung der epitaktischen Schicht kompensiert»
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die epitaktische Schicht aus einer gasförmigen Halbleiterverbindung abgeschieden wird, wobei als Halbleiterverbindung SiH., SiCl., SiHCl3, GeH. oder. GeJ4 verwendet wird. —- ■
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas für die gasförmige Halbleiterverbindung Wasserstoff verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als kompensierendes Dotierungsmittel B„H, oder AsH_ verwendet wird.
    ZO J
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf eine Temperatur im Bereich von 800 bis 1300 °C gebracht wird.
    Docket FI 9?0 025 2 0 9 8 U k I 1 0 3 6
    ι m ■
    Leerseite
DE19722214996 1971-04-16 1972-03-28 Verfahren zum Herabsetzen der Wirkungen der Ausdiffusion bei der Herstellung einer epitaktischen Halbleiterschicht Pending DE2214996A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542400A (en) * 1979-08-15 1985-09-17 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with multi-layered structure

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004064131A2 (de) * 2003-01-10 2004-07-29 Infineon Technologies Ag Verfahren zur epitaktischen abscheidung von schichten
US10519533B2 (en) 2015-06-15 2019-12-31 Nippon Steel Corporation High Cr-based austenitic stainless steel

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483108A (en) * 1967-05-29 1969-12-09 Gen Electric Method of chemically etching a non-conductive material using an electrolytically controlled mask

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542400A (en) * 1979-08-15 1985-09-17 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with multi-layered structure

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Publication number Publication date
GB1314149A (en) 1973-04-18
FR2133598A1 (de) 1972-12-01
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IT947673B (it) 1973-05-30
FR2133598B1 (de) 1976-06-11
CA960943A (en) 1975-01-14

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